PCB抄板基礎知識詳細解析

PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱(chēng)為印制電路板，又稱(chēng)印刷電路板、印刷線(xiàn)路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱(chēng)為“印刷”電路板。PCB抄板，即在已經(jīng)有電子產(chǎn)品實(shí)物和電路板實(shí)物的前提下，利用反向研發(fā)技術(shù)手段對電路板進(jìn)行逆向解析，將原有產(chǎn)品的PCB文件、物料清單（BOM）文件、原理圖文件等技術(shù)文件以及PCB絲印生產(chǎn)文件進(jìn)行1：1的還原，然后再利用這些技術(shù)文件和生產(chǎn)文件進(jìn)行PCB制板、元器件焊接、飛針測試、電路板調試，完成原電路板樣板的完整復制。

部件簡(jiǎn)介

PCB抄板，業(yè)界也常被稱(chēng)為電路板抄板、電路板克隆、電路板復制、PCB克隆、PCB逆向設計或PCB反向研發(fā)，關(guān)于PCB抄板的定義，業(yè)界和學(xué)術(shù)界有多種說(shuō)法，但是都不太完整，如果要給PCB抄板下一個(gè)準確的定義，可以借鑒國內權威的PCB抄板實(shí)驗室的說(shuō)法：PCB抄板，即在已經(jīng)有電子產(chǎn)品實(shí)物和電路板實(shí)物的前提下，利用反向研發(fā)技術(shù)手段對電路板進(jìn)行逆向解析，將原有產(chǎn)品的PCB文件、物料清單（BOM）文件、原理圖文件等技術(shù)文件以及PCB絲印生產(chǎn)文件進(jìn)行1：1的還原，然后再利用這些技術(shù)文件和生產(chǎn)文件進(jìn)行PCB制板、元器件焊接、飛針測試、電路板調試，完成原電路板樣板的完整復制。由于電子產(chǎn)品都是由各類(lèi)電路板組成核心控制部分進(jìn)行工作，因此，利用PCB抄板這樣一個(gè)過(guò)程，可完成任何電子產(chǎn)品全套技術(shù)資料的提取以及產(chǎn)品的仿制與克隆。

對于PCB抄板，很多人不了解，到底什么是PCB抄板，有些人甚至認為PCB抄板就是山寨。山寨在大家的理解中，就是模仿的意思，但是PCB抄板絕對不是模仿，PCB抄板的目的是為了學(xué)習國外最新的電子電路設計技術(shù)，然后吸收優(yōu)秀的設計方案，再用來(lái)開(kāi)發(fā)設計更優(yōu)秀的產(chǎn)品。

PCB抄板就是一種反向研究技術(shù)，就是通過(guò)一系列反向研究技術(shù)，來(lái)獲取一款優(yōu)秀電子產(chǎn)品的PCB設計電路，還有電路原理圖和BOM表。通過(guò)這種反向的研究方法，別人需要兩三年才開(kāi)發(fā)出來(lái)的一款產(chǎn)品，我們通過(guò)PCB抄板反向研究的方式，可能只需要一個(gè)月就能學(xué)會(huì )別人花兩三年研發(fā)出來(lái)的成果，這對于我們發(fā)展中國家追趕世界腳步起到了非常重要的促進(jìn)作用。而且反向研究技術(shù)的發(fā)展，也對那些開(kāi)發(fā)團隊的技術(shù)突破起到一個(gè)促進(jìn)作用，反向研究技術(shù)的大力發(fā)展同時(shí)也導致正向研究技術(shù)的不斷更新。正向研究與反向研究之間就是因為有了這個(gè)競爭關(guān)系，所以這幾年電子技術(shù)的發(fā)展才能日新月異，電子產(chǎn)品，幾乎一年更新?lián)Q代一次，后面電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度只會(huì )越來(lái)越快。因為PCB抄板降低了電子技術(shù)的門(mén)檻。PCB抄板使越來(lái)越多的發(fā)展中國家快速走上了高新電子技術(shù)的前沿，與發(fā)達國家一起研究電子技術(shù)。這個(gè)研究團隊越大，這個(gè)世界的電子技術(shù)才能發(fā)展得越塊。

誤區

很多人對PCB抄板概念存在誤解，事實(shí)上，隨著(zhù)抄板行業(yè)的不斷發(fā)展和深化，今天的PCB抄板概念已經(jīng)得到更廣范圍的延伸，不再局限于簡(jiǎn)單的電路板的復制和克隆，還會(huì )涉及產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)與新產(chǎn)品的研發(fā)。比如，通過(guò)對既有產(chǎn)品技術(shù)文件的分析、設計思路、結構特征、工藝技術(shù)等的理解和探討，可以為新產(chǎn)品的研發(fā)設計提供可行性分析和競爭性參考，協(xié)助研發(fā)設計單位及時(shí)跟進(jìn)最新技術(shù)發(fā)展趨勢、及時(shí)調整改進(jìn)產(chǎn)品設計方案，研發(fā)最具有市場(chǎng)競爭性的新產(chǎn)品。同時(shí)，PCB抄板的過(guò)程通過(guò)對技術(shù)資料文件的提取和部分修改，可以實(shí)現各類(lèi)型電子產(chǎn)品的快速更新升級與二次開(kāi)發(fā)，根據抄板提取的文件圖與原理圖，專(zhuān)業(yè)設計人員還能根據客戶(hù)的意愿對PCB進(jìn)行優(yōu)化設計與改板，也能夠在此基礎上為產(chǎn)品增加新的功能或者進(jìn)行功能特征的重新設計，這樣具備新功能的產(chǎn)品將以最快的速度和全新的姿態(tài)亮相，不僅擁有了自己的知識產(chǎn)權，也在市場(chǎng)中贏(yíng)得了先機，為客戶(hù)帶來(lái)的是雙重的效益。

技術(shù)過(guò)程

PCB抄板的技術(shù)實(shí)現過(guò)程

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是先將要抄板的電路板進(jìn)行掃描，記錄詳細的元器件位置，然后將元器件拆下來(lái)做成物料清單（BOM）并安排物料采購，空板則掃描成圖片經(jīng)抄板軟件處理還原成pcb板圖文件，然后再將PCB文件送制版廠(chǎng)制板，板子制成后將采購到的元器件焊接到制成的PCB板上，然后經(jīng)過(guò)電路板測試和調試即可。

具體技術(shù)步驟如下：

第一步，拿到一塊PCB，首先在紙上記錄好所有元器件的型號，參數，以及位置，尤其是二極管，三極管的方向，IC缺口的方向。最好用數碼相機拍兩張元器件位置的照片。很多的pcb電路板越做越高級上面的二極管三極管有些不注意根本看不到。

第二步，拆掉所有器件，并且將PAD孔里的錫去掉。用酒精將PCB清洗干凈，然后放入掃描儀內，掃描儀掃描的時(shí)候需要稍調高一些掃描的像素，以便得到較清晰的圖像。再用水紗紙將頂層和底層輕微打磨，打磨到銅膜發(fā)亮，放入掃描儀，啟動(dòng)PHOTOSHOP，用彩色方式將兩層分別掃入。注意，PCB在掃描儀內擺放一定要橫平豎直，否則掃描的圖象就無(wú)法使用。

第三步，調整畫(huà)布的對比度，明暗度，使有銅膜的部分和沒(méi)有銅膜的部分對比強烈，然后將次圖轉為黑白色，檢查線(xiàn)條是否清晰，如果不清晰，則重復本步驟。如果清晰，將圖存為黑白BMP格式文件TOP BMP和BOT BMP，如果發(fā)現圖形有問(wèn)題還可以用PHOTOSHOP進(jìn)行修補和修正。

第四步，將兩個(gè)BMP格式的文件分別轉為PROTEL格式文件，在PROTEL中調入兩層，如過(guò)兩層的PAD和VIA的位置基本重合，表明前幾個(gè)步驟做的很好，如果有偏差，則重復第三步。所以說(shuō)pcb抄板是一項極需要耐心的工作，因為一點(diǎn)小問(wèn)題都會(huì )影響到質(zhì)量和抄板后的匹配程度。

第五步，將TOP層的BMP轉化為T(mén)OP PCB，注意要轉化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在TOP層描線(xiàn)就是了，并且根據第二步的圖紙放置器件。畫(huà)完后將SILK層刪掉。不斷重復直到繪制好所有的層。

第六步，在PROTEL中將TOP PCB和BOT PCB調入，合為一個(gè)圖就OK了。

第七步，用激光打印機將TOP LAYER，BOTTOM LAYER分別打印到透明膠片上（1：1的比例），把膠片放到那塊PCB上，比較一下是否有誤，如果沒(méi)錯，你就大功告成了。

一塊和原板一樣的抄板就誕生了，但是這只是完成了一半。還要進(jìn)行測試，測試抄板的電子技術(shù)性能是不是和原板一樣。如果一樣那真的是完成了。

備注：如果是多層板還要細心打磨到里面的內層，同時(shí)重復第三到第五步的抄板步驟，當然圖形的命名也不同，要根據層數來(lái)定，一般雙面板抄板要比多層板簡(jiǎn)單許多，多層抄板容易出現對位不準的情況，所以多層板抄板要特別仔細和小心（其中內部的導通孔和不導通孔很容易出現問(wèn)題）。

雙面板抄板方法：

1.掃描線(xiàn)路板的上下表層，存出兩張BMP圖片。

2.打開(kāi)抄板軟件Quickpcb2005，點(diǎn)“文件”“打開(kāi)底圖”，打開(kāi)一張掃描圖片。用PAGEUP放大屏幕，看到焊盤(pán)，按PP放置一個(gè)焊盤(pán)，看到線(xiàn)按PT走線(xiàn)……就象小孩描圖一樣，在這個(gè)軟件里描畫(huà)一遍，點(diǎn)“保存”生成一個(gè)B2P的文件。

3.再點(diǎn)“文件”“打開(kāi)底圖”，打開(kāi)另一層的掃描彩圖；

4.再點(diǎn)“文件”“打開(kāi)”，打開(kāi)前面保存的B2P文件，我們看到剛抄好的板，疊在這張圖片之上——同一張PCB板，孔在同一位置，只是線(xiàn)路連接不同。所以我們按“選項”——“層設置”，在這里關(guān)閉顯示頂層的線(xiàn)路和絲印，只留下多層的過(guò)孔。

5.頂層的過(guò)孔與底層圖片上的過(guò)孔在同一位置，再像童年時(shí)描圖一樣，描出底層的線(xiàn)路就可以了。再點(diǎn)“保存”——這時(shí)的B2P文件就有了頂層和底層兩層的資料了。

6.點(diǎn)“文件”“導出為PCB文件”，就可以得到一個(gè)有兩層資料的PCB文件，可以再改板或再出原理圖或直接送PCB制版廠(chǎng)生產(chǎn)

多層板抄板方法：

其實(shí)四層板抄板就是重復抄兩個(gè)雙面板，六層就是重復抄三個(gè)雙面板……，多層之所以讓人望而生畏，是因為我們無(wú)法看到其內部的走線(xiàn)。一塊精密的多層板，我們怎樣看到其內層乾坤呢？——分層。

在分層的問(wèn)題上辦法有很多，有藥水腐蝕、刀具剝離等，但很容易把層分過(guò)頭，丟失資料。經(jīng)驗告訴我們，砂紙打磨是最準確的。

當我們抄完P(guān)CB的頂底層后，一般都是用砂紙打磨的辦法，磨掉表層顯示內層；砂紙就是五金店出售的普通砂紙，一般平鋪PCB，然后按住砂紙，在PCB上均勻磨擦（如果板子很小，也可以平鋪砂紙，用一根手指按住PCB在砂紙上磨擦）。要點(diǎn)是要鋪平，這樣才能磨得均勻。

絲印與綠油一般一擦就掉，銅線(xiàn)與銅皮就要好好擦幾下。一般來(lái)說(shuō)，藍牙板幾分鐘就能擦好，內存條大概要十幾分鐘；當然力氣大，花的時(shí)間會(huì )少一點(diǎn)；力氣小花的時(shí)間就會(huì )多一點(diǎn)。

磨板是目前分層用得最普遍的方案，也是最經(jīng)濟的了。咱們可以找塊廢棄的PCB試一下，其實(shí)磨板沒(méi)什么技術(shù)難度，只是有點(diǎn)枯燥，要花點(diǎn)力氣，完全不用擔心會(huì )把板子磨穿磨到手指頭哦。

pcb抄板接觸系統可靠性設計

正確地選擇觸點(diǎn)材料，可以提高繼電IRF520NPBF器工作的可靠性和壽命。不同的繼電器由于觸點(diǎn)回路負載性質(zhì)和斷開(kāi)容量不同，觸點(diǎn)受到的磨損種類(lèi)和磨損程度也不同；在設計選用觸點(diǎn)和簧片材料時(shí)，必須考慮到這些因素。選擇的觸點(diǎn)和簧片材料應滿(mǎn)足下列基本要求：

具有良好的導電性、導熱性。

觸點(diǎn)及鍍層材料應能耐電弧或電火花磨損和機械磨損，具有一定的硬度和抗粘接性能。

簧片材料應具有良好的彈性。

2）觸點(diǎn)接觸形式及形狀尺寸設計的要求：

對于微型、超小型等負載較小的繼電器，觸點(diǎn)宜采用點(diǎn)接觸形式，pcb抄板以增大接觸部位的壓強，破壞觸點(diǎn)表面的污染物。對于大負載繼電器，觸點(diǎn)宜采用面接觸形式，以增大散熱面積，減緩觸點(diǎn)電磨損。

觸點(diǎn)組合形式上，應盡可能避免組裝形式，減少組裝帶來(lái)的不可靠因素，以可靠的熔焊代替鉚接。

采用不同材料的觸點(diǎn)進(jìn)行配對，以提高觸點(diǎn)的抗電弧、抗磨損能力。

簧片設計質(zhì)量要小，尺寸不宜過(guò)長(cháng)，如采用高彈性模數的材料，電路板克隆降低材料的比重或提高簧片剛度等方法，以使其諧振頻率高于給定環(huán)境頻率指標，從而保證沖擊、振動(dòng)的環(huán)境適應性。

在通過(guò)額定電流時(shí)，簧片的電流密度不允許超過(guò)規定值，以保證簧片的溫升不超過(guò)允許值，從而保證接觸的可靠性。

3）觸點(diǎn)壓力和跟蹤的設計要求：

保證觸點(diǎn)間電接觸可靠，觸點(diǎn)接觸電阻穩定。

觸點(diǎn)的跟蹤應大于規定壽命內觸點(diǎn)磨損的高度。

適當選擇觸點(diǎn)壓力與跟蹤等機械參數，以盡可能減少觸點(diǎn)的回跳次數和縮短觸點(diǎn)回跳時(shí)間，從而減少觸點(diǎn)的磨損相電弧燒蝕。

對于小負荷和中等負荷的繼電器，觸點(diǎn)間應有一定的跟蹤來(lái)清潔表面，減少接觸電阻及熱效應，減少斷故障，提高接觸的可靠。

技術(shù)概念

PCB抄板除了對電路板復制的簡(jiǎn)單概念，還包括了板上一些加密了的芯片的解密、PCB原理圖的反推、BOM清單的制作、PCB設計等技術(shù)概念。

PCB原理圖的反推

原理圖就是由電氣符號組成用來(lái)分析電路原理的圖紙，它在產(chǎn)品調試、維修、改進(jìn)過(guò)程中有著(zhù)不可或缺的作用。原理圖反推與正向設計恰好相反，正向設計是先有原理圖設計，再根據原理圖進(jìn)行PCB設計，而PCB反推原理圖是指根據現有PCB文件或者PCB實(shí)物反向推導出產(chǎn)品的原理圖，以方便對產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)解析并協(xié)助后期產(chǎn)品樣機調試生產(chǎn)或改進(jìn)升級。

BOM清單制作

在產(chǎn)品反向技術(shù)研究與仿制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，BOM清單的制作及貼片方位圖、SMT貼片機用元件坐標圖制作都是后期樣板焊接、貼片加工、完整樣機定型設計與組裝生產(chǎn)的必要環(huán)節。

BOM（物料清單）是器件物料采購的依據，它記載了產(chǎn)品組成所需的各種元器件、模塊以及其他特殊材料。BOM清單的制作最重要的是要求元器件的各種參數測量值精確，因為如果器件參數有誤，就可能影響對器件的判斷和物料采購的準確性，甚至可能導致項目開(kāi)發(fā)失敗。

PCB改板

PCB改板是PCB抄板中的一個(gè)相關(guān)概念，它是指對提取的PCB文件進(jìn)行線(xiàn)路調整或重新布局，以實(shí)現對原電路板的功能修改，可快速實(shí)現產(chǎn)品的更新升級，滿(mǎn)足某些客戶(hù)的個(gè)性化需要和特殊應用需求。

PCB設計

在高速設計中，可控阻抗板和線(xiàn)路的特性阻抗是最重要和最普遍的問(wèn)題之一。首先了解一下傳輸線(xiàn)的定義：傳輸線(xiàn)由兩個(gè)具有一定長(cháng)度的導體組成，一個(gè)導體用來(lái)發(fā)送信號，另一個(gè)用來(lái)接收信號（切記“回路”取代“地”的概念）。在一個(gè)多層板中，每一條線(xiàn)路都是傳輸線(xiàn)的組成部分，鄰近的參考平面可作為第二條線(xiàn)路或回路。一條線(xiàn)路成為“性能良好”傳輸線(xiàn)的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個(gè)線(xiàn)路中保持恒定。

線(xiàn)路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線(xiàn)路的特性阻抗滿(mǎn)足一個(gè)規定值，通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線(xiàn)路板中，傳輸線(xiàn)性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線(xiàn)路中保持恒定。

但是，究竟什么是特性阻抗？理解特性阻抗最簡(jiǎn)單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么。當沿著(zhù)一條具有同樣橫截面傳輸線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，這類(lèi)似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線(xiàn)中，如把1伏特的電池連接到傳輸線(xiàn)的前端（它位于發(fā)送線(xiàn)路和回路之間），一旦連接，這個(gè)電壓波信號沿著(zhù)該線(xiàn)以光速傳播，它的速度通常約為6英寸/納秒。當然，這個(gè)信號確實(shí)是發(fā)送線(xiàn)路和回路之間的電壓差，它可以從發(fā)送線(xiàn)路的任何一點(diǎn)和回路的相臨點(diǎn)來(lái)衡量。圖2是該電壓信號的傳輸示意圖。

Zen的方法是先“產(chǎn)生信號”，然后沿著(zhù)這條傳輸線(xiàn)以6英寸/納秒的速度傳播。第一個(gè)0.01納秒前進(jìn)了0.06英寸，這時(shí)發(fā)送線(xiàn)路有多余的正電荷，而回路有多余的負電荷，正是這兩種電荷差維持著(zhù)這兩個(gè)導體之間的1伏電壓差，而這兩個(gè)導體又組成了一個(gè)電容器。

在下一個(gè)0.01納秒中，又要將一段0.06英寸傳輸線(xiàn)的電壓從0調整到1伏特，這必須加一些正電荷到發(fā)送線(xiàn)路，而加一些負電荷到接收線(xiàn)路。每移動(dòng)0.06英寸，必須把更多的正電荷加到發(fā)送線(xiàn)路，而把更多的負電荷加到回路。每隔0.01納秒，必須對傳輸線(xiàn)路的另外一段進(jìn)行充電，然后信號開(kāi)始沿著(zhù)這一段傳播。電荷來(lái)自傳輸線(xiàn)前端的電池，當沿著(zhù)這條線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，就給傳輸線(xiàn)的連續部分充電，因而在發(fā)送線(xiàn)路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進(jìn)0.01納秒，就從電池中獲得一些電荷（±Q），恒定的時(shí)間間隔（±t）內從電池中流出的恒定電量（±Q）就是一種恒定電流。流入回路的負電流實(shí)際上與流出的正電流相等，而且正好在信號波的前端，交流電流通過(guò)上、下線(xiàn)路組成的電容，結束整個(gè)循環(huán)過(guò)程。

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