Le circuit imprimé 1. But du circuit imprimé 2. Technologie du circuit

Le circuit imprimé
1. But du circuit imprimé
Utilisé pour la première fois en 1940, le circuit
imprimé est une technique de câblage par rubans
de cuivre déposés sur un support isolant. Il
permet de remplacer, en électronique en
particulier, une grande partie du câblage
traditionnel (par fil de cuivre isolé ou non).
véhiculer et de l'élévation de température admise
pour ce conducteur. Les différentes valeurs
apparaissent dans le tableau suivant :
Intensité à véhiculer
(en ampères)
1
2
3
4
5
Avantage du circuit imprimé :
fiabilité,
clarté du montage,
répétitivité,
fixation des petits composants.
Inconvénients du circuit imprimé :
conception du dessin,
fabrication.
2. Technologie du circuit imprimé
Une plaque de circuit imprimé se présente
généralement sous la forme d'une plaque isolante
recouverte d'une couche de cuivre puis d'une
couche photosensible (réagissant aux U.V.).
Circuit simple face
Circuit double face
Couche photosensible
Isolant
Cuivre
L'isolant
L'isolant a une épaisseur courante de 1,6 mm,
mais cette épaisseur peut varier de 0,2 mm à 6
mm selon le matériau employé et son utilisation.
Les différent matériaux sont :
le verre époxy :
- pas cher
- bonnes propriétés mécaniques
- très abrasif ( usure des outils)
le Téflon :
- excellentes propriétés mécaniques
- excellente
tenue
aux
agents
extérieurs (température, ... )
- très cher ( emplois particuliers :
H.F., ... )
le mylar (ou polyester) :
utilisé en très faibles épaisseurs pour
fabriquer des circuits souples
Largeur du conducteur
(en mm)
T = +10°
T = +20°
0,8
0,6
2
1,2
3,8
2,2
3,4
5
Remarque
Dans un conducteur cylindrique classique, on
peut véhiculer un courant dont l'intensité est de
3 à 5 A par mm2 sans l'échauffer anormalement.
Pour 1 mm2 de cuivre de 35 m d'épaisseur, on
peut faire passer environ 30 A pour un
échauffement T = 20° (mais ce conducteur
fait alors 28,6 mm de large).
La couche photosensible
Elle permet, par un procédé photographique, de
distinguer puis d'éliminer les parties cuivrées
inutiles grâce à sa réaction aux ultraviolets. Elle
peut être de type positif ou négatif.
3. Dessin du circuit imprimé
Il se fait à partir du schéma théorique, à l'échelle
1.
Il existe plusieurs procédés :
soit par DAO manuelle avec tracé sur
support inactinique à l'aide d'une table
traçante ou d'une imprimante,
soit par DAO avec routage automatique
(tracé automatique des pistes à partir du
schéma structurel) puis report sur support
inactinique.
Dans tous les cas, il faut toujours passer par un
travail préalable de brouillon (au crayon et à la
gomme) pour au minimum mettre en place les
différents composants sur le circuit imprimé.
Souvent le meilleur emplacement pour les
composants est celui donné par le schéma
structurel.
Le cuivre
C'est du cuivre pur, d'épaisseur 35 m. La largeur
de la piste dépend de l'intensité du courant à
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4. Réalisation d'un circuit imprimé
! Réalisation du typon
$ Gravure
Calque
(par action chimique)
La plaque est plongée dans un bain ou exposée à des
jets de perchlorure de fer chauffé entre 20 et 50 °C
Encre noire
" Insolation
Le perchlorure de fer a dissout le cuivre qui n'était
pas protégé par le vernis
(par machine à insoler à UV)
Une plaque d'époxy avec cuivre et couche
photosensible est soumise à un rayonnement d'UV.
U.V.
!
Le perchlorure de fer est un produit qui tache, en cas de
projection sur les vêtements, rincer immédiatement à l'eau.
% Mise à nu du cuivre
(par action d'un solvant)
Couche
photosensible
intacte
Couche
photosensible
dégradée
La couche photosensible exposée aux U.V. est
dégradée et pourra être éliminée par le révélateur.
On frotte les plaques avec un chiffon imprégné de
solvant (alcool à brûler).
Le solvant fait disparaître la couche photosensible
encore présente.
!
Les solvants sont des produits très inflammables.
# Révélation
(par action chimique)
& Protection du cuivre
La plaque est plongée dans un bain révélateur
(soude diluée).
Le révélateur a dissout le vernis qui a été exposé au
U.V.
!
Le révélateur (soude diluée) est un produit dangereux. Il
faut le manipuler avec précaution. En cas de projection dans
les yeux, rincer immédiatement à l'eau.
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(par dépôt métallique)
Étamage à froid (chimique) ou à chaud évitant
l'oxydation du cuivre.
Il reste encore à réaliser les opérations de perçage
et éventuellement de protection du circuit
imprimé par un vernis.
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Remarque
Après la révélation et la gravure, il faut rincer soigneusement le circuit à l'eau claire.
Il existe une technique dite "câblage anglais" qui permet d'enlever le minimum de cuivre à la gravure.
Le cuivre est en noir
Classique
Anglais
Industriellement, les circuits imprimés doubles faces sont à trous métallisés.
Dans le cas de circuit très complexes, on utilise des circuits imprimés multicouches (jusqu'à 16 couches
de circuits très minces compressées puis collées), le plus employé étant le 4 couches (les couches du
milieu véhiculant l'alimentation et la masse).
5. Conseils en cas de problème
Cause
Temps d'insolation trop court
ou révélateur périmé
Plaque négative périmée
Température trop basse
Mauvais contact du film
Mauvaise netteté du dessin
Coupure sur le dessin
Temps d'insolation trop long
Dessin pas assez opaque
Temps de gravure trop long
Il reste de la résine sur la
plaque
Perchlorure de fer saturé
Mauvais contact du film
Encre à l'envers
La révélation ne se fait pas
Développement flou
ou circuit coupé
Cuivre plein de petits trous après
gravure
Pas de gravure
Pistes fines réduites à la gravure
Remède
Augmenter le temps d'insolation
Révélateur neuf
Température minimum 18°C
Améliorer le pressage
Utiliser des transferts
Contrôler à la table lumineuse
Diminuer le temps d'insolation
Contrôler à la table lumineuse
Diminuer le temps de gravure
Augmenter le temps d'insolation ou de révélation
Changer le perchlorure de fer
Améliorer le pressage
Encre côté circuit
6. Conseil pratique pour la soudure des composants
L'opération de soudure est extrêmement délicate, elle doit être effectuée avec un très grand soin et en
suivant un certain nombre de règles, car il est impératif que la fiabilité des soudures soit sans défaut.
6.1. Coudages des connexions
Le coudage ne doit pas être fait trop près du composant sous peine de le dessertir.
Coudage correct
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Coudage incorrect
dessertissage du composant
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6.2. Soudure sur circuit imprimé
Disposer d'un fer à souder de petites dimensions dont la panne sera souvent nettoyée au chiffon à
chaud.
Faire fondre la soudure au contact des
pièces à souder et non au contact de la
panne.
Fil de
soudure
Panne du
En procédant ainsi on évite les soudures
fer à souder
collées qui sont extérieurement belles mais
sans contact interne.
Soudure réussie
Soudure défectueuse
6.3. Dépannage des soudures
Sur un circuit imprimé, on peut avoir besoin de remplacer un composant, ce qui revient à dessouder
plusieurs soudures, enlever le composant, libérer les trous dans le circuit imprimé, mettre en place le
nouveau composant et refaire les soudures, sans détériorer le circuit. Pour réussir une telle opération,
on dispose de deux types d'accessoires.
La tresse à dessouder
C'est une tresse métallique de 1,5 ou 2,8 mm de large et de 1,6 m de longueur qui possède un pouvoir
absorbant élevé. On applique l'extrémité de la tresse sur la soudure et on amène la panne du fer en
contact avec la tresse de façon à faire fondre la soudure. Cette dernière est absorbée à mesure qu'elle
fond, par effet capillaire. L'opération est effectuée en quelques secondes ; la connexion est
absolument propre et le fil est sorti de son trou sans difficulté. On vérifie que le trou est bien dégagé
avec une fine pointe en acier.
La partie de la tresse imbibée de soudure est sectionnée avec une pince coupante, car elle ne peut plus
servir.
La pompe à dessouder
Elle est indépendante du fer. On arme la pompe et on place son bec en téflon au contact avec la
soudure chauffée par un fer normal. Lorsqu'elle fond, on appuie sur la gâchette, le ressort libéré se
détend en aspirant la soudure. On arme à nouveau la pompe pour éjecter la soudure aspirée. On
vérifie que le trou est bien dégagé avec une fine pointe en acier.
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