PCB au laser

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Page en cours de rédaction !

L'objectif de cette page est de décrire une (ou plusieurs) méthode(s) de fabrication de PCB utilisant la DL pour décrire soit les pistes de cuivre, soit les contours de ces pistes. Une seule méthode tentée pour l'instant...

Démarche et outils mis en oeuvre

La démarche globale est la suivante :

  • le PCB est conçu à partir de Kicad
  • les contours des pistes, et éventuellement du plan de masse, sont exportés
  • ces contours sont travaillés avec RDWorks
  • Une plaque cuivrée est peinte
  • la DL parcourt les contours décrits par RDWorks pour ôter la peinture
  • une attaque au perchlorure de fer (ou autre) "découpe" le cuivre selon les lignes contours des pistes.

Remarque : Pour ceux qui voudraient découper les contours de pistes à la fraise sur machine CNC, le logiciel FlatCAM semble bien faire l'affaire. Il faudra par contre partir du fichier Gerber et non du DXF comme ci-dessous. On pourra rédiger un petit tuto là dessus prochainement.

Export de Kicad

Le dessin du PCB est supposé effectué et validé dans Pcbnew. Paramètres conseillés pour le dessin du PCB (à mettre à jour !!) :

  • largeur de pistes de 0,8mm à 1mm,
  • isolation 0,4mm

L'export se fait par Fichier/Tracer (en version française), en format DXF, en sélectionnant les couches de cuivre (F.Cu ou B.Cu). Penser à activer l'option "Marques de perçage" qui permet de marquer les centres des trous.

préparation de la plaque cuivrée

Une plaque cuivrée simple, sans couche photosensible est utilisée. Un nettoyage/dégraissage est probablement bienvenu pourr assurer une bonne tenue de la peinture. Le côté cuivre est peint à la bombe... laisser sécher.

traitement dans RDWorks

Sur la première image ci-dessous, on aperçoit dans RDWorks après import du dxf, les contours des pistes en rouge (car sélectionnés pour la copie d'écran), les contours du plan de masse en noir, et les simples cercles représentent les perçages.

Afin d'assurer qu'il n'y ait pas un seul passage de laser pour délimiter un contour, il est conseillé de créer des copies décalées de chaque contour, vers l'extérieur du contour si l'on parle d'une piste, vers l'intérieur pour le plan de masse ou les cercles de perçage. Pour cela :

  • sélectionner les contours à décaler (clic souris + Shift). On pourra s'y prendre en plusieurs fois pour un PCB complexe.
  • activer la fonction "Offset polygones" (via l'icône ou menu Avancé)
  • définir le décalage (Compensation), de 0,1 ou 0,2mm (à tester)
  • choisir de conserver l'original ou non : "Supprimer travail"
  • choisir le sens du décalage (Intérieur ou Extérieur), et valider (OK) (2e image ci-dessous : contours décalés en noir autour des contours rouges)
  • Traiter de même les autres contours si besoin, en faisant attention au sens du décalage.

Gravure (non! : "découpe")

L'objectif est ici de supprimer la peinture le long des contours précédemment préparés. Il semble qu'une puissance de 100% et vitesse de 60% convienne, mais attention en mode découpe et non pas en mode gravure !! Ne pas oublier de régler la focale...

nettoyage des résidus

Il semble que l'énergie du laser laisse une couche de résidus de peinture qui continue à protéger le cuivre. Il est donc nécessaire de nettoyer ce résidu, par exemple à l'alcool isopropylique (ou autre produit si quelqu'un a une idée ?) (qui ne doit pas dissoudre la peinture qui n'a pas été brûlée par le rayon laser). Frotter donc avec un chiffon/essuie-tout et de l'alcool. Il ne suffit pas d'un petit passage léger : ne pas hésiter à frotter un peu énergiquement.

traitement chimique du cuivre

Les premiers essais ont été effectués avec du perchlorure de fer. Si comme moi vous n'avez pas de système adapté pour chauffer et oxygéner le perchlo, il est possible d'utiliser un bac en plastique, et de chauffer/oxygéner avec un séchoir à cheveux (ou décapeur thermique) en remuant le bac. Un petit quart d'heure... (?)

La 2e image ci-dessous montre que le nettoyage des résidus de peinture en sortie de DL n'avait peut-être pas été suffisamment efficace. Le temps de traitement au perchlorure a dû être largement augmenté (plus de 30') ce qui conduit à des défauts importants dans certaines zones.

ôter la peinture

Pour ôter la peinture qui reste sur les pistes et le plan de masse, 2 solutions ont été testées :

  • la laine d'acier (très efficace)
  • le solvant à peinture (white spirit, ...)