DE102021129176B4

DE102021129176B4 - Auf manipulation reagierende baugruppe mit strukturmaterial in einem abgedichteten innenraum und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE102021129176B4
Application number: DE102021129176.3A
Authority: DE
Inventors: Hongqing Zhang; Jay A. Bunt; Shidong Li; Zhigang Song; Junjun Li; Guoda LIAN
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2041-11-11
Also published as: GB202116911D0; GB2605234A; GB2605234B; US11191155B1; CN114630521A; CN114630521B; DE102021129176A1

Abstract

Auf Manipulation reagierende Baugruppe (600; 700; 700'; 1010; 1100), die aufweist:eine Leiterplatte (610), wobei die Leiterplatte eine elektronische Komponente (602, 602') umfasst;eine Gehäusebaugruppe, die an der Leiterplatte angebracht ist, um die elektronische Komponente in einem sicheren Volumen (601, 601') einzuschließen, wobei die Gehäusebaugruppe aufweist:ein Gehäuse (620, 620') mit einer Innenwand (621, 621') und einer Außenwand (622, 622'), wobei die Innenwand und die Außenwand einen Spalt dazwischen aufweisen, der einen abgedichteten Innenraum (623, 623') des Gehäuses definiert, und das Gehäuse an der Leiterplatte angebracht ist, um Definieren des sicheren Volumens zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte zu ermöglichen;den abgedichteten Innenraum des Gehäuses, der unter Druck steht oder drucklos ist; undein Strukturmaterial (701) innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses, wobei das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum verhindert, dadurch, dass der abgedichtete Innenraum des Gehäuses unter Druck steht oder drucklos ist, wobei das Strukturmaterial den abgedichteten Innenraum des Gehäuses im Wesentlichen ausfüllt; undeinen Drucksensor (640, 640'), der den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses erfasst, um Erkennen einer Druckänderung, die auf ein Manipulationsereignis hinweist, zu ermöglichen.

Description

HINTERGRUND
Viele Tätigkeiten erfordern eine sichere elektronische Datenübertragung. Um eine sichere elektronische Datenübertragung zu ermöglichen, kann ein Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystem auf einer elektronischen Baugruppe oder Leiterplattenbaugruppe implementiert werden, die in einer mit einem Datenübertragungsnetzwerk verbundenen Einrichtung enthalten ist. Eine solche elektronische Baugruppe ist ein verlockendes Ziel für Angreifer, da sie Codes oder Schlüssel zum Entschlüsseln abgefangener Nachrichten oder zum Verschlüsseln betrügerischer Nachrichten enthalten kann. Um dies zu verhindern, kann die elektronische Baugruppe in ein Gehäuse eingebaut werden, das dann von einem Sicherheitssensor umgeben und mit Polyurethanharz ummantelt wird. Bei dem Sicherheitssensor kann es sich in einer oder mehreren Ausführungsformen um eine Bahn oder eine Folie aus isolierendem Material handeln, auf dem , z.B. eng beieinander liegende Leitungen, angebracht sind. Ist der Sensor beschädigt, werden die unterbrochen, und die Beschädigung kann erkannt werden, um ein Alarmsignal auszulösen. Das Alarmsignal kann an einen Überwachungsschaltkreis weitergeleitet werden, um einen Angriff auf die Integrität der Baugruppe zu melden und ein Löschen der in der elektronischen Baugruppe gespeicherten Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsschlüssel auszulösen.
Die Druckschrift US 6 396 400 B1 betrifft ein Sicherheitssystem, das darin enthaltene Informationen schützt. Das Sicherheitssystem umfasst: ein erstes inneres Gehäuse, das zu schützende Informationen enthält; ein zweites inneres Gehäuse, wobei das erste innere Gehäuse innerhalb des zweiten inneren Gehäuses angeordnet ist, um ein Zwischenraumvolumen zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Gehäuse zu erzeugen, wobei in dem Zwischenraumvolumen ein Vakuum gebildet wird; eine Sicherheitslogik, die in dem ersten inneren Gehäuse enthalten ist, und mindestens einen Druckwandler, der mit der Sicherheitslogik gekoppelt ist, um den Druck des Zwischenraumvolumens zu erfassen; die Sicherheitslogik auf ein Drucksignal von dem mindestens einen Druckwandler reagiert, indem sie die zu schützende Information verändert.
Die Druckschrift US 2019 / 0 313 526 A1 betrifft manipulationssichere Baugruppen und Herstellungsverfahren, die Flüssigkristall-Polymerschichten in fester Form verwenden. Die auf Manipulationen reagierenden Baugruppen umfassen eine Leiterplatte und eine Gehäusebaugruppe, die an der Leiterplatte befestigt ist, um eine oder mehrere elektronische Komponenten, die mit der Leiterplatte verbunden sind, in einem sicheren Volumen einzuschließen. Die Baugruppe umfasst einen Sensor, der auf Manipulationen reagiert, eine dreidimensionale mehrschichtige Sensorstruktur, die mehrere Flüssigkristallpolymerschichten umfasst, und mindestens eine Schaltung zur Erkennung von Manipulationen. Die mindestens eine Schaltung zur Erkennung von Manipulationen umfasst eine oder mehrere Schaltungsleitungen in einem Muster zur Erkennung von Manipulationen, das auf mindestens einer Flüssigkristallpolymerschicht der mehreren Flüssigkristallpolymerschichten angeordnet ist. Ferner ist eine Überwachungsschaltung vorgesehen, die innerhalb des Sicherheitsvolumens angeordnet ist, um die mindestens eine Schaltung zur Erkennung von Manipulationen des auf Manipulationen reagierenden Sensors auf ein Manipulationsereignis zu überwachen.
Die Druckschrift US 2017 / 0 316 228 A1 betrifft eine manipulationssichere elektronische Verpackung, die ein Gehäuse, das zumindest teilweise mindestens ein elektronisches Bauteil innerhalb eines sicheren Volumens einschließt, ein zweiphasiges dielektrisches Fluid innerhalb des sicheren Volumens und einen Detektor zur Erkennung von Manipulationen umfasst. Der Detektor zur Erkennung von Manipulationen überwacht zumindest teilweise die Temperatur und den Druck des zweiphasigen dielektrischen Fluids. Im Betrieb weicht das zweiphasige dielektrische Fluid von einer festgelegten Sättigungslinie des zweiphasigen dielektrischen Fluids innerhalb des sicheren Volumens mit einem Eindringungsereignis in das sichere Volumen ab, und der Manipulationsdetektor erkennt anhand der Überwachung der Temperatur und des Drucks des zweiphasigen dielektrischen Fluids die Abweichung von der festgelegten Sättigungslinie und damit das Auftreten des Eindringungsereignisses.
Die Druckschrift EP 3 444 736 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Speichern und Zugreifen auf geheime Benutzerauthentifizierungsdaten. Die Vorrichtung umfasst ein Datenspeichersystem zum Speichern der geheimen Benutzerauthentifizierungsdaten. Ein Kontrollsystem ermöglicht den selektiven Zugriff auf die geheimen Benutzerauthentifizierungsdaten. Es ist eine Datenschnittstelle vorgesehen, und eine interne Schaltung der Vorrichtung ermöglicht es, die geheimen Benutzerauthentifizierungsdaten von der Datenschnittstelle dem Datenspeichersystem zur Speicherung zuzuführen. Die interne Schaltung wird deaktiviert, um die Datenschnittstelle als Reaktion auf einen Deaktivierungsbefehl funktionsunfähig zu machen, wodurch verhindert wird, dass ein unbefugter Benutzer über die Datenschnittstelle Zugriff auf die geheimen Benutzerauthentifizierungsdaten erhält.
Die Druckschrift DE 102 52 329 A1 betrifft einen Sicherheitschip mit einem Datenspeicher, insbesondere Schlüsselspeicher, und einer Sicherungseinrichtung zur Detektierung eines Zugriffsversuchs auf den Datenspeicher und, im Falle einer solchen Detektierung, zur Löschung des Datenspeichers. Die Sicherungseinrichtung umfasst mindestens einen Hohlraum und ein Sensorsystem, welches aufgrund einer charakteristischen Zustandsänderung im Hohlraum die Löschung des Datenspeichers bewirkt.
Die Druckschrift DE 11 2016 003 031 T5 betrifft eine elektronische Schaltung, die aufweist: eine mehrschichtige Leiterplatte; und einen auf Manipulation ansprechenden Sensor, der in die mehrschichtige Leiterplatte integriert ist, wobei der auf Manipulation ansprechende Sensor zumindest zum Teil einen sicheren Raum definiert, der der mehrschichtigen Leiterplatte zugehörig ist.
KURZDARSTELLUNG
Die Erfindung betrifft auf Manipulation reagierende Baugruppen und Verfahren zu deren Herstellung, deren Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben sind. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei einem oder mehreren Aspekten wird hier eine auf Manipulation reagierende Baugruppe bereitgestellt, die eine Leiterplatte, eine an der Leiterplatte befestigte Gehäusebaugruppe und einen Drucksensor umfasst. Die Leiterplatte enthält eine elektronische Komponente, und die Gehäusebaugruppe ist an der Leiterplatte so angebracht, dass sie die elektronische Komponente in einem sicheren Volumen einschließt. Die Gehäusebaugruppe umfasst ein Gehäuse und ein Strukturmaterial. Das Gehäuse umfasst einen abgedichteten Innenraum innerhalb des Gehäuses, und das Strukturmaterial befindet sich innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses. Das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses verhindert ein Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum. Der Drucksensor misst den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses, um es zu ermöglichen, eine Druckänderung zu erkennen, die auf ein Manipulationsereignis hinweist.
Bei einem anderen Aspekt wird eine auf Manipulation reagierende Baugruppe bereitgestellt, die eine Leiterplatte, mehrere elektronische Komponenten, eine erste Gehäusebaugruppe, eine zweite Gehäusebaugruppe und einen Drucksensor umfasst. Die Leiterplatte umfasst eine erste Seite und eine zweite Seite, wobei es sich bei der ersten Seite und zweiten Seite um gegenüberliegende Seiten der Leiterplatte handelt. Die mehreren elektronischen Komponenten umfassen mindestens eine erste elektronische Komponente, die mit der ersten Seite der Leiterplatte verbunden ist, und mindestens eine zweite elektronische Komponente, die mit der zweiten Seite der Leiterplatte verbunden ist. Die erste Gehäusebaugruppe ist an der ersten Seite der Leiterplatte angebracht, um die mindestens eine erste elektronische Komponente, die mit der ersten Seite der Leiterplatte verbunden ist, in einer ersten Kammer eines sicheren Volumens einzuschließen. Die erste Gehäusebaugruppe umfasst ein Gehäuse und ein Strukturmaterial. Das Gehäuse weist einen abgedichteten Innenraum innerhalb des Gehäuses auf, und das Strukturmaterial befindet sich innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses. Das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses verhindert ein Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum. Die zweite Gehäusebaugruppe ist an der zweiten Seite der Leiterplatte angebracht, um die mindestens eine zweite elektronische Komponente, die mit der zweiten Seite der Leiterplatte verbunden ist, in einer zweiten Kammer des sicheren Volumens einzuschließen. Der Drucksensor misst den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses der ersten Gehäusebaugruppe, um es zu ermöglichen, eine Druckänderung zu erkennen, die auf ein Manipulationsereignis hinweist.
Bei einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Bereitstellen einer Leiterplatte mit einer elektronischen Komponente und Anbringen einer Gehäusebaugruppe an der Leiterplatte, um die elektronische Komponente in einem sicheren Volumen einzuschließen. Die Gehäusebaugruppe umfasst ein Gehäuse und ein Strukturmaterial. Das Gehäuse umfasst einen abgedichteten Innenraum innerhalb des Gehäuses, und das Strukturmaterial befindet sich innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses. Das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses verhindert ein Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum. Das Verfahren umfasst weiterhin Bereitstellen eines Drucksensors, um den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses zu messen, um es zu ermöglichen, eine Druckänderung zu erkennen, die auf ein Manipulationsereignis hinweist.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden durch die hier beschriebenen Techniken umgesetzt. Weitere Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden hier im Einzelnen beschrieben und als Teil der beanspruchten Aspekte angesehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden besonders hervorgehoben und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung eindeutig als Beispiele beansprucht. Das Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

1A eine Querschnitts-Seitenansicht einer Ausführungsform eines manipulationssicheren elektronischen Moduls (electronic package) oder einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe ist, die (teilweise) ein Gehäuse (enclosure) und eine mehrschichtige Leiterplatte mit einem eingebetteten manipulationserkennenden Schaltkreis umfasst;
1B eine Draufsicht auf die mehrschichtige Leiterplatte von 1A ist;
2 eine Ausführungsform eines auf Manipulation reagierenden Sensors mit Leitungen zeigt, die zumindest teilweise mindestens einen manipulationserkennenden Schaltkreis bilden;
3 eine teilweise Querschnitts-Seitenansicht einer ausführlicheren Ausführungsform der auf Manipulation reagierenden Baugruppe der 1A und 1B ist, die (teilweise) ein Gehäuse und eine mehrschichtige Leiterplatte mit eingebetteten manipulationserkennenden Schaltkreisen umfasst;
4 eine Ausführungsform eines Prozesses zum Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte mit einem eingebetteten manipulationserkennenden Schaltkreis gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist;
die 6A bis 6C eine Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe zeigen, die ein mögliches Verformen des Gehäuses bei Überdruck oder Unterdruck der abgedichteten Innenräume des Gehäuses veranschaulicht;
die 7A und 7B Querschnitts-Seitenansichten weiterer Ausführungsformen einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe (z.B. wie in 5 dargestellt) mit einem Strukturmaterial innerhalb des abgedichteten Innenraums/der abgedichteten Innenräume gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung sind;
8A eine teilweise Darstellung eines Strukturmaterials für eine auf Manipulation reagierende Baugruppe gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist;
8B eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform des Strukturmaterials von 8A gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist;
die 9A bis 9D eine Ausführungsform eines Prozesses zum Herstellen eines Gehäuses für eine auf Manipulation reagierende Baugruppe mit Strukturmaterial wie in 7B gezeigt gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung darstellen;
10A eine weitere Ausführungsform eines Strukturmaterials mit einer Epoxidbeschichtung zeigt, die ein Gehäuse einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung bildet;
10B eine Querschnitts-Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe mit Gehäusen wie in 10A gezeigt gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist; und
11 eine Querschnitts-Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe mit einem Gehäuse, das mehrere abgedichtete Innenräume mit Strukturmaterial aufweist, gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Aspekte der vorliegenden Erfindung und bestimmte Merkmale, Vorteile und Einzelheiten davon werden im Folgenden unter Bezugnahme auf das/die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte(n) nichteinschränkende(n) Beispiel(e) ausführlicher erläutert. Auf die Beschreibung bekannter Werkstoffe, Herstellungswerkzeuge, Verarbeitungstechniken usw. wird verzichtet, um die Erfindung durch zu viele Einzelheiten nicht unnötig zu überfrachten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die ausführliche Beschreibung und das/die spezifische(n) Beispiel(e) zwar Aspekte der Erfindung aufzeigen, jedoch nur zur Veranschaulichung dienen und keine Einschränkung darstellen. Verschiedene Ersetzungen, Änderungen, Ergänzungen und/oder Ausgestaltungen im Rahmen des Grundgedankens und/oder des Anwendungsbereichs der zugrunde liegenden erfinderischen Konzepte sind für den Fachmann in dieser Offenbarung offensichtlich. Weiterhin wird im Folgenden auf die Zeichnungen verwiesen, die zum besseren Verständnis nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, wobei gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Figuren gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass hier zahlreiche erfinderische Aspekte und Merkmale offenbart werden, und sofern sich diese nicht gegenseitig ausschließen, ist jeder offenbarte Aspekt oder jedes offenbarte Merkmal mit jedem anderen offenbarten Aspekt oder Merkmal kombinierbar, wie es für eine bestimmte Anwendung, zum Beispiel eine auf Manipulation reagierende Baugruppe, gewünscht wird.
Die 1A und 1B zeigen eine Ausführungsform eines manipulationssicheren elektronischen Moduls oder einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe 100, die eine oder mehrere elektronische Komponenten umfasst, z.B. einen Schaltkreis 115 und/oder elektronische Einheiten (oder Elemente) 102, die mit einer mehrschichtigen Leiterplatte 110 verbunden sind.
Gemeinsam Bezug nehmend auf die 1A und 1B befindet sich der Schaltkreis 115 auf der mehrschichtigen Leiterplatte 110 oder ist in diese eingebettet, die auch einen eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensor 111 aufweist, der es teilweise ermöglicht, ein der mehrschichtigen Leiterplatte 110 zugehöriges sicheres Volumen 101 zu definieren, das sich (in einer oder mehreren Ausführungsformen) in die mehrschichtige Leiterplatte 110 hinein erstreckt. Insbesondere in der Ausführungsform der 1A und 1B kann das sichere Volumen 101 teilweise innerhalb der mehrschichtigen Leiterplatte 110 und teilweise über der mehrschichtigen Leiterplatte 110 liegen. Eine oder mehrere elektronische Einheiten 102 sind auf der mehrschichtigen Leiterplatte 110 innerhalb des sicheren Volumens 101 angebracht und können beispielsweise ein oder mehrere Verschlüsselungsmodule und/oder Entschlüsselungsmodule und/oder zugehörige Komponenten umfassen, die innerhalb des manipulationssicheren elektronischen Moduls geschützt werden sollen. In einer oder mehreren Implementierungen können die eine oder mehrere zu schützende elektronischen Komponenten z.B. Komponenten einer sicheren Datenübertragungskarte eines Computersystems umfassen.
Das manipulationssichere elektronische Modul 100 umfasst weiterhin ein Gehäuse 120, z.B. ein sockelartiges Gehäuse, das an der mehrschichtigen Leiterplatte 110 angebracht ist, z.B. in einer durchgehenden Rille (oder einem Graben) 112, die bzw. der in einer oberen Fläche der mehrschichtigen Leiterplatte 110 gebildet wird, und das an der mehrschichtigen Leiterplatte 110 befestigt ist, z.B. mit einem Strukturklebstoff, der in der durchgehenden Rille 112 aufgetragen ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Gehäuse 120 aus einem wärmeleitenden Material bestehen und als Kühlkörper fungieren, um Kühlen der einen oder mehreren elektronischen Komponenten 102 innerhalb des sicheren Volumens zu ermöglichen. Ein Sicherheitsnetz oder ein auf Manipulation reagierender Sensor 121 kann dem Gehäuse 120 zugehörig sein, z.B. das die Innenfläche des Gehäuses 120 umgibt, um in Kombination mit dem auf Manipulation reagierenden Sensor 111, der in die mehrschichtige Leiterplatte 110 eingebettet ist, Definieren des sicheren Volumens 101 zu ermöglichen. In einer oder mehreren anderen Implementierungen kann das Gehäuse 120 sicher an einer Oberfläche der mehrschichtigen Leiterplatte 110 (ohne durchgehende Rille) befestigt sein, z.B. mit einem Haftmaterial wie Epoxid oder einem anderen Klebstoff.
Kurz gesagt, der auf Manipulation reagierende Sensor 121 kann in einem oder mehreren Beispielen eine oder mehrere manipulationserkennende Schichten umfassen, die Schaltkreisleitungen oder Leiterbahnen umfassen, die auf einer oder beiden Seiten einer Strukturschicht bereitgestellt werden, bei der es sich in einer oder mehreren Implementierungen um eine flexible Isolierschicht oder -folie handeln kann. Die Schaltkreisleitungen auf einer oder beiden Seiten der flexiblen Schicht können eine solche Leitungsbreite und einen solchen Abstand zueinander aufweisen, dass ein Durchstoßen der Schicht an einem beliebigen Punkt zu einer Beschädigung einer oder mehrerer der Schaltkreisleitungen oder Leiterbahnen führt. In einer oder mehreren Implementierungen können die Schaltkreisleitungen einen oder mehrere Leiter definieren, die in einem Netzwerk mit einer Gehäuseüberwachung oder einem Detektor 103 elektrisch verbunden werden können, der z.B. den Widerstand auf den Leitungen überwacht. Wird eine Widerstandsänderung erkannt, die durch Durchtrennen oder Beschädigen einer oder mehrerer der Leitungen verursacht wird, führt dies dazu, dass die Informationen in dem sicheren Volumen automatisch gelöscht werden. Die Leitungen des auf Manipulation reagierenden Sensors können ein beliebiges Muster aufweisen, z.B. ein sinusförmiges Muster, um es zu erschweren, die manipulationserkennende Schicht zu durchstoßen, ohne dass dies erkannt wird.
Um den Widerstand zu überwachen, kann eine Vielfalt von Materialien zum Bilden der Schaltkreisleitungen verwendet werden. Die Schaltkreisleitungen können z.B. aus einem Metall oder einer Metalllegierung wie Kupfer oder Silber oder aus einem eigenleitfähigen Polymer, aus Kohlenstofftinte oder Nickel-Phosphor (NiP) oder aus OhmegaPly^®, angeboten von Ohmega Technologies, Inc. in Culver City, Kalifornien (USA), oder aus Ticer™, angeboten von Ticer Technologies, Chandler, Arizona (USA), gebildet werden. Der Prozess zum Bilden der feinen Schaltkreisleitungen oder Leiterbahnen hängt zum Teil von der Wahl der Materialien für die Schaltkreisleitungen ab. Wenn z.B. Schaltkreisleitungen aus Kupfer hergestellt werden, kann ein additives Fertigungsverfahren, z.B. Plattieren von Kupferbahnen, oder ein subtraktives Fertigungsverfahren, z.B. das Wegätzen von unerwünschtem Kupfer zwischen den Leiterbahnen, eingesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, können die Schaltkreisleitungen des/der auf Manipulation reagierenden Sensors/Sensoren, die die Innenfläche(n) des Gehäuses 120 auskleiden oder sogar direkt auf einer oder mehreren Schichten aufgedruckt sind, die über der Innenfläche des Gehäuses 120 gebildet sind, in einer oder mehreren Implementierungen verbunden werden, um ein oder mehrere Erkennungsnetzwerke zu definieren.
Wird eine flexible Schicht über der Innenfläche des Gehäuses 120 verwendet, kann die flexible Schicht aus einem kristallinen Polymermaterial gebildet werden. Das kristalline Polymer kann zum Beispiel Polyvinylidendifluorid (PVDF), Kapton oder ein anderes kristallines Polymermaterial umfassen. Ein kristallines Polymer kann vorteilhafterweise viel dünner hergestellt werden, während die strukturelle Integrität des flexiblen Substrats erhalten bleibt, was auch zu einem besseren Faltverhalten und einer größeren Zuverlässigkeit des Sensors nach einem Falten führt.
Wie in 1B dargestellt, können ein oder mehrere externe Schaltkreis-Verbindungsdurchgänge 113 in der mehrschichtigen Leiterplatte 110 bereitgestellt werden, um eine elektrische Verbindung zu der einen oder mehreren elektronischen Komponenten innerhalb des sicheren Volumens 101 herzustellen. Dieser eine oder diese mehreren externen Schaltkreis-Verbindungsdurchgänge 113 können eine elektrische Verbindung zu einer oder mehreren externen Signalleitungen oder -ebenen (nicht dargestellt) herstellen, die in die mehrschichtige Leiterplatte 110 eingebettet sind und sich zum Beispiel in einen sicheren Grundbereich des sicheren Volumens 101 (oder darunter) erstrecken. Elektrische Verbindungen zum und vom sicheren Volumen 101 können durch Verbinden mit diesen externen Signalleitungen oder -ebenen innerhalb der mehrschichtigen Leiterplatte 110 bereitgestellt werden.
Wie bereits erwähnt, kann das sichere Volumen 101 so bemessen sein, dass es eine oder mehrere zu schützende elektronische Komponenten aufnehmen kann, und es kann so ausgebildet sein, dass es sich in die mehrschichtige Leiterplatte 110 hinein erstreckt. In einer oder mehreren Implementierungen umfasst die mehrschichtige Leiterplatte 110 eine elektrische Verbindung innerhalb des sicheren Volumens 101, die in der Platte definiert ist, z.B. zum elektrischen Verbinden einer oder mehrerer manipulationserkennender Schichten des eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensors 111 mit zugehörigen Überwachungsschaltkreisen, die ebenfalls innerhalb des sicheren Volumens 101 angeordnet sind, zusammen mit z.B. einer oder mehreren Tochterkarten wie Speicher-DIMMs, PCIe-Karten, Prozessorkarten usw.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in den 1A und 1B dargestellte Ausführungsform des Verpackens nur als Beispiel dargestellt ist. Es können auch andere Konfigurationen des Gehäuses 120 oder der mehrschichtigen Leiterplatte 110 verwendet werden, und/oder es können auch andere Ansätze zum Verbinden des Gehäuses 120 und der mehrschichtigen Leiterplatte 110 verwendet werden. In einer oder mehreren anderen Implementierungen kann das Gehäuse 120 zum Beispiel sicher an einer Oberfläche der mehrschichtigen Leiterplatte 110 (ohne durchgehende Rille) befestigt sein, z.B. mit einem haftenden Strukturmaterial wie Epoxid oder einem anderen Klebstoff.
2 zeigt einen Teil einer Ausführungsform einer manipulationserkennenden Schicht 205 (oder einer auf Laser und Durchstoßen reagierenden Schicht) eines auf Manipulation reagierenden Sensors 200 oder Sicherheitssensors. In 2 umfasst die manipulationserkennende Schicht 205 Schaltkreisleitungen oder Leiterbahnen 201, die auf einer oder beiden gegenüberliegenden Seiten einer Schicht, z.B. einer flexiblen Schicht 202, bereitgestellt werden, bei denen es sich in einer oder mehreren Ausführungsformen um eine flexible Isolierschicht oder -folie handeln kann.
2 zeigt die Schaltkreisleitungen 201 beispielsweise auf einer Seite der flexiblen Schicht 202, wobei die Leiterbahnen auf der gegenüberliegenden Seite der Folie beispielsweise das gleiche Muster aufweisen, aber (in einer oder mehreren Ausführungsformen) so versetzt sind, dass sie direkt unter den Zwischenräumen 203 zwischen den Schaltkreisleitungen 201 liegen. Wie weiter unten beschrieben, können die Schaltkreisleitungen auf einer Seite der flexiblen Schicht eine Leitungsbreite W_l und zwischen den Leitungen einen Abstand W_s haben, z.B. so, dass ein Durchstoßen der Schicht 205 an einer beliebigen Stelle zu einer Beschädigung mindestens einer der Schaltkreisleitungen oder Leiterbahnen 201 führt. In einer oder mehreren Implementierungen können die Schaltkreisleitungen elektrisch in Reihe oder parallel verbunden werden, um einen oder mehrere Leiter zu definieren, die in einem Netzwerk mit einer Gehäuseüberwachung elektrisch verbunden werden können, die in einer oder mehreren Implementierungen den Widerstand der Leitungen überwachen kann. Wird eine Erhöhung oder eine andere Veränderung des Widerstands erkannt, die durch das Durchtrennen oder Beschädigen einer der Leiterbahnen verursacht wird, werden die Informationen im Verschlüsselungs- und/oder Entschlüsselungsmodul gelöscht. Werden die Leitungen 201 in einem Muster, z.B. einem sinusförmigen Muster, bereitgestellt, kann dies auf vorteilhafte Weise erschweren, die manipulationserkennende Schicht 205 zu durchstoßen, ohne dass dies erkannt wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Leitungen 201 in jedem gewünschten Muster bereitgestellt werden können. Sofern erwünscht, können die Leitungen 201 in einer alternativen Implementierung beispielsweise als parallele, gerade Leitungen bereitgestellt werden, und das Muster oder die Ausrichtung des Musters kann zwischen den Seiten einer Schicht und/oder zwischen den Schichten variieren.
Da sich die Angriffstechnologie wie bereits erwähnt ständig weiterentwickelt, muss sich auch die angriffsabwehrende Technologie ständig verbessern, um immer einen Schritt voraus zu sein. In einer oder mehreren Implementierungen kann der oben beschriebene, auf Manipulation reagierende Sensor 200 von 2 eine Innenfläche eines Gehäuses bedecken oder überziehen, um ein sicheres Volumen um mindestens eine zu schützende elektronische Komponente bereitzustellen. Weiterhin kann der auf Manipulation reagierende Sensor oder insbesondere der/die manipulationserkennende(n) Schaltkreis(e) des Sensors in eine mehrschichtige Leiterplatte eingebettet sein, die im Folgenden beschrieben wird.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine Vielfalt von Materialien vorteilhaft eingesetzt werden kann, um die Schaltkreisleitungen zu bilden, wenn diese unter Verwendung einer Widerstandsüberwachung implementiert werden. Die Schaltkreisleitungen können z.B. aus einer leitfähigen Tinte (z.B. einer kohlenstoffhaltigen leitfähigen Tinte) gebildet werden, die auf eine oder beide gegenüberliegende Seiten einer oder mehrerer der flexiblen Schichten 202 in einem Stapel solcher Schichten gedruckt wird. Alternativ kann ein Metall oder eine Metalllegierung zum Bilden der Schaltkreisleitungen verwendet werden, z.B. Kupfer, Silber, eigenleitfähige Polymere, Kohlenstofftinte oder Nickel-Phosphor (NiP), z.B. OhmegaPly^®, angeboten von Ohmega Technologies, Inc. aus Culver City, Kalifornien (USA), oder Nickel-Chrom, z.B. Ticer™, angeboten von Ticer Technologies, Chandler, Arizona (USA). Es sei darauf hingewiesen, dass der Prozess zum Bilden der feinen Schaltkreisleitungen oder Leiterbahnen zum Teil von der Wahl der Materialien für die Schaltkreisleitungen abhängt. Wenn z.B. Schaltkreisleitungen aus Kupfer hergestellt werden, kann ein additives Fertigungsverfahren, z.B. Plattieren von Kupferbahnen, oder ein subtraktives Fertigungsverfahren, z.B. das Wegätzen von unerwünschtem Kupfer zwischen den Leiterbahnen, eingesetzt werden.
3 zeigt in einem weiteren Beispiel eine teilweise Querschnitts-Seitenansicht einer ausführlicheren Ausführungsform eines manipulationssicheren elektronischen Moduls 100, insbesondere einer mehrschichtigen Leiterplatte 110, an der das Gehäuse 120 befestigt ist. In dieser Konfiguration umfasst der eingebettete, auf Manipulation reagierende Sensor mehrere manipulationserkennende Schichten, darunter beispielhaft mindestens eine manipulationserkennende Mattenschicht (oder Grundschicht) 300 und mindestens einen manipulationserkennenden Rahmen 301. Im dargestellten Beispiel sind zwei manipulationserkennende Mattenschichten 300 und zwei manipulationserkennende Rahmen 301 abgebildet, die nur als Beispiel dienen. Bei der untersten manipulationserkennenden Mattenschicht 300 kann es sich um eine durchgehende Sensor- oder Erkennungsschicht handeln, die sich vollständig unter dem sicheren Volumen erstreckt, das innerhalb und/oder oberhalb der mehrschichtigen Leiterplatte 110 definiert ist. Eine oder beide manipulationserkennende Mattenschichten 300 unterhalb des sicheren Volumens 101 können auf Wunsch in mehrere Schaltkreisbereiche unterteilt werden. Innerhalb jeder manipulationserkennenden Mattenschicht oder insbesondere innerhalb jedes Schaltkreisbereichs jeder manipulationserkennenden Mattenschicht können mehrere Schaltkreise oder Leiterbahnen in jeder gewünschten Konfiguration bereitgestellt werden. Weiterhin können die Leiterbahnen innerhalb der manipulationserkennenden Schichten z.B. als eine resistive Schicht implementiert werden.
Wie dargestellt, können in einer Ausführungsform eine oder mehrere externe Signalleitungen oder -ebenen 305 in das sichere Volumen 101 zwischen zwei manipulationserkennenden Mattenschichten 300 hineingehen und dann durch eine oder mehrere leitende Durchgangsöffnungen, die an beliebiger Stelle und in beliebigem Muster angeordnet sind, eine elektrische Verbindung nach oben in das sichere Volumen 101 herstellen. In der dargestellten Konfiguration sind der eine oder mehrere manipulationserkennende Rahmen 301 zumindest innerhalb des Bereichs angeordnet, der durch die durchgehende Rille 112 definiert ist, die die Basis des Gehäuses 120 aufnimmt. Zusammen mit dem/den auf Manipulation reagierenden Sensor(en) 121, der/die dem Gehäuse 120 zugehörig ist/sind, definieren die manipulationserkennenden Rahmen 301 und die manipulationserkennenden Mattenschichten 300 das sichere Volumen 101, das sich teilweise in die mehrschichtige Leiterplatte 110 hinein erstrecken kann. Da das sichere Volumen 101 teilweise innerhalb der mehrschichtigen Leiterplatte 110 definiert ist, kann/können die externe(n) Signalleitung(en) 305 elektrisch sicher verbunden werden, zum Beispiel mit einem oder mehreren elektronischen Komponenten der mehrschichtigen Leiterplatte 110 innerhalb des sicheren Volumens 101 bzw. mit denjenigen, die auf der mehrschichtigen Leiterplatte 110 innerhalb des sicheren Volumens 101 angebracht sind. Darüber hinaus kann das sichere Volumen 101 elektrische Verbindungen zwischen den Leiterbahnen der mehreren manipulationserkennenden Schichten 300, 301, zum Beispiel über geeignete Überwachungsschaltkreise, aufnehmen.
Zusätzliche Sicherheit lässt sich bereitstellen, indem die manipulationserkennenden Mattenschichten 300 (und falls gewünscht die manipulationserkennenden Rahmen 301) sich nach außen über die Peripherie des Gehäuses 120 hinaus erstrecken. Auf diese Weise kann eine Angriffsserie an der Schnittstelle zwischen dem Gehäuse 120 und der mehrschichtigen Leiterplatte 110 erschwert werden, da der Angriff beispielsweise die manipulationserkennenden Mattenschichten 300, das Gehäuse 120 sowie die manipulationserkennenden Rahmen 301 des eingebetteten manipulationserkennenden Schaltkreises überwinden müsste.
Zahlreiche Varianten der mehrschichtigen Leiterplatte 110 der 1A bis 2 sind möglich. In einer Ausführungsform kann der eingebettete manipulationserkennende Schaltkreis z.B. eine oder mehrere manipulationserkennende Mattenschichten 300 und einen oder mehrere manipulationserkennende Rahmen 301 wie oben beschrieben sowie eine Dreiplattenstruktur umfassen, die eine oder mehrere externe Signalleitungen oder - schichten aufweist, die zwischen einer oberen und einer unteren Grundfläche angeordnet sind. In dieser Konfiguration kann die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Signalen zum und vom sicheren Volumen und insbesondere zu und von der einen oder mehreren elektronischen Komponenten, die sich im sicheren Volumen befinden, ermöglicht werden.
Sobald das sichere Volumen definiert ist, sei ferner darauf hingewiesen, dass leitende Durchgangsöffnungen innerhalb des sicheren Volumens zwischen Schichten der mehrschichtigen Leiterplatte 110 je nach Implementierung und Wunsch entweder ausgerichtet oder versetzt sein können. Durch die Ausrichtung leitender Durchgangsöffnungen ist es beispielsweise möglich, dass ein kürzester Verbindungsweg bereitgestellt wird, während durch das Versetzen leitender Durchgangsöffnungen zwischen Schichten die Sicherheit des manipulationssicheren elektronischen Moduls weiter erhöht werden kann und ein Angriff auf das sichere Volumen durch oder um eine oder mehrere manipulationserkennende Schichten der mehreren manipulationserkennenden Schichten dadurch erschwert wird.
Die manipulationserkennenden Schichten des eingebetteten manipulationserkennenden Schaltkreises, die innerhalb der mehrschichtigen Leiterplatte des elektronischen Schaltkreises oder des elektronischen Moduls gebildet werden, können mehrere Leiterbahnen oder Leitungen umfassen, die z.B. zwischen entsprechenden Gruppen von Eingangs- und Ausgangskontakten oder Durchgangsöffnungen an den Leiterbahnanschlusspunkten gebildet werden. Zum Definieren einer manipulationserkennenden Schicht oder eines Bereichs von manipulationserkennenden Schaltkreisen innerhalb einer manipulationserkennenden Schicht können beliebige Muster und eine beliebige Anzahl von Leiterbahnen oder Schaltkreisen verwendet werden. So können z.B. 4, 6, 8 usw. Leiterbahnen parallel (oder auf andere Weise) innerhalb einer bestimmten manipulationserkennenden Schicht oder eines Schaltkreisbereichs zwischen den jeweiligen Gruppen von Eingangs- und Ausgangskontakten zu diesen Leiterbahnen gebildet werden.
In einer oder mehreren Implementierungen kann es sich bei der mehrschichtigen Leiterplatte um eine mehrschichtige Verschaltungsplatte, eine gedruckte Leiterplatte oder eine Karte handeln, die z.B. durch Aufbauen von mehreren Schichten der Platte gebildet wird. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform zum Bilden und Strukturieren einer manipulationserkennenden Schicht innerhalb einer solchen mehrschichtigen Leiterplatte.
Wie in 4 dargestellt, kann in einer oder mehreren Implementierungen eine manipulationserkennende Schicht, z.B. eine hier offenbarte manipulationserkennende Mattenschicht oder ein hier offenbarter manipulationserkennender Rahmen, gebildet werden, indem ein Materialstapel bereitgestellt wird, der zumindest teilweise eine Strukturschicht 401, z.B. eine vorimprägnierte Materialschicht, eine Leiterbahnmaterialschicht 402 zum Verwenden beim Definieren der gewünschten Leiterbahnmuster und eine darüber liegende leitende Materialschicht 403 aufweist, die so strukturiert wird, dass sie leitende Kontakte oder Durchgangsöffnungen definiert, die elektrisch mit dem Leiterbahnmuster verbunden sind, das innerhalb der Leiterbahnmaterialschicht 402 gebildet wird, zum Beispiel an Leiterbahnanschlusspunkten. In einer oder mehreren Implementierungen kann die Leiterbahnmaterialschicht 402 Nickel-Phosphor (NiP) und die darüber liegende leitende Schicht 403 Kupfer umfassen. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Materialien nur beispielhaft angegeben werden und dass innerhalb des Aufbaus 400 auch andere Leiterbahnen und/oder leitende Materialien verwendet werden können.
Über dem Aufbau 400 wird ein erster Fotolack 404 bereitgestellt und mit einer oder mehreren Öffnungen 405 strukturiert, durch die die darüber liegende leitende Schicht 403 geätzt werden kann. Je nach den eingesetzten Materialien und den verwendeten Ätzprozessen kann ein zweiter Ätzprozess erwünscht sein, um Teile der Leiterbahnmaterialschicht 402 zu entfernen, um die Leiterbahnen der hier relevanten manipulationserkennenden Schicht zu definieren. Der erste Fotolack 404 kann dann entfernt werden, und ein zweiter Fotolack 404' wird über den Merkmalen der leitenden Schicht 403 bereitgestellt, die verbleiben sollen, z.B. die Eingangs- und Ausgangskontakte. Die freiliegenden Teile der leitenden Schicht 403 werden anschließend geätzt, und der zweite Fotolack 404' kann entfernt werden, wobei jede Öffnung in der Schicht z.B. mit einem Klebstoff (oder einer Vorimprägnierung) 406 aufgefüllt und eine nächste Aufbauschicht wie gezeigt bereitgestellt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Implementierung der größte Teil der darüber liegenden leitenden Schicht 403 weggeätzt wird und nur die leitenden Kontakte oder Durchgangsöffnungen dort verbleiben, wo dies gewünscht wird, z.B. an den Anschlusspunkten der Leiterbahnen, die innerhalb der Schicht durch das Strukturieren der Leiterbahnmaterialschicht 402 gebildet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Bilden der Leitungen oder Leiterbahnen in einer manipulationserkennenden Schicht eine beliebige Vielfalt von Materialien verwendet werden kann. Nickel-Phosphor (NiP) ist als Material besonders vorteilhaft, da es resistent gegen den Kontakt mit Lötmittel oder gegen die Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs ist, wodurch es schwieriger wird, den Abstand zwischen einem Schaltkreis oder einer Leiterbahn und dem bzw. der nächsten zu überbrücken, wenn versucht wird, in das geschützte sichere Volumen des elektronischen Schaltkreises einzudringen. Zu anderen Materialien, die verwendet werden können, gehören OhmegaPly^®, angeboten von Ohmega Technologies, Inc. in Culver City, Kalifornien (USA), oder Ticer™, angeboten von Ticer Technologies in Chandler, Arizona (USA).
Die Leiterbahnen oder Schaltkreise in den manipulationserkennenden Schichten und insbesondere die Bereiche von manipulationserkennenden Schaltkreisen des eingebetteten manipulationserkennenden Schaltkreises können zusammen mit der das Gehäuse überwachenden Manipulationsüberwachung elektrisch verbunden werden, um Schaltkreise zu erkennen oder zu vergleichen, die beispielsweise innerhalb des sicheren Volumens 101 (1A) des manipulationssicheren elektronischen Moduls bereitgestellt werden. Die Erkennungs- oder Überwachungsschaltkreise können verschiedene Brücken oder Vergleichsschaltkreise und herkömmliche elektrische Verbindungen auf Leiterplatten innerhalb des sicheren Volumens 101 (1A) umfassen, die sich zum Beispiel innerhalb des sicheren Volumens befinden, das durch die manipulationserkennenden Rahmen 301 (3) und die manipulationserkennenden Mattenschichten 300 (3) definiert ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass vorteilhafterweise verschiedene Bereiche von manipulationserkennenden Schaltkreisen auf verschiedenen manipulationserkennenden Schichten elektrisch miteinander verbunden werden können, z.B. im selben Erkennungsschaltkreis. Somit ist eine große Anzahl von Verbindungskonfigurationen möglich. Wenn zum Beispiel jede von zwei manipulationserkennenden Mattenschichten 30 Bereiche von manipulationserkennenden Schaltkreisen enthält und jeder von zwei manipulationserkennenden Rahmen 4 Bereiche von manipulationserkennenden Schaltkreisen enthält, dann können die sich daraus ergebenden 68 Bereiche von manipulationserkennenden Schaltkreisen in beliebiger Konfiguration innerhalb des sicheren Volumens verbunden werden, um die gewünschte Anordnung von Schaltkreisnetzwerken innerhalb des sicheren Volumens zu erzeugen, das auf Veränderungen des Widerstands oder auf Manipulationen überwacht wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass sich die Stromversorgung oder die Batterie für den auf Manipulation reagierenden Sensor bzw. die auf Manipulation reagierenden Sensoren innerhalb oder außerhalb des sicheren Volumens befinden kann, wobei der Sensor so konfiguriert ist, dass er alle geschützten oder kritischen Daten sperrt und zerstört, wenn die Stromversorgung oder die Batterie manipuliert wird.
Ein weiteres Beispiel ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines manipulationssicheren elektronischen Moduls oder einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe in 5, in der ein Gehäuse 500 (z.B. das Gehäuse 120 von 1A oder die unten in Verbindung mit den 6A bis 11 beschriebenen Gehäuse) gezeigt wird, das mit einer mehrschichtigen Leiterplatte 110 abgedichtet ist, um ein sicheres Volumen um eine oder mehrere elektronische Komponenten zu definieren. In der dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuse 500 aus einem wärmeleitenden Material und umfasst eine Hauptfläche 501 und die Seitenwand/Seitenwände 502, die die Seitenwandecken 503 umfasst/umfassen. Eine Innenfläche des Gehäuses 500 umfasst eine Hauptinnenfläche und eine Seitenwandinnenfläche, die der Hauptfläche 501 bzw. der Seitenwand/den Seitenwänden 502 entsprechen, wobei die Hauptinnenfläche und die Seitenwandinnenflächen in einer Ausführungsform von einem oder mehreren auf Manipulation reagierenden Sensoren bedeckt werden, d.h. in einer Ausführungsform wie oben in Verbindung mit den 1A bis 2 beschrieben. Eine Stromversorgung oder Batterie für den auf Manipulation reagierenden Sensor kann sich gemäß Abbildung in dieser Ausführungsform außerhalb des sicheren Volumens befinden, wobei die Manipulationserkennung so konfiguriert ist, dass sie alle geschützten oder kritischen Daten sperrt und zerstört, wenn die Stromversorgung oder die Batterie manipuliert wird. Das Gehäuse 500 kann auf die mehrschichtige Leiterplatte 110 geklebt werden, die wie hier beschrieben ihren eigenen Manipulationsschutz haben kann.
Mit dem zunehmenden Einsatz von Ver- und Entschlüsselung in Datenverarbeitungssystemen sind neuartige auf Manipulation reagierende Baugruppen und Herstellungsverfahren erwünscht, die einen verbesserten Manipulationsschutz für elektronische Komponenten innerhalb des sicheren Volumens bereitstellen.
Wenn es um manipulationssichere Gehäuse geht, muss das elektronische Modul definierte Anforderungen an die Manipulationssicherheit erfüllen, z.B. die in der Veröffentlichung FIPS 140-2 des National Institute of Standards and Technology (NIST) festgelegten Anforderungen, wobei es sich bei der Veröffentlichung um einen Computersicherheitsstandard der US-Regierung handelt, der zum Akkreditieren kryptografischer Module verwendet wird. FIPS 140-2 des NIST definiert vier Sicherheitsstufen, die mit den Stufen 1 bis 4 bezeichnet werden, wobei die Sicherheitsstufe 1 die niedrigste und die Sicherheitsstufe 4 die höchste Sicherheitsstufe bereitstellt. Auf Sicherheitsstufe 4 werden physische Sicherheitsmechanismen bereitgestellt, um eine vollständige Schutzhülle um das kryptografische Modul herum zu schaffen, mit dem Ziel, jeden unbefugten Versuch eines physischen Zugriffs zu erkennen und darauf zu reagieren. Das Eindringen in das Gehäuse des kryptografischen Moduls aus einer beliebigen Richtung wird mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit entdeckt und führt zur sofortigen Nullsetzung aller kritischen Sicherheitsparameter (critical security parameters - CSPs) für unverschlüsselten Klartext.
Um den Anforderungen an eine immer bessere Technologie zur Abwehr von Angriffen und den bereitgestellten leistungsfähigeren Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsfunktionen gerecht zu werden, sind Verbesserungen an einem manipulationssicheren, manipulationserkennenden Gehäuse der Sicherheitsstufe 4 für ein oder mehrere elektronische Komponenten oder Baugruppen erwünscht.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 6A bis 11 verschiedene manipulationssichere Baugruppen und Herstellungsverfahren offenbart, die z.B. ein sicheres Volumen der Sicherheitsstufe 4 zum Aufnehmen einer oder mehrerer elektronischer Komponenten, wie z.B. eines oder mehrerer Verschlüsselungs- und/oder Entschlüsselungsmodule und zugehöriger Komponenten, z.B. einer Datenübertragungskarte oder einer anderen zu schützenden elektronischen Baugruppe, bereitstellen und die eine verbesserte Übertragung der in dem sicheren Volumen erzeugten Wärme nach außen durch das Gehäuse hindurch bereitstellen.
Als Verbesserung zeigt 6A eine Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe 600, die zum Erkennen eines Manipulationsereignisses Messen oder Überwachen von Druck einsetzt. In dieser Ausführungsform umfasst die auf Manipulation reagierende Baugruppe 600 eine mehrschichtige Leiterplatte 610 mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten 602, 602', die mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite der Leiterplatte verbunden sind. In einer oder mehreren Implementierungen ähneln die mehrschichtige Leiterplatte 610 und eine oder mehrere elektronische Komponenten 602, 602' der mehrschichtigen Leiterplatte 110 bzw. einer oder mehreren elektronischen Komponenten 102, die oben im Zusammenhang mit den 1A bis 5 beschrieben werden. Beispielsweise umfasst die mehrschichtige Leiterplatte 610 in einer oder mehreren Ausführungsformen die eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensoren 611, 611', ähnlich dem oben in Verbindung mit den 1A bis 4 beschriebenen eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensor 111. In einer oder mehreren Implementierungen umfassen die elektronischen Komponenten 602, 602' eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, die geschützt werden sollen. Wie dargestellt, kann in einer oder mehreren Ausführungsformen ein PCI-Tab oder ein PCI-Bus 613 (PCI = peripheral component interconnect) von der mehrschichtigen Leiterplatte 610 bereitgestellt werden, um eine Verbindung zu internen Komponenten und/oder Schaltkreisen der mehrschichtigen Leiterplatte herzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform die eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensoren 611, 611' nur einen Teil der mehrschichtigen Leiterplatte 610 in der Nähe der Gräben wie dargestellt einnehmen müssen. Das erste und das zweite Gehäuse 620, 620' definieren zusammen das sichere Volumen 601, 601' auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte, und die eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensoren schützen vor Manipulationen an den Schnittstellen zwischen Gehäuse und Leiterplatte.
Wie bereits erwähnt, umfasst die auf Manipulation reagierende Baugruppe 600 auch ein erstes und ein zweites Gehäuse 620, 620', die an gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte 610 angebracht sind, z.B. in entsprechenden durchgehenden Rillen (oder Gräben), die in der ersten und der zweiten Seite der mehrschichtigen Leiterplatte 610 gebildet sind, und die an der mehrschichtigen Leiterplatte 610 z.B. über einen Strukturklebstoff 625, 625' befestigt sind, der in den durchgehenden Rillen aufgetragen wird. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Gehäuse 620, 620' aus einem wärmeleitenden Material, z.B. einem Metall, bestehen und (teilweise) als Kühlkörper fungieren, der Kühlen der elektronischen Komponenten 602, 602' in der jeweiligen ersten und zweiten Kammer eines definierten sicheren Volumens 601, 601' ermöglicht. In einer oder mehreren anderen Ausführungsformen können die Gehäuse 620, 620' wie nachstehend beschrieben aus einem Kunststoffmaterial, z.B. einem Polymermaterial, bestehen.
In der gezeigten Ausführungsform wird die Manipulationserkennung durch Messen von Druck, insbesondere durch Erkennen einer Druckänderung oder einer Änderung der Druckdifferenz, implementiert. Dieser Ansatz, bei dem der Druck gemessen wird, ersetzt ein Sicherheitsnetz oder einen auf Manipulation reagierenden Sensor, der der Innenfläche des Gehäuses der 1A bis 2 zugehörig ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfassen die Gehäuse 620, 620' beispielsweise die jeweiligen abgedichteten Innenräume 623, 623' zwischen den jeweiligen Innenwänden 621, 621' und den Außenwänden 622, 622', wobei die abgedichteten Innenräume zum Zeitpunkt der Herstellung unter Druck stehen oder drucklos sind, um ein Überwachen einer Druckänderung zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform können die abgedichteten Innenräume 623, 623' jeweils als ein Spalt zwischen der jeweiligen Innenwand 621, 621' und der Außenwand 622, 622' definiert sein. Wie nachstehend erläutert, kann das Gehäuse 620, 620' in einer Ausführungsform aus einem Grundmetallelement und einem oberen Metallelement hergestellt werden, die miteinander versiegelt werden, z.B. durch Lötzinn oder Hartlot 632, 632', wodurch die Innenwände 621, 621' und die Außenwände 622, 622' und die abgedichteten Innenräume 623, 623' entstehen. Andere Implementierungen des Gehäuses sind wie hier beschrieben ebenfalls möglich.
Wie in 6A dargestellt, werden Drucksensoren 640, 640' bereitgestellt, wobei der Drucksensor 640 so positioniert ist, dass er den Druck im abgedichteten Innenraum 623 des Gehäuses 620 überwacht, und der Drucksensor 640' so positioniert ist, dass er den Druck im abgedichteten Innenraum 623' des Gehäuses 620' überwacht. In einer oder mehreren anderen Ausführungsformen können Drucksensoren (nicht dargestellt) in der ersten und zweiten Kammer des sicheren Volumens 601, 601' über der ersten und zweiten Seite der mehrschichtigen Leiterplatte bereitgestellt werden, falls gewünscht. Weiterhin werden eine oder mehrere Überwachungsschaltkreise oder -module 603, 603' in oder auf einer mehrschichtigen Leiterplatte 610 bereitgestellt. Die Drucksensoren 640, 640' stellen gemessene Druckdaten bereit, die von den Überwachungsschaltkreisen 603, 603' überwacht werden, um eine Druckänderung oder eine Änderung der Druckdifferenz zu identifizieren, die auf ein Manipulationsereignis hinweist. Eine Druckänderung im abgedichteten Innenraum 623 tritt zum Beispiel auf, wenn versucht wird, durch Bohren durch das Gehäuse 620 in das sichere Volumen einzudringen. Für Fachleute ist offensichtlich, dass eine solche Druckänderung auf vielfältige Weise erkannt bzw. identifiziert werden kann.
In einer oder mehreren Implementierungen kann während der Herstellung ein Überdruck in dem abgedichteten Innenraum 623 und/oder dem abgedichteten Innenraum 623' angelegt werden. Je nach dem angelegten Überdruck und dem Druck an der Außenseite des Gehäuses 620, 620' sowie innerhalb des sicheren Volumens ist es möglich, dass sich die Innenwände 621, 621' und/oder die Außenwände 622, 622' wie in 6B dargestellt nach außen wölben. 6C veranschaulicht eine mögliche Wandverformung der auf Manipulation reagierenden Baugruppe bei Unterdruck während der Herstellung der abgedichteten Innenräume 623, 623'.
Die in den 6B und 6C dargestellten potenziellen Verformungen der Innen- und der Außenwand können sich negativ auf die Leistungsfähigkeit und/oder die Lebensdauer der auf Manipulation reagierenden Baugruppe auswirken. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann beispielsweise ein thermisches Schnittstellenmaterial (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, um die elektronischen Komponenten 602, 602' mit den jeweiligen Innenwänden 621, 621' der Gehäuse 620, 620' zu verbinden, um die Wärmeübertragung von den elektronischen Komponenten durch die Gehäuse nach außen zu ermöglichen. Die Verformung der Gehäusewände, wie in den 6B und 6C dargestellt, kann diese Wärmeübertragung beeinträchtigen. Weiterhin ist es möglich, dass beim Aufbau eines Überdrucks die Verformung der Innenwände 621, 621' nach innen eine ausreichende Kraft auf eine oder mehrere elektronische Komponenten innerhalb des sicheren Volumens ausübt, um die Funktionsweise der Komponenten und/oder des Gesamtsystems negativ zu beeinflussen.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die Herstellung der hier offenbarten druckmessenden, auf Manipulation reagierenden Baugruppen in einem oder mehreren Aspekten Bereitstellen einer zufälligen Druckerhöhung oder Druckentlastung in den abgedichteten Innenräumen 623, 623' umfassen kann, sodass z.B. der Druck in jedem abgedichteten Innenraum unbekannt und nicht vorhersehbar ist, wobei der Innendruck von auf Manipulation reagierender Baugruppe zu auf Manipulation reagierender Baugruppe sowie (falls gewünscht) zwischen den Gehäusen einer bestimmten auf Manipulation reagierenden Baugruppe variiert. Eine Verformung der Gehäusewände, wie sie in den 6B oder 6C dargestellt ist, kann auf nachteilige Weise signalisieren, dass der/die abgedichtete(n) Innenraum/Innenräume unter Über- oder Unterdruck gesetzt wurde(n), wobei es sich um eine Information handelt, die vertraulich gehalten werden soll.
Die 7A bis 11 zeigen weitere Ausführungsformen von auf Manipulation reagierenden Baugruppen gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung.
Die 7A und 7B zeigen alternative Ausführungsformen der auf Manipulation reagierenden Baugruppen 700, 700' gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung. Wie in 7A dargestellt, ähnelt die auf Manipulation reagierende Baugruppe 700 der auf Manipulation reagierenden Baugruppe 600 von 6A, wobei das Gehäuse 620 auf einer Seite der mehrschichtigen Leiterplatte 610 bereitgestellt wird, um Definieren eines sicheren Volumens 601 für eine oder mehrere elektronische Komponenten 602 zu ermöglichen, die z.B. auf einer oberen Fläche der mehrschichtigen Leiterplatte 610 angebracht sind. Wie dargestellt, umfasst die mehrschichtige Leiterplatte 610 in einer oder mehreren Ausführungsformen die eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensoren 611, 611', ähnlich dem oben in Verbindung mit den 1A bis 4 beschriebenen eingebetteten, auf Manipulation reagierenden Sensor 111.
In einer oder mehreren Implementierungen ist das Gehäuse 620 das Gleiche oder ein Ähnliches wie das oben in Verbindung mit 6A beschriebene Gehäuse 620, jedoch mit dem Zusatz eines Strukturmaterials 701, das im abgedichteten Innenraum 623 des Gehäuses 620 bereitgestellt wird. Dieses Strukturmaterial 701 füllt den Innenraum im Wesentlichen aus (nur in einer Ausführungsform) und ist so ausgewählt und konfiguriert, dass es ein Verformen der Gehäusewände aufgrund eines Druckunterschieds zwischen dem Druck im abgedichteten Innenraum und dem Druck um das Gehäuse herum wie hier beschrieben verhindert.
7B zeigt eine weitere Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe 700', die Gehäusebaugruppen umfasst, die sowohl an der ersten als auch an der zweiten Seite der mehrschichtigen Leiterplatte 610 angebracht sind, ähnlich wie die auf Manipulation reagierende Baugruppe 600 in 6A. In dieser Ausführungsform wird das Strukturmaterial 701 in den beiden abgedichteten Innenräumen 623, 623' der Gehäuse 620, 620' bereitgestellt. Das Strukturmaterial füllt die jeweiligen Innenräume (nur in einer Ausführungsform) im Wesentlichen aus und wird bereitgestellt, um ein Verformen der jeweiligen Gehäusewände aufgrund eines Druckunterschieds zwischen dem Druck im abgedichteten Innenraum und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum zu verhindern.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ausführungsformen der 7A und 7B das Strukturmaterial 701 so konfiguriert ist, dass es bei Überdruck im abgedichteten Innenraum ein Wölben nach außen der Innen- und/oder Außenwände des jeweiligen Gehäuses verhindert und bei Unterdruck im abgedichteten Innenraum ein Wölben nach innen der Innen- und/oder Außenwände des Gehäuses verhindert und gleichzeitig eine druckempfindliche Manipulationserkennung ermöglicht.
Wie bei der auf Manipulation reagierenden Baugruppe 600 in 6A wird auch bei den auf Manipulation reagierenden Baugruppen 700, 700' in den 7A und 7B Erkennen von Manipulationen durch Druckmessungen implementiert, insbesondere Erkennen einer Druckänderung oder einer Änderung der Druckdifferenz. Um dies zu ermöglichen, werden Drucksensoren 640, 640' in den jeweiligen abgedichteten Innenräumen 623, 623' der Gehäuse 620, 620' bereitgestellt. Wie bereits erwähnt, füllt das Strukturmaterial 701 den verfügbaren Raum innerhalb des jeweiligen abgedichteten Innenraums im Wesentlichen aus. Um die Druckmessung zu ermöglichen, handelt es sich bei diesem Strukturmaterial 701 um ein poröses Material. Das poröse Material kann z.B. eine Porosität von 80 % oder mehr, z.B. mehr als 90 % Porosität, besitzen. In einer oder mehreren Implementierungen besteht das Strukturmaterial aus einem Metallschaum mit miteinander verbundenen Poren.
Die 8A und 8B zeigen eine Ausführungsform des Strukturmaterials 701 als Metallschaum mit miteinander verbundenen Poren 800. Der Metallschaum stellt vorteilhafterweise eine strukturelle Steifigkeit für die Gehäusebaugruppe bereit, wenn er innerhalb des Gehäuses zwischen den Innen- und Außenwänden angebracht wird, und ermöglicht gleichzeitig eine schnelle Druckänderung, z.B. bei einem Manipulationsversuch durch Bohren durch das Gehäuse in den Metallschaum. Wie bereits erwähnt, können die abgedichteten Innenräume während der Herstellung unter Druck gesetzt oder druckentlastet werden. Diese Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung stellt eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im abgedichteten Innenraum und dem Druck an der Außenseite des Gehäuses oder sogar innerhalb des sicheren Volumens der auf Manipulation reagierenden Baugruppe bereit. In einer Ausführungsform sind alle Poren des Metallschaums miteinander verbunden, wobei die Porengröße für eine gewünschte Anwendung gesteuert werden kann. In einer oder mehreren Ausführungsformen haben die Poren eine Größe im Mikrometerbereich. Weiterhin kann in einer oder mehreren Ausführungsformen die physikalische Festigkeit des Metallschaums gesteuert werden, indem z.B. die Porosität des Metallschaums angepasst wird. In nur einer Ausführungsform kann der Metallschaum ein Duocel^®-Aluminiumschaum (mit 8 % Nenndichte 6101-T6) sein, der von der ERG Aerospace Corporation in Oakland, Kalifornien (USA) angeboten wird.
Wie bereits erwähnt, können die abgedichteten Innenräume während der Herstellung in einer druckempfindlichen Implementierung wie hier beschrieben z.B. druckbeaufschlagt oder druckentlastet werden. Diese Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung stellt eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im abgedichteten Innenraum und dem Druck an der Außenseite des Gehäuses oder sogar innerhalb des sicheren Volumens der auf Manipulation reagierenden Baugruppe bereit. Weiterhin kann - wie bereits beschrieben - die Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung des abgedichteten Innenraums in einer oder mehreren Implementierungen nach dem Zufallsprinzip erfolgen und zwischen den Innenräumen einer bestimmten auf Manipulation reagierenden Baugruppe oder sogar zwischen den Kammern eines bestimmten Gehäuses einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe variieren, wie weiter unten beschrieben. Wird das Strukturmaterial 701 innerhalb des Gehäuses bereitgestellt, wobei das Strukturmaterial an den Wänden des Gehäuses angebracht ist, verhindert dies vorteilhafterweise ein Verformen der Wände des Gehäuses aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Druck im abgedichteten Innenraum und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum.
Die 9A bis 9D zeigen eine Ausführungsform eines Prozesses zum Herstellen einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe mit einem Strukturmaterial wie in den 7A und 7B beschrieben. Wie in 9A gezeigt, kann das Strukturmaterial 701, z.B. ein Metallschaum, auf die gewünschte Größe und Form vorgeformt werden, z.B. durch spanabhebendes Bearbeiten, Grabenbildung oder einen anderen formgebenden Vorgang. In der dargestellten Ausführungsform ist das Strukturmaterial mit einem Innenraum 900 versehen, um ein Definieren eines Teils des sicheren Volumens zu ermöglichen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Innenraum (oder die Tiefe) des Kanals z.B. im Bereich von 4 bis 5 mm liegen.
Wie in 9B gezeigt, kann ein Grundelement 901, z.B. ein Grundmetallelement, durch Strangpressen vorgeformt werden, um das Strukturmaterial 701 in einem Kanal oder Spalt aufzunehmen, der nach dem Zusammenbau einen Teil des abgedichteten Innenraums des Gehäuses bildet. Weiterhin ist ein oberes Element 902, z.B. ein oberes Metallelement, so bemessen und konfiguriert, dass es auf dem Grundelement 901 angebracht und durch Lötzinn und/oder Hartlot 632 befestigt werden kann, wobei die sich daraus ergebende Gehäusebaugruppe in 9C dargestellt ist. Wie gezeigt, umfasst die Gehäusebaugruppe ein Gehäuse 620 mit einer Innenwand 621 und einer Außenwand 622, zwischen denen der abgedichtete Innenraum definiert ist, der in der dargestellten Ausführungsform mit dem Strukturmaterial 701 gefüllt ist. In nur einer Ausführungsform kann die Dicke der Gruppe Obere Platte - Metallschaum - Grundplatte 1 mm - 1 mm - 1 mm betragen. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das Strukturmaterial 701 auch durch Diffusionsbindung mit dem Grundelement und dem oberen Element verbunden, wodurch die Innen- und die Außenwand gebildet werden, um das Strukturmaterial fest mit den Gehäusewänden zu verbinden.
Der Drucksensor 640 wird (in einer Ausführungsform) in das Strukturmaterial eingesetzt, und die Innenwand wird um den Sensordraht herum mit einem Befestigungselement und/oder Klebstoff abgedichtet. Der abgedichtete Innenraum wird dann unter Druck gesetzt (z.B. auf 1,5 bis 2 Atmosphärendruck) oder drucklos gemacht (z.B. 0 bis 0,5 Atmosphärendruck), auf Wunsch auch über eine Füllöffnung (nicht abgebildet). Nach der Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung kann die Füllöffnung verschlossen oder abgedichtet werden, z.B. mit Lötzinn oder Hartlot.
Sobald das Gehäuse fertiggestellt ist, führt jeder Versuch, die Gehäusebaugruppe zu durchbohren, zu einer Druckänderung im abgedichteten Innenraum des Gehäuses, die über den Drucksensor erkannt wird, wodurch es ermöglicht wird, das Manipulationsereignis zu identifizieren. Auf der Grundlage des Identifizierens des Manipulationsereignisses kann ein Auslösesignal oder ein Alarm von dem Überwachungsschaltkreis ausgegeben werden, um alle vertraulichen Daten innerhalb des sicheren Volumens der auf Manipulation reagierenden Baugruppe zu schützen.
Wie in 9D gezeigt, ist die Gehäusebaugruppe von 9C auf einer Oberfläche einer Leiterplatte, z.B. der oben beschriebenen mehrschichtigen Leiterplatte 610, angebracht, um wie oben beschrieben ein oder mehrere elektronische Komponenten innerhalb eines sicheren Volumens einzuschließen. In 9D werden zwei Gehäusebaugruppen, die z.B. wie oben in Verbindung mit den 9A bis 9C beschrieben hergestellt wurden, an gegenüberliegenden Seiten der mehrschichtigen Leiterplatte 610 angebracht, was zu der oben in Verbindung mit 7B beschriebenen zweiseitigen, auf Manipulation reagierenden Baugruppe führt.
Die 10A und 10B zeigen einen alternativen Ansatz für eine auf Manipulation reagierende Baugruppe. In 10A wird ein Gehäuse 1000 hergestellt, indem mit dem Strukturmaterial 701, z.B. einem Metallschaum, begonnen wird und eine Polymerbeschichtung 1001, z.B. eine Epoxidbeschichtung, vollständig um das Strukturmaterial 701 herum aufgetragen wird. Bei der Polymerbeschichtung 1001 kann es sich beispielsweise um eine Polyimidfolie handeln, die erhitzt und physisch um das Strukturmaterial gehüllt und dann ausgehärtet wird. Falls gewünscht, kann während des Aushärtens eine geeignete Kraft angewendet werden, um ein Befestigen der Beschichtung auf dem Strukturmaterial zu ermöglichen. In einer Implementierung wird das Polymermaterial um das Strukturmaterial herum angebracht, erhitzt und eine Kraft wird angewendet, um die Beschichtung in das Strukturmaterial zu pressen und die Schichten miteinander zu verkleben. Indem die Beschichtung vollständig um das Strukturmaterial herum angebracht und mit dem Strukturmaterial versiegelt wird, wird die Polymerbeschichtung selbst zum Gehäuse, das einen abgedichteten Innenraum definiert, der mit dem Strukturmaterial 701 gefüllt oder im Wesentlichen gefüllt ist. Ein oder mehrere Drucksensoren 640 können entweder vor oder nach dem Abdichten des Strukturmaterials mit der Polymerbeschichtung im Strukturmaterial bereitgestellt werden, um den abgedichteten Innenraum zu definieren.
10B zeigt eine Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe 1010 mit Gehäusebaugruppen, die die Gehäuse 1000, 1000' verwenden, z.B. wie oben in Verbindung mit 10A beschrieben. Wie dargestellt, ersetzt das Gehäuse 1000 die oben beschriebenen Gehäuse 620, 620' der zweiseitigen, druckmessenden, auf Manipulation reagierenden Baugruppe von 7B, wobei die auf Manipulation reagierende Baugruppe 1010 ansonsten der oben in Verbindung mit 7B beschriebenen auf Manipulation reagierenden Baugruppe 700' ähnlich oder mit ihr identisch ist.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe 1100, die der oben in Verbindung mit 7B beschriebenen auf Manipulation reagierenden Baugruppe 700' ähnelt. In dieser Ausführungsform ist die auf Manipulation reagierende Baugruppe 1100 im Wesentlichen identisch mit der oben beschriebenen auf Manipulation reagierenden Baugruppe 700', jedoch mit dem Zusatz von mindestens einer Trennwand 1101, die den abgedichteten Innenraum 623 in zwei oder mehr getrennte abgedichtete Innenkammern 1102, 1103 aufteilt, von denen jede wie hier beschrieben das Strukturmaterial 701 enthält. In einer Ausführungsform ermöglicht dies eine unterschiedliche Druckbeaufschlagung verschiedener Teile des Gehäuses 620, wodurch eine Manipulation des Gehäuses zusätzlich erschwert wird. Beispielsweise kann die erste abgedichtete Innenkammer 1102 unter einem ersten Druck und die zweite abgedichtete Innenkammer 1103 unter einem zweiten Druck stehen, wobei es sich bei dem ersten und dem zweiten Druck um unterschiedliche Drücke handelt. Weiterhin handelt es sich in einer Ausführungsform bei dem ersten Druck und dem zweiten Druck um jeweils zufällig gewählte Drücke. Es sei auch darauf hingewiesen, dass eine oder mehrere Trennwände 1101 in beiden Gehäusen 620, 620', falls gewünscht, bereitgestellt werden können. Auf diese Weise können in verschiedenen Versionen der auf Manipulation reagierenden Baugruppe viele verschiedene Über- und/oder Unterdrücke verwendet werden, was jeden Versuch, das Gehäuse zu öffnen oder aufzubohren, vorteilhaft verhindern kann. In einer Ausführungsform hat jede abgedichtete Innenkammer eines abgedichteten Innenraums eines Gehäuses einen zugehörigen Drucksensor 640, der funktionsmäßig mit einem oder mehreren Überwachungsschaltkreisen 603, 603' innerhalb des sicheren Volumens der auf Manipulation reagierenden Baugruppe verbunden ist. Jeder Versuch, eine entsprechende abgedichtete Innenkammer zu durchbohren, führt zu einer Druckänderung, die eine Reaktion innerhalb des sicheren Volumens auslöst, um die Sicherheit der vertraulichen Informationen aufrechtzuerhalten, indem beispielsweise die sicheren Informationen gelöscht werden.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich zum Zweck des Beschreibens von speziellen Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine/einer/eines“ und „der/die/das“ ebenfalls die Pluralformen umfassen, es sei denn, der Zusammenhang zeigt eindeutig etwas anderes auf. Es versteht sich ferner, dass es sich bei den Begriffen „aufweisen“ (und alle Formen von aufweisen wie „weist auf“ und „aufweisend“), „haben“ (und alle Formen von haben wie „hat“ und „haben“), „umfassen“ (und alle Formen von umfassen wie „umfasst“ und „umfassend“) sowie „enthalten“ (und alle Formen von enthalten wie „enthält“ und „enthaltend“) um offene Verbindungsverben handelt. Infolgedessen besitzt ein Verfahren oder eine Einheit, das/die einen oder mehrere Schritte oder Elemente „aufweist“, „hat“, „umfasst“ oder „enthält“, diesen einen oder diese mehreren Schritte oder Elemente, ist aber nicht darauf beschränkt, nur diesen einen oder diese mehreren Schritte oder Elemente zu besitzen. Auf ähnliche Weise besitzt ein Verfahren oder ein Element einer Einheit, das ein oder mehrere Merkmale „aufweist“, „hat“, „umfasst“ oder „enthält“, dieses eine oder diese mehreren Merkmale, ist aber nicht darauf beschränkt, nur dieses eine oder diese mehreren Merkmale zu besitzen. Darüber hinaus ist eine Einheit oder Struktur, die auf eine bestimmte Weise konfiguriert ist, mindestens auf diese Weise konfiguriert, kann aber auch auf eine Weise konfiguriert sein, die nicht aufgeführt ist.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Maßnahmen und Äquivalente aller Mittel oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den nachfolgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien oder Maßnahmen zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen umfassen, wie dies speziell beansprucht wird. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt, soll jedoch nicht erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form beschränkt sein. Für Fachleute ist offensichtlich, dass viele Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne vom Umfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Grundgedanken eines oder mehrerer der hier beschriebenen Aspekte der Erfindung und die praktische Anwendung am besten zu erläutern und um anderen Fachleuten ein Verständnis des einen oder der mehreren Aspekte der Erfindung wie hier beschrieben für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Änderungen zu ermöglichen, wie sie für die jeweils beabsichtigte Verwendung geeignet sind.

Claims

Auf Manipulation reagierende Baugruppe (600; 700; 700'; 1010; 1100), die aufweist: eine Leiterplatte (610), wobei die Leiterplatte eine elektronische Komponente (602, 602') umfasst; eine Gehäusebaugruppe, die an der Leiterplatte angebracht ist, um die elektronische Komponente in einem sicheren Volumen (601, 601') einzuschließen, wobei die Gehäusebaugruppe aufweist: ein Gehäuse (620, 620') mit einer Innenwand (621, 621') und einer Außenwand (622, 622'), wobei die Innenwand und die Außenwand einen Spalt dazwischen aufweisen, der einen abgedichteten Innenraum (623, 623') des Gehäuses definiert, und das Gehäuse an der Leiterplatte angebracht ist, um Definieren des sicheren Volumens zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte zu ermöglichen; den abgedichteten Innenraum des Gehäuses, der unter Druck steht oder drucklos ist; und ein Strukturmaterial (701) innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses, wobei das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum verhindert, dadurch, dass der abgedichtete Innenraum des Gehäuses unter Druck steht oder drucklos ist, wobei das Strukturmaterial den abgedichteten Innenraum des Gehäuses im Wesentlichen ausfüllt; und einen Drucksensor (640, 640'), der den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses erfasst, um Erkennen einer Druckänderung, die auf ein Manipulationsereignis hinweist, zu ermöglichen.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Strukturmaterial eine poröse Struktur aufweist.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die poröse Struktur eine Porosität von 80 % oder mehr hat.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Strukturmaterial einen Metallschaum mit miteinander verbundenen Poren aufweist.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse ein Metallgehäuse mit der Innenwand und der Außenwand aufweist und der Metallschaum innerhalb des abgedichteten Innenraums durch Diffusionsbindung mit der Innenwand und der Außenwand verbunden ist.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse eine Polymerbeschichtung (1001) aufweist, die den Metallschaum umgibt.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der abgedichtete Innenraum eine erste abgedichtete Innenkammer (1102) und eine zweite abgedichtete Innenkammer aufweist, wobei die erste und die zweite abgedichtete Innenkammer (1103) getrennte abgedichtete Innenkammern sind und sich das Strukturmaterial innerhalb der ersten abgedichteten Innenkammer und innerhalb der zweiten abgedichteten Innenkammer befindet.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 7, wobei die erste abgedichtete Innenkammer unter einem ersten Druck und die zweite abgedichtete Innenkammer unter einem zweiten Druck steht, wobei der erste Druck und der zweite Druck unterschiedlich sind.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem ersten Druck und dem zweiten Druck jeweils um einen Zufallsdruck handelt.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 1, die weiterhin einen innerhalb des sicheren Volumens angeordneten Überwachungsschaltkreis (603, 603') aufweist, um über den Drucksensor den Druck innerhalb des abgedichteten Innenraums zu überwachen, um die Druckänderung zu erkennen, die auf das Manipulationsereignis hinweist.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe (600; 700; 700'; 1010; 1100), die aufweist: eine Leiterplatte (610), die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite und die zweite Seite gegenüberliegende Seiten der Leiterplatte sind; mehrere elektronische Komponenten, die mindestens eine erste elektronische Komponente (602), die mit der ersten Seite der Leiterplatte verbunden ist, und mindestens eine zweite elektronische Komponente (602'), die mit der zweiten Seite der Leiterplatte verbunden ist, umfasst; eine erste Gehäusebaugruppe (620), die an der ersten Seite der Leiterplatte angebracht ist, um die mindestens eine erste elektronische Komponente, die mit der ersten Seite der Leiterplatte verbunden ist, in einer ersten Kammer (601) eines sicheren Volumens einzuschließen, wobei die erste Gehäusebaugruppe aufweist: ein Gehäuse (620) mit einer Innenwand (621) und einer Außenwand (622), wobei die Innenwand und die Außenwand einen Spalt dazwischen aufweisen, der einen abgedichteten Innenraum (623) des Gehäuses definiert, und das Gehäuse an der Leiterplatte angebracht ist, um Definieren des sicheren Volumens zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte zu ermöglichen; den abgedichteten Innenraum des Gehäuses, der unter Druck steht oder drucklos ist; und ein Strukturmaterial (701) innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses, wobei das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum verhindert, dadurch, dass der abgedichtete Innenraum des Gehäuses unter Druck steht oder drucklos ist, wobei das Strukturmaterial den abgedichteten Innenraum des Gehäuses im Wesentlichen ausfüllt; eine zweite Gehäusebaugruppe, die an der zweiten Seite der Leiterplatte angebracht ist, um die mindestens eine zweite elektronische Komponente (602'), die mit der zweiten Seite der Leiterplatte verbunden ist, in einer zweiten Kammer (601') des sicheren Volumens einzuschließen; und einen Drucksensor (640), der den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses erfasst, um Erkennen einer Druckänderung, die auf ein Manipulationsereignis hinweist, zu ermöglichen.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 11, wobei das Strukturmaterial einen Metallschaum mit miteinander verbundenen Poren aufweist.
Auf Manipulation reagierende Baugruppe nach Anspruch 12, wobei das Gehäuse ein Metallgehäuse mit einer Innenwand und einer Außenwand aufweist und der Metallschaum innerhalb des abgedichteten Innenraums durch Diffusionsbindung mit der Innenwand und der Außenwand verbunden ist.
Verfahren zum Herstellen einer auf Manipulation reagierenden Baugruppe (600; 700; 700'; 1010; 1100), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Leiterplatte (610), wobei die Leiterplatte eine elektronische Komponente (602, 602') umfasst; Anbringen einer Gehäusebaugruppe an der Leiterplatte, um die elektronische Komponente in einem sicheren Volumen (601, 601') einzuschließen, wobei die Gehäusebaugruppe aufweist: ein Gehäuse (620, 620') mit einer Innenwand (621, 621') und einer Außenwand (622, 622'), wobei die Innenwand und die Außenwand einen Spalt dazwischen aufweisen, der einen abgedichteten Innenraum (623, 623') des Gehäuses definiert, und das Gehäuse an der Leiterplatte angebracht ist, um Definieren des sicheren Volumens zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte zu ermöglichen; den abgedichteten Innenraum des Gehäuses, der unter Druck steht oder drucklos ist; und ein Strukturmaterial (701) innerhalb des abgedichteten Innenraums des Gehäuses, wobei das Strukturmaterial innerhalb des Gehäuses Verformen des Gehäuses aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des abgedichteten Innenraums und dem zumindest teilweisen Druck um das Gehäuse herum verhindert, dadurch, dass der abgedichtete Innenraum des Gehäuses unter Druck steht oder drucklos ist, wobei das Strukturmaterial den abgedichteten Innenraum des Gehäuses im Wesentlichen ausfüllt; und Bereitstellen eines Drucksensors (640, 640'), der den Druck im abgedichteten Innenraum des Gehäuses erfasst, um Erkennen einer Druckänderung, die auf ein Manipulationsereignis hinweist, zu ermöglichen.