„Nach IPC gefertigt“ ist auf einer Fertigungszeichnung unvollständig, wenn Dokument, Ausgabe, Produktklasse und anwendbare Ergänzungen fehlen. Für die unbestückte Leiterplatte gelten die vereinbarten Anforderungen aus IPC-6012 und IPC-A-600; die Bestückung ist ein eigener Abnahmebereich nach IPC-A-610 und, sofern vereinbart, J-STD-001.
Wählen Sie die Klasse anhand des vorgesehenen Einsatzes und der vertraglichen Anforderungen. Vergleichen Sie anschließend den erforderlichen Aufbau, den Prüfumfang und die Nachweise. Die Klassenbezeichnung allein garantiert weder eine bestimmte Lebensdauer noch eine bestimmte Ausbeute oder ein bestimmtes Kostenniveau.
Was bedeuten IPC-Klassen, und wie wirken sie sich auf die Leiterplattenfertigung aus?
IPC-Produktklassen beschreiben unterschiedliche Erwartungen an die Leistung im vorgesehenen Einsatz. Sie sind weder Werkszertifikate noch garantierte Lebensdauern und werden einer Branche nicht automatisch zugeordnet.
- Klasse 1: Allgemeine Elektronikprodukte, bei denen vor allem die Funktion der fertigen Baugruppe zählt.
- Klasse 2: Produkte für einen vorgesehenen Dauereinsatz, bei denen anhaltende Funktion und längere Nutzungsdauer erwünscht sind, ein unterbrechungsfreier Betrieb jedoch nicht kritisch ist.
- Klasse 3: Produkte, bei denen kontinuierliche Funktion oder zuverlässige Funktion bei Bedarf kritisch ist. Die Produkteigner müssen die tatsächlichen Anforderungen festlegen, statt sie aus einer Branchenbezeichnung abzuleiten.
Der öffentliche Auszug des Normenverlags zu IPC-A-610J nennt Klassifizierungs- und Prüfthemen. Für konkrete Merkmalskriterien gelten die einschlägige lizenzierte Norm und die Zeichnung.
Schematische Darstellung eines Restrings; keine maßstäbliche oder normative Vorgabe:
Leiterbahnanschluss Bohrung / fertiger Restring
| _______
v .-' '-.
+-------------------+ / ( ) \
| +-------------------| |
| Kupferpad | \ /
+-------------------+ '-._______.-'
Bohr-/Passerabweichung und zulässiger Restring richten sich
nach Aufbau, festgelegter Normausgabe und Zeichnung.
| Merkmal der unbestückten Leiterplatte | Aus der festgelegten Klasse und Ausgabe abzuleitende Anforderung | Konstruktions- oder Prozessentscheidung | Zu vereinbarender Nachweis |
|---|---|---|---|
| Kupfer in der Bohrung | Mittlere und örtliche Mindestdicke für den tatsächlichen Bohrungsaufbau | Leiterplattendicke, Bohrgeometrie und qualifizierten Galvanikprozess prüfen | Festgelegte Schliffe und gemessene Ergebnisse |
| Restring und Ausbruch | Getrennte Anforderungen an Innen- und Außenlagen, Ausnahmen und Zusätze | Pads anhand der Bohr- und Registriertoleranzen auslegen; Routing- oder HDI-Folgen bewerten | Messung fertiger Restringe und dokumentierte Abweichungsentscheidung |
| Fehlstellen in der Galvanik | Zulässige Lage, Anzahl und Ausdehnung für den jeweiligen Aufbau | Bohrlochvorbereitung, Galvanik und Prüfabdeckung bewerten | Relevante Schliffe anhand des vereinbarten Kriteriums beurteilen |
| Bohrlochvorbereitung | Vorgaben zum Entfernen von Schmier und gegebenenfalls Rückätzung | Material-, Haftungs- und Metallisierungsschritte qualifizieren | Schliffe an Verbindungsflächen und Prozessaufzeichnungen |
| Leiterbahngeometrie | Fertigbreite, Abstand und zulässige Reduzierung | Elektrische Auslegung mit Fertigungsschwankungen abstimmen | Freigegebene Zeichnung und Maßprüfergebnisse |
| Lötstoppmaske | Vorgaben zu Passer, Öffnung, Stegen und Haftung | Kupfer, Maske und Paste mit dem Bestückprozess abstimmen | Festgelegte Prüfung und Nachweise zu Material und Prozess |
Die gewählte Klasse kann das nutzbare Prozessfenster beeinflussen. Stimmen Sie fertigen Restring, Pad- und Bohrtoleranzen sowie Passer mit dem Leiterplattenhersteller ab, bevor Sie Pads vergrößern oder HDI einsetzen. Der Pad-Durchmesser ist aus dem geforderten fertigen Restring und den vereinbarten Bohr- und Registriertoleranzen abzuleiten.
Abnahmekriterien für bestückte Baugruppen nach IPC-A-610
IPC-A-610 behandelt die Abnahme elektronischer Baugruppen. Das konkrete Kriterium hängt vom Bauteiltyp, Anschluss, der Klasse und der Ausgabe ab. Elektrische oder funktionale Prüfungen sowie Prozessanforderungen sind gesondert festzulegen.
Schematische Darstellung einer Durchsteck-Lötstelle; tatsächliche Füllung und Benetzung nach Bauteil, Klasse und Ausgabe beurteilen:
Oberseite Lötseite
+------------------+ +------------------+
| Pin | | Pin |
| || | | || |
| || | | __||__ |
| || | | / || \ |
| || | | / Lötmeniskus |
+--------||--------+ +--------||--------+
| || | | || |
| || | | || |
+------------------+ +------------------+
| Merkmal der Baugruppe | Festzulegende Angaben | Anzufordernder Nachweis | Häufiger Fehler bei der Abgrenzung |
|---|---|---|---|
| Füllung und Benetzung bei Durchsteckanschlüssen | Anwendbarer Anschlusstyp, Klasse, Ausnahmen und Prüfverfahren | Prüfung zugänglicher Lötstellen und weitere vereinbarte Bewertungen | Einen Füllgrad auf alle Anschlüsse übertragen |
| Überstand oder Neigung von Chip-Bauteilen | Kriterien für das konkrete Gehäuse und den Anschluss | Geeignete optische Prüfung | Einen Winkel oder Prozentwert als allgemeingültig behandeln |
| BGA-Lötstellen | Anwendbare Anforderungen an die Verarbeitung sowie separat festgelegte Grenzwerte für verdeckte Lötstellen | Vereinbarte Röntgen-, elektrische und gegebenenfalls weitere Prüfungen | Einen Void-Grenzwert auf alle BGAs oder Klassen übertragen |
| QFN- oder Leistungspad | Anforderungen an Gehäuse, Prozess und kundenseitige Void- oder Wärmebewertung | Vereinbarte Bildgebung sowie Funktions- oder Wärmeprüfung | BGA-Grenzwerte auf große freiliegende Pads übertragen |
| Lötkugeln oder Rückstände | Kriterien zu Verbleib, Abstand und Verunreinigung | Prüf- und Freigabeaufzeichnungen | Lose Rückstände wegen einer Beschichtung pauschal akzeptieren |
| Bauteilposition | Freigegebene Stückliste, Polarität, Position und zutreffende Montagekriterien | Erstmuster und festgelegte Produktionsprüfabdeckung | Bestückgenauigkeit mit vollständiger Abnahme gleichsetzen |
Reflow-Atmosphäre oder Vakuum können bei entsprechender Begründung Prozessoptionen sein; Klasse 3 allein schreibt keine bestimmte Ofentechnik vor. Stimmen Sie Gehäuse, Lotpaste, Profil, Prüfabdeckung und Abnahmekriterien mit dem Bestückdienstleister ab.
Schliffbildprüfung: Welche Erkenntnisse ein Coupon liefert
Oberflächenprüfung, elektrische Tests und ein zerstörender Schliff erfassen unterschiedliche Risiken. Ein Schliffbild zeigt die untersuchte Ebene und Probe; es beweist weder den Zustand jeder Bohrung noch die künftige Lebensdauer.
Schematische Darstellung möglicher Prüfmerkmale im Schliff; Anforderungen hängen vom vereinbarten Aufbau ab:
Außenlagenkupfer
============+ +============
| | Bohrwand
Basismaterial| |Basismaterial
| |
Innenlagen--+ +--Innenlagen
| |
Prepreg | | Prepreg
============+ +============
Schliffebene: einzelne Probe und ausgewerteter Querschnitt
| Merkmal | Frage für den Prüfplan | Nachweis | Abnahmegrundlage |
|---|---|---|---|
| Hülsenintegrität und Übergangsbereich | Welche Bohrungsstrukturen und Übergänge sollen untersucht werden? | Gekennzeichnete Schliffe und Aufnahmen | Anwendbare Spezifikation, Ausgabe und Zeichnung |
| Harzrückzug oder Ablösung | Wo, in welchem Umfang und nach welcher Konditionierung wird geprüft? | Festgelegte Präparation und Messung | Merkmalsbezogene Anforderungen |
| Kupferüberzug und Füllung | Welche gefüllte oder überplattierte Konstruktion wurde bestellt? | Relevanter Schliff und Maßangaben | Anforderungen an den vereinbarten Aufbau |
| Bohrlochvorbereitung | Welche Vorgabe gilt für Schmierentfernung oder Rückätzung? | Schliffe an Verbindungsflächen | Vereinbarte Material-, Prozess- und Vertragsanforderungen |
| Thermische Beanspruchung | Welche Probe, Methode, Bedingungen und Wiederholungen gelten? | Prüfaufzeichnungen vor und nach der Belastung | Vereinbarte Leiterplattenspezifikation und Prüfplan |
IPC-TM-650 2.6.8E behandelt die thermische Beanspruchung metallisierter Bohrungen. Die Standardbedingung A beträgt 288 °C ±5 °C für 10 Sekunden (+1/−0); außerdem sind andere festgelegte Bedingungen vorgesehen. Die Methode legt nicht pauschal einen Prüfzyklus für Klasse 2 und drei für Klasse 3 fest. Wiederholungen, Coupon- und Probenzuordnung sowie Abnahme sind in den maßgeblichen Anforderungen festzulegen.
Vereinbaren Sie Probenahme und Rückverfolgbarkeit für Nutzen und Fertigungslos vor Produktionsbeginn. Aus der Klassenbezeichnung allein folgt weder eine allgemeine Schliffprüfung pro Nutzen noch eine Beschränkung auf Prüfungen zu Losbeginn und -ende.
IPC-Klasse 2 und Klasse 3: Kosten- und Lieferzeitfaktoren für den Einkauf
Vergleichsschema für Angebotspositionen; keine pauschale Kosten- oder Zeitprognose:
+--------------------------+----------------------------+
| Angebotsfaktor | Projektbezogen vergleichen |
+--------------------------+----------------------------+
| Geometrie / Registrierung| Aufbau und Änderungen |
| Galvanik / Bohrungen | Anforderungen / Nachweise |
| Bestückprüfung | Prüfumfang / Abdeckung |
| Dokumentation | Format / Stichprobe |
| Material / Sonderprozess | Verfügbarkeit / Termin |
+--------------------------+----------------------------+
Vergleichen Sie Angebote für denselben freigegebenen Aufbau und denselben Nachweisumfang. Zusätzliche Kontrollen können Kosten oder Zeitplan beeinflussen; ein fester Klassenaufschlag, Ausschusszuschlag, Galvanikzeitwert oder Bohrhubgrenzwert gilt jedoch nicht für jede Leiterplatte.
| Kosten- oder Zeitfaktor | Mögliche Änderung | Was der Einkauf vergleichen sollte |
|---|---|---|
| Geometrie und Registrierung | Machbare Pads, Bohrungen, Lagenzahl oder HDI-Ausführung | Freigegebener Aufbau und vorgeschlagene Konstruktionsänderungen |
| Galvanik und Bohrungsstrukturen | Prozessfenster und erforderliche Verifikation | Fertigvorgaben, Schliffe und Abnahmekriterien |
| Bestückprüfung | Bauteilzugänglichkeit, ausgewählte Bildgebung und Prüfabdeckung | Festgelegte Verfahren und tatsächliche Abdeckung statt einer nur aus der Klasse abgeleiteten Geräteliste |
| Dokumentation | Erstmuster-, Coupon-, Los- und Abweichungsaufzeichnungen | Format, Verknüpfung, Stichprobenumfang und Aufbewahrung |
| Material und Sonderprozesse | Verfügbarkeit, Qualifizierung und Fertigungsroute | Benannte Materialgüten, Ersatzstoffe und bestätigter Zeitplan |
Fordern Sie projektbezogene Preise und Lieferzeiten an, nachdem der Hersteller die Zeichnung geprüft hat. Prozessroute und vereinbarte Grenzwerte bestimmen Kapazität, Werkzeuge, Ausschusskalkulation und Prüfaufwand.
Entscheidungshilfe: Wann Klasse 1, Klasse 2 oder Klasse 3 spezifizieren?
Beginnen Sie bei der vorgesehenen Verwendung, den Folgen eines Funktionsausfalls, den Umgebungsbedingungen, der Reparaturstrategie und den vertraglichen Anforderungen. Die zuständige Entwicklungs- oder Qualitätsstelle legt die passende Klasse und etwaige Zusatzanforderungen fest; der Einkauf stellt sicher, dass Lieferanten diese Vorgaben einheitlich anbieten.
Ordnen Sie einem kommerziellen Produkt, einem kritischen Messgerät oder einer Fahrzeugbaugruppe die Klasse nicht allein anhand der Branche oder Marktbezeichnung zu. Unterscheiden Sie die Anforderungen an die unbestückte Leiterplatte von denen an die Baugruppe und vereinbaren Sie die nötigen Prüfungen und Nachweise.
Entscheidungsrahmen für Produktklassen:
[ Produktdefinition ]
|
v
Einsatz, Ausfallfolgen, Umwelt und Vertrag prüfen
|
v
Zuständige Entwicklungs-/Qualitätsstelle wählt Klasse
|
v
Aufbau, Prüfumfang, Nachweise und Angebot abgleichen
Technische und kaufmännische Empfehlungen:
- Konsum- und IoT-Produkte: Klasse anhand der tatsächlichen Funktion, Ausfallfolgen und vereinbarten Produktanforderungen auswählen.
- Industrie- und Telekommunikationsprodukte: Einsatzbedingungen und geforderte Verfügbarkeit dokumentieren; daraus die anwendbaren Anforderungen ableiten.
- Fahrzeug-, Luftfahrt- und Verteidigungsanwendungen: Die zuständige Stelle muss Produktklasse, Vertragszusätze und erforderliche Qualifikationen ausdrücklich festlegen. Eine Branchenbezeichnung allein bestimmt die Klasse nicht.
Unterlagen für Anfrage und Fertigungsfreigabe
Mit der Anfrage oder dem Freigabepaket senden:
- Fertigungszeichnung mit ausdrücklicher Angabe von Norm und Klasse für die unbestückte Leiterplatte, zum Beispiel „Fertigung nach IPC-6012 Klasse 3 [oder Klasse 2]“.
- Bestückzeichnung mit ausdrücklicher Angabe von Norm und Klasse für die Baugruppe, zum Beispiel „Bestücken und prüfen nach IPC-A-610 Klasse 3 [oder Klasse 2]“.
- Gerber-Dateien (
RS-274X/Gerber X2) oderODB++/IPC-2581mit Pad-Bohrungs-Restringen, ausgelegt nach der gewählten Klasse sowie den vereinbarten Anforderungen an Bohrung, Registrierung und fertigen Restring. - Besondere Zuverlässigkeitsprüfungen, etwa thermische Stress-Coupons nach IPC-TM-650 2.6.8, Grenzwerte für ionische Reinheit oder separat vereinbarte Prüfungen verdeckter Lötstellen.
Vom Lieferanten anfordern (Nachweise vor der Freigabe):
- CAM-/DFM-Bericht vor Fertigungsbeginn mit Prüfung der Restringreserven auf Innen- und Außenlagen für die vereinbarten Bohrungsdurchmesser.
- Metallografischer Schliffbericht mit mittlerer und örtlicher Mindestdicke des Hülsenkupfers nach Aufbau, Klasse und Ausgabe sowie Angaben zu Kupferüberzug und Harzrückzug.
- Vereinbarter elektrischer Netzlistentest nach den anwendbaren IPC-9252-Anforderungen und TDR-Protokolle für Impedanzcoupons, sofern kontrollierte Impedanz gefordert ist.
- Vereinbarte Bestückprüfungen und Nachweise für ausgewählte verdeckte Lötstellen mit gehäusespezifischen Füllungs- oder Void-Kriterien und angegebener Prüfabdeckung.
Zuständigkeiten:
- Konstruktion: Via-Pads und Restringe für die gewählte IPC-Klasse auslegen, um Ausbrüche zu vermeiden, und thermische Anbindungen sowie Lötbarkeit anhand der tatsächlichen Anschlussanforderungen prüfen.
- Qualität: Festlegen, ob Leiterplattenfertigung und SMT-Bestückung derselben Klasse folgen oder eine freigegebene Kombination erhalten, etwa IPC-6012 Klasse 2 für die unbestückte Leiterplatte und IPC-A-610 Klasse 3 für die Bestückung; Couponberichte prüfen.
- Einkauf: Für das jeweilige Programm relevante Qualitätsmanagementzertifizierungen wie ISO 9001, IATF 16949 für Automotive oder ISO 13485 für Medizinprodukte bei der Angebotsprüfung bestätigen und die Prüfnachweise für Fertigungslose abstimmen.
Prüfpunkte für die stufenweise Freigabe:
- EVT: CAM-DFM-Prüfung der Restringe und Schliffbildprüfung des Hülsenkupfers an Erstmuster-Coupons.
- DVT: Vereinbarte Methode und Bedingungen für die thermische Beanspruchung sowie Bestückprüfung und erforderliche Bewertung verdeckter Lötstellen.
- PVT: Vollständigkeit der Qualitätsdokumentation anhand eines Probelaufs prüfen (Konformitätsbescheinigung, Laminatnachweise, Schliffpräparate und AOI-/AXI-Protokolle).
- MP: Vereinbarte Coupon- und Losrückverfolgbarkeit sowie Produktionsstichproben nach den festgelegten Anforderungen an Leiterplatte und Baugruppe.
Wenn Sie die Zuverlässigkeitsanforderungen Ihres Projekts festlegen, informieren Sie sich über unsere Mehrlagen-Leiterplatten, Dickkupfer-Leiterplatten und schlüsselfertige PCB-Bestückung oder laden Sie Ihre Fertigungsdaten hoch, um ein Angebot anzufordern.
Kann eine Leiterplatte nach IPC-Klasse 2 gefertigt und die Baugruppe nach Klasse 3 bestückt werden?
Die zuständige Produktstelle kann unterschiedliche Klassen für Leiterplattenfertigung und Baugruppe freigeben. Geben Sie jede Norm, Ausgabe und Klasse ausdrücklich an, einschließlich der erforderlichen Prüfungen und Funktionstests. Eine bestandene Sichtprüfung garantiert weder die vollständige Integrität jeder Lötstelle noch die Produktzuverlässigkeit.
Warum fallen Leiterplatten der Klasse 3 bei der Fertigungsprüfung am häufigsten durch?
Mögliche Ursachen sind Abweichungen bei Registrierung oder Restring, Galvanikfehler, Materialprobleme und Fehler bei der Bestückung. Fordern Sie die tatsächlichen Fehler- und Dispositionsdaten des Lieferanten für vergleichbare Aufbauten an; hier wird keine allgemeingültige Rangfolge von Ablehnungsgründen behauptet.
Worin unterscheidet sich IPC-6012 Klasse 3 von Klasse 3/A?
Bestellen Sie nicht allein anhand der Kurzbezeichnung. Geben Sie die genaue Ausgabe von IPC-6012, etwaige Ergänzungen für Raumfahrt oder Militär sowie die anwendbaren Abnahmekriterien an. Eine ältere Klassen- oder Ergänzungsbezeichnung ersetzt keine kontrollierte Beschaffungsspezifikation.
Erhöht die Angabe von IPC-Klasse 3 automatisch die Bauteilkosten?
Eine Abnahmeklasse für Leiterplatte oder Baugruppe legt nicht automatisch Temperaturklasse, AEC-Qualifikation oder Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe eines ICs fest. Bauteilanforderungen ergeben sich aus der Anwendung und der freigegebenen Stückliste. Vorgeschlagene Bauteil- oder Handhabungsänderungen benötigen eine eigene technische und qualitative Prüfung.