Circuit imprimes conception et réalisation

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ImprImes

Conception et rĂŠaliSation

CIRCUITS IMPRIMÉS Conception, Réalisation

Patrick Gueulle Ingénieur EFREI

CIRCUITS IMPRIMÉS Conception, Réalisation

Editions Techniques et Scientifiques Françaises

Sauf mention contraire, toutes les photographies de cet o u v r a g e , ont été réalisées par l'auteur.

Ce pictogramme mérite une explication. sèment* d'enseignement supérieur, provoSo objet est d'alerter le lecteur sur la quant une baisse brutale des achats de menace que représente pour l'avenir de livres et de revues, au point que la possi l'écrit, particulièrement dans l e b i l i t é même pour les auteurs de domaine de l'édition t e c h n i q u e c r é e r des œuvres nouvelles et de et universitaire, le d é v e l o p - l e s faire éditer correctement est pement massif du p h o t o c o - a u j o u r d ' h u i menacée, pîllog .

N o u s rappelons donc que Le Code de la propriété i n t e l * t o u t e reproduction, partielle ou leduolle du I" juillet 1992 i t e r - t o t a l e , de la présente publication dit en effet expressément la phoest interdite sans autorisation du tocopie à usage collectif sans Centre français d'exploitation du autorisation des ayants droit. Or, cette droit de copie (CFC, 20 rue des Grandspratique s'est généralisée dans les établis- Augustins, 75006 Paris}.

© DUNOD, Paris, 1998 © ETSF, Paris, 1987, pour la 1« édition ISBN 2 10 003849 4 Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite selon le Code de la propriété intellectuelle (Art L 122-4) et constitue une contrefaçon réprimée par le Code pénal. * Seules sont autorisées (Art L 122-5) les copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifiées par le caractère critique, pédagogique ou d'information de l'œuvre à laquelle elles sont incorporées, sous réserve, toutefois, du respect des dispositions des articles L 122-10 à L 122-12 du même Code, relative h la reproduction par reprographie.

AVANT-PROPOS

La technique des circuits imprimés pour l'électronicien moderne, qu'il

est pratiquement un point de passage soit professionnel ou amateur.

obligé

Réservé à l'origine à la production industrielle en grandes séries, ce procédé s'est vite imposé dans les publications destinées à l'amateur, car il garantit une excellente reproductibilité des montages décrits, quelle qu'en soit la complexité.

Ayant pu ainsi mesurer les avantages de cette méthode, l'amateur des années 90 n'hésite généralement plus à dessiner ses propres circuits imprimés lorsqu'il développe des montages personnels.

Cependant, réussir un circuit imprimé réclame la maîtrise de techniques qui procèdent davantage de la photographie ou des arts graphiques, que de l'électronique pure. L'amateur ne doit pas s'effrayer outre mesure : ce livre est là pour lui faire acquérir les notions théoriques et pratiques indispensables, tandis que les fournisseurs spécialisés rivalisent d'imagination pour commercialiser des équipements et des produits performants à des prix abordables.

Bien évidemment, nos lecteurs pratiquant déjà la photographie pourront mettre à contribution leur équipement existant pour faire des économies, ou pour pousser la technique des circuits imprimés dans ses derniers retranchements !

Quant à ceux de nos lecteurs qui n'auraient jamais manipulé un appareil photo, qui sait s'ils ne ressentiront pas à cette occasion, l'appel de ce passe-temps passionnant, qui s'allie si bien à l'électronique ?

Patrick GUEULLE

CHAPITRE

LES

BESOINS

DE

1

L'AMATEUR

Ce livre s'adresse en priorité absolue à l'électronicien amateur, qui se démarque surtout du professionnel par de sévères limitations budgétaires et par un usage assez occasionnel de son matériel avec toutes les contraintes de l'environnement "résidentiel".

Sur le plan des moyens techniques employés et allons constater que le fossé qui séparait jadis tend de plus en plus à se combler.

de la qualité obtenue, nous le professionnel de l'amateur

Nous souhaitons donc la bienvenue aux professionnels qui pourraient être amenés à lire cet ouvrage : s'ils ne doivent pas espérer y trouver de considérations relatives à la production industrielle, ils constateront en revanche que les méthodes et les équipements de l'amateur moderne se prêtent fort bien à la réalisation de prototypes, ou de très petites séries au niveau artisanal ou "bureau d'études".

Ainsi se trouvera "bouclée" la boucle selon laquelle l'amateur profite aujourd'hui de techniques issues du secteur industriel, tandis que le professionnel peut désormais trouver sur le marché "amateur", des produits et des matériels très économiques mais de qualité suffisante pour une utilisation modérée.

REPRODUCTION DE TRACÉS PUBLIÉS Nous abordons ici le problème numéro un de l'amateur électronicien, et peutêtre le plus complexe : il s'agit en effet de "transférer" sur une plaquette cuivrée, un tracé qui n'est disponible qu'imprimé sur un support opaque, pas toujours en noir, et pas toujours grandeur nature.

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Les besoins de l'amateur

Ce problème se pose pratiquement toutes les fois qu'il s'agit de réaliser un montage électronique décrit dans une revue ou dans un livre.

L'ampleur du problème apparait nettement si l'on se donne la peine de recenser le nombre de produits du commerce spécialement conçus pour lui apporter une solution !

De nombreuses voies peuvent en effet être suivies pour parvenir au résultat. Le choix se fera finalement en fonction de l'équipement disponible, de la qualité exigée, et des caractéristiques propres de l'original.

En fait, pratiquement toutes les techniques décrites dans ce livre peuvent être appliquées à ce cas.

En tant qu'auteur de nombreux montages à circuits imprimés publiés tant dans la presse que sous forme de livres, nous souhaitons effectuer ici une petite mise au point, souvent réclamée dans le courrier de nos lecteurs.

Lorsque la description d'une réalisation pratique comporte un tracé de circuit imprimé, il est certain que le travail de reproduction du montage, s'en trouve considérablement simplifié.

Doit-on pour autant se fier aveuglément aux données de câblage? Peut-on considérer la réalisation comme un "kit" qui fonctionnera impeccablement dès la première soudure achevée ?

La plupart des auteurs techniques font tout leur possible pour qu'il en soit ainsi, et dans bien des cas tout va pour le mieux.

Il ne saurait cependant être question de nier que des erreurs se glissent parfois à un stade ou à un autre de la "fabrication" de la revue (c'est beaucoup plus rare en ce qui concerne les livres).

Ce genre d'incident ne peut être évité à 100 % si l'on considère le nombre de manipulations que subissent les documents originaux entre la planche à dessin de l'auteur et la revue qui sort de chez l'imprimeur.

Presque toujours, cependant, le lecteur possède tous les éléments lui permettant de lever le doute : une même erreur n'a que bien peu de chances de toucher à la fois le schéma de principe, les plans de câblage, et la nomenclature des pièces, sans parler du texte explicatif qui fait partie intégrante du "dossier de fabrication" et que trop de lecteurs ne lisent que très succintement, voire pas du tout, pour se ruer sur le tracé du circuit imprimé.

Compte tenu du rôle "pédagogique" que doit, à notre sens, revêtir la réalisation d'un montage décrit dans la presse, nous estimons que le câblage (donc le tirage du circuit imprimé) ne devrait être abordé qu'une fois le fonctionnement profond du montage parfaitement assimilé.

En cas de difficultés de mise au point, il sera alors beaucoup plus facile de se tirer d'affaire, sauf, si le lecteur a délibérément ignoré les mises en garde préliminaires conseillant un certain niveau technique et un minimum d'instrumentation...

Pour en revenir au circuit imprimé lui-même, précisons que les vraies erreurs de tracé restent rarissimes : tout au plus rencontre-t-on de temps à autre un court-circuit entre deux pistes voisines (corps étranger sur le film, impression trop grasse), ou une piste manquante (décollement d'une bande sur le film lors de sa manipulation).

Pour en terminer avec le sujet, nous devons déconseiller à nos lecteurs de travailler à partir de photocopies d'un article ou d'un livre : outre le fait que le

L e s besoins de l'amateur

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procédé est illégal, un simple extrait risque de ne pas contenir toutes les explications nécessaires, tandis que le tracé du circuit imprimé risque de souffrir dans l'opération.

La r e p r o d u c t i o n de tracés publiés est l'une des p r é o c c u p a t i o n s essentielles de l'électronicien amateur.

Nous verrons plus loin comment une photocopieuse peut efficacement servir à reproduire des c i r c u i t s imprimés, mais certaines précautions sont indispensables!

CREATION DE CIRCUITS PERSONNELS Loin de se limiter à réaliser les montages décrits dans telle ou telle publication, les amateurs électroniciens développent souvent des réalisations entièrement personnelles.

Parmi les différentes techniques de câblage susceptibles d'être employées, le circuit imprimé arrive en fort bonne position.

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L e s besoins de l'amateur

Plusieurs raisons sont à l'origine de ce succès : En premier lieu, le câblage sur circuit imprimé confère presque automatiquement à n'importe quel montage une allure très propre, presque "professionnelle".

A côté de ces considérations purement esthétiques, remarquons qu'un montage câblé sur circuit imprimé se révèle nettement plus fiable, plus robuste, et plus compact, et qu'un éventuel dépannage s'en trouvera facilité.

Lors de l'étude d'un montage, une démarche pouvant être recommandée à l'amateur suffisamment averti consiste à ne vérifier sur de petits montages "en l'air" que les portions de circuit risquant de poser des problèmes particuliers, les parties "de tout repos" étant directement implantées sur le tracé de la plaquette.

Il n'y a que des avantages à constituer un b o n dossier t e c h n i q u e lorsque l'on c o n ç o i t un montage personnel.

Une fois le circuit gravé, il reste de toute façon possible d'ajuster les valeurs de certains composants ou de procéder à des modifications mineures sans remettre le tracé en cause.

Il existe d'ailleurs dans le commerce tout le nécessaire pour rectifier les tracés déjà gravés.

Cette façon de procéder nous semble tout particulièrement recomma dable lorsque le montage fait appel à des composants coûteux ou fragiles : on leur évite ainsi les risques liés à tout montage provisoire ou montage "de table".

Les besoins de l'amateur

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Dans certains domaines de l'électronique, et tout spécialemenl en VHF ou UHF (radio à hautes fréquences), il n'y a d'ailleurs pratiquement pas le choix : le tracé du circuit imprimé est critique, et joue même parfois le rôle de composant à pari entière (bobinages imprimés, par exemple).

Quoi qu'il en soit, dessiner un circuit imprimé est une excellente occasion pour un concepteur de montage, amateur ou professionnel, de "mettre de l'ordre dans ses idées", et de se constituer un véritable "dossier technique" regroupant des plans et schémas clairs et précis. Une telle documentation sera d'une utilité plus qu'appréciable lorsqu'il faudra un jour ou l'autre dépanner ou modifier le montage, en réaliser un autre exemplaire, ou en communiquer les plans à un tiers (par exemple en vue d'une publication).

Nous conseillons donc à nos lecteurs de dessiner systématiquement un circuit imprimé pour tous les montages qu'ils pourront être amenés à étudier personnellement, même les plus simples.

Les frais engagés sont des plus modestes, le temps passé à la planche à dessin se trouve largement rattrapé par celui qui sera économisé par ailleurs, et il s'agit là d'une excellente occasion de rentabiliser le matériel servant d'ordinaire à reproduire des tracés de circuits imprimés publiés.

Aucun talent particulier de dessinateur n'est nécessaire pour se livrer à ce travail : l'amateur n'est pas astreint au respect des normes très sévères imposées dans l'industrie, et il dispose de toute une gamme de symboles prédessinés dont l'utilisation n'est qu'un jeu d'enfant (parfois même au sens propre!)

UN OU PLUSIEURS EXEMPLAIRES? Quelle que soit la provenance du tracé original, une réflexion s'impose au sujet du nombre d'exemplaires que l'on prévoit de tirer sur cuivre, dans l'immédiat ou à terme.

Selon la réponse à cette question, on peut se trouver amené à choisir plutôt telle ou telle procédure pratique.

A l'origine, la technique des circuits imprimés a été développée pour les besoins de la production de série.

Lorsque des milliers ou même seulement des dizaines de circuits imprimés identiques doivent être gravés, il est évident que l'incidence des "frais de cliché" devient pratiquement négligeable.

A l'inverse, il ne saurait être question de dépenser pour la confection de documents intermédiaires, plus que le prix de la plaquette cuivrée !

Dans l'industrie, les documents intermédiaires ne manquent pas : l'original est souvent dessiné plus grand que nature, ce qui permet une meilleure précision graphique.

Une prise de vue photographique fournit un négatif grandeur nature, dont on tire un positif, réplique fidèle du tracé à reproduire sur le cuivre, que l'on annexera au dossier technique du montage.

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Les besoins de l'amateur

Pour le tirage proprement dit. il est fréquent de réaliser plusieurs films supplémentaires, négatifs ou positifs selon le procédé employé Compte tenu du coût assez élevé des fournitures photographiques semiprolessionnelles, l'amateur ne peut se permettre de multiplier les films intermédiaires lorsqu'il ne s'agit que de reproduire un tracé publié dans un livre ou une revue.

C'est la raison pour laquelle on trouve dans le commerce de nombreux produits permettant de passer aussi directement que possible du tracé sur papier opaque à la plaquette gravée.

Citons notamment les films autopositifs et les atomiseurs de "teinture à calquer", très répandus chez les revendeurs de composants électroniques.

Cependant, d'autres procédés sont également utilisables, qui font davantage appel au "système D" qu'à des produits du commerce. En particulier, les photocopieuses modernes, désormais accessibles à tout un chacun à très peu de frais, sont un auxiliaire précieux de l'amateur électronicien dont les exigences de précision sont souvent fort modestes.

Insistons cependant sur le fait que certaines réalisations d'amateur méritent un traitement quasi-professionnel, notamment lorsque le coût d'un ou deux films intermédiaires reste marginal devant celui de la réalisation complète.

Il serait regrettable de compromettre le succès d'une réalisation de plusieurs centaines ou milliers de francs en tentant d'économiser quelques dizaines de francs au moyen d'une technique de reproduction insuffisamment performante.

On se souviendra également que la copie sur film constitue le moyen d'archivage le plus sûr : au bout de quelques mois de stockage (pas toujours dans de très bonnes conditions !), l'original obtenu par collage de symboles prédessinés risque de se dégrader irrémédiablement.

Tout tracé représentant une importante somme de travail doit impérativement être reproduit avec précision sur un matériau capable de supporter sans dommages un archivage de longue durée. De même, on n'hésitera pas à recourir à une duplication chaque fois que l'on procédera à des modifications d'un tracé déjà utilisé : pas question de risquer la vie de l'original !

DES EXIGENCES DE PLUS EN PLUS SÉVÈRES Avec la généralisation des montages utilisant les techniques digitales et les microprocesseurs, certains circuits imprimés d'amateur atteignent pratiquement la complexité et la densité d'implantation des productions professionnelles.

Il est alors bien évident que les techniques de gravure et de reproduction doivent suivre.

Il est cependant rare que l'amateur soit confronté exactement aux mêmes problèmes que le dessinateur professionnel : en fabrication de série, on utilise presque uniquement le câblage par insertion automatique de composants, la soudure à la vague, le nettoyage au solvant, et le test automatique des cartes.

Les trous pratiqués dans les cartes sont généralement percés ou même poinçonnés par des machines à commande numérique.

L e s besoins de l'amateur

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La productivité exige que composants, interconnexions, éléments de réglage, ou organes mécaniques soient disposés en tenant compte du fait que chaque seconde de main d'ceuvre coûte cher. L'amateur, même averti, peut souvent ignorer superbement ces contraintes qui pèsent très lourdement sur le dessinateur de circuits imprimés professionnels et sur les techniques de reproduction.

Par contre, l'amateur n'a en général pas accès à des artifices simplificateurs tels que les trous métallisés en technique double face.

De toute façon, il suffit de feuilleter quelques revues d'électronique pour se convaincre que la complexité et la finesse des circuits imprimés d'amateur augmente d'année en année, suivant en cela les performances des réalisations proposées.

L'amateur doit donc envisager très sérieusement de consacrer une part non négligeable de ses investissements à un équipement valable lui permettant de graver des circuits imprimés de qualité par voie photographique.

Les tracés qu'il est possible de reproduire avec succès par les méthodes purement manuelles ne seront bientôt plus qu'un attendrissant souvenir d'un passé révolu.

Avant de se lancer dans l'acquisition de machines et de produits représentant une dépense notable, l'amateur doit cependant être documenté de façon objective sur toutes les possibilités qui lui sont offertes, et bien définir ses besoins spécifiques.

Le bricoleur adroit pourra facilement construire lui-même la plupart des équipements nécessaires, à une fraction du prix des machines du commerce.

Le possesseur (ou l'utilisateur) d'une photocopieuse découvrira qu'il dispose là d'un appareil capable de répondre à la plupart de ses besoins, moyennant quelques astuces opératoires et l'achat de quelques fournitures spécifiques.

Le photographe amateur cherchera évidemment à rentabiliser en priorité le matériel et les produits dont il dispose déjà, ce qui pourra le conduire à suivre des chemins très différents de ceux de l'électronicien ne pratiquant pas la photo.

UN BUDGET LIMITÉ L'amateur qui se laisserait séduire par toutes les publicités présentant machines et produits pour circuits imprimés, ou même des "laboratoires complets", dépenserait très vite une petite fortune !

Il ne faut pas perdre de vue le fait que l'équipement destiné à la fabrication de circuits imprimés est un investissement qui, tout comme dans l'industrie, doit être rentabilisé.

Un équilibre doit donc être trouvé entre cet investissement et les économies qu'il permettra de réaliser.

L'amateur qui ne possède pas le matériel nécessaire doit acheter des circuits imprimés tout faits, voire des "kits" complets, et faire tirer ses circuits personnels par un spécialiste.

Dans tous les cas. c'est cher !

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Les besoins de l'amateur

L'amateur qui utilise de nombreux circuits imprimés chaque année "amortira" vite le coût d'un laboratoire relativement complet, quitte éventuellement à travailler aussi pour les amis et connaissances.

Il serait par contre déraisonnable de dépenser plusieurs milliers de francs lorsqu'on n'utilise que cinq ou six plaquettes par an.

Il existe des solutions adaptées à tous les cas : en général, le matériel coûteux à l'achat permet l'utilisation de fournitures assez bon marché. Inversement, certains produits "consommables" d'un prix élevé permettent de se passer presque complètement d'appareillage onéreux, ce qui est préférable en cas de besoins modestes.

Il est également possible de réaliser de notables économies en acceptant de passer plus de temps à exécuter certaines opérations, ou de procéder à des manipulations peu agréables (rinçage de cuvettes ayant contenu des produits salissants, par exemple).

Soyons clair : l'amateur peut aborder la technique des circuits imprimés avec des moyens pécuniers très modestes.

Pour des travaux occasionnels, les fournitures ne lui coûteront pas très cher, tandis que le matériel pourra être trouvé à la maison : quelques récipients à usage ménager, un morceau de verre, une forte ampoule électrique ou un tube fluorescent.

Par la suite, des dépenses supplémentaires pourront être envisagées progressivement pour améliorer le confort d'exécution, la rapidité du travail, et la qualité des résultats obtenus.

Mais, dans tous les cas, il faudra être très vigilant lors du choix d'un équipement ou de fournitures: produits et machines du commerce sont généralement conçus pour résoudre un problème bien particulier, et n'offrent pas toujours l'évolutivité souhaitable.

Si les revendeurs d'électronique disposent de matériel spécifiquement conçu pour le circuit imprimé, on ne négligera pas pour autant de rendre visite au photographe ou à l'imprimeur du quartier : d'excellentes surprises peuvent y attendre l'amateur qui ne craint pas de s'enfermer dans une chambre noire !

Ainsi averti, l'amateur devrait pouvoir gérer en toute connaissance de cause le budget dévolu à son "hobby", ce qui revient à tirer le maximum de satisfaction de l'argent dont il dispose.

N'oublions pas. en effet, qu'en électronique, il n'y a pas que les circuits imprimés: il faut encore pouvoir acheter des composants et des instruments de mesure...

DES FOUNISSEURS PERFORMANTS En quelques années seulement, différents industriels ont pris une conscience très nette de l'importance du marché des circuits imprimés d'amateur, et ne se sont pas trompés en anticipant son évolution.

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Il en a résulté toute une gamme d'équipements et de produits capables de répondre à la plupart des besoins de toutes les catégories d'amateurs.

La commercialisation s'effectuant le plus souvent par l'intermédiaire des revendeurs en composants électroniques, l'amateur ne rencontre pratiquement plus aucun problème d'approvisionnement.

Il n'y a pas si longtemps, il fallait "pleurer" chez l'imprimeur ou le photographe industriel local pour obtenir quelques feuilles de film inversible ou un fond de bouteille de résine photosensible, car les conditionnements de l'époque restaient tout à fait hors de portée de l'amateur (boîtes de 100 films, bidons de 50 litres, etc).

Saluons donc ces founisseurs qui ont su rendre accessibles à l'amateur des produits performants autrefois réservés aux professionnels ayant "pignon sur rue".

Des p r o d u i t s m o d e r n e s et performants permettent à l'amateur de rivaliser avec les professionnels.

Loin de se contenter de jouer les détaillants, ces fournisseurs se sont penchés sur les modes d'emploi, pas toujours simples, des produits en question. Ils ont donc créé de petites machines (à insoler, à graver, etc.) d'un maniement simple et sans danger, et surtout d'un prix accessible à l'amateur.

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Les besoins de l'amateur

Bien évidemment, ce genre de service se paie : les fournitures performantes pour amateur coûtent cher...

L'amateur y trouve pourtant son compte, car il a tout intérêt à acheter dix feuilles de film à 50 francs pièce, plutôt qu'une boîte de 100 feuilles à 2000 francs !

L'amateur ingénieux et maîtrisant bien la technique cherchera toutefois souvent à échapper à ce monopole de fait : il remarquera que certaines activités apparemment tout à fait étrangères à l'électronique, emploient des machines et des produits menant à des résultats similaires. Il ne considérera pas comme interdit de tenter de se servir d'une photocopieuse ou d'un labo photo pour arriver à ses fins !

Gageons que la sagesse consiste à analyser soigneusement son propre cas. et à choisir en conséquence.

CHAPITRE 2

LES METHODES MANUELLES

Nous avons vu au chapitre précèdent que l'évolution sensible de la complexité des circuits imprimés d'amateur condamne de plus en plus les méthodes manuelles de reproduction des tracés.

Cet ouvrage ne serait cependant pas complet sans un chapitre procédés, encore mis à contribution dans des cas particuliers.

décrivant

ces

Le débutant en électronique, par exemple, ne commencera évidemment pas par s'attaquer aux réalisations les plus complexes, sous peine de courir à l'échec.

Ses premiers montages feront donc appel à des circuits imprimés fort simples, pour lesquels l'emploi d'une méthode manuelle sera une bonne initiation à la gravure sur cuivre. Même le professionnel peut parfois être appelé à recourir aux méthodes manuelles lorsqu'il s'agit de retoucher ou modifier une plaquette déjà gravée par voie photographique ou en cours de fabrication.

Enfin, des techniques dérivées des méthodes manuelles circuits imprimés peuvent se révéler fort utiles lors de portions de circuits, voire de montages complets, sous la "de table".

de fabrication des l'expérimentation de forme de prototypes

Nous n'irons pas jusqu'à laisser croire à l'amateur peu fortuné qu'il peut espérer remplacer les techniques photographiques par des manipulations manuelles, même au prix de beaucoup de temps et de patience : il risquerait en effet de dépenser autant ou même davantage en fournitures par rapport à un procédé photographique bien choisi.

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Les méthodes manuelles

LES PLAQUETTES UNIVERSELLES Sous cette dénomination générale, nous regrouperons tous les types de "plaquettes d'expérimentation" normalement non réutilisables, par opposition aux "boîtes de connexion" à contacts.

Il s'agit donc essentiellement de plaquettes de circuit imprimé pré-gravées et souvent pré-percées, simple ou double face, à bandes ou à pastilles voire les deux à la fois.

Bien utilisées, ces plaquettes permettent de câbler un unique exemplaire d'un montage à peu près quelconque en obtenant une qualité de présentation voisine de celle d'un circuit imprimé.

Ces plaquettes sont souvent utilisées pour la mise au point de prototypes, car leur emploi soigneux peut faire gagner beaucoup de temps lors du dessin du circuit imprimé définitif.

F i g . 2 - 1 . — Un exemple de plaquette universelle que nos lecteurs pourront graver sur cuivre lorsqu'ils maîtriseront les t e c h n i q u e s p h o t o g r a p h i q u e s .

Hélas, le plus souvent, l'utilisateur de telles plaquettes se laisse entraîner par leur facilité d'emploi et finit par se trouver face à un inextricable maquis de connexions entrecroisées !

Ajoutons que ces plaquettes coûtent relativement cher, et que leur réemploi n'est pas facile : les parties cuivrées se décollent souvent lors du dessoudage des composants.

L e s méthodes manuelles

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De toute façon, il est bien sûr exclu d'utiliser cette technique pour construire plusieurs montages idendiques, sauf impossibilité absolue de f a i r e autrement (par exemple dans l'industrie lorsque le temps presse).

La bonne utilisation des plaquettes pré-gravées exige un câblage très soigneux.

L'amateur équipé d'un bon matériel de fabrication de circuits imprimés pourra, par contre, fabriquer lui-même de telles plaquettes selon un tracé adapté à ses besoins : il s'en servira surtout pour mettre au point en laboratoire les montages qu'il implantera ensuite sur des circuits imprimés définitifs.

LE "WRAPPING" Bien qu'il ne s'agisse pas à proprement parler de circuits imprimés, nous devons ici dire un mot des procédés de câblage par connexion enroulée et de leurs dérivés, autrement dit du "wrapping" Cette technique fait appel à des plaquettes pré-percées, mais totalement démunies de cuivre (exceptées parfois les lignes de masse et d'alimentation des circuits intégrés).

Les composants du montage sont montés sur des supports spéciaux munis de longues broches rigides, que l'on interconnecte à l'aide de fils rigides isolés réunis en torons.

La particularité de la méthode est que ces fils ne sont pas soudés, mais enroulés serré autour des broches des supports, dont la section carrée empêche tout plissement.

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L e s méthodes manuelles

Cetie technique, très fiable, est souvent employée dans les équipements digitaux dont la complexité dépasse les possibilités du câblage sur circuits imprimés classiques.

L'outillage nécessaire est fort réduit, du moins en ce qui concerne l'amateur, et facile a utiliser.

Bien entendu, il faut un certain temps pour câbler un circuit même simple, mais on économise l'étude du circuit imprimé.

Là encore, il est important de savoir si le montage restera unique, ou devra être reproduit à plusieurs exemplaires.

Une technique dérivée du wrappi g, très appréciée des amateurs mais issue pourtant du secteur aéronautique, fait appel à un fin fil émaillé dont le vernis est soudable.

Les différents procédés de w r a p p i n g sont utilisés aussi bien dans l'industrie que chez l'amateur.

On peut alors enrouler ce fil sur les broches de supports de composants de type standard (moins chers et moins encombrants), puis réaliser les soudures sans avoir à dénuder le fil !

En fait, l'émail est formulé de façon à fondre au seul contact de l'étain en fusion pas de risque de court-circuits si le corps du fer à souder passe un peu trop près de certaines connexions.

L'outillage nécessaire se réduit à un "stylo à câbler" peu coûteux et à un fer à souder. Les bobines de fil spécial sont disponibles dans diverses couleurs afin de faciliter les repérages.

Un procédé plus récent utilise même un fil nu. qu'il n'est pas nécessaire de souder, mais qui exige davantage de soin.

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LES AUTO-COLLANTS EN CUIVRE EZ circuit est le nom commercial (américain bien sûr) d'un système de câblage sur circuits imprimés diffusé en France par BISHOP GRAPHICS FRANCE et LE CIRCUIT IMPRIMÉ FRANÇAIS. Il s'agit d'éléments de circuits (pastilles, bandes, empreintes de circuits intégrés) réalisés en cuivre autocollant.

Les autocollants en cuivre de BISHOP GRAPHICS permettent de réaliser des c i r c u i t s imprimés entièrement à la m a i n .

Grâce à un adhésif résistant à la chaleur du ter à souder, on peut composer très vite un circuit imprimé sur toutes sortes de plaquettes isolantes (verre époxy. bakélite, téflon, etc.). mais aussi sur des matériaux souples ou sur des pièces diverses (pignons ou poulies nylon, pièces de robots, éléments mécaniques divers).

Le fabricant invite les électroniciens à réaliser tous leurs circuits imprimés de cette façon. Certes, c'est possible, mais fort coûteux !

En fait, on appréciera surtout ce système lorsqu'il faudra modifier (même profondément) ou réparer un circuit imprimé déjà gravé ou même déjà câblé.

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Les méthodes manuelles

Une autre application intéressante consiste à passer en double face des circuits gravés en simple face, notamment lorsque le côté composants ne compte que peu de liaisons.

Fig. 2-2. — Un échantillonnage des modèles les plus c o u r a n t s de MINI-MOUNTS.

A côté de toute la gamme des éléments pré-découpés, existent des feuilles de cuivre autocollant (épaisseur 35 microns), que l'on peut découper à loisir pour fabriquer toutes sortes de pièces. C'est déjà nettement moins cher Pour ne pas quitter le domaine des éléments adhésifs, intéressons-nous maintenant au système MINI-MOUNT de WAINWRIGHT (diffusé en France par EQUIPEMENTS SCIENTIFIQUES).

1

s'agit cette fois de tout petits circuits imprimés en époxy. supportant un tracé simple (quelques pastilles, empreinte de circuit intégré ou de transistor, etc.), et eux aussi adhésifs.

On colle ces petits éléments sur une plaquette cuivrée mais non gravée, et on obtient l'équivalent d'un circuit imprimé avec plan de masse, ce qui peut être appréciable en radio.

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Ce circuit se câble côté cuivre, ce qui dispense de tout perçage de trous.

Ce procédé est surtout utilie pour la mise au point de prototypes, mais peut fort bien servir à réaliser des montages définitifs.

Les M INI - M 0 UNTS sont des petits circuits imprimés adhésifs existant d a n s toute une variété de modèles.

Si la disposition des composants et des interconnexions est soigneusement étudiée, on peut s'inspirer largement de cette maquette pour dessiner le circuit imprimé définitif.

Compte tenu de l'absence de trous, il est plus facile de modifier un montage construit sur MINI-MOUNTS qu'un câblage sur plaquette universelle.

LE FRAISAGE MECANIQUE Utilisé autrefois par certains amateurs ne possédant pas de matériel de gravure, ce procédé ne permet que la réalisation de tracés simples et ne sera donc cité que pour mémoire.

Tout au plus pourra-t-il servir lors de la retouche de plaquettes gravées de façon classique.

Cette méthode a pourtant l'intérêt de nous taire entrer dans le domaine des procédés soustractifs : jusqu'à présent, nous avons apporté du cuivre, par divers moyens, sur des plaquettes isolantes. A partir de maintenant, nous allons partir de plaquettes uniformément cuivrées, et éliminer le cuivre partout où nous ne désirons pas établir de connexions ; un peu de gâchis, certes, mais beaucoup plus de possibilités techniques.

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Les méthodes manuelles

Le fraisage m é c a n i q u e ne présente plus guère d'intérêt, sauf peut-être p o u r les retouches.

Le fraisage mécanique consiste à enlever le cuivre excédentaire à l'aide d'un outil rotatif et tranchant, le plus souvent une fraise miniature montée sur une perceuse à piles.

On ne peut guère obtenir de la sorte que des tracés rectilig es et assez grossiers, aussi allons-nous nous tourner vers des procédés autrement plus performants !

LA GRAVURE DIRECTE Presque toutes les techniques modernes de fabrication des circuits imprimés reposent sur une gravure chimique ou électrolytique ; le cuivre devant subsister est protégé par une substance du genre encre, vernis ou peinture, puis la plaquette est soumise à un processus chimique ou physico-chimique capable de dissoudre le cuivre sans attaquer le support ni la couche protectrice.

L'essentiel du problème revient donc à déposer sur le cuivre neuf une couche protectrice épousant la forme du tracé que l'on souhaite reproduire.

La gravure directe est la méthode la plus simple, mais la moins performante.

Les débutants utilisent souvent des marqueurs spéciaux remplis d'une encre résistant aux bains de gravure et séchant rapidement.

Certains préfèrent le vernis à ongles, la peinture de carrosserie automobile, voire même l'encre très grasse de certains papiers carbone !

L e s méthodes manuelles

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A vrai dire, on réservera plutôt ces procédés à la retouche de plaquettes avant l'attaque chimique.

Un procédé donnant d'excellents résultats consiste à utiliser des symboles à transfert (pastilles, bandes, etc.) de qualité "gravure directe".

On dessine alors le tracé à graver au moyen de ces éléments adhésifs, directement sur la plaquette cuivrée.

C'est fort long, bien fastidieux, mais peu coûteux.

Bien évidemment, tout est à recommencer si plusieurs plaquettes identiques doivent être gravées

La gravure directe est encore utilisée par b e a u c o u p d'amateurs qui n'ont pas encore essayé les méthodes photographiques !

S'il s'agit de reproduire un tracé publie dans la presse, on admettra qu'il est vraiment dommage de recommencer un travail qui a déjà été accompli par l'auteur du montage, tout en risquant d'introduire des erreurs...

Dans toute la suite de cet ouvrage, nous allons décrire des méthodes photographiques permettant de "transférer" sur le cuivre, sous la forme d une couche résistant à la gravure, n'importe quel tracé disponible sur papier, transparent ou opaque, grandeur nature ou à une échelle quelconque.

Mais nous devons également nous préoccuper de la réalisation de ces fameux tracés "originaux" (circuits personnels).

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Les méthodes manuelles

PRINCIPES DE DESSIN Dessiner un circuit imprimé est un "art" tout à tait à part' ; sans négliger l'esthétique, le dessinateur doit concilier de nombreux impératifs techniques, qui varient selon le type de montage en cause (audio, haute fréquence, digital, informatique, forte puissance, mesure, etc.).

Le tracé définitif sera de toute façon un compromis entre une disposition idéale des composants sur la plaquette, et un cheminement idéal des pistes cuivrées.

L'amateur est beaucoup plus libre de ses choix que le professionnel : il cherchera avant tout à ne pas se compliquer inutilement la tâche, et à ne pas excéder les possibilités des équipements de reproduction dont il dispose.

Il n'hésitera pas à recourir à quelques "straps" (ou fils implantés comme des composants) lorsque cet artifice peut lui faire économiser une gravure double face.

La première question qui se pose est celle du choix du matériau sur lequel le dessin sera exécuté. Les professionnels travaillent le plus souvent sur film plastique ou mylar, pour des raisons de stabilité dime sionnelle.

Fig. 2-3. — Le t r a c e - c o n n e c t e u r s BISHOP GRAPHICS permet à l'amateur de taire de grosses économies de symboles à transfert.

Certains amateurs tiennent à en faire autant, sans doute par snobisme, et se ruinent en films coûteux et en fournitures de dessin appropriées.

Sauf cas très particulier, le papier calque de force moyenne (70 à 75 g / m ou jusqu'à 95 pour les travaux exigeant de nombreuses corrections par grattage) suffira amplement. ?

I

Les méthodes manuelles

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Un stylo à encre de c h i n e et q u e l q u e s accessoires permettent de solutionner tous les problèmes c o u r a n t s de dessin de circuits imprimés.

Les trace-symboles peuvent faire réaliser de grosses économies de pièces à transfert.

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Les méthodes manuelles

Ce support présente l'avantage d'accepter aussi bien les symboles à transfert que le dessin à l'encre de chine, considérablement plus économique : un simple trace-symboles en plastique peut économiser des feuilles entières de pastilles lorsque la précision professionnelle n'est pas requise.

Un bon stylo à encre de chine (ROTRING avec plumes de 1.2 et 0,5 mm) sera l'un des meilleurs investissements de l'amateur.

Les empreintes de circuits intégrés seront cependant achetées en feuilles pré-dessi ées, ou fabriquées par l'amateur sur de petits morceaux de film photographique rendus adhésifs grâce à une bombe de colle pour montages (type 7043 de 3M). En effet, une bonne précision est indispensable, qui rendrait excessivement fastidieux le tracé manuel

L'adepte des méthodes p h o t o g r a p h i q u e s peut fabriquer lui-même ses symboles à transfert personnels !

Egalement, les principales pistes (notamment les courbes) seront tracées à l'aide de ruban crêpé adhésif, très commode d'emploi et peu coûteux. Ce n'est que pour les groupes de pistes rectilignes et parallèles que le Rot ng se révélera supérieur.

Deux petits outils seront donc nécessaires : un couteau de précision, genre bistouri, (XACTO ou MECANORMA), et une petite spatule arrondie pour faire adhérer ruban el symboles transfert

L e s méthodes manuelles

29

Avec un m i n i m u m de matériel de dessin, tracer ses propres c i r c u i t s imprimés n'est pas si difficile !

Fig. 2-4. —

est très important, lors du pastillage, de respecter très exactement la grille au pas de 2,54 m m .

30

Les méthodes manuelles

Fig. 2-5. — Seul le papier quadrillé au pas de 2,54 mm convient à tous les tracés de circuits imprimés : millimétré et quadrillé 5 x 5 mm ne peuvent servir qu'occasionnellement.

L e s méthodes manuelles

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L'amateur prévoyant de dessiner de nombreux circuits imprimés pourra également investir dans une petite planche à dessin en plastique, munie d'un clip fixe-feuille et de règles coulissantes : le confort d'utilisation est incomparable, et la précision des tracés y gagne énormément.

En effet, la feuille de calque doit, pendant tout le travail, rester exactement superposée à une grille quadrillée servant de référence pour l'implantation des composants.

Fig. 2-6. — Quelques exemples de pastilles à transfert du c o m m e r c e .

Une feuille millimétrée ou quadrillée "5x5" ne peut convenir que pour les tracés extrêmement simples : dès que des composants à plusieurs broches sont utilisés (circuits intégrés notamment) il devient impératif d'employer une grille quadrillée en dixièmes de pouce (un trait tous les 2.54 mm).

Tous les composants électroniques ou presque sont brochés selon cette norme américaine qui ne nous laisse guère le choix.

Arrondir 2,54 à 2,5 mm afin de pouvoir utiliser des papiers plus courants n'est lolérable que pour de très petites dimensions de circuits : sur 10 cm, l'erreur atteint déjà 1,6 mm. ce qui suffit largement pour que bien des broches tombent à côté de leur trou...

Une solution de luxe consiste à acheter (cher !) des grilles dites "inacti iques" : imprimées en bleu ou violet très pâle, elles permettent de dessiner directement sur elles.

Lors de la reproduction photographique, le quadrillage ne "sort" pas.

Il nous semble tout aussi efficace et bien moins coûteux d'acheter (ou de reproduire) une seule grille qui sera placée sous le calque, voire même collée à demeure sur la planche à dessin, (voir grille au pas de 2,54 mm p. 157)

Les méthodes manuelles

33

• Fig. 2-7. — Un m ê m e c i r c u i t i m p r i m é peut être dessiné dans des " s t y l e s " très différents, mais d a n s tous les c a s , un plan de c â b l a g e précis est le c o m p l é m e n t indissociable du dessin des pistes.

Fig. 2-8. — Quelques règles pratiques unanimement a d o p t é e s par les dessinateurs de c i r c u i t s imprimés.

34

Les méthodes manuelles

Positif

Négatif

a : tracé à anç>es v'tfe b : tracé à arrondis c : tracé ëtargi d : tracé "angtais" (positif et négatif) e : tracé adouci f : tracé par ordinateur (à 45*)

Fig. 2-9. — Différents styles de d e s s i n des circuits imprimés.

L e s méthodes manuelles

35

Le circuit imprimé de la ligure 2-7 après c â b l a g e .

Selon la complexité du tracé, celui-ci sera exécuté soit grandeur nature, soit au double (échelle 2) ou même au quadruple (échelle 4). Dans ces deux derniers cas. toutefois, on ne perdra pas de vue le fait qu'une réduction photographique sera indispensable avant la gravure. il résulte de notre expérience que la plupart des circuits d amateur peuvent être dessinés à l'échelle 1 par une personne suffisamment soigneuse ne cherchant pas trop à "tasser" les composants.

Reste le problème des corrections, car on se trompe fréquemment en cours de travail, ou on se trouve au moins amené à déplacer certaines portions du tracé.

Sur calque, encre de chine sèche et symboles transfert se grattent très bien à la lame de rasoir. Il faut cependant lisser la zone grattée avec une spatule ou un ongle (propre !), avant d'y dessiner à nouveau.

Les rubans crêpés, quant à eux, se décollent simplement en tirant dessus à partir d'une extrémité ou d'une incision.

Des gommes spéciales (chimiques) permettent d'effacer, dans une certaine mesure, les tracés à l'encre de chine sans blesser le papier, notamment quand plusieurs grattages l'ont déjà rendu dangereusement mince !

Faut-il ici énoncer des principes de disposition des pastilles et pistes d'un circuit imprimé ?

36

Les méthodes manuelles

Il suffit de feuilleter les revues et publications spécialisées pour se convaincre que chaque concepteur possède plus ou moins un style de dessin qui lui est propre, influencé d'ailleurs par les techniques graphiques utilisées.

En général, le plus court et le plus simple sont à recommander, et il convient •d'appliquer à peu près les mêmes règles qu'en câblage traditionnel (par exemple en ce qui concerne les circuits de masse).

Lorsque de forts courants seront en )eu, on se souviendra que l'épaisseur du cuivre est généralement de 35 microns (parfois 70) : il faudra compenser cette finesse par des pistes plus larges et aussi courtes que possible.

Le problème ne réside pas tant dans le risque de fusion ou d'échauffeme t, car le support isolant évacue assez bien la chaleur, mais plutôt dans l'introduction de résistances parasites et donc de chutes de tension.

Egalement, on évitera de faire passer très près l'une de l'autre des pistes entre lesquelles existe une tension élevée.

L'écartemenl minimal peut être évalué à 5 dixièmes de millimètre par tranche de 100 volts, avec un minimum de 0,5 mm.

En pratique, on introduit de confortables marges de sécurité, au point de laisser au moins 6 mm pour 220 V alternatifs.

On ne gagne que peu de place en tassant exagérément des pistes par trop fines, mais on augmente considérablement la difficulté de reproduction et les risques de défauts.

En fin de compte, l'expérience montre que, chez l'amateur, le sens "tech icoartistique" du dessin des circuits imprimés vient de lui-même, tout naturellement, à condition de respecter une progression raisonnable : s'attaquer d'entrée à un complexe tracé de carte à microprocesseur est le meilleur moyen de se dégoûter à jamais de cette activité Commençons modestement (alimentation, ampli audio, etc.) et tout ira bien !

Tant qu'une expérience suffisante n'aura pas été acquise, on aura généralement intérêt à prévoir une pré-étude du tracé et de l'implantation sur papier quadrillé ordinaire : Ainsi, le "pastillage" définitif pourra être exécuté dans les meilleures conditions, sans perte de temps, ni gaspillage de fournitures.

CHAPITRE 3

PRODUITS PHOTOSENSIBLES UTILISABLES

L'amateur ayant commencé à pratiquer ta technique des circuits imprimés en utilisant les méthodes manuelles ressentira très vite le besoin de "passer la vitesse supérieure", c'est à dire de profiter de tous les avantages des méthodes photographiques. Il pourra faire appel à toute une variété de produits photosensibles dont certains sont couramment employés en photographie noir et blanc classique, mais dont la plupart sont spécifiques au domaine de la photogravure.

Plusieurs solutions concurrentes sont fréquemment utilisables pour résoudre un problème donné, et souvent de qualités comparables.

C'est au niveau du coût différence essentielle. Il connaissance de cause cer par des publicités

des équipements et produits nécessaires que se situe la importe donc que nos lecteurs sachent choisir en toute et avec une parfaite objectivité, sans se laisser influentrop alléchantes.

Pour cela, un seul moyen : faire connaissance avec bles d'être employés, et peser soigneusement leurs dans son propre cas.

tous les produits susceptiavantages et inconvénients

Au terme de la lecture de ce chapitre, ce sera chose faite.

Que nos lecteurs photographes de talent ne se sentent pas dispensés de cette "formalité" ! Ils découvriront certainement dans ces pages bien des produits qu'ils ne connaissent pas, ainsi que des propriétés particulières de leurs fournitures habituelles. Dans tous les cas, ils ne pourront en retirer que des avantages...

Les produits photosensibles utilisés couramment par les photographes amateurs sont de deux sortes: les films et les papiers. Nous allons montrer les utilisations de ces matériaux en photographie appliquée à l'électronique, et introduire l'usage d'autres produits plus spécialement adaptés à laphotogravure.

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Produits photosensibles

utilisables

SURFACES SENSIBLES A BASE DE SELS D'ARGENT Les réactions photochimiques mettant en jeu des sels d'argent ne sont pas une découverte récente : on a remarqué très tôt la faculté qu'ont ces composés de noircir sous l'action de la lumière, et ces propriétés ont été exploitées pour fabriquer les premiers papiers photographiques, dits à "noircissement direct".

La feuille était en effet exposée fort longtemps à une lumière intense qui la faisait noircir sans qu'aucun développement ne s'impose.

La technique du "fixage", permettant de stabiliser les images ai s obtenues, est venue permettre l'examen de ces épreuves au grand jour, et non plus à la pâle lueur d'une bougie, ce procédé basé sur le noircissement des sels d'argent est toujours utilisé pour les films et papiers photo, mais de très sensibles améliorations lui ont été apportées. ;

LES FILMS PHOTOGRAPHIQUES CONSTITUTION D'UN FILM NOIR ET BLANC Un film photographique est constitué d'un support transparent en triacétate de cellulose ou en polyester, d'épaisseur généralement comprise entre 50 et 180 microns sur lequel est couchée une émulsion à base de gélatine chargée de sels d'argent, constituant la couche sensible proprement dite. Le film est généralement conditionné sous forme d'un ruban de longueur variable et de largeur 35 mm ou plus, perforé ou non sur les bords. La présentation la plus courante est certainement la "cartouche", petit container métallique étanche à la lumière, contenant une longueur de film 35 mm permettant de prendre 12 à 36 clichés 24x36 mm. Certains films spéciaux, très utiles en photogravure, sont aussi vendus en boîtes de 50 ou 100 feuilles de formats standards (le plus petit étant le 6x9 cm).

L'EXPOSITION DU FILM Si une telle préparation sensible est soumise à l'action d'un rayonnement lumineux, le processus de noircissement va s'amorcer, c'est-à-dire que les sels d'argent frappés par la lumière vont commencer à se transformer en petits grains de métal argent. Ce processus, s'il durait longtemps, aboutirait à un noircissement visible du film. Il est cependant bien évident que les exigences des techniques photographiques modernes ne permettent pas d'envisager des expositions de longue durée. Dans un appareil photographique réglé par exemple sur 1 /125 sec, la quantité de lumière parvenant au film est extrêmement réduite, et les grains d'argent formés sont si petits et si peu nombreux qu'ils ne sont absolument pas visibles. Leur présence suffit néanmoins pour que les informations lumineuses représentant le sujet à reproduire soient enregistrées sur le film. Cette image invisible est appelée image latente, et les opérations de développement auront pour but de la rendre visible.

Produits photosensibles

utilisables

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LE TRAITEMENT DU FILM NEGATIF Le traitement d'un film qui a été exposé a pour but de rendre visible l'image latente et d'éliminer de l'émulsion tous les produits sensibles à la lumière qui pourraient y subsister et compromettre la conservation du document. Les deux phases fondamentales du traitement sont donc le développement et le fixage.

Un rinçage, ou mieux, un bain d'arrêt, doit séparer ces deux opérations, et le traitement se termine 'par un lavage abondant à l'eau courante, suivi d'un séchaae.

Un échantillonnage des films utilisables pour les travaux de photogravure

A)

LE

DEVELOPPEMENT

Le développement proprement dit a pour but de transformer l'image latente en une image visible dite image argentique puisque constituée d'amas de grains d'argent. Nous avons vu que l'image latente consistait en de minuscules grains d'argent nés de l'action de la lumière sur les sels d'argent contenus dans l'émulsion. Il suffit donc d'augmenter considérablement la concentration en

40

Produits

photosensibles

utilisables

grains d'argent pour rendre l'image visible. Ce résultat est atteint en immergeant le film dans un liquide appelé révélateur, qui possède la propriété de transformer les sels d'argent en argent métallique. Si l'on prend soin de limiter la durée d'action du produit à une valeur convenable, la réaction sera beaucoup plus efficace aux endroits où des grains d'argent étaient déjà présents, ceux-ci agissant comme des germes favorisant le processus chimique.

On peut donc prévoir qu'un développement prolongé conduira à une image plus foncée, plus dense, et qu'à la limite, un développement exagérément long ferait noircir intégralement n'importe quel film exposé ou non.

Il faut remarquer dès maintenant une loi fondamentale de la photographie qui est la suivante : Une surface sensible à base de sels d'argent présente, après développement, un aspect noir (opaque), aux endroits qui ont été frappés par la lumière. Le noircissement est d'autant plus prononcé que la quantité de lumière reçue est plus importante et que le développement dure plus longtemps.

Émutsion -sensible "Support transparent Lumière

(^Développement et bain d'arrêt

"!!ilI1 Masque d'exposition

Partie n'ayant pas été exposée J

^

Q y Q n l

(?) Fixage et lavage

^

exposée Sets d'argent Sets d'argent + germes

(7) Exposition

Argent Film transparent

Film vierge Image latente Image développée ( noire ) mage développée ( blanche ) et fixée

Fig. 3 - 1 . — Déroulement des opérations d ' e x p o s i t i o n et de traitement d ' u n film noir et blanc

Produits

photosensibles

utilisables

41

Ceci explique l'inversion des valeurs lumineuses entre le sujet et le "négatif" obtenu après le traitement d'un film noir et blanc classique : les parties claires du sujet sont rendues par les parties sombres du film et vice-versa.

B)LE

BAIN

D'ARRÊT

Cette opération est destinée à stopper le développement par neutralisation du révélateur qui imprègne encore la gélatine du film, même retiré du bain. Le liquide de neutralisation peut sans inconvénient être remplacé par de l'eau, mais un tel rinçage n'arrête pas complètement le développement, ce qui oblige à entreprendre immédiatement le fixage.

C) LE FIXAGE

Après développement et rinçage (ou passage dans le bain d'arrêt), la gélatine du film renferme encore des sels d'argent intacts dans les parties de l'image qui n'ont pas été exposées (parties claires du film). Le révélateur n'a pas eu d'action notable sur ces sels qui sont donc toujours présents dans la couche sensible, lui conférant un aspect blanc laiteux caractéristique. De plus, ces sels sont toujours capables de noircir à la lumière, et il est donc indispensable de les éliminer totalement avant d'utiliser le film. Le bain de fixage a la propriété d'entraîner ces produits indésirables et de conférer ainsi au film sa transparence définitive, et des qualités de conservation satisfaisantes.

D)LE

LAVAGE

FINAL

Si l'opération de fixage a débarrassé la gélatine des sels d'argent qui y subsistaient, il n'en demeure pas moins vrai que les produits constituant le bain de fixage imprègnent maintenant la couche sensible. Ces produits, sous l'action combinée de l'air et de la lumière, risqueraient de former des taches indélébiles sur le film, et c'est pourquoi un abondant rinçage à l'eau courante s'impose. Il est fréquent d'ajouter quelques gouttes de savon liquide à la dernière eau de lavage afin de garantir un séchage uniforme.

Les différents types de films négatifs Nous venons de voir le principe général sur lequel sont basés les films photographiques noir et blanc, mais on peut néanmoins distinguer plusieurs catégories de produits, suivant les caractéristiques qu'ils présentent : A)

LA

SENSIBILITÉ

Ce paramètre caractérise l'aptitude d'un film à enregistrer des quantités de lumière très faibles. Un film très sensible est utile pour photographier dans des conditions d'éclairage difficiles, ou avec des vitesses d'obturation très grandes, mais ne serait d'aucune utilité particulière en technique des circuits imprimés où des éclairages intenses sont disponibles, et où un temps de pose de quelques secondes n'est nullement prohibitif. Cette sensibilité s'exprime en unités arbitraires (ASA ou DIN), et varie souvent avec le révélateur utilisé pour le développement. Des essais s'imposent donc pour déterminer les meilleures conditions opératoires.

42 B)

Produits LA

photosensibles

SENSIBILITÉ

utilisables

CHROMATIQUE

Les films noir et blanc modernes, utilisés en prise de vue dans des appareils photographiques sont généralement panchromatiques, c'est-à-dire sensibles à la totalité des couleurs visibles Ceci garantit une reproduction fidèle des sujets polychromes, mais impose de mener le traitement dans une obscurité totale.

N'importe quelle lumière colorée, qu'elle soit jaune, rouge, ou verte, viendrait en effet voiler le film de façon irrémédiable. C'est pourquoi ces films sont développés dans des cuves spéciales étanches à la lumière.

Par contre, la plupart des films dits "plan-films", vendus en feuilles, sont orthochromatiques, c'est-à-dire insensibles à la lumière rouge. Cette propriété sera précieuse pour les films destinés aux travaux de photogravure, qui pourront être manipulés à la lumière d'une ampoule rouge, en toute sécurité, lors des prises de vue ou du traitement en cuvette (possibilité de suivre de visu l'évolution du développement).

Quelques présentations c o m m e r c i a l e s des films p h o t o g r a p h i q u e s : en c a r t o u c h e , en longueurs brutes, en boîtes de feuilles.

Produits photosensibles C)

LE

CONTRASTE

ET LA

utilisables

43

DENSITÉ

Si en photographie traditionnelle il importe de reproduire correctement les demi-teintes, il est de la plus haute importance en photogravure de disposer de films présentant exclusivement des zones opaques ou transparentes, à l'exclusion de toute partie grise, c'est-à-dire partiellement opaque. Le choix portera donc sur des f ims "arts graphiques" ou "lith" ou encore "microfilms", "films trait" ou

"films

documents".

Ces films sont pratiquement incapables de reproduire les demi-teintes et selon les conditions d'exposition et de développement, peuvent interpréter un gris comme un blanc ou comme un noir. Cette propriété est inestimable en technique des circuits imprimés.

Il convient de noter que ces films doivent être utilisés avec des révélateurs spéciaux, à grand contraste, dits "révélateurs lith".

LES FILMS POSITIFS DIRECTS Si en photographie "familiale", l'existence d'un négatif est plutôt utile (possibilité d'obtenir facilement un nombre quelconque d'épreuves papier), il est des cas où l'on préférera obtenir directement à l'issue du traitement une image positive sur lefilm. Citons le cas des diapositives noir et blanc, quelque peu oubliées depuis le triomphe de la couleur, et, notamment dans le cadre des techniques de photogravure, celui de la duplication rapide au prix le plus bas d'un document au trait (c'est-à-dire comportant uniquement des noirs et des blancs). Deux procédés différents peuvent être mis en œuvre : A)

UTILISATION

D'UN

FILM

ORDINAIRE

Un traitement spécial (que nous préciserons plus loin), peut permettre, à partir d'un film noir et blanc exposé comme à l'accoutumée, d'obtenir directement une image positive, sans négatif intermédiaire. Ce procédé, utilisé pour réaliser rapidement des diapositives noir et blanc, sera fort utile en technique des circuits imprimés, en l'appliquant aux plan-films "lith" que nous emploierons. Le principe général de ce traitement est le suivant : Le film exposé est soumis normalement à l'action du révélateur, ce qui a pour effet de transformer l'image latente en une image arge tique négative. Après le bain d'arrêt ou le rinçage, on ne procède pas à l'opération de fixage, qui ferait disparaître le sels d'argent non exposés donc non développés, mais on plonge le film dans un bain capable de dissoudre totalement l'image argentique qui s'était formée (bain de blanchiment). Un bain de clarification ou parfois un rinçage débarrassera la gélatine des résidus de produit blanchissant.

Il reste donc des sels d'argent intacts aux endroits qui, après un traitement normal, seraient devenus transparents, et les parties du film qui auraient dû devenir noires sont maintenant dépouillées de tout produit, argent ou sel.

44

Produits photosensibles

utilisables

Partie non exposée

( î ) Exposition

(2) Développement et bain d'arrêt

(Z) Exposition à la lumière de ta totalité du film

@Btanchir e l et clarification

(5) Second développement et fixage

F i g . 3-2. — Déroulement des opérations d'exposition et de traitement en positif d'un film noir et blanc.

Il est donc très clair qu'un second passage dans le révélateur, mais cette fois en pleine lumière, sera capable de faire noircir les sels d'argent qui ont subsisté, donc de donner une image inversée par rapport au résultat du premier développement, c'est-à-dire une image positive. Un bain de fixage éliminera les dernières traces de sels qui auraient pu échapper aux opérations précédentes.

UTILISATION

D'UN

FILM

SPÉCIAL

(AUTOPOSITIF)

il existe un procédé plus simple, permettant d'obtenir directement une image positive sur film à l'issue d'un traitement normal (développement et fixage). Il es! basé sur une propriété spéciale des émulsio s photo : Si on insole un film déjà exposé, avec une lumière à laquelle il n'est pas sensible, l'image latente créée par la première exposition est affaiblie et peut même disparaître si la seconde exposition est suffisante (effet HERSCHEL).

On trouve sur le marché des films spécialement conçus pour cet usage ; un noircissement latent est apporté à l'émulsion pendant la fabrication du film qui deviendrait donc totalement noir si on le développait normalement. Si maintenant on expose ce film à la lumière à travers un filtre jaune, les parties éclairées apparaîtront en blanc après développement, ce qui est bien le but recherché

Produits

Fbrtie non •H

photosensibles

utilisables

45

Partie exposée en lumière filtrée (image latente /

—yt

détruite)

(?)Développement et bain d'arrêt

(T) Exposition

© F i x a g e et

lavage

Fig. 3-3. — Déroulement des opérations d'exposition et de traitement d ' u n film noir et blanc autopositif.

Èmulswn

Support

Couche colorée transparente

Fig. 3-4. — C o u p e d'un film autopositif du c o m m e r c e .

46

Produits photosensibles

utilisables

Si on examine la fig. 3-4, qui représente un tel film vu en coupe, on constate l'existence d'une couche transparente colorée en jaune, à l'opposé de l'émulsion. Ceci permet une utilisation tout à fait particulière qui sera extrêmement utile en technique des circuits imprimés Supposons que Ion veuille reproduire exactement sur un support transparenl un document opaque, au trait, (par exemple une page de ce livre). Il suffit de poser une feuille de film autopositif, sur le document, émulsio en contact avec l'impression, de presser le tout au moyen d'une plaque de verre et d'éclairer cet assemblage pendant quelques minutes, à travers la couche colorée, à l'aide d'une forte lampe à incandescence (100 watts ou plus) La lumière jaune ayant franchi la couche dorsale traversera le film, viendra se réfléchir sur les seules parties blanches du document, et détruira le noircissement latent présenté par l'émulsion à ces endroits. Il ne reste plus qu'à traiter le film comme à l'accoutumée pour obtenir la copie transparente désirée. Il est important de remarquer que ces films sont généralement très peu sensibles à la lumière du jour et qu'une chambre noire n'est pas nécessaire : l'exposition et le traitement peuvent avoir heu en lumière du jour atténuée (tirer les rideaux). Nous donnerons plus loin tous les détails pratiques nécessaires.

LES PAPIERS PHOTOGRAPHIQUES Ces papiers, bien connus de tous les photographes amateurs sont recouverts d'une couche barytée dont le but est de parfaire la blancheur du support, elle même recouverte d'une émulsion sensible rappelant celle des films, mais présentant néanmoins certaines différences : • l'émulsion d un papier est, en général, moins sensible que celle d'un film, ce qui n'est pas gênant pour des travaux en laboratoire. ' • la sensibilité chromatique d'un papier est beaucoup moins étendue que celle d'un film, ce qui permet d'effectuer les manipulations en lumière rouge ou jaune sans risque de voilage.

L'émulsion d'un papier, tout comme celle d'un film, donne après traitement une image négative (les parties éclairées deviennent noires et vice versa). En conséquence, si l'exposition se fait (par contact ou par projection) à travers un film négatif, le résultat final obtenu sur le papier sera positif, c'est-à-dire en accord avec les valeurs lumineuses du sujet d'origine.

Il pourrait sembler, à première vue, que les papiers photographiques ne présentent guère d'utilité en technique des circuits imprimés : leur support opaque parait les destiner uniquement à des tâches d'archivage de copies de films transparents.

En réalité, il n'y a guère de différence entre un tirage sur papier photo, et un tracé imprimé dans une publication.

Produits photosensibles

utilisables

47

On pourra donc, par exemple, exécuter sur papier un agrandissement ou une réduction de tracé par les méthodes photographiques habituelles, puis appliquer au document obtenu l'un des multiples procédés permettant le transfert sur cuivre de documents opaques.

Mieux, certains papiers photographiques très minces et non plastifiés ne son! que partiellement opaques moyennant une forte augmentation des temps d'exposition et l'aide éventuelle d'un produit améliorant cette transparence, on peut envisager de s'en servir presque comme d'un film.

Bien entendu, il faudra alors choisir pour cet usage spécial les types de papier les plus contrastés, c'est-à-dire durs ou extra-durs.

Notons enfin que certains travaux de réalisation de faces avant d'appareils peuvent avantageusement être exécutés sur papier : un négatif "contact' d'un dessin sur calque est très décoratif si on le place "en sandwich" entre une plaque de tôle et un morceau de plexiglas !

SURFACES SENSIBLES POLYMÈRES Si les produits photosensibles à base de sels d'argent permettent d'obtenir dans d'excellentes conditions des documents opaques ou transparents présentant des zones noires, blanches ou grises, il ne peuvent être d'aucune utilité pour les opérations de photogravure proprement dites. La gravure chimique d'une surface métallique (circuit imprimé, plaque décorative, cylindre d impression hélio, etc.) exige en effet la création d'une couche insoluble appelée "réserve" protégeant les parties ne devant pas subir l'attaque de l'agent de gravure (perchlorure de fer, acide nitrique, etc.). On a donc développé des produits spéciaux, largement utilisés dans l'imprimerie, qui ne font plus appel aux propriétés des sels d'argent, mais à celles de substances organiques appartenant à la famille des polymères.'

On demandera au produit subsistant après développement une excellente résistance aux liquides de gravure et une très bonne adhérence sur les surfaces métalliques.

Dans le cas des circuits imprimés, la réserve réalisée par voie photographique viendra remplacer le tracé au vernis des méthodes manuelles.

LES RÉSINES POSITIVES Le terme "résine" est utilisé pour décrire le liquide photosensible, analogue à un vernis, qui est étendu sur la surface à traiter On parle également de "laques" ou de "resists

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Produits photosensibles

utilisables

Fig. 3-5. — Déroulement des opérations de photogravure d'une plaque métallique (résine positive).

La couche réalisée au moyen d'une résine positive, normalement insoluble dans un mélange de solvants appelé révélateur, possède la propriété d'y devenir soluble après exposition suffisante à une lumière riche en rayons ultra violets (nous passerons plus loin en revue les sources lumineuses susceptibles d'être utilisées). Cette diminution de résistance de la couche est due à la destruction par le rayonnement de la structure chimique du produit. Dans le langage courant, on parle de brûlage, en jargon chimique, de dépolymêrisation. La première résine historiquement utilisée par les imprimeurs a été l'albumine bichromatée, qui se révélait simplement avec de l'eau, mais de nombreux produits beaucoup plus performants sont maintenant à notre disposition.

Produits

photosensibles

utilisables

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Si une couche sensible réalisée au moyen d'une résine positive est exposée aux UV ( ultraviolets ) à travers un document d'exécution comportant des zones opaques et des zones transparentes (par exemple un dessin à l'encre de chine sur un calque), les parties de la couche correspondant aux zones transparentes vont se trouver insolées, donc disparaître lors de l'immersion dans le révélateur (développement). Lors du trempage de la pièce dans l'agent d'attaque chimique, seules les zones correspondant aux parties opaques du document (ou masque) vont rester intactes. Dans le cas d'une pièce massive, on arrêtera l'attaque lorsque la profondeur de gravure désirée sera atteinte, dans le cas d'un matériau à plusieurs couches (stratifié pour circuits imprimés), on poursuivra le traitement jusqu'à élimination complète de la couche à supprimer.

La gravure terminée, un dissolvant approprié permettra de débarrasser la pièce de la résine ayant terminé son office, à moins qu'elle ne serve de 'Vernis soudable"

LES RÉSINES NÉGATIVES De même qu'en photographie classique où coexistent des surfaces sensibles positives et négatives, l'éventail des produits pour photogravure comprend également des résines négatives dont le comportement est exactement opposé à celui des précédentes.

Une couche réalisée au moyen d'une résine négative peut normalement être dissoute par un révélateur approprié. Elle cesse cependant d'y être soluble après une exposition suffisante aux rayons ultraviolets. Cette augmentation de résistance de la couche est fondée sur un principe voisin de celui du durcissement à l'air ou à la chaleur des vernis, peintures, colles, etc. On parle de cuisson ou encore de polymérisation de la couche.

A l'inverse de ce qui se passait avec les produits positifs les zones correspondant aux parties opaques du document vont être débarrassées de la résine lors du développement, et donc subir l'attaque chimique. Seules les zones correspondant aux parties transparentes du document resteront intactes après nettoyage de la résine à l'aide du dissolvant approprié.

On se rend compte que, si les produits sensibles à base de sels d'argent ne peuvent que causer eux-mêmes un noircissement qui est en fait le but final recherché, les produits sensibles polymères ne sont le plus souvent qu'un intermédiaire n'autorisant l'action d'un réactif particulier qu'à certains endroits définis par le masque d'exposition, et sont finalement éliminés en fin de traitement. Nous allons cependant voir que pour certaines applications, la couche de résine développée est conservée, sa couleur pouvant servir à des fins décoratives ou comme partie opaque aux UV d'un document transparent.

50

Produits

photosensibles

utilisables

Fig. 3-6. — Déroulement des opérations de p h o t o g r a v u r e d'une plaque métallique (résine négative).

PRÉSENTATION COMMERCIALE DES PRODUITS SENSIBLES POLYMÈRES En photographie classique, on trouve les gélatines sensibles étendues sur différents types de supports : papiers de toutes épaisseurs et couleurs, mats ou brillants, films triacétate ou polyester de divers formats, et même plaques de verre. Ce n'est que pour des besoins très spéciaux (physique nucléaire) que l'on vend la gélatine sous forme liquide, à étendre par soi-même sur le support de son choix.

Produits photosensibles

utilisables

51

Un échantillonnage de résines p h o t o s e n s i b l e s susceptibles d'être utilisées (présentation en bouteilles et en bombes).

Les résines polymères, négatives ou positives, se trouvent couramment dans le commerce sous forme liquide, conditionnées en flacons, bidons ou bombes aérosol, d'emploi plus ou moins pratique (nous y reviendrons d'ailleurs). Une présentation purement industrielle consiste à fournir une fine pellicule sensible susceptible d'adhérer à la surface devant être traitée.

De nombreuses marques fournissent des supports très divers, convenant à presque tous les usages, revêtus d'une couche sensible irréprochable, ainsi que les révélateurs et solvants nécessaires.

Les

stratifiés

présensibilisés

pour

circuits

imprimés

Plusieurs fournisseurs (qui fabriquent également des machines pour la photogravure industrielle) offrent toute une gamme de stratifiés bakélite ou epoxy recouverts d'un placage de cuivre d'épaisseur 35 (ou 70) microns, lui-même porteur d'une résine polymère positive ou négative. Ces plaques, cuivrées et sensibilisées sur une ou deux faces sont vendues soit par planches d'environ 1 m , soit par coffrets de plusieurs plaquettes découpées à un format standard.

2

52

Produits

photosensibles

utilisables

Dans les deux cas, un emballage étanche à la lumière est prévu et ne doit être retiré qu'immédiatement avant usage. M s'agit parfois d'un papier noir légèrement adhésif collé sur la surface sensible. La durée d'exposition des plaques dépend de leur type, et surtout de la source lumineuse utilisée, des essais s'imposent donc avant d'entreprendre le traitement d'une plaquette de grandes dimensions.

Le révélateur nécessaire au développement des plaques exposées est généralement fourni par le fabricant, pour un prix modique. Dans certains cas. une formule est indiquée, qui permet à l'utilisateur de préparer lui-même son révélateur.

Deux catégories principales de révélateurs sont actuellement sur le marché : • Les révélateurs aqueux, composés d'une base (soude, potasse, ammonia-

que) en solution dans l'eau additionnée d'une proportion variable d'alcool, généralement assez faible (produits dangeureux pour la peau car corrosifs). composés de solvants (xylène, trichloréthylène, etc.) additionnés de substances supplémentaires gardées secrètes (produits dégageant des vapeurs toxiques, voire mortelles). Ces produits sont toujours fournis prêts à l'emploi, les précédents devant souvent être dilués à l'eau.

• Les révélateurs organiques,

L'utilisation de ces révélateurs se fait généralement en cuvette, par arrosage de la plaquette ou agitation. Certaines résines très résistantes supportent d'être frottées avec un tampon, mais il est tout de même préférable d'éviter d'employer cette méthode qui présente des risques de rayures. Quelques fournisseurs livrent le révélateur en bombe aérosol, ce qui simplifie l'utilisation, mais augmente le prix de revient et élimine toute possibilité de réemploi du produit déjà utilisé.

Les stratifiés présensibilisés représentent une excellente solution, garantissant des résultats de très grande qualité et procurant un gain de temps appréciable Toutefois, leur utilisation se révèle assez coûteuse pour l'amateur. Il est de toutes façons utile de disposer de résine liquide pour reconstituer après décapage la couche sensible de plaquettes ayant subi un incident de traitemem avant la phase de gravure.

Cette attaque chimique se fait de la façon classique au perchlorure de fer ouâ l'acide nitrique dilué, dans une cuvette qui sera de préférence agitée le plus souvent possible afin d'accélérer le processus.

Les fournisseurs de plaques présensibilisées peuvent généralement fournir du perchlorure concentré (donc liquide) à un prix avantageux par rapport au» cristaux que l'on trouve aussi dans le commerce.

Produits photosensibles

Les

feuilles

décoratives

utilisables

53

présensibilisées

La réalisation soignée de façades d'appareils, étiquettes, plaques signalétiques et autres plaques décoratives a toujours posé de délicats problèmes aux électroniciens amateurs et à certains professionnels travaillant à l'unité ou par petites séries. La gravure industrielle coûte en effet fort cher par petites quantités.

Un procédé simple consiste à apposer sur une feuille métallique parfaitement surfacée des symboles à transfert éventuellement complétés par des tracés à l'encre de chine, et à pulvériser sur le tout un vernis de protection. Cette technique est malheureusement assez délicate à mettre en œuvre, car il est difficile d'obtenir un état de surface satisfaisant du support avec les "moyens du bord".

Fig. 3.7. _ Résultats o b t e n u s avec une feuille décorative présensibilisée et un original transparent négatif et positif.

L'utilisation des feuilles décoratives présensibilisées (métal ou plastique) que plusieurs fabricants proposent maintenant permet d'obtenir des gravures de qualité irréprochable, en plusieurs couleurs et aspects de surface, pour un prix très compétitif à l'unité ou par petites séries, d'après un document d'exécution transparent ou semi-transparent, positif ou négatif selon l'allure du résultat désiré.

54

Produits

photosensibles utilisables

Chez certains fournisseurs, la feuille est pourvue d'une face adhésive permettant une application facile sur tous les supports usuels. Parmi les produits les plus courants, on peut distinguer deux classes principales ;

•

Feuilles minces pour gravure sans relief (DYNAMARK 3M)

:

Ces feuilles, qui existent en aluminium satiné ou en plastique légèrement brillant sont certainement les plus économiques et les plus simples d'emploi. De plus, leur minceur permet une application sur des surfaces qui ne sont pas toujours rigoureusement planes. La résine photosensible qui les recouvre est colorée (noir, rouge, vert, bleu, etc.) et c'est en la faisant disparaître par exposition à travers un masque puis développement que l'on fait réapparaître la couleur du support selon le motif dessiné sur le masque.

Un vernis de protection vient soustraire la couche de résine à l'action des rayures et des agents chimiques extérieurs. Ce vernis est livré en bombes aérosol par le fabricant des feuilles, qui fournit également un révélateur spécial, essentiellement composé d'alcool, mais contenant certains additifs indispensables. Le développement s'effectue, après insolation aux UV, en versant le révélateur sur la feuille et en frottant avec un tampon de cellulose que l'on jettera après le premier usage, la moindre poussière causant de graves rayures difficiles à corriger. Lors du collage de la feuille, il faut veiller à éviter tout pliage à angle vif, qui se traduirait par une marque ineffaçable.

•

Feuilles

épaisses pour gravures

en relief:

La différence majeure avec les produits précédents réside dans l'épaisseur du support (obligatoirement métallique), qui en fait une véritable tôle d'aluminium, soigneusement surfacée et sensibilisée. Le traitement s'effectue de la même façon que pour les circuits imprimés, un bain de gravure étant prévu après le développement. Ce bain, généralement assez dangereux (présence d'acide fluorhydrique) permet de diminuer l'épaisseur du support en dehors des caractères colorés qui prennent ainsi un certain relief. Ce luxe ne justifie pas réellement la différence de prix assez importante entre les deux techniques. De plus, l'épaisseur du support peut poser des problèmes d'application (il n'existe d'ailleurs généralement pas de couche adhésive).

Les

films

d'inversion

colorés

L'utilisation rationnelle des surfaces sensibles polymères, positives ou négatives, nécessite souvent l'inversion photographique du document d'exécution.

Le dessin original est en effet presque toujours exécuté sur calque, à l`encre de chine ou à l'aidé de symboles à transfert noirs. Un tel masque peut servir directement à i soler une résine positive lors de la gravure d'un circuit imprimé.

Avec une feuille décorative en alluminium, par exemple, il permettra d'obtenir des caractères métallisés sur fond de couleur.

Produits photosensibles

utilisables

55

Pour tirer un circuit imprimé sur résine négative ou pour obtenir une plaquedécor composée de caractères colorés sur tond métallisé, il taul réaliser un masque présentant des valeurs fumi euses inversées, c'est-à-dire un négatif photographique. Un film photographique du type lith permet facilement cette opération, mais exige une chambre noire et deux à quatre cuvettes pour le traitement. Les résines polymères offrent une autre solution, présentant l'avantage d'utiliser le même équipement UV que celui servant à i soler les circuits imprimés ou les façades, et surtout de pouvoir être traité en lumière du jour atténuée ou en lumière artificielle normale.

Le film utilisé pour cette opération est composé d'une très mince feuille transparente de polyester, dont une face est recouverte d'une résine polymère, le plus souvent négative, et existant en de nombreuses couleurs pour les besoins des imprimeurs (contrôles de sélection des couleurs).

La seule couleur convenant réellement aux travaux de photogravure appliquée à l'électronique est l'orange, d'où l'appellation courante "film orange'. Cette couleur arrête en effet complètement les UV, au même titre que le noir, sa transparence permettant cependant tous les repérages nécessaires sur le support.

Bien entendu, un film à image noire comme le 8875 de 3M peut tout aussi bien être employé.

Copie après développement

Fig. 3-8. — A v a n t a g e présenté par un film à s u p p o r t mince lors d ' u n tirage par contact à travers le support.

56

Produits

photosensibles

utilisables

L'utilisation de ces films est voisine de celle des feuilles décoratives : la feuille est placée contre l'original dans un châssis d'exposition à ultra-violets (dont nous décrirons plus loin la réalisation) et msolée pendant un temps déterminé au moyen de quelques essais.

Le développement s'effectue en versant le révélateur spécial sur le film et en frottant avec un tampon de cellulose très propre Ne pas craindre de rajouter du produit en cours de développement. Aucun rinçage n'est à prévoir, le révélateur alcoolique s évaporant rapidement (émission de vapeurs toxiques).

La minceur du support permet, si nécessaire, d'effectuer des tirages par contact à travers le support sans perte notable de netteté, ce qui ne serait pas le cas avec un film plus épais. Chaque fois que cela est possible, il est néanmoins préférable de faire les tirages émulsion contre émulsion pour conserver la meilleure netteté (voir figure 3-8 p. 55)

DOMAINES D'EMPLOI DES DIFFÉRENTS PRODUITS PHOTOSENSIBLES Les électroniciens amateurs ne possédant pas de labo photo peuvent tout de même se lancer avec succès dans la photogravure en faisant appel uniquement aux surfaces sensibles polymères (résines et film orange). Ils pourront alors limiter leur équipement à une cuvette et à un châssis d'exposition fabriqué par leurs soins.

L'acquisition de cuvettes supplémentaires et d'une forte ampoule à incandescence (100 à 500 W) pourra permettre (toujours sans chambre noire) l'utilisa tion de certains films autopositits à base de sels d'argent pour reproduire sans avoir à effectuer de dessins des motits de circuits imprimés parus dans diverses publications.

Cependant, un tel équipement n'autorise pas les changements d'échelle (réduction ou agrandissement) pourtant bien utiles pour reproduire des dessins publiés à l'échelle 1/2, ou pour mettre en œuvre des techniques particulières telles que celle des bobinages imprimés, que nous présenterons plus loin.

Le changement d'échelle ne peut être envisagé qu'avec l'aide de dispositifs optiques associés à des films photographiques à base d'argent, dont le traitement ne peut s'effectuer qu'en chambre noire.

CHAPITRE 3

PRODUITS PHOTOSENSIBLES UTILISABLES

L'amateur ayant commencé à pratiquer la technique des circuits imprimés en utilisant les méthodes manuelles ressentira très vite le besoin de "passer la vitesse supérieure", c'est à dire de profiter de tous les avantages des méthodes photographiques. Il pourra taire appel à toute une variété de produits photosensibles dont certains sont couramment employés en photographie noir et blanc classique, mais dont la plupart sont spécifiques au domaine de la photogravure.

Plusieurs solutions concurrentes sont fréquemment utilisables pour résoudre un problème donné, et souvent de qualités comparables.

C'est au niveau du coût différence essentielle. Il connaissance de cause cer par des publicités

des équipements et produits nécessaires que se situe la importe donc que nos lecteurs sachent choisir en toute et avec une parfaite objectivité, sans se laisser influentrop alléchantes.

Pour cela, un seul moyen : faire connaissance avec tous les produits susceptibles d'être employés, et peser soigneusement leurs avantages et inconvénients dans son propre cas.

Au terme de la lecture de ce chapitre, ce sera chose faite.

Que nos lecteurs photographes de talent ne se sentent pas dispensés de cette "formalité" ! Ils découvriront certainement dans ces pages bien des produits qu'ils ne connaissent pas, ainsi que des propriétés particulières de leurs fournitures habituelles. Dans tous les cas, ils ne pourront en retirer que des avantages...

Les produits photosensibles utilisés couramment par les photographes amateurs sont de deux sortes: les films et les papiers. Nous allons montrer les utilisations de ces matériaux en photographie appliquée à l'électronique, et introduire l'usage d'autres produits plus spécialement adaptés à la. photogravure.

38

Produits

photosensibles

utilisables

SURFACES SENSIBLES A BASE DE SELS D'ARGENT Les réactions photochimiques mettant en jeu des sels d'argent ne sont pas une découverte récente : on a remarqué très lot la faculté qu'ont ces composés de noircir sous l'action de la lumière, et ces propriétés ont été exploitées pour fabriquer les premiers papiers photographiques, dits à "noircissement direct".

La feuille était en effet exposée fort longtemps à une lumière intense qui la faisait noircir sans qu'aucun développement ne s'impose.

La technique du "fixage", permettant de stabiliser les images ains obtenues, est venue permettre l'examen de ces épreuves au grand jour, et non plus à la pâle lueur d'une bougie, ce procédé basé sur le noircissement des sels d'argent est toujours utilisé pour les films et papiers photo, mais de très sensibles améliorations lui ont été apportées. ;

LES FILMS PHOTOGRAPHIQUES CONSTITUTION D'UN FILM NOIR ET BLANC Un film photographique est constitué d'un support transparent en Iriacétate de cellulose ou en polyester, d'épaisseur généralement comprise entre 50 et 180 microns sur lequel est couchée une émulsion à base de gélatine chargée de sels d'argent, constituant ta couche sensible proprement dite. Le film est généralement conditionné sous forme d'un ruban de longueur variable et de largeur 35 mm ou plus, perforé ou non sur les bords. La présentation la plus courante est certainement la "cartouche". petit container métallique étanche à la lumière, contenant une longueur de film 35 mm permettant de prendre 12 à 36 clichés 24x36 mm. Certains films spéciaux, très utiles en photogravure, sont aussi vendus en boites de 50 ou 100 feuilles de formats standards (le plus petit étant le 6x9 cm).

L'EXPOSITION DU FILM Si une telle préparation sensible est soumise à l'action d'un rayonnement lumineux, le processus de noircissement va s'amorcer, c'est-à-dire que les sels d'argent frappés par la lumière vont commencer à se transformer en petits grains de métal argent. Ce processus, s'il durait longtemps, aboutirait à un noircissement visible du film. Il est cependant bien évident que les exigences des techniques photographiques modernes ne permettent pas d'envisager des expositions de longue durée. Dans un appareil photographique réglé par exemple sur 1/125 sec, la quantité de lumière parvenant au film est extrêmement réduite, et les grains d'argent formés sont si petits et si peu nombreux qu'ils ne sont absolument pas visibles. Leur présence suffit néanmoins pour que les informations lumineuses représentant le sujet à reproduire soient enregistrées sur le film. Cette image invisible est appelée image latente, et les opérations de développement auront pour but de la rendre visible.

Produits

photosensibles

utilisables

39

LE TRAITEMENT DU FILM NEGATIF Le traitement d'un film qui a été exposé a pour but de rendre visible l'image latente et d'éliminer de lemulsion tous les produits sensibles à la lumière qui pourraient y subsister et compromettre la conservation du document. Les deux phases fondamentales du traitement sont donc le développement et le fixage.

Un rinçage, ou mieux, un bain d'arrêt, doit séparer ces deux opérations, et le traitement se termine *par un lavage abondant à l'eau courante, suivi d'un séchage.

Un échantillonnage des films utilisables p o u r les travaux de photogravure

A)

LE

DEVELOPPEMENT

Le développement proprement dit a pour but de transformer l'image latente en une image visible dite image argentique puisque constituée d'amas de grains d'argent. Nous avons vu que l'image latente consistait en de minuscules grains d'argent nés de l'action de la lumière sur les sels d'argent contenus dans l'émulsion. Il suffit donc d'augmenter considérablement la concentration en

40

Produits

photosensibles

utilisables

grains d'argent pour rendre l'image visible. Ce résultat est atteint en immergeant le film dans un liquide appelé révélateur, qui possède la propriété de transformer les sels d'argent en argent métallique. Si l'on prend soin de limiter la durée d'action du produit à une valeur convenable, la réaction sera beaucoup plus efficace aux endroits où des grains d'argent étaient déjà présents, ceux-ci agissant comme des germes favorisant le processus chimique.

On peut donc prévoir qu'un développement prolongé conduira à une image plus foncée, plus dense, et qu'à la limite, un développement exagérément long ferait noircir intégralement n'importe quel film exposé ou non.

Il faut remarquer dès maintenant une loi fondamentale de la photographie qui est la suivante ; Une surface sensible à base de sels d'argent présente, après développement, un aspect noir (opaque), aux endroits qui ont été frappés par la lumière. Le noircissement est d'autant plus prononcé que la quantité de lumière reçue est plus importante et que le développement dure plus longtemps.

Fig. 3 - 1 . — Déroulement des opérations d'exposition et de traitement d'un film noir et blanc

Produits

photosensibles

utilisables

41

Ceci explique l'inversion des valeurs lumineuses entre le sujet et le "négatif" obtenu après le traitement d'un film noir et blanc classique : les parties claires du sujet sont rendues par les parties sombres du film et vice-versa.

B) LE

BAIN

D'ARRÊT

Cette opération est destinée à stopper le développement par neutralisation du révélateur qui imprègne encore la gélatine du film, même retiré du bain. Le liquide de neutralisation peut sans inconvénient être remplacé par de l'eau, mais un tel rinçage n'arrête pas complètement le développement, ce qui oblige à entreprendre immédiaterpent le fixage.

C) LE

FIXAGE

Après développement et rinçage (ou passage dans le bain d'arrêt), la gélatine du film renferme encore des sels d'argent intacts dans les parties de l'image qui n'ont pas été exposées ( parties claires du film). Le révélateur n'a pas eu d'action notable sur ces sels qui sont donc toujours présents dans la couche sensible, lui conférant un aspect blanc laiteux caractéristique. De plus, ces sels sont toujours capables de noircir à la lumière, et il est donc indispensable de les éliminer totalement avant d'utiliser le film. Le bain de fixage a la propriété d'entraîner ces produits indésirables et de conférer ainsi au film sa transparence définitive, et des qualités de conservation satisfaisantes.

D) LE

LAVAGE

FINAL

Si l'opération de fixage a débarrassé la gélatine des sels d'argent qui y subsistaient, il n'en demeure pas moins vrai que les produits constituant le bain de fixage imprègnent maintenant la couche sensible. Ces produits, sous l'action combinée de l'air et de la lumière, risqueraient de former des taches indélébiles sur le film, et c'est pourquoi un abondant rinçage à l'eau courante s'impose. Il est fréquent d'ajouter quelques gouttes de savon liquide à la dernière eau de lavage afin de garantir un séchage uniforme.

Les différents types de films négatifs Nous venons de voir le principe général sur lequel sont basés les films photographiques noir et blanc, mais on peut néanmoins distinguer plusieurs catégories de produits, suivant les caractéristiques qu'ils présentent : A)

LA

SENSIBILITÉ

Ce paramètre caractérise l'aptitude d'un film à enregistrer des quantités de lumière très faibles. Un film très sensible est utile pour photographier dans des conditions d'éclairage difficiles, ou avec des vitesses d'obturation très grandes, mais ne serait d'aucune utilité particulière en technique des circuits imprimés où des éclairages intenses sont disponibles, et où un temps de pose de quelques secondes n'est nullement prohibitif. Cette sensibilité s'exprime en unités arbitraires (ASA ou DIN), et varie souvent avec le révélateur utilisé pour le développement. Des essais s'imposent donc pour déterminer les meilleures conditions opératoires.

42 B)

Produits LA

photosensibles

SENSIBILITÉ

utilisables

CHROMATIQUE

Les films noir et blanc modernes, utilisés en prise de vue dans des appareils photographiques sont généralement panchromatiques, c'est-à-dire sensibles à la totalité des couleurs visibles. Ceci garantit une reproduction fidèle des sujets polychromes, mais impose de mener le traitement dans une obscurité totale.

N'importe quelle lumière colorée, qu'elle soit jaune, rouge, ou verte, viendrait en effet voiler le film de façon irrémédiable. C'est pourquoi ces films sont développés dans des cuves spéciales étanches à la lumière Par contre, la plupart des films dits "plan-films", vendus en feuilles, sont orthochromatiques, c'est-à-dire insensibles à la lumière rouge. Cette propriété sera précieuse pour les films destinés aux travaux de photogravure, qui pourront être manipulés à la lumière d'une ampoule rouge, en toute sécurité, lors des prises de vue ou du traitement en cuvette (possibilité de suivre de visu l'évolution du développement).

Quelques présentations c o m m e r c i a l e s des films p h o t o g r a p h i q u e s : en c a r t o u c h e , en longueurs brutes, en boîtes de feuilles.

Produits C)

LE

CONTRASTE

ET

LA

photosensibtes

utilisables

43

DENSITÉ

Si en photographie traditionnelle il importe de reproduire correctement les demi-teintes, il est de la plus haute importance en photogravure de disposer de films présentant exclusivement des zones opaques ou transparentes, à l'exclusion de toute partie grise, c'est-à-dire partiellement opaque. Le choix portera doncsurdesfims"ar/sg/'ap^/qL/es"ou "lith"ou encore "microfilms", "films trait" ou "films documents".

Ces films sont pratiquement incapables de reproduire les demi-teintes et selon les conditions d'exposition et de développement, peuvent interpréter un gris comme un blanc ou comme un noir. Cette propriété est inestimable en technique des circuits imprimés.

Il convient de noter que ces films doivent être utilisés avec des révélateurs spéciaux, à grand contraste, dits "révélateurs lith".

LES FILMS POSITIFS DIRECTS Si en photographie "familiale", l'existence d'un négatif est plutôt utile (possibilité d'obtenir facilement un nombre quelconque d'épreuves papier), il est des cas où l'on préférera obtenir directement à l'issue du traitement une image positive sur lefilm. Citons le cas des diapositives noir et blanc, quelque peu oubliées depuis le triomphe de la couleur, et, notamment dans le cadre des techniques de photogravure, celui de la duplication rapide au prix le plus bas d'un document au trait (c'est-à-dire comportant uniquement des noirs et des blancs). Deux procédés différents peuvent être mis en œuvre : A)

UTILISATION

D'UN

FILM

ORDINAIRE

Un traitement spécial (que nous préciserons plus loin), peut permettre, à partir d'un film noir et blanc exposé comme à l'accoutumée, d'obtenir directement une image positive, sans négatif intermédiaire. Ce procédé, utilisé pour réaliser rapidement des diapositives noir et blanc, sera fort utile en technique des circuits imprimés, en l'appliquant aux plan-films "lith" que nous emploierons. Le principe général de ce traitement est le suivant : Le film exposé est soumis normalement à l'action du révélateur, ce qui a pour effet de transformer l'image latente en une image argentique négative. Après le bain d'arrêt ou le rinçage, on ne procède pas à l'opération de fixage, qui ferait disparaître le sels d'argent non exposés donc non développés, mais on plonge le film dans un bain capable de dissoudre totalement l'image argentique qui s'était formée (bain de blanchiment). Un bain de clarification ou parfois un rinçage débarrassera la gélatine des résidus de produit blanchissant.

Il reste donc des sels d'argent intacts aux endroits qui, après un traitement normal, seraient devenus transparents, et les parties du film qui auraient dû devenir noires sont maintenant dépouillées de tout produit, argent ou sel.

44

Produits

photosensibles

utilisables

Fîg. 3-2. — Déroulement des opérations d'exposition et de traitement en positif d'un film noir et blanc.

Il est donc très clair qu'un second passage dans le révélateur, mais cette fois en pleine lumière, sera capable de faire noircir les sels d'argent qui ont subsisté, donc de donner une image inversée par rapport au résultat du premier développement, c'est-à-dire une image positive. Un bain de fixage éliminera les dernières traces de sels qui auraient pu échapper aux opérations précédentes.

UTILISATION

D'UN

FILM

SPÉCIAL

(AUTOPOSITIF)

il existe un procédé plus simple, permettant d'obtenir directement une image positive sur film à l'issue d'un traitement normal (développement et fixage). Il est basé sur une propriété spéciale des émulsions photo : Si on insole un film déjà exposé, avec une lumière à laquelle il n'est pas sensible, l'image latente créée par la première exposition est affaiblie et peut même disparaître si la seconde exposition est suffisante (effet HERSCHEL).

On trouve sur le marché des films spécialement conçus pour cet usage : un noircissement latent est apporté à l'émulsion pendant la fabrication du film qui deviendrait donc totalement noir si on le développait normalement. Si maintenant on expose ce film à la lumière à travers un filtre jaune, les parties éclairées apparaîtront en blanc après développement, ce qui est bien le but recherché

Produits

photosensibles

utilisables

45

Fig. 3-3. — Déroulement des opérations d'exposition et de traitement d ' u n film noir et blanc autopositif.

Emulsion

Support

Couche colorée transparente

Fig. 3-4. — Coupe d'un film autopositif du commerce.

46

Produits

photosensibles

utilisables

Si on examine la fig. 3-4, qui représente un tel film vu en coupe, on constate l'existence dune couche transparente colorée en jaune, â l'opposé de I emulsion. Ceci permet une utilisation tout à fait particulière qui sera extrêmement utile en technique des circuits imprimés Supposons que l'on veuille reproduire exactement sur un support transparent un document opaque, au trait (par exemple une page de ce livre). Il suffit de poser une feuille de film autopositif, sur le document, émulsion en contact avec l'impression, de presser le tout au moyen d'une plaque de verre et d'éclairer cet assemblage pendant quelques minutes, à travers la couche colorée, à l'aide d'une forte lampe à incandescence (100 watts ou plus). La lumière jaune ayant franchi la couche dorsale traversera le film, viendra se réfléchir sur les seules parties blanches du document, et détruira le noircissement latent présenté par f émulsion à ces endroits. Il ne reste plus qu'à traiter le film comme à l'accoutumée pour obtenir la copie transparente désirée. Il est important de remarquer que ces films sont généralement très peu sensibles à la lumière du jour et qu'une chambre noire n'est pas nécessaire : l'exposition et le traitement peuvent avoir lieu en lumière du jour atténuée (tirer les rideaux). Nous donnerons plus loin tous les détails pratiques nécessaires.

LES PAPIERS PHOTOGRAPHIQUES Ces papiers, bien connus de tous les photographes amateurs sont recouverts d'une couche barytée dont le but est de parfaire la blancheur du support, elle même recouverte d'une émulsion sensible rappelant celle des films, mais présentant néanmoins certaines différences : • l'émulsion d'un papier est, en général, moins sensible que celle d'un film, ce qui n'est pas gênant pour des travaux en laboratoire.

• la sensibilité chromatique d'un papier est beaucoup moins étendue que celle d'un film, ce qui permet d'effectuer les manipulations en lumière rouge ou jaune sans risque de voilage.

L'émulsion d'un papier, tout comme celle d'un film, donne après traitement une image négative (les parties éclairées deviennent noires et vice versa). En conséquence, si l'exposition se fait (par contact ou par projection) à travers un film négatif, le résultat final obtenu sur le papier sera positif, c'est-à-dire en accord avec les valeurs lumineuses du sujet d'origine.

Il pourrait sembler, à première vue, que les papiers photographiques ne présentent guère d'utilité en technique des circuits imprimés leur support opaque parait les destiner uniquement à des tâches d'archivage de copies de films transparents.

En réalité, il n'y a guère de différence entre un tirage sur papier photo, et un tracé imprimé dans une publication.

Produits

photosensibles

utilisables

47

On pourra donc, par exemple, exécuter sur papier un agrandissement ou une réduction de tracé par les méthodes photographiques habituelles, puis appliquer au document obtenu l'un des multiples procédés permettant le transfert sur cuivre de documents opaques.

Mieux, certains papiers photographiques très minces et non plastifiés ne sonJ que partiellement opaques : moyennant une forte augmentation des temps d'exposition et laide éventuelle d'un produit améliorant cette transparence, on peut envisager de s'en servir presque comme d'un film.

Bien entendu, il faudra alors choisir pour cet usage spécial les types de papier les plus contrastés, c'est-à-dire durs ou extra-durs.

Notons enfin que certains travaux de réalisation de faces avant d'appareils peuvent avantageusement être exécutés sur papier : un négatif "contact' d'un dessin sur calque est très décoratif si on le place "en sandwich" entre une plaque de tôle et un morceau de plexiglas !

SURFACES SENSIBLES POLYMÈRES Si les produits photosensibles à base de sels d argent permettent d'obtenir dans d'excellentes conditions des documents opaques ou transparents présentant des zones noires, blanches ou grises, il ne peuvent être d'aucune utilité pour les opérations de photogravure proprement dites. La gravure chimique dune surface métallique (circuit imprimé, plaque décorative, cylindre d'impression hélio, etc.) exige en effet la création d'une couche insoluble appelée "réserve"' protégeant les parties ne devant pas subir l'attaque de l'agent de gravure (perchlorure de fer, acide nitrique, etc.). On a donc développé des produits spéciaux, largement utilisés dans l'imprimerie, qui ne font plus appel aux propriétés des sels d'argent, mais à celles de substances organiques appartenant à la famille des polymères.'

On demandera au produit subsistant après développement une excellente résistance aux liquides de gravure et une très bonne adhérence sur les surfaces métalliques.

Dans le cas des circuits imprimés, la réserve réalisée par voie photographique viendra remplacer le tracé au vernis des méthodes manuelles.

LES RÉSINES POSITIVES Le terme "résine" est utilisé pour décrire le liquide photosensible, analogue à un vernis, qui est étendu sur la surface à traiter. On parle également de "laques'' ou de "resists".

48

Produits

photosensibles

utilisables

Fig. 3-5. — Déroulement des opérations de photogravure d'une plaque métallique (résine positive).

La couche réalisée au moyen d'une résine positive, normalement insoluble dans un mélange de solvants appelé révélateur, possède la propriété d'y devenir soluble après exposition suffisante à une lumière riche en rayons ultra violets (nous passerons plus loin en revue les sources lumineuses susceptibles d'être utilisées). Cette diminution de résistance de la couche est due à la destruction par le rayonnement de la structure chimique du produit. Dans le langage courant, on parle de brûlage, en jargon chimique, de dêpolymérisation. La première résine historiquement utilisée par les imprimeurs a été l'albumine bichromatée, qui se révélait simplement avec de l'eau, mais de nombreux produits beaucoup plus performants sont maintenant à notre disposition.

Produits

photosensibles

utilisables

49

Si une couche sensible réalisée au moyen d'une résine positive est exposée aux UV ( ultraviolets ) à travers un document d'exécution comportant des zones opaques et des zones transparentes (par exemple un dessin à l'encre de chine sur un calque), les parties de la couche correspondant aux zones transparentes vont se trouver insolées, donc disparaître lors de l'immersion dans le révélateur (développement). Lors du trempage de la pièce dans l'agent d'attaque chimique, seules les zones correspondant aux parties opaques du document (ou masque) vont rester intactes. Dans le cas d'une pièce massive, on arrêtera l'attaque lorsque la profondeur de gravure désirée sera atteinte, dans le cas d'un matériau à plusieurs couches (stratifié pour circuits imprimés), on poursuivra le traitement jusqu'à élimination complète de la couche à supprimer.

La gravure terminée, un dissolvant approprié permettra de débarrasser la pièce de la résine ayant terminé son office, à moins qu'elle ne serve de "vernis soudable"

LES RÉSINES NÉGATIVES De même qu'en photographie classique où coexistent des surfaces sensibles positives et négatives, l'éventail des produits pour photogravure comprend également des résines négatives dont le comportement est exactement opposé à celui des précédentes.

Une couche réalisée au moyen d'une résine négative peut normalement être dissoute par un révélateur approprié. Elle cesse cependant d'y être soluble après une exposition suffisante aux rayons ultraviolets. Cette augmentation de résistance de la couche est fondée sur un principe voisin de celui du durcissement à l'air ou à la chaleur des vernis, peintures, colles, etc. On parle de cuisson ou encore de polymérisation de la couche.

A l'inverse de ce qui se passait avec les produits positifs les zones correspondant aux parties opaques du document vont être débarrassées de la résine lors du développement, et donc subir l'attaque chimique. Seules les zones correspondant aux parties transparentes du document resteront intactes après nettoyage de la résine à l'aide du dissolvant approprié.

On se rend compte que, si les produits sensibles à base de sels d'argent ne peuvent que causer eux-mêmes un noircissement qui est en fait le but final recherché, les produits sensibles polymères ne sont le plus souvent qu'un intermédiaire n'autorisant l'action d'un réactif particulier qu'à certains endroits définis par le masque d'exposition, et sont finalement éliminés en fin de traitement. Nous allons cependant voir que pour certaines applications, la couche de résine développée est conservée, sa couleur pouvant servir à des fins décoratives ou comme partie opaque aux UV d'un document transparent.

50

Produits

photosensibles

utilisables

Fig. 3-6. — Déroulement des opérations de p h o t o g r a v u r e d'une plaque métallique (résine négative).

PRÉSENTATION COMMERCIALE DES PRODUITS SENSIBLES POLYMÈRES En photographie classique, on trouve les gélatines sensibles étendues sur différents types de supports : papiers de toutes épaisseurs et couleurs, mats ou brillants, films triacétate ou polyester de divers formats, et même plaques de verre. Ce n'est que pour des besoins très spéciaux (physique nucléaire) que l'on vend la gélatine sous forme liquide, à étendre par soi-même sur le support de son choix.

Produits

photosensibles

utilisables

51

Un échantillonnage de résines photosensibles susceptibles d'être utilisées (présentation en bouteilles et en b o m b e s ) .

Les résines polymères, négatives ou positives, se trouvent couramment dans le commerce sous forme liquide, conditionnées en flacons, bidons ou bombes aérosol, d'emploi plus ou moins pratique (nous y reviendrons d'ailleurs). Une présentation purement industrielle consiste à fournir une fine pellicule sensible susceptible d'adhérer à la surface devant être traitée.

De nombreuses marques fournissent des supports très divers, convenant à presque tous les usages, revêtus d'une couche sensible irréprochable, ainsi que les révélateurs et solvants nécessaires.

Les

stratifiés

présensibilisés

pour

circuits

imprimés

Plusieurs fournisseurs (qui fabriquent également des machines pour la photogravure industrielle) offrent toute une gamme de stratifiés bakélite ou epoxy recouverts d'un placage de cuivre d'épaisseur 35 (ou 70) microns, lui-même porteur d'une résine polymère positive ou négative. Ces plaques, cuivrées et sensibilisées sur une ou deux faces sont vendues soit par planches d'environ 1 m , soit par coffrets de plusieurs plaquettes découpées à un format standard 2

52

Produits

photosensibles

utilisables

Dans les deux cas, un emballage étanche à la lumière est prévu et ne doit être retiré qu'immédiatement avant usage. Il s'agit parfois d'un papier noir légèrement adhésif collé sur la surface sensible. La durée d'exposition des plaques dépend de leur type, et surtout de la source lumineuse utilisée, des essais s'imposent donc avant d'entreprendre le traitement d'une plaquette de grandes dimensions.

Le révélateur nécessaire au développement des plaques exposées est généralement fourni par le fabricant, pour un prix modique. Dans certains cas, une formule est indiquée, qui permet à l'utilisateur de préparer lui-même son révélateur.

Deux catégories principales de révélateurs sont actuellement sur le marché : composés d'une base (soude, potasse, ammoniaque) en solution dans l'eau additionnée d'une proportion variable d'alcool, généralement assez faible (produits dangeureux pour la peau car corrosifs).

•

Les révélateurs aqueux,

composés de solvants (xylène, trichloréthylène, etc.) additionnés de substances supplémentaires gardées secrètes (produits dégageant des vapeurs toxiques, voire mortelles). Ces produits sont toujours fournis prêts à l'emploi, les précédents devant souvent être dilués à l'eau.

• Les

révélateurs organiques,

L'utilisation de ces révélateurs se fait généralement en cuvette, par arrosage de la plaquette ou agitation Certaines résines très résistantes supportent d'être frottées avec un tampon, mais il est tout de même préférable d'éviter d'employer cette méthode qui présente des risques de rayures. Quelques fournisseurs livrent le révélateur en bombe aérosol, ce qui simplifie l'utilisation, mais augmente le prix de revient et élimine toute possibilité de réemploi du produit déjà utilisé.

Les stratifiés présensibilisés représentent une excellente solution, garantissanl des résultats de très grande qualité et procurant un gain de temps appréciable Toutefois, leur utilisation se révèle assez coûteuse pour l'amateur. Il est de toutes façons utile de disposer de résine liquide pour reconstituer après décapage la couche sensible de plaquettes ayant subi un incident de traitemem avant la phase de gravure.

Cette attaque chimique se fait de la façon classique au perchlorure de fer ou à l'acide nitrique dilué, dans une cuvette qui sera de préférence agitée le plus souvent possible afin d'accélérer le processus.

Les fournisseurs de plaques présensibilisées peuvent généralement fournir du perchlorure concentré (donc liquide) à un prix avantageux par rapport aux cristaux que l'on trouve aussi dans le commerce.

Produits

Les

feuilles

décoratives

photosensibles

utilisables

53

présensibilisèes

La réalisation soignée de façades d'appareils, étiquettes, plaques signalétiques et autres plaques décoratives a toujours posé de délicats problèmes aux électroniciens amateurs et à certains professionnels travaillant à l'unité ou par petites séries. La gravure industrielle coûte en effet fort cher par petites quantités.

Un procédé simple consiste à apposer sur une feuille métallique parfaitement surfacée des symboles à transfert éventuellement complétés par des tracés à l'encre de chine, et à pulvériser sur le tout un vernis de protection. Cette technique est malheureusement assez délicate à mettre en œuvre, car il est difficile d'obtenir un état de surface satisfaisant du support avec les "moyens du bord".

Fig. 3-7. — Résultats o b t e n u s avec une feuille décorative présensibilisée et un original transparent négatif et positif.

L'utilisation des feuilles décoratives présensibilisées (métal ou plastique) que plusieurs fabricants proposent maintenant permet d'obtenir des gravures de qualité irréprochable, en plusieurs couleurs et aspects de surface, pour un prix très compétitif à l'unité ou par petites séries, d'après un document d'exécution transparent ou semi-transparent, positif ou négatif selon l'allure du résultat désiré.

54

Produits

photosensibles

utilisables

Chez certains fournisseurs, la feuille est pourvue d'une face adhésive permettant une application facile sur tous les supports usuels. Parmi les produits les plus courants, on peut distinguer deux classes principales :

•

Feuilles minces pour gravure sans

relief (DYNAMARK 3M)

:

Ces feuilles, qui existent en aluminium satiné ou en plastique légèrement brillant sont certainement les plus économiques et tes plus simples d'emploi. De plus, leur minceur permet une application sur des surfaces qui ne sont pas toujours rigoureusement planes La résine photosensible qui les recouvre est colorée (noir, rouge, vert, bleu, etc.) et c'est en la faisant disparaître par exposition à travers un masque puis développement que l'on fait réapparaître la couleur du support selon le motif dessiné sur le masque.

Un vernis de protection vient soustraire la couche de résine à l'action des rayures et des agents chimiques extérieurs. Ce vernis est livré en bombes aérosol par le fabricant des feuilles, qui fournit également un révélateur spécial, essentiellement composé d'alcool, mais contenant certains additifs indispensables. Le développement s'effectue, après insolation aux UV, en versant le révélateur sur la feuille et en frottant avec un tampon de cellulose que Ton jettera après le premier usage, la moindre poussière causant de graves rayures difficiles à corriger. Lors du collage de la feuille, il faut veiller à éviter tout pliage à angle vif, qui se traduirait par une marque ineffaçable.

•

Feuilles épaisses pour gravures en relief :

La différence majeure avec les produits précédents réside dans l'épaisseur du support (obligatoirement métallique), qui en fait une véritable tôle d'aluminium, soigneusement surfacée et sensibilisée. Le traitement s'effectue de la même façon que pour les circuits imprimés, un bain de gravure étant prévu après le développement. Ce bain, généralement assez dangereux (présence d'acide fluorhydrique) permet de diminuer l'épaisseur du support en dehors des caractères colorés qui prennent ainsi un certain relief. Ce luxe ne justifie pas réellement la différence de prix assez importante entre les deux techniques. De plus, l'épaisseur du support peut poser des problèmes d'application (il n'existe d'ailleurs généralement pas de couche adhésive).

Les

films

d'inversion

colorés

L'utilisation rationnelle des surfaces sensibles polymères, positives ou négatives, nécessite souvent l'inversion photographique du document d'exécution.

Le dessin original est en effet presque toujours exécuté sur calque, à l'encre de chine ou à l'aidé de symboles à transfert noirs. Un tel masque peut servir directement à insoler une résine positive lors de la gravure d'un circuit imprimé.

Avec une feuille décorative en alluminium, par exemple, il permettra d'obtenir des caractères métallisés sur fond de couleur.

Produits

photosensibles

utilisables

55

Pour tirer un circuit imprimé sur résine négative ou pour obtenir une plaquedécor composée de caractères colorés sur fond métallisé, il faut réaliser un masque présentant des valeurs lumineuses inversées, c'est-à-dire un négatif photographique. Un film photographique du type lith permet facilement cette opération, mais exige une chambre noire et deux à quatre cuvettes pour le traitement. Les résines polymères offrent une autre solution, présentant l'avantage d'utiliser le même équipement UV que celui servant à insoler les circuits imprimés ou les façades, et surtout de pouvoir être traité en lumière du jour atténuée ou en lumière artificielle normale.

Le film utilisé pour cette opération est composé d'une très mince feuille transparente de polyester, dont une face est recouverte d'une résine polymère, le plus souvent négative, et existant en de nombreuses couleurs pour les besoins des imprimeurs (contrôles de sélection des couleurs).

La seule couleur convenant réellement aux travaux de photogravure appliquée à l'électronique est l'orange, d'où l'appellation courante "film orange". Cette couleur arrête en effet complètement les UV. au même titre que le noir, sa transparence permettant cependant tous les repérages nécessaires sur le support.

Bien entendu, un film à image noire comme le 8875 de 3M peut tout aussi bien être employé.

Copie après développement

Fig. 3-8. — A v a n t a g e présenté par un film à s u p p o r t mince lors d'un tirage par contact à travers le support.

56

Produits

photosensibles

utilisables

L'utilisation de ces films est voisine de celle des feuilles décoratives : la feuille est placée contre l'original dans un châssis d'exposition à ultra-violets (dont nous décrirons plus loin la réalisation) et insolée pendant un temps déterminé au moyen de quelques essais.

Le développement s'effectue en versant le révélateur spécial sur le film et en frottant avec un tampon de cellulose très propre. Ne pas craindre de rajouter du produit en cours de développement. Aucun rinçage n'est à prévoir, le révélateur alcoolique s évaporant rapidement (émission de vapeurs toxiques).

La minceur du support permet, si nécessaire, d'effectuer des tirages par contact à travers le support sans perte notable de netteté, ce qui ne serait pas le cas avec un film plus épais. Chaque fois que cela est possible, il est néanmoins préférable de faire les tirages émulsion contre émulsion pour conserver la meilleure netteté (voir figure 3-8 p. 55).

DOMAINES D'EMPLOI DES DIFFERENTS PRODUITS PHOTOSENSIBLES Les électroniciens amateurs ne possédant pas de labo photo peuvent tout de même se lancer avec succès dans la photogravure en faisant appel uniquement aux surfaces sensibles polymères (résines et film orange). Ils pourront alors limiter leur équipement à une cuvette et à un châssis d'exposition fabriqué par leurs soins.

L'acquisition de cuvettes supplémentaires et d'une forte ampoule à incandescence (100 à 500 W) pourra permettre (toujours sans chambre noire) l'utilisation de certains films autopositifs à base de sels d'argent pour reproduire sans avoir à effectuer de dessins des motifs de circuits imprimés parus dans diverses publications Cependant, un tel équipement n'autorise pas les changements d'échelle (réduction ou agrandissement) pourtant bien utiles pour reproduire des dessins publiés à l'échelle 112, ou pour mettre en œuvre des techniques particulières telles que celle des bobinages imprimés, que nous présenterons plus loin.

Le changement d'échelle ne peut être envisagé qu'avec l'aide de dispositifs optiques associés à des films photographiques à base d'argent, dont le traitement ne peut s'effectuer qu'en chambre noire.

CHAPITRE

LE

MATERIEL

4

NECESSAIRE

L'utilisation des produits photographiques en électronique exige certains accessoires, généralement basés sur des principes forts simples.

Nous allons dans ces pages exposer des moyens permettant de s'équiper très convenablement sans toutefois occasionner des dépenses excessives.

Les photographes amateurs constateront que leur équipement habituel, enrichi de quelques compléments, se prête très bien à ces travaux d'un genre un peu particulier.

LES SOURCES LUMINEUSES Toute la technique photographique est basée sur l'exposition à divers rayonnement lumineux de toute la gamme de produits photosensibles qui vient d'être présentée. Le choix de la source lumineuse convenant à un travail donné est un facteur important de la réussite des opérations.

COMPOSITION D'UN RAYONNEMENT LUMINEUX SENSIBILITÉ CHROMATIQUE DES ÉMULSIONS Il est du domaine de la physique amusante de montrer avec un prisme que la lumière blanche est composée de toutes les couleurs de l'arc en ciel mélangées entre elles II est alors de bon ton d'ajouter qu'en plus de ces lumières colorées visibles existent des rayonnements invisibles situés après le rouge et le violet et appelés respectivement "infrarouges" et "ultraviolets'. A chaque "couleur" au sens large (visible ou non) correspond une longueur d'onde bien déterminée, que Ion exprime en microns (millièmes de millimètres).

Les produits photosensibles sont spécialisés à certaines portions de ce domaine lumineux, ou spectre, comme en témoigne la figure 4-1.

58

Le matériel nécessaire

Les résines polymères sont sensibles au proche ultraviolet et à une partie du violet, ce qui permet de les traiter en toute sécurité à la lumière atténuée, mais oblige à recourir à des sources lumineuses spéciales pour leur exposition.

Les émulsions à base de sels d'argent peuvent être "panchromatiques", c'està-dire sensibles dans tout le domaine visible (devant donc être traitées dans l'obscurité totale) ou orthochromaliques. c'est-à-dire insensibles à la lumière rouge (pouvant donc être traitées sous l'éclairage dune lanterne de laboratoire).

Fig. 4-2. — Rayonnement émis par les principales sources lumineuses

Le matériel nécessaire

59

DIFFERENTES SOURCES LUMINEUSES UTILISABLES LA

LUMIÈRE

SOLAIRE

La fig. 4-2 permet de constater que la lumière solaire recouvre tout le spectre visible, et s'étend même bien au-delà. Elle peut donc, théoriquement, servir à exposer toutes les surfaces sensibles courantes évoquées par la fig. 4-1.

Toutefois, son intensité pouvant varier dans de larges proportions, la détermination du temps d'insolation ne peut être que très imprécise. Il n'est donc pas conseillé d'utiliser cette source lumineuse, excepté pour certains dépannages en cas de défaillance du matériel habituel

LES

AMPOULES

A

INCANDESCENCE

Ces ampoules, on ne peut plus courantes, émettent une lumière dite blanche, mais en réalité assez jaune. La proportion d'UV quelle renferme est très faible, ce qui en exclut pratiquement l'usage pour insoler les résines polymères (30 à 40 mn d'exposition avec une lampe "flood" de 500 W !). En revanche, cette source lumineuse se prête fort bien à l'exposition des films ou papiers photographiques classiques, ce qui explique que l'immense majorité des agrandisseurs et tireuses utilisent ce type d'éclairage. Dans les agrandisseurs, une ampoule de 40 à 150 W convient parfaitement (ampoule opalisée sans inscriptions sur la partie Irontale). Pour les tirages par contact, une ampoule de 100 W à 200 W (pour les films négatifs et de 100 W à 500 W pour les films autopositifs) que l'on déplacera constamment au dessus du châssis d'exposition donne de très bons résultats. On veillera à isoler parfaitement les connexions électriques, car dans un labo photo, les risques d'électrocution sont assez importants (présence de liquides très conducteurs). Dans le cas d'un lirage au châssis, on peut éventuellement se contenter d'allumer l'ampoule blanche du laboratoire.

Les ampoules à iode (encore appelées "halogènes") sont un cas particulier d'ampoules à incandescence : leur conception spéciale (ampoule en quartz remplie d'une atmosphère chimique) leur confère une importante longévité et une très forte puissance pour un faible encombrement.

Travaillant à très haute température, ces ampoules émettent davantage d'ultraviolets que les lampes ordinaires, même puissantes : il est donc possible de s'en servir pour exposer des surfaces sensibles polymères, notamment les plaquettes présensibilisées Une torche à iode pour cinéma ou vidéo d'une puissance de 650 à 1000 watts peut donc être considérée comme une source d'éclairage presque universelle pour la photogravure. On regrettera seulement un échauffement prohibitif pour une durée de fonctionnement dépassant quelques minutes, et une forte consommation

60

Le matériel nécessaire

La t o r c h e à iode peut être fort utile en technique des circuits imprimés.

D'autres ampoules à incandescence sont aussi utilisées dans les lanternes de laboratoire (puissance 15 ou 25 W). Elles sont alors placées dans une boîte dont les parois sont constituées d'un filtre coloré, le plus souvent rouge. Une simple ampoule colorée pour guirlandes électriques de rue constitue une lanterne simple, économique, et très suffisante pour les travaux de photogravure.

Pour les agrandissements photographiques sur papier, il est conseillé d'utiliser une lanterne à filtre, la meilleure qualité de l'éclairage étant un facteur favorable à l'appréciation des nuances de contraste. Un tel éclairage n'impressionnant pas les surfaces sensibles est dit inactinique.

LES

TUBES

FLUORESCENTS

Ces tubes, appelés très improprement "tubes néon" (ils ne renferment en effet que de la vapeur de mercure, et non du néon) dégagent une lumière beaucoup plus "froide'' que celle des ampoules à incandescence, c'est-à-dire plus riche en radiations bleues, violettes, et ultraviolettes On peut, à la rigueur, envisager leur utilisation pour insoler des résines polymères (tubes "blanc industrie"). Le temps d'exposition reste encore très long ( 10 à 20 minutes). Dans ces conditions, on comprend que l'usage de ces tubes n'est pas recommandé pour

Le matériel nécessaire

61

l'éclairage du laboratoire destiné à traiter ces surfaces polymères. Il existe malgré tout de tels tubes, colorés en |aune clair qui conviennent très bien pour cette application, et d'autres colorés en rouge qui peuvent servir pour le traitement des émulsions orthochromatiques Cet équipement est malgré tout assez coûteux, car le tube doit être connecté à une sorte de self appelée "ballast"' dont certains modèles exigent un dispositif supplémentaire, le "starter'' Il n'est donc pas conseillé de procéder à un investissement dans ce domaine, saul pour la contruction d un équipement efficace d'insolation des résines polymères utilisant des tubes spéciaux dont la description va suivre.

Les appareils de bronzage peuvent être rattachés à cette catégorie, et sont à la rigueur utilisables après essais.

LES

TUBES

FLUORESCENTS

ACTINIQUES

Certains tubes fluorescents, munis d'un revêtement intérieur spécial, et à peine plus coûteux que les modèles standards, émettent un rayonnement intense dans l'ultraviolet (rayonnement nocif pour les yeux) qui convient admirablement à l'insolation des résines polymères (2 à 5 minutes avec 1 ou 2 tubes de 20 W) Un tel matériel est beaucoup moins coûteux et beaucoup plus facile à mettre en œuvre que les sources habituelles d'UV (lampes à arc, lampes au xénon, ampoules à vapeur de mercure sous pression etc.) et permet des résultats parfaitement uniformes d'un tirage à l'autre.

Nous allons d ailleurs décrire en détail la réalisation d'un châssis d'exposition utilisant deux tubes de 20 W (disponibles sur commande chez la plupart des électriciens en précisant bien tubes actimques) et acceptant les plus grands formats rencontrés dans le domaine amateur.

RÉALISATION

PRATIQUE

D'UN

CHASSIS

D'INSOLATION

UV

Un châssis d'insolation doit remplir deux fonctions essentielles : • assurer un pressage efficace du masque d'exposition sur la surface sensible, garantissant la meilleure planéité possible ; • assurer un èlairage uniforme du cliché par un rayonnement ultraviolet (ou par de la lumière blanche pour certaines applications).

Le modèle que nous décrivons ici, qui a été réalisé avec succès par de nombreux lecteurs de la revue "Radio Plans" épouse la forme d'une boîte rectangulaire assez plate dont le fond est constitué d'un panneau de bois aussi plan que possible, recouvert d'une feuille de mousse de plastique ou de moquette mince. Une épaisse vitre montée sur charnières vient assurer le pressage du cliché tout en laissant passer les UV produits par deux tubes actiniques de 20 W disposés à l'intérieur du couvercle, avec tous les accès-

62

Le matériel nécessaire

soires électriques Le matériau malléable (mousse ou moquette) tapissant le fond permet d absorber les différences d épaisseur pouvant exister d'un travail à l'autre.

Pour une exposition en lumière blanche, il suffirait, une fois le cliché positionné et la vitre rabattue, dallumer (éclairage du labo tout en maintenant le couvercle soulevé et les tubes éteints.

Le montage de cet appareil est à la portée de tout bricoleur moyen : la première étape consiste à se procurer les panneaux de contreplaqué découpés aux dimensions indiquées, et à les assembler d'après la fig. 4-3 par collage et clouage. Le couvercle et le fond seront réunis au moyen de deux charnières. La feuille de mousse ou de moquette pourra être collée ou agrafée sur le panneau du fond. Le montage de la vitre (d'épaisseur voisine de 6 mm. qui pourra provenir d'un ancien téléviseur) demande certaines précautions : le perçage de trous pour la fixation des charnières étant trop délicat, il est préférable de coller une bande de contre-plaqué 20 mm sur le bord de la vitre, à l'aide d'une colle de

Vue générale du châssis entrouvert.

Le matériel nécessaire

63

Fig. 4-3. — Plans du châssis d'insolation.

contact au néoprène. et de visser les charnières dans cette pièce. Un certain jeu (2 à 3 mm) sera laissé lors du serrage des vis, afin de laisser la vitre se placer au mieux pour chaque épaisseur de cliché.

A l'intérieur du couvercle, on fixera à l'aide de vis à métaux TF de diamètre 4 mm et d'écrous les supports de tubes et de starters ainsi que les ballasts, et deux ressorts à lame d'acier (ou deux tampons de caoutchouc) destinés à améliorer le pressage de la vitre. Un loqueteau de placard servira à verrouiller le couvercle en position fermée (fixation au moyen de vis à bois).

On montera à l'extérieur du couvercle un interrupteur commandant l'allumage des tubes, et qui pourra le cas échéant être remplacé par un petit minuteur évitant le chronométrage de l'exposition. Il est vivement conseillé d'équiper cette boîte d'exposition d'une poignée permettant son transport aisé, à la manière d'une valise.

64

Le

matériel nécessaire

Vue intérieure du couvercle du châssis d ' i n s o l a t i o n , montrant le c â b l a g e électrique.

Détail de la fixation du ressort de pressage de la vitre.

Le matériel nécessaire

65

Fig. 4-4. — Plan de câblage du châssis d'insolation.

Le câblage électrique de la boîte appelle quelques commentaires, à l'intention des lecteurs n'ayant jamais monté de tubes fluorescents : les tubes de 20 W, sont les mêmes, quelle que soit la tension secteur (110 ou 220 V). C'est au niveau du ballast que s'effectue la distinction : on choisira un ballast approprié à la tension disponible ou plus simplement un modèle bi-tension dont on utilisera les deux bornes correctes.

Le plan de la fig. 4-4 sera exactement respecté: la permutation des deux connexions réalisées à l'extrémité d'un tube suffirait à en empêcher l'allumage.

Les starters seront d'un modèle prévu pour des tubes de 20 W. Il n'est pas nécessaire d'utiliser pour ce câblage un fil de forte section : 0,5 ou 0,75 mm . suffit amplement. ?

Correctement réalisé, ce châssis permet de mener à bien tous les travaux courants de photogravure appliquée à l'électronique (tirage de circuits imprimés, façades, plaques décoratives, exécution de copies négatives sur film orange, et même tirage par contact de clichés sur film photographique négatif

66

Le matériel nécessaire

ou autopositif en utilisant une lumière blanche). L'utilisation de deux tubes autorise une largeur de cliché de 10 à 12 cm. et une longueur de 50 à 60 cm. mais lad|onction de tubes supplémentaires pourrait permettre le traitement des formats professionnels. ,

La vitre assure un pressage efficace du cliché c o n t r e la plaquette à graver.

Bien que ne comportant qu une seule nappe de tubes, ce châssis permet l'insolation des circuits imprimés double face, en glissant la plaquette sensible dans un sachet formé par les deux masques reliés entre eux par un ruban adhésif. La première face exposée, il suffit de retourner ce montage pour exposer la seconde face. Nous aurons l'occasion de revenir plus loin sur cette technique

Le matériel nécessaire

67

LES EQUIPEMENTS OPTIQUES Le matériel décrit |usqu à présent ne permet que les travaux par contact entre l'original et la surface sensible, donc sans possibilité de changement d échelle (agrandissement ou réduction) Ces travaux plus élaborés obligent à recourir à des équipements optiques, appareils photographiques ou agrandisseurs, utilisant les propriétés des lentilles convergentes

LA LENTILLE CONVERGENTE / LES OBJECTIFS Une lentille "convergente est en tait une simple loupe Approchons une loupe d'une surface claire située en face d'une fenêtre pour une certaine dislance loupe-écran, nous pourrons observer sur ce dernier une image renversée et réduite de la fenêtre. Une observation plus line permettra de constater que la distance permettant de distinguer nettement le cadre de la fenêtre (ou les plis des rideaux) est légèrement différente de celle donnant une image nette des objets situés à l'extérieur, très loin de la loupe (à l'infini). Nous venons de découvrir la notion de mise au point, voisine de celle d'accoid d'un circuit oscillant

(a)

Formation de l'image réduite d'un objet sur un écran ( d! > d ) 2

Lentille convergente

*

A

•+*

Z

M

La figure a donne une représentation schématique de I expérience pour une distance sujet-lentille d1 (appelée distance objet), il n'existe qu'une seule distance lentille-écran 62 (appelée distance image) donnant une image nette du sujet sur l'écran

68

Le

matériel nécessaire

Si d1 est supérieure à d2, l'image sera plus petite que l'objet, si d1 = d2 l'image aura les mêmes dimensions que l'objet, et si d1 est intérieure à d2, l'image sera plus grande que l'objet.

Ce cas est illustré par la figure b, qui symbolise une projection photographique ou cinématographique alors que la figure a évoquait davantage la prise de vue classique.

Projection de l'image agrandie d'un objel sur un écran Wi< d )

®

2

Ecran

Lentille convergente

transparent

Fig. 4-5. — La lentille c o n v e r g e n t e et ses applications.

Ces deux expériences constituent la base de tout ce qui touche aux travaux photographiques avec changement d'échelle, base qui était déjà connue depuis Léonard de Vinci, à ceci près que les lentilles étaient remplacées par un petit trou dans la paroi des boîtes utilisées comme chambres noires.

Un objectit photographique n'est rien d'autre qu'un assemblage de lentilles dans une monture, le tout étant équivalent à une seule lentille convergente de très bonne qualité. C'est autour de cette pièce maîtresse que sont contruits appareils photographiques et agrandisseurs, ainsi que les bancs de reproduction des professionnels qui ne sont en tait que des appareils photographiques ou des agrandisseurs dont les dimensions sont assez colossales, et le prix également...

Le matériel nécessaire

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L'APPAREIL PHOTOGRAPHIQUE Observons attentivement un appareil photographique (de préférence de type ancien) en commençant par l'avant : nous nous trouvons d'abord en face de l'objectif, qui est caractérisé par sa focale, exprimée en millimètres (50. 120. etc.). Sur la figure a, la focale est tout simplement la distance d2 correspondant à une distance d1 théoriquement infinie (en pratique, supérieure à quelques dizaines de mètres). La monture de l'objectif comporte une bague de mise au point ; le fait de la tourner enfonce plus ou moins l'objectif dans le boîtier, ce qui permet de faire varier d2 dans un domaine suffisant pour couvrir les utilisations courantes (d1 variant de quelques dizaines de centimètres à l'infini). Pour les utilisations spéciales (d1 très petite), il faut, soit modifier les caractéristiques de l'objectif en lui ajoutant une lentille supplémentaire appelée bonnette, soit écarter l'objectif du boîtier plus que ne le permet l'action de la bague des distances, en intercalant des bagues-allonge entre objectif et boîtier (opération réalisable seulement avec les appareils à objectifs interchangeables). En effet, plus d1 diminue, et plus il faut augmenter d2 et. par là même le grandissement obtenu sur le cliché.

Soufflet ou Boîtier

Bague de mise au point (Bague des distances)

Fig. 4-6. — Schéma simplifié d ' u n appareil p h o t o g r a p h i q u e .

Le second réglage prévu sur l'objectif sous forme de bague est celui du diaphragme : si nous observons l'intérieur de l'objectif pendant la rotation de cette bague, nous couvons apercevoir une ouverture circulaire changer de

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Le matériel nécessaire

Un appareil p h o t o g r a p h i q u e de modèle ancien peut rendre d ' a p p r é c i a b l e s services en p h o t o g r a v u r e .

Le matériel nécessaire

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diamètre au centre de l'objectif Ces changements de diamètre correspondent à différentes quantités de lumière autorisées à traverser l'objectif. La bague des diaphragmes porte un certain nombre de graduations repérant le degré d'ouverture de ce "robinet à lumière ' ou "potentiomètre optique" : 1 ; 1,4 ; 2 ; 2,8 ; 4 ; 5.6 ; 8; 11 ; 16; 22 par exemple.

Le diamètre de l'ouverture du diaphragme est obtenu en divisant la focale de l'objectif par la valeur portée sur la bague pour un objectif de focale 50 mm diaphragmé à f 12. le diamètre de l'ouverture est 25 mm. Un diaphragme important (par exemple 16 ou 22) correspond donc au passage d'une faible quantité de lumière. Un objectif très lumineux devra permettre de descendre à 2,8, ou 2, voire mieux. Cette valeur minimale du diaphragme est souvent indiquée dans les caractéristiques en même temps que la focale (exemple : 50/2,8 correspond a un 50 mm pouvant ouvrir jusqu'à f/2.8). Ceci explique pourquoi les objectifs de longue focale très lumineux présentent un diamètre important La vitesse d obturation se règle soit par une troisième bague, soit par un bouton monté sur le boîtier de l'appareil. Il s'agit en fait du temps pendant lequel on permet à la lumière d'entrer dans l'appareil et donc d'impressionner le film (1/500, 1/250. 1/125, 1/60, 1/30 de seconde, et pose, c'est-à-dire durée commandée manuellement).

L'effet de cette commande paraît analogue à celui du diaphragme : pour un film de sensibilité donnée, il revient au même de faire pénétrer une quantité de lumière donnée pendant un temps donné que de faire pénétrer une quantité deux fois plus importante pendant un temps deux fois plus court. En photographie classique, d'autres facteurs interviennent : si le sujet se déplace assez vite pour qu'on ne puisse pas le considérer comme immobile pendant l'ouverture de l'obturateur, l'image sera floue, d'où l'intérêt des vitesses élevées pour la photographie des sujets en mouvements. Par ailleurs, on ne peut être assuré de la netteté de tous les plans du sujel (parties rapprochées comme parties éloignées) que si le diaphragme est très peu ouvert.

Il résulte de tout ceci que le réglage correct du diaphragme et de la vitesse d'obturation ne peut résulter que d'un compromis qui dépend beaucoup des qualités artistiques que l'on désire conférer à l'image.

En photogravure, les considérations artistiques n'interviennent pas: on recherche la netteté maximum, et une pose de plusieurs secondes n'est pas un problème car le sujet est immobile et l'appareil de prises de vues solidement monté sur un support stable. On choisira donc presque toujours des diaphragmes très fermés (supérieurs à 8), et on opérera en pose, sous un éclairage intense (1 à 4 lampes de 100 à 1000 W) pendant plusieurs secondes, en raison de la faible sensibilité des films employés, les films les moins sensibles donnant les images les plus fines (films dits à grain fin).

Tout cet appareillage est fixé à la partie frontale de l'appareil, dont le boîtier peut être rigide ou bien être constitué en partie d'un soufflet (appareils pliants). Le

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Le matériel nécessaire

fond du boîtier sert de fenêtre d'exposition au film, abrite les bobines réceptrice et débitrice, ou parfois un chargeur L'obligation d'exposer tout le film (de 8 à 36 poses suivant le format) avant de procéder à son développement est un sérieux handicap pour la photogravure où un résultat rapide est recherché. Dans la majeure partie des cas, on disposera dans l'appareil un morceau de plan film "lith" découpé au format d'une image et que Ton pourra par conséquent développer sitôt la pose terminée (toutes ces opérations se dérouleront bien sûr en lumière inactinique).

Les lecteurs ne possédant pas d'appareils photographiques doivent savoir que les modèles les plus anciens sont ceux qui conviennent le mieux aux travaux envisagés et sont assez faciles à récupérer ou à acheter pour une bouchée de pain. Ce type d'appareil peut même, moyennant quelques adaptations, servir d'agrandisseur de fortune, comme le paragraphe suivant permet de s'en convaincre.

A la limite, même un appareil dont l'obturateur serait quelque peu défaillant pourrait convenir, à condition que la commande de pose permette encore de maintenir l'obturateur ouvert.

L'AGRANDISSEUR Cet appareil que l'on rencontre dans tous les labos photo est en tait un appareil photo simplifié, muni d'une "boîte à lumière" et fixé sur une colonne à crémaillère surplombant un plateau.

Il permet de projeter sur une surface sensible disposée sur le plateau, l'image agrandie d'un document transparent de petite taille introduit dans le passe-vues (en photographie classique, il s'agit tout simplement d'un négatif que l'on désire agrandir sur papier).

Nous verrons qu'en photogravure, l'agrandisseur peut également servir à exécuter des prises de vues.

La source de lumière de l'appareil est une ampoule opalisée (40 à 150 W) montée au-dessus d'un ensemble de grosses lentilles formant le condenseur (ou condensateur). Cette pièce a pour fonction de concentrer sur le cliché les rayons lumineux provenant de l'ampoule, qui sont émis dans toutes les directions. Le cliché reçoit ainsi un éclairage uniforme. L'ampoule et le condenseur sont disposés dans une enceinte de forme rectangulaire ou arrondie, appelée boîte à lumière, qui est percée d'ouvertures assurant la ventilation de la lampe, mais évitant les fuites lumineuses susceptibles de voiler les surfaces sensibles.

Le matériel nécessaire

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Vue intérieure d'un agrandisseur, montrant le condenseur (boîte à lumière démontée).

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Le matériel nécessaire

Sous cette boite à lumière se trouve le passe-vues, organe mécanique plus ou moins complexe permettant d'assurer la planéité du document qui y sera introduit. Certains passe-vues simplifiés exigent que le cliché appartienne à une bande assez longue. En photogravure, il importe que le passe-vues accepte sans difficulté des images isolées, même si leur format n'est pas standard. Le passe-vues le plus pratique est donc le modèle à verre, dans lequel le document est pressé entre deux fines plaques de verre traité optiquement. Le plateau porte-objectif est relié au passe-vues par un soufflet dont la longueur peut être ajustée avec précision au moyen d'un bouton agissant sur une crémaillère. La mise au point peut donc se régler même si l'objectif n'est pas muni de la bague correspondante.

Les possesseurs d'un appareil photographique acceptant les objectifs de pas standard dit "42 à vis" ont tout intérêt à choisir un agrandisseur recevant des objectifs filetés à ce même pas. Ils pourront ainsi adapter sur l'agrandisseur les

Fig. 4-7. — Schéma simplifié d'un agrandisseur.

Le matériel nécessaire

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accessoires (objectifs, bagues-allonge, etc.) de leur appareil, ce qui est précieux pour certains travaux spéciaux.

Le plateau d'agrandissement et la colonne à crémaillère ne doivent pas être considérés comme des organes secondaires : un agrandisseur branlant se révélera incapable d'utiliser au mieux les qualités de ses éléments optiques. On choisira un modèle équipé d'un plateau épais, parfaitement plan, et de grandes dimensions, ainsi que d'une colonne très rigide et solidement fixée au plateau.

La souplesse de fonctionnement de la crémaillère est aussi un facteur important pour la qualité de service de l'appareil.

Un objectif d'agrandisseur fileté au pas standard « 42 à vis » permet le réemploi des bagues allonge et des accessoires prévus pour l'appareil p h o t o .

En ce qui concerne l'objectif, il n'est pas primordial d'acquérir un modèle très lumineux puisque nous avons vu que les diaphragmes utilisés seront le plus souvent les plus fermés. Si l'on a pris soin de s'assurer de la compatibilité de pas, on peut même se dispenser de l'achat d'un objectif d'agrandissement, celui de l'appareil photo étant très suffisant pour les travaux de photogravure.

L'examen comparé des fig. 4-6 et 4-7 montre de nombreuses analogies entre l'agrandisseur et l'appareil photo. C'est pourquoi il est tout à fait envisageable d'équiper un ancien appareil photo (format 6 x 9, 6 112 x 11,6 x 6, etc.) d'une boîte à lumière et d'un support de fabrication personnelle évitant ainsi l'achat d'un appareil de réalisation industrielle.

Cette solution ne peut toutefois être que provisoire, les qualités de cet équipement de fortune pouvant s'avérer insuffisantes par la suite.

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Le matériel nécessaire

LES PHOTOCOPIEUSES Nous avons vu que la technique des circuits imprimés fait largement appel à des procédés photographiques pour l'élaboration et la duplication, avec ou sans changement d'échelle, des masques de photogravure. Par ailleurs, le photocopieur est devenu un appareil extrêmement courant dans toutes les entreprises, petites, moyennes ou grandes. Il est donc permis d'envisager une collaboration des deux techniques permettant d'appréciables gains de temps lors de l'exécution des travaux courants. Au niveau, de l'amateur, même l'utilisation de photocopieurs "publics" peut rendre de très réels services.

Principales propriétés des photocopieurs Le marché de la reprographie offre un très large éventail de photocopieurs, allant du copieur à sec limité à quelques tirages par jour jusqu'au copieurduplicateur à grand débit avec ou sans possibilité de changement d'échelle. Il n'est guère envisageable d'utiliser pour les travaux qui nous intéressent des appareils à grand débit car la rentabilité de ces équipements exige un fonctionnement quasi-permanent, garanti par la création d'une "liste d'attente" des

Un petit photocopieur "papier ordinaire" peut rendre de grands services lors de la création de circuits Imprimés.

Le matériel nécessaire

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travaux à effectuer. Il ne peut généralement pas être question de retarder cette file d'attente pendant le temps nécessaire à l'exécution d'un travail feuille à feuille pouvant de plus nécessiter une modification des réglages de la machine.

Les méthodes que nous allons décrire s'adressent donc essentiellement aux utilisateurs de copieurs à faible et moyen débit.

La base de nos méthodes consiste essentiellement à exécuter des photocopies sur lilm plastique transparent et non plus sur papier, ordinaire ou traité.

Pour pouvoir servir directement de masque d'insolation, ce film doit présenter trois qualités essentielles : — grand contraste (noirs opaques et blancs transparents à l'exclusion de toute zone grise) ; — grande définition (les plus fins détails doivent être restitués de façon parfaite) ; — stabilité dimensionnelle (la grille de 2,54 ayant servi à tracer l'original ne doit pas se trouver distordue).

Dans un copieur "papier ordinaire", on peut souvent employer différentes sortes de films plastique, ou encore du papier calque.

Des essais préliminaires devront être entrepris, avec différents supports et différents réglages de la machine, de façon à déterminer si le couple copieurfilm convient aux travaux envisagés.

Le degré de contraste pourra être jugé en reproduisant une feuille blanche sur laquelle on aura collé une demi-feuille de papier noir mat. La totalité de la zone noire devra être rendue par une zone pratiquement opaque, sans aucune partie plus claire. La zone blanche devra pour sa part apparaître sous forme d'une zone parfaitement transparente sans "grisaille" parasite. De plus, les limites entre le blanc et le noir devront être d'une netteté parfaite, "coupées au rasoir".

La définition sera appréciée en copiant une mire de photographe, une trame (Letratone de chez Letraset par exemple) ou encore les "petits caractères" de n'importe quel contrat, d'assurances ou autre. Le degré de flou tolérabie sera fixé selon la finesse des circuits imprimés que l'on se propose de réaliser. Enfin, la stabilité dimensionnelle sera contrôlée en reproduisant un quadrillage (au pas de 2,54 ou autre) et en disposant la copie sur l'original de façon à mettre en évidence tout glissement éventuel et à en apprécier l'importance.

Nous avons composé pour nos essais personnels une feuille-test permettant en un seul tirage de mener à bien ces trois tests fondamentaux. Nous la reproduisons figure 4-8 de façon à fournir à nos lecteurs une référence utile pour vérifier l'équipement dont ils disposent ou qu'ils se proposent d'acquérir.

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Le matĂŠriel nĂŠcessaire

Le

matériel nécessaire

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Fig. 4-8. — Cette feuille d'essai permet de tester r a p i d e m e n t les aptitudes d'un p h o t o c o p i e u r aux travaux qui nous intéressent.

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Le matériel nécessaire

Ce lest est sévère : peu de photocopieurs sont capables de le passer avec un plein succès, mais le degré de réussite obtenue permet d'effectuer un classement entre différents appareils, à des fins de comparaison avec la difficulté des travaux qu'il est prévu de confier à la machine retenue.

De plus, cette feuille-test permet de régler de façon optimale la machine avant de lui demander un travail délicat, surtout si elle vient de servir à des travaux courants de reprographie sans exigences particulières.

Enfin, on pourra l'utiliser pour tester d'autres procédures de reproduction graphique avec ou sans changement d'échelle, par exemple le tirage sur cuivre par résine photosensible.

Principe des copieurs "papier ordinaire" La figure 4-9 explique comment fonctionnent la plupart des copieurs "papier ordinaire", à quelques détails près.

Le cœur de l'appareil est un tambour rotatif recouvert d'une fine couche d'un matériau "photosensible" : entendons par là qu'il est électriquement isolant dans l'obscurité, mais qu'il devient conducteur si on l'éclairé.

Il suffit de faire tourner un tel tambour, dans l'obscurité, devant un fil soumis à une haute tension (plusieurs milliers de volts), pour qu'il se charge comme le classique barreau d'ébonite frotté avec une peau de chat : dès lors, il devient capable d'attirer des particules légères. Éclairons maintenant certaines zones du tambour : devenant conducteur à ces endroits précis, le revêtement laisse s'écouler vers la terre les charges qu'il portait. Les zones éclairées perdent ainsi leur pouvoir d'attraction, mais de façon strictement locale.

Ce phénomène est facile à exploiter pour faire des photocopies : il suffit de projeter l'image de l'original sur le tambour chargé pour y créer une "image latente", puis de lui faire lécher une poudre noire spéciale (le "toner" ) qui ne viendra y adhérer qu'aux endroits n'ayant pas été éclairés (correspondant aux parties noires de l'original). C'est l'équivalent d'un "développement" .

Présentons alors une feuille vierge devant le rouleau, en présence d'un second fil soumis à une haute tension : en vertu du principe selon lequel les charges de signes contraires s'attirent, la poudre va quitter le tambour en direction du "fil corona" et rencontrer le papier (ou le film plastique).

Il ne reste plus qu'à "fixer" la poudre sur le papier, soit par laminage entre deux rouleaux ("pression à froid" ), soit par fusion au contact d'un rouleau chauffant.

Le matériel nécessaire Couvercle presseur

i

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Original

t.

Rouleau de caoutchouc

Flg. 4.9. - Principe d'un photocopieur "papier o r d i n a i r e " .

A vrai dire, on retrouve les trois étapes classiques en photographie (exposition, développement, et fixage), mais les procédés mis en œuvre sont totalement différents (on parle de "xérographie" ).

Bien entendu, la mise en pratique de ce principe nécessite une technique très au point pour que les copies obtenues soient de bonne qualité (celle-ci a d'ailleurs fait des progrès considérables ces dernières années, tandis que les prix des machines sont devenus bien plus abordables).

Les délicats systèmes à objectifs et miroirs mobiles, qui étaient souvent la cause de déformations des copies (rédhibitoires pour nos applications) ont cédé la place à des barrettes de fibres optiques pour le transfert de l'image de l'original sur le tambour, un tube fluorescent éclairant l'original à travers une vitre d'exposition animée d'un mouvement de translation synchronisé avec la rotation du tambour et l'avance du papier récepteur.

Le toner ou "encre", savant mélange de carbone (pigment noir), de poudre de ferrite (magnétique) et de poudre de plastique (fusible), est couramment présenté au tambour par l'intermédiaire d'un rouleau aimanté garantissant un "léchage" très doux et régulier.

Après transfert de l'image sur le papier, un nettoyage du tambour s'impose pour éliminer les résidus de toner susceptibles de perturber la copie suivante : un système de raclettes rotatives souples et éventuellement de feutres fixes se charge de cette opération.

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Le matériel nécessaire

Le rouleau de fixage a lui aussi besoin d'être constamment nettoyé afin qu'il conserve ses propriétés anti-adhésives : revêtu de téflon (comme les poêles à frire!), il frotte en permanence sur un feutre spécial (en "Nomex") imbibé d'huile silicone.

Il est clair que ce procédé de reproduction ne fait appel à aucun traitement préalable du papier destiné à recevoir la copie, d'où son appellation "papier ordinaire" ou "PPC" (Plain Paper Copy).

L'important étant que le papier soit électriquement isolant, on peut songer à utiliser du calque (de 70 à 90 g/m ), du carton léger (bristol), du papier couché, ou même du film transparent en plastique ou des étiquettes adhésives.

2

Il est cependant vital que le matériau utilisé résiste à la très haute température du système de fixage : s'il venait à fondre ou à gommer, la machine se trouverait gravement endommagée, tandis que toute variation dimensionnelle le rendrait impropre aux travaux de précision que nous nous proposons d'effectuer.

Il existe sous différentes marques des films plastique adaptés à chaque type de copieur "papier ordinaire", et normalement destinés à la création de transparents pour rétroprojection : il est recommandé de s'y tenir si l'on souhaite éviter de faire courir des risques à son matériel, mais un peu de témérité peut parfois se révéler payante!

Nous avons en effet pu mettre en évidence (à nos risques et périls!) que le film CANON référence 603/5204, en principe réservé aux copieurs à fixage par pression à froid, donnait des images beaucoup plus denses sur les copieurs CANON PC et FC, que les films recommandés. Et pourtant, il s'agit de copieurs à fixage à chaud...

Lorsque ce genre d'artifice n'est pas applicable (par exemple lorsque l'on fait exécuter ses copies par une officine spécialisée qui fournit les "consommables"), il s'avère parfois nécessaire de réaliser deux films identiques, et de les superposer très précisément à l'aide de ruban adhésif : l'opacité se trouve alors doublée, ce qui est presque toujours suffisant pour une insolation impeccable des plaquettes présensibilisées courantes.

De toute façon, on aura intérêt à déterminer très précisément la durée optimale d'insolation, grâce à quelques bouts d'essai : en exploitant au mieux la latitude de pose particulièrement étroite de la résine, on arrive souvent à s'accomoder de films moyennement opaques.

Certains photocopieurs sont munis d'un "zoom" permettant de procéder à des agrandissements ou à des réductions. Cette seconde possibilité est extrêmement intéressante pour obtenir d'excellents films à l'échelle 1 à partir de documents à l'échelle 2 ou 4, pouvant notamment avoir été obtenus sur une imprimante connectée à un ordinateur exécutant un logiciel de CAO.

Le matériel nécessaire

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Lorsque la réduction à 50 % n'est pas directement disponible, on peut pratiquer deux réductions successives à 70.7 % en passant par un document intermédiaire sur papier blanc.

Et avec un fer à repasser...

Certaines photocopieuses "papier ordinaire" (et notamment les petites Canon) fournissent des copies vigoureusement encrées, l'encre étant en fait une poudre fusible "cuite" sur le papier Moyennant un certain doigté, il est possible de transférer cette encre sur une plaquette cuivrée non sensibilisée.

Il suffit pour cela de poser la photocopie face encrée contre la plaquette, et d'appuyer longuement et énergiquement avec un fer à repasser réglé au maximum de sa température.

En général, l'encre transférée résiste bien aux produits de gravure, mais des essais sont évidemment à prévoir • Le procédé ne convient qu'aux circuits imprimés dont le tracé n'est pas trop fin (mettons plus d'un millimètre de largeur de piste), car les pistes s'élargissent légèrement.

Cette technique nécessite évidemment que la photocopie du circuit imprimé soit exécutée à l'envers : il faut donc en général passer par un intermédiaire sur calque ou film plastique.

UN FILM ÉTALONNÉ Accessoire peu coûteux et dune utilité inestimable, la "charte de tirage noir et blanc Kodak" (référence CAT 506 8697) est disponible chez à peu près tous les bons photographes. Il s'agit d'un film photographique exposé et développé avec la plus extrême précision, et qui offre dix zones grises de densités échelonnées judicieusement.

Si on expose une surface sensible à travers cet étalon pendant exactement une minute, on obtiendra après développement un échantillonnage des résultats que l'on aurait en exposant 2. 3, 4, 6. 8.12. 16, 24, 32 et 48 secondes.

Un unique essai, nécessitant peu de temps et de matériau sensible, permettra donc d'étalonner avec précision le procédé de reproduction utilisé, quel qu'il soit : par la suite, on pourra n utiliser que le temps d'insolation menant au meilleur résultat.

Les figures 4-10 et 4-11 montrent les échantillons obtenus en faisant subir le test à une feuille de papier photographique (reproduisant les demiteintes) et à un film autopositif pour circuits imprimés, à contraste maximal.

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Le matériel nécessaire

LE MATERIEL DE GRAVURE Pour graver un circuit imprimé dont la "réserve" a été réalisée par l'un des procédés dont nous avons parlé, il suffit en principe d'immerger la plaquette dans un bain capable de dissoudre le cuivre sans attaquer la réserve.

PLACE THE PROJECTION PRINT SCALE OVER THE SENSITIZED PAPER ON THE EASEL. WITH A NEGATIVE IN THE ENLARGER EXPOSE THE PAPER FOR 60 SECONDS. AFTER DEVELOPMENT. READ THE CORRECT EXPOSURE TIME IN SECONDS DIRECTLY FROM THE BEST APPEARING SECTOR ON THE ENLARGEMENT. Made by EASTMAN KODAK COMPANY, ROCHESTER, N.Y., U.S.A. P A T E N T S : U S A . 2 , 2 2 6 , 1 6 7 ; C A N A D A . 1 9 4 2 • T M H E G U.S. P A T . O F F .

Fig. 4.10. - Exposé à travers la charte KODAK, un papier photographique normal restitue les demi-teintes.

Le matériel nécessaire

KOtiAK

PROJECTION

PRINT

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SCALt

Fig. 4-11. - Exposé de la même f a ç o n , un film " l i t h " donne un constraste nettement plus important : un avantage majeur lorsque le document définitif ne doit comporter que des noirs et des blancs. Soyez précis dans votre exposition I

En réalité, ce n'est pas si simple : on peut effectivement travailler "à la cuvette" mais il faut agiter presque en permanence (comme pour développer un film ou un papier) afin que la gravure soit régulière et relativement rapide.

Or, le produit le plus couramment utilisé (perchlorure de fer) est fort salissant, surtout lorsqu'il n'est plus tout neuf : gare aux éclaboussures. bien qu'il existe des détachants spéciaux !

Si l'on tient à cette méthode très artisanale, on peut essayer d'autres produits moins salissants mais plus dangereux : acide nitrique dilué (attention, émission de vapeurs rousses toxiques !), ou acide chlorhydrique ou sulfurique additionné d'eau oxygénée. Les proportions sont à ajuster en fonction de la rapidité et de la finesse de gravure souhaitées.

Une bonne gravure se fait cependant en machine, avec du perchlorure tiède : la plaquette est prête en quelques minutes, impeccable, et pas une goutte de bain ne quitte le bac.

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Le matériel nécessaire

Il existe différents principes de construction, mais le plus répandu chez l'amateur est celui de la machine à mousse : Le perchlorure est un produit moussant facilement (sinon on lui ajoute un peu de bière et tout rentre dans l'ordre !) aussi suffit-il d'y injecter de l'air pour obtenir un panache de bulles qui, coulant sur la plaquette, la gravent en un temps record.

Les machines a graver "GRAV Cl " sont c o n ç u e s de façon à éviter toute manipulation du perchlorure. Elles permettent donc de graver les circuits imprimés très rapidement, dans d'excellentes c o n d i t i o n s de qualité et de propreté, même en appartement.

Avec du matériel d'aquariophilie, le bricoleur adroit peut tenter de construire lui-même sa machine mais attention, c'est beaucoup plus délicat qu'il n'y parait.

Autant nous sommes peu partisan de l'achat de matériel d'insolation, facile à réaliser, autant nous y regarderions à deux fois avant avant de nous attaquer à une machine à graver.

Il en existe d excellentes dans le commerce, à des prix qui sont devenus relativement attrayants pour l'amateur On ne cherchera pas à gagner quelques dizaines de francs en choisissant un modèle trop petit : un circuit imprimé ne peut guère être plié pour entrer dans le bac, et la tendance est aux grandes plaques.

Le matériel nécessaire

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Si vous tenez à faire des économies, renoncez plutôt au dispositif de chauffage : vous ne perdez que quelques minutes à chaque gravure.

Pas besoin de vidanger la machine après chaque utilisation : le bain peut y rester jusqu'à son épuisement c'est-à-dire fort longtemps. Lorsque la durée de gravure aura approximativement doublé, il faudra jeter le bain usagé (en principe après neutralisation chimique...) et rincer énergiquement le bac. car d'épaisses boues de gravure s'y seront certainement déposées.

Certaines machines « GRAV Cl » sont équipées d ' u n dispositif de chauffage précieux pour les travaux en petites séries.

Il sera bon de frotter les "pierres à bulles'' avec une vieille brosse à dents, voire de les remplacer par des modèles en téflon si vous n'avez que des pierres en bois.

Le bain neuf est normalement composé d'un tiers d'eau pour deux tiers de concentré, mais fiez vous au mode d'emploi qui accompagne votre bidon.

Même si cela va sans dire, n'oubliez pas que le perchlorure attaque tout ce qui est en cuivre, ainsi que beaucoup d'autres métaux : tirez beaucoup d'eau lorsque vous en jetez dans votre évier, si vous voulez vous éviter de vilaines surprises !

LES PRODUITS CHIMIQUES ET LEUR PRÉPARATION Dans la grande majorité des cas, il est plus avantageux, à tous points de vue. de se procurer des produits chimiques tout préparés, selon des formules éprouvées et des méthodes de dosage rigoureuses. Nous donnerons plus loin les formules de certains produits difficiles à se procurer, mais pouvant être utiles dans de nombreux cas.

Si les résines polymères et leurs révélateurs sont souvent fournis prêts à l'emploi, les autres produits photographiques sont habituellement livrés sous forme de liquide concentré à diluer dans de l'eau, ou sous forme d'une ou plusieurs poudres à dissoudre dans un certain volume d'eau selon une procédure figurant sur le mode d'emploi, et qu'il convient de suivre scrupuleusement En aucun cas il ne faut fractionner une dose de poudre en vue de préparer un volume de solution plus petit que celui prévu par le fabricant : certains constituants essentiels étant présents sous forme de fractions de gramme et le mélange n'étant pas touiours homogène il est à peu près certain que les fractions de doses réalisées seront très différentes au point de vue composition, et par conséquent inutilisables. Un liquide concentré, par contre, peut-être fractionné à loisir, à condition de conserver le reste de la dose dans de bonnes conditions (à l'abri de l'air et de la lumière).

L'eau servant à la préparation des bains photographiques devrait, en principe être distillée. Si l'eau du robinel disponible est très riche en corps étrangers (eau de Javel notamment) on peut se servir d'une eau de source en bouteilles, très peu minéralisée et, bien sûr. non gazeuse.

Bain d'arrêt Ce bain, dont la formule est indiquée ci-dessous, possède la propriété d'arrêter l'action du révélateur sur un film sorti de la cuvette de développement. Il peut être remplacé par un rinçage à l'eau qui ne fait cependant que ralentir cette action : le film doit donc être plongé sans retara dans le bain de fixage.

Acide acétique à 28 % Eau

100 cm3 1 litre

Fixateur acide Cette formule peut être substituée aux fixateurs commerciaux, spécialement si on n'utilise pas de bain d'arrêt mais un simple rinçage.

Thiosultate de soude cristallisé Bisulfite de soude Eau Après dissolution, compléter à

200 g 25 g 800 cm3 1 litre

Le matériel nécessaire

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Bain de blanchiment pour inversions e

V formule; Solution A

Eau oxygénée à 12 % Solution

25 cm3

B

Acide acétique à 28 % Chlorure cuivrique Compléter avec de l'eau jusqu'à

16 cm3 1g 90 cm3

Mélanger A et B juste avant remploi (1 + 1 ) e

2 formule : Solution A

Acide sulfurique concentré Bichromate de potasse Eau Solution

1 cm3 1g 100cm3

B

Soude caustique Sulfite de soude anhydre Eau

200 mg 4g 100cm3

Le film doit séjourner 5 mn dans le bain A avant d'être rincé à l'eau, plongé 4 mn dans le bain B. et rincé à nouveau Les solutions A et B ne doivent pas être mélangées.

1

Les bains de blanchiment sont corrosifs et toxiques. Ils attaquent la plupart des métaux et ne doivent donc être mis en contact avec aucun objet métallique.

L'équipement général du laboratoire En plus du "matériel lourd que représentent appareil photo, agrandisseur, châssis d'exposition, etc., divers accessoires sont indispensables à l'équipement d'un laboratoire valable : • Le passage des surfaces sensibles dans plusieurs bains impose l'existence de cuvettes de traitement. Trois cuvetles de couleurs différentes et de format au moins égal à 13 x 18 cm peuvent suffire pour tous les travaux courants. Pour les travaux de photogravure, il y a lieu de s'assurer que le matériau dans lequel sont réalisées les cuvettes résiste parfaitement aux solvants du type xylène ou thchloréthylène Les modèles vendus par les négociants photo sérieux présentent généralement cette qualité.

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Le matériel nécessaire

• La plupart des produits utilisés en photographie et photogravure ayant à plus ou moins long terme, des effets néfastes sur la peau, il est vivement recommandé de manipuler les films ou plaquettes plongés dans les cuvettes au moyen de pinces spéciales (peu coûteuses) et éventuellement de porter des gants de protection

en

caoutchouc.

• La conservation des produits liquides nécessite plusieurs flacons, de capacité adaptée àla quantité de produit à conserver. Ils pourront être en verre teinté pour les résines, solvants, et autres produits volatils, et en plastique opaque et souple pour les révélateurs et fixateurs photo. Il est ainsi possible, par simple pression avant bouchage, de chasser l'air présent dans les bouteilles de révélateur, afin de prolonger leur conservation. Un étiquetage parfaitement lisible sera prévu sur chaque récipient : ne pas hésiter à apposer la mention "dangereux".

Deux ou trois cuvettes et un minimum de produits chimiques suffisent p o u r traiter les plans films « lith » dans de bonnes c o n d i t i o n s .

• Le séchage des clichés humides est grandement facilité par l'emploi de pinces à linge permettant de les étendre à un RI. Le séchage des couches de résines polymère peut être accéléré très notablement grâce à l'emploi d'un pistolet sèche-cheveux électrique.

Le matériel nécessaire

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• L'éclairage du laboratoire doit être assuré de diverses façons, suivant les opérations effectuées. Il va de soi que. pour les travaux devant se dérouler en lumière inactinique, des panneaux d'obturation efficaces devront masquer les ouvertures de la pièce servant de laboratoire. Toutes les fuites de lumière seront systématiquement dépistées et colmatées.

• Une forte cisaille de laboratoire sera très utile pour couper au format voulu films, papiers, et même plaquettes de circuit: dans ce cas, on choisira un modèle à lame affutable !

Une forte cisaille de laboratoire permet le calibrage des films et, à la rigueur, le d é c o u p a g e des stratifiés p o u r circuits imprimés et des plaques d é c o r .

Chaque opérateur découvrira sans doute la nécessité d'utiliser d'autres accessoires, selon les travaux qu'il entreprendra. Il est important de remarquer que le matériel nécessaire est rarement coûteux, eu égard aux services rendus.

CHAPITRE

5

SECURITE ET PRECAUTIONS S Dans les pages précédentes, nous nous sommes attaché à avertir le lecteur chaque fois qu'un danger pouvait le menacer, si peu que ce soit, au cours des opérations qui ont été décrites.

D'autre part, fa réussite complète des travaux entrepris exige certains soins, certaines précautions qu'il n'est peut-être pas inutile de préciser.

Ce chapitre vient donc donner au lecteur les derniers conseils qui lui sont nécessaires avant la prise en mains du matériel.

Fig. 5 - 1 . — Respectez un minimum de précautions, et tout ira bien !

Sécurité

et précautions

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LES RISQUES ENCOURUS DANS LE LABORATOIRE Les risques d'électrocution L'utilisation d'appareils électriques dans un local où sont manipulés des liquides très conducteurs (révélateurs, fixateurs, etc.) n'est pas sans poser quelques problèmes de sécurité.

En premier lieu, il est hors de question de conserver des prises ou des câbles de connexion dont l'isolement est défectueux, des douilles douteuses, etc. Les prises murales seront soigneusement vérifiées, et les prises situées en bout de câbles seront soit en caoutchouc, soit en plastique, version "extérieur". Il est important de signaler que la mise à la terre d'un appareil (agrandisseur par exemple) n'est efficace que si toutes les autres masses métalliques accessibles sont reliées à cette même prise de terre.

Une solution garantissant une excellente sécurité consiste à alimenter tout le laboratoire au moyen d'un transformateur de séparation de puissance suffisante, rendant le secteur "flottant" par rapport à la terre. Aucune prise de terre n'est alors nécessaire (consulter éventuellement un électricien professionnel).

Le danger des rayons ultraviolets Les rayons UV émis par les tubes actiniques, par exemple, sont assez nocifs pour les yeux. En conséquences, on évitera soigneusement de regarder en face de tels tubes en service. Le couvercle du châssis d'exposition sera abaissé avant l'allumage des tubes, ou bien on portera des lunettes de soleil fortement teintées. Nous noterons également qu'une exposition très prolongée de la peau à ces rayonnements pourrait occasionner une sorte de "coup de soleil" assez désagréable.

Avec un châssis réalisé selon nos plans et correctement utilisé, aucun désagrément n'est à craindre à ce sujet.

Les risques dûs aux produits chimiques Pratiquement tous les produits utilisés en photographie et en photogravure présentent une certaine toxicité, ce qui impose des précautions d'emploi élémentaires. De plus, certains d'entre eux sont particulièrement inflammables.

Les produits vendus sous forme de poudres seront manipulés avec toutes les précautions nécessaires pour éviter l'inhalation ou la projection dans les yeux de parcelles pulvérulentes.

Les liquides aqueux seront touchés le moins possible avec les doigts, car. outre leur toxicité, ils sont parfois corrosifs. Le matériel (cuvettes, éprouvettes, pinces, etc.) sera rincé abondamment après usage.

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Sécurité

et précautions

Les liquides contenant des solvants (résines polymères et leurs révélateurs) devront en plus être manipulés dans des locaux parfaitement ventilés. Le fait de respirer les vapeurs qui s'en dégagent est en effel nuisible à la santé et peut, à l'extrême limite, être mortel. Ces produits seront conservés dans leur emballage d'origine sur lequel sont généralement énumérées les prescriptions de sécurité à observer. Toute projection de liquide dans les yeux devra être évitée ou suivie d'un abondant lavage à l'eau courante.

Un étiquetage parfaitement lisible, portant la mention Dangereux devra être prévu sur chaque emballage de produits chimiques. Les initiés ne sont en effet par les seuls à avoir accès au laboratoire.

Le regroupement en quelques paragraphes de tous les risques encourus par le photograveur amateur ne doit en aucune façon l'effrayer. Ceux-ci ne deviennent en effet alarmants qu'en cas d'utilisation continue du laboratoire. Il est rarissime qu'un incident de quelque gravité se produise au niveau de l'amateur.

Il nous a néanmoins semblé utile de ne rien cacher au lecteur des propriétés des produits que nous allons lui faire manipuler. Ne dit-on pas qu'un homme averti en vaut deux ?

PROTECTION DE L'ENVIRONNEMENT Les utilisateurs industriels de produits chimiques sont soumis à des obligations très strictes en ce qui concerne les rejets polluants.

Bien que les quantités manipulées par l'amateur soient infimes par comparaison, il ne peut qu'être conseillé de prendre un minimum de précautions avant de rejeter à l'égoût des résidus toxiques ou dangereux.

En général, les produits usagés sont encore plus dangereux que les neufs : un fixateur photographique se charge de sels d'argent au cours de son utilisation, et le perchlorure doit bien absorber le cuivre qu'il dissout.

Dans certains cas, il est possible de récupérer et même d'utiliser ces métaux dissous, mais le plus souvent il faut bien s'en débarrasser !

Le rejet pur et simple à l'égoût ne présentant que des inconvénients, on peut avantageusement stocker les déchets dans des bidons plastique de récupération, puis tenter de s'en défaire lorsqu'ils seront pleins en s'adressant à un professionnel rencontrant le même problème (photographe, imprimeur, pharmacien, etc.).

Bien évidemment, on se méfiera des mélanges: certains ont pour effet de neutraliser mutuellement les produits (acide + base donne sel 4- eau !), mais d'autres peuvent être dangereux.

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Les produits organiques (solvants notamment) méritent un traitement distinct des produits aqueux : bien qu'il ne s'agisse que d'un pis-aller, il vaut mieux les brûler (à l'air libre et avec beaucoup de prudence), que les déverser à l'égoût.

De toute façon, au moindre doute, n'hésitez pas à demander conseil à une personne compétente, notamment à votre pharmacien habituel.

PRENEZ SOIN DE VOS PRODUITS !

Les produits photographiques sont des assemblages complexes et délicats de composants très particuliers. Si les poudres se conservent convenablement lorsqu'elles sont gardées au sec, en revanche les liquides ont un caractère périssable: l'eau contient toujours un peu d'air dissout, qui oxyde les révélateurs, surtout lorsque le flacon est entamé.

Lorsqu'il n'est pas possible de conserver les récipients pleins à ras bords, on peut souffler dans les goulots avant rebouchage, un gaz inerte et lourd capable de chasser un maximum d'air. Il existe des bombes convenant très bien è cet usage (Airsec, Anti-Ox. etc.). Ne pas chercher à économiser le produit, plusieurs secondes sont en général nécessaires pour chasser suffisamment d'air.

La plupart des produits photographiques, surtout déjà utilisés, craignent la lumière : même s'ils sont contenus dans des flacons teintés ou opaques, il est préférable de les conserver dans l'obscurité.

En règle générale, il faudra éviter de stocker plus d'un an un produit liquide neuf, sauf s'il se compose de plusieurs solutions à mélanger au moment de l'emploi.

Une fois entamé, un flacon ne peut guère être conservé plus de quelques mois : le plus souvent, un brunissement du liquide indique que son altération a dépassé la limite tolérable.

L'utilisation de flacons autres que ceux d'origine ne peut guère qu'aggraver les choses : il n'y a pas toujours compatibilité entre le matériau de la bouteille (ou du bouchon) et le produit que l'on y met.

En ce qui concerne les produits sensibles (films, papiers, plaquettes, etc.), le fabricant indique souvent une date de péremption, qui parait bien proche à l'utilisateur occasionnel ! La plupart du temps, on peut suspendre presque complètement le vieillissement du produit en le conservant, sous emballage étanche, dans un congélateur.

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Sécurité

et précautions

LES SECRETS D'UN TRAVAIL SOIGNE Même le matériel industriel le plus perfectionné ne peut donner que des résultants médiocres si l'opérateur ne prend pas un minimum de précautions. En revanche, un équipement très simple comme celui de l'amateur qui aura suivi nos conseils est capable de conduire à des résultats de qualité professionnelle moyennant un peu de soin. Il est impossible d'énumérer ici tous les facteurs susceptibles de compromettre le succès de l'entreprise, et nous nous limiterons donc à en citer quelques-uns parmi les plus courants.

• Une surface photosensible, quelle qu'elle soit, est formée d'une couche très lisse d'un produit initialement liquide. C'est dire qu'un tel dépôt est assez fragile et qu'il convient de le manipuler soigneusement. Un film photographique devra toujours être tenu par les coins, surtout si des traces de produits ou même d'eau sont restées sur les doigts. On évitera également tout contact avec un objet humide ou susceptible de causer des rayures.

Une surface sensible devenant beaucoup plus fragile lorsqu'elle est mouillée, on redoublera de précautions aussi bien avec les films qu'avec les matériaux enduits de résines polymères dès qu'ils auront été plongés dans leur premier bain de traitement, et ce, jusqu'à la fin du séchage.

• Lors d'un agrandissement ou d'une réduction d'un document comportant de fins détails, on se livrera à une sévère chasse aux poussières, car ces particules se traduiraient par autant de points noirs ou blancs sur le cliché final, au point de le rendre inutilisable.

• La température d'un bain photographique est un paramètre assez important qu'il convient de surveiller attentivement. On s'efforcera de rester aux alentours de la valeur indiquée par le fabricant du révélateur (souvent 20°C). D'autre part, on évitera de rincer à l'eau très froide ou très chaude une surface sensible sortant d'un bain tempéré, les phénomènes de dilatation et de contraction pouvant créer de graves défauts.

• Lors du tirage d'un cliché, on s'efforcera de respecter le temps de développement indiqué dans la notice du révélateur : ce temps correspond à l'obtention des meilleurs résultats.

Pour un procédé d'exposition donné, on se livrera donc à quelques essais de tirage, avec différents temps de pose, et on choisira celui pour lequel un cliché correct est obtenu au bout du temps de développement indiqué. Cette remarque est valable aussi bien pour les films photo que pour les résines polymères.

En règle générale, on ne tentera pas de gagner du temps par rapport à ce qui est annoncé par les fabricants des divers produits utilisés en écourtant tel ou tel rinçage, en exposant davantage et en développant moins longtemps, etc. La photogravure est une technique assez simple à mettre en œuvre, mais qui demande du soin et de la patience. Nanti de ce deux qualités, tout expérimentateur ayant correctement assimilé les pages précédentes peut passer à la pratique avec toutes les chances de parvenir à un succès total.

CHAPITRE

6

TECHNIQUES COMPLÉMENTAIRES A côté des méthodes purement photographiques, diverses techniques issues de différents domaines peuvent être mises à contribution pour faciliter l'exécution de circuits imprimés.

Inversement, fa technique des circuits imprimés peut être exploitée autrement que comme simple procédé d'interconnexion de composants : des pistes disposées selon des tracés bien particuliers peuvent remplacer certains composants dans les montages électroniques d'amateur ou même professionnels.

TRAITEMENT DES ORIGINAUX OPAQUES Nous avons vu que les techniques photographiques permettent d'obtenir d'excellent films transparents à partir d'originaux opaques, même imprimés rectoverso. Les méthodes qu'il faut mettre en œuvre font cependant appel à des fournitures assez coûteuses, et ne sont pas vraiment rapides.

Certaines revues ont décidé de publier leurs circuits imprimés sur des pages dont le verso reste blanc, permettant ainsi un clichage par transparence. Dans les autres cas, on se ramène facilement au même point en exécutant au préalable une très bonne photocopie.

Lorsque le papier est mince, on peut insoler directement à travers lui, un film photographique ou une plaquette sensibilisée : il suffit alors d'augmenter en conséquence la durée d'exposition (faire des essais préalables).

On peut gagner du temps en rendant le papier artificiellement translucide, presque comme du calque : il faut se servir de teinture à calquer, produit utilisé' depuis longtemps par les graphistes mais qui devient à la mode chez les électroniciens sous la forme d'atomiseurs spéciaux (Transpage, diaphane, etc.). Avec beaucoup de précautions, on peut aussi tenter d'employer de l'huile alimentaire ou même de l'eau : le principal est d'éviter d'endommager le matériau sensible (intercaler éventuellement un très mince film transparent en plastique), 1

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Techniques

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LA CONCEPTION ASSISTÉE PAR ORDINATEUR (CAO) En quelques années seulement, les micro-ordinateurs sont devenus des équipements courants et relativement bon marché, qu'il devient fréquent de rencontrer chez les passionnés d'électronique.

Il faut dire que les réalisations électroniques font de plus en plus appel à l'informatique : certaines parce qu'il s'agit tout simplement de périphériques d'ordinateur, d'autres parce qu'elles utilisent des composants programmables tels que mémoires EPROM, microprocesseurs, PAL, etc. (voir notre ouvrage "COMPOSANTS ÉLECTRONIQUES PROGRAMMABLES" dans cette même collection).

Il était déjà habituel, dans l'industrie, de confier l'étude et la fabrication des circuits imprimés à de puissants ordinateurs couplés à des machines à commande numérique.

Des techniques comparables sont désormais accessibles aux amateurs comme aux professionnels peu fortunés, grâce à l'apparition d'ordinateurs puissants mais bon marché, et surtout de logiciels à la fois performants et abordables.

Le matériel nécessaire Toute application informatique nécessite le rassemblement de "matériel" (ordinateur, imprimante, etc.) et de "logiciel" (programmes généralement enregistrés sur disquettes ou cassettes).

Les premiers ordinateurs accessibles au grand public ont été les "familiaux" programmables directement en BASIC (Sinclair ZX81 et Spectrum, Oric, Thomson TO. Amstrad CPC, etc.).

A l'heure actuelle, et bien que ces machines fassent encore le bonheur de certains amateurs, les prix des "compatibles PC" ont suffisamment baissé pour rejoindre ceux de bien des familiaux.

Ces ordinateurs appartiennent à la même famille que les machines professionnelles les plus répandues, et peuvent donc bénéficier de toute leur gamme de périphériques et de logiciels.

Même s'il existe quelques logiciels de dessin de circuits imprimés pour ordinateurs familiaux, aucune hésitation n'est permise : la machine idéale est un compatible PC, même de bas de gamme.

Techniques

complémentaires

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Un écran couleur est vivement conseillé, et même pratiquement indispensable si on envisage de créer des cartes double face, car une image monochrome devient vite plutôt confuse.

Pas besoin cependant d'écran "haute résolution" genre EGA ou VGA : un logiciel bien conçu peut largement se contenter d'un écran CGA, voire même Hercules pour les inconditionnels du noir et blanc.

Question mémoire, la capacité de 512 K-octets disponible sur les machines de bas de gamme suffit amplement pour faire du bon travail (souvenonsnous de ce que l'on pouvait déjà réaliser sur un "familial" avec 16 à 64 K!).

Pour certaines applications (routage automatique), il peut être nécessaire de disposer de 640 K-octets, mais il est généralement facile d'ajouter les 128 K manquants à une machine ne disposant que de 512 K. Un seul lecteur de disquettes peut être considéré comme suffisant, même si un second apporte un confort certain. En tout cas, le disque dur n'a rien d'indispensable.

Un périphérique de sortie est évidemment nécessaire : dans l'industrie, on utilise volontiers des tables traçantes ou "plotters", mais une imprimante peut souvent faire l'affaire pourvu qu'elle soit véritablement "compatible PC" en mode graphique.

Comme pour toute application de dessin, il est vivement recommandé de disposer d'une souris. Moyennant une bonne dose de patience, on peut toutefois se contenter des touches fléchées du clavier.

Les logiciels A vrai dire, la "configuration " matérielle nécessaire dépend étroitement du logiciel utilisé : certains imposent l'emploi de matériel coûteux (disque dur, mémoire étendue, écran haute résolution, imprimante laser, etc.), sans en exploiter forcément toutes les ressources.

Cela peut-être pour "faire sérieux", car leur prix est généralement en rapport avec celui du matériel...

En réalité, un logiciel astucieusement écrit peut faire du travail d'une qualité stupéfiante sur du matériel de très bas de gamme, sans pour autant coûter par trop cher...

A la base, un logiciel de dessin de circuits imprimés transforme l'écran du PC en une grille au pas de 2,54 mm (visible ou non), sur laquelle on peut à volonté poser, déplacer ou supprimer des pastilles et des pistes de différentes tailles.

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Techniques

complémentaires

La plupart du temps, une "bibliothèque" de symboles contient les empreintes des composants les plus courants (boîtiers DIL, connecteurs, etc.), que l'on peut "appeler" au lieu de les dessiner pastille par pastille.

L'utilisateur peut normalement "enrichir" cette bibliothèque avec des symboles de son cru.

Le tracé bien au point, une sortie sur papier ou même sur film plastique peut être déclenchée, pourvu que l'on dispose d'une imprimante ou d'un traceur.

Bien entendu, le tracé peut aussi être sauvegardé sur disquette, afin que l'on puisse ultérieurement le recharger pour exécuter des modifications, ou tout simplement pour reprendre un travail provisoirement interrompu.

Les logiciels les plus simples laissent à leur utilisateur l'entière initiative du parcours des pistes, lui apportant tout au plus une aide pour les positionner correctement par rapport à la grille ou pour exécuter des changements de direction à 45°.

Les programmes les plus perfectionnés prennent en charge plus ou moins complètement le "routage" des pistes à partir d'une liste des interconnexions à effectuer, et selon un certain nombre de règles définies au départ.

Il est évidemment très délicat pour l'utilisateur de sélectionner le logiciel et le matériel qu'il lui faut parmi l'immense variété des combinaisons existantes.

Pour notre part, nous n'avons écrit ce chapitre qu'après avoir acquis la conviction que nous avions trouvé, au terme de longues recherches, la solution optimale pour la catégorie d'utilisateurs qui nous font confiance.

Le logiciel que nous avons sélectionné peut donner sa pleine mesure sur ce qui se fait de moins cher en matière de compatible PC et d'imprimante : typiquement le "premier prix" du rayon informatique de l'hypermarché le plus proche !

Certes, il s'agit de matériel un peu dépassé sur le plan technique, mais qu'importe s'il rend les services qu'on en attend?

Dans toute la mesure du possible, on choisira un écran couleur CGA, et on se procurera une souris compatible.

L'imprimante pourra être tout simplement de type "9 aiguilles", et de préférence à ruban auto-encreur (courte boucle passant dans deux petites cassettes) : ainsi, on pourra ajouter périodiquement quelques gouttes d'encre (spéciale pour imprimantes matricielles!) sur le galet en feutre, pour garantir une impression toujours bien noire, et donc une bonne gravure.

Les imprimantes AMSTRAD des séries DMP 2000 et suivantes correspondent notamment à ces critères.

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LE LOGICIEL BOARDMAKER Parmi tous les logiciels de dessin de circuits imprimés qu'il nous a été donné d'essayer, BOARDMAKER est l'un des rares qui permette d'obtenir des résultats de qualité professionnelle sur un matériel de bas de gamme, tout en offrant des fonctions généralement disponibles seulement sur des stations de travail industrielles.

Ce produit d'origine anglaise tire vraiment le maximum des possibilités graphiques des imprimantes simples, au point de permettre la plupart du temps une gravure directe à partir d'une sortie à l'échelle 1, donc sans réduction photographique.

Mais il peut aussi piloter des périphériques de sortie plus perfectionnés comme des tables traçantes, des imprimantes laser ou des phototraceurs, et produire des documents à l'échelle 2 ou 4. Équipé d'un "zoom" extrêmement performant (7 grossissements différents), il permet de travailler avec la plus haute précision sur un simple écran CGA. Grâce à un double système de commande par menus déroulants et touches de fonction, BOARDMAKER est aussi facile à utiliser pour un débutant que pour un habitué du programme.

En plus du tracé de circuits imprimés (y compris multicouches et à CMS), BOARDMAKER permet de dessiner des schémas électroniques avec une qualité professionnelle : après tout, cela revient aussi à tracer des lignes et à appeler des symboles, et les mêmes outils graphiques peuvent donc être mis à contribution.

Bien entendu, une bibliothèque spécialisée est fournie, et on reçoit ainsi pratiquement deux logiciels pour le prix d'un!

Plusieurs versions permettent de satisfaire tous les besoins et tous les budgets, de l'amateur à l'industriel.

Aux deux extrémités de la gamme, on trouve BOARDMAKER 1 (version de base) et BOARDROUTER, capable de router automatiquement les pistes à partir d'une liste des interconnexions à effectuer (netlist).

Entre les deux se situe BOARDMAKER 2, qui gère aussi des "netlists", mais dans le but de contrôler des tracés routés à la main. BOARDMAKER 2 et BOARDROUTER peuvent aussi créer des fichiers de commande pour machines de production à commande numérique (phototraçage et perçage). Des disquettes de démonstration d'un intérêt exceptionnel sont disponibles à un prix symbolique, et leur copie est autorisée : elles contiennent

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une version complète du logiciel, mais qui ne permet ni la sauvegarde sur disque des travaux effectués, ni la sortie sur des périphériques professionnels.

La sortie sur imprimante matricielle restant possible, on peut réellement dessiner et imprimer des cartes avec la version de démo, mais en sachant bien qu'une fois l'ordinateur arrêté, il ne restera que le tirage papier : pas question donc de modifier un ancien tracé autrement que par retouche manuelle.

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Exemple de tracé d'une carte simple face, réalisé avec BOARDMAKER 1 et sorti sur Imprimante à 9 aiguilles (échelle 2).

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Exemple de tracé d'une carte simple face, réalisé avec BOARDMAKER 1 et sorti sur Imprimante à 9 aiguilles (échelle 1).

Saisie d'un tracé Le lancement de BOARDMAKER est une opération simple : il suffit d'insérer la disquette ou sa copie dans le lecteur en service, et de frapper BM (+

Enter).

f

-

"

« '

En principe, le programme détermine automatiquement le type d'écran utilisé, mais des commandes directes sont prévues en cas de problème : par exemple BM -ADAPC pour un écran CGA, et BM -ADAPH pour un écran Hercules.

Au bout de quelques instants, un écran d'accueil doit apparaître, offrant le choix entre quatre options : - PCB Editor (dessin de circuits imprimés), - Schematic Editor (dessin de schémas), - Library Editor (création de nouveaux symboles en bibliothèque), - Exit to DOS (retour au système DOS).

Pour sélectionner l'un de ces modes, il suffit d'amener la barre claire sur l'option choisie (avec la souris ou les touches fléchées) et de presser Enter, ou de frapper sa première lettre.

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Exemple de tracé d'une carte double face, réalisé avec BOARDMAKER, partiellement routé avec BOARDROUTER, et sorti à l'échelle 1 sur Imprimante à 9 aiguilles (Amstrad DMP 2000).

L'écran de travail apparaît alors, avec au centre un rectangle correspondant au format maximal des cartes réalisables (432 x 432 mm). En fait, ce format est presque toujours beaucoup trop grand, et de toute façon cette "vue générale" ne permet pas de travailler avec précision.

Le grossissement le plus couramment utilisé est le N° 3. Pour l'appeler, il suffit de presser la touche 3 du clavier alphabétique. Par la suite, on pourra choisir instantanément n'importe quel grossissement de 1 à 7 en appuyant sur la touche correspondante, grossir davantage en appuyant sur Z (comme Zoom), ou grossir moins en appuyant sur U (comme Unzoom).

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Dans tous les cas, la nouvelle image est centrée sur le curseur, cette croix blanche que l'on peut déplacer sur l'écran avec la souris ou les touches fléchées. A tout moment, on peut recentrer l'image sur le curseur, sans changement de grossissement, en appuyant sur P (comme Pan).

Ce curseur est un véritable stylo logiciel : c'est lui qui va servir à désigner les endroits où il faut dessiner, et à choisir dans les menus déroulants.

On peut appeler ces menus à partir de la ligne supérieure de l'écran, qui offre six choix possibles (huit pour BOARDMAKER 2 et BOARDROUTER) : - File (fichiers : chargement, sauvegarde, abandon, répertoire, bibliothèques, impression, sortie du programme).

- Edit (modification de pistes, pastilles, textes, symboles).

- Add (ajout de pistes, pastilles, textes, symboles).

- Tools (outils : travail sur blocs, zoom, gestion de la grille et de l'origine, etc.).

- Option (options propres à chaque fonction en service : le message "no mode selected " sanctionne tout appel du menu d'options si aucune fonction n'est en service. Les options les plus courantes sont la forme et le diamètre des pastilles, la largeur des pistes, ou la face sur laquelle on veut travailler).

- Config (configuration : réglages en tous genres, comme dimensions des pastilles et pistes, paramétrage de l'imprimante, forme du curseur, etc.

C'est ici qu'il faudra aller pour adapter le logiciel à votre clavier : AZERTY ou QWERTY. AT ou XT).

Il est logique de commencer par poser quelques éléments, et donc d'appeler le menu "Add ". Celui-ci offre à son tour les choix suivants : - Track (piste).

- Pad (pastille).

- Text (texte).

- Symbol (symbole de la bibliothèque).

Une fois sélectionné l'un de ces choix (par exemple Pad), il faut amener le curseur là où on souhaite intervenir, et presser Enter (ou le bouton correspondant de la souris) : la pastille est alors posée, mais on peut encore déplacer le curseur et appuyer à nouveau sur Enter, la pastille suivra.

Pour poser définitivement la pastille, il faut appuyer sur Esc, ou sur le bouton correspondant de la souris.

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On pourra alors passer à la pastille suivante en positionnant le curseur, et en appuyant à nouveau sur Enter.

Mais on peut aussi utiliser le mode "répétition", encore plus rapide : au lieu d'appuyer sur Esc, il suffit de déplacer le curseur et d'appuyer sur R (comme Repeat) : la pastille précédente est alors définitivement posée, et dupliquée au nouvel emplacement du curseur!

Il n'est pas nécessaire de "viser" très précisément le point où doit être posée la pastille : si l'outil "grid snap" est réglé sur 1/10 de pouce, alors les pastilles ne peuvent se poser ailleurs que sur la grille de 2,54 mm, comme si celle-ci était "aimantée".

Le menu "Tools" permet de supprimer cette assistance lorsqu'il faut poser des pastilles "hors pas", ou de la régler différemment : il faudra par exemple choisir 1/20 de pouce si l'on veut faire passer des pistes entre les pattes d'un boîtier DIL. Tant que l'on est en mode "pose de pastilles", on peut sélectionner le menu "Option" correspondant et choisir forme et taille des prochaines pastilles : il existe 14 formes différentes, tandis que le menu "Config" permet de définir librement 16 tailles personnalisées, comprises entre 16 et 531 millièmes de pouce (0,15 et 13,5 mm).

Le principe est le même pour les pistes (tracks) : le mode "Add Track" étant sélectionné, il faut poser le curseur là où doit commencer la piste et presser Enter. Si l'outil "Rubberband" est en service, une piste provisoire suit le curseur dans tous ses mouvements, pendant que l'on progresse vers la destination prévue.

A chaque fois qu'un changement de direction est nécessaire, il faut presser Enter : le dernier segment tracé devient alors définitif.

Les changements de direction peuvent se faire à angle droit ou oblique selon le réglage de l'outil "Angle Assist" : d'une façon générale, des angles à 45° sont souvent préférables.

Comme les pastilles, les pistes peuvent être répétées : lorsque l'on arrive au dernier segment d'une piste, même complexe, il suffit de ne pas presser Esc mais d'amener le curseur là où doit commencer le "double" de la piste.

La duplication interviendra dès que l'on appuiera sur R, et on peut recommencer cette manœuvre autant de fois qu'il le faut, quitte à presser P entre temps si l'on risque de sortir de l'écran : cela permet de construire des "bus" en un temps record! Bien entendu, on pressera Esc lorsque la toute dernière piste sera posée.

Huit largeurs de pistes peuvent être librement définies dans le menu "Config ", entre 2 et 531 millièmes de pouce (5/100 mm et 13,5 mm).

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En pratique, dans le cas d'une sortie sur imprimante à l'échelle 1, on ne pourra pas tracer de pistes plus fines que le diamètre des aiguilles de la tête d'impression. On ne peut guère espérer descendre en dessous de 0,3 mm, mais il est possible d'optimiser le résultat en s'arrangeant pour que les pistes les plus fines soient de préférence verticales.

Naturellement, des pistes beaucoup plus fines peuvent être tracées à condition d'imprimer à l'échelle 2 ou 4, et de passer par une réduction photographique.

Contrairement à bien des logiciels concurrents, BOARDMAKER gère à la perfection le raccordement des pistes et des pastilles : jamais une piste ne viendra boucher le trou d'une pastille, même si l'on se permet de faire passer une piste par dessus une pastille existante.

Pour poser un symbole, il faut appeler le menu "Add Symbol" et placer le curseur là où doit tomber l'origine du symbole (par exemple la broche N° 1 pour un circuit intégré).

Il faut ensuite préciser le nom de la bibliothèque contenant le modèle du symbole (ou accepter celle qui est proposée par défaut), puis indiquer le nom du symbole choisi.

On ne saurait trop recommander de réaliser une liste écrite des symboles disponibles, mais il est aussi possible de consulter celle-ci sur l'écran. On peut même examiner une réplique agrandie de n'importe quel symbole!

Dès que le nom du symbole est validé par Enter, le tracé correspondant apparaît sur l'écran. On peut encore déplacer le curseur et presser à nouveau Enter, le symbole suivra.

Le menu "Options" permet de faire subir des rotations au symbole, ce qui permet par exemple de placer un circuit intégré horizontalement ou verticalement.

Lorsque le placement est bon, on peut soit appuyer sur Esc pour le confirmer, soit déplacer le curseur et presser R pour en obtenir la répétition.

Du texte peut aussi être inséré dans le tracé, par l'intermédiaire du menu "Add Text" : huit hauteurs de caractères de 25 à 400 millièmes de pouce peuvent être déclarées lors de la configuration, et plusieurs "graisses" sont disponibles.

Le texte est composé au clavier, puis transféré dans le dessin en appuyant sur Enter, en une ou plusieurs fois jusqu'à ce que l'emplacement idéal soit trouvé. A tout moment, on peut appeler le menu "Option" pour modifier la taille et la graisse des caractères, faire pivoter le texte, inverser son sens de lecture, ou changer le texte de couche.

Le texte sera définitivement placé en pressant Esc.

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A n'importe quel stade de l'avancement du tracé, tout élément du dessin peut être repris : déplacé, supprimé, modifié, répété. Il suffit d'appeler le menu "Edit" correspondant, et de désigner l'élément avec le curseur. Tout se passe alors comme si on était revenu en mode "Add", juste avant de presser Esc. N'importe quel élément du dessin préalablement sélectionné peut être effacé en appuyant sur D (comme Delete) ou sur K (comme Kill). Un "fantôme" de ce qui a été supprimé reste cependant visible jusqu'au prochain rafraîchissement de l'image lors d'un changement de grossissement ou d'un recadrage : c'est un point de repère extrêmement appréciable.

Mais on peut aussi intervenir globalement sur toute une zone du dessin ou "bloc".

Pour délimiter un bloc, il faut sélectionner l'outil "Block" du menu "Tools", et désigner deux coins opposés de la zone rectangulaire à définir.

Le bloc ainsi isolé peut alors être manipulé à volonté : déplacé, effacé, répété, ou même imprimé séparément du reste du tracé.

L'accès à toutes les fonctions de base peut se faire plus directement qu'en passant par les menus déroulants, ce qui est particulièrement appréciable si on ne possède pas de souris. On utilise les touches de fonctions, selon l'affectation suivante : F1 : F3 : F5 : F7 :

Edit Track Edit Pad Edit Text Edit Symbol

F2 F4 F6 F8

: : : :

Add Add Add Add

Track Pad Text Symbol

F10 : Block D'une façon générale, toutes les fonctions de BOARDMAKER sont ainsi accessibles au choix, soit par les menus déroulants, soit par une ou deux touches directes. Au fur et à mesure de son apprentissage, l'utilisateur apprendra naturellement et à son rythme un nombre croissant de commandes directes, tout en continuant à utiliser les menus pour les moins usitées.

Circuits double face et multicouches BOARDMAKER peut gérer jusqu'à huit couches de cuivre plus deux couches de sérigraphie : les couches que l'on souhaite utiliser doivent au préalable être "ouvertes" dans le menu de configuration, opération au cours de laquelle on peut choisir leurs couleurs sur l'écran.

Techniques

complémentaires

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Le plus souvent, on travaillera en simple ou double face, c'est-à-dire avec les couches (layers) suivantes : - Layer 0 : sérigraphie du côté composants (plan d'implantation).

- Layer 1 : cuivre du côté composants (en double face seulement).

- Layer 8 : cuivre du côté soudures.

Dans tous les cas, l'écran représente les tracés vus depuis le côté composants, et donc par transparence pour ce qui est de la couche N° 8.

Chacune de ces couches pourra évidemment être imprimée séparément, mais il est possible de demander le groupage de plusieurs couches sur un seul tirage.

A tout moment pendant la construction du dessin, on peut appeler le menu "Options" correspondant à l'opération en cours et choisir la couche dans laquelle elle continuera à s'effectuer.

Lorsque l'on change de couche pendant le tracé d'une piste, il faut prévoir un "via", c'est-à-dire une pastille sur chaque face que l'on réunira soit par un fil soudé, soit par un trou métallisé ou un rivet spécial. Il est possible de demander à BOARDMAKER de placer automatiquement ces pastilles en activant l'option " Auto Via ".

Sauvegardes et rechargements Indispensable pour mettre en sécurité un travail en cours ou pour réserver une possibilité de modifications futures, la sauvegarde d'un tracé sur disquette est impossible sur les versions de démonstration. Sur les versions commerciales, la sauvegarde peut être déclenchée à partir du menu " File " en sélectionnant le choix "Save". Un fichier portant l'extension "PCB" est alors créé ou mis à jour, qui portera le nom fourni par l'utilisateur ou bien NONAME.PCB par défaut.

A intervalles réguliers (réglables) pendant le travail sur un tracé, BOARDMAKER s'interrompt pour proposer une sauvegarde de sécurité, que l'utilisateur est libre d'accepter ou de refuser.

Le rechargement d'un ancien tracé se fait par l'intermédiaire du choix "Load" de ce même menu "File". Le tracé en question réapparaît alors à l'écran dans l'état exact qui était le sien au moment de la sauvegarde, et on peut le compléter ou le modifier à loisir, puis éventuellement le sauvegarder à nouveau sous le même nom ou sous un autre.

La fonction "Load" est disponible sur les disquettes de démonstration, qui contiennent quelques échantillons de tracés complexes. Cela permet donc éventuellement de recevoir des tracés émanant de possesseurs de la version complète, et de les imprimer ou même de les modifier, mais sans possibilité de sauvegarde de la nouvelle version.

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Techniques

complémentaires

Les sorties Le choix "Output" du menu "File" donne lui-même accès à un nouveau menu, tant sont variées les possibilités de sortie offertes par BOARDMAKER. Dans notre contexte, nous nous intéresserons surtout à l'option "Print AU" (sortie complète sur imprimante), et aux imprimantes matricielles à 9 aiguilles.

La première chose à faire est de sélectionner la couche que l'on veut imprimer, et l'échelle désirée : en général 1, mais les échelles 2 et 4 permettent d'obtenir des documents de gravure encore plus précis par réduction photographique ou au photocopieur.

Même un copieur incapable d'effectuer directement une réduction à 50 % peut rendre service : il suffit de travailler en deux temps et d'appliquer deux fois une réduction à 70,7 %.

Deux qualités d'impression sont offertes : normale et "Bold", c'est-à-dire grasse. Cette dernière option sera systématiquement choisie lors de la réalisation d'un cliché "bon à graver".

Une option est même prévue pour imprimer en négatif ("inverted" ), c'est-àdire des pistes blanches sur un fond noir. Intéressante avec les imprimantes laser, cette possibilité est à proscrire avec les imprimantes matricielles : outre le fait que le résultat ne serait guère convaincant, la tête d'impression ne résisterait pas longtemps à pareille épreuve!

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L'impression se fait ordinairement sur du papier blanc de 80 g/m (papier pour listing de bonne qualité), mais des résultats encore meilleurs peuvent être obtenus avec certains papiers spéciaux (notamment "couchés" ).

Le calque est à proscrire absolument, car l'encre s'y étale rapidement, "empâtant" le tracé de façon irrémédiable.

Par contre, il existe des films plastique spéciaux pour imprimantes matricielles et qui, revêtus d'une couche capable de fixer l'encre, permettent d'obtenir directement des clichés transparents (Arkwright, 3M, etc.). Ils servent normalement à réaliser des transparents pour rétroprojection.

Attention, leur séchage est relativement lent!

Il est indispensable de les utiliser avec un ruban fortement encré, mais même dans ces conditions, l'opacité n'est pas toujours suffisante. Un artifice généralement efficace consiste à exécuter deux films identiques, et à les superposer avec précision au moyen de ruban adhésif.

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Dans tous les cas, on ne saurait trop recommander de réencrer régulièrement les rubans, et même les neufs qui ont une fâcheuse tendance à sécher chez les revendeurs. Cela peut se faire avec une petite machine spéciale ou avec un simple flacon compte-gouttes pour les rubans à double cassette. Attention! Seule de l'encre très spéciale doit être utilisée : de l'encre à tampons pourrait endommager gravement l'imprimante, et ne donnerait pas le résultat escompté.

Les atomiseurs de "teinture à calquer" (TRANSPAGE, DIAPHANE, etc.), capables de rendre le papier blanc presque aussi translucide que le calque, ne doivent pas être employés avec des tracés exécutés sur imprimante matricielle, car ces produits dissolvent l'encre.

On peut par contre les utiliser avec de bonnes photocopies, normales ou en réduction, car ils respectent la plupart des "toners" ou encres pour photocopieurs.

Bien entendu, les heureux possesseurs d'une imprimante laser, d'une table traçante, ou plus modestement d'une imprimante à jet d'encre ou à transfert thermique pourront obtenir des résultats encore meilleurs, notamment sur film plastique transparent. Attention, il s'agit de films spéciaux, spécifiques pour chaque catégorie d'imprimante et différents de ceux utilisés dans les imprimantes matricielles ou dans les photocopieurs.

Dans tous les cas, l'opacité d'un film imprimé ou photocopié n'atteignant pas celle d'un cliché photographique, il importe de déterminer très exactement le temps d'insolation de la plaquette afin de profiter au maximum de la "latitude de pose". assez étroite, de la résine : il est donc plus que jamais indispensable de procéder à quelques essais afin d'étalonner le procédé.

Netlists et routage automatique Le principe des listes d'équipotentielles (ou "netlists") est un outil extrêmement puissant, dont l'emploi tend à se généraliser.

Il est fondé sur le fait que l'on peut définir complètement un schéma par une liste des connexions à établir entre les différentes broches de tous les composants du montage.

A vrai dire, cocher des liaisons sur un schéma théorique au fur et à mesure que l'on dessine le circuit imprimé, c'est déjà utiliser intuitivement des netlists!

Une telle liste peut être établie manuellement, ou fournie par un logiciel de saisie de schéma. Dans tous les cas, cependant, il s'agit d'un "fichier texte" qui peut être examiné ou modifié à l'aide d'un simple éditeur de texte.

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Il existe deux principales façons d'utiliser les netlists : pour contrôler un tracé routé à la main, et pour décrire à un routeur automatique le travail qu'il devra effectuer.

BOARDMAKER 2 met en œuvre ce premier principe, tandis que BOARDROUTER combine les deux.

Dans la pratique, il faut donc toujours commencer par définir la totalité des liaisons prévues. C'est simple et rapide grâce à "l'éditeur de netlists" incorporé à BOARDMAKER 2 et à BOARDROUTER : pour chaque équipotentielle. il suffit en fait de "cliquer" le curseur sur toutes les pastilles devant en faire partie. De fines lignes blanches tracées "à vol d'oiseau" permettent de suivre les progrès de ce travail.

Mais il est encore plus confortable "d'importer" une netlist produite par un logiciel de saisie de schéma, si on utilise ce genre d'outil.

Au fur et à mesure que des pistes sont tracées, la comparaison avec la netlist permet de vérifier que l'on n'a rien oublié, et qu'inversement on n'a pas créé de liaison non prévue.

BOARDROUTER est en quelque sorte un "module additionnel" de BOARDMAKER 2 : on peut l'appeler à tout moment (par le menu "Net" ) pour router tout ou partie des pistes non encore tracées mais définies dans la netlist, puis l'interrompre à volonté pour reprendre "la main ".

On peut ainsi faire alterner des phases de routage manuel et automatique.

C'est important, car aucun routeur automatique n'est efficace à 100 % : il y a toujours une petite proportion de liaisons "à problèmes" qu'il faut se résoudre à router manuellement, tandis que l'on peut avoir des préférences quant au parcours de certaines pistes critiques (les masses par exemple).

La "stratégie" appliquée par un autorouteur n'est de toute façon pas la même que celle d'un dessinateur : BOARDROUTER, par exemple, part du principe que la carte à réaliser est à double face, et rassemble les pistes verticales sur l'une et les pistes horizontales sur l'autre. C'est particulièrement efficace pour éviter les blocages, mais cela peut conduire à un nombre de "vias" notablement supérieur à ce que l'on aurait pu obtenir manuellement.

Mais rien n'empêche d'optimiser à la main un tracé produit par l'autorouteur, afin d'éliminer des vias ou pour raccourcir certaines pistes : toute piste autoroutée reste modifiable par l'intermédiaire du menu "Edit Track", comme si elle avait été routée manuellement.

BOARDROUTER est donc relativement à l'aise dans les cartes complexes à base de circuits logiques et microprocesseurs, mais il vaut mieux router à la main les cartes analogiques simples (c'est d'ailleurs vrai avec pratiquement tous les autorouteurs).

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L'une des forces de BOARDROUTER est précisément de permettre à son utilisateur de doser le rapport entre routage manuel et automatique.

Pour passer à la pratique Ce chapitre et une disquette de démonstration de BOARDMAKER 1 suffisent déjà pour réaliser de petits circuits imprimés de très haute qualité sur un compatible PC de bas de gamme équipé d'une simple imprimante à 9 aiguilles.

Les disquettes de démonstration de BOARDMAKER et de BOARDROUTER reproduites sur le CD-ROM de notre ouvrage Logiciels PC pour l'électronique, paru dans cette même collection, offre également beaucoup d'autres utilitaires capables de rendre de fiers services.

Les versions complètes, pour leur part, sont livrées avec un gros classeur à feuillets mobiles contenant plusieurs centaines de pages : un véritable ouvrage de référence dans lequel chaque commande est expliquée dans ses moindres détails.

Nous conseillons donc à nos lecteurs de commencer par se procurer la disquette de démo de BOARDMAKER 1. Nous pensons sincèrement qu'il n'existe pas de meilleur moyen pour découvrir la conception de circuits imprimés sur PC. Mais attention : la plupart du temps, l'essayer c'est l'adopter définitivement !

Fig. 6-13 — Définition des caractéristiques g é o m é t r i q u e s d ' u n b o b i n a g e i m p r i m é .

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Techniques

complémentaires

Comme son nom l'indique, un bobinage est généralement constitué de plusieurs spires de fil conducteur, enroulées sur un mandrin isolant. Dans le domaine des bobinages haute fréquence, qui comportent assez peu de spires, il a été imaginé de graver sur une carte de circuit imprimé une spirale conductrice prétendant remplacer le bobinage traditionnel. Des essais poussés ont prouvé que cette technique était parfaitement valable pour des fréquences d'utilisation s'étendant approximativement de 10 à 200 MHz. La fig. 6-13 représente un transformateur constitué de deux enroulements interpénétrés, de forme carrée, et indique les notations adoptées pour leurs diverses dimensions. La fig. 6-14 donne, pour plusieurs valeurs de ces paramètres géométriques, le coefficient

Fig. 6-14. — A b a q u e de calcul des bobinages imbriqués.

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de self-induction correspondant pour chacun des deux bobinages. La fig. 6-15 permet de déterminer ce même coefficient (inductance) pour une bobine unique remplaçant les deux précédentes, et comportant donc deux fois plus de spires. La fig. 6-16 montre l'influence de A, côté du vide central, sur l'inductance résultante, ce qui peut être utile pour réaliser des selfs de faible valeur.

Les essais que nous avons entrepris sur l'utilisation de ces selfs en HF et VHF, qui ont été présentés dans notre ouvrage "Réalisez vos récepteurs en circuits intégrés" se sont révélés très encourageants, et devraient inciter de nombreux amateurs à se lancer dans cette voie. Les principaux avantages de cette méthode de réalisation des bobinages sont :

Fig. 6-15. — A b a q u e de calcul des bobinages simples.

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Techniques

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• absence de recours à des composants mécaniques spéciaux ; • reproductibilité totale des montages ; D'un point de vue pratique, l'étude du dessin à graver se fait sur calque, à l'échelle 4, ce qui permet, par réduction photographique, d'obtenir un masque irréprochable pouvant être associé par collage à d'autres parties de circuit dessinées à l'échelle 1.

Des techniques similaires permettent d'ailleurs de réaliser, en circuit imprimé, bien d'autres types de composants: la fig. 6-17 représente le tracé d'une résistance non-inductive d'environ 5 ohms, obtenu par réduction d'un tracé

Fig. 6-16. — Influence des dimensions du vide central.

Fig. 6-17. — Cette résistance de 5 o h m s peut être gravée sur circuit imprimé grâce aux techniques de r é d u c t i o n p h o t o g r a p h i q u e .

Techniques

compiémentaires

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F i g . 6-18. — La largeur d'une piste passant au dessus d ' u n plan de masse détermine l'impédance caractéristique de cette ligne.

Exemple de circuit utilisant la t e c h n i q u e des bobinages imprimés.

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Techniques

complémentaires

Une simple p l u m e à norme-graphe p e u t suffire p o u r réaliser de b o n s dessins en vue d'une réduction p h o t o g r a p h i q u e .

Les c l i c h é s provenant d ' u n e r é d u c t i o n p h o t o g r a p h i q u e peuvent être assemblés par collage à d'autres éléments de dessin exécutés sur calque, à l'encre de chine.

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complémentaires

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Utilisation d'un a g r a n d i s s e u r c o m m e appareil de prise de vue lors d'une r é d u c t i o n photographique.

exécuté à l'échelle 10. Cet élément peut servir de résistance chauffante à basse température, ou entrer dans la composition de capteurs. A condition de mettre en œuvre la technique "double face", on peut réaliser facilement des condensateurs de faible valeur (quelques pF) ou même des lignes de transmission d'impédance caractéristique parfaitement définie : la figure 6-18 donne quelques exemples correspondant à des impédances courantes, et valables dans le cas d'un stratifié verre époxy 16/10 mm dont la seconde face est uniformément cuivrée (plan de masse). En ajustant précisément la longueur de telles lignes à constantes réparties (selfs et condensateurs simultanément), on peut les accorder sur des fréquences pouvant dépasser 500 MHz. La technique des bobinages imprimés gagne ainsi du terrain vers les fréquences les plus élevées qu'il est possible d'atteindre sans se tourner vers des isolants performants (téflon notamment).

CHAPITRE

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PASSONS A LA PRATIQUE

A yant maintenant achevé d'exposer les différents procédés utilisables ainsi que les précautions à prendre pour maîtriser les techniques de photogravure, nous allons à présent décrire pas à pas, du début à la fin, quelques exemples type de travaux réalisables pour un amateur moyennement équipé.

TIRAGE SUR RÉSINE POSITIVE D'UN TRACÉ SUR CALQUE Ce travail est le plus simple qui puisse être exécuté par un débutant en photogravure ; il ne requiert que très peu de matériel et constitue le trait d'union entre les techniques de gravure directe (tracé du dessin sur la plaquette à l'aide d'un vernis ou d'une encre spéciale ou encore de symboles à transfert) et les procédés photographiques.

RÉALISATION DU DESSIN DES CONNEXIONS Un circuit imprimé est une plaquette isolante percée de trous dans lesquels sont enfilés les fils de raccordement des composants du montage à câbler, et dont le dos porte des pistes cuivrées matérialisant les connexions électriques devant relier les composants entre eux. Les fils de composants sont soudés directement sur ces pistes qui peuvent parfois recouvrir les deux faces de la plaquette (technique "double face"). Le procédé de câblage sur circuits imprimés est de très loin le plus employé, tant dans l'industrie que dans le domaine "grand public", en raison des possibilités très étendues qu'il offre. Il n'existe pas vraiment de méthode à la fois systématique et simple pour déterminer le meilleur tracé des connexions. Une "recette de cuisine" consiste à suivre de très près le schéma de principe, en conservant aux divers éléments leur disposition relative. Deux pistes ne pouvant pas se croiser (sauf en technique double face où il suffit de traverser la plaquette au moyen d'un fil soudé sur les deux faces), si aucun moyen de contournement ne s'avère utilisable, il faut prévoir un "strap" c'est-à-dire un fil prenant la place d'un composant et reliant les deux moitiés de la piste interrompue, terminées chacune par une pastille à souder.

Passons à la pratique

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Le choix du style graphique dépendra du matériel de dessin disponible, des techniques photographiques que l'on peut mettre en œuvre, et du type de montage réalisé. En particulier, lors de l'étude d'un circuit haute fréquence (HF), il faut veiller à réduire le plus possible la longueur des connexions, quitte à augmenter le nombre de straps nécessaires. Dans tous les cas, la réalisation d'un dessin de circuit imprimé demande une certaine habitude, un certain "sixième sens" qui s'acquiert assez rapidement en étudiant des circuits de plus en plus complexes.

Pour le tracé des pastilles au moyen d'un stylo à encre de chine, il est commode d'utiliser une pièce percée d'un trou de 3 mm de diamètre (par exemple un vieux triac en boîtier T03 plastique) dans lequel on déplacera la plume de 1,2 mm de diamètre ; un trou de 0,6 mm de diamètre sera ainsi ménagé au centre de la pastille.

Lorsque de forts courants sont en jeu, on peut recourir à un tracé ménageant des parties conductrices aussi larges que possible. Un tel dessin, appelé "anglais" par certains mauvais esprits du fait de son anticonformisme pourrait plutôt prendre le nom d' "écologique". En effet, les parties cuivrées à attaquer sont très restreintes d'où une usure moins rapide des bains de gravure et des rejets à l'égout moins importants. Un tel dessin n'est jamais réalisé directement, on se contente de tracer le négatif, simplement constitué de traits et de points.

Ce négatif peut servir à insoler directement une résine négative mais oblige à effectuer une copie inversée sur film orange, par exemple, si Ton ne dispose que d'une résine positive.

Avant de donner le "bon à tirer", une sérieuse vérification du dessin s'impose afin de s'éviter de désagréables surprises lors des essais du montage.

Si possible, faire vérifier également par une tierce personne : on détecte difficilement ses propres erreurs !

PRÉPARATION DE LA PLAQUETTE A GRAVER • Si l'on tait usage de plaquettes présensibilisées, la seule préparation à effectuer est le découpage au format voulu, avec toutes les précautions nécessaires pour éviter les rayures. La plaquette découpée sera immédiatement utilisée, et le morceau restant soigneusement rangé dans son emballage d'origine, étanche à la lumière. Le découpage peut s'effectuer, après traçage, au moyen d'une scie à métaux ou mieux d'une cisaille à tôle ou d'un petit massicot garantissant des découpes très droites. Il est conseillé d'ébarber au papier de verre les arêtes de la plaquette, afin d'éviter l'endommagement du cliché lors du pressage dans le châssis.

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Passons à la pratique

L e d é c a p a g e d e s p l a q u e t t e s a v a n t sensibilisation p e u t s e faire c h i m i q u e m e n t (fixateur c o n c e n t r é HYPAM llford).

... ou m é c a n i q u e m e n t dans les cas graves (poudre à récurer).

Passons à la pratique

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Dans les deux c a s , un énergique lavage à l'eau c o u r a n t e est la c o n d i t i o n sine q u a non d ' u n résultat correct.

• L'amateur sensibilisant lui-même ses plaquettes a tout intérêt à n'effectuer cette opération qu'après découpage : le travail sera facilité et les problèmes de conservation et de manipulation ne se poseront pas. La plaquette brute devra être parfaitement décapée à l'aide de poudre à récurer, par exemple, puis rincée longuement à grand eau. On pourra lui faire subir un traitement de surface améliorant la tenue de la couche de résine en l'immergeant pendant 30 secondes dans la solution suivante :

Fixateur concentré HYPAM llford ^ a u

1 partie 1 partie

Enfin, un dégraissage sera effectué en frottant la surface cuivrée avec un chiffon imbibé du solvant suivant (qui peut également servir à enlever les restes de résine séchée) : Trichloréthylène Alcool à brûler

1 partie 1 partie

(produit dégageant des vapeurs nocives et attaquant la peau) La plaquette ainsi apprêtée peut maintenant recevoir (sans attendre) une couche de résine dans les conditions garantissant une adhérence maximale.

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Passons à la pratique

SENSIBILISATION D'UNE PLAQUETTE La méthode d'étalement de la couche dépend beaucoup du conditionnement sous lequel a été achetée la résine.

Dans le cas d'une résine présentée en bombe aérosol, on suivra les instructions figurant dans le mode d'emploi, avec toutefois une possibilité d'amélioration : si la plaquette est de dimensions modestes, on pourra la fixer provisoirement (ruban adhésif double face) sur le plateau ponceur rotatif adaptable sur une perceuse électrique. L'outil sera alimenté à travers un variateur de vitesse, de façon à ne pas dépasser quelques dizaines de tours par minute. C'est sur la plaquette en rotation que l'on pulvérisera la résine, qui formera une couche très uniforme.

Diverses solutions utilisables pour tirer les circuits imprimés par la voie p h o t o g r a p h i q u e : — Résine négative en bouteille avec ses produits associés (révélateur, solvants).

— Plaquettes présensibilisées positives.

— Résine positive en b o m b e s aérosols.

Passons à la pratique

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La pulvérisation régulière de résine en b o m b e aérosol peut être facilitée par l'utilisation d ' u n e p e r c e u s e avec plateau p o n c e u r . La plaquette est fixée au m o y e n de ruban adhésif d o u b l e face et la perceuse est alimentée sous tension réduite.

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Passons à la pratique

La sensibilisation des plaquettes à partir de résines en vrac peut s'effectuer au moyen d'une seringue servant de c o m p t e - g o u t t e s et... d ' u n doigt de l'opérateur.

Dans le cas d'une résine en vrac, la méthode donnant les meilleurs résultats pour une consommation des plus réduites est la suivante : • Si un solvant spécial est fourni pour diluer la résine, on réalisera une dilution à 50%.

3

• A l'aide d'une seringue, on prélèvera 1 à 2 c m de ce mélange et on couvrira la surface de la plaquette de gouttes espacées de 1 à 3 cm.

• Très vite, on étalera ces gouttes sur toute la plaquette sans oublier les bords ou les coins, au moyen d'un doigt ou de tout accessoire plus pratique, mais dans tous les cas en croisant 1 ou 2 fois comme en peinture. En aucun cas la couche ne soit sécher avant la fin de cette opération, sinon nettoyer la plaquette au solvant puis renouveler l'opération en augmentant la dose de résine ou à vitesse plus importante.

• Sécher la couche au moyen d'un sèche-cheveux électrique soufflant de l'air chaud (ne pas dépasser 80°C). En l'absence de cet accessoire, le temps de séchage varie selon les types de résines de 5 minutes à 24 heures. Le sèchecheveux réduit ces temps à 1 ou 2 minutes.

Il convient de noter que les couches les plus fines donnent presque toujours les meilleurs résultats.

Passons

à

la

pratique

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INSOLATION DE LA PLAQUETTE SENSIBILISÉE A l'intérieur du châssis d'exposition, disposer d'abord la plaquette, face sensible vers les tubes, puis le cliché, en veillant à ne pas en intervertir les faces. Sur un calque bien réalisé, le dessin doit être exécuté de telle sorte que l'encre soit en contact avec la couche sensible. De même, s'il s'agit d'un tirage sur film, il est souhaitable de s'arranger pour que l'émulsion du film soit en contact avec la couche sensible. L'explication de ces recommandations a été fournie sous une forme différente à la figure 3-8.

Après avoir fermé le châssis, mettre les tubes sous tension pendant le temps qui aura été déterminé par des essais préalables. Il faut en moyenne exposer deux fois plus longtemps à travers un calque qu'à travers un film. Avec le châssis que nous avons décrit et les résines courantes, le temps d'exposition à travers un film est d'environ 3 minutes.

DÉVELOPPEMENT DE LA PLAQUETTE EXPOSÉE La plaquette insolée sera posée sur le fond d'une cuvette, face sensible vers le haut. On l'arrosera de révélateur en bon état de conservation, ce qui doit faire apparaître l'image colorée des pistes à graver. Seules certaines résines supportent le frottement d'un coton pour accélérer le développement, mais nous déconseillons cette pratique en raison des risques de rayures qu'elle fait courir à la couche.

Une fois le développement achevé (normalement au bout du temps indiqué par le fabriquant des produits), sortir la plaquette du bain avec des pinces et la rincer à grande eau. Si les opérations se sont déroulées correctement, les zones devant rester cuivrées doivent être entièrement colorées, et les zones devant être attaquées doivent briller d'un éclat métallique. Il est très recommandé d'effectuer un second séchage au sèche-cheveux avant de passer à la gravure chimique, ce qui permet, de plus, de réaliser d'éventuelles corrections au moyen d'un vernis à l'alcool coloré et d'une aiguille emmanchée ou d'un marqueur spécial.

L'ATTAQUE CHIMIQUE A défaut d'une machine à agitation qui est capable de graver un circuit en environ 5 minutes, une attaque à la cuvette suffit amplement, et prend de 15 minutes à 2 heures, selon l'état d'usure du perchlorure et sa concentration d'origine. La procédure est la suivante : • Remplir à moitié la cuvette de perchlorure de fer en bon état.

• Poser la plaquette sur la surface du liquide, face à graver vers le bas.

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Passons à la pratique

• Enfoncer la plaquette dans le bain au moyen d'une paire de pinces en plastique.

• Agiter la cuvette pendant quelques secondes.

• Sortir à plusieurs reprises la plaquette du bain, afin d'éviter la formation de bulles, et la replacer dans la même position.

• Au bout d'une minute, sortir la plaquette, la rincer, et observer si l'attaque se produit comme prévu. Sinon, il est encore temps de sécher la plaquette et d'y apporter des corrections.

• Replonger la plaquette dans le bain et surveiller toutes les 5 à 6 minutes l'état d'avancement de la gravure.

• Quand toutes les parties devant disparaître ont été dissoutes, rincer abondamment la plaquette et la nettoyer au moyen du mélange trichloréthylène/alcool à brûler. Le circuit est prêt à être percé et câblé.

NB. — Certaines résines constituant une couche de vernis soudable, il n'est pas toujours nécessaire de décaper la plaquette avant câblage.

Les opérations de gravure peuvent être accélérées en agitant fréquemment la cuvette, en amenant le bain à une température d'environ 50°, ou en arrosant constamment la surface à graver avec l'agent d'attaque. On notera que, si le perchlorure de fer n'est pas vraiment dangereux (sauf en cas de projections dans les yeux) il possède un fort pouvoir colorant et peut causer des taches indélébiles sur les vêtements. On évitera également tout contact avec des objets métalliques (ne pas faire comme ce technicien qui avait utilisé un tube de cuivre pour faire circuler le perchlorure !).

TIRAGE D'UN CONTRETYPE SUR FILM PHOTOGRAPHIQUE Les pricipaux cas nécessitant un contretype (c'est-à-dire une copie sur transparent) sont les suivants : • tirage sur résine négative d'un dessin exécuté sur calque ; • tirage sur résine positive du négatif d'un circuit imprimé type "anglais" ; • nécessité de conserver plusieurs exemplaires d'un même document transparent ; • tirage de plaques décoratives.

Les opérations se dérouleront en lumière inactinique, c'est-à-dire rouge pour le cas qui nous intéresse. La marche à suivre est la suivante : • Découper une feuille de film "lith" (Gevalith, Kodalith, llfolith, etc.) à un format légèrement supérieur à celui de l'original, et la placer dans le châssis d'exposition, face sensible vers la source de lumière. La face sensible se reconnaît à sa

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couleur plus claire, son aspect mat, et le fait qu'elle se trouve à l'intérieur de la courbure du film. Refermer soigneusement la boite de film.

• Poser l'original sur le film après avoir soigneusement déterminé son orientation : si la copie inversée que l'on se propose de tirer est destinée à servir directement de masque d'insolation de la résine, il faut retourner l'original face pour face par rapport à la position qu'il occuperait dans le châssis s'il servait directement à insoler la résine. De cette façon, le côté émulsion de la copie se trouvera bien en contact avec la couche de résine lors du tirage définitif. Il est nécessaire de réfléchir à ce problème dès l'exécution du dessin afin de se placer dans les meilleures conditions : si le dessin sur calque sert directement de masque, il faut dessiner les pistes vues depuis le côté composants de la plaquette, c'est-à-dire par transparence. Par contre, si c'est un contretype qui doit servir de masque, on représentera les pistes telles qu'elles se présenteront sur la plaquette. Le travail sera alors assuré dans les meilleures conditions (encre sur émulsion puis émulsion sur résine).

• Abaisser la vitre de pressage en prenant garde de ne pas déplacer l'original, mais laisser le couvercle ouvert.

• Allumer pendant 10 à 30 secondes l'éclairage principal du laboratoire (lumière blanche) puis l'éteindre à nouveau (temps exact déterminé par essais préalables).

• Sortir le film du châssis et le plonger dans le révélateur jusqu'à apparition d'une image comportant des noirs parfaitement opaques et des blancs absolument purs (mais pas encore transparents).

• Rincer le film, ou le passer dans un bain d'arrêt, puis le plonger dans un fixateur quelconque pendant un temps double de celui nécessaire aux parties blanches pour devenir transparentes".

• Laver alors abondamment le cliché à grande eau avant de le mettre à sécher.

TIRAGE D'UN CONTRETYPE SUR FILM "ORANGE" L'intérêt de cette méthode est d'être applicable en lumière blanche atténuée, donc sans chambre noire.

• Disposer film et original dans le châssis comme précédemment, mais cette fois, rabattre le couvercle.

• Allumer les tubes actiniques pendant un temps qui aura été déterminé par un essai préalable.

• Sortir le film du châssis et le poser, face sensible vers le haut, sur une surface plane, lisse et exempte de toute poussière abrasive (par exemple une plaque de verre ou de plexiglas). Verser un peu de révélateur spécial sur le film et frotter sa surface à l'aide d'un tampon de cellulose imbibé de révélateur jusqu'à ce que

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Passons à la pratique

toutes les parties devant devenir blanches aient perdu leur résine. Passer alors sur toute la surface du cliché un tampon neuf imbibé de révélateur, puis laisser sécher sans aucun rinçage intermédiaire.

Des retouches peuvent être exécutées sur le film sec au moyen de gouache colorée en noir ou rouge-orangé (sans dilution).

La qualité du f i l m d é t e r m i n e d i r e c t e m e n t celle de ta g r a v u r e .

COPIE EXACTE D'UN DOCUMENT TRANSPARENT PAR INVERSION D'UN FILM PHOTO Pour obtenir une copie présentant les mêmes valeurs lumineuses que l'original, deux solutions s'offrent à nous.

— passer par l'intermédiaire d'un négatif (inversion photographique) ; — inverser chimiquement le film pour obtenir un positif.

La marche à suivre pour cette seconde méthode est la suivante : • Commencer les opérations comme pour tirer un contretype mais ne pas fixer le film. m Plonger le film dans un bain de blanchiment réalisé selon une des formules que nous avons données jusqu'à disparition complète des noirs de l'image.

Rincer soigneusement.

P a s s o n s a la pratique

131

• Allumer alors la lumière blanche du laboratoire, éclairer largement la face sensible du film ainsi que son dos, puis reprendre le traitement habituel, depuis le révélateur jusqu'à la fin.

NB. — Le succès de cette méthode exige que le premier développement soit poussé à fond, jusqu'à la limite du début de noircissement des parties blanches.

COPIE SUR FILM AUTOPOSITIF D'UN DOCUMENT OPAQUE Ce procédé est le seul qui permette, sans chambre noire ni équipement de prise de vue ou de photocopie, d'effectuer sur transparent une copie exacte d'un document opaque. Il évite de décalquer à l'encre un modèle de circuit imprimé figurant dans une revue ou un livre. Il fait appel à un film spécial utilisé par les imprimeurs en grosses quantités, mais disponible au détail chez les revendeurs de composants électroniques (par exemple sous la marque POSIREFLEX).

• Disposer sous le document à reproduire une feuille de papier noir.

• En lumière du jour atténuée, découper une feuille de film du format voulu, et la poser sur l'original (imprimé noir sur blanc) émulsion en contact avec la feuille.

• Presser le tout au moyen d'une épaisse plaque de verre.

• Eclairer uniformément ce montage, à travers la vitre, au moyen d'une ampoule de 100 à 1000 W ou aux ultra-violets, pendant un temps qui aura été déterminé expérimentalement (plusieurs minutes).

• Développer le film dans une cuvette remplie de révélateur spécialement destiné à cet usage et vendu en même temps.

• Effectuer ensuite comme de coutume rinçage, fixage, lavage et séchage, ou utiliser le révélateur-fixateur spécifique.

Le document obtenu peut servir directement à insoler une résine positive, ou à tirer un négatif sur film orange ou autre, destiné à insoler une résine négative.

Ce procédé permet donc, sans disposer d'aucun équipement photographique particulier de tirer sans aucune intervention graphique des circuits imprimés exactement conformes aux modèles publiés dans les revues spécialisées, ce qui représente un atout important pour la réussite du montage.

Il est toutefois de plus en plus concurrencé par la photocopie.

132

Passons à la pratique

REPRODUCTION AVEC CHANGEMENT D'ECHELLE Toutes les techniques qui ont été exposées jusqu'à présent sont dites "par contact" et conservent donc rigoureusement les dimensions du document d'origine. Toutefois, dans de nombreux cas, un changement d'échelle s'avère indispensable, ce qui implique l'utilisation d'équipements optiques (appareil photo, agrandisseur) et de films ne pouvant être traités qu'en chambre noire.

en démontant boîte à lumière et condenseur.

Certains modèles de circuits imprimés de grande taille ne peuvent être publiés dans les revues (et surtout dans les livres) qu'à l'échelle 112, voire 1 / 4 . Il faut, dans ce cas opérer un agrandissement de l'original.

D'autre part, certains motifs de grande finesse ne peuvent être dessinés avec précision qu'à une échelle supérieure à 1. Le masque d'exposition définitif ne pourra être qu'un film constituant le résultat d'une réduction photographique.

Nous pensons, notamment, à la technique des bobinages imprimés.

Passons Ă la pratique

133

Un m o r c e a u de c a l q u e glissĂŠ d a n s le presse-film de l'appareil p h o t o permet une mise au point prĂŠcise. Le statif s u p p o r t a n t ici l'appareil fait partie d'un agrandisseur.

134

Passons à la pratique

Le principe de la méthode est le suivant : à l'aide d'un appareil photo ou d'un agrandisseur chargé au moyen d'un morceau de film "lith", on effectue une prise de vue du document dont l'échelle doit être modifiée. Une fois développé, ce négatif est replacé dans l'agrandisseur et sert à projeter sur un morceau de film de dimensions appropriées une image qui peut être plus petite ou plus grande que l'original, selon le réglage. Lors de la mise au point le diaphragme de l'objectif sera ouvert à fond, de manière à opérer sur une image plus lumineuse.

Pour l'exposition, il sera fermé à 8 ou 11, ceci garantissant une netteté optimale du cliché. Le document original sera fixé sur le plateau de l'agrandisseur. S'il s'agit d'un calque, il sera doublé d'une feuille blanche apportant le contraste nécessaire. On démontrera la boîte à lumière et le condenseur de l'agrandisseur, et on introduira un morceau de calque dans le passe-vue. A l'aide de la boîte à lumière (ou de toute autre ampoule) on éclairera fortement le sujet afin de régler la mise au point. Ceci fait, on repassera en éclairage inactinique et on remplacera le calque par le film disposé émulsion vers le bas. On éclairera uniformément l'original pendant un temps suffisant pour exposer correctement le film qui sera alors traité comme à l'accoutumée. Une fois sec, il sera replacé dans le passe-vue de l'agrandisseur qui, entre temps aura été remonté. Si les réglages n'ont pas changé, l'image projetée doit conserver les dimensions de l'original. On mesurera la distance séparant deux points particuliers de l'original, et on multipliera le résultat par le rapport de changement d'échelle désiré. On pourra alors régler l'agrandisseur de façon à obtenir une image nette sur laquelle les deux points déjà cités seront séparés par une distance égale au résultat du calcul. Après réglage du diaphragme, on peut alors disposer une feuille de film sur le plateau, émulsion vers le haut, l'exposer et la traiter normalement, pour obtenir le cliché à l'échelle voulue. Pour toute ces opérations, il est vivement conseillé d'équiper le plateau de l'agrandisseur d'un margeur réalisant un pressage efficace des documents et films qui y seront disposés.

LE PROBLEME DU DOUBLE FACE Même dans le domaine amateur, il peut s'avérer nécessaire de recourir à la technique double face. Il faut alors réaliser deux masques d'exposition en parfaite coïncidence mutuelle et éviter tout décalage même minime, entre les deux insolations. A défaut de châssis d'exposition à double rangée de tubes, on peut procéder comme suit : lors du tirage (ou du dessin) des deux masques d'exposition, prévoir une marge de 1 à 2 cm. Amener les deux clichés en parfaite coïncidence et les relier entre eux au niveau de deux marges opposées par des agrafes ou du ruban adhésif. Il ne reste plus qu'à introduire la plaquette cuivrée et sensibilisée sur ses deux côtés, en évitant tout mouvement de la carte dans le sachet lors du retournement. Il existe une méthode permettant de faciliter le dessin des circuits imprimés complexes en technique double face : sur le même calque, on dessine à l'échelle 2 en bleu les pistes d'une face, en rouge celles de l'autre, et en noir celles qui sont communes aux deux faces. On applique ensuite la procédure de changement d'échelle décrite ci-avant mais en coiffant l'objectif de l'agrandisseur d'un filtre Kodak Wratten n° 29 ou Agfa L 622 pour la

Passons à la pratique

135

première prise de vue d'un Kodak Wratten n° 49 ou Agfa U 449 pour la seconde.

Les négatifs obtenus permettent, par agrandissement, d'obtenir directement les deux masques d'exposition.

UTILISATION D'UNE PHOTOCOPIEUSE Que Ton possède soi-même un petit "copieur personnel" ou que l'on mette à contribution les grosses machines des officines spécialisées en reprographie, chacun peut aujourd'hui accéder facilement à une photocopieuse "papier ordinaire" de bonne qualité.

Bien que les fabricants de plaquettes présensibilisées ne garantissent en général leurs produits que si on les insole à travers un film d'opacité maximale (film photo, film orange, "reprophane", 3M8875), force est de reconnaître que d'excellents résultats peuvent être obtenus avec un photocopieur astucieusement utilisé.

Il existe une telle variété de "gros" copieurs que des essais s'imposent pour déterminer si telle ou telle machine (sans oublier les consommables qu'elle accepte) convient aux travaux qui nous intéressent.

La feuille de test reproduite pages 78 et 79 sera particulièrement utile pour ce genre de vérification.

Pour les employer quotidiennement avec une entière satisfaction, nous pouvons par contre affirmer que les copieurs personnels à cartouches genre CANON FC ou PC conviennent admirablement, pourvu qu'ils soient en bon état d'entretien.

Ils existent sous différentes marques offrant une qualité comparable, et se reconnaissent au fait qu'ils acceptent les cartouches de marque CANON. Leur prix les rend accessibles aux plus petites entreprises, aux commerçants ou artisans, voire même aux particuliers.

Leur coût d'utilisation peut être sensiblement réduit en achetant des cartouches "recyclées" ou en recyclant soi-même ses propres cartouches usagées (il suffit pratiquement de remplir leur réservoir de toner avec une encre spécifique).

Pour la réalisation de films de photogravure, l'utilisation d'une cartouche d'origine, relativement neuve, est cependant à recommander car l'opacité obtenue est tout de même meilleure.

Leur principe de prise de vues par barrette de fibres optiques garantit un respect scrupuleux des dimensions de l'original, pourvu que l'on utilise un papier ou un film conservant une bonne stabilité à chaud.

Même si cela est totalement en contradiction avec les préconisations du fabricant, nous recommandons le film CANON pour "pression à froid" référencé 603/5204. A nos lecteurs de nous faire confiance ou pas...

2

Le cas échéant, du papier calque végétal 70/75 g/m peut aussi convenir, de même que certains calques polyester spéciaux pour photocopie.

Certains sont même adhésifs, ce qui permet de fabriquer soi-même ses propres planches de symboles à transfert! est également possible de copier sur du papier blanc ordinaire de 64 ou 80 g/m , que l'on traitera ensuite avec une "teinture à calquer", pour le rendre presque aussi translucide que du calque.

2

Ce genre de produit existe en version "définitive", donnant au papier un aspect gras qui ne disparaîtra plus, ou "temporaire", qui laisse le papier reprendre son état normal au bout de quelques minutes : il faut alors opérer l'insolation immédiatement après la pulvérisation, mais on récupère un document intact, archivable sans problème.

Mais l'idéal reste tout de même le film plastique, qui allie minceur et transparence à une bonne stabilité dimensionnelle. Cela pour un prix relativement élevé, mais tout de même sans commune mesure avec celui d'un film photographique argentique ou polymère.

Notons qu'on peut améliorer sensiblement le contraste d'un film.plastique ou d'un calque en y pulvérisant, après photocopie, un vernis silicone comme le JELT V991 ou un produit "convertisseur de toner".

Reproduction d'un tracé imprimé Cette opération est classique lors de la réalisation d'un montage décrit dans une revue ou un livre. Le tracé du circuit est souvent placé sur une page imprimée recto-verso, tandis que l'on ne souhaite généralement pas mutiler le document original : pas question donc d'utiliser directement de la "teinture à calquer", pourtant souvent vendue pour cet usage!

La photocopie sur film plastique, calque, ou papier blanc à traiter à la teinture à calquer est une alternative économique aux méthodes photographiques (films autopositifs), et néanmoins capable de donner de bons résultats moyennant un minimum de soin.

Pour photocopier ainsi un document imprimé recto-verso, il faut le placer sur une feuille de papier à dessin noir, afin d'éviter que le verso ne "sorte" par transparence.

Tirage de tracés obtenus sur imprimante Les films plastique spéciaux pour imprimantes matricielles ne permettent pas toujours d'obtenir une opacité suffisante, tout en coûtant au moins aussi

Passons à la pratique

137

cher que ceux destinés aux photocopieurs. Le calque ne donne pas de bons résultats (l'encre diffuse trop vite), tandis que les teintures à calquer dissolvent l'encre d'imprimante!

La méthode précédemment conseillée pour les tracés imprimés est évidemment applicable, mais à la condition expresse que le document original soit vigoureusement encré : il faut utiliser un ruban soit pratiquement neuf, soit régulièrement réencré.

Il est à conseiller de réaliser rapidement la photocopie, car le tracé risque de s'empâter légèrement dans les heures qui suivent l'impression (diffusion de l'encre dans le papier).

L'utilisation dans l'imprimante de papier dit "couché" peut à la fois améliorer la densité des noirs et limiter la diffusion de l'encre.

Copie de tracés manuels L'épaisseur des pastilles et des rubans autocollants utilisés pour le traçage manuel nuit à la netteté du tirage direct par transparence sur cuivre ou film photographique (voir figure 3-8), mais pas à celle d'une photocopie réalisée par réflexion.

La photocopie sur papier ordinaire constitue pour sa part un excellent moyen d'archivage de tracés obtenus manuellement ou sur imprimante : pastilles et bandes se décollent avec le temps, tandis que l'encre d'imprimante diffuse à la longue dans le papier.

Pour copier un tel document transparent ou translucide, on posera celui-ci sur une feuille de papier blanc, car il n'est pas rare que le presseur d'originaux du copieur soit quelque peu taché.

Réduction d'échelle au photocopieur Assez peu répandu sur les copieurs "personnels" (mais cela commence!), le "zoom" est un accessoire courant des grosses machines équipant les officines de reprographie.

Il faut être très vigilant quant aux déformations que peuvent introduire les systèmes optiques compliqués de ces appareils. Une vérification s'impose donc, à l'aide d'une réduction à 50 % d'une grille au format A3 ou A4 (par exemple une copie double d'écolier, quadrillée 5 x 5 mm).

La copie, sur calque ou film plastique (ou à la rigueur sur papier blanc), sera superposée à l'original : il doit alors y avoir coïncidence exacte entre les deux grilles, mais naturellement tous les deux carreaux seulement.

738

Passons à la pratique

Lorsque le rapport de réduction de 50 % n'est pas directement disponible, il est possible d'opérer en deux réductions au rapport de 70.7 %, en transitant par un document intermédiaire sur papier bianc.

Cette technique permet d'exécuter des réductions qui rivalisent de qualité avec celles effectuées en labo photo, et qui coûtent nettement moins cher.

Une application particulièrement intéressante est la réduction à l'échelle 1 de tirages effectués à l'échelle 2 ou 4 sur une imprimante très ordinaire : on obtient alors une qualité supérieure à celle offerte par des périphériques professionnels tels que tables traçantes ou imprimantes laser!

Selon les travaux à effectuer, le réglage de contraste de la machine doit en général être un peu différent de celui servant à exécuter des copies normales. En pratique, il faut foncer la copie au maximum, sans toutefois aller jusqu'au grisaillement des blancs.

Par contre, il faut souvent baisser un peu le contraste lorsque l'on part d'un original sur calque, en raison de l'aspect grisâtre de ce type de papier. Également, il est prudent de laisser refroidir quelques minutes les copies sortant de la machine, surtout celles sur film plastique ou calque, avant de les utiliser ou de les contrôler; on sera alors certain que leurs dimensions sont stabilisées.

ETALONNONS NOTRE ÉQUIPEMENT La relative facilité avec laquelle des résultats acceptables sont obtenus dès le début par les amateurs qui se lancent dans la photogravure, ne doit pas faire oublier quelques vérités : Les procédés photographiques, et spécialement la photogravure, exigent de la rigueur pour garantir des résultats uniformes. Même si l'on peut croire que dix ou vingt secondes d'exposition mènent sensiblement au même résultat, quitte à tricher au développement, il s'agit là d'une hérésie technique !

Il est vivement conseillé de procéder à des essais précis, à l'aide de la charte de tirage Kodak, ou à la rigueur au moyen de plusieurs bouts d'essai exposés pendant des durées variées. On notera scrupuleusement dans un cahier toutes les conditions opératoires, y compris la puissance et l'emplacement des sources lumineuses employées.

Les tirages d'essai seront développés dans les conditions de température et de durée prescrites par le fabricant, puis annexés après annotation.

Un tel "manuel opératoire" permettra à l'amateur de réussir d'emblée le travail entrepris, même après une longue période d'inaction.

Par ailleurs, toute altération d'un produit, d'un film, ou d'un appareil pourra être dépistée à temps, avant que le gaspillage de pellicule ne commence.

Les quelques feuilles de film ou de papier qui seront consommées lors de ces étalonnages seront très vite amorties par les économies réalisées plus tard !

CHAPITRE

APRES

LA

8

GRAVURE

Lorsque le circuit imprimé sort de la machine à graver ou de la cuvette, le travail de l'amateur est loin d'être terminé : il reste encore à accomplir toute une série d'opérations pour en faire un montage électronique en ordre de marche.

L'ARGENTURE DES CIRCUITS IMPRIMÉS De tous les métaux relativement courants, l'argent est de loin le meilleur conducteur électrique. Ses propriétés mécaniques médiocres et surtout son prix lui font préférer le cuivre pour la plupart des utilisations en électricité et électronique. Cependant, il est fréquent de recouvrir pièces en cuivre et circuits imprimés d'une fine couche d'argent, ce qui présente un double avantage: protection contre l'oxydation, et augmentation notable de la conductivité superficielle, ce qui présente un grand intérêt en VHF et UHF où l'effet de peau devient prépondérant.

Notre but est ici de donner à tout amateur les moyens de procéder lui même à l'argenture de ses pièces de cuivre.

LES PRINCIPES DE BASES DU DÉPÔT CHIMIQUE DE MÉTAUX La plupart des procédés de dépôt chimique de métaux font appel à des solutions aqueuses de sels du métal à déposer. La méthode par électrolyse permet pour sa part de métalliser pratiquement n'importe quelle surface préalablement rendue conductrice. On parle donc de galvanoplastie. Un autre moyen plus simple consiste à plonger un métal dans une solution saline d'un autre métal. Si certaines conditions sont remplies, on observera la formation d'un dépôt métallique sur la pièce immergée. Précisons d'entrée que ce dépôt n'adhère pas forcément à la pièce, ceci dépendant de plusieurs facteurs dont nous reparlerons.

Ce procédé ne permet toutefois pas de recouvrir n'importe quel métal avec n'importe quel autre. Il faut en effet respecter l'échelle des électropositivités.

140

Après la gravure

Sans entrer dans ces détails purement chimiques, nous pouvons noter qu'il est possible de déposer par ce procédé du cuivre sur du fer (ou de l'acier) et, ce qui retiendra plus spécialement notre attention, de l'argent sur du cuivre. Un tel dépôt d'argent réalisé sur un circuit imprimé gravé protège celui-ci contre la corrosion, augmente sa conductivité superficielle, et facilite les soudures, tout comme un étamage. Pourquoi décrire l'argenture et non rétamage? Trois raisons peuvent être invoquées : — l'étamage faisant appel à des produits du commerce, assez peu coûteux et d'emploi facile, il est inutile d'y revenir (étain à froid, de JELT, par exemple, donne d'excellents résultats sous réserve de suivre le mode l'emploi, d'ailleurs très simple, du fabricant) ; — l'argenture est bien préférable en VHF et surtout en UHF ; — l'argenture peut être effectuée par un procédé original que nous allons étudier maintenant.

COMMENT UTILISER POUR L'ARGENTURE LES BAINS PHOTO USAGÉS Chacun sait que les films et papiers photographiques contiennent des sels d'argent dont une partie se transforme en métal argent pour reproduire les noirs du cliché, et dont le reste est éliminé par le bain de fixage. En conséquence, un bain de fixage usagé, normalement destiné à régoût, contient une forte concentration de sels d'argent. Il suffit donc de recueillir les fixateurs usagés, d'y faire macérer au besoin toutes les chutes de film ou de papier non développées, et d'y plonger les pièces de cuivre à argenter : le résultat est absolument parfait à condition de respecter quelques précautions : — décaper à fond le cuivre avant son argenture. Le dégraisser soigneusement ; — diluer suffisamment le bain d'argenture de façon à éviter un dépôt trop rapide, dont l'adhérence serait médiocre (le dépôt doit mettre 2 à 3 minutes à se former, ou même plus) ; — en cours de dépôt, frotter la surface à argenter avec un tampon imbibé de

bain; — à 3 ou 4 reprises, dès qu'un dépôt suffisant se manifeste, rincer l'objet à argenter à l'eau courante en frottant légèrement avec un tampon bien mouillé, puis replonger l'objet dans le bain. On obtiendra ainsi la meilleure adhérence.

En résumé, cette méthode présente le double avantage de n'entraîner aucun frais et de permettre l'utilisation de produits chargés de métal précieux qui, jusqu'à présent, n'étaient récupérables qu'à l'échelon industriel.

Après la gravure

141

Notons cependant qu'il existe des préparations industrielles spécialement mises au point pour ce même usage, et jusqu'à des "kits de galvanoplastie" permettant la dorure ou le chromage !

LE PERÇAGE Sauf en ce qui concerne les gros trous (0 3 mm et plus) le perçage d'un circuit imprimé d'amateur ne se conçoit guère aujourd'hui sans la mise en œuvre d'une perceuse miniature à piles ou avec alimentation secteur (Maxicraft, Dremel). Ces outils peu coûteux sont de réels instruments de précision, capables en outre de multiples travaux tels que fraisage, brossage, polissage, tronçonnage, etc.). Le diamètre optimal de perçage pour la majorité des composants courants est de 1 mm, et parfois 1,5 mm pour les cas spéciaux (relais, connecteurs, éléments de puissance, etc.). Au-delà, une perceuse classique peut sans inconvénient être utilisée. Dans tous les cas, pour les perçages à 1 mm, il est important de faire tourner le foret aussi vite que possible (10 à 15 000 tr/mn constitue une bonne vitesse). On évitera donc de faire travailler la perceuse sous tension réduite (piles notamment) et surtout de conserver les forets usagés qui fatiguent inutilement le moteur. Il n'est nullement exagéré d'acheter les forets de 1 mm par sachet de 10 compte tenu de leur faible durée de vie.

La perceuse miniature peut servir à b e a u c o u p de choses !

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Après la gravure

Montée sur support, cette perceuse a c c e p t e le foret de 1 m m .

Nous déconseillons l'emploi de forets au carbure de tungstène, en raison de leur prix élevé et de leur grande fragilité qui ne permet guère un usage à main levée.

LE CABLAGE Avant même de parler de soudure, il faut insister sur le fait que le câblage doit être suffisamment rigide. Chaque fois que la chose est possible, le corps des composants doit être plaqué contre le circuit imprimé. Il est formellement déconseillé de "souder long", même pour les essais ou en vue d'une réutilisation éventuelle de certains composants. Il vaut mieux acquérir une pompe à dessouder ou de la tresse spéciale que courir le risque de voir une réalisation échouer par manque de soin.

En ce qui concerne le soudage, rappelons que le fil de soudure doit fondre non pas par contact avec la panne du fer à souder, mais bien en touchant les pièces à souder, elles-mêmes portées à température suffisante par le fer à souder. Une bonne soudure doit être lisse et brillante, et donner l'impression que l'étain fondu s'est étalé sur toute la surface de la jonction.

Pas de bon montage à circuit imprimé sans bonnes soudures !

Un b o n fer à souder, régulièrement nettoyé, est indispensable.

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Après la gravure

Il importe d'éviter tout échauffement excessif des composants et même de la piste imprimée qui risque de se décoller. Pour cela, utiliser un fer ni trop puissant ni pas assez (40 à 50 watts même pour les circuits intégrés) et opérer aussi vite que possible. On aura intérêt à utiliser une panne fine et de la soudure de qualité (60% d'étain, 10/10 de mm. avec décapant incorporé). Maintenir la panne dans un constant état de propreté (même les pannes longues durée, très recommandables, doivent être fréquemment essuyées, mais jamais limées ou même grattées). Dans la mesure du possible, utiliser un fer à souder raccordé à la terre. e

Il est évidemment possible d'insérer et souder individuellement chaque composant, mais on perd ainsi beaucoup de temps. Il est préférable d'insérer tous les composants (ou au moins un certain nombre) puis de les souder "à la chaîne".

Cependant, un moyen de maintien doit être prévu, afin d'éviter que les composants ne tombent lorsque la plaquette sera retournée. Il existe dans le commerce différents types de supports plus ou moins sophistiqués, mais il s'agit là d'un accessoire dont la construction est à la portée de tou bon bricoleur. C'est en général une épaisse plaque de mousse de plastique qui assure le pressage des composants.

Le s u p p o r t FIXIRCUIT permet de simplifier les opérations de p e r ç a g e et câblage. (cliché KF)

Après la gravure

Un support de circuit imprimé particulièrement économique.

Après la s o u d u r e , on peut nettoyer les restes de décapant.

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Après ta gravure

Si l'on se propose de travailler avec des composants MOS ou CMOS, il peut être avantageux d'utiliser une mousse conductrice (noire) reliée à la terre.

Certains adhésifs légers peuvent se révéler très pratiques pour immobiliser provisoirement les composants à câbler, voire même une vis au bout d'un tournevis.

Outre Manche, le BLU-TACK (BOSTIK) fait fureur, mais ce produit miracle est difficile à trouver en France. On peut lui substituer le mastic butyle qu'utilisent les carrossiers pour maintenir et étancher les garnitures de portières.

Une fois les soudures achevées, on coupera sans pitié toutes les longueurs excédentaires au ras des soudures, à l'aide de fines pinces coupantes : laisser plus d'un millimètre de picots entraîne un risque de court-circuits futurs.

Lorsque tout cela sera fait, on pourra rincer les soudures avec un solvant de sécurité destiné à éliminer les restes de décapant. Le TRIJELT F 1 1 3 convient particulièrement bien à cet usage, car il est absolument sans danger pour les composants et leur marquage.

Le cas échéant, on frottera légèrement avec une brosse à dents ou un pinceau à poils durs.

L'alcool à brûler peut aussi être employé, mais avec davantage de précautions et des résultats moins bons.

LE VERNISSAGE Le vernissage des circuits imprimés câblés ne se justifie pas seulement par des considérations esthétiques : le vernis protège les connexions contre l'humidité et l'oxydation, tandis que côté composants, il améliore la rigidité du câblage en "collant" les composants sur la plaquette.

Côté cuivre, on emploiera des vernis colorés en rouge ou vert (VERNIJELT), mais côté composants, un vernis incolore sera préférable (TROPICOAT). Ces produits de "tropicalisation" sont bien entendu vendus en atomiseurs très commodes.

Contrairement à une opinion répandue, il est finalement plus économique, du moins pour l'amateur, d'utiliser des atomiseurs que des produits en vrac : ce conditionnement offre des possibilités intéressantes d'application (style "pistolet"), améliore les résultats obtenus, et réduit le gaspillage.

Par ailleurs, la conservation du produit ne pose pas les problèmes rencontrés avec les bouteilles et les boîtes.

Après usage d'une bombe de vernis, il convient de nettoyer la buse qui risquerait autrement de se boucher. Plutôt que de procéder de la façon indiquée (par retournement), nous conseillons plutôt de monter la buse un instant sur un autre atomiseur, contenant soit du gaz (AIRSEC), soit du solvant (F 113). On économise ainsi le gaz propulseur de l'aérosol de vernis.

Après la gravure

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Vernir un circuit terminé présente de nombreux avantages.

DES COMPOSANTS FRAGILES ET COÛTEUX De plus en plus, les amateurs se servent de circuits intégrés remplissant des fonctions complexes : réalisés dans des technologies à haute échelle d'intégration (MOS, CMOS, etc.), ils coûtent parfois cher et sont relativement fragiles.

Il convient d'éviter de les surchauffer, et de ne pas leur appliquer de charges statiques parasites.

L'utilisation de supports réduit déjà les risques, mais on ne recommandera jamais assez la mise à la terre systématique du fer à souder, de l'opérateur (bracelet métallique relié à la terre par une résistance de 1 mégohm), et du plan de travail.

LE DESSOUDAGE Que ce soit pour dépanner un montage ou tout simplement pour le mettre au point, il est fréquent d'avoir à dessouder des composants d'un circuit imprimé.

Dès que le composant possède plusieurs broches, se pose le problème de l'aspiration de la soudure tondue.

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Après la gravure

Ce bracelet de mise à la terre protège les circuits MOS.

Exactement ce qu'il ne faut pas faire !

Après la gravure

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La solution la plus simple consiste à utiliser de la tresse à dessouder : il faut posséder un fer relativement puissant avec lequel on applique la tresse sur la soudure à éliminer, L'étain fond et se trouve aspiré par la tresse: il faut alors couper et jeter le morceau utilisé, ce qui finit par coûter cher.

De toute façon, il est bon d'avoir un rouleau de tresse sous la main : avec de l'entraînement, on peut presque tout dessouder par ce moyen.

La pompe à dessouder (ou le fer à pompe incorporée) coûte plus cher à l'achat, mais s'amortit vite à l'usage : plus de tresse à acheter ! C'est un moyen assez rapide de dessoudage, mais parfois brutal (aspiration de la pastille !).

La solution professionnelle est la station de dessoudage à vide : la panne du fer est creuse et communique avec un réservoir à soudure relié à une pompe à vide que l'on peut déclencher à la demande.

Un tel équipement vient à bout des pires situations (boîtier à quarante broches soudé sur circuit double face à trous métallisés) mais coûte cher, même en version "amateur".

Le bricoleur adroit peut envisager de construire lui-même sa station en partant d'un fer à dessouder à poire qu'il reliera à un moteur de régrigérateur récupéré à la première occasion.

Un moteur de réfrigérateur introduit à la fois le vide et l'air comprimé dans le labo d'électronique.

750

Après la gravure

Une station de d e s s o u d a g e professionnelle : le rêve inaccessible de l'amateur I

Un tel moteur est à la fois une pompe à vide et un compresseur capable de fournir jusqu'à 15 k g / c m de pression. Sa place est toute trouvée dans laboratoire d'électronique, où il peut se révéler confortable de disposer d'air comprimé (dépoussiérage, séchage, etc.).

Très silencieux, de tels moteurs ne consomment que peu de courant et durent des années si on ne les fait pas démarrer toutes les vingt secondes. ?

LES RÉPARATIONS Si la réparation d'un montage consiste souvent à remplacer des composants, réparer un circuit imprimé revient à changer des pastilles ou pistes décollées.

La réparation peut se faire, après nettoyage au solvant F113. à l'aide de pièces autocollantes en cuivre "EZ CIRCUIT" de BISHOP GRAPHICS (Circuit Imprimé Français). L'adhésif de ces pièces résiste à la chaleur du fer à souder, mais n'est pas conducteur : il faut donc effectuer un point de soudure à chaque raccordement de pièces.

La variété de pièces disponibles permet de redonner l'aspect du neuf à pratiquement tout circuit imprimé, même très endommagé.

Après réparation, une couche de vernis protecteur est recommandée, mais pas indispensable.

Notons enfin que des réparations extrêmement délicates peuvent être effectuées à l'aide d'une colle conductrice à l'argent, telle que l'ELECOLIT 340, précieuse dans tous les cas dans lesquels il n'est pas question de souder.

CHAPITRE

DES A

9

PROFESSIONNELS VOTRE

SERVICE

Pour appliquer a vec succès les méthodes décrites dans ce livre, et donc obtenir des circuits imprimés de qualité, l'amateur doit se procurer un certain nombre de produits et d'équipements, parfois très courants, parfois assez spéciaux, selon les procédés retenus.

L'industrie de la photographie produit de quoi satisfaire les plus exigeants, puisque la fabrication des circuits intégrés nécessite des produits de photogravure permettant des précisions très poussées (moins d'un micron).

L'amateur éprouve cependant des difficultés à employer les mêmes produits que les industriels : les conditionnements lui semblent monstrueux, et d'ailleurs tes fabricants ne livrent pas directement les particuliers !

En ce qui concerne les équipements, il n'est évidemment pas question pour l'amateur d'acquérir les mêmes machines que les industriels du circuit imprimé !

Fort heureusement,

la

situation

a

beaucoup évolué

ces

dernières

années...

DES PRODUITS MODERNES ET PERFORMANTS De plus en plus, des produits issus du secteur professionnel mais adaptés aux besoins particuliers de l'amateur, deviennent disponibles dans le commerce de détail.

L'amateur peut donc accéder à des techniques extrêmement performantes sans buter sur d'irritants problèmes d'approvisionnement.

Parallèlement, certains utilisateurs professionnels ne refusent pas de détailler un peu des produits qu'ils utilisent par quantités importantes.

A côté de ces produits professionnels présentés en conditionnements adaptés aux besoins de l'amateur, apparaissent progressivement des procédés mis au point tout spécialement pour les électroniciens "de plaisance" : d'un emploi plus facile, ils n'exigent qu'un minimum d'équipement pour leur mise en œuvre. Dans la mesure du possible, ils ne sont pas toxiques ni dangereux.

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DES ÉQUIPEMENTS A LA PORTÉE DE L'AMATEUR A part le matériel purement photographique qui équipe depuis longtemps de nombreux amateurs, on trouve maintenant dans le commerce de petites machines spécialement étudiées pour la fabrication des circuits imprimés, ou pouvant être adaptées à cet usage.

Châssis d'insolation de différents formats, simple ou double face, machines à graver reposant sur divers principes, avec ou sans chauffage, petites photocopieuses, permettent d'accéder à une qualité quasi-professionnelle lorsqu'on les associe aux produits appropriés.

Des "kits" existent même pour permettre à l'amateur de construire lui-même certains de ces appareils à moindres frais, et avec toutes les chances de succès.

Ces petites machines ont été étudiées avec le souci de permettre une utilisation sans problème en appartement: pas de mauvaises odeurs, fonctionnement silencieux, quantités de produits salissants ou dangereux réduites au strict minimum, consommation électrique réduite, sécurité maximum pour l'utilisateur et ses proches.

Pour peu que l'opérateur fasse preuve d'un minimum de soin, on peut donc envisager d'installer un laboratoire "circuits imprimés" tout comme un labo photo, dans un coin de cuisine ou de salle de bains, l'essentiel étant d'avoir eau courante et électricité sous la main.

La plupart de ces matériels peuvent facilement être rangés après usage sans occuper beaucoup de place. Seule la machine à graver, que l'on ne vidange pas pour des raisons évidentes, aura intérêt à rester à poste, l'emplacement idéal étant une paillasse d'évier.

On peut éventuellement envisager de ranger cet appareil dans un grand bac en plastique parfaitement étanche et muni de poignées : ainsi, en cas de geste un peu vif ou malheureux, les dégâts se trouveront-ils limités.

Bien qu'il existe dans le commerce des "labos clef en main", nous conseillons plutôt à l'amateur de s'équiper progressivement : commencer de façon modeste permet de mieux appréhender en profondeur les techniques employées, et de se faire une idée exacte de l'équipement nécessaire aux travaux prévus. N'oublions pas, en effet, que les besoins peuvent varier très notablement d'un amateur à un autre...

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SACHEZ CHOISIR VOS FOURNISSEURS Les produits et matériels cités dans cet ouvrage peuvent se classer en trois catégories : — Les produits purement photographiques qui peuvent être obtenus chez la plupart des négociants photo disposant d'un rayon "laboratoire" Pour les produits sortant un peu des sentiers battus, ne pas hésiter à présenter cet ouvrage, dans lequel le vendeur trouvera les éléments pouvant lui manquer pour identifier les références exactes de l'article nécessaire.

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— Les produits spéciaux pour circuits imprimés que l'on peut se procurer auprès des revendeurs de composants électroniques. Les pages de publicité des revues spécialisées donnent tous les renseignements nécessaires à ce sujet.

— Les produits pour usages spéciaux qui, selon les régions, sont distribués par les commerçants les plus divers : photographes, papetiers, magasins de fournitures pour artistes, imprimeurs, électriciens, etc. Pour connaître les coordonnées du revendeur local, il est nécessaire, le plus souvent, de contacter le fabricant. C'est pourquoi nous indiquons ci-après les coordonnées des services commerciaux des marques concernées, lesquelles ne peuvent, pour des raisons évidentes de volume de commandes, fournir directement aux particuliers.

Fournisseurs de produits photographiques KODAK : 26, Rue Villiot, 75012 PARIS. Eventail complet des spécialités photographiques, disponibles chez la plupart des négociants photo.

Films à fort contraste KODELIO et KODALITH. AGFA GEVAERT : 274, Avenue Napoléon Bonaparte, 92500 RUEIL-MALMAISON. Éventail complet des spécialités photographiques, disponibles chez la plupart des négociants photo.

Film autopositif A1P, film à fort contraste 081P, révélateurs G8 et G5.

ILFORD : 25, Chemin des Frères Lumière, B.R 336, 69800 ST PRIEST. Large gamme de spécialités photographiques, facilement disponibles chez les négociants photo.

Film à fort contraste IC4.

TETENAL (Allemagne) Produits de laboratoire spéciaux, disponibles chez certains négociants photo.

Révélateurs à fort contraste DOKULITH et DOKUMOL.

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Fournisseurs de produits spéciaux pour circuits imprimés CIF (CIRCUIT IMPRIME FRANÇAIS) : 11. Rue Charles Michels. 92220 BAGNEUX. Éventail complet des fournitures, logiciels et machines pour le circuit imprimé, disponibles chez la plupart des revendeurs de composants.

JELT-CHEMTRONICS : 112, Bd de Verdun, 92400 COURBEVOIE. Produits chimiques de toutes sortes, notamment en atomiseurs.

Résine positive PHOTOJELT. teinture à calquer TRANSPAGE, perchlorure de fer en granulés, différents vernis pour cartes, nettoyants de flux de soudure etc.

MULTIPOWER : 22, Rue Emile Baudot, 91120 PALAISEAU. Logiciels de dessin de circuits imprimés sur PC. gamme de traceurs compatibles.

Fournisseurs de produits pour usages spéciaux

3M : Boulevard de l'Oise, 95006 CERGY PONTOISE. Produits adaptés à pratiquement tous les domaines industriels, et notamment à la photogravure.

Film d'inversion 8875, Aluminium présensibilisé "Dynamark", Films plastique pour imprimantes et photocopieurs (destinés à la rétroprojection et donc disponibles dans les grandes papeteries).

COMIL : 4, Avenue de la Résistance, 92370 CHAVILLE. Films plastique "Arkwright" pour imprimantes et photocopieurs, particulièrement adaptés au tirage de circuits imprimés.

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LETRASET : 13, Rue Marceau, BP. 169, 93100 MONTREUIL. Gamme très complète de symboles à transfert, notamment pour le dessin de circuits imprimés, ainsi que les outils et produits complémentaires. En vente chez les fournisseurs pour artistes.

MECANORMA : 50, Rue Pierre Curie, 78370 PLAISIR. Gamme très complète de symboles à transfert pour le dessin industriel et notamment pour les circuits imprimés, y compris en qualité "gravure directe".

En vente surtout chez les revendeurs de composants électroniques.

Il est bien évident que nous ne pouvons, en quelques pages, citer toutes les marques susceptibles d'approvisionner nos lecteurs : que celles qui n'ont pas été citées veuillent bien nous pardonner !

Nous avons procédé à une sélection tenant compte de la qualité de l'implantation commerciale jusque dans les régions les plus reculées (tous nos lecteurs n'habitent pas Paris...), et des performances mises en évidence lors de nos essais.

Toutes les marques n'ont pas jugé utile de nous donner les moyens de procéder à des essais objectifs, et nous n'avons pas pour habitude de parler de ce que nous ne connaissons pas ! De toute façon, le marché évolue vite, et c'est dans les pages de publicité ou les articles "nouveautés" des revues spécialisées que nos lecteurs trouveront les dernières nouvelles.

Table des matières

Avant-propos Chapitre 1 - LES BESOINS DE L'AMATEUR Reproduction de tracés publiés Création de circuits personnels Un ou plusieurs exemplaires ?

Des exigences de plus en plus sévères Un budget limité Des fournisseurs performants

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Chapitre 2 - LES MÉTHODES MANUELLES Les plaquettes universelles Le "wrapping" Les autocollants en cuivre Le fraisage mécanique La gravure directe Principes de dessin

17 18 19 21 23 24 26

Chapitre 3 - PRODUITS PHOTOSENSIBLES UTILISABLES Surfaces sensibles à base de sels d'argent Les films photographiques Les papiers photographiques Surfaces sensibles polymères Les résines positives Les résines négatives Présentation commerciale Domaine d'emploi des produits photosensibles

37 38 38 46 47 47 49 50 56

Chapitre 4 - LE MATÉRIEL NÉCESSAIRE Les sources lumineuses Composition d'un rayonnement lumineux Sensibilité chromatique des émulsions Différentes sources lumineuses utilisables Réalisation pratique d'un châssis UV Les équipements optiques La lentille convergente - Les objectifs L'appareil photographique L'agrandisseur Les photocopieuses Principales propriétés Principe des copieurs "papier ordinaire" Et avec un fer à repasser Un film étalonné Le matériel de gravure Les produits chimiques et leur préparation L'équipement général du laboratoire

57 57 57 57 59 61 67 67 67 72 76 76 80 83 83 84 88 89

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Table des matières

Chapitre 5 — SÉCURITÉ ET PRÉCAUTIONS Les risques encourus dans le laboratoire Les risques d'électrocution Le danger des rayons ultraviolets Les risques dûs aux produits chimiques Protection de l'environnement Prenez soin de vos produits Les secrets d'un travail soigné

92 93 93 93 93 94 95 96

Chapitre 6 — TECHNIQUES COMPLÉMENTAIRES Traitement des originaux opaques La conception assistée par ordinateur Le logiciel Boardmaker Les bobinages imprimés

97 97 98 101 113

Chapitre 7 — PASSONS A LA PRATIQUE Tirage sur résine positive d'un tracé sur calque Réalisation du dessin des connexions Préparation de la plaquette Sensibilisation d'une plaquette Insolation de la plaquette Développement de la plaquette L'attaque chimique Tirage d'un contretype sur film photo Tirage d'un contretype sur film "orange" Copie d'un document transparent par inversion Copie sur film autopositif d'un document opaque Reproduction avec changement d'échelle Le problème du double face Utilisation d'une photocopieuse Étalonnons notre équipement

120 120 120 121 124 127 127 127 128 129 130 131 132 134 135 138

Chapitre 8 — APRÈS LA GRAVURE L'argenture des circuits imprimés Le perçage Le câblage Le vernissage Des composants fragiles et coûteux Le dessoudage Les réparations

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Chapitre 9 — DES PROFESSIONNELS A VOTRE SERVICE Des produits modernes et performants Des équipements à la portée de l'amateur Sachez choisir vos fournisseurs Grille au pas de 2,54

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Imprimerie STEDI. I. boulevard Ney. 75018 Paris Dépôt légal. Imprimeur, rr 5536 Dépôt légal : lévrier 1998 Imprime

en

France

Dépôt légal I" édition: 1987

Circuits ImprImes ~

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Patrick Gueulle expérimente et pratique depuis longtemps toutes les techniques de conception et de réalisation des circuits imprimés, des plus rudimentaires oux plus élaborés.

Après une analyse rigoureuse des besoins, l'auteur expose en tennes simples les principales notions d'optique. de photochimie et de reprographie nécessaires pour véritablement comprendre ce que l'on fait.

Il passe ensuite en revue tous les produits et matériels existants afin de permettre au lecteur de choisir librement ceux qu'il devra acheter ou fabriquer lui-même, à moins qu'il n'en dispose déjà sons s'en douter (matériel photo, photocopieuse, micro-ordinateur, etc.) 1 Il traite ensuite les cas réels les plus courants à l'aide d'exemples expliqués pas à pas et abondamment illustrés.

Que vous soyez novice ou non, passez à l'action et vous constaterez immédiatement que, grâce à ce livre, réussir ses circuits n'est ni compliqué ni coûteux.

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Code 043849

ISBN 2 100038494