Faire un pochoir de pâte à souder avec la découpeuse vinyle

Quand on soude des composants CMS sur un circuit électronique à l'aide d'un four de refusion, on utilise habituellement un pochoir pour étaler la pâte juste au niveau des pastilles CMS, et ne pas en mettre partout. La plupart des fabricants de PCB proposent de fabriquer ce pochoir quand on commande nos cartes, et le découpe dans une fine feuille de métal d'environ 0.12mm.

Ce tutoriel propose de fabriquer ce pochoir à l'aide d'une découpeuse vinyle, ce qui peut être utile quand on a oublier d'en commander, ou pas voulu car c'était trop cher, ou parce qu'on est en plein prototypage et donc pressé.

On pourrait aussi essayer avec du papier et la découpeuse laser, comme proposé dans ce tuto : https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/books/techniques-de-base/page/pochoirs-papier-pour-cms

On va apprendre à convertir un fichier Gerber en fichier SVG, utiliser ce fichier pour réaliser un pochoir adhésif avec la découpeuse vinyle, et comment utiliser ce pochoir pour appliquer la pâte à souder.

Lexique de la page Four de refusion - CIF FT-03 :

Prérequis :

• Connaissances sur la fabrication de circuits imprimés
• Savoir utiliser la découpeuse vinyle
• Savoir utiliser le Four de refusion - CIF FT-03

Matériel :

• un ordinateur avec Inkscape, KiCAD, Roland CutStudio
• Adhésif vinyle
• pinces brucelles
• raclette
• pâte à souder pour four de refusion
• gants
• microscope numérique
• Plotter de decoupe vinyle
• Four de refusion - CIF FT-03

Fichiers :

• Fichiers Gerber de la carte, en particulier celui de la couche SolderPaste (il a parfois une extension .GTP)
• ou encore mieux : fichiers source (Kicad, Eagle).

Si on a les fichiers d'origine (KiCAD, Eagle) jackpot, on peut directement exporter en svg depuis le logiciel… Si on n'a que les Gerber, il faut les convertir.

Il existe plusieurs méthodes pour convertir nos fichiers Gerber en fichier SVG.

Une première chose à réfléchir est : quel(les) couche(s) veut-on utiliser ? On va souvent utiliser la couche SolderPaste, mais pas forcément toute seule, on peut aussi vouloir garder les contours de la carte (Outline) ou certains trous pour se repérer quand on fait l'alignement (NPTH… .DRL par exemple, les trous mécaniques).

La méthode qui semble la plus simple est d'utiliser un convertisseur en ligne, par exemple : https://tracespace.io/view/ Attention cependant au résultat, par exemple avec ce site on a soit des fichiers séparés (donc difficiles à réaligner, soit un fichier global mais avec des masques de découpe, où il est difficile d'isoler un élément et de l'adapter pour la découpeuse vinyle.

Autre méthode : export PDF avec KiCAD, import dans Inkscape. L'import se fait hélas page par page (une page par couche) mais il est possible d'aligner celles-ci car les objets importés ont un fond (A4)…

Légende de l'illustration 1

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Titre d'une étape

Il est difficile de réaliser un vrai pochoir pour chaque pastille d'une petite emprunte de circuit intégré, comme un TSSOP. On a essayé récemment avec un boitier au pas de 0.4mm, soit 0.2mm entre les pastilles, et on ne peut pas laisser une bande de vinyle aussi fine. On a donc choisi de laisser de grands rectangles pour chaque rangée de pastille, sachant qu'ensuite l'étain s’agglutine en général sur les pattes et celui qui était entre deux pastilles se sépare… Mais en pratique il faut alors rétrécir le rectangle pour toujours voir le bout des pastilles et être capable d'aligner le composant une fois celles-ci recouvertes de pâte à souder opaque. On peut alors facilement utiliser les fonctions d'aimantation de inkscape pour dessiner des rectangles par-dessus les pastilles, puis rétrécir ces rectangles (ici de 0.2mm) :

Supprimer ou masquer tous les éléments inutiles (couches Cu…).

Voici ci-dessous le résultat final (avec une couleur par couche / type d'élément mais ça n'a en réalité aucune importance) :

Choisir un adhésif standard, si possible d'une épaisseur proche de 120 μm, l'épaisseur d'un pochoir en inox commandé chez un fabricant. L'adhséif rouge de la photo ne fait que 65 μm, mais ça a fonctionné quand même.

Suivre la page Plotter de decoupe vinyle pour plus d'infos sur la découpe du sticker.

Enlever les petits morceaux inutiles (trous, pastilles…) avec une petite pince brucelles.

Transférer le sticker sur le circuit en prenant bien garde à l'alignement des trous par rapport aux empruntes.

Étaler un peu de pâte à l'aide d'une raclette, jusqu'à couvrir tous les trous.

On peut à tout moment inspecter au microscope électronique.

Enlever le sticker.

Placer les composants.

Cuire la carte et inspecter… Voir la page du Four de refusion - CIF FT-03…