如何拆焊Flash芯片,设计及制作相应的分线板

作为Flash芯片内容提取系列的第一部分，本文将介绍如何拆焊Flash芯片，设计及制作相应的分线板。

该系列将详细讲解及实践对嵌入式设备的非易失性存储的简单有效攻击手段。这些攻击包括：

（1）读取存储芯片内容；

（2）修改芯片内容；

（3）监视对存储芯片的读取操作并远程修改（中间人攻击）。

想想，当你拆开一个嵌入式产品，却被挡在Flash之外，好奇的你一定想对它一探究竟吧！那么，下面我们就开始！

拆焊Flash芯片

为了读取Flash芯片的内容，有以下两个基本途径：

（1）直接将导线连接到芯片的引脚；

（2）把芯片拆下来，插到另一块板子上。

下面介绍的Flash为BGA（球形栅格阵列）封装——无外露引脚。因此，只能选择拆焊的方法。

图：目标芯片

拆焊法的优点：

（1）可避免对电路板上其他器件造成影响；

（2）可以很容易看到芯片底部的布线；

（3）可用其他芯片或微控制器代替原芯片。

一些不便之处：

（1）电路在缺少完整器件的情况下无法运行；

（2）在拆卸过程中，一些邻近器件可能被损坏；

（3）如果操作不恰当，Flash本身可能毁坏。

OK，拆焊是吧？你看，下图所示的热风枪简直就是神器。只要将芯片周围加热，便可以很容易地拿下芯片：

图：热风枪拆焊

这种办法简单、快速只是可能伤及无辜——焊掉邻近的元件，所以，务必小心翼翼。

下图显示芯片拆下后PCB的布线。观察图片，猜想底部的两列引脚为空引脚，因为他们压根就没接入电路。

图：拆焊下来后

用KiCAD定制分线板

现在该做什么？BGA封装简直就是一团糟，依然无法外接导线。

一种可行的方法是制作分线板。通常，分线板是将芯片的所有针脚的位置“镜像”下来，这样就能将芯片的引脚引接出来。

为此，我们首先要搜集芯片的相关信息。大多数情况下，芯片的型号都印制在芯片上，这样我们就很容易识别。如上图，芯片上第一行为MXIC代表MacronixInternational公司，第二行为芯片的具体型号MX25L3255EXCIdatasheet。以下为datasheet资料：

图：针脚排布

PCB的设计可由KiCAD，常用的EDA软件实现。

分线板的设计过程与其他PCB板一样：

1.新建电路板，画出电路简图，标明元器件的具体型号

图：step1

2.确定芯片的具体尺寸

根据之前datasheet的资料。我们添加1个4×6的网格作为整个芯片的BGA封装，2个1×4的网格作为连接芯片8个有效引脚的接线柱。最后一步是，用线路将这些器件连接起来：

图：step2

转接板的设计到此为止，接下来是如何把设计转化成的PCB。

PCB制作

PCB就像是由两层铜和一层基板压制成的三明治，导线分布在铜上面。

根据制作流程，分为：

（1）蚀刻法；

（2）数控铣法。

以下为两种方法的具体步骤：

蚀刻法

蚀刻，即是用化学药品逐步除去铜的过程。我们先用油墨保护覆铜板上的线路及要保留下来的铜。

1.首先，用热转印法制作PCB。PCB电路图用激光打印机打印在亮光纸上。然后，把亮光纸紧贴在覆铜板上，加热和施以压力，使亮光纸上的电路图转印到覆铜板上。通常，这个过程用熨衣服的熨斗即可完成，但是专用的压制器会使加热及受力更加均匀，更容易成功。

2.接下来是蚀刻，将整块PCB板浸没在腐蚀液，以此来去除多余的铜。

蚀刻后的分线板，转印的墨粉还附着在上面：

图：step3

除去墨粉后：

图：step4

现在可以准备手工焊接了。微型焊接与正常焊接一样，只是器件的尺寸极小，因此需要借助显微镜。

此外，传统的焊接用的是线状的焊锡丝，而BGA微型焊接用的是锡球。

图：step5

接下来，开始重整锡球：

（1）将一个新的锡球放置在凹槽上，加热，熔化锡球；

（2）校准芯片和板子；

（3）回流。

图：step6

锡球重整完成：

图：step7

芯片焊接完成后的最终结果：

图：step8

数控铣

作为替代方法，数控铣仅是将需要的线路和剩余的铜隔离开来而已。

（1）5X5的BGA通常用于制作PCB，而4X6的常用于分线板。我们设计5X5的是为了该分线板可以直接插接在通用EEPROM编程器的ZIF插槽里，电路简图如下：

图：step9

（2）芯片的尺寸与前面设计的4X6的一样，只是网格变成5X5，板上的布线也稍显复杂：

图：step10

（3）由于KiCAD无法直接生成与数控铣兼容的目标文件，因此，我们用Flatcam接收Gerber文件并确定数控铣隔离的导线的路径：

图：step11

图：step12

（4）接下来将生成的STL文件导入bCNC——数控铣的终端控制程序，如下图所示：

图：step13

雕刻过程中：

图：step14

（5）板子雕刻完成：

step:15

最终结果：

图：step16

（6）下一步，涂覆阻焊层，保护铜不被氧化，并用紫外灯固化：

图：step17

图：step18

（7）阻焊层覆盖了BGA的铜片及1X4的接线柱，我们得刮掉这个薄层，使铜片露出来：

图：step19

（8）给各个节点焊锡：

图：step20

图：step21

（9）回到数控铣，打孔，切削PCB的边缘：

图：step22

图：step23

（10）最终成品，BGA焊接在板子上，准备插到EEPROM编程器上：

图：step24

结论

第一篇文章的结论是，了解了如何拆焊Flash芯片和如何设计PCB，以及制作PCB的两种不同方法。