احتمالا شما نیز کلمه مهندسی معکوس را شنیده‌اید. فرایند تولید مجدد یک محصول از روی یک نمونه به اصطلاح مهندسی معکوس نامیده می‌شود. مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی نیز یکی از پر کاربردترین بخش مهندسی الکترونیک است. در این مقاله با این فرایند پرکاربرد و اصول و مراحل آن آشنا خواهیم شد.
مهندسی معکوس برد های الکترونیک چیست؟
به عنوان توضیحی کوتاه می‌توانیم بگوییم مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به فرایند طراحی و ساخت مجدد برد مدار چاپی، از روی بردی دیگر گفته می‌شود. در واقع مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی زمانی استفاده می‌شود که برد اصلی در دسترس است و می‌خواهیم یک برد دیگر شبیه به آن بسازیم.
چرا مهندسی معکوس؟
به صورت کلی دلیل اصلی مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی، دسترسی به فایل‌های طراحی یک برد مدار چاپی است. در زیر به مواردی می‌پردازیم که در آن‌ها ممکن است به مهندسی معکوس بردها احتیاج داشته باشیم.
- ممکن است به علت وجود تحریم‌ها، واردات دستگاه و یا استفاده از خدمات پس از فروش آن ممکن نباشد. و یا ممکن است در یک خط تولید، خرابی یک برد باعث ایجاد خسارات مالی شدید شود و در تحویل سفارشات تاخیر زمانی به وجود بیاید. در این شرایط با مهندسی معکوس و جایگزین کردن برد، تا حد زیادی از خسارات جلوگیری می‌شود.
- در صورتی که بخواهیم برای کاهش هزینه نهایی یک محصول، آن را بومی‌سازی کنیم. در این فرایند، دانش و تکنولوژی طراحی برد را می‌توان استخراج کرد و از آن برای بهبود طراحی‌های داخلی استفاده نمود.
- گاهی وقت‌ها هم نیاز داریم بردی را اصلاح کنیم یا مداری را به آن اضافه کنیم و طراحی مجدد برد از ابتدا لازم و مد نظر نیست.
- زمان هایی که می‌خواهیم چند برد الکترونیکی را با هم ترکیب کنیم.
اگرچه مهندسی معکوس مزایای زیادی دارد، اما در این مسیر چالش‌هایی نیز وجود دارد که باید به آن توجه شود. در زیر برخی از چالش‌های مهندسی معکوس برد های الکترونیکی را آورده‌ایم.
چالش های مهندسی معکوس برد های الکترونیکی
لزوم دقت بالا در طراحی
در یک برد الکترونیکی اگر یک ترک (track) اشتباه وصل شود و یا در جایگذاری قطعات اشتباهی به وجود آید، ممکن است عملکرد مدار به کلی مختل شود. مثلا اگر پلاریته دیود درست نباشد ممکن است مدار کار نکند. در نتیجه باید در فرایند مهندسی معکوس دقت بالایی صرف شود. در مرکز ذهن دیجیتال این موضوع مد نظر مهندسین قرار گرفته و مدار مهندسی معکوس‌شده با بالاترین کیفیت در عملکرد در اختیار مشتری قرار می‌گیرد.
موجود نبودن یا کمبود قطعات
از دیگر چالش‌های مهندسی معکوس می‌توان به وجود قطعات خاص در بردها و یا نبودن قطعه در ایران اشاره کرد؛ که در این حالت لازم است جایگزین قطعه اصلی را طوری پیدا کنیم که قطعه جایگزین اولا در بازار ایران موجود باشد و دوما عملکرد آن با قطعه اصلی کاملا یکسان باشد و در کارکرد مدار تغییری ایجاد نکند. در صورت بروز این چالش، مهندسین مرکز ذهن دیجیتال با بررسی دقیق دیتاشیت قطعات، بهترین قطعه‌ای که قابلیت جایگزینی دارد را انتخاب می‌کنند. اگر به هر دلیل نتوان قطعه را جایگزین کرد، باید قطعات لازم را از کشورهای خارجی و تولید کننده‌ی قطعه اصلی، سفارش دهیم. سفارش قطعات از خارج از کشور نیز در مرکز ذهن دیجیتال انجام می‌شود تا محصول نهایی با بهترین کیفیت به دست مشتری برسد. در این رابطه می‌توانید مقاله سفارش قطعات الکترونیک از خارج از کشور را مطالعه کنید.
وجود تراشه های قابل برنامه ریزی
در بسیاری از بردها تراشه‌های قابل برنامه ریزی مانند میکروکنترلر و حافظه و … وجود دارد که بدون در دسترس داشتن برنامه‌ی آن، برد مهندسی معکوس‌شده کار نمی‌کند. برای حل این موضوع باید IC مربوطه کرک شود تا بتوانیم به فایل برنامه‌ی آن دسترسی داشته باشیم.
تعداد لایه زیاد های برد
در بردهای بیشتر از 2 لایه، به علت مشخص نبود اتصالات، مهندسی معکوس می‌تواند با چالش هایی مواجه شود و برای مهندسی معکوس احتیاج به تجهیزات پیچیده و دانش بالا داریم.
یک مدار 9 لایه
در ادامه به بررسی روش های مهندسی معکوس می‌پردازیم.
روش های مهندسی معکوس برد های الکترونیکی بیشتر از 2 لایه
-
روش تخریبی:
این روش بیشتر برای مهندسی معکوس بردهایی که بیشتر از 2 لایه دارند استفاده می‌شود. به این صورت که با دستگاه CNC لایه لایه برد را تخریب کرده و از هر لایه نقشه برداری می‌کنند.
ایراد بزرگ این روش این است که برد اصلی تخریب می‌شود و همچنین دقت بسیار بالایی می‌طلبد. در صورت بروز بی دقتی ممکن است به لایه‌های برد اصلی آسیب برسد و دیگر قابل نقشه‌برداری نباشد.
مهندسی معکوس بردهای چند لایه در کشور چین که مهد مهندسی معکوس است به این روش صورت می‌گیرد. برخی شرکت‌ها در ایران نیز این کار را انجام می‌دهند. همانطور که گفته شد چون این روش نیازمند دقت و مهارت بالاییست، انتخاب سورس مناسب بسیار حائز اهمیت است.
البته حتی اگر نقشه برداری به طور کامل و بدون خطا صورت گیرد، باز هم ممکن است در هنگام تست و راه اندازی نیاز به مقایسه با برد اصلی باشد. در این صورت اگر تنها یک عدد برد نمونه داشته باشیم، این برد در هنگام نقشه‌برداری تخریب شده و ممکن است برای تست و بررسی مشکل ایجاد شود.
-
استفاده از اشعه ایکس
روش دیگری برای مهندسی معکوس برد های الکترونیکی، استفاده از اشعه ایکس می‌باشد. در این روش برد اصلی تخریب نمی‌شود و تمام ترک‌ها در تک تک لایه‌ها بدون خطا قابل مشاهده و مشخص هستند. این روش به این صورت انجام می‌شود که تصاویری از زوایای مختلف از برد اصلی با اشعه ایکس گرفته می‌شود. سپس با انجام پردازش‌های تصویری، ترک های موجود در هر لایه از مدار مشخص می‌شود و نقشه به طور دقیق استخراج می‌گردد. با استفاده از این روش می‌توان مدارات تا 22 لایه را نیز مهندسی معکوس کرد.
مراحل انجام مهندسی معکوس
بررسی برد
در ابتدا باید برد اصلی بررسی شود. در این مرحله توجه به تعداد لایه‌ها، بررسی وجود قطعات خاص یا تراشه‌های قابل برنامه ریزی، تهیه لیست قطعات و امکان‌سنجی و زمان‌سنجی صورت می‌گیرد.
طراحی pcb
در گام دوم ترک‌کشی‌ها و اتصالات برد مورد بررسی قرار می‌گیرد و شماتیک و pcb دقیقا مطابق برد نمونه وارد محیط نرم افزار می‌شود. تمامی ریزه‌کاری‌ها شامل سلف‌های ساخته شده با ترک، جای پیچ‌ها، فاصله ترک‌ها در مدارات فرکانس بالا و دیگر مورد توجه قرار می‌گیرد تا از بروز هرگونه خطای احتمالی جلوگیری شود.
استخراج اطلاعات تراشه های قابل برنامه ریزی و خرید قطعات
اگر برد شامل تراشه‌های قابل برنامه‌ریزی مانند میکروکنترلر یا حافظه و … باشد، باید کرک شده و اطلاعات آن استخراج شود. اگر تراشه قفل نشده باشد استخراج کد آن کار سختی نیست. اما در غیر این صورت زمانی که IC قفل است (که در اغلب موارد این گونه است)، با استفاده از روش‌های لایه‌برداری یا تکنولوژی بالا می‌توان IC را کرک (crack) کرده و به اطلاعات آن دسترسی پیدا کرد. این فرایند برای استخراج اطلاعات از حافظه ها نیز قابل استفاده است.
همانطور که گفته شد یکی از چالش های مهندسی معکوس بردها، تامین قطعات است. در گام بعد باید تمام قطعه‌ها خریداری و یا از خارج از کشور تامین شود.
چاپ pcb نمونه
گام بعدی چاپ نمونه pcb می‌باشد. توجه به ویژگی‌ها و کیفیت pcb اصلی بسیار مهم است زیرا در صورت تغییر در جنس مواد استفاده شده در ساخت برد، ممکن است عملکرد pcb مهندسی معکوس شده با مشکل مواجه شود. کیفیت تولید برد مخصوصا در مدارات فرکانس بالا موضوعیست که بسیار بر عملکرد مدار تاثیر دارد. در مقاله فرایند تولید PCB نحوه‌ی تولید برد مدار چاپی را توضیح داده‌ایم.
مونتاژ
پس از اینکه برد مدار چاپی آماده شد و قطعات لازم نیز تامین گشت، باید برد نمونه مونتاژ و تست شود. مونتاژ نیز یکی از قسمت‌های مهم در مهندسی معکوس است. خیلی از وقت ها ممکن است به علت خطا در مونتاژ، برد به درستی کار نکند؛ اگرچه قطعات و ترک کشی ها کاملا صحیح باشند. کیفیت قلع استفاده شده نیز روی کیفیت مونتاژ و در نهایت عملکرد مدار تاثیرگذار است.
تست و ارزیابی
پس از مونتاژ، نوبت به تست برد نمونه می‌رسد. در این مرحله باید برد نمونه عملکری کاملا شبیه به برد اصلی داشته باشد. تست در شرایط کاری برد اصلی (رطوبت و دما و زمان استفاده و …) صورت می‌گیرد تا بهترین عملکرد مدار نمونه تضمین شود. همچنین در صورت وجود مغایرت تمام مراحل چک می‌شود تا به عملکردی دقیقا مشابه برد اصلی برسیم.
سخن پایانی
در مرکز ذهن دیجیتال مهندسی معکوس برد های الکترونیکی زیر نظر مهندسین متخصص صورت می‌گیرد. در صورت خواست مشتری تهیه قطعات با بالاترین کیفیت انجام می‌شود. پس از تولید برد نمونه و انجام تست و ارزیابی، می‌توان برد را در تعداد بالا سفارش داد که در این صورت محصولات نهایی در اسرع وقت با بالاترین کیفیت در اختیار مشتری قرار خواهد گرفت.
