Kolme hyväksyttyä tarkastusmenetelmää ISO/IEC 80079‑34:2020 -standardissa – oma tulkintani käytännöstä
Tämän tekstin tulkinnat perustuvat yksinomaan omaan kokemukseeni elektroniikan valmistuksesta ja ATEX-prosesseista. Ne eivät ole virallisia ohjeita eivätkä korvaa sertifioitujen toimielinten tai kansallisen ATEX-viranomaisen ohjeistusta. Valmistaja ja ilmoitettu laitos vastaavat aina vaatimustenmukaisuudesta.
Olen huomannut erilaisia tapoja toteuttaa ATEX-kriittisten komponenttien varmistus piirikorteilta, eivätkä kaikki ole välttämättä johdonmukaisia ja varmistuksissa saattaa olla päällekäisyyksiä kolmen eri standardin vaatimuksen kanssa. Joskus varmistusmenetelmät ovat valittu hyvin aikaisessa proto- tai piensarjavaiheessa ja ovat käyneet raskaaksi toteuttaa tuotantomäärien kasvaessa.
Toteutustavat riippuvat hyvin pitkälti siitä, kuinka laajaa osaamista elektroniikan valmistusprosesseista löytyy ATEX-tuotteita valmistavalta taholta. ISO/IEC 80079-34:2020 -standardin liite A.4.2.2 on yksi käytännön kannalta selkeimmistä osioista: siinä määritellään, kuinka Ex-laitteiden turvallisuuskriittiset komponentit on varmistettava valmiilla piirilevyllä (PCB). Standardi hyväksyy kolme tarkastusmenetelmää: A, B ja C. Tässä oma näkemykseni siitä, miten nämä menetelmät toimivat käytännössä.
Menetelmä A: 100% visuaalinen tarkastus
Standardivaatimus: Jokainen ATEX-kriittinen komponentti tarkastetaan visuaalisesti valmiilta piirilevyltä.
Käytännössä tämä tarkoittaa:
- Tarkastetaan, että komponentti vastaa Ex-sertifioinnissa määriteltyä tyyppiä, arvoa ja valmistajaa.
- Tarkastetaan, että komponentin polariteetti on oikein (esim. diodi ei ole käännetty väärin päin).
- Tarkastetaan, että komponentin asento on oikein (komponentti on asetettu oikein juotospädeille eikä ole juotospädien ylitystä).
Milloin menetelmää käytetään:
Pienet sarjat, prototyypit tai käsin ladotut piirikortit. Työhön tarvitaan koulutettu tarkastaja sekä suurentavia apuvälineitä, kuten esimerkiksi suurennuslasi tai mikroskooppi.
Oma tulkintani:
Tämä on suoraviivainen mutta raskas menetelmä, ja inhimillisen virheen mahdollisuus on suuri. Manuaalisen visuaalisen tarkastuksen tarkkuus vaihtelee 55–75 %:n välillä. Ihmissilmän rasitus, keskittymisen herpaantuminen ja pienet komponenttimerkinnät johtavat siihen, että tätä ei voi suositella, jos haetaan toistettavaa laatua Ex-vaatimuksilla.
Menetelmä B: Ladontakoneen oikean syötön tarkastus + ladonnan visuaalinen tarkastus
Standardivaatimus: Ladontakoneiden oikea syöttö tarkastetaan ennen ladontaa ja jokaisen ATEX-kriittisen komponentin asento sekä polariteetti tarkastetaan visuaalisesti ladonnan jälkeen.
Käytännössä tämä tarkoittaa:
- Ladontakoneeseen asetetaan oikea komponenttikela oikeaan paikkaan. Tämä voidaan tehdä manuaalisesti, viivakoodien tai QR-koodien ja ohjelmiston avustamana tai hyödyntäen ladontakoneiden älykkäitä syöttimiä.
- SMT-ladonnan jälkeen tarkastetaan visuaaliseti, että:
- Komponentti on asetettu oikein juotospädeilleen ilman ylimenoa juotospädeiltä.
- Komponentin polariteetti on oikein.
Milloin menetelmää käytetään:
Menetelmä sopii pieniin, keskisuuriin ja suuriin sarjoihin, kun käytössä on varmat ja dokumentoitavat prosessit ladontakoneen oikean syötön varmistamisesta.
Oma tulkintani:
Jos ladontakoneen oikea syöttö tarkastetaan kunnolla ja ladontaohjelma on oikein, voidaan olla varmoja siitä, että komponentti on oikea. Komponentin asennuksen visuaalinen tarkastus voidaan tehdä myös AOI-laitteella, jolloin tarkkuus paranee ja inhimillinen virhe vähenee.
HUOM! Tämä menetelmä ei vaadi komponenttityyppien visuaalista tarkastusta valmiilta piirikortilta kuten menetelmä A. Kun prosessi on kunnolla dokumentoitu, tämä on luotettava ja skaalautuva ratkaisu Ex-tuotteisiin.
Menetelmä C: Automaattinen testaus + visuaalinen tarkastus tietyille komponenteille
Standardivaatimus: Ladonnan jälkeen kaikki ATEX-kriittiset komponentit testataan automaattisesti sekä rinnankytkettyjen zenerien ja diodien tyyppinumerot tarkastetaan visuaalisesti.
Käytännössä tämä tarkoittaa:
- Automaattinen testijärjestelmä (esim. flying probe) mittaa komponenttien sähköisen toiminnan.
- Rinnankytkettyjen zenerien ja diodien merkinnät tarkastetaan visuaalisesti.
Milloin menetelmää käytetään:
Silloin, kun on käytössä automaattinen testausjärjestelmä ja komponenttien sähköisen toiminnan testaus on mahdollista ja tarkastettavia ATEX-kriittisiä komponentteja on rajallisesti.
Oma tulkintani:
Automaattitestaus on tehokas apu joissakin tapauksissa, mutta ei poista visuaalisen tarkastuksen tarvetta kaikissa tilanteissa. Jos valmistajalla on käytössä automaattinen testaus, hyvin todennäköisesti myös kohdan B vaatimukset täyttyvät.
Tarkennus siitä mitä standardissa mainittu ”käsin koottu piirilevy” tarkoittaa
Standardi edellyttää, että käsin koottujen piirilevyjen eristysvälit tarkastetaan 100-prosenttisesti:
Kaikkien käsin tehtyjen painettujen piirilevyjen määriteltyjen erotusvälien vaatimusten mukaisuus olisi todennettava 100-prosenttisesti.
On erittäin tärkeää ymmärtää mitä ”käsin tehty” tarkoittaa tässä kontekstissa. Tämä vaatimus ei koske automaattisella ladontalinjalla ladottuja komponentteja. Sen sijaan vaatimus rajoittuu manuaalisesti käsinladottuihin komponentteihin. Tämä tarkoittaa:
- SMT-komponentit on ladottu käsin ja juotettu kolvilla tai reflow-uunissa.
- Perinteiset läpireikäkomponentit on asennettu käsin ja juotettu kolvilla tai aaltojuotoskoneessa.
- Missä tahansa vaiheessa jolloin ihminen asettaa käsin komponentin piirikortille ja määrää komponentin lopullisen asennon.
Tällaisissa tilanteissa komponenttien sijoittelussa voi olla vaihtelua, joka vaikuttaa eristysväleihin. Siksi näiden välien tarkastus on pakollinen. Koneellisessa ladonnassa eristysvälien tarkastus ei ole pakollista, koska sijoittelu on tarkkaa ja kontrolloitua.
Yhteenveto
Oikean varmistusmenetelmän valinta ei ole pelkästään standardien vaatimusten täyttämistä. Se on myös valinta prosesseista joilla voi olla merkittävä vaikutus tuotteiden valmistuskustannuksiin.
- Menetelmä A täyttää teknisesti standardin vaatimukset, mutta on käytännössä erittäin raskas toteuttaa.
- Menetelmä B on ”työhevonen” joka tarjoaa hyvän tasapainon luotettavuudelle ja prosessien tehokkuudelle.
- Menetelmä C on hyvä automaattinen vaihtoehto, mutta vaatii menetelmän rajojen ymmärtämistä.
