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            Ecole National des ingénieurs de Monastir.                            Département Génie électrique 

                                      

 

MINIPROJETFabricationdescircuitsimprimes 

 

Réaliséepar:                                                      Jbali Khaled 

                                 1 Année Electrique 

                                 Groupe 1 

Encadrant:                                                      ADEM BOURAS 

 

 

2012/2013

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Lafabricationd’uncircuitimprimé. 

SOMMAIRE Introduction I – Définition d’un circuit imprimée  

II‐Types du circuit imprimé standard  

III - La conception sur ordinateur 1 - Réalisation du schéma 2 - Router le schéma électrique IV-Dimension et Largeur des pistes V - Fabrication du circuit imprimé 1 - Pré requis 2 - Imprimer le typon 3 - Insolation de la plaque époxy 4 - La révélation 5 - Graver le circuit imprimé VI – Mise en place et soudure des composants 1 – Les composants traditionnels A - Percer le circuit B - Souder les composants 2 – Les composants SMD A - Dépôt de pâte B - Placement des composants C – Soudure VII‐Traitements optionnels Conclusion Glossaire Bibliographie

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Introduction

De nos jours l’électronique est présente dans la moindre de nos activités quotidiennes, les voitures, les cafetières, les téléphones portables, les appareils photo et bien sur particulièrement dans les ordinateurs. Toutes ces applications nécessitent la réalisation de carte électronique ne serait-ce que pour gérer l’alimentation des différents composants. Une carte électronique est un ensemble de composants tel que des résistances, condensateurs ou circuits intégrés réunis sur une plaque de manière à former un circuit destiné à un usage précis. Cela nous amène donc à nous demander : Quels sont les différentes étapes, de la conception à la fabrication, dans la réalisation d’une carte électronique? Nous étudierons tout d’abord la conception par ordinateur du circuit électronique, puis la préparation du circuit imprimé et pour terminer la mise en place et la soudure des composants.

 

I‐DEFINITIOND’UNCIRCUITIMPRIME

Il s’agit d’un support (généralement semi rigide mais parfois souple) 

constitué d’un matériau isolant (époxy, bakélite, FR4) permettant de 

réaliser l’interconnexion électrique entre des composants électroniques. 

Ces interconnexions sont matérialisées par des pistes de cuivre 

déposées sur les surfaces externes de la plaque isolante (dans le cas de 

circuits standard double face) ou même sur les faces internes et 

externes du support isolant. On parle alors de circuits multicouches, 

sorte de millefeuille de couches conductrices et isolantes. 

Sur la figure 1, est présenté un exemple de circuit à 4 couches 

électriques. Les deux couches externes (Top elec désignant le coté 

composant, et bottom elec le coté soudure opposé) servent à souder les 

composants de la carte. Ce sont des couches de signal. Les deux couches 

internes, Ground (Power plane) et Power (power plane) ne servent qu’à 

distribuer les alimentations aux différents circuits de la carte. 

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Figure1 : Vue en coupe d’un circuit 4 couches Sur cette carte figurent des couches de traitement des surfaces externes : 

Silk Screen : désignant la sérigraphie, c’est à dire le nom et l’emplacement des 

composants sur la carte pour faciliter leur mise en place et le repérage en cas 

de dépannage. 

Solder Resist : qui est un vernis protecteur contre l’oxydation et les attaques 

chimiques couvrant les pistes de cuivre sauf les pastilles servant à la soudure 

des composants. 

Les autres couches plus épaisses sont des couches dites de construction, à 

savoir de l’isolant électrique. 

 

 

 

 

 

 

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II - Typesdecircuitsimprimesstandard

Classiquement, on retrouve 4 grands types standards de circuits 

imprimés industriels.

Lescircuitssimplesface:Une seule face de cuivre est déposée sur un support isolant (figure 2). Ceci ne permet pas de croiser les pistes de cuivre de potentiel différent, sauf à y implanter des straps (cavalier réalisé en câble rigide enjambant, côté composant, la piste à croiser).

Figure 2: constitution d’un CI simple face

Ce type de circuit, peu coûteux, ne permet pas de réaliser des assemblages de composants de haute densité (à cause de la seule couche de cuivre disponible pour relier les composants entre eux) et le support isolant utilisé (généralement de la bakélite), peu résistant aux contraintes mécaniques, limite ce type de circuits à des applications grand public (électroménager, hi-fi, TV …).

LescircuitsdoublefaceindustrielsCette fois, le support isolant est pris entre deux couches de cuivre (côté 

composant en haut et côté soudure en bas). Cette disposition autorise les 

pistes de potentiel différent, à se croiser sur les faces opposées ce qui permet 

d’augmenter la densité de composants sur la carte ou même de disposer des 

composants sur les deux faces du CI. 

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Figure 3 : Exemple de double face avec sérigraphie côté composant et vernis épargne sur les deux faces externes

LescircuitsmulticouchesCette fois, on réalise un empilage de couches électriques séparées par un 

isolant très fin. On réalise classiquement jusqu’à 16 couches électriques 

(parfois 22 dans certaines applications spéciales), toutes parfaitement 

superposées entre elles et communiquant par des vias ou des trous métallisés. 

Exemple de circuit à 4 couches ; deux couches de signal externes, et deux couches d’alimentation internes.

L’outillage (prix correspondant à la réalisation des films et le réglage des machines) nécessaire pour réaliser ce type de produit étant très coûteux, on réserve ces CI pour des applications où la densité d’implantation des 3 composants et la complexité du routage l’exigent, en assurant une production en grande série pour rentabiliser l’outillage

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. Ci-dessous, un exemple de fabrication de cartes mère de PC

Exemple de carte 16 couches à haute densité d’intégration

Lescircuitsimpriméssouples Pour des applications spéciales de très haute densité d’intégration (ex

baladeurs, informatique portable, téléphonie sans fil…), certains fabricants proposent des supports de connexion souples pouvant s’adapter aux formes du boîtier des appareils. Parmi les avantages de ces produits

novateurs on remarquera :  

réduction des coûts d'environ 

30% 

réduction du poids d'environ 

30% 

gain d'espace d'environ 60% 

technique beaucoup plus fiable 

que le câblage traditionnel 

élimination d'erreurs dans le 

câblage 

reproductibilité électrique et 

mécanique 

élimination d'une partie de la 

connectique. 

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LesVIAS La communication entre les deux couches électriques externes se fait au 

moyen de VIAS, sortes de rivets métalliques percés au travers du circuit 

imprimé et permettant de propager une équipotentielle d’une couche à 

l’opposé. Ces vias peuvent aussi recevoir une patte de composant et 

assurer en même temps une fonction mécanique 

.

Mise en place d’un via au travers d’un CI pour faire communiquer la couche inférieure (solder) et la couche supérieure (component) L’autre solution consiste à déposer chimiquement la métallisation par

plaquage à l’intérieur du trou du via à l’aide d’une solution chimique

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III – Laconceptionsurordinateur.

1‐Réalisationduschéma 

Une fois le besoin analysé et le cahier des charges validé la première grande étape dans la réalisation d’une carte électronique est la conception et la simulation des différentes fonctions de celle-ci. Il existe de nombreux logiciels de CAO* qui nous permettent de réaliser ces simulations facilement. On utilise d’abord des outils de simulations fonctionnelles et électriques. A cette étape, on ne prend donc pas encore en compte les composants proprement dits mais on établit les différentes fonctions du circuit selon le cahier des charges établi. Un exemple de schéma électrique

Document 1 Comme on peut le voir ci-dessus on dessine avec des logiciels tel que PSpice, Matlab ou Simulink le schéma électrique en utilisant les bibliothèques de composants incluses dans ceux-ci. Ainsi nous pouvons tester le comportement du circuit grâce aux modes de simulations proposé par ces différents outils de CAO.

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2‐RouterleschémaélectriqueCette opération consiste à chercher le meilleur passage pour une piste circulant parmi les autres pistes et pastilles. Une fois les tests effectués on étudie comment les composants vont s’organiser physiquement sur la future carte électronique. On choisit donc les composants et on établit, toujours à l’aide d’un logiciel, les liaisons entre ceux-ci. Le choix des composants se fait en fonction des contraintes auxquelles seront soumis le circuit. Comme par exemple un impératif de place, de dégagement de chaleur, de résistance à certaines conditions (thermiques, électrostatiques, …). On peut ainsi obtenir ceci : Schéma non routé :

Document 2 Cependant, il reste une étape importante à réaliser : le routage. Nous connaissons la place des différents composants, il nous faut maintenant connaître celui des pistes* qui les relieront entre eux. L’objectif est donc d’obtenir le chemin de ces pistes grâce aux fonctions de routage des logiciels.

Les liaisons entre les différents composants sont les traits verts, les pastilles* violettes représentent l’emplacement où seront soudées les différentes pattes des composants

On observe clairement l’emplacement physique des composants.

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Schéma routé :

Document 3

Le routage est régit par des règles rendant sa réalisation parfois plus complexe qu’il n’y paraît.

Par exemple la largeur des pistes ou la distance entre celles-ci.

IV-Dimensiondecircuitetlargeurdespistes

Avant de commencer la trace du circuit il faut identifier les contraintes qu’il doit respecter.

La grandeur du circuit imprime est déterminée en fonction du boitier dans lequel sera place le circuit (limite supérieure) et de l’encombrement des composants (limite inferieure). Les composants électronique sont munis de broches dont l’écartement est toujours un multiple d’un pas normalise de 2,54 mm (1/10 pouce).c’est pourquoi le trace doit être réalise sur papier quadrille au pas de 2,54 mm Les fils d’entrée et de sortie sont disposés sur les côtes opposes

de la carte (par exemple : alimentation à gauche et signal de sortie à droite).

Pour les autres raccordements, un des cotes de la carte sera privilège (cette dernière règle n’est pas rigide). Deux points capitaux ne doivent pas être oublies : l’espacement entre les pistes el la largeur des pistes. Deux conducteurs trop proches peuvent entrainer un arc électrique

(en particulier si leur différence de potentiel est élevée). D’autre part, si la largeur des pistes (ou des pastilles) n’est pas suffisante, cela peut provoquer un échauffement anormal pouvant

Les pistes reliant les différents composants sont les traits bleus.

On observe clairement le chemin emprunté par les pistes sur la plaque.

 

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entrainer la destruction du circuit. Les prescriptions des tableaux suivant doivent absolument être respectées. A ce stade de la conception, il faut également prévoir les points de fixations du circuit électronique dans son boitier.

Tableau 1 : Choix de l’écartement des pistes Largeur des pistes (en mm) Intensité a température

admissible (en A) CU 35 µm CU 70 µm 20°C 30°C 0.35 1.2 1.8 0.4 1.3 1.9 0.72 0.36 2.7 3.5 1.14 0.6 3.8 4.6 1.78 0.6 5.2 5.8 2.5 0.9 6.8 8.2 3.5 1.75 8.3 10.5 4.5 2.3 9.7 12 5.8 2.9 11.2 14 7.1 3.5 13 16.1

Tableau 2 : Intensité admissible dans une piste

Tension (en V)

Ecart Mini (en mm)

0 à 50 0.5

50 à 100 0.7

100 à 170 1.0

170 à 250 1.2

250 à 500 3.0

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Composants Encombrement

(en pas de 2,54 mm) Résistances 1W Ecartement : 8

Largeur : 2 Résistances ½ W ou ¼ W Ecartement : 6

Largeur : 1 Condensateurs plastiques 2,2 nF a 100 nF /63 V

Ecartement : 2 pas

Transistors 2 pas entre chaque broche Circuit intégrés 1 pas entre chaque broche

(largeur : 3 pas pour les C.I. de moins de 18 broches)

Tableaux 3 : Encombrement des composants Ø foret Ø pastille mini Ø pastille optimale D<0.8 mm 1.39 mm 1.98 mm 0.8<D<1.3 mm 1.98 mm 2.54 mm

Tableaux 4 : Dimensions des pastilles en fonction des diamètres de perçage Composant Ø Du fil (en mm) Ø Foret (en mm) Résistance ¼ W 0.5 0.8 Résistance ½ W 0.7 0.8 Résistance 1 W 1 1.1 Résistance 2 W 1.1 1.3 Condensateur 0.5 à 0.8 0.8 ou 1.1 Diode et transistor de faible puissance

0.5 à 0.6 0.8

Circuit intégré 0.6 0.8 Tableaux 5 : Diamètre de perçage des trous de composant

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Quelquerèglesàobserver Tout d’abord, il faut implanter les composants les plus gros et ceux

qui possèdent un nombre de broches importants. Les autres composants seront places autour de façon astucieuse. D’autre part si le circuit électronique peut être décomposé en sous-fonction, les composants réalisant chaque sous-fonction pourront être regroupes .Ainsi, la carte sera plus lisible pour opérer un éventuel dépannage.

Les piste seront disposées soit verticalement ,soit à 45° (soit en arrondi – quart de cercle-).Les angles de 90° sont à eviter.Les pistes peuvent passer sous les composants (sauf pour les transistors).

Les pastilles devront nécessairement être implantées à l’intersection d’une ligne verticale et d’une ligne horizontale de la grille. Chaque broche de composants doit avoir sa pastille de cuivre. Il est interdit de placer les broches de deux composants dans le même trou, sous prétexte qu’elles doivent être reliées.

La Distance entre le bord de la carte et une piste (ou une pastille) devra être au minimum de 5mm.

Lorsqu’il n’est pas possible de tracer une piste sans créer d’intersection avec d’autres pistes (contournement impossible) on pourra utiliser un fil de câblage (strap).

La piste sera coupée et munies d’une pastille à chaque extrémité, le strap sera implanté cote composant.

Il faut utiliser tout l’espace disponible sur la carte (ne pas concentrer les composants), aligner les composants (pour des raisons esthétiques et pour faciliter le dépannage) et dans la mesure du possible dans la même direction (soit horizontalement, soit verticalement).

Remarque : si on manque de place sur la carte pour faire passer certaines pistes assez larges (intensité du courant qui les parcourt élevée) alors il convient de choisir un support avec une couche de cuivre plus importante.

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Rapportentrelalargeurdespistesetl’intensitéducourant: 

 

Document 4

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Nous constatons que plus le courant parcourant les pistes est élevé plus les pistes doivent être larges. Un autre paramètre à prendre en compte lors du choix de la largeur d´une piste : la résistance électrique et la puissance dissipée. En effet, celle-ci n´est pas toujours négligeable, surtout si la piste doit faire passer plus de 1 Ampère.

Calculdelarésistance:

Document 5

Ces deux paramètres font partis de nombreux autres dont nous devons tenir compte.

Maintenant que nous avons préparé et simulé correctement le circuit à l’aide d’un logiciel nous avons toutes les cartes en main pour passer à la réalisation du circuit proprement dite.

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V‐Fabricationducircuitimprime

1‐Prérequis: 

Le support des cartes électroniques est un circuit imprimé. Celui-ci est une plaque en époxy* à la surface de laquelle des pistes en cuivre sont gravées. Il ne faut pas confondre « circuit imprimé » qui désigne la plaque et les pistes sur lesquelles seront soudés les composants et « circuit électronique » qui désigne l’ensemble de la carte électronique.

Circuit Imprimé et Circuit électronique :  

  Document 6 Pour bien comprendre cette partie il est important de visualiser comment est constitué la plaque qui deviendra le circuit imprimé Constitution de la plaque : 

Document 7

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Toute la phase de préparation de la plaque a pour but d’enlever la résine puis une partie de la couche de cuivre pour que le cuivre restant forme les pistes que nous avons définies dans l’étape précédente.

2‐Imprimerletypon 

Le typon est un dessin du circuit imprimé (pistes et pastilles) effectué sur un film transparent. Le typon sera utilisé pour réaliser le circuit imprimé par photogravure (prochaine étape). Le typon est donc produit d’après le routage effectué précédemment.

Le typon par rapport à la simulation :

Document 8

Nous observons facilement comment seront les pistes et où se positionneront les composants. Il nous faut donc à présent réaliser le typon sachant que plus le support est transparent et plus l´encre est opaque, meilleur sera le résultat

Plusieurs techniques peuvent être utilisées : Impression laser sur transparent Impression jet d´encre sur transparent spécial (micro-

granulé) Photocopie d´un original papier bien contrasté sur

transparent photocopieur Impression laser sur du calque Impression jet d´encre sur du calque spécial jet d´encre

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Ces techniques sont assez accessibles en termes de coût et de facilité de mise en œuvre, en revanche la qualité du typon est limitée par la qualité d’impression des imprimantes. Pour réaliser des typons avec une forte densité, des pistes très fines et proches les unes des autres, d’autres techniques utilisées dans le monde professionnel et industriel sont disponibles. Ces techniques sont basées sur la photogravure.

Cela consiste à réaliser un film positif du circuit sur un support mylar* (niveau professionnel) ou aluminium (niveau industriel).

Pour fabriquer ce film, il faut pré sensibilisé le support grâce à un aérosol spécial. Ensuite il faut l´insoler* à partir du typon papier (lumière blanche

ou UV suivant le type), puis le développer avec du révélateur spécial. Le résultat est un noir très opaque sur un support bien transparent aux UV, et tout cela avec la précision de la photogravure qui est bien au-delà des 300 ou 600 dpi de nos imprimantes. C´est une technique complexe et onéreuse qui n´est pas vraiment justifiée pour l´amateur, car elle nécessite un matériel et un savoir-faire particulier.

Maintenant que vous avons réalisé le typon nous allons pouvoir l’utilisé pour procéder à l’insolation.

3‐Insolationdelaplaqueépoxy 

Après avoir retiré le film protecteur de la plaque époxy, la résine se trouve à la surface. Cette résine a pour propriété de se modifier lorsqu’elle est exposée aux rayonnements Ultra-Violet (UV), elle est dite photosensible. Cette propriété est intéressante car il suffit d’isoler des UV certaines parties de cette résine pour qu’elle ne soit pas modifiée. On comprendra l’intérêt d’avoir modifié une partie de cette résine lors de la révélation (étape suivante). Il va donc falloir exposer notre plaque aux UV (c’est ce qu’on appelle l’insolation de la plaque)

Pour cela on utilise une insoleuse.

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Une Insoleuse :

Document 9

Maintenant nous allons utiliser le typon que nous avons obtenu dans la phase précédente. On l’intercale entre les tubes UV et le côté résine de la plaque comme illustré ci-dessous.

Placement des différents éléments pour l’insolation :

Document 10

On comprend à présent mieux pourquoi il faut que les pistes imprimées sur le typon soit très noires et donc très opaques aux UV et le reste du support très transparent afin de laisser la voie libre aux UV. Ainsi la résine sera modifiée pendant la phase d´insolation uniquement sur les zones de la plaque exposées aux UV donc toutes celle où il n’y aura pas de piste dessinée, alors que les parties non exposées resteront intactes.

Une insoleuse est principalement constituée de puissants tubes néon UV et d’une vitre totalement transparente sur laquelle on déposera la plaque. Une fois fermée elle ne laisse pas passer la lumière car les UV présentent un danger particulièrement pour nos yeux.

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4 ‐Larévélation Le révélateur est un produit chimique que l’on peut le fabriquer soi-

même, puisqu´il s´agit d´une simple solution de soude caustique à 7g/l comme le Destop (produit pour déboucher les canalisations). Cependant on la trouve à l’achat déjà dosée. Sa manipulation nécessite des précautions comme le port de gants. L’efficacité du révélateur est meilleure quand il est tiède. On doit maintenant placer la plaque dans un bac contenant le révélateur.

Lerévélateur:

 

Document 11 Le révélateur va dissoudre les zones de la résine qui ont été

détruites pendant l’insolation. La couche de cuivre va progressivement apparaître autour des

pistes qui sont encore protégées par la résine Une fois la plaque révélée elle est sortie du bac et rincée à l’eau. Maintenant que nous avons fait apparaître la couche de cuivre

autour des pistes protégées par la résine, il faut la détruire.

5‐Graverlecircuitimprimé Notre plaque est plongée dans un bac à graver qui contient un

produit acide : le perchlorure de fer. Cet acide va dissoudre le cuivre autour des pistes protégées par la résine. Le Perchlorure de Fer suractivé est un liquide de couleur marron très foncé. On l´utilise pour graver les circuits imprimés car il a la particularité de détruire (par réaction chimique) tout le cuivre qui n´est pas recouvert de résine photosensible.

Cela a pour conséquence de ne laisser sur la platine que les pistes qui nous intéressent.

On utilise une cuvette pour placer le révélateur puis la plaque.

 

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Pour cette étape on utilise un bac à graver : 

 Document 12 / Une fois votre circuit gravé, il reste à enlever les traces de résine

qui subsistent sur les pistes protégées. Nous utiliserons pour cela du dissolvant, ou encore de l´acétone. Le but est d’obtenir un circuit avec des pistes bien nettes et sans aspérités.

Circuit Imprimé Final : 

 Document 13 Notre circuit imprimé est maintenant terminé il ne reste plus qu’à

souder les composants pour former le circuit électronique.

Il peut contenir une résistance de chauffage et un bulleur pour accélérer la réaction chimique

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VI–Miseenplaceetsouduredescomposants

Il existe plusieurs technologies de composants, le circuit imprimé que nous avons conçu dans les étapes précédentes est destiné à accueillir des composants dit traditionnels. Mais il existe aussi des composants SMD*.

1–Lescomposantstraditionnels Les composants traditionnels sont facilement manipulables à la

main. Ils sont de taille moyenne et l’épaisseur des cartes est donc assez importante.

Carte électronique réalisée en composants traditionnels :

Document 14

Les composants sont généralement placés manuellement. La soudure des composants s'effectue en manuel ou à la vague.

A‐Percerlecircuit Avant de souder les composants, il nous faut percer les pastilles.

Ces trous correspondent à l’emplacement des pâtes des composants.

Pour cela on utilise une perceuse à colonne.

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Une perceuse à colonne :

Document 15

Une fois toutes les pastilles percées au bon diamètre on va pouvoir souder les composants.

Il est important de connaitre le type de support isolant de la carte à percer. Ceci afin d’utiliser un foret adapte, optimisant la qualité des trous. La vitesse e rotation de la perceuse doit être élevée, car les trous à percer sont de faibles diamètres.

Matériau du support Aspect/couleur Foret Bakélite Marron HSS Composite Blanc HSS Epoxy Vert Carbure

Tableau 6 : Matériau du foret en fonction du support

Diamètre de la vis (en mm) Diamètre de perçage (en mm) 2.5 2.6 3 3.3 4 4.2 5 5.1 6 6.2

Tableau 7 : Diamètre de perçage pour la visserie

B‐SouderlescomposantsA présent on doit placer les composants sur la plaque en s’aidant du schéma. Pour souder on utilise un fer à souder et de l’étain car c’est un métal facilement manipulable et que sa température de fusion est assez basse (il fond facilement).

On place le circuit imprimé sur le support. On choisit la taille du foret en fonction des composants qui devront être soudés (entre 0.6mm et 1.5mm)  

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Unferàsouder:

Document 16 Cependant les soudures doivent respecter quelques règles. Les 4 étapes d’une soudure :

Document 17

Une mauvaise soudure peut par exemple conduire à des courts circuits si deux pistes sont reliées par erreur. 

MontagedescomposantsCommencer par le montage des composants de faibles dimensions 

(résistances, diodes…) puis monter les petits condensateurs, les transistors de 

faible puissance et les circuits intégrés .Couper les fils qui dépassent et souder‐

les au fur et à mesure. Terminer par les gros composants. 

Pour rendre le contrôle, le dépannage ou le remplacement de composants  

éventuels faciles et rapides, il convient de respecter certaines règles. 

Il ne faut jamais plier un fil a ras du composant. Pour éviter cela et pour plier 

les composants a la bonne dimension il convient d’utiliser un gabarit de pliage. 

Avant de plier certains composants, penser à orienter leur marquage vers le 

haut (condensateurs électrochimiques, diodes zener,…). 

Eviter de plaquer les composants cylindriques contre le support, glisser une 

bande de carton (épaisseur : 1 mm).Ainsi, les broches des composants peuvent 

La partie métallique s’appelle la panne, c’est la partie qui chauffe. On utilise l’extrémité de la panne pour faire fondre l’étain lors de la soudure

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servir de point test (les composants sont sonnables).De plus, ils sont plus 

facilement réutilisables s’ils sont dessoudes. 

 

         Tableau9 : Montage des composants –quelques conseils 

 

 

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2–LescomposantsSMDCette technologie de composant est destinée au monde industriel. Elle implique la mise en œuvre de nombreuses machines et les étapes de fabrication sont différentes de celles que nous avons détaillées pour les composants traditionnels. En voilà les grandes étapes.

A‐Dépôtdepâte On dépose un masque sur le circuit imprimé, les trous du masque

correspondent aux endroits où les composants seront soudés. Dépôt de pâte pour soudure SMD :

Document 18 Nous pouvons voir ici l’application de la pâte sur le circuit imprimé par une machine.

B‐Placementdescomposants Une machine appelée placeur dispose les composants SMD sur le

circuit imprimé. Cela permet de placer plus de 10000 composants à l'heure. On comprend mieux l’utilité d’une telle machine lorsque l’on sait qu’une carte mère d’ordinateur peut contenir plusieurs centaines de composants.

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Machine de placement :

Document 19

C–SoudureLe soudage des composants s'effectue soit dans un four à infrarouge soit en « phase vapeur ». L'avantage du four à infrarouge est sa rapidité alors que la précision de soudure est meilleure dans le cas du four en « phase vapeur ». Soudure à la vague : On pose sur la machine la carte et les éléments à souder qui sont préchauffés avant d'être passés au raz d'une vague de soudure à l'étain. La quantité de soudure dépend de la hauteur du circuit par rapport à la vague. Soudage à infrarouge : Ce four ce présente sous la forme "tunnel chauffant". On place les cartes à souder sur un convoyeur. La température du four est généralement programmable en fonction des besoins. Soudage en phase vapeur : Ce four est constitué d'un liquide inerte fluoré. On chauffe le produit à 215° à cette température il produit une vapeur dans laquelle on trempe le circuit à souder. Ensuite on sort le circuit de la vapeur pour le refroidir. Contrairement à la soudure au four à infrarouge, la qualité des soudures n'est pas influencée ni par la taille des composants ni par leur couleur.

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VII‐Traitementsoptionnels

En plus de la réalisation des couches électriques, il existe plusieurs traitements optionnels du circuit imprimé :

L’étamage Cela consiste à déposer par plaquage chimique ou mécanique, une fine

couche d’étain (10 à 15 μm) pour protéger le cuivre contre l’oxydation naturelle. Le circuit présente alors un aspect argenté. La carte passe entre deux rouleaux qui pressent une fine couche d’étain sur la surface cuivrée du circuit imprimé final.

Machine à étamer par pression entre rouleaux

Levernisépargne Une fine couche de vernis protecteur est déposée sur les couches

électriques externes de la carte à l’exception (épargne) des pastilles destinées à recevoir les composants. En plus d’une fonction protectrice anti oxydante, cette couche empêche la soudure de se placer ailleurs qu’aux endroits prévus, notamment lors des procédés de soudure à la vague (la carte, avec ses composants, vient glisser sur une vague d’étain en fusion. Tous les composants sont soudés en même temps).

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Lasérigraphie C’est un marquage du nom et de l’emplacement des composants sur la

face destinée à recevoir les composants. Elle permet de faciliter l’implantation manuelle des composants et aide à la localisation des circuits en cas de dépannage ultérieur.

Ensemble de sérigraphie 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Conclusion

En conclusion nous avons étudié toutes les étapes dans la réalisation d’une carte électronique de sa conception jusqu’à sa fabrication. Pour cela nous avons étudié toute l’étape de conception grâce à des logiciels spécialisés permettant de réaliser facilement des schémas fonctionnels et électriques puis de gérer le routage du circuit. Ensuite nous avons détaillé les différentes étapes dans la fabrication du circuit imprimé, à savoir l’impression du typon, l’insolation, la révélation puis la gravure ainsi que les différentes techniques pour mettre en œuvre cette procédure de fabrication. Pour finir nous avons relevé les différentes technologies de composants tels que les composants traditionnels et les composants SMD. Ces technologies impliquant chacune des procédures de fabrication très différentes, l’une réservée à un usage industriel, l’autre relativement accessible à tout un chacun.

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Glossaire

Typon : Marque de fabrique devenue nom commun pour désigner tout film, positif ou négatif, destiné à la copie sur plaque. Insolation : Dans le cas d’électronique, une exposition prolongée aux Ultra-Violet. CAO : Conception Assisté par Ordinateur, c’est un ensemble de logiciels et de techniques permettant de concevoir et de réaliser des outils et des produits manufacturables grâce à l’outil informatique. Piste : Partie d’un circuit imprimé qui relie les composants, agit comme un fil. Pastille : Partie d’un circuit imprimé, dans la piste en bout de piste où sera soudée une patte d’un composant. Epoxy : Matériau abrasif qui constitue la base du circuit imprimé. SMD : « Surface Mounted Device » Littéralement : « Dispositif monté en surface ». Les composants SMD sont des composants très petits destinés à l’industrie électronique. Mylar : Feuille de matière réfléchissante (comme une feuille d'aluminium en plus fin).

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Bibliographie

Jamart Jean-François. (Institut Supérieur d’Enseignement Technologique.)

Fabrication des circuits imprimés  

thierry‐lequeu (2001) (Université de Tour) 

Réalisation D’un circuit imprimée   

D. MULLER (2000) 

       CONCEPTION DES CIRCUITS IMPRIMÉS 

P. LAURENT (2002) IUT de NICE 

         Technologie et Réalisation de Circuits Imprimes Electroniques 

Jean Alary   (1999) 

         Circuits imprimés en pratique : Solutions et réalisation