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.