ES2204254B1 - Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras. - Google Patents

Abstract

Unos casquillos de corte, fijos en la placa portacasquillos y la placa sufridera de casquillos van situados debajo de la matriz y bordeados por un aro de corte. Unos punzones, van unidos a la placa portapunzones y bajo ésta, la placa guía de punzones, todo situado sobre la matriz. Cada casquillo, según circuito impreso, coaxial con su punzón, permite el descenso de la parte superior de la matriz y el troquelado de la placa de sustrato del circuito. Los casquillos y suplementos de altura, se alojan en el portacasquillos, para evacuar el sobrante del sustrato, compensando las irregularidades debido a las pistas de cobre del circuito. Los casquillos se apoyan en la cara inferior del sustrato y en zonas sin pistas de cobre, disponiendo el suplemento de altura recortes para no lesionar la pista. La placa guía de punzones superiores posee, por debajo, suplementos de altura para apoyo sobre el sustrato donde no hay pistas de cobre. El aro se corresponde con la placa de corte, para que, al descender troquele el sustrato.

Description

Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras.

La presente invención se refiere a los perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras, manteniendo sus características mecánicas y eléctricas, perfeccionamientos consistentes en la especial disposición de una serie de elementos característicos, que serán suficientemente descritos en la presente memoria.

Los circuitos impresos han representado, en el conjunto de la tecnología del último tercio del pasado siglo, una revolución en todo cuanto hace referencia a facilitar de forma rápida, económica y perfectamente fiable la posibilidad de llevar a cabo un conjunto de conexiones y enlaces entre los diversos componentes de un dispositivo electrónico o eléctrico. Con ello los costos de numerosas realizaciones tecnológicas han disminuido considerablemente, quedando al alcance del público en general, al tiempo que han posibilitado realizaciones prácticas que antes eran prohibitivas, tanto por su complicación de diseño como por el tiempo de elaboración requerido.

Como es sabido, el circuito impreso consiste esencialmente en una placa base, denominada comúnmente "sustrato", sobre el cual, en una o en ambas caras, se han depositado una serie de pistas de cobre, con espesores, actualmente, hasta de 100 micras. Estas pistas constituyen los enlaces y conexiones previamente diseñados, de acuerdo con la aplicación concreta que se dará al circuito.

En lugares determinados del sustrato quedan situadas una serie de perforaciones que permiten la colocación y conexionado de los diversos elementos electrónicos complementarios del propio circuito, así como el conexionado con los elementos afines a controlar y comandar.

Precisamente estas perforaciones, así como el troquelado del borde perimetral, constituyen la parte del proceso de elaboración final del circuito impreso, y una de las más delicadas, ya que cualquier actuación deficiente, provocaría que estas perforaciones, así como el corte del mencionado borde perimetral, no fueran adecuadas para su uso en su forma, dimensionado y posicionamiento, debiendo ser rechazado en el momento del control de calidad, con las consiguientes pérdidas económicas, que ello comporta.

Según el estado actual de la técnica, en el troquelado, tanto para perforar como para cortar los circuitos impresos, hasta el momento no habían surgido dificultades en la práctica, ya que los espesores de cobre en las pistas impresas sobre el sustrato del circuito no habían representado impedimento alguno en la acción de los punzones de los casquillos de corte ni de los aros exteriores de corte, dado que dichos espesores, del orden de 100 micras como máximo, en la actualidad, no provocaban desnivelados ni desplazamientos en la acción troqueladora de la matriz.

La evolución de la técnica en general ha requerido en muchos casos mejorar los sistemas y mecanismos, su montaje y control, incorporando dispositivos eléctricos y electrónicos capaces de controlar elementos por los que discurren potencias eléctricas elevadas. Por ello no es suficiente disponer de circuitos impresos pistas de espesor de cobre estandarizado para tal aplicación (espesor hasta las 100 micras) siendo necesario utilizar mayores espesores.

El uso de pistas con espesores mayores, superiores a las 100 micras, presenta diversas dificultades técnicas durante el proceso de elaboración y en el momento de troquelar sustratos con una o ambas caras impresas y sin alterar las características eléctricas y mecánicas del mencionado circuito impreso.

Estas dificultades quedan suficientemente superadas mediante la utilización de matrices de "doble efecto" o de "efecto simple" a las que se han aplicado los perfeccionamientos objeto de la presente invención, basados esencialmente en la adaptación de la superficie de troquelado y de corte de la matriz perfeccionado, al relieve de las caras superior e inferior del sustrato, con la finalidad de permitir el troquelado sin aplastamientos, desgarros ni arranques de material en las superficies de cobre o del sustrato. La adaptación a que se hace referencia y que es característica esencial de la presente invención permite contar con puntos de apoyo suficientes a lo ancho y largo de las caras del circuito impreso, con lo que se elimina totalmente la posibilidad de aplastamientos, desgarres, resaltes, arranques de material, descentrados y otras imperfecciones que se producirían en el supuesto de que los elementos de troquelado de la matriz actuaran en falso, es decir, sin estos puntos de apoyo, a modo de elementos compensadores del relieve originado por el espesor, nada despreciable, de las pistas de cobre.

Los perfeccionamientos objeto de la presente invención, permiten diseñar y fabricar matrices aptas, tal como antes se ha indicado, para llevar a cabo el normal troquelado de circuitos impresos provistos de pistas de cobre en ambas caras del sustrato y de espesor superior a las 100 micras.

Los aludidos perfeccionamientos serán aplicables tanto a la fabricación de matrices de las denominadas de "doble efecto" como las de "efecto simple", diseñadas en función de cada circuito impreso que debe ser mecanizado.

El diseño de las mencionadas matrices se llevará a cabo en función de ciertos elementos específicos que se describen a continuación, y que son esenciales:

a)

Los casquillos de corte, elemento concebido para lograr un corte óptimo, compensando la irregularidad de la superficie a troquelar. Estos casquillos de corte están diseñados de forma que en su geometría, así como en su realización y comprobación práctica, han tenido en cuenta la idoneidad de sus características específicas:

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Longitud

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Desahogo, denominándose así la capacidad de evacuación de los distintos tipos de material utilizados para la fabricación de los circuitos impresos.

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Tolerancia de corte específica para los materiales indicados en el párrafo anterior.

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Longitud de corte, que corresponde a la vida propia del casquillo.

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Adecuación parcial del diámetro externo del casquillo al perfil de las pistas impresas.

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Tratamientos y dureza.

b)

El aro exterior de corte, elemento cuya función es mantener el corte del perímetro de un circuito impreso sin que se produzca ningún desgarro, aplastamiento o rotura.

Su diseño está realizado atendiendo las características específicas que se detallan y que son propias de su función:

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El material en que está elaborado

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Su espesor

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La geometría

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La dureza

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El sistema de fijación

c)

Los suplementos de compensación de altura, elementos cuyo diseño es aplicable a zonas de corte con formas circulares o no circulares y/o de mayor superficie, adecuándose su tamaño y forma a las necesidades del relieve del circuito impreso, con aplicación a las partes superior e inferior de la matriz.

El concepto de matriz queda definido en función del número de caras del circuito impreso, así como del espesor o grosor de las pistas de cobre, considerando el espesor de éstas siempre superior a las 100 micras.

El tipo de matricería que se utilizará, una vez aplicados los perfeccionamientos que se citan, se basará en la adecuada disposición de los elementos característicos antes detallados.

La parte superior de la matriz contendrá los suplementos de compensación de altura, los cuales estarán posicionados de acuerdo con los requerimientos antes citados.

La parte inferior de la matriz contendrá la placa portacasquillos, la cual está concebida y diseñada para el alojamiento de los casquillos y de los suplementos de compensación de altura.

También contendrá la denominada placa sufridera de casquillos, la cual soporta el esfuerzo de corte de todos los punzones, independientemente de su tamaño y forma.

Esta placa está diseñada para permitir el apoyo conecto de los elementos de compensación de altura y de los casquillos, habiéndose tenido en cuenta en su concepción la correcta evacuación del material sobrante, proveniente del corte efectuado por los punzones. El espesor de esta placa queda determinado por el diferencial de altura del aro exterior de corte y la placa portacasquillos.

Es en esta placa donde quedará fijado el mencionado aro exterior de corte, siendo por ello, evidente la funcionalidad de la misma.

Con la finalidad de completar la descripción de la presente invención, se adjuntan unos dibujos en los que a modo totalmente ilustrativo y no limitativo, se han representado las particularidades de la matriz a la que se han aplicado los perfeccionamientos aludidos.

En dichos dibujos,

La figura 1 es un esquema ilustrativo de un circuito impreso a doble cara;

La figura 2 es un esquema semejante al de la figura anterior, que muestra un circuito impreso monocara;

La figura 3 representa esquemáticamente una sección de la matriz, mostrando el posicionamiento del sustrato del circuito impreso a perforar, y la ubicación de todos los elementos que constituyen el conjunto del mecanismo;

Las figuras 4 y 5 dibujan un detalle del suplemento de compensación de altura, consistente en un casquillo recortado para evitar cualquier colisión con la pista de cobre del circuito impreso.

De acuerdo con los dibujos, los perfeccionamientos introducidos en las matrices para el troquelado de placas de circuitos impresos en una o dos caras, con pistas de espesor de cobre superior a las 100 micras, consisten en una matriz de "doble efecto" o de "efecto simple" caracterizada, esencialmente, por disponer una serie de casquillos de corte (1), fuertemente fijados en la placa portacasquillos (2), junto con la placa sufridera de casquillos (3), ambas posicionadas en la parte inferior de la matriz y bordeadas perimetralmente por el aro exterior de corte (4).

Como puede apreciarse, el sustrato (5) del circuito impreso queda situado sobre la placa portacasquillos (2), apoyado su contorno sobre el borde superior del mencionado aro exterior de corte (4).

El mencionado sustrato (5) está provisto de diversas pistas de cobre (6), de espesor determinado "e", situadas sobre ambas caras, quedando las pistas (6) de la cara inferior apoyadas sobre la superficie de la placa portacasquillos (2).

Entre las diferentes pistas queda situado el resto de la superficie (5a) del sustrato (5), tal como se observa en las figuras 1 y 2, superficie vacía de las mencionadas aportaciones de cobre.

La parte superior de la matriz, a la que se han aplicado los perfeccionamientos, de la invención está constituida por la placa guía de punzones (7) y por encima de ésta la placa portapunzones (8), de la que son solidarios los diversos punzones (9) de sección adecuada que efectuarán la operación de corte o troquelado.

Exteriormente a la placa guía (7) de los punzones (9) queda situada la placa de corte (10), de forma que el descenso de la placa portapunzones (8) provocará también el descenso de dicha placa de corte (10) y el corte perfecto, sin deformaciones ni aplastamiento alguno del perímetro del sustrato (5), apoyado para tal finalidad, adecuadamente, sobre el aro exterior de corte (4).

La cara inferior de la placa guía (7) de los punzones (9) está dotada de una serie de suplementos de compensación de altura (11), situados de modo que al descender dicha placa guía (7) se apoye adecuadamente sobre el sustrato (5), en sus zonas (5a) desprovistas de pistas de cobre (6), evitando cualquier deformación o aplastamiento tanto en la función de corte como en la de extracción.

Por la cara inferior del sustrato (5), esta compensación de altura se logra mediante los propios casquillos de corte (1).

Estas zonas de la cara inferior del sustrato (5) vacías de pistas de cobre (6), reciben un casquillo (la), provisto de un resalte cilíndrico y concéntrico (lb) de menor diámetro, que compensa el pequeño espesor de la pista de cobre (6), permitiendo que dicho resalte se apoye perfectamente contra la superficie libre (5a) de pista de cobre (6) del sustrato (5), garantizando el apoyo necesario para la acción de perforación por troquelado. Esta disposición se contempla claramente en la figura 4.

Cada casquillo (1) y (la) está posicionado sobre la placa portacasquillos (2) de acuerdo con el diseño del circuito impreso. Por ello, en correspondencia y con la finalidad de que en la operación de troquelado se efectúen las perforaciones requeridas (12) en el circuito impreso, la matriz está provista de un conjunto de punzones de sección adecuada (9), perfectamente dispuestos a través de la correspondiente placa portapunzones (8) de la parte superior de la matriz. Todos y cada uno de los suplementos de altura (11) están situados coaxialmente con los correspondientes punzones (9), de modo que al descender la parte superior de la matriz, y en consecuencia descender asimismo el conjunto de dichos punzones (9) con la placa portapunzones (8), cada punzón recorrerá su carrera a través del orificio central (13) del correspondiente casquillo de corte (1) o (la).

Para proceder al troquelado de la placa de sustrato (5) del circuito, ésta se dispone sobre la placa portacasquillos (2), quedando apoyada por la superficie de las pistas de cobre (6). En esta posición y de acuerdo con el diseño del circuito y el posicionado de las diferentes perforaciones a troquelar, los casquillos de apoyo (1) se presentan directamente contra la superficie de las pistas (6), mientras que en las zonas (5a) carentes de las pistas de cobre (6) están dispuestos los casquillos (la) con el resalte superior (lb), que se apoyan directamente contra la superficie libre (5a) del sustrato (5).

En el caso de que una pista de cobre (5) se encuentre, tal como se observa en las figuras 4 y 5, cerca del lugar de apoyo del resalte (lb) del casquillo (la) y con la finalidad de que la mencionada pista no se vea dañada por la acción de apoyo del casquillo, este resalte (lb) está provisto de un rebaje sectorial lateral (14), que evita toda acción sobre la mencionada pista (6).

Al existir también, como antes se ha indicado, en la cara superior del sustrato (5) superficies (5a) sin pistas de cobre (6), la placa guía (7) está provista también de los suplementos de compensación (11) que, en algunos casos, estarán dispuestos alrededor del punzón (9) que debe troquelar dicha superficie libre (5a), con la finalidad de proteger esa zona y compensar el espesor de la pista de cobre (6) situada junto a ella.

La totalidad de la matriz, se complementa tal como se ha descrito, con los elementos clásicos ya conocidos, debidamente adaptados a las particularidades de la invención siendo estos elementos: la placa sufridera (3) dispuesta por debajo de la placa portacasquillos (2), todo ello en la parte inferior de la matriz, y en la parte superior de la misma, la ya citada placa portapunzones (8), y la placa guía (7), de punzones (9), también desplazable en sentido vertical y que sujeta el sustrato (5) de modo que lo inmoviliza durante el proceso de troquelado, y finalmente, los correspondientes expulsores, no representados en los dibujos, y situados por detrás de la placa portapunzones (8)

Descrita suficientemente la esencialidad de la presente invención, debe indicarse que toda variación en dimensiones, aspecto exterior y formas, así como en tipos de materiales empleados para la realización práctica de las matrices a las que se apliquen los perfeccionamientos descritos, en nada alterará su esencialidad, quedando resumida en las reivindicaciones que siguen.

Claims (5)

1. Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras, manteniendo sus características mecánicas y eléctricas, que se caracterizan por el hecho de presentar una serie de casquillos de corte, fijados en la placa portacasquillos, junto con la placa sufridera de casquillos, posicionadas ambas en la parte inferior de la matriz, y bordeadas perimetralmente por un aro exterior de corte, y así como de disponer de un conjunto de punzones, de sección adecuada, solidarios de la correspondiente placa portapunzones y bajo ésta, la placa guía de punzones, todo ello situado en la parte superior de la matriz, estando cada casquillo posicionado, de acuerdo con el diseño del circuito impreso, en correspondencia coaxial con el punzón que corresponde, todo ello a fin de permitir el descenso de la parte superior de la matriz y llevar a cabo el troquelado de la placa de sustrato del circuito impreso.

2. Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras, según la reivindicación anterior que se caracterizan por el hecho de disponer los casquillos de corte y los suplementos de compensación de altura, adecuadamente alojados en la placa portacasquillos, situados en la parte inferior de la matriz, de manera que se produzca la correcta evacuación del material sobrante procedente del troquelado del sustrato, así como un apoyo óptimo y total del mencionado sustrato, compensando las irregularidades presentadas por la existencia de las pistas de cobre del circuito impreso y facilitando la ejecución de un troquelado limpio, sin desgarros, ni resaltes ni otras imperfecciones, al efectuarse el trabajo de los elementos de la matriz con total normalidad.

3. Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras, según las reivindicaciones anteriores que se caracterizan por el hecho de que los casquillos de corte que se apoyan contra la cara inferior del sustrato, en zonas desprovistas de pistas de cobre, están provistos de un suplemento de altura que compensa el espesor de las pistas, suplemento que dispondrá de los necesarios recortes o rebajes sectoriales para evitar toda acción lesiva sobre la mencionada pista.

4. Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras, según la reivindicación 1ª, que se caracterizan por el hecho de que la placa guía de punzones de la parte superior de la matriz, está provista, en su cara inferior, de unos suplementos de compensación de altura para permitir un apoyo adecuado sobre el sustrato en las zonas desprovistas de pistas de cobre.

5. Perfeccionamientos introducidos en las matrices de "doble efecto" y de "simple efecto", para el troquelado de placas de circuito impreso en una o dos caras, con pistas de cobre de espesor superior a las 100 micras, según las reivindicaciones anteriores, que se caracterizan por el hecho de que el aro exterior de corte, situado en la parte inferior de la matriz, y que bordea la placa portacasquillos, se corresponde con la parte superior consistente en la placa de corte, exterior a la placa-guía de punzones, lo que hace que al descender dicha placa-guía, también desciende la aludida placa de corte, troquelando sin defecto alguno el perímetro del sustrato, apoyado sobre todo el contorno del citado aro exterior de corte.