Por Timothy O'Neill y Karl Seelig
El término "squircle" es una mezcla de "square" (cuadrado) y "circle" (círculo). Parece un cuadrado con las esquinas redondeadas. Matemáticamente, esta forma se conoce como superelipse. En el diseño de esténciles SMT, se suele utilizar una definición menos estricta, y la forma real se conoce como cuadrado redondeado, que se genera separando cuatro cuadrantes de un círculo y conectándolos con una línea recta.
Resulta que el círculo es una forma eficaz para maximizar el volumen de pasta de soldadura en espacios reducidos y mejorar la eficacia de la transferencia.
Propiedades de las aberturas en círculo
El diseño en forma de ardilla incorpora las características positivas de las aperturas circular y cuadrada.
Características de la apertura circular
Debido a su diseño suave y redondeado, las aberturas circulares no tienen esquinas que se solapen con los pads ni zonas muertas de pasta. Pero es mucho más difícil conseguir un volumen de pasta suficiente en espacios reducidos utilizando círculos. Esto se debe a que el área de un círculo con un diámetro determinado es menor que la de un cuadrado con la misma longitud de lado (utilizando las fórmulas para el área de un círculo frente al área de un cuadrado: (π/4)d2 < d2).
Además, los círculos tienen la misma tensión superficial en todo el diámetro de la abertura. Durante la separación, esto puede aumentar la cantidad de pasta de soldadura que permanece en la abertura. Imagínese una pompa de jabón sobre una superficie plana; la misma tensión superficial la mantiene estable. Esta misma característica disuade a la pasta de salir de la abertura circular.
Apertura cuadrada Características
Un cuadrado tiene la ventaja inherente de maximizar el volumen de pasta en espacios reducidos. Sin embargo, al imprimir pasta de soldadura, las partículas tienden a aglomerarse en las esquinas afiladas de la abertura, lo que provoca una mayor variación de un depósito a otro. También es probable que esta variación aumente con el tiempo si disminuye la eficacia de la limpieza del esténcil y aumenta la acumulación de pasta.
Los cuadrados tienen intrínsecamente superficies más grandes que los círculos de la misma dimensión principal, por lo que deberían depositar más pasta, pero si esas esquinas que atrapan la pasta se solapan con los bordes del tampón, también crean problemas de estanqueidad que pueden aumentar aún más la variación.
Aperturas Squircle
El squircle combina las ventajas volumétricas de las aberturas cuadradas con las ventajas de liberación de pasta de las formas redondeadas, lo que también evita las regiones de acumulación de pasta. Aporta lo mejor de ambos mundos a una parte extremadamente complicada del proceso de impresión.
Comparación experimental de las formas de apertura
Las extensas pruebas de impresión realizadas en el laboratorio de aplicaciones de AIM en Juárez, México, utilizando un esténcil con formas de abertura cuadradas, circulares y en forma de ardilla, respaldan el sólido argumento a favor de la ardilla como solución a muchos desafíos de impresión. Al probar aberturas de la misma dimensión principal (diámetro o longitud lateral) y proporciones de área similares, pudimos comparar directamente las eficiencias de transferencia y los volúmenes de depósito reales.
La FIGURA 4 muestra las eficiencias de transferencia medidas y los coeficientes de variación calculados de cada tipo de apertura. Obsérvese que la eficiencia de transferencia es ligeramente inferior en el cuadrado que en el círculo, pero sólo por unos pocos puntos porcentuales. El cuadrado también tiene una variación ligeramente superior con la pasta de tipo 4 y es equivalente a los datos de la pasta de tipo 5. El círculo tiene sistemáticamente la tasa de transferencia más alta y una variación comparable o inferior a la de los cuadrados o los círculos.
La FIGURA 5 muestra el volumen medio depositado por cada forma de abertura. Obsérvese que, aunque el cuadrado mostró una menor eficacia de transferencia, su mayor superficie dio lugar a volúmenes superiores a los del círculo. Sin embargo, el círculo depositó el mayor volumen de todas las aberturas. En todos los casos, la pasta de tipo 5 produjo volúmenes ligeramente superiores, pero no lo suficiente como para justificar la transición a ella en un entorno de producción en el que surgirían problemas de costes, almacenamiento por separado y reflujo.
Notas finales
Es importante señalar que en estos experimentos las tasas de transferencia son muy altas y las tasas de variación muy bajas en comparación con los resultados típicos de pruebas de impresión similares. Estas pruebas de impresión se realizaron en un entorno ideal, utilizando un esténcil nanorrevestido de polímero. Es razonable esperar tendencias similares en entornos de producción, pero con tasas de transferencia más bajas y tasas de variación más altas. También es razonable considerar el uso de nanorrevestimientos en esténciles con relaciones de área ajustadas debido a las mejoras de calidad (frecuentemente documentadas) que proporcionan.
Los datos recogidos, pero no mostrados aquí, también indican que la ardilla es más robusta frente a los efectos del envejecimiento a temperatura ambiente y los tiempos de pausa prolongados (>60 min.) entre impresiones.
Aunque nuestro estudio subraya el potencial de los squircles, es necesario seguir investigando para explorar sus aplicaciones en diversas condiciones y materiales de ensamblaje. No obstante, los resultados iniciales son prometedores y sitúan a los squircles como una mejora viable de las prácticas de diseño de esténciles.
Basado en el artículo "La cuadratura del círculo" publicado originalmente en circuitos de montaje.