ABI 航空電子維修國防電子板級維修元件級故障定位電路板逆向工程

國防與航空電子的板級維修與逆向工程

原廠停止支援、電路圖早已不在，板子卻還要再服役十年——沒有文件也能做到元件級故障定位、電路圖重建與備品真偽篩檢。

Board-Level Repair and Reverse Engineering for Avionics and Defence Electronics

方案摘要

航空電子與國防裝備的電路板常在原廠停止支援後仍需服役多年，維修單位手上沒有電路圖、沒有測試程式，只有一塊故障板與少量已知良品。ABI BoardMaster 以 64 通道（可擴至 256）的故障定位、進階測試與矩陣掃描模組，先向良品板學習再與待測板即時比對，不需理解電路即可做功能測試；SYSTEM 8 BFL 在不對整板通電的情況下做在線數位 IC 測試、連線測試與 ±10 V 的 V-I 特徵掃描；RevEng 以 1024 至 2048 通道從裸板擷取連線並產出網表與電路圖，作為停產管理的依據；SENTRY 以 256 通道 PinPrint 電性特徵比對篩檢備品供應鏈中的仿冒 IC。本文說明這幾項設備如何組成一套不同經驗的技術員都能重複執行的維修流程。

沒有文件的板子，維修要從哪裡開始

航空電子與國防裝備的服役週期動輒二、三十年，板卡上的元件早已停產，原廠不再提供技術支援，當年隨機交付的電路圖與測試程式也往往在幾次組織變動後遺失。維修單位手上剩下的，是一塊故障板、幾塊還能運作的良品板，以及一份「換整板要等多久、要花多少錢」的採購評估。單塊板卡動輒數千美元，而且未必買得到。

傳統做法是靠資深技術員憑經驗量測、逐一換件，結果高度依賴個人，一旦人員異動就無法複製。要把維修變成可重複的作業，需要三件事：不必理解電路也能判斷板子好壞的功能測試，不必把整板通電也能檢查單顆 IC 的在線測試，以及在缺乏文件時能把連線關係重新建立起來的手段。ABI 的系統正是針對這三件事設計。

不知道電路也能做功能測試：向良品板學習再比對

BoardMaster 是一套 SYSTEM 8 模組的組合：64 通道的故障定位模組（BFL）、進階測試模組（ATM）與進階矩陣掃描模組（AMS）各一，皆可擴充至 256 通道，再加上類比 IC 測試模組、多功能儀器站 MIS4 與可程式電源模組，以 USB 連接 Windows 電腦。MIS4 內含數位示波器、數位電表、任意波形產生器與頻率／事件計數器，維修台上原本分散的儀器都由同一套軟體控制。可攜式外接機箱版本讓同一套能力帶到機庫或現場，而不是把板子送回實驗室。

核心方法是「學習—比對」：把測試夾夾在良品板的 IC 上，系統記錄每一腳的邏輯狀態、電壓與 V-I 特徵，再以相同程序量測待測板，即時比對後直接標出行為不同的腳位。整個過程不需要知道這顆 IC 在電路裡負責什麼，也不需要電路圖。數位與類比 V-I 都能以 2D 或 3D 呈現，讓不同板子之間的差異一眼可辨；短路定位工具則把匯流排上的短路縮小到單一元件。

不必整板通電：在線 IC 測試與 V-I 特徵掃描

故障板通電本身就是風險，可能燒掉還好的元件，或讓間歇性故障暫時消失。SYSTEM 8 BFL 由測試夾對單顆 IC 供電並驅動輸入，以資料庫中的真值表做功能測試，涵蓋 TTL 與 CMOS 的 DIL、SOIC、PLCC、QFP 封裝；驅動輸出典型 H-L 80 mA、L-H 200 mA，足以在線壓過周邊電路。臨界值以 100 mV 解析度可調，自動模式會找出仍能通過的最嚴格門檻，把邊緣劣化的元件從「勉強合格」中揪出來。

在完全不通電的情況下，連線測試（MDA）可偵測短路、開路、浮接輸入與相連腳位；V-I 測試在 -10 V 至 +10 V 可程式掃描、最大測試電流 1 mA，以特徵曲線比對良品與待測板，熱測試則顯示各腳位溫度指示。ATM 進一步支援 TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、LVPECL 等邏輯家族的電壓驅動與量測。已拆下的數位 IC 則交給 ChipMaster Compact Pro：40 腳 ZIF 插座、未知 IC 搜尋與迴圈測試模式，適合抓取間歇性故障。

從裸板產出電路圖：RevEng 與停產管理

沒有電路圖，就無法規劃替代元件、無法委託重製，也無法把維修知識交接給下一位工程師。RevEng 以夾具、連接器與探針接上板上的元件群，在不通電的狀態下量測導通關係，量測時的電壓與電流受到限制以保護半導體。機櫃式系統提供 1024 至 2048 個量測通道，安裝後仍可擴充；軟體支援自動夾具定位、最佳化移動路徑與重複學習驗證，也可以分區學習、隨時暫停或重啟。

輸出是元件與連線的網表，透過 EdWin XP CAD 套件產生可分頁、含匯流排結構的電路圖，原廠稱一般板卡的圖面可在一天內完成，元件庫收錄約 12,000 種元件。ABI 曾公布一個國防與航空 MRO 單位在使用其產品二十餘年後，於 2017 年正式導入 RevEng 支援長期機隊維修的案例，其工程師的評語是這套系統把電路板故障排除帶到了最終階段。對台灣的軍規與航太維修單位而言，這條路徑同樣適用於自製或委外重建停產板卡。

備品供應鏈的仿冒 IC 篩檢：SENTRY

停產元件只能從二手市場或經銷商取得，仿冒品的風險隨之進入備品庫。外觀檢查與 X 光只能看出一部分問題，重新打標的良品、缺少晶粒或焊線的空殼、腳位定義錯誤的替代品，往往要到裝板測試失效才被發現。SENTRY 以 PinPrint 電性特徵做篩檢：量測每一腳對其他腳的 V-I 特徵，與已知正品建立的參考資料比對，偵測晶粒缺失或錯誤、焊線缺失、腳位不符與腳位阻抗差異。

硬體為 256 個測試通道、最大 20 V 峰對峰測試電壓，可選正弦、斜波與三角波，涵蓋從兩腳元件到 BGA 的各種封裝，並提供 SOIC、PLCC 通用轉接器與客製設計。參考資料庫可自行建立與設定，分析報告可輸出並在供應鏈中分享，因此驗收與後續調查用的是同一份證據。機身 3.5 kg、27 × 25 × 9 cm，可放在進料檢驗站，不需要電子專業背景就能操作。

讓不同經驗的技術員得到同一個結果

上述每一種量測都能單獨執行，但維修單位真正要的是一套固定程序：任何技術員拿到同一塊板子，都按同樣順序測、得到同樣的判定。SYSTEM 8 Ultimate 軟體的 TestFlow 管理員把通電前的連線與 V-I 測試、通電後的功能比對、示波器與電表量測串成互動式序列，每一步附上提示與判定條件；圖形化測試產生器讓資深工程師把自訂測試向量寫進程序，資料記錄則把每一次結果留下來，做為後續趨勢分析與品質稽核的依據。

成朔企業為 ABI Electronics 台灣授權代理，可依板卡類型與通道數需求協助選配 SYSTEM 8 模組組合，提供設備校準文件與中文技術支援，並協助維修單位從第一塊良品板開始建立學習資料與測試程序。SYSTEM 8 Ultimate 軟體提供終身免費更新與多授權安裝，已導入的單位日後增購模組或擴充通道時，既有的測試程序可以直接沿用。