IPC-J-STD-001标准动态

IPC J-STD-001焊接的电气及电子组件要求》的H版于2020年9月发布，它详述了制造电子组件时对材料和工艺的要求。过去一年，我最常被问到的问题之一是IPC J-STD-001H版有哪些大的变化。

2015年，人们意识到长久以来使用的J-STD-001第8章关于清洁度的要求已经不再适用于现代电子产品，现在亟待制定新的方法。于是一组清洁主题专家（SMEs），被称为“犀牛团队”，被召集起来创建新的协议。该小组由Collins Aerospace公司的Doug Pauls领导，他一直是IPC在清洗材料与工艺领域的领军人物。他觉得太多人都喜欢用“老虎”当队名，而他本人一直都很喜欢犀牛这种塞伦盖蒂大草原上特有的动物。

“犀牛队”的任务是提出一种更好的方法来表征电子组件上可接受残留物及其影响，同时要考虑清洗及免清洗电子产品两种对象。这个SME小组（或者叫A队）在3年的时间里每月举行2到3次会议，J-STD-001 G版的第一个修订版也就应运而生。鉴于其中的内容与制造商一直以来遵循的方式相去甚远，“犀牛队”特意发布了一本内容详尽的白皮书来解释这些变化，即IPC-WP-019A。在推出IPC-J-STD-001 H版的同时，专家也对IPC-WP-019（B版）进行了修订，以确保白皮书使用了最新的术语。而且“犀牛队”中的多名成员还举办了为期半天或一天的专业发展（PD）课程来帮人们理解这些变化。

此次修订包含的大多数信息都是重申第3章“材料、元件和设备要求”中的内容，但也解决了前几次修订时没有解决的很多问题。例如：材料或工艺发生变化时，需要经过哪些重新认证？哪些改变为小改变？哪些改变叫大改变？清洗工艺章节的重点为如何规定免洗制造要求？

新协议中最大的变化是，在此之前人们一直使用溶剂萃取电阻率（ROSE）测试法来确定清洁度是否可接受，使用的技术指标是每平方厘米1.56mg氯化钠当量值。新的协议声明该测试法无法测定清洁度是否可接受，所以应该被弃用，但该方法仍然可以用于工艺控制。但人们也意识到用其他测试法取代产品验收环节中的ROSE测试法将是漫长的过程。

白皮书和H版中的内容差异给人们造成了一些困惑。J-STD-001 G版第一修订版的支持文件为IPC-WP-019A，J-STD-001 H版的支持文件为IPC-WP-019B。

新的清洗章节去除了一项规定——“针对使用ROL0或ROL1助焊剂焊接或使用静态萃取法测试的组件，污染物[D1D2D3]（所有级别缺陷）应当小于1.56mg/cm2的氯化钠（NaCl）当量离子或可电离的助焊剂残留物。”这一数值已经被删除。我一直觉得这个数字很奇怪，主要是因为根据英制度量来换算，这一数值约等于10mg/in2。我记得要求的数值就是如此，很多人都说自从他们进入电子行业以来就是使用这个数值，拿我举例，也就是上世纪70年代末期开始就一直使用这个数值。那时候出于一些原因，我根本不担心清洗要求。首先，我当时并不是工艺控制工程师，我只是一名组装人员。而且，我们当时会使用高固体态松香助焊剂和使用氟碳清洁剂的蒸汽去污剂。我们当时的组件也有很大的电气间隙，那时我们还没听说过表面贴装元件。蒸汽去污剂非常好用，后来听说里面的成分会破坏臭氧层的时候我还是非常沮丧的，因为我们必须停止使用这种方式。

我最近刚刚实施了基于可以接受的硬件实验数据的3西格玛测试法。我们提出的控制上限（UCL）明显低于以前的要求。起初我对这个变化有些担忧，但只要对工艺流程有了把控，那么99.73％的情况下可以通过测试（至少我是这样告诉我们聚合物首席技术员的）。我们担心了这么久的要求实际上并不是什么大不了的事。我建议可以阅读WP-019B和J-STD-001的第8章，以确认该要求没有人们想象的那么糟。

我尽量用外行人也能听懂的方式去解释这些变化。要有客观证据表明你们现在做的工作能生产出可接受的组件。其中包括3个选项：

表面绝缘电阻（SSIR）测试，对清洗测试板的测试，有时称为测试工装，IAW IPC-9202和IPC-9203。SIR测试使用网格在难以清洁的区域测试破坏性的污染物，随着时间的推移，温度和湿度的增加，污染物会逐渐积累。离子色谱（IC）测试可用于帮助鉴定可能留下的污染物。

“没坏就不用修。”记录所做的操作，作为交付硬件在使用环境下可以安全有效运行的证据（详见J-STD-001附录C）。

自定义能够模拟使用环境的测试。找出任何失效，以确定残留物是否会导致这些失效。

·需要包括返工工艺（焊接、助焊、加热）

·一旦完成该步骤，则无需再重新验证，直到对8.3节中规定的内容做出更改

·确定UCL（可参考WP-019），记录过程

·超过UCL以后要做什么？

·做出改变后要怎么办？

8.2.3节和8.3节对这些问题做出了解释。我能给出的最佳建议就是阅读IPC-WP-019B，因为里面给出的示例有助于确定适合具体情况的要求。

H版中的一些其他主要变化：

·澄清lead这个单词的含义。其释义之一是做为连接的引脚，另一个释义是可能在焊料中发现的铅（Pb）元素。这种多义词可能会对J-STD-001的其他翻译版本造成混淆。有人建议，lead用作“引脚”时保持不变，用作铅元素时可根据需要改为铅（Pb）或无铅（Pb-free）。随着多个IPC标准的更新，这一变化将成为通用的变化。

·与通常情况下常出现的空洞相比，澄清了没有被追踪的工艺产生的空洞。这一点非常有帮助，因此产生的困惑都得到了澄清，所以加入了附录D来澄清这一问题。由两位即将离任的主席Dan Foster和Kathy Johnston带领Team Skeleton完成了这一任务。

·增加新的SMT部件、带有接线柱的电感器（四面封装）、SMT电解电容器（又名V-Chip）或有时称为垂直圆柱晶体，其具有向外的L形引线。还增加了带状电缆使用的扁平未成形引脚（未供电）的要求，以及SMT芯片元件的中心端接。

·修改了扁平和圆形翼形引脚趾部偏出和跟部圆角要求。数据由汽行业车补充标准的联合主席Udo Welzel提交，他建议将3级产品跟部圆角要求更改为引脚厚度的一半。这里的问题是引脚相对较厚，为满足要求所需的额外焊料可能会导致热循环测试中的焊点变弱。此外，还调整了焊盘上引脚的接触面积和趾部偏出要求，以帮助解决一些问题。

·你可能注意到国际空间站的标志被删除了。一开始只是出于编辑的角度考虑删除的。航空行业补充标准小组直到发布最新版标准之前，都不知道需要减少哪些参数。例如，该小组决定要求翼形部件的跟部圆角应该为一个引脚的厚度。但如果根文件中没有这个标志就会引起人们的困惑。将陆续发布J-STD-001的更多增刊。汽车行业补充标准非常受欢迎，该行业生产的电子部件要多于航空行业生产的电子部件（至少现在是这样）。航空行业补充标准主要针对要暴露在振动和极端热循环的服务环境下（即航空飞船、重要军事应用）的电子部件，而汽车行业补充标准只专注于汽车电子产品及其特有的工艺流程和应用。