DE102007044602A1

DE102007044602A1 - Multilayer-Leiterplatte und Verwendung einer Multilayer-Leiterplatte

Info

Publication number: DE102007044602A1
Application number: DE102007044602A
Authority: DE
Inventors: Dieter Cremer; Reinfried Grimmel
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-23
Also published as: EP2193698A1; WO2009037250A1; US20100208436A1; US8179682B2

Abstract

Eine Multilayer-Leiterplatte (5) hat eine Sicherheitszelle (10) mit darin angeordneten, sicherheitsrelevanten elektronischen Bauelementen (11). Die Sicherheitszelle (10) wird von einer Leiterbahnanordnung (14) mit eng zueinander angeordneten Leiterbahnabschnitten (15) und einer Isolationslage (12) überdeckt. Hierdurch wird ein Vordringen und damit eine Manipulation der sicherheitsrelevanten elektronischen Bauelemente (11) weitgehend vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Multilager-Leiterplatte mit mehreren, auf der Außenseite oder innerhalb der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelementen und mit mehreren, einander abwechselnd sandwichartig übereinander liegenden Leiterbahnen und Isolationslagen, wobei die Leiterbahnen zur Kontaktierung der elektronischen Bauelemente und die Isolationslagen zur Trennung der Leiterbahnen und der elektronischen Bauelemente ausgebildet sind.
Solche Multilager-Leiterplatten sind aus der Praxis in vielfältigen Ausführungen bekannt. Bei diesen Leiterplatten lassen sich die elektronischen Bauelemente auf der Außenseite wie bei bekannten einlagigen Leiterplatten anordnen und zusätzlich auch innerhalb der Leiterplatte. Hierdurch sind die innerhalb der Leiterplatte angeordneten Bauteile zuverlässig vor Umwelteinflüssen und Berührung geschützt. Der Schutz vor Berührung hat den Vorteil, dass die Anordnung der elektronischen Bauelemente innerhalb der Leiterplatte einen hohen Schutz vor Manipulation bietet. Nachteilig bei den bekannten Leiterplatten ist jedoch, dass die innerhalb der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelemente nur durch Auffräsen der obersten Isolationslage zugänglich sind und hierdurch manipliert oder ersetzt werden können.
Bei sicherheitsrelevanten Geräten ist es jedoch von Bedeutung, wenn eine Manipulation der Hardware entweder unterbunden oder eine erfolgte Manipulation einfach erfasst und beispielsweise zur Anzeige gebracht werden kann.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Multilayer-Leiterbplatte der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Manipulation an zumindest einigen elektronischen Bauelementen weitgehend vermieden wird. Weiterhin liegt der Erfindung das Problem zugrunde, vorteilhafte Verwendungen für die Multilager-Leiterplatte zu schaffen.
Das erstgenannte Problem der Erfindung wird dadurch gelöst, dass eine Sicherheitszelle mit elektronischen Bauelementen innerhalb der Leiterplatte angeordnet ist, dass die Sicherheitszelle zu beiden Stirnseiten von zumindest einer Leiterbahnanordnung überdeckt ist und dass der Abstand von Leiterbahnabschnitten der Leiterbahnanordnung über der Sicherheitszelle enger ist als die Abmessung der elektronischen Bauelemente der Sicherheitszelle zueinander.
Durch diese Gestaltung lassen sich sicherheitsrelevante elektrische Bauelemente innerhalb der Sicherheitszelle anordnen. Eine Manipulation der erfindungsgemäßen Multilayer-Leiterplatte führt dazu, dass zumindest eine der die Sicherheitszelle überdeckenden Leiterbahnanordnung beschädigt wird. Diese Beschädigung der Leiterbahnnordung lässt sich einfach erfassen und zur Anzeige bringen. Hierdurch wird die Manipulation an zumindest einigen elektronischen Bauelementen weitgehend vermieden. Die innerhalb der Sicherheitszelle angeordneten elektronischen Bauelemente können wie alle übrigen Bauelemente über Leiterbahnen kontaktiert werden.
Die Sicherheitszelle ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung von außen nicht sichtbar, wenn die Sicherheitszelle zu beiden Stirnseiten von zumindest einer Isolationslage überdeckt ist. Durch diese Gestaltung wird die Manipulation der innerhalb der Sicherheitszelle angeordneten elektronischen Bauelemente bereits dadurch erschwert, dass sie zunächst aufwändig aufgefunden werden muss.
Die verdeckte Anordnung der Sicherheitszelle gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn die die Sicherheitszelle überdeckende Leiterbahnanordnung von Isolationslagen und Leiterbahnen von auf der Außenseite der Leiterplatte angeordne ten elektronischen Bauelementen abgedeckt ist. Diese Gestaltung führt zudem zu besonders geringen Abmessungen der erfindungsgemäßen Multilager-Leiterplatte.
Eine Beschädigung der die Sicherheitszelle überdeckenden Leiterbahnanordnung lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn die die Sicherheitszelle überdeckende Leiterbahnanordnung elektrisch kontaktiert ist. Wenn versucht wird, durch die die Sicherheitszelle überdeckende Leiterbahnanordnung zu den innerhalb der Leiterbahnanordnung angeordneten Bauteilen vorzudringen, erfolgt wegen der engen Abstände der Leiterbahnabschnitte zwangsläufig eine Beschädigung der Leiterbahnanordnung. Diese Beschädigung lässt sich über die elektrische Kontaktierung, beispielsweise durch eine geeignete Software einfach erfassen.
Die elektrische Kontaktierung der die Sicherheitszelle überdeckenden Leiterbahnanordnung gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn die die Sicherheitszelle überdeckende Leiterbahnanordnung in elektrische Kontaktierungen von weiteren Bauelementen eingebunden ist.
Ein zuverlässiger Schutz des Inhaltes der Sicherheitszelle lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn die Leiterbahnabschnitte der Leiterbahnanordnung schleifenförmig, gitterartig oder mäanderförmig gestaltet sind. Durch diese Gestaltung erzeugt die Leiterbahnanordnung über der Fläche der Sicherheitszelle ein Leiterbild, welches mögliche Einflüsse von außen einfach erkennen lässt. Hierdurch sind die innerhalb der Sicherheitszelle angeordneten Bauteile besonders zuverlässig vor Manipulation geschützt.
Eine Zerlegung der erfindungsgemäßen Multilager-Leiterplatte entlang der Isolationslagen unterhalb der die Sicherheitszel le überdeckenden Leiterbahnanordnung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Sicherheitszelle seitlich von sich über mehrere Isolationslagen erstreckenden Kontaktbrücken begrenzt ist. Selbstverständlich sind die Kontaktbrücken ebenfalls elektrisch mit weiteren elektronischen Bauelementen verbunden, so dass deren Durchtrennung ebenfalls überwacht werden kann.
Die Kontaktbrücken könnten sich beispielsweise durch alle Lagen der Multilager-Leiterplatte erstrecken. Zur weiteren Verminderung der Möglichkeit der Manipulation trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Kontaktbrücken sich ausschließlich von der einen, die Sicherheitszelle überdeckenden Leiterbahnanordnung, bis zu der anderen, die Sicherheitszelle überdeckenden Leiterbahnanordnung erstrecken. Hierdurch sind auch die Kontaktbrücken von außen nicht sichtbar. Solche Kontaktbrücken werden häufig als so genannte Durchkontaktierungen (Microvias) ausgebildet und ermöglichen eine Kontaktierung von auf unterschiedlichen Lagen angeordneten elektronischen Bauelementen.
Bei verschiedenen Geräten werden beispielsweise zur Identifikation häufig so genannte Radio Frequency Identifikation-Chips, auch als RFID-Chips bezeichnet, eingesetzt. Solche Chips lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vor Manipulation schützen, wenn ein kontaktlos auslesbarer Chip von Leiterbahnen und Isolationslagen überdeckt ist.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen eine Manipulation eines kontaktlos auslesbaren Chips trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der kontaktlos auslesbare Chip innerhalb der Sicherheitszelle angeordnet ist.
Das zweitgenannte Problem der Erfindung, nämlich die Schaffung vorteilhafter Verwendungen für die Multilayer- Leiterplatte, wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung der Multilager in Einbaugeräten für Kraftfahrzeuge, insbesondere in einem Fahrtschreiber oder einem Mauterfassungsgerät oder in anderen sicherheitsrelevanten Elektroniken des Kraftfahrzeuges.
Insbesondere bei Fahrtschreibern und Mauterfassungsgeräten von Kraftfahrzeugen ist es notwendig, die abgespeicherten Daten vor Manipulation und Missbrauch zu schützen. Hierfür sind aus dem Stand der Technik Softwareabsicherungen in Form von kryptongraphischen Algorithmen oder sicherheitstechnische Gehäuse bekannt geworden. Um internationale Richtlinien zum Schutz der Daten und vor Missbrauch zu erfüllen, werden bei den bekannten Fahrtschreibern und Mauterfassungsgeräten sehr aufwändige und kostenintensive Techniken eingesetzt. Die so genannten RFID-Chips könnten hierbei häufig für sicherheitsrelevante Identifikationen, beispielsweise für Fahrzeugdaten eingesetzt werden. Durch die Ausgestaltung der Sicherheitszelle und der Anordnung sicherheitsrelevanter elektronischer Bauelemente innerhalb der Sicherheitszelle wird ein Vordringen zu den sicherheitsrelevanten elektronischen Bauelementen wesentlich erschwert. Die Sicherheitszelle ermöglicht, durch ihre Struktur bereits den Versuch des Vordringens zu den Bauelementen mit einem Fehler oder mit einem Datenverlust im Einbaugerät zu verhindern. Dank der Erfindung werden die sicherheitsrelevanten elektronischen Bauelemente direkt in die Struktur der Multilager-Leiterplatte eingebracht und zudem durch die Ausführung der Leiterbahnabschnitte über der Sicherheitszelle mögliche Einflüsse von Manipulationen abgefangen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 ein Einbaugerät für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Multilager-Leiterplatte,
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Multilager-Leiterplatte mit einer darin angeordneten Sicherheitszelle,
3 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Multilager-Leiterplatte entlang der Linie III-III,
4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Multilager-Leiterplatte.
1 zeigt ein Einbaugerät 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer Anzeige 2 und mit Aufnahmen 3, 4 für nicht dargestellte Chipkarten. Bei dem Einbaugerät 1 kann es sich vorzugsweise um einen Fahrtschreiber oder ein Mauterfassungsgerät handeln. Das Einbaugerät 1 weist eine Multilager-Leiterplatte 5 auf. Die Multilager-Leiterplatte 5 ist mit der Anzeige 2, den Aufnahmen 3, 4 für die Chipkarten und mit außerhalb des Einbaugerätes 1 angeordneten Bauelemente 6, 7, wie beispielsweise Geschwindigkeitssensoren, Positionserfassungsgerät oder dergleichen verbunden. Weiterhin hat das Einbaugerät 1 eine Bedieneinheit 8 zu seiner Bedienung.
2 zeigt vergrößert schematisch eine Draufsicht auf die Multilager-Leiterplatte 5 mit darauf angeordneten elektronischen Bauelementen 9. Weiterhin hat die Multilayer-Leiterplatte 5 eine darin angeordnete Sicherheitszelle mit weiteren darin angeordneten elektronischen Bauelementen 11.
3 veranschaulicht in einer Schnittdarstellung durch die Multilager Leiterplatte 5 aus 2 entlang der Linie III-III, dass die Multilager Leiterplatte 5 mehrere Isolationslagen 12 und Lagen von Leiterbahnen 13 hat. Jeweils mehrere Isolationslagen 12 und die Lagen von Leiterbahnen 13 sind sandwichartig übereinanderliegend angeordnet. Die Sicherheitszelle 10 ist nach außen hin jeweils von einer Isolationslage 12 abgedeckt, so dass von außen nicht erkennbar ist, wo sich die Isolationszelle 12 befindet. Die Isolationszelle 12 ist zu beiden Stirnseiten hin von einer in 2 gestrichelt dargestellten Leiterbahnanordnungen 14 überdeckt. Leiterbahnabschnitte 15 der Leiterbahnanordnungen 14 sind enger zueinander angeordnet als die innerhalb der Sicherheitszelle 10 angeordneten elektronischen Bauelemente 11 breit sind. Weiterhin sind die Leiterbahnabschnitte 15 mit den elektronischen Bauelementen 9, 11 und untereinander über Kontaktbrücken 16 elektrisch verbunden. Wenn man versucht, zu den innerhalb der Sicherheitszelle 10 angeordneten elektronischen Bauteilen 11 vorzudringen, werden zwangsläufig eine oder mehrere Leiterbahnabschnitte 15 durchtrennt. Diese Durchtrennung lässt sich mit einem Datenverlust oder einem Fehler im Einbaugerät 1 kenntlich machen.
Seitlich ist die Sicherheitszelle 10 von Kontaktbrücken 16 begrenzt. Die Kontaktbrücken 16 überbrücken mehrere Isolationslagen 12 und sind bis zu den die Sicherheitszelle 10 überdeckenden Leiterbahnanordnungen 14 geführt. Die innerhalb der Sicherheitszelle 10 angeordneten elektronischen. Bauelemente 11 werden von verdeckten Verbindungen 17, so genannten Durchkontaktierungen (Microvias) elektrisch kontaktiert. Bei den innerhalb der Sicherheitszelle 10 angeordneten elektronischen Bauelementen 11 kann es sich beispielsweise um so genannte Flipchips oder dergleichen handeln. Wie 2 zeigt, ist ein kontaktlos auslesbarer, so genannter RFID-Chip 18 ebenfalls innerhalb der Sicherheitszelle 10 angeordnet.
4 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Multilayer-Leiterplatte 19, welche sich von der aus den 2 und 3 vor allem dadurch unterscheidet, dass der RFID-Chip 18 außerhalb einer Sicherheitszelle 20 angeordnet ist. Weiterhin hat die Multilager-Leiterplatte 19 einen mittigen Kern 21, auf dem insbesondere die innerhalb der Sicherheitszelle 20 ange ordneten elektronischen Bauelemente 11 befestigt sind. Die Kontaktierung der elektronischen Bauelemente 11 erfolgt auch hier durch verdeckte Leiterbahnen 22 und Kontaktbrücken 23. Auf den Außenseiten der Multilager-Leiterplatte 19 angeordnete elektronische Bauelemente 9 sind über der Sicherheitszelle 20 angeordnet, was ein Vordringen zu der Sicherheitszelle 20 weiter erschwert. Die Sicherheitszelle 20 ist wie die aus den 2 und 3 aufgebaut.

Claims

Multilager-Leiterplatte mit mehreren, auf der Außenseite oder innerhalb der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelementen und mit mehreren, einander abwechselnd sandwichartig übereinander liegenden Leiterbahnen und Isolationslagen, wobei die Leiterbahnen zur Kontaktierung der elektronischen Bauelemente und die Isolationslagen zur Trennung der Leiterbahnen und der elektronischen Bauelemente ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitszelle (10, 20) mit elektronischen Bauelementen (11) innerhalb der Leiterplatte (5, 19) angeordnet ist, dass die Sicherheitszelle (10, 20) zu beiden Stirnseiten von zumindest einer Leiterbahnanordnung (14) überdeckt ist und dass der Abstand von Leiterbahnabschnitten (15) der Leiterbahnanordnung (14) über der Sicherheitszelle (10, 20) enger ist als die Abmessung der elektronischen Bauelemente (11) der Sicherheitszelle (10, 20) zueinander.
Multilager-Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszelle (10, 20) zu beiden Stirnseiten von zumindest einer Isolationslage (12) überdeckt ist.
Multilager-Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Sicherheitszelle (10, 20) überdeckende Leiterbahnanordnung (14) von Isolationslagen (12) und Leiterbahnen (13) von auf der Außenseite der Leiterplatte (5, 19) angeordneten elektronischen Bauelementen (11) abgedeckt ist.
Multilager-Leiterplatte nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Sicherheitszelle (10, 20) überdeckende Leiterbahnanordnung (14) elektrisch kontaktiert ist.
Multilager-Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Sicherheitszelle (10, 20) überdeckende Leiterbahnanordnung (14) in elektrische Kontaktierungen von weiteren Bauelementen (9, 11) eingebunden ist.
Multilager-Leiterplatte nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnabschnitte (15) der Leiterbahnanordnung (14) schleifenförmig, gitterartig oder mäanderförmig gestaltet sind.
Multilager-Leiterplatte nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszelle (10, 20) seitlich von sich über mehrere Isolationslagen (12) erstreckenden Kontaktbrücken (16) begrenzt ist.
Multilager-Leiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücken (16) sich ausschließlich von der einen, die Sicherheitszelle (10, 20) überdeckenden Leiterbahnanordnung (14) bis zu der anderen, die Sicherheitszelle (10, 20) überdeckenden Leiterbahnanordnung (14) erstrecken.
Multilager-Leiterplatte nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontaktlos auslesbarer Chip (18) von Leiterbahnen (13) und Isolationslagen (12) überdeckt ist.
Multilager-Leiterplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der kontaktlos auslesbarer Chip (18) innerhalb der Sicherheitszelle (10) angeordnet ist.
Verwendung einer Multilager-Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Einbaugeräten für Kraftfahrzeuge.
Verwendung einer Multilager-Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Fahrtschreiber oder einem Mauterfassungsgerät oder anderen sicherheitsrelevanten Elektroniken des Kraftfahrzeuges.