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Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Parce que c’est bon de fabriquer par soi-même !

Modérateur : jamas31

oscar25
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Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par oscar25 » 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.
2019-10-05 20.12.23.jpg
Typon du circuit imprimé sur papier glacé, dont on voit le reflet
2019-10-05 20.12.23.jpg (334.15 Kio) Consulté 257 fois
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.
2019-10-08 09.00.39.jpg
Laine de verre utilisée pour le ponçage du bois et des métaux
2019-10-08 09.00.39.jpg (373.62 Kio) Consulté 255 fois
2019-10-05 20.10.58.jpg
La plaque de cuivre après nettoyage à la laine d'acier
2019-10-05 20.10.58.jpg (298.55 Kio) Consulté 257 fois
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.
2019-10-08 09.01.11.jpg
Le dissolvant prêt à l'emploi
2019-10-08 09.01.11.jpg (155.54 Kio) Consulté 248 fois
Sur la plaque préalablement nettoyée et dégraissée, il faut disposer 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.
2019-10-05 20.09.55.jpg
trempage du circuit dans de l'eau froide
2019-10-05 20.09.55.jpg (300.38 Kio) Consulté 248 fois
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.
2019-10-05 20.09.00.jpg
Opération de décollage du typon sous le robinet
2019-10-05 20.09.00.jpg (324.98 Kio) Consulté 248 fois
Voilà ce que donne la surface une fois le typon enlevé.
2019-10-05 20.08.24.jpg
Le circuit sans son typon
2019-10-05 20.08.24.jpg (320.65 Kio) Consulté 243 fois
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.
2019-10-07 15.03.01.jpg
dernier essai de transfert à froid, ici bien réussi
2019-10-07 15.03.01.jpg (321.66 Kio) Consulté 243 fois
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.
2019-09-30 17.27.02.jpg
gravure d'un circuit au bain marie
2019-09-30 17.27.02.jpg (357.47 Kio) Consulté 243 fois
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.
2019-10-05 20.07.47.jpg
gravure réalisée. Le cuivre non protégé par l'encre à disparue ... dans le bain.
2019-10-05 20.07.47.jpg (237.94 Kio) Consulté 243 fois
Maxime

oscar25
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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par oscar25 » 08 oct. 2019, 10:03

Il nous reste maintenant à retirer l'encre qui masque les pistes cuivrées du circuit. Pour ce faire utiliser de l'acétone sur un chiffon propre et frotter la surface jusqu'à ce que toute l'encre ait disparue.
2019-10-05 20.06.30.jpg
le circuit a été nettoyé de son encre. Les pistes sont apparentes.
2019-10-05 20.06.30.jpg (312.79 Kio) Consulté 240 fois
A ce stade, il faut vérifier l'état des pistes. Visuellement puis électriquement à l'ohmètre pour contrôler l'isolation entre les pistes et la continuité des circuits.
Il nous reste à réaliser les perçages qui serviront à passer les composants puis à les souder.
2019-10-05 20.05.30.jpg
Les perçages ont été réalisés ici au foret de 0.8 mm
2019-10-05 20.05.30.jpg (353.92 Kio) Consulté 240 fois
Idéalement il faudrait au préalable protéger le cuivre à l'aide d'un bain d'étain à froid. Il existe pour cela des produits qui réalise cette opération très simplement et très rapidement. L'étamage permet une meilleure conservation du cuivre contre l'oxydation et facilite le soudage des composants, mais il n'est pas obligatoire.
Il est temps de mettre en place les composants et des les souder.
2019-10-05 20.05.10.jpg
mise en place et soudage des premiers composants
2019-10-05 20.05.10.jpg (398.53 Kio) Consulté 240 fois
Voilà un circuit de terminé.
2019-10-05 20.04.35.jpg
le circuit est assemblé
2019-10-05 20.04.35.jpg (366.07 Kio) Consulté 240 fois
Passage aux tests.
2019-10-05 20.04.10.jpg
Circuit alimenté en cours d'essais
2019-10-05 20.04.10.jpg (387.44 Kio) Consulté 240 fois
Voilà donc une méthode de réalisation de circuits simple à mettre en oeuvre et à la portée de chacun. Je vous invite à regarder les nombreux tutos disponibles sur le net dont je me suis insiprés pour la réalisation de mes premiers circuits.
Maxime

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tconil
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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par tconil » 08 oct. 2019, 10:41

Bonjour Maxime

Merci pour ce tuto parfaitement expliqué; je connaissais pour avoir déjà vu l'une ou l'autre vidéo sur YT mais jamais avec les explications aussi détaillées.

Le SEUL problème pour mettre en oeuvre cette solution simple et facile qui ne nécessite pas d'insoleuse est... qu'il faut posséder une imprimante laser
pour imprimer le typon sur le papier glacé :-aust

Ceci dit, tes circuits sont parfaitement réussis ! Tu maîtrises ! Tu as sans doute fait plusieurs essais... Bravo !
Cordialement à tous
Thierry.

oscar25
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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par oscar25 » 08 oct. 2019, 10:58

tconil a écrit :
08 oct. 2019, 10:41
Bonjour Maxime

Merci pour ce tuto parfaitement expliqué; je connaissais pour avoir déjà vu l'une ou l'autre vidéo sur YT mais jamais avec les explications aussi détaillées.

Le SEUL problème pour mettre en oeuvre cette solution simple et facile qui ne nécessite pas d'insoleuse est... qu'il faut posséder une imprimante laser
pour imprimer le typon sur le papier glacé :-aust

Ceci dit, tes circuits sont parfaitement réussis ! Tu maîtrises ! Tu as sans doute fait plusieurs essais... Bravo !
Bonjour Thierry et merci.
C'est une méthode que je trouve plus facile à mettre en oeuvre que l'insolation et à la portée de tous. Evidemment il faut pouvoir avoir accès à une imprimante laser. Mais ça ne doit pas être je pense insurmontable. En tout cas j'ai expérimenté cette méthode ainsi que celle du transfert à chaud avec un fer à repasser. Les deux fonctionnent mais l'avantage du transfer à froid est de ne pas surchauffer la plaque et d'être un peu plus rapide. Du coup je vais plus l'utiliser. D'ailleurs je prépare un nouveau circuit pour un petit testeur de quartz que j'avais réalisé sur plaquette Veroboard.
Ceci dit certains critiqueront l'utilisation du perchlorure de fer qui est polluant. C'est pourquoi je dit qu'il ne faut absolument pas le jeter dans l'évier.
J'ai oublié de préciser que les bains de perchlo peuvent être utilisés plusieurs fois avant épuisement. Coté rentabilité de la méthode c'est à prendre en compte.
Maxime

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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par dc300a » 08 oct. 2019, 13:46

oscar25 a écrit :
08 oct. 2019, 08:57
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.
Bonjour,

Quand le perchlo est saturé de cuivre, il vire au vert et ne peut plus être utilisé.

Avec précautions, on peut le neutraliser en ajoutant une solution de soude caustique jusqu'à obtenir un pH neutre. On contrôle l'obtention de la neutralité avec du papier pH.

Ensuite on laisse décanter et évaporer. Le dépôt résiduel n'est pas polluant.
Cyril

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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par chartz » 08 oct. 2019, 14:30

Ah, ça me rappelle des souvenirs du lycée... :-aust

À l'époque, il y avait une fabrique de plaques cuivrées en bakélite et époxy dans mon village... je faisais les bennes, et je n'ai jamais acheté de plaques !

Puis, j'y ai travaillé deux étés de suite.
Jacques

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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par oscar25 » 08 oct. 2019, 15:40

dc300a a écrit :
08 oct. 2019, 13:46
oscar25 a écrit :
08 oct. 2019, 08:57
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.
Bonjour,

Quand le perchlo est saturé de cuivre, il vire au vert et ne peut plus être utilisé.

Avec précautions, on peut le neutraliser en ajoutant une solution de soude caustique jusqu'à obtenir un pH neutre. On contrôle l'obtention de la neutralité avec du papier pH.

Ensuite on laisse décanter et évaporer. Le dépôt résiduel n'est pas polluant.
Merci pour la recette. C'est bon à savoir.
Pour le virage au vert du perchlo je ne savais pas. Maintenant c'est fait.
Pour le moment j'ai fait 3 petits circuits avec seulement 20g de cristaux pour 70 cm3 d'eau. La solution n'a toujours pas virée.
Maxime

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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par oscar25 » 08 oct. 2019, 15:41

chartz a écrit :
08 oct. 2019, 14:30
Ah, ça me rappelle des souvenirs du lycée... :-aust

À l'époque, il y avait une fabrique de plaques cuivrées en bakélite et époxy dans mon village... je faisais les bennes, et je n'ai jamais acheté de plaques !

Puis, j'y ai travaillé deux étés de suite.
Ah c'était le bon temps :-aust
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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par chartz » 08 oct. 2019, 22:44

Ouais, je faisais le trajet de Mirebeau à Besac pour aller rue d'Arènes chercher mes composants. Puis un tour au CTS place Pasteur...
Jacques

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Re: Réalisation d'un circuit imprimé par transfert à froid

Message par oscar25 » 09 oct. 2019, 10:15

Voilà un nouveau circuit réalisé ce matin. Design sous Fritzing et toujours en impression laser.
Mon dissolvant pour ongles fonctionne super bien. J'ai utilisé un rouleau en caoutchouc pour bien plaquer le typon sur la plaque lorsque la solution est appliquée.
2019-10-09 10.13.29.jpg
Le rouleau que j'utilisais lorsque je faisais de la photo argentique.
2019-10-09 10.13.29.jpg (319.88 Kio) Consulté 89 fois
En image le résultat final.
2019-10-09 10.08.17.jpg
Circuit pour testeur de quartz
2019-10-09 10.08.17.jpg (315.81 Kio) Consulté 89 fois
Ce circuit va remplacer la plaque veroboard de mon petit testeur de quartz. Je ferai une présentation de ce matériel DIY dans la rubrique adéquate.
Maxime

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