Comment faire ses circuits imprimés.

Première étape: du schéma au typon

J'utilise un logiciel qui s'appelle "Eagle", dont une version gratuite est téléchargeable sur internet. C'est un version "Light", qui ne permet pas de faire des circuits imprimés de grande taille, ni d'y mettre une grande quantité de composants. Mais croyez-moi, si vous n'êtes pas un professionnel, vous ne serez jamais limité.

- Le schéma

Eagle permet tout d'abord de faire le schéma. Rien de plus simple, il suffit de poser les composants sur la feuille, puis de les relier avec des "wires". Le plus long consiste à trouver les composants tant la quantité est importante. Surtout les connecteurs. Les composants sont classés selon les fabriquants ou les types. Par exemples: les circuits linéaires ensembles, les connecteurs de tel type ensemble etc.... J'avoue avoir cherché quelques temps certains de ces composants. Il existe sur le site de l'éditeur d'Eagle des composants supplémentaires qui vous intéresseront peut-être. En particulier, j'ai dû installé le "PIC16F628", ce dernier n'étant pas listé dans la version que j'ai téléchargé. Il faut aussi prendre garde à la taille du composant (le format dans lequel vous avez acheté la résistance, le condensateur ou autre). Je conseille à ce stade de renseigner les valeurs des composants, parceque 2 mois plus tard, on a déjà tout oublié, et c'est idiot de tout recalculer. Prendre soin bien sûr d'organiser le schéma de façon logique: alimentation d'un coté, circuit de reset d'un autre, interface externe etc... Je ne sais pas s'il existe des conventions...je m'inspire des circuits que je trouve sur le net ou dans les magazines.

Schéma en cours de finalisation

- Le typon

Il faut switcher en mode "board". Là, toutes les empreintes des composants sont disposées en vrac. Il faut les organiser. L'idéal c'est de mettre dans une petite boite tous les composants dont vous aurez besoin, ce qui permet de vérifier que les empreintes sont bonnes. Je me suis déjà retrouvé dans le cas où le potentiomètre que j'avais acheté ne rentrait pas dans l'empreinte du circuit imprimé pour quelques dizième de millimètres. Donc un conseil, avant de disposer les composants, imprimer une feuille avec les empreintes, et vérifier en superposant que les composants rentreront bien dans les trous !!!. Une fois cette phase terminée, commencer à faire glisser les composants sur le "board" avec le schéma sur les genoux, car vous ne savez plus si la résistance R3 appartient à l'alimentation ou à la diode témoin. Or de même que dans le schéma, il convient de rassembler les composants selon leur fonction. Ensuite, tout est affaire de bon sens, les résistances qui jouent le même rôle sont logiquement mises en parallèles. Les diodes témoins alignées, le microcontrôleur au centre de la carte etc... Pour le moment le "board" que l'on appelle l'araignée, avec ses liaisons en tout sens semble désordonné. Il reste à faire les liaisons. Là il faut paramétrer la taille des pistes que vous désirez. Comme je grave moi-même les circuits, je prends des pistes assez larges. Ensuite vient la phase laborieuse...parfois ludique du routage. Là, je déconseille vivement d'utiliser la fonction de routage automatique. Même si cette fonction parait séduisante et qu'elle trouve une solution, c'est toujours en dépit du bon sens. Des pistes font plusieurs kilomètres pour relier deux composants qui doivent être proches. En effet, le routeur automatique ne sait pas quel condensateur sert pour le découplage. Il faut absolument router manuellement. Je commence par relier l'alimentation des composants. Puis les circuits logiques. Puis le reste. Cette phase est assez longue, certes, mais elle s'apparente à une sorte de casse tête rigolo. Si une liaison ne trouve pas de chemin, il vaut mieux faire un "strap" plutôt que de s'embêter pendant des heures. De même que je fais attention de ne pas faire de piste trop fine, je prends garde de ne pas mettre des pistes trop proches les unes des autres.

En cours de routage

Routage terminé

- Impression du typon

Le routage est terminé. Sur le board, il faut faire disparaitre tout ce qui n'est pas piste "vias" et imprimer sur une feuille transparente, en noir, à l'envers, le typon. J'utilise un imprimante à jet d'encre, en selectionnant la qualité sur max. (attention ne pas utiliser n'importe quel transparent, il faut utiliser un transparent adapté à votre imprimante, l'idéal étant bien sûr une imprimante laser). Pour les imprimantes à jet d'encre, attention, il y a un sens. Il faut imprimer sur le coté un peu rugueux. Sinon l'encre perle sur la surface et ne sèche jamais. L'objectif étant que, sur le typon, les parties noires soient très noires afin d'obstruer complètement la lumière. Pour cette raison, j'imprime deux fois sur la même feuille en prenant soin qu'elle soit calée exactement de la même façon sur le distributeur de l'imprimante. J'arrive à un résultat très bon. Ne pas hésiter à laisser sécher la feuille entre les deux passes

Remarques:

- Il faut bien vérifier que le typon est dans le bon sens. En effet, lors de l'insolation, il ne faut pas que l'encre soit en contact avec la plaque epoxy, sans quoi, l'action de la chaleur de la lampe risque de faire fondre l'encre et de la faire coller à la plaque.

Deuxième étape: du typon au circuit imprimé

- Insolation

Il faut bien évidemment une plaque époxy présensibilisée, découpée à la bonne taille.

Dans l'ordre:

je me place dans une pénombre relative,
je pose la plaque dont je viens de retirer le film protecteur,
le transparent (encre sur le dessus pour ne pas que l'encre colle à la plaque),
une plaque de verre (une ancienne étagère en verre),

je vérifie que le tout soit bien plaqué.

J'utilise une vulgaire lampe halogène que je dispose à une quinzaine de centimètres de la plaque. (lampe 500 W). Il ne faut surtout pas que la plaque chauffe de trop. Donc, ne pas mettre la lampe trop près de la plaque. Insoler pendant 15 mn.

Remarques:

- Il ne faut pas disposer une trop forte épaisseur de verre entre la source lumineuse et la plaque epoxy pendant l'insolation car le verre filtre en partie les UV qui nous intéressent pour déteriorer le vernis photosensible. - Pour éviter à tout prix que le transparent ou la plaque chauffe, j'allume un ventilateur à proximité. - Après avoir découpé la plaque epoxy avec une scie à métaux, il faut soigneusement ébarbé les bords, faute de quoi le typon ne sera pas bien plaqué sur cette dernière.

Puis plonger la plaque dans le révélateur (La solution de révélateur peut être faite à base de lessive de soude diluée à ...). Constater que les pistes apparaissent clairement puis rincer la plaque à l'eau. (Ne surtout pas attendre trop longtemps car le révélateur commencerait à attaquer le vernis des pistes. Si les pistes n'apparaissent pas dans les 10 secondes, c'est que l'insolation n'a pas été suffisante. La plaque est perdue, il faut en refaire une !!).

Le sachet de révélateur

Le bac avec la solution de révélateur

- Le gravage

C'est la partie la plus dure à faire chez soi. Il faut d'une manière ou d'une autre se fabriquer une graveuse. Pour ma part, j'ai collé deux plaques de plexiglass sur des profils en bois. Des pieds pour stabiliser. Un tube troué au fond alimenté par une pompe (récupérée sur un vieux frigo et installée dans une caisse de vin.) La solution de perchlorure de fer étant faite, il faut la faire chauffer légèrement au four à micro-onde, puis mettre en route la pompe pour faire des bulles dans la graveuse, sans en faire trop non plus pour ne pas faire déborder la solution. Il faut savoir que 90% de l'action du perchlorure de fer se fait par les bulles. Donc si les bulles ne sont pas suffisement nombreuses, le gravage peut durer des heures. Tout est une histoire de dosage. Retirer régulièrement la plaque pour constater l'avancement de la gravure. La gravure ne prend pas plus de 15 mn à température ambiante. On peut acccélérer le processus en faisant chauffer la solution avant de débuter la gravure. C'est mieux.

Le sachet de perchlorure de fer

La graveuse fait maison La graveuse reliée à la pompe

Lorsque l'on constate que toutes les pistes sont gravées, il faut rincer la plaque à l'eau, faire sécher, puis enlever le reste de vernis photosensible avec de l'acétone. La plaque est terminée, reste à percer les trous.

avec le vernis photosensible		la bouteille dans laquelle je conserve le révélateur
Après nettoyage à l'acétone

- Le perçage

Il faut au moins deux mèches différentes voire trois. Une tres fine pour tous les composants classiques, une plus grosse pour tout ce qui est picots, régulateur de tension etc... et une encore plus grosse pour certains composants comme les interrupteurs etc...

Pour ma part, je n'utilise même pas de colonne, je perce à main levée. Il faut éviter que la mèche ne chauffe de trop. C'est une étape facile.

A noter que certains ne jurent que par les outils Dremel. Ils ne sont pas absolument indispensables au percage d'un CI.