Comment fabriquer son propre circuit imprimé à la maison (méthode du transfert de toner)

Dans le tutoriel précédent, je vous ai brièvement montré comment concevoir des circuits imprimés à l’aide d’Eagle CAD. Dans ce tutoriel, qui est la suite du précédent, je vais vous montrer Comment fabriquer votre propre circuit imprimé à la maison.

Nous avons déjà vu comment démarrer avec le logiciel de CAO Eagle d’Autodesk, dessiner le schéma d’un projet (Circuit d’alarme incendie) et enfin dessiner la conception du circuit imprimé avec Eagle.

Après avoir vérifié l’absence d’erreurs (DRC-Design Rule Check), il y a deux façons de procéder à la fabrication proprement dite du PCB : à l’aide des fichiers Gerber générés, vous pouvez contacter n’importe quelle société de fabrication de PCB ou Maisons de PCB et faire fabriquer (et même assembler) votre PCB ou vous pouvez fabriquer votre propre PCB à la maison.

Avant de procéder à la fabrication de votre propre PCB, consultez cet article sur Comment concevoir un PCB à l’aide d’Eagle CAD.

Maisons de fabrication de circuits imprimés vs fabrication de circuits imprimés à la maison

Utiliser des maisons de fabrication de circuits imprimés est une bonne idée si vous développez des produits commerciaux. En général, les maisons de circuits imprimés fabriquent en grandes quantités (pour réduire les coûts) et si vous commandez des circuits imprimés uniquement pour le prototypage, cela peut vous coûter plus cher.

NOTE : Le coût de fabrication d’un circuit imprimé dépend de la maison de circuits imprimés que vous choisissez. Aujourd’hui, de nombreuses entreprises de fabrication de PCB fournissent des PCB à bas prix mais de bonne qualité pour le prototypage. N’hésitez pas à les consulter.

Une alternative à la fabrication de circuits imprimés par des maisons de circuits imprimés est d’en fabriquer un chez soi. Faire des PCB à la maison est une bonne idée si votre conception est simple (généralement une carte à une seule couche) et si vous êtes prêt à vous salir les mains (littéralement).

Si vous avez un petit circuit ou une conception que vous voulez essayer avec un PCB, alors vous pouvez probablement en faire un à la maison sans l’implication des fichiers Gerber, des maisons de fabrication de PCB ou en attendant que le PCB commandé arrive à votre porte.

Dans ce tutoriel, je vous montrerai toutes les étapes nécessaires pour savoir comment fabriquer votre propre circuit imprimé à la maison en utilisant des composants et des outils simples.

Comment fabriquer votre propre circuit imprimé à la maison ?

Avertissement : avant de procéder au processus, je vous suggère de prendre les mesures de sécurité nécessaires, comme le port de lunettes, de gants, de masques, etc.

Imprimer la conception du circuit imprimé sur un papier

Après avoir dessiné la conception du circuit imprimé, nous devons imprimer la conception sur un papier. Pour imprimer le dessin, cliquez d’abord sur l’option Imprimer. Vous obtiendrez une nouvelle fenêtre avec des options pour configurer la mise en page de l’impression.

Comment fabriquer son propre PCB à la maison Image 1

Maintenant, dans cette fenêtre, configurez les options suivantes.

    • Imprimante : impression vers un fichier (PDF)
    • Fichier de sortie : * définir le nom et l’emplacement du PDF de sortie *
    • Papier : A4
    • Orientation : Portrait
    • Alignement : Haut gauche (* n’importe où *)
    • Espace : complet

    Définissez également le facteur d’échelle à 1 et la limite de page à 0. Cochez les cases « Noir » et « Solide ». Enfin, cliquez sur OK.

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    Un PDF sera créé à l’emplacement souhaité. Maintenant, nous devons imprimer ce PDF sur un papier spécial et la sélection du papier est une tâche importante.

    Comment sélectionner le papier pour le PCB ?

    La méthode que nous allons utiliser pour réaliser le PCB est appelée méthode de transfert de toner. Dans cette méthode, nous allons prendre une impression de la conception de la carte PCB sur un papier spécial à l’aide d’une imprimante laser et transférer le toner du papier à la carte PCB en utilisant le transfert thermique (boîte à fer).

    Les imprimantes laser utilisent le toner (un type de poudre) pour imprimer sur le papier, la poudre de toner ne sera pas absorbée par le papier, mais collera sur la surface. Cela contraste avec les imprimantes à jet d’encre normales, qui utilisent de l’encre, pour pulvériser l’impression sur le papier (qui sera absorbé par le papier).

    Par conséquent, la sélection du bon papier pour la méthode de transfert de toner PCB est très importante. Pour cela, nous utiliserons (et je vous suggère d’utiliser le même) un papier d’imprimante laser brillant simple face d’une épaisseur de 130 GSM.

    NOTE : N’utilisez pas de papier brillant pour jet d’encre. Papier pour imprimante laser, car cela pourrait endommager le tambour de l’imprimante laser.

    Préparez la carte pour le transfert du toner

    D’abord, imprimez la mise en page sur le papier avec une imprimante laser. Ici, nous avons fait plusieurs copies de la mise en page juste pour démontrer que nous pouvons faire plusieurs planches avec une seule feuille de papier (économisez du papier ! !!).

    NOTE : Pendant l’impression, réglez le format du papier sur A4, l’orientation sur Portrait et cochez l’option Taille réelle (IMPORTANT).

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    Maintenant, découpez le morceau de papier sur lequel est imprimé le design. Sélectionnez la taille du papier un peu plus grande que la taille finale de la carte afin de pouvoir enrouler le papier autour de la carte.

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    Prenez une carte de circuit imprimé recouverte de cuivre et marquez la taille de la carte dans un coin. Dans notre cas, il s’agissait d’un rectangle de 4cm x 3cm.

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    Découpez la carte avec une scie. Avant de couper la planche avec une scie, utilisez un outil tranchant tel qu’un cutter et faites de fines rainures dans la surface. Cela vous permettra de couper facilement la carte avec la scie.

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    Maintenant, la surface de la carte (celle que nous venons de couper) n’est pas propre avec les dépôts d’empreintes digitales et la saleté. Donc, pour nettoyer la surface, utilisez un papier de verre ou un papier de verre doux et frottez-le sur le côté cuivre de la carte.

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    Veillez à ce que le papier de verre ne soit pas dur car il pourrait enlever complètement le cuivre. Une carte propre avec la saleté enlevée aura l’air très brillante.

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    Maintenant, nettoyez le côté cuivre de la carte avec de l’alcool. Si vous n’avez pas d’alcool, vous pouvez utiliser de l’acétone (également disponible sous forme de dissolvant pour vernis à ongles). Cette étape permettra d’éliminer complètement les petits dépôts de poussière de cuivre (causés par le frottement avec le papier de verre) et la saleté de la surface de la carte.

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    Maintenant, prenez la carte de cuivre et placez-la sur le papier avec la couche imprimée face au côté cuivre. Enveloppez la carte avec le papier supplémentaire que nous avons et fermez-la hermétiquement avec de la colle ou du ruban adhésif.

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    Transférer le toner du papier au circuit imprimé

    L’étape suivante consiste à transférer le toner du papier au côté cuivre de la carte. Pour cela, je vais utiliser une Iron Box. Il existe une autre méthode pour transférer le toner du papier au carton, appelée transfert de toner sans chaleur, qui utilise des produits chimiques pour accomplir cette action. Nous laisserons cela pour un autre tutoriel pour le moment.

    Préchauffer la boîte à fer à environ 2000C (ou placer le bouton entre le coton et le lin).

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    Placer le côté cuivre de la planche sur le dessus et placer la boîte à fer à repasser sur la planche et commencer lentement à repasser la planche. Appliquez une légère pression sur la planche pendant environ 10 minutes et retirez la boîte de fer. Vous pouvez voir un changement dans la couleur du papier avant et après le repassage.

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    Placez la carte (avec le papier encore emballé) dans un bol d’eau. Faites attention lorsque vous touchez la carte, car elle pourrait être très chaude (physique de lycée : le cuivre est un bon conducteur de chaleur !).

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    Ce refroidissement instantané va lier le toner plus étroitement à la carte de cuivre. Laissez la carte refroidir pendant une minute ou deux.

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    Maintenant, vous pouvez commencer lentement à déballer le papier de la carte. Vous pouvez remarquer que le papier est fermement collé à la carte.

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    Utiliser l’eau dans le bol et frotter le papier sur la carte. N’appliquez pas trop de pression en retirant le papier.

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    Lorsque le papier est complètement retiré, vous pouvez voir un transfert propre du toner sur la carte à revêtement en cuivre.

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    Au cas où vous auriez l’impression qu’une partie de la trace ou du tampon n’a pas été transférée parfaitement, utilisez un marqueur permanent et dessinez sur le toner cassé ou peu clair. Dans notre cas, le transfert a été très bon. Vous pouvez également utiliser un multimètre pour vérifier la connectivité.

    Graver le cuivre de la carte

    L’étape suivante consiste à retirer tout le cuivre inutile de la carte PCB. Ce processus s’appelle la gravure. Pour cela, je vais utiliser du chlorure ferrique (FeCl3). Le chlorure ferrique est un produit chimique très dangereux et toxique. Soyez très prudent lorsque vous l’utilisez pour fabriquer des PCB.

    Prenez une ou deux cuillères à soupe de poudre de chlorure ferrique et mettez-la dans un récipient épais en plastique ou en acier. Versez de l’eau chaude dans le récipient.

    Attention : vous pouvez voir les fumées sortir du récipient dès que vous ajoutez l’eau.

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    Déposez le circuit imprimé dans le récipient et agitez l’eau pendant 10 à 15 minutes (ou jusqu’à ce que le cuivre soit complètement gravé).

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    Le chlorure ferrique ne réagit pas avec le carbone (qui est le principal composant du toner), mais uniquement avec le cuivre. Par conséquent, le cuivre sur la carte, sauf celui qui se trouve sous le toner (qui agit comme une couche protectrice) sera complètement éliminé.

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    Jeter l’eau avec précaution et ajouter de l’eau fraîche dans le récipient. Maintenant, placez le PCB dans l’eau pour nettoyer la surface des dépôts chimiques.

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    Prenez une autre portion de papier de verre doux et nettoyez lentement le toner sur le PCB.

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    Votre circuit imprimé est prêt (enfin, presque. Vous devez encore percer des trous).

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    Perçage de trous dans le circuit imprimé

    L’étape suivante consiste à percer des trous dans le circuit imprimé pour monter les composants. Nous utilisons une petite perceuse manuelle (perceuse électrique) pour percer les trous.

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    Une fois tous les trous percés, votre circuit imprimé est prêt à être assemblé.

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    Assemblage du circuit imprimé

    Réunissez tous les composants nécessaires à l’assemblage sur le circuit imprimé.

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    Placez tous les composants dans leurs positions respectives et vérifiez si tous les trous, les pistes et les pastilles sont conformes aux attentes ou non.

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    Commencez à souder les composants sur le circuit imprimé. Une fois que c’est fait, le bas de la carte ressemble à quelque chose comme ceci.

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    Et voici le circuit imprimé final avec tous les composants assemblés.

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    Et voici le circuit imprimé final avec tous les composants assemblés.

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