Стандарты IPC 9701-A и IPC 9701-B

Стандарт IPC 9701, разработанный Институтом печатных схем (IPC), состоит из следующих двух частей:

• IPC 9701-A Методы испытаний эксплуатационных характеристик и квалификационные требования к паяным соединениям для поверхностного монтажа
• Метод испытания на усталостную долговечность IPC 9701-B для определения усталостной долговечности поверхностно монтируемых деталей

Стандарт IPC 9701-A описывает конкретные методы испытаний для оценки производительности и надёжности паяных соединений поверхностного монтажа в электронных сборках. Этот стандарт также определяет различные уровни производительности и надёжности паяных соединений на жёстких, гибких и жёстких печатных платах поверхностного монтажа. Он также предоставляет приблизительный метод сопоставления результатов этих испытаний производительности с надёжностью паяных соединений в условиях эксплуатации электронных сборок.

Целями настоящего стандарта являются:

• Обеспечение уверенности в том, что процессы проектирования и производства/сборки создают продукт, способный соответствовать поставленным целям.
• Обеспечить аналитическую оценку надежности на основе общей базы данных и технического понимания.
• Предоставить стандартные методы тестирования и процедуры отчетности.

Настоящий стандарт признаёт, что требования к эксплуатационным характеристикам компонентов для поверхностного монтажа могут меняться в зависимости от конечного использования. Хотя классы производительности определены в стандарте IPC 6011, общей спецификации производительности печатных плат, эти классификации производительности не являются специфичными для требуемой надёжности. На данном этапе требования к надёжности должны определяться по соглашению между заказчиком и поставщиком.

Для всех терминов и определений, используемых в настоящем документе, применяется стандарт IPC T-50, если не указано иное.

Последнее обновление стандарта IPC 9701-A включает Приложение B, которое определяет требования к термоциклированию для бессвинцовых паяных соединений. Приложение B содержит дополнительные рекомендации к существующим требованиям IPC 9701 при использовании процесса бессвинцовой пайки.

Стандарт IPC 9701-B описывает метод испытаний на циклическое изменение температуры для определения усталостной долговечности паяных соединений поверхностного монтажа в электронных сборках. Устройства для поверхностного монтажа могут быть припаяны к жёстким, гибким или жёстко-гибким печатным платам. Результаты испытаний могут быть использованы для прогнозирования срока службы паяных соединений в условиях эксплуатации, в зависимости от условий эксплуатации электронных сборок.

Целью настоящего стандарта является предоставление стандартизированного метода характеристики термоциклирования и процедуры отчетности для паяных соединений поверхностного монтажа для использования при изучении процессов и параметров, а также при аналитическом прогнозировании надежности паяных соединений.

Для всех терминов и определений, используемых в настоящем документе, применяется стандарт IPC T-50, если не указано иное.

В последнем обновлении IPC 9701-B область применения настоящего стандарта была сужена для лучшего соответствия его реальному применению в отрасли, с упором на термоциклирование паяных соединений на уровне печатной платы. Эта квалификация выходит за рамки настоящего стандарта. Это привело к удалению ряда комментариев, разделов и таблиц, которые не полностью соответствуют пересмотренной области применения. Формулировка настоящего стандарта была пересмотрена для большей ясности, точности, согласованности и понятности. Хотя это и не является основной темой, с помощью данного метода испытаний можно обнаружить другие виды и механизмы отказов.

Для обеспечения надежности поверхностно-монтируемых электронных компонентов, припаянных к печатной плате, рекомендуется применять процедуры проектирования с учётом надёжности (IPC D-279) и проводить проверку путём стресс-тестирования. В процессе эксплуатации паяные соединения поверхностно-монтируемых компонентов могут подвергаться различным нагрузкам, которые могут привести к преждевременному отказу. Ключевым условием является надлежащая смачиваемость паяных соединений и образование прочной металлической связи между припоем и основным металлом компонента и печатной платы.

В связи с тем, что свойства припоя ползучести и релаксации напряжений зависят от времени, усталостные повреждения и усталостная долговечность при ускоренных испытаниях, как правило, не эквивалентны таковым в условиях эксплуатации. Однако при использовании соответствующих коэффициентов ускорения оценки надежности изделия можно получить по результатам ускоренных испытаний. Надёжность устройства поверхностного монтажа, установленного на печатной плате, зависит от целостности паяного соединения и взаимодействия устройства с платой. Термомеханическая нагрузка на корпус, создаваемая печатной платой через паяные соединения, может привести к отказу других компонентов корпуса.

Короче говоря, стандарты IPC 9701 являются важнейшими стандартами, определяющими методы испытаний производительности и требования к квалификации паяных соединений для поверхностного монтажа. Эти стандарты играют важнейшую роль в обеспечении надежности и долговечности электронных узлов, особенно в высокопроизводительных и критически важных приложениях, таких как аэрокосмическая, автомобильная и телекоммуникационная отрасли.

По мере того, как электроника продолжает развиваться в сторону более компактных, мощных и компактно компонуемых компонентов, механическая и термическая надёжность паяных соединений становится всё более важной. Дефекты паяных соединений могут иметь катастрофические последствия в условиях высокой надёжности.

По сути, стандарты IPC 9701 были разработаны для следующих целей:

• Стандартизировать методы механических испытаний паяных соединений.
• Оценить надежность паяных соединений поверхностного монтажа в условиях различных нагрузок.
• Поддержка квалификации новых материалов, процессов и типов упаковки.

Эти стандарты специально регламентируют паяные соединения поверхностного монтажа для:

• Агрегированные пакеты сеточных массивов
• Пакеты масштабирования чипов
• Плоские упаковки по четыре штуки
• Другие компоненты технологии поверхностного монтажа

Эти стандарты широко используются при разработке продукции, проверке технологических процессов и квалификации новых припойных материалов или конструкций корпусов.

Эти стандарты включают подробные методики для:

• Испытания на термоциклирование: моделирование термического напряжения с течением времени для оценки усталостной долговечности. Типичные условия испытаний включают диапазоны температур от -40°C до +125°C или от -55°C до +125°C. Оценивает количество циклов до отказа паяных соединений.
• Испытание на механическую ударную нагрузку и вибрацию: проверка механической целостности паяных соединений. Оценка видов отказов при высоких перегрузках или длительной вибрации.
• Мониторинг последовательного соединения и целостности цепи: использует последовательно соединенные тестовые платы для измерения сопротивления в режиме реального времени во время тестирования. Помогает обнаруживать периодические неисправности и контролировать целостность соединения.
• Методы анализа неисправностей: Эти методы помогают определить основные причины выхода из строя паяных соединений:
  • фрактография
  • Покраска и удаление
  • Измерение поперечного сечения

Преимущества соответствия стандартам IPC 9701 включают в себя:

• Повышенная надежность: гарантирует, что паяные соединения соответствуют стандартам долгосрочных механических и термических характеристик.
• Снижение риска: снижает частоту отказов в критически важных системах.
• Повышение качества продукции: способствует внедрению единообразных процедур испытаний и критериев квалификации.
• Сравнительный анализ: обеспечивает основу для сравнения новых материалов, корпусов и припоев.

IPC 9701 используется:

• Производители электроники
• Производители оригинального оборудования и поставщики первого уровня
• Инженеры по качеству и надежности
• Разработчики материалов и процессов
• Контрактные производители

Короче говоря, все организации, занимающиеся проектированием, сборкой и квалификацией электронного оборудования, полагаются на стандарты IPC 9701 как на часть своей системы оценки надежности.

Моделируя реальные условия, стандарты IPC 9701 помогают инженерам обеспечивать надёжность продукции и предотвращать сбои в работе. Поскольку электронные устройства продолжают расширять границы производительности и становятся всё более миниатюрными, соответствие этим стандартам становится всё более важным для создания безопасных, надёжных и прочных электронных продуктов.

Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех секторов, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартами IPC 9701-A и IPC 9701-B.