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Hablando en Plata

Introducción

Plata líquida conductora… una solución para reparar pistas de PCB cortadas o las pistas resistivas anti empañamiento abiertas, en las lunas traseras de los automóviles. Pero también se usa como alternativa a la soldadura, u otras técnicas mas costosas, para la conexión de componentes de tamaño microscópico utilizados en circuitos microondas.

Comenzamos con un par de imágenes a través del microscopio bastante explícitas. Se trata de microdiodos unidos a las pistas del PCB mediante esta técnica.

Este es el primer mixer de 47 GHz que monté. Algo realmente trabajoso, para lo cual no me quedó mas remedio que poner en juego nuevas habilidades. Los diodos de la foto son de encapsulado simple, por lo que tuve que emplear dos piezas para componer el montaje en antiparalelo. Si colocar uno no es tarea baladí… colocar dos alineados, en el espacio destinado uno solo me costó al menos cinco intentos hasta lograr un buen resultado.

Para hacerse una idea de su tamaño, lo que se muestra al lado es una aguja hipodérmica de las finas.

La siguiente imagen es el mixer que me envió Jose -EA3HMJ- para instalar los diodos. En este caso se trata ya de una única pieza que, en el mismo encapsulado, ya lleva ambos diodos en antiparalelo. Eso sin duda simplifica la tarea.

Primeros pasos

Este es uno de los adhesivos conductores recomendados para este propósito:

Se trata de un adhesivo conductor de alta calidad, tipo epoxi de dos componentes, que es preciso mezclar antes de utilizarlo. Como podemos apreciar en la hoja de características del fabricante, su manejo se antoja ciertamente engorrososillo… pero afortunadamente existen alternativas igual de eficientes, sin duda mucho mas prácticas y sencillas de manejar…

Hasta adquirir soltura en el manejo de la plata conductora es normal que los primeros intentos no salgan del todo como deseamos. No hay que desanimarse, solo seguir practicando hasta que nos salga mejor.


Al final el resultado debe ser el que vemos en la siguiente foto, ¿Puedes distinguir el pequeño diodo mezclador sobre el PCB?:


Pero antes de montar el PCB es necesario “curar” el adhesivo de plata con calor, según las indicaciones del fabricante. Una buena manera de calentar el PCB, sin pasarse, es usar una mesita calefactora como la de la foto, que EA3HMJ ha dotado de un termostato para controlar perfectamente la temperatura:

Si quieres hacerte una mesita calefactora como la de la foto, puedes ver nuestro proyecto de mesa calefactora pinchando aquí.

El resultado puedes verlo a continuación. El mezclador de 47 GHz de Jose, EA3HMJ, funciona estupendamente!!


Alternativas

Análisis

Para realizar estas conexiones es muy recomendable emplear un conductor de plata de muy alta calidad. Suele recomendarse un adhesivo tipo epoxy de dos componentes, como el que se mostraba en el fotografía anterior. Este es el datasheet que veíamos antes, vamos a fijarnos en algunas cualidades relevantes del producto:

Producto a base de dos componentes que es preciso mezclar a partes iguales durante al menos dos minutos. Máxima temperatura de trabajo 100ºC.

Aplicaciones típicas de este tipo de productos. Indicado para conexiones conductoras estructurales (elevada resistencia mecánica).

Excelente conductividad eléctrica.

Tiempos de curado medios, no hay posibilidad de diluir el producto y el epoxy no es utilizable mas allá de los 8 minutos desde la mezcla de los componentes. No cura correctamente por debajo de 25ºC.

El hecho de no poder regular la fluidez de este producto (no se puede diluir) y sobre todo, su gran resistencia mecánica una vez curado plantea la siguiente cuestión: ¿que ocurre si la conexión no queda bien la primera vez?… Estamos empleando componentes microscópicos extremadamente frágiles y también el PCB es delicado.

¿Es posible desmontar la unión y limpiar completamente el PCB de epoxy sin dañar los elementos?…

¿Como se limpia el epoxy conductor de los pad de un diodo de 0,25 mm sin que el diodo salte durante el proceso y lo pierdas para siempre?

Plan "B"

Buscando una alternativa mas manejable, encontramos este otro producto del mismo fabricante:

En este caso se trata de un producto mono-componete en formato “boli”, esta es su hoja de características. Vamos a compararlas con el epoxi:

Un único componente, mas sencillo de manejar puesto que no es preciso mezclarlo. Buena adherencia y utilizable hasta mas de 200ºC.

Extraordinaria conductividad eléctrica. El producto cura perfectamente a temperatura ambiente entre 20 y 30 minutos.

La fluidez del producto puede ajustarse disolviéndolo ligeramente con n-butilacetato (tambien funciona con un poco de acetona corriente… comprobado!! :-D ).

La unión puede desmontarse y limpiarse completamente , si fuese preciso, empleando un disolvente adecuado… ¡la acetona es ideal para ello! :-P .

Bastan 30 minutos a temperatura ambiente para que el producto alcance la conductividad adecuada. Opcionalmente, una vez seco, podemos curarlo durante 5 minutos a poco mas de 100ºC para maximizar sus prestaciones.

Además de lo expuesto, la película conductora obtenida, admite soldadura si no nos excedemos con la temperatura…

Y por si esto fuera poco… resulta algo mas económico que el epoxy… de los dos productos ¿cual elegirías tú?.

Plan "ECO"

El boli de plata conductora resulta sin duda una opción mas práctica para este uso concreto. Sus prestaciones son sobresaliente. No obstante, existe incluso una opción “low-cost” que no debemos dejar a un lado. Le tiene RS como marca propia, en formato botellita con dos cantidades diferentes:

Que su precio contenido no te haga desconfiar. Se trata de un producto de muy alta calidad. Mono-componete, que puede diluirse y que permite desmontar y limpiar perfectamente las uniones empleando acetona.

EL hecho de que la botellita en donde viene el producto sea del prestigioso fabricante norteamericano Nalgene ya constituye un aval de su calidad. ¿Acaso tenemos entre manos una marca blanca de Chemtronics, el mismo fabricante del epoxy y el boli de plata conductora?.

Si nos fijamos en las características de producto que proporciona RS, su manejo apenas difiere del boli de plata de Chemtronics y la conductividad eléctrica de la película obtenida es la misma que el epoxy que tomamos como referencia.

Este producto de RS representa una opción perfectamente válida para nuestro propósito. A una fracción del precio del epoxy, pero mucho mas manejable y práctico.

¿Inconvenientes?

La característica mas sobresaliente del adhesivo conductor epoxy en su elevada resistencia mecánica. Por ello sería la primera opción en caso de precisar conexiones estructurales, o fijar componentes de gran tamaño. Pero en nuestro caso no precisamos nada de ello. La adherencia y resistencia del producto mono-componente es mas que suficiente para componentes de esta magnitud, resistiendo incluso vibraciones y caídas sin inmutarse.

Modo de uso

Pues lo mas sencillo es que visites el blog de Jose, EA3HMJ, en que cual ha escrito un resumen muy bueno del proceso, que seguro te resultará de gran ayuda para comenzar a adquirir soltura con estas técnicas.

¿Desea saber mas?...

(…)

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