Métodos de conexión a tierra y blindaje en electrónica: Ventajas y desventajas de los CPSA y otras técnicas

Las fijaciones como por ejemplo, los tornillos metálicos se han utilizado durante muchos años para conectar a tierra componentes y sellar jaulas metálicas.

Ventajas: Las fijaciones metálicas para conexión a tierra y blindaje proporcionan una excelente resistencia mecánica y pueden ser fiables para dirigir la corriente eléctrica.

Desventajas: Las fijaciones mecánicas pueden ser susceptibles a la corrosión y a las vibraciones. Requieren estructuras metálicas más gruesas para su estabilidad y la perforación de orificios roscados, lo que no siempre es posible en componentes pequeños o en espacios reducidos. Además, las fijaciones metálicas no permiten acceder fácilmente en casos como el de las tapas de latas, lo que complica las reparaciones y actualizaciones.

Este proceso que consiste en introducir metal de aportación fundido en las uniones se utiliza desde hace décadas para establecer uniones mecánicamente estables y conductoras entre los componentes. La soldadura ha sido práctica hasta la fecha porque el punto de fusión de la soldadura es tradicionalmente más frío que el del material circundante.

Ventajas: La soldadura puede contener metales conductores óptimos como el estaño, la plata y el cobre, por lo que resulta fácil y eficaz crear planos de tierra consistentes en los sistemas eléctricos.

Desventajas: Las últimas soldaduras sin plomo pueden tener un punto de fusión de hasta 220 °C (428 °F). Esto no es óptimo para componentes electrónicos sensibles. Además, las uniones soldadas son permanentes, por lo que su reparación resulta incómoda y potencialmente costosa.

Normalmente fabricados en acero para muelles, los pasadores elásticos combinan la compresión y la fuerza radial para mantener unidos dos componentes. Al comprimirse, el pasador se tensa. Cuando se libera la tensión, aplica fuerza entre los componentes para ayudar a evitar el cizallamiento, el deslizamiento y las vibraciones.

Pros: Los pasadores elásticos son una buena elección para aplicaciones que requieren un contacto eléctrico con una fuerza menor vs. métodos de fijación permanente. No suelen requerir herrajes adicionales y pueden desmontarse y sustituirse con relativa facilidad.

Contras: Los pasadores elásticos no suelen utilizarse para aplicaciones que requieren una gran adherencia. Son más susceptibles a la fuerza axial que otros métodos. Además, por lo general se sueldan a la placa en un extremo (véase la soldadura más arriba).

Las espumas incrustadas con materiales conductores son altamente compresibles,

Ventajas: Las espumas conductoras son alternativas ligeras a las fijaciones mecánicas como tornillos y pernos. Su alta compresibilidad las hace ideales para rellenar huecos anchos e irregulares, lo que supone un reto especial para la conexión a tierra y el blindaje. El material de las juntas de espuma se lamina a menudo con adhesivo conductivo para conseguir vías de conexión a tierra fuertes y consistentes, así como un blindaje EMI eficaz en las líneas de unión. Las espumas también se pueden utilizar con pick and place y otros equipos de montaje automatizado.

Desventajas: Las espumas pueden ser más sensibles a los productos químicos y otros entornos agresivos y pueden degradarse con el tiempo.

Los técnicos aplican un material como metal líquido a la propia placa. Este material, por ejemplo la pasta de plata, contiene un disolvente que se evapora cuando se calienta el metal. Esto deja una capa conductora muy fina y uniforme en la superficie que se recubre.

Ventajas: Esta técnica es adecuada para la conexión a tierra y el blindaje de componentes de menor tamaño a nivel de placa. Puede proporcionar una película de recubrimiento extremadamente uniforme para un rendimiento constante, y puede crear una adhesión muy fuerte al sustrato.

Desventajas: El revestimiento por evaporación requiere un equipo muy especializado. Por tanto, puede ser un proceso lento y costoso, especialmente para dispositivos de baja frecuencia que requieren un metal más grueso y múltiples revestimientos. Además, los revestimientos evaporativos no siempre aceptan soluciones adicionales, como láminas adhesivas.

Estos adhesivos conductores, generalmente compuestos por epóxicos líquidos de dos componentes, suelen mezclarse y aplicarse con equipos dispensadores especializados y se curan con calor o a temperatura ambiente.

Ventajas: A diferencia de las fijaciones mecánicas, los adhesivos pueden crear una unión sólida en toda la superficie de contacto. También forman uniones permanentes a temperaturas mucho más bajas que la soldadura.

Desventajas: Los epóxicos requieren una mezcla y aplicación precisas, ya que incluso las líneas de unión más pequeñas pueden provocar fugas de EMI en la pequeña y potente electrónica actual, especialmente a altas frecuencias.