专利名称：防止敏感电子数据组件受到外部操纵的硬件保护的制作方法
防止敏感电子数据组件受到外部操纵的硬件保护 技术领域用于高度敏感的数据处理和数据保护的电子组件，例如在用于商业 机动车的转速表中以及在金融机构、自动取款机、飞机以及处理敏感数据的任何地方使用的这种电子组件，应当在硬件方面防止外部的操纵， 如化学或物理的攻击(例如机械、激光、火等)，从而可以使数据不受 操纵。
背景技术：
目前存在一种解决方案，其中要保护的电子组件借助所谓的防钻孔薄膜完全封装起来。这样的防钻孔薄膜例如由Gore公司作为最终产品 提供，或者由 Freudenberg公司作为具有银导浆料印刷 (Silberleitpastendruck)的薄膜提供。该薄膜向内与组件电连接。 在电子组件被三维地包装了之后，接着将该电子组件用合成树脂密封到 容器中。在尝试打开该包装时，在进行攻击的地方薄膜上的导电线路或 电阻线路被迫损坏和中断，这在电子组件中会导致所存储的数据直接被 删除。由此无法操纵数据，外部的攻击因此可以被相应的控制体识别出 来。在该现有技术公知的方法中产生了两个问题。 一是薄膜的使用没有 相应的适合电子产品的安装方法。另一个是薄膜经常在包装时就已经损 坏了，从而出现很高的废品率。发明内容基于此本发明要解决的技术问题在于提供针对电子组件的硬件保 护，该硬件保护可以集成到适合电子产品的制造中。该技术问题通过独立权利要求中给出的发明解决。优选实施方式由 从属权利要求给出。因此，硬件保护以电路载体的形式存在，该电路载体包围用于待保 护电路的元件的内部空间，该硬件保护具有包围该内部空间的导体结构，用于检测对该电路的未授权外部操纵，该导体结构例如以网络类型 的结构或笼子的形式存在。用于检测对电路的访问的导体结构因此直接 集成在电路的电路载体中。包围内部空间的导体结构例如可以作为导体平面和/或作为狭窄结 构化的构成物以栅格形式、网络形式存在，具有曲折形和/或具有扇形， 在该曲折形和/或扇形中导体结构按照不同的几何形状分布。导体结构 的按照线路形式的两个分布之间的绝缘距离(机器宽度)在此应当等于传统的HDI (High Density Inter connect ion，高密度互连)结构。类 似的也适用于导体结构的分布的宽度。在未经授权就访问该电路时，该 导体结构受损，从而闭合或中断接触，由此检测到对该电路的访问。优选的，硬件保护的整个组件具有一个或多个印刷电路板形式的电 路载体。该印刷电路板可以在其朝向内部空间的面上和/或内部具有待 保护电路的若干元件。此外该印刷电路板还可以在其背向内部空间的面 上和/或内部具有一部分包围该内部空间的导体结构。优选的，所述印刷电路板是多层印刷电路板或多层陶瓷衬底，具有 包围内部空间的导体结构层和用于连接待保护电路的若干元件的层。用于连接待保护电路的若干元件的层尤其是设置在印刷电路板朝 向内部空间的面上和/或内部。印刷电路中的贯通接触 (Durchkontakt ierung )可以实施为掩埋的贯通接触和/或不同工艺(等 离子蚀刻、光可确定(photodef inable ))的微导通孑L (Micro vias)。替换或补充的，为了连接待保护电路的若干元件，要在印刷电路板 中产生的组装层(Aufbaulagen)实施为顺序加层的组装层，尤其是具 有工艺不同的微导通孔作为贯通接触。优选的，硬件保护组件具有另一个多层印刷电路板和/或多层陶瓷 衬底，该另一个多层印刷电路板和/或多层陶瓷衬底与第一印刷电路板 对置，在其背向内部空间的面上和/或内部承载了另一部分包围内部空 间的导体结构，尤其是在其朝向内部空间的面上和/或内部具有待保护 电路的其它元件。优选的，在印刷电路板和所述另一个印刷电路板之间设置框形印刷 电路板，该框形印刷电路板与前两个印刷电路板有一定间隔，由此在该 框形印刷电路板和两个印刷电路板之间形成所述内部空间。框形印刷电 路板尤其是用多层印刷电路板工艺或多层陶瓷衬底组装，例如通过将介电层和导电的层逐层地上下叠加而成。所述内部空间可以是空心空间，也可以不是。例如如果元件浇注在 内部空间中，则用热塑合成树脂填满该内部空间。电路载体尤其是具有用于连接检测器装置的接头，该检测器装置用 于检测导体结构的损坏。优选的，整个电路载体至少基本上用多层印刷电路板工艺和/或多 层陶乾工艺实施。具有电路载体的整个组件尤其是用于转速表、行驶数据记录器和/ 或轨道或非轨道约束的机动车。整个组件例如还可以用于自动取款机、用于金融机构的装置和飞机。尤其是当采用要保护的加密密钥(RSA， DES)时，具有这种电路载体的整个组件总是特别有利。在用于制造包围待保护电路的元件的内部空间的电路载体的方法 中，制造具有包围该内部空间的导体结构的电路栽体，该导体结构用于 检测对电路的访问。该方法的优选实施方式由电路载体的优选实施方式 给出，反之亦然。具有上述类型的电路载体的装置优选包括检测器装置，用于检测通 过未经允许的访问和/或未经授权的操纵对导体结构的损坏。为了也让 检测器装置本身得到保护，该检测器装置可以实施为待保护电路的组成 部分。
本法明的其他特征和优点从下面借助附图对实施例的描述中给出。图1示出电子组件的集成硬件保护的示意图；图2示出按照图1的硬件保护的部分示意图；图3示出根据图1的硬件保护的印刷电路板结构的截面图；图4示出根据图1的硬件保护的框形印刷电路板。
具体实施方式
在图1中可以看出电路栽体1具有印刷电路板2形式的第一子组件， 该印刷电路板2具有待保护电路的若干元件3。印刷电路板2具有保护 层形式的导体结构4，作为用于检测对该待保护电路的访问的多层连线 的一部分。此外印刷电路板2还具有将待保护电路的信号导线和电压源6引向电路载体之外的引线5。该引线5穿过包围内部空间的导体结构， 并在插入安装位置6处结束。电路载体1还具有另一个印刷电路板7，该另一个印刷电路板具有 待保护电路的其它元件8。另 一个印刷电路板7的其它元件8设置在该另 一个印刷电路板朝向 印刷电路板2的设置了待保护电路的若干元件3的面的面上。待保护电 路的所有元件由此在印刷电路板2和另一个印刷电路板7之间位于形成 在这两个印刷电路板之间的内部空间9中。印刷电路板2和另一个印刷电路板7通过框形印刷电路板10彼此 间隔，该框形印刷电路板10设置在这两个印刷电路板之间并与印刷电 路板2和另一个印刷电路板7—起包围内部空间9。印刷电路板2、另 一个印刷电路板7以及框形印刷电路板10分别实施为，使得待保护电 路的连线(Verdrahtung)和元件3、 8设置在印刷电路板2、另一个印 刷电路板7以及框形印刷电路板10的朝向内部空间9的面和/或区域上 和/或内部。这些连接和元件3、 8以及整个待保护电路完全被印刷电路 板2的导体结构4、另一个印刷电路板7的导体结构11以及框形印刷电 路板10的导体结构12形成的结构包围，这些导体结构彼此电连接。导 体结构11、 12、 4在不同的印刷电路板之间的彼此连接通过接头14进 行。接头14不规则地设置。导体结构与实施为专用电子电路的、用于 检测导体结构的损坏的检测器装置耦合。导体结构可以认为是属于该检 测器装置。在外部环绕的连接框13与专用电子组件电耦合，从而形成 附加的保护功能。在环绕的连接框13和用于连接不同的印刷电路板的接头14之间具 有环绕的导体结构35、 37，该导体结构与检测器装置电耦合。图3示出印刷电路板2的结构。该印刷电路板2包括接地层21、针 对导体结构4的至少一个硬件保护网络层22、至少一个硬件保护转换连 接层(Hardwareschutz-Umverdrahtungslage ) 23、 至少一个功率源层 24、至少一个接地层25、多个信号层26、 27、 28。这些层的排列要这 样选择，使得保护层设置在外而信号层和电源层设置在内。在图4中可以看出框形印刷电路板10的印刷电路板结构。框形印 刷电路板10由多层印刷电路板或多层陶瓷衬底组成，而该多层印刷电 路板或多层陶瓷衬底由具有导体结构15的n个导体层组成，其中两个导体层之间的间距小于50(Him。为了将各个层彼此接触以及将印刷电路 板2与另 一个印刷电路板7接触，框形印刷电路板10包含镀通孔(Plated Through Holes)形式的通孔16，该通孔垂直于各层地从印刷电路板2 分布到另一个印刷电路板。硬件形式的操纵保护因此直接集成在电子组件中，即集成在用于该 组件的印刷电路板2、 7中。由此利用检测对位于电路载体1的内部空 间9中的电路进行的访问的导体结构，为电路载体1形式的电子组件提 供了集成的硬件保护。为此该组件的实施方式是，该组件具有两个子组件，其中这两个子 组件仅在一面安装了待保护电路的元件3、 8形式的部件。用于该子组件的印刷电路板2、 7这样构成，即印刷电路板2、 7实 施为多层印刷电路板，其中连接元件3、 8所需要的内层和外层朝向安 装面(Bestueckseite)，并且在印刷电路板背面、即安装面的对面，没 有向外引出的电贯通接触。为此待保护电路的组件工作所需要的贯通接触实施为掩埋的贯通 接触(掩埋的导通孔)，或者子组件连接所需要的组装层实施为具有等 离子蚀刻、照相平版印刷或通过激光钻孔产生的微导通孔-贯通接触的 SBU结构(顺序加层，Sequential Build Up )。为此在现有的核上顺序 地敷设组装层，并具有微导通孔。在安装面上，子组件印刷电路板在安装区域之外具有阵列形式的接 触焊盘，该接触焊盘用于稍后将两个单面安装的子组件"面对面"地通 过框形印刷电路板10以多层电路的形式彼此电连接。子组件的印刷电路板2、 7在安装面的对面、即背向内部空间的面 上也具有多个导电层。这些导电层例如实施为具有导体结构4、 11的多 层铜层，这些铜层分别实施为非常精细地结构化的线路，通过线路的这 种实施结构，这些线路一次性小晶格地覆盖整个层平面，但是也在不同 的层之间延伸。一层的导体宽度覆盖绝缘间距以及下面的并通过电介质分离的层的一部分所属线路。该线路同样又通过掩埋的导通孔或微导通孔向内导通到组件。 该实施结构，即一层例如在x方向上具有这种由薄的铜线路形成的曲折结构以及下面或上面的层在y方向上具有这种通过电介质层隔开的结构，提供了防止组件受到机械操纵的硬件保护，由此线路4、 11向内 与该组件连接，并由此通过极其精细的结构化而在被外部访问时遭到损 坏。由此发生导体结构4、 11的中断和/或短路，该中断和/或短路将记 录在电路或组件中。精细导体的实施还可以在电阻浆料印刷中(具有限定的电阻值的集 成电阻)作为导体浆料(陶瓷厚层工艺)或具有碳墨的油墨印刷(具有 限定的电阻值的集成电阻)在所有稀土结构中进行，该稀土结构大面积 地通过至少一层产生小晶格的构成物，而且向内电连接到组件。子组件的至少一个印刷电路板2、 7还可以实施为柔性-刚性印刷电 路板，或可以在刚性印刷电路板上设置用于传输数据的柔性导线。在子组件的印刷电路板中，硬件保护层之间的介电间距选择为，使 得即使在正面钻孔时也会损坏正面之上和正面之下的保护层，由此触发 保护机制。例如可以刚性地实施框形印刷电路板10,子组件的两个印刷 电路板2、 7也可以实施为柔性电路。为了将两个"面对面"设置的子组件连接起来，同样类似于上面的 实施来构造印刷电路板。该印刷电路板构造为框形印刷电路板10，并实 施为多层，该多层通过其构造方式防止以后从正面攻击整个组件。 一般 这会使各个层之间的间距小于500nm。电贯通接触16位于保护电路的 布局内，该贯通接触16在已安装好的状态下将两个子组件电连接。在 包含线路或印刷电阻等形式的导体结构12用于保护功能的布局区域中， 为保护电路的各个层不规则地分布着隐蔽的贯通接触。两种贯通接触类 型在框形印刷电路板10的框形的多层印刷电路板的表面和底面上实施 为连接焊盘(Anschlusspad)，该连接焊盘用于以后将各个子组件彼此 接触。子组件与框形印刷电路板的电连接和机械连接可以通过焊接并接 着用粘合剂封闭焊接缝隙，通过层叠加，通过粘合接触等等来进行。通过上述方式形成以印刷电路板形式集成在电路载体中的传感器 系统，该传感器系统用传统的"高科技"印刷电路板工艺制造，而且可 以在电子组件制造的传统安装线上装配和处理。此外还给出以下优点 直接在电子组件中提供和集成了更安全的、廉价的而且安装没有更多费 用的待处理安全系统，该安全系统可靠地检测硬件攻击。
权利要求
1.一种电路载体，该电路载体包围用于待保护电路的元件(3，8)的内部空间(9)，并具有包围该内部空间的导体结构(4，11，12)用于检测对该电路的操纵，其特征在于，所述元件(3，8)及其连线完全被印刷电路板(2)的导线结构(4)、另一个印刷电路板(7)的导体结构(11)以及框形印刷电路板(10)的导体结构(12)包围，其中这些印刷电路板(2，7，10)分别通过环绕的连接框(13)彼此连接。
2. 根据权利要求1所述的电路载体，其特征在于，该电路载体具有 印刷电路板(2)，该印刷电路板在其朝向内部空间(9)的面上和/或内 部具有待保护电路的至少一些元件(3)，并且在其背向内部空间(9) 的面上和/或内部具有一部分包围该内部空间的导体结构(4)。
3. 根据权利要求2所述的电路载体，其特征在于，所述印刷电路板 (2)是多层印刷电路板或多层陶瓷村底，具有针对包围内部空间的导体结构(4)的层和用于连接待保护电路的所述一些元件(3)的层。
4. 根据权利要求2或3所述的电路载体，其特征在于，用于连接待 保护电路的一些元件(3 )的层设置在所述印刷电路板朝向内部空间(9 ) 的面上和/或内部。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的电路载体，其特征在于，待 保护电路的贯通接触在所述印刷电路(2)中实施为掩埋的贯通接触。
6. 根据权利要求3至5中任一项所述的电路载体，其特征在于，为 了连接待保护电路的一些元件(3)，把将要在印刷电路板(2)中产生 的组装层实施为顺序加层的组装层。
7. 根据权利要求3至6中任一项所述的电路载体，其特征在于，该 电路栽体(1)具有另一个印刷电路板(7),该另一个印刷电路板与所 述印刷电路板(2)对置，在该另一个印刷电路板背向内部空间(9)的 面上和/或内部承载了一部分包围内部空间的导体结构(11 )，而且尤其 是在该另一个印刷电路板朝向内部空间(9)的面上和/或内部具有待保 护电路的其它元件(8)。
8. 根据权利要求7所述的电路载体，其特征在于，在所述印刷电路 板(2 )和所述另 一个印刷电路板(7 )之间设置框形印刷电路板(10 )。
9. 根据权利要求8所述的电路载体，其特征在于，所述框形印刷电路板(10)是用印刷电路板工艺组装的。
10. 根据上述权利要求之一所述的电路载体，其特征在于，该电路栽体(1)是用印刷电路板工艺组装的。
11. 根据上述权利要求之一所述的电路载体，其特征在于，该电路载体(l)具有不规则排列的、用于连接检测器装置的接头(14)，该检 测器装置用于检测导体结构(4， 11， 12)的损坏。
12. 具有根据权利要求1至11中任一项所述电路载体的转速表、汽 车、飞机、数据记录器和/或自动取款机。
13. —种用于制造根据权利要求1至11中任一项所述电路载体的方法。
全文摘要
在电路载体中集成了硬件保护。由此提供了一种以印刷电路板形式集成在电路载体中的传感器系统，该传感器系统用传统的“高科技”印刷电路板工艺制造，而且可以在电子组件制造的传统安装线上装配和处理。
文档编号H05K1/14GK101253823SQ200580051453
公开日2008年8月27日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者A·威默 申请人:西门子公司