Circuits imprimés avec rien... ou presque !

De Wikidebrouillard.

Version actuelle en date du 16 mars 2018 à 16:19

Présentation de l'expérience

Il existe plusieurs façons de réaliser un circuit imprimé ou PCB. Certaines nécessitent du matériel coûteux, et les déchets qui résultent de la gravure sont rarement bons pour la planète. Dans ce tutoriel, je vous propose de graver votre circuit à moindre coût avec des résultats honorables en termes de précision.

De plus (à vérifier) selon certains chimistes amateurs, la solution résultante de la gravure n'est ni plus ni moins qu'une solution acide chargée d'ions cuivre.

À voir dans de prochains tutoriels si nous ne pouvons pas l'utiliser par électrolyse pour cuivrer des tissus ou des objets en plastique... Un conseil : conservez la solution au cas où !

Matériel

Pour réaliser votre circuit imprimé avec presque rien, il vous faudra somme toute un peu de matos !

• Un catalogue (les 3 redoutes par exemple)
• Une imprimante laser
• De la colle en bâton
• Un fer à repasser
• Des feuilles de papier
• Un flacon d'eau oxygénée (10%) [MOINS CHER : 3 cL d' eau oxygénée à 130 vol + 50 cL d'eau]
• Du sel (une cuillère à soupe pour 40 cL de mélange)
• Du vinaigre
• De l'acétone
• Des récipients en plastique (cuvettes de pots de fleurs)
• Le typon du circuit que l'on veux réaliser
• Un Boulinox (éponge grattoir en fils d'inox)
• Une plaque de cuivre/epoxy
• Du papier essuie-tout

Comment faire ?

Le transfert

Vous avez réalisé votre typon (dessin du circuit imprimé) à l'aide du logiciel Eagle ou Fritzing et vous souhaitez créer votre circuit imprimé sur une plaque d'epoxy.

Je vous propose donc de transférer votre typon à l'aide d'un fer à repasser.

	Munissez-vous de votre catalogue en papier glacé.
	Insérez une feuille de papier glacé dans votre imprimante et imprimez votre typon en HAUTE RÉSOLUTION avec le maximum de toner possible. Si votre imprimante bourre, collez le papier glacé sur une feuille blanche à l'aide de colle en bâton, puis imprimez.
	Une fois imprimé sur la bonne face (et dans le bon sens), découpez le typon et réservez-le !

Préparation de la plaque de cuivre

	Découpez vos plaques de la taille du typon. Ici j'utilise des plaques pré-sensibilisées, il faudra donc que j’enlève la couche pré-sensibilisée.
	À l'aide d'un Boulinox (une boule gratton en inox mais j'adore le nom), frottez énergiquement la surface pré-sensibilisée.

Le transfert du typon, méthode à l'acétone

Après essais c'est la meilleure méthode ! Inspiré du Tuto d'Héliox.

	Déposez sur toute la plaque de cuivre un mélange de 5 parts d'alcool et 3 parts d'acétonne ! Positionnez ensuite le typon sur la plaque de cuivre. mettez quelques goute du mélange sur le papier glacé.
	Recouvrez le typon d'un tissus ou essuie-tout et appuyez bien fort. Puis laissez sécher.
	Afin de faciliter le décollage du papier (sans abîmer les pistes), il suffit de mettre le PCB dans un mélange eau + une cuillère à soupe de lessive en poudre. Attendre 5 min, par miracle la feuille se décolle toute seule. Oh miracle, l'encre s'est transférée sur le cuivre.  Vérifiez si le transfert est bon, sinon, un coup de boulinox et recommencez jusqu'à obtenir un résultat satisfaisant.
	Nettoyez le tout avec vos doigts.

Le transfert du typon, méthode au fer

	Positionnez le typon sur la plaque de cuivre, et faites chauffer votre fer à repasser puissance MAX !
	Ici tout dépend du propriétaire du fer à repasser, perso, ne possédant pas de fer à mon nom, j'ai recouvert d'une feuille de papier la plaque. Appliquez le fer en effectuant une grande pression et en laissant chauffer plus que de raison !
	Décollez à chaud le papier glacé. Afin de faciliter le décollage du papier (sans abîmer les pistes), il suffit de mettre le PCB dans un mélange eau + une cuillère à soupe de lessive en poudre. Attendre 5 min, par miracle la feuille se décolle toute seule. Oh miracle, l'encre s'est transférée sur le cuivre.  Vérifiez si le transfert est bon, sinon, un coup de boulinox et recommencez jusqu'à obtenir un résultat satisfaisant.
	Nettoyez le tout avec vos doigts.

La gravure

	Maintenant il va falloir enlever le cuivre qui se trouve autour des pistes. Pour cela il vous faut pour une plaque : - Une tasse de vinaigre - Une tasse d'eau oxygénée - 10 pincées de sel - Un récipient
	Mélangez le tout et plongez vos plaques.
	Attendez 20 minutes... Les bulles sont vos amies !
	Attendez encore 20 minutes...
	Là ce doit être bon ! Au bout de 45 – 60 minutes vous devriez avoir vos plaques prêtes. Si ne n'est pas le cas (mélange bleu et plus de bulles), refaites un mélange.

Le nettoyage

	Munissez-vous d'acétone et frottez vos plaque à l'aide de l'essuie-tout.
	Et voilà, il n'y a plus qu'à percer et souder !

Quelques conseils

• Prendre garde à ne pas polluer l'eau oxygénée avec des bouts de métaux ou solutions contenant des ions métalliques, car celle-ci se décomposera rapidement en dioxygène gazeux (risque d'éclatement de la bouteille si elle est bien fermée). L'eau oxygénée concentrée (130 volumes) est fortement corrosive pour la peau et les yeux. Se protéger en conséquence.

• Le typon doit être imprimé sur le papier glacé en prenant soin de l'imprimer "à l'envers" (option parfois disponible dans les réglages de l'imprimante, comme dans le cas d'un transfert sur t-shirt.).

• Utiliser une imprimante laser et non une imprimante jet d'encre, car l'encre noire d'une imprimante laser est du toner, c'est-à-dire une encre solide à base de cire, qui peut être transférée d'un support à un autre par chauffage.

• Une feuille de papier sulfurisé peut être une bonne solution pour éviter de faire bruler la feuille avce le fer à repasser.

que faire des solution contenant des ions cuivres ?

Je retransmet ici un échange par mail avec Clovis Darrigan :

L'idée de l'utiliser pour réaliser un dépôt électrolytique de cuivre est bonne, mais comme cette solution est tout de même acide et contient du sel, le dépôt risque d'être attaqué dès sa formation.

Le cuivre est un polluant qu'il faut éviter de jeter à l'évier ou répandre dans la nature. Cela dit, les producteur "bio" ne se gênent pas d'utiliser de la Bouillie bordelaise (l'un des rares produits à être autorisé en "bio"), mais dont on sait maintenant qu'elle pollue les terres sur le long terme... Le plus simple est peut-être d'ajouter de la soude caustique au mélange, en faisant attention à la chaleur qui va se dégager du fait de la neutralisation avec l'acide ! (et la soude caustique est très corrosive, à n'utiliser qu'avec des adultes qui savent ce qu'ils font !!).

En passant en milieu très basique, les ions cuivre vont précipiter en hydroxyde de cuivre Cu(OH)2 de couleur bleu clair. Il est possible de récupérer ce précipité avec un montage de filtration sous vide (une technique de laboratoire très utilisée) (Sur un simple papier filtre, cela n'ira pas car le précipité bouchera les fibres, et en milieu basique le papier risque d'être attaqué). Ce précipité peut ensuite être porté à haute température pour le sécher et le transformer en oxyde de cuivre, CuO, de couleur noire. Si celui-ci est broyé en fine poudre et mélangé avec un excès de charbon de bois (noir aussi), et porté à haute température avec un chalumeau dans un creuset réfractaire, la réaction CuO + C --> Cu + CO2 conduira à du cuivre métallique (couleur rose-rouge) éventuellement en fusion si le chalumeau monte vers 1100 °C. Ce cuivre pourra être utilisé dans une future expérience ;-)

Sinon, les solutions de cuivre peuvent être récupérées dans un bidon bien identifié et étiqueté, et apporté en déchetterie quand il est plein...

Ces conseils ont été proposé par Clovis Darrigan qui anime le magnifique wiki http://scienceamusante.net

Explications

Voir quelques explication : http://www.obones.com/webpage/27

Voir aussi http://www.aurelienr.com/electronique/gravure_ci.htm

Circuits imprimés avec rien... ou presque !