Leçon de chimie: comment exposer le cristal d'une puce électronique pour la photographie

Présentation

Si vous avez déjà essayé la photographie à puce, cet article ne vous offrira probablement pas grand-chose. Mais si vous voulez vous lancer, mais ne savez pas par où commencer, alors c'est exactement pour vous.

Avant de commencer, un avertissement équitable: bien que la procédure soit assez divertissante, elle sera probablement physiquement douloureuse au début. Les produits chimiques utilisés pendant le processus sont toxiques, veuillez donc les manipuler avec précaution - de cette façon, cela fera toujours mal, mais moins. De plus, si vous avez même un peu de bon sens, effectuez la procédure dans un laboratoire de chimie entièrement équipé sous la supervision de professionnels formés: nous avons dû traiter avec des personnes qui ont essayé de le faire à la maison immédiatement après avoir lu le guide. Et enfin: si vous ne savez pas si vous devez verser de l'acide dans de l'eau ou de l'eau dans de l'acide sans effectuer une recherche Google et que vous ne réalisez pas ce que ce manque de connaissances entraînera - arrêtez de lire immédiatement et allez à un cours de chimie 101 dans un collège local ou quelque chose.

Équipement

Au minimum absolu, vous aurez besoin d'un acide nitrique hautement concentré (HNO3) et d'acide sulfurique (H2SO4). La légalité de leur achat varie d'un pays à l'autre. Si vous vivez dans un pays où le gouvernement accorde une attention particulière à la protection de l'environnement, vous aurez besoin de différents composants (j'entends que les Allemands utilisent la colophane pour de bons résultats). Mis à part ces deux acides de base, vous aurez besoin d'alcool isopropylique et d'acétone comme solvants. Vous aurez également besoin de quelque chose pour stocker les produits chimiques. Étant donné que la procédure est assez simple, vous n'aurez besoin que de quelques tubes à essai, de lunettes et d'un trépied avec un anneau pour maintenir le tube.

• Lors de l'achat d'un trépied d'occasion, n'oubliez pas que l'anneau métallique ne doit pas toucher le verre du tube; certains équipements usagés peuvent ne pas avoir la couche de caoutchouc (ou de tissu) qui protège le tube des rayures
• Les acides avec lesquels vous allez travailler peuvent entrer dans des réactions destructrices avec le métal, alors prenez des pincettes résistantes aux acides. D'après notre expérience, les pincettes ont tendance à se perdre ou à se plier, alors achetez-en une douzaine pour résoudre ce problème pour toujours.
• Étant donné que le gaz acide - en particulier de l'acide nitrique - est extrêmement toxique, vous aurez besoin d'une hotte d'échappement qui tirera le gaz émanant du tube lorsque vous le chaufferez hors de l'installation.
• Comme indicateur pratique de la hauteur de la concentration du gaz acide, utilisez du papier thermique dont les billets d'avion ou de train sont généralement constitués. Lorsqu'il est en contact avec un gaz acide, le papier thermique devient noir ou rouge. Un billet d'avion légèrement suspendu au-dessus du tube vous permettra de savoir si le gaz acide est produit un peu trop rapidement.
• Pour nettoyer la surface de la micropuce avec un solvant, vous pouvez de manière réaliste simplement utiliser une brosse à dents, mais je recommande des conteneurs à ultrasons. Vous pouvez les obtenir à bon marché auprès d'un bijoutier local. Mais assurez-vous que votre solvant ne dissout pas également les parties en plastique de ces conteneurs.

• Et enfin, vous aurez besoin d'une source de chaleur réglable. Vous avez probablement déjà un brûleur Bunsen prêt, mais il est complètement impropre à ce que nous allons faire. Utilisez plutôt une station de soudage bon marché conçue pour fonctionner avec les CMS: les cartes de circuits imprimés en surface. Un Aoyue 850A en est un bel exemple. En ajustant le régulateur de flux d'air du pistolet thermique près du maximum et en augmentant lentement sa température, vous pouvez chauffer le tube à la température nécessaire, puis le maintenir là.

Procédure chimique

Votre micropuce doit être la plus petite de ce qui est disponible sur le marché. Par exemple, Texas Instruments MSP430F2012 est disponible en deux facteurs de forme: PDIP (Plastic Dual Inline Package, boîtier en plastique avec deux rangées de broches) et QFN (Quad Flat No-leads, un boîtier carré sans broches). Même si la procédure que nous décrivons s'applique aux deux facteurs de forme, QFN est préférable, car il est beaucoup plus petit et il y a moins de plastique (qui devrait être dissous de toute façon), ce qui signifie que nous aurons besoin de moins d'acide nitrique pour y arriver. le cristal.

• Commencez par connecter l'anneau qui retient le tube à essai au trépied et pointez le pistolet à air chaud légèrement sous le fond du tube - mais ne le tirez pas encore.
• Placer la puce dans un tube contenant suffisamment d'acide nitrique pour immerger complètement la puce. Vous pouvez également ajouter une goutte d'acide sulfurique si vous le souhaitez (mais pas trop, sinon il dissoudra non seulement le plastique, mais aussi les circuits réels). Vous apprendrez rapidement à le faire dans un court laps de temps alors que le verre est encore froid (à des fins d'auto-conservation, car vous découvrirez très rapidement et douloureusement que le verre froid ressemble exactement au verre chaud).
• Placez le tube dans le trépied. Le tube doit être légèrement incliné, la partie inférieure vers vous - afin que les éruptions occasionnelles d'acide bouillant s'échappent de votre visage.
• Donc, vous avez maintenant une puce recouverte d'acide. Configurez maintenant la station de soudage de sorte que le flux d'air sortant du pistolet thermique soit rapide, mais pas chauffé. Augmentez lentement la température en prenant note du gaz acide sortant du tube. L'idée est de trouver la température où l'acide est en ébullition intense, mais les gaz ne sortent pas du tube,
• Un pointeur laser pointé sur le tube vous montrera la hauteur exacte du flux de gaz, car, contrairement à l'air pur, les gaz acides seront éclairés par un faisceau laser.
• Si vous surchauffez le tube, les gaz acides se déverseront à l'extérieur, remplissant la hotte d'échappement ou le laboratoire. Dans ce dernier cas, tous les métaux à l'intérieur du laboratoire commenceront à pourrir, vos poumons commenceront à brûler et les alarmes d'incendie se déclencheront. Ne fais pas ça.
• Au fur et à mesure que la puce bout dans l'acide nitrique, son boîtier changera progressivement de couleur. Il devrait continuer jusqu'à ce que l'acide commence à dissoudre le cristal lui-même ou que ses capacités de dissolution s'épuisent.
• Vous pourriez remarquer que l'acide lui-même changera également de couleur. HNO3 devient vert ou bleu après la dissolution du plomb - et il indique que sa capacité à dissoudre le plastique s'est affaiblie. Une fois l'acide «pétillant», laissez le tube refroidir et versez son contenu dans un bocal vide.
• À ce stade, l'acide n'est pas assez fort pour dissoudre le boîtier de la puce - mais toujours suffisamment fort pour dissoudre votre peau. Les brûlures au HNO3 au début ne font pas trop mal, donc vous ne le réaliserez peut-être même pas à moins que vous ne remarquiez une tache jaune sur votre peau, qui se dissoudra dans environ une semaine. Parfois, vous pouvez le sentir plus comme une démangeaison et non une brûlure, mais quand même: si une tache sur votre main commence à démanger, courez au robinet d'eau immédiatement. Le H2SO4, quant à lui, est beaucoup plus agressif. Lorsqu'il entre en contact avec la peau, il commence à faire mal et à se couvrir d'éruptions rouges.

• Donc, maintenant que vous savez que vous ne devez pas mettre les doigts dans un tube rempli d'acide, utilisez la pince à épiler pour retirer le cristal de la puce du tube et déposez-le dans un autre pot - avec de l'acétone. Ensuite, mettez ce pot dans un récipient à ultrasons pendant quelques minutes.
• À ce stade, le cristal est presque complètement exposé, à l'exception de la saleté. Mais si la puce sur laquelle vous travaillez est grande, une session d'acide nitrique pourrait ne pas être suffisante et le cristal restera couvert. Si tel est le cas, répétez la procédure jusqu'à ce qu'il ne reste que de la saleté sur le cristal. Ensuite, avant de prendre la photo, le cristal doit prendre un bain de H2SO4 qui nettoiera les derniers morceaux de saleté restants.
• Ces deux acides varient considérablement dans leur comportement. Vous pourriez remarquer que la puce se comporte beaucoup différemment lorsqu'elle est immergée dans H2SO4 que dans HNO3. Le H2SO4 a une température d'ébullition plus élevée que le HNO3, mais il dissout plutôt bien le plastique même en dessous de son point d'ébullition. Vous pourriez également remarquer que H2SO4 ne colore pas le boîtier, mais le dissout et devient noir en même temps, ce qui rend plus difficile de voir le cristal, et donc de réaliser si vous devez le retirer ou non.
• Après un bain H2SO4, laissez le cristal dans le récipient à ultrasons pendant quelques minutes de plus. Il est maintenant prêt pour une séance photo.

Matériel photo

Maintenant que vous avez un cristal exposé, il est temps de prendre une photo. Pour cela, vous auriez besoin d'un microscope métallographique - celui qui émet de la lumière réfléchissante et non transmise.

• Pour prendre une photo d'un cristal à puce, achetez un appareil photo spécial pour microscope ou utilisez un appareil photo numérique professionnel. Les deux options ont leurs avantages, mais les "caméras microscopiques" s'avèrent souvent être les moins chères des webcams bon marché avec un logiciel buggy qui ne fonctionne que pour Windows, donc je recommanderai d'utiliser un appareil photo numérique normal.
• Quel que soit l'appareil photo que vous choisissez, vous n'arriverez pas à capturer la puce entière dans une seule image. Vous devez prendre plusieurs photos, puis les assembler. La façon la plus simple de le faire est d'utiliser un logiciel pour créer des photos panoramiques.
• Pour un résultat optimal, les fragments de l'image doivent se chevaucher d'environ un tiers avec les photos voisines.
• Après avoir pris la puce entière, transférez les images sur un ordinateur avec suffisamment de RAM et téléchargez les images sur Hugin - un utilitaire pour créer des images panoramiques. Entre autres fonctionnalités utiles, il effectue également une correction d'erreurs, en supposant qu'il n'y a pas trop d'erreurs. Hugin fait tout ce qu'il peut pour produire un cliché fluide. En fin de compte, il sort soit un tir parfait soit un désordre brouillé. Si le désordre se produit en raison d'une petite erreur, vous pouvez le corriger dans l'application. Mais si les erreurs sont suffisamment importantes, comme un chevauchement insuffisant ou une mauvaise mise au point, vous devrez effectuer une autre séance photo. L'image suivante représente la photo complète du cristal de la puce Clipper, créée en utilisant Hugin.