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Gravure maison d'un circuit imprimé souple sur Pyralux

Pour mon projet de gant de commande gestuelle (Mébiii), j'ai besoin d'une série de boutons placés sur le bord de l'index et actionnés par le pouce. Ne disposant que d'une seule entrée dans le microcontrôleur pour l'ensemble de ces boutons, la seule option possible pour les connecter est d'utiliser le principe de l'échelle de résistances : à chaque bouton est connecté une résistance de valeur différente. Dès lors une pression sur un bouton peut être différenciée d'une pression sur un autre bouton car chacun crée une différence de tension distincte et il en va de même pour chaque combinaison de boutons.

J'ai opté pour un circuit en Pyralux, matériau fin et souple, susceptible d'épouser la courbure du doigt. J'ai aussi opté pour une conception modulaire, qui m'autorise à fixer le nombre de boutons après la conception du circuit, de manière à pouvoir le faire évoluer en fonction de l'expérimentation.

Bien qu'ayant déjà testé la gravure maison d'un circuit sur plaque rigide traditionnelle, je préfère faire graver mes circuits par une officine spécialisée, ce qui offre plusieurs avantages : circuit à plusieurs couches, précision de fabrication. Par contre, pour un circuit flexible les tarifs sont beaucoup trop élevés et le circuit à graver étant en outre très simple et à une seule couche de cuivre, j'ai préféré tester dessus une gravure maison.

J'ai trouvé du Pyralux en petite quantité à prix abordable sur eBay.

Le transfert du schéma sur le Pyralux est réalisé à l'aide d'un fer à repasser à partir d'une impression par imprimante laser. Le schéma a été imprimé sur du papier photo brillant. Il faut penser à inverser l'image du circuit avant l'impression afin qu'après gravure l'orientation du circuit corresponde à celle du schéma. Attention aussi à vérifier que l'impression s'effectue à la bonne échelle, étant donné que certains logiciels d'impression adaptent automatiquement l'échelle à la taille du papier.

Le circuit à graver
Le circuit à graver, imprimé sur machine laser.

Le Pyralux doit être nettoyé avant de fixer le schéma sur le cuivre. Cela peut s'effectuer à l'alcool. Veiller à faire cela sur une surface bien plane et sans trop appuyer car la finesse du Pyralux peut conduire celui-ci à épouser de minimes variations de relief et dès lors sa surface peut ne plus être tout à fait plane et réduire les chances que le transfert de l'image se déroule bien.

Pour le transfert du schéma du papier vers le Pyralux, je règle le fer à repasser sur la chaleur maximale. Il est important que le papier ne glisse pas sur le Pyralux dans les premières secondes, sinon le transfert est brouillé. En outre, contrairement à un transfert sur circuit rigide, un transfert raté sur Pyralux est plus difficilement effaçable par ponçage puisqu'un ponçage demande d'appuyer sur le support, et vue la remarque précédente concernant la souplesse du matériau, sa surface pourrait être compromise pour un transfert ultérieur. Donc, il est important de mettre toutes les chances de son côté. Après quelques secondes de repassage en appuyant un maximum sur le support, le papier adhère au Pyralux et il n'est plus aussi risqué de brouiller le transfert. Prolonger le repassage avec force pendant approximativement une minute sans négliger les bords, qui sont, d'après ma petite expérience, les parties où le transfert est le plus susceptible d'échouer.

Après transfert et enlèvement du papier, il reste une couche blanchâtre.
Après transfert et enlèvement du papier, il reste une couche blanchâtre.

L'étape suivante consiste à détacher le papier du Pyralux sans enlever l'encre, fixée part le repassage. Il est important de faire preuve de patience pour cette étape car trop de hâte peut ruiner le transfert. J'ai laissé le Pyralux et le papier tremper une nuit dans un bol rempli d'eau. Le lendemain, il est facile d'enlever le plus gros du papier. Il reste une fine couche blanche au-dessus de l'encre et du cuivre, couche presque transparente tant qu'elle est humide puis plus blanche lorsqu'elle est sèche. On peut opérer le séchage à l'aide d'une serviette ou d'essuie-tout/sopalin. Cette dernière trace du papier doit être éliminée délicatement avant gravure. Je l'ai fait avec une gomme à dessin mais il est probable que du papier à poncer à grain très fin (500 ou plus) puisse être utilisé aussi.

J'ai constaté alors que sur cinq sections correspondant à autant d'interrupteurs potentiels, quatre ont été transférées correctement. Diverses sources sur le Web indiquent que les points où l'encre du papier n'aurait pas été transférée peuvent être corrigés avec un marqueur indélébile. Il se fait que pour ce circuit un marqueur indélébile de base (Stabilo noir fin, référence ???) n'a pas donné le résultat escompté car il est assez vite parti pendant l'étape de gravure.

La gravure elle-même s'effectue avec le classique perchlorure de fer. J'ai essayé de la réaliser via la technique de l'éponge mais le peu d'efficacité m'a finalement conduit à faire tremper le Pyralux dans un sachet plastique transparent avec le perchlorure. Il est important de vérifier l'avancement de la gravure à intervalle régulier pour arrêter le processus à temps. La couche de fond du Pyralux étant translucide, on peut vérifier que la gravure est effective en plaçant le sachet devant une source de lumière. Les zones où le cuivre a totalement disparu doivent alors bien se démarquer. L'opération a duré environ une heure mais cela pourrait varier selon l'épaisseur de la couche de cuivre bien entendu.

Après gravure au perchlorure de fer.
Après gravure au perchlorure de fer.

Après la gravure, il faut bien rincer le Pyralux à l'eau claire pour ne pas laisser de traces de perchlorure de fer. L'encre de l'imprimante laser, qui a joué son rôle, peut maintenant être enlevée, par exemple avec du papier à poncer très fin.

Détail sur un segment bien gravé.
Détail sur un segment bien gravé. Largeur réelle : environ 2 cm.

Attention, le perchlorure attaque aussi les bords des surfaces encrées. Donc les traces de cuivre fines tendent à être plus fines que prévu. Pour un prochain projet, il faudra penser à les élargir lors du dessin.

Une fois l'encre enlevée, on nettoie à nouveau le cuivre à l'alcool. Ensuite on recouvre l'ensemble du circuit de vernis, sauf les parties correspondant aux points où seront soudés les composants et les fils (rectangles entourés de vide). Le vernis utilisé est du vernis à ongles transparent. Ce vernis empêche notamment la soudure d'aller au-delà des zones souhaitées et prévient les courts-circuits.

Détail d'une partie pas totalement bien gravée.
Détail d'une partie pas totalement bien gravée.

Mots-clés: gravure, Pyralux, DIY

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