PCB-Reverse Engineering

Leiterplatten (PCB) sind eine der Säulen der Elektronikfertigungsindustrie.

Der jüngste schnelle Fortschritt bei elektronischen Geräten hat zu einer Eskalation in der Produktion von PCBs geführt.

Für elektronische Geräte und Ausrüstungen, die PCB-abhängig sind, wird eine neue Generation von Leiterplatten hergestellt, um die Anforderungen der aktuellen Produkte zu erfüllen.

Dieser Fortschritt kann zu Verschwendung und Ineffizienz führen.

Exzellent wartungsfähige elektronische Teile und Geräte können aufgrund einer veralteten Leiterplatte oder der Nichtverfügbarkeit zusätzlicher Leiterplatten vom Original Equipment Manufacturer (OEM) weggeworfen werden.

Diese Richtlinie untersucht einige der praktischen Methoden von Reverse Engineering veralteter Leiterplatten.

Was ist PCB Reverse Engineering?

Als Faustregel gilt, dass Sie durch die Zerlegung der Komponenten enorme Informationen über alles gewinnen können.

Das ist das Grundkonzept von Reverse Engineering.

Reverse Engineering findet nicht nur im Hardware-Engineering Anwendung, sondern das Konzept spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Computersoftware und der Kartierung menschlicher DNA.

In der gedruckten Elektronik bedeutet PCB Reverse Engineering, von der Leiterplatte zurück zum Schaltplan zu gehen, mit dem Ziel, die Leiterplatte zu verstehen und zu analysieren.

PCB-Design-

Die Analyse ermöglicht es Ihnen, eine Dokumentation zu erstellen, das Design und das Betriebskonzept der Leiterplatte zu bestimmen oder sie neu zu fertigen.

Oft ermöglicht Ihnen die Dokumentation sogar, Ihr Produkt zu verbessern, um die Konkurrenz zu übertreffen.

Der Hauptgrund für das Reverse Engineering von Leiterplatten besteht darin, zu verstehen, wie Komponenten miteinander verbunden sind. Ein Schritt in diesem Verfahren besteht darin, auf jede Schicht der Leiterplatte zuzugreifen und Fotos davon zu machen.

Wenn Sie alle Schichten zusammenfügen, können Sie ein vollständiges Schaltungslayout identifizieren.

Ausgestattet mit diesen Informationen sind Sie in der Lage, Bereiche zu identifizieren, in denen Sie neue Funktionalitäten oder Merkmale hinzufügen, bestimmte Verbindungen lokalisieren oder das Design klonen können.

Darüber hinaus können Sie mit den Informationen ein schematisches Diagramm erstellen, anhand dessen Sie das Funktionsprinzip eines Produkts verstehen.

Dennoch ist Reverse Engineering PCB offensichtlich keine einfache eintägige Schulung. Es ist nicht so einfach, alles nur von einer Suchmaschine online zu wissen. Der Prozess erfordert jahrelange Erfahrung im Elektronikdesign und die Beherrschung, wie andere Ingenieure ihre Schaltungen modellieren.

Warum die Kunst des PCB Reverse Engineering erlernen?

Normalerweise verwechseln Ingenieure zwischen PCB-Reverse-Engineering und PCB-Clone-Designs. Beim PCB-Klonen kopieren Sie das exakte Design der Zielleiterplatte.

Also, wenn Reverse Engineering PCB nicht mit der Herstellung eines Klons vergleichbar ist; Was ist es dann?

Tatsächlich ermöglicht Ihnen der Übergang von der Leiterplatte zum Schaltplan die Entwicklung eines Leiterplattenprototyps, der das gleiche Funktionsprinzip wie die ursprüngliche Leiterplatte hat, ohne eine Nachbildung zu sein.

Lassen Sie uns einen Blick auf die Gründe werfen, warum es wichtig ist, etwas über PCB Reverse Engineering zu wissen;

PCB-Reverse-Engineering

·Ersetzen Sie veraltete Komponenten durch kostengünstige moderne Komponenten

Ein Ziel des PCB-Layout-Reverse-Engineering ist es, obsolete Komponenten zu etablieren und zu ersetzen.

Diese Teile wurden möglicherweise aufgrund ihrer Marktverfügbarkeit zum Zeitpunkt der Leiterplattenherstellung verwendet.

Aber wir sind alle über die schnelle Entwicklung in informiert Halbleitertechnologie dass die verwendeten Originalkomponenten möglicherweise veraltet sind oder die Einhaltung der Umweltvorschriften in Frage gestellt werden.

Reverse Engineering PCB to Schaltplan ermöglicht es Ihnen, die Funktionalität elektronischer Schaltungen zu steigern.

Sie können modernste Komponenten verwenden, die kostengünstig und leicht verfügbar sind.

·Analysieren und Verstehen der ursprünglichen Leiterplatte

PCB Reverse Engineering wird zu Lern- und Ausbildungszwecken durchgeführt, um die Technologie besser zu beherrschen, damit Sie öffentlich Verbesserungen vorschlagen können.

PCB-Analyse

PCB-Dekonstruktion und Netzlisten ermöglichen es Ihnen, die Komponenten zu zerlegen, um zu untersuchen, wie die Schaltung, der Prozess und die gesamten Systeme in einem integrierten Setup funktionieren.

Auf Schaltungsebene können Sie die Verbindungen auf Komponenten- und Transistorebene untersuchen.

Auf der Prozessebene können Sie sich über die Layoutmerkmale und das patentierte Halbleitergehäuse informieren.

Dies hilft Ihnen, die Technologie und die Materialien zu verstehen, die zum Aufbau des integrierten Schaltkreises verwendet werden. Die Systembewertung erfüllt den Zweck, die Rolle der Leiterplatte in jedem System zu verstehen.

·Korrigieren Sie die beschädigten Dateien oder wechseln Sie zu einer neuen Plattform

Deine aktuelle PCB-Design möglicherweise einige beschädigte Dateien, die Sie ändern müssen.

PCB-Design-

Ebenso kann es dringend erforderlich sein, auf eine völlig neue Plattform umzusteigen, obwohl Sie nicht über die PCB-Designdateien, Schaltpläne, Netzlisten und Stücklisten verfügen.

Diese sind für Systemaktualisierungen unerlässlich. An diesem Punkt kommt PCB Reverse Engineering ins Spiel.

·Kopieren des Designs

Ja, es ist möglich, Designs durch PCB Reverse Engineering zu kopieren.

Aufgrund der komplexen VLSI-Designs, die darin verwendet werden, ist es jedoch äußerst umständlich, exakte Designs nachzuahmen Mehrschichtleiterplatten.

Sie können automatisiertes Röntgen und Fotokopieren verwenden, aber es wird dennoch Abweichungen in der überarbeiteten Schaltung geben, die sich negativ auf die Funktion der Leiterplatte auswirken würden.

Es ist wichtig zu beachten, dass die meisten Urheberrechtsbestimmungen es Unternehmen erlauben, die Funktionalität und nicht das Design der Leiterplatte zu replizieren.

Daher müssen Sie die neuen PCB-Details offenlegen, wenn Sie beabsichtigen, das Design zu kopieren. Darüber hinaus müssen Sie die Änderung des Leiterbahn-Routings und die Anwendung aktualisierter elektronischer Leiterplattenkomponenten identifizieren.

Der beste Weg zum Reverse Engineering einer Leiterplatte

Beim Reverse Engineering von Leiterplatten können Sie viele Prozesse und Verfahren übernehmen.

Es hängt alles von Ihrer Produktionskapazität und -fähigkeit ab.

In diesem Abschnitt werde ich Sie durch einige der besten Techniken zum Reverse Engineering von Leiterplatten führen.

Lassen Sie uns direkt eintauchen:

PCB-Layout

Manuelles PCB-Reverse-Engineering-Verfahren

Manchmal sind fortschrittliche Techniken des Reverse Engineering von PCB zeitaufwändig und teuer.

In der Praxis führen die meisten PCB-Reverse-Engineer manuelle Verfahren durch, um zu wissen, wie ein bestimmtes eingebettetes System hergestellt wird.

Hier veranschauliche ich den manuellen Arbeitsablauf zum Reverse Engineering einer Leiterplatte.

i.Komponenten identifizieren

Das Wichtigste, was Sie identifizieren sollten, sind die elektronischen Komponenten, die Sie auf der Leiterplatte sehen.

Stellen Sie sicher, dass Sie jede Komponente auf der Platine erkennen.

Identifizieren Sie so viele Komponenten wie möglich, einschließlich Kondensator, Transistor, IC-Chips, Widerstand, Sicherung, Induktor, Diode, Steckverbinder, unter anderen Komponenten.

TV-Platine

Die Kenntnis ihrer Namen und Klassifizierung kann Ihnen helfen, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um sie zu identifizieren.

In modernen Leiterplatten werden mehr IC-Chips als passive Komponenten verwendet, und alle IC-Chips sehen ähnlich aus (schwarze Kapselung mit unterschiedlicher Form und Größe).

Aus diesem Grund ist es wichtig, die auf dem IC-Chip aufgedruckte Nummer zu prüfen. Denn ohne die Nummer benötigen Sie mehr Erfahrung und Gehirnleistung, um die Leiterplatte zu entschlüsseln.

Einige Hersteller werden Mechanismen entwickeln, um die Nummer auf den Chips zu löschen, um ein Reverse Engineering ihrer Leiterplatte zu verhindern.

Das Löschen der Beschriftung verringert die Wahrscheinlichkeit, dass ihr Schaltungsdesign kopiert wird.

Die Nummer ist wichtig, da sie Ihnen bei der Suche nach den Datenblättern der Komponenten im Internet hilft.

Das Design der meisten aktuellen PCB verwendet oberflächenmontierte Komponenten, die klein sein können, was es schwierig macht, das traditionelle Farbbandschema in Bezug auf eine Komponente wie einen Widerstand anzuwenden.

Für größere wird eine Nummerncodierung ähnlich dem Farbbandschema angewendet SMD-Widerstand. Die ersten Ziffern stehen für die eigentliche Ziffer, da die letzte Ziffer für die Anzahl der Nullen steht.

Beispiel eines SMD-Widerstands

Kleinere SMD-Widerstände mit kleinerer bedruckter Fläche verwenden ein standardmäßiges codiertes System, um ihren Wert zu drucken.

Das Standardcodierungssystem wird als EIA-Markierungscode bezeichnet. Das Codierungssystem macht es sehr schwierig, den Widerstandswert zu ermitteln.

Glücklicherweise hat das Internet die Aufgabe vereinfacht, da Sie nur die Wertebasis auf dem Code suchen und finden müssen.

Es gibt auch Apps, die Ihnen die Eingabe des UVP-Codes ermöglichen und Ihnen im Gegenzug den Widerstandswert ausgeben.

Die Anwendungen verfügen außerdem über zusätzliche Funktionen, die Ihnen bei Ihrem PCB-Reverse-Engineering-Prozess helfen können.

ii.Sammeln und Extrahieren von Informationen zu verwandten PCB-Dokumenten

Die Datenerfassung ist die nächste Stufe beim PCB-Reverse-Engineering. Um ein erfolgreiches PCB-Reverse-Engineering durchzuführen, besorgen Sie sich mindestens zwei Muster der PCB.

Erhalten Sie ein detailliertes Scanbild der bestückten Leiterplatte, da dies Ihnen hilft, die Polaritäten und Positionen der Komponenten zu ermitteln.

Als Nächstes sammeln Sie detaillierte Informationen zu den Komponentenspezifikationen und -typen.

Sammeln Sie die technischen Handbücher und Informationen zur Leiterplattenbestückung. Erhalten Sie außerdem Nutzungs- und Wartungsdaten sowie Leistungsspezifikationen.

Überprüfen Sie die Leiterplatteneinheit visuell und achten Sie auf Abweichungen zwischen den verfügbaren Daten und der realen Leiterplatte.

Entfernen Sie nach Abschluss der Datenerfassung die Komponenten von der Platine. Reinigen Sie danach die Platine mit einem Verdünner, um die Lote zu entfernen. Abschließend mit trockener Luft blasen, um Schmutz und Staub von der Leiterplatte zu entfernen.

iii. Wichtige Signale analysieren

Die Analyse ist die langwierigste Phase des PCB-Reverse-Engineering-Prozesses.

Die Operation umfasst das Abbilden, wie die Komponenten miteinander verbunden sind.

Sie bilden die gesamte Verbindung (als Leiterbahnen bezeichnet) Komponente für Komponente ab.

Bevor Sie jedoch mit dem Verfolgungsverfahren beginnen, ist es wichtig, den Leiterplattentyp zu identifizieren, der als Einzelschicht-, Doppelschicht- und Mehrschichtplatte kategorisiert wird.

Beispiel einer PCB-Verfolgung

Single-Layer-Leiterplatten sind die einfachsten Leiterplatten, bei denen eine Seite der Platine nur die Leiterbahnführung der Leiterplatte aufweist, während die andere Seite aus den elektronischen Komponenten besteht.

Einlagige Platte enthält normalerweise hauptsächlich Durchgangslochkomponenten und es ist ziemlich einfach, die Verbindung abzubilden.

Doppelschichtplatine ist der zweite Leiterplattentyp, bei dem sich die Leiterbahnführung auf beiden Seiten der Leiterplatte befindet.

In den meisten Fällen finden Sie oberflächenmontierte Komponenten auf einer Seite der Platine, während die durchkontaktierten Komponenten auf der anderen Seite platziert sind.

Üblicherweise erfolgt das Leiterbahn-Routing unter den Durchgangslochkomponenten und den IC-Chips.

Diese Art der Spurenführung macht es unpraktisch, die Verbindung mit bloßem Auge zu verfolgen.

Um eine Verbindung zu identifizieren, benötigen Sie ein Multimeter mit Durchgangsfunktion (auch als Durchgangsprüfer bezeichnet).

Typischerweise summt es in dem Moment, in dem die Sonden mit zwei Punkten in Kontakt kommen, die durch eine Spur verbunden sind.

Sie können jedoch auch eine Ohmmeter-Funktion verwenden, die einen Null-Ohm-Wert registriert, wenn Sie eine Verbindung prüfen.

Ich empfehle das Summen, da Sie, während Sie sich auf die Verfolgung des Stromkreises konzentrieren, nicht die Anzeige des Durchgangsprüfers überprüfen müssen, um eine Verbindung zu bestätigen.

Das Summtonsignal ist bequemer.

Auch wenn der Durchgangsprüfer ein praktisches Gerät zum Nachverfolgen der Verbindung ist, ist es wichtig zu verstehen, wie er funktioniert.

Das Summen wird bei einer bestimmten Ohm-Schwelle zum Klingen gebracht.

Dies bedeutet, dass ein 10-Ohm-Widerstand zwischen zwei Punkten zu einem Summen führen kann, das Sie zu der Annahme verleiten kann, dass zwischen den beiden Punkten eine Verbindung besteht.

Es ist daher wichtig, dies während des Sondierungsvorgangs zu beachten.

Die Kombination der Hilfe Ihres Seh- und Durchgangsprüfers sollte dazu beitragen, Fehler zu reduzieren.

Beachten Sie Komponenten wie Induktivitäten, Transformatoren, einen Messwiderstand (normalerweise größer als die anderen Widerstandstypen), Spulen und alle externen Verdrahtungen oder Verbindungen zur Leiterplatte.

Ein weiterer beliebter Fehler besteht darin, die Leiterbahn zu prüfen, ohne die Stromversorgung zu trennen.

Achten Sie unbedingt darauf, dass Sie alle Verbindungen zur Leiterplatte abschalten, bevor Sie die Verbindung belegen.

Mehrschichtleiterplatte ist das am komplexesten zu verfolgende Board.

Üblicherweise ziehen es die meisten Entwickler bei einer 4-Lagen-Leiterplatte vor, die mittlere Lage für Leistungsspuren wie GND und VCC zu verwenden.

Nichtsdestotrotz ist es nicht immer eindeutig, aber es gibt höhere Chancen, basierend auf der Erfahrung mit verschiedenen Leiterplatten und der gemeinsamen Schaltungstheorie.

PCB Reverse Engineering erfordert, dass Sie eher wie der Designer der Leiterplatte denken, die Sie hacken möchten.

Bei einer Multilayer-Platine ist es nahezu unmöglich, die Leiterplatte mit Ihrem normalen Sehvermögen zu verfolgen.

Stellen Sie sicher, dass die Anschlüsse der Komponentenstifte für die gesamte Leiterplatte übereinstimmen, indem Sie einen Stift nach dem anderen mit den übrigen Stiften abgleichen.

In einigen Fällen kann Ihnen die Kenntnis der Komponenten in Verbindung mit Ihrer Erfahrung als Konstrukteur dabei helfen, das Verfahren zu verkürzen.

Es wird Bereiche geben, von denen Sie instinktiv wissen, dass Sie sie nicht unbedingt ausprobieren müssen.

Zeichne Lage und Verbindung der Bauteile ein, markiere alle Bauteile und bezeichne die Leiterbahn, sobald du in der Lage bist, ihre Funktion festzustellen.

Stromversorgungsspuren sind zunächst die einfachsten.

Dies liegt daran, dass wir immer wissen, wo das Netzteil an der Platine befestigt ist.

Von dort aus können Sie verfolgen, wohin der Stromanschluss als nächstes führt.

Sie werden in der Lage sein, die nächste Stufe abzubilden, die üblicherweise der Spannungsregler ist.

Im Fall einer Wechselstromleitung werden Sie jedoch üblicherweise einen Gleichrichter lokalisieren, bevor er mit dem Spannungsregler verbunden wird.

Dieser Vorschlag geht jedoch von einem Standarddesign aus, daher müssen Sie es erkennen, da es viele Varianten des PCB-Designs gibt.

PCB-Reverse-Engineering-Design

Auch die Analyse des Datenblatts des IC-Chips kann Ihnen helfen, die Verbindung herzustellen.

Ordnen Sie das Komponentenschild in das Standard-Stempelschaltkreislayout, das Sie identifizieren können.

Mit der Konfiguration können Sie leicht gängige Standardschaltungen wie Relaisschaltungen, Pull-up-Schaltungen, Eingangsschaltungen, Spannungsregler, Treiberschaltungen mit Transistoren usw. erkennen.

Zeichnen Sie sie in einem Layout, das Ihnen hilft, die Funktionalität des Schaltungsmoduls zu identifizieren.

Der Prozess ist kompliziert und es ist ein nie endendes Gespräch über PCB-Reverse-Engineering.

Je mehr Sie PCB zurückentwickeln, desto besser werden Sie Ihre Techniken beherrschen und weiterentwickeln und neue Methoden zum Entschlüsseln und Beherrschen des Designs anderer Schaltungen realisieren.

Automatisierter PCB-Reverse-Engineering-Prozess

Automatisiertes PCB Reverse Engineering automatisiert den Großteil der während des Verfahrens erforderlichen Unternehmungen.

Automatisiertes Reverse Engineering von PCB hat die Fähigkeit:

• Automatische Erkennung von Komponenten durch maschinelles Sehen
• Sammeln von technischen Dokumenten aus dem Internet
• Prüfung der technischen Dokumentation, um relevante Informationen zu extrahieren

1. Verwenden Sie die PCB-Reverse-Engineering-Software

Die Mehrheit der PCB-Reverse-Engineering-Software verfügt über folgende Funktionen:

• Schematische Zeichnung
• Mehrschichtiges Leiterplattendesign
• Zeichnungsgenerierung
• Digitale Schaltung und analoge Schaltungskombinationssignalsimulation
• Programmierbares Logikhalbleiterdesign usw.

Im Allgemeinen verarbeitet die Software hochauflösende Bilder von beiden Seiten der Leiterplatte.

https://youtu.be/S8mJYPuUKBI

Insbesondere automatisiert es die erforderlichen ersten Schritte der Komponentenidentifikation und der Erfassung und Prüfung von Informationen, die diesen Komponenten zugeordnet sind.

2. Analyse und Bewertung von Dokumenten

Hochauflösende Kameras sind erschwinglich und wir machen normalerweise Bilder zu Dokumentationszwecken.

Sie beginnen mit der Segmentierung der Bilder, indem Sie gemeinsame visuelle Merkmale von Mikrochips identifizieren.

Die Segmentierung erzeugt Bereiche der Chipgehäuse.

Anschließend geben Sie die Bereiche an eine weiter Optical Character Recognition (OCR)-Bibliothek mit dem Zweck, die auf dem Gehäuse der integrierten Schaltung aufgedruckte Teilenummer zu extrahieren.

Anschließend gleichen Sie das OCR-Ergebnis mit bekannten Namensmustern und Teilenummern der Hersteller ab, um Fehlalarme zu minimieren.

Beispiel-OCR

Nachdem Sie eine gültige Teilenummer ermittelt haben, suchen Sie im Internet nach zugehörigen technischen Dokumenten.

Neben speziellen Suchmaschinen, die nur Datenblätter indizieren, können Sie die Teilenummern-Websuche auch mit gewöhnlichen Suchmaschinen durchführen.

Laden Sie die passenden Dokumente herunter und extrahieren Sie daraus die Basisdaten wie Pinout-Diagramme, Feature-Beschreibung und Pin-Signal-Tabellen.

Da technische Dokumente normalerweise im PDF-Format vorliegen, ist es wichtig, sie in XML zu konvertieren, um die Struktur der Dokumentation und die entsprechenden Seiten leicht zu verstehen.

Die Software filtert unverlinkte Dokumente wie Marketingbroschüren anhand der Seitenzahl und passenden Keywords heraus.

Außerdem legt die App die Ergebnisse dann in einer gut organisierten Dateisystemdatenbank oder -struktur ab.

Die verarbeiteten Daten werden in einer grafischen Benutzeroberfläche angezeigt, sodass Sie schneller auf alle Informationen zugreifen können.

Nachdem Sie kritische Komponenten identifiziert und technische Dokumente analysiert haben, untersuchen Sie die tatsächlichen Verbindungen zwischen den Komponenten auf der Leiterplatte.

Sie erreichen dies mit einem Multimeter und geben sie in die Anwendung ein.

Sie können beispielsweise eine serielle Verbindung hinzufügen, die zwei Komponenten verbindet, indem Sie beide Komponenten auswählen und ihre Verbindung über die grafische Benutzeroberfläche festlegen.

Die Datenbank speichert die Verbindungen und Sie können sie jederzeit ändern oder kommentieren.

Dies ist besonders wichtig, um einen visuellen Bericht aller Ergebnisse zu erstellen und die Wahrnehmung der Angreifer an andere betroffene Parteien wie Ingenieurteams oder Kunden weiterzugeben.

PCB-Reverse-Engineering-Technik

Beim PCB-Reverse-Engineering werden die interne Struktur und alle Schichtenverbindungen entweder durch einen zerstörungsfreien Prozess oder durch einen destruktiven Verzögerungsprozess erhalten.

Der zerstörungsfreie Prozess beinhaltet die bildgebende Tomographie, mit der Sie die gesamte Leiterplatte ohne Verzögerung abbilden können.

Andererseits bringt der destruktive Prozess Verzögerungen mit sich, denen Sie die Bildgebung jeder Schicht folgen lassen, bevor Sie mit der nächsten Runde des Materialabtrags beginnen.

In beiden Szenarien können Sie die Analyse manuell oder automatisch durchführen, deren Ergebnis eine Netzliste ist, mit der Sie die Leiterplatte reproduzieren können.

PCB-Reverse-Engineering-Technik

a) Zerstörungsfreie PCB-Reverse-Engineering-Technik

Der Sektor hat Interesse bekundet, auf Reverse-Engineering-Praktiken umzustellen, die auf zerstörungsfreien Techniken basieren.

Die Verschiebung in der Branche ist auf die geringeren Kosten der Methode zurückzuführen, die kürzere Zeit, die für die Durchführung des PCB-Reverse-Engineering benötigt wird. Und die Möglichkeit, einen Test zur Erkennung von Vertrauensproblemen oder -fehlern zu entwickeln.

Die zerstörungsfreie Natur dieser Technik des Reverse Engineering von PCB bietet mehr Spielräume für Fehler im Verlauf des Vorgangs.

PCB Reverse Engineering – Fotoquelle: Semantic Scholar

Außerdem können Sie die Platine später anderweitig verwenden.

Beim zerstörungsfreien PCB-Reverse-Engineering wird üblicherweise Röntgentomographie verwendet.

Die Tomographie ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren, mit dem Sie die innere Struktur einer Substanz beobachten können, ohne die Unter- und Oberschichtstrukturen zu beeinträchtigen.

Röntgentomographie ermöglicht es Ihnen, die geometrischen Informationen von Verbindungen, Durchkontaktierungen und Leiterbahnen auf Leiterplattenschichten zu extrahieren.

Scannen von Leiterplatten – Bildquelle: SMTNet

Mit dieser Technik können Sie alle Leiterplattenschichten (Vorder-, Innen- und Rückseite) in einer einzigen Bildgebungssitzung erfassen.

Das Konzept der Tomographie besteht darin, einen Stapel zweidimensionaler (2D) Bilder zu erhalten.

Wenden Sie dann mathematische Algorithmen wie die Center-Slice-Theorie und die direkte Fourier-Transformation an, um das dreidimensionale (3D) Bild zu regenerieren.

Sie sammeln die 2D-Projektionen aus vielen verschiedenen Blickwinkeln, basierend auf der Qualität, die Sie für das endgültige Bild benötigen.

Die PCB-Merkmale wie Materialdichte und -abmessungen müssen unbedingt bei der Auswahl der Tomographieparameter berücksichtigt werden, die Folgendes umfassen:

• Quellleistung: bezieht sich auf die Eindringmenge und die Röntgenenergie
• Detektorziel: bestimmt den Auflösungsbereich und das Sichtfeld
• Filterung: reguliert die Dosis, die Röntgenstrahlen mit höherer Energie passieren lässt
• Die Distanz des Detektors und der Quelle zur Probe: hat eine umgekehrte Proportionalität zur Anzahl der Zählungen
• Anzahl der Röntgenprojektionen: bestimmt das Winkelinkrement für jede Drehung der Probe im Tomographieprozess
• Expositionszeit: linear mit Zählungen korreliert und ermittelt die Gesamtzeit und letztendlich die Kosten des Scannens.

Diese Parameter können sich auf das Signal-Rausch-Verhältnis und die Pixelgröße auswirken, die Sie je nach Region of Interest optimieren müssen.

Die Analyse der inneren und äußeren Struktur ist nach der Rekonstruktion des 3D-Bildes möglich, was eine Strahlaufhärtung und Mittenverschiebungsabstimmung erfordert.

Die Pixelgröße ist der wichtigste Parameter zur Bestimmung der Qualität der regenerierten 3D-Bilder.

Basierend darauf können Sie viele andere Parameter einstellen, einschließlich des Detektorobjektivs (wie die optische Vergrößerung und der Abstand des Detektors und der Quelle von der Probe (die geometrische Vergrößerung).

b)Destruktive PCB-Reverse-Engineering-Techniken

Die Leiterplatte kann je nach Komplexität des Systems ein-, zwei- oder mehrlagig sein.

In destruktives Reverse Engineering von PCBanalysieren Sie zunächst die äußere Schicht der Platine, um die darauf montierten Komponenten, ihre Anschlüsse und ihre Spuren zu identifizieren.

Folglich verzögern Sie dann die mehrschichtige Leiterplatte, um die Durchkontaktierung, Konnektivität und Leiterbahnen innerhalb ihrer inneren Schichten freizulegen.

Reverse-Engineering-Leiterplatte

Häufig umfasst das destruktive PCB-Reverse-Engineering drei Verfahren: Entfernen der Lötstoppmaske, Verzögern und Bebildern.

·Lötmaskenentfernung

Das Ziel dieses Schritts ist es, die Lötstoppmaske von der Leiterplatte zu entfernen und die Kupferspuren auf der unteren und/oder oberen Schicht mit minimaler Zerstörung freizulegen.

Auch wenn es manchmal möglich ist, die Kupferspuren über den vorhandenen Lötstopplack zu erkennen, ermöglicht das Herausziehen des Lötstopplacks eine klarere Sicht.

Sie sollten den Vorgang durchführen, nachdem Sie alle Komponenten von der Platine gelöst haben.

Sie können die folgenden Techniken anwenden, um den Lötstopplack auf der Leiterplatte zu entfernen:

• Sandpapier
• Strahlen
• Kratzbürste aus Fiberglas
• Chemical
• Laser

·Verzögerung

Ziel dieses Schrittes ist es, durch physikalisches, destruktives Delayering auf die inneren Kupferlagen einer Multilayer-Leiterplatte zuzugreifen.

Sie sollten den Vorgang auch durchführen, nachdem Sie alle Komponenten auf der Platine entfernt haben. Nachfolgend sind einige Methoden der PCB-Verzögerung aufgeführt, die Sie anwenden können:

• Röntgenstrahl
• Sandpapier
• Dremel-Werkzeug
• Flachschleifen
• CNC Fräsen

·Bildgebung

Das Ziel dieses Schritts ist es, einzelne Bilder jeder Schicht einer mehrschichtigen Leiterplatte zu erhalten, wobei zerstörungsfreie Bildgebungsverfahren verwendet werden.

Solche Techniken können sogar gegen bestückte oder vollständig zusammengebaute PCB wirksam sein.

Sie können die Bildgebung während des PCB-Reverse Engineering entweder mit Röntgen (2D) oder Computertomographie (3D-Röntgen) abschließen.

Anforderungen für PCB Reverse Engineering Services

Bevor Sie mit dem Reverse Engineering von PCB beginnen, sollten Sie Folgendes haben:

1) Bestückte Leiterplatte oder PCB ohne Komponenten

Eine Leiterplatte ist ein laminiertes, nicht leitfähiges Material, das elektronische Komponenten über leitfähige Kupferbahnen verbindet.

Abbildung 15 PCB bestückt mit Komponenten – Bildquelle: USENIX

Die Leiterbahnen sind elektrisch mit den auf der Leiterplatte montierten Komponenten und Chips verbunden.

Gedruckte Leiterplatten werden mit dünnen Kupferfolien-Leitschichten hergestellt, die auf isolierende nichtleitende Schichten laminiert sind.

Sie bilden den physikalischen Träger und bieten den elektrischen Weg zwischen elektronischen Komponenten.

Indem Sie sich Zugang verschaffen und jede Kupferschicht einer Leiterplatte abbilden, ist es für Sie praktisch, das gesamte Leiterplattenlayout zurückzuentwickeln.

Herkömmliche Technologie der PCB-Fertigung erlaubt mechanisch gebohrte Löcher mit Durchmessern von 8 mil und Leiterbahnbreiten von nur 3 mil.

Fortschrittliche Prozesse ermöglichen lasergebohrte Mikro-Durchkontaktierungen mit Durchmessern von 0.4 mil, Abstands- und Leiterbahnbreiten von weniger als 1 mil, passive elektronische Komponenten, die in das Substrat implantiert werden, sowie eine Via-in-Pad-Konstruktion.

Die Kupferdicke, beschrieben als Kupfergewicht pro Quadratfuß, variiert im Allgemeinen zwischen 0.7 mil und 5.6 mil.

Ein PCB-Querschnitt gibt in den meisten Fällen Hinweise auf Design und Komplexität.

Nach der Fertigung einer Leiterplatte wird deren Oberfläche mit einem Lötstopplack (auch als Lötstopplack bezeichnet) bedeckt.

Die Lötstoppmaske besteht aus Epoxid, fotostrukturierbarem Trockenfilmmaterial oder flüssiger fotostrukturierbarer Tinte (LPI).

Die nichtleitende Lötstoppschicht schützt die Leiterplatte vor Oxidation und Staub.

Es ermöglicht auch den Zugang zu den Kupferzonen auf der Platine, die freigelegt werden sollten (wie Testpunkte und Komponentenpads).

Die am häufigsten verwendete Lötmaskenfarbe ist grün, obwohl mehrere andere Farben erhältlich sind.

Dunklere Farben verursachen Schwierigkeiten bei der visuellen Identifizierung von Spuren.

Um härtere Kontaktoberflächen zu erhalten und/oder die Lötbarkeit zu verbessern, wird eine dünne Oberflächenveredelung, bestehend aus bleifreiem oder bleibasiertem Lot, Palladium, Silber, Gold oder Zinn, auf das freigelegte Kupfer aufgebracht.

Schließlich druckt der Hersteller mit druckbarer Tinte oder Epoxid eine Komponentenlegende (auch als Siebdruck bezeichnet) auf die Platine.

Diese Schicht enthält normalerweise die Logos, Identifikationssymbole, Teilebezeichnungen und andere Herstellungsetiketten, die für die Prüfung/Montage von Leiterplatten und Außendienstunternehmen wichtig sind.

2) Gescanntes Bild der Leiterplatte

Das Scannen ist die am weitesten verbreitete Technik zum Umwandeln von Bildern in ein elektronisches Layout, das ein Rasterbild ergibt. Im Rasterbildformat zerlegen Sie das Bild in eine Pixelmatrix.

Elektronisches Layout der Leiterplatte

In diesem Schritt erfassen Sie die authentische Leiterplatte, indem Sie sie mit einem hochauflösenden Scanner scannen. Die meisten Scanner sind in der Lage, Bilder mit hervorragender Farbauflösung zu erzeugen.

Einige können Bilder mit einer Auflösung von bis zu 3200 x 6400 Punkten pro Zoll (dpi) mit einer Farbtiefe von 48 Bit für über 281 Billionen mögliche Farben liefern.

Es besteht jedoch eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass beim Aufnehmen des Bildes Probleme auftreten.

Das Problem umfasst die Reflexion von Licht von den Masken und Kupferbahnen der Leiterplatte. Um das Problem zu verringern, verwenden Sie ein schwarzes Papier mit einem Loch in der Mitte, das dieselbe Größe wie die Leiterplatte hat.

Legen Sie das Papier beim Scannen auf die Leiterplatte und achten Sie darauf, dass es alle umliegenden Bereiche vollständig abdeckt.

Durch die Anwendung dieser einfachen Technik können Sie die Lichtreflexion minimieren, die die Qualität des gescannten Bildes beeinträchtigen kann.

Beachten Sie, dass es ratsam ist, beim Reverse Engineering mehrschichtiger Leiterplatten eine Musterplatine bereitzustellen.

3)Gerber-Dateien regenerieren

Gerber-Daten sind eine einfache, generische Methode zur Übermittlung von PCB-Informationen an eine breite Palette von Geräten, die die elektronischen PCB-Daten in mit einem Fotoplotter erstellte Grafiken umwandeln.

Im Wesentlichen erzeugt jedes CAD- und PCB-System X- und Y-Koordinaten, ergänzt durch Befehle, die entscheiden, wo das PCB-Bild beginnt, welche Form es annimmt und wo es endet.

In Verbindung mit den Koordinaten umfassen Gerber-Daten Öffnungsinformationen, die die Formen und Größen von Löchern, Linien und anderen Eigenschaften vorgeben.

Versionen von Gerber-Dateien

Derzeit gibt es drei Versionen von Gerber-Formate:

Abbildung 17 Beispiel für das Garber-Dateiformat – Bildquelle: Wikimedia

• Gerber X2 – das neueste Gerber-Format mit Stapeldaten und Attributen.
• RS-274-X – eine verbesserte Version des Gerber-Formats, das weit verbreitet ist.
• RS-274-D – die älteste Version des Gerber-Formats und RS-274-X ersetzt es nach und nach.

Anwendungen des PCB Reverse Engineering

Hier sind einige der Situationen, in denen Sie PCB-Reverse-Engineering-Techniken anwenden können:

• Ein veraltetes Gerät, bei dem das Kunstwerk nicht mehr existiert
• Gerät für WEEE/RoHS-Konformität neu gestaltet
• Veraltete Produkte ohne Schaltpläne
• Migration von Through-Hole- zu SMD-Bauteilen
• Migration auf neue Technologien unter Beibehaltung der Logik und Kernfunktionen bestehender Systeme.
• Designänderungen
  • Um Funktionalitäten, Wartung und Support auf älteren Leiterplatten zu verbessern
  • Für mehr Leistung.
  • Niedrigere Lebenszykluskosten und reduzierte Systemkosten.

Häufig gestellte Fragen zum Reverse Engineering von Leiterplatten

Haben Sie Fragen zum Thema Reverse Engineering PCB?

Nun, hier habe ich Fragen und Antworten zusammengestellt, die Ihnen ein tiefgreifendes Verständnis des PCB-Reverse-Engineering vermitteln.

Leiterplattenbestückung

1. Was ist Reverse-Engineering?

Reverse Engineering ist ein Verfahren, bei dem es darum geht, Chips und Systeme zu reproduzieren, zu duplizieren oder zu verbessern, indem man sich auf die Analyse eines Originalgeräts oder -systems stützt. Für elektronische Systeme können Sie Reverse Engineering (RE) auf Chip-, Platinen- und Systemebene durchführen. Da solche Elektronik im Allgemeinen mehrere Schichten aufweist, beinhaltet Reverse Engineering das Erhalten der inneren Struktur und Verbindungen aller Schichten entweder durch zerstörungsfreie Verfahren oder durch einen destruktiven Verzögerungsprozess.

2.Was ist der Unterschied zwischen einem schematischen Diagramm und einem PCB-Layout?

A schematisches Diagramm ist im Wesentlichen ein Schaltplan, der die verwendeten Komponenten und ihre Verbindung aufzeigt. Es ist der Plan.

Das schematische Diagramm beschreibt nicht, wie dies in der Praxis erreicht wird.

Es zeigt zum Beispiel nicht die physische Position von Komponenten auf einer PCB, noch zeigt es, wie das Routing der zahlreichen Verbindungen (dh PCB-Leiterbahnen) zwischen den Komponenten erreicht wird.

PCB-Schaltplan – Bildquelle: Stack Exchange

Ein schematisches Diagramm zeigt nur „Pin A von Komponente X ist mit Pin B von Komponente Y verbunden“. Während des Designprozesses würden Sie dies zuerst erstellen, bevor Sie mit dem PCB-Layout fortfahren.

Das PCB-Layout ist die eigentliche Anwendung des schematischen Diagramms. Es beschreibt, wie eine Leiterplatte hergestellt wird, die, wenn sie mit Teilen verbunden wird, die im Schaltplan dargestellte Schaltung physisch darstellt.

Es zeigt, wie groß die Platine ist, den Aufbau der Leiterplatte (Anzahl der Durchkontaktierungen, Lagen, unter anderem Komponenten), die Position aller Komponenten und die Führung der zahlreichen Leiterbahnen, die die Teile verbinden.

Flex-PCB-Layout

Das PCB-Layout drückt jedoch keine Werte der Komponenten aus, sondern nur ihre Pinbelegung und physischen Abmessungen.

Mit dem PCB-Layout ist es sehr einfach, den PCB-Reverse-Engineering-Prozess durchzuführen.

Wenn Sie die Stückliste und das PCB-Layout haben, benötigen Sie möglicherweise keinen Schaltplan, da Sie einen verwenden können, um den anderen zurückzuentwickeln, obwohl dies eine mühsame Aufgabe sein wird.

Ein Schaltplan ist viel einfacher zu lesen und Sie können ihn auf abstrakte Weise zeichnen, um ihn einfach nachvollziehen zu können.

Wenn Sie PCB-Reverse-Engineering durchführen, empfiehlt es sich daher, beides zu haben.

Der Schaltplan hilft Ihnen herauszufinden, was Sie tun sollen und wie Sie die Komponenten verbinden.

Andererseits verwenden Sie das Layout als Karte, um die interessierenden Komponenten/Signale auf der tatsächlichen Leiterplatte zu lokalisieren.

3. Was soll ich zuerst entwickeln, das PCB-Design oder den Schaltplan?

Obwohl Sie theoretisch entweder mit dem Schaltplan oder der Leiterplatte beginnen können.

Wenn Sie das gesamte Projekt entwerfen, ist es ratsam, mit dem Schaltplan zu beginnen. Sie können dann den Schaltplan verwenden, um den Inhalt des PCB-Layouts zu erstellen.

Es gibt jedoch eine PCB-Reverse-Engineering-Funktion, die aus dem PCB-Design einen „Startpunkt“-Schaltplan entwickelt.

Die Funktion ist normalerweise für die Anwendung gedacht, wenn Sie ein PCB-Design erhalten haben, dem der entsprechende Schaltplan fehlt, und Sie den Schaltplan als "Dokumentation" für das PCB-Layout entwickeln sollten.

Alle Änderungen an der „Netzliste“ (Ändern, Hinzufügen oder Entfernen von Netzen, Verbindungen oder Komponenten) müssen am Schaltplan vorgenommen werden.

Sie können nur die Komponentennamen von der Leiterplatte zum Schaltplan zurückkommentieren.

4.Wie füge ich meine eigenen Werte zu Komponenten hinzu?

Komponenten können eine unendliche Anzahl von Werten haben, sodass Sie die mit jeder Komponente gespeicherten Informationen verbessern können, indem Sie Aspekte hinzufügen wie:

• Vertriebspartner
• Lagerplatznummer
• MTBF-Wert
• Toleranz
• Hersteller-Teilenummer
• Hersteller u.a

Wählen Sie beim Bearbeiten von Komponenten im Bibliotheksmanager das Menü „Bearbeiten“ und die Alternative „Werte“, um Werte und ihre Wertereihen in die Komponente einzufügen.

Vergessen Sie nicht, die Komponente in der Bibliothek zu speichern, nachdem Sie mit der Bearbeitung fertig sind.

Denken Sie auch daran, die Registerkarte Komponente aktualisieren im Kontextmenü für eine ausgewählte Komponente im Design zu verwenden, um sie neu zu konfigurieren, nachdem ihr neue Werte hinzugefügt wurden.

Stellen Sie sicher, dass Sie dies sowohl für PCB-Designs als auch für Schaltpläne durchführen.

Beim Hinzufügen einer neuen Komponente zum Design übernimmt es alle Werte, die dem Bibliothekseditor hinzugefügt wurden.

Überprüfen Sie die Komponentenwerte für eine Komponente, indem Sie sie im Design auswählen und die Option Eigenschaften aus dem Kontextmenü anwenden.

Ebenso können Sie zusätzliche Komponentenwerte zu einer Teileliste hinzufügen, indem Sie die Report Builder-Funktion im Menü „Ausgabe“ verwenden.

5.Was ist eine Netzliste im PCB-Design?

Eine Netzliste besteht aus einer Liste von elektronischen Komponenten und den Knoten, mit denen sie in der Schaltung verbunden sind.

Ein Netzwerk (Netz) ist eine Anordnung aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Teilen.

Die Netzliste besteht aus den Schaltungen zwischen den Komponenten auf der Leiterplatte und wird normalerweise in Textform gehalten.

In der Leiterplattenfertigung verwenden Sie die Netzliste, um elektrische Tests (E-Tests) durchzuführen, um fehlende oder falsche Verbindungen zu lokalisieren.

Die Komplexität, Darstellung und Struktur von Netzlisten kann sich stark unterscheiden, aber die Hauptaufgabe jeder Netzliste besteht darin, Konnektivitätsinformationen zu übertragen.

Netzlisten bieten normalerweise nicht mehr als Knoten, Instanzen und möglicherweise einige Funktionen der verwendeten Komponenten.

Zeigen sie mehr Informationen als diese, werden sie normalerweise als Hardwarebeschreibungssprache angesehen.

Sie sollten während des PCB-Reverse-Engineering immer eine Netzliste erstellen, da dies eine zusätzliche Authentifizierungsebene während des CAM-Überprüfungsprozesses bietet.

Es stellt sicher, dass beim Abschluss des elektrischen Tests der Leiterplatte der Betrieb korrekt gegen das beabsichtigte Design getestet wird.

6.Was ist der Unterschied zwischen PCB und PCBA?

Eine gedruckte Leiterplatte (PCB) ist eine Platte, die verwendet wird, um Komponenten elektrisch zu verbinden und mechanisch zu untermauern, indem Leiterbahnen, Pads und verschiedene Elemente verwendet werden, die aus Kupferblechen gestanzt sind, die auf nichtleitende Basen glasiert sind.

Es gibt verschiedene Arten von Leiterplatten, darunter einschichtige, zweischichtige oder mehrschichtige Leiterplatten.

Umgekehrt ist die Leiterplattenbestückung (PCBA) die Leiterplatte, die nach dem Lötpastendruck auf der Leiterplatte erhalten wird.

Anschließend werden die zahlreichen Komponenten wie integrierte Schaltkreise (ICs), Kondensatoren, Widerstände und beliebige andere Komponenten wie Transformatoren basierend auf der Anwendung und den erforderlichen Merkmalen der Leiterplatte montiert.

Eine PCBA wird normalerweise einer Aufschmelzofenheizung unterzogen, um eine mechanische Verbindung zwischen den Komponenten und der PCB herzustellen.

7.Was ist der Unterschied zwischen zweischichtiger Leiterplatte und mehrschichtiger Leiterplatte?

·Einlagige Leiterplatten

Einlagige Leiterplatten sind die einfachsten Leiterplattentypen. Sie bestehen nur aus einer einzigen leitenden Schicht, was ihre Anwendung auf einfache Konstruktionen mit geringer Dichte einschränkt.

Darüber hinaus sind einseitige Leiterplatten kostengünstig und eignen sich für einfache und hochvolumige Geräte.

·Doppelschichtplatine

Doppellagige Leiterplatten sind möglicherweise die beliebtesten Leiterplattentypen.

Diese Art von Leiterplatte ermöglicht das Verlegen von Leiterbahnen umeinander herum, indem eine untere und eine obere Schicht mittels Durchkontaktierungen verbunden werden.

Die Möglichkeit, Pfade von unten nach oben zu kreuzen, erhöht Ihre Flexibilität beim Schaltungsdesign erheblich, und dies erhöht die Schaltungsdichte erheblich.

Doppelseitige Leiterplatten sind vergleichsweise kostengünstig, erlauben aber nur einen mittleren Grad an Schaltungskomplexität. Die Reduzierung elektromagnetischer Interferenzen bei dieser Art von Leiterplatten ist schwierig.

· Mehrschichtleiterplatte

Mehrschichtige PCBs erhöhen die Dichte und Komplexität der PCB-Designs, indem zusätzliche Schichten über die Unter- und Oberseite hinaus eingefügt werden, die in einer Doppelschichtformation beobachtet werden.

Mit über 30 Schichten in einer mehrschichtigen PCB-Konfiguration ermöglicht Ihnen diese Art von PCB die Herstellung sehr dichter und äußerst komplexer Designs.

Häufig fungieren die zusätzlichen Schichten in mehrschichtigen Leiterplatten als Stromversorgungsebenen, die bei der Stromversorgung der Schaltung und der Reduzierung elektromagnetischer Interferenzen, die durch die Designs freigesetzt werden, helfen.

Sie erreichen geringere elektromagnetische Interferenzen, indem Sie Signalpegel zwischen die Leistungsebenen legen.

Außerdem sollten Sie wissen, dass Sie durch die Erhöhung der Anzahl der Leistungsebenen in einem PCB-Design die Wärmeableitung erhöhen, die die PCB bieten kann.

Dieses Merkmal ist in Hochleistungsdesigns wesentlich.

Die gesamten Schichten in Multilayer-Leiterplatten sind fast immer für Strom und Masse bestimmt. Daher gruppieren wir die Layer als Power-, Ground- oder Signal-Ebenen.

Manchmal gibt es mehr als eine Masse- oder Stromversorgungsebene, insbesondere wenn verschiedene Komponenten auf der Leiterplatte unterschiedliche Versorgungsspannungen benötigen.

8.Wer hat die geistigen Eigentumsrechte für einen PCB-Reverse-Engineering-Schaltplan?

Wenn Sie einen Schaltplan von einer Leiterplatte zurückentwickeln, dann sind Sie der Entwickler des Schaltplans und somit der Entwickler dieses spezifischen geistigen Eigentums.

Alle Patente, die das Endprodukt oder -system schützen, sind insgesamt eine andere Frage.

Die Patentverwaltung findet zwischen dem Patentinhaber und dem Hersteller des Geräts statt und steht in keinem Zusammenhang mit der rückentwickelten Leiterplatte.

Denken Sie daran, dass Patentansprüche öffentlich gemacht werden sollten und daher kein Geheimnis sein sollen.

Es ist jedoch wichtig, dass ich über PCB-Layouts und Schaltpläne spreche, die direkt aus Servicehandbüchern extrahiert wurden.

Solche Unternehmungen gelten als Verletzung des geistigen Eigentums, da Sie die Arbeit eines anderen Autors direkt kopieren.

Sie sollten sich darüber im Klaren sein, dass einige Komponenten einer Leiterplatte das Geschäftsgeheimnis eines Unternehmens sein können.

Allerdings, es sei denn, Sie sind mit dem Unternehmen verbunden, das die ursprüngliche Schaltung entwickelt hat; Sie sind nicht verpflichtet, die Firmengeheimnisse zu schützen.

9. Welche Bedeutung hat die Stückliste beim Reverse Engineering von Leiterplatten?

Das "Stückliste“, im Volksmund als BOM bekannt, ist im Grunde eine Liste.

Bei einem PCB-Design ist die Stückliste eine Liste aller Komponenten, die Sie zur Herstellung einer Leiterplatte benötigen.

Sie erstellen die PCB-Stückliste aus der PCB-Design-Software.

Um dies erfolgreich durchzuführen, muss das CAD-System bereits über die Teileinformationen verfügen, die zum Generieren der Stückliste erforderlich sind.

Die Informationen zu jedem Teil werden immer in einem eigenen Abschnitt der CAD-Bibliothek gespeichert.

Wenn Sie jedes Teil im Design instanziieren, werden seine Informationen zusammen mit ihm aus der CAD-Bibliothek markiert.

Einmal in das PCB-Design eingefügt, sind die Teileinformationen dann für die Verwendung in den verschiedenen Elementen der Stückliste zugänglich.

Die Elemente innerhalb einer Stückliste

Eine PCB-Stückliste kann verschiedene Arten von Informationen enthalten, obwohl die Stückliste zunächst eine Kerngruppe von Elementen enthalten muss.

Schauen wir uns einige der beliebtesten Kernelemente an, die Sie in einer Stückliste einer Leiterplatte sehen werden:

1. Kommentar: Jeder Teiletyp sollte eine eindeutige Kennzeichnung haben, die als Kommentar in der Stückliste eingetragen wird. Normalerweise wird als Kommentar eine firmeneigene Teilenummer verwendet, obwohl dies keine Voraussetzung ist. Stattdessen können Herstellerteilenummern oder andere Etiketten angebracht werden. Eine Firmenteilenummer könnte beispielsweise der Kommentar „27-0477-03“ sein.
2. Beschreibung: Dies ist eine primäre Illustration des Teils. In Bezug auf den oben genannten Kommentar 27-0477-03 kann die Beschreibung „CAP 10uF 20% 6.3V“ lauten.
3. Bezeichner: Jedes einzelne Teil auf der Leiterplatte besitzt eine eindeutige Referenzkennung. In Bezug auf den 10uF-Kondensator könnte die Bezeichnung „C27“ lauten.
4. Maße: Dies ist die Bezeichnung des physischen CAD-Footprints, den das Teil verwendet. Beispielsweise könnte C27 einen CAD-Footprint mit der Bezeichnung „CAP-1206“ verwenden.

In den meisten Fällen organisieren Sie die Stückliste nach dem Wert der Elemente des Kommentars.

Sie würden dann die anderen Kernelemente, die sich auf die Stückliste beziehen, in derselben Zeile einfügen.

Lassen Sie uns zum Beispiel die Kernelementwerte aus unseren obigen Abbildungen verwenden und einen kleinen einzeiligen Stücklistenbericht veranschaulichen:

Kommentar: Beschreibung: Bezeichner: Footprint:

27-0477-03 CAP 10 uF 20 % 6.3 V C19, C26, C27, C31, C46 CAP-1206

Je nach Bedarf kann die Stückliste auch aus zusätzlichen Informationselementen bestehen.

Diese können Werte und Toleranzen oder jede andere Art von Informationen umfassen, die sich auf das Bauteil beziehen.

Der einzige Nachteil besteht darin, dass der Stücklistenbericht je nach Anzahl der Elemente, die Sie darin enthalten möchten, sehr lang werden kann.

Erweiterte Verwendungsmöglichkeiten für eine Stückliste

Bisher haben wir die Grundlagen von BOM besprochen. Es gibt einige fortgeschrittenere Eigenschaften, die wir ebenfalls erwähnen sollten.

Sie können die PCB-Stückliste auch nach Elementen organisieren, die sich von den Kommentaren unterscheiden, und Sie können sie auch verwenden, um erweiterte Designinformationen anzuzeigen.

Hier sind ein paar Beispiele:

Ändern Sie das Stücklistenformat: Sie können das Erscheinungsbild Ihrer Stückliste ändern, indem Sie sie anders anordnen. Im Wesentlichen werden Sie die Stückliste nach Informationen des Kommentars kategorisieren, obwohl Sie sie eher nach Footprint-Informationen organisieren könnten.

Nicht eingebaute Teile einschließen: Sie haben die Möglichkeit, Komponenten hinzuzufügen, die in der Stückliste als nicht gefüllt gekennzeichnet sind.

Generieren Sie Stücklisten für die verschiedenen Varianten der Platine: Wenn Sie verschiedene Füllalternativen (bestückt oder unbestückt) für Komponenten in verschiedenen Versionen der Platine entwickelt haben, sind Sie in der Lage, eine unterschiedliche Stückliste für diese verschiedenen Versionen zu erstellen.

10. Was ist das Verfahren zum Zusammenführen von Schichten während des PCB-Reverse-Engineering?

Bei einem Double-Layer-Board finden Sie die Netzliste für jeden Layer unabhängig voneinander. Anschließend führen Sie die Netzlisten zusammen, indem Sie die entsprechenden Netze auf beiden Seiten jeder Übung suchen. So sollten Sie beim Zusammenführungsverfahren für jede Übung vorgehen:

• Suchen Sie das oberste Netz mit dem Bohrer.
• Suchen Sie den entsprechenden Bohrer auf der untersten Ebene.
• Suchen Sie das unterste Netz mit diesem Bohrer.
• Verschieben Sie die Gruppe von Pads, die mit dem Netz der unteren Schicht verbunden ist, in die Liste der Verbindungen des Netzes der oberen Schicht.

Wenn Sie den entsprechenden Bohrer auf der Unterseite nicht finden können, gehen Sie davon aus, dass der Bohrer eine falsche Erkennung ist, und ignorieren Sie ihn. Nachdem Sie alle Drills verarbeitet haben, vereinen Sie die beiden Netzlisten und das Ergebnis ist die vollständige Netzliste.

11. Was ist der Hauptzweck von PCB Vias?

Die Hauptaufgabe jedes PCB-Durchgangs besteht darin, einen leitenden Weg für die Übertragung eines elektrischen Signals von einer Schaltungsschicht zur anderen über eine plattierte Lochwand bereitzustellen.

Dennoch gibt es verschiedene Arten von Durchkontaktierungen und verschiedene Alternativen für das endgültige Erscheinungsbild der Durchkontaktierungen auf der Oberfläche der Leiterplatte.

Obwohl Durchkontaktierungen grundsätzlich ähnliche Rollen haben, sollten Sie jeden Typ in Ihrer Dokumentation korrekt definieren, um sicherzustellen, dass Ihre Bestückung erfolgreich verläuft und die PCBA effizient funktioniert.

Es gibt drei Haupttypen von Durchkontaktierungen, darunter:

· Durch Vias

Dies ist ein Loch, das von der oberen bis zur unteren Schicht der Leiterplatte durchgehend perforiert ist.

Das Loch ist an jedem Ende offen, um den Fluss der Plattierungslösung zum Zwecke des Beschichtens zu erleichtern, um es leitfähig zu machen.

Es gibt keine Abkürzungen zum Durchbohren von Vias. Sie müssen die Regeln bezüglich Adjazenz (der kleinste zulässige Abstand zwischen dem Rand eines Vias und dem nächsten Via), minimalem Durchmesser und maximalem Seitenverhältnis beachten.

·Blinde Durchkontaktierungen

Dies ist ein Loch, das von der unteren oder oberen Schicht perforiert wird, aber an einem bestimmten Punkt anhält, bevor es die gesamte Strecke über die Leiterplatte geht.

Sie können ein mechanisch gebohrtes Sackloch verwenden, um eine externe Schicht mit einer angrenzenden Schicht zu verbinden.

In manchen Fällen können Sie Blind-Via verwenden, um eine externe Ebene mit einer darunter liegenden Ebene zu verbinden, obwohl dies eine sorgfältige Planung erfordert, damit Sie ein gutes Ergebnis erzielen.

Ein Blind Via ist im Gegensatz zu einem Through Via nur an einem Ende offen.

Daher ist es der Plattierungslösung nicht möglich, den ganzen Weg durch das Loch zu fließen. Dies macht das Plattierungsverfahren kompliziert.

·Vergrabene Durchkontaktierungen

Sie verwenden diese Art von Durchkontaktierung nur zum Verbinden von Innenlagenstrukturen. Zuerst bohren Sie sie als Durchgangslöcher von oben nach unten in eine glasierte Innenstruktur (wie von L2-L7 einer 8-Lagen-Leiterplatte), dann plattieren und füllen Sie sie für die endgültige Laminierung aus.

·Laser-Mikrovias

Dies ist die kleinste Art von Durchkontaktierung, typischerweise etwa 003 Zoll bis 004 Zoll im Durchmesser.

Der größte Vorteil von Micro-Vias ist ihre Fähigkeit, auf sehr engen Anschlussflächen befestigt zu werden, oft als Vias-in-Pads in engen BGA- oder SMT-Footprints.

Sie planarisieren die Pads nach dem Plattieren wieder in ihren ursprünglichen glatten Zustand und stellen die Pad-Oberfläche wieder her, damit Sie sie zum Löten von Komponenten verwenden können.

12 Wie erstelle ich eine Netzliste beim Reverse Engineering von PCBs?

Nachdem Sie die Komponenten und Netze gefunden und die Positionen der Komponentenpads bestimmt haben, können Sie eine Netzliste erstellen.

Für jedes Pad auf jeder Komponente lokalisieren Sie das Netz mit dem Mittelpunkt des Pads und fügen dann das Pad und die Komponente zu einer Liste von Verbindungen im Netz hinzu.

Da ein Pad ein verbundenes Kupfergebiet ist, ist jedes Pad Teil genau eines Netzes.

Sie können jetzt die Netzliste für eine einlagige Platine drucken, und jede Netzlistenzeile nimmt die Form an:

Netto-_name: Komponente1–Pad1 Komponente2 –Pad2

Sie können zahlreiche Schaltplanerfassungswerkzeuge anwenden, um eine Netzliste derselben Form zu erstellen.

Obwohl die Komponenten-, Pad- und Netznamen unterschiedlich sind, sollten Sie die Konnektivität dieser Netzliste mit einer aus dem richtigen Schaltplan der Platine generierten abgleichen.

In einem Szenario mit zweilagiger Platine verarbeiten Sie die zweite Lage auf die gleiche Weise wie die erste. Anschließend verwenden Sie ein Zusammenführungsverfahren, um die vollständige Netzliste zu generieren.

13. Warum ist es wichtig, die Gerber-Dateien zu generieren?

Obwohl rekonstruierte 3D-Bilder wertvolle Informationen enthalten, können Sie sie nicht direkt für die aufwändige quantifizierte Inspektion oder Fertigung von Leiterplatten verwenden.

Sie benötigen eine Reihe von Bildverarbeitungsschritten, um das Bild in eine CAD-Datei (Computer Aided Design) umzuwandeln.

Die Umwandlung der Bilder in eine CAD-Systemdatei ist eine Voraussetzung für die Leiterplattenherstellung.

Insbesondere um Schaltungen auf die Platine zu drucken, müssen Sie Gerber-Dateien für jede Schicht erstellen.

Die Dateien sind 2D-Binärkartendateien mit geometrischen Informationen.

Die Bildsegmentierung ist der wichtigste Schritt für die Umwandlung einer 3D-Röntgenaufnahme in eine Gerber-Datei.

Bildsegmentierung ist die Zuweisung von Etiketten zu jedem Pixel (jedem Voxel im Fall von 3D), um Punktwolkeninformationen (x, y, z) zu extrahieren.

Es wurde viel geforscht, um eine Bildverarbeitung an PCB-Bildern zum Zwecke des PCB-Reverse-Engineering durchzuführen.

14. Kann ich jede Leiterplatte zurückentwickeln?

Die Wahl eines für die Leiterplatte möglichen Reverse Engineering hängt von der technischen Komplexität, der Wirtschaftlichkeit und der Menge der verfügbaren Daten ab.

Leiterplatten mit weit verbreiteter Verwendung und hohen Stückkosten, aber vergleichsweise minimaler technischer Komplexität, sind bessere Optionen für den Reverse-Engineering-Vorgang.

15. Hat die Computertomographie Einschränkungen?

Ein kleiner Nachteil der Computertomographie ist die Sichtfeldgröße des Röntgensystems.

Sie erhalten weniger Details oder Auflösung auf den erhaltenen Bildern mit einer Vergrößerung des Sichtfelds.

Daher müssen Sie zwischen der Bildqualität und einer ausreichenden Leiterplattensichtbarkeit abwägen, die in den meisten Fällen nicht den gesamten Leiterplattenbereich umfasst.

Damit Sie die gesamte Leiterplatte verarbeiten können, müssen Sie mehrere „Segmente“ erstellen und zusammenfügen.

16Was macht die Surface Mount Technology besser als die Durchsteckmontage?

· Through-Hole-Technologie

Jahrelang haben Hersteller bei der Herstellung fast aller Leiterplatten die Durchgangslochtechnologie angewendet.

Diese Montagetechnik brachte die Verwendung von Zuleitungen zu elektrischen Komponenten mit sich.

Sie würden dann die Leitungen in Löcher stecken, die auf der Leiterplatte gebohrt sind, und sie dann an Pads löten, die sich auf der anderen Seite der Leiterplatte befinden.

Die Durchsteckmontage ist äußerst zuverlässig, da sie eine starke mechanische Verbindung bietet, dennoch macht das zusätzliche Bohren die Herstellung von Platinen wesentlich kostspieliger.

Außerdem erzeugt das Vorhandensein von Löchern in der Leiterplatte Barrieren im Zusammenhang mit den zugänglichen Routing-Bereichen für Signalspuren auf den Schichten.

Sie befinden sich unmittelbar unter der obersten Schicht einer mehrschichtigen Leiterplatte.

Diese beiden sind einige der zahlreichen Gründe, warum die Oberflächenmontagetechnologie in den 1980er Jahren so populär wurde.

Oberflächenmontierte Technologie

Alternativ zum Bohren von Löchern können Sie mit der Oberflächenmontagetechnologie elektrische Komponenten montieren oder direkt auf der Leiterplattenoberfläche platzieren.

Im Allgemeinen sind oberflächenmontierte Komponenten kleiner als die durchkontaktierten.

Dies liegt daran, dass SMT-Komponenten entweder kleinere Anschlüsse haben oder die Anschlüsse vollständig fehlen.

Höhere Schaltungsdichten sind auf einer kleineren PCB einer oberflächenmontierten Vorrichtung praktisch, da die Komponenten kompakter sind und mehrere Bohrlöcher nicht erforderlich sind.

Dies ist besonders wichtig, da die moderne Elektronik immer ausgefeilter und kompakter wird.

Darüber hinaus ist die Oberflächenmontagetechnologie relativ wirtschaftlich als Durchsteckmontage.

Fazit

Reverse Engineering ermöglicht es Ihnen, die Leiterplatte aus ursprünglichen Konzepten zu rekonstruieren. Wenn Sie dies mit einer Reihe von Plänen tun, können Sie PCB Reverse Engineering trotz der zunehmenden Komplexität erfolgreich durchführen.

Wenn Sie die Dienste professioneller Reverse Engineers in Anspruch nehmen, können Sie Ihre elektronischen Produktionsdienste optimieren, indem Sie den komplexesten Teil der Anforderungen erfüllen.