PCB抄板 (PCB Copy Board)

PCB抄板 图


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PCB抄板,即在已经有电子产品实物和电路板实物的前提下,利用反向研发技术手段对电路板进行逆向解析,将原有产品的PCB文件、物料清单(BOM)文件、原理图文件等技术文件以及PCB丝印生产文件进行1:1的还原,然后再利用这些技术文件和生产文件进行PCB制板、元器件焊接、飞针测试、电路板调试,完成原电路板样板的完整复制。从狭义上说,抄板仅指对电子产品电路板PCB文件的提取还原和利用文件进行电路板克隆的过程;从广义上来说,抄板不仅包括对电路板文件提取、PCB克隆,电路板仿制等技术过程,而且包括对电路板文件进行修改(即改板)、对电子产品外形模具进行三维数据的提取和模型仿制(即抄数),对电子产品电路板上的各类电子元器件进行仿制、对电路板上加密了的芯片或单片机进行解密、对电子产品的系统软件进行反汇编等电子产品全套克隆的所有技术过程。


 目录 

  1. PCB抄板的技术实现

  2. 9家以色列农企携现代农业技术安徽觅合作

  3. PCB抄板操作流程

  4. PCB抄板精度问题

  5. PCB抄板软件选择

  6. PCB抄板法律争议

  7. PCB抄板类型

  8. PCB抄板相关概念


 1  PCB抄板的技术实现


简单来说,就是先将要抄板的电路板进行扫描,记录详细的元器件位置,然后将元器件拆下来做成物料清单(BOM)并安排物料采购,空板则扫描成图片经抄板软件处理还原成pcb板图文件,然后再将PCB文件送制版厂制板,板子制成后将采购到的元器件焊接到制成的PCB板上,然后经过电路板测试和调试即可。


具体技术步骤如下:


第一步,拿到一块PCB,首先在纸上记录好所有元器件的型号,参数,以及位置,尤其是二极管,三级管的方向,IC缺口的方向。pcb电路板越做越高级上面的二极管三极管有些不注意根本看不到。最好通过专业的观测工具便携式数码显微镜MSV500,WM401PCTV[1] 把需要的电子元器件的位置拍照或录制下来,以便和抄板做对比。 


第二步,拆掉所有器件,并且将PAD孔里的锡去掉。用酒精将PCB清洗干净,然后放入扫描仪内,扫描仪扫描的时候需要稍调高一些扫描的像素,以便得到较清晰的图像。再用水纱纸将顶层和底层轻微打磨,打磨到铜膜发亮,放入扫描仪,启动PHOTOSHOP,用彩色方式将两层分别扫入。注意,PCB在扫描仪内摆放一定要横平竖直,否则扫描的图象就无法使用。


第三步,调整画布的对比度,明暗度,使有铜膜的部分和没有铜膜的部分对比强烈,然后将次图转为黑白色,检查线条是否清晰,如果不清晰,则重复本步骤。如果清晰,将图存为黑白BMP格式文件TOP.BMP和BOT.BMP,如果发现图形有问题还可以用PHOTOSHOP进行修补和修正。


第四步,将两个BMP格式的文件分别转为PROTEL格式文件,在PROTEL中调入两层,如过两层的PAD和VIA的位置基本重合,表明前几个步骤做的很好,如果有偏差,则重复第三步。所以说pcb抄板是一项极需要耐心的工作,因为一点小问题都会影响到质量和抄板后的匹配程度。


第五步,将TOP层的BMP转化为TOP.PCB,注意要转化到SILK层,就是黄色的那层,然后你在TOP层描线就是了,并且根据第二步的图纸放置器件。画完后将SILK层删掉。不断重复知道绘制好所有的层。


第六步,在PROTEL中将TOP.PCB和BOT.PCB调入,合为一个图就OK了。


第七步,用激光打印机将TOP LAYER,BOTTOM LAYER分别打印到透明胶片上(1:1的比例),把胶片放到那块PCB上,比较一下是否有误。一块和原板一样的抄板就诞生了,但是这只是完成了一半。还要进行测试,测试抄板的电子技术性能是不是和原板一样。


备注:如果是多层板还要细心打磨到里面的内层,同时重复第三到第五步的抄板步骤,当然图形的命名也不同,要根据层数来定,一般双面板抄板要比多层板简单许多,多层抄板容易出现对位不准的情况,所以多层板抄板要特别仔细和小心(其中内部的导通孔和不导通孔很容易出现问题)。


双面板PCB抄板方法:


1.扫描线路板的上下表层,存出两张BMP图片。

2.打开抄板软件Quickpcb2005,点“文件”“打开底图”,打开一张扫描图片。用PAGEUP放大屏幕,看到焊盘,按PP放置一个焊盘,看到线按PT走线……就象小孩描图一样,在这个软件里描画一遍,点“保存”生成一个B2P的文件。

3.再点“文件”“打开底图”,打开另一层的扫描彩图;

4.再点“文件”“打开”,打开前面保存的B2P文件,我们看到刚抄好的板,叠在这张图片之上——同一张PCB板,孔在同一位置,只是线路连接不同。所以我们按“选项”——“层设置”,在这里关闭显示顶层的线路和丝印,只留下多层的过孔。

5.顶层的过孔与底层图片上的过孔在同一位置,再像童年时描图一样,描出底层的线路就可以了。再点“保存”——这时的B2P文件就有了顶层和底层两层的资料了。

6.点“文件”“导出为PCB文件”,就可以得到一个有两层资料的PCB文件,可以再改板或再出原理图或直接送PCB制版厂生产


多层板PCB抄板方法:


其实四层板抄板就是重复抄两个双面板,六层就是重复抄三个双面板……,多层之所以让人望而生畏,是因为我们无法看到其内部的走线。一块精密的多层板,我们怎样看到其内层乾坤呢?——分层。


假如有个四层板子,元件都已经去掉,表面搽干净的,我们要把它抄成PCB文件,按如下步骤进行:


1、扫描顶层板,保存图片,起名字为top.jpg,这时设置扫描DPI可根据密度不同来设置,假如设置是400DPI。

2、扫描底层板,保存图片,起名字为bottom.jpg

3、把中间层1用粗砂纸磨出来,漏出铜皮,弄干净后扫描图,起名字为mid1.jpg

4、把中间层2用粗砂纸磨出来,漏出铜皮,弄干净后扫描图,起名字为mid2.jpg

5、在PHOTOSHOP里把每张图片调水平(选转图片,保证图片成水平,这样走出的线好看,而且多张图很容易上下对齐),这里建议将底层图做水平镜像,使顶底图是方向一致,上下定位孔一致。最后把每张图分别存成BMP文件,比如:top.bmp, bottom.bmp, mid1.bmp, mid2.bmp。 这里注意不需要把图片裁剪得正好,最好留些富裕, 基本上只要把图片调水平就完事了。

6、打开彩色抄板软件, 从主菜单"文件" -> "打开BMP文件", 选top.bmp文件打开。

7、设置好DPI后,就可以抄顶层图了,先把层选到顶层,然后开始放元件、过孔、导线等。

8、顶层把所有东西放完后,保存临时文件(说明书和帮助中都有,是通过菜单还是工具条上的按钮可自己来选),起名字为top-1.dpb( 中间不同时间保存的名字建议起不同编号的名字,如top-1.dpb,top-2.dpb,这样避免电脑故障原因破坏了最后一个文件,但此前一个版本文件还能挽回,减少损失,这个是个建议,看个人爱好了)。

9、关闭当前图片窗口(注意,一次只能打开一个图片,千万不要打开多个图片)。

10、从主菜单"文件" -> "打开BMP文件", 选底层图bottom.bmp,然后打开临时文件top-1.dpb,这时会发现顶层画好的图和底层背景图没有对齐,按Ctrl A组合键,把所有放好的图元选中,按键盘上的上、下、左、右光标键或2、4、6、8数字键整体移动,选几个参考点和背景图相应点对准后,这时就可以选当前层为底层,开是走底层线、焊盘、填充等等,如果顶层的线挡住了底层,怎么办呢?很简单,可从主菜单“选项”中选“层颜色设置”,把顶层的勾点掉就可以了,同样顶层丝印也可关闭。抄完底层后,保存临时文件为bottom-1.dpb,或保存PCB文件为bottom-1.pcb,这时的文件已经是两层对齐、合层的文件了。

11、同样中间层的抄板过程也是一样的,重复步骤9~10,最后输出的PCB文件,就是四层合在一起的和实物一摸一样的PCB图了。


 2  PCB抄板接触系统可靠性设计


    1)正确地选择触点材料,可以提高继电IRF520NPBF器工作的可靠性和寿命。

    不同的继电器由于触点回路负载性质和断开容量不同,触点受到的磨损种类和磨损程度也不同;在设计选用触点和簧片材料时,必须考虑到这些因素。选择的触点和簧片材料应满足下列基本要求:

  ①具有良好的导电性、导热性。

  ②触点及镀层材料应能耐电弧或电火花磨损和机械磨损,具有一定的硬度和抗粘接性能。

  ③簧片材料应具有良好的弹性。


  2)触点接触形式及形状尺寸设计的要求:

  ①对于微型、超小型等负载较小的继电器,触点宜采用点接触形式,pcb抄板以增大接触部位的压强,破坏触点表面的污染物。对于大负载继电器,触点宜采用面接触形式,以增大散热面积,减缓触点电磨损。

  ②触点组合形式上,应尽可能避免组装形式,减少组装带来的不可靠因素,以可靠的熔焊代替铆接。

  ③采用不同材料的触点进行配对,以提高触点的抗电弧、抗磨损能力。

  ④簧片设计质量要小,尺寸不宜过长,如采用高弹性模数的材料,电路板克隆降低材料的比重或提高簧片刚度等方法,以使其谐振频率高于给定环境频率指标,从而保证冲击、振动的环境适应性。

  ⑤在通过额定电流时,簧片的电流密度不允许超过规定值,以保证簧片的温升不超过允许值,从而保证接触的可靠性。


  3)触点压力和跟踪的设计要求:

  ①保证触点间电接触可靠,触点接触电阻稳定。

  ②触点的跟踪应大于规定寿命内触点磨损的高度。

  ③适当选择触点压力与跟踪等机械参数,以尽可能减少触点的回跳次数和缩短触点回跳时间,从而减少触点的磨损相电弧烧蚀。

  ④对于小负荷和中等负荷的继电器,触点间应有一定的跟踪来清洁表面,减少接触电阻及热效应,减少断故障,提高接触的可靠。

  ⑤对于小负荷和中等负荷的继电器,触点间应有一定的跟踪来清洁表面,减少接触电阻及热效应,减少断故障,提高接触的可靠。


 3  PCB抄板操作流程


第一步:准备工作

拿到一块完好的电路板,看是否有位置偏高的元器件,如有先将元件位号、元件封装、温值等作详细记录。在拆卸元件前须先扫描一遍作为备份。拆下较高的元件之后剩下的是SMD及一些较小的元件,此时再进行第二次扫描,记录图像,建议分辨率用600dpi较合适。在扫描前一定要清除掉PCB表面上的污物以确保扫描后IC型号及PCB上的字符在图片上清晰可见。


第二步:拆卸元件及制作BOM表

用小风枪对准要拆卸的元件进行加热,用镊子夹住让管风将其吹走。先拆电阻、再拆电容,最后拆IC。并记录有无落掉及先前装反的元件,在拆卸之前应先准备好一张有位号、封装、型号、数值等记录项目的表格,在元件记录该列上贴上双面胶,记下位号后将拆下的元件逐一粘贴到与位号相对应的位置,把所有器件拆卸之后再用电桥测量其数值(有些器件在高温的作用下本身的数值会发生变化,所以应在所有的器件降温后,再进行测量,此时测量的数值较为准确),测量完成后将数据输入电脑存档。


第三步:表面余锡清除

借用助焊剂,将拆掉元件的PCB表面用吸锡线将剩余锡渣清除掉,根据PCB的层数将电烙铁温度适当调整好,由于多层板散热较快不容易将锡熔化,所以应将电烙铁温度调高,但也不可过高以免将油墨烫掉。将去掉锡的板子用洗板水或天那水洗净后烘干即可。


第四步:抄板软件中的实时操作

扫描表层图像后将其分别定为顶层和底层,把它们转换成各种抄板软件可以识别的底图,根据底图首先把元件封装做好(包括丝印小,焊盘孔径、以及定位孔等),待所有元件做好后将其放到相应的位置,调整字符,使其字体、字号大小及位置与原板一致,便可进行下一步操作。

用砂纸把PCB表面的丝印、油墨和字符打磨掉,使其露出明亮的铜(打磨焊盘有一个很重要的诀窍--打磨方向一定要和扫描仪扫描的方向垂直)。当然还有另一种方法是用碱性液体加温可以使油墨脱落,但时间较长。通常使用前一种方法较环保且对人体无害。有了清晰完整的PCB底图是抄好PCB板的重要前提。


对于一个多层PCB抄板顺序是从外到内。以一个8层板为例:


先去掉一和八层的油墨抄完一、八层后,再磨掉一和八层的铜,接着抄二和七层,然后是三和六层,最后抄完四、五层就可以了。操作过程中要注意扫描的图像与实板存在误差,应将其作适当的处理,使其尺寸大小和方向与实板一致。确保底图尺寸正确后开始逐一调整PCB元件位置,使之与底图完全重合,以便进行下一步放置过孔、描导线及铺铜。在此过程中应注意细节问题如板的宽度、孔径大小及露铜的参数等。


第五步:检查

一个完善的检查方法将直接影响到一个PCB图的质量,运用图像处理软件,结合PCB绘图软件以及电路物理连接关系可以做出100%的精确判断。阻抗对高频板影响相当大,在只有实物PCB的情况下可以用阻抗测试仪进行测试或将PCB进行切片,用金相显微镜测量其铜厚及层间距,此外还要分析基材的介电常数(通常以FR4、聚四氟乙烯、RCC作为介质),这样才可完全保证PCB的指标与原板保持一致。


 4  PCB抄板精度问题


对于抄板的精度问题,取决于两个环节,一个是软件的精度,一个是原始图象精度。各类抄板公司,在抄板精度上的技术能力并不统一,有的公司抄板技术能力差,抄板精度不高,而有的抄板技术能力强,抄板精度能达到1mil以下。


对于软件精度来说采用32位浮点表示可以说不存在任何精度限制,所以最主要的还是取决于原始扫描的图象精度,打个比方说吧,如果用100万像素拍出的照片可洗5寸照片,但如果要把它洗成20寸照片那就根本看不清楚了,道理是一样的,所以对于精度要求很高的电路板来说,要想抄出精度非常高的PCB图,在扫描时就要选择较高的DPI。


DPI的意义是每英寸多少个点。也就是说扫描出来的图象上每两个点之间的距离就是1000/DPI,单位mil.

如果DPI是400,那么图象上两点之间的距离是 1000/400 = 2.5 mil, 也就是说这时的精度是2.5mil.

这个是最科学的根据,所以有人说精度可以达到1mil以下,那是有前提的。其实抄板精度主要取决于原始的扫描精度。


综上所述,在扫描板子时设定DPI就要根据实际板子所要求的精度而定,如果象手机板子线间距等精度要求在1mil以下,这时就需要扫描DPI就应该设定在1000DPI以上。市场上的扫描仪都可以满足这个条件。


DPI越高,图片就越清晰,精度越高,但缺点是图片太大,对硬件要求较高,所以要根据具体情况具体设置。对于一般精度的板子一般采用400DPI就很好了,手机板之类的可设定在1000DPI以上。


 5  PCB抄板软件选择


抄板软件的好坏主要还是取决于功能是否完整,最好是把所有工作都能在抄板软件里去做,这样效率才高,包括元件的放置支持PROTEL99SE为最好,99SE的元件库非常丰富,可在互连网上下载到。这个也是很关键的事情,抄板靠手工制作元件的时代已经过去,因为很多象BGP元件封装中有上百个之多的元素,靠手工再去建元件代价太大。


为了电路稳定可靠,在设计电路时一般要有大块的铜皮和电源或地连接,这样可减少电路的噪声和干扰。所以涉及到网络铺铜的问题,对于复杂的电路板来说,铺铜上面有很多是要连接也有很多是要隔离的,那么如果解决不好这个问题,铺铜就无法实现,所以这里一定要定义网络来铺铜(“同一网络相连,不同网络隔离”),简单的把所有的都填充上铜皮是会出现短路的。这也是衡量抄板软件的一个关键性问题。


选择好功能完善的软件之后,为保证效果的完美,对于双层板和多层板的抄板,技术上也应该具备丰富的经验和熟练的技巧。由于同一张双层或者多层的PCB板,孔在同一个位置,只是线路连接不同,那么,在抄板软件中描绘原板的布线规则时,把双层板已经抄出的顶层的PCB文件叠在另一层的扫描图像上,两者的过孔重叠,再设置成顶层线路和丝印不显示,根据过孔位置描绘出另一层的线路,这样,导出的PCB文件就包含了双面板的两面资料。


多层板同理,只是需要在描出表层PCB文件图之后用砂纸打磨掉表层,使内层走线规则暴露出来,然后借助抄板软件以同样的技巧方式抄出即可。


目前市场上的抄板软件最常用的还是PROTEL99SE,另外就是quickpcb 2005 V3.0和各种版本的彩色抄板软件了。


其中,Protel99SE原本是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件,采用设计库管理模式,可以进行联网设计,具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能,是一个32位的设计软件,可以完成电路原理图设计,印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作,可以设计32个信号层,16个电源--地层和16个机加工层。


quickpcb 2005 V3.0软件全部操作符合大多数设计人员操作习惯,能在很大程度上提升抄板效率,并解除操作人员的检测之苦。抄板的一次性合格率也能进一步得到保证。


功能介绍:


放置焊盘、孔、线、弧、过孔、元件、FILL、POLYGON、文字;

各元素属性设置、网格设置;

CTRL键自动捕捉网格与元素中心;

SHIFT键选择、去选择、剪切、拷贝、删除、旋转、镜像与重复功能;

32层设置功能,缩放显示;


 6  PCB抄板法律争议


PCB抄板属于反向工程的范畴,自整个概念诞生以来,它就一直处于广泛的争议之下,反向工程的方法在集成电路工业的发展中起着巨大的作用,世界各国厂商无不采用这种方法来了解别人产品的发展,如果严格禁止这种行为,便会对集成电路技术的进步造成影响,所以各国在立法时都在一定条件下将此视为一种侵权的例外。为了教学、分析和评价布图设计中的概念、技术或者布图设计中采用的电路、逻辑结构、元件配置而复制布图设计以及在此基础上将分析评价结果应用于具有原创性的布图设计之中,并据此制造集成电路,均不视为侵权。但是,单纯地以经营销售为目的而复制他人受保护的布图设计而生产集成电路,应视为侵权行为。


2007年1月中国最高人民法院公布“关于审理不正当竞争民事案件应用法律若干问题的解释”,规定通过自行开发研制或者反向工程等方式获得的商业秘密,不认定为反不正当竞争法有关条款规定的侵犯商业秘密行为。


该司法解释同时规定,反向工程是指通过技术手段对从公开渠道取得的产品进行拆卸、测绘、分析等而获得该产品的有关技术信息。当事人以不正当手段知悉了他人的商业秘密之后,又以反向工程为由主张获取行为合法的,不予支持。


该司法解释于2007年2月1日起正式实施。


许多正规的抄板单位机构都有明确规定,凡在公司进行反向工程的客户,必须有合法的设计版权来源声明,以保护原创设计版权所有者的合法权益,并要求客户承诺反向成果主要用于教学、分析、技术研究等合法用途。同时,反向工程致力于在原有产品设计思路上进行二次开发,通过电路原理分析与资料提取,在产品设计中加入新的设计理念与功能模块,快速在原有产品基础上实现创新升级与更新换代,助力电子行业整体竞争力的提升。


 7  PCB抄板类型


哪些产品可以抄板也就是关于抄板涉及哪些领域和产品类型的问题,事实上,关于可进行抄板的电子产品类型并没有统一答案,因为各个抄板公司的技术实力不同,抄板涉及的领域和类型也就不同。不过总体来看,随着抄板行业整体技术能力的提升,抄板的范围和涉及的领域在不断拓展,像橙盒这类的大型抄板公司就已经能够对任何电子产品进行抄板克隆了。详细的抄板类型和技术实现可以与这类企业联系咨询,从行业领域来看,抄板可实现的典型电子产品类型主要有:


仪器仪表:

高频信号发生器,功率信号发生器,低频信号发生器,高频信号发生器,高精仪器抄板,数字脉冲频率测量仪,模拟式频率测量仪,计数器,计数器扩频装置,时间测量仪器,特种计数器,频率标准,校频比相仪,网络特性测试仪,网络分析雷达综合测试仪,微波功率放大器,微波仪器,微波衰减器,微波滤波器,通信测量仪器...


通迅类:

GSM手机,CDMA手机,无线模块,GPS定位器,有线电视机顶盒,地面广播机顶盒,卫星广播机顶盒...


网络类:

服务器主板,交换机主板,无线路由器,八路视频卡,VPN设备,无线上网卡,网络电话,VOIP网关,高端电脑主板板卡,高端网络路由器光纤网络交换机主板,无线基站及终端产品主板,SDHPCB抄板,DWDMPCB抄板,LAN SWITCH,ADSLPCB,高端计算设备,,光纤板,网络路由抄板,驱动主板抄板,终端产品,网络硬盘抄板,,网络摄像机...


消费产品:

MP4PCB抄板,数码学习机,移动硬盘盒,多媒体硬盘播放,便携DVD,游戏周边PCB抄板,多媒体电子设备PCB抄板,家庭影院,车载DVD,TVPCB,汽车控制主板,USB抄板,数码相机PCB抄板


工业控制:

安防监控设备,工控主板,主机板,UPS,工业电源工控板PCB抄板,锈花机控制板,图像监控器,切割控制板,SMT工业控制板,机床控制板,变频器,工业控制开关电源,锅炉工业电导率控制器,工业控制单片机,电磁加热控制柜,通用雕刻机.


 8  PCB抄板相关概念


PCB抄板除了对电路板复制的简单概念,还包括了板上一些加密了的芯片的解密、PCB原理图的反推、BOM清单的制作、PCB设计等技术概念。


PCB原理图的反推


原理图就是由电气符号组成用来分析电路原理的图纸,它在产品调试、维修、改进过程中有着不可或缺的作用。原理图反推与正向设计恰好相反,正向设计是先有原理图设计,再根据原理图进行PCB设计,而PCB反推原理图是指根据现有PCB文件或者PCB实物反向推导出产品的原理图,以方便对产品进行技术解析并协助后期产品样机调试生产或改进升级。


BOM清单制作


在产品反向技术研究与仿制开发过程中,BOM清单的制作及贴片方位图、SMT贴片机用元件坐标图制作都是后期样板焊接、贴片加工、完整样机定型设计与组装生产的必要环节。

BOM(物料清单)是器件物料采购的依据,它记载了产品组成所需的各种元器件、模块以及其他特殊材料。BOM清单的制作最重要的是要求元器件的各种参数测量值精确,因为如果器件参数有误,就可能影响对器件的判断和物料采购的准确性,甚至可能导致项目开发失败。


PCB改板


PCB改板是PCB抄板中的一个相关概念,它是指对提取的PCB文件进行线路调整或重新布局,以实现对原电路板的功能修改,可快速实现产品的更新升级,满足某些客户的个性化需要和特殊应用需求。


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