Введение Если вы уже занимаетесь травлением и фотографированием микросхем, то многого из этой статьи вы не сможете почерпнуть.
Однако если вы хотите сфотографировать чип, но не знаете, с чего начать, то эта статья точно для вас.
Также имейте в виду, что на первых шагах освоения этой увлекательной процедуры вы, скорее всего, будете испытывать некоторую боль.
Пожалуйста, будьте предельно осторожны, тогда вам будет больно, но не слишком сильно.
Также, если у вас есть хоть малейшая склонность к здравому смыслу, проведите эту процедуру в специально оборудованной химической лаборатории, под контролем опытных специалистов; и не становитесь жертвой своей самонадеянности, думая, что прочитав этот ликбез, вы сразу сможете провести данную процедуру самостоятельно.
Более того, если вы не знаете, что во что лить (кислоту в воду или воду в кислоту), не обращаясь к Google, и не знаете, чем для вас будет означать это незнание, пожалуйста, прекратите читать этот ликбез и сначала запишитесь на курсы, на которых - какой-нибудь местный техникум с хорошей химической лабораторией.
Химическое оборудование
Если предположить, что требуется абсолютный минимум, вам понадобятся высококонцентрированная азотная кислота (HNO3) и серная кислота (H2SO4).Законность их приобретения варьируется от страны к стране.
Если вы живете в стране, где правительство особенно заботится об окружающей среде, вам, вероятно, понадобится другой метод (я слышал, что у немцев хорошие результаты с канифолью).
Помимо этих двух кислот вам также понадобятся изопропиловый спирт и ацетон в качестве растворителей для чистки.
Помимо химикатов, вам также понадобится стеклянная посуда.
К счастью, процедура довольно проста, поэтому все, что вам нужно, — это несколько пробирок, несколько стаканов и штатив с кольцами и зажимом для бюретки.
- Приобретая бывшие в употреблении зажимы, имейте в виду, что металл не должен соприкасаться со стеклянными стенками пробирок; Хомуты, уже бывшие в употреблении, могут не иметь прокладки (резиновой или тканевой), защищающей их от царапин.
- Кислоты, с которыми вы будете работать, могут вгрызаться в металл, поэтому убедитесь, что у вас есть кислотостойкий пинцет. Как правило, пинцеты имеют свойство теряться или гнуться, поэтому купите сразу дюжину, чтобы решить эту проблему раз и навсегда.
- Поскольку пары кислоты, особенно пары азотной кислоты, очень вредны, вам понадобится вытяжной шкаф, чтобы правильно удерживать кислый газ, который выкипит из пробирки, когда вы начнете ее нагревать.
- В качестве удобного индикатора уровня поднятия кислотных паров можно использовать термобумагу от авиа- и железнодорожных билетов.
При контакте с парами кислоты термобумага чернеет или краснеет. Билет, висящий над пробиркой, подаст вам визуальный сигнал, когда кислотные пары выходят слишком сильно.
- Для очистки поверхности микросхемы растворителем в принципе можно обойтись зубной щеткой, но предпочтительнее и безопаснее использовать ультразвуковые ванны.
Недорогие ультразвуковые ванны можно найти у ювелиров – они работают достаточно хорошо.
Но будьте осторожны, чтобы чистящие растворители не растворили пластиковые части этих ультразвуковых ванн.
- Наконец, вам понадобится источник регулируемого тепла.
Вы, наверное, уже с радостью протянули руку за газовой горелкой Бунзена.
Но для нашей процедуры она совершенно не подходит. Вместо этого лучше использовать недорогую термовоздушную паяльную станцию, предназначенную для работы с SMD: печатными платами поверхностного монтажа.
Например Аоюэ 850А.
Повернув регулятор воздушного потока тепловой пушки почти на максимум и медленно повышая его температуру, вы можете нагреть пробирку до желаемой температуры и затем поддерживать ее.
Химическая процедура
Форм-фактор вашего образца микросхемы должен быть минимальным из всех имеющихся в продаже.Например, Texas Instruments MSP430F2012 выпускается в двух форм-факторах: PDIP (пластмассовый двойной линейный корпус) и QFN (четверной плоский корпус без выводов).
Хотя описанная процедура применима к любому форм-фактору, QFN предпочтительнее.
Потому что он гораздо меньше и на нем меньше пластика, который в любом случае придется вытравливать; это означает, что для травления образца QFN требуется гораздо меньше азотной кислоты.
- Начните с подсоединения зажима бюретки к кольцевой подставке.
И направьте сопло паяльной станции чуть ниже дна пробирки.
Но пока не увеличивайте температуру.
- Поместите микросхему в пробирку с достаточным количеством азотной кислоты, чтобы полностью скрыть ее под кислотой.
По вкусу можно добавить каплю серной кислоты (но не переусердствуйте, иначе она съест не только пластик, но и соединения проводов).
В целях самосохранения вы быстро научитесь делать эту процедуру за тот короткий промежуток времени, пока стекло еще холодное; точно так же, как очень быстро и довольно болезненно узнаешь, что, как ни странно, холодное стекло выглядит точно так же, как и горячее.
- Поместите пробирку в зажим для бюретки.
Пробирка должна быть слегка наклонена.
Нижняя сторона ближе к вам, верхняя сторона дальше от вас - так что возникающие иногда взрывные извержения кипящей кислоты отлетают от вашего лица.
- Итак, у вас есть чип, покрытый кислотой.
Теперь установите паяльную станцию на высокую скорость воздушного потока термофена и низкий нагрев.
Медленно повышайте температуру, наблюдая за хорошо освещенным столбом кислотных паров.
Идея состоит в том, чтобы найти температуру, при которой кислота кипит очень интенсивно, но при этом столб паров кислоты над ней остается ниже краев пробирки и не вылетает.
- Луч лазерной указки, направленный в пробирку, покажет точную высоту этого столба, поскольку кислые пары, в отличие от чистого воздуха, будут освещаться лучом лазера.
- Перегрев пробирки приведет к выходу кислотных паров, заполняющих вытяжной шкаф или лабораторию.
В последнем случае все железо в комнате начнет ржаветь, у вас начнут гореть легкие и, кроме всего прочего, сработает пожарная сигнализация.
Не делай этого.
- Поскольку микросхема закипит в азотной кислоте, ее корпус будет рассыпаться по кусочкам.
Такое скалывание необходимо продолжать до тех пор, пока кислота не начнет разъедать сам кристалл микросхемы, либо пока кислота не потеряет свою коррозионную способность.
- Вы можете заметить, что цвет раствора кислоты меняется.
HNO3 становится зеленым или синим после растворения меди, что указывает на то, что ее способность разъедать пластик значительно снизилась.
После того как кислота израсходуется, дайте пробирке остыть, а затем вылейте ее содержимое в пустой стакан.
- На этом этапе кислота уже не достаточно сильна, чтобы разъедать корпус чипа, но все еще достаточно сильна, чтобы разъесть вашу кожу.
Ожоги от HNO3 поначалу не очень болезненны и к тому же легкие.
Поэтому вы можете их даже не заметить сразу, если не считать пожелтевшей кожицы, которая в течение недели (или около того) постепенно шелушится.
Иногда вы можете ощущать их как зуд, а не как ожог.
Поэтому, если какое-то место на руке начало чесаться, бегите как ошпаренный к раковине.
H2SO4 горит интенсивнее.
При попадании его на кожу ощущается резкая жгучая боль и кожа покрывается красной сыпью.
- Итак, теперь, когда ваши знания простираются немного дальше понимания того, что не следует совать пальцы в пробирки с кислотой, пинцетом аккуратно извлеките кристалл микросхемы из кислоты и опустите его в другой стакан – с ацетоном.
Этот стакан (стакан с ацетоном) затем помещают в ультразвуковую ванну на несколько минут.
- На этом этапе кристалл, как правило, обнажается практически полностью.
Видны только мелкие частички грязи.
Однако если корпус чипа большой, то одной порции азотной кислоты может не хватить (после первого раза кристалл все равно остается покрытым).
Для достижения наилучшего результата процедуру с HNO3 следует повторять до тех пор, пока на кристалле чипа не останется совсем мало грязи.
Затем перед фотосессией кристалл должен принять ванну в H2SO4, где с него счистят оставшиеся крошки грязи.
- Эти две кислоты сильно отличаются друг от друга по своему поведению.
Вы обнаружите, что когда вы принимаете ванну с H2SO4, ваш чип ведет себя совершенно иначе, чем в ванне с HNO3. H2SO4 имеет гораздо более высокую температуру кипения, чем HNO3, но при этом разъедает тело чипа даже ниже точки кипения.
Вы также обнаружите, что в H2SO4 корпус микросхемы не окрашивается, а растворяется, а кислота при этом приобретает чернильно-черный цвет, и из-за этого через него уже невозможно увидеть кристалл микросхемы, чтобы понять, пора ли его вытаскивать или нет.
- После купания в H2SO4 подержите кристалл в ультразвуковой ванне несколько минут. Всё, теперь он готов к фотосессии.
Фототехника
Теперь, когда кристалл открыт, вы можете его сфотографировать.Для этого вам понадобится металлографический микроскоп — т. е.
такой, который освещает картинку отражающим, а не проходящим светом.
- Чтобы сфотографировать кристалл чипа, можно либо приобрести специальную камеру для микроскопа, либо использовать цифровую зеркальную камеру.
Оба варианта имеют свои преимущества, однако стоит отметить, что «специальные камеры для микроскопа» зачастую оказываются наиболее примитивными бюджетными вариантами веб-камер, с неудобным программным обеспечением, работающим только под Windows. Поэтому лучше использовать цифровую зеркальную камеру.
Процедура фотографирования.
Независимо от того, какую камеру вы используете, вам не удастся сфотографировать весь чип за один кадр.
Чтобы получить изображение всего чипа, вам придется сфотографировать его по частям, а затем сшить эти части в единое изображение.
Это можно сделать с помощью программного обеспечения, предназначенного для работы с панорамными изображениями.
- Для достижения наилучших результатов каждый раздел изображения должен перекрываться примерно на треть с изображениями до и после него, а также с соседними строками.
- После того, как вы захватили весь чип, загрузите полученные изображения в Hugin на компьютер с достаточным объемом оперативной памяти.
Hugin — утилита для сшивания панорамных изображений.
Помимо прочего, он хорош тем, что умеет исправлять ошибки, допущенные при фотографировании, если их не слишком много.
Хьюгин сделает все возможное, чтобы выровнять все части вашего изображения.
На выходе получается либо почти идеальный рисунок, либо ужасный беспорядок.
Если эта путаница произошла из-за незначительной ошибки, необходимые корректировки можно внести через Hugin. Однако в случае серьезных ошибок, таких как недостаточное перекрытие или плохая фокусировка, придется провести повторную фотосессию кристалла чипа.
На следующем рисунке показана полная фотография кристалла (уменьшенное разрешение) чипа Clipper. Фотография создана с помощью утилиты Hugin.
Теги: #Производство и разработка электроники #Электроника для начинающих #Химия #микроэлектроника #обратное проектирование
-
Интернет В Беларуси
19 Oct, 24 -
14 Новых Ролей В Сфере Больших Данных
19 Oct, 24 -
Хабрамейл: Удалить Все Сообщения?
19 Oct, 24
