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ISSIG--2012 2 I-BUT Cette TP décrive de A à Z comment réaliser un circuit impri

ISSIG--2012 2 I-BUT Cette TP décrive de A à Z comment réaliser un circuit imprimé, il ne fait qu'indiquer quelques unes des méthodes que l'on peut employer. Les méthodes décrites ici sont les suivantes: 1 - Dessin direct du circuit sur une plaque de cuivre nu avec un stylo spécial, gravure chimique, puis perçage. 2 - Dessin du circuit avec pastilles transfert et rubans adhésifs sur une plaque de cuivre nu, gravure chimique, puis perçage. 3 - Dessin du circuit avec pastilles transfert et rubans adhésifs sur une feuille transparente, insolation aux UV, révélation chimique, gravure chimique, puis perçage. 4 - Dessin du circuit avec un logiciel spécialisé, impression sur une feuille transparente, insolation aux UV, révélation chimique, gravure chimique, puis perçage. 5 - Gravure à l'anglaise avec une perceuse à main, puis perçage. 6 - Gravure à l'anglaise et perçage avec un logiciel spécialisé et une machine automatique. 7 - Utilisation d'une plaque d'expérimentation pré percée. Mais avant de commencer à parler de ces diverses méthodes, il est sans doute utile de préciser à quoi se rapportent les quelques termes techniques qui seront employé dans les lignes qui suivent. C'est la raison d'être des quelques paragraphes d'introduction qui entament le sujet. II-Dessin du circuit avec logiciel spécialisé III-Le typon : Qu'appelle-t-on donc un typon ? Il s'agit simplement d'une feuille transparente, sur laquelle est dessiné en noir le dessin du circuit imprimé. Cette feuille peut être une feuille spéciale imprimante laser, spéciale jet d'encre, spéciale rétroprojecteur, ou ne pas être spéciale du tout (papier calque canson par exemple), l'important est que le contraste entre le dessin du circuit (en noir) et la partie où rien n'est dessiné, soit très marquée. En d'autres termes, il faut un dessin du circuit imprimé le plus noir possible (voir le moins possible en transparence quand on regarde au travers en direction TP Atelier Électronique Pratique N°1 Réalisation d’un circuit imprimé Pour le dessin des circuits on utilise des logiciels de CAO tels que ; circuit maker, PSpice, Proteus ISIS, … Dans la suite des TPs nous allons utiliser le logiciel Proteus ; ISIS pour la simulation des circuits électriques et ARES pour le routage et la préparation des typons. Ainsi nous pouvons tester le comportement du circuit étudié grâce aux modes de simulations proposé par ce logiciel. ISSIG--2012 3 d'une fenêtre en plein jour), et un transparent le moins opaque possible. Un tel typon est nécessaire quand on veut insoler une plaque pré sensibilisée avec des UV. L'avantage principal de cette méthode est de permettre l'utilisation répétée d'un même tracé pour réaliser plusieurs circuits imprimés. On place le typon contre la face pré sensibilisée de la plaque de circuit imprimé, et on expose le tout aux UV pendant un certain temps. Quelques dizaines de secondes d'insolation aux UV suffisent si le typon est parfaitement transparent, 2 à 3 minutes peuvent être nécessaires dans le cas contraire. Dans tous les cas, quelques essais s'imposent pour connaitre le temps d'insolation idéal, c'est à dire celui qui convient pour votre matériel. III-Plaque de circuit imprimé : standard et expérimentation Une plaque de circuit imprimé standard est une plaque en bakélite (marron) ou en verre époxy (verte), recouverte d'une mince pellicule de cuivre (photo de gauche). Une plaque de circuit imprimé pré sensibilisé est une plaque de circuit imprimé standard (en bakélite ou en époxy) qui a été recouverte d'une couche de produit chimique sensible aux UV (ultraviolets). Pour ne pas être exposé aux rayonnements UV naturels du soleil, ce type de plaque est livré avec un film protecteur anti-UV, qu'il convient de retirer au dernier moment (photo ci-dessous). A dimensions égales, une plaque en bakélite est moins chère qu'une plaque en verre epoxy, mais elle est aussi plus fragile (elle risque plus facilement de se casser) et ne convient pas pour des montages fonctionnant à des fréquences très élevées (domaine RF analogique ou numérique). Pour l'amateur cependant, une plaque en bakélite convient très bien. D'ailleurs, si vous ouvrez un appareil électronique grand public (radio-réveil, ampli hi-fi par exemple), il y a de fortes chances que vous trouviez un circuit en bakélite. Ce qui ne sera pas le cas pour une carte mère d'ordinateur. Notons au passage qu'il existe différentes qualités de plaque de circuit imprimé, et différentes épaisseurs de cuivre. Plaque d'expérimentation Ce type de plaque est composé de pastilles ou de bandes de cuivre pré percées, et se prête bien aux essais. Elle est idéale en phase de développement ou lors de la mise en pratique de schémas anciens ou incertains, avec lesquels on pressent qu'il va falloir quelques adaptations. ISSIG--2012 4 Ce type de plaque n'est pas uniquement utilisé par les amateurs, mais aussi par les professionnels, quand il s'agit de "petits" prototypes à faire rapidement. IV-Insoleuse / insolation : Une insoleuse est un appareil fort simple, doté de très peu de composants, que l'on peut parfaitement fabriquer soi-même si l'on est un minimum soigneux. Ce type d'appareil est doté de 1 à 4 tubes rayonnant des UV, et est destiné à insoler des plaques de circuit imprimé pré sensibilisées (sous-entendu sensible aux UV). Il est aussi possible d'utiliser une ampoule spéciale, mais les temps d'insolation sont bien plus longs et la régularité de l'insolation n'est pas excellente, surtout pour les grands circuits. Il existe plusieurs types d'insoleuses, mais les modèles les plus simples, de moyennes dimensions et dépourvus de minuterie, suffisent amplement pour des besoins occasionnels. Les modèles professionnels intègrent parfois une pompe à vide, qui permettent d'avoir un plaquage irréprochable entre le typon et la face cuivre de la plaque pré sensibilisée. Si vous optez pour un modèle d'insoleuse simple, assurez-vous que le contact du typon avec la plaque de circuit imprimé pourra être "forcé", soit par de la mousse, soit par une plaque en verre épaisse associée à des poids, pour bien plaquer l'ensemble. A ce propos, notez que le plaquage d'un circuit de petites dimensions est plus aisé que le plaquage de circuits de grande dimension. Si vous souhaitez faire plusieurs petits circuits identiques, il pourra être préférable de les faire en plusieurs fois, plutôt que de les associer tous sur une seule plaque. Le temps d'insolation moyen est de l'ordre de 3 à 4 minutes. V-Révélateur / développement : Un peu comme pour le développement de photos, il est nécessaire de passer par une étape de "développement" du circuit imprimé si ce dernier est de type pré sensibilisé et qu'il a été exposé aux UV avec une insoleuse. Le produit nécessaire pour cette étape est un produit chimique assez dangereux, qui impose le port de gants. Il se trouve sous forme liquide prêt à l'emploi ou sous forme de poudre à diluer avec de l'eau. ISSIG--2012 5 Le révélateur doit être mis dans une bassine en plastique (PVC) ou en verre, le temps de révéler le circuit imprimé, puis devra être remis dans son récipient de stockage juste après usage. La température optimale d'utilisation de ce produit est généralement de 20 à 24°C. Le temps de révélation peut varier de quelques secondes à quelques dizaines de seconde, mais cela reste rapide dans tous les cas, et est parfaitement visible. Pendant que vous remuez (délicatement) la bassine, vous voyez apparaître petit à petit le cuivre nu (couleur rose) aux endroits exposés aux UV, c'est à dire aux endroits qui ne devront pas subsister à l'étape de gravure finale. VI-Machine à graver / Gravure chimique : Les machines à graver sont des récipients contenant le produit attaquant le cuivre (perchlorure de fer ou persulfate d'ammonium, voir un peu plus loin). Ces machines, qui ne sont pas indispensables peuvent être dotés de système de création de mousse ou de bulles, habituellement sous la forme de pompe à air et de tuyaux percés de multiples petits trous. Toujours dans le but d'accélérer le processus de gravure, ces machines sont souvent dotées de résistances chauffantes. -Gravure chimique : La gravure chimique consiste à dissoudre une partie du cuivre de la plaque de circuit imprimé, que le circuit imprimé soit de type standard ou de type pré-sensibilisé, en plongeant un certain temps la plaque dans un produit corrosif appelé perchlorure de fer. En fin de gravure, il ne doit rester que le cuivre correspondant au dessin du circuit imprimé (cuivre protégé contre la gravure par l'encre, les pastilles et rubans, ou par la protection anti-UV), tout le reste doit avoir disparu. L'encre de stylo, les pastilles transferts et rubans adhésifs, ou la protection anti UV, doivent alors être retirées afin de (re)mettre à nu le cuivre et permettre, après perçage, la soudure des composants. Pour retirer la couche pré-sensibilisée, utilisez de l'acétone, qui rend l'opération très rapide et très simple. Pensez simplement à le faire dans une pièce bien aérée... ISSIG--2012 6 Utilisation du perchlorure de fer On trouve le perchlorure de fer sous forme liquide ou en granules. Il peut être remplacé dans certains cas par du persulfate d'amonium, qui permet des temps de gravure plus courts mais qui doit impérativement être utilisé à uploads/s3/ tp1.pdf