Theo thời gian, nhiều bo mạch in (PCB) điện tử không còn được sản xuất hoặc cập nhật, nhưng chúng ta vẫn có thể cần sửa chữa và tái sử dụng các bo mạch này trong thiết bị của mình. Khi các tệp thiết kế gốc không còn sẵn có và các linh kiện trở nên lỗi thời, việc sửa chữa hoặc nâng cấp có thể bị đình trệ và toàn bộ thiết bị có thể bị loại bỏ. Sao chép PCB Và phân tích ngược mạch in (PCB) giúp kéo dài tuổi thọ của các sản phẩm điện tử. Đặc biệt khi dữ liệu thiết kế mạch in gốc bị mất, nhà sản xuất ngừng sản xuất hoặc một số linh kiện bị ngừng sản xuất, các kỹ sư có thể thực hiện phân tích ngược mạch in trên bo mạch gốc để tái tạo nguyên lý mạch, xây dựng lại sơ đồ mạch và sản xuất các bo mạch tương tự để đảm bảo bảo trì và vận hành bình thường. Phân tích ngược PCB không chỉ nhằm mục đích sao chép mà còn để hiểu các nguyên lý thiết kế cơ bản; khi phát hiện lỗi, các kỹ sư có thể điều chỉnh đường dẫn, sửa đổi thiết kế và tối ưu hóa hoặc nâng cấp sản phẩm để đáp ứng nhiều yêu cầu của người dùng hơn.
PCB Cloning là gì?
Cloning mạch in (PCB) là một kỹ thuật phân tích ngược (còn gọi là phân tích ngược mạch in). Khi các tệp thiết kế gốc (sơ đồ mạch, tệp nguồn mạch in) bị mất, các kỹ sư sẽ tháo rời mạch in hiện có và tái tạo lại sao cho hình dạng và chức năng tương ứng với mạch in gốc. Quy trình này thường bao gồm các bước sau: tháo gỡ tất cả các linh kiện điện tử khỏi PCB gốc, phân tích và kiểm tra từng linh kiện để xác định thông số kỹ thuật và mô hình, lập danh sách vật tư (BOM) chi tiết, quét từng lớp PCB bằng thiết bị quét hình ảnh chính xác, chuyển đổi hình ảnh thành tệp thiết kế PCB bằng phần mềm chuyển đổi, và sau đó sản xuất và lắp ráp các PCB mới dựa trên các tệp thiết kế đã tái tạo và danh sách vật tư (BOM).
Tại sao phải sao chép mạch in (PCB)?
Các lý do để sao chép bao gồm sửa chữa thiết bị, giảm chi phí phát triển và nghiên cứu kỹ thuật/học tập.
Lý do kỹ thuật và công nghệ
- Phân tích lỗi: Kỹ thuật sao chép mạch giúp xác định các lỗi ẩn (lỗi ngắt quãng, nhiễu điện từ, lỗi nhiệt) bằng cách khôi phục sơ đồ mạch để tìm ra nguyên nhân gốc rễ.
- Thích ứng và tương thích giao diện: Việc sao chép giúp hiểu và triển khai các giải pháp thích ứng để kết nối các thiết bị cũ với các giao diện/giao thức hiện đại (ví dụ: mô-đun mạng hoặc mô-đun truyền thông).
- Cải thiện độ tin cậy và chống lão hóa: Việc nhân bản có thể phát hiện các thành phần yếu hoặc lỗi thiết kế để cải thiện.
Lý do thương mại và chi phí
- Sửa chữa và bảo trì: Đối với thiết bị đắt tiền, khi bo mạch điều khiển (PCB) bị hỏng và bo mạch gốc hoặc linh kiện không thể tìm thấy, việc sao chép (cloning) có thể khôi phục thiết bị với chi phí tối thiểu và đảm bảo sử dụng lâu dài.
- Tối ưu hóa chuỗi cung ứng và chi phí: Khi các linh kiện bị ngừng sản xuất hoặc có chi phí cao, việc sao chép cho phép thay thế và giảm chi phí đồng thời đảm bảo nguồn cung linh kiện ổn định.
Nghiên cứu và Giáo dục
- Thông qua phân tích ngược, các kỹ sư học hỏi các kỹ thuật bố trí, định tuyến, quản lý nguồn điện và tín hiệu từ các nhà thiết kế có kinh nghiệm khác, từ đó nâng cao kỹ năng nghiên cứu và phát triển (R&D).
- Phát triển thứ cấp và cải tiến tính năng: Kỹ sư có thể nâng cấp và tùy chỉnh các chức năng dựa trên thiết kế ban đầu.
Hướng dẫn từng bước: Cách sao chép mạch in (PCB)
1. Tạo danh sách vật liệu (BOM)
Trong quá trình sao chép mạch in (PCB), danh sách vật tư (BOM) liệt kê các thông số và thông số kỹ thuật của từng linh kiện; nó phải ghi rõ tên linh kiện, thông số kỹ thuật, mẫu mã và mã vị trí. Từ khâu mua sắm đến hàn và kiểm tra, độ chính xác của BOM là yếu tố quyết định thành công.
- Tháo gỡ tất cả các linh kiện khỏi bảng mạch in (PCB). Đầu tiên, chụp ảnh rõ nét của bảng mạch in (PCB) để ghi lại vị trí và hướng của các linh kiện.
- Ghi nhãn từng thành phần đã tháo rời bằng mã vị trí và dán lên giấy để theo dõi; kiểm tra kỹ lưỡng việc đánh số.
- Kiểm tra linh kiện: Kiểm tra tất cả các linh kiện đã tháo ra và ghi lại các thông số (sử dụng máy đo LCR, máy đo đa năng, máy vẽ đường cong khi cần thiết) để đo điện trở, tụ điện, cuộn cảm, v.v.
- Tổng hợp và kiểm tra danh sách vật liệu (BOM) so với các bộ phận vật lý và dữ liệu thử nghiệm (mô hình, thông số kỹ thuật, thông số, thương hiệu).
- Mua sắm: Việc mua sắm dựa vào BOM; dữ liệu BOM không đầy đủ hoặc sai lệch sẽ khiến bo mạch sao chép không thể hoạt động như bo mạch gốc.
2. Quét lớp đồng trên bảng mạch in (PCB)
- Vệ sinh bảng mạch in (PCB) bằng cồn, sau đó đặt nó lên máy quét. Tăng độ phân giải quét, sử dụng Photoshop ở chế độ màu để quét lớp in mực và lưu/in tệp.
- Dùng giấy nhám mịn để mài nhẹ các lớp đồng trên và dưới cho đến khi đồng sáng bóng; quét cả hai lớp ở chế độ màu. Điều chỉnh độ tương phản/độ sáng sao cho đồng và không đồng khác biệt rõ ràng, chuyển sang đen trắng, kiểm tra độ rõ nét của đường viền và lặp lại nếu cần thiết. Lưu các hình ảnh cuối cùng dưới dạng tệp BMP đen trắng (TOP.BMP và BOT.BMP). Sử dụng Photoshop để chỉnh sửa thêm nếu cần thiết.
- Chuyển đổi các tệp BMP TOP/BOT sang định dạng Protel/Altium và nhập vào Protel. Nếu các pad và via khớp nhau giữa các lớp, quá trình quét thành công; nếu không, lặp lại quá trình quét.
3. Protel/Altium Synthesis
Công việc tổng hợp chuyển đổi các tệp hình ảnh thành bản vẽ Protel/Altium.
- Tái tạo sơ đồ mạch: Trong Protel Schematic, xây dựng các mạch nguồn, đồng hồ, giao diện và lõi theo từng mô-đun; sử dụng các thành phần thư viện khi cần thiết và đảm bảo sự nhất quán trong việc ánh xạ chân và thông số.
- Định vị và đặt footprint: Trong thư viện PCB, gán hoặc tạo footprints phù hợp với kích thước pad thực tế. Đặt các linh kiện trong tài liệu PCB theo các hình ảnh tham chiếu để khôi phục bố cục và hướng ban đầu.
- Định tuyến đường dẫn: Định tuyến mạng theo hình ảnh tham chiếu; ưu tiên các tín hiệu quan trọng (nguồn điện, đồng hồ, cặp tín hiệu vi sai) và duy trì cấu trúc và mật độ định tuyến. Đối với bảng mạch đa lớp, sử dụng hình ảnh hoặc tia X để xác định các kết nối bên trong và tái tạo các lớp đồng.
- Kiểm tra và điều chỉnh: Chạy ERC/DRC, so sánh netlist và kiểm tra khả năng sản xuất; khắc phục các vấn đề. Kiểm tra kết nối net quan trọng trên bảng mạch nguyên mẫu bằng máy đo dao động hoặc đồng hồ vạn năng để đảm bảo tái tạo chính xác.
- Đầu ra và kiểm tra: Tạo các tệp Gerber, BOM và tệp đặt linh kiện; sản xuất mẫu thử và thực hiện các bài kiểm tra chức năng và độ tin cậy.
Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành PCB, quy trình đảo ngược kỹ thuật hoàn chỉnh và khả năng kiểm tra/chứng nhận chuyên nghiệp, PHILIFAST có thể cung cấp dịch vụ sao chép PCB hiệu quả, tuân thủ tiêu chuẩn và đáng tin cậy. Từ kiểm tra trực quan, tái tạo sơ đồ mạch, thay thế linh kiện đến sản xuất mẫu thử, kiểm tra chức năng và thử nghiệm độ tin cậy lâu dài, chúng tôi áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt và quản lý chất lượng để đảm bảo mỗi bo mạch được sao chép đều đáp ứng hoặc vượt trội so với bản gốc về hiệu suất, tương thích và an toàn. Dù là cho linh kiện thay thế, kéo dài tuổi thọ sản phẩm hay tái thiết kế hướng tới sản xuất hàng loạt, PHILIFAST là đối tác kỹ thuật đáng tin cậy của bạn để giảm chi phí, đảm bảo nguồn cung và đẩy nhanh tiến độ dự án.