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。图:目标芯片拆焊法的优点:- 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: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Macronix International公司,第二行为芯片的具体型号MX25L3255EXCI datasheet 。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:- 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: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: 以下为两种方法的具体步骤。蚀刻法 蚀刻,即是用化学****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:- 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。
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 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。