Wie man eine Leiterplatte zurückentwickelt

Reverse Engineering spielt in vielen Branchen eine Rolle und ist besonders beliebt bei denjenigen, die Leiterplatten (PCBs) in ihrer Arbeit verwenden. Beim Einsatz von PCB Reverse Engineering können Sie wichtige Informationen über ihre Funktion und ihr Design gewinnen, die Ihnen helfen, Reparaturen durchzuführen, ältere Leiterplatten aufzurüsten oder eine kostengünstigere Alternative zu einem Wettbewerber herzustellen. Wenn Sie wissen, wie man PCBs zurückentwickelt, können Sie sich ein umfassendes Bild davon machen, wie Ihre PCBs funktionieren, und von den vielen Vorteilen dieses Prozesses profitieren.

Erfahren Sie mehr darüber, was Reverse Engineering bedeutet und welche Vorteile dies für Ihre Leiterplatten hat, indem Sie die folgenden Informationen lesen. Außerdem erfahren Sie, wie Sie eine Leiterplatte zurückentwickeln können.

Was bedeutet es, eine Leiterplatte zurückzuentwickeln?

PCB Reverse Engineering ist ein vielschichtiger Prozess, der gezielte PCB-Forschung, Reverse-Analyse und Reproduktion der PCB-Designtechnologie umfasst. Der Prozess wird auch verwendet, um das Design der funktionalen und strukturellen Merkmale eines Produkts sowie den Verarbeitungsablauf zu identifizieren und zu erhalten. Mit diesen Informationen kann ein Unternehmen Produkte mit ähnlichen Funktionen und Fähigkeiten herstellen – obwohl Unternehmen sicherstellen werden, dass sie keine exakte Kopie einer rückentwickelten Leiterplatte reproduzieren.

Reverse Engineering wird hauptsächlich verwendet, um die Designprinzipien hinter einem Produkt zu bestimmen und zu analysieren. Dies ist besonders nützlich, wenn ein Unternehmen Designinformationen zu einem bestimmten Produkt nicht einfach finden kann.

Die gebräuchlichste Methode zum Reverse Engineering einer Leiterplatte besteht darin, eine Musterleiterplatte zu zerlegen und sie anschließend zu analysieren. Aus dieser Analyse erstellt ein Unternehmen eine Dokumentation über die Musterleiterplatte, die verschiedene Teammitglieder überprüfen können. Diese Dokumentation enthält häufig Informationen darüber, wie das Produkt konzipiert ist und wie es funktioniert.

Ein Unternehmen kann dann die Informationen, die es von einer Musterleiterplatte sammelt, verwenden, um ähnliche Leiterplatten herzustellen, die möglicherweise besser funktionieren als die Angebote ihrer Wettbewerber. Neben der Fähigkeit von Reverse Engineering, Unternehmen dabei zu helfen, die Produkte der Konkurrenz zu analysieren und zu übertreffen, kann es Unternehmen auch dabei helfen, ihre eigenen PCB-Angebote zu verbessern. Reverse Engineering kann ihnen beispielsweise dabei helfen, die Funktionalität ihrer Boards zu verbessern, indem sie veraltete Teile, Sicherheitsprobleme oder schlechte Designs erkennen.

Was sind die Vorteile des Reverse Engineering einer Leiterplatte?

Das Reverse Engineering von Leiterplatten hat mehrere Vorteile – viele Unternehmen verwenden diese Geräte für verschiedene Zwecke. Beispielsweise möchten Sie möglicherweise eine Leiterplatte zurückentwickeln, für die keine Dokumentation vorhanden ist oder die veraltet, aber dennoch für Ihre Prozesse von entscheidender Bedeutung ist. Reverse Engineering kann Ihnen auch dabei helfen, effektivere oder kostengünstigere Versionen der Leiterplatten eines Mitbewerbers herzustellen.

Erfahren Sie unten mehr über die Vorteile des Reverse Engineering von PCBs:

• Halten Sie wichtige PCBs aufrecht: Manchmal haben Sie möglicherweise eine veraltete Leiterplatte, die eine notwendige Funktion ausführt, z. B. die Stromversorgung eines Maschinenteils oder einer elektronischen Komponente. Wenn die Platine ausfällt oder ersetzt werden muss, können Sie möglicherweise keinen Ersatz finden oder wissen, wie Sie sie reparieren können. Das Reverse Engineering der veralteten Leiterplatte kann Ihnen in beiden Situationen helfen, da Sie wichtige Leiterplatten lange Zeit erhalten und sie möglicherweise klonen können, um als Ersatz zu dienen, wenn Reparaturen nicht möglich sind.
• Informationen zu Leiterplatten ohne Dokumentation abrufen: Die meisten modernen Leiterplatten werden mit Dokumentation oder CAD-Daten (Computer Aided Design) geliefert, die von den Benutzern überprüft werden können. Manchmal stehen PCBs keine Informationen zur Verfügung. In diesem Fall ist Reverse Engineering entscheidend, um die notwendigen Schaltplan- und Designinformationen auf der Leiterplatte zu sammeln. Reverse Engineering ermöglicht es Ihnen, Ihre eigene Dokumentation zu dem Produkt zu erstellen, die Ihnen hilft zu verstehen, wie es repariert oder reproduziert werden kann.
• Verringern Sie Ihre Abhängigkeit von Experten: Einer der ersten Schritte, den Sie wahrscheinlich unternehmen werden, wenn Ihre Leiterplatte ein Problem hat, besteht darin, sich an einen Experten zu wenden, um Hilfe bei der Fehlerbehebung und Reparatur zu erhalten. Manchmal gibt es keine Fachleute, die über das Fachwissen verfügen, um Ihre Leiterplatte zu handhaben. Dieser Mangel an Wissen über die Leiterplatte kann Sie in Schwierigkeiten bringen. Reverse Engineering ermöglicht es Ihnen, ohne die Hilfe eines Fachmanns wichtige Informationen über Ihre Leiterplatte und die Problembereiche zu erhalten, die ein Problem verursachen könnten.
• Identifizieren Sie Schwachstellen in den Designs eines Mitbewerbers: Wenn Sie Leiterplatten herstellen, möchten Sie vielleicht Wege finden, Ihre Produkte effektiver zu machen als die Angebote Ihrer Mitbewerber. Durch Reverse Engineering der Leiterplatte eines Mitbewerbers können Sie Schwachstellen darin identifizieren. Mit diesen Informationen können Sie Ihre eigenen Leiterplatten verbessern und ein effektiveres Produkt verkaufen. Selbst wenn Sie nicht versuchen, eine Leiterplatte zu verkaufen, können Sie Schwachstellen im Design einer Leiterplatte identifizieren, um effektivere für Ihre speziellen Zwecke zu bauen.
• Kostengünstigere Leiterplatten produzieren: Wenn Sie einen Konkurrenten haben, der eine Leiterplatte zu einem hohen Preis verkauft, können Sie sie zurückentwickeln, um festzustellen, wie viel ihre Herstellung tatsächlich kostet. Unternehmen verkaufen eine Leiterplatte aufgrund mangelnder Konkurrenz oft zu höheren Kosten. Indem Sie ermitteln, wie viel die Herstellung der Leiterplatte kostet, können Sie eine ähnliche Leiterplatte zu einem günstigeren Preis herstellen und so neue Kunden gewinnen, die zuvor keine anderen Optionen hatten.

Wie man eine Leiterplatte zurückentwickelt

Das Reverse Engineering von Leiterplatten kann ein langwieriger Prozess sein, aber es lohnt sich. Es gibt ein paar Hauptphasen des Reverse Engineering von PCBs, die jeder, der es versucht, befolgen sollte. Diese Schritte umfassen das Erstellen erster Zeichnungen, Scans oder Fotografien von Leiterplatten, die dann in die entsprechende Reverse-Engineering-Software und -Programme hochgeladen werden. Nach dem Hochladen müssen Benutzer das PCB-Layout erstellen und dieses Layout verwenden, um Schaltpläne zu erstellen.

Nachdem Sie diese Hauptschritte durchgeführt haben, wissen Sie genau, wie eine Leiterplatte funktioniert, was Sie bei jedem Ihrer Ziele unterstützen kann. Wenn Sie mehr über diesen Prozess erfahren möchten, sehen Sie sich unten eine Übersicht zum Reverse Engineering von PCBs an:

1. Zeichnen, scannen oder fotografieren Sie die Leiterplatte für die Bildvorbereitung

Der erste Schritt zum Reverse Engineering einer Leiterplatte ist das Zeichnen, Scannen oder Fotografieren der Leiterplatte. Wenn Sie Fotos davon machen, stellen Sie sicher, dass Sie beide Seiten der Leiterplatte fotografieren. Es ist auch wichtig, es vor einem dunklen Hintergrund zu fotografieren. Da Leiterplatten Löcher enthalten können, möchten Sie nicht, dass durch diese Löcher ein Hintergrund sichtbar ist, da hellere Hintergründe wie Kupfer aussehen könnten. Ein dunkler Hintergrund verhindert jegliche Verwirrung über den Aufbau der Leiterplatte.

Ein weiterer notwendiger Schritt für das richtige Fotografieren von Leiterplatten ist die Verwendung einer hochwertigen Kamera, die jedes Detail erfassen kann. Für diesen Schritt reichen in der Regel Digitalkameras oder Smartphones aus. Außerdem sollten Sie sicherstellen, dass die Platine gut beleuchtet ist. Das Fotografieren oder Scannen von Bildern erfordert anschließend einen langwierigen Prozess, bei dem Sie Farbwechsel oder Bildbearbeitung durchführen müssen. Diese Schritte sind häufig für komplexe Layouts erforderlich, da Fotos und Scans kompliziertere Layouts aufnehmen können.

Bei einfacheren Leiterplatten können Sie das Layout möglicherweise auf ein Stück Millimeterpapier zeichnen. Wenn Sie die Leiterplatte zeichnen, stellen Sie sicher, dass Sie den genauen Maßstab der Leiterplatte erfassen, und verwenden Sie Symbole für jede Komponente. Während das manuelle Zeichnen einer Leiterplatte schwierig sein kann, können Sie die Farbumschaltung und Bildbearbeitung umgehen und sofort mit der Schaltplanvorbereitung beginnen.

2. Laden Sie das Bild hoch

Sobald Sie die Bilder aufgenommen haben, können Sie sie in Ihr Reverse-Engineering-Programm hochladen. Bevor Sie die Bilder hochladen, schneiden Sie das Bild manuell zu, sodass das Foto nur die Leiterplatte zeigt. Es sind mehrere Programme online verfügbar, mit denen Sie Fotos oder Scans bearbeiten und wichtige PCB-Funktionen manipulieren können.

Zum Beispiel möchten Sie vielleicht GIMP oder Inkscape verwenden – beide Plattformen sind kostenlose Open-Source-Grafikeditoren. Inkscape ist ein Vektorgrafik-Editor. Dia ist eine weitere kostenlose Open-Source-Softwarelösung für allgemeine Diagrammerstellung. Vielleicht möchten Sie auch AutoTrace verwenden, ein Programm, das Bitmaps in Vektorgrafiken umwandelt.

Alle diese Programme können bei der Schaltplanentwicklung und Layouterstellung hilfreich sein. Nachdem Sie die Schaltplanentwicklung und Layouterstellung abgeschlossen haben, benötigen Sie möglicherweise noch CAD-Software, um detailliertere Ergebnisse zu erhalten.

3. Erstellen Sie das Layout

Nachdem Sie Ihre Bilder in das von Ihnen gewählte Reverse-Engineering-Leiterplattenprogramm hochgeladen haben, müssen Sie ein 3D-Layout der Leiterplatte erstellen. Das Layout einer Leiterplatte zeigt, wie die elektromagnetische Feldverteilung des Systems angeordnet ist und wie sich die Schaltkreise verhalten. Es stellt auch andere Teile einer Leiterplatte dar, die nicht in einem Schaltplan dargestellt werden können, wie z. B. Komponenten, leitfähige Elemente, die Anordnung von Leiterbahnen und die Ebenen der einzelnen Schichten.

Wenn Sie eine einfache Leiterplatte zurückentwickeln, können Sie oft einfach eine Zeichnung der Leiterplatte scannen und sie in AutoTrace – oder ein ähnliches Programm – hochladen, um ein Layout zu erstellen. Diese Art von Programm nimmt das Bitmap-Bild und wandelt es in eine Vektorgrafik um, was Ihnen hilft, den Schaltplan der Leiterplatte schnell zu erhalten.

Bei einer komplexeren Leiterplatte müssen Sie Ihr Bild vielen Bearbeitungsschritten unterziehen, bevor Sie einen Schaltplan erstellen. Im Allgemeinen können Sie damit rechnen, dass diese Schritte einige Erfahrung erfordern und viele Stunden in Anspruch nehmen, während Sie versuchen, das Layout zu erstellen.

Im Folgenden sind einige grundlegende Bearbeitungsschritte aufgeführt, die auf jeder Seite der Leiterplatte zum Erstellen des Layouts verwendet werden:

• Löcher und Lötpads „malen“: Bevor Sie die Platine übertragen, müssen Sie die Lötpads und Löcher „bemalen“, um sicherzustellen, dass Sie sie nicht verlieren. Sie können dies erreichen, indem Sie Kanäle tauschen, da dies die Sichtbarkeit der Löcher verbessern kann.
• Leiterplatten-Trackpads entfernen: Benutzer, die ihre PCBs über AutoTrace betreiben, müssen alle PCB-Trackpads entfernen, bevor sie die Software verwenden. Diese PCB-Trackpads können im Programm in Schleifen umgewandelt werden, daher sollten Sie sie entfernen, um die Genauigkeit beizubehalten.
• Freie Löcher markieren: Multilayer-Platinen haben oft Löcher oder Bereiche, die mit nichts anderem oder mit den inneren Schichten der Leiterplatte verbunden sind. Sie sollten diese Löcher während der Bearbeitung markieren, damit Sie sie identifizieren können.
• Sättigung und Ebenen anpassen: Um die Sichtbarkeit auf lackierten Leiterplatten zu verbessern, passen Sie die Sättigung und die Ebenen an.
• Saubere Spuren: Reinigen Sie vor dem Konvertieren der PCB-Bilder in einem Programm wie AutoTrace alle Spuren. Wenn Sie die Spuren unordentlich hinterlassen, kann der resultierende Schaltplan aufgrund einer schlechten Konvertierung unklar sein. Möglicherweise möchten Sie auch die Kanten eines Bildes glätten, um sicherzustellen, dass das Bild sauber konvertiert wird.
• Bild entsättigen und invertieren: Um das Bild zu entsättigen, wenden Sie Graustufen darauf an. Sobald Sie dies abgeschlossen haben, kehren Sie das Bild um, sodass die Linien der Leiterplatte dunkel werden und auf einem weißen Hintergrund angezeigt werden. Dieser Entsättigungsprozess ist entscheidend für eine genauere AutoTrace-Übertragung, da er alle weißen oder grauen Farben entfernt.
• Vorgang auf der anderen Seite wiederholen: Um ein vollständiges Layout zu erstellen, müssen Sie die oben genannten Bearbeitungsschritte auf der anderen Seite der Leiterplatte durchführen. Wenn Sie die Prozesse nicht für die andere Seite der Leiterplatte wiederholen, können Sie den doppelseitigen Schaltplan nicht erstellen, der zum Reverse Engineering einer Leiterplatte erforderlich ist.

4. Schaltpläne erstellen

Der nächste Schritt besteht darin, den Schaltplan der Leiterplatte abzuleiten. Wenn Sie den Schaltplan einer Leiterplatte ableiten, können Sie jeden Schaltkreis und alle Komponenten der Leiterplatte sehen. Das Diagramm hat normalerweise die Form einer 2D-CAD-Montagezeichnung. Diese 2D-Darstellung der Schaltpläne hilft einem Ingenieur zu sehen, wie verschiedene Komponenten miteinander verbunden sind und welche Funktionen sie haben. All diese Informationen sind entscheidend, wenn Sie versuchen, eine Leiterplatte zu reparieren oder zu reproduzieren.

Um einen Schaltplan zu erstellen, können Sie ein Programm wie AutoTrace oder ein PCB-Layout-CAD-Programmtool wie Target 3001! verwenden. Dieser Schritt ist oft relativ einfacher als die Layoutphase, da Sie bereits alle Zeichen- oder Fotobearbeitungsanforderungen abgeschlossen haben.

Nachdem Sie die Schaltpläne erstellt haben, müssen Sie beide Seiten der Leiterplatte kombinieren, die Leiterbahnen anordnen und die Komponenten mit Symbolen beschriften. Indem Sie Spuren beschriften und anordnen, können Sie den Schaltplan leichter interpretieren. Wenn Sie eine Platine zurückentwickeln, um sie zu reparieren, können Sie den Schaltplan durchgehen und ihn zur Fehlerbehebung der Platine verwenden. Dieser Fehlerbehebungsprozess umfasst häufig das Ersetzen benötigter Leitungen und das Überprüfen von Schlüsselkomponenten.

Mit dem Layout und den Schaltplänen sollten Sie die Funktionsweise der Leiterplatte vollständig verstehen.

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