PrintedCircuitBoard

From Electrolab
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Bienvenue sur la page de la zone PCB (printed circuit boards, ou circuits imprimés). Vous trouverez ici un ensemble d'informations sur l'équipement, la manière de s'en servir, et le fonctionnement général de la zone. Pour toute question complémentaire, adressez vous au coordinateur de la zone: Clem.

Alors comme ca, vous avez conçu un circuit imprimé tout beau tout joli, et maintenant, vous voulez le fabriquer ? Plusieurs solutions s'offrent à vous:

  • passer par une boite de pros (voir section ci dessous avec des adresses). Le résultat ne sera pas gratuit, pas immédiat, et peu satisfaisant coté "je l'ai fait moi même avec mes mains", mais au moins (a priori) il sera nickel chrome ! Le lab n'a pas encore tous les équipements requis pour égaler leurs résultats... mais on y travaille ;)
  • rester chez vous pour le faire. Eh oui, on ne peut pas toujours se déplacer jusqu'au lab pour faire un pcb... voir la page "faire un pcb chez soi avec moins de matos" pour quelques conseils & pistes (toner transfert inside !).
  • venir le faire au lab ! Pour cela, continuez de lire cette page...


Sous pages, est-ce qu'on redécoupe? :

etc...

Fonctionnement

Si l'une des conditions d'utilisation ne vous convient pas, n'utilisez pas la zone PCB !

Notes importantes

  • on est pas une boardhouse: personne ne vous doit rien, on est pas là pour faire de la prod, mais du prototypage
  • on est pas des porcs/individualistes: merci de nettoyer et ranger (y compris vider les poubelles), de payer vos consommables, de contribuer à l'aménagement et l'entretien des équipements de la zone.
  • la zone PCB est aujourd'hui en accès restreint: seuls les membres ayant suivi la formation adéquate peuvent ouvrir la porte de la zone.

Déroulement

  • Se former : assister à la formation initiation, demander un coup de main de quelqu'un qui sait faire.
  • Préparer l'artwork nécessaire : dépend du/des process retenu(s)
  • Vérifier l'état des machines & du stock
  • Payer la boite à PCB (ou au pire, mettre une reconnaissance de dette).
  • Réaliser le(s) process sélectionné(s) !
  • Ranger et nettoyer
  • Signaler tout probleme (stock de consommables faibles, machine endommagée, ...)

Tarifs

Pour payer les consommables (qu'on essaie de tous garder à dispo/en stock pour simplifier la vie de tout le monde), la zone PCB dispose d'une caisse, la "boite à PCB". Elle permet de refaire le niveau de consommables périodiquement.

L'idée générale est qu'il faut mettre 5€ par dm² de PCB fabriqué (avec succès ou non...).

On est pas là pour compter au mm²: arrondissez comme vous pourrez, l'objectif est que cette caisse s'équilibre au cours du temps (et jusqu'ici, ca marche!). La tarification du perçage est envisagée de la manière suivante: en cas de casse (bête) d'un forêt, il faut mettre la somme correspondante dans la boite à pcb. Autrement, c'est pris en compte dans le tarif général.

TODO

  • Améliorer la signalétique
  • Entretien de machine: diag tubes UV de l'insoleuse
  • Rangement/réaménagement général de la zone
  • Retraitement des déchets (+ recherche sur le sujet, notamment sur l'étamage à froid)
  • Sourcer dremel qui va sur le support + stock de forets adaptés (eg 1.2, 2, 3 etc mm)

Equipements

Pages spécifiques à venir...

Process/Howto

Plusieurs process sont opérationnels au lab, et sont détaillés sur des pages spécifiques. Note: à voir comment on structure toute l'info... ya du boulot!

  • Préparation fichiers d'entrée
  • Toner transfert
  • Gravure perchlo
  • Etamage à froid
  • PCB simple/double face avec présensibilisés
  • Vernis épargne/soldermask
  • PCB simple/double face avec dryfilm/laminé
  • Perçage à coordonnées/CNC + détourage


Process avec présensibilisés

Ce process représente la manière standard de réaliser des circuits imprimés au lab. Il est complètement opérationnel à ce jour.

Paramètres de ce process

  • simple ou double couche
  • dimensions max: 200mm * 250mm
  • classe 5 max atteignable:
    • 8mil ou 0.2mm min comme taille de pistes & espacements
    • naturellement, moins fin résulte plus facilement en un circuit correctement réalisé ! En règle générale, choisissez 12mil comme taille minimale, et si cela ne passe pas, mais qu'avec 8mil ca le fait, il y a de bonnes chances que le circuit puisse être réalisé. Il est possible exceptionnellement sur certaines zones de descendre à 6 mil, mais une inspection systématique complète à la bino sera obligatoire.
  • perçage
    • 0.8 min (perceuse inversée)
    • 1.0mm, 1.2mm, 3mm faisables à la perceuse classique (forets disponibles dans l'armoire à pcb)
  • Pas de détourage (CNC à disposition pas encore opérationnelles pour cela), mais découpes droites possibles (cisaille à PCB)
  • Compatible avec le process de vernis épargne (voir la page dédiée à ce process)

Déroulement

Voir le déroulement détaillé de ce process sur cette page. Les étapes sont:

Process de vernis épargne

Ce process permet d'ajouter du vernis épargne sur n'importe quelle carte fabriquée au lab. Cela correspond à la couche de vernis protecteur (habituellement de couleur verte). Il est complètement opérationnel à ce jour.

Note: le film étant relativement cher, mettre 1€ supplémentaire dans la boite!

Paramètres de ce process

A préciser coté finesse.

Pour rappel, les zones noires de l'artwork sont celles ou on ne veut PAS de soldermask (eg pastilles, etc). Le révélateur négatif est utilisé pour dégager la résine non durcie à l'insolation (en frottant à la brosse).

On applique le vernis sur un PCB complètement réalisé (eg, pistes & étamage faits).

Déroulement

Voir le déroulement détaillé de ce process sur cette page. Les étapes sont:

Process de toner transfert pour gravure ou légende

Ce process est opérationnel, quoique peu souvent utilisé: pas toujours besoin de légende sur un proto, et le lab sait faire mieux pour la gravure. A la réflexion, il y a deux pages sur le wiki, à merger:

Une bonne âme se chargera peut etre de merger les deux pages...

Paramètres de ce process

Moins performant que les autres techniques en termes de finesse et de robustesse : prendre garde à la continuité des pistes, aux bavures... Considérez qu'une taille minimale de 0.4mm est raisonnablement atteignable (écartement entre conducteurs, largeur des conducteurs).

Déroulement

Note: liens à corriger: Printedcircuitboard:TonerTransfert vs PrintedCircuitboard:TonerTransfert

  • Etape 1: préparation de l'artwork & support
    • on utilise une feuille oracal (soit directement coupée aux bonnes dimensions, soit collée sur la zone de la feuille A4 sur laquelle on va imprimer)
    • on imprime avec l'imprimante laser du lab "en inversé" ce que l'on veut voir sur le pcb au final.
  • Etape 2: transfert
    • on utilise au choix la plastifieuse, en beaucoup, beaucoup de transferts, ou bien la gauffrière (en prenant garde au temps de chauffe...!)
    • pour la plastifieuse, scotcher la feuille sur le pcb pour la positionner correctement.
  • Etape 3: contrôle& finitions
    • on retire délicatement le film après avoir fait refroidir le pcb.
    • on examine le résultat ; en cas de rattage, on utilise de l'acétone pour nettoyer les traces de toner
  • Etape 4: gravure
    • on peut ensuite graver normalement (c'est à dire dans le bain de perchlorure de fer) le circuit ; le cuivre protégé par le toner sera conservé...
    • il faut ensuite nettoyer le circuit, pour éliminer le toner (paille de fer, acétone), puis examiner le résultat
  • Etape 5: rangement
    • comme d'habitude, on prend soin de bien ranger les chutes, consommables, équipements...

Process avec photosensible laminé

Ce process est opérationnel. La page descriptive est ici.

Paramètres de ce process

Similaire au process standard/en cours d'évaluation !

Déroulement

  • Etape 1: artwork : les zones insolées vont être durcies par les uv : artwork en négatif requis !
  • Etape 2: matière : on utilise du cuivre "brut" simple ou double face
  • Etape 3: lamination : quelques passages (jusqu'à ce que le pcb soit tiède)
  • Etape 4: insolation : 30s
  • Etape 4: développement : révélateur NEGATIF requis
  • Etape 5: gravure : standard ; attention à ce que le développement se soit bien déroulé...
  • Etape 6: stripping : révélateur POSITIF requis
  • Etape 7: étamage : si on le souhaite...
  • Etape 8: rangement

Entretien consommables & petit matos

On pourrait utiliser la page Entretien.

  • révélateur négatif:
    • quand le flacon de 1L est usagé (eg, couleur trouble/sombre), le jeter & le remplir avec de la solution "neuve", issue du bidon
    • quand le bidon est vide, préparer de la solution de Na2CO3, 10g/L (voire plus)
  • révélateur positif:
    • quand le flacon de 1L est usagé (eg, couleur trouble/sombre), le jeter & le remplir avec de la solution "neuve", issue du bidon
    • quand le bidon est vide, préparer de la solution de NaOH, 5g/L à 10g/L
  • etamage à froid:
    • Quand le flacon de 1L est usagé (eg, l'étamage ne marche vraiment pas), le jeter dans le bidon "poubelle étamage à froid" pour retraitement ultérieur.
    • Suivre la recette ici pour préparer 1L de solution neuve.
  • Perchlorure de fer:
    • quand le niveau est trop bas, compenser avec de l'eau chaude ou du perchlo neuf
    • quand la gravure est compliquée, stocker le perchlo usagé pour retraitement, et remplacer par du perchlo neuf (dilution 1:2 avec eau chaude!).
  • présensibilisé simple/double face (taille max: ); épaisseur standard 1.6mm (dispo: autres épaisseurs)
  • plaques de cuivre brut (taille max: )
  • dryfilm vernis épargne (taille max: )
  • dryfilm 'tenting' (photosensible) (taille max: )
  • paille de fer, papier de verre
  • acétone
  • Forets queue 3.175mm avec ring dispo en:
    • 0.8mm, 1mm: pour la perceuse inversée
    • 0.1, 0.3, 0.4, etc: pour le perçage à coordonnées
  • Fraises détourage 1mm
  • Forets 'meca' à utiliser avec la dremel: à sourcer!
  • sacs poubelle
  • feutre permanent fin (pour marquage)
  • boite 'poubelle à pcb'
  • lime à bords de pcb
  • petit scotch transparent

Petit matériel divers:

  • bacs, entonnoirs, raclette (nettoyage), pinceaux, éponges, sopalin
  • EPI: blouses, lunettes, gants

Projets/amélioration équipement

Un petit tour d'horizon des divers projets en cours, qui peuvent avoir besoin de coups de main... On pourrait utiliser la page PCB research...

CNC cartésienne

Mise en route CNC cartésienne: page à créer... voir Martin.

En gros: moteur à refixer proprement, et mise en service+doc.

Electronique peut être à updater (voir www.machinekit.io, et en particulier http://blog.machinekit.io/2015/06/denford-novamill-conversion.html)

CNC delta

Mise en route CNC delta: voir la page dédiée ! Il s'agit de la machine [www.diyouware.com de Diyouware], avec outil interchangeable:

  • Dremel (perçage)
  • Seringue pour dépose de pate/liquide
  • tête laser UV pour insolation directe

L'électronique de commande est assez classique (type imprimante 3D), avec un soft spécifique, qui prend de préférence des fichiers Eagle. Surface de travail assez faible: 70*80, en 600dpi.

Direct Toner Transfert

Modification imprimante laser: process baptisé "Direct Laser Printing" : la page projet est ici. Voir Marc.

Graveuse performante

La gravure à bain de perchlo tel que celle qu'on utilise a plusieurs défauts, liés à l'inhomogénéité du bain. La conséquence pratique est qu'on ne peut pas faire de gravure de pistes fines, et que les résultats sont approximatifs.

Pour corriger cela, il faut une graveuse type rotojet. Il y a plusieurs approches:

  • le pcb est fixe, on fait bouger des buses autour (rotation, translation), de manière controlée. Notamment avec pompes centrifugeuses... voir liens.
  • les buses sont fixes, le pcb bouge (convoyeur)


On peut également envisager d'utiliser une autre chimie pour la gravure!

Trous métallisés

Ce process est presque opérationnel au lab : il fonctionne de manière expérimentale, reste à le faire fonctionner pour de bon/de manière répétable et fiable.

Voir la page dédiée à ce sujet, et celle sur les machines, même si elles nécessitent quelques updates...

On part d'un PCB brut (eg sans couche photosensible), on fait le percage (à la CNC).

Ensuite, on métallise les trous. Pour cela, deux grandes étapes:

  • bain d'activation des trous (plusieurs approches, celle retenue aujourd'hui est décrite ici). Voir page sur l'activation.
  • bain d'électrodéposition de cuivre (assez simple). Voir page à actualiser..., sachant qu'une version mode rache existe (avec alim stable). Voir également le projet de source de courant d'Eric & Jordi.

Enfin, on va réaliser les pistes, avec les process "standards" :

  • gravure à l'anglaise (eg fraise en V sur CNC)
  • dryfilm/lamination de photosensible.

A noter que dans l'industrie, on utilise une étape intermédiaire de tinplating, pour avoir une meilleure finesse/fiabilité. A priori, on va tenter de s'en passer, pour simplifier le process...

Etamage

L'étamage chimique à froid n'est pas idéal...

  • approche bain tin plating/retraitement/regénération solution d'étamage à froid
  • approche étameuse à rouleau (hors de prix/dur à trouver en occase/fabricable au lab...)
  • approche HotAirSolderLevelling: machine full custom à concevoir et fabriquer...

Stencil

Le stencil sert pour la dépose de pate à braser, avant soudure par refusion (au four) des composants de surface:

  • approche par laser cutting de film plastique (laser pas nécessairement très puissant ; stencil "jetable", au sens rapidement dégradé)
  • approche par gravure chimique d'un feuillard d'aluminium, voir par exemple ici
  • approche par dépose de pate à la CNC (la delta sait faire)

Multicouches

  • Multicouches? Pas encore, mais on a un peu d'équipement pour. L'intérêt en prototypage à la maison reste limité, et tout (ou presque) reste à faire:
    • realisation des copperlayers de la couche interne (pas de percage, sauf registration). Classique.
    • sandwich copperclad simple couche + prepreg + internal layer + prepreg + copperclad simple couche, avec registration. Sourcer les consommables appropriés!
    • passage en presse chauffante pour durcir le prepreg (on a la machine)
    • ébavurage et percages de trous de registration (idéalement, après repérage camera rayons X).
    • percage à coordonnées d'après trous de registration, puis process trous metallisés "standard", avec tout de même une étape additionnelle de desmearing avant activation des trous (attaque de la surface interne des trous pour permettre le contact des internal layers avec les vias/trous métallisés). Process de desmearing à mettre en place.

Autres

  • brosseuse: intéret a priori limité... autant faire en manuel!
    • sauf à trouver une bonne occase (peu probable), à fabriquer sur mesure. Eric a notamment défriché le sujet... yaka s'y mettre
    • voir par exemple ce fournisseur de pièces ou bien celui là
  • panellisation: réfléchir au design flow requis, ainsi qu'aux registrations nécessaires.
  • sérigraphie/légende: pas de travaux spécifiques en cours! Plusieurs pistes:
    • Utiliser du dryfilm/toner transfert est possible pour faire une simili-légende.
    • tête d'impression spécifique
    • sérigraphie à proprement parler (encre spéciale)
  • Flex PCB: il suffit de sourcer le consommable (existe en présensibilisé).
  • PCB Support alu: a priori, il suffit de sourcer le consommable (existe en présensibilisé).

FAQ

Des questions?

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