Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid
Posté : 08 oct. 2019, 08:57
Pour la réalisation de circuits prototypes il est très intéressant de pouvoir réaliser soi-même ses circuits imprimés. Même s'il est possible de se servir de plaquettes Veroboards ou de pistes rapportées collées sur une surface cuivrée, il n'en reste pas moins qu'un vrai circuit imprimé, s'il est bien réalisé, est plus adapté à ces montages. Je vous propose donc aujourd'hui une méthode de réalisation d'un circuit simple face par transfert d'encre.
Pour réaliser cette opération il faut réunir ou disposer des matériels suivants :
- un typon
- une feuille de papier glacé provenant d'un magazine ou d'une publicité
- une plaque de cuivre simple face
- une solution alcoolisée contenant de l'acétone
- un stylo marqueur "permanent"
- trois bacs en plastiques ou en verre
- du perchlorure de fer FeCl3 que l'on trouve facilement sur le net, soit en cristaux à dissoudre dans de l'eau soit en solution prête à l'emploi.
- une paire de gants et des lunettes de protection car le perchlorure de fer est un produit nocif.
- de l'eau
La méthode de réalisation :
Le typon est le dessin du circuit imprimé, réalisé soit à la main soit à l'aide d'un logiciel spécialisé ou non, imprimé sur la feuille de papier glacé à l'aide d'une imprimante laser. Seule une imprimante de type laser convient car l'encre contient du toner.
voici ci-après un exemple d'un circuit très simple que je viens de réaliser. Le dessin de ce circuit a été réalisé sous Word mais aurait pu aussi être réalisé sous un logiciel de type Fritzing disponible en libre téléchargement sur le net.
Il faut choisir la feuille de papier suffisamment glacée et pas trop épaisse pour pouvoir ultérieurement la décoller facilement de la plaque de cuivre. Quelques essais pourront être nécessaires pour trouver le bon support.
A l'impression il faudra régler au maximum la densité de l'encre ainsi que la résolution pour obtenir un typon bien noir et bien net.
Il faut ensuite découper ce typon aux dimensions de la plaque de cuivre.
La plaque de cuivre :
Ici j'ai utilisé une plaque simple face. Il faut découper la plaque aux dimensions souhaitées du circuit, en tenant compte éventuellement des trous de fixations qui auront pu être intégré au typon.
Le plus important est de très bien nettoyer la surface cuivrée. J'ai utilisé de la laine d'acier n°2 gros pour retirer la fine couche d'oxydation qui recouvrait la surface. Au ponçage, qui doit être léger, la surface doit devenir claire et brillante. Terminer la préparation de la surface en la nettoyant à l'aide d'alcool ménager ou d'acétone (ce que j'ai utilisé) pour dégraisser complètement le cuivre. Ce point est très omportant car de cela dépendra l'accrochage du toner.
A ce stade il ne faut plus toucher la surface avec les doigts.
Le transfert du toner :
Pour réaliser le transfert de l'encre on a besoin d'utiliser une solution contenant de l'alcool et de l'acétone. On peut soit réaliser soit même ce mélange en utilisant de l'alcool modifié vendu en pharmacie dans les proportions de 60% d'alcool pour 40% d'acétone environ, ces valeurs pouvant varier légèrement.
Pour ma part j'ai utilisé un dissolvant pour vernis à ongles qui a très bien fonctionné. Sur la plaque préalablement nettoyée et dégraissée, il faut déposer rapidement la solution sur la surface en quantité suffisante pour humidifier copieusement le papier. Moi j'ai utilisé un pinceau fin pour déposer la solution.
Il faut alors appliquer le typon face imprimée contre la surface cuivrée et appuyer légèrement dessus pour bien le plaquer contre le cuivre. Ajouter un peu de solution par dessus et appuyer fermement sur le typon mais sans le déplacer, pendant une minute environ.
Puis laisser sécher la suface du papier.
Ne pas tenter de retirer maintenant le papier qui est collé sur la plaque.
Décollage du typon de la plaque :
Rien de plus simple...et pourtant.
Le décollage du papier s'effectue en trempant le circuit dans de l'eau, froide ou légèrement tiède. Ici, j'ai utilisé de l'eau froide du robinet. La plaque avec son typon trempe dans une petite coupelle pendant une bonne dizaine de minutes. Au bout de ce délai on peut commencer à décoller le papier de la surface en commençant par un angle. Il se peut, selon l'épaisseur de la feuille choisie, que le papier se détache complétement et facilement. Dans tous les cas il faut y aller doucement et surtout sans gratter la surface avec les ongles. utiliser le bout des doigts. Au besoin laisser tremper le circuit plus longtemps. Voilà ce que donne la surface une fois le typon enlevé. Il se peut que toute l'encre n'ait pas été transférée sur le cuivre. C'est là que le marqueur entre en jeu. Les éventuelles retouches à réaliser se feront directement sur la surface cuivrée.
Voici ci-après le résultat d'une dernière tentative réalisée lors d'essais. Cette dernière est mieux réussie que la précéente. La gravure :
C'est l'opération qui consiste à dissoudre tout le cuivre qui n'est pas protégé par l'encre. Pour ce faire on utilise, avec précaution, un bain de perchlorure de fer.
Attention, ce produit est très tâchant et nocif pour l'environnement. Utiliser de vieux vêtements, des gants et des lunettes de protection et manipulez le doucement pour éviter les projections. Après utilisation, ne le jetez pas directement dans l'évier mais conservez le dans un flacon que vous pourrez porter à la déchetterie locale.
Pour accélérer le processus de gravure il est préférable de mettre le bac contenant le perchlo au bain marie.
Ci-dessous une photo d'un autre circuit en gravure, pour illustrer l'opération. Pendant la gravure, il faut agiter le bac contenant le circuit pour faire circuler doucement le produit sur la surface du cuivre. Petit à petit on voit le cuivre disparaître. Une dizaine de minute doit suffire pour dissoudre le cuivre mais cela va dépendre de la quantité de cuivre à dissoudre et de la température du bain. Certains montent la température à 40/45°. Moi j'ai utilisé l'eau chaude du robinet qui avoisine ces valeurs.
Lorsque la gravure est terminée, sortir le circuit du bain et le rinçer copieusement sous le robinet puis le sécher.
Une fois tout le cuivre dissous, voilà ce que ça donne.
Pour réaliser cette opération il faut réunir ou disposer des matériels suivants :
- un typon
- une feuille de papier glacé provenant d'un magazine ou d'une publicité
- une plaque de cuivre simple face
- une solution alcoolisée contenant de l'acétone
- un stylo marqueur "permanent"
- trois bacs en plastiques ou en verre
- du perchlorure de fer FeCl3 que l'on trouve facilement sur le net, soit en cristaux à dissoudre dans de l'eau soit en solution prête à l'emploi.
- une paire de gants et des lunettes de protection car le perchlorure de fer est un produit nocif.
- de l'eau
La méthode de réalisation :
Le typon est le dessin du circuit imprimé, réalisé soit à la main soit à l'aide d'un logiciel spécialisé ou non, imprimé sur la feuille de papier glacé à l'aide d'une imprimante laser. Seule une imprimante de type laser convient car l'encre contient du toner.
voici ci-après un exemple d'un circuit très simple que je viens de réaliser. Le dessin de ce circuit a été réalisé sous Word mais aurait pu aussi être réalisé sous un logiciel de type Fritzing disponible en libre téléchargement sur le net.
Il faut choisir la feuille de papier suffisamment glacée et pas trop épaisse pour pouvoir ultérieurement la décoller facilement de la plaque de cuivre. Quelques essais pourront être nécessaires pour trouver le bon support.
A l'impression il faudra régler au maximum la densité de l'encre ainsi que la résolution pour obtenir un typon bien noir et bien net.
Il faut ensuite découper ce typon aux dimensions de la plaque de cuivre.
La plaque de cuivre :
Ici j'ai utilisé une plaque simple face. Il faut découper la plaque aux dimensions souhaitées du circuit, en tenant compte éventuellement des trous de fixations qui auront pu être intégré au typon.
Le plus important est de très bien nettoyer la surface cuivrée. J'ai utilisé de la laine d'acier n°2 gros pour retirer la fine couche d'oxydation qui recouvrait la surface. Au ponçage, qui doit être léger, la surface doit devenir claire et brillante. Terminer la préparation de la surface en la nettoyant à l'aide d'alcool ménager ou d'acétone (ce que j'ai utilisé) pour dégraisser complètement le cuivre. Ce point est très omportant car de cela dépendra l'accrochage du toner.
A ce stade il ne faut plus toucher la surface avec les doigts.
Le transfert du toner :
Pour réaliser le transfert de l'encre on a besoin d'utiliser une solution contenant de l'alcool et de l'acétone. On peut soit réaliser soit même ce mélange en utilisant de l'alcool modifié vendu en pharmacie dans les proportions de 60% d'alcool pour 40% d'acétone environ, ces valeurs pouvant varier légèrement.
Pour ma part j'ai utilisé un dissolvant pour vernis à ongles qui a très bien fonctionné. Sur la plaque préalablement nettoyée et dégraissée, il faut déposer rapidement la solution sur la surface en quantité suffisante pour humidifier copieusement le papier. Moi j'ai utilisé un pinceau fin pour déposer la solution.
Il faut alors appliquer le typon face imprimée contre la surface cuivrée et appuyer légèrement dessus pour bien le plaquer contre le cuivre. Ajouter un peu de solution par dessus et appuyer fermement sur le typon mais sans le déplacer, pendant une minute environ.
Puis laisser sécher la suface du papier.
Ne pas tenter de retirer maintenant le papier qui est collé sur la plaque.
Décollage du typon de la plaque :
Rien de plus simple...et pourtant.
Le décollage du papier s'effectue en trempant le circuit dans de l'eau, froide ou légèrement tiède. Ici, j'ai utilisé de l'eau froide du robinet. La plaque avec son typon trempe dans une petite coupelle pendant une bonne dizaine de minutes. Au bout de ce délai on peut commencer à décoller le papier de la surface en commençant par un angle. Il se peut, selon l'épaisseur de la feuille choisie, que le papier se détache complétement et facilement. Dans tous les cas il faut y aller doucement et surtout sans gratter la surface avec les ongles. utiliser le bout des doigts. Au besoin laisser tremper le circuit plus longtemps. Voilà ce que donne la surface une fois le typon enlevé. Il se peut que toute l'encre n'ait pas été transférée sur le cuivre. C'est là que le marqueur entre en jeu. Les éventuelles retouches à réaliser se feront directement sur la surface cuivrée.
Voici ci-après le résultat d'une dernière tentative réalisée lors d'essais. Cette dernière est mieux réussie que la précéente. La gravure :
C'est l'opération qui consiste à dissoudre tout le cuivre qui n'est pas protégé par l'encre. Pour ce faire on utilise, avec précaution, un bain de perchlorure de fer.
Attention, ce produit est très tâchant et nocif pour l'environnement. Utiliser de vieux vêtements, des gants et des lunettes de protection et manipulez le doucement pour éviter les projections. Après utilisation, ne le jetez pas directement dans l'évier mais conservez le dans un flacon que vous pourrez porter à la déchetterie locale.
Pour accélérer le processus de gravure il est préférable de mettre le bac contenant le perchlo au bain marie.
Ci-dessous une photo d'un autre circuit en gravure, pour illustrer l'opération. Pendant la gravure, il faut agiter le bac contenant le circuit pour faire circuler doucement le produit sur la surface du cuivre. Petit à petit on voit le cuivre disparaître. Une dizaine de minute doit suffire pour dissoudre le cuivre mais cela va dépendre de la quantité de cuivre à dissoudre et de la température du bain. Certains montent la température à 40/45°. Moi j'ai utilisé l'eau chaude du robinet qui avoisine ces valeurs.
Lorsque la gravure est terminée, sortir le circuit du bain et le rinçer copieusement sous le robinet puis le sécher.
Une fois tout le cuivre dissous, voilà ce que ça donne.