IPC-A-610 Dopuszczalność zespołów elektronicznych

Wprowadzenie

Elektronika coraz silniej przenika każdy obszar naszego życia, a wszystko wskazuje na to, że jej wpływ na naszą cywilizację będzie nieustannie rosnąć. Popularność urządzeń elektronicznych oznacza, że wiele firm angażuje się w ich produkcję, instalację oraz późniejsze serwisowanie.

Klienci i dostawcy w tej branży to zróżnicowana mieszanka firm z USA, Europy i Azji. Jak zatem w takim globalnym środowisku można wypracować wspólne i jasne kryteria wizualnej oceny jakości montażu elektroniki?

W odpowiedzi na te potrzeby powstał standard IPC-A-610 Acceptability of Electronic Assemblies, który definiuje wymagania jakościowe dla wizualnej oceny zespołów elektronicznych (zmontowanych płytek PCB).

Niniejszy artykuł omawia, czym jest IPC-A-610, jakie aspekty obejmuje ten standard oraz przedstawia kilka kluczowych wskazówek dotyczących jego stosowania. Zaprezentowane zostały także najważniejsze rozdziały standardu.

Zapraszam do lektury!

Historia IPC-A-610

Standard IPC-A-610 został opracowany przez organizację IPC w roku 1983 i na przestrzeni kolejnych lat był sukcesywnie aktualizowany. Obecnie, w 2024 roku, najnowsze wydanie tego standardu to wersja "J", opublikowana w marcu 2024. Formalnie standard ten w wersji J jest oznaczany jako IPC-A-610J.

Ciekawostka: nie istnieje wersja "I" standardu. Organizacja IPC wydała wersję "H" w 2020 roku, a kolejną wersją jest "J" w 2024 roku. Dlaczego pominięto literę "I"? Otóż litera "I" z przypomina cyfrę "1" lub mała literę "L", co mogłoby prowadzić do nieporozumień. Można błędnie odczytać oznaczenie "IPC-A-610I" jako "IPC-A-6101" lub "IPC-A-610L". Dlatego w standardach IPC zdecydowano się pominąć literę "I" jako wersję dokumentu.

Historię danego standardu IPC oraz informacje o najnowszej wersji można łatwo sprawdzić na stronie IPC w sekcji "Document Revision Table".[1]

Zakres IPC-A-610

Standard IPC określa kryteria oceny wizualnej dla zespołów elektronicznych.

Zespoły elektroniczne to płytki PCB z przylutowanymi komponentami. W polskich firmach często używa się również określeń moduły lub pakiety. Możemy także spotkać się z anglojęzycznym akronimem PCBA, który oznacza "Printed Circuit Board Assembly".

Kryteria oceny zawierają stany dopuszczenia (dopuszczalny, wskaźnik procesu, wada), które odnoszą się do różnych przypadków (stanów), jakie mogą zostać zauważone podczas inspekcji zmontowanej elektroniki. Warto wiedzieć, że w 2020 roku, w wersji H wprowadzono istotną zmianę - usunięto stan docelowy.

IPC-A-610 w swoim zakresie nie zawiera następujących aspektów:

• Nie zawiera kryteriów do oceny zgładów metalograficznych.
• Nie autoryzuje przeróbek ani napraw. Standard ten określa jedynie, jak należy ocenić, czy wykonana przeróbka lub naprawa spełnia wymagania jakościowe. Zgoda klienta na naprawę to jednak osobna kwestia. Więcej na ten temat znajdziesz w artykule: Rework czy Repair.
• Nie ustala wymagań dla procesów technologicznych. Nie określa materiałów, takich jak stop ołowiowy, stop bezołowiowy, topnik czy pasta SMT. Standard nie ustala również profilu lutowania SMT ani profilu lutowania na fali.

IPC-A-610 a inne standardy

IPC-A-610 jest jednym z wielu standardów dotyczących zespołów elektronicznych. W drugim rozdziale tego dokumentu znajduje się lista wielu innych standardów wydanych przez organizację IPC, JEDEC i IEC, które są powiązane z IPC-A-610.

Standard IPC-A-610 znajduje zastosowanie i ma sens, gdy spełnione są następujące warunki:

• Projekt PCB oparty jest na uznanych zasadach i standardach, takich jak seria IPC-2220.
• Płytka PCB jest wykonana zgodnie ze standardami, np. zgodnie z serią IPC-6010.
• Płytka PCB spełnia wizualne wymagania określone w IPC-A-600.
• Lutowanie przeprowadzono w standardowym procesie z użyciem typowych materiałów.

Warto pamiętać, że w przypadku nietypowego projektu PCB, niestandardowego procesu produkcji lub specjalistycznych wymagań dotyczących lutowania, konieczne jest opracowanie własnych kryteriów.[2]

Zasady inspekcji wg IPC-A-610

IPC-A-610 określa szereg zasad jakie należy zachować podczas inspekcji zmontowanych płytek PCB. Poniżej przedstawiam, moim zdaniem, najważniejsze aspekty. Pełen zakres wymagań można oczywiście znaleźć w pierwszym rozdziale standardu.

• Wersja angielska ma pierwszeństwo. Błędy w tłumaczeniu standardów IPC czasami się zdarzają. W przypadku rozbieżności między wersją angielską a wersją tłumaczoną, wersja oryginalna (angielska) zawsze ma pierwszeństwo.
• Klasę produktu określa klient. Osoba wykonująca inspekcję nie ustala klasy produktów IPC.
• Stosuj kryteria pierwszeństwa. Standard IPC-A-610 ma jasno określone, jak należy postępować w przypadku rozbieżności między wymaganiami standardu np. rysunkiem klienta. Te zasady to tzw. kryteria pierwszeństwa oraz przepływ wymagań.
• Biegłość personelu. Standard wymaga, aby instruktorzy, operatorzy oraz kontrola jakości znali się na swojej pracy. Firma powinna zachować obiektywny dowód, potwierdzający kwalifikacje tego personelu. Czyli zalecam zachować zapisy na temat wykształcenia, doświadczenia, szkoleń oraz testów ze znajomości tego standardu. Jeżeli dana osoba nie spełnia założonych wymagań, to należy zapewnić nadzór nad jej pracą i szkolenie "na stanowisku" do czasu, aż nabędzie właściwego doświadczenia.
• Tekst jest ważniejszy od ilustracji. To bardzo ważna zasada. Stosując standard IPC-A-610 zawsze zwracamy uwagę na tekst w danym wymaganiu. Ilustracje i zdjęcia czasami mogą być przesadzone lub wręcz mylące.
• Stosuj narzędzia powiększające. W zależności od rozmiaru pola lutowniczego należy stosować odpowiednią lupę lub mikroskop. Jeżeli mamy wątpliwości w ocenie danego stanu, należy zastosować większe powiększenie. Szczegóły określono w IPC-A-610J w tabelach 1-2, 1-3, 1-4.
• Zapewnij adekwatne oświetlenie. W czasie inspekcji należy zapewnić minimum 1000 lux oraz temperaturę barwową światła w zakresie 3000-5000 °K.

Główne rozdziały IPC-A-610

Standard IPC-A-610 w wersji "J" zawiera następujące główne rozdziały:[2]

1. Ogólne (ang. General)
2. Dokumenty powiązane (ang. Applicable Documents)
3. Obsługiwanie zespołów elektronicznych (ang. Handling Electronic Assemblies)
4. Sprzęt (ang. Hardware)
5. Lutowanie (ang. Soldering)
6. Połączenia do zakończenia (ang. Terminal Connections)
7. Technologia przewlekana (ang. Through-Hole Technology)
8. Zespoły montowane powierzchniowo (ang. Surface Mount Assemblies)
9. Uszkodzenia komponentu (ang. Component Damage)
10. Płytki drukowane i zespoły (ang. Printed Boards and Assemblies)
11. Okablowanie dyskretne (ang. Discrete Wiring)
12. Wysokie napięcie (ang. High Voltage)
13. Przewody połączeniowe (ang. Jumper Wires)

Dodatek A: Ochrona zespołów, ESD i inne rozważania na temat obsługi (ang. Appendix A, Protecting the Assembly, ESD, and Other Handling Considerations)

Podsumowanie

IPC-A-610 jest uznawanym na całym świecie standardem oceny wizualnej zmontowanych zespołów elektronicznych. Został opracowany przez organizację IPC, aby zapewnić spójne wymagania jakościowe i kryteria oceny, które mogą być stosowane w globalnym łańcuchu dostaw.

IPC-A-610 obejmuje różne aspekty montażu elektroniki, takie jak anomalie lutowania (np. brak zwilżenia, wtórny brak zwilżenia), kwestie mechaniczne, okablowanie, uszkodzenia komponentów oraz wygląd płyt PCB. Dzięki temu dostawcy i klienci mogą jednoznacznie określić, czy gotowy produkt spełnia ustalone wymagania jakościowe.

Standard IPC-A-610 jest regularnie aktualizowany, aby uwzględniać najnowszą wiedzę w zakresie wymagań jakościowych. To przemyślany i praktyczny dokument, opracowany przez ekspertów z myślą o rzeczywistej jakości produktów, kładący szczególny nacisk na niezawodność - zamiast koncentrować się wyłącznie na aspektach wizualnych, co bardzo w nim cenię.

Polecam zapoznanie się z IPC-A-610 każdemu elektronikowi oraz wszystkim osobom związanym praktycznie z przemysłem elektronicznym.