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本文将介绍如何拆焊Flash芯片,设计及制作相应的分线板。了解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:

读取存储芯片内容

修改芯片内容

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。

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:

直接将导线连接到芯片的引脚

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。

拆焊法的优点:

可避免对电路板上其他器件造成影响;

可以很容易看到芯片底部的布线;

可用其他芯片或微控制器代替原芯片。

一些不便之处:

电路在缺少完整器件的情况下无法运行;

在拆卸过程中,一些邻近器件可能被损坏;

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:

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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。

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图:拆焊下来后

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Macronix International公司,第二行为芯片的具体型号MX25L3255EXCI datasheet 。以下为datasheet资料

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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:

新建电路板,画出电路简图,标明元器件的具体型号

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:

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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:

蚀刻法

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:

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图:step3

除去墨粉后:

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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。

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图:step5

接下来,开始重整锡球:

将一个新的锡球放置在凹槽上,加热,熔化锡球;

校准芯片和板子;

回流。

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图:step6

锡球重整完成:

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图:step7

芯片焊接完成后的最终结果:

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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:

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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:

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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:

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图:step11

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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:

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图:step13

雕刻过程中:

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图:step14

(5)板子雕刻完成:

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step:15

最终结果:

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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:

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图:step17

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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:

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图:step19

(8)给各个节点焊锡:

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图:step20

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图:step21

(9)回到数控铣,打孔,切削PCB的边缘:

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图:step22

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图:step23

(10)最终成品,BGA焊接在板子上,准备插到EEPROM编程器上:

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图:step24

结论

了解了,以及制作PCB的两种不同方法。

(文章来源:EE时间)

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