CN101248436A - 深拉成半壳的印刷电路板形式的硬件保护 - Google Patents

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Abstract

一种用于待保护电路的硬件保护具有衬底，该衬底具有凹下的中心区域，该中心区域被凸起区域包围。由此该硬件保护尤其是形成为半壳形。此外该硬件保护包括设置在该衬底上和/或该衬底内的导体结构，用于检测对待保护电路的访问。

Description

深拉成半壳的印刷电路板形式的硬件保护
技术领域
用于高度敏感的数据处理和数据保护的电子组件，例如在用于商业机动车的转速表中以及在金融机构、自动取款机、飞机以及处理敏感数据的任何地方使用的这种电子组件，应当在硬件方面防止外部的操纵，如化学或物理的攻击(例如机械、激光、火等)，从而可以使数据不受操纵。
背景技术
目前存在一种解决方案，其中要保护的电子组件借助所谓的防钻孔薄膜完全封装起来。这样的防钻孔薄膜例如由Gore公司作为最终产品提供，或者由Freudenberg公司作为具有银导浆料印刷(Silberleitpastendruck)的薄膜提供。该薄膜向内与组件电连接。在电子组件被三维地包装了之后，接着将该电子组件用合成树脂密封到容器中。在尝试打开该包装时，在进行攻击的地方薄膜上的导电线路或电阻线路被迫损坏和中断，这在电子组件中会导致所存储的数据直接被删除。由此无法操纵数据，外部的攻击因此可以被相应的控制体识别出来。
在该现有技术公知的方法中产生了两个问题。一是薄膜的使用没有相应的适合电子产品的安装方法。另一个是薄膜经常在包装时就已经损坏了，从而出现很高的废品率。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题在于提供针对电子组件的硬件保护，该硬件保护可以集成到适合电子产品的制造中。
该技术问题通过独立权利要求中给出的发明解决。优选实施方式由从属权利要求给出。
相应地，针对待保护电路的硬件保护具有导电或不导电的面型衬底。该面型衬底不是平的，而是具有凹下(zurueckspringen)的中心区域，该中心区域优选完全被凸起区域包围。在该衬底上和/或在该衬底内设置用于检测对待保护电路的访问的导体结构。在未授权地访问该电路时会损坏导体结构，从而产生或中断接触并由此检测到对该电路的访问。
优选所述凸起区域具有边缘，该边缘平行于凹下的中心区域。利用该边缘，硬件保护可以面型地设置在电路载体上，并且粘接或焊接在该电路载体上或一般来说接触该电路载体。
尤其是，所述衬底以半壳(Halbschale)的形式实施。
所述衬底优选是深拉的印刷电路板和/或膜。
优选地，导体结构和面传感器的绝缘间距构成栅格形式、网络形式的小晶格结构，具有曲折形和/或具有扇形，在该曲折形和/或扇形中导体结构例如按照几何结构分布。导体结构的按照线路形式的两个分布之间的绝缘间距(机器宽度)在此应当相当于传统的HDI(HighDensity Interconnection，高密度互连)结构。类似的也适用于导体结构的分布的宽度。
尤其简单和廉价的是，可以通过印刷来产生导体结构。优选只要面型衬底还是平的、即还没有深拉时就一直这样。
硬件保护尤其具有用于连接检测器装置的接头，该检测器装置用于检测导体结构的损坏。
在用于产生上述类型的硬件保护的方法中，面型衬底具有用于检测对待保护电路的访问的导体结构。事先或优选在此后将该面型衬底形成为具有凹下的中心区域的形状，该中心区域被凸起区域包围。该方法的优选实施方式由硬件保护的优选实施方式给出，反之亦然。
一种装置具有上述类型的硬件保护以及用于待保护电路的电路载体。该硬件保护在电路载体上设置了其衬底的凸起区域，从而在凹下的中心区域和电路载体之间产生用于待保护电路的空间。
电路载体是或者优选包含电路载体印刷电路板。该电路载体印刷电路板通常也在其背面受到保护。为此所述装置尤其是具有根据上述类型的第二硬件保护，该第二硬件保护设置在与第一硬件保护对置的电路载体面上。
此外，所述装置优选包括检测器装置，用于检测通过未允许访问和/或未授权操纵对导体结构的损坏。为了也保护检测器装置，该检测器装置可以实施为待保护电路的组成部分。
具有电路载体的整个组件尤其是用于转速表、行驶数据记录器和/或轨道或非轨道约束的机动车。整个组件例如还可以用于自动取款机、用于金融机构的装置和飞机。尤其是当采用要保护的加密密钥(RSA，DES)时，具有这种电路载体的整个组件总是特别有利。
附图说明
本发明的其他优点和特征由下面借助附图对实施例的描述给出。
图1示出具有电路载体的装置的实施方式，在该电路载体的一面上设置了硬件保护，在该电路载体的另一面上设置了第二硬件保护；
图2示出具有电路载体的装置的替换实施方式，在该电路载体的一面上设置了硬件保护，在该电路载体的另一面上设置了第二硬件保护；
图3示出具有用于产生硬件保护的导体结构的衬底。
具体实施方式
在图1中可以识别出具有面型衬底11、12的硬件保护10，该面型衬底具有凹下的中心区域11，该中心区域完全被凸起的区域12包围。在衬底11、12上以及衬底11、12内设置了导体结构13、14。为此，衬底11、12包含两个预浸料坯(Prepreg)15、16。第一预浸料坯15形成衬底11、12的指向中心区域11凹下方向的面。在预浸料坯15的指向包围中心区域11的区域12凸起的方向的面上，设置了所提到的两个导体结构13、14中的第一导体结构13。
紧靠第一预浸料坯又设置了第二预浸料坯16，在其与第一导体结构13对置的面上设置第二导体结构14。
硬件保护10具有用于将导体结构13、14与其它硬件保护导体结构以及与用于检测导体结构13、14的损坏的检测器装置接触的接头17。
硬件保护10在针对待保护电路21的电路载体20上设置硬件保护10的凸起区域12，尤其是该凸起区域的边缘。在图1所示的实施例中，电路载体20实施为多层印刷电路板。
在电路载体20上设置了凸起区域12的与中心区域平行的边缘的区域中，电路载体20一方面具有用于保护待保护电路21的电路载体导体结构22，通过该导体结构22可以记录电路载体20的正面钻孔。该导体结构22通过接头17与硬件保护10的导体结构13、14连接。
此外，电路载体20在保护区域之外具有输入和输出接头23，该输入和输出接头23通过导线与待保护电路21连接而且穿过电路载体导体结构22的层。
在电路载体20的与硬件保护对置的面上，设置第二硬件保护20。第二硬件保护30类似与第一硬件保护10地形成，也具有凹下的中心区域31，该中心区域被凸起的区域32包围。其衬底例如具有预浸料坯35、36，在预浸料坯35、36之间设置第一导体结构33，该第一导体结构33通过接头37与设置在预浸料坯36的背向预浸料坯35和导体结构33的面上的第二导体结构34连接。第二硬件保护30相对于第一硬件保护10旋转了一定的角度。
根据图2的实施方式与图1的不同之处在于，两个硬件保护10、30不是设置在电路载体20的多层印刷电路板上，而是直接相邻设置。在这种情况下，电路载体20除了其多层印刷电路板之外还具有载体24，利用该载体24待保护电路21和电路载体20的多层印刷电路板保持在夹在硬件保护10、30的凹下中心区域11、31之间的空间内。
在图3中可以识别出具有矩形的中心区域41的面型衬底41、42、44，该中心区域在其四角上被区域42、44包围。区域42、44本身分别具有与中心区域41相邻的区域，该相邻区域在深拉方法中相对于中心区域41错开一角度，区域42、44本身还具有远离中心区域41的边缘，该边缘本身相对于区域42的与中心区域41相邻的区域错开一角度，使得该边缘又平行于该中心区域41。在包围中心区域41的区域42之间设置空隙43，该空隙43是通过深拉区域42、44而形成的，从而区域42、44可以焊接到其彼此接壤的棱边上。按照事先结构化和接着深拉的防钻孔层形式存在的整个衬底41、42、44覆盖有曲折形的导体结构。
因此，硬件形式的操纵保护集成在一个或两个三维半壳中，该三维半壳例如形成为一个或多个深拉部件，并且完全包围待保护电路的组件(图2)，或者安装在电路21的待保护组件的印刷电路板20上(图1)。
如果在优选实施方式中只采用一个三维半壳，则可以采用平的印刷电路板20来代替第二半壳。由此在面向第一半壳的面上设置电子元件，而在背面设置硬件保护及其导体结构。
对后一种情况而言，还将另一个硬件保护集成到用于组件的印刷电路板20，例如通过让该印刷电路板在通过焊接或粘接与硬件保护连接的区域内具有导体结构网22来实现。这可以这样来实现，印刷电路板20实施为多层印刷电路板，该多层印刷电路板在所提到的区域中包含上下叠加的导体层，这些导体层防止正面的钻孔。
硬件保护10的半壳11、12；31、32的结构可以一次性这样实施，即这些半壳由深拉的印刷电路板材料如经过玻璃纤维强化的FR4-预浸料坯制成，该印刷电路板材料在原始状态下还没有完全硬化。另一方面可以采用膜，尤其是RCC膜(Resin Coatet Copper，树脂涂层的铜，部分铜预先结构化)或者另一种是具有或没有金属涂层的适合深拉的膜。
在深拉和随后完全硬化之前，单面或双面地结构化出小晶格的导线网络或电阻网络。由导体结构13、14；33、34形成的保护网络的结构可以一次性作为结构化的金属导线网络例如光电平板印刷地通过蚀刻或其它合适的方法实现。另一方面还可以实施为具有导体结构的电阻网络，其中优选填充了碳的树脂系统以丝网印刷或电阻印刷设置在单面或双面，从而产生该保护结构。
但是这种电阻网络还可以通过用碳墨直接印刷或者类似的合适方法敷设。
针对硬件保护的深拉部件11、12；31、32的形成一方面可以是实施类似的多层印刷电路板，其中保护连线所需要的导线面向组件面，而且在半壳的外侧不具有向外引出的电贯通接触。为此，硬件保护壳和组件工作所需要的所有贯通接触都位于保护网络内，或者实施为掩埋的贯通接触(掩埋的连通孔)。和/或子组件连接所需要的组装层实施为具有激光穿孔或者以其它方式产生的微连通孔-贯通接触的SBU结构(顺序加层)。
对于硬件保护深拉壳直接单面或双面地设置在待保护电路的电路载体的印刷电路板20上的情况，该电路根据上述实施形成为多层印刷电路板，并具有相应的防止正面攻击的硬件保护网22。
壳形状的硬件保护的导体结构具有阵列排列的接触焊盘，该接触焊盘用于以后将两个包封待保护电路的电子组件的硬件保护壳彼此电连接，与待保护电路的保护载体连接，或者在待保护电路的电路载体的多层印刷电路板上彼此电连接。
硬件保护壳包含一个或多个导电层。该导电层例如实施为多层的铜层，这些铜层分别包含导体结构13、14；33、34的非常精细结构化的线路，这些线路一次性小晶格地覆盖整个层面，但是还是根据不同的线路实施方式而在不同的层之间延伸。
一层的导体宽度在此覆盖绝缘间距和所属的并通过电介质隔开的层的所属线路的一部分。
该导体宽度同样又通过掩埋的连通孔或者微连通孔向内贯通连接到组件。
这种实施方式，即一层例如在x方向上具有这种由薄的铜线路形成的曲折结构以及下面或上面的层在y方向上具有这种通过电介质层隔开的结构，提供了防止组件受到机械操纵的硬件保护，其中该线路向内与该组件连接，并由此会由于极其精细的结构化而遭到损坏。由此发生记录在电路中的导线中断。或者还可以采用两个网络，并记录通过操纵产生的两个网络的短路。
导体结构13、14；33、34作为精细导体的实施优选可以在碳印刷(电阻浆料印刷)中、作为导电浆料(银导体浆料)或作为具有碳墨的油墨印刷在所有稀土结构中进行，该稀土结构大面积地通过至少一层产生小晶格的构成物，而且向内电连接到电路。
两个硬件保护壳11、12；31、32的至少一个还可以用柔性-刚性工艺实施，或可以设置用于传输数据的柔性导线。
在硬件保护壳中，硬件保护层之间的介电间距应当这样选择，使得即使在正面钻孔时也会损坏正面之上和正面之下的保护层，由此触发保护机制。
硬件保护壳彼此之间以及与待保护电路的电路载体的电连接和机械连接可以通过焊接并接着用粘合剂封闭焊接缝隙，层叠加，通过粘合接触或类似方法来进行。传统的连接方法同样可以采用。
上述硬件保护具有集成在硬件保护壳中而且必要时集成在待保护电路的电路载体的多层印刷电路板中的传感器系统的优点，该传感器系统用传统的“高科技”印刷电路板工艺制造，而且可以在电子组件制造的传统安装线上装配和处理。此外还给出以下优点：直接在电子组件中提供和集成了更安全的、廉价的而且安装没有更多费用的待处理安全系统，该安全系统可靠地检测硬件攻击。

Claims (18)

1.一种用于待保护电路(21)的硬件保护，具有
两个面型衬底(11，12；31，32)，这些衬底中至少一个衬底具有凹下的中心区域(11，31)，该中心区域被凸起区域(12，32)包围，
在该衬底(11，12；31，32)上和/或在该衬底(11，12；31，32)内设置用于检测对待保护电路(21)的访问的导体结构(13，14；33，34)。
2.根据权利要求1所述的硬件保护，其特征在于，在所述一个面型衬底(11，12)上，在面向另一个衬底(31，32)的面上设置待保护的电路。
3.根据权利要求1所述的硬件保护，其特征在于，在两个具有凹下的中心区域的衬底(11，12；31，32)之间设置位于一个印刷电路板上的待保护电路。
4.根据权利要求3所述的硬件保护，其特征在于，所述印刷电路板由柔性材料或陶瓷制造。
5.根据权利要求1所述的硬件保护，其特征在于，所述凸起的区域(12，32)具有边缘，该边缘平行于凹下的中心区域(11，31)。
6.根据上述权利要求之一所述的硬件保护，其特征在于，所述衬底(11，12；31，32)以半壳的形式实施。
7.根据上述权利要求之一所述的硬件保护，其特征在于，所述衬底(11，12；31，32)是深拉的。
8.根据上述权利要求之一所述的硬件保护，其特征在于，所述衬底(11，12；31，32)包含印刷电路板和/或膜。
9.根据上述权利要求之一所述的硬件保护，其特征在于，导体结构(13，14；33，34)形成网络。
10.根据上述权利要求之一所述的硬件保护，其特征在于，导体结构(13，14；33，34)通过印刷、蚀刻、光电结构化、激光结构化或类似方式产生。
11.根据上述权利要求之一所述的硬件保护，其特征在于，所述硬件保护(10；30)具有用于连接检测器装置的接头(17；37)，该检测器装置用于检测导体结构(13，14；33，34)的损坏。
12.一种用于制造根据上述权利要求之一所述硬件保护的方法。
13.一种具有根据权利要求1至11中任一项所述硬件保护以及用于待保护电路(21)的电路载体(20)的装置。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述硬件保护(10)的衬底(11，12)的凸起区域(12)设置在电路载体(20)上，从而在凹下的中心区域(11)和电路载体(20)之间产生用于待保护电路(21)的空间。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述装置具有根据权利要求1至8中任一项所述的第二硬件保护(30)，该第二硬件保护设置在电路载体(20)的与第一硬件保护(10)对置的面上。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括检测器装置(21)，用于检测导体结构(13，14；33，34)的中断。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，待保护电路(21)包含所述检测器装置。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，该装置集成在行驶数据记录器、汽车、飞机、数据记录器和/或自动取款机中。
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