專利名稱：用于保護(hù)電子元件的防入侵系統(tǒng)的制作方法
用于保護(hù)電子元件的防入侵系統(tǒng)
本發(fā)明的領(lǐng)域是用于保護(hù)電子元件的防入侵系統(tǒng)以及它們?cè)陔娦?領(lǐng)域的應(yīng)用的領(lǐng)域。
防入侵系統(tǒng)的目的是檢測任何試圖進(jìn)入被保護(hù)的電子設(shè)備的入侵 并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候激勵(lì)報(bào)警系統(tǒng)。防入侵系統(tǒng)用于保護(hù)要保密的電子 設(shè)備。
根據(jù)防入侵系統(tǒng)領(lǐng)域的狀態(tài)，可以通過使用包括集成在樹脂中的 導(dǎo)線網(wǎng)的罩體提供保護(hù)。這樣，通過導(dǎo)線中斷裂的出現(xiàn)檢測由罩體的
穿孔(perforation)所表明的入侵。這類系統(tǒng)的性能并不令人完全滿意， 特別是因?yàn)檫@類系統(tǒng)不能防御使用X射線的入侵。
特別是為了克服X射線的入侵問題，本發(fā)明提出使用一種完全導(dǎo) 電的罩體，該完全導(dǎo)電的罩體由電磁屏蔽構(gòu)成并且包括用于檢測入侵 的微型元件。
更具體的，本發(fā)明涉及用于保護(hù)電子元件的防入侵系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括在其上放置電子元件的基板、封裝基板表面上的電子元件的導(dǎo)電 罩體，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警設(shè)備，其特征在于其至少包括在所述罩 體中的封裝的入侵檢測電路，所述入侵檢測電路至少包括
-位于基板表面上并發(fā)射功率信號(hào)的發(fā)射天線，
-與接收所述功率信號(hào)的裝置連接的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)，所述微 動(dòng)開關(guān)能夠檢測信號(hào)功率下降以及在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候激勵(lì)入侵報(bào)警設(shè)備，
-發(fā)射信號(hào)接收裝置，所述接收裝置在入侵進(jìn)入罩體時(shí)發(fā)射信號(hào)下 降，所述接收裝置與所述微動(dòng)開關(guān)連接。
根據(jù)本發(fā)明的第一變化示例，接收裝置包括位于基板表面上并 與電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的接收天線。根據(jù)本發(fā)明的第二變化示例，接收裝置包括與導(dǎo)電罩體以及電 容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的導(dǎo)電元件。
根據(jù)本發(fā)明的第三變化示例，接收裝置包括
-位于基板表面上并與第一 電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的接收天線， -與導(dǎo)電罩體和第二電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的導(dǎo)電元件。 根據(jù)本發(fā)明的變化示例，電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的至少之一是串聯(lián) 型的。
根據(jù)本發(fā)明的變化示例，電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的至少之一包括 包括柔性膜的結(jié)構(gòu)和包括介質(zhì)層的組件、以及共面放置在彼此的延長 線上的兩條信號(hào)線，所述兩條信號(hào)線的端部形成第一金屬層，通過介 質(zhì)間隙將所述膜與組件隔開。
根據(jù)本發(fā)明的變化示例，發(fā)射天線發(fā)射功率信號(hào)，從而施加在膜
與電極之間的電壓Veq處于激勵(lì)電壓Vp與釋放電壓Vr之間，所述激
勵(lì)電壓和釋放電壓分別滿足下列方程式
其中w是信號(hào)線的寬度，W是膜的寬度，g。是膜上未施加電壓時(shí) 介質(zhì)間隙的厚度，s。是真空的介電常數(shù)，k是膜的剛度系數(shù)。
其中G是將隔開金屬層與膜的介質(zhì)厚度，S,是介質(zhì)的相對(duì)介電常
數(shù)，A等于乘積wW，而s'是能夠考慮改變電極的介電常數(shù)的介質(zhì)間 隙的存在所導(dǎo)致的影響的常數(shù)。
有利地，發(fā)射和接收天線是雙向型的。
通過閱讀接下來以非限制性示例的方式給出的描述并通過附圖，
將能更好地理解本發(fā)明，其他益處也將顯而易見，其中


圖1圖解說明了在橫截面中所見的根據(jù)本發(fā)明的第一防入侵系統(tǒng)
變化示例，其包括至少一個(gè)與電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的接收天線； 圖2圖解說明了從罩體內(nèi)部上方所見的根據(jù)本發(fā)明的第一防入侵系統(tǒng)變化示例；
圖3圖解說明了從上方所見的串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)； 圖4圖解說明了在橫截面所見的串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)； 圖5圖解說明了當(dāng)串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)被激勵(lì)時(shí)作為施
加到串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的電壓的函數(shù)的介質(zhì)間隙的厚度的
趨勢；
圖6圖解說明了在橫截面中所見的根據(jù)本發(fā)明的第二防入侵系統(tǒng) 變化示例，其中機(jī)電微動(dòng)開關(guān)通過導(dǎo)電元件與導(dǎo)電罩體連接；
圖7圖解說明了從罩體內(nèi)部上方所見的根據(jù)本發(fā)明的第二防入侵 系統(tǒng)變化示例；
圖8圖解說明了在橫截面中所見的根據(jù)本發(fā)明的第三防入侵系統(tǒng) 變化示例，其包括至少一個(gè)與第一電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的接收天 線以及通過導(dǎo)電元件與導(dǎo)電罩體連接的第二電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的用于保護(hù)電子元件3的防入侵系統(tǒng)，包括在其上放 置電子元件的基板2、封裝基板2表面上的電子元件的導(dǎo)電罩體1。入 侵檢測電路被封裝在所述罩體l中。所述入侵檢測電路至少包括
位于基板2的表面上并發(fā)射信號(hào)的發(fā)射天線4，
電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)，所述微動(dòng)開關(guān)通過信號(hào)線與報(bào)警設(shè)備連接， 以便能夠激勵(lì)所述報(bào)警設(shè)備，所述微動(dòng)開關(guān)能夠檢測信號(hào)功率下降， 以及
發(fā)射信號(hào)接收裝置，所述接收裝置在入侵進(jìn)入罩體時(shí)發(fā)射信號(hào)下 降，所述接收裝置與所述微動(dòng)開關(guān)連接。
物理完整的導(dǎo)電罩體1上的任何入侵或攻擊導(dǎo)致從發(fā)射天線4到 接收裝置的信號(hào)發(fā)射的干擾，因此降低發(fā)射信號(hào)的功率并引起微動(dòng)開 關(guān)狀態(tài)的改變。
在圖1和圖2中圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的用于保護(hù)電子元件的防 入侵系統(tǒng)的第一變化示例，其使用串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一變化示例，包括基板2表面上的密封并 導(dǎo)電的罩體l、發(fā)射天線4、通過兩條傳輸線7和8與未示出的報(bào)警系統(tǒng)連接的接收天線5，其中在傳輸線7和8上方存在串聯(lián)型的電容式機(jī) 電微動(dòng)開關(guān)6。
防入侵系統(tǒng)的工作方式如下。系統(tǒng)使用由密封并導(dǎo)電的罩體1的 侵害(violation)所產(chǎn)生的參考信號(hào)的變化來觸發(fā)報(bào)警設(shè)備。實(shí)際上， 通過將串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)6置于低狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))來操 作串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)6，從而來防護(hù)系統(tǒng)。然后通過發(fā)射天 線4發(fā)送信號(hào)，由接收天線5接收信號(hào)，然后通過傳輸線7和8將信 號(hào)傳輸?shù)綀?bào)警設(shè)備。報(bào)警設(shè)備被配置為當(dāng)不再接收信號(hào)時(shí)被觸發(fā)。此 外，通過這樣的方式確定該信號(hào)的功率根據(jù)下一段所解釋的被稱作 自保持的原則，將串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)6保持在低(導(dǎo)通) 狀態(tài)。物理完整的導(dǎo)電罩體1上的任何入侵或攻擊將導(dǎo)致從發(fā)射天線4 到接收天線5的信號(hào)發(fā)射的干擾，因此降低發(fā)射信號(hào)的功率。通過串 聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)6的信號(hào)的這一功率降低引起串聯(lián)型的電 容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)6到高狀態(tài)(不導(dǎo)通)的轉(zhuǎn)換。與串聯(lián)型的電容式 機(jī)電微動(dòng)開關(guān)6的輸出連接的報(bào)警設(shè)備不再接收任何信號(hào)，并被觸發(fā)。
接下來對(duì)串聯(lián)型的微動(dòng)開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其包括
*柔性膜，
*介質(zhì)層，
*金屬層。
圖3表示這種微動(dòng)開關(guān)的俯視圖，圖4表示剖面圖。 串聯(lián)的第一微動(dòng)開關(guān)的結(jié)構(gòu)包括共面放置在彼此的延長線上的 第一信號(hào)線107 (與信號(hào)線7連接)和第二信號(hào)線108 (與信號(hào)線8連 接)，通過開關(guān)區(qū)域?qū)⒌谝恍盘?hào)線107和第二信號(hào)線108隔開，第一信 號(hào)線107和第二信號(hào)線108的端部形成金屬層105，金屬層105位于基 板2上并充當(dāng)?shù)撞侩姌O，介質(zhì)材料104位于金屬層105上。膜101懸 于信號(hào)線之上，連接位于基板上的柱102和103。膜與接地層(ground plane) 9絕緣。
微動(dòng)開關(guān)的工作方式如下
對(duì)膜101施加激勵(lì)電壓將微動(dòng)開關(guān)從斷開(不導(dǎo)通停止?fàn)顟B(tài))切 換到閉合(導(dǎo)通)狀態(tài)。微動(dòng)開關(guān)具有用于將電位差加到金屬層105 和膜101之間的特定裝置(未描述)。在激勵(lì)電壓的作用下，膜發(fā)生變形，直到其接觸到介質(zhì)104。于是兩條信號(hào)線107和108通過電容效應(yīng) 互連。圖5圖解說明了當(dāng)串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)工作時(shí)作為施 加到串聯(lián)型的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的電壓的函數(shù)的介質(zhì)間隙的厚度的 趨勢，g。是膜101與介質(zhì)104之間的介質(zhì)間隙的初始厚度。
串聯(lián)微動(dòng)開關(guān)的特征在于兩個(gè)電壓激勵(lì)電壓Vp和釋放電壓Vr。 通過下面的方程式確定Vp:
其中w是信號(hào)線的寬度，W是膜的寬度(乘積wW則表示面對(duì)信 號(hào)線和膜的表面面積)，g。是膜上未施加電壓時(shí)介質(zhì)間隙的厚度，s。是 真空的介電常數(shù)，k是膜的剛度系數(shù)。 通過下面的方程式確定Vr:
其中^是將線與膜隔開的介質(zhì)厚度，^是介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，A
等于乘積wW，而S'是能夠考慮改變電極的介電常數(shù)的介質(zhì)間隙的存 在所導(dǎo)致的影響的常數(shù)。
系數(shù)￡'在0.4和0.8之間。通過將測量結(jié)果與平面電容的理論計(jì)算 進(jìn)行比較可以憑經(jīng)驗(yàn)確定系數(shù)S'。
令P為通過串聯(lián)微動(dòng)開關(guān)的信號(hào)功率，Veq為與該功率對(duì)應(yīng)的平均 電壓。則有下面的關(guān)系式-
其中R是信號(hào)線的阻抗。串聯(lián)微動(dòng)開關(guān)可以有三種可能的狀態(tài)
* Veq>Vp:這代表自激勵(lì)狀態(tài)。這意味著信號(hào)通過微動(dòng)開關(guān)的 簡單事實(shí)引起微動(dòng)開關(guān)到低狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))的轉(zhuǎn)換。
* Vr<Veq<Vp:這代表自保持狀態(tài)。這意味著信號(hào)通過微動(dòng)開 關(guān)的簡單事實(shí)防止膜在激勵(lì)后再次升高。
* Veq<Vr，微動(dòng)開關(guān)以簡單方式操作，信號(hào)不干擾處于高(不 導(dǎo)通)狀態(tài)的微動(dòng)開關(guān)的操作。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的防入侵系統(tǒng)，度量信號(hào)功率，從而第二種和第三種情況的極限適用。如果信號(hào)的功率有微小的下降，則微動(dòng)開關(guān)能 夠從自保持狀態(tài)切換到高狀態(tài)。
有利地，機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的至少之一包括位于介質(zhì)104上的第二金
屬層106。第二金屬層106的益處在于克服了在介質(zhì)層104上最終隨時(shí)
間發(fā)生放電的問題，該問題表示信號(hào)功率變化檢測水平的降級(jí)。
接下來特別通過圖6和7的圖解，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第二防入侵系 統(tǒng)變化示例進(jìn)行說明，其中機(jī)電微動(dòng)開關(guān)32通過第一導(dǎo)電元件31與 導(dǎo)電罩體1連接。同樣，機(jī)電微動(dòng)開關(guān)32通過第二導(dǎo)電元件34與報(bào) 警設(shè)備連接。
第二防入侵系統(tǒng)變化示例的工作方式如下。系統(tǒng)使用罩體上的天 線33產(chǎn)生的渦電流的干擾。這些渦電流的變化反映了罩體的侵害。如 同第一防入侵系統(tǒng)變化示例中那樣，該變化將用來改變機(jī)電微動(dòng)開關(guān) 32的狀態(tài)。通過信號(hào)的信號(hào)功率的降低使開關(guān)從低(導(dǎo)通)狀態(tài)切換 到導(dǎo)致報(bào)警設(shè)備被激勵(lì)的高(不導(dǎo)通)狀態(tài)，其中所述報(bào)警設(shè)備被配 置為當(dāng)不再接收任何信號(hào)時(shí)被觸發(fā)。
接下來對(duì)并聯(lián)使用兩個(gè)前述變化示例的根據(jù)本發(fā)明的第三防入侵 系統(tǒng)變化示例進(jìn)行說明。根據(jù)本發(fā)明的第三防入侵系統(tǒng)變化示例包括 位于基板2上的密封并導(dǎo)電的罩體1;第一檢測組件，該第一檢測組件 包括發(fā)射天線84、通過未示出的傳輸線與未示出的報(bào)警系統(tǒng)連接的接 收天線85，在傳輸線上方存在第一串聯(lián)型電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)86;以 及第二檢測組件，該第二檢測組件包括通過第一導(dǎo)電元件81與密封并
導(dǎo)電的罩體1連接并通過未示出的第二導(dǎo)電元件與報(bào)警設(shè)備連接的第 二串聯(lián)型電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)82。
第三防入侵系統(tǒng)變化示例的工作方式如下。兩個(gè)檢測組件并聯(lián)操 作。第一檢測組件對(duì)應(yīng)于第一檢測系統(tǒng)變化示例。第二檢測組件對(duì)應(yīng) 于第二檢測系統(tǒng)變化示例。兩個(gè)檢測組件能夠使用同一發(fā)射天線84。
有利地，導(dǎo)電元件的至少之一位于基板2的表面上。
有利地，發(fā)射和接收天線是雙向型的。
根據(jù)用于根據(jù)本發(fā)明的防護(hù)系統(tǒng)的機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的示意性實(shí)施 例，膜101具有0.7pm的厚度，由兩層金屬層構(gòu)成0.5)im的第一鋁 層和0.2pm的第二鈦-鎢合金層。膜101呈現(xiàn)約lOO)am的寬度和取決于共面線的長度。
共面線是由基板(通常是硅，成本低并且基板的質(zhì)量對(duì)共面線的 性能造成的影響非常小)構(gòu)成的微波信號(hào)導(dǎo)體，該基板上存在金屬導(dǎo) 線(通常是金)和位于該線的任一側(cè)的兩個(gè)接地層(通常也是金)。共 面線通過下列量限定線和接地層的厚度，中心線的寬度以及中心線 與接地層之間的距離。從而獲得關(guān)于中心線對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。
充當(dāng)用于電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的支撐的共面線107和108具有
3pm的厚度，共面線107和108在膜下被細(xì)化為0.7|am的厚度。在該 處，共面線107和108被厚度在0.2和0.4|im之間變化的介質(zhì)覆蓋。
3pm高的柱102和103位于信號(hào)線107和108的任一端以充當(dāng)膜 101的支撐，并且獨(dú)立于地9，地9是中空的，以便能夠在與所述地相 同水平面上具有柱102和103。將信號(hào)線107和108隔開的間隔是10jim。
權(quán)利要求
1、一種用于保護(hù)電子元件(3)的防入侵系統(tǒng)，包括在其上放置電子元件的基板(2)、封裝基板(2)表面上的電子元件的導(dǎo)電罩體(1)，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警設(shè)備，其特征在于其包括在所述罩體(1)中的封裝的入侵檢測電路，所述入侵檢測電路至少包括-位于基板(2)的表面上并發(fā)射功率信號(hào)的發(fā)射天線(4)，-與接收所述功率信號(hào)的裝置連接的電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)，所述電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)能夠檢測信號(hào)功率下降以及在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候激勵(lì)入侵報(bào)警設(shè)備，-發(fā)射信號(hào)的接收裝置，所述接收裝置在入侵進(jìn)入罩體時(shí)發(fā)射信號(hào)下降，所述接收裝置與所述電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于接收裝置包括位于基板(2)的表面上并與電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的接收天線(5)。
3、 如權(quán)利要求1所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于接收裝置包括與導(dǎo)電罩體(1)以及電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)連接的導(dǎo)電元件(31)。
4、 如權(quán)利要求1所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于接收裝置包括-位于基板(2)的表面上并與第一電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)(86)連接 的接收天線(85)，-與導(dǎo)電罩體(1)和第二電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)(82)連接的導(dǎo)電元 件(81)。
5、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于電容式 機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的至少之一是串聯(lián)型的。
6、 如權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)電 元件的至少之一位于基板(2)的表面上。
7、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于電容式 機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的至少之一包括包括柔性膜(101)的結(jié)構(gòu)和包括介質(zhì) 層(104)的組件，以及共面放置在彼此的延長線上的兩條信號(hào)線(107)和(108)，所述兩條信號(hào)線的端部形成第一金屬層(105),通過介質(zhì)間隙將所述膜與組件隔開。
8、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于電容式 機(jī)電微動(dòng)開關(guān)的至少之一包括位于介質(zhì)(104)上的第二金屬層(106)。
9、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射天 線(4， 33)發(fā)射功率信號(hào)，從而對(duì)于電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)(6， 32， 82， 86)，施加在膜(101)與電極(105)之間的電壓Veq處于激勵(lì)電 壓Vp與釋放電壓Vr之間，所述激勵(lì)電壓和釋放電壓分別滿足下列方程式其中W是信號(hào)線的寬度，W是膜的寬度，go是未施加電壓的介質(zhì) 間隙的厚度，S。是真空的介電常數(shù)，k是膜的剛度系數(shù)，T/ 一 —(g。 —A〗其中^是將金屬層與膜隔開的介質(zhì)厚度，s,是介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，s'是能夠考慮改變電極的介電常數(shù)的介質(zhì)間隙的存在所造成的影響 的常數(shù)，A等于乘積wW。
10、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)電 罩體(1)是由金屬制成的。
11、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的防入侵系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射 和接收天線是雙向型的。
全文摘要
本發(fā)明的主題是用于保護(hù)電子元件(3)的防入侵系統(tǒng)，包括在其上放置電子元件的基板(2)、封裝基板(2)的表面上的電子元件的導(dǎo)電罩體(1)，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警設(shè)備，其特征在于其至少包括位于基板(2)的表面上的發(fā)射天線，和一個(gè)電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)，所述電容式機(jī)電微動(dòng)開關(guān)通過信號(hào)線與報(bào)警設(shè)備連接，以便能夠激勵(lì)所述報(bào)警設(shè)備。
文檔編號(hào)G06F21/87GK101517590SQ200780034212
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者A·扎伊 申請(qǐng)人:泰勒斯公司