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Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film"

 
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jcgrini
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PostPosted: Thu 5 Nov 2020 - 12:01    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

Bonjour

Je sais qu'aujourd'hui on peut faire fabriquer une plaque de circuit imprimé en chine pour 15 -25€ livrée à la maison.
toutefois j'aime bien pouvoir réaliser moi même mes plaques prototypes. Ne serait ce que pour ne pas attendre 1 à 2 semaines.

En fin d'article le labo CI que je me suis fait.

j'ai essayé ci dessous de vous faire profiter du pense bête que je me suis fait.


FABRICATION DE CIRCUIT IMPRIME  avec "Film Sec"            JC GRINI oct 2020      

  
Description
Le "film sec"  ou "Dry film" est une feuille transparente  photosensible négative  aux UV, qui doit se coller à chaud sur la face cuivrée une plaque de circuit imprimé.

 
   
 
La couche photosensible est protégée des 2 cotés par un film plastique. La protégeant de la poussière et évitant de s'auto-coller. Elles le protègent aussi de l'oxygène qui modifierait sa composition. Le rouleau doit absolument  être protégé de la lumière. 

Pour ceux qui souhaitent en connaitre plus sur le "Film sec"

Préparation du cuivre
Découper la plaque du circuit imprimé. Ebavurer très finement  les bords. Passer les surfaces cuivrée au scotch-brit avec de la poudre à récurer si possible. Les surfaces cuivrées doivent être bien propres. Sans trace de doigts. Sans bavures sur les bords.

Collage du film sec
Le collage va se faire avec une plastifieuse entre 100 et 125°C. Vitesse 3 à 5p/mn.
Le modèle LIDL fonctionne très bien.

Bien se laver les mains. Dans une pièce sans éclairage Led ou fluo, découper le "film sec" avec une marge de 5mm si possible.
Préparer un poste de travail sans poussière.

Préparer:
- 2 feuilles de papier plus grande que le film sec.  Elles vont protéger la plastifieuse des débordements du film sec.
- 2 ou 4 bouts de scotch pour séparer le film protecteur du film sec coté à coller.
- le film sec découpé pour 1 ou 2 faces.
- la plaque de circuit imprimé ébavurée et nettoyée.
- la plastifieuse en position papier 80g température la moins forte. La mettre en chauffe.
- option: un verre d'eau. Pour humecter avec un doigt la surface cuivrée.  Je ne l'ai pas testé. Mais j'ai eu 2 petites bulles d'air. Il semble qu'un peu d'eau facilite la mise en place du film sans bulle d'air.

Pour retirer le film protecteur de la couche à coller: coller un bout de scotch sur un coin de chaque coté du "film sec"
Seul le film de cette face va se décoller facilement.
 
   

 
Option que je n'ai pas testée: humecter les surfaces cuivrées avec un peu d'eau. 

Poser délicatement le film sur la face cuivrée. Des deux faces si doubles face.

Avec une carte de crédit, retirer toute l'eau et bulles d'air. Très important.

Mettre sur chaque face du circuit imprimé une feuille de papier afin de protéger la plastifieuse des débordements éventuels du film sec.

Présenter l'ensemble à la plastifieuse. Passer deux fois le montage en le retournant. Ne pas le passer plus car on risque de froisser les films.
 


Note: certain le font avec un souffleur d'air chaud à 200°C. Ou un fer à repasser. 
 
Vérifier qu'il n'y ai pas de bulles.   Attendre qu'il refroidisse.

Insolation aux UV

l'insoleuse UV: Voir en fin d'article comment s'en faire une pas cher.

Préparer:
- le guide en équerre d'épaisseur de 1.8mm qui servira à coller les calques et le CI.
- préparer les films des 2 faces.
- du scotch pour coller l'ensemble.
- une feuille de mousse de quelques mm pour bien plaquer le Circuit sur le calque.

Etalonnage:
J'ai étalonné la machine à insoler avec une bande de "film sec" et un film composé de 2 calques superposés avec des pistes, des pastilles et des textes. J'ai caché le film par une feuille de carton, que j'ai déplacé toutes les 30 secondes de 1 cm. On voit qu'a partir de 3,5mn il n'y a plus trop de différence de contraste.
   
 
 

 
Les films:
Je rappelle que le "film sec" est photosensible négatif.
Avec le logiciel de dessin ce CI, imprimer les 2 faces sur calques (ou film plastique), de façon à avoir l'encre en contact avec le circuit. Face cuivre en négatif et face composant en négatif et en miroir. Les inscriptions doivent être à l'envers. Imprimer en Noir et Blanc.
Si possible faire des plans de masse là où il n'y a rien, pour économiser  l'encre noire, et la gravure du cuivre.

Penser mettre des mires de centrage. Ou des lignes fines pour aider à bien superposer les films. Voir sur  l'image ci-dessous.

Si les noirs ne sont pas super noir, imprimer 2 exemplaires de chaque film. Pour augmenter un peu la transparence, j'ai passé côté opposé à encre un peu d'huile avec un doigt,  j'ai épongé et laissé sécher.

Coller les 2 exemplaires de la même face parfaitement superposés l'un sur l'autre, en s'aidant des mires ou traits.

 
 


Le Guide:
le guide permet de coller les  films sur les 2 faces parfaitement superposés grâce aux mires de centrage. Il permet aussi de coller la plaque de circuit imprimé afin qu'elle ne bouge pas lorsque l'on retourne l'ensemble pour insoler la 2eme face.
La plaque de circuit imprimé  devra être légèrement plus grande que le circuit à graver pour permettre le maintien par du scotch. Ou alors avoir un coin du circuit non utilisé, pour accepter le scotch.
 
 

  
Centrage et collage des films sur le guide: 
  
  


Mise en place de la plaque de circuit imprimé. On voit le scotch de maintien sur le coin inutilisé de la plaque. 
 
 

 
Poser l'ensemble sur la vitre de l'insoleuse.

Bien contrôler de nouveau la superposition des mires.
Il faut que les films plaquent parfaitement contre la plaque de circuit imprimé,  si non les pistes s'élargiront et auront leurs contours flous. Elles risquent de se toucher.
Si possible, mettre une mousse de quelques mm sur la surface du circuit imprimer pour augmenter la pression afin de bien plaquer la plaque contre la vitre..

Insoler la 1ere face 4mn. Retourner l'ensemble sans bouger la plaque cuivrée.  Vérifier le centrage,  Insoler l'autre face 4mn.

Résultats:
A droite de la plaque j'en ai profité pour faire un test d'insolation et gravure puisque je n'avais besoin que de la moitié de la surface. On peut voir que les pistes de 0.1mm et 0.15mm n'ont pas été réussi à l'impression des calques. Ma laser, n'a pas la qualité suffisante dans l'impression des surfaces noire sur calque. Et peut être aussi  un manque de précision pour obtenir 2 dessins parfaitement superposables. Le résultat ci-dessous est conforme aux calques. 

Face soudures                                                                          Face composants



Le développement des plaques:

Préparer:
- du carbonate de sodium/Cristaux de soude Na2CO3 dans de l'eau à 8,5g/litre.  1/2 litre suffit. Ce que j'ai utilisé.
  ou  3 cuillères à soupe de "lessive de soude" à 30%, dans un litre d'eau. Pas testé en développement.
- une paire de gants
- un bac de 1 à 2 litre verre ou plastique  pour contenir le révélateur et la plaque.
- un autre bac avec de l'eau pour le rinçage ou un robinet sur un évier.
- un entonnoir pour vider le produit dans une bouteille. Le produit peut être réutilisé.
- option: quelques goutes de citron dans de l'eau, il parait que ça stoppera la révélation après rinçage.
-  un pinceau doux pour frotter le circuit pendant le développement.
- un feutre noir indélébile à pointe fine, et cutter  pour faire des corrections si besoin.
- 2 morceaux de scotch pour décoller le film protecteur.

Pour info:  le bidon de 750g de Cristaux de soude coûte environ 5€, la bouteille de 1l de lessive de soude diluée à 30% coute environ 2€. On les trouve dans tous les supermarchés.

Je conseille les cristaux de soude en développement et la lessive de soude pour le décapage ci-dessous.



Après insolation, attendre au moins 15mn avant de retirer le film afin d'éviter que l'oxygène n'altère la couche photosensible. Conseil du fabriquant.

Préparer la solution développement, dans un bac,  8,5g de Cristaux de soude par litre d'eau tiède. 1/2l suffit.

Décoller le film protecteur sur les deux faces avec  un bout de scotch. 

 


Tremper  la plaque de circuit imprimé dans la solution.

Avec les doigts ( avec gants) ou avec un pinceau doux, frotter les surfaces de la plaque. Régulièrement sortir, rincer et vérifier si le développement est terminé. Le développement  se fait entre 2 et 3mn. j'ai raté le chronométrage exact.

Rincer à l'eau.
option:  faire tremper quelques minutes  la plaque dans un bac d'eau avec quelque goutes de citron pour stopper le développement de la couche photosensible. C'est un conseil trouvé sur internet. 
 
Rincer et sécher.

Option: certain sur internet conseillent de repasser la plaque quelques minutes à l'insoleuse UV pour durcir un peu plus le "film sec". Je l'ai fait, mais je ne suis pas convaincu. Le film devient cassant, je l'ai remarqué au décapage.

Contrôler les pistes et si besoin, avec le feutre indélébile et cutter, apporter les corrections. Laisser sécher le feutre.

La gravure au perchlorure de fer:

Préparer :
- un bac avec des bords haut avec du perchlorure de fer.
- un bac avec de l'eau pour rincer régulièrement la plaque, pour contrôle de l'avancement de la gravure.   
  ATTENTION: le perchlorure de fer a un haut pouvoir tachant.
- une paire de gants
- une lampe à proximité pour contrôler par transparence l'avancement de la gravure.

Tremper la plaque dans le bac de perchlorure de fer et remuer pendant 3 à 5mn.

Contrôler régulièrement la gravure (rinçage et vérification à la lampe).

Rincer et sécher.



Décapage du "film sec" 
 
Une fois la gravure terminée il faut enlever le film protecteur. L'acétone n'a aucun effet. La couche est dure et cassante.  
 
Préparer : 
- un pinceau 
- une paire de gants 
- un bac de 1 à 2 litres pour y faire le décapage de la plaque 
- de la "lessive de soude" à 30%  ( voir plus avant la bouteille) 
 
Préparer le mélange à 10% de lessive de soude avec l'eau.  1/2l suffit. 
 
Tremper la plaque dans le bain et frotter la surface avec le pinceau. Le décapage dure environ 1mn. 

 
 
 

 
Rincer et sécher.   

Etamage à Froid

Préparer:
- De l'étamage à froid ( étamage à froid de cif par exemple).
- un bac
- une paire de gants
- du papier essuie tout, très important pour sécher totalement la surface. Si non il y aura des traces.
- un bac d'eau pour le rinçage.

Si besoin, passer un chiffon avec de l'acétone pour bien dégraisser les surfaces.

Tremper la plaque dans le bac d'étamage à froid et remuer quelques mn en surveillant.

Le cuivre devient petit à petit couleur argent brillant. Ne pas trop laisser car si non il apparait des traces disgracieuses.

Rincer et sécher parfaitement. 



Film sec utilisé comme verni protecteur

c'est une option que j'ai vu sur internet. que je n'ai pas testée.

Avec le logiciel de circuit imprimé: imprimer le film "masque de soudure". toujours faire en sorte que l'encre plaque contre la surface du circuit imprimé. on voit que seules les pastilles sont protégées. Au développement les pastilles seront utilisable pour la soudure, le reste de la surface protégé par le film.



appliquer la même méthode que pour tirer les pistes. collage du film, insolation, développement,


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Le laboratoire de fabrication

l'insoleuse UV:

J'ai utilisé une machine à durcir les vernis des ongles d'occasion. J'ai récupéré les ballasts et lampes.



à la déchèterie j'ai récupéré une imprimante multifonction, que j'ai démontée pour ne garder que le coffre scanner. j'y ai installé les ballasts et tubes UV ci dessus.

je me suis servi du circuit imprimé réalisé pour les tests ci dessus pour faire une minuterie. un Arduino Nano, un LCD, un relais, et réglage par un codeur incrémental KY-040. Que j'ai intégré dans la platine de contrôle d'origine de l'imprimante.



je me suis fait de la même façon une table lumineuse avec une bande Led blanches de 3m et une plaque plexi blanc de 2mm, pour bien visionner mes calques.



Pour la gravure un simple bac en plastique que l'on remue quelques minutes à la main.
même si je me suis fait un meuble avec un moteur de lève glace de Twingo pour remuer le bac.




J'espère que cet article vous aura aidé.

JC GRINI
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jempi13


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PostPosted: Sat 7 Nov 2020 - 11:04    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

Bonjour jean-Claude,

bonne idée que de récupérer le scanner pour en faire une insoleuse, cela me rappelle que j'ai des imprimantes multifonction à désosser et jeter.

Ce Dry Film est à ne pas confondre avec le PNP Blue. Et je n'ai pas connaissance que ce dernier puisse aussi faire office de masque de soudure.

Mon dernier procédé en date utilise un typon imprimé sur calque avec une imprimante laser. Comme les noirs présentent du grain, je pose le typon sur une vitre, je dépose de l'acétone à côté sur toute la largeur, et je passe rapidement et en seul geste un rouleau souple venant d'une télécopieur pour faire courir l'acétone sur le typon. Il ne faut pas laisser de résidu ou ralentir sinon ça bave. Je me sers de la main et de l'avant bras pour faire rouler, mais ce serait plus pratique en mettant deux paliers. Cela uniformise le toner, et je peux m'en servir insoler une plaque pré-sensibilisée.

J'ai eu cette idée car j'ai vu quelque part sur le net un densificateur de toner en bombe, et je me suis demandé si je ne pouvais pas faire pareil.

La gravure avec eau + acide chlorhydrique + eau oxygénée se fait en une ou deux minutes, mais les produits, dont l'eau oxygénée de droguerie à 100 ou 130 volumes, sont à manier avec les précautions adéquates pour les yeux et les mains. Verser les produits dans l'eau, pas le contraire. Cette technique est largement décrite ailleurs, et même peut-être sur le forum.



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jcgrini
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PostPosted: Sat 7 Nov 2020 - 13:40    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

jempi13
Je n'ai jamais testé le PNP Blue. Il est assez cher. Le "film sec" ne coûte pratiquement rien sur eBay.

Faudra que je testé l'acetone sur le calque. Mais 2 calques un sur l'autre marche bien.

Le "film sec" a l'avantage de fonctionner en négatif. La lumière durcie la protection des pistes. Le noir les isolants. Si il y a des trous dans le noir, au pire, ce sera un peu de cuivre a retirer au cutter. En gêneral partira au développement.

Pour la gravure. Même fi c'est décrié, le perchlorure de fer est une solution sans risque et tres simple. 4 à 5mn contre 1 à 2mn. . .
Il y a dans ce cas un autre super produit dont je ne me rappelle plus le nom. Qui est sans risque et dont plus on l'utilise plus il se multiplie. . .
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S8-91


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PostPosted: Sat 21 Nov 2020 - 17:53    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

Bonjour Jean-Claude,



Super réalisations et tres completes !!  


Plein d'astuces (Les tubes UV, l'agitateur, le scanner, etc......) , j'adore les idées.


Je vois là differentes méthodes pour insoler / réaliser les circuits .



Pour l'instant je me suis limité à des essais ultra simples avec du perchlorure de fer et un simple feutre (èvidemment, dans ce cas, le résultat reste "tres" approximatif)
En plus je suis vraiement limité en place pour l'instant.


Mon probleme reste aussi les perçages : Les forets HSS ne durent pas longtemps dans l'époxy fibré et les carbures exigent une perceuse super précise (Guidage, vibrations, etc...). Enfin, meme avec une loupe, dur dur pour les yeux.......

Peut être qu'en utilisant une plaque guide prépercèe au pas qui va bien cela faciliterait les choses.


Je ne connaissais pas l'étammage à froid : Comment l'accrochage de l'étain se fait il sur le cuivre dans ce cas, par réaction chimique ?
C'est donc différent de l'étammage à la "vague" ?










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jempi13


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PostPosted: Sat 21 Nov 2020 - 19:22    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote


Salut S8-91
Il m'est arrivé de faire plus d'un millier trous dans l'époxy avec un foret HSS de 1mm, c'était un égaliseur graphique (2 fois 10 bandes), les trous pour les condensateurs étant de plus multipliés pour s'adapter aux dimensions variables et permettre une mise en parallèle (j'avais dessiné une tranche avec le filtre, l'ampli-op, le potentiomètre rectiligne, et de l'avais dupliquée photographiquement).
Evidemment, il aurait fallu plusieurs forets pour aller jusqu'au bout !
Le truc, c'est de l'affûter de temps à autre. Je faisais cela sur une pierre à affûter, la pierre dans une main et le foret dans l'autre, simplement en faisant deux plats, et en respectant une dépouille.


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S8-91


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PostPosted: Sat 21 Nov 2020 - 19:41    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

Bonjour Jempi13,


Ouf.. ........... Je ne suis pas doué pour l'affutage des forets !!!
Quand j'étais à l'école on affutait les (gros) forets avec des affuteuses de précisions (parfois , réalisation de double dépouille, certaines affuteuses étaient couplées avec un projecteur de profil, si ma mémoire est bonne ....). Bien sur l'affuteuse permettait aussi l'affutage de toutes sortes de fraises HSS.

Les Profs "moustachus" se permettaient de faire aussi bien à la main en réalisant des coupes de forets parfaitement équilibrées.
Une pointe mal centrée et le foret mange plus que son diamètre initial.


Je ne suis même pas sur qu'on continue a entretenir cette discipline dans les lycés,


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jcgrini
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PostPosted: Sat 21 Nov 2020 - 20:00    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

S8-91
Pour l'insolation. Tu peux sans trop bricoler en empruntant ou achetant une petite machine UV pour verni à ongle. La surface utilisable est déjà pas mal. Juste en retirant le fond qui est souvent un tiroir.

Pour l'étalage a froid. Ça fonctionne très bien. C'est chimique. Ça protégé tr es bien le cuivre pratiquement comme du verni. En usage normal bien sur.
Ça facilité aussi la soudure.
La pâte à souder pour plombier fonctionne très bien aussi. Mais il faut un souffleur d'air chaud.

Ce "film sec" ne coûte vraiment pas cher. Le cristaux de soude non plus. Il faut une plastifieuse ou un fer a repasser si on est méticuleux.
Par rapport au feutre il n'y a pas photo.
Pour le perçage il faut une mini perceuse avec un support. Sans support le forêt ne tiendra pas longtemps avant de casser.
Le forêt HSS lui même ne m'a jamais posé problème. Par contre les spéciaux epoxit sont super fragiles. Je ne m'y suis jamais fait. Si le support et perceuse ne sont pas super adieu le forêt et vu le prix . . . Alors je reste avec des HSS.
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jempi13


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PostPosted: Sat 21 Nov 2020 - 20:35    Post subject: Fabrication de circuit imprimé à l'aide de "Film sec" ou "Dry film" Reply with quote

En fait c'est beaucoup plus facile que d’affûter un foret de taille usuelle sur un touret, en le tenant à la main et en essayant de faire de belles surfaces courbes et symétriques.
Comme on se contente d'une face plate, il suffit de garder la même position au moment de tourner le foret.
L’œil permet de juger de l'équilibre, et dans l'époxy on ne fait pas vraiment du copeau, alors même si l'affûtage manque de précision, du moment que ça perce....

[EDIT] et pour compléter ce que dit Jean-Claude dont la réponse s'est insérée avant la mienne, j'ai toujours utilisé une mini perceuse à main levée (avec des forets HSS hélicoïdaux). Ai-je cassé un foret dans ces conditions? Peut-être, mais alors ce fut rare.


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