Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Haute Ecole de la Ville de Liège . Institut Supérieur d’Enseignement Technologi

Haute Ecole de la Ville de Liège . Institut Supérieur d’Enseignement Technologique. Laboratoire Electronique Méthodologie. Jamart Jean-François. - 1 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F La fabrication d’un circuit imprimé. SOMMAIRE Introduction I - La conception sur ordinateur 1 - Réalisation du schéma 2 - Router le schéma électrique II - Fabrication du circuit imprimé 1 - Pré requis 2 - Imprimer le typon 3 - Insolation de la plaque époxy 4 - La révélation 5 - Graver le circuit imprimé III – Mise en place et soudure des composants 1 – Les composants traditionnels A - Percer le circuit B - Souder les composants 2 – Les composants SMD A - Dépôt de pâte B - Placement des composants C - Soudure Conclusion Glossaire Bibliographie - 2 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F I ntroduction De nos jours l’électronique est présente dans la moindre de nos activités quotidiennes, les voitures, les cafetières, les téléphones portables, les appareils photo et bien sur particulièrement dans les ordinateurs. Toutes ces applications nécessitent la réalisation de carte électronique ne serait-ce que pour gérer l’alimentation des différents composants. Une carte électronique est un ensemble de composants tel que des résistances, condensateurs ou circuits intégrés réunis sur une plaque de manière à former un circuit destiné à un usage précis. Cela nous amène donc à nous demander : Quels sont les différentes étapes, de la conception à la fabrication, dans la réalisation d’une carte électronique? Nous étudierons tout d’abord la conception par ordinateur du circuit électronique, puis la préparation du circuit imprimé et pour terminer la mise en place et la soudure des composants. I - La conception sur ordinateur. 1 - Réalisation du schéma Une fois le besoin analysé et le cahier des charges validé la première grande étape dans la réalisation d’une carte électronique est la conception et la simulation des différentes fonctions de celle-ci. Il existe de nombreux logiciels de CAO* qui nous permettent de réaliser ces simulations facilement. On utilise d’abord des outils de simulations fonctionnelles et électriques. A cette étape, on ne prend donc pas encore en compte les composants proprement dits mais on établit les différentes fonctions du circuit selon le cahier des charges établi. Un exemple de schéma électrique. Document 1 Comme on peut le voir ci-dessus on dessine avec des logiciels tel que PSpice, Matlab ou Simulink le schéma électrique en utilisant les bibliothèques de composants incluses dans ceux-ci. Ainsi nous pouvons tester le comportement du circuit grâce aux modes de simulations proposé par ces différents outils de CAO. - 3 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F 2 - Router le schéma électrique Une fois les tests effectués on étudie comment les composants vont s’organiser physiquement sur la future carte électronique. On choisit donc les composants et on établit, toujours à l’aide d’un logiciel, les liaisons entre ceux-ci. Le choix des composants se fait en fonction des contraintes auxquelles seront soumis le circuit. Comme par exemple un impératif de place, de dégagement de chaleur, de résistance à certaines conditions (thermiques, électrostatiques, …). On peut ainsi obtenir ceci : Schéma non routé : Document 2 • Les liaisons entre les différents composants sont les traits verts, les pastilles* violettes représentent l’emplacement où seront soudées les différentes pattes des composants • On observe clairement l’emplacement physique des composants. Cependant, il reste une étape importante à réaliser : le routage. Nous connaissons la place des différents composants, il nous faut maintenant connaître celui des pistes* qui les relieront entre eux. L’objectif est donc d’obtenir le chemin de ces pistes grâce aux fonctions de routage des logiciels. Schéma routé : Document 3 • Les pistes reliant les différents composant sont les traits bleus. • On observe clairement le chemin emprunté par les pistes sur la plaque. - 4 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F Le routage est régit par des règles rendant sa réalisation parfois plus complexe qu’il n’y paraît. Par exemple la largeur des pistes ou la distance entre celles-ci. Rapport entre la largeur des pistes et l’intensité du courant: Document 4 Nous constatons que plus le courant parcourant les pistes est élevé plus les pistes doivent être larges. Un autre paramètre à prendre en compte lors du choix de la largeur d´une piste : la résistance électrique et la puissance dissipée. En effet, celle-ci n´est pas toujours négligeable, surtout si la piste doit faire passer plus de 1 Ampère. - 5 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F Calcul de la résistance : Document 5 Ces deux paramètres font partis de nombreux autres dont nous devons tenir compte. Maintenant que nous avons préparé et simulé correctement le circuit à l’aide d’un logiciel nous avons toutes les cartes en main pour passer à la réalisation du circuit proprement dite. II - Fabrication du circuit imprimé 1 - Pré requis : Le support des cartes électroniques est un circuit imprimé. Celui-ci est une plaque en époxy* à la surface de laquelle des pistes en cuivre sont gravées. Il ne faut pas confondre « circuit imprimé » qui désigne la plaque et les pistes sur lesquelles seront soudés les composants et « circuit électronique » qui désigne l’ensemble de la carte électronique. Circuit Imprimé et Circuit électronique : Document 6 Pour bien comprendre cette partie il est important de visualiser comment est constitué la plaque qui deviendra le circuit imprimé. - 6 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F Constitution de la plaque : Document 7 Toute la phase de préparation de la plaque a pour but d’enlever la résine puis une partie de la couche de cuivre pour que le cuivre restant forme les pistes que nous avons définies dans l’étape précédente. 2 - Imprimer le typon Le typon est un dessin du circuit imprimé (pistes et pastilles) effectué sur un film transparent. Le typon sera utilisé pour réaliser le circuit imprimé par photogravure (prochaine étape). Le typon est donc produit d’après le routage effectué précédemment. Le typon par rapport à la simulation : Document 8 Nous observons facilement comment seront les pistes et où se positionneront les composants. Il nous faut donc à présent réaliser le typon sachant que plus le support est transparent et plus l´encre est opaque, meilleur sera le résultat. - 7 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F Plusieurs techniques peuvent être utilisées : o Impression laser sur transparent o Impression jet d´encre sur transparent spécial (micro-granulé) o Photocopie d´un original papier bien contrasté sur transparent photocopieur o Impression laser sur du calque o Impression jet d´encre sur du calque spécial jet d´encre Ces techniques sont assez accessibles en terme de coût et de facilité de mise en œuvre, en revanche la qualité du typon est limitée par la qualité d’impression des imprimantes. Pour réaliser des typons avec une forte densité, des pistes très fines et proches les unes des autres, d’autres techniques utilisées dans le monde professionnel et industriel sont disponibles. Ces techniques sont basées sur la photogravure. Cela consiste à réaliser un film positif du circuit sur un support mylar* (niveau professionnel) ou aluminium (niveau industriel). Pour fabriquer ce film, il faut présensibiliser le support grâce à un aérosol spécial. Ensuite il faut l´insoler* à partir du typon papier (lumière blanche ou UV suivant le type), puis le développer avec du révélateur spécial. Le résultat est un noir très opaque sur un support bien transparent aux UV, et tout cela avec la précision de la photogravure qui est bien au-delà des 300 ou 600 dpi de nos imprimantes. C´est une technique complexe et onéreuse qui n´est pas vraiment justifiée pour l´amateur, car elle nécessite un matériel et un savoir-faire particulier. Maintenant que vous avons réalisé le typon nous allons pouvoir l’utilisé pour procéder à l’insolation. 3 - Insolation de la plaque époxy Après avoir retiré le film protecteur de la plaque époxy, la résine se trouve à la surface. Cette résine a pour propriété de se modifier lorsqu’elle est exposée aux rayonnements Ultra Violet (UV), elle est dite photosensible. Cette propriété est intéressante car il suffit d’isoler des UV certaines parties de cette résine pour qu’elle ne soit pas modifiée. On comprendra l’intérêt d’avoir modifié une partie de cette résine lors de la révélation (étape suivante). Il va donc falloir exposer notre plaque aux UV (c’est ce qu’on appelle l’insolation de la plaque). Pour cela on utilise une insoleuse. - 8 - H.E.L. – I.S.E.T. – Laboratoire électronique – Prof. : Jamart J-F Une Insoleuse : • Une insoleuse est principalement constituée de puissants tubes néon UV et d’une vitre totalement transparente sur laquelle on déposera la plaque. • Une fois fermée elle ne laisse pas passer la lumière car les UV présentent un danger particulièrement pour nos yeux. Document 9 Maintenant nous allons utiliser le typon que nous avons obtenu dans la phase précédente. uploads/Geographie/ fabrication-circuit-imprime1.pdf