IEC 61188-5-1:2002

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61188-5-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-07
Cartes imprimées et cartes imprimées équipées –
Conception et utilisation –
Partie 5-1:
Considérations sur les liaisons pistes-soudures –
Prescriptions génériques
Printed boards and printed board assemblies –
Design and use –
Part 5-1:
Attachment (land/joint) considerations –
Generic requirements
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61188-5-1:2002
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exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
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base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61188-5-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-07
Cartes imprimées et cartes imprimées équipées –
Conception et utilisation –
Partie 5-1:
Considérations sur les liaisons pistes-soudures –
Prescriptions génériques
Printed boards and printed board assemblies –
Design and use –
Part 5-1:
Attachment (land/joint) considerations –
Generic requirements
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– 2 – 61188-5-1 © CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .10
1 Domaine d’application et objet.14
2 Références normatives .14
3 Termes et définitions.16
4 Exigences de conception.28
4.1 Généralités .28
4.1.1 Classification .30
4.1.2 Détermination des zones de report .30
4.2 Systèmes de dimensionnement .32
4.2.1 Tolérancement des composants .34
4.2.2 Tolérancement des pastilles .42
4.2.3 Réserves de fabrication.42
4.2.4 Tolérances d’assemblage.42
4.2.5 Analyse des dimensions et des tolérances.44
4.3 Possibilité de réalisation des conceptions.60
4.3.1 Zone de report pour montage en surface .62
4.3.2 Choix des composants standard.62
4.3.3 Développement du substrat du circuit .62
4.3.4 Considérations d'assemblage.62
4.3.5 Prévision des essais automatisés .62
4.3.6 Documentation du montage en surface.62
4.4 Contraintes d'environnement.62
4.4.1 Composants sensibles à l'humidité.62
4.4.2 Considérations d'environnement dans l'utilisation finale .64
4.5 Règles de conception.66
4.5.1 Espacement des composants .66
4.5.2 Assemblage des cartes à simple et double face.70
4.5.3 Conception du stencil de brasage.70
4.5.4 Hauteur de dépassement des composants pour nettoyage.70
4.5.5 Repères conventionnels .72
4.5.6 Conducteurs .78
4.5.7 Conseils relatifs aux trous de liaison.80
4.5.8 Réserves de fabrication normales.84
4.5.9 Mise en flan .88
4.6 Finitions des couches extérieures .94
4.6.1 Finitions des masques de brasage .94
4.6.2 Espacement du masque de brasage.94
4.6.3 Finition des zones de report .96
5 Validation de la qualité et de la fiabilité.96
5.1 Techniques de validation.96
6 Testabilité .98
6.1 Les cinq types d’essai .98
6.1.1 Essai de la carte nue.98
6.1.2 Essai sur la carte assemblée.100

61188-5-1 © IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD .11
1 Scope and object .15
2 Normative references.15
3 Terms and definitions.17
4 Design requirements .29
4.1 General .29
4.1.1 Classification .31
4.1.2 Land pattern determination.31
4.2 Dimensioning systems .33
4.2.1 Component tolerancing .35
4.2.2 Land tolerancing .43
4.2.3 Fabrication allowances .43
4.2.4 Assembly tolerancing .43
4.2.5 Dimension and tolerance analysis.45
4.3 Design producibility.61
4.3.1 SMT land pattern.63
4.3.2 Standard component selection .63
4.3.3 Circuit substrate development .63
4.3.4 Assembly considerations .63
4.3.5 Provision for automated test.63
4.3.6 Documentation for SMT.63
4.4 Environmental constraint.63
4.4.1 Moisture sensitive components.63
4.4.2 End-use environment considerations .65
4.5 Design rules.67
4.5.1 Component spacing .67
4.5.2 Single- and double-sided board assembly.71
4.5.3 Solder paste stencil.71
4.5.4 Component stand-off height for cleaning .71
4.5.5 Fiducial marks.73
4.5.6 Conductors .79
4.5.7 Via guidelines .81
4.5.8 Standard fabrication allowances .85
4.5.9 Panelization .89
4.6 Outer layer finishes .95
4.6.1 Solder-mask finishes.95
4.6.2 Solder-mask clearances .95
4.6.3 Land-pattern finishes.97
5 Quality and reliability validation .97
5.1 Validation techniques .97
6 Testability .99
6.1 Five types of testing .99
6.1.1 Bare-board test .99
6.1.2 Assembled board test.101

– 4 – 61188-5-1 © CEI:2002
6.2 Accès aux nœuds .100
6.2.1 Philosophie d’essai .100
6.2.2 Stratégie d’essai pour les cartes nues .102
6.3 Accès total aux nœuds de la carte assemblée .102
6.3.1 Préparation des essais en circuit.104
6.3.2 Essais avec multi-sondes .104
6.4 Accès limité aux nœuds .104
6.5 Aucun accès aux nœuds .106
6.6 Impact des montages d’essai en coquille.106
6.7 Caractéristiques d’essai des cartes imprimées .106
6.7.1 Espacement des zones de report d’essai.106
6.7.2 Taille et forme des pastilles d’essai .106
6.7.3 Paramètres de conception en vue des essais .108
7 Types de structure de cartes imprimées .110
7.1 Considérations générales.114
7.1.1 Catégories .116
7.1.2 Différence de dilatation thermique .116
7.2 Matériaux organiques.116
7.3 Matériaux non organiques .116
7.4 Autres structures de cartes imprimées .116
7.4.1 Structures à plan support .116
7.4.2 Technologie des cartes imprimées à haute densité.116
7.4.3 Interconnexion par fil discret .118
7.4.4 Structures à âme intégrée .118
7.4.5 Structures à âme en métal porcelainisé .118
8 Considérations d'assemblage dans la technologie du montage en surface .118
8.1 Séquence du montage en surface .118
8.2 Préparation des substrats .120
8.2.1 Application d'adhésif .120
8.2.2 Adhésifs conducteurs .122
8.2.3 Application de la pâte de brasure .122
8.2.4 Pièces de brasure préformées.122
8.3 Pose des composants .122
8.3.1 Transfert des données des composants .122
8.4 Processus de brasage.124
8.4.1 Soudage à la vague .124
8.4.2 Brasage en phase vapeur.126
8.4.3 Refusion par infrarouges .128
8.4.4 Convection à l'air chaud .128
8.4.5 Brasage par refusion au laser.128
8.5 Nettoyage .128
8.6 Réparations et reprises .130
8.6.1 Réutilisation des composants enlevés .130
8.6.2 Effets de dissipation thermique.130
8.6.3 Influence du type de matériau des cartes imprimées.132
8.6.4 Influence de la pastille de cuivre et du montage du conducteur .132
8.6.5 Sélection d’équipements adéquats pour les retouches .132
8.6.6 Influence de la structure équipée et des processus de brasage.132

61188-5-1 © IEC:2002 – 5 –
6.2 Nodal access .101
6.2.1 Test philosophy.101
6.2.2 Test strategy for bare boards .103
6.3 Full nodal access for assembled board.103
6.3.1 In-circuit test accommodation.105
6.3.2 Multi-probe testing .105
6.4 Limited nodal access .105
6.5 No nodal access .107
6.6 Clam-shell fixtures impact .107
6.7 Printed board test characteristics .107
6.7.1 Test land pattern spacing .107
6.7.2 Test land size and shape.107
6.7.3 Design for test parameters .109
7 Printed board structure types.111
7.1 General considerations .115
7.1.1 Categories .117
7.1.2 Thermal expansion mismatch.117
7.2 Organic base material .117
7.3 Non-organic base materials.117
7.4 Alternative PB structures.117
7.4.1 Supporting-plane PB structures .117
7.4.2 High-density PB technology.117
7.4.3 Discrete-wire interconnect .119
7.4.4 Constraining core structures.119
7.4.5 Porcelainized metal (metal core) structures .119
8 Assembly considerations for surface-mount technology (SMT).119
8.1 SMT assembly process sequence .119
8.2 Substrate preparation.121
8.2.1 Adhesive application .121
8.2.2 Conductive adhesive .123
8.2.3 Solder paste application .123
8.2.4 Solder preforms .123
8.3 Component placement .123
8.3.1 Component data transfer.123
8.4 Soldering processes.125
8.4.1 Wave soldering .125
8.4.2 Vapour-phase soldering .127
8.4.3 IR reflow .129
8.4.4 Hot air/gas convection.129
8.4.5 Laser reflow soldering .129
8.5 Cleaning .129
8.6 Repair/rework .131
8.6.1 Re-use of removed components .131
8.6.2 Heatsink effects .131
8.6.3 Dependence on printed board material type.133
8.6.4 Dependence on copper land and conductor layout .133
8.6.5 Selection of suitable rework equipment.133
8.6.6 Dependence on assembly structure and soldering processes.133

– 6 – 61188-5-1 © CEI:2002
Annexe A (informative) Impressions d’essai – Evaluation du processus .134
Annexe B (informative) Abréviations .140
Figure 1 – Exemple de tolérancement par profil .32
Figure 2 – Exemple de dimensionnement du condensateur 3216 pour un cordon de
brasure optimal .36
Figure 3 – Dimensionnement par profil d'un SOIC à sorties en aile de mouette .38
Figure 4 – Pas d'un composant à sorties multiples.48
Figure 5 – Condition de zone de délimitation du périmètre .58
Figure 6 – Orientation des composants pour le soudage à la vague .66
Figure 7 – Alignement de composants similaires.68
Figure 8 – Repères de flans et locaux.72
Figure 9 – Repères conventionnels locaux et globaux .74
Figure 10 – Emplacement des repères conventionnels sur une carte imprimée.74
Figure 11 – Zone dégagée autour des repères .76
Figure 12 – Géométries de montage en surface.78
Figure 13 – Trame d’essai de la capacité d'acheminement des conducteurs.80
Figure 14 – Relation entre la zone de report et trous de liaison .82
Figure 15 – Exemples de concepts de positionnement des trous de liaison .82
Figure 16 – Description des conducteurs .86
Figure 17 – Exemples de pastilles modifiées.88
Figure 18 – Flan classique en stratifié cuivre-verre .90
Figure 19 – Jeu entre conducteurs et rainure pour le rainurage en V .90
Figure 20 – Système à rupture (impression à fente guidée).92
Figure 21 – Fentes guidées .92
Figure 22 – Fenêtre d'un masque de brasage groupé.94
Figure 23 – Fenêtres de masque de brasage à poche .96
Figure 24 – Limites de température des composants .98
Figure 25 – Concept de grille de trous de liaison d'essai .104
Figure 26 – Relation générale entre la taille des contacts de test et les ratés de sonde .108
Figure 27 – Distance entre sonde d’essai et composant.110
Figure 28 – Séquence typique de l'assemblage pour trous traversant et montage
en surface .120
Figure 29 – Séquence typique du montage en surface sur une et deux faces .120
Figure A.1 – Description générale de l'impression de validation du processus et de ses
interconnexions .134
Figure A.2 – Cliché photographique de la face primaire de la carte d’essai IPC-A-49.136
Tableau 1 – Eléments de l'analyse des tolérances pour les composants à puce .50
Tableau 2 – Sorties pour ruban plat en L et en aile de mouette (pas supérieur
à 0,625 mm).50
Tableau 3 – Sorties pour ruban plat en L et en aile de mouette (pas inférieur
ou égal à 0,625 mm).52
Tableau 4 – Sorties rondes ou aplaties (forgées) .52
Tableau 5 – Sorties en J.52
Tableau 6 – Composants à extrémité rectangulaire ou carrée (condensateurs
et résistances céramique).52
Tableau 7 – Broches à embout cylindrique (MELF) .54
Tableau 8 – Broches à base seule .54

61188-5-1 © IEC:2002 – 7 –
Annex A (informative) Test patterns – Process evaluations .135
Annex B (informative) Abbreviations .141
Figure 1 – Profile tolerancing method.33
Figure 2 – Example of 3216 capacitor dimensioning for optimum solder fillet condition.37
Figure 3 – Profile dimensioning of gull-wing leaded SOIC.39
Figure 4 – Pitch for multiple leaded component.49
Figure 5 – Courtyard boundary area condition.59
Figure 6 – Component orientation for wave-solder applications .67
Figure 7 – Alignment of similar components.69
Figure 8 – Panel/local fiducials .73
Figure 9 – Local and global fiducials .75
Figure 10 – Fiducial locations on a printed board .75
Figure 11 – Fiducial clearance requirements.77
Figure 12 – Surface mounting geometries.79
Figure 13 – Conductor routing capability test pattern.81
Figure 14 – Land-pattern-to-via relationship .83
Figure 15 – Examples of via positioning concepts .83
Figure 16 – Conductor description .87
Figure 17 – Examples of modified landscapes .89
Figure 18 – Typical copper glass laminate panel .91
Figure 19 – Conductor clearance for V-groove scoring .91
Figure 20 – Breakaway (routed pattern) with routed slots .93
Figure 21 – Routed slots.93
Figure 22 – Gang solder mask window.95
Figure 23 – Pocket solder mask window .97
Figure 24 – Component temperature limits.99
Figure 25 – Test via grid concepts .105
Figure 26 – General relationship between test contact size and test probe misses.109
Figure 27 – Test probe feature distance from component.111
Figure 28 – Typical process flow for through-hole/surface-mount assembly.121
Figure 29 – Typical process flow for full surface-mount type 1b and 2b surface-mount
technology.121
Figure A.1 – General description of process validation contact pattern and interconnect.135
Figure A.2 – Photoimage of IPC-A-49 test board for primary side .137
Table 1 – Tolerance analysis elements for chip devices .51
Table 2 – Flat ribbon L and gull-wing leads (greater than 0,625 mm pitch).51
Table 3 – Flat ribbon L and gull-wing leads (less than or equal to 0,625 mm pitch) .53
Table 4 – Round or flattened (coined) leads.53
Table 5 – J leads.53
Table 6 – Rectangular or square-end components (ceramic capacitors and resistors) .53
Table 7 – Cylindrical end cap terminations (MELF).55
Table 8 – Bottom only terminations .55

– 8 – 61188-5-1 © CEI:2002
Tableau 9 – Porte-puce sans sorties à broches crénelées.54
Tableau 10 – Joints bout-à-bout .54
Tableau 11 – Sorties pour ruban plat en L et en aile de mouette intérieures
(condensateurs au tantale) .56
Tableau 12 – Sorties à téton plat .56
Tableau 13 – Environnements d'utilisation les plus défavorables pour les appareils
électroniques à montage en surface, et essais accélérés recommandés pour les
composants brasés en surface employés dans la plupart des catégories d'utilisation.64
Tableau 14 – Tolérances de largeur des conducteurs .86
Tableau 15 – Précision de positionnement des éléments .86
Tableau 16 – Comparaison des structures des cartes imprimées .110
Tableau 17 – Critères de choix des structures des cartes imprimées.114
Tableau 18 – Propriétés des matériaux des structures des cartes imprimées .114

61188-5-1 © IEC:2002 – 9 –
Table 9 – Leadless chip carrier with castellated terminations .55
Table 10 – Butt joints.55
Table 11 – Inward flat ribbon L and gull-wing leads (tantalum capacitors).57
Table 12 – Flat lug leads .57
Table 13 – Worst-case use environments for surface-mounted electronics and
recommended accelerated testing for surface-mount solder attachments by most
common use categories.65
Table 14 – Conductor width tolerances .87
Table 15 – Feature location accuracy.87
Table 16 – Printed board structure comparison .111
Table 17 – PB structure selection considerations .115
Table 18 – PB structure material properties .115

– 10 – 61188-5-1 © CEI:2002
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
CARTES IMPRIMÉES ET CARTES IMPRIMÉES ÉQUIPÉES –
CONCEPTION ET UTILISATION –
Partie 5-1: Considérations sur les liaisons pistes-soudures –
Prescriptions génériques
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, spécifications techniques, 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 61188-5-1 a été établie par le comité d'études 91 de la CEI:
Techniques d'assemblage des composants électroniques.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
91/292/FDIS 91/318/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.
Cette publication a été rédigée selon les directives ISO/CEI, Partie 3.
Les annexes A et B sont données uniquement à titre d'information.

61188-5-1 © IEC:2002 – 11 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
___________
PRINTED BOARDS AND PRINTED BOARD ASSEMBLIES –
DESIGN AND USE –
Part 5-1: Attachment (land/joint) considerations –
Generic requirements
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 cooperation 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 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 specifications, 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 marki
...