مهندسی معکوس برد های الکترونیکی و خدمات مهندسی معکوس برد چند لایه

مهندسی معکوس برد الکترونیکی یکی از راه های خروج از وابستگی به محصولات خارجی و رسیدن به محصولات پیشرفته می باشد که با استفاده از خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی می توان به دانش فنی شرکت های بزرگ دنیا دست یافت. امروزه کشورهای در حال توسعه برای داشتن تکنولوژی نو استفاده از خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی را برای کوتاه کردن مسیر پیشرفت انتخاب نموده اند.
با کمک خدمات مهندسی بردهای الکترونیکی و با پیشرفت علم و تکنولوژی شرکت ها و مجموعه ها در حوزه های مختلف در تلاش هستند تا با دستیابی به دانش فنی شرکت های بزرگ دنیا با تولید محصولات جدید تر و به روز تر با هدف افزایش رضایت مشتریان خود فضای رقابتی بازار داخل و خارج از کشور خود را در دست گرفته و می توانند محصولات خود را با کیفیت بالاتری در سطح دنیا عرضه نمایند.
با نگاه به پیرامون خود در محل زندگی، محیط کار، لوازم، ابزار،خودرو امکاناتی که جهت رفاه در زندگی روزمره خود استفاده می کنیم به خوبی به این مهم ترین پی میبریم که دنیای الکترونیک و دیجیتال با صنایع مختلف آمیخته شده و به شدت نیاز به آنها حس می‌شود به طوری که امروزه نقش جدایی ناپذیر در زندگی روزمره انسان ایفا می کنند.
 

در این مقاله خواهید خواند:
۱-در چه شرایطی از مهندسی معکوس برد های الکتریکی استفاده می کنیم؟
۲-مراحل اجرای مهندسی معکوس برد های الکترونیکی                                                   ۳-تفاوت بین کپی کردن و مهندسی معکوس برد الکترونیکی
۴-موانع و مشکلات مهندسی معکوس برد الکترونیکی
۵-روش های مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی
۶-مهندسی معکوس برد مدار چاپی (pcb)
۷- انواع روش مهندسی معکوسPCB
-۸خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی در شرکت راشا                                                        

 در چه شرایطی از مهندسی معکوس برد های الکتریکی استفاده می کنیم؟

مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی زمانی کاربرد دارد که یک برد الکترونیکی موجود است و می‌خواهیم یک برد دیگر شبیه آن را تولید کنیم و هیچ گونه دسترسی به طراحی طرح اولیه نداریم؛ عواملی نظیر تحریم و مشکلات در واردات باعث بروز مشکلاتی می شوند که شرکت های فعال در حوزه مهندسی معکوس برد های الکترونیکی نظیر شرکت راشا مکاترونیک پارت (RMP) در بسیاری از موارد با ارائه خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی و تولید در داخل این تهدید را به فرصت تبدیل می کنند.

به کمک مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی می توان به تکنولوژی ساخت انواع برد الکترونیکی اطلاعات طراحی و همچنین تعمیر و نگهداری بردهای الکترونیکی و یا دستگاه دست پیدا کرد؛ از طرفی می توان با ساخت و تولید بردهای یدکی و جایگزین کردن در خصوص تولید فاصله زمانی ناشی از خرابی های دستگاه را کاهش داد ودرنتیجه از کار افتادن خط تولید جلوگیری کرد.

شرکت های فعال در حوزه مهندسی معکوس بردهای الکترنیکی با دراختیار گرفتن تکنولوژی طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی سبب آشنایی با طراحی شرکت های بزرگ دنیا می شود و این امر باعث می‌شود تا نسبت به طراحی مختلف دید متفاوتی کسب کنند و بتوانند از این تجربه و اطلاعات در طراحی داخلی استفاده بنمایند.

مهندسی معکوس برد های الکترونیکی برای اهدافی مثل تعمیر تجهیزات قطعاتی که مستند سازی آنها موجود نیست، ترکیب چندعدد برد، مستند سازی ضعیف و کامل نبودن اطلاعات برد و برای شناسایی قطعات بلا استفاده و .... مفید است، مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی راهکاری است که در موارد زیادی کاربرد دارد در مواردی از جمله:

 ​​​​

1. هزینه بالای طراحی برد و مقرون به صرفه نبودن برای بسیاری از صنایع
2.  زمانبنر بودن طراحی برد (تحقیقات و توسعه یک برد گاهاً سالها زمان برده است)
3. قدیمی بودن بردهای موجود و عدم تولید توسط شرکت سازنده
4. عدم امکان تأمین از خارج به دلایلی از جمله تحریم، وجود نمونه داخلی مشابه و ...
5. بهینه سازی و ارتقای بردهای موجود
6. بومی سازی تکنولوژی روز خارجی
7. استفاده از دانش فنی نمونه های خارجی با اهدافی چون کمک به طراحی یک برد جدید و یا بررسی روند تکامل و پیشرفت یک برند خاص
8. استخراج مدارک مهندسی (نقشه PCB و شماتیک، BOM قطعات و برنامه قطعات برنامه پذیر) جهت استفاده در فرایند تعمیرات برد الکترونیکی و نگهداری تجهیزات موجود.
    

مراحل اجرای مهندسی معکوس برد های الکترونیکی

• فرآیند مهندسی معکوس یک برد الکترونیکی معمولاً طی مراحل سیستماتیک زیر انجام می‌شود:
  1.    بررسی اولیه و شناسایی برد: ابتدا برد نمونه توسط تیم مهندسی مورد بررسی دقیق قرار می‌گیرد. نوع برد (جنس فیبر و PCB)، تعداد لایه‌های آن، وجود آی‌سی‌های برنامه‌پذیر (و اینکه قفل هستند یا خیر)، قدمت فناوری برد و حوزه کاری آن (فرکانس‌های عملکردی)، اندازه گیری لایه های مس میانی، اصالت قطعات و امکان تامین آنها و ... همگی ارزیابی می‌شوند. این بررسی برای انتخاب روش مناسب مهندسی معکوس و برنامه‌ریزی پروژه ضروری است. همچنین در این مرحله یک لیست اولیه از قطعات (BOM) تهیه می‌شود و امکان‌سنجی اولیه صورت می‌گیرد.

  2.    انتخاب روش مهندسی معکوس: با توجه به خصوصیات برد (ساده یا پیچیده، تک‌لایه یا چندلایه، وجود یا عدم وجود برنامه داخلی)، روش مناسب برای استخراج مدار انتخاب می‌شود. در بخش بعدی سه روش اصلی (دستی، تخریبی، X-Ray) را توضیح می‌دهیم که هر کدام متناسب با شرایطی انتخاب می‌شوند.

  3.    دمونتاژ (بازکردن) قطعات: پس از یک دور استخراج شماتیک اولیه (مثلاً با روش دستی یا تصویر‌برداری)، باید قطعات از روی برد جدا شوند تا مدارهای پنهان زیر آنها نیز دیده شود. این جداسازی باید با دقت و حداقل آسیب به قطعات و برد انجام گیرد، زیرا برخی اتصالات زیر قطعات (به‌ویژه در روش دستی) ممکن است در مرحله اول قابل ردیابی نبوده باشند. جدا کردن قطعات امکان دیدن تمام مسیرهای روی برد را فراهم می‌کند.

  4.    استخراج و تکمیل شماتیک مدار: مهندسان مدار الکترونیکی استخراج‌شده را بازبینی و تطبیق می‌کنند. شماتیک به‌دست‌آمده باید با برد اصلی چک شود تا هیچ اتصال یا المانی از قلم نیفتاده باشد. این مرحله نیاز به حوصله و دقت فراوان دارد و گاهی لازم است چندین بار توسط افراد مختلف کنترل شود تا اطمینان حاصل گردد همه چیز درست ثبت شده است.

  5.    طراحی PCB جدید: پس از تأیید نهایی شماتیک، نوبت به طراحی برد مدار چاپی جدید بر اساس آن شماتیک می‌رسد ممکن است بخواهیم در برد جدید بهبودهایی انجام دهیم؛ برای مثال، ابعاد برد را تغییر دهیم یا چیدمان قطعات را بهینه کنیم. در هر حال، باید تمام نکات طراحی PCB (مانند پهنای ترک‌ها، فواصل عایقی، لایه‌های تغذیه و سیگنال، به‌خصوص اگر برد مخابراتی یا فرکانس‌بالا باشد) رعایت شود. این کار نیازمند تسلط بر نرم‌افزارهای طراحی PCB از جمله آلتیوم دیزاینر است تا برد نهایی بدون مشکل کار کند.

  6.    مطابقت طراحی جدید با برد اصلی: فایل‌های طراحی PCB جدید باید مجدداً با شماتیک و حتی‌الامکان با برد اصلی مقایسه شوند تا خطایی باقی نمانده باشد. هرگونه اشتباه در این مرحله اگر اصلاح نشود، در مرحله ساخت منجر به اتلاف هزینه و زمان خواهد شد. بنابراین بازبینی نهایی طراحی قبل از ساخت بسیار مهم است.

  7.    ساخت نمونه اولیه PCB: پس از اطمینان از صحت طراحی، فایل PCB برای کارخانه ساخت برد مدار چاپی ارسال می‌شود و نمونه اولیه برد جدید تولید می‌گردد. معمولاً ابتدا یک یا چند نمونه آزمایشی ساخته می‌شود تا در صورت وجود مشکلات پنهان، خود را نشان دهند.
  8.    بررسی نرم افزاری برد که آیا قطعات برنامه پذیر دارای برنامه قفل شده هستند و یا امکان خواندن برنامه آنها وجود دارد، سطح قفل نرم افزاری چقدر است و ضریب موفقیت کرک آی سی فوق چقدر است. تا در نهایت به کد هگز و یا در مواردی که نیاز به کد نویسی هست به کد C برسیم.

  9.    مونتاژ و آزمون برد جدید: در نهایت، برد چاپ‌شده با قطعات (اعم از قطعات قبلی جداشده یا قطعات جدید معادل) مونتاژ می‌شود و تحت آزمایش قرار می‌گیرد عملکرد مدار، تطابق آن با برد اصلی، صحت ابعاد فیزیکی (مثل جای پیچ‌ها، کانکتورها) و سایر جزئیات در این مرحله بررسی می‌شود. هر ایرادی که مشاهده شود مستندسازی شده و برای اصلاح در دور بعدی طراحی مد نظر قرار می‌گیرد.

  این مراحل کلی ممکن است بنا به پیچیدگی پروژه کمی جابجا شوند یا تکرار برخی گام‌ها لازم شود، اما در مجموع چارچوب بالا روند بازمهندسی یک برد الکترونیکی را نشان می‌دهد. به محض تکمیل این فرایند، سازمان یا فرد سفارش‌دهنده در اختیار خود دانش فنی کامل برد را خواهد داشت که می‌تواند برای تولید انبوه، تعمیرات آتی یا توسعه محصولات جدید به کار رود.
   

تفاوت بین کپی کردن و مهندسی معکوس برد الکترونیکی

کپی کردن و مهندسی معکوس برد الکترونیکی دو شیوه متفاوت جهت بازسازی یا بازطراحی یک برد هستند که برای دستیابی به اهداف مختلف به کار گرفته می‌شوند.

کپی کردن به معنای استخراج دانش تولید جهت بازسازی مجدد و دقیق برد اولیه، بدون تغییر و تحلیل عملکرد آن است. در این روش، طرح مدار چاپی و عناصر الکترونیکی مستقیما شبیه سازی می‌شوند به‌طوری که حتی ترک های روی هردو برد کاملاً یکسان هستند. کپی کردن معمولا نیازبه دانش فنی عمیقی ندارد و در زمان کوتاه تر و با هزینه کمتری تهیه می‌شود. هدف اصلی از به کارگیری این روش اغلب باز تولید یک محصول موجود و یا تهیه ی جایگزین برای برد خراب می‌باشد.

دانش استخراج شده در فرایند کپی کردن، دانش تولید بوده و بعضاً قابلیت تغییر، ارتقا یا بهینه سازی وجود ندارد، بعنوان مثال در فرایند کپی کردن کد استخراج شده آی سی های برنامه پذیر کد HEX بوده و این کد قابلیت تغییر یا ارتقا ندارد.

در مقابل مهندسی معکوس، با گسترش مفهوم کپی کردن برد، فرایندی پیچیده تر و تخصصی تر است که شامل تحلیل و بررسی کامل برد در راستای نحوه عملکرد آن است. در این روش علاوه بر شبیه‌سازی عناصر الکترونیکی، هر قطعه به صورت مجزا شناسایی شده و ارتباط بین قطعات تحلیل می‌شود تا شماتیک مدار و منطق طراحی آن استخراج شود، همچنین در فرایند مهندسی معکوس آی سی برنامه پذیر بر اساس عملکرد دستگاه باز نویسی شده و کد C که قابل تغییر و ارتقا می باشد بعنوان خروجی در دسترس خواهد بود، ضمناً مهندسی معکوس با اهدافی فراتر از کپی کردن انجام می شود که بعنوان مثال می توان به  بهبود طراحی اولیه، شناسایی و رفع نقاط ضعف برد موجود و یا استفاده از دانش فنی در جهت کمک به طراحی برد در دست طراحی می باشد. گفتنی است به کارگیری این فرآیند نیازمند دانش فنی عمیق و استفاده از ابزارهای پیشرفته و وجود کارشناسان با تجربه در بخش های مختلف می باشد.

به طور کلی با استفاده از روش مهندسی معکوس، علاوه بر ساخت برد الکترونیکی مشابه نمونه اولیه، به اطلاعات زیر نیز دست پیدا خواهید کرد:

1- مدارک مهندسی برای بردهای الکترونیکی (نقشه، PCB،BOM، آنالیز نویز و حرارت و ارتعاش)

2- نقشه‌های شماتیک منطبق با استاندارهای جهانی از جمله IEC و IEEE

3- کد آی سی های برنامه پذیر موجود در برد.

4- اطلاعات تحلیل مدار جهت شناسایی و رفع عیوب تکرار پذیر برد.

5- اطلاعات مواد پایه PCB و سطح FR4 موجود.

و ... .

اهمیت و کاربردهای مهندسی معکوس برد الکترونیکی

راهکاری برای خودکفایی و دسترسی به فناوری: کشورهای در حال توسعه از مهندسی معکوس به عنوان راهی میان‌بُر برای دستیابی به دانش فنی استفاده می‌کنند. با کمک این روش، می‌توان بدون دسترسی به نقشه‌ها و مستندات اصلی، فناوری محصولات پیشرفته را بازسازی یا بومی‌سازی کرد. به گفته یک کارآفرین حوزه فناوری اطلاعات، «استفاده از روش مهندسی معکوس برای کشورهای در حال توسعه روش بسیار مناسبی جهت دسترسی به فناوری و رشد و توسعه آن است».

این رویکرد به ویژه برای کاهش وابستگی به واردات و مقابله با تحریم‌های فناوری اهمیت دارد؛ چنان‌که در ایران عواملی نظیر تحریم و عدم امکان تأمین قطعات خارجی، بسیاری شرکت‌ها را وادار کرده از مهندسی معکوس برای تبدیل این تهدیدها به فرصت استفاده کنند.
تعمیر و نگهداری تجهیزات قدیمی: وقتی بردهای الکترونیکی قدیمی خراب می‌شوند و سازنده اصلی دیگر وجود ندارد یا قطعه را تولید نمی‌کند، مهندسی معکوس تنها راه برای ساخت قطعه جایگزین یا تعمیر دستگاه است. با این روش می‌توان نقشه مدار و لیست قطعات (BOM) و نقشه شماتیک را استخراج کرد و برد را دوباره تولید نمود تا از توقف خط تولید یا عملکرد دستگاه جلوگیری شود. همچنین اگر مستندات فنی یک دستگاه موجود نباشد، از طریق مهندسی معکوس می‌توان دانش لازم برای نگهداری و تعمیر آن را به‌دست آورد.
صرفه‌جویی در هزینه و زمان توسعه: طراحی یک برد الکترونیکی جدید از صفر ممکن است سال‌ها زمان و هزینه تحقیق‌وتوسعه نیاز داشته باشد. در مواردی که محصولی مشابه در بازار وجود دارد، برخی صنایع با مهندسی معکوس آن محصول می‌توانند در زمان کوتاه‌تر و با هزینه کمتر به نمونه دلخواه خود برسند.

به عنوان مثال، ساخت مجدد یک برد کنترل صنعتی از روی محصول خارجی موجود، ممکن است سریع‌تر از طراحی کاملاً جدید تمام شود. به همین دلیل برای بومی‌سازی فناوری‌های روز یا دستیابی به نمونه‌های پیشرفته در صنایع هوافضا، پزشکی، خودروسازی و... از این روش بهره می‌برند.
بهبود طراحی و ارتقاء محصولات: مهندسی معکوس صرفاً برای کپی‌سازی نیست، بلکه ابزاری برای یادگیری و بهبود است. با تحلیل دقیق یک برد پیشرفته، طراحان می‌توانند به نقاط ضعف و قوت طراحی پی ببرند و از این اطلاعات برای ارتقاء طرح‌های خود استفاده کنند. در بسیاری موارد، هدف از مهندسی معکوس یک برد، بهینه‌سازی طراحی اولیه یا ترکیب چند برد در یک برد جدید است.

همچنین با شناخت فناوری به کار رفته در محصولات رقیب، شرکت‌ها می‌توانند مسیر تکامل فناوری و روند پیشرفت برندهای مطرح را بررسی کرده و محصولات رقابتی‌تری تولید کنند.
کاربردهای نظامی و امنیتی: در صنایع دفاعی، مهندسی معکوس نقش حیاتی داشته است. برای نمونه، در دوران جنگ تحمیلی ایران دریافت که حتی تهیه ساده‌ترین تجهیزات نظامی به دلیل تحریم‌ها ممکن نیست؛ بنابراین نیروهای جهاد خودکفایی با باز کردن یک موشک ضدتانک تاو و مهندسی معکوس قطعات آن، توانستند نخستین نمونه‌های داخلی این موشک را طراحی و تولید کنند.

این دستاورد آغاز مسیری بود که پس از جنگ نیز ادامه یافت و صنایع دفاعی ایران بسیاری از تجهیزات پیشرفته را با الهام از نمونه‌های خارجی و مهندسی معکوس آنها توسعه دادند. به گفته امیر حاتمی (وزیر سابق دفاع ایران)، «وزارت دفاع و سپاه در کنار جهاد خودکفایی با مهندسی معکوس و افزایش تولید سلاح‌های رزم زمینی... اجازه ندادند تحریم‌های نظامی، خللی در مقاومت و پیروزی‌های رزمندگان شجاع ایران اسلامی وارد سازد». این بیان نشان می‌دهد مهندسی معکوس یکی از عوامل مهم در خودکفایی نظامی و خنثی کردن اثر تحریم‌ها بوده است.

موانع و مشکلات مهندسی معکوس برد الکترونیکی

با وجود مزایای بسیار، مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی با چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز همراه است:
●    نیاز به تخصص و مهارت بالا: همان‌طور که گفته شد، این کار تخصصی است و هر اشتباه کوچکی می‌تواند به شکست پروژه بینجامد.

کمبود نیروی انسانی مجرب یکی از موانع اصلی است؛ اگر فرد یا تیمی بدون تجربه کافی اقدام به مهندسی معکوس کند، ممکن است نتایج اشتباهی بگیرد یا حتی برد اصلی را خراب کند. در ایران، آموزش مهندسی معکوس برد به عنوان یک مهارت کاربردی مورد توجه قرار گرفته تا این خلأ نیروی متخصص برطرف شود.

●    دسترسی به قطعات و تجهیزات: برخی از قطعات الکترونیکی روی بردهای وارداتی در بازار داخل به‌سختی پیدا می‌شوند یا به دلیل تحریم‌ها مستقیما وارداتی نیستند. بنابر گزارش‌ها، شرکت‌های مهندسی معکوس گاهی مجبورند قطعات خاص را از واسطه‌ها یا کشورهای دیگر تهیه کنند که زمان‌بر و پرهزینه است

. همچنین نبود تجهیزات تصویربرداری یا ابزارهای پیشرفته در همه مراکز، سرعت و دقت کار را پایین می‌آورد. این چالش البته با رشد شرکت‌های دانش‌بنیان و تجهیز آزمایشگاه‌های پیشرفته در کشور در حال کاهش است.

●    قفل‌های نرم‌افزاری و حفاظت از کپی‌رایت: بسیاری از بردهای پیشرفته دارای تدابیری برای جلوگیری از کپی شدن هستند. برای مثال، میکروکنترلرها بیت‌های قفل دارند که خواندن برنامه داخلی آنها را ناممکن می‌کند. یا روی چیپ‌های FPGA و EEPROMها رمزنگاری و قفل‌گذاری می‌شود. باز کردن این قفل‌ها اغلب غیرممکن یا غیرقانونی است.

بنابراین اگر بخشی از عملکرد دستگاه در نرم‌افزار تعبیه‌شده آن نهفته باشد، ممکن است در مهندسی معکوس به بن‌بست بخوریم و مجبور به طراحی مجدد آن بخش از صفر شویم. از منظر مالکیت فکری نیز کپی کردن طرح یک برد ممکن است نقض پتنت یا کپی‌رایت محسوب شود؛ البته در کشورهایی مانند ایران که بسیاری محصولات خارجی تحت حفاظت قوانین داخلی نیستند یا در شرایط تحریم که دسترسی قانونی به لایسنس‌ها وجود ندارد، این مسئله کم‌رنگ‌تر است و این چالش با هک کردن آی سی قابل حل می باشد. 

●    پیچیدگی بردهای جدید: روند صنعت الکترونیک به سمت ادغام هر چه بیشتر پیش می‌رود؛ تراشه‌های مجتمع (ASIC‌ها)، مدارات مجتمع با مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) و استفاده از فناوری‌های چندلایه پیشرفته کار مهندسی معکوس را دشوارتر کرده‌اند. برای مثال، یک برد مدرن ممکن است حاوی یک سیستم-روی-چیپ (SoC) باشد که کار چندین برد قدیمی را به تنهایی انجام می‌دهد.

مهندسی معکوس SoC در عمل معادل مهندسی معکوس یک تراشه سیلیکونی است که بسیار پیچیده‌تر و فراتر از مهندسی معکوس در سطح PCB است. هرچه تکنولوژی ساخت ظریف‌تر و یکپارچه‌تر شود، دستیابی به جزئیات طراحی داخلی سخت‌تر خواهد شد. این چالش ایجاب می‌کند که روش‌های مهندسی معکوس نیز همگام با فناوری توسعه یابند (مثلاً استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی برای بررسی چیپ‌ها یا ابزارهای تحلیل نرم‌افزاری برای کدهای کامپایل‌شده).

●    هزینه و صرفه‌اقتصادی: گاهی هزینه مهندسی معکوس یک برد آنقدر زیاد می‌شود که صرفه اقتصادی خود را از دست می‌دهد. مثلاً اگر نیاز به تجهیزات گران‌قیمت یا صرف صدها ساعت زمان تخصصی باشد، ممکن است ساخت یک طراحی جدید از ابتدا مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد. شرکت‌ها باید ارزیابی کنند که در ازای دانشی که کسب می‌کنند، هزینه صرف‌شده توجیه‌پذیر است یا نه.

 بعنوان مثال بردی که دارای آی سی قفل شده می باشد همین کرک آی سی هزینه ای بالا را به هزینه های تحقیقات و توسعه اولیه بار می کند و یا در بسیاری از بردها از جمله بردهای تجاری که تولید کننده هزینه ای بالا را صرف تحقیقات توسعه کرده و بازاری جهانی در اختیار دارد قابل رقابت با شرکتی که قصد مهندسی معکوس برد با هزینه بالا جهت تولید تیراژی کم دارد نمی باشد. همچنین در صنایعی که محصول به سرعت در حال به‌روزرسانی است، خروجی مهندسی معکوس ممکن است خیلی زود قدیمی شود و تلاش صورت‌گرفته به جای نوآوری صرف هم‌گام شدن با فناوری موجود گردد.

آموزش مهندسی معکوس برد الکترونیکی

با توجه تحریم کشور ایران و یا قدیمی بودن برخی از برد های الکترونیکی و عدم تولید مجدد آن یا عدم ارائه خدمات از طریق کمپانی سازنده برد های الکترونیکی و نیاز مبرم صنایع های مختلف به برد ها می توان با آموزش مهندسی معکوس برد های الکترونیکی بازارکار مناسبی برای خود ایجاد کرد و با هدف افزایش رضایتمندی مشتریان فضای رقابتی بازار داخل و خارج از کشور را در دست گرفته و بتوان محصولات با کیفیت در سطح دنیا عرضه نمود.
 

روش های مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی

مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به سه روش دستی، تخریبی و با تحلیل تصاویر XRAY امکان پذیر است که در این مقاله سعی داریم توضیح مختصری در رابطه با این روش ها جهت آشنایی شما ارائه نماییم.

• روش دستی

این روش برای بردهای الکترونیکی ساده حداکثر دولایه و نیز دارای تراکم کم قطعات قابل استفاده است. در این روش، با استفاده از یک مالتی متر به دنبال کردن Track ها پرداخته می‌شود. هم‌زمان با دنبال کردن هر ترک، نقشه آن (شامل ابتدا، انتها و کلیۀ اتصالات به دیگر قطعات) را باید بر روی کاغذ پیاده کرد.

این روش به‌طور معمول زمان‌بر است و درصد خطای آن بالاست. البته برای بردهای ساده کاملاً توصیه می‌شود.

• روش مهندسی معکوس تخریبی

یکی از روش‌هایی که شرکت‌ها و مجموعه‌های فعال در حوزه مهندسی معکوس الکترونیک در داخل کشور اقدام به انجام فرایند مهندسی معکوس برد PCB می‌کنند، روش تخریبی است که معمولاً برای بردهایی استفاده می‌شود که بیش از دولایه دارند. در این روش با دستگاه CNC از لایه‌های برد مدار چاپی لایه‌برداری انجام می‌شود که لایه به لایه برد را تخریب و نقشه برداری می‌کنند.

کشور چین که به‌عنوان مهد مهندسی معکوس شناخته می‌شود، خود به این روش فرایند مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی را انجام می‌دهد. برخی از شرکت‌های داخلی نیز جهت مهندسی معکوس برد PCB از این روش و از طریق کشور چین اقدام می‌کنند.

این روش بسیار حساس و نیاز به تجربه، مهارت و دقت بالایی دارد؛ ممکن است به دلیل خطا در لایه‌برداری اطلاعات مربوط به اتصالات قطعات به‌طور کل از بین برود. بنابراین انتخاب سورس مناسب چینی جهت انجام این فرایند، از اهمیت بالایی برخوردار است.

از آنجایی که از بردی که جهت مهندسی معکوس در اختیار ماست ممکن است فقط یک نمونه موجود باشد بنابراین مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به روش لایه‌برداری دارای ریسک بالایی است. حتی در صورت بدون خطا انجام شدن فرایند لایه‌برداری، ممکن است در هنگام تست و راه‌اندازی نیاز به مقایسه برد معکوس شده با برد سورس باشد که در صورت تخریب، از این امکان محروم خواهیم شد. بنابراین روشی قابل‌قبول است که هم برد اصلی تخریب نشود و در صورت لزوم بتوان به آن رجوع نمود و هم کاملاً بدون خطا و با بالاترین دقت و ضریب اطمینان انجام شود.

• روش مهندسی معکوس با x ray

روش دوم تصویربرداری اشعه ایکس و پردازش تصویر بدون تخریب برد اصلی است. روش با دقت و ضریب اطمینان بالاتری صورت می‌گیرد و علاوه بر آن برد نمونه‌ی اصلی هم آسیب نمی‌بیند. لذا در هرکجای فرایند مهندسی معکوس برد PCB  که نیاز باشد می‌توان به آن رجوع کرده و با برد معکوس شده مقایسه صورت پذیرد. مهندسی معکوس با آنالیز تصاویر اشعه ایکس می‌تواند در بازطراحی یک برد الکترونیکی در سطح بالا بسیار کارا باشد.

در همین خصوص شرکت راشا مکاترونیک پارت با تجربه 15 ساله تیم فنی خود در زمینه مهندسی معکوس انواع بردهای الکترونیکی تا 48 لایه و تا فرکانس کاری 14 گیگا هرتز با روش های مختلف آماده ارائه خدمات در سطوح مختلف و صنایع گوناگون می باشد.

مهندسی معکوس برد مدار چاپی (مهندسی معکوس pcb)

به فرآیند بازتولید طراحی برد مدار چاپی، تجزیه ، تحلیل معکوس و تحقیق در مورد بردهای مهندسی معکوس pcb می گویند. از این فرآیند برای استنباط و به دست آوردن طراحی و پردازش محصول، ساختار، ویژگی های عملکردی و عناصر و مشخصات فنی برای باز تولید محصولات با عملکردهای مشابه یا دقیقاً یکسان نیز استفاده می شود.

مهندسی معکوس  برد مدار چاپی  یا مهندسی معکوس pcb، همان‌طور که از نامش پیداست، یک روند معکوس طراحی است. در واقع برای رسیدن به طراحی اولیه، از محصول تولید شده کمک گرفته می‌شود. در این روش که در بسیاری از مواقع بهترین راه‌حل است، ابتدا مدار تولید شده بررسی شده و توسط روش‌های مختلف شماتیک مدار به دست آورده می‌شود. در نهایت برد الکترونیکی جدید طراحی شده و چاپ می‌گردد.

مهندسی معکوسPCB دارای پیشنیازهایی است که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• شناخت انواع برد

در ابتدای کار می‌بایست برد مورد نظر از جهات مختلف از جمله جنس برد، تعداد لایه‌ها، قدیمی یا جدید بودن برد، وجود ICهای برنامه پذیر بر روی برد و … به دقت بررسی شود. همچنین برد می‌تواند در محدوده‌های فرکانسی مختلفی کار کند. هر کدام از این موارد می‌تواند به اضافه شدن مراحل و یا نیاز به استفاده از دستگاه‌های خاص منجر شود.

• شناخت قطعات روی برد مدار چاپی

قطعات مونتاژ شده بر روی  PCB، ممکن است قدیمی و یا خاص باشند. در این صورت نیاز است تا با بررسی دقیق توسط یک متخصص مهندسی معکوس، قطعات در صورت نیاز جایگزین شوند. یافتن جایگزین نیازمند مهارت و تجربه است.

• دانش و تجربه مهندسی معکوس

برخلاف آنچه تصور می‌شود، مهندسی معکوس PCB، خود یک دانش است. بسیاری از نکات ریز و نادیدنی در این مهارت وجود دارد که تنها با تجربه فراوان و تسلط به دانش الکترونیک به دید می‌آیند. در بسیاری از موارد، به دلیل عدم تجربه کافی فرد، هزینه‌های گزافی به شما تحمیل خواهد شد. همچنین ممکن است برد شما دیگر قابل بازیابی نبوده و متحمل هزینه‌های تأمین برد برای مهندسی معکوس دوباره شوید.

• تسلط به نرم‌افزارهای طراحی

در مهندسی معکوس یک PCB، پس از به دست آمدن مدار الکترونیکی از فرآیند، باید این مدار بر روی PCB جدید پیاده شود. این امر نیازمند طراحی PCB جدید با ابعاد مورد نظر سفارش دهنده و نیز رعایت همه جوانب طراحی است. این کار می‌بایست توسط فردی با مهارت و تسلط بر نرم‌افزارهای طراحی برد مدار چاپی اجرا شود تا پس از مرحله چاپ، برد بدون مشکل کار کند.

• وجود دستگاه‌های موردنیاز

علاوه بر ابزارهای معمول الکترونیک، در بسیاری از موارد به ویژه  مهندسی معکوس برد الکترونیکی چند لایه، لایه های بیش از دو نیاز است تا از دستگاه‌های خاصی برای تصویر‌برداریX-Ray) ، MicroCT  و …)، تراش PCB و … استفاده شود. این دستگاه‌ها عموماً گران بوده و کار با آن‌ها نیز به تخصص نیاز دارد. استفاده نادرست از این دستگاه‌ها، باعث از دست رفتن برد مدار چاپی و نیز به خطر افتادن سلامتی فرد می‌گردد.

مهندسی معکوس pcb

مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به سه روش مهندسی معکوس دستی، مهندسی معکوس تخریبی و مهندسی معکوس با رهیافت آنالیز تصاویر اشعه ایکس انجام می گیرد که تشریح این مطلب را در مقاله ای دیگر در همین سایت در دسترس شما قرار دادیم.

مهندسی معکوس pcb

1. انتخاب روش مهندسی معکوس: در این مرحله روش انتخاب شده در مرحله قبل به اجرا در می‌آید.
2. دِمونتاژ قطعات: در این مرحله با توجه به روش انتخابی، پس از یک دور به دست آوردن طرح اولیه مدار، باید قطعات از روی برد دمونتاژ شوند. دمونتاژ قطعات باید با حداقل آسیب به برد و قطعات همراه باشد. پس از انجام دمونتاژ، باید Track های پنهان در زیر قطعات (البته در روش دستی) دنبال شوند.
3. چک کردن شماتیک به دست آمده: در این مرحله باید شماتیک به دست آمده از مهندسی معکوس pcb با هر کدام از روش­ها) با برد اصلی چک شود. این کار به دقت و حوصله فراوان نیاز دارد. حتی در مواردی این مرحله را باید چندین بار تکرار نمود. توصیه می‌شود که تکرار توسط افراد مختلف انجام شود تا دقت بالاتر نیز برود.
4. طراحی PCB جدید: در این گام و پس از تائید نهایی شماتیک، طراحی PCB جدید باید انجام گیرد. ممکن است نیاز باشد تا ابعاد برد و یا جایگذاری قطعات در برد جدید تغییر کند. همه الزامات طراحی یک برد مدار چاپی (به ویژه اگر برد مخابراتی باشد) باید مورد توجه قرار گیرد. این مرحله نیز به تخصص و تسلط بر نرم‌افزارهای طراحی برد الکترونیکی نیازمند است.
5. چک کردن برد طراحی شده: در این مرحله نیز باید طراحی PCB جدید با شماتیک تائید شده در مراحل قبل و برد اصلی تطابق داده شود. هر گونه اشکال موجب صرف هزینه‌های دوباره‌کاری و چاپ خواهد شد.
6. چاپ PCB جدید (نمونه اولیه): تقریباً مراحل مهندسی معکوس PCB به اتمام رسیده است. حال باید فایل طراحی برای کارخانه چاپ برد ارسال شود. پس از تائید مشخصات توسط شما کارخانه برد شما را چاپ خواهد نمود.
7. مونتاژ برد و تست: پس از دریافت برد چاپ شده از کارخانه و نیز خرید قطعات جدید، باید برد جدید به‌طور کامل تست شود. اشکالات عملکردی، مغایرت در ابعاد برد، مکان درست پیچ‌ها و غیره، همگی باید تست و در صورت وجود خطا برای چاپ بعدی تست شوند.

شرکت راشا مکاترونیک پارت با تجربه 15 ساله تیم فنی خود در حوزه مهندسی معکوس انواع بردهای الکترونیکی(با دو روش مهندسی معکوس تخریبی و مهندسی معکوس با ایکس ری)، ارائه دهنده خدمات زیر در این حوزه می باشد:

• طراحی و سفارشی سازی انواع تجهیزات الکترونیکی و الکترومکانیکی با درج برند کارفرما و با حفظ محرمانگی اطلاعات.
• باز طراحی، مهندسی معکوس و بهینه سازی انواع بردهای الکترونیکی پیشرفته تا 48 لایه و تا فرکانس کاری 14 گیگا هرتز با وجود قطعات برنامه پذیر قفل شده و آی سی های کمیاب و بدون تخریب نمونه های اصلی.

• برنامه نویسی انواع بردهای مبتنی بر پردازنده های 8 تا 32 بیتی مانند AVR,ARM,PIC,DS PIC,FPGA در بهینه سازی و  مهندسی معکوس برد الکترونیکی چند لایه

• استخراج و انتقال تکنولوژی انواع تجهیزات الکترونیکی و الکترومکانیکی شامل استخراج نقشه ها، بازطراحی PCB، طراحی شماتیک، استخراج کد قطعات برنامه پذیر و آنالیز نقشه های الکترونیکی پیشرفته آنالوگ و دیجیتال با استفاده از آنالیز تصاویر اشعه ایکس.

مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی در ایران

در ایران، مهندسی معکوس به‌ویژه پس از انقلاب اسلامی و در دوران جنگ تحمیلی اهمیتی استراتژیک یافت. همان‌طور که اشاره شد، تحریم‌های نظامی در دهه ۱۳۶۰ ایران را ناچار کرد که به توان داخلی خود تکیه کند. نخستین گام‌ها با مهندسی معکوس تجهیزات ساده شروع شد و رفته‌رفته به سیستم‌های پیچیده‌تر تسری یافت. برای مثال در حوزه موشکی، پس از مهندسی معکوس موشک تاو، کار بر روی موشک‌های برد بلندتر نیز ادامه یافت و دانشمندان ایرانی نمونه‌های داخلی موشک‌های بالستیک و کروز را توسعه دادند که الهام‌گرفته از فناوری‌های خارجی اما کاملاً بومی بودند. این روند پایه‌گذار صنایع دفاعی مدرن ایران شد تا جایی که امروز بخش عمده تجهیزات دفاعی در داخل کشور طراحی و تولید می‌شود و حتی به مرحله صادرات رسیده است.
در بخش صنعت غیرنظامی نیز مهندسی معکوس کاربردهای فراوان داشته است. بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی، بردهای کنترل نیروگاه‌ها، تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی که وارداتی بودند، توسط مهندسان داخلی مهندسی معکوس شده و نمونه‌های مشابه یا ارتقایافته آنها در کشور ساخته شده است. این امر بخشی از سیاست کلان بومی‌سازی فناوری بوده که توسط وزارت‌خانه‌های صنعت و دفاع دنبال شده است. برای مثال در صنایع خودرو، برخی واحدهای کنترل الکترونیکی (ECU) خودروهای خارجی مهندسی معکوس و سپس با تغییراتی برای شرایط ایران بازطراحی شدند. در حوزه نیرو، بردهای کنترل توربین‌ها و سیستم‌های برق که سال‌ها پیش توسط شرکت‌های خارجی نصب شده بود اما دیگر سرویس نمی‌شد، با تلاش متخصصان داخلی کپی‌سازی و احیا گردید.
شرکت‌های متعددی در ایران خدمات مهندسی معکوس برد را به صنایع ارائه می‌کنند. در این بین تفاوت در سطح زیرساخت، سطح توانمندی در مهندسی معکوس بردهای چند لایه و همچنین توانمندی کد نویسی آی سی های برنامه پذیر و یا کرک آی سی های لاک، و توانمندی مهندسی معکوس بردهای مختلف از جمله بردهای RF می باشد. شرکت راشا مکاترونیک پارت یکی از شرکتهای شاخص و پیشرو در این حوزه می باشد.
ناگفته نماند که فضای علمی و دانشگاهی نیز به این عرصه ورود کرده است. دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی، کارگاه‌ها و دوره‌هایی برای آموزش مهندسی معکوس برگزار می‌کنند. هدف از این آموزش‌ها تربیت نیروی انسانی ماهر و انتقال تجربیات عملی به نسل جدید مهندسان است. در مسابقات و نمایشگاه‌های علمی نیز گاه پروژه‌هایی از جنس مهندسی معکوس به چشم می‌خورد (مثلاً طراحی یک گجت الکترونیکی با الهام از نمونه خارجی). مجموع این تلاش‌ها نشان می‌دهد مهندسی معکوس در ایران از یک راهکار اضطراری در دوران جنگ، اکنون به یک استراتژی صنعتی تبدیل شده که در بسیاری حوزه‌ها کاربرد دارد.
مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی همچنان نقش مهمی در دنیای فناوری ایفا خواهد کرد، هرچند ماهیت آن با پیشرفت تکنولوژی در حال تغییر است. در آینده، انتظار می‌رود ابزارهای خودکار و هوشمند بیشتری به کمک مهندسان معکوس بیایند. به عنوان مثال، هوش مصنوعی می‌تواند در تشخیص الگوهای مدار و استخراج شماتیک از تصاویر برد کمک شایانی کند. همین‌طور فناوری پرینت سه‌بعدی ممکن است برای بازسازی فیزیکی مدارات چندلایه به کار رود. از سوی دیگر، با افزایش پیچیدگی تراشه‌ها و استفاده از فناوری‌هایی مانند سیستم در یک پکیج (SiP)، مرز بین مهندسی معکوس سخت‌افزار و نرم‌افزار کمرنگ‌تر خواهد شد و متخصصان این حوزه باید دانش گسترده‌تری در هر دو زمینه داشته باشند.
برای ایران، چشم‌انداز آینده شامل حرکت از تقلید صرف به سمت نوآوری مبتنی بر دانش مهندسی معکوس است. نسل جدید مهندسان که با اصول مهندسی معکوس آشنا شده‌اند، می‌توانند با بهره‌گیری از این دانش، محصولات کاملاً جدیدی متناسب با نیازهای کشور طراحی کنند. همچنین با بهبود تعامل میان دانشگاه‌ها و صنعت – که یکی از حلقه‌های مفقوده در گذشته بوده است. می‌توان امید داشت که فرآیند مهندسی معکوس هرچه علمی‌تر و کارآمدتر شود و به تولید دانش فنی بومی منجر گردد.
در نتیجه، مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی یک ابزار استراتژیک است که اگر به درستی به کار گرفته شود، پل ورود به فناوری‌های پیشرفته و خودکفایی صنعتی خواهد بود. این حوزه دربرگیرنده ترکیبی از دانش مهندسی، مهارت عملی، تجربه و حتی هنر است. سازمان‌ها و کشورهایی که به خوبی از این ابزار استفاده کرده‌اند، توانسته‌اند راه صدساله توسعه را کوتاه‌تر طی کنند. با این حال نباید فراموش کرد که ارزش نهایی زمانی تحقق می‌یابد که از دانسته‌های کسب‌شده فراتر رویم و نوآوری کنیم؛ دقیقا مانند دانش‌آموزی که ابتدا از روی دست معلم می‌نویسد تا نوشتن را یاد بگیرد، ولی در نهایت باید خودش اندیشه‌های تازه‌ای بنویسد.
 

برخی از نمونه کار های ما در زمینه مهندسی معکوس برد الکترونیکی

             

خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی در شرکت راشا:

• مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی و طراحی برد الکترونیکی دقیقا مشابه نمونه اصلی

• طراحی و مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی چند لایه

• طراحی و مهندسی معکوس تجهیزات هواپیمایی، آب و برق 

•  طراحی و مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی مهندسی پزشکی

•  ادغام کردن چند مورد در یک برد مدارچاپی PCB

• تغییر بردهای طراحی شده DIP به صورت SMD

• کوچک کردن مساحت بردالکتریکی PCB به درخواست مشتری

• تغییر طراحی برد الکترونیکی( برد مدارچاپی PCB ) یک رو یا دورو به صورت PCBچند لایه -مولتی لایر

• استخراج دانش فنی و تحلیل مدار

•  تبدیل فایلهای PDF و GERBER بهPCB

• خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی و انواع مدار آنالوگ و دیجیتال

•  خدمات مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی انواع مبدل ها( ترانسدیوسر،کانوتر، اینورتر، منبع تغذیه ،امپلی فاریر، برد های سوئیچینگ و ... )
  
  مهندسی معکوس برد های الکترونیکی با آلتیوم دیزاینر

  نرم افزار آلتیوم دیزاینر(Altium Designer) یک ابزار جامع و کامل است که عموما در زمینه الکترونیک و در راستای مهندسی معکوس PCB (برد مدار چاپی)  به کار گرفته می‌شود. نظر به رابط کاربری بصری و ویژگی‌های طراحی  این نرم افزار، مهندسان خواهند توانست طرح‌های مداری دقیق و پیچیده را به راحتی ایجاد و تجزیه و تحلیل کنند. به طور کلی در راستای نیل به این هدف، یک فرایند سه مرحله ای طی می‌شود.

  مرحله اول: تعریف قطعات در محیط شماتیک

  مهندسان  پس از دمونتاژ کردن قطعات، باید به شناسایی نوع و ویژگی آن‌ها براساس دیتاشیت بپردازند تا بتوانند یک طرح اولیه در شماتیک (طرحی اولیه برای طرح PCB) ایجاد کنند. شماتیک محیطی است که بلوک‌های متناظر با قطعات، تعبیه شده و مسیر بین قطعات براساس برد اصلی، تعریف می‌شود. گفتنی است که نرم افزار آلتیوم دارای کتابخانه‌ای گسترده بوده که شامل لیستی از اکثر قطعات الکترونیکی است که کار مهندسان را در یافتن و استفاده از  قطعات تسهیل می‌بخشد.

  مرحله دوم: انتقال قطعات از محیط شماتیک به محیط PCB

  مرحله دوم در مهندسی معکوس، ایجاد یک PCB خام در نرم افزار آلتیوم، متناسب با اندازه و ویژگی‌های برد اصلی است تا بتوان قطعات را در روی آن جای‌گذاری کرد. در صورتی که مرحه اول به خوبی انجام شده باشد، نرم افزار آلتیوم قابلیت آن‌ را دارد که قطعات را با حفظ ارتباط میان آن ها، از محیط شماتیک به محیط PCB انتقال دهد. در این مرحله مهندسان با توجه جایگاه قطعات روی برد اصلی و با تکیه بر دانش فنی خود، می‌توانند اجزا را  جایابی کنند نمونه نهایی تا حد امکان به نمونه اصلی شبیه باشد. یکی از مزایای کلیدی این نرم افزار، توانایی تجسم سه بعدی PCB در دنیای واقعی است که به مهندسان کمک می‌کند تا مشکلات احتمالی را شناسایی و آن هارا رفع کنند. این ویژگی یک دید واقعی از ظاهر و نحوه عملکرد محصول نهایی ارائه می‌دهد.

  مرحله سوم: مسیریابی بین قطعات 

  در مرحله آخر از مهندسی معکوس، متناسب با مسیری که روی برد اصلی بین قطعات تعریف شده است، روی نمونه نرم افزاری نیز به مسیریابی و اصطلاحا ترک کشی پرداخته می‌شود. در این زمنیه نیز نرم افزار آلتیوم از ویژگی‌های مسیریابی پیشرفته مانند مسیریابی جفت دیفرانسیل و تنظیم طول و ضخامت مسیر پشتیبانی می‌کند که برای عملکرد مدارهای پرسرعت و فرکانس بالا بسیار مهم هستند.

  گفتنی است نرم افزارهایی همچون KiCad، Autodesk Eagle، OrCad و غیره نیز در این زمینه فعالیت دارند که به علت اهمیت کمتر نسبت به Altium Designer از ذکر جزئیات آن‌ها خودداری می‌کنیم.