مواردی که باید در مورد استانداردهای IPC در طراحی PCB بدانید

در مورد قطعات الکترونیکی یا دستگاه های الکترونیکی، همیشه انواع خاصی از استاندارد وجود دارد که قابلیت اطمینان و کیفیت محصول را تضمین می کند. در مورد بردهای مدار چاپی یا PCB، از استانداردهای IPC برای اطمینان از کیفیت در تمام مراحل تولید استفاده می شود. در این مقاله، ما به استانداردهای IPC برای PCB و آنچه باید از آن به عنوان مهندس طراحی PCB در نظر بگیریم، خواهیم پرداخت.

استاندارد IPC چیست؟

IPC-Association Connecting Electronics Industries یک انجمن تجارت جهانی است که استانداردهای خاصی را برای تولید PCB و سایر انواع قطعات الکترونیکی تعیین می کند. به غیر از تولید، همچنین استانداردهایی را برای مونتاژ، حفاظت از تجهیزات الکترونیکی، آموزش، تحقیقات بازار و حمایت از سیاست های عمومی فراهم می کند.

IPC بیش از ۴۵۰۰ شرکت در سراسر جهان به عنوان عضو خود دارد ، این اعضا از جنبه های مختلف صنعت الکترونیک مانند طراحان، تولید کنندگان بورد الکتریکی، تأمین کنندگان ، شرکت های مونتاژ و تولیدکنندگان تجهیزات هستند.

تاریخچه پشت IPC

IPC سازمانی مبتنی بر اعضا است که در سال ۱۹۵۷ توسط شش سازنده PCB به نام “Institute for Printed circuit boards” تشکیل شد. این سازمان با هدف از بین بردن موانع زنجیره تامین ، ایجاد استانداردهای صنعتی و حمایت از پیشرفت صنعت تشکیل شد.

بعداً این سازمان نام خود را به “Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits” تغییر داد ، از سال ۱۹۹۹ آنها نام IPC را با عنوان انجمن صنایع الکترونیک متصل به خود گرفتند. اما فرم کامل IPC مخفف Institute of Printed Circuit است. دفتر مرکزی IPC در Bannockburn lll واقع شده است ، همچنین دارای دفاتر در کشورهای بزرگ مانند ایالات متحده ، چین ، هند ، سوئد و روسیه است.

چرا استاندارد IPC مهم است؟

استانداردهای IPC با توجه به جزئیات ساخت و تعهد به حفظ کیفیت در کل فرآیند تولید، اطمینان حاصل می کنند که تولیدکنندگان PCBهای ایمن، قابل اعتماد و با کیفیت بالا را ایجاد می کنند.

این استانداردها به شرکت های مختلف کمک می کند تا پارامترهای یکسانی را برای تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان PCB حفظ کنند تا بتوانند انتظارات مشتریان را همراه با بهبود روند تولید به روش های مختلف برآورده کنند.

استانداردهای IPC از بسیاری جهات از تولیدکنندگان PCB پشتیبانی می کنند:

حفظ کیفیت و قابلیت اطمینان محصول نهایی: استانداردهای IPC به تولیدکنندگان در ساخت محصولاتی با کیفیت و قابلیت اطمینان بهبود یافته کمک می کند. وقتی تولید کننده استانداردها را از مرحله اول فرآیند تولید حفظ کنند، محصول نهایی توانایی عملکرد بهتر و ماندگاری بیشتری دارد. کیفیت و قابلیت اطمینان محصول باید برای رقابت در صنعت الکترونیک حفظ شود، بنابراین تولیدکنندگان همیشه باید این دو عامل را حفظ کنند.

حفظ ثبات: حفظ ثبات در کیفیت و سایر پارامترها سخت ترین کار برای تولیدکنندگان است. با حفظ گواهینامه IPC، تولیدکنندگان PCB می توانند سازگاری خود را حفظ کنند و در نهایت رضایت مشتری را به دنبال دارد.

ارتباط بهتر: استانداردهای IPC اطمینان می دهند که از یک زبان داخلی و خارجی برای تعریف اصطلاحات مرتبط با چرخه کاری دستگاه الکترونیکی استفاده شده است، که خطرات ارتباط نادرست را نیز کاهش می دهد. با استفاده از استانداردهای IPC، مشتریان، تأمین کنندگان، فروشندگان، تنظیم کنندگان و سایر افرادی که در این فرآیند مشارکت دارند، ارتباط بهتری با یکدیگر خواهند داشت.

اعتبار را حفظ می کند: IPC یک استاندارد بین المللی شناخته شده است، از این رو در صنعت الکترونیک توسط همه افراد شناخته شده است. اگر فرد جدیدی استخدام کرده اید که از شرکت شما چیزی نمی داند و اگر از استاندارد IPC در صنعت خود پیروی کرده اید، مطمئناً می تواند شهرت شما را بدون هیچ مشکلی دنبال کند. از این رو این روند کیفیت محصول شما را ارتقا داده و شهرت شما را ارتقا می بخشد تا بتوانید مشتریان بیشتری را به سمت محصول خود جذب کنید.

کاهش هزینه: وقتی در هر مرحله از مراحل تولید از استانداردهای IPC پیروی می کنید ، محصول نهایی از کیفیت بهتری برخوردار خواهد بود و همچنین استفاده از آن نیز قابل اعتماد خواهد بود، بنابراین نیازی به انجام یک بار بررسی کیفیت برای هر محصول نیست و این هزینه آزمایش را کاهش می دهد. از آنجا که هر کس در این فرآیند از اصطلاحات یکسانی برای برقراری ارتباط استفاده می کند ، احتمال تأخیر و کار مجدد به دلیل ارتباط نادرست نیز کاهش می یابد ، تأخیرها و اصلاحات دیگر برای شرکت هزینه دارد.

کلاسهای الکترونیکی بر اساس استانداردهای IPC

طبق استانداردهای IPC ، کلیه محصولات الکترونیکی در سه کلاس مختلف طبقه بندی می شوند.

کلاس ۱ (محصولات الکترونیکی عمومی)

محصولات کلاس یک محصولات الکترونیکی عمومی است که ما هر روز از آنها استفاده می کنیم، نیازهای اصلی این محصول عملکرد آنها است. از آنجا که عملکرد محصول نهایی از اهمیت بیشتری برخوردار است، این کلاس یکی از ملایم ترین کلاس ها در هنگام اجازه دادن به نقص های احتمالی در نظر گرفته می شود. تخته های PCB عمدتا در کلاس ۱ قرار نمی گیرند. الکترونیک های کلاس ۱ معمولاً چرخه عمر کوتاه تری دارند ، بهترین نمونه از محصولات کلاس ۱ ، چراغ قوه است.

کلاس ۲ (محصولات الکترونیکی سرویس اختصاصی)

محصولاتی که به عملکرد مستمر و عمر طولانی نیاز دارند، در این گروه قرار می گیرند. محصولات زیر این کلاس عمدتا بر خدمات بی وقفه تمرکز دارند، بنابراین اطمینان حاصل می کنند که این محصولات در حین کار با خطا مواجه نشده اند. برخی از بهترین نمونه های کلاس ۲ الکترونیک، مادربرد رایانه یا تبلت، صفحه مدار در لوازم خانگی مانند تلویزیون، تهویه مطبوع و غیره هستند.

کلاس ۳ (محصول الکترونیکی با قابلیت اطمینان بالا)

کلاس های الکترونیکی کلاس سه از استانداردهای بالایی برخوردارند که برای کاربردهای اساسی در نظر گرفته شده اند. دستگاه های زیر این کلاس باید عملکرد مداوم یا عملکردی را در صورت تقاضا ارائه دهند. الکترونیک کلاس ۱ معمولاً ارزان تر و به راحتی قابل تعویض است و الکترونیک کلاس ۲ وسیله ای است که نیاز به یک چرخه عمر طولانی دارد در حالی که الکترونیک کلاس ۳ از موارد مهم برای ماموریت است. بهترین نمونه هایی که الکترونیک کلاس سه را توصیف می کنند، ضربان ساز ضربان قلب و رادار نظامی است که برای اطمینان بالا و اطمینان از ارائه خدمات بی وقفه به آنها نیاز است.

شرایط استفاده شده در IPC برای تصفیه محصول

شرایط هدف: این شرایط تقریباً کاملی است که هدف همه تولیدکنندگان دستیابی به آن است، حتی ممکن است همیشه این شرایط محقق نشود.

شرایط قابل قبول: این شرایط ایده آل پذیرفته شده نیست زیرا ممکن است بین طراحی و عملکرد مصالحه وجود داشته باشد ، اما این شرایط قابلیت اطمینان زیادی را ارائه می دهد.

شرایط نقص: اگر محصول در شرایط نقص باشد، به دلیل نیاز به بازسازی یا تعمیر، رد می شود.

شرایط شاخص فرآیند: شرایط خاصی وجود دارد که بر فرم یا عملکرد محصول تأثیر نمی گذارد، اما این شرایط به دلیل مواد، طراحی یا عوامل مرتبط با دستگاه در محصول در دسترس خواهد بود.

برخی از استانداردهای IPC که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند

IPC-2581: استانداردی است که برای ارسال اطلاعات بین یک طراح PCB و یک تولید کننده یا یک شرکت مونتاژ استفاده می شود. این کمک می کند تا یک قالب استاندارد برای تبادل داده های طراحی فراهم شود که به اطمینان از نتایج تولید ثابت کمک می کند.

IPC-2221: استانداردی است که برای طراحی PCB ها استفاده می شود ، این استاندارد به مباحث مرتبط با طراحی PCB مانند طرح،لایه بندی، مواد ، خصوصیات مکانیکی و فیزیکی ، خصوصیات الکتریکی ، محدودیت های حرارتی، لیست قطعات و بیشتر.

IPC-6012B: این صلاحیت و عملکرد مورد نیاز برای ساخت PCB های سخت را تعیین می کند. این محصول الزامات مورد نیاز محصولات را در مناطقی مانند یکپارچگی سازه ، لحیم کاری و فاصله هادی ارائه می دهد.

IPC-A-600F: معیارهای قابل قبول برای مدار چاپی را تنظیم می کند ، توصیف می کند شرایط هدف مدار چاپی چیست و شرایط قابل قبول و غیر منطبق برای تمام قسمتهای مدار چاپی چیست. همه چیز از انگشت گذاری طلا گرفته تا روکش مس را توصیف می کند.

IPC-TM-650: IPC روش های آزمون برای تخته های PCB تحت IPC-TM-650 را منتشر کرده است ، این دستورالعمل هایی برای ارزیابی جنبه های مختلف PCB ارائه می دهد. این روش های آزمون برای آزمایش یک بورد در برابر تابش الکترومغناطیسی، اندازه گیری مقاومت در برابر جریان جریان عبوری از ترک های PCB ، روش های آزمایش تمیزی یونی و موارد دیگر را فراهم می کند.

جدا از این استانداردها ، استانداردهای بسیار بیشتری برای هر جنبه از برد PCB در طراحی حتی کوچکترین جنبه هایی وجود دارد که حتی تصورش را هم نمی کردید.

منبع: گروه الکترونیک قدرت دانشگاه تهران