PCB抄板基礎知識詳細解析


時間：2019-09-12

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制作的，故被稱為“印刷”電路板。PCB抄板，即在已經有電子產品實物和電路板實物的前提下，利用反向研發技術手段對電路板進行逆向解析，將原有產品的PCB文件、物料清單（BOM）文件、原理圖文件等技術文件以及PCB絲印生產文件進行1：1的還原，然后再利用這些技術文件和生產文件進行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。

部件簡介

PCB抄板，業界也常被稱為電路板抄板、電路板克隆、電路板復制、PCB克隆、PCB逆向設計或PCB反向研發，關于PCB抄板的定義，業界和學術界有多種說法，但是都不太完整，如果要給PCB抄板下一個準確的定義，可以借鑒國內權威的PCB抄板實驗室的說法：PCB抄板，即在已經有電子產品實物和電路板實物的前提下，利用反向研發技術手段對電路板進行逆向解析，將原有產品的PCB文件、物料清單（BOM）文件、原理圖文件等技術文件以及PCB絲印生產文件進行1：1的還原，然后再利用這些技術文件和生產文件進行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，可完成任何電子產品全套技術資料的提取以及產品的仿制與克隆。

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習國外最新的電子電路設計技術，然后吸收優秀的設計方案，再用來開發設計更優秀的產品。

PCB抄板就是一種反向研究技術，就是通過一系列反向研究技術，來獲取一款優秀電子產品的PCB設計電路，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出來的一款產品，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會別人花兩三年研發出來的成果，這對于我們發展中國家追趕世界腳步起到了非常重要的促進作用。而且反向研究技術的發展，也對那些開發團隊的技術突破起到一個促進作用，反向研究技術的大力發展同時也導致正向研究技術的不斷更新。正向研究與反向研究之間就是因為有了這個競爭關系，所以這幾年電子技術的發展才能日新月異，電子產品，幾乎一年更新換代一次，后面電子產品更新換代的速度只會越來越快。因為PCB抄板降低了電子技術的門檻。PCB抄板使越來越多的發展中國家快速走上了高新電子技術的前沿，與發達國家一起研究電子技術。這個研究團隊越大，這個世界的電子技術才能發展得越塊。

誤區

很多人對PCB抄板概念存在誤解，事實上，隨著抄板行業的不斷發展和深化，今天的PCB抄板概念已經得到更廣范圍的延伸，不再局限于簡單的電路板的復制和克隆，還會涉及產品的二次開發與新產品的研發。比如，通過對既有產品技術文件的分析、設計思路、結構特征、工藝技術等的理解和探討，可以為新產品的研發設計提供可行性分析和競爭性參考，協助研發設計單位及時跟進最新技術發展趨勢、及時調整改進產品設計方案，研發最具有市場競爭性的新產品。同時，PCB抄板的過程通過對技術資料文件的提取和部分修改，可以實現各類型電子產品的快速更新升級與二次開發，根據抄板提取的文件圖與原理圖，專業設計人員還能根據客戶的意愿對PCB進行優化設計與改板，也能夠在此基礎上為產品增加新的功能或者進行功能特征的重新設計，這樣具備新功能的產品將以最快的速度和全新的姿態亮相，不僅擁有了自己的知識產權，也在市場中贏得了先機，為客戶帶來的是雙重的效益。

技術過程

PCB抄板的技術實現過程

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，然后經過電路板測試和調試即可。

具體技術步驟如下：

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，然后將次圖轉為黑白色，檢查線條是否清晰，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，如果發現圖形有問題還可以用PHOTOSHOP進行修補和修正。

第四步，將兩個BMP格式的文件分別轉為PROTEL格式文件，在PROTEL中調入兩層，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量和抄板后的匹配程度。

第五步，將TOP層的BMP轉化為TOP PCB，注意要轉化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在TOP層描線就是了，并且根據第二步的圖紙放置器件。畫完后將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”——“層設置”，在這里關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

多層板抄板方法：

其實四層板抄板就是重復抄兩個雙面板，六層就是重復抄三個雙面板……，多層之所以讓人望而生畏，是因為我們無法看到其內部的走線。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。經驗告訴我們，砂紙打磨是最準確的。

當我們抄完PCB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，內存條大概要十幾分鐘；當然力氣大，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難度，只是有點枯燥，要花點力氣，完全不用擔心會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滿足下列基本要求：

①具有良好的導電性、導熱性。

②觸點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。

③簧片材料應具有良好的彈性。

2）觸點接觸形式及形狀尺寸設計的要求：

①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。

②觸點組合形式上，應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。

③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。

④簧片設計質量要小，尺寸不宜過長，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境頻率指標，從而保證沖擊、振動的環境適應性。

⑤在通過額定電流時，簧片的電流密度不允許超過規定值，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計要求：

①保證觸點間電接觸可靠，觸點接觸電阻穩定。

②觸點的跟蹤應大于規定壽命內觸點磨損的高度。

③適當選擇觸點壓力與跟蹤等機械參數，以盡可能減少觸點的回跳次數和縮短觸點回跳時間，從而減少觸點的磨損相電弧燒蝕。

④對于小負荷和中等負荷的繼電器，觸點間應有一定的跟蹤來清潔表面，減少接觸電阻及熱效應，減少斷故障，提高接觸的可靠。

技術概念

PCB抄板除了對電路板復制的簡單概念，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設計等技術概念。

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，它在產品調試、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計恰好相反，正向設計是先有原理圖設計，再根據原理圖進行PCB設計，而PCB反推原理圖是指根據現有PCB文件或者PCB實物反向推導出產品的原理圖，以方便對產品進行技術解析并協助后期產品樣機調試生產或改進升級。

BOM清單制作

在產品反向技術研究與仿制開發過程中，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的必要環節。

BOM（物料清單）是器件物料采購的依據，它記載了產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發失敗。

PCB改板

PCB改板是PCB抄板中的一個相關概念，它是指對提取的PCB文件進行線路調整或重新布局，以實現對原電路板的功能修改，可快速實現產品的更新升級，滿足某些客戶的個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體組成，一個導體用來發送信號，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”的關鍵是使所有線路的特性阻抗滿足一個規定值，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。當沿著一條具有同樣橫截面傳輸線移動時，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。當然，這個信號確實是發送線路和回路之間的電壓差，它可以從發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體之間的1伏電壓差，而這兩個導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調整到1伏特，這必須加一些正電荷到發送線路，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，當沿著這條線移動時，就給傳輸線的連續部分充電，因而在發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，結束整個循環過程。