DE102016124335B4 - Tamper-proof enclosure of PCBs - Google Patents

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DE102016124335B4 DE102016124335.3A DE102016124335A DE102016124335B4 DE 102016124335 B4 DE102016124335 B4 DE 102016124335B4 DE 102016124335 A DE102016124335 A DE 102016124335A DE 102016124335 B4 DE102016124335 B4 DE 102016124335B4
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    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0275—Security details, e.g. tampering prevention or detection

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses (100) zum Einhausen einer mit wenigstens einem ASIC (1) ausgestatteten Leiterplatte (10), aufweisend die Schritte:- (S2) Erzeugen eines Leitungspfadmusters als Steuerdatensatz für eine additive Fertigungsvorrichtung; und- (S3) Auftragen eines elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfads (50) mit dem erzeugten Leitungspfadmuster auf einer Oberfläche (OF) des Leiterplattengehäuses (100) durch Ansteuern der additiven Fertigungsvorrichtung gemäß des Steuerdatensatzes; dadurch gekennzeichnet, dass- die Schritte des Erzeugens und des Auftragens gehäuseindividuell durchgeführt werden.Method for producing a tamper-proof printed circuit board housing (100) for enclosing a printed circuit board (10) equipped with at least one ASIC (1), comprising the steps of:-(S2) generating a line path pattern as a control data record for an additive manufacturing device; and-(S3) application of an electrically conductive protective line path (50) with the generated line path pattern on a surface (OF) of the printed circuit board housing (100) by controlling the additive manufacturing device according to the control data set; characterized in that- the steps of producing and applying are carried out individually for each housing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein manipulationssicheres Leiterplattengehäuse, ein manipulationssicheres elektronisches System mit einem Leiterplattengehäuse in dem eine mit vorzugsweise wenigstens einem ASIC ausgestattete Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) eingehaust ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses.The present invention relates to a tamper-proof printed circuit board housing, a tamper-proof electronic system with a printed circuit board housing in which a printed circuit board (PCB, Printed Circuit Board), preferably equipped with at least one ASIC, is housed. The present invention also relates to a method of manufacturing a tamper resistant circuit board housing.

Unter manipulationssicher soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass Spuren einer Manipulation bzw. eines Angriffs detektierbar sind, nicht notwendigerweise also vermieden werden.In the context of the present invention, tamper-proof is to be understood as meaning that traces of manipulation or an attack can be detected, ie are not necessarily avoided.

Aus der Veröffentlichung EP 1 126 358 A1 ist bekannt, dass eine Schutzvorrichtung mit Leiterzügen auf Änderungen der elektrischen Eigenschaften reagieren kann. Die leitende Schaltung ist auf einer zu schützenden Oberfläche angeordnet.From the publication EP 1 126 358 A1 It is known that a protective device with conductor tracks can react to changes in the electrical properties. The conductive circuit is placed on a surface to be protected.

US 2009 / 0 107 712 A1 offenbart ein manipulationssicheres Gehäuse mit einem Sensor, das sensible elektronische Datenmodule vor äußerer Manipulation schützt. U.S. 2009/0 107 712 A1 discloses a tamper-proof housing with a sensor that protects sensitive electronic data modules from external tampering.

Das Dokument US 2006 / 0 049 941 A1 beschreibt eine wiederverwendbare manipulationssichere Einhausung, die geöffnet und wieder verschlossen werden kann. Die Einhausung umfasst einen ersten und einen zweiten Sensor, bei dem der erste Sensor jeden Versuch, das Gehäuse zu durchbrechen, detektiert und den zweiten Sensor manipuliert.The document U.S. 2006/0 049 941 A1 describes a reusable tamper evident enclosure that can be opened and reclosed. The enclosure includes a first and a second sensor, with the first sensor detecting any attempt to breach the enclosure and manipulating the second sensor.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bekannte Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses zu verbessern.It is the object of the present invention to improve known methods for producing a tamper-proof printed circuit board housing.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses zum Einhausen einer mit einem ASIC ausgestatteten Leiterplatte gemäß Anspruch 1.With regard to the method, the object is achieved by a method for producing a tamper-proof printed circuit board housing for enclosing a printed circuit board equipped with an ASIC according to claim 1.

Im Rahmen des Verfahrens wird ein elektrisch leitfähiger Schutzleitungspfad bereitgestellt, über dessen Kurzschluss und/oder Durchtrennen eine Manipulation des Leiterplattengehäuses detektiert werden kann.As part of the method, an electrically conductive protective line path is provided, via the short circuit and/or cutting of which a manipulation of the printed circuit board housing can be detected.

Erfindungsgemäß schließt das Verfahren die Schritte ein: Erzeugen, vorzugsweise mittels eines Zufallsgenerators, eines gehäuseindividuellen Leitungspfadmusters und/oder eines gehäuseindividuellen Komponentenplans als Steuerdatensatz für eine additive Fertigungsvorrichtung, vorzugsweise einen 3D-Drucker; Auftragen eines elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfads und/oder einer elektrischen Sicherheitskomponente auf einer Oberfläche des Leiterplattengehäuses durch Ansteuern der additiven Fertigungsvorrichtung gemäß des Steuerdatensatzes.According to the invention, the method includes the steps: generating, preferably by means of a random number generator, a housing-specific line path pattern and/or a housing-specific component plan as a control data record for an additive manufacturing device, preferably a 3D printer; Applying an electrically conductive protective line path and/or an electrical safety component to a surface of the printed circuit board housing by controlling the additive manufacturing device according to the control data record.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass insbesondere Leiterplatten auf denen kryptographische Operationen ausgeführt werden - sei es in Software oder Hardware Implementierung - gegen bösartige Manipulationen geschützt werden müssen. Hierbei ist es vorteilhaft potentielle Manipulationen sicher erkennen zu können. Dies betrifft sowohl passive Angriffe, beispielsweise mittels Auffangen elektromagnetischer Strahlung, als auch aktive Angriffe, beispielsweise mittels Aufbohren.The invention includes the knowledge that printed circuit boards in particular on which cryptographic operations are carried out--whether in software or hardware implementation--must be protected against malicious manipulation. It is advantageous here to be able to reliably identify potential manipulations. This applies to both passive attacks, for example by intercepting electromagnetic radiation, and active attacks, for example by drilling open.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass manipulationssichere Einhausung von ASICs bekannt ist, nicht jedoch Schutzmaßnahmen für Leiterplatten die solche ASICs tragen. Die Erfindung schließt diesbezüglich die Erkenntnis ein, dass Schutzmaßnahmen besonders wirkungsvoll sind, wenn diese individuell gestaltet sind. Erfindungsgemäß erfolgt dies mittels einer additiven Fertigungsvorrichtung, vorzugsweise eines 3D-Druckers.The invention includes the knowledge that tamper-proof housing of ASICs is known, but not protective measures for printed circuit boards that carry such ASICs. In this regard, the invention includes the knowledge that protective measures are particularly effective if they are designed individually. According to the invention, this is done using an additive manufacturing device, preferably a 3D printer.

Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß die Schutzmaßnahme von Gehäuse zu Gehäuse verschieden. Somit kann ein potenzieller Angreifer auch durch Analyse mehrerer Gehäuse nicht lernen, an welcher Stelle das Gehäuse zu öffnen ist ohne dass ein solcher Angriff detektierbar ist. Für den Schutz von ASIC-Gehäusen sind individualisierte Schutzmaßnahmen typischerweise sehr kostspielig. ASIC-Gehäuse weisen typischerweise von Gehäuse zu Gehäuse identische Schutzmechanismen, wie beispielsweise identisch verlaufende Schutzleitungspfade, auf. Solche aufwendigen Schutzmechanismen können nun bedarfsweise entfallen.In other words, according to the invention, the protective measure differs from housing to housing. Thus, a potential attacker cannot learn where to open the housing by analyzing several housings without such an attack being detectable. For the protection of ASIC packages, individualized protective measures are typically very expensive. ASIC housings typically have protective mechanisms that are identical from one housing to the next, such as, for example, protective line paths that run in an identical manner. Such complex protective mechanisms can now be omitted if required.

In einer bevorzugten Ausgestaltung schließt das Verfahren ein Bereitstellen eines Leiterplattengehäuses ein.In a preferred embodiment, the method includes providing a printed circuit board housing.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der leitfähige Schutzleitungspfad auf einer inneren Oberfläche des Leiterplattengehäuses aufgetragen. Ein Auftragen kann ausschließlich auf der inneren Oberfläche des Leiterplattengehäuses erfolgen.In a preferred embodiment of the method, the conductive protective line path is applied to an inner surface of the printed circuit board housing. An application can only take place on the inner surface of the circuit board housing.

Zusätzlich zum Auftragen des leitfähigen Schutzleitungspfads auf der inneren Oberfläche kann der leitfähige Schutzleitungspfad oder ein weiterer leitfähiger Schutzleitungspfad auf einer äußeren Oberfläche des Leiterplattengehäuses aufgetragen werden.In addition to applying the protective conductive path on the inner surface, the protective conductive path or another protective conductive path can be applied on an outer surface of the circuit board housing.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad nach dem Auftragen mittels einer Kunststoffschicht versiegelt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise die Beschädigung des Schutzleitungspfads im Zuge einer Montage des Gehäuses vermindert werden. Die Kunststoffschicht kann opak ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Kunststoffschicht auf einer äußeren Oberfläche des Leiterplattengehäuses aufgetragen ist. Der konkrete Verlauf des elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfads ist somit unsichtbar, weil durch die opake Kunststoffschicht abgedeckt.It has proven to be advantageous if the electrically conductive protective line path is sealed with a plastic layer after application. As a result, the damage to the protective line path during assembly of the housing can advantageously be reduced. The plastic layer can be opaque. This is advantageous, for example, when the plastic layer is applied to an outer surface of the printed circuit board housing. The specific course of the electrically conductive protective line path is therefore invisible because it is covered by the opaque plastic layer.

Vorzugsweise ist die elektrische Sicherheitskomponente ein Fotosensor oder ein Kondensator. Die Sicherheitskomponente kann einen Fotosensor und/oder ein Kondensator aufweisen. Wird im Rahmen des Verfahrens beispielsweise ein gehäuseindividueller Komponentenplan als Steuerdatensatz für eine additive Fertigungsvorrichtung erzeugt, so kann ein Auftragen einer elektrischen Sicherheitskomponente, beispielsweise eines Fotosensors, auf einer Oberfläche des Leiterplattengehäuses durch Ansteuern der additiven Fertigungsvorrichtung gemäß des Steuerdatensatzes erfolgen. Mit anderen Worten kann im Rahmen des Verfahrens beispielsweise eine elektrische Sicherheitskomponente in Form eines Fotosensors mittels eines 3D-Druckers und gemäß des gehäuseindividuellen Komponentenplans auf das Leiterplattengehäuse aufgebracht werden. Eine oder mehrere diskrete und vorzugsweise lokal begrenzte elektrische Sicherheitskomponenten können vorgesehen sein.Preferably the electrical security component is a photo sensor or a capacitor. The security component can have a photo sensor and/or a capacitor. If, for example, a housing-specific component plan is generated as a control data record for an additive manufacturing device as part of the method, an electrical safety component, for example a photo sensor, can be applied to a surface of the printed circuit board housing by controlling the additive manufacturing device according to the control data record. In other words, as part of the method, for example, an electrical safety component in the form of a photo sensor can be applied to the printed circuit board housing using a 3D printer and in accordance with the housing-specific component plan. One or more discrete and preferably localized electrical security components may be provided.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein jeweiliges gehäuseindividuelles Leitungspfadmuster nur einmalig verwendet wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein jeweiliges gehäuseindividuelles Leitungspfadmuster nur einmalig verwendet und dafür in einer dem Zufallsgenerator zugeordneten Datenbank als bereits verwendet markiert. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass beispielsweise der Zufallsgenerator ein Wiederholungsmuster generiert, kann dieses sicher ausgeschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann über die Datenbank auch erreicht werden, dass ein gehäuseindividuelles Leitungspfadmuster zumindest in einer Charge von mit einem Muster auszustattenden Leiterplattengehäusen einmalig auftritt.It has proven to be advantageous if a respective housing-specific line path pattern is used only once. In a preferred refinement, a respective housing-specific line path pattern is used only once and is therefore marked as already used in a database assigned to the random number generator. In the unlikely event that, for example, the random number generator generates a repetition pattern, this can be safely ruled out. Alternatively or additionally, the database can also be used to ensure that a housing-specific conduction path pattern occurs at least once in a batch of printed circuit board housings to be equipped with a pattern.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Steuerdatensatz im STL-Format erzeugt wird.It has turned out to be advantageous if the control data set is generated in STL format.

Vorzugsweise wird der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad unmittelbar mittels der additiven Fertigungsvorrichtung auf das Gehäuse aufgebracht, das heißt insbesondere ohne eine Transferfolie. Vorzugsweise ist das Leiterplattengehäuse frei von einer Folie, die mit einem elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfad ausgestattet ist.The electrically conductive protective line path is preferably applied directly to the housing by means of the additive manufacturing device, that is to say in particular without a transfer film. The printed circuit board housing is preferably free of a film that is equipped with an electrically conductive protective line path.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann somit ein Leiterplattengehäuse zum Einhausen einer mit einem ASIC ausgestatteten Leiterplatte hergestellt werden, mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfad über dessen Kurzschluss und/oder Durchtrennen eine Manipulation des Leiterplattengehäuses detektiert werden kann, wobei der Schutzleitungspfad als gehäuseindividuelles Leitungspfadmuster mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, vorzugsweise mittels eines 3D-Druckers auf das Leiterplattengehäuses aufgebracht ist.With the production method according to the invention, a printed circuit board housing for enclosing a printed circuit board equipped with an ASIC can thus be produced, with at least one electrically conductive protective conduction path via its short circuit and/or severing, manipulation of the printed circuit board housing can be detected, the protective conduction path being a housing-specific conduction path pattern by means of an additive manufacturing process , is preferably applied to the printed circuit board housing by means of a 3D printer.

Zusätzlich zu dem elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfad kann das Leiterplattengehäuse wenigstens eine elektrische Sicherheitskomponente aufweisen, die gemäß einem gehäuseindividuellen Komponentenplan mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, vorzugsweise mittels eines 3D-Druckers, auf das Leiterplattengehäuse aufgebracht ist.In addition to the electrically conductive protective line path, the printed circuit board housing can have at least one electrical safety component, which is applied to the printed circuit board housing according to a housing-specific component plan using an additive manufacturing process, preferably using a 3D printer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Leiterplattengehäuse zusätzlich zu dem Schutzleitungspfad einen vorzugsweise innerhalb des Leiterplattengehäuses angeordneten Fotosensor auf, über den ein Öffnen des Leiterplattengehäuses detektiert werden kann. Es können ein oder mehrere Fotosensoren vorgesehen sein. Als bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen des manipulationssicheren Leiterplattengehäuses kann ein Festlegen einer Position, an der ein Fotosensor zu platzieren ist, beispielsweise mittels eines Zufallsgenerators erfolgen.In a preferred embodiment, the printed circuit board housing has, in addition to the protective line path, a photo sensor which is preferably arranged inside the printed circuit board housing and via which an opening of the printed circuit board housing can be detected. One or more photo sensors can be provided. As a preferred embodiment of the method for producing the tamper-proof printed circuit board housing, a position at which a photo sensor is to be placed can be determined, for example by means of a random number generator.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Leiterplattengehäuses bildet der Schutzleitungspfad einen faradayschen Käfig. Alternativ oder zusätzlich zum Schutzleitungspfad kann ein faradayscher Käfig vorgesehen sein. Dies beispielsweise, um Angriffe, die die elektromagnetische Abstrahlung des ASICs ausnutzen, zu verhindern.In a further preferred configuration of the printed circuit board housing, the protective line path forms a Faraday cage. A Faraday cage can be provided as an alternative or in addition to the protective line path. This, for example, to prevent attacks that exploit the electromagnetic radiation of the ASIC.

Neben dem erfindungsgemäß vorgesehenen gehäuseindividuellen Leitungspfadmuster können auch weitere Schutzmechanismen, wie der bereits erwähnte Fotosensor, vorgesehen sein. Das Leiterplattengehäuse kann beispielsweise einen Kondensator aufweisen, über den ein Öffnen des Leiterplattengehäuses detektiert werden kann. Dies kann beispielsweise ein flächig ausgebildeter Folienkondensator sein, dessen Kapazität sich bei einem mechanischen Angriff auf das Leiterplattengehäuse ändert. Diese Kapazitätsänderung kann als Detektionssignal zum Detektieren einer unerwünschten Manipulation verwendet werden.In addition to the housing-specific line path pattern provided according to the invention, other protective mechanisms, such as the photo sensor already mentioned, can also be provided. The printed circuit board housing can have a capacitor, for example, via which an opening of the printed circuit board housing can be detected. This can be, for example, a flat film capacitor whose capacitance changes when the circuit board housing is mechanically attacked. This change in capacitance can be used as a detection signal for detecting unwanted manipulation.

Vorzugsweise besteht das Leiterplattengehäuse aus Kunststoff.The printed circuit board housing is preferably made of plastic.

Das Leiterplattengehäuse kann beispielsweise durch die mit Bezug auf das Verfahren beschriebenen Merkmale vorteilhafterweise ausgestaltet sein. Sieht das Verfahren beispielsweise vor, dass der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad nach dem Auftragen mittels einer Kunststoffschicht versiegelt wird, so sei mit Bezug auf das Leiterplattengehäuse offenbart, dass der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad mittels einer Kunststoffschicht versiegelt ist.The printed circuit board housing can be advantageously designed, for example, by the features described with reference to the method. If the method provides, for example, that the electrically conductive protective line path is sealed by means of a plastic layer after application, it is disclosed with regard to the printed circuit board housing that the electrically conductive protective line path is sealed by means of a plastic layer.

Mit einem Leiterplattengehäuse der in der vorbeschriebenen Weise hergestellten Art und mit einer mit wenigstens einem ASIC ausgestatteten Leiterplatte, die vorzugsweise vollständig im Leiterplattengehäuse eingehaust wird, wird ein manipulationssicheres elektronisches System gebildet. Im Sinne eines besonders kostengünstig herstellbaren Systems hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der ASIC selbst frei von einem für eine Manipulationsdetektion vorgesehenen Schutzleitungspfad ist.A tamper-proof electronic system is formed with a printed circuit board housing of the type produced in the manner described above and with a printed circuit board equipped with at least one ASIC, which is preferably completely housed in the printed circuit board housing. In terms of a system that can be produced particularly cost-effectively, it has proven to be advantageous if the ASIC itself is free of a protective line path provided for manipulation detection.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden genauer beschrieben. Dazu zeigt, jeweils schematisch,

  • 1 ein Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses;
  • 2 ein manipulationssicheres elektronisches System in perspektivischer Darstellung;
  • 3 ein Leiterplattengehäuse nebst additiver Fertigungsvorrichtung;
  • 4 verschiedene Ausgestaltungen von Schutzleitungspfaden.
Preferred exemplary embodiments are described in more detail below. This shows, in each case schematically,
  • 1 a method of manufacturing a tamper resistant circuit board housing;
  • 2 a perspective view of a tamper-proof electronic system;
  • 3 a printed circuit board housing along with additive manufacturing equipment;
  • 4 different configurations of protective conduction paths.

1 zeigt beispielhaft ein Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses. In einem ersten Schritt S1 wird zunächst ein Leiterplattengehäuse bereitgestellt, welches manipulationssicher ausgestattet werden soll. Das Leiterplattengehäuse dient zum Einhausen einer mit einem ASIC ausgestatteten Leiterplatte. 1 shows an example of a method for manufacturing a tamper-proof circuit board housing. In a first step S1, a printed circuit board housing is first provided, which is to be equipped in a tamper-proof manner. The circuit board housing is used to enclose a circuit board equipped with an ASIC.

In einem zweiten Schritt S2 wird mittels eines Zufallsgenerators ein gehäuseindividuelles Leitungspfadmuster als Steuerdatensatz für einen 3D-Drucker erzeugt. Der Steuerdatensatz liegt im STL-Format vor.In a second step S2, a housing-specific line path pattern is generated as a control data record for a 3D printer by means of a random number generator. The control data record is in STL format.

In einem dritten Schritt S3 erfolgt ein Auftragen eines elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfads auf einer Oberfläche des Leiterplattengehäuses durch Ansteuern des 3D-Druckers gemäß dem Steuerdatensatz, der durch den Zufallsgenerator erzeugt wurde.In a third step S3, an electrically conductive protective line path is applied to a surface of the printed circuit board housing by controlling the 3D printer according to the control data record that was generated by the random number generator.

Durch das exemplarisch mit Bezug auf 1 beschriebene Verfahren wird ein manipulationssicheres Leiterplattengehäuse zum Einhausen einer mit einem ASIC ausgestatteten Leiterplatte bereitgestellt, wobei im Rahmen des Verfahrens ein elektrisch leitfähiger Schutzleitungspfad bereitgestellt wird, über dessen Kurzschluss und/oder Durchtrennen eine Manipulation des Leiterplattengehäuses detektiert werden kann.By way of example with reference to 1 The method described provides a tamper-proof printed circuit board housing for enclosing a printed circuit board equipped with an ASIC, with an electrically conductive protective line path being provided as part of the method, via whose short circuit and/or severing manipulation of the printed circuit board housing can be detected.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines manipulationssicheren elektronischen Systems 500 ist in 2 dargestellt. Das elektronische System 500 weist ein Leiterplattengehäuse 100 auf, in dem eine Leiterplatte 10, die mit einem ASIC 1 bestückt ist, vollständig eingehaust ist.A preferred embodiment of a tamper-proof electronic system 500 is in 2 shown. The electronic system 500 has a printed circuit board housing 100, in which a printed circuit board 10, which is equipped with an ASIC 1, is completely housed.

Das Leiterplattengehäuse 100 weist einen elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfad 50 auf. Der Schutzleitungspfad 50 basiert auf einem gehäuseindividuellen Leitungspfadmuster, das als Steuerdatensatz für einen 3D-Drucker 200 mittels eines Zufallsgenerators erzeugt wurde. Exemplarisch ist der Schutzleitungspfad 50 auf einer Gehäuseoberseite des Leiterplattengehäuses 100 angeordnet und in Form einer durchgehenden Schlangenlinie ausgebildet, die an ihren beiden Enden jeweils elektrisch kontaktiert ist. Der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad 50 bietet somit einen Schutzmechanismus im Sinne eines Active Shielding. Weitere Geometrien für den Schutzleitungspfad sind beispielsweise der 4 zu entnehmen.The circuit board housing 100 has an electrically conductive protective line path 50 . The protective line path 50 is based on a housing-specific line path pattern that was generated as a control data set for a 3D printer 200 using a random number generator. By way of example, the protective line path 50 is arranged on a housing top side of the printed circuit board housing 100 and is designed in the form of a continuous serpentine line, which is electrically contacted at each of its two ends. The electrically conductive protective line path 50 thus offers a protective mechanism in the sense of active shielding. Other geometries for the protective line path are, for example 4 refer to.

Zusätzlich zu dem Schutzleitungspfad 50 ist innerhalb des Leiterplattengehäuses 100 ein Fotosensor 60 angeordnet. Über den Fotosensor 60 kann ein Öffnen des Leiterplattengehäuses 100 detektiert werden. Grundsätzlich sind verschiedene Detektionsmodi zum Detektieren eines Angriffs auf das Leiterplattengehäuse 100 denkbar. So kann beispielsweise der Fotosensor 60 vorgesehen sein, einen Angriff unabhängig vom Schutzleitungspfad 50 zu detektieren. Andererseits ist es auch möglich, über den Fotosensor 60 einen durch den Schutzleitungspfad 50 detektierten Angriff zu plausibilisieren. Der Fotosensor 60 kann, als elektrische Sicherheitskomponente, auch durch Ansteuern des 3D-Drucker 200 aufgetragen sein. Eine Ansteuern des 3D-Druckes 200 erfolgt in diesem Fall gemäß eines Steuerdatensatzes auf Basis eines gehäuseindividuellen Komponentenplans, der vorzugweise mittels des Zufallsgenerators 300 erzeugt wurde.In addition to the protective line path 50, a photo sensor 60 is arranged within the circuit board housing 100. FIG. Opening of the circuit board housing 100 can be detected via the photo sensor 60 . In principle, different detection modes for detecting an attack on the printed circuit board housing 100 are conceivable. For example, the photo sensor 60 can be provided to detect an attack independently of the protective line path 50 . On the other hand, it is also possible to check the plausibility of an attack detected by the protective line path 50 via the photo sensor 60 . The photo sensor 60 can also be applied by driving the 3D printer 200 as an electrical safety component. In this case, the 3D print 200 is controlled according to a control data record based on a housing-specific component plan, which was preferably generated by means of the random number generator 300 .

Der ASIC 1 ist selbst frei von einem für die Manipulationsdetektion vorgesehenen Schutzleitungspfad. Das Leiterplattengehäuse 100 besteht aus Kunststoff.The ASIC 1 itself is free of a protective line path provided for manipulation detection. The circuit board housing 100 is made of plastic.

3 zeigt eine Anordnung zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses 100. 3 shows an arrangement for producing a tamper-proof printed circuit board housing 100.

Die Anordnung weist einen Zufallsgenerator 300 zum Erzeugen eines gehäuseindividuellen Leitungspfadmusters als Steuerdatensatz im STL-Format auf. Der Steuerdatensatz dient zur Ansteuerung einer additiven Fertigungsvorrichtung in Form eines 3D-Druckers 200.The arrangement has a random number generator 300 for generating a housing-specific line path pattern as a control data record in STL format. The control data set is used to control an additive manufacturing device in the form of a 3D printer 200.

Ein Leiterplattengehäuse 100 ist im Arbeitsbereich des 3D-Druckers 200 bereitgestellt. Durch den 3D-Drucker 200 erfolgt ein Auftragen eines elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfads 50 auf einer Oberfläche OF des Leiterplattengehäuses 100. Dabei wird der 3D-Drucker 200 gemäß dem Steuerdatensatz, der auf Basis des vom Zufallsgenerator 300 erzeugten gehäuseindividuellen Leitungspfadmusters erstellt wurde, angesteuert.A circuit board case 100 is provided in the workspace of the 3D printer 200 . The 3D printer 200 applies an electrically conductive protective conduction path 50 to a surface OF of the printed circuit board housing 100. The 3D printer 200 is controlled according to the control data record that was created on the basis of the housing-specific conduction path pattern generated by the random number generator 300.

4 zeigt verschiedene Geometrien von Schutzleitungspfaden 50, die mittels additiver Fertigung auf Leiterplattengehäusen 100 aufgebracht wurden. 4 shows different geometries of protective conduction paths 50, which were applied to printed circuit board housings 100 by means of additive manufacturing.

Dazu zeigt 4a eine Draufsicht auf drei verschiedentlich ausgestaltete Leiterplattengehäuse 100. Das linke sowie das mittige Leiterplattengehäuse 100 weisen jeweils schlangenförmig ausgebildete Schutzleitungspfade 50 auf. Im rechten beispielhaften Leiterplattengehäuse 100 sind zusätzlich zum Schutzleitungspfad 50 vier Fotosensoren 60 angeordnet, über die ein Öffnen des Leiterplattengehäuses 100 detektiert werden kann.For this shows 4a a plan view of three differently configured printed circuit board housings 100. The left and the central printed circuit board housing 100 each have protective conductor paths 50 designed in the form of a snake. In addition to the protective line path 50, four photo sensors 60 are arranged in the exemplary printed circuit board housing 100 on the right, via which an opening of the printed circuit board housing 100 can be detected.

4b zeigt beispielhaft zwei weitere Leiterplattengehäuse 100 in Seitenansicht. Das linke Leiterplattengehäuse 100 weist einen schlangenförmig ausgebildeten elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfad 50 sowie genau einen Fotosensor 60 auf. 4b shows an example of two further printed circuit board housings 100 in a side view. The left printed circuit board housing 100 has a serpentine electrically conductive protective line path 50 and exactly one photo sensor 60 .

Das rechte Leiterplattengehäuse 100 der 4b verfügt aufgrund der vergleichsweise hohen Leitungsdichte des Schutzleitungspfads 50 über keinen zusätzlichen Fotosensor.The right circuit board housing 100 of 4b has no additional photo sensor due to the comparatively high line density of the protective line path 50 .

BezugszeichenlisteReference List

11
ASICASIC
1010
Leiterplattecircuit board
5050
Schutzleitungspfadprotection line path
6060
Fotosensorphoto sensor
100100
LeiterplattengehäusePCB housing
200200
3D-Drucker3D printer
300300
Zufallsgeneratorrandom generator
500500
elektronisches Systemelectronic system
S1..S3S1..S3
Verfahrensschritteprocess steps
OFOF
Oberfläche des Leiterplattengehäusessurface of the circuit board housing

Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines manipulationssicheren Leiterplattengehäuses (100) zum Einhausen einer mit wenigstens einem ASIC (1) ausgestatteten Leiterplatte (10), aufweisend die Schritte: - (S2) Erzeugen eines Leitungspfadmusters als Steuerdatensatz für eine additive Fertigungsvorrichtung; und - (S3) Auftragen eines elektrisch leitfähigen Schutzleitungspfads (50) mit dem erzeugten Leitungspfadmuster auf einer Oberfläche (OF) des Leiterplattengehäuses (100) durch Ansteuern der additiven Fertigungsvorrichtung gemäß des Steuerdatensatzes; dadurch gekennzeichnet, dass - die Schritte des Erzeugens und des Auftragens gehäuseindividuell durchgeführt werden.Method for producing a tamper-proof printed circuit board housing (100) for enclosing a printed circuit board (10) equipped with at least one ASIC (1), comprising the steps: - (S2) generating a line path pattern as a control data record for an additive manufacturing device; and - (S3) application of an electrically conductive protective line path (50) with the generated line path pattern on a surface (OF) of the printed circuit board housing (100) by controlling the additive manufacturing device according to the control data set; characterized in that - the steps of producing and applying are carried out individually for each housing. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem - beim Erzeugen des Steuerdatensatzes zusätzlich zum Leitungspfadmuster ein gehäuseindividueller Komponentenplan für die additive Fertigungsvorrichtung erzeugt wird; und bei dem - mindestens eine elektrische Sicherheitskomponente gemäß dem gehäuseindividuellen Komponentenplan auf der Oberfläche (OF) des Leiterplattengehäuses (100) mit Hilfe der additiven Fertigungsvorrichtung gemäß des Steuerdatensatzes gehäuseindividuell aufgetragen wird.procedure after claim 1 , in which - when the control data set is generated, a housing-specific component plan for the additive manufacturing device is generated in addition to the line path pattern; and in which - at least one electrical safety component is applied to the surface (OF) of the printed circuit board housing (100) individually to the housing in accordance with the housing-specific component plan using the additive manufacturing device in accordance with the control data record. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Leitungspfadmuster oder der Komponentenplan mit einem Zufallsgenerator (300) erzeugt wird.procedure after claim 1 or 2 , in which the line path pattern or the component plan is generated with a random number generator (300). Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad (50) oder die elektrische Sicherheitskomponente mit einem 3D-Drucker (200) aufgetragen wird.Method according to at least one of the preceding claims, in which the electrically conductive protective line path (50) or the electrical safety component is applied using a 3D printer (200). Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad (50) auf einer inneren Oberfläche des Leiterplattengehäuses (100) aufgetragen wird.Method according to at least one of the preceding claims, in which the electrically conductive protective line path (50) is applied to an inner surface of the circuit board housing (100). Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad (50) zusätzlich auf einer äußeren Oberfläche des Leiterplattengehäuses (100) aufgetragen wird.procedure after claim 5 , in which the electrically conductive protective line path (50) is additionally applied to an outer surface of the printed circuit board housing (100). Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der elektrisch leitfähige Schutzleitungspfad (50) nach dem Auftragen mittels einer Kunststoffschicht versiegelt wird.Method according to at least one of the preceding claims, in which the electrically conductive protective line path (50) is sealed by means of a plastic layer after application. Verfahren nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem die elektrische Sicherheitskomponente ein Fotosensor (60) oder ein Kondensator ist.procedure after claim 2 and one of the claims 3 until 7 , in which the electrical security component is a photo sensor (60) or a capacitor. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein jeweiliges gehäuseindividuelles Leitungspfadmuster nur einmalig verwendet wird und dafür vorzugsweise in einer dem Zufallsgenerator (300) zugeordneten Datenbank als bereits verwendet markiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which a respective housing-specific line path pattern is used only once and for this purpose is preferably marked as already used in a database assigned to the random number generator (300). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Steuerdatensatz im STL-Format erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the control data record is generated in STL format. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Leiterplattengehäuse (100) aus Kunststoff besteht.Procedure according to one of Claims 1 until 10 , in which the circuit board housing (100) consists of plastic.
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