Ist die „Fünf-Ball-Regel“ der Lotpaste heutzutage in Sachen SMT weiterhin gültig?

Leute,

meine guten Freunde Phil Zarrow und Jim Hall wurden in ihrer preisgekrönten Audio-Reihe “Board Talk” vor Kurzem über die “Fünf-Ball-Regel” befragt. Im Kommentarteil dieser Sitzung fragte ein Hörer, ob diese in den 1990er-Jahren aufgestellte Regel heutzutage weiterhin anwendbar sei. Schließlich waren die 1990er-Jahre das Zeitalter der passiven Komponenten mit den Zoll-Codes 0603 und 0402. Inzwischen werden jedoch die Codes 01005 und sogar 008004 verbaut.

Lassen Sie uns zuerst überlegen, was eine „Regel“ von einem „Gesetz“ unterscheidet. Denken Sie beispielsweise an die Newton’schen Bewegungsgesetze. Bei gewöhnlichen Geschwindigkeiten haben sich diese Gesetze im Rahmen unserer Messfähigkeiten als genau erwiesen. Wie Sie aus dem Physikgrundkurs eventuell noch wissen, wurden diese Gesetze bei Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit durch Einsteins Relativitätstheorie ersetzt. In unserem Alltag sind die Newton'schen Gesetze jedoch weiterhin, nun ja ... Gesetze. Sie sind unter praktischen Gesichtspunkten genau.

Und was ist jetzt eine „Regel“? Eine Regel ist eine Aussage, die ungefähr auf empirische Daten oder die Erfahrung von Fachleuten zutrifft. Das Moore’sche Gesetz ist tatsächlich eigentlich eine Regel, da es nicht genau ist. Die Verdoppelung der Integrationsdichte schwankt von alle 18 Monate bis alle zwei Jahre. Daher nenne ich es eine Regel, und zwar eine sehr nützliche Regel!

Die „Fünf-Bälle-Regel“ ist eindeutig eine Regel. Sie wurde wahrscheinlich vor einer Generation von einigen der ersten SMT-Pioniere entwickelt. Sie kann durch Experimente begründet werden, meiner Meinung nach handelt es sich jedoch eher um einen allgemeinen Konsens der SMT-Branchenfachleute aus den 1980er- und 1990er-Jahren.

Was besagt die „Fünf-Ball-Regel“? Sie sagt aus, dass das Fünffache des Durchmessers des größten Lotpartikels einer Lotpaste mindestens die Breite der Apertur einer rechteckigen Schablone betragen sollte. Siehe Abbildung 1. Bei der Entwicklung dieser Regel waren die Schablonen-Aperturen wesentlich grober als heute und das feinkörnigste Lotpulver war der Typ 3, wobei sich der Typ 4 bereits am Horizont abzeichnete. Während die Breite der Schablonen-Aperturen heute erheblich feiner ist, werden Lotpasten vom Typ 4.5, 5 und sogar 6 verwendet.

Abbildung 1. Die Fünf-Ball-Regel

Die Partikelgrößen unterschiedlicher Lotpasten-„Typen“ werden auf der Abbildung 2 dargestellt. Beachten Sie, dass bei einem Pulver des Typs 4 beispielsweise 80 Gew.-% der Partikeldurchmesser zwischen 20 und 38 Mikrometern liegen. 38 Mikrometer werden als der „größte Partikeldurchmesser“ angesehen. Laut der Abbildung 2 beträgt der „größte Partikeldurchmesser“ für ein Pulver vom Typ 5 25 Mikrometer. Um die Fünf-Ball-Regel zu verdeutlichen, werden die „größten Partikeldurchmesser“ jedes Pulvertyps auf der Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Lotpulvergrößen.

Trifft die „Fünf-Ball-Regel“ daher noch zu? Die Behauptung, dass die Regel nicht zutrifft, lässt sich kaum halten. Es wurden Hunderte von Versuchen mit der Fünf-Ball-Regel zusammen mit einem Aperture-Verhältnis von > 1,5 bei rechteckigen Aperturen bzw. einem Flächenverhältnis von > 0,66 für quadratische oder kreisförmige Aperturen durchgeführt, und zwar mit erfolgreichen Ergebnissen.

Die Software StencilCoach™ umfasst jetzt neue (feinkörnigere) Lotpastenpulvergrößen, um 1) dem Anwender die Feinheit des Lotpastenpulvers für die Fünf-Ball-Regel mitzuteilen und 2) die Berechnung des Aperture- oder Flächenverhältnisses zu erleichtern. Übrigens haben manche für quadratische oder kreisförmige Aperturen eine „Acht-Ball-Regel“ als angemessener vorgeschlagen. Daher setzt der StencilCoach™ für diese Aperturen die Acht-Ball-Regel ein.

Danke,

Dr. Ron