Printed boards and printed board assemblies - Design and use - Part 1-1: Generic requirements - Flatness considerations for electronic assemblies

Describes those factors which control the flatness of rigid printed boards and their assemblies. This standard incorporates advice regarding design, base material, unassembled printed boards, and printed board assemblies.

Cartes imprimées et cartes imprimées équipées - Conception et utilisation - Partie 1-1: Prescriptions génériques - Considérations concernant la planéité d'ensembles électroniques

Décrit les facteurs déterminant la planéité de cartes imprimées rigides et leurs ensembles. La présente norme comprend des conseils relatifs à la conception, au matériau de base, aux cartes imprimées non équipées et aux cartes imprimées équipées.

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24-Sep-2020
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25-Sep-2020
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IEC 61188-1-1:1997 - Printed boards and printed board assemblies - Design and use - Part 1-1: Generic requirements - Flatness considerations for electronic assemblies
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Standards Content (sample)

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61188-1-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-08
Cartes imprimées et cartes imprimées équipées –
Conception et utilisation –
Partie 1-1:
Prescriptions génériques –
Considérations concernant la planéité
d'ensembles électroniques
Printed boards and printed board assemblies –
Design and use –
Part 1-1:
Generic requirements –
Flatness considerations for electronic assemblies
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61188-1-1: 1997
---------------------- Page: 1 ----------------------
Numéros des publications Numbering

Les publications de la CEI sont numérotées à partir de As from the 1st January 1997 all IEC publications are

60000 dès le 1er janvier 1997. issued with a designation in the 60000 series.
Publications consolidées Consolidated publications

Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications

la CEI incorporant amendements sont disponibles. Par including amendments are available. For example,

exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to

indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication

publication de base incorporant l’amendement 1, et la incorporating amendment 1 and the base publication

publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication

Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under

constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the

actuel de la technique. content reflects current technology.

Des renseignements relatifs à la date de Information relating to the date of the reconfirmation of

reconfirmation de la publication sont disponibles dans the publication is available in the IEC catalogue.

le Catalogue de la CEI.

Les renseignements relatifs à ces révisions, à l'établis- Information on the revision work, the issue of revised

sement des éditions révisées et aux amendements editions and amendments may be obtained from

peuvent être obtenus auprès des Comités nationaux de IEC National Committees and from the following

la CEI et dans les documents ci-dessous: IEC sources:
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Accès en ligne* On-line access*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications

Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates

(Accès en ligne)* (On-line access)*
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols

En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to

se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary

technique International (VEI). (IEV).

Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs

et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are

lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to

utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical

symbols for use on equipment. Index, survey and
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et

compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:

Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
Publications de la CEI établies par IEC publications prepared by the same
le même comité d'études technical committee

L'attention du lecteur est attirée sur les listes figurant The attention of readers is drawn to the end pages of

à la fin de cette publication, qui énumèrent les this publication which list the IEC publications issued

publications de la CEI préparées par le comité by the technical committee which has prepared the

d'études qui a établi la présente publication. present publication.

* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

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NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61188-1-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-08
Cartes imprimées et cartes imprimées équipées –
Conception et utilisation –
Partie 1-1:
Prescriptions génériques –
Considérations concernant la planéité
d'ensembles électroniques
Printed boards and printed board assemblies –
Design and use –
Part 1-1:
Generic requirements –
Flatness considerations for electronic assemblies
 IEC 1997 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved

Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in

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copie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.

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International Electrotechnical Commission
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---------------------- Page: 3 ----------------------
– 2 – 61188-1-1 © CEI:1997
SOMMAIRE
Pages

AVANT-PROPOS............................................................................................................................ 4

INTRODUCTION............................................................................................................................. 6

Articles

1 Domaine d'application.............................................................................................................. 8

2 Référence normative................................................................................................................ 8

3 Prescriptions de base............................................................................................................... 8

3.1 Conception....................................................................................................................... 8

3.2 Fabrication de cartes rigides............................................................................................ 8

3.3 Assemblage..................................................................................................................... 10

3.4 Utilisation.......................................................................................................................... 10

4 Défauts de planéité – Matériau de base cuivré rigide .............................................................. 10

4.1 Causes............................................................................................................................. 10

4.2 Prévention et correction ................................................................................................... 12

4.3 Méthodes d’essai et prescriptions.................................................................................... 12

5 Défauts de planéité – Cartes imprimées rigides non équipées................................................ 12

5.1 Causes............................................................................................................................. 12

5.2 Prévention........................................................................................................................ 16

5.3 Rectification...................................................................................................................... 16

5.4 Prescriptions relatives à la planéité.................................................................................. 16

5.5 Méthodes de mesure ....................................................................................................... 18

6 Défauts de planéité – Cartes imprimées équipées rigides....................................................... 18

6.1 Causes............................................................................................................................. 18

6.2 Prévention........................................................................................................................ 20

6.3 Correction......................................................................................................................... 20

7 Problèmes liés au placement des composants montés en surface......................................... 20

7.1 Placement des composants (assemblage)...................................................................... 20

7.2 Prescriptions concernant les machines de placement..................................................... 20

8 Défauts de planéité en service ................................................................................................. 22

9 Résumé des mesures préventives........................................................................................... 22

10 Résumé des actions correctives .............................................................................................. 22

---------------------- Page: 4 ----------------------
61188-1-1 © IEC:1997 – 3 –
CONTENTS
Page

FOREWORD ................................................................................................................................... 5

INTRODUCTION............................................................................................................................. 7

Clause

1 Scope....................................................................................................................................... 9

2 Normative reference................................................................................................................. 9

3 Basic requirements................................................................................................................... 9

3.1 Design.............................................................................................................................. 9

3.2 Rigid board manufacture.................................................................................................. 9

3.3 Assembly.......................................................................................................................... 11

3.4 Use................................................................................................................................... 11

4 Deviations from flatness – Rigid copper-clad base material .................................................... 11

4.1 Causes............................................................................................................................. 11

4.2 Prevention and correction ................................................................................................ 13

4.3 Test methods and requirements ...................................................................................... 13

5 Deviations from flatness – Unassembled rigid printed boards................................................. 13

5.1 Causes............................................................................................................................. 13

5.2 Prevention........................................................................................................................ 17

5.3 Rectification...................................................................................................................... 17

5.4 Requirements for flatness................................................................................................ 17

5.5 Measurement methods.................................................................................................... 19

6 Deviations from flatness – Rigid printed board assemblies ..................................................... 19

6.1 Causes............................................................................................................................. 19

6.2 Prevention........................................................................................................................ 21

6.3 Correction......................................................................................................................... 21

7 Problems associated with placement of surface-mounted components.................................. 21

7.1 Placement of components (assembly)............................................................................. 21

7.2 Requirements for "pick-and-place" machines.................................................................. 21

8 Deviations from flatness in service...........................................................................................23

9 Prevention summary................................................................................................................ 23

10 Corrective action summary....................................................................................................... 23

---------------------- Page: 5 ----------------------
– 4 – 61188-1-1 © CEI:1997
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
_________
CARTES IMPRIMÉES ET CARTES IMPRIMÉES ÉQUIPÉES –
CONCEPTION ET UTILISATION –
Partie 1-1: Prescriptions génériques –
Considérations concernant la planéité d'ensembles électroniques
AVANT-PROPOS

1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée

de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de

favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de

l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.

Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le

sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en

liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation

Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.

2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure

du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés

sont représentés dans chaque comité d’études.

3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés

comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.

4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de

façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes

nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale

correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.

5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité

n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.

6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire

l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour

responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.

La Norme internationale CEI 61188-1-1 a été établie par le comité d'études 52 de la CEI:

Circuits imprimés.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
52/721/FDIS 52/738/RVD

Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant

abouti à l'approbation de cette norme.
---------------------- Page: 6 ----------------------
61188-1-1 © IEC:1997 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
_________
PRINTED BOARDS AND PRINTED BOARD ASSEMBLIES –
DESIGN AND USE –
Part 1-1: Generic requirements –
Flatness considerations for electronic assemblies
FOREWORD

1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising

all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote

international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To

this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is

entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may

participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising

with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization

for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two

organizations.

2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an

international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation

from all interested National Committees.

3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form

of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.

4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International

Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any

divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly

indicated in the latter.

5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any

equipment declared to be in conformity with one of its standards.

6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject

of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

International Standard IEC 61188-1-1 has been prepared by IEC technical committee 52:

Printed circuits.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
52/721/FDIS 52/738/RVD

Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on

voting indicated in the above table.
---------------------- Page: 7 ----------------------
– 6 – 61188-1-1 © CEI:1997
INTRODUCTION

Les techniques relatives aux cartes imprimées rigides exigent un degré élevé de planéité au

niveau des substrats et des ensembles or, il existe plusieurs causes possibles de distorsion.

Toutes les personnes impliquées, à un stade quelconque, dans la conception, la fabrication et

l'utilisation doivent être conscientes des problèmes potentiels et doivent les comprendre. Il est

primordial qu'elles portent une attention particulière aux facteurs qu'elles maîtrisent.

Le tableau ci-dessous fait référence aux trois méthodes d'essai indiquées dans la CEI 61189-2.

Liste de contrôle des méthodes d’essais de courbure
et de vrillage pour matériaux
CEI 61189-2
Paramètre Condition
Essai n°
Courbure Telle qu’à réception 2M01
Courbure Après traitement 2M02
Vrillage Telle qu’à réception 2M01
Vrillage Après traitement 2M04
---------------------- Page: 8 ----------------------
61188-1-1 © IEC:1997 – 7 –
INTRODUCTION

Rigid printed board technology demands a high degree of flatness in substrates and

assemblies and distortion may result from a number of causes. All individuals involved at any

stage of design, manufacture and use shall be aware of and understand the potential

problems. It is essential that they pay specific attention to those factors under their control.

The following table shows the references to the three test methods given in IEC 61189-2.

Bow and twist test method checklist for materials
IEC 61189-2
Parameter Condition
Test No.
Bow As received 2M01
Bow After processing 2M02
Twist As received 2M01
Twist After processing 2M04
---------------------- Page: 9 ----------------------
– 8 – 61188-1-1 © CEI:1997
CARTES IMPRIMÉES ET CARTES IMPRIMÉES ÉQUIPÉES –
CONCEPTION ET UTILISATION –
Partie 1-1: Prescriptions génériques –
Considérations concernant la planéité d'ensembles électroniques
1 Domaine d'application

La présente partie de la CEI 61188 décrit les facteurs déterminant la planéité de cartes

imprimées rigides et de leurs ensembles. L'objectif de la présente norme consiste à informer le

concepteur, le fabricant, l'assembleur et l'utilisateur de cartes imprimées rigides et de leurs ensembles

de ces facteurs affectant leur planéité. La présente norme comprend des conseils relatifs:

– à la conception (article 3);
– au matériau de base (article 4);
– aux cartes imprimées non équipées (article 5);
– aux cartes imprimées équipées (article 6).
2 Référence normative

Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions, qui par suite de la référence

qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 61188. Au

moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Tout document normatif

est sujet à révision, et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente partie de

la CEI 61188 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes

des documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le

registre des Normes Internationales en vigueur.

CEI 61189-2: 1997, Méthodes d'essai pour les matériaux électriques, les structures d’interconnexion

et ensembles – Partie 2: Méthodes d'essai des matériaux pour les structures d'interconnexion

3 Prescriptions de base
3.1 Conception

Le concepteur de la carte/de l'ensemble imprimé doit avoir pour objectif la réalisation d'une

construction mécaniquement équilibrée. Dans le cas de la carte imprimée, une construction

équilibrée implique la répartition uniforme de la quantité de résine, du renforcement et de la

feuille métallique autour du centre de la carte selon un axe quelconque. Par ailleurs, si le métal

est lié au substrat (comme dissipateur thermique, par exemple), il faut comprendre dans quelle

mesure le métal contribue à la planéité.

Les cartes imprimées équipées présentent généralement des composants sur une seule face.

Cependant, avec l'introduction du montage en surface, de nombreuses conceptions de cartes

présentent des composants sur les deux faces. Un placement correct des composants en

fonction de la taille, du poids et du nombre de sorties à relier sur la carte améliorera les

caractéristiques de planéité de l'ensemble.
3.2 Fabrication de cartes rigides

Le fabricant de cartes rigides doit envisager une utilisation et un traitement du matériau

permettant de minimiser la distorsion.
---------------------- Page: 10 ----------------------
61188-1-1 © IEC:1997 – 9 –
PRINTED BOARDS AND PRINTED BOARD ASSEMBLIES –
DESIGN AND USE –
Part 1-1: Generic requirements –
Flatness considerations for electronic assemblies
1 Scope

This part of IEC 61188 describes those factors which control the flatness of rigid printed

boards and their assemblies. The object of this standard is to inform the designer,

manufacturer, assembler and user of rigid printed boards and their assemblies about those

factors affecting their flatness. This standard incorporates advice regarding:
– design (clause 3);
– base material (clause 4);
– unassembled printed boards (clause 5);
– printed board assemblies (clause 6).
2 Normative reference

The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,

constitute provisions of this part of IEC 61188. At the time of publication, the editions indicated

were valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements based

on this part of IEC 61188 are encouraged to investigate the possibility of applying the most

recent editions of the normative documents indicated below. Members of IEC and ISO maintain

registers of currently valid International Standards.

IEC 61189-2: 1977, Test methods for electrical materials, interconnection structures and

assemblies – Part 2: Test methods for materials for interconnection structures
3 Basic requirements
3.1 Design

The designer of the rigid board/assembly shall aim to achieve a mechanically balanced

construction. For the printed board, balanced construction pertains to the even distribution of

the amount of resin, reinforcement and metallic foil about the centre of the board in any axis. In

addition, if metal is bonded to the substrate (e.g. as a heat sink) the contribution to flatness

provided by the metal must be understood.

Printed board assemblies usually have components on only one side. However, with the advent

of surface mounting, many designs have both sides of the board populated with components.

Proper location of components by size, weight and the number of leads to be attached to the

board will improve the flatness characteristics of the assembly.
3.2 Rigid board manufacture

The rigid board manufacturer shall consider how to use and process the material to minimize

distortion.
---------------------- Page: 11 ----------------------
– 10 – 61188-1-1 © CEI:1997
3.3 Assemblage

L'assembleur de cartes rigides doit essayer de garantir qu'aucune distorsion n'est introduite,

particulièrement au cours des opérations de brasage et des manipulations.
3.4 Utilisation

L'utilisateur doit, par un stockage et une pratique corrects du matériel, minimiser les risques

d'apparition de distorsions après l'assemblage.
4 Défauts de planéité – Matériau de base cuivré rigide
4.1 Causes

Les causes suivantes peuvent contribuer, seules ou combinées, à la distorsion du matériau cuivré.

4.1.1 Renforcement

Il n'est pas exclu que les tissus de verre soient soumis à des contraintes lors du tissage et du

traitement. La distorsion du produit stratifié, introduite par des feuilles individuelles de tissu de

verre soumises à des contraintes, sera réduite.
4.1.2 Feuille de cuivre
La feuille de cuivre a un effet généralement réduit au niveau de la distorsion.
4.1.3 Matériau à l'état B (feuille préimprégnée)

L'imprégnation du renforcement avec de la résine, qui est ensuite partiellement traitée, produit

un matériau de base «à l'état B» (feuille préimprégnée). Une imprégnation non uniforme peut

engendrer des contraintes à l'origine d'une distorsion du produit stratifié. Ces contraintes sont

susceptibles d'être attribuées à:

– une tension inégale appliquée au renforcement tandis qu'il est soumis au traitement

(imprégnateur de résine);

– une épaisseur de résine inégale ou non uniforme sur la largeur de la feuille de

renforcement;

– un traitement (polymérisation) impropre de la résine, c’est-à-dire, en dessous ou au-dessus

du traitement à l'état B.
4.1.4 Stratification

Une pression et une température de stratification non uniformes engendrent des contraintes.

Une construction déséquilibrée, c’est-à-dire, des feuilles non alignées dans les directions X

et Y provoquera l'apparition de contraintes.

Une distorsion quelconque est aggravée par la présence d'une feuille sur un seul côté de

stratifié. La distorsion croît en même temps que l'épaisseur de la feuille. Par ailleurs, lorsque

l'une des faces d'un stratifié est plaquée avec une feuille plus épaisse que l'autre, une

distorsion peut en résulter.
4.1.5 Découpage et manipulation

Les méthodes de découpage peuvent provoquer des contraintes. Le stockage du matériau fini

sur un plan non horizontal peut occasionner une distorsion.
---------------------- Page: 12 ----------------------
61188-1-1 © IEC:1997 – 11 –
3.3 Assembly

The rigid board assembler shall try to ensure that no distortion is introduced, particularly during

soldering and handling operations.
3.4 Use

The user shall, by good storage and equipment practice, minimize the likelihood of distortion

occurring after assembly.
4 Deviations from flatness – Rigid copper-clad base material
4.1 Causes

The following can contribute, either singly or in combination, to distortion of copper-clad

material.
4.1.1 Reinforcement

Glass fabrics may be stressed during weaving and treatment. Distortion of the laminated

product introduced by individual sheets of stressed glass fabric will be small.
4.1.2 Copper foil
The effect of the copper foil on distortion is usually small.
4.1.3 B-stage material (prepreg)

Impregnation of the reinforcement with resin, which is subsequently partially cured, produces

"B-stage" base material (prepreg). Non-uniform impregnation can produce stresses which

result in distortion in the laminated product. These stresses may be attributed to:

– uneven tension applied to the reinforcement as it passes through the treater (resin

impregnator);
– uneven or non-uniform thickness of resin across the reinforcement sheet width;

– improper curing (polymerization) of the resin, that is, under or over cure at the B-stage.

4.1.4 Lamination

Non-uniform laminating pressure and temperature builds in stresses. Unbalanced construction,

i.e. plies which are out of alignment in the X and Y directions will cause stresses to be present.

Foil on one side only of a laminate can make any distortion worse. The thicker the foil, the

greater will be the distortion. In addition, when one
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.