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La tecnica galvanica
Para poder separar galvánicamente metales de materias aislantes, previamente se tiene que hacer conductora la materia aislante que sirve de cátodo. Después-de que el metal ha sido separado en el baño electrolítico, se tiene que separar la capa conductora de los puntos no revestidos para que quede solamente la muestra de circuito en la materia aislante. Esto exige una s^rie de procesos.de traBáje, de suerte que este método sólo puede ser ventajoso si el proceso de fabricación está mecanizado en su mayor parte. Cuando se dispone de equipos apropiados de galvanización, puede emplearse favorablemente el procedimiento en laboratorio.
En esta técnica siempre es dudoso si el conductor se adhiere suficientemente a su base. Otros inconvenientes son la limitada resistencia al calor de los conductores precipitados galvánicamente y la probabilidad de que los residuos no separados completamente actúen perjudicialmente. En determinadas circunstancias, el material de base también absorbe bastante agua.
Galvanizada
Como ventaja indiscutible hay que mencionar que los conductores puede ser instalados con mucha libertad, porque no hay que pensar en cruces de líneas. También se puede metalizar por ambos lados la base sin proceso adicional. Las conexiones entre los dos lados de placa pueden establecer la primera fase del proceso mediante orificios practicados o perforados de antemano, cuyas paredes se pueden metalizar. Si se metalizan todos los orificios de.conexión, entonces se pueden soldar más seguramente los cofnponentes, y se puede mejorar la adherencia de los conductores en el material base.
En principio las placas de conductores, según la técnica galvánica, se fabrican como sigue:
El papel de baquelita se emplea como material base del ulterior circuito. Se granea en el lado del cableado para conseguir una buena adherencia de la precipitación metálica. Antes del galvanizado este lado se tiene que revestir con un material conductor (grafito, plata metálica en forma coloidal o una sal de plata apropiada). Después del secado de esta capa que sirve de cátodo, se imprime la muestra de circuito deseada, en forma negativa, con un color, que no se disuelve en el baño de galvanización. La mayoría de las veces se emplea la ferrigrafía por ser más barata y de manipulación más cómoda. El cableado que ha quedado libre, es decir no impreso, se puede galvanizar ahora con el espesor que se desee: por ejemplo, se puede co-brear. Después del galvanizado se lava y se limpia perfectamente la placa, para eliminar todos los residuos del baño. Luego se quitan mecánicamente los colores de impresión así como el material que sirve para la sensibilización. Por último, se puede también pasar, por ejemplo, químicamente, a una modificación no conductora.
En los métodos llamados de transferencia («transfer plating») se procede con arreglo al siguiente esquema:
En un cátodo permanente polarizado de níquel pasivizado o en üYi acero niquelado-cromado se precipita, después de la impresión con una imagen negativa del cableado, esta imagen en baño de galvanización. Un cátodo de esta clase se puede emplear un promedio de hasta 500 veces. Con papel adhesivo impregnado de materia plástica, se sepana del cátodo la muestra de circuito completamente y se comprime este papel (muestra del circuito hacia arriba) con el papel de baquelita, que sirve como soporte de la conexión. De este modo se origina una verdadera superficie con el soporte- dfe papel de baquelita. Sin embargo, como el pa"f»el forma la capa superior del material de base, a influye decisivamente en las propiedades dieléctricas del soporte, este papel ha de cumplir requisitos especiales en lo que respecta a la calidad eléctrica.
Los métodos de transferencia tienen la ven^ja de que la placa de conductores no se pone en contacto ni con líquido ni con productos químiops agresivos. En cambio, así ya no se pueden metalizar los orificios, y para la fabricación son necesarias máquinas especiales que generalmente no tienen los fabricantes de aparatos.
Una variedad del método de transferencia es el «procedimiento con cátodo provisional» («temporary cathode system»), cuyos procesos de fabiicación se reproducen esquemáticamente en la figura 6. Aquí la muestra galvánica de circuito se separa solamente por la presión, y la placa de cátodo se inserta hacia abajo en la prensa de papel de baquelita con la muestra de circuito. La muestra de circuito se une a presión con el papel de baquelita. Así, se origina prácticamente una superficie uniforme con el material de base. Sin embargo, para fabricar más ejemplares, se ha de imprimir de nuevo cada vez y se ha de galvanizar la placa de cátodo.
En otra variante, el procedimiento con cátodo único («expen-dable cathode system»), se destruye el cátodo integrado por una lámina metálica de aproximadamente 0,13 mm. de espesor, pues es disuelto químicamente por un proceso de corrosión selectivo.
Finalmente, el procedimiento de cobreado químico de circuitos impresos especial para técnica galvánica de la Fábrica Riedel & Co., Bielefeld, por aplicación de cobre, cobre-plata, cobre-plata-oro, permite la fabricación de capas conductoras, la formación de jaulas de Faraday, la formación de contactos en conductores impresos, y la soldadura de imanes sinterizados. El procedimiento completo consiste en tres distintos procesos:
1. Craterizado de la superficie de materia plástica. Es necesario para crear una base de adherencia para la sucesiva película metálica, y puede efectuarse por medios mecánicos (restregando con piedra pómez) o por medios químicos.
2. Se hace conductora la superficie de materia plástica.
Por el procedimiento de aplicación de cobre, patentado por la Firma, se coloca por medios químicos —por un sencillo proceso de inmersión, sin corriente y a la temperatura ambiente— una película de cobre eléctricamente conckjptora.
3. Galvanizado. Después»del cobreado en'el baño de Cupa-tier de la Firma, se pueden aplicar a voluntad todos los precipitados galvánicos, según los procedimientos generalmente conocidos y acreditados.
Para el graneado mecánico se pueden emplear casi todas las instalaciones proyectoras de chorro, de venta normal en el comercio. Ha dado especialmente un buen resultado el llamado «procedimiento de esmerilado por chorro a presión», en el cual el elemento de proyección es mezclado con agua. Aparte de la ventaja del funcionamiento sin polvo, con este método se consiguen efectos muy uniformes.
Como «elementos de proyección» se pueden emplear prácticamente todas las clases corrientes, desde la grava de acero, a través del electro-corindón y óxido de aluminio, hasta los medios de proyección orgánicos, como cascaras de nueces o huesos de melocotón. En este respecto, lo importante es que el elemento de proyeción y la presión concuerden entre sí según la clase y aplicación de la pieza de que se trata.
Como un micro-graneado o craterización es completamente satisfactorio para la fijación del metal en la superficie del material plástico, hay que recomendar la granulación más fina y la presión más pequeña. Por ejemplo con el empleo de granalla de acero, se consiguen buenos resultados con una presión de 0,5 atmósferas.. En una instalación de fegenerilado con chorro a presión no se debe trabajar con menos de 4 atmósferas.
Hay que obtener un graneado uniforme de toda la superficie. Los cantos y ángulos se han de tratar con particular cuidado. El efecto de graneado debe corresponder aproximadamente a un satinado o a un esmerilado. Un graneado demasiado grueso conduce a tiempos de exposición demasiado grandes en el coloreado químico y produce superficies bastas en el galvanizado. En cambio, los puntos defectuosamente graneados conducen a la formación de ampollas en la metalización. Después del graneado se han de liberar las piezas cuidadosamente de todos los residuos de elementos de proyección. Lo más apropiado a este respecto es un proceso de enjuagado caliente, caso necesario con ayuda de un cepillo.
El control del graneacíb uniforme se efectúa en la parte «seca». La superficie debe ser uniformemente mate y no debe "presentar puntos brillantes y reflejantes. Según los datos de Riedel & Co„ aproximadamente un 95 % de todos los defectos que aparecen en la galvanización de materias plásticas se deben a un graneado defectuoso.
Según el «procedimiento de aplicación de cobre» de la Firma se hace conductora la superficie de materia plástica en un proceso triple de inmersión, por medios químicos y una película de cobre electrolítica. Esta película de cobre, que según el tiempo de exposición, presenta un espesor de capa de 0,15 a 0,25 |im, tiene una muy buena conductividad eléctrica, lo que permite el galvanizado como en piezas metálicas.
El procedimiento tiene las siguientes ventajas:
1. Fácil adaptación a cualquier instalación galvánica.
2. Bajos costes de inversión.
3. Funcionamiento sencillo.
4. Buena rentabilidad.
El procedimiento comprende dos etapas: la «activación» fsub-dividida en dos procesos separados A y B) y la «aplicación del cobre».
La activación A se emplea al tnismo tiempo como desengrasado. La superficie de las piezas debe ser humedecida completamente, después del proceso de inmersión de una duración de unos cinco minutos, en un subsiguiente proceso de rociado. Se debe rociar y lavar hasta que no haya islas de agua.
La activación B exige igualmente sólo una breve inmersión de unos cinco minutos. En piezas normales de materia plástica esta solución se forma, la mayoría de las veces, a base de plata. Inmediatamente después de la inmersión de la pieza se forma una película pardo-negruzca, cuya intensidad aumenta lentamente. Por la uniformidad e intensidad de esta película se puede emitir un juicio sobre el éxito de la elaboración. Acto seguido, se lava escrupulosamente para evitar el arrastre a la siguiente solución de aplicación de cobre.
Esta solución de cobre está integrada por dos componentes, que se aplican y se mezclan con arreglo a las prescripciones de trabajo. La aplicación de las partes activadas desprende la precipitación de cobre, lo cual se hace perceptible por una ligera gasificación de la solución. Después de transcurrido un período de 20 a 30 minutos, la precipitación originalmente negruzca adquiere una coloración rojo-cóbrizá. Según el espesor del graneado la precipitación adquiere una tonalidad entre semi-brillante y mate.
Sólo cuando toda la superficie queda revestida con una película uniforme de color cobre, las piezas son susceptibles de galvanizado. Después de sacar las piezas la solución debe tomar nuevamente un tono azul claro. Si no ocurre así, es que existen impurezas mecánicas o químicas, que actúan de catalizador y que pueden destruir la solución.
Las impurezas mecánicas pueden ser pequeñas partículas ¡.metálicas en flotación o desordenadas precipitaciones de cobre en la pared del recipiente. En este caso, la solución debe filtrarse pasándola a recipiente limpio de recambio.
Se presentan impurezas químicas, cuando a pesar del filtrado y de trasegarse a un recipiente limpio, la solución permanece turbia y gaseosa. Entonces se debe desechar la solución. Como causa de ello sólo debe admitirse el deslizamiento de sustancias extrañas —la mayoría de las veces de residuos de la activación B.
Después del coloreado químico, es conveniente proceder en seguida el tratamiento galvánico de las piezas. Si no es posible, se tienen que conservar secas.
La galvanización de las superficies de materia plástica, se efectúa con arreglo a los mismos principios técnicos que con el metal. Sin embargo, como la unión «ujgíal- materia plástica» no es de naturaleza puramente mecánica,' y como las propiedades tanto físicas como químicas de los dos materiales son muy distintas, se deben tener en cuenta algunas peculiaridades.
Los electrólitos galvánicos empleados para la galvanización de materias plásticas deben concordar en su composición química y funcionamiento con las propiedades específicas de la materia plástica. Esto rige particularmente para la primera precipitación galvánica, que es depositada inmediatamente sobre la capa conductora.
La primera precipitac¡4n galvánica "en materias plásticas es fundamentalmente cobre, el cual es precipitado de un electrólito .ácido. Los baños «Cupatierbader» de Riedel & Co., han dado resultados especialmente buenos a este respecto, pues depositan unos precipitados muy brillantes y nivelan la rugosidad que se origina por el proceso de graneado. Antes del primer cobreado galvánico en el baño Cupatier-bad, es conveniente "decapar las piezas en ácido sulfúrico diluido para separar los óxidos que pudiera haber en la capa de cobre química.
Las piezas de materia plástica-tóe enganchan en lo posible bajo corriente. La densidad de corriente debe ser al principio de 0,5... 1 A/dm2. Con mayores densidades de corriente existe el peligro de que la película química de cobre, debido al efecto de conductor neutro, se desprenda alrededor de los puntos de contacto. Después de transcurridos de 2 a 3 minutos está cubierta totalmente la superficie, y, según la clase de las piezas, la densidad de corriente puede aumentar ahora a 3...5 A/dm2.
Como la película formada por el baño Cupatierbad puede actuar desventajosamente para los siguientes precipitados, se debe desengrasar catódicamente después del baño Cupatierbad.
A consecuencia del asombroso desarrollo de la electrónica y de la tendencia a una miniaturización cada vez más acusada, las partes más importantes se revisten con metales nobles, especialmente los contactos eléctricos, las uniones soldadas y los minúsculos componentes electrónicos, ya que siendo eslabones de una misma cadena, si uno de ellos es defectuoso, también lo será el funcionamiento del dispositivo. En lugar de cobre se emplea frecuentemente el oro para el revestimiento si se desean mejores propiedades (buena soldabilidad, alta resistencia a la temperatura, resistencia a la corrosión y buena conductibilidad). El revestimiento de oro se obtiene por procedimientos muy delicados de precipitado químico en baños especiales. La firma Lea Roñal está especializada desde hace años en la técnica del dorado galvánico.
En muchos casos es ventajoso añadir una capa dura de oro al cobreado y barnizado, con lo que consigue mejorar la calidad del dorado.
El procedimiento de corrosión de láminas
En este método, muy utilizado, se emplean placas de materia aislante como material de base, que son revestidas o recubiertas por un lado o por los dos con una lámina metálica.
Las propiedades de la placa, así como de la lámina, se deben elegir con arreglo a la aplicación a que se destinan. En principio, se puede emplear toda materia aislante, que pueda ser elaborada en placas muy delgadas, así como cualquier metal que se pueda convertir en láminas por proceso de laminación. La lámina u hoja y la placa se juntan por medio de un aglutinante, frecuentemente en la prensa plana, sometidas a calor y presión.
En Alemania los fabricantes de placas de materia aislante también emplean placas de material plástico revestidas de cobre como materia prima para circuitos impresos.
Cada firma tiene sus propios métodos para la fabricación de este material, siendo muy grande el surtido a elegir de aglutinantes apropiados. En muchos casos se prescinde del aglutinante, porque la lámina se adhiere por sí misma a la materia aislante, empleando adecuadamente la presión y el calor. Algunas materias plásticas aislantes se pueden unir por este medio directamente con la lámina metálica, de modo que la lámina se reviste previamente con una emulsión, un barniz o unajusión caliente, en la cual es soluble el material plástico empleado.
En la cara metalizada del material base se debe trasladar la imagen del cableado deseado. Esta configuración se debe obtener de modo que no pueda ser atacada por el elemento corrosivo utilizado en todo el tiempo que duren sus efectos. Después del proceso de corrosión se disuelven los puntos no protegidos de la lámina metálica por la acción de medios corrosivos (proceso de corrosión). Las placas de conductores así obtenidas se tienen que limpiar a fondo y liberar de todos los residuos de productos químicos empleados para la corrosión (neutralización).
La última fase del proceso consiste en la separación de la capa protectora, es decir, de la impresión (llamada también protección de corrosión o reserva de Corfosión) del cableado que ha quedado, con un"tlisoIvente apropiado. Los disolventes apropiados son tricloretileno, bencina, xilol, etc. Además del disolvente, hay que emplear también un barro colorante. Nuevos perfeccionamientos permiten trabajar con una reserva de agente de corrosión soluble con álcalis, la cual $s resistente a medios ácidos y en cambio no lo es a medios alcalinos. Para separar la reserva de corrosión se emplean en este procedimiento álcalis baratos (lejía sódica del 1- al 2%, amoníaco), la cual desengrasa al mismo tiempo, con lo que se ahorran el disolvente y una fase del procesq»
Las placas de conductores corroídas y desengrasadas deben ser elaboradas todavía mecánicamente.