Brevet FR2906062A1 — publié le 20080321

Système anti-intrusion pour la protection de composants électroniques Le domaine de l'invention est celui des systèmes anti-intrusion pour la protection de composants électroniques et leur application dans le domaine des télécommunications. Un système anti-intrusion a pour objectif de détecter toute tentative d'intrusion dans le dispositif électronique à protéger et activer un système d'alerte le cas échéant. Les systèmes anti-intrusion sont utilisés pour protéger des dispositifs électroniques dont on veut conserver la confidentialité. Selon l'état de l'art des systèmes anti-intrusion, la protection peut io être assurée en utilisant une enceinte constituée d'un réseau de fils conducteurs intégré dans une résine. Une intrusion se manifestant par une perforation de l'enceinte est alors détectée par l'apparition d'une rupture au niveau des fils conducteurs. Ce type de système ne donne pas entière satisfaction pas ses performances, notamment parce qu'il ne protège pas 15 d'une intrusion à l'aide de rayons X. L'invention pour pallier notamment au problème d'intrusion par rayonnement X propose d'utiliser une enceinte entièrement conductrice, constituant un blindage électromagnétique et comprenant des micro-composants permettant la détection d'intrusions. 20 Plus précisément l'invention concerne un système anti-intrusion pour la protection de composants électroniques comportant un substrat sur lequel sont situés les composants électroniques, une enceinte conductrice encapsulant les composants électroniques à la surface du substrat, ledit système comprenant en outre un dispositif d'alerte caractérisé en ce qu'il 25 comprend au moins : une antenne émettrice à la surface du substrat, reliée à une source d'énergie, un micro-commutateur électromécanique capacitif, ledit micro-commutateur étant relié au dispositif d'alerte par une ligne signal, de manière à pouvoir l'activer. Selon une première variante de l'invention, le système anti-30 intrusion comprend également une antenne réceptrice à la surface du substrat, relié au micro-commutateur électromécanique capacitif. 2906062 2 Selon une deuxième variante de l'invention, le micro- commutateur électromécanique capacitif est relié à l'enceinte conductrice par un élément conducteur. Selon une troisième variante de l'invention, le système anti- 5 intrusion comprend au moins : un premier micro- commutateur électromécanique capacitif relié à une antenne réceptrice à la surface du substrat, et un second micro-commutateur électromécanique capacitif relié à l'enceinte conductrice par un élément conducteur. Selon une variante de l'invention, au moins un des micro-commutateurs électromécaniques capacitifs est de type série. Selon une variante de l'invention, au moins un des micro-commutateurs électromécaniques comprend une structure comportant une membrane flexible et un ensemble comportant une couche de diélectrique, et deux lignes signal disposées coplanaires dans le prolongement l'une de 15 l'autre et dont les extrémités forment une première couche métallique, ladite membrane étant séparée de l'ensemble par un gap diélectrique. Selon une variante de l'invention, l'antenne émettrice émet un signal de puissance telle que la tension appliquée Veq entre la membrane et l'électrode est comprise entre une tension Vp d'activation et une tension Vr 20 de relâchement, lesdites tensions d'activation et de relâchement répondant respectivement aux équations suivantes : V 8kgo 27eowW où w est la largeur des lignes signal, W la largeur de la membrane, go est l'épaisseur du gap diélectrique sans tension appliquée sur 25 la membrane, co : la permittivité du vide et k le coefficient de raideur de la membrane. 2k go ùtd )taz V = r e,e0Ae@ où td est l'épaisseur de diélectrique séparant la couche métallique de la membrane, er la permittivité relative du diélectrique, A est égal au 30 produit wW et e' est une constante permettant de prendre en compte l'effet de la présence du gap diélectrique qui modifie la permittivité des électrodes. 2906062 3 Avantageusement, les antennes émettrices et réceptrices sont de type bidirectionnel. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non 5 limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : • La figure 1 illustre une première variante de système antiintrusion selon l'invention comprenant au moins une antenne réceptrice reliée à un micro-commutateur électromécanique capacitif, vue en coupe ; • La figure 2 illustre la première variante de système antiintrusion selon l'invention vue de dessus à l'intérieur de l'enceinte ; • La figure 3 illustre un micro-commutateur électromécanique capacitif de type série vu de dessus; • La figure 4 illustre le micro-commutateur électromécanique capacitif de type série vu en coupe ; • La figure 5 illustre l'évolution de l'épaisseur du gap diélectrique en fonction de la tension appliquée sur le micro-commutateur électromécanique capacitif de type série lors de son actionnement. • La figure 6 illustre une deuxième variante de système antiintrusion selon l'invention dont un micro-commutateur électromécanique est relié à l'enceinte conductrice par un élément conducteur, vue en coupe ; • La figure 7 illustre une partie de la deuxième variante de système anti-intrusion selon l'invention, vue de dessus à l'intérieur de l'enceinte ; • La figure 8 illustre une troisième variante de système antiintrusion selon l'invention, comprenant au moins une antenne réceptrice reliée à un premier micro-commutateur électromécanique capacitif et un second micro-commutateur électromécanique capacitif relié à l'enceinte conductrice par un élément conducteur, vue en coupe ; 2906062 4 Une première variante d'un système anti-intrusion pour la protection de composants électroniques selon l'invention utilisant un micro-commutateur électromécanique capacitif de type série est illustrée sur les figures 1 et 2. 5 La première variante du système selon l'invention comprend une enceinte hermétique et conductrice 1 à la surface d'un substrat 2, une antenne émettrice 4, une antenne réceptrice 5 reliée au système d'alerte, non représenté, par deux lignes de transmission 7 et 8 au-dessus desquelles se trouve un micro-commutateur électromécanique capacitif de type série 6. 10 Le système anti-intrusion fonctionne de la façon suivante. Le système utilise les variations d'un signal de référence, générées par une violation de l'enceinte hermétique et conductrice 1, pour déclencher le dispositif d'alerte. En pratique, on arme le système en actionnant le micro-commutateur électromécanique capacitif de type série 6 en le mettant à l'état 15 bas, l'état passant. On envoie ensuite un signal à travers l'antenne émettrice 4, qui est réceptionné par l'antenne réceptrice 5 puis transmis au dispositif d'alerte via les lignes de transmission 7 et 8. Le dispositif d'alerte est configuré pour se déclencher lorsqu'il ne reçoit plus de signal. Par ailleurs, la puissance de ce signal est déterminée de manière à maintenir le microcommutateur électromécanique capacitif de type série 6 à l'état bas (passant) suivant le principe qui sera expliqué dans le prochain paragraphe et que l'on nomme l'auto-maintien. Toute effraction ou atteinte à l'intégrité physique de l'enceinte conductrice 1 entraîne une perturbation de la transmission du signal de l'antenne émettrice 4 à l'antenne réceptrice 5, 25 diminuant ainsi la puissance du signal transmis. Cette baisse de puissance du signal traversant le micro-commutateur électromécanique capacitif de type série 6 provoque son passage à l'état haut (non passant). Le dispositif d'alerte connecté en sortie du micro-commutateur électromécanique capacitif de type série 6 ne reçoit plus de signal et se déclenche. 30 On va décrire plus en détails une structure de micro-commutateur de type série comprenant : • Une membrane flexible, • Une couche de diélectrique, • Une couche métallique. 2906062 5 La figure 3 représente une vue de dessus d'un tel micro-commutateur et la figure 4 représente une vue en coupe. La structure du premier micro-commutateur en série comprend : une première ligne signal 107 (reliée à la ligne signal 7) et une deuxième 5 ligne signal 108 (reliée à la ligne signal 8) disposées coplanaires dans le prolongement l'une de l'autre, séparées par une zone de commutation, dont les extrémités forment une couche métallique 105 qui joue le rôle d'électrode inférieure, disposée sur le substrat 2, un matériau diélectrique 104 placé sur la couche métallique 105. Une membrane 101 surplombe les lignes signal en 10 reliant les piliers 102 et 103 posés sur le substrat. La membrane est isolée du plan de masse 9. Le fonctionnement du micro-commutateur est comme suit : l'application d'une tension d'activation sous la membrane 101 le fait passer d'un état de repos ouvert, non passant, à l'état fermé, passant. Le micro- 15 commutateur dispose de moyens spécifiques (non décrits) pour imposer une différence de potentiel entre la couche métallique 105 et la membrane 101. Sous l'effet de la tension d'activation, la membrane se déforme jusqu'à toucher le diélectrique 104. Les deux lignes signal 107 et 108 sont alors reliées entre elles par effet capacitif. La figure 5 illustre l'évolution de 20 l'épaisseur du gap diélectrique en fonction de la tension appliquée sur le micro-commutateur électromécanique capacitif de type série lors de son actionnement, go est l'épaisseur initiale du gap diélectrique entre la membrane 101 et le diélectrique 104. Le micro-commutateur série est caractérisé par deux tensions : 25 Vp, la tension d'activation et Vr la tension de relâchement. Vp est déterminée par l'équation suivante : V = 8kgo3 27eowW où w est la largeur des lignes signal, W la largeur de la membrane (le produit wW représente alors la surface en regard des lignes signal et de 30 la membrane), go est l'épaisseur du gap diélectrique sans tension appliquée, E. : la permittivité du vide et k le coefficient de raideur de la membrane. Vr est déterminée par l'équation suivante : 2906062 6 2k(go ù td tdz Vr = e,e0A e; où td est l'épaisseur de diélectrique séparant la ligne de la membrane et er la permittivité relative du diélectrique, A est égal au produit wW et e' est une constante permettant de prendre en compte l'effet de la 5 présence du gap diélectrique qui modifie la permittivité des électrodes. Le e' coefficient est compris entre 0.4 et 0.8. II peut être déterminé, de façon empirique, en comparant les résultats de mesures avec le calcul théorique d'une capacité plane. io Notons P la puissance du signal traversant le micro-commutateur série et Veq la tension moyenne correspondant à cette puissance. On a alors la relation suivante : P = v`,2 R où R est l'impédance de la ligne signal. Le micro-commutateur 15 série peut être dans trois états possibles : • Veq > Vp : on se trouve dans le cas de l'auto-actionnement. Cela signifie que le simple fait de faire passer le signal à travers le micro-commutateur provoque son passage à l'état bas, l'état passant. 20 ^ Vr REVENDICATIONS 1. Système anti-intrusion pour la protection de composants électroniques (3) comportant un substrat (2) sur lequel sont situés les composants électroniques, une enceinte conductrice (1) encapsulant les composants électroniques à la surface du substrat (2), ledit système comprenant en outre un dispositif d'alerte caractérisé en ce qu'il comprend au moins : une antenne émettrice à la surface du substrat (2), un micro-commutateur électromécanique capacitif, ledit micro-commutateur étant relié au dispositif d'alerte par une ligne signal, de manière à pouvoir l'activer. 2. Système anti-intrusion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : une antenne réceptrice (5) à la surface du substrat (2), relié au micro-commutateur électromécanique capacitif (6). 3. Système anti-intrusion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le micro-commutateur électromécanique capacitif (32) est relié à l'enceinte enceinte conductrice (1) par un élément conducteur (31). 4. Système anti-intrusion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : un premier micro-commutateur électromécanique capacitif (86), relié à une antenne réceptrice (85) à la surface du substrat (2), - un second micro-commutateur électromécanique capacitif (82) relié à l'enceinte enceinte conductrice (1) par un élément conducteur (81). 5. Système anti-intrusion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des micro-commutateurs électromécaniques capacitifs est de type série. 30 2906062 11 6. Système anti-intrusion selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments conducteur est posé à la surface du substrat (2). 5 7. Système anti-intrusion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des micro-commutateurs électromécaniques comprend une structure comportant une membrane flexible (101) et un ensemble 10 comportant une couche de diélectrique (104), et deux lignes signal (107) et (108) disposées coplanaires dans le prolongement l'une de l'autre et dont les extrémités forment une première couche métallique (105), ladite membrane étant séparée de l'ensemble par un gap diélectrique. 15 8. Système anti-intrusion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des micro-commutateurs électromécaniques comprend une seconde couche de métal (106) située sur le diélectrique (104). 20 9. Système anti-intrusion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne émettrice (4, 33) émet un signal de puissance telle que , pour le micro-commutateur (6, 32, 82, 86), la tension appliquée Veq entre la 25 membrane (101) et l'électrode (105) est comprise entre une tension Vp d'activation et une tension Vr de relâchement, lesdites tensions d'activation et de relâchement répondant respectivement aux équations suivantes : 8kgô V = 27eowW où w est la largeur des lignes signal, W la largeur de la membrane, go est l'épaisseur du gap diélectrique sans tension appliquée, so : la permittivité du vide et k le coefficient de raideur de la membrane. 2906062 12 /2k(g0 ù td tdz Vr e eoAe où td est l'épaisseur de diélectrique séparant la métallique de la membrane, er la permittivité relative du diélectrique et c' une constante permettant de prendre en compte l'effet de la présence 5 du gap diélectrique qui modifie la permittivité des électrodes et A est égal au produit wW. 10. Système anti-intrusion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte conductrice (1) est 10 formée de métal. 11. Système anti-intrusion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les antennes émettrices et réceptrices sont de type bidirectionnel. 15