คู่มือการตรวจสอบด้วยสายตา IPC-A-610 ระดับคลาส 3 สำหรับชุดประกอบอุตสาหกรรมและการแพทย์

การยอมรับระดับคลาส 3 ภายใต้มาตรฐาน IPC-A-610 เป็นเกณฑ์การตรวจสอบด้วยสายตาที่เข้มงวดที่สุดในมาตรฐาน และยังเป็นข้อกำหนดที่มักถูกนำไปใช้ผิดบ่อยที่สุดด้วย — ทั้งการปฏิเสธงานเกินความจำเป็นด้วยความระมัดระวัง หรือการบังคับใช้ไม่เข้มงวดพอเพราะผู้ปฏิบัติงานคุ้นชินกับแนวปฏิบัติของคลาส 2 จากโครงการก่อนหน้า คู่มือนี้ครอบคลุมจุดที่คลาส 3 แตกต่างจากคลาส 2 จริงๆ ในระดับจุดเชื่อม ทั้งสำหรับ SMT และ THT และอธิบายว่าการตรวจสอบด้วยสายตาทำงานร่วมกับ AOI และเอกซเรย์อย่างไร แทนที่จะถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีเหล่านั้น

ฉบับปรับปรุงที่ใช้อยู่ในปัจจุบันคือIPC-A-610Jซึ่งออกเผยแพร่ในเดือนมีนาคม 2024 และแทนที่ฉบับปรับปรุง H (ปี 2020) แล้ว J ได้ลบหมวดหมู่เงื่อนไข "เป้าหมาย" ออกไปทั้งหมด — ขณะนี้เงื่อนไขถูกจัดประเภทอย่างเรียบง่ายเป็นยอมรับได้,ตัวชี้วัดกระบวนการ, หรือข้อบกพร่อง— และได้ขยายคลังข้อมูลอ้างอิงด้านภาพถ่ายของมาตรฐานอย่างมากเพื่อช่วยลดความแตกต่างระหว่างผู้ตรวจสอบแต่ละคน การอ้างอิงทั้งหมดด้านล่างนี้อิงตาม Rev J โปรดตรวจสอบเวอร์ชันที่ผ่านการรับรองของซัพพลายเออร์ในใบเสนอราคาหรือแบบภาพวาดใด ๆ เนื่องจากถ้อยคำเกี่ยวกับการยอมรับอาจมีการเปลี่ยนแปลงระหว่างแต่ละเวอร์ชัน

ขอบเขตที่คลาส 3 ใช้บังคับ — และเหตุใดจึงไม่ใช่แค่ “คลาส 2 ที่เข้มงวดกว่า”

IPC-A-610 กำหนดสามระดับชั้นของมันโดยการผลลัพธ์จากความล้มเหลวของสนามไม่ใช่ตามความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1— ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปที่ยอมรับได้หากมีตำหนิด้านรูปลักษณ์ โดยมีเพียงการทำงานเป็นข้อกำหนดเดียว

ชั้นปีที่ 2— อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับงานบริการเฉพาะทาง: คาดว่าจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น แต่ยอมรับการขัดข้องเป็นครั้งคราวได้ แผงวงจรของระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและอุปกรณ์ทดสอบส่วนใหญ่มักใช้การตั้งค่านี้เป็นค่าเริ่มต้น เว้นแต่โปรแกรมจะระบุไว้เป็นอย่างอื่น

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3— ผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพสูง / ความเชื่อถือได้สูง ซึ่งการทำงานอย่างต่อเนื่องมีความสำคัญอย่างยิ่งและไม่อาจยอมรับความล้มเหลวเมื่อใช้งานภาคสนามได้ หมวดหมู่นี้มักรวมถึง ระบบควบคุมอุตสาหกรรมที่มีฟังก์ชันด้านความปลอดภัย อุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ที่ไม่ใช่แบบฝังในร่างกาย

ควรค่าแก่การกล่าวถึงสำหรับโปรแกรมที่เกี่ยวข้องกับการแพทย์: เราจะจัดให้การรับรองมาตรฐาน IATF 16949แต่ไม่ใช่ ISO 13485 ดังนั้นงานด้านการแพทย์ระดับคลาส 3 ที่นี่จึงครอบคลุมถึงความเข้มงวดด้านการมองเห็นและกระบวนการในฝั่งการผลิต ไม่รวมถึงการควบคุมการออกแบบหรือการสนับสนุนด้านเอกสารตามกฎระเบียบ

การเปลี่ยนจากคลาส 2 เป็นคลาส 3 ที่แท้จริงไม่ใช่ตัวเลขเพียงตัวเดียว — แต่คือการที่คลาส 3 ยกเลิกความยืดหยุ่นสำหรับความกำกวมสภาพข้อบกพร่องระดับคลาส 2 ที่ยอมรับได้ในฐานะ “ตัวบ่งชี้กระบวนการเท่านั้น” (เป็นเพียงด้านความสวยงาม ไม่เกี่ยวกับความน่าเชื่อถือ) มักจะกลายเป็นข้อปฏิเสธในคลาส 3 เนื่องจากคลาส 3 ต้องการให้จุดประสานมีการเปียกเพื่อให้สามารถยืนยันได้ด้วยสายตาแทนการคาดเดา

เกณฑ์จุดบัดกรี SMT: สิ่งที่เข้มงวดขึ้นในคลาส 3

ชิ้นส่วนชิป (ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ MLCC)แนวเชื่อมประสานต้องแสดงให้เห็นการเปียกติดอย่างชัดเจนขึ้นไปจนถึงปลายขั้วต่อทั้งสองด้าน ในขณะที่ Class 2 บางครั้งยอมให้มีคราบฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดที่บดบังส่วนหนึ่งของแนวเชื่อมประสานในเชิงความสวยงามได้ แต่ Class 3 จะถือว่าแนวเชื่อมประสานที่ถูกบดบังหรือคลุมเครือไม่สามารถตรวจยืนยันได้และต้องปฏิเสธ การซ้อนทับที่ปลายและการยื่นล้ำด้านข้างจะถูกตรวจสอบเทียบกับรูปทรงของขั้วต่อและแผ่นแพด โดยที่ Class 3 จะมีระยะเผื่อที่เข้มงวดกว่ามากเมื่อเทียบกับ Class 2 — โปรดอ้างอิงตาราง Rev J ฉบับปัจจุบันสำหรับเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอน เนื่องจากค่าต่าง ๆ เหล่านี้ขึ้นกับมิติและมักถูกอ้างผิดได้ง่ายเมื่อจำจากความทรงจำ

ขาแบบปีกนก QFP / SOPทั้งฟิเลต์ส้นและฟิเลต์ปลายขาต้องมีอยู่ครบถ้วนและเห็นได้ชัดว่ามีการเปียกทั่วทั้งความกว้างของลีด ไม่ใช่เฉพาะที่ปลายขาเท่านั้น ค่าความเผื่อการเยื้องระหว่างลีดกับแผ่นรองก็มีความเข้มงวดมากขึ้นด้วย การเปิดเผยแผ่นรองเกินกว่าค่ากำหนดที่ยอมรับได้ถือเป็นเงื่อนไขให้ปฏิเสธในคลาส 3 ในขณะที่ในคลาส 2 อาจถือเป็นเพียงตัวบ่งชี้กระบวนการเท่านั้น ทั่วไปโหมดความบกพร่องของข้อต่อบัดกรี SMTเช่น รอยต่อเย็นและการเชื่อมต่อสะพานจะถูกประเมินเทียบกับค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมากขึ้น

BGA และ QFNข้อต่อเหล่านี้อยู่ใต้ตัวแพ็กเกจ ดังนั้น “การตรวจสอบด้วยสายตา” ที่นี่จึงไม่อาจหมายถึงการใช้ตาเปล่าเพียงอย่างเดียวได้ ในกรณีที่ลูกบอลบริเวณขอบรอบนอกมองเห็นได้ที่ขอบแพ็กเกจ จะมีการตรวจสอบมุมการเปียกของมันโดยตรง สำหรับข้อต่อส่วนใหญ่ที่ซ่อนอยู่ การยืนยันการเปียกจะดำเนินการในเชิงหน้าที่โดย3D AOI(เรขาคณิตผิวและความเป็นระนาบร่วมกัน) และเอ็กซเรย์(การเกิดโพรงภายในและการเชื่อมประสานภายใน) — เป็นแนวทางที่การให้ความสำคัญอย่างต่อเนื่องของมาตรฐานต่อเกณฑ์ของชิ้นส่วนที่มีจุดเชื่อมต่ออยู่ด้านล่าง (BTC) นับตั้งแต่ Rev H ได้ตอกย้ำเอาไว้ หากต้องการศึกษาลึกขึ้นเกี่ยวกับวิธีการวัดเปอร์เซ็นต์ของโพรงและการเปรียบเทียบกับเกณฑ์ระดับคลาสของ IPC-A-610 โปรดดูที่เอกสารอ้างอิงการยอมรับอัตราช่องว่างของ BGAนี่คือเหตุผลหลักที่ทำให้โปรแกรม Class 3 BGA/QFN ไม่สามารถถือว่า AOI และเอกซเรย์เป็นเพียงส่วนเสริมที่เลือกได้ สำหรับแพ็คเกจเหล่านี้ พวกเขาคือการตรวจสอบด้วยสายตา

เกณฑ์การบัดกรี THT: การเติมรูบัดกรี การวิกกิ้ง การครอบคลุมของทองแดง

แม้ว่าแผงวงจรส่วนใหญ่จะใช้การติดตั้งแบบ SMT เป็นหลัก แต่การเชื่อมต่อแบบรูทะลุก็ยังคงพบได้ทั่วไปในอินเทอร์เฟซพลังงานและคอนเน็กเตอร์สำหรับงานอุตสาหกรรม และคลาส 3 ยังได้กำหนดข้อกำชับที่เข้มงวดขึ้นในสามด้าน ได้แก่

เติมช่องว่างแนวตั้ง— คลาส 3 กำหนดความคาดหวังขั้นต่ำของระดับการเติมที่สูงกว่าคลาส 2 อย่างมีนัยสำคัญ โดยคาดหวังให้มีหลักฐานการเปียกทั้งสองด้านของบอร์ดทุกจุดที่การออกแบบเปิดให้สามารถมองเห็นจากด้านรองได้ เกณฑ์เปอร์เซ็นต์ที่แน่นอนควรถูกอ้างอิงโดยตรงจากตารางมาตรฐาน IPC-A-610J ฉบับปัจจุบันของคุณ แทนการคาดเดาจากความจำ เนื่องจากนี่เป็นหนึ่งในตัวเลขของมาตรฐานที่ถูกอ้างถึงบ่อยที่สุด — และมักถูกอ้างผิดบ่อยที่สุด — ด้วย

การไหลซึมของบัดกรีบนขา (ลีด)— คลาส 3 จะตรวจดูการเกิดการแพร่ซึมของประสานที่ไต่ขึ้นไปยังขั้วต่อด้านรอง ไม่ใช่แค่ถังประสานที่ถูกเติมเต็มเท่านั้น ถังประสานที่เต็มแต่ไม่มีหลักฐานของการแพร่ซึมจะถือว่าเป็นเพียง “ถูกเติมเต็ม” แต่ไม่ได้หมายความว่า “เปียกชุบติดแน่น” เสมอไป และคลาส 3 ต้องการให้แสดงให้เห็นถึงอย่างหลัง

การครอบคลุมทองแดง/แผ่นแพด— มีการตรวจสอบการเปียกอย่างต่อเนื่องรอบวงแหวนรูปวงแหวน; การไม่เปียกบางส่วนที่คลาส 2 ยอมรับว่าเป็นเพียงด้านสวยงาม จะกลายเป็นข้อปฏิเสธในคลาส 3 ทันทีเมื่อการเปียกขาดความต่อเนื่องเกินกว่าช่วงส่วนโค้งที่ยอมรับได้

3D AOI, การตรวจสอบด้วยภาพ และเอกซเรย์: ระบบแบบหลายชั้น ไม่ใช่สายการทดแทน

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือการตรวจสอบโดยอัตโนมัติแทนที่การลงนามโดยมนุษย์ในระดับคลาส 3 นั้นไม่ใช่อย่างที่คิด ตรงกันข้าม: คลาส 3 ต้องการชั้นการตรวจสอบที่มากกว่า เพราะแต่ละชั้นจะครอบคลุมสิ่งที่ชั้นอื่นไม่สามารถมองเห็นได้ในเชิงโครงสร้าง

ลำดับการปฏิบัติจริง: SPI ตรวจจับปัญหาของการพิมพ์บัดกรีได้ก่อนกระบวนการรีโฟลว์;3D AOIปิดวงจรการตรวจสอบเรขาคณิตที่มองเห็นได้ทันทีหลังการรีโฟลว์; เอ็กซเรย์จะมุ่งเป้าไปที่กลุ่มจุดเชื่อมที่ซ่อนอยู่โดยเฉพาะ (BGA, QFN, กลุ่ม THT ความหนาแน่นสูง); ผู้ตรวจสอบที่ผ่านการฝึกอบรมจะตัดสินกรณีเส้นแบ่งที่เกณฑ์อัตโนมัติทำได้แค่ตั้งธงเตือนแต่ไม่สามารถจัดประเภทได้อย่างมั่นใจด้วยตัวเอง ที่ระดับ Class 3 การตัดชั้นใดชั้นหนึ่งออกไปจะนำความไม่ชัดเจนแบบเดียวกันกลับเข้ามา ซึ่งเป็นสิ่งที่มาตรฐานระดับนี้ถูกออกแบบมาเพื่อลดทอนให้หมดไป

การทำงานซ่อมแซมบนแผงวงจรคลาส 3: การควบคุมที่เข้มงวดขึ้น ไม่ใช่แค่ “ระมัดระวังให้มากขึ้น”

การซ่อมแก้ไขทำให้เกิดความเสี่ยงด้านความร้อนและกลไก ซึ่งค่าความเผื่อที่เข้มงวดกว่าของคลาส 3 มีความยืดหยุ่นน้อยที่สุด แนวทางปฏิบัติที่เหมาะสมสำหรับการซ่อมแก้ไขในคลาส 3 โดยทั่วไปประกอบด้วย:

บันทึกการทำงานแก้ไขที่มีเอกสารกำกับต่อหน่วย— ตำแหน่งของข้อบกพร่อง สาเหตุรากฐาน วิธีการแก้ไข ผู้ปฏิบัติงาน และวันที่ ที่เชื่อมโยงกับ UID ของบอร์ดผ่านการตรวจสอบย้อนกลับของ Smart MESดังนั้น ประวัติการทำงานซ้ำจึงจะติดตามไปพร้อมกับหมายเลขซีเรียลตลอดกระบวนการทดสอบขั้นสุดท้ายและการจัดส่ง

จำกัดจำนวนครั้งในการทำงานแก้ไขซ้ำต่อข้อต่อหรือชิ้นส่วน— การทำการไซเคิลความร้อนซ้ำ ๆ บนแพดเดิมจะทำให้การยึดเกาะและความสมบูรณ์ของทองแดงเสื่อมลง ตามแนวปฏิบัติในอุตสาหกรรม โดยทั่วไปจะถือว่าข้อต่อที่ไม่ผ่านการซ่อมแซมมากกว่าหนึ่งครั้งเป็นสัญญาณให้ยกระดับไปสู่การพิจารณาของฝ่ายวิศวกรรม แทนที่จะพยายามซ่อมซ้ำ ๆ — เกณฑ์เฉพาะเป็นการตัดสินใจในระดับโครงการของฝ่ายวิศวกรรม ไม่ใช่กฎสากลตายตัว

การควบคุมอุณหภูมิด้วยฟิกซ์เจอร์ระหว่างการซ่อมแซมแผ่นวงจรที่ไม่ได้รับการรองรับหรือบิดงอระหว่างการซ่อมแซมด้วยมืออาจทำให้เกิดข้อบกพร่องด้านความเป็นระนาบร่วมแบบใหม่ได้อุปกรณ์ติดตั้งหินสังเคราะห์วางแผ่นบอร์ดให้ราบและช่วยควบคุมความร้อนเฉพาะจุดระหว่างการซ่อมด้วยลมร้อนหรือหัวแร้ง

การตรวจสอบซ้ำภาคบังคับหลังการทำงานแก้ไขข้อต่อที่ได้รับการซ่อมแซมใหม่ พร้อมทั้งข้อต่อที่อยู่ติดกันซึ่งถูกรบกวนจากกระบวนการ ควรกลับคืนสู่ผ่าน3D AOIก่อนที่ยูนิตจะดำเนินต่อไปยังขั้นตอนถัดไป ข้อต่อคลาส 3 ที่ผ่านการแก้ไขโดยไม่มีการบันทึกการตรวจสอบ AOI ซ้ำ ตามคำจำกัดความแล้ว ถือเป็นข้อต่อที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน

จุดที่การตัดสินใจโดยใช้วิจารณญาณเกิดขึ้นจริง

ข้อบกพร่องระดับ Class 3 ส่วนใหญ่และกรณีการปฏิเสธที่ผิดพลาดมักจะกระจุกตัวอยู่ในชุดสถานการณ์ด้านภาพที่เกิดซ้ำ ๆ เช่น มุมการเปียกที่อยู่ในเกณฑ์ก้ำกึ่งบริเวณส้นขาแบบ gull-wing เปอร์เซ็นต์โพรงอากาศในภาพเอ็กซ์เรย์ของ BGA ที่ตีความได้คลุมเครือ ระดับการเติมรูที่อยู่ในระดับใกล้เคียงเกณฑ์บนคอนเนคเตอร์ THT การแยกแยะการไม่เปียกที่เป็นเพียงด้านความสวยงามกับที่กระทบต่อการทำงานบนชิ้นส่วนแบบชิป ซึ่งกรณีเหล่านี้เองคือจุดที่การฝึกอบรมผู้ตรวจสอบและภาพอ้างอิง — ด้านที่ IPC-A-610J ขยายเนื้อหามากที่สุด — มีความสำคัญมากกว่าตัวเลขข้อกำหนดที่เป็นลายลักษณ์อักษรเพียงอย่างเดียว

มีคำถามเฉพาะเกี่ยวกับการยอมรับตาม Class 3 หรือมีภาพเอ็กซเรย์/ AOI ที่คุณกำลังพยายามตัดสินใจใช่ไหม?ติดต่อเรา แล้วทีมงานของเราจะช่วยคุณตรวจสอบเปรียบเทียบกับเกณฑ์ IPC-A-610 ปัจจุบันสำหรับการใช้งานของคุณ

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•วิธีการควบคุมคุณภาพสำหรับข้อต่อบัดกรี BGA
•เทคโนโลยีการบัดกรี BGA ในการประกอบ SMT
•วิธีที่เป็นมิตรต่อวิศวกรสำหรับการได้บัดกรีจอยต์ที่เหมาะสมที่สุดในการประกอบ BGA
•การตรวจสอบชิ้นงานแรก
•การเปรียบเทียบการซ่อมแซมแพ็กเกจ BGA กับการรีเวิร์ก SMT/SMD แบบดั้งเดิม