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The Lab - Kolophoniumkombüse

Die Kolophoniumkombüse:
Klicken Sie  auf das Bild um es zu vergrößernDie Kolophoniumkombüse ist ein Gerät zum Öffnen von Microchips, das ohne hochgiftige Chemikalien (z. B. rauchende Salpetersäure) auskommt. Im Wesentlichen handelt es sich bei dem Gerät um einen Abzug mit einer Kochplatte. Das Kolophonium wird zusammen mit dem zu öffnenden IC auf der Herdplatte zum kochen gebracht. Die im Kolophonium enthaltene Abietinsäure beginnt dann das IC-Gehäuse anzugreifen und löst es schließlich auf. Zurück bleibt der Chip und ein paar metallische Reste, welche nach dem Erkalten mit Aceton aus dem Kolophonium herausgelöst werden können. Die Idee für ein solches Gerät kam mir als ich ein Industriepraktiukm in einer Sicherheitsfirma gemacht habe. Dort wurde das Verfahren ursprünglich mit einem Spiritusbrenner und einem Reagenzglas durchgeführt. Durch die Kolophoniumkombüse konnte der Prozess im Bezug auf Komfort und Geschwindigkeit erheblich optimiert werden.

Überblick:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Die Kolophoniumkombüse besteht aus einem Winkel aus Holz, an dem der Lüfter angeschraubt und die Halterung für die Elektronik und den Abluftschlauch angebracht sind. Zusätzlich existiert noch ein kleines Loch als optionaler Zugang, z.B. für elektronische Thermometer. An den Winkel wird ein altes Aquarium gestellt, bei dem eine Seite herausgenommen wurde. Die herausgenommene Seite wird als Bodenplatte und Halterung verwendet. Wichtig ist, dass man die Bodenplatte flächig mit Silikon verklebt, da sie mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die Hitze reißen wird. Es ist auf jeden Fall zu empfehlen, zusätzlich noch eine Fliese aufzukleben. Für die nötige Dichtigkeit zwischen Aquarium und Holzplatte sorgt Schaumstoffklebeband, welches man auch zum Isolieren von undichten Fenstern verwendet. Um die Sache abzurunden, befindet sich im Inneren noch ein Kaltgerätestecker (zugegebenermaßen nicht ganz geeignet), an dem die Herdplatte angeschlossen wird. Die Elektronik im hinteren Teil besteht aus zwei Schaltern und einer PWM-Schaltung zur Regelung der Heizleistung, die auf einem Mikrocontroller basiert. Die Schalter sind so verdrahtet, dass die Herdplatte nicht eingeschaltet werden kann, wenn der Lüfter aus ist. Es herrscht also Lüfterzwang. 

Ventilation:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Das Hauptproblem bei dem Verfahren sind die übel riechenden Dämpfe, die hoher Konzentration allergen wirken können. Kolophonium gilt zwar als nicht besonders giftig, aber ein Inhalieren des Dampfes kann zu Kristallisation in den Atemwegen führen. Die Kristalle sind scharfkantig und schädigen das Gewebe. Kurz: Kolophoniumdämpfe zu Inhalieren ist alles andere als lustig. Der naheliegende Gedanke ist deshalb, den Prozess unter einem Abzug durchzuführen. Normalerweise würde man so einen Abzug so gestalten, dass ein Unterdruck entsteht. Dann müsste allerdings der Kolophoniumdampf an einem Ventilator vorbei. Da die Dämpfe sich aber schnell niederschlagen, Terpentinöle und weitere klebende Bestandteile enthalten, bestünde die Gefahr, dass der Ventilator verklebt. Deshalb arbeitet die Kolophoniumkombüse mit Überdruck. Der Ventilator drückt Luft in einen abgeschlossenen Kasten und zwingt so die kontaminierte Luft zum Austreten über einen Abluftschlauch. Der Abluftschlauch wird einfach aus dem Fenster gehängt. Um Verwirbelungen im Innenraum zu vermeiden wurde der Ventilator mit Lochrasterplatinen verkleidet. Die kleinen Löcher dämpfen die Verwirbelung sehr wirksam. Es kommt trotzdem noch genug Luft in die Kombüse, um die Dämpfe schnell abzuführen. 

Leistungsregelung:
Klicken  Sie auf das Bild um es zu vergrößern Die Regelung der Leistung erfolgt über ein in die Stromversorgung der Herdplatte eingeschaltetes 25A Solid-State-Relay. Dieses Relay habe ich vor einigen Jahren aus einem alten Kaffeeautomaten ausgeschlachtet. Es gibt diese Relays im Handel zu kaufen. Das praktische an diesen Relays ist, dass sie zum einen sehr große Lasten ohne mechanische Abnutzung schalten können. Zum anderen sind die Schalteingänge schon galvanisch getrennt. Man braucht sich also auf der Mikrocontrollerseite keine Sorgen um die elektrische Sicherheit und galvanische Trennung zu machen. Das Einstellen des Tastverhältnisses der PWM wird über ein Poti vorgenommen, das an dem ADC des Controllers angeschlossen wurde. Im Controller steuert ein kleines C-Programm die PWM. Die PWM-Frequenz ist mit Absicht etwas langsamer gewählt, um dem Relay nicht zu viele Schaltvorgänge zuzumuten. Ob dem Relay eine hohe Schaltfrequnez schaden kann, weiss ich nicht. Aber ein bisschen Vorsicht kann bei so großen Lasten schon nicht schaden. 

Fazit:
Klicken  Sie auf das Bild um es zu vergrößern Nach einigen Schwierigkeiten ist aus der Kolophoniumkombüse doch ein ganz brauchbares Gerät geworden. Wichtig ist, dass der Durchmesser des Abluftschlauches nicht zu klein gewählt wird, da es sonst zu Stauungen und Überhitzungen kommen kann. Als sehr wichtig hat sich auch das Vorhandensein einer Leistungsregelung herausgestellt. Gerade wenn man eine Herdplatte mit etwas mehr Leistung als nötig verwendet, kommt es ohne Regelung schnell zu Überhitzungen. Die Zuleitungen zur Herdplatte müssen auch die hohen Temperaturen aushalten können. Silikonkabel haben sich hier als brauchbar erwiesen. Als Gefäß zum Auskochen eignet sich ein temperaturstabiles Becherglas am besten, da man durch das Glas den Zustand des Kolophoniums gut beurteilen kann. Es ist sehr zu empfehlen, eine Unterlage mit erhöhten Rändern unter das Becherglas zu stellen, um zu verhindern, falls das Glas reisst, dass Kolophonium in die Herdplatte läuft und sich enzündet. Kolophonium ist brennbar! Kommt heisses Kolophonium mit Wasser in Berührung, hat man Effekte wie wenn man Wasser in eine eingeschaltete Fritöse kippt! Sollte dennoch einmal ein Brand entstehen ist es wohl am besten ihn mit Sand zu löschen. Bei allen Gefahren ist der Umgang mit Kolophonium durch den Abzug sehr sicher. Man ist geschützt vor Spritzern und Dämpfen und kann in aller Ruhe die Reaktion beobachten. Das Bild zeigt einen Chip den ich testweise ausgekocht habe. Es ist ein Security-Mikrocontroller, den ich mal aus einem alten POS-Terminal gerupft habe. Ob ein Controller aus dem Jahre 1987 wohl heutigen Sicherheitsevaluationen stand hält?

Achtung!
Auch wenn Kolophonium selbst nicht besonders giftig ist, können bei der Reaktion mit dem Chip-Package oder Teilen davon giftige Endprodukte entstehen. Besonders vor dem Auskochen von auf Platinen gebondeter Chips kann nur gewarnt werden, da Platinen Phenole enthalten. Das Spiel mit Chemikalien ist kein Spaß und kann schnell zu Vergiftungen führen! Grundsätzlich sollte bei Experimenten eine Schutzbrille getragen werden. Aceton ist leicht entzündlich. Es darf nicht in der Nähe von Wärmequellen verwendet werden.

Dokumentation und Mikrocontroller-Source zum Download:
Download - Kolophoniumkombüse
Degate - Software für chip reverseenginnering
siliconzoo.org - Chip-Bestandteile erklärt
berlin.ccc.de - IC-Entkapselung mit Kolophonium.

(c)2001-2015 Philipp Maier, Hohen Neuendorf