Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 61189-5-1-2019 "Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-1. Общие методы испытаний материалов и узлов. Руководство по печатным узлам" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 сентября 2019 г. N 797-ст)

Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies. Part 5-1. General test methods for materials and assemblies. Guidance for printed board assemblies

ОКС 31.180

Дата введения - 1 июня 2020 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен Негосударственным образовательным частным учреждением дополнительного профессионального образования "Новая инженерная школа" (НОЧУ "НИШ") на основе перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен Российской комиссией экспертов МЭК/ТК 91

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 "Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж электронных модулей"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 сентября 2019 г. N 797-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61189-5-1:2016 "Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-1. Общие методы испытаний материалов и узлов. Руководство по печатным узлам" (IEC 61189-5-1:2016 "Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-1: General test methods for materials and assemblies - Guidance for printed board assemblies", IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом IEC/TC 91 "Технология поверхностного монтажа"

5 Введен впервые

Введение

Серия стандартов МЭК 61189 устанавливает методы испытаний печатных плат и печатных узлов, а также связанных с ними материалов или надежности соединения компонентов, независимо от способа их изготовления.

Стандарт состоит из ряда отдельных частей, содержащих информацию для разработчиков продукции, технологов и специалистов в области методологии испытаний. Каждая часть посвящена определенной теме. Методы испытаний сгруппированы в соответствии с их практическим применением и пронумерованы последовательно в соответствии с временем их разработки и публикации.

В некоторых случаях методы испытаний, разработанные другими техническими комитетами (например, ТК 104), были воспроизведены из существующих стандартов МЭК, чтобы предоставить читателю полный набор методов испытаний. В такой ситуации соответствующие методы испытаний будут отмечены; если метод испытаний воспроизведен с незначительным изменением, то измененные пункты также будут указаны.

Настоящий стандарт содержит описание методов испытаний для оценки печатных узлов, а также материалов, используемых при изготовлении электронных модулей. Описания являются независимыми, обладают необходимой полнотой и содержат достаточно детальную информацию для единообразия и воспроизводимости методик испытаний и процедур.

Технический комитет ТК 91 принял решение, что содержание МЭК 61189-5 и МЭК 61189-6 будет объединено в следующих документах:

МЭК 61189-5-1, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-1. Общие методы испытаний материалов и узлов. Руководство по печатным узлам (IEC 61189-5-1, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-1: General test methods for materials and assemblies - Guidance for printed board assemblies)

МЭК 61189-5-2, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-2. Методы испытаний материалов для структур межсоединений и печатных узлов. Паяльный флюс для печатных узлов (IEC 61189-5-2:2015, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-2: General test methods for materials and assemblies - Soldering flux for printed board assemblies)

МЭК 61189-5-3, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-3. Методы испытаний материалов для структур межсоединений и печатных узлов. Паяльная паста для печатных узлов (IEC 61189-5-3:2015, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-3: General test methods for materials and assemblies - Soldering paste for printed board assemblies)

МЭК 61189-5-4, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-4. Методы испытаний материалов для структур межсоединений и печатных узлов. Паяльные сплавы с флюсом и безфлюсовая твердая проволока для печатных узлов (IEC 61189-5-4:2015, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-4: General test methods for materials and assemblies - Solder alloys and fluxed and non-fluxed solid wire for printed board assemblies)

МЭК 61189-5-501, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-501. Методы испытаний материалов для структур межсоединений и печатных узлов. Испытание поверхностного сопротивления изоляции (SIR) припойных флюсов (IEC 61189-5-501, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-501: General test methods for materials and assemblies - Surface insulation resistance (SIR) testing of solder fluxes ¹⁾)

МЭК 61189-5-502, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-502. Методы испытаний материалов для структур межсоединений и печатных узлов. Испытание (SIR) печатных узлов (IEC 61189-5-502, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-502: General test methods for materials and assemblies - SIR testing of assemblies ¹⁾)

МЭК 61189-5-503, Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Испытание проводящих анодных нитей (CAF) печатных плат [IEC 61189-5-503, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-503: General test methods for materials and assemblies - Conductive Anodic Filaments (CAF) testing of circuit boards ¹⁾]

МЭК 61189-5-504 Методы испытаний электрических материалов, печатных плат, других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 5-504. Методы испытаний материалов для структур межсоединений и печатных узлов. Измерение и контроль ионных загрязнений при производстве электронных компонент, печатных плат и печатных узлов (IEC 61189-5-504, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-504: General test methods for materials and assemblies - Measurement and control of ionic contamination in electronic component manufacture, printed circuit board fabrication or the electronics assembly process ¹⁾

------------------------------

¹⁾_{На рассмотрении.}

------------------------------

Испытания, представленные в настоящем стандарте, сгруппированы следующим образом:

Р: методы испытаний по подготовке или кондиционированию;

V: визуальные методы испытаний;

D: размерные методы испытаний;

С: химические методы испытаний;

М: механические методы испытаний;

Е: электрические методы испытаний;

N: методы испытаний на воздействие внешних факторов;

X: другие методы испытаний, включая испытания контроля процесса монтажа.

В целях создания указателя конкретных видов испытаний, сохранения последовательности их предоставления, и обеспечения дальнейшего расширения перечня применяемых типов испытаний, каждое испытание идентифицировано последовательным номером, добавляемым к букве кода группы, к которой принадлежит метод испытаний.

Номера методов испытаний не имеют значения для последовательности их проведения; данная функция реализуется в соответствующем техническом описании, предусматривающем использование определенного метода. В соответствующем техническом описании в большинстве случаев также приводятся критерии соответствия или несоответствия результатов испытания техническим требованиям.

Комбинации букв и цифр предназначены для справочных целей, которые будут использоваться соответствующими требованиями.

Таким образом, "5-2С01" представляет собой первый метод химических испытаний, описанный в МЭК 61189-5-2. В данном примере 5-2 - это номер части МЭК 61189, С - группа метода, а 01 - номер теста.

Перечень методов испытаний, включенных в вышеупомянутые стандарты, приведен в приложении А.

Данное приложение будет переиздаваться при каждом введении новых испытаний.

1 Область применения

Настоящий стандарт содержит методы испытаний, представляющие методологии и процедуры, которые могут применяться при испытании печатных узлов.

Настоящий стандарт описывает содержание стандартов серии МЭК 61189-5, а также руководящих документов и справочников для печатных узлов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют.

3 Погрешность, точность и разрешающая способность

3.1 Общие понятия

Погрешности и неопределенности свойственны всем процессам измерения. Информация, представленная ниже, позволяет должным образом оценить величину погрешности и неопределенности, которую необходимо учитывать.

Результаты испытаний используются для следующих задач:

- контроль процесса;

- увеличение степени уверенности в обеспечении качества;

- решение споров между заказчиком и поставщиком.

В любом случае необходимо обратить особое внимание на достоверность полученных при проведении испытаний данных с точки зрения:

- погрешности: калибровки контрольно-измерительных приборов и/или систем для проведения испытаний;

- точности: повторяемости и погрешности измерения;

- разрешающей способности: пригодности измерительных приборов и/или систем для проведения испытаний.

3.2 Погрешность

Режим проведения калибровки испытательного оборудования должен быть четко определен в документации по управлению качеством поставщика или организации, проводящей испытание, и должен соответствовать требованиям ИСО 9001 или его эквиваленту (см. библиографию).

Калибровка должна проводиться организацией, имеющей аккредитацию национального или международного органа по метрологии. Рекомендуется калибровку проводить регулярно в соответствии с национальными или международными стандартами.

В тех случаях, когда калибровка в соответствии с национальным или международным стандартом невозможна, допускается использовать и документировать методы межлабораторной поверки, чтобы увеличить степень достоверности погрешности измерения.

Интервал между калибровками должен, как правило, составлять один год. Оборудование, систематически выходящее за пределы допустимой погрешности, должно подвергаться более частой калибровке. Оборудование, которое систематически удовлетворяет требованиям к допустимым пределам погрешности, допускается подвергать калибровке через более продолжительные интервалы.

Необходимо сохранять истории калибровки и технического обслуживания для каждого измерительного прибора. Эти протоколы рекомендуется применять для установления погрешности метода калибровки (отклонения в процентах) на основе группирования накопленных данных и использования его результатов для определения указанной погрешности.

Должна быть предусмотрена процедура для разрешения любых ситуаций, когда измерительный прибор используется вне диапазона калибровки.

3.3 Точность

Величина погрешности любого метода измерений состоит как из систематических, так и из случайных погрешностей. Все оценки должны быть основаны при едином уровне достоверности (минимум 95 %).

Систематические погрешности, как правило, преобладают, и будут включать все погрешности, не относящиеся к случайным флуктуациям. Они включают:

- погрешности калибровки;

- погрешности из-за использования прибора в условиях, которые отличаются от тех, при которых он был калиброван;

- погрешности градуировки шкалы аналогового прибора (погрешность шкалы).

Случайные погрешности возникают по многим причинам, но могут также возникать при повторных измерениях стандартного изделия. Поэтому, нет необходимости исключать из рассмотрения отдельные источники возникновения погрешностей. К ним могут относиться:

- случайные отклонения, например, связанные с изменениями влияющего параметра; изменения в атмосферных условиях обычно уменьшают повторяемость результатов измерения;

- погрешность разрешающей способности, например, при установке нулевой точки, или интерполяции показания между делениями аналоговой шкалы.

Суммирование погрешностей: в большинстве случаев может использоваться векторное сложение (корень квадратный из суммы квадратов) погрешностей. Погрешность интерполяции обычно прибавляется отдельно и может приниматься в размере 20 % от разницы между значениями соседних делений шкалы прибора.

,

где U_t - полная погрешность;

U_s - систематическая погрешность;

U_r - случайная погрешность;

U_i - погрешность интерполяции.

Определение случайной погрешности: Случайная погрешность может быть определена с помощью повторного измерения параметра, и последующей статистической обработки данных измерений. Технология предполагает, что данные подчиняются нормальному распределению (Гаусса).

,

где U_r - случайная погрешность;

n - объем выборки;

t - процентное значение t-распределения (из раздела 3.5), статистические таблицы;

- стандартное отклонение ().

3.4 Разрешающая способность

Необходимо, чтобы используемое испытательное оборудование обладало достаточной разрешающей способностью. Используемые системы измерения должны иметь разрешающую способность 10 % (или лучше) от предельного допуска испытания.

Допускается, что некоторые технологии будут накладывать физическое ограничение на разрешающую способность (например, оптическая разрешающая способность).

3.5 Протокол

В дополнение к требованиям, указанным в технических требованиях испытаний, протокол должен содержать:

a) используемый метод испытания;

b) идентификацию образцов;

c) испытательное оборудование;

d) заданные ограничения;

e) оценку погрешности измерения, и получаемые в результате рабочие ограничения для испытания;

f) конкретные результаты испытаний;

g) дату проведения испытания и подпись лиц, проводивших испытания.

3.6 t-распределение Стьюдента

Таблица 1 содержит значения коэффициента "t" для 95 % и 99 % степени достоверности как функции числа измерений. Достаточно использовать 95 % пределы, как в случае с разобранными примерами, представленными в приложении А.

Таблица 1 - t-распределение Стьюдента

Объем выборки	Значение t 95 %	Значение t 99 %	Объем выборки	Значение t 95 %	Значение t 99 %
2	12,7	63,7	14	2,16	3,01
3	4,3	9,92	15	2,14	2,98
4	3,18	5,84	16	2,13	2,95
5	2,78	4,6	17	2,12	2,92
6	2,57	4,03	18	2,11	2,9
7	2,45	3,71	19	2,1	2,88
8	2,36	3,5	20	2,09	2,86
9	2,31	3,36	21	2,08	2,83
10	2,26	3,25	22	2,075	2,82
11	2,23	3,17	23	2,07	2,81
12	2,2	3,11	24	2,065	2,8
13	2,18	3,05	25	2,06	2,79

3.7 Предлагаемые пределы погрешности

Предлагаются следующие целевые погрешности:

a) Напряжение менее 1 кВ: 1,5 %

b) Напряжение более 1 кВ: 2,5 %

c) Ток менее 20 А: 1,5 %

d) Ток более 20 А: 2,5 

% Сопротивление

e) Сопротивление земли и целостности цепи: 10 %

f) Изоляционный материал: 10 %

g) Частота: 0,2 %

Время

h) Временной интервал менее 60 с: 1 с

i) Временной интервал более 60 с: 2 %

j) Масса менее 10 г: 0,5 %

k) Масса от 10 до 100 г включ.: 1 %

l) Масса более 100 г.: 2 %

m) Сила: 2 %

n) Размер менее 25 мм: 0,5 %

о) Размер более 25 мм: 0,1 мм

р) Температура менее 100 °С: 1,5 %

q) Температура более 100 °С: 3,5 %

r) Относительная влажность от 30 % до 70 %: 5 % относительной влажности

Толщина металлического слоя платы

s) Метод обратного рассеяния: 10 %

t) Метод микрошлифа: 2 мкм

u) Ионное загрязнение: 10 %

4 Перечень методов испытаний

Настоящий стандарт содержит подробные описания выполнения каждого конкретного метода испытания с минимальным использованием перекрестных ссылок на другие процедуры. Когда такие ссылки используются, как, например, при применении универсальных методов кондиционирования, установленных в МЭК 61189-1 и МЭК 60068-1, то они становятся обязательной частью стандартов на методы испытаний, в которых приведены такие ссылки.

Каждый метод имеет свои собственные наименование, номер и информацию о текущем статусе редакции документа, что позволяет оперативно вносить обновления и совершенствовать методы, если требования отрасли меняются или требуют применения новой методологии. Весь комплекс методов испытаний состоит из методов, объединенных в группы, и отдельных испытаний.

5 Список состава серии стандартов МЭК 61189-5

Содержания существующих и планируемых стандартов в серии стандартов МЭК 61189-5 приведены в приложении А.

Примечание - Подробности стандартов, находящихся на рассмотрении, пока недоступны.

Библиография

Международные стандарты

IEC 60068 (all parts), Environmental testing

IEC 60068-1:2013, Environmental testing - Part 1: General and guidance

IEC 60068-2-20, Environmental testing - Part 2-20: Tests - Test T: Test methods for solderability and resistance to soldering heat of devices with leads

IEC 60068-2-58:2015, Environmental testing - Part 2-58: Tests - Test Td: Test methods for solderability, resistance to dissolution of metallization and to soldering heat of surface mounting devices (SMD)

IEC 61189-1, Test methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies - Part 1: General test methods and methodology

IEC 61189-5 (all parts), Test methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies

IEC 61189-5, Test methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies - Part 5: Test methods for printed board assemblies

IEC 61189-5-1:2016, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-1: General test methods for materials and assemblies - Guidance for printed board assemblies (this document)

IEC 61189-5-2:2015, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-2: General test methods for materials and assemblies - Soldering flux for printed board assemblies

IEC 61189-5-3:2015, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-3: General test methods for materials and assemblies - Soldering paste for printed board assemblies

IEC 61189-5-4:2015, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-4: General test methods for materials and assemblies - Solder alloys and fluxed and non-fluxed solid wire for printed board assemblies

IEC 61189-5-5, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-5: XXX ¹⁾

IEC 61189-5-501, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-501: General test methods for materials and assemblies - Surface insulation resistance (SIR) testing of solder fluxes ²⁾

------------------------------

¹⁾_{Находится на рассмотрении.}

²⁾_{Находится на рассмотрении.}

------------------------------

IEC 61189-5-502, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-502: General test methods for materials and assemblies - SIR testing of assemblies ¹⁾

IEC 61189-5-503, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-503: General test methods for materials and assemblies - Conductive Anodic Filaments (CAF) testing of circuit boards ¹⁾

IEC 61189-5-504, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies - Part 5-504: General test methods for materials and assemblies - Process ionic contamination testing ¹⁾

------------------------------

¹⁾_{Находится на рассмотрении.}

------------------------------

IEC 61189-6, Test methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies - Part 6: Test methods for materials used in manufacturing electronic assemblies

IEC 61190-1-1, Attachment materials for electronic assembly - Part 1-1: Requirements for soldering fluxes for high-quality interconnections in electronics assembly

IEC 61190-1-2, Attachment materials for electronic assembly - Part 1-2: Requirements for solder pastes for high-quality interconnections in electronics assembly

IEC 61190-1-3, Attachment materials for electronic assembly - Part 1-3: Requirements for electronic grade solder alloys and fluxed and non-fluxed solid solders for electronic soldering applications

IEC 61249-2-7, Materials for printed boards and other interconnecting structures - Part 2-7: Reinforced base materials clad and unclad - Epoxide woven E-glass laminated sheet of defined flammability (vertical burning test), copper-clad

IEC 62137:2004, Environmental and endurance testing - Test methods for surface-mount boards of area array type packages FBGA, BGA, FLGA, LGA, SON and QFN

ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method

ISO 9001, Quality management systems - Requirements

ISO 9455-1, Soft soldering fluxes - Test methods - Part 1: Determination of non-volatile matter, gravimetric method

ISO 9455-2, Soft soldering fluxes - Test methods - Part 2: Determination of non-volatile matter, ebulliometric method

Документы IPC

IPC-J-STD-001, Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies Training and Certification Program

IPC-J-STD-005, Requirements for Soldering Pastes

IPC-J-STD-020, Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices

IPC-JEDEC-9703, Mechanical Shock Test Guidelines for Solder Joint Reliability

IPC-JEDEC-9704A, Printed Circuit Assembly Strain Gage Test Guideline

IPC-HDBK-001, Handbook and Guide to Supplement J-STD-001

IPC-HDBK-610, Acceptability of Electronic Assemblies

IPC-HDBK-830, Guidelines for Design, Selection and Application of Conformal Coatings

IPC-HDBK-840, Solder Mask Handbook

IPC-A-610, Acceptability of Electronics Assemblies Training and Certification Program

IPC-A-610C, Daco Class 3 Electronics Assembly

IPC-AC-62A, Aqueous Post Solder Cleaning Handbook

IPC-CH-65A, Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies

IPC-SM-840, Qualification and Performance Specification of Permanent Solder Mask

IPC-TM-650, Test Methods Manual

IPC-3406, Guidelines for Electrically Conductive Surface Mount Adhesives

IPC-5701, Users Guide for Cleanliness of Unpopulated Printed Boards

IPC-5702, Guidelines for OEM's in Determining Acceptable Levels of Cleanliness of Unpopulated Printed Board

IPC-6012, Qualification and Performance Specification for Rigid Printed Boards

IPC-6013, Qualification and Performance Specification for Flexible Printed Boards

IPC-6018, Qualification and Performance Specification for High Frequency (Microwave) Printed Boards

IPC-7912, Calculation of DPMO and Manufacturing Indices for Printed Board Assemblies

IPC-9201, Surface Insulation Resistance Handbook

IPC-9202, Material and Process Characterisation/Qualification Test Protocol for Assessing Electrochemical Performanc

IPC-9203, Users Guide to IPC-9202 and the IPC-B-52 Standard Test Vehicle

IPC-9252, Guidelines and Requirements for Electrical Testing of Unpopulated Printed Boards

IPC-9261A, IPC-B-52, In-process DPMO and estimated yield for PCAs

IPC-9501, PWB Assembly Process Simulation for Evaluation of Electronic Components

IPC-9502, PWB Assembly Soldering Process Guideline for Electronic Components

IPC-9503, Moisture Sensitivity Classification for Non-IC Components

IPC-9504, Assembly Process Simulation for Evaluation of Non IC Components

IPC-9631, Users Guide for IPC-TM-650, Method 2.6.27, Thermal Stress, Convection Reflow Assembly Simulation

IPC-9641, High Temperature Printed Board Flatness Guideline

IPC-9691A, User Guide for the IPC-TM-650, Method 2.6.25, Conductive Anodic Filament (CAF) Resistance Test (Electrochemical Migration Testing)

Все документы IPC доступны по адресу IPC 3000 Lakeside Drive, Suite 309 S, Bannockburn, IL 60015-1249 Тел. 847-615-7100 или на сайте IPC: www.ipc.org.