Engenharia reversa de PCB

A placa de circuito impresso (PCB) é um dos pilares da indústria de manufatura eletrônica.

O rápido avanço recente em dispositivos eletrônicos resultou em uma escalada na produção de PCBs.

Para aparelhos e equipamentos eletrônicos dependentes de PCB, há produção de placas de circuito impresso de nova geração para atender aos requisitos dos produtos atuais.

Esse avanço pode resultar em desperdício e ineficiência.

Peças e dispositivos eletrônicos de excelente manutenção podem ser jogados fora devido a um PCB obsoleto ou indisponibilidade de PCBs suplementares do fabricante do equipamento original (OEM).

Esta diretriz explora alguns dos métodos práticos de PCB obsoleto de engenharia reversa.

O que é engenharia reversa de PCB?

Como regra geral, você pode obter informações enormes sobre qualquer coisa desconstruindo os componentes.

Este é o conceito básico de engenharia reversa.

A engenharia reversa não se aplica apenas à engenharia de hardware, mas o conceito também desempenha um papel crítico no desenvolvimento de software de computador e no mapeamento de DNA humano.

Em eletrônica impressa, a engenharia reversa de PCB implica retroceder da PCB para os esquemas com o objetivo de entender e analisar a placa de circuito impresso.

Design de PCB

A análise permitirá gerar documentação, determinar o conceito de projeto e operação da PCB ou refabricá-la.

Muitas vezes, a documentação ainda permite que você melhore seu produto para superar os concorrentes.

A principal razão da engenharia reversa de PCB é compreender como os componentes se interconectam. Um passo nesse procedimento é acessar e tirar fotos de todas as camadas do PCB.

Ao juntar todas as camadas, você poderá identificar um layout de circuito completo.

Equipado com esse conjunto de informações, você é capaz de identificar áreas onde pode adicionar novas funcionalidades ou recursos, localizar conexões específicas ou clonar o design.

Além disso, as informações permitem que você crie um diagrama esquemático, fazendo com que você entenda o princípio de funcionamento de um produto.

No entanto, a engenharia reversa de PCB obviamente não é uma simples sessão de treinamento de um dia. Não é tão fácil como saber tudo apenas a partir de um motor de busca online. O processo requer anos de experiência em projeto eletrônico e domínio de como outros engenheiros modelam seus circuitos.

Por que aprender a arte da engenharia reversa de PCB?

Normalmente, os engenheiros confundem entre engenharia reversa de PCB e projetos de clone de PCB. Na clonagem de PCB, você copia o design exato da placa de circuito de destino.

Portanto, se a engenharia reversa do PCB não for semelhante à produção de um clone; então, o que é?

Na verdade, passar de PCB para esquemático permite desenvolver um protótipo de PCB que tenha o mesmo princípio de funcionamento da placa de circuito impresso original sem ser uma réplica.

Vejamos as razões pelas quais é importante saber sobre engenharia reversa de PCB;

Engenharia reversa de PCB

·Substituir componentes obsoletos por componentes modernos e econômicos

Um objetivo da engenharia reversa de layout de PCB é estabelecer e substituir componentes obsoletos.

Essas peças podem ter sido utilizadas devido à sua disponibilidade no mercado no momento da fabricação do PCB.

Mas, todos nós estamos informados da rápida evolução na tecnologia de semicondutor que os componentes originais usados ​​podem estar desatualizados ou enfrentar um desafio de conformidade ambiental.

PCB de engenharia reversa para esquema permite aumentar a funcionalidade dos circuitos eletrônicos.

Você pode utilizar componentes de última geração que são econômicos e prontamente disponíveis.

· Analisar e entender o PCB original

A engenharia reversa de PCB é conduzida para fins de aprendizado e educação, a fim de dominar melhor a tecnologia para que você possa propor melhorias publicamente.

Análise de PCB

A desconstrução de PCB e as netlists permitem que você desmonte os componentes para examinar como o circuito, o processo e os sistemas inteiros operam em uma configuração integrada.

No nível do circuito, você pode estudar as interconexões nos níveis de componentes e transistores.

No nível do processo, você pode conhecer os recursos de layout e a embalagem patenteada do semicondutor.

Isso ajuda você a entender a tecnologia e os materiais usados ​​para construir o circuito integrado. A avaliação do sistema atende ao propósito de compreender o papel do PCB em qualquer sistema.

· Corrija os arquivos corrompidos ou mude para uma nova plataforma

Sua corrente Design PCB pode estar tendo alguns arquivos corrompidos que exigem que você modifique.

Design de PCB

Da mesma forma, pode haver uma necessidade premente de migrar para uma plataforma completamente nova, mas você não possui os arquivos de design de PCB, esquemas, listas de rede e lista de materiais.

Estes são essenciais para atualizações do sistema. Este é o ponto em que a engenharia reversa de PCB entra em ação.

· Copiar o desenho

Sim, é possível copiar projetos através de engenharia reversa de PCB.

No entanto, é extremamente complicado imitar projetos exatos devido aos complexos projetos VLSI empregados em PCBs multicamadas.

Você pode usar raios-X automatizados e fotocópias, mas ainda assim, haverá desvios no circuito reprojetado que afetariam negativamente a função do PCB.

É essencial observar que a maioria das regulamentações de direitos autorais permite que as empresas repliquem a funcionalidade e não o design do PCB.

Portanto, você deve divulgar os novos detalhes da PCB se pretender copiar o design. Além disso, você precisa identificar a modificação do roteamento de rastreamento e a aplicação de componentes eletrônicos PCB atualizados.

Melhor maneira de fazer engenharia reversa de um PCB

Quando se trata de PCB de engenharia reversa, você pode adotar muitos processos e procedimentos.

Tudo vai depender de sua capacidade e capacidade de fabricação.

Nesta seção, mostrarei algumas das melhores técnicas para fazer engenharia reversa de PCB.

Vamos mergulhar de cabeça:

Layout PCB

Processo manual de engenharia reversa de PCB

Às vezes, técnicas avançadas de engenharia reversa de PCB são demoradas e caras.

Na prática, a maioria dos engenheiros reversos de PCB realiza procedimentos manuais para saber como um determinado sistema embarcado é feito.

Aqui eu ilustro o fluxo de trabalho manual sobre como fazer engenharia reversa de um PCB.

i.Identificar componentes

A coisa mais fundamental que você deve identificar são os componentes eletrônicos que você observa na placa de circuito impresso.

Certifique-se de reconhecer cada componente no PCB.

Identifique o maior número possível de componentes, incluindo um capacitor, transistor, chips IC, resistor, fusível, indutor, diodo, conectores, entre outros componentes.

PCB de TV

Ter conhecimento de seus nomes e classificação pode ajudá-lo a acelerar o tempo necessário para identificá-los.

No PCB moderno, há mais uso de chips IC do que componentes passivos, e todos os chips IC parecem semelhantes (encapsulamento preto com formato e tamanho diferentes).

Para isso, é crucial examinar o número impresso no chip IC. Porque, sem o número, você precisará de mais experiência e poder cerebral para decodificar o PCB.

Alguns fabricantes desenvolverão mecanismos para excluir o número nos chips como forma de impedir a engenharia reversa de seus PCBs.

Apagar as letras reduz as chances de copiar o projeto do circuito.

O número é essencial, pois ajuda a pesquisar a ficha técnica dos componentes na internet.

O design da maioria das placas de circuito impresso atuais usa componentes de montagem em superfície, que podem ser pequenos, dificultando a aplicação do esquema tradicional de banda de cores em relação a um componente como um resistor.

A codificação numérica semelhante ao esquema de faixa de cores é aplicada para Resistor SMD. Os primeiros dígitos representam o dígito real, enquanto o último dígito representa o número de zeros.

Exemplo de resistor SMD

Resistores SMD menores com área impressa menor aplicam um sistema codificado padrão para imprimir seu valor.

O sistema de codificação padrão é referido como código de marcação EIA. O sistema de codificação torna muito difícil estabelecer o valor do resistor.

Felizmente, a internet simplificou a tarefa, pois você só precisa pesquisar e encontrar a base de valor no código.

Também existem aplicativos que permitem que você insira o código EIA e, em troca, fornece o valor da resistência.

Os aplicativos também possuem recursos extras que podem ajudá-lo em seu processo de engenharia reversa de PCB.

ii. Reunir e extrair informações sobre documentos PCB relacionados

A aquisição de dados é o próximo estágio na engenharia reversa de PCB e, para realizar uma engenharia reversa de PCB bem-sucedida, obtenha pelo menos duas amostras da PCB.

Obtenha uma imagem digitalizada detalhada do PCB preenchido, pois isso o ajudará a estabelecer as polaridades e as localizações dos componentes.

Em seguida, você coleta informações detalhadas sobre as especificações e os tipos de componentes.

Recolher os manuais técnicos e informações sobre a montagem da placa de circuito impresso. Além disso, obtenha dados de uso e manutenção e especificações de desempenho.

Inspecione visualmente a unidade da placa de circuito impresso e observe a inconsistência entre os dados disponíveis e o PCB real.

Após concluir o processo de coleta de dados, retire os componentes da placa. Em seguida, usando um diluente, limpe a placa para remover as soldas. Finalmente, sopre ar seco para remover sujeira e poeira da PCB.

iii.Analisar Sinais Importantes

A análise é a fase mais tediosa do processo de engenharia reversa de PCB.

A operação envolve o mapeamento de como os componentes estão interligados.

Você mapeia toda a conexão (referida como rastreamentos) componente por componente.

No entanto, antes de iniciar o procedimento de rastreamento, é fundamental identificar o tipo de placa de circuito impresso que é categorizada como uma placa de camada única, camada dupla e multicamada.

Amostra de rastreamento de PCB

O PCB de camada única é a placa de circuito mais simples, onde uma face da placa possui apenas o roteamento de rastreamento do PCB, enquanto a outra face consiste nos componentes eletrônicos.

Placa de camada única geralmente contém principalmente componentes de orifícios e é bastante fácil mapear a conexão.

PCB de camada dupla é o segundo tipo de placa de circuito onde o roteamento de rastreamento pode ser encontrado em ambas as faces da placa.

Na maioria dos casos, você encontrará componentes de montagem em superfície em uma face da placa, enquanto os componentes de passagem são colocados no outro lado.

Normalmente, o roteamento de rastreamento é feito sob os componentes do orifício e os chips IC.

Esse tipo de roteamento de rastreamento torna impraticável rastrear a conexão a olho nu.

Você precisará de uma continuidade de função do multímetro (também chamada de testador de continuidade) para identificar uma conexão.

Normalmente, ele soará no momento em que as sondas entrarem em contato com dois pontos conectados por um traço.

No entanto, você também pode utilizar uma função de medidor de ohm que registra um zero ohm quando você sonda uma conexão.

Eu recomendo o zumbido, pois enquanto você se concentra em rastrear o circuito, não precisa verificar a tela do testador de continuidade para confirmar uma conexão.

O sinal sonoro de zumbido é mais conveniente.

Embora o testador de continuidade seja um dispositivo conveniente para rastrear a conexão, é essencial entender como ele funciona.

O zumbido é feito para soar em um limite de ohm específico.

Isso implica que um resistor de 10 Ohm entre dois pontos pode resultar em um zumbido, o que pode induzir você a acreditar que há uma conexão entre os dois pontos.

Portanto, é importante estar ciente disso durante a operação de sondagem.

Combinar a ajuda de seu testador de visão e continuidade deve ajudar a reduzir erros.

Você deve observar componentes como indutores, transformador, um resistor sensor (normalmente maior que os outros tipos de resistor), bobina e qualquer fiação externa ou conexão com a PCB.

Outro erro popular é sondar o rastreamento sem desconectar a fonte de alimentação.

É importante certificar-se de desligar todas as conexões com a placa de circuito impresso antes de mapear a conexão.

PCB multicamada é a placa mais complexa de rastrear.

Normalmente para uma placa de circuito de 4 camadas, a maioria dos desenvolvedores prefere usar a camada intermediária para traços de energia, como GND e VCC.

No entanto, nem sempre é definitivo, mas há maiores chances com base na experiência de trabalhar com diferentes placas de circuito impresso e teoria de circuito comum.

A engenharia reversa de PCB precisa que você raciocine mais como o designer da placa de circuito que deseja hackear.

Para uma placa multicamada, é quase impossível rastrear a placa de circuito impresso usando sua visão normal.

Certifique-se de combinar a conexão dos pinos do componente para toda a placa de circuito, combinando um pino de cada vez com o restante dos pinos.

Em alguns casos, o conhecimento dos componentes aliado à sua experiência como projetista pode ajudá-lo a encurtar o procedimento.

Haverá áreas que você saberá instintivamente que não é uma obrigação tentar.

Desenhe a posição e a conexão dos componentes, marque todos os componentes e designe o traço no momento em que estiver em condições de estabelecer sua função.

Os rastreamentos de fonte de alimentação são os mais fáceis, para começar.

Isso ocorre porque sempre sabemos onde a fonte de alimentação está conectada à placa de circuito.

A partir daí, você pode rastrear para onde a conexão de energia se dirige.

Você será capaz de mapear o próximo estágio, que geralmente é o regulador de tensão.

No entanto, no caso de uma linha de alimentação CA, você normalmente localizará um retificador antes que ele se conecte ao regulador de tensão.

Mas esta proposta pressupõe um design padrão, portanto, caberá a você reconhecê-lo, pois existem muitas variedades de design de PCB.

Projeto de engenharia reversa de PCB

A análise da folha de dados do chip IC também pode ajudá-lo a estabelecer a conexão.

Encomende o sinal de componente no layout de circuito de carimbo padrão que você possa identificar.

Com a configuração, é possível reconhecer facilmente circuitos padrão comuns, como circuitos de relé, pull up, circuito de entrada, regulador de tensão, circuito driver usando transistor, entre outros.

Desenhe-os em um layout que o ajude a identificar a funcionalidade do módulo de circuito.

O processo é complicado e é uma conversa interminável sobre engenharia reversa de PCB.

Quanto mais você fizer engenharia reversa de PCB, mais você dominará e avançará suas técnicas, realizando novos métodos para decodificar e dominar o projeto de outros circuitos.

Processo automatizado de engenharia reversa de PCB

A engenharia reversa de PCB automatizada automatiza a maioria das tarefas necessárias durante o procedimento.

A engenharia reversa automatizada de PCB tem a capacidade de:

• Detecte automaticamente componentes aplicando visão de máquina
• Coleta de documentos técnicos da internet
• Examinar a documentação técnica para extrair informações relevantes

1. Use o software de engenharia reversa de PCB

A maioria dos softwares de engenharia reversa de PCB vem com recursos, incluindo:

• Desenho de diagrama esquemático
• Design de placa de circuito multicamada
• Geração de desenho
• Simulação de sinal de combinação de circuito digital e circuito analógico
• Projeto de semicondutor lógico programável, etc.

Geralmente, o software processa imagens de alta resolução de ambos os lados da placa de circuito impresso.

https://youtu.be/S8mJYPuUKBI

Especificamente, ele automatiza as primeiras etapas de pré-requisitos de identificação de componentes e a coleta e análise de informações associadas a esses componentes.

2. Análise e Avaliação de Documentos

As câmeras de alta resolução são acessíveis e normalmente tiramos fotos para fins de documentação.

Você começa segmentando as imagens identificando características visuais comuns dos microchips.

A segmentação gera áreas dos pacotes de chips.

Você então passa as áreas para um Reconhecimento Óptico de Caracteres (OCR) com a finalidade de extrair o part number impresso no pacote do circuito integrado.

Em seguida, você compara o resultado do OCR com os padrões de nomenclatura do fabricante e os números de peça conhecidos para minimizar os falsos positivos.

Exemplo de OCR

Depois de estabelecer um número de peça válido, você pesquisa na Internet os documentos técnicos associados.

Você pode fazer a pesquisa na web do número da peça usando mecanismos de pesquisa comuns, além de mecanismos de pesquisa especiais, que apenas indexam folhas de dados.

Baixe os documentos correspondentes e extraia deles os dados básicos, como diagramas de pinagem, descrição de recursos e tabelas de sinais de pinos.

Como os documentos técnicos normalmente vêm em formato PDF, é vital convertê-los para XML para entender facilmente a estrutura da documentação e as páginas apropriadas.

O software filtra documentos não vinculados, como folhetos de marketing, com base no número de páginas e palavras-chave correspondentes.

Além disso, o aplicativo coloca os resultados em um banco de dados ou estrutura de sistema de arquivos bem organizado.

Os dados processados ​​são exibidos em uma interface gráfica do usuário, permitindo que você acesse todas as informações mais rapidamente.

Depois de identificar os componentes críticos e analisar os documentos técnicos, você sonda as conexões reais entre os componentes na placa de circuito impresso.

Você consegue isso utilizando um multímetro e digita-os no aplicativo.

Por exemplo, você pode adicionar uma conexão serial unindo dois componentes escolhendo ambos os componentes e designando sua conexão utilizando a interface gráfica do usuário.

O banco de dados armazena as conexões e você pode alterá-las ou anotá-las a qualquer momento.

Isso é particularmente importante para produzir um relatório visual de todos os resultados e comunicar a percepção dos invasores a outras partes interessadas, como equipes de engenharia ou clientes.

Técnica de engenharia reversa de PCB

A engenharia reversa de PCB envolve obter a estrutura interna e todas as conexões de camadas por processo não destrutivo ou processo destrutivo de atraso.

O processo não destrutivo envolve tomografia por imagem, que você pode aplicar para obter imagens de todo o PCB sem atrasos.

Por outro lado, o processo destrutivo envolve o retardo, que você segue com imagens de cada camada antes de embarcar na próxima rodada de remoção de material.

Em qualquer cenário, você pode fazer a análise manual ou automaticamente, cujo resultado é uma netlist que pode ser usada para reproduzir o PCB.

Técnica de engenharia reversa de PCB

a) Técnica de engenharia reversa de PCB não destrutiva

O setor manifestou interesse em mudar para práticas de engenharia reversa baseadas em técnicas não destrutivas.

A mudança da indústria se deve aos custos reduzidos do método, à menor duração necessária para realizar a engenharia reversa de PCB. E, a possibilidade de desenvolver um teste para detectar problemas ou falhas de confiança.

A natureza não destrutiva desta técnica de engenharia reversa de PCB dá mais margens de erro no decorrer da operação.

Engenharia reversa de PCB – Fonte da foto: Semantic Scholar

Além disso, você pode colocar o PCB em outros usos posteriormente.

A engenharia reversa de PCB não destrutiva geralmente usa tomografia de raios-X.

A tomografia é um método de imagem não invasivo que permite observar a estrutura interna de uma substância sem interferir nas estruturas da camada inferior e superior.

Tomografia de raios x permite extrair as informações geométricas das conexões, através de furos e traços em camadas de PCB.

Digitalizando PCB – Fonte de imagem: SMTNet

A técnica permite capturar todas as camadas da placa de circuito impresso (frente, interior e verso) em uma única sessão de imagem.

O conceito da tomografia é obter uma pilha de imagens bidimensionais (2D).

Em seguida, aplique algoritmos matemáticos como a teoria da fatia central e a transformação direta de Fourier e para regenerar a imagem tridimensional (3D).

Você coleta as projeções 2D de muitos ângulos variados com base na qualidade necessária para a imagem final.

Os recursos do PCB, como densidade e dimensão do material, são vitais para levar em consideração ao selecionar os parâmetros de tomografia que compreendem:

• Potência da fonte: refere-se à quantidade de penetração e energia de raios-X
• Objetivo do detector: dita a faixa de resolução e o campo de visão
• Filtrando: regula a dose que permite a passagem de raios X de maior energia
• A distancia do detector e fonte para a amostra: tem proporcionalidade inversa ao número de contagens
• Número de projeções de raios-X: determina o incremento angular para cada rotação para a amostra no processo de tomografia
• Período de exposição: correlacionado linearmente com as contagens e estabelece o tempo total e, em última análise, o custo da digitalização.

Esses parâmetros podem afetar a relação sinal-ruído e o tamanho do pixel, que você deve otimizar dependendo da região de interesse.

A análise da estrutura interna e externa é possível após a reconstrução da imagem 3D, que requer endurecimento do feixe e ajuste de deslocamento central.

O tamanho do pixel é o parâmetro mais essencial para determinar a qualidade das imagens 3D regeneradas.

Com base nele, você pode ajustar muitos outros parâmetros, incluindo o objetivo do detector (o mesmo que a ampliação óptica e a distância do detector e da fonte da amostra (a ampliação geométrica.

b) Técnicas de engenharia reversa de PCB destrutiva

A placa de circuito impresso pode ser simples, dupla ou multicamada, dependendo da complexidade do sistema.

In engenharia reversa destrutiva de PCB, você primeiro analisa a camada externa da placa para identificar os componentes montados nela, suas portas e seus traços.

Conseqüentemente, você então retarda a placa de circuito multicamadas para expor a via, a conectividade e os rastros dentro de suas camadas internas.

PCB de engenharia reversa

Muitas vezes, a engenharia reversa de PCB destrutiva envolve três procedimentos: remoção da máscara de solda, atraso e geração de imagens.

·Remoção da máscara de solda

O objetivo desta etapa é retirar a máscara de solda do PCB e revelar os traços de cobre nas camadas inferior e/ou superior com destruição mínima.

Embora às vezes seja possível reconhecer os traços de cobre através da máscara de solda existente, a extração da máscara de solda facilitará uma visão mais clara.

Você deve realizar o procedimento depois de desconectar todos os componentes da PCB.

Você pode aplicar as seguintes técnicas para remover a máscara de solda na placa de circuito impresso:

• Lixa
• Jateamento abrasivo
• Escova de risco de fibra de vidro
• Chemical
• Laser

· Descamação

O objetivo desta etapa é acessar as camadas internas de cobre de uma PCB multicamada por meio de retardo físico e destrutivo.

Você também deve realizar o processo após remover todos os componentes da PCB. Abaixo estão alguns métodos de atraso de PCB que você pode aplicar:

• Raio X
• Lixa
• Ferramenta Dremel
• Esmerilhamento de superfície
• Fresagem CNC

· Imagem

O objetivo desta etapa é obter imagens individuais de cada camada de uma PCB multicamada, empregando métodos de imagem não destrutivos.

Tais técnicas podem ser eficazes mesmo contra PCB preenchidos ou totalmente montados.

Você pode concluir a geração de imagens durante a engenharia reversa de PCB usando raios-X (2D) ou tomografia computadorizada (raios-X 3D).

Requisitos para serviços de engenharia reversa de PCB

Antes de iniciar o processo de engenharia reversa de PCB, você deve ter o seguinte:

1)Placa de Circuito Impresso Populada ou PCB sem Componentes

Um PCB é um material laminado não condutor que liga componentes eletrônicos por meio de traços de cobre condutores.

Figura 15 PCB preenchido com componentes – Fonte da imagem: USENIX

Os traços se conectam eletricamente com os componentes e chips montados na placa de circuito.

As placas de circuito impresso são fabricadas com finas camadas condutoras de folha de cobre laminadas a camadas isolantes não condutoras.

Eles compõem o suporte físico e oferecem a rota elétrica entre os componentes eletrônicos.

Ao obter acesso e criar imagens de cada camada de cobre de uma PCB, é prático fazer engenharia reversa de todo o layout da PCB.

A tecnologia convencional de fabricação de PCB permite diâmetros de furos perfurados mecanicamente de 8mil e larguras de traço tão baixas quanto 3mil.

Processos avançados permitem microvias perfuradas a laser com diâmetros de 0.4 mil, larguras de espaço e traço inferiores a 1 mil, componentes eletrônicos passivos implantados no substrato, construção via-in-pad.

A espessura do cobre, descrita como o peso do cobre por metro quadrado, geralmente varia de 0.7 mil a 5.6 mil.

Uma seção transversal de PCB, na maioria dos casos, oferece dicas sobre seu design e complexidade.

Após a fabricação de um PCB, sua superfície é coberta com uma máscara de solda (também conhecida como resistência de solda).

A máscara de solda constitui epóxi, material de foto-imagem de filme seco ou tinta líquida de foto-imagem (LPI).

A camada de resistência à solda não condutora fornece proteção ao PCB contra oxidação e poeira.

Ele também permite o acesso às zonas de cobre na placa que devem ser expostas (como pontos de teste e blocos de componentes).

A cor da máscara de solda mais popular é verde, embora existam várias outras cores disponíveis.

Cores mais escuras dificultam a identificação visual dos traços.

Para obter superfícies de contato mais duras e/ou melhorar a soldabilidade, um acabamento superficial fino, composto de solda sem chumbo ou à base de chumbo, paládio, prata, ouro ou estanho é aplicado ao cobre exposto.

Por fim, o fabricante imprime uma legenda de componente (também chamada de serigrafia) na placa usando tinta imprimível ou epóxi.

Esta camada geralmente tem os logotipos, símbolos de identificação, designadores de peças e outros rótulos de fabricação importantes para o teste/montagem da placa de circuito impresso e as empresas de serviço de campo.

2) Imagem digitalizada do PCB

A digitalização é a técnica mais amplamente aplicada para transformar imagens em layout eletrônico, que produz uma imagem rasterizada. No formato de imagem raster, você divide a imagem em uma matriz de pixels.

Layout eletrônico do PCB

Durante esta etapa, você captura o PCB autêntico digitalizando-o usando um scanner de alta resolução. A maioria dos scanners é capaz de produzir imagens com excelente resolução de cores.

Alguns podem fornecer imagens com resolução de até 3200 x 6400 pontos por polegada (dpi) com profundidade de cor de 48 bits para mais de 281 trilhões de cores possíveis.

No entanto, há maiores chances de ter problemas ao capturar a imagem.

O problema engloba a reflexão da luz das máscaras e trilhas de cobre da PCB. Para reduzir o problema, use um papel preto com um furo no centro do mesmo tamanho da placa de circuito.

Ao digitalizar, coloque o papel na placa de circuito impresso garantindo que cubra completamente todas as áreas ao seu redor.

Aplicando esta técnica simples, você poderá minimizar o reflexo da luz que pode comprometer a qualidade da imagem digitalizada.

Observe que é aconselhável fornecer uma placa de amostra ao fazer engenharia reversa de PCB multicamadas.

3) Regenerar Arquivos Gerber

Os dados Gerber são um método simples e genérico de transmitir informações de PCB para uma ampla gama de dispositivos que transformam os dados eletrônicos de PCB em arte criada por foto-plotter.

Essencialmente, todo sistema CAD, PCB produz coordenadas X, Y aumentadas por comandos que decidem onde a imagem PCB começa, a forma que assumirá e onde termina.

Em conjunto com as coordenadas, os dados Gerber incluem informações de abertura, que determinam as formas e tamanhos de furos, linhas e outras propriedades.

Versões de arquivos Gerber

Atualmente, existem três versões de Formatos Gerber:

Figura 17 Amostra de formato de arquivo Garber – Fonte da imagem: Wikimedia

• Gerber X2 – o mais novo formato Gerber contendo dados e atributos de empilhamento.
• RS-274-X – uma versão melhorada do formato Gerber que tem sido amplamente aplicada.
• RS-274-D – a versão mais antiga do formato Gerber e o RS-274-X está gradualmente substituindo-o.

Aplicações de engenharia reversa de PCB

Aqui estão algumas das situações em que você pode aplicar técnicas de engenharia reversa de PCB:

• Um dispositivo obsoleto onde a obra de arte não existe mais
• Dispositivo redesenhado para conformidade com WEEE/RoHS
• Produtos obsoletos sem diagramas de circuitos
• Migração de componentes de passagem para SMD
• Migração para tecnologias emergentes, mantendo a lógica e os principais recursos dos sistemas existentes.
• Modificações de design
  • Para melhorar as funcionalidades, a manutenção e as preocupações de suporte em placas de circuito impresso mais antigas
  • Para aumentar o desempenho.
  • Custos de ciclo de vida mais baixos e custos de sistema reduzidos.

Pergunta frequente sobre PCB de engenharia reversa

Você tem dúvidas sobre PCB de engenharia reversa?

Bem, aqui, eu tenho exemplos de perguntas e respostas que lhe darão uma compreensão profunda sobre engenharia reversa de PCB.

Assembléia PCB

1. O que é Engenharia Reversa?

A engenharia reversa é um procedimento onde o objetivo é reproduzir, duplicar ou melhorar chips e sistemas contando com a análise de um dispositivo ou sistema original. Para sistemas eletrônicos, você pode realizar engenharia reversa (RE) nos níveis de chip, placa e sistema. Como esses eletrônicos geralmente têm várias camadas, a engenharia reversa envolve obter a estrutura interna e as conexões de todas as camadas por procedimentos não destrutivos ou processos destrutivos de atraso.

2.Qual é a diferença entre um diagrama esquemático e um layout de PCB?

A diagrama esquemático é essencialmente um diagrama de fiação que detalha os componentes usados ​​e como eles estão interconectados. É o plano.

O diagrama esquemático não descreve como isso é alcançado na prática.

Ele não exibe, por exemplo, a localização física dos componentes em um PCB nem mostra como é feito o roteamento das inúmeras interconexões (ou seja, traços de PCB) entre os componentes.

Esquema PCB - Fonte da imagem: Stack Exchange

Um diagrama esquemático apenas indica que “o pino A do componente X está ligado ao pino B do componente Y”. Durante o processo de design, você criaria isso primeiro antes de prosseguir para o layout da PCB.

A Layout PCB é a aplicação real do diagrama esquemático. Ele detalha como produzir uma placa de circuito impresso que, se conectada com peças, representaria fisicamente o circuito retratado no esquema.

Ele ilustra o tamanho da placa, a construção do PCB (número de vias, camadas, entre outros componentes), a localização de todos os componentes e o roteamento das inúmeras trilhas que conectam as peças.

Layout de PCB flexível

No entanto, o layout do PCB não expressa nenhum dos valores dos componentes, mas apenas suas pinagens e dimensões físicas.

Com o layout do PCB, é muito fácil realizar o processo de engenharia reversa do PCB.

Potencialmente, quando você tem a lista de materiais e o layout do PCB, não precisa do esquema, pois pode usar um para fazer engenharia reversa do outro, embora seja uma tarefa tediosa.

Um esquema é muito mais fácil de ler e você pode desenhá-lo de forma abstrata para torná-lo simples de seguir.

Portanto, ao realizar a engenharia reversa de PCB, aconselhamos que você tenha ambos.

O esquema ajudará você a descobrir o que você deve fazer e como conectar os componentes.

Por outro lado, você usará o layout como um mapa para localizar os componentes/sinais de interesse no PCB real.

3.Qual devo desenvolver primeiro, os projetos de PCB ou Esquemático?

Mesmo que você possa, em teoria, começar com o esquema ou o PCB.

Se você está projetando todo o projeto, é aconselhável começar pelo esquema. Você pode então utilizar o esquema para criar o conteúdo do layout do PCB.

Embora haja um recurso de engenharia reversa de PCB que desenvolverá um esquema de 'ponto de partida' a partir do projeto de PCB.

O recurso geralmente é destinado à aplicação quando você recebeu um projeto de PCB sem o esquema correspondente, e você deve desenvolver o Esquema como 'documentação' para o layout de PCB.

Quaisquer alterações na 'netlist' (alterar, adicionar ou remover redes, conexões ou componentes) precisam ser realizadas no esquema.

Você pode anotar apenas os nomes dos componentes do PCB para o esquema.

4.Como adiciono meus próprios valores aos componentes?

Os componentes podem ter um número infinito de valores, permitindo melhorar as informações mantidas com cada componente adicionando aspectos como:

• Distribuidor
• Número do Bin
• Valor MTBF
• Tolerância
• Número da peça do fabricante
• Fabricante, entre outros campos

Ao fazer a edição de Componentes no Library Manager, selecione o menu Editar e a alternativa Valores para inserir Valores e suas séries de valores no Componente.

Não se esqueça de salvar o Componente na Biblioteca após terminar a edição.

Lembre-se também de utilizar a guia Atualizar Componente no menu de contexto para um componente escolhido no projeto para reconfigurá-lo após adicionar novos valores a ele.

Certifique-se de fazer isso para os projetos de PCB e esquemáticos.

Ao adicionar um novo Componente ao design, ele assumirá quaisquer Valores adicionados ao editor de Biblioteca.

Verifique os valores de Componente para um Componente escolhendo-o no projeto e aplicando a opção Propriedades no menu de contexto.

Da mesma forma, você pode adicionar valores de componentes adicionais em uma lista de peças, empregando o recurso Report Builder encontrado no menu Saída.

5.O que é uma netlist no design de PCB?

Uma netlist é composta por uma lista de componentes eletrônicos e os nós aos quais eles estão ligados no circuito.

Uma rede (net) é um conjunto de duas ou mais partes interconectadas.

A netlist consiste no circuito entre os componentes no PCB e normalmente é mantida em formato textual.

Na fabricação de PCB, você usa o netlist para realizar o teste elétrico (E-test) para localizar conexões ausentes ou incorretas.

A complexidade, representação e estrutura das netlists podem diferir amplamente, mas o papel principal de cada netlist é transmitir informações de conectividade.

Netlists normalmente não oferecem nada além de nós, instâncias e talvez alguns recursos dos componentes usados.

Se eles mostrarem mais informações do que isso, eles normalmente são considerados uma linguagem de descrição de hardware.

Você deve sempre gerar uma netlist durante a engenharia reversa de PCB, pois ela fornece um nível extra de autenticação durante o processo de revisão do CAM.

Ele garante que quando você estiver finalizando o teste elétrico da PCB, a operação será testada corretamente em relação ao projeto pretendido.

6.Qual é a diferença entre PCB e PCBA?

Uma placa de circuito impresso (PCB) é uma placa utilizada para conectar eletricamente e sustentar mecanicamente componentes usando trilhas condutoras, almofadas e vários elementos estampados de folhas de cobre vitrificadas em bases não condutoras.

Existem vários tipos de PCB, incluindo PCB de camada única, camada dupla ou multicamada.

Por outro lado, o conjunto da placa de circuito impresso (PCBA) é a placa obtida após a impressão da pasta de solda no PCB.

E, em seguida, montar os vários componentes, como circuitos integrados (ICs), capacitores, resistores e quaisquer outros componentes, como transformadores, com base na aplicação e nos recursos necessários da placa de circuito.

Um PCBA é normalmente submetido ao aquecimento do forno de refluxo para projetar uma conexão mecânica entre os componentes e o PCB.

7.Qual é a diferença entre PCB de camada dupla e PCB multicamada?

·PCBs de camada única

PCBs de camada única são os tipos de PCB mais simples. Eles consistem em apenas uma única camada condutora e isso restringe sua aplicação a projetos simples de baixa densidade.

Além disso, os PCBs de face única são de baixo custo e adequados para dispositivos simples e de alto volume.

·PCB de camada dupla

PCBs de camada dupla possivelmente são os tipos mais populares de PCBs.

Este tipo de placa de circuito permite o roteamento de traços entre si, unindo-se entre uma camada inferior e uma camada superior por meio de vias.

A possibilidade de cruzar caminhos de baixo para cima aumenta muito sua flexibilidade no projeto de circuitos, e isso aumenta substancialmente as densidades dos circuitos.

PCB de dupla face é comparativamente de baixo custo, mas permite apenas um nível intermediário de complexidade do circuito. Reduzir a interferência eletromagnética neste tipo de placa de circuito é difícil.

· PCB multicamada

As PCBs multicamadas aumentam a densidade e a complexidade dos projetos de PCBs, inserindo camadas extras além da parte inferior e superior observadas em uma formação de camada dupla.

Com mais de 30 camadas presentes em uma configuração de PCB multicamadas, esse tipo de PCB permite que você fabrique projetos muito densos e extremamente complexos.

Muitas vezes, as camadas adicionais em PCBs multicamadas atuam como planos de potência que auxiliam no fornecimento de energia ao circuito e na redução da interferência eletromagnética liberada pelos projetos.

Você alcança níveis mais baixos de interferência eletromagnética colocando níveis de sinal entre os planos de potência.

Além disso, você deve saber que se você aumentar o número de planos de potência em um projeto de PCB, você aumentará os níveis de dissipação térmica que o PCB pode oferecer.

Esse recurso é essencial em projetos de alta potência.

As camadas inteiras em PCBs multicamadas são quase geralmente comprometidas com Power and Ground. Portanto, agrupamos as camadas como planos Power, Ground ou Signal.

Às vezes, existe mais de um plano de aterramento ou de potência, principalmente quando vários componentes da placa de circuito impresso precisam de diferentes tensões de alimentação.

8. Quem tem os direitos de propriedade intelectual de um esquema de engenharia reversa de PCB?

Se você fizer engenharia reversa de um esquema de um PCB, então você é o desenvolvedor do esquema e, portanto, o desenvolvedor dessa propriedade intelectual específica.

Quaisquer patentes que protegem o produto final ou sistema são uma questão diferente em sua totalidade.

A administração da patente é entre o titular da patente e o fabricante do dispositivo e não tem conexão com a PCB de engenharia reversa.

Lembre-se de que as reivindicações de patentes devem ser tornadas públicas, portanto, não devem ser um segredo.

No entanto, é importante falar sobre layouts e esquemas de PCB extraídos diretamente dos manuais de serviço.

Esse tipo de empreendimento é considerado uma violação à propriedade intelectual porque você estará copiando diretamente o trabalho de outro autor.

Você deve perceber que alguns componentes de um PCB podem ser segredo comercial de uma empresa.

No entanto, a menos que você esteja associado à empresa desenvolveu o circuito original; você não tem obrigação de proteger os segredos da empresa.

9. Qual é a importância do BOM durante a engenharia reversa do PCB?

A "Lista de Materiais”, popularmente conhecido como BOM, é basicamente uma lista.

Em um projeto de PCB, a BOM é uma lista de todos os componentes necessários para fabricar uma placa de circuito impresso.

Você gera a lista de materiais de PCB a partir do software de design de PCB.

Para fazer isso com sucesso, o sistema CAD já deve ter as informações da peça necessárias para gerar a BOM.

Cada peça sempre tem suas informações mantidas em sua seção distinta da biblioteca CAD.

À medida que você instancia cada peça no projeto, suas informações são marcadas junto com elas na biblioteca CAD.

Uma vez inserida no projeto da placa de circuito impresso, as informações da peça ficam acessíveis para utilização nos vários elementos da lista de materiais.

Os elementos dentro de uma BOM

Pode haver vários tipos de informações em uma lista de materiais de PCB, embora a lista de materiais precise possuir um grupo central de elementos, para começar.

Vejamos alguns dos elementos principais mais populares que você observará em uma BOM de placa de circuito impresso:

1. Comente: Cada tipo de peça deve ter uma identificação distinta que é registrada como um comentário na BOM. Normalmente, um número de peça da marca da empresa é aplicado como comentário, embora isso não seja uma pré-condição. Os números de peça do fornecedor ou outros rótulos podem ser aplicados. Por exemplo, um número de peça da empresa pode ser o comentário “27-0477-03”.
2. Descrição: Esta é uma ilustração primária da peça. Nos termos do comentário 27-0477-03 mencionado anteriormente, a descrição pode ser “CAP 10uF 20% 6.3V”.
3. Designador: Cada peça individual no PCB possuirá seu designador de referência distinto. Em relação ao capacitor de 10uF, o designador poderia ser “C27”.
4. Pegada: Esta é a designação do espaço físico de CAD que a peça está usando. Por exemplo, o C27 pode estar utilizando uma pegada CAD designada como “CAP-1206”.

Na maioria dos casos, você organiza a lista de materiais pelo valor dos elementos do comentário.

Em seguida, você incluiria os outros elementos principais relacionados à BOM na mesma linha.

Por exemplo, vamos usar os valores do elemento principal de nossas ilustrações acima e exemplificar um pequeno relatório de BOM de uma linha:

Comentário: Descrição: Designador: Pegada:

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

Dependendo de suas necessidades, o BOM também pode consistir em elementos extras de informação.

Estes podem incluir valores e tolerâncias, ou qualquer outro tipo de informação relacionada ao componente.

A única desvantagem é que o relatório de BOM pode ficar muito longo com base no número de elementos que você escolheu incluir nele.

Usos avançados para um BOM

Até agora, discutimos os fundamentos do BOM. Existem algumas propriedades mais avançadas que devemos igualmente mencionar.

Você também pode organizar a lista de materiais de PCB por elementos diferentes dos comentários e também pode utilizá-los para mostrar algumas informações de design mais avançadas.

Aqui estão alguns exemplos:

Altere o formato da BOM: Você pode alterar a aparência da BOM organizando-a de maneira diferente. Essencialmente, você categorizará o BOM por informações do comentário, embora possa organizá-lo por informações de footprint.

Incluir peças não montadas: Você tem a opção de adicionar componentes rotulados como não preenchidos na BOM.

Gere BOMs para as várias variedades da placa: Quando você desenvolve diferentes alternativas de enchimento (montadas ou não ajustadas) para componentes em diferentes versões da placa, você pode gerar uma lista de materiais diferente para essas diferentes versões.

10. Qual o procedimento de mesclagem de camadas durante a engenharia reversa de PCB?

Para uma placa de camada dupla, você encontra a netlist de cada camada de forma independente. Você então mescla as netlists localizando as redes correspondentes em cada lado de cada drill. Aqui está como você deve fazer o procedimento de mesclagem para cada exercício:

• Localize a rede de camada superior com a broca.
• Localize a broca equivalente na camada inferior.
• Localize a rede da camada inferior com essa broca.
• Mova o grupo de blocos vinculados à rede da camada inferior para a lista de conexões da rede da camada superior.

Se você não conseguir encontrar a broca do lado inferior equivalente, assuma que a broca é uma detecção falsa e ignore-a. Após processar todos os exercícios, una as duas netlists e o resultado é a netlist completa.

11. Qual é o principal objetivo das vias PCB?

O principal papel de qualquer via PCB é oferecer uma rota condutora para a transmissão de um sinal elétrico de uma camada de circuito para outra por meio de uma parede de orifício chapeada.

No entanto, existem vários tipos de vias e várias alternativas para a aparência final das vias na superfície do PCB.

Embora as vias tenham funções basicamente semelhantes, você deve definir cada tipo corretamente em sua documentação para garantir que sua montagem seja bem-sucedida e que o PCBA funcione com eficiência.

Existem três tipos principais de vias que incluem:

· Através de vias

Este é um orifício perfurado em toda a extensão da camada superior à inferior do PCB.

O orifício é aberto em ambas as extremidades para facilitar o fluxo da solução de revestimento para fins de revestimento, a fim de torná-lo condutor.

Não há atalhos para perfurar vias. Você deve observar as regras referentes à adjacência (a menor distância permitida entre a margem de uma via e a via mais próxima), diâmetro mínimo e proporção máxima.

· Vias cegas

Este é um orifício perfurado na camada inferior ou superior, mas para em um determinado ponto antes de percorrer toda a distância pela PCB.

Você pode usar uma persiana perfurada mecanicamente para vincular uma camada externa a uma camada adjacente.

Em alguns casos, você pode usar a via cega para conectar uma camada externa a outra camada abaixo, embora isso exija um planejamento cuidadoso para obter um bom resultado.

Uma via cega é aberta apenas em uma extremidade, ao contrário do caso em uma via direta.

Portanto, não é possível que a solução de revestimento flua por todo o furo. Isso torna o procedimento de galvanização complicado.

·Vias enterradas

Você usa esse tipo de via para vincular apenas estruturas de camadas internas. Primeiro, você os perfura como através de furos de cima para baixo de uma estrutura interna envidraçada (como de L2-L7 de um PCB de 8 camadas), você então chapa e preenche a prontidão para a laminação final.

·Microvias a laser

Este é o menor tipo de via, normalmente com cerca de 003”-004” de diâmetro.

A maior vantagem das microvias é sua capacidade de se fixar em áreas de terra muito apertadas, muitas vezes como vias-in-pads dentro de pegadas de BGA ou SMT de passo apertado.

Você planariza as almofadas de volta ao seu estado liso original após o revestimento, reinstalando a superfície da almofada para que você possa usá-la para soldagem de componentes.

12. Como faço para gerar uma netlist ao fazer engenharia reversa de PCB?

Depois de encontrar os componentes e as redes e determinar as localizações dos blocos de componentes, você pode gerar uma lista de redes.

Para cada bloco em cada componente, você localiza a rede com o ponto central do bloco e, em seguida, adiciona o bloco e o componente a uma lista de conexões na rede.

Sendo um bloco uma região de cobre conectada, cada bloco é parte de precisamente uma rede.

Agora você pode imprimir a netlist para uma placa de camada única, e cada linha da netlist assume o formato:

líquido_name: componente1–pad1 componente2 –pad2

Você pode aplicar várias ferramentas de captura esquemática para gerar uma netlist do mesmo formulário.

Embora os nomes de componentes, pads e redes sejam diferentes, você deve combinar a conectividade desta lista de redes com uma gerada a partir do esquema de placa correto.

Em um cenário de placa de camada dupla, você processa a segunda camada da mesma maneira que a primeira. Você então empregará um procedimento de mesclagem para gerar a netlist completa.

13. Por que é importante gerar os arquivos Gerber?

Embora as imagens 3D reconstruídas incluam informações valiosas, você não pode usá-las diretamente para inspeção ou fabricação quantificada elaborada de PCB.

Você precisa de uma sequência de estágios de processamento de imagem para converter a imagem em um arquivo de sistema CAD (computer-aided design).

Transformar as imagens em arquivo de sistema CAD é um pré-requisito para a fabricação de PCB.

Especificamente, para imprimir circuitos na placa, você deve gerar arquivos Gerber para cada camada.

Os arquivos são arquivos de cartão binário 2D com informações geométricas.

A segmentação de imagens é a etapa mais crucial para a transformação de um raio-X 3D em um arquivo Gerber.

A segmentação de imagem é a alocação de rótulos para cada pixel (cada voxel no caso de 3D) para extrair informações da nuvem de pontos (x, y, z).

Muita pesquisa foi feita para realizar um processamento de imagem em imagens de PCBs para fins de engenharia reversa de PCBs.

14. Posso fazer engenharia reversa de qualquer PCB?

A escolha de um possível para a engenharia reversa do PCB depende da complexidade técnica, economia e da quantidade de dados disponíveis.

PCBs que têm amplo uso e alto custo por unidade, mas complexidade técnica comparativamente mínima são as melhores opções para a operação de engenharia reversa.

15. A Tomografia Computadorizada tem limitações?

Um pequeno demérito da tomografia computadorizada é o tamanho do campo de visão do sistema de raios-X.

Você obterá menos detalhes ou resolução nas imagens obtidas com um aumento no campo de visão.

Portanto, você precisará equilibrar a qualidade da imagem e a visibilidade suficiente da placa, que na maioria dos casos não incluirá toda a área do PCB.

Para processar toda a PCB, você precisará criar e unir vários “segmentos”.

16.O que torna a Tecnologia de Montagem em Superfície melhor do que a montagem em orifícios?

· Tecnologia de Passagem

Durante anos, os fabricantes aplicaram a tecnologia de furos passantes na fabricação de quase todas as placas de circuito impresso.

Esta técnica de montagem implicou a utilização de cabos para componentes elétricos.

Você então inseriria os terminais nos orifícios perfurados na placa de circuito e os soldaria nos blocos localizados no outro lado da PCB.

A montagem através do furo é extremamente confiável, pois oferece uma forte ligação mecânica, no entanto, a perfuração extra torna a fabricação de placas substancialmente mais cara.

Além disso, a existência de furos na placa de circuito impresso produz barreiras no contexto das áreas acessíveis de roteamento para traços de sinal nas camadas.

Eles estão imediatamente abaixo da camada superior no PCB de várias camadas.

Essas duas são algumas das inúmeras razões pelas quais a tecnologia de montagem em superfície se tornou tão popular na década de 1980.

Tecnologia de montagem em superfície

Como alternativa aos furos, a tecnologia de montagem em superfície permite montar componentes elétricos ou colocá-los diretamente na superfície da placa de circuito impresso.

Geralmente, os componentes de montagem em superfície são menores do que os de passagem.

Isso ocorre porque os componentes SMT têm leads menores ou não possuem os leads completamente.

Densidades de circuito mais altas são práticas em um PCB menor de um dispositivo de montagem em superfície porque os componentes são mais compactos e não requerem vários furos.

Isso é particularmente essencial, pois a eletrônica moderna está se tornando mais sofisticada e compacta.

Além disso, a tecnologia de montagem em superfície é relativamente econômica do que montagem através do orifício.

Conclusão

A engenharia reversa permite reconstruir a placa de circuito impresso a partir de conceitos iniciais. Quando você faz isso com um conjunto de planos, pode executar a engenharia reversa de PCB com sucesso, apesar das crescentes complexidades.

Obter os serviços de engenheiros reversos profissionais pode permitir que você otimize seus serviços de produção eletrônica, realizando a parte mais complexa dos requisitos.