投稿者: anninrika

¿Qué es un PCB Rígido?

Un PCB rígido se refiere a un tipo de circuito impreso en el cual los trazos conductores se ubican únicamente en la superficie o en el interior de un material aislante.

Este componente esencial sirve como base para ensamblar elementos electrónicos, formando así circuitos electrónicos completos. Las placas de circuito impreso incluyen tanto PCB rígidos, los cuales emplean materiales sólidos e inflexibles, como PCB flexibles, los cuales se construyen con materiales delgados y flexibles.

Dentro de los PCB rígidos existen varias categorías, tales como los de una sola cara con trazos conductores en un solo lado, los de doble cara con trazos en ambos lados, las placas multicapa con varios sustratos apilados, y los sustratos de acumulación que permiten un diseño de cableado de alta densidad.

Usos de los PCB Rígidos

Los PCB rígidos están fabricados con materiales rígidos, por lo que son resistentes. También tienen excelentes características eléctricas y, si se utilizan placas de doble cara o multicapa, es posible integrar y montar un gran número de componentes en una superficie de montaje reducida.

Estas características se utilizan en una amplia gama de campos de equipos electrónicos y productos electrónicos, como equipos médicos, automóviles, aviones, barcos, equipos industriales, ordenadores personales, electrónica de consumo, equipos ofimáticos, equipos informáticos, tarjetas IC, cámaras digitales y placas base.

Principios de los PCB Rígidos

Un PCB rígido es un circuito impreso compuesto por un sustrato (tela de vidrio o papel) impregnado de resina (epoxi, fenol, teflón, BT), etc. y un preimpregnado acabado hasta un estado semicurado, al que se lamina una lámina de cobre mediante una prensa a alta temperatura y presión. Las placas de circuitos impresos se fabrican a partir de laminados revestidos de cobre (CCL: Copper Clad Laminate), en los que el patrón del circuito se forma utilizando una lámina de cobre y tinta para proteger la superficie de la placa (tinta resistente a la soldadura).

Tipos de Sustratos Rígidos

1. Clasificación por Especificaciones

Placa multicapa con agujeros pasantes
Se trata de un sustrato rígido que responde al problema de tener un gran número de componentes a montar y una superficie insuficiente en el propio sustrato mediante la adición de múltiples capas. Se compone de capas aislantes y conductoras superpuestas, y las conexiones de los conductores se realizan mediante orificios pasantes perforados a través de las capas.

A medida que aumenta el número de componentes que se pueden montar, se consigue una alta densidad y se utilizan en equipos electrónicos multifuncionales.

Placa de acumulación
Se trata de placas multicapa formadas por una capa aislante y una capa conductora. La diferencia es que los agujeros pasantes no se taladran, sino que se hacen con láser. Los agujeros taladrados tienen limitaciones de tamaño y resulta difícil reducir su diámetro.

Además, como los agujeros se taladran de manera uniforme, no hay mucha flexibilidad en la configuración del cableado. Este sustrato resuelve este problema utilizando un láser para penetrar sólo en los puntos clave.

Placas multicapa IVH
Se trata de una placa multicapa con vías que conectan las capas además de agujeros pasantes. Tiene vías ciegas que conectan las capas interior y exterior y vías que conectan las capas interiores entre sí.

2. Clasificación por Materiales

Entre los tipos de placas de circuito impreso se incluyen los sustratos de papel fenólico, papel epoxi, vidrio compuesto, vidrio epoxi, silicona y BT, en función del material base y la resina que componen el laminado revestido de cobre. Los PCB rígido también incluyen los sustratos con base metálica y los sustratos cerámicos, que están compuestos únicamente de aluminio y cerámica sin resina.

La resistencia a la llama y al calor de los circuitos impresos se suele clasificar según la norma de grado FR (retardante de llama) establecida por la NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos, EE.UU.).

Sustratos de papel fenólico
Los sustratos fenólicos de papel son los más antiguos en uso y se fabrican impregnando papel con una resina fenólica termoendurecible llamada baquelita. Es barato, pero sus desventajas son la baja resistencia al calor de soldadura y la retardancia a la llama, así como su susceptibilidad a la absorción de agua, lo que dificulta el chapado.

Se clasifica según sus propiedades de aislamiento en FR-1, que tiene bajas propiedades de aislamiento, y FR-2, que tiene altas propiedades de aislamiento. Cuando se utiliza el procesamiento de agujeros pasantes, se puede verter pasta de plata en los agujeros pasantes para proporcionar continuidad entre las caras frontal y posterior.

Sustratos de papel epoxi
Los sustratos epoxídicos de papel se fabrican impregnando papel con resina epoxídica termoendurecible y se clasifican como FR-3. En comparación con los sustratos de papel fenólico, es menos propenso a la absorción de agua y tiene una resistencia al calor de soldadura y unas propiedades eléctricas superiores.

Sustrato epoxi de vidrio
Los sustratos de vidrio epoxi, el tipo de placa de circuito impreso más utilizado, se fabrican impregnando resina epoxi en tela de vidrio hecha de fibras de vidrio tejidas para mejorar la resistencia a las llamas.

El tipo resistente al calor general se clasifica como FR-4 y el tipo de alta resistencia al calor como FR-5. Tiene una alta resistencia química y se puede utilizar el procesamiento de agujeros pasantes para formar circuitos en las caras frontal y posterior.

Sustratos compuestos de vidrio
Los sustratos compuestos de vidrio se fabrican a partir de una combinación de tela no tejida de fibra de vidrio prensada y tela de vidrio impregnada de epoxi; quedan fuera de la clasificación de grado FR y suelen utilizarse como alternativa más barata a los sustratos de epoxi de vidrio.

Sustratos de base metálica
Los sustratos de base metálica están fabricados con un metal base de alta conductividad térmica, como el cobre o el aluminio, recubierto de resina epoxi, etc., y laminado.  A continuación con una lámina de cobre mediante prensado, con el fin de disipar el calor en el sustrato. Cuanto más grueso sea el metal de base, mejor será la disipación del calor, pero más caro.

Sustratos cerámicos
Los sustratos cerámicos, al igual que los metálicos, están diseñados para disipar el calor. Como base se utiliza sílice o nitruro de silicio. En comparación con los sustratos metálicos, tienen un coeficiente de dilatación térmica superior.

¿Qué es la Resistencia?

La resistencia es un material utilizado para resguardar áreas específicas de un sustrato durante procesos como grabado o soldadura. En el contexto de la fabricación de semiconductores, las fotorresistencias son un tipo especializado y a menudo se les llama simplemente “fotorresistencias”.

Cuando las fotorresistencias son expuestas a luz de una longitud de onda específica, experimentan un cambio en su estructura química, lo que a su vez altera su capacidad de disolverse en soluciones de limpieza y revelado. Por lo tanto, tras aplicar la resistencia al sustrato, es posible alterar la solubilidad de solo una parte mediante la irradiación de luz a través de una máscara con un patrón de circuito. Al lavar el sustrato con una solución de revelado en esta etapa, solo la resistencia soluble se disuelve, creando una situación en la que solo una porción del sustrato queda protegida por la resistencia.

En este contexto, hay dos tipos de resistencias: la positiva, en la cual la zona expuesta a la luz se disuelve en la solución de revelado, y la negativa, en la cual la zona expuesta a la luz se vuelve insoluble. Cada uno de estos enfoques ofrece posibilidades únicas para controlar los procesos de fabricación y lograr resultados específicos.

Usos de la Resistencia

La resistencia es un material que protege zonas específicas en procesos como el grabado y la soldadura. Las fotorresistencias, que son agentes fotosensibilizadores en procesos de semiconductores, suelen denominarse simplemente “fotorresistencias”, por lo que este artículo también presenta las fotorresistencias.

Las fotorresinas cambian su estructura química cuando se exponen a la luz y desarrollan resistencia química o, por el contrario, se disuelven en la solución de revelado. Utilizando esta propiedad, las fotorresistencias aplicadas a una oblea de silicio se irradian con luz a través de una máscara que representa un patrón predeterminado y, finalmente, se lavan con una solución de revelado para crear una zona procesada sin resistencia y una zona protegida por la resistencia, no procesada, en el sustrato. La resistencia es uno de los materiales indispensables para la fabricación de circuitos integrados semiconductores altamente integrados y miniaturizados.

¿Cómo se Utiliza la Resistencia?

En el proceso de fabricación de semiconductores, las obleas de silicio se raspan mediante un proceso de grabado para crear finas irregularidades. La resistencia protege selectivamente el sustrato durante este proceso de grabado.

En primer lugar, la resistencia se aplica uniformemente al sustrato y, a continuación, se irradia luz a través de una máscara que representa los circuitos integrados sobre la resistencia. La estructura química de la resistencia en la zona irradiada cambia por la absorción de la luz, de modo que la solubilidad de la resistencia en la solución de revelado puede cambiar dependiendo de si la resistencia es irradiada o no. En el caso de las “resistencias de tipo positivo”, las zonas irradiadas con luz se vuelven solubles, mientras que en el caso de las “resistencias de tipo negativo”, las zonas no irradiadas con luz se vuelven solubles.

Al grabar con resistencia que permanece selectivamente en el sustrato de esta manera, es posible eliminar selectivamente el sustrato sólo en las zonas en las que no hay resistencia. El patrón del sustrato se completa eliminando y limpiando la resistencia que queda en el sustrato después del grabado.

Resistencia y Pantallas LCD

Algunas resistencias se conocen como resistencias de color, que son tintas que contienen pigmentos u otros materiales coloreados. Las resistencias de color aplicadas sobre sustratos de vidrio se curan mediante irradiación con luz, como la luz ultravioleta, para que la solución de revelado no elimine la resistencia tras la irradiación de luz.

Las pantallas de cristal líquido se diseñan con los tres colores primarios: rojo, azul y verde. Los patrones rojos, azules y verdes pueden formarse aplicando primero la resistencia de color rojo, fotopolimerizando sólo las posiciones designadas y lavando después con una solución de revelado, seguido de operaciones similares para la resistencia de color azul y verde.

Tipos de Resistencias

Además de clasificarse en “positivos” y “negativos”, los materiales de laca también pueden clasificarse según la longitud de onda de la luz que absorben. En el proceso de fabricación de semiconductores, se utilizan la línea g (longitud de onda: 436 nm), la línea i (365 nm), el láser excimer KrF (248 nm) y el láser excimer ArF (193 nm) en los sistemas de exposición, y existen resistencias con una estructura que absorbe cada longitud de onda.

Por ejemplo, las resistencias positivas para láseres de línea g e i utilizan un compuesto formado por una resina novolac y compuestos de 1,2-naftoquinona diazida sulfonato (NQD). En este compuesto, el NQD es hidrófobo y normalmente insoluble en soluciones acuosas alcalinas.

Sin embargo, cuando se irradia con rayos g o i, la fracción NQD se descompone y se transforma en un compuesto hidrófilo. Como resultado, la resistencia puede disolverse en soluciones de revelado alcalinas después de la irradiación. Otras resistencias positivas para láseres KrF utilizan resistencias químicamente amplificadas, en las que la exposición genera un ácido y la reacción catalítica del ácido acelera el cambio de la resistencia en la zona expuesta.

¿Qué es un Reactor de CA?

Un reactor de corriente alterna (CA) es un componente utilizado en circuitos eléctricos y electrónicos que operan con corriente alterna.

Su instalación se lleva a cabo principalmente con el propósito de mejorar el factor de potencia y mitigar los armónicos presentes en inversores. Este componente resulta fundamental en circuitos que manejan corrientes de gran magnitud.

Usos de los Reactores de CA

Los reactores de CA se utilizan en circuitos de CA. Las aplicaciones específicas son las siguientes:

• Equipos de aire acondicionado con inversores como unidades de accionamiento
• Máquinas herramienta y trenes
• Vehículos eléctricos

Con el fin de lograr una sociedad descarbonizada, un tema candente en la actualidad, cada vez más dispositivos de la industria utilizan electricidad que no genera directamente emisiones de CO2. Los reactores de CA son cada vez más demandados para la transmisión de potencia de CA y los dispositivos de conversión de CA a CC, como los inversores.

Principio de los Reactores de CA

Los reactores de corriente alterna (CA) están principalmente compuestos por una bobina, la cual consiste en un alambre enrollado repetidamente. Además de la bobina, se incluyen elementos como el relleno aislante y las vigas, entre otros componentes. La bobina, compuesta por múltiples vueltas de alambre, contribuye al incremento de la reactancia en proporción a la cantidad de vueltas realizadas. En contextos de suministro eléctrico, las bobinas insertadas también se conocen como bobinas de choque, ejemplificando su función en la gestión de corriente.

También existen reactancias con núcleo de hierro, en las que el hilo se enrolla alrededor de un núcleo de hierro, y reactancias con núcleo de aire, que no tienen núcleo de hierro. Los rellenos aislantes se utilizan para aislar la electricidad que fluye por la bobina y evitar que se filtre al exterior. Se utilizan principalmente resinas aislantes y papel aceitado. La temperatura de resistencia térmica del reactor suele venir determinada por el relleno aislante, ya que las bobinas y las vigas son de metal.

La bobina es una masa de alambres metálicos enrollados varias veces, por lo que es pesada en comparación con su volumen. Por eso se apoyan en vigas metálicas, que a menudo tienen agujeros taladrados para coserlas al suelo o a la pared.

Más Información sobre los Reactores de CA

1. Diferencia entre Reactores de CA y de CC

El ‘AC’ en reactores de CA significa ‘Corriente Alterna’. En cambio, existe un elemento llamado reactor de CC, que se ocupa de la ‘Corriente Continua’, y ambos se utilizan en los inversores.

Los inversores convierten internamente la corriente alterna en continua y conmutan la continua para producir la alterna de salida. Como la forma de onda de la corriente y la tensión se modifica significativamente, se produce distorsión, lo que ralentiza el factor de potencia de todo el circuito y genera armónicos La finalidad de instalar reactores de CA y CC es mejorar el factor de potencia y suprimir los armónicos en el circuito del inversor.

Las reactancias de CC suelen conectarse al circuito de CC interno del inversor. Los reactores de CA se instalan en el circuito de salida del inversor. Por lo general, se da prioridad a las reactores de CC, que tienen un gran efecto de mejora, y los reactores de CA se instalan cuando los armónicos siguen siendo un problema.

Para circuitos de carga pequeños en los que no es necesario tener en cuenta el factor de potencia de retardo ni los armónicos, pueden omitirse ambos.

2. Tipos de Reactores

Las reactancias reciben diferentes nombres en función de su aplicación. Los principales tipos de reactores utilizados son los reactores limitadores de corriente, los reactores de derivación y los reactores de CA/CC.

Reactancias limitadoras de corriente
Los circuitos eléctricos están equipados con disyuntores que pueden interrumpir el circuito de forma segura en caso de accidente por cortocircuito. Cuanto mayores sean la tensión y la corriente, mayor será el rendimiento del disyuntor.

Los reactores tienen propiedades ralentizadoras de la corriente, por lo que se instalan reactores limitadores de corriente en serie con el circuito para limitar la corriente en caso de cortocircuito. Esto permite emplear disyuntores de bajo coste.

Reactores en derivación
Las reactancias en derivación son reactancias para la corrección del factor de potencia. Las líneas de transporte y distribución pueden desfasarse, por ejemplo, cuando el consumo de energía es bajo por la noche. Las reactancias en derivación se instalan en paralelo al circuito para ralentizar y mejorar el factor de potencia del sistema de avance de fase.

Reactores de CA / CC
Como se ha mencionado anteriormente, estas reactancias se instalan para mejorar el factor de potencia del inversor y suprimir los armónicos. Tenga en cuenta que, aunque estos reactores difieren en tamaño y materiales, no hay diferencias en su construcción. Todas las reactancias están formadas por cables en espiral.

¿Qué son los Sustratos de Vidrio Epoxi?

Los sustratos de vidrio epoxi representan un tipo particular de placa de circuito impreso.

Las placas de circuito impreso, también conocidas como PCB por sus siglas en inglés, son componentes esenciales en la producción de circuitos electrónicos, ya que proporcionan una base aislante con conexiones eléctricas en su superficie o en su interior, donde se montan los componentes electrónicos. Dentro de esta categoría, se distinguen dos variantes: las placas rígidas, fabricadas con materiales sólidos y rígidos, y las placas flexibles, confeccionadas a partir de materiales delgados y flexibles.

Los sustratos de vidrio epoxi son un tipo de sustrato rígido. Se fabrican con material epoxi de vidrio, en el que las fibras de vidrio se disponen en capas en forma de tela y se impregnan con resina epoxi.

Usos de los Sustratos de Vidrio Epoxi

La placa de circuito impreso más común es el sustrato de vidrio epoxi. Tiene excelentes propiedades eléctricas y mecánicas, y la mayoría de las placas de circuito impreso utilizadas como placas de doble cara o multicapa son sustratos de epoxi de vidrio.

Los sustratos de epoxi de vidrio tienen una excelente durabilidad, aislamiento térmico, resistencia a las llamas y baja conductividad. Por ello, pueden utilizarse en circuitos que requieren un funcionamiento de alta frecuencia y gran fiabilidad, como PC, electrónica de consumo, equipos ofimáticos, tarjetas IC, cámaras digitales y placas base.

Principios de los Sustratos de Vidrio Epoxi

Las placas de circuitos impresos se fabrican a partir de un laminado revestido de cobre (Copper Clad Laminate) como base, una lámina de cobre para formar el patrón del circuito y tinta para proteger la superficie de la placa (tinta resistente a la soldadura).

Los sustratos de vidrio epoxi consisten en un material epoxi hecho de tela de fibra de vidrio con resina epoxi añadida como laminado revestido de cobre.

Tipos de Sustratos de Vidrio Epoxi

Los tipos de placas de circuito impreso incluyen papel fenólico, papel epoxi, compuesto de vidrio y sustratos de vidrio epoxi, en función del material base que compone el laminado revestido de cobre.La resistencia al calor y la resistencia a la llama de las placas de circuito impreso pueden clasificarse según una norma denominada grado FR (retardante de llama). Grado FR (retardante de llama).

Los sustratos de vidrio epoxi comunes se clasifican como FR-4 y se denominan sustratos FR-4; los sustratos FR-4 tienen ventajas como buenas propiedades eléctricas y de alta frecuencia, durabilidad, absorción de humedad, alta retardancia de llama y baja constante dieléctrica, pero también tienen desventajas como alta absorción de humedad y mala procesabilidad.

Además, algunos tipos de sustratos de vidrio epoxi se clasifican como FR-5, que tiene mayor resistencia al calor que el FR-4, y los sustratos FR-5 pueden aplicarse a aplicaciones de automoción en las que se requiere una alta resistencia al calor.

Estructura de los Sustratos de Vidrio Epoxi

Sustratos rígidos como los de vidrio epoxi incluyen sustratos basados en papel o tela de vidrio como material, y resinas epoxi y fenólicas como resina base. Los tipos de estructura de cada capa de circuito de los sustratos de vidrio epoxi pueden dividirse en sustratos de una cara, sustratos de dos caras y sustratos multicapa.

1. Sustratos de una Cara

En los sustratos de una sola cara, el patrón de cableado se forma en una sola cara y se montan los componentes electrónicos. En el caso de los sustratos de vidrio epoxi, la estructura desde la parte superior es resistencia a la soldadura, lámina de cobre y tela de vidrio, en ese orden.

2. Placas de Doble Cara

Las placas de doble cara tienen patrones de cableado en ambas caras. La estructura desde arriba es resistencia a la soldadura, lámina de cobre, tela de vidrio, lámina de cobre y resistencia a la soldadura. El material de base, la tela de vidrio, se encuentra en el centro y la estructura de una placa de una cara está en ambas caras. En el caso de las placas de doble cara, pueden realizarse orificios como vías y orificios pasantes para permitir el paso de corriente entre las capas y la inserción de componentes conductores.

3. Placas Multicapa

Una placa multicapa es una placa con cuatro o más capas de aislantes y patrones. La estructura es básicamente la misma que la de una placa de doble cara. La lámina de cobre, la tela de vidrio y la lámina de cobre están en el centro y, a medida que se apilan las capas, se añade más lámina de cobre y se cubre con resistencia de soldadura.

¿Cómo Elegir un Sustrato de Vidrio Epoxi PCB?

Como los diferentes materiales de las placas de circuito impreso tienen diferentes temperaturas de absorción de humedad y resistencia al calor, elegir una placa de circuito impreso barata para reducir costes puede no ser adecuado para el uso previsto. Utilizar una placa de circuito impreso que no sea adecuada para la aplicación puede provocar un funcionamiento inestable de los equipos electrónicos o incluso accidentes por combustión.

Es importante comparar la vida útil y la temperatura de resistencia al calor de los materiales y seleccionar el material adecuado para el uso previsto. En el caso de las placas de circuitos impresos de precisión, también deben comprobarse los métodos de manipulación y almacenamiento durante la fabricación y el montaje en superficie.

¿Qué es una Pila de Combustible de Fosfato?

Las pilas de combustible de fosfato son un tipo de sistema de conversión energética que emplea una solución acuosa de ácido fosfórico como electrolito.

Estas pilas de combustible utilizan hidrógeno como fuente de energía, el cual se obtiene mediante la reforma de gas ciudad o gas LP. Su funcionamiento se basa en la generación de electricidad a través de una reacción electroquímica. A diferencia de otros tipos de pilas de combustible, como las de electrolito polimérico, las pilas de combustible de fosfato se desarrollaron en la década de los años 70 y fueron introducidas en el mercado rápidamente. Esto les confiere una ventaja en términos de desempeño y confiabilidad.

No obstante, existen algunas limitaciones. Por un lado, presentan una menor eficiencia en la generación de energía por unidad de volumen en comparación con otras tecnologías. Además, su coste tiende a ser más elevado debido al empleo de catalizadores de platino. Estas pilas operan principalmente a altas temperaturas, alrededor de 200°C, aunque en situaciones de bajas temperaturas es importante tomar precauciones para evitar la exposición al monóxido de carbono, que puede afectar su funcionamiento.

Aplicaciones de las Pilas de Combustible de Fosfato

Las pilas de combustible de fosfato son extremadamente fiables y duraderas. Como tales, ya se han instalado en hospitales, hoteles, edificios de oficinas y plantas de tratamiento de aguas residuales. Se utilizan principalmente como fuentes de energía estacionarias para compensar su punto débil: la baja eficiencia en la generación de energía.

Los paquetes de pilas de combustible incluyen la pila propiamente dicha, un inversor que convierte la corriente continua generada en corriente alterna, un reformador que transforma el combustible en hidrógeno, una unidad de refrigeración y una unidad de control. Se han puesto en práctica productos con capacidades de generación de unos 100 kW, que se utilizan para generar electricidad reformando hidrocarburos, un subproducto del gas ciudad y de las operaciones de las fábricas. El sistema genera electricidad mediante el suministro de hidrógeno reformado a partir de gas ciudad o hidrocarburos, que son subproductos de las operaciones de la fábrica.

La electricidad se genera a temperaturas de unos 200°C, y muchos productos incorporan un mecanismo de sistema de cogeneración que utiliza el calor residual como fuente de suministro de calor para piscinas de agua caliente y otras aplicaciones. En el futuro, se espera que el coste de la generación de energía se reduzca aún más utilizando no sólo hidrógeno reformado a partir de gas ciudad o gas LP, sino también hidrógeno generado como subproducto de las distintas plantas.

Además, como la energía se genera reformando gas en hidrógeno, es posible cambiar de tipo de gas y seguir generando energía incluso si el suministro de gas ciudad o gas LP se interrumpe debido a una catástrofe.

Principio de las Pilas de Combustible de Fosfato

Las pilas de combustible de fosfato generan fuerza electromotriz convirtiendo en electricidad la energía química generada cuando el hidrógeno se oxida para formar agua.

1. Reformado del Gas Natural

Cuando se utiliza gas de ciudad como materia prima, se suministra hidrógeno de gran pureza a los electrodos de combustible mediante los procesos de desulfuración, reformado con vapor y oxidación del monóxido de carbono. La desulfuración es un proceso en el que el contenido de azufre del gas natural se convierte en sulfuro de hidrógeno (H2S) altamente reactivo mediante un catalizador de desulfuración, como un catalizador a base de Ni o Mo, que luego es adsorbido y eliminado por óxido de zinc (ZnO).

El vapor desulfurado reacciona con el vapor de agua en presencia de un catalizador para formar hidrógeno y monóxido de carbono. Se utilizan catalizadores a base de níquel y rutenio. Esta reacción es endotérmica y, por lo tanto, requiere el aporte de calor. Generalmente, se utiliza el calor procedente de la combustión del hidrógeno sobrante.

El monóxido de carbono que se produce aquí es una sustancia que provoca el envenenamiento del catalizador de platino (adsorción en el lugar de reacción del catalizador, lo que reduce la eficacia de la reacción catalítica), pero la concentración admisible de monóxido de carbono es mayor que en las pilas de combustible de electrolito polimérico porque funcionan a unos 200°C.

2. Generación de Energía

El hidrógeno suministrado al electrodo de combustible se oxida bajo un catalizador de platino a iones de hidrógeno y electrones, que se suministran a una solución electrolítica de ácido fosfórico, mientras que en el lado del electrodo de aire, el oxígeno del aire recibe electrones y reacciona con los iones de hidrógeno para producir agua. A continuación, los electrones se mueven a través de un circuito externo, lo que permite extraer electricidad.

La fuerza electromotriz generada por esta pila es de 1,23 V, inferior a la de las pilas de iones de litio, por ejemplo. Por lo general, se requiere una tensión de unos 200 V para utilizarla como fuente de energía institucional, por lo que se apilan varias pilas.

Configuración de las Pilas de Combustible de Fosfato

El electrodo de combustible está hecho de carbono poroso, que no se corroe fácilmente con el ácido fosfórico y permite que los gases lo atraviesen con facilidad. El electrolito es una solución de ácido fosfórico.

El electrolito se intercala entre el electrodo de combustible y el electrodo de aire, con un separador que separa cada célula. Los electrodos de combustible y de aire están cargados con un catalizador de platino.

¿Qué son los Equipos de Limpieza de Semiconductores?

Los equipos de limpieza de semiconductores engloban una variedad de herramientas esenciales en el proceso de fabricación de semiconductores. Uno de los procedimientos vitales es el proceso de limpieza, el cual constituye aproximadamente el 30-40% del proceso global. Este proceso se divide en dos enfoques: la limpieza preliminar, que elimina la contaminación antes de los tratamientos térmicos y la formación de películas finas, y la limpieza posterior, que elimina los residuos de resistencia tras el grabado y la eliminación de películas de óxido y finas.

Estos equipos pueden ser clasificados en sistemas de limpieza en húmedo, que emplean productos químicos y agua purificada, y sistemas de limpieza en seco, que se caracterizan por la ausencia de productos químicos. La función de estos equipos es fundamental para asegurar la calidad y confiabilidad en la producción de semiconductores de alta tecnología.

Aplicaciones de los Equipos de Limpieza de Semiconductores

Los equipos de limpieza de semiconductores se utilizan en varios procesos de las plantas de fabricación de semiconductores. Se utilizan tanto en el proceso inicial de formación de elementos semiconductores en obleas de silicio como en el proceso final de separación y empaquetado de los elementos para fabricar el producto final.

Especialmente en el proceso frontal, los contaminantes y depósitos en la superficie de la oblea tienen un gran impacto en la calidad y el rendimiento del semiconductor. Por este motivo, los equipos de limpieza de semiconductores se utilizan en un gran número de etapas, como antes del proceso de formación de películas de óxido y películas finas sobre obleas, después del proceso de deposición de películas y después del proceso de grabado.

Principio de los Equipos de Limpieza de Semiconductores

En los procesos previos a la fabricación de semiconductores, es necesario utilizar equipos de limpieza de semiconductores para eliminar completamente los contaminantes de la superficie de la oblea. En concreto, antes y después del proceso de oxidación, en el que se forma una película de óxido en la superficie de la oblea mediante un procesamiento a alta temperatura; antes y después del proceso de CVD, en el que la oblea se expone a un gas de material de película fina para formar una película; y antes y después del proceso de pulverización catódica, en el que la superficie de la oblea se expone a material de película fina ionizado mediante una descarga eléctrica para formar una película.

Una limpieza insuficiente aumenta la incidencia de productos defectuosos y repercute negativamente en la calidad y los costes. Los equipos de limpieza en húmedo que utilizan productos químicos no pueden utilizar más de un tipo de producto químico a la vez, por lo que las obleas se limpian con un tipo de producto químico y luego se aclaran con agua pura antes de sumergirlas en el siguiente depósito de productos químicos. También es necesario un proceso para secar la oblea una vez finalizada la limpieza.

Tipos de Equipos de Limpieza de Semiconductores

En función del método de limpieza, los equipos de limpieza de semiconductores pueden clasificarse en dos tipos: por lotes y de oblea única. Según el método de limpieza, pueden dividirse en secos y húmedos.

1. Clasificación por Método de Limpieza

Tipo por lotes
Varias obleas se sumergen al mismo tiempo en el tanque de procesamiento para su limpieza. Dependiendo del tipo de producto químico, se puede clasificar como tipo de tanque múltiple o tipo de tanque único. En el tipo de tanque múltiple, los tanques de tratamiento se preparan y se sumergen en secuencia, mientras que en el tipo de tanque único, la solución química se cambia y se limpia en un solo tanque.

Tipo de oblea única
Las obleas se limpian de una en una. La oblea se gira y se limpia rociándola con el líquido de tratamiento mediante una boquilla.

2. Clasificación por Método de Tratamiento de Limpieza

Tipo húmedo
Este método utiliza productos químicos líquidos para la limpieza.

Método en seco
Este método utiliza productos químicos líquidos para la limpieza.

Estructura de los Equipos de Limpieza de Semiconductores

1. Tipo Multitanque por Lotes

Capaz de tratar obleas sumergiéndolas en secuencia y limpiándolas y enjuagándolas repetidamente. Se puede procesar un gran número de obleas a la vez, pero el equipo es grande y aumenta la cantidad de productos químicos utilizados.

2. Tipo Batch de Tanque Único

Sólo se utiliza un tanque de procesamiento. Este tipo de lote compensa las desventajas del tipo de tanque múltiple mediante la construcción de la secuencia de limpieza mediante la sustitución de los productos químicos. Ahorra relativamente espacio y puede procesar grandes cantidades de obleas. La cantidad de productos químicos utilizados es elevada, ya que es necesario cambiar los productos químicos para cada proceso.

3. Tipo de Oblea Individual

Los productos químicos se pulverizan sobre cada oblea individualmente y se hacen girar a gran velocidad para su limpieza. Esto ahorra espacio, reduce la cantidad de productos químicos utilizados y evita la contaminación del líquido de procesado. Sin embargo, al girar la oblea, la solución química se dispersa, lo que dificulta su recuperación y reutilización.

¿Cómo Seleccionar un Equipo de Limpieza de Semiconductores?

Existen varios métodos de limpieza para la contaminación a la que se dirige el proceso de limpieza. Algunos ejemplos de contaminación son los residuos microscópicos conocidos como partículas, las moléculas de sodio y los componentes de aceite y grasa contenidos en el sudor humano, etc., y la materia orgánica como las moléculas de carbono y los átomos de metal contenidos en los productos químicos utilizados en la fábrica.

1. Partículas

Las partículas se eliminan mediante limpieza física con cepillos o limpieza húmeda con productos químicos alcalinos.

2. Contaminantes Orgánicos

Para eliminar los contaminantes orgánicos, se pueden utilizar equipos de limpieza en húmedo que utilizan productos químicos ácidos y agua ozonizada, así como equipos de limpieza en seco como limpiadores de plasma y limpiadores de ozono ultravioleta.

3. Contaminantes Metálicos

La limpieza en húmedo con productos químicos ácidos se utiliza para eliminar los contaminantes metálicos.

¿Qué es una Jeringa de Plástico?

Las jeringas de plástico son dispositivos completamente confeccionados a partir de material plástico. A diferencia de las jeringas desechables convencionales, que pueden contar con una junta de goma en el extremo del cilindro (émbolo) donde se introduce el líquido o gas, las jeringas de plástico son elaboradas exclusivamente con componentes plásticos.

Esta característica evita la posibilidad de lixiviar materiales de caucho y previene la contaminación de la sustancia administrada en la jeringa. Mientras que las jeringas tradicionales pueden presentar riesgos potenciales de contaminación debido a la presencia de juntas de goma, las jeringas de plástico aseguran una mayor integridad y seguridad en la administración de líquidos y gases en diversos entornos médicos y farmacéuticos.

Usos de las Jeringas de Plástico

Las jeringas de plástico se utilizan principalmente para medir volúmenes específicos en aplicaciones médicas, experimentos científicos en los que la lixiviación de componentes del caucho es una preocupación, o en experimentos científicos en los que las condiciones de funcionamiento son tales que el caucho se altera pero el plástico sigue siendo utilizable.

Las jeringas de plástico tienen una carcasa exterior graduada (barril) para facilitar la medición y transferencia de volúmenes de líquido. Las jeringas de plástico son relativamente baratas y pueden desecharse.

Principio de las Jeringas de Plástico

Las jeringas de plástico están diseñadas para ser herméticas incluso cuando sólo se utiliza plástico, a menudo con un barril de polipropileno (PP) duro y un émbolo de polietileno (PE) ligeramente más blando.

En algunos casos, cuando la junta es de un plástico duro que carece de elasticidad, el cilindro se deforma ligeramente para que se adhiera a la junta y mantener así un cierre hermético.

Estructura de las Jeringas de Plástico

Una jeringa de plástico consta de un tubo exterior (barril), un mango de bombeo (émbolo) y un componente de sellado (junta) que se acopla al émbolo y permite aspirar o expulsar líquido o gas empujando y tirando del émbolo.

Cómo Elegir una Jeringa de Plástico?

1. Material

Asegúrese de que el material es adecuado para su finalidad. La mayoría de las jeringas de plástico tienen una jeringa de polipropileno (PP) y un émbolo de polietileno (PE).

2. Capacidad Máxima y Escala

Dado que los tamaños y las graduaciones varían en función del volumen máximo, la selección debe tener en cuenta el volumen que desea utilizar y los incrementos de la escala. Los incrementos de escala de las jeringas para equipos médicos son casi uniformes para cada tamaño, pero en el caso de las jeringas para experimentos científicos, la escala difiere según la serie del producto, por lo que debe prestarse especial atención a la selección. 

3. Posición de la Punta de la Jeringa (Abertura Central o Lateral)

Existen varios tipos de puntas de jeringas de plástico, con la salida en el centro de la punta de la jeringa (punta central) o en el extremo (punta lateral).

La mayoría de las jeringas de capacidad media y pequeña tienen una boca media, mientras que las bocas horizontales son las más comunes para las jeringas de gran capacidad. La ventaja de la boca lateral es que es más fácil de purgar incluso con jeringas más gruesas. Para volúmenes medios, puede haber tanto bocas medias como horizontales; en este caso, elija la que sea más fácil de usar en la operación real.

4. Forma de la Punta

Las jeringas de plástico no suelen tener una aguja u otro dispositivo acoplado a la punta, por lo que suele utilizarse una aguja de jeringa en la punta si se desea alcanzar la superficie del líquido al aspirarlo. Dependiendo de la situación, se puede acoplar un tubo.

La mayoría de las jeringas de plástico son luer-slip (con punta luer) o luer-lock. Las jeringas luer-slip (con punta luer) están diseñadas para sujetarse insertando una aguja o similar directamente en la jeringa.

El tipo luer-lock tiene un tapón en la punta de la salida que impide que la aguja se salga girando y retorciendo la aguja después de haberla introducido. El tipo luer-slip simple se utiliza cuando no hay nada especial a lo que sujetarla.

Más Información sobre las Jeringas de Plástico

Ventajas de las Jeringas Totalmente de Plástico

La principal ventaja es que no se utiliza caucho, por lo que el riesgo de contaminación derivada del caucho es bajo y la jeringa puede utilizarse en condiciones de disolventes que el caucho no puede soportar. El diseño totalmente de plástico también permite fabricar el émbolo y la junta en una sola pieza. Esto también reduce el riesgo de accidentes si la junta se cae durante el funcionamiento.

¿Qué son los Soldadores de Arco Semiautomáticos?

Un soldador de arco semiautomático representa un tipo particular de herramienta de soldadura en la cual el metal destinado a la unión es alimentado de manera automática. En el proceso de soldadura tradicional, se procede a calentar y fundir el metal que se va a soldar mediante un soplete u otro dispositivo de calentamiento. Sin embargo, cuando esta tarea se efectúa de forma manual, ambas manos se ocupan: una para sostener el metal fundido y la otra para manejar el soplete. Esto puede dificultar la estabilidad y el manejo del metal en proceso de soldadura. Para abordar esta limitación, se han desarrollado los soldadores de arco semiautomáticos, los cuales asumen la responsabilidad automática de fundir el metal, permitiendo que el operador se enfoque en la fijación precisa del material a soldar.

Usos de los Soldadores de Arco Semiautomáticos

Los soldadores de arco semiautomáticos se utilizan generalmente para soldar metal con metal. Como el metal fundido se alimenta automáticamente, la soldadura puede realizarse considerablemente más rápido que con las operaciones de soldadura manual.

Pueden utilizarse para soldar un gran número de piezas y mejorar así la eficacia del trabajo, pero tienen la desventaja de producir un acabado más pobre que la soldadura manual, por lo que suelen utilizarse para soldar piezas difíciles de ver, como camas de camiones o ángulos y tubos para ensamblar estructuras.

Principios de los Soldadores de Arco Semiautomáticos

Los soldadores de arco semiautomáticos constan de una antorcha, un dispositivo de punta que puede fundir metal fundido, un dispositivo que suministra el metal fundido y una fuente de alimentación que controla estos dispositivos. El soplete está equipado con una palanca de conmutación que, al pulsarla, hace fluir una corriente eléctrica que transfiere calor al metal o al metal fundido que se va a soldar y permite que se realice la soldadura.

La prevención de reacciones no deseadas entre el metal fundido y el oxígeno es un aspecto crucial en los procesos de soldadura. Por esta razón, los soldadores de arco semiautomáticos se conciben con un sistema de chorro de gas en la punta del instrumento.

La elección específica del soldador de arco semiautomático se determina en función del tipo de gas que se inyecta en el proceso. Entre las variantes destacan la soldadura CO2, que emplea dióxido de carbono como agente de protección, la soldadura MIG, que hace uso de argón o helio, y la soldadura MAG, que combina un 20 % de dióxido de carbono con un 80 % de argón en su mezcla de gases.

No obstante, a causa de la susceptibilidad de los soldadores de gas a las condiciones climáticas, como el viento, en los últimos tiempos ha surgido una creciente variedad de soldadores semiautomáticos sin gas, especialmente diseñados para operaciones exteriores.

Tipos de Soldadores de Arco Semiautomáticos

Existen los siguientes tipos de soldadores de arco semiautomáticos:

1. Soldadura con CO2

La ventaja de la soldadura con CO2 es que utiliza dióxido de carbono, que es barato, y además se caracteriza por una fusión profunda y una excelente resistencia. El resultado final no es ni bueno ni malo, pero la desventaja es el alto riesgo de quemaduras debido a la gran cantidad de salpicaduras (chispas) que se producen.

Además, el CO2 no puede utilizarse para soldar aluminio y acero inoxidable, ya que provoca una reacción química con los metales no ferrosos. Se utiliza mucho en aplicaciones que van desde la construcción hasta el montaje de carrocerías de automóviles.

2. Soldadura MIG

Este método tiene la ventaja de que utiliza gas inerte, por lo que es menos probable que se produzcan salpicaduras y se puede conseguir una superficie de soldadura muy limpia. Además, los metales no ferrosos, como el aluminio y el acero inoxidable, sólo pueden soldarse con MIG.

Las desventajas incluyen el elevado coste del gas inerte y la tendencia de éste a propagar el arco, lo que da lugar a una penetración poco profunda.

Por lo tanto, también hay desventajas como que la resistencia es inferior a la de otras soldaduras por arco con gas. Se utiliza principalmente para soldar zonas en las que la calidad del aspecto es relevante.

3. Soldadura MAG

Este proceso de soldadura utiliza una mezcla de gas inerte y CO2 y tiene la ventaja de que produce menos salpicaduras que el CO2 y tiene menores costes de funcionamiento en comparación con el MIG.

También es un método con una resistencia superior debido a su mayor profundidad de fusión. Por otro lado, tiene la desventaja de que no puede utilizarse para soldar aluminio y acero inoxidable porque contiene CO2.

Más Información sobre Soldadores de Arco Semiautomáticos

Características de los Soldadores de Arco Semiautomáticos

La ventaja de los soldadores de arco semiautomáticas es que son relativamente fáciles de soldar, incluso para técnicos sin experiencia en soldadura. Esto es debido a que el hilo a fundir se suministra automáticamente. En la soldadura por arco protegido, que es un método típico de soldadura manual, el electrodo de soldadura se va acortando a medida que se suelda, por lo que es necesario alimentarlo a una velocidad constante hasta el final del punto de soldadura, manteniendo al mismo tiempo la distancia óptima con respecto al metal base.

La ventaja de los soldadores de arco semiautomáticos es que mantienen la distancia al metal base de forma automática, por lo que se puede conseguir un proceso óptimo prestando atención únicamente a la velocidad de avance.