Normy IPC 9701-A a IPC 9701-B

Norma IPC 9701, ktorú vyvinul Inštitút plošných spojov (IPC), pozostáva z nasledujúcich dvoch častí:

• IPC 9701-A Metódy skúšok výkonu a kvalifikačné požiadavky pre povrchovo montované spájkované spoje
• IPC 9701-B Metóda tepelno-cyklickej skúšky pre charakterizáciu únavovej životnosti povrchovo montovaných príslušenstiev

Norma IPC 9701-A opisuje špecifické testovacie metódy na hodnotenie výkonu a spoľahlivosti spájkovaných spojov na povrchovú montáž v elektronických zostavách. Táto norma tiež špecifikuje rôzne úrovne výkonu a spoľahlivosti spájkovaných spojov na pevných, flexibilných a pevných obvodových štruktúrach zariadení na povrchovú montáž. Poskytuje tiež približnú metódu na koreláciu výsledkov týchto testov výkonu so spoľahlivosťou spájkovaných spojov pre prostredia a podmienky použitia v elektronických zostavách.

Cieľmi tejto normy sú:

• Poskytovanie istoty, že procesy návrhu a výroby/montáže vytvárajú produkt, ktorý dokáže splniť stanovené ciele.
• Umožniť analytický odhad spoľahlivosti na základe všeobecnej databázy a technických znalostí.
• Poskytnite štandardné testovacie metódy a postupy podávania správ.

Táto norma uznáva, že zostavy pre povrchovú montáž budú podliehať zmenám vo výkonnostných požiadavkách v závislosti od konečného použitia. Hoci výkonnostné triedy sú definované v norme IPC 6011, všeobecnej výkonnostnej špecifikácii pre dosky plošných spojov, tieto výkonnostné klasifikácie nie sú špecifické, pokiaľ ide o požadovanú spoľahlivosť. V tomto bode musia byť požiadavky na spoľahlivosť určené dohodou medzi zákazníkom a dodávateľom.

Pre všetky tu použité pojmy a definície platí norma IPC T-50, pokiaľ nie je uvedené inak.

Najnovšia aktualizácia normy IPC 9701-A obsahuje prílohu B, ktorá špecifikuje pokyny pre požiadavky na tepelné cyklovanie bezolovnatých spájkovaných spojov. Príloha B poskytuje ďalšie odporúčania k existujúcim požiadavkám IPC 9701 pri použití bezolovnatého spájkovania.

Norma IPC 9701-B opisuje metódu tepelného cyklovania na charakterizáciu únavovej životnosti povrchovo montovaných spájkovaných spojov v elektronických zostavách. Povrchovo montované zariadenia sa môžu spájkovať na pevné, flexibilné alebo pevne-flexibilné dosky plošných spojov. Výsledky charakterizácie sa môžu použiť na predpovedanie životnosti spájkovaných spojov v teréne pre dané prostredie a podmienky používania elektronických zostáv.

Účelom tejto normy je poskytnúť štandardizovanú metódu charakterizácie tepelných cyklov a postup podávania správ pre povrchovo montované spájkované spoje na použitie pri štúdiu procesov a parametrov a pri analytickej predikcii spoľahlivosti spájkovaných spojov.

Pre všetky tu použité pojmy a definície platí norma IPC T-50, pokiaľ nie je uvedené inak.

V najnovšej aktualizácii normy IPC 9701-B bol rozsah pôsobnosti tejto normy zúžený, aby lepšie zodpovedal skutočnému používaniu normy v priemysle, so zameraním na charakterizáciu tepelných cyklov spájkovaných spojov na úrovni dosiek. Toto obmedzenie presahuje rozsah pôsobnosti tejto normy. Výsledkom bolo vypustenie niekoľkých komentárov, častí a tabuliek, ktoré sa plne nevzťahujú na revidovaný rozsah pôsobnosti. Znenie tejto normy bolo revidované pre väčšiu jasnosť, presnosť, konzistentnosť a zrozumiteľnosť. Hoci to nie je zameranie, pomocou tejto testovacej metódy je možné zistiť aj iné režimy a mechanizmy porúch.

Na zaistenie spoľahlivosti spájkovaných povrchovo montovaných elektronických súčiastok na doske plošných spojov sa odporúčajú postupy návrhu spoľahlivosti (IPC D-279) a overovanie prostredníctvom záťažových testov spoľahlivosti. Počas prevádzky môžu byť povrchovo montované spájkované spoje vystavené rôznym zaťažovacím podmienkam, ktoré môžu viesť k predčasnému zlyhaniu. Kľúčovým predpokladom je, že spájkované spoje sú správne zmáčané a že medzi spájkou a základným kovom súčiastky a doskou plošných spojov je vytvorená dobrá metalurgická väzba.

Vzhľadom na časovo závislé vlastnosti tečenia a relaxácie napätia spájky nie sú únavové poškodenie a únavová životnosť pri zrýchlenom testovaní vo všeobecnosti rovnaké ako pri prevádzkovom použití, ale s použitím vhodných faktorov zrýchlenia je možné odhady spoľahlivosti produktu odvodiť z výsledkov zrýchleného testovania. Spoľahlivosť zariadenia na povrchovú montáž namontovaného na doske plošných spojov je funkciou integrity spájkovaného spoja a interakcií medzi zariadením a doskou. Termomechanické zaťaženie puzdra aplikované doskou plošných spojov prostredníctvom spájkovaných prepojení môže spôsobiť poruchu v iných oblastiach puzdra.

Stručne povedané, normy IPC 9701 sú kľúčové normy, ktoré opisujú metódy testovania výkonu a kvalifikačné požiadavky pre spájkované spoje s technológiou povrchovej montáže. Tieto normy zohrávajú kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní spoľahlivosti a odolnosti elektronických zostáv, najmä vo vysokovýkonných a kritických aplikáciách, ako je letecký a kozmický priemysel, automobilový priemysel a telekomunikácie.

S neustálym vývojom elektroniky smerom k menším, výkonnejším a hustejšie zabaleným súčiastkam sa mechanická a tepelná spoľahlivosť spájkovaných spojov stáva čoraz dôležitejšou. Poruchy spájkovaných spojov môžu mať katastrofálne následky vo vysoko spoľahlivých prostrediach.

Normy IPC 9701 boli v podstate vyvinuté na nasledujúce účely:

• Štandardizovať metódy mechanických skúšok spájkovaných spojov.
• Vyhodnotiť spoľahlivosť povrchovo montovaných spájkovaných spojov za rôznych podmienok namáhania.
• Podpora kvalifikácie nových materiálov, procesov a typov obalov.

Tieto normy sa konkrétne zaoberajú povrchovou montážou spájkovaných spojov pre:

• Balíky agregovaných mriežkových polí
• Balíky v mierke čipov
• Ploché balenia po štyroch
• Ostatné komponenty technológie povrchovej montáže

Tieto normy sa široko používajú počas vývoja produktov, validácie procesov a kvalifikácie nových spájkovacích materiálov alebo návrhov puzdier.

Tieto normy zahŕňajú podrobné metodiky pre:

• Tepelné cyklické testy: Simulujú tepelné namáhanie v priebehu času na vyhodnotenie únavovej životnosti. Typické testovacie podmienky zahŕňajú teplotné rozsahy ako -40 °C až +125 °C alebo -55 °C až +125 °C. Vyhodnocujú počet cyklov do poruchy spájkovaných spojov.
• Mechanické testovanie nárazmi a vibráciami: Testuje mechanickú integritu spájkovaných spojov. Vyhodnocuje režimy poruchy pri vysokých preťaženiach alebo trvalých vibráciách.
• Monitorovanie reťazového zapojenia a kontinuity: Používa reťazovo zapojené testovacie karty na meranie odporu v reálnom čase počas testovania. Pomáha detekovať občasné poruchy a monitorovať integritu pripojenia.
• Techniky analýzy porúch: Tieto metódy pomáhajú identifikovať základné príčiny zlyhania spájkovaného spoja:
  • fraktografie
  • Farba a odstraňovanie
  • Meranie prierezu

Medzi výhody súladu s normami IPC 9701 patria:

• Zvýšená spoľahlivosť: Zaisťuje, že spájkované spoje spĺňajú dlhodobé normy mechanického a tepelného výkonu.
• Zníženie rizika: Znižuje mieru zlyhania v kritických systémoch.
• Zlepšená kvalita produktov: Podporuje konzistentné testovacie postupy a kvalifikačné kritériá.
• Benchmarking: Poskytuje základ pre porovnávanie nových materiálov, puzdier a spájkovacích zliatin.

IPC 9701 používajú:

• Výrobcovia elektroniky
• Výrobcovia originálnych zariadení a dodávatelia 1. úrovne
• Inžinieri kvality a spoľahlivosti
• Vývojári materiálov a procesov
• Zmluvní výrobcovia

Stručne povedané, všetky organizácie zapojené do návrhu, montáže a kvalifikácie elektronických zariadení sa spoliehajú na normy IPC 9701 ako súčasť svojho rámca pre posudzovanie spoľahlivosti.

Simuláciou reálnych podmienok pomáhajú normy IPC 9701 inžinierom zabezpečiť spoľahlivosť produktov a predchádzať poruchám v prevádzke. Keďže elektronické zariadenia neustále posúvajú hranice výkonu a stávajú sa čoraz miniaturizovanejšími, dodržiavanie týchto noriem sa stáva čoraz dôležitejším pri dodávaní bezpečných, spoľahlivých a robustných elektronických produktov.

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, má silný tím zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normami IPC 9701-A a IPC 9701-B.