CONSTRUCCION DOMESTICA II

>> DE CIRCUITOS IMPRESOS

Transferencia del dibujo de conductores por medios fotográficos

También se puede obtener por medios fotográficos (como las fotocopias) una imagen fiel del dibujo de conductores en la placa revestida de cobre. A este objeto, se debe dar primeramente a la placa una capa de laca sensible a la luz (por ejemplo, laca de copias Kalle RE 2327/50). La capa se da por medio de un simple baño o inmersión, por aplicación con un aparato centrifugador o pintado con un pincel.

Para que la placa no se ensucie con partículas y polvo, es muy importante la limpieza de los recipientes de trabajo y de los aparatos.

Primeramente se limpia la superficie de cobre con piedra pómez pulverizada y agua corriente, haciendo una ligera presión. (También se pueden emplear con buen resultado Ata, Imi o detergentes análogos.) Finalmente se seca con aire caliente (insuflación de aire caliente).

Otra posibilidad de aplicar las capas es la que indica la figura 27, Se utiliza una hoja de aplicación para rascar, que se hace con un trozo de chapa y un soldador y con una tira de goma. El canalón de la hoja se llena con una laca de copiado, se aplica la hoja al material de base, se hace que se esparza la laca en dos o tres pasadas sobre la superficie de cobre. Caso necesario, esto se repite después de transcurridos unos 10 segundos. Naturalmente, en necesario tener alguna práctica.

La placa, que en lo posible ha de estar plana, ya no se debe tocar, sino que se cubre con una tapa de caja o algo parecido, para proteger la capa foto-sensible contra la entrada de luz o de polvo. A la temperatura ambiente, el tiempo de secado es de unas 6 horas.

Si se trabaja en un local oscuro y sin polvo o en una cámara oscura, entonces con un dispositivo llamado «Fó» (secador), se puede conseguir en cinco minutos una capa de laca seca.

La fotosensibilidad de la laca corresponde aproximadamente a la del papel de fotocopia Ozalid. Por consiguiente, no hay que preocuparse demasiado por la acción de la luz. Sin embargo, la laca tiene un color fuerte, que muy difícilmente se puede quitar de las manos y de los vestidos. El residuo de laca se puede hacer pasar por un filtro de café Melitta y se puede limpiar, de modo que se puede emplear nuevamente. Estando cerradas a la luz (empaquetadas en papel negro) las placas con capas de esta laca pueden guardarse durante un período de hasta un año.

La exposición de las placas se hace exactamente igual que en el copiado en la técnica fotográfica, en un formato correspondiente al chasis de copiado. Primeramente se coloca la diapositiva (el dibujo de conductores transferido al papel de dibujo transparente) y luego la cara fotosensible de la placa. Es importante que la colocación se haga correctamente sin burbujas.

El aficionado obtiene buenas copias cuando se expone la placa de 3 a 5 minutos bajo la fuerte acción del sol. En el laboratorio se emplea mejor la luz artificial. Bajo una lámpara de arco de carbón de 18 A y a una distancia de 50...70 cm. del manantial de luz, se consiguen buenos resultados con una duración de exposición de 3 a 5 minutos.

Sin embargo, también se encuentran en el comercio aparatos completos de copiado con bastidor de lámparas neón y dis-positivo_ de prensado neumático, que, sin embargo, sólo son adecuados cuando tales trabajos se han de hacer a menudo.

Las partes expuestas con capas de la placa deben ser ahora eliminadas por revelado. Mediante baño e inmersión en una cubeta con un ligero movimiento en el revelador Kalle, en dirección a la laca de copiado KEP, se hace visible la figura después de uno a dos minutos. Después de que se ha quitado el líquido revelador por lavado en agua corriente, se seca la placa por exposición al aire o con aire caliente (ducha de aire caliente).

El líquido de revelado se puede emplear varias veces, incluso aunque se haya puesto ya de color azul.

No se deberá olvidar comprobar .cuidadosamente la imagen de conductores par» ver si tiene interrupciones y otros defectos. Los puntos defectuosos se pueden corregir con laca de copiado. Las manchas de residuos de laca se pueden lavar fácilmente, lo cual se hace sumergiendo en acetona un extremo de un pañuelo o una servilleta de papel.

Cuando han salido mal las copias se lava simplemente la superficie de cobre con acetona y se aplican de nuevo las capas.

La corrosión de las placas de conductores se efectúa —como ya se ha mencionado— con (III) cloruro de hierro (fabricante, entre otros, E. Merk, Darmstadt). Lo mejor es adquirirlo en forma líquida en droguerías* o farmacias. También se pueden disolver en agua fragmentos de cristal hasta que se origine un color oro amarillo. Se deben guardar solamente en recipientes no metálicos.

En un baño con 40" Bé a la temperatura del local se eliminan en un tiempo de 30 a 60 minutos las superficies de cobre no deseadas, si la placa o el baño se mueven rápidamente.

Tan pronto como el trazado de conductores ha aparecido claramente y ha desaparecido el brillo violeta rojizo en las superficies libres, se enjuaga la placa en agua corriente y se mantiene así durante algún tiempo. Después del secado se corta la placa a la dimensión marcada.

La laca de copiado protege de corrosión el trazado de conductores. Se lava poco antes de su uso con acetona. En la superficie de cobre, ahora lisa, es conveniente aplicar en seguida un fundente (por ejemplo, colofonia —resina de trementina— disuelta en alcohol) para que estas superficies sean aptas para la soldadura.

Es considerablemente más fácil la fabricación del conjunto de conexiones con placas revestidas que tienen un revestimiento de película de cobre de la Firma Bungard. Estas placas las suministra Radio-Fern con un espesor de 1,5 mm. en cuatro tamaños (75 mm. x 100 mm., 100 mm. x 150 mm., 150 mm. x 200 mm., 150 mm. x 250 mm.). Las conexiones se transfieren limpiamente a una placa Bungard en pocos minutos, sin necesidad de cámara oscura ni instalaciones especiales. Como la placa es sensible a la luz, se recomienda sacarla de su envoltorio únicamente con luz natural tenue o con luz artificial cuya intensidad luminosa equivalga a la de una vela. Es muy apropiada para esto una bombilla amarilla de 25 W.

Se diluye en un litro de agua fría el revelador que es suministrado con la placa vertiendo la solución en una cubeta de revelar.

Para la exposición del trazado de los conductores se coloca éste entre la película de la placa Bungard y una placa de cristal exenta de burbujas. Hay que tener cuidado para que el dibujo quede bien fijo en la película y no se produzcan rayas en ella. El tiempo de exposición depende principalmente de la fuente luminosa, por lo que se recomienda hacer una exposición de prueba.

Las sobreexposiciones apenas tienen consecuencias desfavorables.

Una vez terminada la exposición se sumerge la placa en la solución de revelador moviéndola hasla que aparezcan los conductores "bien visibles. A continuación se aclara la placa con agua corriente, para lo que se puede utilizar una esponja. Finalmente se corroe la placa en una solución con 35 % de per-sulfato de amonio. El tiempo de corrosión se puede regular calentando la solución en una cubeta de revelado. Radio-Fern suministra el medio de corrosión en forma sólida para divolverlo en agua caliente. Las placas Bungard satisfacen los más rigurosos requisitos con respecto a la agudeza de los cantos o bordes y con ellas se pueden definir 100 líneas/mm.2 Sólo se puede aprovechar la alta calidad de las placas cuando el dibujo ha sido hecho en escala ampliada y se ha obtenido una diapositiva del mismo.

La capa fotográfica tiene buenas propiedades de soldadura y puede quedar el cobra en la placa como capa protectora. Si se desea platear o dorar los conductores, puede eliminarse la capa fotográfica en pocos segundos.

FABRICACION INDUSTRIAL

>> DE PLACAS DE CONDUCTORES IMPRESAS

Para que el lector tenga una ¡dea de cómo fabrica la industria sus placas de conductores de circuitos impresos, vamos a describir a continuación los procesos esenciales. Todos los procedimientos explicados hasta ahora son suficientemente conocidos y comprobados por la fabricación de clichés. Si el material de base está cubierto con laca, se emplea como corrosivo el (III) cloruro de hierro o el sulfato amónico. Sin embargo, si los conductores están cubiertos con metales, se recomienda hacer las corrosiones con ácido crómico.

La corrosión debe efectuarse en máquinas cerradas herméticamente al ácido. Se introducen las placas en un depósito de corrosivo de modo que puedan ser atacadas por una cara o bien por las dos. En general, las ruedas de paleta toman el corrosivo de un depósito y lo proyectan contra la superficie de cobre. Esto asegura una rápida extirpación del cobre; luego se enjuaga bien el metal. Además, la corrosión progresa uniformemente en la placa. Para que las placas de conductores se comporten correctamente. Todos los residuos de corrosivo deben ser eliminados con agua para evitar "la formación de focos de corrosión.

La industria fabrica grandes cantidades de piezas en máquinas automáticas de corrosión y de, lavado, las cuales, con un mínimo de-personal, garantizan un proceso de corrosión y de lavado uniformes. Para que los orificios destinados a los terminales de soldadura y los cantos de las placas sean los adecuados a la muestra de conductores en los procesos mecánicos, se proveen medios auxiliares que aseguran la exacta colocación de las placas en todos los procesos de trabajo. Con estos orificios de admisión quedan fijadas las placas en los marcos correspondientes de admisión. Se estampan los adecuados taladros para los componentes. Solamente en casos excepcionales, por ejemplo, en muestras o en pequeñas cantidades de piezas, se perforan estos orificios. La retícula recomendada por la Norma DIN 40 801, en la que se encuentran todos los orificios de la placa de conductores, permiteN emplear herramientas universales. Se utilizan tanto perforadoras de varias brocas como herramientas de estampado universales. Con grandes cantidades de piezas son económicos muchas veces perfiles completos.

El material de base empleado debe ser bien susceptible de ser estampado para poder mantener las tolerancias más estrechas posible. Las diferencias en las dimensiones se originan particularmente cuando el material debe ser precalentado. Por consiguiente, es ventajosa la propiedad de poder ser estampado en frío.

Se muestra esquemáticamente una instalación para la fabricación de grandes series de placas, tal como se emplean para los circuitos impresos de aparatos de televisión o de radiodifusión. Para series más pequeñas son suficientes dispositivos de fabricación más sencillos y baratos.

Se puede ver que en 1 se estampan los orificios de admisión para la ulterior elaboración mecánica de las placas. En los cuatro aparatos, 2, se imprime la muestra de conductores. Después de la comprobación de la presión en 3, llegan las placas a una cinta transportadora y pasan por un horno de secado 4. En 5 las placas deben ser trasladadas al dispositivo transportador de una máquina automática de corrosión. Esta máquina, 6, efectúa automáticamente todo,s los procesos de corrosión, limpieza y secado. Las placas que han sido corroídas llegan a 7 y son transportadas a la instalación de estampado 8 para la ulterior elaboración mecánica.

La instalación automática reproducida en la figura 29 imprime con un tamiz de perlón predibujado unos colores susceptibles de soldadura en las platinas revestidas de cobre.

Se puede ver una instalación automática de corrosión, que, mediante cloruro de hierro, elimina si revestimiento de cobre en las partes no impresas de las platinas. La figura muestra cómo las platinas ya correctamente lavadas salen delante de la instalación de corrosión automática e inmediatamente entran en el dispositivo de secado.

Las máquinas de ferrigrafia, que son empleadas con éxito para la fabricación de circuitos impresos, son construidas también entre otros por la Casa «Gebr. Messerschmitt GmbH, München». Estas máquinas presentan en esencia las siguientes propiedades:

1. A pesar de su fuerte anclaje, las placas son aspiradas correctamente, pues hay incorporadas placas de base con fuerte aspiración.

2. Gracias a la construcción estable de las máquinas, la precisión de ajuste es máxima.

3. Para que la corrosión sea correcta se emplean tamices de acero que proporcionan una fuerte aplicación de color, de cobertura completa. El tamiz Me de la mencionada Firma suministra, con su suspensión elástica, particularmente en el marco Me de la Firma, un ajuste completo. Además, gracias a la suspensión elástica, los tamices de acero garantizan una duración varias veces mayor. El marco Me permite la colocación posterior de los tamices.

4. En general, se utilizan copias directas. Han dado muy buenos resultados las capas de ferrigrafía Chromosol O o S, las cuales trabajan casi de liria manera perfecta en diagonal. En casos particulares se pueden utilizar también copias de pigmentación empleando el papel de pigmento Chromotype.

La Casa «Gebr. Messerchmitt GmbH» suministra marcos Me en cinco tipos, que se distinguen por su tamaño. Son de metal ligero, rígido y estable y tienen una gran duración. En esta ocasión, los marcos de anclaje automático se pueden manejar de manera fácil y rápida. Se pueden colocar con pocos tornillos de fijación por lo que no hace falta un aparato especial de fijación.

FABRICACION iNDUSTRIAL II

>> DE PLACAS DE CONDUCTORES IMPRESAS

Los marcos Me son herramientas plegables para construcción en módulos. Con cuatro escuadras y nueve pares distintos de regletas resultan 36 distintos formatos de marco. En una escala de tensión se puede leer la tensión del tamiz.

Un aparato de mesa de ferrigrafía con base de vacío y base de placa iluminada es el Tablomat, que se puede suministrar en cuatro tamaños. La instalación automática universal de ferrigrafía Rondomat se fabrica en dos tipos.

Para que el lector tenga una idea de cómo se trabaja con capas de ferrigrafía, vamos a describir brevemente cómo hay que proceder con el Chromosol S de «Gebr. Messerschmitt GmbH». Este nuevo color de ferrigrafía se puede emplear para fabricación directa o indirecta de plantillas. Se adhiere a todas las clases de tejido (gasa de seda, tejido de nylon, metal), y proporciona una reproducción de imagen extraordinariamente nítida. La capa que se aplica requiere poco color. Se pueden copiar sin dificultades las más finas retículas y los más finos perfiles. El Chromosol S es muy flexible, de modo que no se rompe entre las mallas y es muy resistente incluso con impresiones fuertes. Hay que señalar otra ventaja y es que el Chromosol S solamente se revela con agua fría y tiene que ser coloreado posteriormente.

El tamiz empleado se debe limpiar y desengrasar bien, preferentemente con detergentes líquidos. Después de un enjuague a fondo, se trata en las dos caras con un elemento de prelava-do S (diluido a 1 : 3), y con una esponja se enjuaga con agua otra vez, y luego se seca. ,

Los tamices de nuevo tejido de nylon deben ser tratados, antes de ser utilizados por primera vez para el graneado del tejido con una solución al 5 % de Meta-Kresol en alcohol. La solución se aplica con un trapo y se seca rápidamente en una ducha de aire caliente. Para el desengrasado completo del tejido, después de un lavado a fondo con agua, se cepillan las dos caras del tejido con lejía sódica al 10%, se enjuagan y se tratan otra vez con ácido sulfúrico al 2%. Después de otro lavado a fondo con agua, se seca el tamiz.

Se recomienda no aplicar más Chromosol S que el que se consuma en un día. Un litro de Chromosol S se hace sensible a la luz con una sensibilización de 50 cm3. En el procedimiento indirecto se filtra seguidamente el Chromosol S para retener las burbujas que se originan.

Para la fabricación de una plantilla directa, se estratifica el tamiz —como se hace en general— dos veces, con un canalón de aplicación de capas, en las dos caras, sin secado intermedio y se seca en caliente. No es necesario efectuar el secado en la cámara oscura; basta para ello la luz diurna amortiguada. El tiempo de exposición, con una lámpara diurna trifásica de 60 amperios, 220/380 voltios y a una distancia de 130 cm., es de unos 2 minutos.

La plantilla se revela entonces con una ducha de agua fría hasta que se, puedan reconocer claramente incluso las partes más finas de la imagen. A continuación se seca en caliente. Una eventual sangría de la capa, después del revelado, no tiene influencia perjudicial en la impresión.

En la fabricación indirecta de plantillas se emplea como soporte de capas una hoja de Astralon, que se limpia escrupulosamente con elemento de lavado previo S en la cara lisa, con una tampón o esponja en un aparato de centrifugar, y se estratifica después de un enjuagado previo con agua. El Chromosol S se aplica aproximadamente a una velocidad de 80 r.p.m. y se seca a una temperatura.de 30...35°C.

Antes de la exposición, se limpia la hoja en la cara posterior y se seca. Para conseguir la mejor posible reproducción, se debe exponer en un chasis de vacío con una lámpara trifásica de 60 amperios, 220/380 voltios, a una distancia de 130 cm. aproximadamente, durante un período de unos 90 segundos.

Para evitar copias defectuosas se puede averiguar también el tiempo exacto de exposición por medio de una exposición gradual.

También aquí se revela con una ducha de agua fría. La película revelada y desarrollada es trasladada ahora en estado húmedo al tamiz bien limpio. A é*ste objeto se coloca la hoja de Astralon con la cara posterior en una placa de cristal algo menor que el chasis del tamiz que se ha de colocar ahora, para obtener un firme contacto entre el Chromosol S y el tejido.

Los chasis de tamiz ligeros son más pesados. El agua sobrante se quita con un papel secante. Finalmente se oprime el tejido con un rodillo de goma para que penetre el Chromosol S en el tejido. Luego se seca con aire frío hasta que haya desaparecido toda humedad del tejido y se separa con precaución del tamiz la hoja soporte; el tamiz puede ser empleado de nuevo después de una cuidadosa limpieza con permanganato y agua oxigenada.

Para tapar las plantillas se recomienda el empleo de laca correctora de tamiz, la cual se iwne fuertemente con Chromosol S, y no se vuelve porosa durante la presión, incluso después de haber sido lavada varias veces.

Para eliminar las capas del tamiz primeramente se quita por medio de lavado, muy cuidadosamente, el color del tamiz. Luego se vierte sobre el tamiz una solución saturada de permanganato, e inmediatamente después se quita el permanganato con una solución acida de peróxido de hidrógeno. En un litro de agua se ponen 60 cm.1 de peróxido de hidrógeno y 8 cm.3 de ácido sulfúrico concentrado. De este modo se pueden quitar fácilmente del tamiz los residuos de capas.

El Chromosol O, igualmente fabricado por la Casa «Gebr. Messerschmitt GmbH», se distingue particularmente de los otros elementos para capas en fotografía por el hecho de que las plantillas fabricadas con esta emulsión pueden ser endurecidas térmicamente, por lo que no solamente se les hace insolubles al agua, sino también resistentes a las soluciones acidas y alcalinas. De este modo, el refuerzo normal de laca de las plantillas resulta superfluo.

La máquina repetidora-copiadora Lithoprintex

El desarrollo del circuito impreso no solamente se dirige hacia componentes de conexión cada vez más pequeños, sino también en el sentido de una construcción cada vez más complicada. Los circuitos se componen también de conexiones parciales individuales. En este respecto los constructores exigen cada vez tolerancias más estrechas. Esto se debe a que las placas de conductores, después de la terminación de los circuitos individuales, continúan siendo elaboradas por máquinas automáticas (por ejemplo, se cortan, se perforan e incluso se modelan automáticamente). Este trabajo automático implica mayor tolerancia. Sin embargo, la suma de todas las tolerancias no puede ser mayor que unas pocas centésimas de milímetro.

Si se exige una precisión tan elevada, entonces no se puede dibujar todo el modelo original, porque el dibujante no podría trabajar tan exactamente. Por consiguiente, los sectores individuales del circuito se dibujan muy ampliados y luego se reducen fotográficamente a su tamaño correcto. Las unidades negativas así originadas se ponen en el porta-modelo de máquinas repetidoras-copiadoras, que trabajan con gran precisión, las repiten en una placa de cristal estratificada y las copian hasta que el circuito completo esté enteramente alineado.

Las máquinas «Lithoprintex» de la Firma Monotype GmbH ofrecen una ventaja especial con su dispositivo de rayado, con el cual, incluso las rayas más finas pueden ser grabadas en la capa fotográfica de la manera más exacta y precisa. Por este medio se pueden dibujar los respectivos circuitos mucho mejor y sobre todo mucho más exactamente que lo que era posible con el procedimiento usual clásico.

se han reproducido los dos tipos de la Casa Monotype GmbH. Para el Lithoprintex-Senior se suministra una lámpara de arco trifásica de gran potencia, y para la Júnior se suministra una lámpara de arco monofásica.

El sistema de varillas de retícula asegura una precisión constante e insuperable. El porta-negativo se coloca en la correspondiente posición completa de medida, de graduación en pulgadas o métrica, de la varilla de retícula, y es bloqueado, mientras que las dimensiones fraccionarias se consiguen mediante giro con micrómetros de gran precisión. Las varillas de retícula son de una precisión extraordinaria; la tolerancia es de ± 0,005 mm. entre cada dos retículas en un juego de varillas de retícula de cualquier longitud.

Los porta-negativos para el aparato Júnior tienen unas dimensiones de 22 cm. x 17 cm. a 50 cm. x 40 cm, y los Sénior tienen las dimensiones de 25 cm. x 20 cm. a 76 cm x 60 cm.

Grundig produce para ello placas de papel revestidas de cobre con una capa de color sensible a la luz. El dibujo de los conductores se transfiere a la platina mediante la exposición de la plantilla en un armario de fotocopia. El baño subsiguiente de revelado elimina la capa de color en las superficies no expuestas, y el cobre puede ser corroído. Lo que queda es el conjunto de conexiones eléctricas del aparato.

Las placas de conductores impresos, con pistas conductoras muy finas, requieren un control muy riguroso para obtener una calidad uniforme de los aparatos construidas con ellas. Las pistas conductoras son extraordinariamente estrechas en la fabricación de bobinas impresas, tales como las que se utilizan en los amplificadores de frecuencia intermedia video en los receptores de televisión. Hasta ahora se examinaban con lupas muy potentes para detectar las posibles interrupciones de los conductores o cortocircuitos.

Esta laboriosa operación es considerablemente más fácil y cómoda con la instalación que describimos a continuación. Una cámara de circuito cerrado de televisión capta la imagen de la placa impresa iluminada desde abajo y la imagen televisada aparece en la pantalla con tal claridad que evita toda fatiga del operario que efectúa el control.

La exploración de la imagen da una definición mucho mayor que la televisión ordinaria (875 en vez de 625 lineas). De esta manera no son perceptibles en la pantalla las líneas de la trama, y las imágenes televisadas son de alta fidelidad. Las placas de conductores impresos cuya fina estructura se controla pasan rápidamente ante la cámara u «ojo distante» mediante un sistema de bastidores, con lo que se pueden controlar en poco tiempo gran número de placas con bobinas impresas.

LOS COMPONENTES

Como hemos mencionado en el capítulo 2, un cableado impreso (placa de conductores impresa) no constituye un circuito impreso. A este respecto, la placa de conductores todavía debe ser provista de los componentes, que no pueden ser impresos, y éstos deben ser soldados en el trazado del cableado.

Todos los componentes, que deben intercalar en circuitos impresos deben ser fabricados de modo que se ajusten a la distribución bidimensional de la placa de conductores. Los componentes grandes, que no pueden ser soldados autosustentados en las pistas de conductores, requieren a menudo unas adecuadas suspensiones mecánicas adicionales, en el mismo plano que las conexiones eléctricas. En lo posible deben ser evitadas las fijaciones a tornillo utilizadas en la técnica clásica de cableado, porque su montaje exige otros procesos de trabajo y piezas de fijación, por ejemplo, tornillos, tuercas, arandelas de calce, arandélas elásticas, remaches, etc. Como siempre es posible una fijación exclusivamente por soldadura, se provee a estos elementos de aletas adicionales de retención, que pueden ser dobladas o retorcidas después de introducidas en los correspondientes orificios o hendiduras de la placa de conductores, en la cara posterior (de conductores) y a menudo también se pueden soldar con la capa de cobre. La lámina para estas soldaduras puede ser el conductor general de referencia (conductor de tierra) o un ojete de soldadura libre, que está aislado por todas partes. Se prefiere el modelo llamado de cierre a presión, que por su acoplamiento a presión con el componente garantiza una retención mecánicamente correcta en la piaca de conductores hasta la soldadura por inmersión, que es la definitiva.

La Tabla de la página 105 proporciona una visión de conjunto sobre las condiciones que deben cumplir los componentes de circuitos impresos. Los componentes se pueden dividir, por ejemplo, en los siguientes grupos:

1.  Componentes de la técnica clásica de cableado, que se pueden emplear sin variación alguna en circuitos impresos. En general, están provistos de conexiones de hilo, por ejemplo resistencias, condensadores tubulares, diodos semiconductores, transistores, válvulas subminiatura.

2.  Componentes cuya construcción ha sido variada para adaptarse a los circuitos impresos. Pertenecen a este grupo los condensadores fijos grandes, potenciómetros, reguladores de ajuste, bobinas, transformadores y rectificadores de la red.

3.  Modelos especiales construidos específicamente para circuitos impresos, como zócalos de válvulas, conexiones de clavija y conmutadores.

4.  Componentes especiales que ;se emplean exclusivamente en circuitos impresos y cuya construcción ha sido adaptada a esta técnica en cuanto a tamaño y propiedades mecánicas y eléctricas, por ejemplo resistencias y condensadores adheribles con pegamento, condensadores de clavija soldables.

5. Componentes impresos que integran completa o parcialmente una placa de conductores, y que se producen en las fábricas de placas de conductores, o por procedimientos análogos, por ejemplo, condensadores, bobinas, resistencias, piezas de componentes de contacto (planos de conmutadores), componentes de alta frecuencia.

Además de los componentes eléctricos especificados se necesitan también componentes mecánicos y eléctricos, por ejemplo, para fines de control y de regulación. También para este grupo de distinta configuración fueron necesarias nuevas formas de construcción, que se crearon con elementos de fijación y conexión especiales.

Estos componentes no debían presentar ninguna desproporción con los semiconductores que forman los componentes principales actuales. La altura de construcción la determina, por regla general, la altura de la mayoría.de las unidades enchufa-bles, y por tanto es la que determina el factor de relleno. Sin embargo, se han impuesto ciertos límites a esta tendencia de miniaturización, eléctricamente por las exigencias de aislamiento y por las capacidades de conexión, y mecánicamente por las fuerzas de contacto y elásticas necesarias, así como por la manejabilidad.

La cara de conexión de estos componentes es también el lado de fijación. Los elementos de fijación se construyen de una manera análoga a la de los otros componentes. Los terminales de conexión deben corresponder en longitud, diámetro y posición, y particularmente en sus tolerancias, a la placa de conductores y a la retícula de orificios. Como condición límite rige la de que en componentes con muchos terminales, los hilos de conexión de mayor diámetro se adaptan, uno tras otro, con la máxima transposición en los orificios, mientras que los de mínimo diámetro se adaptan a los mismos, con transposición contraria. Esto se exige también para la dimensión de la diagonal.

LOS COMPONENTES II

Los enchufes de clavija exigen un cuidado especial, porque de su contabilidad depende la seguridad de funcionamiento de todo el. sistema de transmisión. Existen dos posibilidades: conectar directamente en una regleta de contactos los extremos de la cinta conductora, adecuadamente configurados, o emplear un par de clavijas; la construcción mencionada en último lugar es la que merecen nuestra preferencia, porque de este modo se puede conseguir una mejor calidad de contacto, que también se puede mantener en permanencia. Mira produce una clavija de 19 polos para sus placas experimentales. Las clavijas se pueden enchufar perpendicularmente en una regleta de resortes de contacto. Naturalmente, se pueden utilizar los contactos en menor número, según convenga.

Son necesarios conmutadores, sobre todo escalonados, con muchas variaciones. No es siempre aconsejable incorporar la pista de contactos de un conmutador escalonado en un circuito impreso grande. La mayoría de las veces se utilizan conmutadores económicos de husillo, de llaves múltiples y de cursor.

Para obtener mejor factor de relleno es conveniente, a menudo, disponer los pequeños componentes, como resistencias, condensadores o diodos, unos encima de otros o verticalmente. A tal objeto se han creado unas suspensiones aislantes de materia plástica.

Montaje de los componentes

En laboratorios o en circuitos impresos construidos por aficionados se montan los componentes a mano. Aparte de los pocos componentes cilindricos con dos hilos terminales axiales especiales para la automatización, en la industria todavía es normal hacer a mano el trabajo de montaje adecuadamente organizado.

El cableado impreso de la placa de conductores con sus superficies metálicas desnudas o cincadas está cubierto con una laca apta para soldadura. Tpdos los orificios y demás aberturas necesarias están ya separados y finalmente se elaboran los cantos exteriores de la placa.

En el montaje a mano un solo operario puede equipar completamente las placas pequeñas de conductores. Las placas grandes se distribuyen en grupos de equipo. Los símbolos o designaciones correspondientes en las placas de conductores facilitan considerablemente los procesos de trabajo [fig. 39). Como cada operario ha de colocar un gran número de distintos componentes, se ha de procurar sobre todo que estos componentes se puedan coger fácilmente, para lo que son ventajosos, por ejemplo, los tambores-almacén, que, haciéndolos girar, presentan cada vez un componente.

Las placas de conductores pueden ser insertadas o fijadas en marcos apropiados. Se deslizan de un lugar a otro en carriles de deslizamiento o en una cinta transportadora. La velocidad del transporte se ha de ajustar a la duración del trabajo necesario para cada placa.

Es importante que los componentes estén preparados para el montaje, de modo que se puedan colocar sin pérdida de tiempo en la placa de conductores o se puedan fijar en otra parte.

Para las operaciones de montaje de las placas de conductores con componentes se han ideado —primeramente en los EE. UU. de América— un gran número de instalaciones automáticas. Primero suministran pequeños componentes (por ejemplo, condensadores con terminales axiales] dispuestos en tambores de cartón. En ello los componentes se colocan a mano y luego, por medio de una corriente de aire y de movimientos de sacudidas pasan de una cinta transportadora a las aberturas de una cadena dentada, la cual coloca los componentes a la distancia necesaria. Para disponer los extremos de los hilos, la cinta pone el componente debajo de un rodillo de goma accionado. El rodillo hace girar los extremos del hilo entre placas metálicas y ios endereza. A este respecto, los componentes son colocados en cintas adhesivas.

También se pueden conseguir buenos rendimientos con máquinas automáticas individuales; por ejemplo, se pueden montar de 30 a 40 componentes por minuto. Las cadenas de automatización satisfacen las condiciones de la racionalización, pero sólo son adecuadas para la fabricación de grandes series, pues presuponen la inversión de grandes capitales, que deben ser amortizados. La figura 41 ilustra una instalación que trabaja por medios electro-neumáticos y que es regulada electrónicamente. Aquí se colocan de una manera completamente automática todos los componentes durante el proceso de las placas de circuitos impresos preparados por esta cadena de montaje..

PROCESO DE SOLDADURA

>> DE CIRCUITOS IMPRESOS

Soldadura de circuitos impresos en la fabricación doméstica

La placa de conductores bien limpia con el cableado impreso se encuentra perforada para 4a soldadura de los componentes. Es conveniente cincar de antemano los puntos de soldadura en la placa y los terminales de los componentes sueltos, y luego soldarlos con soldador y resina de trementina cincada. El soldador debe estar suficientemente caliente, pues el tiempo de soldadura se ha de mantener corto para que la placa de conductores no se deteriore. Esto sirve de protección contra interrupciones de los conductores, que se originan por las grietas capilares en la lámina de cobre; sin embargo así la placa se hace más pesada y se gasta más cinc. Un circuito impreso soldado sólo selectivamente en los terminales de los componentes tiene un aspecto más limpio.

Soldadura de inmersión

También en el montaje industrial de circuitos impresos se utiliza soldadura. Como todos los puntos de soldadura se encuentran en un plano, se idearon los procedimientos de soldadura por inmersión. En principio, se procede de modo que, estando la placa de conductores equipada con los componentes, se sumerge primero en un baño líquido y a continuación en el baño de soldadura. Con dispositivos apropiados se puede mecanizar este proceso. Incluso con cadenas de acabado.

Naturalmente, en la soldadura de inmersión se deben observar distintas condiciones tecnológicas. La temperatura de soldadura debe ser lo más baja posible, considerando la sensibilidad al calor del semiproducto. Por esta causa se emplea soldadura eutéctica. A este respecto basta en general la composición de venta normal en el comercio del 60 % de estaño y del 40 % de plomo. La temperatura de la soldadura y el tiempo necesario para conseguir una soldadura correcta son recíprocos; es decir, cuanto mayor sea la temperatura tanto menor se debe elegir el tiempo que dure. Los límites de las magnitudes son respectivamente 260... 230° C y 2...5 segundos. Una temperatura elevada garantiza una soldadura segura; sin embargo, por el choque térmico que aparece, actúa más intensamente en el semiproducto. Un tiempo de soldadura largo pone en peligro el componente por la fuerte conducción de calor a través de sus terminales. Por lo tanto, ¡a resistencia al calor del semiproducto es decisiva para la temperatura y el tiempo de soldadura. Por ejemplo, los semiproductos a base de resina epoxílica con tejido de cristal son más insensibles que los de resina fenólica (HP). Con un largo tiempo de soldadura y con grandes placas hay que contar finalmente con una cierta barrera térmica debajo de la placa, mientras que con grandes superficies de cobre, tiene lugar en la placa de conductores un rápido intercambio de calor.

Por estos motivos, en el baño de soldadura por inmersión se tienen que satisfacer determinados requisitos:

1.  Suficiente capacidad de calor para temperaturas de soldadura de hasta 320° C.

2. La capacidad de calor del baño debe ser suficiente para que la temperatura se mantenga constante, incluso en condiciones difíciles (frecuentes soldaduras en breves intervalos de tiempo), a pesar de las pérdidas de'calor anejas.

3.  La temperatura se debe regular mediante termostatos en ± 5" C, y se debe mantener constante.

4.  El calor debe distribuirse uniformemente durante toda la operación, para evitar deterioros en'la placa de conductores a causa de un sobrecalentamiento local.

Estos requisitos se pueden satisfacer con un recipiente de baño de hierro de fundición que, según el principio del baño maría, se sumerge en un recipiente mayor que contiene un líquido apropiado calentado directamente por los elementos de caldeo, y cuya temperatura es regulable. El hierro de fundición tiene la ventaja de qOe prácticamente no se amalgama con la soldadura fundida, de modo que tampoco se ensucie ésta. Otra causa de que se ensucie el baño serían los metales extraños en la solución, por ejemplo cinc de latón. Por esto los marcos de retención de las placas de conductores son de acero niquelado.

Además hay que proteger la superficie del baño contra la oxidación. Se puede impedir que se forme una película de óxido soplando en permanencia nitrógeno, aplicando una película de aceite de palma o esparciendo carbón vegetal pulverizado, pero todas estas medidas de protección producen dificultades de fabricación. La corriente de nitrógeno debe ser absorbida, el aceite de palma se debe emplear solamente hasta unos 230° C, y el carbón vegetal puede ensuciar la placa de conductores. Lo que mejor resultado ha dado siempre es la separación mecánica de la película de óxido, lo que se hace muy bien con un raspador montado en el cuadro de sujeción de la placa de conductores, cuando ésta se aplica en el baño.

PROCESO DE SOLDADURA II

>> DE CIRCUITOS IMPRESOS

Finalmente, la placa del circuito impreso y la superficie del baño de soldadura deben estar primero en posiciones paralelas y luego se ponen directamente en contacto entre sí. Aquí se distinguen distintos métodos:

1.  Movimiento de la placa perpendicularmente a la superficie del estaño. Son pecesarios dispositivos mecánicos para el descenso, la permanencia y la elevación de la placa; para separar las raspaduras (película de óxido) en la superficie de estaño antes de cada soldadura; para evitar la formación de burbujas de líquido y de gas, así como carámbanos de hielo (apéndices de soldadura) por vibradores, dispositivos báscula-dores, etc. El exacto control de la altura del nivel del estaño es particularmente importante.

2.  Movimiento vertical del nivel del estaño con respecto a la placa. Son necesarios dispositivos análogos a los indicados en 1; sin embargo, son más complicados, y más cuando son selectivos y se trabajan con tubitos llenos de estaño que van hacia la placa.

3. Aplicación angular y elevación de la placa. A este respecto se necesita un baño plano de soldadura con dos paredes laterales inclinadas, de modo que la placa esté inclinada junto a la superficie de baño, pueda moverse horizontalmente a lo largo de la misma, y se pueda levantar de nuevo oblicuamente. Aquí también son necesarios dispositivos para quitar las costras y dispositivos de acceso complicados.

En los tres métodos se necesita, solamente un sencillo baño plano sobre soldadura, aunque con temperatura regulada; sin embargo, se requieren dispositivos auxiliares complicados. Hay que mencionar el inconveniente de que se pueden soldar solamente placas hasta un grosor máximo determinado (menor que la superficie de baño de soldadura). En los métodos mencionados en 1 y 3 se estaña todo el trazado de conductores, lo cual significa un mayor consumo de soldadura. Si se procede con arreglo al método 2, entonces no es preciso estañar todo el trazado de conductores, cuando se suelda selectivamente con arreglo.

Después de quitar los residuos de fundente, se puede revestir la placa en la cara de conductores con una capa protectora susceptible de soldadura, mediante inyección o inmersión, para proteger los">untos de soldadura contra una ulterior oxidación. Si hay componentes impresos (resistencias, condensadores o bobinas) en la cara de conductores de la placa, se puede emplear también una máscara de soldadura. Las plantillas metálicas son ¡napropiadas por su conductibilidad del calor. Por consiguiente, se cubre la placa de conductores o bien con una plantilla de. papel, que está perforada en los puntos de soldadura, o se imprime, antes del equipamiento de la placa con los componentes, una laca resistente a la temperatura, que deja libre los puntos de soldadura. Gracias a estos métodos es posible una soldadura de puntos.

Los procedimientos explicados hasta ahora se emplean hoy muy raramente. En cambio, han demostrado ser muy ventajosas unas máquinas en las que aparece un movimiento relativo entre soldadura y placa. La figura 45 muestra en esquema una instalación, en la que, además de este movimiento relativo, se rocía múltiplemente la superficie de la placa. Por este medio, la soldadura se hace especialmente segura. La soldadura fundida es impulsada por una bomba a través de un canal en una hendidura de derrame y una superficie acanalada. Las ondulaciones en la corriente de soldadura permiten el regado múltiple de los puntos de soldadura.

El procedimiento de soldadura «Flowsolder», presenta una serie de ventajas en el aspecto técnico de soldadura. Como la soldadura que baña desde abajo a la placa se mantiene en movimiento constante, se asegura un intercambio muy rápido de calor entre la soldadura y el objeto a soldar, de modo que se pueden conseguir los tiempos mínimos para la soldadura. Si se emplean las velocidades de avance normalmente usuales de 60 ... 120 cm./min. son suficientes tiempos de soldadura de 1...4 segundos ppr elemento de superficie. A una distancia de 4 cm. por debajo del nivel de baño de soldadura, se aspira la corriente de estaño de soldadura. Por este medio queda la ondulación de soldadura en todo momento libre de costras y de óxidos, de modo que en baños estáticos de soldadura no son necesarios los requeridos dispositivos de raspado.

En baños fijos de soldadura es muy importante ajustar y mantener exactamente el nivel de baño para que, con profundidad constante de inmersión, se obtengan resultados uniformes de soldadura. En los procedimientos de,bombeo de la soldadura, la altura dS'la cresta de la ondulación depende en gran parte de la velocidad de la bomba, que se puede mantener fácilmente constante. Con un sencillo dispositivo auxiliar, que controla automáticamente un flotador, se consigue renovar el estaño de soldadura y que el nivel del estaño sea constante.