کوپن آزمون PCB ساختاری آزمایشی است که به‌طور ویژه برای بازنمایی ویژگی‌های منتخب یک برد مدار چاپی طراحی می‌شود. این کوپن به سازنده یا تیم کیفیت امکان می‌دهد آن ویژگی‌ها را اندازه‌گیری یا بررسی کند، بی‌آنکه لزوماً برد قابل‌استفاده محصول را برش دهد. کوپن امپدانس، کوپن سوراخ‌های آبکاری‌شده و نمونه لحیم‌پذیری به پرسش‌های متفاوتی پاسخ می‌دهند؛ قبولی در یکی ثابت نمی‌کند که بقیه نیز قبول شده‌اند.
نقطه شروع مناسب این نیست که «چه کوپنی همراه برد ارائه می‌شود؟»، بلکه این پرسش است: «نتیجه باید پشتوانه کدام تصمیم باشد؟» ویژگی موردنظر، شرایط ساختی را که کوپن باید بازنمایی کند، آزمون و معیارهای پذیرش، و واحدهای تولیدی را که نتیجه به آن‌ها مرتبط می‌شود مشخص کنید. پیش از انتشار پنل و برنامه آزمون، درباره این جزئیات با سازنده توافق کنید.
برای بررسی دقیق‌تر آزمون مخرب، راهبرد کوپن‌های مقطع‌نگاری را ببینید. برای تفسیر شکل موج TDR اندازه‌گیری‌شده، نحوه خواندن گزارش TDR کوپن امپدانس را بخوانید. اینجا بر انتخاب و درخواست شواهد برای چند پرسش راستی‌آزمایی متفاوت تمرکز می‌کنیم.
این تصویر یک پنل مفهومی را نشان می‌دهد، نه چیدمان ساخت یا تجویزی برای تعداد کوپن‌ها. ساختارهای شماره‌گذاری‌شده نشان‌دهنده 1 یک خط امپدانس، 2 ساختارهای سوراخ آبکاری‌شده برای برش مقطع، و 3 نمونه‌ای جداگانه برای بررسی پرداخت سطح هستند. طراحی، جای‌گذاری و آزمون واقعی به برنامه مورد توافق بستگی دارد.
مقطع‌نگاری سوراخ آبکاری‌شده از نمونه بازرسی NASA/GSFC در سال 2009. پیکان‌های اصلی نبود حلقه‌های حلقوی داخلی و خارجی را مشخص می‌کنند. این نمونه‌ای از عیب گزارش‌شده در یک منبع است، نه نمونه APTPCB و نه حد پذیرش همگانی. منبع: Charles E. Powers، مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا. اعتبار تصویر و سابقه منبع.
کوپن آزمون چه چیزی را بازنمایی می‌کند؟
کوپن شامل ویژگی‌هایی است که برای اندازه‌گیری خاصی انتخاب شده‌اند: خط انتقال کنترل‌شده، سوراخ‌های آبکاری‌شده، پدهای سطحی یا الگوی دیگری. ممکن است همراه بردهای تولید روی پنل ساخته شود یا در آرایشی دیگر که توافق شده است. ارتباط مهم با محصول، ساختار و سابقه فرایند است، نه صرفاً اینکه واژه «کوپن» روی نمونه چاپ شده باشد.
برای بررسی سوراخ آبکاری‌شده، میزان بازنمایی می‌تواند به ساختار لایه‌ها، ویژگی سوراخ‌شده، عمق سوراخ، توالی آبکاری و اتصالات مورد بررسی بستگی داشته باشد. برای امپدانس، لایه کنترل‌شده، دی‌الکتریک و آرایش مرجع، هندسه ترک و دسترسی اندازه‌گیری اهمیت دارند. در بررسی پرداخت سطح، ویژگی‌های نمایان، پرداخت و نحوه کار با نمونه پس از آن مهم‌اند. جزئیاتی که باید با هم تطبیق داشته باشند به آزمون و ریسک محصول وابسته‌اند.
کوپن، نسخه عملکردی کوچک‌شده‌ای از کل برد نیست. ممکن است ساختاری را عمداً ساده کنند تا اندازه‌گیری تکرارپذیر شود. این ساده‌سازی فقط زمانی مفید است که تیم بداند چه چیزهایی حذف شده‌اند. برای نمونه، خط مستقیم مورد استفاده برای اندازه‌گیری امپدانس، همه محل‌های اتصال کانکتور یا گذارهای لایه در محصول را بازتولید نمی‌کند.
آیا کوپن همان آزمون الکتریکی برد خام است؟
خیر. آزمون الکتریکی برد خام، اتصالات الکتریکی قابل‌دسترسی برد محصول را با توجه به فهرست شبکه‌ها و پوشش آزمون مورد توافق بررسی می‌کند. کوپن، ساختار آزمون جداگانه‌ای را با روش توافق‌شده اندازه‌گیری یا در معرض بررسی قرار می‌دهد. مقطع عرضی ممکن است ساختار داخلی را در نقطه‌ای انتخاب‌شده نشان دهد، درحالی‌که آزمون الکتریکی می‌تواند مدار باز یا اتصال کوتاه را در محدوده پوشش خودش پیدا کند. هیچ‌یک از این نتایج خودبه‌خود جایگزین دیگری نمی‌شود.
وسیله آزمون برد یا ساختار دیگری است که برای ارزیابی طراحی یا فرایند ساخته شده است. ممکن است از کوپن پیچیده‌تر باشد و جداگانه ساخته شود. اینکه یک وسیله آزمون نماینده یک بچ تولید مشخص باشد، به ساختار و سابقه پردازش آن بستگی دارد، نه نامش. پیش از استفاده از گزارش آن برای تأیید، بپرسید نمونه واقعاً چه چیزی را بازنمایی می‌کند.
پیش از عدد، هویت را بخوانید
گزارش باید مقدار اندازه‌گیری‌شده را به یک ساختار نام‌گذاری‌شده، بازبینی برد و پنل یا بچ مرتبط کند. مثال زیر اهمیت این فیلدها را نشان می‌دهد: مقدار امپدانس در بازه فرض‌شده قرار دارد، اما بازبینی گزارش با بازبینی منتشرشده متفاوت است.
برچسب‌های انگلیسی SVG چنین معنا دارند: “Read the identity before the impedance value” یعنی پیش از مقدار امپدانس، هویت را بررسی کنید؛ “Target” یعنی مقدار هدف، “Tolerance” یعنی تلرانس، “Interval” یعنی بازه و “Inside the numerical interval; acceptance still unresolved” یعنی از نظر عددی در بازه است اما پذیرش هنوز تعیین تکلیف نشده است. این فقط یک سابقه توضیحی است و همه هویت‌ها و مقادیر ساختگی‌اند. الزام فرضی 50 Ω ±10% بازه 45–55 Ω را می‌دهد، بنابراین 51.2 Ω از نظر عددی در بازه قرار دارد. بااین‌حال، اختلاف بازبینی باید حل شود. این مقادیر هدف توصیه‌شده، تلرانس استاندارد یا اندازه‌گیری APTPCB نیستند. روش، ناحیه اندازه‌گیری، وضعیت نمونه و همه قرائت‌های موردنیاز نیز باید با سفارش مطابقت داشته باشند؛ این مثال ساده‌شده گزارش آزمون کامل نیست.
پرسش را با نمونه تطبیق دهید
| پرسش پیش از انتشار | نمونه و مدرک احتمالی | چه چیزی بیرون از نتیجه می‌ماند |
|---|---|---|
| آیا ساختار کنترل‌شده منتخب نزدیک به هدف خود ساخته شده است؟ | کوپن خط انتقال نماینده که با روش امپدانس مورد توافق اندازه‌گیری و با شناسه ساختار و لایه گزارش شده باشد. | رفتار کامل کانال، کانکتورها و گذارهایی که کوپن بازنمایی نمی‌کند. |
| درون سوراخ آبکاری‌شده منتخب یا در مرز لایه‌ها چه چیزی دیده می‌شود؟ | نمونه ساختاری نماینده که به‌صورت مقطع‌نگاری آماده و با مشاهدات و معیارهای توافق‌شده مستند شده باشد. | سوراخ‌های نمونه‌برداری‌نشده، صفحات برش دیگر و عمر آتی در میدان. |
| ساختار اتصال مشخص‌شده در برابر تنش حرارتی مورد توافق چگونه پاسخ می‌دهد؟ | زنجیره مرتبطی از سوراخ‌ها یا ویاها و روش توافق‌شده تنش و اندازه‌گیری. | همه اتصالات محصول و همه شرایطی که محصول تجربه خواهد کرد. |
| آیا پرداخت و ویژگی‌های منتخب در آزمون مشخص‌شده خیس‌شوندگی مناسبی دارند؟ | نمونه لحیم‌پذیری با ویژگی، پرداخت، وضعیت و روش مورد توافق. | نتایج مونتاژ برای همه قطعات، خمیرها، پروفایل‌ها و سابقه‌های نگهداری. |
| آیا ویژگی دیگری مانند چسبندگی ماسک یا فویل مسی در محدوده آزمون است؟ | نمونه‌ای طراحی‌شده برای آن ویژگی و روش و معیار جداگانه مورد توافق. | ویژگی‌های دیگری که اندازه‌گیری نشده‌اند. |
این ابزار برنامه‌ریزی است، نه بسته بازرسی همگانی. قراردادها و مشخصات قابل‌اعمال تعیین می‌کنند چه آزمون‌هایی لازم‌اند. سفارش خرید ممکن است بیش از یک نمونه بخواهد و یک ساختار خاص، اگر روش‌ها و ترتیب اجازه دهند، ممکن است برای بیش از یک بررسی استفاده شود. ترتیب را تأیید کنید: مقطع مخرب را نمی‌توان بعداً به‌عنوان نمونه الکتریکی سالم به کار برد.
نسخه منتشرشده IPC-2221B Appendix A، نسخه 3.0، اوت 2019 این تفاوت را نشان می‌دهد: مثال‌های آن ساختارهای متفاوتی برای ارزیابی تنش حرارتی سوراخ‌های آبکاری‌شده، لحیم‌پذیری سوراخ‌های عبوری، لحیم‌پذیری پدهای نصب سطحی و امپدانس کنترل‌شده دارند. وجود یک حرف در آن سند تاریخی به‌تنهایی بازبینی جاری حاکم، تناوب لازم یا حد پذیرش یک سفارش را تعیین نمی‌کند. اسناد و بازبینی‌هایی را مشخص کنید که واقعاً در الزامات ساخت و خرید به آن‌ها استناد شده است.
کوپن تا چه اندازه باید با برد مطابقت داشته باشد؟
ویژگی‌ها و فرایندهایی را با هم تطبیق دهید که بر نتیجه درخواستی اثر می‌گذارند. برای خط کنترل‌شده، استک‌آپ تأییدشده، لایه سیگنال، آرایش مرجع، فرضیات مس و دی‌الکتریک، عرض ترک و برای زوج تفاضلی فاصله را مقایسه کنید. توافق کنید هر خط نماینده کدام ساختارهای محصول است. آرایش مرجع متفاوت یا تغییر بعدی استک‌آپ می‌تواند همبستگی موردنظر را تضعیف کند، حتی اگر آزمون درست انجام شود.
برای نمونه ساختاری، سوراخ‌ها یا ویاهای مهم را فهرست کنید. نمونه سوراخ عبوری خودبه‌خود نماینده ویا کور یا توالی پیچیده اتصالات مدفون و انباشته نیست. اگر ویژگی حساسی از بازه لایه یا ساختار خاصی استفاده می‌کند، بپرسید آیا نمونه آن ویژگی و توالی ساخت مرتبط را بازتولید می‌کند. برش از یک نقطه همچنان نمایی موضعی است؛ آماده‌سازی و صفحه برش بر آنچه دیده می‌شود اثر می‌گذارند.
چیدمان پنل نیز باید بررسی شود. کوپنی که روی ریل قرار دارد ممکن است به‌آسانی جدا و آزموده شود، اما محل آن به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که همه شرایط موضعی هر برد را تجربه کرده است. از سازنده بپرسید محل‌گذاری، الگوی پنل، فرایند و نمونه‌برداری چه ارتباطی با پرسش خاص دارند. وعده همگانی مفیدی وجود ندارد که تعداد ثابتی کوپن در موقعیت‌های ثابت، همه طراحی‌ها را پوشش دهد.
اگر از وسیله آزمون جداگانه استفاده می‌شود، تفاوت‌های احتمالی در ماده، چیدمان، پردازش، محل یا زمان را مستند کنید. ممکن است برای توسعه یا تأیید فرایند مفید باشد، اما مبنای ضعیف‌تری برای پذیرش یک بچ تولید مشخص باشد. تیم‌های مهندسی و کیفیت باید تصمیم بگیرند آیا این تفاوت برای کاربرد موردنظر قابل‌قبول است.
نمونه عملی: یک پنل و چند پرسش بی‌پاسخ
فرض کنید تیم طراحی بردی چندلایه با خطوط تفاضلی کنترل‌شده، سوراخ‌های عبوری آبکاری‌شده و ساختار جداگانه‌ای از ویاهای کور سفارش می‌دهد. خریدار «گزارش کوپن» می‌خواهد اما آزمون را مشخص نمی‌کند. تأمین‌کننده برای خطوط کنترل‌شده کوپن امپدانس پیشنهاد می‌دهد. این گزارش می‌تواند ساختار خط اندازه‌گیری‌شده را بررسی کند، مشروط بر اینکه با استک‌آپ منتشرشده همبسته باشد، اما مشخص نمی‌کند ساختار ویاهای کور بررسی شده است یا خیر.
پیش از انتشار، تیم پرسش‌ها را تفکیک می‌کند:
- ساختارها و لایه‌های امپدانس، اهداف و تلرانس‌ها را تعیین و درباره اندازه‌گیری و دامنه گزارش توافق کنید.
- ویژگی‌های سوراخ عبوری و ویاهای کور را که به شواهد ساختاری نیاز دارند مشخص کنید. بررسی کنید آیا نمونه مقطع‌نگاری پیشنهادی هر ویژگی و توالی ساخت مرتبط را بازنمایی می‌کند.
- مشخص کنید نمونه و گزارش چگونه به پنل، بچ یا واحد تولید دیگری مرتبط می‌شوند و چه کسی تصمیم می‌گیرد نتیجه با الزامات خرید مطابقت دارد.
- تعیین کنید چه آزمون‌های اضافی در سطح برد یا اعتبارسنجی محصول خارج از برنامه کوپن لازم‌اند.
اگر نمونه ساختاری پیشنهادی فقط شامل سوراخ‌های عبوری باشد، تیم شکاف پوشش آزمون را یافته است، نه مدرکی مبنی بر خرابی ویاهای کور. پاسخ می‌تواند نمونه اصلاح‌شده یا رویکرد راستی‌آزمایی دیگری باشد که مورد توافق قرار گرفته است. این مثال برنامه‌ریزی فرضی است، نه نتیجه مشتری یا دستورالعمل استاندارد نمونه‌برداری.
نقشه و سفارش خرید چه چیزهایی را باید مشخص کنند؟
طراح یا خریدار ویژگی‌های مورد بررسی و الزامات پذیرش را تعریف می‌کند. سازنده می‌تواند پس از مشخص‌شدن استک‌آپ و پنل کوپن پیشنهاد کند یا مشتری کوپن را فراهم کند. سفارش باید مشخص کند چه کسی طرح نهایی را تأیید می‌کند، چه کسی آزمون را انجام می‌دهد و چه سوابقی ارائه می‌شوند.
بازبینی‌های منتشرشده برد و نقشه، استک‌آپ و فایل‌های ساخت را درج کنید، سپس هر ساختار حساس را به شواهد لازم برای ارزیابی آن پیوند دهید:
- هدف و ویژگی: چه خاصیتی ارزیابی می‌شود؟ نمونه باید نماینده کدام لایه‌ها، سوراخ‌ها، ساختارهای ترک یا ویژگی‌های پرداخت باشد؟
- روش و پذیرش: کدام مشخصه قابل‌اعمال، بازبینی، روش، وضعیت نمونه و حد پروژه حاکم است؟ چه کسی جایگزین را تأیید می‌کند؟
- نمونه‌برداری و هویت: هر نتیجه نماینده کدام واحد تولید است، نمونه کجا قرار می‌گیرد و هویت آن چگونه به پنل یا بچ مرتبط می‌شود؟
- ترتیب و نحوه کار: نمونه در وضعیت ساخت‌شده آزموده می‌شود یا پس از تنش مورد توافق؟ مصرف، نگهداری، ارسال یا به شکل دیگری مستند می‌شود؟
- تحویل‌دادنی‌ها و زمان‌بندی: آیا پیش از انتشار گزارش لازم است، باید شامل چه مقادیر یا تصاویری باشد و چه کسی آن را دریافت می‌کند؟ موجودبودن و قیمت را برای سفارش تأیید کنید و فرض نکنید در سفارش گنجانده شده است.
- تغییرات و استثناها: چه کسی تغییر ماده، استک‌آپ، توالی ویاها یا چیدمان کوپن را بازبینی می‌کند؟ چه کسی تصمیم می‌گیرد شواهد اصلاح‌شده لازم است و نمونه‌های مفقود یا نتایج خارج از حد چگونه حل‌وفصل و ثبت می‌شوند؟
اگر نتیجه امپدانس کنترل‌شده لازم است، هدف و تلرانس هر ساختار مشخص‌شده را نیز درج کنید و بپرسید ناحیه اندازه‌گیری چگونه انتخاب می‌شود. مثال TDR منتشرشده Keysight شرایط و ناحیه اندازه‌گیری را برای ابزار خاصی تعریف می‌کند؛ تنظیمات سفارش باید توافق شوند، نه اینکه از تصویر عمومی حدس زده شوند. مقدار امپدانس و نتیجه افت سیگنال دو اندازه‌گیری متفاوت‌اند: گزارش امپدانس به‌تنهایی گزارش افت نیست.
مقاله طراحی استک‌آپ PCB به سازمان‌دهی اطلاعات لایه‌ها کمک می‌کند و ردیابی PCB و کنترل بچ پیوند سوابق ساخت را بررسی می‌کند. هنگام درخواست قیمت یا استفاده از صفحه تماس، الزامات کوپن و گزارش را همراه بسته ساخت بفرستید تا امکان‌پذیری، دامنه و مسئولیت‌ها برای ساخت مشخص بررسی شوند.
گزارش را چگونه باید بررسی کرد؟
ابتدا هویت را بررسی کنید: شماره و بازبینی قطعه، واحد تولیدی بازنمایی‌شده، شناسه نمونه یا ساختار و الزامات آزمون و پذیرش قابل‌اعمال. سپس نتیجه واقعی را با حد توافق‌شده، از جمله واحدها و وضعیت نمونه، مقایسه کنید. عبارت «قبول» بدون الزام و نمونه‌ای که روشن شناسایی شده باشد، به‌سختی به‌عنوان مدرک انتشار قابل‌استفاده است. نتیجه بدون حد توافق‌شده ممکن است همچنان اطلاع‌بخش باشد، اما به‌تنهایی تکلیف پذیرش را روشن نمی‌کند.
در گزارش امپدانس، پیش از استفاده از مقدار به‌عنوان شاهدی برای ترک‌های متناظر محصول، ساختار و لایه و ناحیه اندازه‌گیری را بررسی کنید. در گزارش مقطع‌نگاری، ویژگی، وضعیت نمونه، صفحه مشاهده، محل اندازه‌گیری و هر تصویر یا مقیاسی را که برای درک نتیجه لازم است مشخص کنید. فرض نکنید یک نما وضعیت کل محیط سوراخ یا همه ویاهای مشابه پنل را ثابت می‌کند.
اگر نتیجه خارج از معیار توافق‌شده است، در صورت امکان گزارش و نمونه را نگه دارید، واحد تولیدی متأثر را مشخص کنید و فرایند مستند عدم انطباق را دنبال کنید. گام بعدی ممکن است بازبینی اندازه‌گیری، بررسی بیشتر یا تعیین تکلیف رسمی توسط طرف‌های مجاز باشد. آزمون مجدد نباید بی‌سروصدا نتیجه اولیه را پاک کند. اگر نمونه مفقود است یا هویت آن روشن نیست، درباره تعیین تکلیف توافق کنید و نبود مدرک را قبولی تلقی نکنید.
وقتی مقدار در محدوده کافی نیست
برای سابقه نمونه بالا، ابتدا بازبینی B گزارش را با بازبینی C برد و استک‌آپ منتشرشده تطبیق دهید. سپس لایه و صفحه مرجع موردنظر، ساختار آزموده‌شده و پنل یا بچ بازنمایی‌شده را تطبیق دهید. روش مشخص‌شده، ناحیه اندازه‌گیری، قرائت‌های لازم و قاعده تصمیم‌گیری درباره عدم‌قطعیت اندازه‌گیری یا گردکردن را بررسی کنید. مقدار داخل بازه، بازبینی اشتباه یا نتایج مفقود را حل نمی‌کند. سابقه اصلاح‌شده بخواهید یا تعیین تکلیف را طبق فرایند توافق‌شده سفارش مستند کنید.
اگر نقشه ساخت، سفارش خرید و توافق کیفیت درباره نمونه‌برداری، پذیرش یا تحویل گزارش ظاهراً با هم تعارض دارند، فرایند را متوقف کنید و توضیح رسمی و کنترل‌شده بخواهید. میان این اسناد اولویت همگانی جعل نکنید: قرارداد و طرف‌های مجاز تعیین می‌کنند کدام الزام حاکم است. توضیح را همراه بازبینی منتشرشده و سوابق آزمون نگه دارید.
شواهد کوپن به پرسشی پاسخ می‌دهد که به ساختار آزموده‌شده اختصاص یافته است. آن را همراه آزمون‌های الکتریکی برد خام، بازرسی مونتاژ، آزمون‌های عملکردی و صلاحیت‌سنجی محصول نگه دارید؛ هرکدام پوشش و الزامات پذیرش خود را دارند.
منابع
- IPC، IPC-2221B Appendix A، نسخه 3.0، اوت 2019: نمونه‌هایی از طراحی کوپن و هدف‌های اعلام‌شده آن‌ها. از بازبینی و الزامات عملکردی استفاده کنید که در سفارش به آن‌ها استناد شده است.
- Keysight، TDR – PCB Impedance Measurement Example: شرایط اندازه‌گیری و ناحیه تعریف‌شده برای گردش‌کار ابزار مشخص.
- IPC، IPC-TM-650 2.5.5.12A، Test Methods to Determine the Amount of Signal Loss on Printed Boards: روش‌های مشخص سنجش افت سیگنال؛ جایگزین همگانی آزمون امپدانس پروژه نیست.