TWI584153B

TWI584153B - 保護裝置

Info

Publication number: TWI584153B
Application number: TW102127145A
Authority: TW
Inventors: 章立冰; 多米尼克約翰沃德
Original assignee: 德昌電機（深圳）有限公司
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2017-05-21
Also published as: US9481499B2; DE102013108011A1; CN103582299B; CN103582299A; TW201405358A; US20140027028A1

Description

保護裝置

本發明涉及一種電子電路的保護裝置，尤其涉及一種阻止電路的特定部份受到惡意侵入的保護裝置。

在設計人員對涉及機密或敏感資訊的設備進行設計的時候，防止電子電路受到惡意侵入是一個極其重要的考慮，例如銷售終端(POS)設備在進行交易時需要收集信用卡和銀行卡的詳細的機密資訊。

近來，此類設備上已經使用保護裝置進行保護。保護裝置成為設備的安全系統的一部份，對設備受保護的部份所受到的物理上的侵入進行監測。保護裝置包覆在被稱之為母設備的所要保護的電子元件上，母設備可能是某個PCB板的一部份、整個PCB板或者某些元件，例如智慧卡連接器或微處理器等。保護裝置可以具有彈性以能夠圍繞包覆在母設備上，進一步降低元件被侵入的風險。

保護裝置包括一或多數個連接於對應屏端子之間的導體，形成一個安全屏。這些屏端子與母設備的警報裝置終端連接。導體能夠觸發警報信號。警報電路的功能並不限定，可以根據設備的安全設置來進行觸覺和/或聽覺的警示，並切斷設備，使設備失靈甚至徹底破壞需要保護的元件或設備。

現有技術中，保護裝置往往使用刻蝕的銅電路或柔性印刷電路(FPC)製成，也可以用附加方式如聚合物厚膜(PTF)技術應用印刷導體來組裝。典型電路包括基板、導體層、粘附層和/或絕緣層。

然而，導體的路徑、電路層和終端觸點的位置能夠通過X射線進行窺探。通過這些資訊，駭客能夠使用鑽孔或鐳射切割的方式繞過安全電路進而進入IC晶片和基板上的其它敏感電子元件。

現有技術存在的另一個問題是柔性保護裝置是一個相對簡單的電路，一個單層導體設計通常滿足設計要求。雖然使用厚金屬板來阻止X射線窺探在理論上是可行的，但由於重量、空間和柔性度的限制，POS機並不適用這種方式。為了改善使用導體進行保護包覆，有一個方法是使用雙層或多層電路，或將幾個安全屏堆積在一起。當保密級別上升時，隨著每個附加安全屏層的增加，電路成本也急劇上升。還有，由於厚度增加，多層或多數個安全屏疊加將導致柔性降低。這在對電路板或元件進行包覆或彎折時就會造成可靠性問題。

本發明提供一種保護裝置，設置在電子元件上，阻止駭客通過X射線等手段對保護裝置的安全屏進行窺視，從而達到資訊保護的目的。本發明包括一種保護電子元件的保護裝置，包括：一基板，包括對應設置的第一端面和第二端面；一安全屏，設置在所述第一端面上，所述安全屏包括一對屏端子和連接於該對屏端子之間的導電路徑；一粘連層，設置在所述基板的第一端面，並使所述基板的第一端面結合在所述電子元件上，同時將所述安全屏夾在其中；一誘導圖案，其至少一部份不被X射線穿透，並與所述安全屏重疊。

較佳地，所述誘導圖案間歇性地不被X射線穿透，使得所述保護裝置在X射線下形成一預定圖案。

較佳地，所述誘導圖案至少一部份形成於所述基板上。

較佳地，所述保護裝置還包括一設置在所述基板的第一端面和安全屏之間的層，其中所述誘導圖案包括一形成在所述層上並與所述安全屏上的導電路徑絕緣的圖案。

較佳地，所述保護裝置還包括一設置在安全屏遠離基板一端上的層，其中所述誘導圖案包括一形成在所述層上並與所述安全屏上的導電路徑絕緣的圖案。

較佳地，所述保護裝置還包括設置在所述基板第二端面上的層，其中所述誘導層包括形成於所述層上的圖案。

較佳地，所述保護裝置還包括一設置在所述基板第一端面和安全屏之間的固體導體層，所述固體導體層與所述安全屏的導電路徑絕緣並遮罩電磁信號的傳輸。

較佳地，所述保護裝置還包括：一絕緣層，設置在所述安全屏和所述基板第一端面之間；一第二安全屏，設置在所述安全屏和所述基板第一端面之間並包括第二對屏端子和設置在第二對屏端子之間的第二導電路徑。

較佳地，所述安全屏的導電路徑和所述第二安全屏的第二導電路徑之間為串聯。

較佳地，所述保護裝置還包括：一第二安全屏，設置在所述基板第二端面上並包括第二對屏端子和連接在其間的第二導電路徑；一絕緣層設置在所述第二安全屏上。

較佳地，所述安全屏的導電路徑能夠被X射線穿透。

較佳地，所述基板包括一柔性電路板，所述柔性電路板上固定設置一導體層；所述安全屏上的屏端子和導電路徑通過對固設在所述基板上的導體層進行刻蝕形成。

較佳地，所述保護裝置還包括：一絕緣層，設置在所述基板上並覆蓋所述基板的導電路徑，露出所述所述屏端子作為外露導體端；一表面處理區域，設置在所述基板的外露導體端，所述外露導體端通過錫、鎳或金進行表面處理。

本發明所舉實施例具有以下有益效果：本保護裝置能夠根據保密級別的不同而相應增加安全屏和誘導層的數量，結構簡單，安裝方便，與電路警報系統配合使用，極大程度上增加了駭客惡意侵入的難度。

10‧‧‧POS設備

12‧‧‧卡

14‧‧‧按鍵

16‧‧‧母設備

20‧‧‧保護裝置

26‧‧‧基板

28‧‧‧粘連層

30‧‧‧安全屏

36‧‧‧絕緣層

40‧‧‧誘導層

46‧‧‧導體

48‧‧‧屏端子

第1圖系一個電子設備，其內部安裝了保護裝置。

第2圖系一個應用於圖1所示設備的單面保護裝置。

第3圖系一個示範性全包覆保護裝置在展開狀態下的示意圖。

第4圖系一個示範性電路佈局圖在X射線下的結構示意圖。

第5圖系一個示範性單層金屬導體和非導體層在X射線下所顯示的複雜堆積電路。

第6圖一個單層非金屬導體和非導體層在X射線下僅顯示導體層的示意性結構。

第7圖系一個單層導體和非導體層在X射線下重疊顯示電路的示意性結構。

第8圖系一個單層導體和補充非導體層在X射線下顯示為幾乎完全被遮蔽的保護電路。

第9A圖系一個包括單層導體(橫向線路)和印刷在一個不透明基板上的非導體層(縱向線路)的基板樣品的光學照片。

第9B圖系第9A圖所示樣品的X射線照片。

第10圖系一個兩層保護裝置的分解圖。

第11圖系根據本發明另一實施例示出一個保護裝置的分解圖。

第12圖系根據本發明又一實施例示出一個保護裝置的分解圖。

第13圖系根據本發明又一實施例示出一個保護裝置的分解圖。

第14圖系根據本發明又一實施例示出一個保護裝置的分解圖。

下面結合圖式，通過對本發明的具體實施方式詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。可以理解，圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。

第1圖示出保護裝置所應用的POS設備10。POS設備10設置一個槽用來容納卡12，卡12包含例如帳戶資料等機密資訊。設備10還包括按鍵14以輸入資訊和指令以對設備進行控制。在POS設備10內部設置一個電子電路，其包括電路板(第2圖所示)，電路板包括儲存或臨時儲存機密資訊的記憶體晶片和/或微處理器。如後文所述，保護裝置20可以覆蓋整個電路板或僅覆蓋電路板的一部份，這將根據系統要求來具體確定。第2圖示出保護裝置20的一個單面，覆蓋POS設備10的較大部份電路板。其它保護裝置20的形狀可以根據實際情況和保密等級要求而進行調整，例如開口面或全包覆面。開口面的保護裝置可以粘附在設備上的頂端和側邊。

第3圖是一個示範性全包覆保護裝置的展開平面圖。在俯視角度下，保護裝置20包括一個不透明的基板，導體層設置在其另一側並在與母設備組裝後處於被遮蔽狀態。全包覆保護裝置20圍繞粘帖在設備的頂面、底面和側邊上。

第4圖是一個示範性電路佈局圖在X射線下的結構示意圖。對於這個單層導體來說，軌跡之間有足夠空隙，這使其駭客易於在沒有保護到的地方進行鑽孔和切割。

第5圖是一個示範性單層金屬導體和非導體層在X射線下所顯示的複雜堆積電路。金屬導體與能夠在X射線下成像的非導體層結合，在X射線下形成多層電路圖案。這將顯著增加破壞難度並制止駭客通過物理手段繞過裝置的企圖。

第6圖示出一個單層非金屬導體和非導體層在X射線下僅顯示導體層的示意性結構。非金屬導體與能夠在X射線下成像的非導體層結合，在X射線下僅顯示非導體層的圖案，這將給試圖破壞保密電路的駭客帶來虛假資訊。

第7圖示出一個單層導體和非導體層在X射線下重疊顯示電路的示意性結構。單層金屬導體與非導體層結合，在該實施例中，部份或所有非導體軌跡的寬度均設計寬於導體層的寬度。X射線下的影像將顯示為非常寬的軌跡，僅留下狹窄的空隙，軌跡之間空隙極小，這使得物理鑽孔和鐳射切割的難度增加。

第8圖示出一個單層導體和補充非導體層在X射線下顯示為幾乎完全被遮蔽的保護電路。單層金屬導體與補充非導體層共同使用。換句話說，非導體X射線層與導體層相反設計。在精確的對應下，導體圖案和非導體圖案重疊設置後在X射線下形成100%的整體影像。

第9A圖和9B是一個真實電路樣品的影像，樣品由銀導體油墨和鋅非導體油墨製成。從電路端看到單層導體(橫向線路)和非導體層(縱向線路)。在此實施例中，基板是白色樹脂(PET)材料，這樣從PET 材料端看不到電路圖案。在X射線下，導體層和非導體層呈現影像。雖然這是電學上的單層影像，它顯示出X射線下的交叉雙層電路。在第9B圖中，X射線從電路端發射，在基板端成像，這樣第9A圖和第9B圖互為鏡像。

第10圖到第12圖示出三個具體實施例下的使用誘導層的保護裝置。這些圖以分解方式呈現，並不表現比例關係。

在第10圖中，基板26設置在底部，安全屏30印刷在基板26上或形成在基板26上，誘導層40形成在安全屏30上，粘連層28設置在頂端。

在第11圖中，基板26設置在底部，誘導層40形成在基板26上，安全屏30印刷或形成在誘導層40上，粘連層28設置在頂端。

在第12圖中，安全屏30印刷或形成在基板26的第一端面，誘導層40形成在基板26的第二端面，與安全屏30隔開。粘連層28設置在安全屏30頂端。

如第13圖所示，對於多層安全裝置而言，一個安全裝置可以包括多數個安全屏30。其佈置類似，區別在於每個附加的安全屏30印刷到絕緣層36，絕緣層36設置在前一個安全屏30。在這個實施例中，基板26和第一安全屏30可以是一個柔性電路(FPC)，其後的安全屏30可以使用印刷導體油墨技術。對於一個帶有可斷裂的導體的多層安全裝置而言，在基板26和第一安全屏30之間和絕緣層36和其後的安全屏30之間使用粘連調節裝置的間隔層。

根據第10圖所示實施例，第一或第二安全屏30應用誘導層40，設置在基板26和第一安全屏30之間。根據第11圖所示實施例，在粘連層28和第二安全屏(第13圖所示)之間，或根據第2圖所示實施例設置在基板26外層。

誘導層40可以使用印刷工序將X射線不能射穿的油墨印于遮住安全屏30的絕緣層28，或者如果油墨是非導體，誘導層40可以直接印刷到安全屏30或基板26上。可替換地，誘導層40可以設置於基板26的外層，與安全屏30分開。

第14圖中，誘導層40是一個導體材料製成的固體層。這不僅有益於在X射線下遮蔽安全屏30和元件佈局，還有益於遮蔽電磁干擾 (EM)或射頻(RF)信號，這樣防止駭客在資訊傳輸或處理器讀取時對資訊進行竊取。

對於每個實施例來說，總的結構原則是共同的。安全裝置包括基板26、安全屏30、誘導層40和粘連層28。粘連層28將安全裝置粘在母設備16上。各個層之間的順序和數量根據應用和安全級別的要求來調整。在有些實施例中，絕緣層36可以用來實現相鄰導體層之間的絕緣。

安全屏30較佳地由一或多數個導體軌跡圖案或導體46通過熱固性或熱固性導體油墨以各種軌跡寬度和彎曲嚙合圖案印刷在基板26上，形成對應屏端子48之間的導電路徑。較佳地，屏端子48僅是導體46的端部。一個單層安全屏30可以含有一或多數個導體連接各自對應的一對屏端子。導體油墨可以是銀、鍍銀的銅或金等可在X射線下成像的物體。

導體油墨可以是銀、鍍銀的銅或金等導體油墨或電阻油墨，具體特性根據操作和安全裝置柔性電路的功能來確定。多數個層之間可以彼此完全絕緣或在特定點上連接，這取決於安全裝置柔性電路的所需功能。導體油墨也可以借助金屬粉在X射線下成像。

導體油墨還可以是碳、石墨、清潔導體聚合體或其它導體或電阻油墨，具體特性根據操作和安全裝置柔性電路的功能來確定。借助這些非金屬導體微粒，導體油墨及安全屏30在X射線下失去影像。

較佳地，絕緣層36是一個帶有電絕緣特性的紫外線固化油墨系統，作為一個隔離介質使得多層或導體油墨或多數個安全屏30印刷在單基板26上。例如，絕緣層36可以直接通過印刷工序覆在第一安全屏30上以將第一安全屏30和第二安全屏30或其它安全裝置或母設備16上的導體電路元件隔開。絕緣層36不一定設置在安全裝置內，其包括單層安全屏30和非導體誘導層40。

根據安全裝置的功能，絕緣層36可以部份或全部印刷在導體油墨軌跡的上部，使其後的導體層30能夠印刷在其上但又與前一導體層絕緣。多數個導體油墨/絕緣油墨能夠連續印刷，絕緣層36一般在X射線下沒有影像。

誘導層40可以是油墨層以預定圖案設置在基板26或安全屏30上。較佳地誘導層40設置在基板26和安全屏30之間。油墨可以是導體或非導體。當誘導層40是導體時，它最好通過絕緣層36與安全屏30絕緣。導體油墨可以與安全屏30上使用的油墨類似。

在X射線下可以成像的非導體油墨，較佳地是具有電絕緣特性的紫外線固化或熱固屏油墨系統，作為X射線下可成像介質在駭客進行X射線窺視時隱藏實際的導體佈局。非導體油墨典型地包括填料和聚合物粘合劑。本發明可以使用三種填料：

1)非導體金屬粉末，包括但不限於鋅、鐵、銅等。雖然這些材料在大體積時導電，在細微粉末狀態下由於表面氧化而變得不導電。填料在油墨中的體積比範圍為1-99%。40-90%能夠獲得好的X射線成像品質和油墨印刷功能。

2)非金屬的X射線成像材料，包括鋇硫酸鹽等。填料在油墨中的體積比範圍為1-99%。40-90%能夠獲得好的X射線成像品質和油墨印刷功能。

3)低於過濾閥值導體材料，這樣製成的油墨固化後不導電。例如銀，根據不同的聚合物過濾閥值約為40-60%。為得到非導體功能，較佳低於40%的填料比例。

粘連層28較佳地為感壓粘合劑(PSA)，典型地選用施壓時在端面間形成粘合劑的丙烯酸。粘合劑可以作為粘合油墨或作為薄層適用。根據安全裝置所粘附的母基板26，可以使用具有特別性質的變體感壓粘合劑。可以根據特定的粘合要求來對感壓粘合劑進行定制。粘合劑層一般來說在X射線下不成像。

在組裝時，導體軌跡46通過屏印刷方式設置在基板26上。雖然非導體X射線可成像油墨能夠在導體油墨形成之前或之後進行印刷，較佳地將非導體油墨印刷在導體油墨上，這樣它不會對導體軌跡的導電性產生影響。

粘連層28通過施壓來粘帖。安全裝置通過對粘連層28進行施壓來粘帖在母設備16上。

如第5-8圖所示，非導體X射線可成像層40(誘導層)能夠部份或全部印刷在銀導體軌跡圖案上。在所有實施例中，基板26上的軌跡遮蔽物在X射線窺視下顯示增加，這有助隱藏實際電路圖和增加破壞的難度。

可替換地，基板26和安全屏30可製成柔性電路，安全屏30通過對基板26銅層的刻蝕形成。為防止銅的氧化，在銅軌跡上施用如焊接掩模等絕緣層，表面暴露的銅端面進行錫、鎳或金等表面處理。類似地，X射線可成像的油墨能夠印刷到焊接掩模上或直接覆蓋形成誘導層40。

當元件設計使用可斷裂導體時，通過增加非導體X射線層，對抗剝落的安全功能不受影響。當駭客試圖從母設備16上移除安全裝置時，導體油墨軌跡46受到擾亂，從而造成電阻變化或在較弱連接點上徹底斷開。這樣有效地改變導體軌跡的電子狀態並促使母設備16的監視系統產生一個警報反應，這可能刪除必要的安全資料或個人資訊。

在操作中，導體油墨遍佈印刷在基板上，以適應特定的電路需求。非導體X射線可成像油墨隨後印刷在導體軌跡上。感壓粘合劑借助平鋪滾軸鋪在導體和非導體油墨圖案上。安全裝置外形切割成訂制的形狀，以備組裝到母設備16上，其可能是柔性電路板的形狀、開口端面或塑膠封裝。安全裝置根據組裝工序通過手工或其它機械方式組裝到母設備16上。

當安全屏的電路被X射線窺視，誘導層40的X射線的影像能夠隱藏安全屏30的導體電路。

帶有修改進而偽造或隱藏電路的X射線影像的誘導層40，安全裝置能夠提供反侵入功能。當非導體層40和導體層形成於柔性基板26上時，X射線下的影像會是多層圖案、加寬導體軌跡或完全顯示為一體遮蔽物。

能夠通過印刷一或多數個非功能層來增加安全。如一個安全屏30使用印刷銀作為其導體，非功能誘導層40能夠通過類似裝備或製程進行印刷。在使用銅基柔性電路板時，非功能誘導層40在濕化學製程完成後能夠印刷在柔性電路板層上。這些X射線可成像非功能層40(誘導層)不使用貴金屬，生產製程使用環保添加劑，這將低成本地提高X射線窺視的安全等級。

安全裝置可以包括易斷裂的導體，其設計用來防止通過撕裂或剪斷進行電路破壞。本專利闡述的抵制X射線破壞的方法能夠應用於設置有可斷裂的導體的柔性電路或安全裝置上，這樣最終的電路能夠包括複合安全功能。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的具有通常知識者應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定。說明書和權利要求書中的用詞，如「包括」、「包含」、「具備」等具有非排它性的含義，僅出於陳述內容的目的進行描述，並不排斥其它附加的涵義。本領域的具有通常知識者在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。例如，雖然本發明使用誘導層提供安全屏佈局的X射線偽影像，若該屏使用非金屬或X射線不成像的導體油墨以形成導體軌跡，則不需要誘導層。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

26‧‧‧基板

28‧‧‧粘連層

30‧‧‧安全屏

40‧‧‧誘導層

Claims

一種保護電子元件的保護裝置，其特徵在於，所述保護裝置包括：一基板，包括對應設置的第一端面和第二端面；一安全屏，設置在所述第一端面上，所述安全屏包括一對屏端子和連接於該對屏端子之間的導電路徑，所述導電路徑由導體軌跡圖案構成，所述導體軌跡圖案的電子狀態改變時，促使與所述保護裝置連接的一母設備的監視系統產生一個警報反應；一粘連層，設置在所述基板的第一端面，並使所述基板的第一端面結合在所述電子元件上，同時將所述安全屏夾在其中，所述粘連層將所述保護裝置粘帖在所述母設備上；一誘導圖案，其至少一部份不被X射線穿透，並與所述安全屏的導體軌跡圖案重疊設置，當所述安全屏的電路被X射線窺視時，所述誘導圖案的X射線的影像能夠隱藏所述安全屏的導體電路。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述誘導圖案間隔性地不被X射線穿透，使得所述保護裝置在X射線下形成一預定圖案。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述誘導圖案至少一部份形成於所述基板上。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述保護裝置還包括一設置在所述基板的第一端面和安全屏之間的層，其中所述誘導圖案包括一形成在所述層上並與所述安全屏上的導電路徑絕緣的圖案。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述保護裝置還包括一設置在安全屏遠離基板一端上的層，其中所述誘導圖案包括一形成在所述層上並與所述安全屏上的導電路徑絕緣的圖案。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述保護裝置還包括設置在所述基板第二端面上的層，其中所述層包括形成於所述層上的圖案。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述保護裝置還包括一設置在所述基板第一端面和安全屏之間的固體導體層，所述固體導體層與所述安全屏的導電路徑絕緣並遮罩電磁信號的傳輸。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述保護裝置還包括：一絕緣層，設置在所述安全屏和所述基板第一端面之間；一第二安全屏，設置在所述安全屏和所述基板第一端面之間並包括第二對屏端子和設置在第二對屏端子之間的第二導電路徑。
根據申請專利範圍第8項之保護裝置，所述安全屏的導電路徑和所述第二安全屏的第二導電路徑之間為串聯。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述保護裝置還包括：一第二安全屏，設置在所述基板第二端面上並包括第二對屏端子和連接在其間的第二導電路徑；一絕緣層，設置在所述第二安全屏上。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述安全屏的導電路徑能夠被X射線穿透。
根據申請專利範圍第1項之保護裝置，所述基板包括一柔性電路板，所述柔性電路板上固定設置一導體層；所述安全屏上的屏端子和導電路徑通過對固設在所述基板上的導體層進行刻蝕形成。
根據申請專利範圍第12項之保護裝置，所述保護裝置還包括：一絕緣層，設置在所述基板上並覆蓋所述基板的導電路徑，露出所述所述屏端子作為外露導體端；一表面處理區域，設置在所述基板的外露導體端，所述外露導體端通過錫、鎳或金進行表面處理。