¿Aun permanece válida en la actualidad la “Regla de las cinco esferas” para pasta de soldadura en SMT?

Amigos,

A mis buenos amigos, Phil Zarrow y Jim Hall, en su galardonada serie de audio “Charlas de tablero,” les preguntaron recientemente  sobre la “Regla de las cinco esferas”. En la sección de comentarios para esta sesión, un oyente preguntó si esta regla, creada en la década de 1990, todavía era válida. Después de todo, la década de 1990 fue la era de pasivos 0603 y 0402; los pasivos 01005 e incluso 008004 han llegado.

Primero, consideremos lo que es una “regla” en contraste con una “ley”. Como ejemplo de una ley, consideremos  las Leyes del movimiento de Newton. A velocidades diarias, estas leyes se muestran precisas dentro de nuestra capacidad de medición. Como recordaremos de la Física 101, la Teoría de la Relatividad de Einstein reemplazó a estas leyes, a velocidades cercanas a la de la velocidad de la luz. Sin embargo, en nuestro mundo cotidiano, las Leyes de Newton son, bueno... leyes.  Para propósitos prácticos, son exactas.

Entonces, ¿qué es una regla? Una regla es una expresión que se ajusta aproximadamente a algunos datos empíricos o la experiencia de expertos. La Ley de Moore en realidad es una regla, puesto que no es precisa. La duplicación de la densidad de transistores ha variado de cada 18 meses a cada dos años. Es por eso que la llamo una regla, ¡una regla muy útil!

La "Regla de las cinco esferas" es claramente una regla. Probablemente fue desarrollada hace una generación por algunos de los primeros pioneros de SMT. Puede estar respaldada por experimentos, pero creo que fue más un consenso de las autoridades de la industria de SMT de los años ochenta y noventa.

¿Qué es la “Regla de las cinco esferas”? Establece que el diámetro de partícula de soldadura más grande de la pasta de soldadura debe ser tal que al menos cinco de estos diámetros de partícula abarquen el ancho de una abertura rectangular del esténcil.  Consulte la Figura 1. Cuando se desarrolló esta regla, las aberturas de esténcil eran mucho más gruesas que en la actualidad, y el polvo de soldadura más fino era de tipo 3, con el tipo 4 en el horizonte. Si bien es cierto que los anchos de abertura de esténcil son mucho más finos hoy en día, las pastas de soldadura de Tipo 4.5, 5 e incluso 6 están en uso.

Figura 1. La Regla de las cinco esferas

Los tamaños de partícula de diferentes pastas de soldadura "Tipo" se muestran en la Figura 2. Tenga en cuenta que, para el polvo de tipo 4, el 80% en peso de los diámetros de partícula están entre 20 y 38 micras. 38 micras se considera como la "partícula más grande". Entonces, de la Figura 2, para el polvo Tipo 5, la "partícula más grande" es de 25 micrones. Por el bien de la Regla de las cinco esferas, la "partícula más grande" para cada tipo de polvo es la que se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Tamaños de los polvos de soldadura

Entonces, ¿aún es válida la Regla de las cinco esferas? Sería difícil sostener que no lo es. Se han realizado cientos de experimentos mediante el uso de la Regla de las cinco esferas, en combinación con la  proporción de abertura   que es > 1,5 para aberturas rectangulares o con la proporción de área siendo > 0,66 para aberturas cuadradas o circulares, con resultados exitosos.

El software StencilCoach™ incluye ahora los nuevos (y más finos) tamaños de polvo de soldadura para 1) indicarle al usuario la finura del polvo de pasta de soldadura para la Regla de las cinco esferas, así como también 2) ayudar con el cálculo de la abertura o la proporción de área.  Por cierto, algunos han sugerido que, para una abertura cuadrada o circular, una "Regla de ocho esferas" es más apropiada. Así pues, StencilCoach™ usa la Regla de las ocho esferas para tales aberturas.

Saludos

Dr. Ron