Quadrat mit abgerundeten Ecken gegenüber kreisförmigen Aperturen:SMT Optimierung für Erfolg Teil 4:

In unserer fortlaufenden Untersuchung und dem Bestreben, den Lötpastendruck für präzise Pastenablagerungen zu verbessern, haben wir auch herausgefunden, dass für die Konsistenz (niedrige Standardabweichung) quadratische Aperturen besser sind, wenn man kreisförmige Aperturen mit quadratischen Aperturen mit abgerundeten Ecken vergleicht (von nun an nur noch als quadratische Aperturen bezeichnet).

Abbildung 1 zeigt die Ergebnisse, die in vielen Studien gefunden werden: quadratische Aperturen mit abgerundeten Ecken gewährleisten ein konsistenteres Ablagern von Pad zu Pad. In einer vorangegangenen Diskussion haben wir behauptet, dass die Konsistenz sehr wohl das durchschnittliche Volumen überwiegen kann.

Die obere Grafik in Abbildung 1 vergleicht die Transfereffizienz von 14 und 15 mm Kreisen auf der linken Hälfte mit 14 und 15 mm Quadraten auf der rechten Hälfte. Das verwendete Material war eine No-Clean Lötpaste vom Typ 3 und eine 4 mm dicke Schablone.

Die untere Grafik zeigt die Standardabweichung. Beachten Sie, dass die 14- und 15-mm-Quadrate, im Vergleich zu den jeweiligen kreisförmigen Aperturen, ein kontrolliertes (< 10 % Standardabweichung) und beständiges (wenig Schwankungen) Verfahren bieten.

Abbildung 2 zeigt eine mögliche Leiterunterbrechung aufgrund einer unbeständigen Pastenablagerung von Pad zu Pad und bestärkt unsere Behauptung, dass die Konsistenz von Pad zu Pad für den Erfolg wichtig ist.

Die verbesserte Transfereffizienz ergibt Sinn, wenn wir bedenken, dass eine quadratische Apertur beim gleichen Flächenverhältnis eine größere Oberfläche besitzt und ein größeres Lötpastenvolumen ablagert.

Das Flächenverhältnis für einen Kreis und ein Quadrat wird vereinfacht mit D/4t dargestellt, wobei D dem Durchmesser des Kreises oder einer Seite eines Quadrats entspricht und t die Schablonenstärke angibt:

Flächenverhältnis = D/4t

                   = 14 mil/4(4 mil)

                   = 0,875 sowohl für quadratisch als auch für kreisförmig

Wenn man jedoch das Gesamtvolumen betrachtet, lagert die quadratische Apertur ein größeres Pastenvolumen ab:

Volumen Quadrat = L x W x H                                          Volumen Kreis = πr2h

                              = 14 mil x 14 mil x 4 mil                                                   = 3,14(72)4

                              = 784 mil3                                                                           = 616 mil3

Die quadratische Apertur kann 21 % mehr Lötpaste ablagern als die kreisförmige Apertur, wodurch ein höheres Erfolgspotential besteht.

Eine weitere wichtige Anmerkung ist, dass das Quadrat einen größeren Oberflächenbereich besitzt (siehe Abbildung 3). Das Quadrat besitzt 196 mil2, wohingegen der Kreis nur 154 mil2 besitzt (wieder ~21% mehr bei der quadratischen Apertur, was den Oberflächenbereich betrifft).  Beim präzisen Schablonendruck ist dies wichtig, da der Oberflächenbereich des Pads eine Oberfläche für die Lötpaste darstellt, auf der sie anhaften kann. Die Anhaftung der Paste am PCB-Pad hilft der Pastenablagerung dabei, sich von der Schablone zu lösen, wenn das PCB von der Schablone während des Druckverfahrens abgelassen wird. Ein um 21 % vergrößerter Oberflächenbereich ist maßgeblich für den Erfolg beim Drucken kleiner Komponenten verantwortlich.

Wie bei allem braucht es eine Balance. Bevor Sie also all Ihre Aperturdesigns zu quadratischen Aperturen mit abgerundeten Ecken verändern, bedenken Sie, dass dadurch zu viel Paste aufgetragen werden kann, wodurch Probleme durch Überbrückungen/Kurzschlüsse entstehen können.

Als nächstes: erfolgreiches Drucken: SMD-Pads (Solder Mask Defined) gegenüber Copper-Defined Pads

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