PCB逆向技術(shù)及其應(yīng)用

賈志明

(山西省電子工業(yè)科學(xué)研究所有限公司，山西 太原 030006)

電子電路產(chǎn)業(yè)，像中國的電子信息產(chǎn)業(yè)一樣，近年來保持著快速的增長，這將會持續(xù)很長一段時間。因此，未來幾年，中國的PCB行業(yè)和PCB逆向研究還有很大的發(fā)展空間。隨著克隆技術(shù)不斷完善，電子工程師們也正積極地探索如何研制新的產(chǎn)品，使產(chǎn)品具有差異化，這不但促進(jìn)了正向技術(shù)的研究，也使逆向研究技術(shù)獲得了更開闊的前景，同時也給企業(yè)和商家?guī)砹烁鄼C(jī)會[1]。

所謂PCB逆向技術(shù)即PCB抄板技術(shù)，就是在已有的電子產(chǎn)品和PCB板實物的前提下，利用逆向技術(shù)對PCB板解析，使產(chǎn)品資料、材料清單、原理圖以及PCB絲網(wǎng)印刷文件，實現(xiàn)PCB板的1∶1還原，然后保存這些技術(shù)文件并且生產(chǎn)PCB板、焊接器件、飛針測試、電路調(diào)試、完成原始PCB板的完整拷貝。

1 PCB逆向技術(shù)

1) 以四層PCB板為例，得到一塊PCB板，首先要在紙上記錄所有元件的大小、參數(shù)和位置，特別是二極管、三極管和IC芯片的方向。最好用數(shù)碼相機(jī)拍兩張部件位置清晰的照片。然后利用熱風(fēng)槍和電烙鐵取下第一層和第四層板上的器件，并從過孔中取出錫。用酒精清洗PCB板，并將其放入掃描儀中，選擇比較高的分辨率，這樣會得到更清楚的圖片。然后用砂紙打磨頂層和底層，打磨到銅發(fā)亮，擦拭干凈，放入掃描儀中，啟動掃描軟件，以彩色模式掃描文件。請注意，PCB板必須水平和垂直放置在掃描儀中，否則所掃描的圖像不能使用。掃描完成之后，保存JPG圖片。然后再打磨PCB板的第二層和第三層，打磨完之后掃描PCB板，保存JPG圖片。最后將掃描完的圖用Photoshop軟件調(diào)整。然后打開Quickpcb2005軟件。如圖1所示。

圖1 Quickpcb2005的界面及功能

2) 啟動Quickpcb2005軟件，點擊“文件”—“打開底圖”，添加頂層的JPG圖像。如圖2所示。

首先使用Keepout禁止布線層畫出板子的邊界，量出過孔的孔徑、焊盤的大小、走線的寬度和敷銅區(qū)域的大小，在Top layer層放置過孔、焊盤、走線和敷銅，放完之后點“保存”生成一個頂層的B2P的文件。接下來選擇“文件”—“打開底圖”，添加底層的掃描圖像；然后單擊“文件”—“打開”，打開之前保存的頂層B2P文件，我們看到剛抄完的板，疊在這張圖片之上，因為同樣的PCB板，過孔的位置是一樣的，焊盤和網(wǎng)絡(luò)走線不同。所以在Quickpcb2005軟件中點擊“選項”—“層設(shè)置”，關(guān)閉頂層的其他功能層，只顯示過孔。如圖3所示。

然后在Bottom layer層描出底層的走線和敷銅區(qū)域。同樣的方法首先添加第二層和第三層的底圖文件，然后導(dǎo)入頂層的B2P文件，關(guān)閉其他顯示層，只留過孔，在Mid-layer1層放置第二層的走線和敷銅區(qū)域，在Mid-layer2層放置第三層的走線和敷銅區(qū)域。然后點擊“文件”導(dǎo)出為PCB文件，之后就得到一個包含四層數(shù)據(jù)的PCB文件。然后用Altium Designer打開[2]。如圖4所示。

圖2 添加底圖文件

圖3 設(shè)置要顯示的層

3) 根據(jù)每個焊盤的尺寸，制作元件封裝庫，將完成的封裝放在焊盤上，刪除原有的焊盤，刪除重復(fù)的孔。接下來自動生成網(wǎng)絡(luò)表，然后上網(wǎng)查芯片管腳資料并修改其網(wǎng)絡(luò)表，之后進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，包括PCB板上安全距離的檢查和敷銅區(qū)域連接的檢查。安全間距表明了在PCB板上不同網(wǎng)絡(luò)的連接線和器件之間必須要存在的距離。一般情況下，PCB板之間的安全距離可以設(shè)置為10 mil，而空PCB板可以設(shè)置為12 mil，貼片器件比較多的PCB板的安全間距可以設(shè)置為8 mil，但是絕對禁止在4 mil以下。敷銅連接形狀一般設(shè)置為Relief Connect 方式，導(dǎo)線寬度選為10 mil，角度為45°～90°。其余的項通常為原始默認(rèn)值，并且可以根據(jù)需要設(shè)置，諸如布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電源層的間距和匹配連接形狀的網(wǎng)絡(luò)長度等項[3]。

圖4 轉(zhuǎn)換為PCB 文件

4) 對所描繪出的PCB圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，確保所描繪的PCB圖和原版一樣，然后根據(jù)PCB圖和網(wǎng)絡(luò)表畫出原理圖。把畫好的原理圖與PCB圖互相轉(zhuǎn)換，保證所畫的原理圖與PCB圖的連接關(guān)系一致，以便使用。最后交于制造商制版。如圖5所示。

圖5 抄板完成之后的PCB圖

2 應(yīng)用情況

PCB逆向技術(shù)的過程是選取一些有用的技術(shù)文件和變更部分?jǐn)?shù)據(jù)，可以快速完成各種電子產(chǎn)品的再次開發(fā)，根據(jù)復(fù)制出的電路板的原理圖與PCB圖提取所需信息，專業(yè)研究人員還可以根據(jù)客戶提出的條件對PCB進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和改裝，也可以添加新功能，這樣就可以重新設(shè)計產(chǎn)品特性，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品將以最快的速度擁有全新的功能，擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)，而且贏得市場的優(yōu)勢，為客戶和商家?guī)黼p重利益。

目前，PCB抄板的應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到醫(yī)用設(shè)備、傳輸終端、消費電子、商用儀表、無線電和電視、汽車電子、家用電器、安全電子、工業(yè)加工和制造設(shè)備的各個領(lǐng)域[4]。

3 結(jié)束語

利用Quickpcb軟件對四層PCB板進(jìn)行抄板，導(dǎo)出PCB文件，然后用Altium Designer軟件對PCB文件進(jìn)行精確的描繪，實現(xiàn)PCB板的再次生產(chǎn)并反推出其原理圖。最后完成PCB板的逆向操作。