DE102020133099A1 - Circuit board for electronic circuits - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte (2), welche aus mehreren mit Leiterbahnen (6a - 6d, 10a - 10d, 14a - 14c, 18a - 18d) versehenen und schichtförmig übereinander angeordneten sowie miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen (4, 8, 12, 16, 20) besteht, und welche mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen (26, 28) bestückt ist, wobei bestimmte Leiterbahnen (10a, 18a, 18b, 18c, 18d) und elektronische Bauteile (26, 28) zumindest einen gegen eine Manipulation und/oder ein Kopieren schutzbedürftigen Schaltkreis zur Steuerung einer Funktion bilden. Gemäß der Erfindung ist bei dieser Leiterplatte (2) vorgesehen, dass die Leiterbahnen (10a, 18a, 18b, 18c, 18d) des mindestens einen schutzbedürftigen Schaltkreises auf innerhalb der Leiterplatte (2, 2') liegenden Leiterplatinen (8, 16) angeordnet sind, und dass die diesem mindestens einem Schaltkreis zugeordneten elektronischen Bauteile (26, 28) innerhalb der Leiterplatte (2, 2') zwischen den innen liegenden Leiterplatinen (8, 16) eingebettet sind. Hierdurch ist der schutzbedürftige Schaltkreis auf kostengünstig gegen eine Manipulation sowie ein Kopieren geschützt, da die Leiterplatte (2) nur gewaltsam geöffnet werden kann und dabei zerstört würde.The invention relates to a printed circuit board (2), which consists of several printed circuit boards (4, 8, 12, 16 , 20) and which is equipped with active and/or passive electronic components (26, 28), certain conductor tracks (10a, 18a, 18b, 18c, 18d) and electronic components (26, 28) protecting at least one against manipulation and/or form a circuit for controlling a function that requires protection against copying. According to the invention, this printed circuit board (2) provides for the conductor tracks (10a, 18a, 18b, 18c, 18d) of the at least one circuit requiring protection to be arranged on printed circuit boards (8, 16) inside the printed circuit board (2, 2'). and that the electronic components (26, 28) associated with this at least one circuit are embedded within the printed circuit board (2, 2') between the inner printed circuit boards (8, 16). As a result, the circuit requiring protection is protected against manipulation and copying in a cost-effective manner, since the printed circuit board (2) can only be opened by force and would be destroyed in the process.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, welche aus mehreren mit Leiterbahnen versehenen und schichtförmig übereinander angeordneten sowie miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen besteht, und welche mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen bestückt ist, wobei bestimmte Leiterbahnen und elektronische Bauteile zumindest einen gegen eine Manipulation und/oder ein Kopieren schutzbedürftigen Schaltkreis zur Steuerung einer Funktion bilden.The invention relates to a printed circuit board, which consists of several printed circuit boards provided with conductor tracks and arranged in layers one above the other and glued or fused to one another, and which is equipped with active and/or passive electronic components, with certain conductor tracks and electronic components at least one being protected against manipulation and/or or form a copy-sensitive circuit for controlling a function.
Elektronische Steuergeräte von Fahrzeugen, wie Straßenfahrzeuge, Geländefahrzeuge und Schienenfahrzeuge, sind harten Betriebsbedingungen, wie Schwingungen, Stößen und Erschütterungen, Temperaturschwankungen sowie der Beaufschlagung mit Spritzwasser, Öl und Schmutz ausgesetzt. Zur Vermeidung der Anordnung mehrerer, jeweils für die Steuerung unterschiedlicher Funktionen vorgesehener und an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs angeordneter Steuergeräte kann ein einziges elektronisches Steuergerät genutzt werden, welches mehrere Steuerungsfunktionen ausführen und an einer zentralen Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Zur Erzielung kompakter Abmessungen weist ein derartiges Steuergerät vorteilhaft eine mehrlagige Leiterplatte auf, welche mehrere schichtförmig übereinander angeordnete, mit Leiterbahnen versehene Leiterplatinen aufweist. Die Leiterplatinen bestehen üblicherweise aus einem ausgehärteten faserverstärkten Phenolharz oder Epoxidharz, auf welche die aus Kupfer bestehenden Leiterbahnen galvanisch aufgetragen oder als Folie aufgeklebt und in einem photochemischen Prozess freigeätzt sind. Die als sogenannte Prepregs zunächst nicht vollständig ausgehärteten Leiterplatinen sind nach dem Aufschichten durch Verpressen miteinander verklebt oder verschmolzen worden. Eine derartige Leiterplatte weist mehrere, jeweils einer Steuerungsfunktion zugeordnete Schaltkreise auf, welche sich jeweils über mehrere Leiterbahnen auf benachbarten Leiterplatinen erstrecken können. Die Schaltkreise weisen passive elektronische Bauteile, wie Widerstände, Kondensatoren und Spulen sowie aktive elektronische Bauteile, wie Transistoren, Mikroprozessoren und Speicherbausteine (EPROMs) auf. Die elektronischen Bauteile sind zumindest an einer Außenseite der Leiterplatte angeordnet und über Durchkontaktierungen mit den zugeordneten Leiterbahnen elektrisch verbunden. Ein typischer Aufbau einer mehrlagigen Leiterplatte ist beispielsweise aus der
Mit bestimmten, aus Leiterbahnen und elektronischen Bauteilen gebildeten Schaltkreisen sind Steuerungsfunktionen realisiert, die, wie zum Beispiel abgasrelevante Steuerungsfunktionen von Verbrennungsmotoren, nicht manipulierbar oder aufgrund von herstellerspezifischem Know-How nicht kopierbar sein sollten. Eine Manipulation von Steuerungsfunktionen kann beispielsweise durch den Austausch von Steuerungsparametern, die in elektronischen Speicherbausteinen abgespeichert sind, oder durch den Austausch ganzer elektronischer Speicherbausteine mit darin abgespeicherten Steuerungsparametern erfolgen. Das Kopieren von Steuerungsfunktionen kann durch eine Untersuchung und Analyse der betreffenden Schaltkreise erfolgen.Control functions are implemented with certain circuits made up of conductor tracks and electronic components, which, for example control functions of combustion engines relevant to exhaust emissions, should not be manipulable or should not be copyable due to manufacturer-specific know-how. Control functions can be manipulated, for example, by exchanging control parameters that are stored in electronic memory modules, or by exchanging entire electronic memory modules with control parameters stored therein. Copying control functions can be done by examining and analyzing the circuits involved.
Als Zugriffschutz können Leiterplatten bekanntlich mit einer Schutzschicht versehen sein, durch welche die außenliegenden Leiterbahnen und elektronischen Bauteile vor einer mechanischen Beschädigung und dem Kontakt mit elektrisch leitenden Flüssigkeiten sowie vor einem unbefugten Zugriff geschützt werden können. Zudem sind bereits elektronische Steuergeräte mit verschiedenen Schutzvorrichtungen gegen einen unbefugten Zugriff auf Leiterplatten vorgeschlagen worden.As is known, printed circuit boards can be provided with a protective layer as access protection, by means of which the external conductor tracks and electronic components can be protected against mechanical damage and contact with electrically conductive liquids as well as against unauthorized access. In addition, electronic control devices with various protective devices against unauthorized access to printed circuit boards have already been proposed.
So ist in der
Aus der
In der
Außerdem ist aus der Druckschrift „Design Guide Embedding Technologie“, Version 2.0, Feb. 2017 der Firma Würth Elektronik GmbH & Co. KG eine mehrlagige und mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte bekannt geworden, wobei die Bauteile und Leiterbahnen innerhalb der Leiterplatte angeordnet sind.In addition, a multi-layer printed circuit board equipped with electronic components has become known from the publication "Design Guide Embedding Technologie", version 2.0, Feb. 2017, from the company Würth Elektronik GmbH & Co. KG, with the components and conductor tracks being arranged within the printed circuit board.
Angesichts des relativ hohen Aufwands zur Erzeugung der bekannten Zugriffschutzkonstruktionen an einer Leiterplatte für elektronische Schaltungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrlagige Leiterplatte vorzustellen, bei welcher die dortigen Leiterbahnen und die daran angeordneten elektronischen Bauteile zumindest eines schutzbedürftigen Schaltkreises einfacher sowie kostengünstiger gegen eine Manipulation und/oder ein Kopieren geschützt sind.In view of the relatively high cost of producing the known access protection constructions on a printed circuit board for electronic circuits, the invention is based on the object of presenting a multi-layer printed circuit board in which the conductor tracks there and the electronic components arranged thereon of at least one circuit requiring protection are protected more easily and cost-effectively against manipulation and /or copying are protected.
Diese Aufgabe ist durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This problem is solved by a circuit board with the features of
Die Erfindung betrifft demnach eine mehrlagige Leiterplatte, welche aus mehreren mit Leiterbahnen versehenen und schichtförmig übereinander angeordneten sowie miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen besteht, und welche mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen bestückt ist. Bestimmte Leiterbahnen und elektronische Bauteile bilden zumindest einen gegen eine Manipulation und/oder ein Kopieren schutzbedürftigen Schaltkreis zur Steuerung einer Funktion.The invention accordingly relates to a multi-layer printed circuit board, which consists of a plurality of printed circuit boards provided with conductor tracks and arranged in layers one above the other and glued or fused to one another, and which is equipped with active and/or passive electronic components. Certain printed conductors and electronic components form at least one circuit for controlling a function that requires protection against manipulation and/or copying.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die Leiterbahnen des mindestens einen schutzbedürftigen Schaltkreises auf innerhalb der Leiterplatte liegenden Leiterplatinen angeordnet sind, und dass die diesem mindestens einem Schaltkreis zugeordneten elektronischen Bauteile innerhalb der Leiterplatte zwischen den innen liegenden Leiterplatinen eingebettet sind.In order to solve the task at hand, it is provided that the conductor tracks of the at least one circuit requiring protection are arranged on printed circuit boards located within the printed circuit board, and that the electronic components assigned to this at least one circuit are embedded within the printed circuit board between the internal printed circuit boards.
Eine solche mehrlagige Leiterplatte kann ein Bestandteil eines elektronischen Steuergeräts für ein Fahrzeug sein, welches zur Steuerung zumindest einer Funktion des Fahrzeugs vorgesehen ist.Such a multi-layer circuit board can be a component of an electronic control unit for a vehicle, which is provided for controlling at least one function of the vehicle.
Durch die Anordnung der Leiterbahnen auf den innen liegenden Leiterplatinen der mehrlagigen Leiterplatte und die Einbettung der elektronischen Bauteile innerhalb der Leiterplatte zwischen den innen liegenden Leiterplatinen ist der mindestens eine schutzbedürftige Schaltkreis auf vergleichsweise einfache und kostengünstige Weise gegen eine Manipulation sowie ein Kopieren geschützt, da die Leiterplatte nur gewaltsam geöffnet werden kann und dabei zerstört würde.The arrangement of the conductor tracks on the internal printed circuit boards of the multi-layer printed circuit board and the embedding of the electronic components within the printed circuit board between the internal printed circuit boards protects the at least one circuit requiring protection against manipulation and copying in a comparatively simple and cost-effective manner, since the printed circuit board can only be opened by force and would be destroyed in the process.
Zur platzsparenden und optimal geschützten Anordnung sind die elektronischen Bauteile als SMD-Bauteile (SMD = surface mounted device) ausgebildet sowie auf mindestens einer der innen liegenden Leiterplatinen auf ihrer mit Leiterbahnen versehenen Innenseite angeordnet.For a space-saving and optimally protected arrangement, the electronic components are in the form of SMD components (SMD=surface mounted device) and are arranged on at least one of the printed circuit boards located on the inside, which is provided with conductor tracks.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass eine bestückungsseitig unmittelbar benachbart zu der mit den elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatine angeordnete weitere Leiterplatine Ausnehmungen aufweist, wobei diese Ausnehmungen derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die elektronischen Bauteile berührungslos in diese hineinragen.Provision can be made here for a further printed circuit board which is arranged immediately adjacent to the printed circuit board fitted with the electronic components on the assembly side to have recesses, these recesses being designed and arranged in such a way that the electronic components project into them without making contact.
Die gerade genannten Ausnehmungen in der unmittelbar benachbarten weiteren Leiterplatine können mit eingeschlossener Umgebungsluft gefüllt sein.The recesses just mentioned in the immediately adjacent additional printed circuit board can be filled with enclosed ambient air.
Zur Vermeidung von temperaturabhängigen und außendruckabhängigen Druckschwankungen sowie zur Vermeidung einer dortigen Kondensation von Luftfeuchtigkeit können die Ausnehmungen in der unmittelbar benachbarten weiteren Leiterplatine jedoch auch mit einem Gießharz oder mit einem anderen elektrisch isolierenden Material verfüllt sein.However, to avoid temperature-dependent and external pressure-dependent pressure fluctuations and to avoid condensation of atmospheric moisture there, the recesses in the immediately adjacent further printed circuit board can also be filled with a cast resin or with another electrically insulating material.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Leiterbahnen des mindestens einen schutzbedürftigen Schaltkreises auf benachbarten Leiterplatinen angeordnet sind, und dass zumindest zwei auf den benachbarten Leiterplatinen angeordnete Leiterbahnen zum Schutz vor äußeren Einflüssen über eine vergrabene Durchkontaktierung und somit von außen nicht erreichbar elektrisch miteinander verbunden sind.Finally, it can be provided that the conductor tracks of the at least one circuit requiring protection are arranged on adjacent circuit boards, and that at least two conductor tracks arranged on the adjacent circuit boards are electrically connected to one another to protect against external influences via a buried via and thus not accessible from the outside.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
-
1 eine erste Ausführungsform einer die Merkmale der Erfindung aufweisende Leiterplatte in einer schematischen Schnittansicht, und -
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte, ebenfalls in einer schematischen Schnittansicht.
-
1 a first embodiment of a circuit board having the features of the invention in a schematic sectional view, and -
2 a second embodiment of a circuit board according to the invention, also in a schematic sectional view.
In
Die erste, obere Leiterplatine 4 ist auf ihrer Außenseite mit vier Leiterbahnen 6a, 6b, 6c, 6d versehen. Die hierzu unmittelbar benachbarte, darunter angeordnete zweite Leiterplatine 8 weist auf ihrer Außenseite ebenfalls vier Leiterbahnen 10a, 10b, 10c, 10d auf. Die unterste, dritte Leiterplatine 12 weist auf ihrer Außenseite drei Leiterbahnen 14a, 14b, 14c auf. Die hierzu unmittelbar benachbarte, darüber liegende vierte Leiterplatine 16 trägt auf ihrer Innenseite vier Leiterbahnen 18a, 18b, 18c, 18d. Die zwischen den beiden innen liegenden Leiterplatinen 8, 16 angeordnete mittlere beziehungsweise fünfte Leiterplatine 20 weist zumindest in dem in
Die beiden Leiterbahnen 10a, 18a der beiden innen liegenden Leiterplatinen 8, 16 sind über eine vergrabene Durchkontaktierung 22 und somit von außen unerreichbar elektrisch miteinander verbunden. Dagegen sind die Leiterbahnen 6d, 10d, 14c, 18d der beiden äußeren Leiterplatinen 4, 8 sowie innen liegenden Leiterplatinen 4, 8, 12, 16 über eine offene Durchkontaktierung 24 und damit von außen erreichbar elektrisch miteinander verbunden.The two conductor tracks 10a, 18a of the two inner printed
Auf der mit den Leiterbahnen 18a, 18b, 18c, 18d versehenen Innenseite der unten sowie innen liegenden vierten Leiterplatine 16 sind zwei als SMD-Bauteile ausgebildete elektronische Bauteile 26, 28 angeordnet. Das erste elektronische Bauteil 26 ist über Lötverbindungen mit den beiden Leiterbahnen 18a, 18b der unten und innen liegenden vierten Leiterplatine 16 elektrisch verbunden. Das zweite elektronische Bauteil 28 ist über Lötverbindungen mit den beiden anderen Leiterbahnen 18c, 18d dieser unten und innen liegenden vierten Leiterplatine 16 elektrisch verbunden.Two
Die mittlere, fünfte Leiterplatine 20 weist zwei Ausnehmungen 30, 32 auf, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die beiden erwähnten elektronischen Bauteile 26, 28 berührungslos in diese hineinragen. In dem in
Zumindest die Leiterbahnen 10a, 18a - 18d der innen liegenden zweiten und vierten Leiterplatine 8, 16 sowie die elektronischen Bauteile 26, 28 bilden einen gegen eine Manipulation und/oder ein Kopieren schutzbedürftigen Schaltkreis zur Steuerung einer Funktion eines Fahrzeugs. Durch die Anordnung der Leiterbahnen 10a, 18a - 18d auf den innen liegenden zweiten und vierten Leiterplatine 8, 16 sowie die Einbettung der elektronischen Bauteile 26, 28 innerhalb der Leiterplatte 2 zwischen diesen beiden Leiterplatinen 8,16 ist der schutzbedürftige Schaltkreis auf einfache und kostengünstige Weise gegen eine Manipulation sowie gegen ein Kopieren geschützt, da die Leiterplatte 2 nur gewaltsam geöffnet werden kann und dabei zerstört würde.At least the conductor tracks 10a, 18a-18d of the inner second and fourth
Die in
BezugszeichenlisteReference List
- 22
- Mehrlagige Leiterplatte (erste Ausführungsform)Multilayer Printed Circuit Board (First Embodiment)
- 2'2'
- Mehrlagige Leiterplatte (zweite Ausführungsform)Multilayer Printed Circuit Board (Second Embodiment)
- 44
- Erste LeiterplatineFirst circuit board
- 6a - 6d6a - 6d
-
Leiterbahnen an der Leiterplatine 4Conductor tracks on the printed
circuit board 4 - 88th
- Zweite LeiterplatineSecond circuit board
- 10a - 10d10a - 10d
-
Leiterbahnen an der Leiterplatine 8Conductor tracks on the printed
circuit board 8 - 1212
- Dritte LeiterplatineThird circuit board
- 14a - 14c14a - 14c
-
Leiterbahnen an der Leiterplatine 12Conductor tracks on the printed
circuit board 12 - 1616
- Vierte LeiterplatineFourth circuit board
- 18a - 18d18a - 18d
-
Leiterbahnen an der Leiterplatine 16Conductor tracks on the printed
circuit board 16 - 2020
- Fünfte (mittlere) LeiterplatineFifth (middle) circuit board
- 2222
- Vergrabene DurchkontaktierungBuried Via
- 2424
- Offene DurchkontaktierungOpen via
- 2626
- Erstes elektronisches BauteilFirst electronic component
- 2828
- Zweites elektronisches BauteilSecond electronic component
- 3030
- Erste AusnehmungFirst recess
- 3232
- Zweite AusnehmungSecond recess
- 3434
- Erste EinfüllbohrungFirst filling hole
- 3636
- Erste EntlüftungsbohrungFirst vent hole
- 3838
- Zweite EinfüllbohrungSecond filling hole
- 4040
- Zweite EntlüftungsbohrungSecond vent hole
- 4242
- Gießharzcasting resin
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |