Lección de química: cómo exponer el cristal de un microchip para fotografía

Introduccion


Si ha incursionado en la fotografía de microchips antes, entonces este artículo probablemente no le ofrecerá mucho. Pero si quieres entrar, pero no sabes por dónde empezar, entonces es exactamente para ti.


Antes de comenzar, una advertencia justa: aunque el procedimiento es bastante entretenido, al principio probablemente ser√° f√≠sicamente doloroso. Los productos qu√≠micos utilizados durante el proceso son t√≥xicos, as√≠ que manip√ļlelos con cuidado, de esa manera todav√≠a doler√°, pero no tanto. Adem√°s, si tiene una peque√Īa cantidad de sentido com√ļn, realice el procedimiento en un laboratorio qu√≠mico totalmente equipado bajo la supervisi√≥n de profesionales capacitados: hemos tenido que tratar con personas que intentaron hacerlo en casa inmediatamente despu√©s de leer la gu√≠a. Y finalmente: si no sabe si necesita verter √°cido en agua o agua en √°cido sin una b√ļsqueda en Google y no se da cuenta de lo que implicar√° esta falta de conocimiento, deje de leer esto inmediatamente y vaya a un curso de qu√≠mica 101 en una universidad local o algo as√≠




Equipo


Como m√≠nimo absoluto, necesitar√° un √°cido n√≠trico altamente concentrado (HNO3) y √°cido sulf√ļrico (H2SO4). Qu√© tan legales son para comprar var√≠a de un pa√≠s a otro. Si vives en un pa√≠s donde el gobierno presta especial atenci√≥n a la protecci√≥n del medio ambiente, necesitar√°s diferentes componentes (escuch√© que los alemanes usan la colofonia para obtener buenos resultados). Adem√°s de estos dos √°cidos centrales, necesitar√° alcohol isoprop√≠lico y acetona como solventes. Tambi√©n necesitar√° algo para almacenar los productos qu√≠micos. Dado que el procedimiento es bastante simple, solo necesitar√° un par de tubos de ensayo, anteojos y un tr√≠pode con un anillo para sostener el tubo.



  • Cuando compre un tr√≠pode usado, recuerde que el anillo de metal no debe tocar el vidrio del tubo; algunos equipos usados ‚Äč‚Äčpueden carecer de la capa de goma (o tela) que protege el tubo de ara√Īazos
  • Los √°cidos con los que va a trabajar pueden entrar en reacciones destructivas con el metal, as√≠ que obtenga unas pinzas resistentes a los √°cidos. Seg√ļn nuestra experiencia, las pinzas tienden a perderse o doblarse, as√≠ que compre una docena de ellas para resolver ese problema para siempre.
  • Dado que el gas √°cido, especialmente el √°cido n√≠trico, es extremadamente t√≥xico, necesitar√° una campana de extracci√≥n que extraer√° el gas que emana del tubo a medida que lo calienta fuera de la instalaci√≥n.
  • Como un indicador conveniente de cu√°n alta fue la concentraci√≥n del gas √°cido, use papel t√©rmico del que com√ļnmente est√°n hechos los boletos de avi√≥n o tren. Cuando est√° en contacto con el gas √°cido, el papel t√©rmico se vuelve negro o rojo. Un boleto de avi√≥n colgando ligeramente sobre el tubo le permitir√° saber si el gas √°cido se produce demasiado r√°pido.
  • Para limpiar la superficie del microchip con un solvente, puede usar un cepillo de dientes de manera realista, pero le recomiendo recipientes de ultrasonido. Puede obtenerlos de forma bastante barata en un joyero local. Pero aseg√ļrese de que su solvente no disuelva las partes pl√°sticas de estos recipientes.


  • Y finalmente, necesitar√° una fuente de calor ajustable. Probablemente ya tenga listo un mechero Bunsen, pero no es apto para lo que estamos a punto de hacer. En su lugar, use una estaci√≥n de soldadura barata hecha para trabajar con SMD: placas de circuito montadas en superficie. Un Aoyue 850A es un buen ejemplo. Al ajustar el regulador de la corriente de aire de la pistola de calor cerca del m√°ximo y elevar lentamente su temperatura, puede calentar el tubo a la temperatura necesaria y luego mantenerlo all√≠.

Aoyue 850a


Procedimiento químico


Su microchip debe ser el m√°s peque√Īo de lo que est√° disponible en el mercado. Por ejemplo, Texas Instruments MSP430F2012 viene en dos factores de forma: PDIP (paquete pl√°stico dual en l√≠nea, carcasa de pl√°stico con dos filas de pines) y QFN (Quad Flat sin cables, una caja cuadrada sin pines). Aunque el procedimiento que estamos describiendo se aplica a ambos factores de forma, es preferible QFN, ya que es mucho m√°s peque√Īo y hay menos pl√°stico (que de todos modos necesitar√≠a disolverse), lo que significa que necesitaremos menos √°cido n√≠trico para llegar a el cristal


PDIP y QFN


  • Comience conectando el anillo que sostiene el tubo de ensayo al tr√≠pode y apunte la pistola de calor ligeramente por debajo del fondo del tubo, pero a√ļn no la dispare.
  • Coloque el chip en un tubo con suficiente √°cido n√≠trico para sumergirlo por completo. Tambi√©n puede agregar un goteo de √°cido sulf√ļrico si lo desea (pero no demasiado, o de lo contrario se disolver√° no solo el pl√°stico, sino tambi√©n el circuito real). Aprender√° r√°pidamente a hacer esto en el corto per√≠odo de tiempo mientras el vidrio a√ļn est√° fr√≠o (con el prop√≥sito de autoconservarse, ya que descubrir√° de manera muy r√°pida y dolorosa que el vidrio fr√≠o se ve exactamente como el vidrio caliente).
  • Coloque el tubo en el tr√≠pode. El tubo debe estar ligeramente inclinado, la parte inferior hacia usted, para que las erupciones ocasionales de √°cido hirviendo se disparen lejos de su cara.
  • Entonces, ahora tienes un chip cubierto de √°cido. Ahora configure la estaci√≥n de soldadura para que la corriente de aire que sale de la pistola de calor sea r√°pida, pero no caliente. Aumente lentamente la temperatura, tomando nota del gas √°cido que sale del tubo. La idea es encontrar la temperatura donde el √°cido hierve intensamente, pero los gases no salen del tubo,
  • Un puntero l√°ser apuntando al tubo le mostrar√° la altura exacta de la corriente de gas, ya que, a diferencia del aire limpio, los gases √°cidos ser√°n iluminados por un rayo l√°ser.
  • Si sobrecalienta el tubo, los gases √°cidos se verter√°n afuera, llenando la campana extractora o el laboratorio. En el √ļltimo caso, todos los metales dentro del laboratorio comenzar√°n a pudrirse, sus pulmones comenzar√°n a arder y se disparar√°n las alarmas de incendio. No hagas eso.
  • A medida que el chip hierve dentro del √°cido n√≠trico, su carcasa cambiar√° gradualmente de color. Debe continuar hasta que el √°cido comience a disolver el cristal o sus habilidades de disoluci√≥n se agoten.
  • Podr√≠as notar que el √°cido en s√≠ tambi√©n cambiar√° de color. El HNO3 se vuelve verde o azul despu√©s de disolver el plomo, y se√Īala que su capacidad para disolver el pl√°stico se ha debilitado. Despu√©s de que el √°cido "fracas√≥", deje que el tubo se enfr√≠e y vierta su contenido en un frasco vac√≠o.
  • En este punto, el √°cido no es lo suficientemente fuerte como para disolver la carcasa del chip, pero sigue siendo lo suficientemente fuerte como para disolver su piel. Las quemaduras de HNO3 inicialmente no duelen tanto, por lo que es posible que ni siquiera se d√© cuenta a menos que note una mancha amarilla en su piel, que se disolver√° en aproximadamente una semana. A veces puedes sentirlo m√°s como una picaz√≥n y no una quemadura, pero a√ļn as√≠: si un punto en tu mano comienza a picar, corre al grifo de agua inmediatamente. H2SO4, mientras tanto, es mucho m√°s agresivo. Cuando hace contacto con la piel, comenzar√° a doler mucho y se cubrir√° con una erupci√≥n roja.


  • Entonces, ahora que sabe que no debe meter los dedos en un tubo lleno de √°cido, use las pinzas para quitar el cristal del chip del tubo y col√≥quelo en otro frasco, con acetona. Luego ponga este frasco en un recipiente de ultrasonido por un par de minutos.
  • En este punto, el cristal est√° casi completamente expuesto, aparte de algo de suciedad. Pero si el chip en el que est√° trabajando es grande, una sesi√≥n de √°cido n√≠trico podr√≠a no ser suficiente y el cristal permanecer√° cubierto. Si ese es el caso, repita el procedimiento hasta que solo quede suciedad en el cristal. Luego, antes de tomar la foto, el cristal debe tomar un ba√Īo de H2SO4 que limpiar√° los √ļltimos restos de suciedad.
  • Estos dos √°cidos var√≠an significativamente en su comportamiento. Se podr√≠a notar que el chip se comporta de manera muy diferente mientras est√° sumergido en H2SO4 que en HNO3. El H2SO4 tiene una temperatura de ebullici√≥n m√°s alta que el HNO3, pero disuelve el pl√°stico bastante bien incluso por debajo de su punto de ebullici√≥n. Tambi√©n podr√≠a notar que H2SO4 no colorea el estuche, sino que lo disuelve y se vuelve negro al mismo tiempo, lo que hace que sea m√°s dif√≠cil ver el cristal, y as√≠ darse cuenta de si debe eliminarlo o no.
  • Despu√©s de un ba√Īo de H2SO4, deje el cristal en el recipiente de ultrasonido por un par de minutos m√°s. Ahora est√° listo para una sesi√≥n de fotos.

Equipo de la foto


Ahora que tiene un cristal expuesto, es hora de tomar una foto. Para eso, necesitaría un microscopio metalográfico, el que emana luz reflectante y no se transmite.


  • Para tomar una foto de un cristal de microchip, compre una c√°mara especial para microscopio o use una c√°mara digital profesional. Ambas opciones tienen sus ventajas, pero las "c√°maras de microscopio" a menudo resultan ser las c√°maras web m√°s baratas con un software defectuoso que solo funciona para Windows, por lo que recomendar√© usar una c√°mara digital normal.
  • Independientemente de la c√°mara que elija, no podr√° capturar todo el chip en una sola imagen. Tendr√≠a que tomar varias fotos y luego unirlas. La forma m√°s f√°cil de hacerlo es utilizar un software para crear tomas panor√°micas.
  • Para obtener el mejor resultado, los fragmentos de la imagen deben superponerse en aproximadamente un tercio con las tomas vecinas.
  • Despu√©s de disparar todo el chip, transfiere las im√°genes a una computadora con suficiente RAM y sube las im√°genes a Hugin, una utilidad para crear im√°genes panor√°micas. Entre otras caracter√≠sticas √ļtiles, tambi√©n realiza algunas correcciones de errores, suponiendo que no haya demasiados errores. Hugin hace todo lo posible para producir un disparo suave. Al final, produce una toma perfecta o un desastre desordenado. Si el desorden ocurre debido a un peque√Īo error, puede solucionarlo dentro de la aplicaci√≥n. Pero si los errores son lo suficientemente grandes, como una superposici√≥n insuficiente o un mal enfoque, deber√° realizar otra sesi√≥n de fotos. La siguiente imagen representa la foto completa del cristal del chip Clipper, creado con Hugin.

Source: https://habr.com/ru/post/438384/


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