A megismételhetően kiváló minőségű, nulla selejtarányú elektronikai gyártás elérése nem egyszerű feladat, az IPC a fennállása 55 éve alatt kialakított standardjai azonban értékes segítséget nyújtanak ehhez. Az IPC mindig is rendkívül termelékeny munkát folytatott, amelynek eredménye a mintegy kétszáz szabvány. Ebből a rengetegből a szabványok összetettsége miatt nehéz lehet a megfelelőeket kiválasztani, ezért az IPC az európai országok, jelen esetben Magyarország számára külön támogatást nyújt a hatékony alkalmazásban.
Cikkünkben végighaladunk a tervezéstől a beforrasztott/készre szerelt áramköri hordozóig a gyártási lánc minden lényeges elemén, és azért nem a jól ismert és igen széles körben alkalmazott IPC-A-610E szabvánnyal indítunk, mert úgy véljük, a zérus selejtarányhoz alulról felfelé kell építkeznünk, és nem fordítva.
IPC-szabványok elektronikai tervezésre
Az IPC-2220 sorozat általános követelményeket fektet le szervesalapanyag-tartalmú áramköri hordozókártyák és egyéb fajta alkatrészhordozó struktúrák számára. A szerves alapanyagok lehetnek homogének, megerősítettek vagy más, szervetlen anyagokkal kombinált összetételűek, így az összeköttetések lehetnek szimplák, duplák vagy többrétegűek. Ez az IPC-szabvány az általános, fizikai tervezési (CAD) alapelveket tárgyalja, és emellett több, fejezetekre külön kitérő dokumentum részletezi tovább, amelyek jobban elmélyednek az egyes nyomtatott áramköri technológiákban, és teljes specifikációt nyújtanak a Class 1, 2 és 3, valamint Level A, B és C besorolású rajzolatokhoz, tűrésekhez, mérésekhez, szereléshez, teszteléshez stb.
Az IPC-2220-ban leírt szabályokon felül a felületszerelhető alkatrészeknél fontos a geometriai jellemzők szerinti tervezés. A felületszerelhető alkatrészekkel szemben támasztott, általános követelményeket az IPC-7351B tárgyalja, és megadja a kontaktusfelületek méretével, formájával és tűrésekkel kapcsolatos információkat, amelyekkel megfelelő minőségű forrasztott kötések hozhatók létre, és megteremthetők a hatékony vizsgálat, tesztelés és - adott esetben - rework feltételei. Az IPC-7351A az IPC-2220-hoz hasonlóan három szinten definiálja a gyárthatósági körülményeket, a rajzolatok, toleranciák, mérések, szerelés és tesztelés figyelembevételével.
Merev és többrétegű nyomtatott áramköri hordozók alapanyag-specifikációi
Az IPC-4101C standard foglalkozik a merev vagy többrétegű, nyomtatott huzalozású hordozók alapanyagaira (a laminátumokra vagy prepregekre) vonatkozó követelményekkel. A szabvány számos, minden tervező számára fontos paraméterre kitér, segítséget nyújtva a megfelelően paraméterezett hordozó specifikálására. Ezen szabvány 66 egyedi specifikációs lapot tartalmaz, amely kulcsszavakkal kereshető, és ezáltal támpontot nyújt az olvasónak a sajátjához hasonló esetek megtalálásában és saját tervezésének finomításában. A szabvány legutolsó, C revíziójában a kereskedelmi forgalomba újonnan bekerült, 11 alapanyagfajta is szerepel.
Szereletlen kártyák kvalifikációja
A kiváló forrasztott kötések létrehozásának szükséges előfeltétele, hogy kiváló minőségű, szereletlen kártya álljon rendelkezésre. Ebben az IPC-6010 nyújt segítséget, amely a nyomtatott áramköri kártyák általános jellemzőire nézve tartalmaz információkat. Ezeket a teljesítményre vonatkozó specifikációk kísérik, amely a választott technológiát érintő követelményeket írja le. Ha ezeket egymással összhangban alkalmazzák, mind a gyártó, mind a megrendelő konzisztensen kiváló minőségű gyártmányokat kaphat kézhez.
Szereletlen áramköri kártyák elfogadhatósága
A következő lépés a szereletlen kártyák IPC-600H szerinti ellenőrzése, ahol jól láthatóan, színes képekkel illusztrálják a szereletlen hordozók problémáit, melyek rendszerint akkor jelentkeznek, ha a beszállító nem rendelkezik a szükséges rutinnal és/vagy felszerelésekkel a jó minőségű gyártáshoz. A szereletlen kártyák minőség-ellenőrzését és elfogadhatóságát az IPC-6012C részletezi.
Az IPC-600H vizuális illusztrációi kiválóan magyarázzák az IPC-specifikációkat. A vonatkozó IPC-2220 és IPC-6010 tervezésre vonatkozó, ill. teljesítményspecifikációkat taglaló dokumentumai alapján tartósan a határértékeken belül teljesítő, jó minőségű hordozók gyárthatók, elősegítve az elektronikai termékek legfontosabb alapeleme, az áramköri hordozó jó kihozatalú gyártását.
A forrasztott villamos és elektronikai szerelvényekkel szemben támasztott követelmények
A J-STD-001E nevű szabvány követelményeket és gyakorlati megoldásokat ír le a villamos és elektronikai szerelvények forrasztott kötéseire nézve. A cél az anyagok, módszerek és elfogadhatósági kritériumok részletes definiálása a nyomtatott huzalozású kártyák gyártására vonatkozóan. A dokumentum célja, hogy rászoktasson olyan folyamatszabályozási módszerekre, amelyek a kártyagyártást egyenletes minőségi színvonalra emelik. Nem minden áramköri kártya egyezik minőségében, és nem mindegyikkel szemben támasztanak azonos szintű minőségi követelményeket, ezáltal fontos, hogy a kártyagyártó és a kártyák felhasználója még a gyártás megkezdése előtt megállapodjon, hogy mely IPC-besorolás szerinti gyártmányok kerüljenek le a gyártósorokról.
A J-STD-001E szabvány alkalmazásához szükséges, hogy megegyezés szülessen a termék IPC Class 1, 2 vagy 3 besorolásáról. A J-STD-001E-ben leírt műveletek, berendezések és feltételek alapja a táblázatban ismertetett, elektromos és elektronikus tervezés, valamint gyártás. A gyártmányok különböző IPC-kártyabesorolásoknak való megfelelése szempontjából nagyon fontos, hogy a szereletlen kártyák tervezés és gyártás szempontjából egyaránt a táblázat szerinti specifikációk szerint készüljenek.
Az elektronikai szerelvények elfogadhatósága
Az IPC-A-610 szabvány 1983 augusztusában került piacra. Hatodik, "E" verzióját az elektronikai világiparban széles körben alkalmazzák megelégedéssel, és már összesen tizenöt nyelven jelent meg.
Az IPC-A-610E célja a jelenlegi IPC- és egyéb, vonatkozó specifikációkban szereplő követelmények ismertetése. Ahhoz, hogy a felhasználó képes legyen alkalmazni az e dokumentumokban leírtakat, a terméknek az egyéb, IPC által definiált követelményeknek (pl. IPC-7351B, IPC-2220 sorozat, IPC-6010 sorozat, IPC-A-600H, valamint J-STD-001E) is meg kell felelnie. A 420 oldalas IPC-A-610E kiváló munkaeszköze a minőségügyi szakembereknek, és számos területre taglal cél-, elfogadhatósági és selejtkritériumokat is, pl. a szerelvények kezelésére, hardverre, forrasztásokra, csatlakozási pontokra, furat- és felületszerelési gyártástechnológiákra, alkatrészsérülésre és nyomtatott áramköri hordozókra, szerelvényekre.
Összefoglalás
A hibátlan forrasztott kötésekhez az elektronikában használt, nyomtatott áramköri hordozók gyártóinak és a kártyák vevőinek is tisztában kell lenniük azzal, hogy bizonyos szabályokhoz és rutinokhoz való, szigorú alkalmazkodás nélkül a jó minőség és megbízhatóság aligha érhető el tartósan. Az elektronikai hardvergyártás teljes láncában az IPC-szabványok kiváló támogatást nyújtanak erre, legyen szó szereletlen vagy szerelt áramköri kártyákról, amelyek a hibátlan forrasztott kötések szükséges előfeltételei.
