PCB抄板基礎(chǔ)知識詳細解析

PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，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，故被稱為“印刷”電路板。PCB抄板，即在已經(jīng)有電子產(chǎn)品實物和電路板實物的前提下，利用反向研發(fā)技術(shù)手段對電路板進行逆向解析，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)文件進行PCB制板、元器件焊接、飛針測試、電路板調(diào)試，完成原電路板樣板的完整復(fù)制。

部件簡介

PCB抄板，業(yè)界也常被稱為電路板抄板、電路板克隆、電路板復(fù)制、PCB克隆、PCB逆向設(shè)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)界有多種說法，但是都不太完整，如果要給PCB抄板下一個準(zhǔn)確的定義，可以借鑒國內(nèi)權(quán)威的PCB抄板實驗室的說法：PCB抄板，即在已經(jīng)有電子產(chǎn)品實物和電路板實物的前提下，利用反向研發(fā)技術(shù)手段對電路板進行逆向解析，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)文件進行PCB制板、元器件焊接、飛針測試、電路板調(diào)試，完成原電路板樣板的完整復(fù)制。由于電子產(chǎn)品都是由各類電路板組成核心控制部分進行工作，因此，利用PCB抄板這樣一個過程，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(xí)國外最新的電子電路設(shè)計技術(shù)，然后吸收優(yōu)秀的設(shè)計方案，再用來開發(fā)設(shè)計更優(yōu)秀的產(chǎn)品。

PCB抄板就是一種反向研究技術(shù)，就是通過一系列反向研究技術(shù)，來獲取一款優(yōu)秀電子產(chǎn)品的PCB設(shè)計電路，還有電路原理圖和BOM表。通過這種反向的研究方法，別人需要兩三年才開發(fā)出來的一款產(chǎn)品，我們通過PCB抄板反向研究的方式，可能只需要一個月就能學(xué)會別人花兩三年研發(fā)出來的成果，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作用。而且反向研究技術(shù)的發(fā)展，也對那些開發(fā)團隊的技術(shù)突破起到一個促進作用，反向研究技術(shù)的大力發(fā)展同時也導(dǎo)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代的速度只會越來越快。因為PCB抄板降低了電子技術(shù)的門檻。PCB抄板使越來越多的發(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)。這個研究團隊越大，這個世界的電子技術(shù)才能發(fā)展得越塊。

誤區(qū)

很多人對PCB抄板概念存在誤解，事實上，隨著抄板行業(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，不再局限于簡單的電路板的復(fù)制和克隆，還會涉及產(chǎn)品的二次開發(fā)與新產(chǎn)品的研發(fā)。比如，通過對既有產(chǎn)品技術(shù)文件的分析、設(shè)計思路、結(jié)構(gòu)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(shè)計提供可行性分析和競爭性參考，協(xié)助研發(fā)設(shè)計單位及時跟進最新技術(shù)發(fā)展趨勢、及時調(diào)整改進產(chǎn)品設(shè)計方案，研發(fā)最具有市場競爭性的新產(chǎn)品。同時，PCB抄板的過程通過對技術(shù)資料文件的提取和部分修改，可以實現(xiàn)各類型電子產(chǎn)品的快速更新升級與二次開發(fā)，根據(jù)抄板提取的文件圖與原理圖，專業(yè)設(shè)計人員還能根據(jù)客戶的意愿對PCB進行優(yōu)化設(shè)計與改板，也能夠在此基礎(chǔ)上為產(chǎn)品增加新的功能或者進行功能特征的重新設(shè)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(quán)，也在市場中贏得了先機，為客戶帶來的是雙重的效益。

技術(shù)過程

PCB抄板的技術(shù)實現(xiàn)過程

簡單來說，就是先將要抄板的電路板進行掃描，記錄詳細的元器件位置，然后將元器件拆下來做成物料清單（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)過電路板測試和調(diào)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(shù)，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(shù)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(nèi)，掃描儀掃描的時候需要稍調(diào)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PHOTOSHOP，用彩色方式將兩層分別掃入。注意，PCB在掃描儀內(nèi)擺放一定要橫平豎直，否則掃描的圖象就無法使用。

第三步，調(diào)整畫布的對比度，明暗度，使有銅膜的部分和沒有銅膜的部分對比強烈，然后將次圖轉(zhuǎn)為黑白色，檢查線條是否清晰，如果不清晰，則重復(fù)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(xiàn)圖形有問題還可以用PHOTOSHOP進行修補和修正。

第四步，將兩個BMP格式的文件分別轉(zhuǎn)為PROTEL格式文件，在PROTEL中調(diào)入兩層，如過兩層的PAD和VIA的位置基本重合，表明前幾個步驟做的很好，如果有偏差，則重復(fù)第三步。所以說pcb抄板是一項極需要耐心的工作，因為一點小問題都會影響到質(zhì)量和抄板后的匹配程度。

第五步，將TOP層的BMP轉(zhuǎn)化為TOP PCB，注意要轉(zhuǎn)化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在TOP層描線就是了，并且根據(jù)第二步的圖紙放置器件。畫完后將SILK層刪掉。不斷重復(fù)直到繪制好所有的層。

第六步，在PROTEL中將TOP PCB和BOT PCB調(diào)入，合為一個圖就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(nèi)層，同時重復(fù)第三到第五步的抄板步驟，當(dāng)然圖形的命名也不同，要根據(jù)層數(shù)來定，一般雙面板抄板要比多層板簡單許多，多層抄板容易出現(xiàn)對位不準(zhǔn)的情況，所以多層板抄板要特別仔細和小心（其中內(nèi)部的導(dǎo)通孔和不導(dǎo)通孔很容易出現(xiàn)問題）。

雙面板抄板方法：

1.掃描線路板的上下表層，存出兩張BMP圖片。

2.打開抄板軟件Quickpcb2005，點“文件”“打開底圖”，打開一張掃描圖片。用PAGEUP放大屏幕，看到焊盤，按PP放置一個焊盤，看到線按PT走線……就象小孩描圖一樣，在這個軟件里描畫一遍，點“保存”生成一個B2P的文件。

3.再點“文件”“打開底圖”，打開另一層的掃描彩圖；

4.再點“文件”“打開”，打開前面保存的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，只是線路連接不同。所以我們按“選項”——“層設(shè)置”，在這里關(guān)閉顯示頂層的線路和絲印，只留下多層的過孔。

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

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

多層板抄板方法：

其實四層板抄板就是重復(fù)抄兩個雙面板，六層就是重復(fù)抄三個雙面板……，多層之所以讓人望而生畏，是因為我們無法看到其內(nèi)部的走線。一塊精密的多層板，我們怎樣看到其內(nèi)層乾坤呢？——分層。

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

當(dāng)我們抄完P(guān)CB的頂?shù)讓雍?，一般都是用砂紙打磨的辦法，磨掉表層顯示內(nèi)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，銅線與銅皮就要好好擦幾下。一般來說，藍牙板幾分鐘就能擦好，內(nèi)存條大概要十幾分鐘；當(dāng)然力氣大，花的時間會少一點；力氣小花的時間就會多一點。

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，其實磨板沒什么技術(shù)難度，只是有點枯燥，要花點力氣，完全不用擔(dān)心會把板子磨穿磨到手指頭哦。

pcb抄板接觸系統(tǒng)可靠性設(shè)計

正確地選擇觸點材料，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回路負載性質(zhì)和斷開容量不同，觸點受到的磨損種類和磨損程度也不同；在設(shè)計選用觸點和簧片材料時，必須考慮到這些因素。選擇的觸點和簧片材料應(yīng)滿足下列基本要求：

具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。

觸點及鍍層材料應(yīng)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(yīng)具有良好的彈性。

2）觸點接觸形式及形狀尺寸設(shè)計的要求：

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

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

采用不同材料的觸點進行配對，以提高觸點的抗電弧、抗磨損能力。

簧片設(shè)計質(zhì)量要小，尺寸不宜過長，如采用高彈性模數(shù)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(biāo)，從而保證沖擊、振動的環(huán)境適應(yīng)性。

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

3）觸點壓力和跟蹤的設(shè)計要求：

保證觸點間電接觸可靠，觸點接觸電阻穩(wěn)定。

觸點的跟蹤應(yīng)大于規(guī)定壽命內(nèi)觸點磨損的高度。

適當(dāng)選擇觸點壓力與跟蹤等機械參數(shù)，以盡可能減少觸點的回跳次數(shù)和縮短觸點回跳時間，從而減少觸點的磨損相電弧燒蝕。

對于小負荷和中等負荷的繼電器，觸點間應(yīng)有一定的跟蹤來清潔表面，減少接觸電阻及熱效應(yīng)，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(fù)制的簡單概念，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(shè)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分析電路原理的圖紙，它在產(chǎn)品調(diào)試、維修、改進過程中有著不可或缺的作用。原理圖反推與正向設(shè)計恰好相反，正向設(shè)計是先有原理圖設(shè)計，再根據(jù)原理圖進行PCB設(shè)計，而PCB反推原理圖是指根據(jù)現(xiàn)有PCB文件或者PCB實物反向推導(dǎo)出產(chǎn)品的原理圖，以方便對產(chǎn)品進行技術(shù)解析并協(xié)助后期產(chǎn)品樣機調(diào)試生產(chǎn)或改進升級。

BOM清單制作

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

BOM（物料清單）是器件物料采購的依據(jù)，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(shù)測量值精確，因為如果器件參數(shù)有誤，就可能影響對器件的判斷和物料采購的準(zhǔn)確性，甚至可能導(dǎo)致項目開發(fā)失敗。

PCB改板

PCB改板是PCB抄板中的一個相關(guān)概念，它是指對提取的PCB文件進行線路調(diào)整或重新布局，以實現(xiàn)對原電路板的功能修改，可快速實現(xiàn)產(chǎn)品的更新升級，滿足某些客戶的個性化需要和特殊應(yīng)用需求。

PCB設(shè)計

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

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

但是，究竟什么是特性阻抗？理解特性阻抗最簡單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動時，這類似圖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中，如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端（它位于發(fā)送線路和回路之間），一旦連接，這個電壓波信號沿著該線以光速傳播，它的速度通常約為6英寸/納秒。當(dāng)然，這個信號確實是發(fā)送線路和回路之間的電壓差，它可以從發(fā)送線路的任何一點和回路的相臨點來衡量。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”，然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第一個0.01納秒前進了0.06英寸，這時發(fā)送線路有多余的正電荷，而回路有多余的負電荷，正是這兩種電荷差維持著這兩個導(dǎo)體之間的1伏電壓差，而這兩個導(dǎo)體又組成了一個電容器。

在下一個0.01納秒中，又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特，這必須加一些正電荷到發(fā)送線路，而加一些負電荷到接收線路。每移動0.06英寸，必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路，而把更多的負電荷加到回路。每隔0.01納秒，必須對傳輸線路的另外一段進行充電，然后信號開始沿著這一段傳播。電荷來自傳輸線前端的電池，當(dāng)沿著這條線移動時，就給傳輸線的連續(xù)部分充電，因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進0.01納秒，就從電池中獲得一些電荷（±Q），恒定的時間間隔（±t）內(nèi)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，交流電流通過上、下線路組成的電容，結(jié)束整個循環(huán)過程。

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