基板をリバースエンジニアリングする理由
リバースエンジニアリングの大半は三つの事情から始まります。図面がもう残っていない、元のメーカーが製品のサポートを終えた、あるいは自社設備の基板を修理や再認定の前に理解する必要がある。いずれの場合も目的は同じで、製造に使えるドキュメント一式を作ることであり、他社の設計を写し取ることではありません。
復元できるもの、できないもの
確実に復元できるのは、層数と積層の順序、層ごとの銅の形状、ドリル表、ソルダーレジストとシルクの開口、ネットリスト、そして各部品パッケージの位置と向きです。
推測したうえで検証するのは、刻印が残っている部品の定数と、ネットリストが読めるようになった後の各ブロックの機能です。
基板だけからは復元できないのは、ファームウェア、ポッティングやレーザー刻印で覆われた部品の正確な型番、そして元のサプライヤの部品表にしか存在しなかったあらゆるパラメータです。完全な復元を約束する相手は、解析ではなくコピーを説明しています。
作業の流れ
- 基板を記録する——縮尺を入れた両面の写真と、何かを取り外す前にすべての刻印を書き留めた記録を残します。
- 基板をX線撮影する——層数、ベタ層、ビアの種類、内部の位置合わせを確認します。この段階で以降の費用が決まります。X線装置はプリント基板実装を検査する6つの方法で紹介したものと同じで、ここでは接合部ではなく積層構成に向けます。
- 銅を覆っているものを取り除く——コンフォーマルコーティング、ポッティング、必要なら部品そのものも外します。
- 層を剥がしてスキャンする——基板を一層ずつ削り、銅の各層を高解像度でスキャンします。
- ネットリストを再構築する——スキャンした層をベクター化し、層どうしを突き合わせます。ある層に現れたのに再構築したデータに無いネットは、再構築の誤りとして扱い、採用する前に実物の基板で再確認します。
- ブロックごとに回路図を再構築する——電源、デジタル、アナログ、インターフェース。元の名称は基板に印刷されていないため、ブロックは機能で名付けます。
- 実物の基板で検証する——ネットリストがあいまいな箇所は実物を測定し、再構築したデータで初品を作って試験します。
成果物
標準的なドキュメント一式には次が含まれます。
- 回路図（PDF と編集可能なソースファイル）
- ネットリストと部品表（元の部品が廃番の場合は代替品を明記）
- 1:1 のガーバーデータとドリルデータ（製造側が変換なしで流せる形式で、プリント基板製造 の見積もりもこのデータ一式から作られます）
- 層ごとの銅厚と誘電体構成を示した積層構成図
- 再構築した実装のテストリストとテストポイントマップ
限界はどこから来るか
一つ目の限界は光学的なものです。パッケージの下を配線が通るファインピッチ BGA は、部品を外した後でしか読めません。二つ目は材料で、ポッティング、厚い銅、厚い積層板はいずれもスキャン時間を増やします。三つ目は規模です。二層の基板は写真から再構築できることが多い一方、レーザービアを使う高密度基板はそうはいきません。
再構築したデータを製造に戻す場合、そのデータは製造側が公表している範囲に収まる必要があります——ここでは 1〜38 層、線幅と間隔 0.06 mm です。だからこの数字は、最初のスキャンの後ではなく前に確認する価値があります。範囲はプリント基板製造の対応能力のページに記載しています。
所有権、NDA、ラボが断るべきこと
所有権の確認が道具より先です。基板は顧客の所有物であるか、複製について書面の許諾があるかのどちらかであるべきで、基板を預かる前に NDA を交わします。競合製品を複製して転売する作業、競合他社のラベルを剥がす作業、権利関係が不明な設計を写す作業は、まともなラボが見積もるべきものではありません。基板が他社の保証期間内にある場合は、見積もりの段階で伝えてください。選ぶべき進め方が変わります。
費用を決めるもの
層数と基板面積がスキャン回数を決めます。固有ネットの数が回路図化作業の時間を決めます。部品を外して測定すると工程が一つ増え、再構築した初品の電気検証でもう一つ増えます。見積もりはこの単位で積み上げるため、同じ大きさの基板でも価格が大きく変わります。
見積もり依頼に含めるべき情報
見積もりの依頼には、両面の写真、分かっていれば層数、希望する成果物、製品の最終用途が必要です。基板がまだ筐体に入っているなら、その旨を伝えてください。筐体、コネクタ、ケーブルの形状は、基板単体にはない情報を持つことがあります。再構築した基板を製造に回す場合、通過するゲートはプリント基板実装の品質管理ゲートの記事で説明しています。
