HISTORIA DEL DESARROLLO

Los aparatos electrónicos de toda clase fueron cableados a mano durante decenios. Esto no sólo era un trabajo fatigoso y prolijo, sino que las conexiones constituían a menudo una fuente de averías. Por consiguiente, desde el principio de la fabricación industrial, los ingenieros y técnicos buscaron procedimientos tecnológicos para establecer las muchas conexiones entre los respectivos componentes, es decir, todo el cableado de un aparato, en un proceso de trabajo.

En su forma fundamental, el circuito impreso tiene ya casi 60 años. Ya en 1906 Edison y Sprague, en los Estados Unidos de América informaron de la posibilidad de aplicar el cableado con polvo metálico sobre aisladores. Casi 20 años más tarde, el 19 de marzo de 1925, Francis T. Harmon obtuvo la patente EE.UU. n.° 1.582.683 sobre uno de los procedimientos semejantes a la actual técnica de corrosión. En el año 1927, Telefunken lanzó al mercado el amplificador «Arcolette», cuyo cableado consistía en tiras de chapa de latón perforadas y adecuadamente configuradas. Como chasis se empleó una placa de materia aislante, en la que se remacharon las tiras de latón juntamente con los componentes necesarios.

Desgraciadamente, este y otros procedimientos análogos no representaron ninguna simplificación esencial del proceso de construcción con circuitos que cada vez resultaban más complicados.

En el año 1936 Paúl Eisler, en Inglaterra, tuvo la ¡dea de imprimir los circuitos. Ofreció la idea en vano a la industria ra-dioeléctrica inglesa, si bien más tarde (1942) presentó un proyecto elaborado con todas las particularidades, e incluso lo explicó gráficamente en un modelo de demostración.

También en Italia se ocuparon empresas aisladas en el desarrollo de circuitos impresos. Sólo en el año 1947 fue admitida seriamente la idea del circuito impreso en Europa, cuando se supo que los americanos ya habían trabajado en ello intensivamente en los últimos años de la guerra y habían empleado circuitos impresos en aparatos electrónicos para fines militares.

Aparecieron importantes publicaciones en los EE.UU. de América en 1947 y en 1948 en el National Bureau of Standards (NBS). Bajo la designación de «Project Tinkertoy»..se desarrolló en 1950 un sistema de fabricación ^completamente automático de módulos de construcción para aparatos electrónicos. Esta tecnología fue designada por el NBS con el nombre de Sistema MDE-MPE («modular desing of electronics»). Utiliza como base materias primas cerámicas. Todas las pruebas mecánicas y eléctricas intermedias y finales son efectuadas de manera completamente automática. Además, los componentes especiales adaptados a esta técnica llegaron también a ser montados automáticamente, de modo que se pudieron fabricar módulos normalizados de caracteres eléctricos variables a voluntad.

Además de esta técnica especial existen hoy en América, Japón y Europa métodos especiales, que efectúan los cableados como un todo unificado. Este procedimiento se puede agrupar bajo la designación de «técnica impresa». Existen numerosas variantes, que, en principio, se distinguen por el hecho de que los conductores, resistencias, bobinas, condensadores y demás componentes se colocan encima o debajo de una superficie plana.

DEFINICION DE ALGUNOS CONCEPTO

>> SOBRE LA TECNICA DE LA IMPRESION DE CIRCUITOS

Lo mismo que en otras técnicas, en la terminología de ésta se emplean algunas de sus denominaciones con significación nueva, o algunas palabras tomadas del uso general del idioma con una interpretación nueva especial. Para evitar confusiones vamos a dar aquí algunas explicaciones al respecto.

En las primeras soluciones técnicamente utilizables, fueron los circuitos efectivamente impresos, con arreglo a métodos que son muy utilizados en las industrias gráficas. De esta manera de trabajar se tomó la palabra «imprimir»; una idea que se utiliza todavía hoy, si bien entre tanto se desarrollaron procedimientos en los que, tanto los conductores, como los distintos componentes, ya no se producen directamente por un proceso de impresión. Por consiguiente, en el lenguaje normal técnico, el concepto «circuito impreso» vale como idea general para todos los circuitos elaborados con esta técnica. De todos modos no siempre se emplea domo definición unificada.

Por lo tanto, hubo que distfhguir entre los siguientes conceptos:

1.  El «cableado impreso» (más corrientemente, «trazado impreso» porque ya no se emplean cables ni hilos) comprende solamente las uniones conductoras galvánicas entre los componentes.

2.  El «circuito impreso» comprende en cambio el trazado de conductores y todos los componentes de la conexión. En este caso, es indiferente que los componentes estén impresos en el trazado de conductores o se añadan a él posteriormente por medios manuales o mecánicos. El concepto «circuito impreso» es válido también cuando en algunos casos la impresión no se efectúa inmediatamente. Según la Hoja de Normas DIN 40.801 «Circuitos impresos, directrices», el circuito impreso se define como «Placa de conductores, con componentes de cons-trución», en donde estos componentes están fijados interiormente a la placa de conductores o bien están introducidos en ella, y se pueden unir en forma conductora.

3. Por el nombre de «placa de conductores» (en inglés, «printed wiring board») se entiende, según la misma Hoja de Normas, una placa de material aislante, con trazado de conductores, que están fijados en ella interiormente.

4. El «material básico» es-'el de base de Ta placa de conductores; es decir, en la acepción general de la palabra, se trata de un semiproducto, y los fabricantes, la mayoría de las veces, le designan con su nombre de fábrica, como ocurre con muchos materiales.

5. Como «Técnica» se debe entender la aplicación de circuitos impresos, y en cambio, como «tecnología», se debe entender la fabricación de placas de conductores.

6. En el uso de los términos «técnica», «procedimiento», f método» y «proceso» no se ha establecido en este sitio diferenciación alguna. El lector la podrá hacer, según lo que encuentre en el texto.

VENTAJAS DE LOS CIRCUITOS

>> IMPRESOS

El uso de las placas de conductores se ha introducido en muchas ramas de la industria electrónica, en gran escala, porque los circuitos impresos presentan considerables ventajas con respecto al cableado utilizado anteriormente. Los circuitos establecidos con el empleo de placas Je conductores tienen siempre unas propiedades eléctricas constantes. La proporción de averías es muy pequeña, incluso cuando se manejan por personas inexpertas. Otra ventaja digna de mención es el poco personal que se necesita, especialmente cuando las placas son equipadas automáticamente con los componentes y cuando se emplea la soldadura por inmersión. Gracias a la forma de cinta de los circuitos impresos existe una relación mucho más favorable entre superficie y sección que en los hilos redondos. La mayor superficie irradiante de calor permite mayores corrientes. En consecuencia, la sección de los conductores impresos puede ser menor con la misma corriente-,, lo cual significa una economía de material, de peso, de espacio y de gastos. La economía de peso y de espacio puede llegar a ser de hasta un 60 % con respecto a Los conductores de hilo.

El efecto pelicular es pequeño debido a que también lo es el espesor del conductor, de modo que resulta una gran capacidad de carga de corriente de alta frecuencia.

El cableado de un aparato según la forma usual consiste preferentemente en conductores auto-estables, que discurren entres coordenadas de espacio. En muchos casos, los componentes montados fijos sirven al mismo tiempo como puntos de apoyo para el cableado o los hilos conectan componentes pequeños y ligeros. En cambio un trazado impreso de conductores se limita a dos dimensiones; es decir, todas las conexiones deben estar en un plano. Por consiguiente, las placas de conductores de las mismas conexiones presentan exactamente el mismo trazado y por lo tanto tienen las propiedades eléctricas constantes ya mencionadas. En muchos casos, merece la pena disponer también los conmutadores de una manera armónica en la conexión. A este respecto se ha de considerar como ventaja especial la posibilidad de introducir en el material de base las pistas de conductores del conmutador, de forma tal que se origina un nivel uniforme.

Los trabajos de pruebas y de entretenimiento y reparación se simplifican, porque las placas de conductores tienen una disposición muy clara, sobre todo cuando los valores de los componentes y las designaciones de conexión están impresos. Los aparatos mayores contienen la mayoría de las veces varias placas de conductores, que están conectadas entre sí por medio de conexiones especiales de clavija. En tales casos, la conexión se subdivide en distintos subgrupos enchufables. Antes del montaje se puede comprobar cada grupo con una mínima inversión de tiempo. En el caso de reparaciones se pueden localizar y remediar las averías en un tiempo muy breve, sustituyendo las unidades de construcción.

Las placas de conductores impresas, una vez terminadas de elaborar, se revisten con una capa protectora de laca, que impide la oxidación de las superficies de cobre y facilita la soldadura de inmersión. En condiciones climatológicas desfavorables se puede hacer la placa incluso resistente a la corrosión, después de ser equipada, aplicando una capa especial de laca protectora. Si, en condiciones extremas de funcionamiento, aparecen temperaturas superiores a 110° C, en el material básico puede ser integrado también tejido de vidrio duro con aglutinado de resina epoxílica o silicio. Todos los elementos del trazado de conductores que cumplen cometidos de .establecimiento de contactos, como *son particularmente los segmentos de conmutadores y los terminales para conexiones de clavija, deben tener un revestimiento galvánico apropiado.

CONSTRUCCION DE CABLEADOS

>> IMPRESOS

Para la construcción de cableados impresos se ha desarrollado una serie de métodos. Siempre aspiraron los ingenieros a sustituir el trabajo, consistente en»un gran número de confecciones manuales individuales, por un proceso tecnológico que se pudiera realizar en gran parte a máquina.

En principio todos los procedimientos son apropiados para aplicar conexiones eléctricamente conductoras en una placa aislante. En el aspecto eléctrico se tiene que exigir un valor mínimo respecto a la conductividad, que puede ser aproximadamente en el mismo orden que el requerido para la conexión por hilos destinada a una aplicación análoga.

Como todas las conexiones se encuentran en un plano, ya no se ha de prever entre los respectivos conductores un espacio de aire aislante como en «I cableado normal. Por consiguiente, el material de base que sirve de dieléctrico debe aislar suficientemente y debe presenta» también la necesaria propiedad dieléctrica.

En el aspecto mecánico se exige suficiente resistencia y buena posibilidad de elaboración.

Además, en el aspecto tecnológico, las placas de conductores se deben poder confeccionar sencillamente, para que el procedimiento reporte ventaja económica.

En noviembre de 1948 las investigaciones llevadas a cabo por el «National Bureau of Standards» (NBS) dieron por resultado numerosos métodos para la fabricación de circuitos impresos. Los métodos se distinguen sólo principalmente por la forma en que se colocan los conductores y componentes en una superficie plana. Solamente muy pocos procedimientos son apropiados para un empleo industrial y ofrecen, en el aspecto técnico, genuinas ventajas frente a la técnica clásica del cableado. Muchas variantes se pueden reducir a los tipos fundamentales siguientes:

1. La técnica cerámica, («ceramic based circuits»). Aquí los barnices conductores característicos o el plateado se aplican al material de base, y se aplican al fuego para conseguir mayor conductividad y más adherencia. Como esta aplicación «al fuego» solamente es posible a elevadas temperaturas, se deben emplear materiales de base adecuadamente .resistentes a la temperatura (cerámica, cristal).

2. El método de inyección de metal («metal spraying»), llamado también por el nombre de su inventor, procedimiento Schoop. En este método se inyectan en el material de base metales líquidos.

3. Bajo el concepto de técnica de estampado se agrupan todos los procedimientos, en los que el trazado de conductores o de circuitos («stamped wiring») está formado de hojas metálicas estampadas, y simultáneamente o en un momento posterior se fijan al material básico.

4. La técnica galvánica o electrochapeado. En esta ocasión los metales se precipitan galvánicamente sobre el material básico en un baño electrolítico («plated circuits»).

5. El método de corrosión o de corrosión de láminas comprende la corrosión de una muestra de circuito («etched wiring») de una lámina metálica delgada, previamente introducida en una materia aislante como material de base. Para esta técnica se han desarrollado semiproductos especiales («metal ciad lamínate») de propiedades eléctricas y mecánicas muy diversas.

De los métodos de fabricación que acabamos de mencionar, los que han tomado carta de naturaleza en la fabricación industrial han sido especialmente el método de corrosión de láminas, el procedimiento de técnica cerámica al fuego y la técnica galvánica. El que preferentemente se emplea es el método primeramente mencionado. Los aparatos cfeí¡t>rad¡odifusión y de televisión se fabrican hoy completamente con circuitos impresos, pero también se emplean, cada vez en mayor escala, en el campo de las telecomunicaciones, en el de las máquinas calculadoras, en los aparatos de medida»y en la técnica de regulación.

La técnica cerámica

Esta técnica fue un desarrollo del proyecto ya mencionado «Tin-kertoy», y aunque realmente no aporta una técnica de miniaturización, sino únicamente una normalización, permitió la automatización de la fabricación de aparatos electrónicos. Si bien este procedimiento no tuvo éxito duradero, pues fue ideado para la técnica de válvulas y apareció al principio de la difusión del transistor, ha sido concebido con una técnica tan orientadora, que queremos dar algunos detalles sobre el mismo.

Un número de plaquitas cerámicas delgadas, de las mismas dimensiones y sobrepuestas están unidas entre sí por medio de unos hilos de la misma altura exacta y encajados en unas muescas metalizadas. En la parte superior del apilamiento hay un zócalo de válvula. Cada plaquita («wafer») contiene, en caso normal, solamente uno o dos componentes, cuyos conductores, se alojan en las muescas. Son preferibles los componentes de forma plana (condensadores cerámicos de discos o resistencias impresas).

El transistor, en combinación con el circuito impreso y con los componentes miniatura recientemente creados, permite reducir el volumen de los aparatos electrónicos aproximadamente a una décima parte del volumen antes usual, lo cual basta hoy para muchas aplicaciones. Sin embargo, como la electrónica de los viajes espaciales, en particular la técnica de cohetes, ha adquirido una importancia cada vez,-mayor, hacia el año 1957 se impulsó una nueva reducción del volumen, con lo cual comenzó la llamada «micro-miniaturización».

En el sistema de micro-módulos de la RCA se cumplen estas exigencias. Se distingue del sistema Tinkerton prácticamente sólo por las menores dimensiones, que son ajustadas a la técnica de transistores. Como límite superior de frecuencia se exigió por de pronto unos 100 Mc/s aproximadamente. El consumo, así como la estabilidad mecánica y eléctrica, fueron mejorados considerablemente.

Las plaquitas de componentes («wafers») tienen solamente una longitud de cantos de 7,6 ó 7,9 mm. (según la construcción de los ojales de soldadura) y un espesor uniforme de 0,25 mm. (figura 2). Además, para el montaje se emplean «placas terminales» de 8,9 mm. de longitud lateral. Las tolerancias mecánicas exigidas son muy estrechas, y la inflexión y el grosor no deben diferir en más de 0,025 mm. respecto al valor teórico. Como material se emplean sobre todo masas cerámicas, cristal o un material cerámico sensible a la luz y corrosible.

En la fabricación de microelementos la metalización es sin duda un problema tecnológico difícil de resolver. Según la figura 2, la separación de ¡os ojales contiguos de soldadura entre metalización y metalización tiene que ser solamente de pocas décimas de milímetro. Por lo tanto, esto produce una gran agudeza de contorno. Tampoco debe aparecer el fenómeno conocido como*"«migración de la plata»,'^ara evitar cortocircuitos en funcionamiento permanente. Además se requiere que la metalización no se desprenda de la aleación en el momento de la soldadura. Por consiguiente, la plata se emplea poco, aunque ha dado buenos resultados en la meíalización de materias aislantes. En cambio el comportamiento de aleaciones de oro y de oro-platino ha sido muy favorable, y se aplican en el procedimiento llamado «Dekore» y «al fuego».

La ventaja es que no tienen que ser metalizadas todas las muescas ni soldados todos los hilos en una plaquita. Las plaquitas tampoco están muy juntas entre sí en el módulo, ya que son admisibles distancias de algunas décimas de milímetro entre las plaquitas. Por este medio se mejora el desacoplo eléctrico, se compensan las tolerancias y se tiene la garantía de que al derramar la resina de obturación en la unidad, esta resina rellenará suficientemente todos los espacios intermedios.

Para este sistema de micro-módulos se desarrollaron un gran número de componentes adecuados. Respecto a condensadores son adecuados los cerámicos de disco. Con ellos se pueden conseguir, con materiales NDK capacidades de hasta unos 60 pF, y con materiales HDK capacidades de hasta 5 ¡iF. (1) En los condensadores cerámicos de varias capas («monolythic-capacitors») se consiguen hasta unos 1.300 pF en NDK y 0,3 ¡xF. Con condensadores electrolíticos de tantalio se llega a valores de hasta 90 ¡xF.

Las resistencias se fabrican con capas metálicas y capas de óxido metálico y valores de hasta 200 kQ. Se disponen las placas bilateralmente, es decir, con dos niveles de resistencia, de modo que, gracias a la conexión en paralelo o en serie de las respectivas resistencias se pueden,/ealizar con una plaquita una docena* de valores distintos de relístencia.

Con esta microtécnica solamente se pueden construir induc-tancias de pequeños valores. Con bobinas de núcleo anular, cuyos núcleos de ferrita tienen aproximadamente un diámetro exterior de 5 mm. y un diámetro inte'rior de 2,5 mm, se consiguen inductancias de hasta unos 10 mH, con factores de calidad de bobina Q «* 100

Fue particularmente difícil el desarrollo de componentes semiconductores (diodos y transistores), pues tienen que ser incorporados muy compactamente en el micromódulo. Debido A este montaje destacan junto a las bobinas, como único componente con altura aproximada de 1 mm, muy por encima del grosor normal. .

Los hilos de conexióN tiene un diámetro de unos 0,35 mm.

De otros sistemas de micro-módulos aquí solamente hablaremos de un proyecto alemán, que fue mostrado al gran público por primera vez por Siemens & Halske con ocasión de la Feria Industrial Alemana de 1960 en Hannover. Este sistema utiliza plaquitas hexagonales de 6 mm. ensambladas en*forma de panal de abeja. Presenta l.as siguientes ventajas:

1. Permite un montaje compacto en placas de montaje planas.

2. Reduce a dos el número de los hilos laterales ascendentes.

3. Presenta ángulos romos poco expuestos a romperse.

4. Se aproxima mucho a la forma circular, lo cual es muy ventajoso en ciertos componentes, como por ejemplo, bobinas y pilas.

Además se ha demostrado que con estas unidades sencillas se puede incluso colocar un solo hilo por lado. La figura 3 representa esto en el ejemplo de un paso biestable de relajación.

También se puede efectuar el agrupamiento de varias unidades hexagonales en una placa de montaje, con cableado impreso. Así, por ejemplo, la figura 4 muestra un reductor de impulsos de relación 1 : 100, que consiste en una placa de conductores sobre la que se han alojado ocho pasos biestables de relajación y cuatro diodos de reacción adicionales. Se ha dispuesto de modo que se pueden establecer las conexiones en una regleta de enchufes por clavijas por el principio llamado dual (1 : 2, 1 : 4, 1 : 8, 1 : 10, 1 : 20, 1 : 40).

La fabricación del sistema de micro-módulos de la RCA, así como la del sistema MDE-MPE del NBS, ha sido mecanizada casi completamente. Aquí no podemos entrar en detalles sobre el proceso automático de fabricación y pruebas, ni de los dispositivos de producción.

CONSTRUCCION DE CABLEADOS II

>> IMPRESOS

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.

METODOS PARA LA TRANSFERENCIA

>> DEL CABLEADO

Para la transferencia de la muestra de circuitos en la placa de materia aislante revestida con lámina metálica se emplean distintos procedimientos conocidos en la técnica de artes gráficas.

La fotoimpresión

A este respecto, la lámina metálica recibe un revestimiento sensible a la luz ultravioleta, que puede provenir directamente de la luz del sol, de una lámpara de arco, o de lámpara de vapor de mercurio. Se consigue un revestimiento muy uniforme cuando se hace girar rápidamente la lámina en una mesa giratoria, de modo que el líquido sensible a la luz, colocado en el centro del folio, sea distribuido uniformemente por la fuerza centrífuga. Después del secado del revestimiento, se expone la lámina, en un chasis-prensa y a través del negativo transparente del modelo de conexión, a una luz intensa ultravioleta, y a continuación se revela en agua o en un revelador especial. En los puntos expuestos, se hace el revestimiento duro e insoluble. En cambio los puntos que fueron protojidos por las partes oscuras del negativo durante la exposición son afectados por el revelador. Después del revelado, las superficies de imagen de la lámina metálica quedan cubiertas con un revestimiento insoluble y todos los puntos no pertenecientes a la imagen quedan libres. Muchas veces, es necesario calentar la lámina revelada para que el revestimiento de la superficie de la imagen sea más resistente al ácido.

La transmisión fotomecánica de imágenes, que acabamos de describir en principio, es un método costoso de impresión, puesto que exige mucho tiempo y una gran inversión en aparatos. En cambio tiene la ventaja de que la reproducción es muy exacta y elegante y, por consiguiente, muy apropiada para los trabajos de laboratorio de confección efe 'muestras, así como para la elaboración de mue"s*tras de circuitos particularmente complicadas y exactas.

La ferrigrafía

Este procedimiento de impresión, muy extendido, se puede efectuar en un tiempo relativamente corto y con un gasto de material relativamente pequeño. Como se necesitan medios tonos, se puede aplicar una técnica de impresión muy sencilla. Se copia el circuito por medios fotográficos, en la escala de 1:1, en un tamiz de impresión, de modo que éste quede cerrado en los puntos que en la impresión deban quedar libres de la protección de corrosión. El modelo tipográfico consiste en una plantilla de un tejido de malla fina —el tamiz— a través de cuyas aberturas es prensada una laca pastosa, resistente al baño corrosivo, por medio de un triturador —el raspador— sobre la superficie de cobre del material base, la cual está debajo escrupulosamente limpia. La impresión originada no es completamente desprovista de trama. La agudeza de contorno de los conductores y su anchura mínima son limitados por la trama del tejido del tamiz. Sin embargo, la trama de mallas de la impresión solamente aparece *én los contornos marginales en forma de un fino endentado y no en su superficie. Aquí se confunden los puntos individuales de la imagen, a consecuencia de la constitución del color de impresión, y dan por resultado la superficie densa y sin poros necesaria para la corrosión.

En sistema manual de ferrigrafía se pueden transferir pequeñas series de muestras sencillas de circuitos. Para grandes series se emplean máquinas para la impresión por ferrigrafía.

Como tejidos para esta clase de impresión, se emplean tejidos textiles de materias plásticas o metálicas o gasas, con un número de mallas de aproximadamente 100 por cm. La anchura de las respectivas mallas debe ser aproximadamente igual al doble del espesor del hilo. Se utilizan con ventaja tejidos de materia sintética de perlón, porque resisten un tratamiento rudo y son insensibles a los choques y golpes. Las gasas y telas metálicas más caras son extraordinariamente estables, pero son susceptibles a los empujones y golpes; las abolladuras y los codos no se pueden reptar, y hacen el tamiz . inutilizable.

La impresión offset

Como procedimiento de los llamados de producción a gran escala, la impresión offset requiere máquinas relativamente caras, pero se consigtie aproximadamente la calidad de la foto-impresión. En la impresión offset, la forma no imprime directamente en el porta-modelo (la placa de conductores), sino en una tela de goma, que luego transfiere la protección de corrosión al porta-modelo.

Se muestra esquemáticamente los tres procedimientos citados de impresión, con los que se construyen circuitos corroídos. En estos procedimientos" ia protección a la corrosión está integrada por materia colorante o por una emulsión colorante o bien una laca colorante.

Circuitos chapeados y circuitos de varios planos con orificios completamente chapeados

Se construyen también circuitos cfiapeados, así como circuitos de varios niveles con orificios completamente chapea-* dos. Primeramente se chapean los conductores, y luego se cubren con metales. La forma más frecuente es el chapeado de estaño-plomo. Con mejores propiedades de soldadura, ofrece una gran protección contra la corrosión. Si la placa de conductores contiene conmutador y formas de contactos, entonces se emplea chapeado de níquel-oro o de níquel-rodio, porque : estas aleaciones se desgastan menos y garantizan mayor protección contra la corrosión. Para la corrosión de circuitos chapeados se recomienda ácido crómico, cloruro de hierro o per-sulfato amónico.

LOS MATERIALES

Composición y fabricación

El semiproducto de venta normal en el comercio es hoy materia aislante revestida de metalóla cual se ofrece en numerosos tipos con distintas propiedades eléctricas y mecánicas. Así, pues, para cada aplicación se elige el tipo que sea mejor apropiado. Existen disponibles en el comercio placas revestidas por una cara y por las dos caras y también placas de varios niveles. Además del soporte normalmente rígido se emplean materias aislantes flexibles, láminas de materias plásticas o papeles especiales.

Siempre el semiproducto se compone de tres capas con los componentes, material soporte, materia adhesiva y lámina metálica.

El material soporte

Los fabricantes de placas encargan la materia prima a firmas especiales y la elaboran convirtiéndola en placas aislantes, cuya base es papel, tela o fibra de vidrio, que se suministran en forma de tejido o fieltro en una anchura de 1 metro aproximadamente. En un proceso de inmersión o de laminado se impregna de resina o de laca líquida, y se pasa por una instalación de secado, en la que se separan y se recogen las partículas secas y sueltas de la laca. Después de este proceso se nota la materia impregnada de resina completamente seca, pero la resina no está todavía definitivamente endurecida.

Después se corta el tejido en placas, y se colocan un buen número de estas placas entre unas placas de acero delgadas, de pulimentación brillante, con las cuales se introducen en una prensa hidráulica. Allí permanecen sometidas durante un tiempo determinado a una elevada presión y a una elevada temperatura. Por este medio se funde la resina, se distribuye uniformemente y finalmente se solidifica. Entonces reúne las capas de papel o de tela, dispuestas unas encima de otras en una única placa, cuya superficie es brillante a consecuencia de las placas de acero pulimentadas. El que las placas endurecidas se saquen de la prensa inmediatamente después de un cierto enfriamiento, o que se puedan sacar en seguida, mientras la prensa está todavía caliente, depende de la "clase de resina empleada.

El proceso para la fabricación de las placas no depende solamente de las condiciones del proceso de endurecimiento (presión, temperatura y tiempo), sino también de la clase, propiedad y cantidad del material empleado; por lo tanto, son posibles numerosas variantes dentro de las mencionadas peculiaridades. Además el material soporte debe ser absolutamente insensible contra la reacción química en el proceso de corrosión y contra los efectos de ácidos y de agua conexos. Finalmente las placas' deben soportar también sin deformación las temperaturas que aparecen en la soldadura de 250° C.

En aparatos de gran calidad se han de satisfacer condiciones y exigencias elevadas en orden a la seguridad. Sobre todo se intenta siempre limitar al mínimo la inflamabilidad. El papel de baquelita, que se emplea al mismo tiempo como material aislante y como material soporte, es en general combustible y por ello constituye un peligro no despreciable. Actualmente todavía no se ha publicado una norma alemana sobre la combustibilidad de los plásticos de las capas. Por consiguiente, las firmas alemanas, por ejemplo, la Isolá-Werke AG, Duren, toman como base la Norma Americana ASTM D 635-56 T, para las Investigaciones y pruebas.

El papel pertinax Supra-Carta, de calidad 96 con base de resina fenólica y el modelo revestido de cobre Supra-Carta-Cu, con base de resina epoxílica de calidad 96, de la Isola-Werke, no son combusibles en el sentido de la mencionada Norma.

El papel Supra-Carta-E-Cu, con revestimiento de cobre, se suministra en formato de 570 mm x 1.060 mm., así como en cortes de estos formatos bajo demanda. Las placas pueden estar revestidas en una o en las dos caras y se pueden elegir espesores de' cobre d^35 ó 40 mm.

Los aparatos eléctricos para tensión continua deben ser capaces de funcionar en casos particulares incluso con aire húmedo del ambiente. Sin embargo, según comprueba la experiencia, en materias aislantes eléctricas, aparece formación de puentes por efectos electrolíticos, incluso cuand* estas materias aislantes cumplen.las condiciones de la Norma en relación con el aislamiento y la1- absorción de agua. Las causas de esta «corrosión electrolítica» son: aire ambiente con gran humedad; presencia de sustancias por las que el agua absorbida por la materia aislante se convierte en electrólito; larga acción de la tensión continua.

No siempre se puede juzgar de antemano, de manera inequívoca, mediante el análisis químico de la materia aislante, si ésta produce una corrosión en los metales o actúa en sentido favorable. Por esta causa, con la Norma DIN 53 489, se elaboró un procedimiento de prueba que permite determinar los efectos de las influencias corrosivas, y luego permite valorar la materia aislante en relación a su idoneidad para el montaje con piezas conductoras de tensión continua, construidas con metales.

Los tejidos de cristal duro cumplen de por sí extraordinarias exigencias respecto a i las condiciones que ha de tener un material base para circuitos impresos, por ejemplo el Ve-rrodur-E-Cu (a base de resina epoxílica) de la Casa Isola-Werke. Los excelentes valores eléctricos, sus magníficas propiedades mecánicas, su inmunidad a la corrosión y su pequeño factor dieléctrico de pérdida se mantienen incluso en climas extremados.

Como para los tejidos de cristal duro todavía no se ha dictado ninguna Norma alemana, el Verrodur-E-Cu fue desarrollado según las calidades G 10 y G 11 y FR 4 fijadas en la Norma americana NEMA, Parte 10. El Duraver-E-Cu, calidad 100, corresponde a la calidad G 10. Es particularmente bien elaborable con procedimiento de arranque de viruta, que produce un pequeño desgaste de las herramientas. Se recomienda para todas las aplicaciones en las que en la fabricación y empleo del circuito impreso basta un grado Martens de unos 80° C como resistencia a la temperatura.

De acuerdo con la norma ASTM D 635-56 T, en ia prueba de combustibilidad la llama se apaga al cabo de unos segundos, resistiendo el material interiormente, lo que corresponde a una calidad límite de incombustibilidad.

El material Duraver-E-Cu 102 corresponde a la calidad G 10 y conserva sus propiedades njecánicas hasta tina temperatura de 130° C. Su elaborabilidad es buena.

El Duraver-E-Cu 104 corresponde a la calidad FR 4. Según las normas es incombustible y soporta una temperatura más alta de 130° C. Su elaborabilidad es buena.

El Duraver-E-Cu 100 sólo se emplea cuando las otras calidades de material Duraver no tienen suficiente resistencia a la temperatura. Corresponde a la calidad G,11 y conserva sus propiedades mecánicas hasta 150° C. Su alta resistencia al calor se obtiene no obstante a expensas de una mayor dureza, por lo que también es más difícil de elaborar.

La Firma Detakta, Hamburg 39, ofrece con la designación Detaktan-Platten, combinaciones de seda de cristal con silicio-melamina, resina epoxílica o fenol, y recientemente también resina de hidrocarburos. Esta última es un' termoplástico, que, con precio moderado, presenta un pequeño factor de pérdida y una buena constante dieléctrica. El límite de temperatura es solamente unos + 130° C, lo cual, sin embargo, es suficiente para muchos casos. Con el distintivo 9.110 se suministran placas con revestimiento de cobre para la fabricación de circuitos impresos. La transparencia de aspecto lechoso de este material básico es en muchos casos útil. El tipo 9.110 se fabrica en tamaños de placa de aproximadamente 1.060 mm.x910 mm. y en espesores de placa de 0,8 mm. a 3,0 mm., principalmente las de 1,5 mm.

Con el material de capa múltiple, que se suministra con el distintivo 9.120, se aporta a la base (un tejido duro de cristal epoxílico) una capa de tejido de cristal embebida con resina de hidrocarburo. En este tipo se combinan las extraordinarias propiedades mecánicas del tejido de cristal duro epoxílico con las propiedades de pérdida dieléctricas extraordinariamente bajas del tejido de cristal de hidrocarburo. Por esta causa, el material es. particularmente apropiado para circuitos Impresos en aparatos de radio y de televisión (sintonizadores) y en los componentes de la industria de alta frecuencia, en donde se'necesita un.factor dieléctrico de pérdida bajo solamente en la superficie del material corroído.

Aunque sea de manera breve, señalaremos las^entajas de las placas de conductores con orificios chapeados, según el procedimiento Metaplaf de las Fábricas Ruwel, Geldern, para empalmar y cruzar los conductores que se' encuentran en la parte superior e inferior del circuito. Todas las demás formas de empalme de la parte superior E inferior, por ejemplo por remaches o terminales para soldar, han demostrado ser completamente insuficientes, pues se sueltan o aflojan por el flujo frío del material de base y por variaciones de temperatura o vibraciones.

El diámetro de los orificios chapeados sólo en casos excepcionales debe ser inferior a 0,8 mm.; en general no deben tener un valor inferior a 3/4 del espesor del material de base. Este dato representa un valor de orientación para los orificios taladrados. En orificios estampados, el diámetro de los mismos debe ser por lo menos igual al espesor del material.

La miniaturización progresivamente creciente de las instalaciones electrónicas, así como la concentración de componentes en un pequeño espacio exigían nuevos caminos en la técnica de desarrollo. A pesar de los muchos esfuerzos efectuados, durante muchos años no fue posible reducir el espacio que exigían los conductores. Los ojales de contactos debían rodear el taladro, y la confiabilidad de la placa de conductores exigía una determinada anchura del cableado.

Todavía fue mayor la necesidad de espacio cuando se proyectaron ojetes de soldadura o remaches para los conductores entre los terminales de los conductores y las pistas de conductores de la parte superior e inferior de una placa con revestimiento de metal por los dos lados. Entonces el orificio debe ser rodeado por un ojete de soldadura esencialmente mayor, porque una buena unión de soldadura entre los ojetes de enchufe y los conductores de clavija es la condición previa más importante para la seguridad y funcionamiento de una placa de conductores.

Según el procedimiento Microline de las fábricas Ruwel, Geldern, se pueden construir placas de conductores con muestras miniaturizadas de circuitos en forma de orificios chapeados, pero sin ojetes de soldadura. En los EE. UU. de A. se llama esta técnica progresiva «Projekt Minify»..

Esta técnica de miniaturización se basa en que se pone tanto cobre en el chapeado de un orificio que, a pesar de la muestra sin bordes del circuito, no se perjudica la seguridad y la confiabilidad del circuito con respecto a una placa de conductores construida de forma normal. las dimensiones de una placa de conductores miniaturi-zada, según el procedimiento Microline, representan una fracción de las de un circuito normal. La técnica de semiconductores permite otras reducciones.

En las placas de materia aislante revestidas de metal por ambas caras el -progreso no se detuvo. Los trabajos de desarrollo a lo largo de muchos años en el campo de la metalización de cobre, perforado protección contra corrosión en los Laboratorios de la Photocircuits-Corporation en Glen-Cove permitieron la fabricación de circuitos de varios planos. Consisten en un número determinado de circuitos impresos delgados, que están colocados en capas superpuestas y unidas con un adhesivo formando un laminado. Los respectivos planos están dispuestos en forma geométrica predeterminada entre sí.

Los planos de circuitos puestos unos encima de otros en forma de capas, están conectados por medio de orificios chapeados, de forma que es posible establecer conexiones conductoras con la capa o con las capas que se desee, desde la superficie del circuito de varios planos.

LOS MATERIALES II

Las fábricas Ruwel, Geldern, construyen, bajo la designación de «Microcap», circuitos injpresos de varias capas, utilizando esta técnica que solventa las dificultades de la disposición de conductores, de la separación entre los mismos y en particular también el de los cruces de conductores. Como se dispone de muchos planos de conductores, los cableados de forma complicada se agrupan en una única estructura compacta, y por medio de puntos de conexión se pueden colocar al punto que se quiera de la superficie. Esto conduce también naturalmente a una reducción del espacio necesario para las conexiones entre componentes individuales, módulos y análogos.

Se muestra una sección transversal de un circuito típico Microcap. Por cada centímetro cuadrado puede haber aproximadamente unos 15 orificios chapeados. Es también una gran ventaja la incorporación de superficies puestas a tierra en la estructura de una placa mulficapa. Tal capa blindada de cobre puede ser incorporada por ejemplo como apantallado entre dos planos de conductores cualquiera de un circuito Microcap, sensibles a los parásitos. Además, estas superficies blindadas se pueden conectar con componentes o con marcos de montaje para obtener una eficaz disipación del calor.

La posibilidad de admitir blindajes en el sistema de placas de conductores, con incorporación de capas dieléctricas exactamente controlables, permite construir Gircuitos impresos, cuyo cableado o cuyas disposiciones de conductores forman una Impedancia constante. Esta propiedad es particularmente importante en el campo de muy altas frecuencias.

Otro campo de aplicación interesante para tales circuitos de varios planos resulta de la posibilidad de sustituir el haz complicado de cables por este tipo de circuito. A este objeto, se pueden construir todas las conexiones entre relés, componentes, placas de conductores, etc., con considerable ganancia de espacio. Además son menores los gastos para el cableado.

Para tales circuitos de varios planos se deben emplear materiales químicamente estables, por ejemplo, G-10 Epoxy. El espesor de las capas puede elegirse entre 0,1 mm. y 1 mm.; sin embargo, no se deben rebasar las 20 capas ni un espesor total de 3 mm. Estos valores dependen de los siguientes factores:

1. De la concentración Ideal de toda estructura del circuito.

2. De las exigencias dieléctricas que se han de satisfacer, por ejemplo, de la separación de distintos planos de circuitos.

3.  De la resistencia estructural que se ha de satisfacer del circuito de varios planos acabado.

4.  De los mínimos diámetros de orificio exigidos, porque el espesor total del circuito de varias capas no debe ser superior al triple del diámetro del mínimo orificio que resulte después de la terminación de las capas galvánicas.

Al hacer el cálculo del espesor de las placas se ha de tener en cuenta que entre cada dos planos de conductores hay que contar además con 0,10 mm. a 0,15 mm. para la capa de adhesivo.

La hoja de metal

El cableado normal consiste como es sabido en conductores de cobre, que, en casos particulares, son estañados o plateados aparte del aislamiento que además han de tener. Por consiguiente, en los circuitos impresos se emplea también preferentemente la hoja o lámina de cobre para el eableado. Solamente en casos especiales se elabora con láminas de otros materiales, por ejemplo plata pura, oro, latón, aluminio y aleaciones de resistencia y magnéticas.

Para las hojas de cobre se han impuesto internacionalmente dos espesores: 35 |tm (0,00135 pulgadas) o el llamado cobre de 1 onza, porque el peso de la lámina es de 1 «ounce/squ. ft.» (1) y 70 ¡im (0,0027 pulgadas o cobre» de 2 onzas). La mayoría de las veces se emplea hoja de cobre de 35 ¡xm de espesor, pues es adecuado prácticamente para satisfacer todas las exigencias de la técnica electrónica (sobre todo en orden a una suficiente capacidad de carga de corriente). La hoja debe presentar las siguientes propiedades:

1. Gran pureza química para que tenga una buena conductividad eléctrica, uniforme por todas partes.

2.  Estructura mecánica correcta en el interior y en la superficie, es decir, sin inclusiones de cuerpos extraños y otras impurezas gracias al proceso de fabricación (la superficie debe ser lisa, exenta de grasas y de óxidos y debe tener un espesor uniforme, debiendo carecer de fisuras, poros, arañazos, rajas y pliegues).

3. Dimensiones mecánicas suficientes para una fabricación económica de la hoja.

Las hojas laminadas apenas cumplen estas exigencias y necesitan dispOsitivos costosos, que sigfican un gran gasto de aparatos de control y accesorios, si se ha de evitar la inclusión de cuerpos extraños, un sobrecalentamiento local y anisotro-pía . Como la hoja laminada tiene una superficie completamente lisa por los dos lados, debe seR tratada posteriormente, mecánica o químicamente, para que el lado que se ha de pegar con el material soporte, obtenga la necesaria caracterización.

Los inconvenientes mencionados y las costosas medidas especiales se evitarán con la elaboración electrolítica de hojas de cobre. Estas se pueden fabricar con 4a# anchuras necesarias para la elaboración. Pó*Ma forma de su fabricación presentan además ía deseada diversidad de estructura de las-superficies, pues la parte que mira al cátodo es lisa como un espejo, mien-'tras que la superficie del lado del ánodo resulta muy basta si sé ha de emplear para la eliminación de intensidades suficientemente grandes de corriente. La superficie basta favorece la adherencia de las laminas por medio de adhesivos en el material soporte.

Finalmente mencionaremos brevemente el método del chapeado. Al contrario de lo que gcurre con los procedimientos descritos hasta ahora, en los circuitos chapeados, el cableado se chapea sobre material soporte sin revestir y no se emplea el proceso de corrosión. Por lo tanto, todos los orificios, muescas, etc., necesarios en el circuito terminado se deben hacer de antemano.

La placa soporte (la mayoría de las veces, pertinax de fenol) se debe cubrir con una laca protectora en las dos caras y en todos los orificios estampados y taladrados, que deben ser chapeados en el circuito terminado. Por este medio se consigue un mejor enlace del trazado de los conductores, el cual debe ser chapeado en el material soporte. Por este medio se protegen al mismo tiempo todas las muescas, cantos y orificios taladrados. Por lo tanto, eji cierto modo, queda sellado el material base, lo cual significa un mejor aislamiento.

Ahora bien, para que los conductores puedan ser chapeados por medios eléctricos, se debe hacer conductora la superficie del material base. Por un procedimiento especial se emplea la plata como capa conductora, con la misma adherencia que en las placas anteriores revestidas de cobre. Esta superficie metalizada en plata es ahora impresa negativamente, es decir, las superficies en las que se deben chapear los conductores quedan sin proteger.

Si las dos caras del material soporte se proveen de una capa conductora de plata, entonces es también necesario, imprimir adecuadamente las dos caras para obtener un circuito impreso en ambas. A este respecto empieza el proceso de chapeado galvánico en un baño de cobre. El cobre es aplicado con el mismo espesor que en las placas revestidas de cobre de fabricación normal.

Si los circuitos así fabricados tienen que estar almacenados mucho tiempo, se recomienda un chapeado de estaño para soldar, en la última etapa del electro-chapeado para que la capacidad de soldadura se mantenga constante y para excluir la posibilidad de cualquier corrosión en-Jos conductores de cobre.

Después del proceso dE chapeado es necesario quitar de las piezas el material protector de la impresión por medio de un disolvente. La capa conductora de plata, que se encuentra debajo, se quita por un tratamiento especial de ácido.

El lavado y el secado se efectúan de la manera normal. Estos trabajos, debido al procedimiento de sellado anteriormente descrito, no afectan desfavorablemente a los valores de aislamiento del material soporte.

Todos los orificios, cantos y demás partes que no deban ser chapeados son luego sometidos al estampado, taladrado o procesos análogos.

El procedimiento de chapeado exige una múltiple elaboración, por lo que es más costoso que los otros métodos. Sin embargo, la diferencia de coste está compensada por varias ventajas:

1. Se puede partir de un material base sin revestir.

2. Los orificios chapeados se pueden hacer en la cantidad que se desee sin aumento sustancial de coste.

3. Se pueden construir fácilmente circuitos en las dos caras.

4. Los orificios chapeados, confeccionados algo mayores que el tamaño normal, producen mejores puntos de soldadura para los componentes que se han de montar.

El material adhesivo

Para que la hoja metálica se adhiera con seguridad en el material soporte, se ha de emplear un adhesivo con las siguientes propiedades:

1.  Adherencia indisoluble en lo posible del folio al soporte.

2.  Resistencia a los ácidos.

3.  Suficiente resistencia al calor.

4.  Poca retención de agua.

5.  Propiedades eléctricas y dieléctricas en lo posible iguales a las del material soporte, y nunca peores.

Además, el adhesivo clebe compensar íSs coeficientes de dilatación lineal eventuales distintos del material soporte y la hoja de metal, de modo que las tensiones mecánicas producidas por este hecho no actúen perjudicialmente en la fabricación ni tampoco en la ulterior elaboración y en el empleo.

Para cumplir estas múltiples exigencias, parcialmente contradictorias en el aspecto físico, fueron necesarios perfeccionamientos especiales, que son mantenidos secretos por las Firmas. Aquí no se puede emplear un pegamento de los de tipo universal, porque en su composición se ha de considerar el respectivo material soporte y la hpja metálica empleada.

En general los adhesivos están compuestos por mezclas de resinas artificiales plásticas y endurecibles. Para pegar materias prensadas en capas de resina fenólica con folio de cobre, se emplean mezclas de resinas de fenol, melamina, urea o vinílicas.

La hoja de cobre cortada con formato correcto es colocada con la capa de adhesivo o bien sobre una placa de materia aislante terminada o sobre capas de papel impregnadas apiladas sin prensar. Todo junto se pone en una prensa de planchas, en la que se ejecuta el proceso de pegado entre la hoja y la placa aislante o el proceso de adherencia y la formación de la placa aislante, en determinadas condiciones de presión y de calor.

Se consigue una adherencia particularmente buena cuando se produce, antes de la aplicación del adhesivo, una capa de óxido de cobre pura y fina sobre la superficie de la hoja. A este respecto, el folio, después de una escrupulosa limpieza de la superficie, se pasa por un baño caliente de oxidación. La parte de hoja no destinada a ser pegada debe ser protegida entonces provisionalmente por una capa protectora especial o por un dispositivo para cubrirla. La limpieza y oxidación se puede hacer como procedimiento químico o electrolítico.

El calentamiento necesario en el prensado produce considerables dilataciones y contracciones del material. Desgraciadamente, el cobre y los materiales aislantes empleados tienen coeficientes de dilatación térmica muy diferentes (aproximadamente en la relación 4:1). Las placas que se han terminado de prensar con revestimiento de hoja quedan planas, sin la adopción de medidas especiales, sólo cuando las dos caras están revestidas con hojas. Las placas revestidas por un solo lado muestran tendencia a abovedarse o a tensiones internas, lo cual conduce, después de la corrosión, a la deformación de las placas. Este fenómeno puede presentarse también mucho más tarde en servicio. Sin embargo, hoy los citados efectos se pueden mantener bastante pequeños teniéndo cuidado en la fabricación o por la adopción de medidas especiales.

DIMENSIONES FUNDAMENTALES

>> DE LA RETICULA

Todos los circuitos impresos son aplicados sobre una retícula. La forma de esta retícula recuerda.la de una rejilla con malla cuadrada, en cuyos puntos de cruce deben estar todos los de conexión de los componentes que se han de montar en la placa de conductores. Por lo tanto, la dimensión básica de la retícula es la longitud de lado de una malla cuadrada y al mismo tiempo es la mínima distancia mutua admisible de dos puntos terminales o de conexión. En la Norma internacional dictada por la IEC (International Electrical Commission) se determinó en la Publicación 97 de octubre de 1957 "Recommendations for fundamental parameters for printed wiring techniques" la medida fundamental de retícula de 2,54 mm. (0,1 pulgada) en oposición a la pretensión de algunos países europeos.

Sin embargo, según la Hoja de Normas DIN 40 801 (Circuitos impresos Directrices), en Alemania, se estableció para la retícula una distancia de 2,5 rrírjr. (llamada técnica A-1). Para esta retícula se ha elegido como diámetro unificado de taladro para la conexión de componentes la dimensión de 1,3 + 0,1 mm. Se partió aquí de la consideración de que el espesor de placa de 1,5 mm., empleado la mayoría de las veces, se puede estampar bien con un cuño de 1,4 mm. de diámetro. Como frecuentemente se emplea papel duro como material soporte, después del estampado o taladrado aparece un diámetro efectivo de taladro de 1,32 por término medio. Las experiencias adquiridas hasta ahora en la práctica han demostrado que esta medida es suficiente también para la fijación de componentes más manejables, de mayor volumen y más pesados, máxime cuando los elementos últimamente mencionados tienen a menudo varios terminales.

Los espesores de placa del material básico se normalizaron en 1, 1,5 2, 2,5 y 3 mm. Como dimensión preferida se recomendó el valor de 1'5 mm., porque, según las experiencias adquiridas hasta ahora, corresponde mejor a las necesidades prácticas.

Debido a la miniaturización exigida, hoy se ha avanzado otro paso, y las placas de conductores se construyen también según la llamada técnica Epsilón (técnica B-1), en la que la dimensión internacional de la retícula del circuito impreso.

Norma internacional IEC sewha fijado en e=í—=0,635 mm. Entonces el diámetro de los taladros es solamente de 0,8 mm. en lugar del valor anteriormente normal de 1,3 mm.

Para la técnica A-1 se exige una anchura normal de conductor de 0,8 mm. como mínimo. La separación entre conductores debe ser por lo menos de 0,8 mm. Si se emplea el procedimiento de fotograbado, entonces son suficientes 0,2 mm. como valores mínimos para la anchura de conductor y para la separación entre conductores.

En conductores- más largos paralelos (longitud de más de 5 cm.) se recomienda 1 mm. para la anchura de conductores y también para la distancia entre conductores.

El grabado de los conductores no debe cortarse con los cantos de la placa, siendo deseable un borde de 0,5 mm.

DIRECTRICES DE ELABORACION

>> PARA PAPEL Y TEJIDO DURO.

Los papeles duros y los tejidos duros empleados para las placas de conductores con revestimiento de cobre pertenecen al grupo de los duroplásticos. Son materias prensadas en capas, aglutinadas con resinas sintéticas, que se endurecen con elevadas temperaturas y con gran presión. Según las pistas soporte empleadas para la admisión da las resinas sintéticas (pistas de tejido de papel o de tejido de algodón) se distingue entre papeles duros y tejidos duros.

En comparación con los metales, todas las materias plásticas son malas conductoras del calor. Por consiguiente, la cantidad de calor que se origina en la elaboración con arranque de viruta, prácticamente solamente puede pasar a la herramienta. Como a consecuencia de la dureza relativamente grande de la materia plástica se origina mucho calor, las herramientas se calientan mucho y se desgastan pronto, si no se provee la suficiente refrigeración por aire comprimido durante la elaboración (el agua no es apropiada para estos fines).

Los taladros y las hojas de sierra circular no deben ser elegidos demasiado delgados para impedir el reconocimiento de los filos. Para la elaboración de materias plásticas se emplea por lo menos acero rápido, aunque son mucho mejores y duran más las herramientas equipadas con metal duro.

Como las herramientas han de tener elevadas velocidades de corte, se prefieren en lo posible máquinas de marcha rápida y de pequeño avance. La caída y desprendimiento de virutas es grande. Por consiguiente, las sierras circulares y las fresas deben estar acopladas con instalaciones eficaces de absorción.

El fuerte calentamiento de materias prensadas en capas aglutinadas con materia plástica hace que la resina sintética no completamente endurecida se vuelva elástica por breve tiempo y sea algo más blanda que en temperatura normal. Esto produce una mejor posibilidad de elaboración con cizallas de tope y punzones. Un calentamiento prolongado produce postendurecimiento y por lo tanto un resquebrajamiento de las resinas sintéticas, que a su vez, empeora la susceptibilidad de estampación o de corte.

El coeficiente de dilatación térmica es esencialmente mayor que en el acero, por ejemplo alrededor de tres veces mayor para las placas de Trolitax. Esta'.propiedad se debe tener en cuenta si se han de Obtener orificios de calibre constante en el taladrado y estampado de las placas.

Métodos de calentamiento

Las placas de papel duro y los tejidos duros son cortados o estampados ordinariamente en la fabricación en serie con cizallas de tope. En general, se pueden elaborar en frío placas de un espesor de hasta 1 mm. Mayores espesores de material (1...2 mm.) exigen un previo calentamiento de los paneles si se quieren conseguir unos cantos de corte correctos.

Existen tres clases de transferencia del calor: Conducción, circulación y radiación. Se llama conducción del calor a la compensación de temperatura entre los cuerpos en contacto de distinta temperatura. Existe circulación cuando hay intercambio de calor entre un gas y un cuerpo sólido. Entre estas dos transferencias del calor se distingue la otra clase, que es esencialmente física, la radiación. Los cuerpos que transmiten calor emiten energía en forma de oscilaciones electromagnéticas de determinada longitud de onda (emisión), energía tanto mayor cuanto más elevada sea la temperatura del radiador. El cuerpo que se calienta transforma esta energía de radiación en calor (absorción). t5e.

Horno de placas (conducción del calor)

Debido a sus pequeñas dimensiones, el horno de placas se emplea preferentemente para calentar material en tiras. Consiste en una placa de acero de 15-20 mm. de espesor, que es calentada por una varilla de caldeo eléctrica, que se encuentra.debajo. La potencia del horno es aproximadamente de 6.000-6.400 W por m.2 de superficie de calentamiento, y es conveniente que se distribuya - en-efr mayor número posible de varillas de caldeo "Conectadas en paralelo. El termo-regulador incorporado debe ser ajustado aproximadamente a..60° C-1900 C; la lámpara neón de control se apaga cuando se ha alcanzado la temperatura' ajustada. El horno se ha construido por ejemplo en los tamaños de 0,25 a 0,5 m.2.

El calentamiento del horno de placa se hace linealmente. Se necesitan aproxirnadamente 40 minutos para calentar el horno desde la temperatura ambiente hasta 130° C. Al hacer el ajuste del termo-regulador se ha de tener en cuenta que la temperatura de la superficie de la placa se encuentra aproximadamente un 10% por debajo de la temperatura del horno de placas, en placas de un espesor de 1-2 mm., debido a su mala conductividad térmica. En el papel duro revestido de cobre hay que tener en cuenta que la parte del cobre se encuentre sobre la placa del horno, pues en otro caso la flexión es demasiado grande y las tiras de los bordes no se calientan lo suficiente.

Horno de aire (circulación del calor)

El aire existente dentro del horno es calentado por elementos eléctricos' de caldeo y muchas veces por vapor. La transferencia de cator desde el aire al material de la placa es precaria. Solamente con un tiempo de depósito en su sitio se puede alcanzar la deseada temperatura. Se debe ajustar el horno aproximadamente de 30 a 50° C más que la temperatura exigida, para obtener una gran potencia de calentamiento. El mantenimiento de la temperatura del material es inseguro. Por esta causa el horno de aire es poco apropiado.

Horno de rayos infrarrojos (radiación de calor)

El margen de los rayos infrarrojos se encuentra dentro de las longitudes de onda de 0,8-10 |tm. En este margen hay que distinguir entre radiadores de rayos claros y radiadores de rayos oscuros.

Con las ramificaciones llega su espectro de radiación hasta el margen de la luz visible. El margen espectral de los rayos oscuros se encuentra por encima de 3 ¡im. El cuerpo de caldeo de los rayos oscuros irradia con una temperatura comprendida entre 500 a 1.300° K (1), al aire libre, aunque la mayoría de las veces está rodeado puf materiales cerámicos. Aquí el aluminio sirve de reflector.

Las dos clases de rayos son apropiadas para el calentamiento de papel y de tejido duro. Los radiadores de rayos oscuros tienen la ventaja de que, con pequeña potencia, se puede calentar uniformemente una gran superficie' Si se emplean reflectores de aluminio o lámparas de ampolla de cristal de reflejo interior, y se ponen éstas muy próximas entre sí se puede conseguir con los radiadores de rayos claros un calentamiento.

Las dimensiones indicadas son sólo aproximadas, pues el tamaño del horno se ha de acomodar a las dimensiones del producto que se ha de calentar. Los radiadores están montados a pequeña distancia entre sí debajo de la placa-cubierta. Es favorable una distancia de 20-25 cm. entre el material y los radiadores. Si la superficie de depósito es ajusta-ble, se puede variar la velocidad de calentamiento. Es ventajoso equipar cada serie individual de radiadores o cada grupo de radiadores con un conmutador, para que, cuando haya poca anchura de material, se puedan evitar pérdidas de energía.

El papel duro y el tejido duro se han de calentar, según su clase, entre 60 y 100° C, para lo cual resultan tiempos de calentamiento entre 15 y 40 segundos. Este tiempo puede hacerse compatible, en hornos suficientemente grandes, con la velocidad de trabajo determinada por la cizalla de tope o por la estampa. En el calentamiento de material revestido de cobre se ha de tener en cuenta que aquí la cara de papel duro está vuelta hacia los radiadores, y que por lo tanto la cara de cobre debe estar hacia abajo, pues de no ser así los rayos térmicos son reflejados.

En el horno de rayos infrarrojos existe el peligro de sobrecalentamiento, porque el papel duro y el tejido duro sólo pueden ser calentados a un máximo de 150° C.

Elaboración con corte y con arranque de virutas

Corte con la cizalla de tope

La6 placas de hasta un espesor de 1 mm. pueden ser seccionadas en frío, y las de un espesor de 1,5 y 2 mm., en caliente, con la cizalla, de tope. La temperatura, según el contenido de resina y la dureza del material, serán entre 60 y 100° C. El ángulo de cuchilla y el dispositivo de retención se han de disponer de modo que el material no se pueda romper en las superficies de corte.

Es importante que la cizalla se utilice solamente para cortar papel duro y no también para chapa.

DIRECTRICES DE ELABORACION II

>> PARA PAPEL Y TEJIDO DURO

Estampado

Se pueden estampar placas de hasta un espesor de 2 mm.; hasta 1 mm. se estampan en frío y a partir de 1 mm. hasta un espesor de 2 mm. se estampan después de un calentamiento previo. Se distingue entre calidades de estampado en caliente (80-135° C) y calidades de estampado en templado (60-80° C). Las calidades de estampado en frío exigen una temperatura de elaboración de 20-60° C.

Los papeles duros, que son calentados a más de 110° C, no pueden someterse un tiempo mayor de 10 minutos a esta temperatura, si se quiere evitar un post-endurecimiento y el resquebrajamiento. Sin embargo, con una temperatura que no rebase los 80° C pueden someterse sin inconvenientes a un calentamiento de una hora.

Herramientas de estampado

Para el estampado no se han de satisfacer exigencias especiales. Para ello es apropiada cualquier prensa normal, por ejemplo una prensa excéntrica de una presión de 10 a 30 toneladas. El número de carreras debe ser aproximadamente de 110 a 200 por minuto.

En lo que se refiere a la clase de construcción de las herramientas, ello no depende solamente del número económico de piezas y de los costes admisibles de la herramienta, sino también del grado de dificultad de la pieza de estampado. Para el estampado de un pequeño número de piezas con contornos sencillos son adecuadas las herramientas de corte por cuchilla o de corte libre. Para grandes números de piezas solamente se deben emplear herramientas de corte secuencia!. Estas herramientas tienen la ventaja de que en su superficie de corte caben muchas estampas, de modo que se pueden efectuar variaciones en la pieza de estampado. Debido al peligro de la formación de huecos para hendiduras estrechas o para orificios muy próximos la herramienta debe ir provista de un dispositivo de retención, que imprima el material con una presión de prensado de 10-15 kg/cm2 en la placa de corte. El corte completo es el más caro pero también el mejor para un gran número de piezas, si se exigen pequeñas tojerancias. Necesita un dispositivo de retención.

En el estampado de placas de papel duro o de tejido de cris-v tal precalentadas aparecen dos fenómenos: La dilatación térmica y la retrosuspensión elástica.

La dilatación térmica en el papel duro es de aproximadamente 0,2-0,4 por mil por 10° C. Por lo tanto, una tira de 100 mm de longitud se dilata con un calentamiento de 20" C a 100° C una longitud de 0,25-0,4 mm.; después del enfriado recupera sus dimensiones anteriores. En el dimensionado de las herramientas de estampado se ha de tener en cuenta, además de la dilatación, la retrosuspensión elástica. Si la estampa se saca después de la flexión, entonces retrocede el material elástico, entre los que hay que contar también el papel duro y- el tejido duro.

En orificios dispuestos muy juntos entre sí es conveniente elegir un gran intervalo de corte entre la estampa y el taladro de la placa de corte, con lo que se evita la formación de grietas y se Reducen las fuerzas de estappado y de impresión. En orificios de aproximadamente 1,5 mm. este intervalo de corte puede tener un valor de hasta 0,5 mm. A medida que aumenta el diámetro de taladro, se reduce el intervalo de corte necesario; en orificios de 4 mm. tiene un valor de 0,2 mm.

Taladrado

En el taladrado de placas de materias prensadas de capas, se obtienen orificios de calibrado constante solamente cuando se tiene en cuenta la dilatación a consecuencia del calor originado por la frotaeión. Se deben emplear brocas con una sobre-medida de 0,05 mm. En el taladrado de orificios más profundos, es necesario airear frecuentemente la broca para enfriarla y separar las virutas. Debido, la gran cantidad de virutas que se desprenden; es ventajoso emplear brocas con paso inclinado y "ranuras anchas, las cuales son conocidas con el nombre de brocas para goma dura, que son fabricadas desde hace años por las principales firmas de brocas.

El ángulo de punta influye en el par motor de torsión y en la fuerza de avance, y además el aspecto de la salida del orificio y el amontonamiento del material dependen en gran parte de su forma. Los ángulos de punta de 100° son los más favorables en lo que respecta a la reducción del par-motor de torsión y a la fuerza de avance. Sin embargo, las brocas con ángulos de punta de 50-60° muestran la inclinación más pequeña para cerrar o para retirar el material en la salida del taladro. También los materiales prensados en capas, frágiles, se pueden elaborar correctamente con tales brocas finas. El amontonamiento del material en la salida del taladro se puede impedir también cuando se emplean las galgas de taladrar las cuales presentan en los dos lados unos manguitos de taladrar que permiten una colocación intermedia del material que se ha de taladrar. El manguito inferior impide entonces un abombado en la salida.

Las brocas y el material solamente se pueden enfriar con aire comprimido, porque el enfriamiento por líquidos puede conducir a una obstrucción por las virutas qué se han aglomerado.

Para la broca son favorables los siguientes datos:

Acero rápido: Velocidad de corte: 40-50 m./minuto. Avance: 0,2-0,4 mm.

Forma de herramienta: Vaciado posterior 80°, paso inclinado. Angulo de desprendimiento: Angulo de punta: 60-100°.

Metal duro: Velocidad de corte: 90-120 m./minuto. Avance: 0,2-0,4 mm.

Forma de herrafnrenta: 80°, paso inclinado. Angulo de punta: 60- 100°.

Enderezado y doblado

No siempre los grandes paneles de papel duro son tan planos como desea el cosumidor. Las tiras de papel duro se pueden enderezar posteriormente, de una manera muy exacta, después de un calentamiento previo. Sin embargo, el enderezado de placas a su formato original solamente se consigue cuando la instalación de rayos infrarrojos permite un calentamiento uniforme y simultáneo de toda la placa.

Pegado

El pegado de recortes de papel duro ,y de tejido duro se emplea cada vez en mayor escala. Los pegamentos empleados deben presentar valores de resistencia suficientes, estar exentos de agua y poseer un gran valor de elasticidad. Han dado muy buenos resultados el adhesivo Poli-cloro-butadien (Neoprene) y la resina Aethoxilin (Araldita). El Neoprene no debe ser elaborado a una temperatura inferior a los 20° C, y una alta presión de prensado (en lo posible superior a 5 kg./cm.2) mejora los valores de consistencia. Como los Neoprenes, la mayoría de las veces, son correosos, deben ser aplicados con una .espátula de chapa delgada -y dentada. Para elevar.tas, valores de consistencia es deseable un aditamento solidificador de 5 al 10 %.

Se obtienen mayores valores de consistencia con' adhesivos de Aethoxylina, que son preferidos particularmente para pegar metales. El Araldit puede ser endurecido a la temperatura del local sin empleo de una presión especialmente ellvada. El pegamento para temperaturas normales (20-25° C) es preferible al pegamento en caliente para evitar que se originen tensiones térmicas entre los distintos materiales unidos por la capa de adhesivo. Es absolutamente necesario que las superficies de las placas que se han de pegar sean limpiadas escrupulosamente antes de aplicar el pegamento. Las superficies metálicas se deben eximir de aceite y grasa con tricloretileno, tetraclorocarbono y otros buenos disolventes de grasas.

El aluminio y sus aleaciones deben ser graneados o lijados. El papel de vidrio o de esmeril es apropiado para el graneado del acero, hierro y metales no férricos. Todavía es mejor el chorro de arena, porque se elimina a fondo el óxido, residuos de chispas y otras impurezas que pudiera haber. Si es necesario, las pequeñas piezas sueltas se pueden repasar con papel de vidrio o papel esmeril. Las placas de Trolitax o de Dytron de la «Dynamit Nobel AG» se pueden adquirir también graneadas en fábrica.

EL DIBUJO DE CONDUCTORES

Todo circuito impreso debe ser esbozado previamente. Al contrario de lo que ocurre en un circuito tridimensional cableado normalmente, un circuito impreso se extiende solamente en dos dimensiones en el trazado de conductores. El circuito con sus componentes debe ser instalado en cierto modo en un plano. Se puede decir de una manera completamente general que las muestras «unilaterales» de circuitos siempre son relativamente más baratas. En los montajes donde se requiere una miniaturización el espacio es limitado, y entonces es preferible en general una placa de conductores impresa por las «dos» caras. Para los dos modelos de placas de conductores, el trabajo de dibujo es el mismo; con los orificios practicados en las placas se pueden conectar entre sí en los puntos deseados los trazos de conductores dispuestos en las dos caras de una placa de conductores.

Al hacer el diseño, es ventajoso emplear la llamada técnica de «circuitos montados en tablero», con la que se puede conseguir, de la manera más sencilla, el cableado más favorable y la mejor disposición de los componentes.

En el proyecto se procede como sigue:

1. Dibujar un esquema exacto de circuito con símbolos de conexión.

2. Todos los componentes quetse deben emplear se colocan a punto, en lo posible, de la misma manera que en el modelo para circuitos impresos.

3. En una base plana (cartón de dibujo o análogo) se disponen los componentes, con arreglo al circuito mencionado en el 1." apartado, de forma que se necesite el mínimo espacio. La longitud de los hilos de conexión de condensadores, resistencias, etc. se calcula de modo que se tenga en cuenta el equipo ulterior. Para evitar interrupciones, cortocircuitos y otros defectos, las conexiones no se deben doblar nunca demasiado cerca de los cuerpos de los componentes. Además, se ha de tener en cuenta quetse deben emplear en lo posible ¡guales componentes con modelos de ia misma altura y la misma forma, para que se puedan disponer los mismos GotWponentes en la retícula. Los componentea pueden montar perpendicularmente a la placa, con lo que se economiza espacio.

4. Para la placa de conductores se elige la forma y el espesor mecánicamente más favorables.

5. De un cartón de dibujo grueso o dentro análogo, se corta ahora un trozo de la forma deseada, cuyas dimensiones, con arreglo a la ex-periencia, han de ser sin embargo por lo menos un 25 % mayores que la magnitud mínima hallada en el apartado 3.

6.  Luego se debe marcar quinde se han de disponer, en la placa de conductores, la entrada y la salida del circuito.

7.  Comenzando en el paso de entrada, se disponen ahora los componentes con arreglo al esquema eléctrico. En esto son decisivas las condiciones mecánicas, por ejemplo las dimensiones de la caja o el peso de los respectivos componentes. Se sitúan sucesivamente los demás componentes debidamente alineados entre sí, y, caso necesario, se cambian de lugar. Su colocación debe corresponder en lo posible al trazado del circuito, pero dejando espacio para el cableado que se ha de conectar.

8. Ahora se dibuja el cableado, a modo de prueba, para los largos trozos de empalme ininterrumpidos (conexiones de caldeo, tierra, voltajes de alimentación, etc.). A menudo se han de disponer componentes con envoltura aislante. De este modo se pueden evitar cruces de conductores, que haría necesaria la disposición de puentes o la construcción de muestras de circuitos por las dos caras.

9. Los trazados para la rejilla y ánodo se deben disponer de modo que estén suficientemente separados tanto en el aspecto mecánico como eléctrico. Como blindaje se pueden adoptar un cableado con tierra o con masa.

10. Finalmente se dibujan todas las demás conexiones.

A menudo, es necesario, en cada dibujo de proyecto, cambiar componentes individuales y conductores. Sin embargo, si se siguen las etapas propuestas, tales modificaciones serán pequeñas tanto en número como en extensión.

Si en el cartón de dibujo se ha conseguido una muestra satisfactoria de circuito, entonces se recomieda hacer una muestra conectada a mano para comprobación en una pieza adediadamente cortada de material aislante, la cual está prevista como material base para las placas de conductores. A este objeto se coloca el cartón de dibujo, con la muestra de conductores, en la placa de materia aislante cortada, y se marca con una herramienta puntiaguda el punto central de todos los orificios en la superficie de la placa. Después de taladrar los orificios se montan los componentes, zócalosVde válvulas, etc. Se acortan adecuadamente también^os extremos de terminales de los condensadores y resistencias, se doblan en ángulo recto, y se colocan en los taladros destinados para ellos en la placa. Todas las conexiones se hacen por de pronto con hilo de conexión, y luego se colocan en lo posible exactamente igual a como se ha indicado en el cartón de dibujo. Es conveniente emplear hilo de conexión desnudo para poderse adaptar mejor a las circunstancias futuras.

La muestra así terminada puede entonces ser probada eléctricamente, y, caso necesario, se puede modificar adecuadamente antes de hacer el dibujo definitivo para la impresión.

Cada circuito se debe proyectar en la retícula, luego se pueden emplear ventajosamente placas de materia aislante para la fabricación de la muestra, que han sido previamente taladradas ya con arreglo a la retícula.

Naturalmente un ingeniero proyectista experimentado puede prescindir de algunas fases en el proyecto. Los circuitos sencillos pueden ser proyectados incluso directamente en el tablero de dibujo.

Cartón de dibujo

Para el dibujo definitivo de impresión  lo más apropiado es un cartón de dibujo con hoja de aluminio aplicada, en lo posible con una retícula impresa. La capa de aluminio garantiza la constancia de las medidas del cartón de dibujo, ya que se deben evitar dilataciones ¡regulares del papel. Los papeles Agfa-Correctostat tienen una hoja de aluminio de 0,08 mm. de espesor inserta entre capas de papel. Con temperaturas de hasta 30° C y en el margen de humedad relativa del aire del 50 al 65 %, la contracción de los papeles Correctostat es de un máximo de 0,03 % con respecto a la dimensión inicial, pero los papeles Correctostat solamente se suministran sin retícula. Sin embargo, la Firma Emil Holzmann, Speyer, imprime este cartón de dibujo con una retícula de color azul claro de 5 mm.

El papel.de retícula Praga (1X es un papel de dibujo de dimensión constante. Su capa de aluminio. Contiene una impresión ¿le retícula de precisión en azul claro, y la.,hoja de aluminio incorporado tiene un espesor de 0,1 mm. La impresión en cuadrícula reticulada facilita el cómputo de las coordenadas a los dibujantes; por su colorido azul claro falla en las copias de película.

Como un dibujo sin ampliar de conductores plantea dificultades al dibujante, que tiene que establecer grandes exigencias, se recomienda una ampliación dé dos o cuatro y muchas veces incluso una ampliación mayor.

Tinta para dibujo

El dibujo de conductores debe ser trazado con tinta negra secante, de negro mate, o de una materia colorante (por ejemplo colorante para rótulos marfil-negro profundo n.° 750 de las fábricas Marabú), para que el contraste de negro-blanco en la reproducción no sea perjudicado por la reflexión de la luz. En general, el dibujo de conductores se debe disponer de modo que la figura hecha en tinta represente el aspecto superior del dibujo de conductores, llamada representación positiva. En casos particulares, se emplea también representación negativa, y entonces es necesaria la indicación «dibujo negativo».

A veces, en lugar del dibujo en tinta, el dibujo de conductores se presenta también por aplicación de hojas negras adhesivas. Los dibujos de conductores así terminados deben ser trazados con sumo cuidado, para que no se suelten los recortes de hoja y se pierdan. Después de haber guardado mucho tiempo los dibujos pegados se observó incluso un desplazamiento irregular del dibujo de conductores.

Para los dibujos de conductores dibujados en escala ampliada y para la subsiguiente reducción fotográfica longitudinal o transversal del dibujo en blanco y negro, es necesario dibujar, además del dibujo de conductores propiamente dicho, las extensiones de dimensiones con indicación del valor teórico.

Anchura de conductores, distancia entre conductores, rotulación, entalladuras

En el dibujo de conductores se deben de observar algunas particularidades. Los datos que figuran a continuación se refieren a una escala de 1 : 1.

1.  Mediante fuertes líneas de límite, se marca la disposición de la imagen de conductores con respecto al recorte de la placa.

2. En tahto no se haya provisto un corte de contorno (con herramientas completas), se deben mantener para los recortes rectangulares de ejecución normal las siguientes tolerancias.

Dimensiones hasta 100 m., tolerancia ± 0,3 mm. De más de 100 mm. a 300 mm., tolerancia ± 0,5 mm. De más de 300 mm. a 450 mm., tolerancia ± 0,6 mm.

3.  El dibujo de conductores debe hacerse por lo menos a doble tamaño (preferentemente a esta magnitud del doble tamaño). Si en casos particulares se emplea una escala mayor (hasta 10 veces mayor), el dibujo impreso ampliado no debe ser mayor que la longitud máxima de 1,20 mm.

4.  Para que puedan ser elaborados contornos, hendiduras y formas análogas sedeben distinguir ton una línea límite de 0,5 mm. de anchura aproximadamente.

5. Para una exacta reproducción fotográfica es'necesario indicar una dimensión crítica por lo menos, que pueda servir de orientación en la reducción a menor tamaño del dibujo de conductores.

6.  Para placas de conductores que deban ser elaboradas sin herramienta de eátampado, es ventajosa la indicación de dos cantos de referencia. La diferencia de la imagen de impresión con respecto a los cantos de referencia, en la placa de conductores corroída tiene un valot máximo de ± 0,3 mm.

7.  Los orificios para los taladrados previstos se marcan de modo que el diámetro definitivo, después de una reducción fotográfica en la espala de 1 : 1, sea de 0,8 mm. Después es apropiada la corrqsión como guía para taladros de 1 mm. y 2 mm. de espesor, de modo que la placa de conductores puede ser taladrada también sin plantilla de taladrado. La tolerancia de posición del taladro con respecto a la marcación del orificio es de un máximo de ± 0,3 mm. Además, hay que observar que el cobre en los orificios o en otras aberturas debe tener por lo menos un diámetro 1,5 mm. mayor. Para cada terminal de soldadura se ha de prever un orificio apropiado. La tolerancia de diámetro para los orificios perforados ha de ser establecida en función del diámetro de perforación.

8.  Fuera de los orificios que se encuentran en el recorrido de los conductores, se pueden marcar en su centro diámetros interiores de 0,8 mm. y diámetros exteriores de por lo menos 3 mm. Los «cruces de hilos» patentados no han dado buenos resultados como marcación del centro, porque con ellos es difícil fijar el centro del taladro.

9.  Por motivos de economía, la dimensión normal no debe ser inferior a 0,8 mm. para la anchura mínima de conductor y para la separación mínimá*"entre conductores. Teniendo en cuenta el proceso de soldadura por inmersión, hay que preferir incluso un valor de 1,5 mm.

10. Para placas de conductores, que más tarde deben ser soldadas por el procedimiento de soldadura por inmersión, se han de evitar grandes superficies de cobre en la placa de conductores. Tales superficies, cuando en los dos sentidos son superiores a 15 mm., se han de reblandecer en una muestra de retícula, para excluir lo más posible la formación de burbujas en la soldadura por inmersión.

11.  Para poder leer de una manera inequívoca la rotulación corroída y las demás marcaciones, para el espesor de trazo y la separación entre trazos, hay que preferir un valor de por lo menos 0,4 mm.

Dibujos de conductores para circuitos en los dos.lados

Para placas de conductores revestidos por ambas caras, se dibujan los modelos de conductores de la parte anterior y de la parte posterior, unas al lado de las otras. Como muestra la figura 19, los modelos de conductores se disponen en forma simétrica de rotación al lado de una línea cerftfal de 4 mm. de anchura, y se trazan dos círculos de marcación de 4 mm. de diámetro. La distancia de los cantos interiores de la placa de conductores debe ser por lo menos dos veces mayor que el espesor de la placa. En placas corroídas, la diferencia de los dos modelos de conductores puede tenefun valor de ± 0,2 como máximo.

Dibujos para rotulación impresa

Como auxiliar para el equipo y para facilitar el servicio de reparaciones, muchas veces es deseable que haya una impresión en color en la cara sin conductores, y más raramente en la cara de los conductores. Esta impresión se refiere, por ejemplo, a los valores de los componentes o también —en la cara sin conductores— al trazado. También cuando se desea esta impresión, se necesita un dibujo que debe concordar con el dibujo de conductores. En todas las rotulaciones se deben emplear signos claros de escritura.

Si se desea una rotulación corroída, todos los signos de escritura deben tener por lo menos 2,5 mm. de altura y deben tener corroída una anchura mínima de trazo de 0,5 mm.

Para la rotulación en color, basta que todos los signos de escritura tengan por lo menos 1,5 mm. de altura, y deben ser de una anchura mínima de trazo de 0,35 como valor final.

Una rotulación, que deba ser chapeada con metal precioso, por ejemplo, en circuitos con orificios chapeados, debe tener una altura mínima de letra de 3,5 mm. y una anchura mínima de trazo de 0,8 mm. Con una parte que se ha de chapear con metal precioso, la separación entre conductor y ojete debe tener una anchura de por lo menos 0,25 mm. (en la dimensión definitiva], como valor mínimo prescrito.