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.