19/03/2009

03/2009-2 - La photogravure des circuits imprimés

En parlant de la fabrication de mes moteurs électriques d'aiguillage, j'ai mentionné une opération de photogravure pour obtenir les plaquettes de base des moteurs.

Peut-être  certains lecteurs seront-ils intéressés par quelques explications ? A leur intention, je consacre ce post aux diverses phases de l'opération de photogravure. Je m'empresse de dire que ce qui suit n'est qu'une explication partielle d'une méthode artisanale à la portée de tous. Pour plus de renseignements, il suffit de consulter les nombreux sites Internet traitant de la question.

 

P-AW001 01 (v10) (Small)

Typon dessiné par Joseph pour les besoins de la photogravure. Il s'agit d'être précis dans les dimensions, ce qui ne pose pas de problème si l'on dispose d'un bon logiciel de dessin.

Avant que l'ordinateur n'envahisse nos foyers (et c'est assez récent, tout compte fait !), un bon papier calque vierge, des plumes à dessin, de l'encre de Chine et une bonne latte étaient de rigueur. Et on arrivait à faire de belles choses !



 

  P-SB 001 (pour 4 voies) (Small)
Un autre exemple de typon pour la création des circuits imprimés pour relais (panneaux d'appareillage pour le block-système).



Photogravure 1 (Small)
Voilà à l'œuvre mon précieux aidant Joseph spécialisé dans tout ce qui touche à l'électricité, l'électronique et autres domaines connexes. Pourtant, ce n'est pas son métier : il est ce qu'on appelle un autodidacte.
Mon second local n'étant pas encore terminé (mais ça vient tout doucement !), j'ai aménagé un petit coin provisoire dans mon atelier fourre-tout destiné à accueillir le matériel nécessaire à la photogravure. Un bout de tapis de sol étalé sur la table de travail n'est pas superflu car il faut compter avec les manipulations des produits de photogravure qui ne sont pas inoffensifs.


 

Il faut bien sûr disposer de plaquettes en verre époxy présensibilisées, c'est-à-dire recouvertes de cuivre (épaisseur 35 µm) et d'une couche de résine photosensible (il existe des plaquettes recouvertes sur les deux faces). Ces plaquettes sont découpées à la taille des typons en veillant à limer ensuite les bords les bords du circuit afin que celui-ci se pose bien à plat sur le verre de l'insoleuse, sans quoi des zones d'ombre apparaîtront. Un film protecteur opaque autoadhésif recouvre la résine photosensible.

Une autre tâche consiste à transférer le dessin du typon sur transparent.

Dans un premier temps, les opérations suivantes se succèdent ainsi :
Décoller le film protecteur de la plaque présensibilisée.
Placer le typon sur le verre de l'insoleuse en faisant attention à l'orientation et placer le côté cuivré de la plaquette sur le typon.
Après avoir rabattu le couvercle sur l'insoleuse (les rayons UV dégagés par les tubes sont nocifs pour les yeux et la peau !), allumer l'insoleuse pendant un certain temps, en théorie 2 à 3 minutes selon le type d'insoleuse.  
Plonger la platine dans un bain de révélateur, commencer à agiter le bac après une dizaine de secondes et continuer jusqu'à ce que le dessin apparaisse nettement sur le fond cuivré.
Rincer abondamment à l'eau courante.

 



Photogravure 2 (Small)

 

Sur le verre de l'insoleuse, on remarque 2 typons isolés et deux ensembles typon-plaquette.  

 

 

Photogravure 3 (Small)

 

Les tubes sont allumés. Cette photo montre ce qu'il ne faut pas faire : allumer les tubes sans refermer au préalable le couvercle. Immédiatement après la photo, le couvercle a été bien entendu  rabattu et les plaquettes exposées aux rayons pendant le temps requis. Outre son effet protecteur, le couvercle revêtu sur son côté intérieur d'une épaisseur de mousse a aussi pour mission de bien plaquer les ensembles plaquette-typon sur la vitre.

  

Photogravure 4 (Small)

Une fois les plaquettes insolées, elles sont plongées dans le révélateur jusqu'à ce que le dessin apparaisse clairement. Là aussi, prudence car le révélateur est corrosif du fait qu'il contient de la soude.

 

  

 

 

Photogravure 5 (Small)

 

Quand le circuit est révélé, le cuivre apparaît aux endroits qui ne servent pas. Il s'agit donc d'éliminer ce cuivre superflu. A cet effet, on utilise une graveuse. Dans mon cas, il s'agit d'un bac plastique rempli de perchlorure de fer (encore un produit dangereux à manipuler avec prudence car il crée notamment des taches irréversibles sur les vêtements).
Par réaction chimique avec le cuivre, ce perchlorure de fer attaque la fine couche de cuivre qui n'est pas protégée par la résine. Pour un résultat plus rapide, le bain doit être chauffé et agité. Une résistance et une petite pompe à air pour aquarium font l'affaire. De petites pinces prolongées par un bout de câble électrique permettent de maintenir la plaquette en suspension dans le bain.

Il s'agit ici d'un matériel bricolé mais qui donne toute satisfaction.

 

 Photogravure 5a (Small)

Une petite minuterie est bien utile pour effectuer les opérations de gravure car il s'agit de respecter les temps.

 

Photogravure 6 (Small)

Après gravure, un petit détour par le bac de rinçage permet d'éliminer le perchlorure de fer résiduel afin de stopper son action.

 


 Photogravure 7 (Small)

 

L'étamage à froid est l'étape suivante. Comme pour les autres produits, celui-ci n'est pas sans danger car il contient de l'acide sulfurique.
Malheureusement pour nous, le produit que je possédais se révèle inopérant. Pourquoi ? Probablement parce que la solution pour étamage chimique ne peut se conserver longtemps ! Pas de problème, une méthode alternative existe.

 

 Photogravure 8 (Small)

De la soudure en pâte et un décapeur thermique remplacent l'étamage à froid.
Auparavant, pour un bon accrochage de la soudure, un nettoyage vigoureux réalisé à l'aide d'acétone et de laine d'acier permet d'éliminer la résine subsistant sur les pistes cuivrées. 


  

 Photogravure 9 (Small)

Un bout de chiffon humide permet de bien étaler la soudure une fois que celle-ci a été suffisamment chauffée.

 

Voilà, les plaquettes sont prêtes pour le perçage des trous et la soudure des composants. Mais ceci est un autre travail que mon deuxième aidant, Richard, se propose de réaliser comme expliqué dans le post précédent.  

 

Commentaires

bravo pour votre travail
j'aimerais savoir si vous pouvez realiser des circuit imprimer si on vvous donnne les schemas d'implantation
merci a l'avance

Écrit par : cle680 | 21/12/2009

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@cle680: de nombreux sites proposent des fabrications de PCB en petites séries. Une liste ici : http://groups.google.fr/group/fr.sci.electronique/msg/99fd79ec8c980770

Écrit par : JJL | 31/12/2009

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