JP2010504570A - 電子部品保護用の侵入防止システム - Google Patents

Abstract

本発明の主題は、その上に電子部品が置かれる基板（２）と、該基板（２）の表面上の電子部品をカプセル化する導電性の囲い（１）とを備え、また警告装置を含む、電子部品（３）を保護するための侵入防止システムであって、少なくとも：
−基板（２）の表面上の送信アンテナと、
−警告装置を作動出来るように、信号線により該警告装置に接続されている容量性の電気機械マイクロスイッチと
を備えることを特徴とする侵入防止システムである。
【選択図】 図１

Description

本発明の分野は電子部品保護用の侵入防止システム及び、電気通信の分野におけるそれらの応用に関する。

侵入防止システムの目的は、保護されるべき電子装置内へのあらゆる侵入の試みを検出し、必要に応じて警告システムを作動させることである。該侵入防止システムは、それに関して機密性が保たれるべき電子装置を保護するために用いられる。

侵入防止システムにおける最新技術によれば、該保護は樹脂内に組み込まれた導線のネットワークを備える囲いを用いることにより提供され得る。囲いの穿孔により明らかとなる侵入は、そのとき導線における破損の外観によって検知される。このタイプのシステムは、特にそれがＸ線を用いる侵入に対して保護しないため、その性能において完全な満足を与えない。

本発明は、とりわけＸ線放射による侵入の問題を克服するために、電磁的遮蔽で構成され、侵入を検出するために用いられる超小形構成部分を含む、完全に導電性の囲いを使用することを提案する。

より具体的には、本発明はその上に電子部品が置かれる基板と、該基板の表面上の電子部品をカプセル化する導電性の囲いとを備え、本システムがまた警告装置を含む、電子部品を保護するための侵入防止システムであって、それが少なくとも前記囲い内にカプセル化された侵入検出回路を備え、前記侵入検出回路が少なくとも：
−基板の表面に位置し、電力信号を送信する送信アンテナと、
−前記電力信号を受信する手段と関連し、信号電力の低下を検出でき、必要に応じて侵入警告装置を作動させる容量性の電気機械マイクロスイッチと、
−囲い内への侵入の際の信号低下を送信し、前記マイクロスイッチと接続されている、送信された信号の受信手段と
を含むことを特徴とする、侵入防止システムに関する。

本発明の第１の変形によれば、該受信手段は基板の表面に位置し、容量性の電気機械マイクロスイッチと接続されている受信アンテナを備える。

本発明の第２の変形によれば、該受信手段は導電性の囲いと、容量性の電気機械マイクロスイッチとに接続されている導電性要素を備える。

本発明の第３の変形によれば、該受信手段は：
−基板の表面に位置し、第１の容量性電気機械マイクロスイッチと接続されている受信アンテナと、
−導電性の囲いと、第２の容量性電気機械マイクロスイッチとに接続されている導電性要素と
を備える。

本発明の変形によれば、少なくとも１つの容量性の電気機械マイクロスイッチは直列タイプである。

本発明の変形によれば、少なくとも１つの容量性の電気機械マイクロスイッチが、可撓性の膜を含む構造と、誘電層を含む集合体と、そして互いの延長において同一平面上にあり、その端部が第１の金属層を形成する２本の信号線とを備え、前記膜は該集合体から誘電性ギャップだけ隔てられている。

本発明の変形によれば、膜と電極との間に印加される電圧Ｖｅｑが活性化電圧Ｖｐと釈放電圧Ｖｒとの間にあるように、送信アンテナは電力信号を送信し、前記活性化電圧と釈放電圧はそれぞれ次の方程式を満たす：

式中、ｗは信号線間の幅、Ｗは膜の幅、ｇ_ｏは膜に印加される電圧無しでの誘電性ギャップの厚みであり、ε_ｏは真空の誘電率、そしてｋは膜の剛性係数である。

式中、ｔ_ｄは膜から金属層を隔てている誘電体の厚み、ε_ｒは誘電体の比誘電率であり、ＡはｗＷの積に等しく、そしてε’は電極の誘電率を変える誘電性ギャップの存在の影響を考慮出来るようにする定数である。

送信アンテナ及び受信アンテナは双方向タイプであることが有利である。

本発明は制限のない例により与えられる以下の記述を読むことによって、及び添付図からより良く理解され、そして他の利点が明らかになるであろう。

断面で見た、容量性の電気機械マイクロスイッチに接続された少なくとも１つの受信アンテナを含む、本発明による侵入防止システムの第１の変形を例示する。 囲いの内側上方から見た、本発明による侵入防止システムの第１の変形を例示する。 上方から見た、直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチを例示する。 断面で見た、直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチを例示する。 直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチが作動するときに印加される電圧の関数としての、誘電性ギャップの厚みの変遷を例示する。 断面で見た、導電性要素により導電性の囲いに接続された電気機械マイクロスイッチを有する、本発明による侵入防止システムの第２の変形を例示する。 囲いの内側上方から見た、本発明による侵入防止システムの第２の変形の一部分を例示する。 断面で見た、第１の容量性電気機械マイクロスイッチに接続された少なくとも１つの受信アンテナと、導電性要素により導電性の囲いに接続された第２の容量性電気機械マイクロスイッチとを備える、本発明による侵入防止システムの第３の変形を例示する。

本発明による電子部品３を保護するための侵入防止システムは、その上に電子部品が置かれている基板２と、基板２の表面上で電子部品をカプセル化している導電性の囲い１とを備える。侵入検出回路は前記囲い１の中にカプセル化されている。それは少なくとも：
基板２の表面に位置し、信号を送信する送信アンテナ４と、
警告装置を作動できるように、信号線により該装置に接続され、信号電力の低下を検出可能な容量性の電気機械マイクロスイッチと、
囲い内への侵入の際の信号低下を送信し、前記マイクロスイッチと接続されている、送信された信号の受信手段と
を備える。

伝導性の囲い１の物理的完全性に対する、あらゆる侵入又は攻撃は、送信アンテナ４から受信手段への信号送信の妨害をもたらし、従って送信された信号の出力を減少させ、マイクロスイッチの状態の変化を生じさせる。

直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチを用いた、本発明による電子部品を保護するための侵入防止システムの第１の変形を図１及び２に例示する。

本発明によるシステムの第１の変形は、基板２の表面上にある密封された導電性の囲い１と、送信アンテナ４と、その上部に直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ６がある２つの伝送線７及び８により、図示されていない警告システムに接続された受信アンテナ５とを備える。

侵入防止システムは次のように機能する。該システムは、密封された導電性の囲い１への侵入により発生する基準信号の変化を、警告装置を始動させるために用いる。実際に、該システムは直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ６を低い状態、導通状態に置くことで、それを作動させることにより武装される。信号は次に送信アンテナ４を通じて送られ、それは受信アンテナ５により受信されて、次に伝送線７及び８を通じて警告装置に伝送される。警告装置は、それがもはや信号を受信しない時に起動されるよう構成される。さらに、この信号の出力は、次の段落で説明され、そしてセルフ・メンテナンスと呼ばれる原則に従って、直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ６を低い（導通）状態に保持するような方法で決定される。伝導性の囲い１の物理的完全性に対する、あらゆる侵入又は攻撃は、送信アンテナ４から受信アンテナ５への信号送信の妨害をもたらし、従って送信された信号の出力を減少させる。直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ６を通る信号におけるこの出力低下は、その高い状態（非導電）へ移行させる。直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ６の出力に接続された警告装置は、もはや何の信号も受信せず、そして起動される。

ここで：
・可撓性の膜と、
・誘電層と、
・金属層と
を含む直列タイプのマイクロスイッチ構造の、より詳細な説明が以下に続く。

図３はそのようなマイクロスイッチの平面図を、そして図４は断面図を表わす。

直列の第１マイクロスイッチの構造は：
それらの端部が基板２の上に位置する下部の電極として機能する金属層１０５を形成し、切り換え領域により隔てられた、互いの延長において同一平面上にある（信号線７に接続された）第１の信号線１０７と、（信号線８に接続された）第２の信号線１０８とを備え、誘電体１０４が金属層１０５の上に置かれている。膜１０１は信号線から張り出しており、基板上に置かれた柱１０２と１０３を結んでいる。膜は接地平面９から絶縁されている。

マイクロスイッチは次のように機能する：
膜１０１の下での活性化電圧の印加は、それを開いた非導電の休止状態から、閉じられた導通状態に変える。マイクロスイッチは金属層１０５と膜１０１との間に電位差を課するための、（記述されていない）特定の手段を有する。活性化電圧の影響下で、膜は誘電体１０４に接触するまで変形する。そのとき２本の信号線１０７と１０８は容量効果により相互接続される。図５は、直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチが作動するときに印加される電圧の関数としての、誘電性ギャップの厚みの変遷を例示し、ｇ_ｏは膜１０１と誘電体１０４との間の誘電性ギャップの初期厚みである。

直列のマイクロスイッチは２つの電圧：活性化電圧Ｖｐ、及び釈放電圧Ｖｒにより特徴付けられる。Ｖｐは次の方程式により定義される。

式中、ｗは信号線間の幅、Ｗは膜の幅（積ｗＷはそのとき信号線と膜に面している表面積を表わす）、ｇ_ｏは印加される電圧無しでの誘電性ギャップの厚みであり、ε_ｏは真空の誘電率、そしてｋは膜の剛性係数である。

Ｖｒは次の方程式により定義される。

式中、ｔ_ｄは線を膜から隔てている誘電体の厚み、ε_ｒは誘電体の比誘電率であり、ＡはｗＷの積に等しく、そしてε’は電極の誘電率を変える誘電性ギャップの存在の影響を考慮出来るようにする定数である。

ε’係数は０．４〜０．８の間である。それは測定結果を平面の静電容量の理論的計算と比較することにより、経験的に決定され得る。

Ｐを直列のマイクロスイッチを通る信号の出力、Ｖｅｑをこの出力に対応する平均電圧とするとき、次の関係が適用される。

式中、Ｒは信号線のインピーダンスである。直列のマイクロスイッチには３つの可能な状態があり得る：
・Ｖｅｑ>Ｖｐ：これは自己作動状態を表わす。これはマイクロスイッチに信号を通すという単純な事実が、その低い状態、導通状態への移行を生じさせることを意味する。
・Ｖｒ<Ｖｅｑ<Ｖｐ：これは自己保持状態を表わす。これはマイクロスイッチに信号を通すという単純な事実が、膜の作動後にそれが再度上昇するのを防ぐことを意味する。
・Ｖｅｑ<Ｖｒ：マイクロスイッチは単純なやり方で作動し、その信号は高い、非導電の状態にあるマイクロスイッチの作動を妨げない。

本発明による侵入防止システムに対して、信号の出力は第２及び第３の場合の限界が当てはまるように、大きさを決定される。信号の出力において僅かな低下がある場合、マイクロスイッチは自己保持状態から高い状態に移行し得る。

少なくとも１つの電気機械マイクロスイッチは、誘電体１０４の上に位置する第２の金属層１０６を含むことが有利である。第２の金属層１０６の利点は、信号の出力変動の検出レベルの悪化を表わす、誘電層１０４において時間の経過と共に最終的に生じる電気放電の問題を克服することである。

ここで、電気機械マイクロスイッチ３２が第１の導電性要素３１によって導電性の囲い１に接続される、特に図６及び７で例示されている、本発明による侵入防止システムの第２の変形の説明が以下に続く。又、電気機械マイクロスイッチ３２は第２の導電性要素３４によって警告装置に接続される。

侵入防止システムの第２の変形は次のように機能する。該システムは、囲いにおけるアンテナ３３によって生成される渦電流の妨害を利用する。囲いへの侵入はこれらの渦電流の変動に反映される。侵入防止システムの第１の変形のように、電気機械マイクロスイッチ３２の状態を変えるために使用されるのは、この変動である。信号を通る信号の出力低下は、それを低い（導通）状態から高い（非導電）状態に移行させ、それはもはや何も信号を受信しない時に始動するよう構成された、警告装置の作動を引き起こす。

ここで、２つの前述の変形を並行して用いる、本発明による侵入防止システムの第３の変形の説明が以下に続く。本発明による侵入防止システムの第３の変形は、基板２の上に置かれる密封された導電性の囲い１を含む。第１の検出部グループは、送信アンテナ８４と、図示されていない伝送線によって図示されていない警告システムに接続された受信アンテナ８５を備え、基板の上には第１の直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ８６があり、そして第２の検出部グループは、第１の導電性要素８１によって密封された導電性の囲い１に接続され、図示されていない第２の導電性要素によって警告装置に接続された、第２の直列タイプの容量性電気機械マイクロスイッチ８２を備える。

侵入防止システムの第３の変形は次のように機能する。２つの検出部グループは並行して作動する。第１の検出部グループは検出システムの第１の変形に対応する。第２の検出部グループは検出システムの第２の変形に対応する。２つの検出部グループは同じ送信アンテナ８４を使用できる。

少なくとも１つの導電性要素が基板２の表面上に位置することが有利である。

送信アンテナ及び受信アンテナは双方向タイプであることが有利である。

本発明による保護システム用の電気機械マイクロスイッチの、１つの例示的実施形態によれば、膜１０１は２つの金属層：０．５μｍの第１のアルミニウム層と、０．２μｍの第２のチタン−タングステン合金層から成る、０．７μｍの厚さを有する。膜１０１は約１００μｍの幅と、同一平面上の線に応じた長さを示す。

同一平面上の線は、その上に金属の導線（一般的に金製）がある基板（その低価格及び、同一平面上の線の性能に対して該基板の品質が持ち得る小さい影響から考えて、一般的にシリコン製）と、この線の両側に位置する２つの接地平面（一般的にやはり金製）とから成るマイクロ波信号導体である。同一平面上の線は、線及び接地平面の厚み、中心線の幅及び接地平面から該中心線を隔てている距離により定義される。中心線に関する対称構造はこのようにして得られる。

容量性の電気機械マイクロスイッチ用の支持体として役立つ、同一平面上の線１０７及び１０８は３μｍの厚みを有し、それらは膜の下で０．７μｍの厚みまで改良される。それらはこの位置において、０．２〜０．４μｍの間で変動する厚みの誘電体によって覆われる。

高さ３μｍの柱１０２及び１０３は、膜１０１用の支持体として役立つために信号線１０７及び１０８の両側に位置し、柱１０２及び１０３を接地部と同じレベルに配置し得るように、中空にされた前記接地部９から独立している。信号線１０７と１０８を隔てている隙間は１０μｍである。

Claims (11)

1. 電子部品（３）を保護するための侵入防止システムであり、
   その上に電子部品が置かれた基板（２）と、該基板（２）の表面上の電子部品をカプセル化する導電性の囲い（１）とを備え、前記システムがまた警告装置を含む、侵入防止システムであって、それが前記囲い（１）内にカプセル化された侵入検出回路を備え、前記侵入検出回路が少なくとも：
   −基板（２）の表面に位置し、電力信号を送信する送信アンテナ（４）と、
   −前記電力信号を受信する手段と関連し、信号電力の低下を検出でき、必要に応じて侵入警告装置を作動させる容量性の電気機械マイクロスイッチと、
   −囲い内への侵入の際の信号低下を送信し、前記マイクロスイッチと接続されている、送信された信号の受信手段と
   を含むことを特徴とする侵入防止システム。
2. 受信手段が、基板（２）の表面に位置し、容量性の電気機械マイクロスイッチに接続された受信アンテナ（５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の侵入防止システム。
3. 受信手段が、導電性の囲い（１）と、容量性の電気機械マイクロスイッチとに接続された導電性要素（３１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の侵入防止システム。
4. 受信手段が：
   −基板（２）の表面上に位置し、第１の容量性電気機械マイクロスイッチ（８６）と接続されている受信アンテナ（８５）と、
   −導電性の囲い（１）と、第２の容量性電気機械マイクロスイッチ（８２）とに接続されている導電性要素（８１）と
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載の侵入防止システム。
5. 少なくとも１つの容量性電気機械マイクロスイッチが直列タイプであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の侵入防止システム。
6. 少なくとも１つの導電性要素が基板（２）の表面上に置かれることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の侵入防止システム。
7. 少なくとも１つの容量性の電気機械マイクロスイッチが、可撓性の膜（１０１）を含む構造と、誘電層（１０４）を含む集合体と、互いの延長において同一平面上にあり、その端部が第１の金属層（１０５）を形成する２本の信号線（１０７）及び（１０８）とを備え、前記膜が集合体から誘電性ギャップだけ隔てられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の侵入防止システム。
8. 少なくとも１つの電気機械マイクロスイッチが、誘電体（１０４）の上にある第２の金属層（１０６）を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の侵入防止システム。
9. マイクロスイッチ（６、３２、８２、８６）に対して、膜（１０１）と電極（１０５）との間に印加される電圧Ｖｅｑが活性化電圧Ｖｐと釈放電圧Ｖｒとの間にあるように、送信アンテナ（４、３３）が電力信号を送信し、前記活性化電圧と釈放電圧がそれぞれ：
   

   

   （式中、ｗは信号線間の幅、Ｗは膜の幅、ｇ_ｏは印加される電圧無しでの誘電性ギャップの厚みであり、ε_ｏは真空の誘電率、そしてｋは膜の剛性係数である）
   の方程式と、
   

   

   （式中、ｔ_ｄは金属層を膜から隔てている誘電体の厚み、ε_ｒは誘電体の比誘電率、ε’は電極の誘電率を変える誘電性ギャップの存在の影響を考慮出来るようにする定数であり、そしてＡはｗＷの積に等しい）
   の方程式と
   を満たすことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の侵入防止システム。
10. 導電性の囲い（１）が金属製であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の侵入防止システム。
11. 送信アンテナ及び受信アンテナが双方向タイプであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の侵入防止システム。

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