-
Die Erfindung betrifft eine manipulationsgeschützte Tastatur, insbesondere betrifft die Erfindung gegen Manipulation geschützte Folienschaltfelder.
-
Folienschaltfelder werden unter anderem auch in vandalengeschützten Edelstahltastaturen für Bankautomaten und für den Zahlungsverkehr als elektrische Kontaktelemente eingesetzt. Bei diesen Anwendungen kommt es immer mehr zu den Anforderungen, dass der Aufbau gegen Manipulationen geschützt werden soll, so dass das Auslesen der Pin-Nummern durch einen mechanischen Umbau der Tastaturen oder das Einbringen einer Fremdsensorik in den Tastaturaufbau nicht mehr möglich wird. Mittels der erfindungsgemässen Tastatur können Folienschalter durch eine zusätzlich integrierte Kontaktfolie – im folgenden Sicherheitsfolie genannt, die mit Leiterbahn-Mäander bedruckt ist – geschützt werden.
-
Der eigentliche Folienschalter ist als Stand der Technik seit vielen Jahren im Industrieeinsatz in Anwendung. Er besteht in der Regel aus:
- – Basiskleber
- – Schaltlage mit bedruckten Leiterbahnen (nachfolgend auch Schaltfolie genannt)
- – Distanzfolie
- – Haltefolie.
-
Mit dem Gegenstand der
DE 103 40 289 A1 ist es grundsätzlich bekannt, Hardwarebaugruppen mit einer Sicherungseinrichtung zu schützen. Diese Sicherungseinrichtung besteht aus einer harten Sicherheitskappe aus Kunststoff, an deren Innenseite mindestens zwei eng benachbarte Leiterzüge angebracht sind. Wird durch eine solche Sicherheitskappe hindurchgebohrt, dann werden die Leiterbahnen unterbrochen und der vorherige Signalfluss durch diese Leiterbahnen wird damit verhindert. Damit kann ein Alarm ausgelöst werden.
-
Eine solche Anordnung ist jedoch nicht für den Schutz von Folienschaltfeldern bei Eingabe-Tastaturen geeignet, weil das Leiterbahnnetz an der Innenseite einer harten, unbeweglichen Kunststoffkappe angeordnet ist.
-
Ebenso ist es aus der
DE 36 32 144 A1 bekannt, Dünnfilm-Leiterbahnen auf Speichermedien aufzudrucken, um so einen leitenden Dünnfilm zu schaffen. Damit wird verhindert, dass eine CMOS-RAM-Speichervorrichtung angebohrt oder in sonstiger Weise geöffnet werden kann.
-
Aus der
DE 196 00 769 A1 ist ein Sicherheitsmodul mit einteiliger Sicherheitsfolie bekannt geworden. Hierbei umschließt eine Bohrschutzfolie ein Sicherheitsmodul. Damit kann auch nur gewährleistet werden, dass das Sicherheitsmodul selbst nicht beschädigt wird. Aus dieser Druckschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, wie man Eingabe-Tastaturen mit Folienschaltfeldern gegen einen Angriff von außen schützt.
-
Aufgabe der Erfindung ist ein Schutz der Kontaktelemente von Eingabe-Tastaturen gegen mechanischen Angriff.
-
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die technische Lehre der Ansprüche 1 und 2.
-
Das Schaltfeld wird erfindungsgemäß durch mindestens eine weitere zusätzliche Sicherheitsfolie überdeckt, die über die Schaltkontakte vollflächig positioniert wird.
-
Hierbei gestattet die Erfindung mehrere Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Bohrschutzfolie in einer oder mehreren Schichten des Schichtaufbaus der Tastatur zu integrieren. Wichtig ist, dass die Bohrschutzfolie auch die beweglichen Bereiche der Tastatur abdeckt, das heißt, insbesondere die hubbetätigten Bereiche der Kontakte in irgendeiner Schicht des Aufbaus.
-
Hervorzuheben ist, dass die zusätzliche Schaltlage so dünn ausgeführt wird, dass die Taktilität der darunter angebrachten Schaltfelder nicht nachteilig beeinflusst wird. In den zu schützenden Bereichen ist oben und/oder auf der Rückseite der Sicherheitsfolie eine Leiterbahnstruktur aufgebracht. Durch das Design der Leiterbahnen wird mittels einer entsprechenden Sensorik erkannt, ob Leiterbahnen unterbrochen werden oder Kurzschlüsse durch Einbringen von leitfähigen Körpern entstehen, wie es z. B. beim Aufbohren/Anbohren des Aufbaus entsteht.
-
Aufbau des geschützten Folienschalters:
- – Basiskleber
- – Schaltlage mit bedruckten Leiterbahnen
- – Distanzfolie
- – Haltefolie
- – Sicherheitsfolie (auch Bohrschutzfolie genannt).
-
1. Variante:
-
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, dass sich der Aufbau des Folienschaltfeldes mit Sicherheitsfolie (Bohrschutzfolie) vollflächig auch über die Schaltkontakte und deren bewegliche Teile erstreckt. Damit ist es erstmals möglich, dass man durch eine flexible Bohrschutzfolie hindurch die entsprechenden Schaltkontakte eines Folienschaltfeldes betätigen kann. Dies war bisher nicht bekannt. Voraussetzung hierfür ist, dass auf eine relativ dünne Trägerfolie ein sehr dünnes Leiterbahnnetz aufgedruckt wird, wobei das Leiterbahnnetz entweder auf der Oberseite oder an der Unterseite der Trägerfolie aufgedruckt werden kann oder auf beiden Seiten aufgedruckt werken kann.
-
Wichtig ist, dass die Trägerfolie eine sehr geringe Dicke von z. B. 75 μm (0,075 mm) aufweist und derart flexibel ist, dass ein Druck auf eine beliebige, darüber angeordnete Betätigungstaste durch diese Bohrschutzfolie hindurch auf das darunterliegende Folienschaltfeld weitergegeben wird.
-
Es ist hierbei gleichgültig, wie die Betätigung der Tastatur geschieht und wie die Tastatur ausgebildet ist. Es kann hierbei entweder als Tastatur eine aus Silikon bestehende Schaltmatte vorgesehen werden oder es können auch einzelne Tasten vorgesehen werden, die z. B. aus Edelstahl ausgebildet in einem entsprechenden Edelstahlrahmen eingebaut sind.
-
2. Variante:
-
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erfindungsgemäße, flexible Bohrschutzfolie, die sich auch über die Betätigungsflächen des Folienschaltfeldes erstreckt, zusätzlich an der Unterseite noch mit (mindestens) einem Sicherheitskontakt versehen ist, an dem kontaktgebend eine flexible Federscheibe anliegt, die mit ihrem Fußbereich auf der eigentlichen Schaltfolie aufsitzt.
-
Im montierten Zustand der Tastatur (unter Verwendung der ersten Variante der Bohrschutzfolie) wird bei Betätigung der Tastatur die jeweilige dem jeweiligen Kontakt zugeordnete Federscheibe zusammengedrückt und die beiden einander entgegengesetzt angeordneten Kontakte werden geschlossen.
-
Sobald der Aufbau durch einen Angriff von außen auseinander genommen oder zerstört wird, wird die Bohrschutzfolie aufgrund der Federkraft der Federscheibe von dem Kontakt auf der Schaltfolie abgehoben, die beiden Kontakte entfernen sich voneinander und ein dazwischen anliegender Signalfluss wird unterbrochen.
-
Damit bewirkt die erfindungsgemäße Bohrschutzfolie auch einen Schutz gegen Ausbau des Schaltfeldes, insbesondere gegen Ausbau der Schaltfolie, die im Aufbau unten angeordnet ist.
-
3. Variante:
-
In einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist es zusätzlich vorgesehen, dass neben (oder anstatt) dem vorher beschriebenen federbelasteten Kontakt zwischen der Unterseite der Bohrschutzfolie und der Oberseite der Schaltfolie noch mindestens ein weiteres Kontaktpaar vorhanden ist.
-
Dieses Kontaktpaar besteht wiederum aus einem Kontakt, der bevorzugt an der Unterseite der Bohrschutzfolie angeordnet ist und dem gegenüberliegend eine Kontaktfolie angeordnet ist, die oberhalb der Schaltfolie, jedoch unterhalb der Bohrschutzfolie angeordnet ist.
-
Wichtig hierbei ist, dass dieses Kontaktpaar stets durch die Federkraft der darüber liegenden Betätigungstastatur geschlossen ist. Eine solche Kraft kann entweder durch die Elastizität einer Silikonmatte ausgeübt werden, in der die Tasten angeordnet sind, oder durch entsprechend federvorbelastete Einzeltasten, die z. B. aus Edelstahl ausgebildet sind.
-
So lange die Tasten nicht betätigt sind, wirkt deren Federkraft auf die Oberseite der Bohrschutzfolie so, dass der Kontakt an der Unterseite der Bohrschutzfolie in Verbindung mit den beiden Kontakten an der Oberseite der darunterliegenden Schaltfolie stets geschlossen bleibt.
-
Wird eine einzelne Taste ausgebaut oder die Tastaturfolie, dann kommt es zum Öffnen der genannten Kontakte und der dazwischenliegende Signalweg wird unterbrochen und führt zu einem Alarm.
-
Auf diese Weise besteht die Erfindung aus insgesamt drei Varianten einer Bohrschutzfolie, die alle in Alleinstellung für sich genommen, aber auch in Kombination untereinander funktionsfähig sind und als für erfindungswesentlich angesehen werden.
-
Die oben beschriebenen Varianten werden folgendermaßen zusammengefasst:
- 1. Bohrschutzfolie, die auch über die beweglichen (betätigbaren) Teile der Tastatur gelegt ist.
- 2. Bohrschutzfolie mit einem oder mehreren federbelasteten Kontakten, wobei der eine Kontakt an der Unterseite der Bohrschutzfolie und der gegenüberliegende Kontakt an der Schaltfolie angeordnet ist. Dieses Kontaktpaar ist stets geschlossen und wird nur bei einem Angriff auf oder einem Ausbauversuch der Schaltfolie geöffnet und unterbricht einen Signalstromkreis.
- 3. Bohrschutzfolie mit einem oder mehreren federbelasteten Kontakten, wobei der eine Kontakt an der Unterseite der Bohrschutzfolie und der andere Kontakt auf einer zweiten Schaltfolie angeordnet ist, die im Schichtenaufbau oberhalb der in Ziffer 2 genannten Schaltfolie sitzt. Dieses Kontaktpaar ist stets geschlossen und wird nur bei Angriff (Ausbauversuch) auf eine Taste geöffnet und unterbricht einen Signalstromkreis.
-
Weitere Ausführungsformen bezüglich der Bohrschutzfolie sind:
- – Sicherheitsfolie auch über Folienschaltfelder ohne taktile Rückmeldung (ohne Kontaktfederscheiben);
- – Sicherheitsfolien über Schaltfelder mit mechanischen Kurzhubtasten/Leiterplatten;
- – Sicherheitsfolien hergestellt aus gedruckten flexiblen Schaltlagen aus Polyester, PEN oder anderen flexiblen Folienmaterialien;
- – Sicherheitsfolien hergestellt aus geätzten flexiblen Schaltlagen aus Kapton, Polyimid oder anderen flexiblen Materialien;
- – Sicherheitsfolie mit/ohne Druckkontaktierungen;
- – Sicherheitsfolien mit ein, zwei oder mehreren Leiterbahnzügen mit beliebigem Layout;
- – Sicherheitsfolien mit mehrmalig auch kreuzenden Leiterbahnzügen;
- – Aufbau, bei dem der elektrische Kontakt von der Sicherheitsfolie mittels Federscheiben auf die Schaltlagenfolie übertragen wird;
- – Sicherheitsfolie integriert in Edelstahl/Metalltastaturen, Kunststofftastaturen;
- – Sicherheitsfolie integriert in Folientastaturen;
- – Sicherheitsfolie mit einem Isolationsdruck anstatt der Isolierfolie 8.
-
Weitergehend ist im Folgenden dargestellt, wie durch die oben genannte zweite Schaltfolie ein zusätzlicher elektrischer Kontakt direkt über den Kontaktfederscheiben realisiert werden kann. Im zusammengebauten Betrieb der Tastatur ist dieser Sicherheitskontakt stets geschlossen. Wird aber die Vorspannung durch Demontage der Folie oder einem darüber befindlichen Tastenstößel reduziert, öffnet sich dieser Sicherheitskontakt. Durch eine entsprechende Auswerteelektronik kann dieses Öffnen erkannt werden.
-
Weitere Ausführungsformen bezüglich der zweiten Schaltfolie sind:
- – Sicherheitsfolie in Folientechnik über Folienschaltfelder mit geprägten Domen;
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik auch über Folienschaltfelder ohne taktile Rückmeldung (ohne Kontaktfederscheiben);
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik mit mechanischen Kurzhubtasten/Leiterplatten;
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik, hergestellt aus gedruckten flexiblen Schaltlagen aus Polyester, PEN oder anderen flexiblen Folienmaterialien;
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik, hergestellt aus geätzten flexiblen Schaltlagen aus Kapton, Polyimid oder anderen flexiblen Materialien;
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik mit/ohne Durchkontaktierungen;
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik mit ein, zwei oder mehreren Leiterbahnzügen;
- – Sicherheitskontakte in Folientechnik mehrmalig auch kreuzende Leiterbahnzügen;
- – Aufbau, bei den der elektrische Kontakt von der Sicherheitsfolie mittels Federscheiben auf die Schaltlagenfolie übertragen wird.
- – Eine Kontaktfläche aus Silikonfolie oder Silikonformteile mit Karbon-Kontaktpillen ausgeführt ist.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1: perspektivisch und schematisiert gezeichneter Aufbau eines Folienschaltfeldes mit einer flexiblen Bohrschutzfolie;
-
2: ein Schnitt durch ein Folienschaltfeld mit einer Bohrschutzfolie nach 1, wobei jedoch die beiden anderen Varianten der vorliegenden Erfindung ebenfalls eingezeichnet sind;
-
3: schematisiert ein Schnitt durch die Bohrschutzfolie nach der Erfindung entsprechend der Darstellung in 2;
-
4: die Draufsicht auf die Bohrschutzfolie nach 3;
-
5: die perspektivische Darstellung des Folienaufbaus entsprechend der Darstellung in 2.
-
In 1 wird die später auch als Kontaktfolie bezeichnete Bohrschutzfolie lediglich als Bohrschutzfolie 30 bezeichnet, weil nach der ersten Variante keinerlei kontaktgebende Mittel an der Unterseite der Bohrschutzfolie 30 angeordnet sind. Solche kontaktgebenden Mittel sind erst in 2, 3 und 5 offenbart.
-
Insgesamt ist in 2 lediglich ein Tastenfeld 1 angedeutet, welches aus einer Silikonmatte mit einzelnen in Silikon eingebetteten Schaltkontakten bestehen kann.
-
Statt einer solchen Betätigungseinrichtung können auch separate Betätigungstasten verwendet werden, die in üblicher Weise in einen starren Halterahmen eingesetzt sind und dort federbelastet aufgrund von Federscheiben in der Ruhestellung gehalten werden.
-
Es ist deshalb nur schematisiert dargestellt, dass die Tasten 2, 3 in Pfeilrichtung nach unten wirken, um jeweils einen Schaltkontakt auf der Schaltfolie (19) zubetätigen.
-
Hierbei zeigt die 2, dass das Tastenfeld 1 mit einer Klebeschicht 4 auf der Bohrschutzfolie 30 gemäß 1 aufgeklebt ist. An der Oberseite und/oder an der Unterseite der Bohrschutzfolie 30 ist hierbei ein Leiterbahnnetz 7 aufgedruckt, das aus einer Vielzahl von in dichtem Abstand zueinander angeordneten Leiterbahnen besteht, die von einem Signalstrom durchflossen sind. Wird eine der Leiterbahnen durch einen Angriff oder eine Manipulation getrennt, wird der Signalstrom unterbrochen und ein Alarm ausgelöst. Weil die Bohrschutzfolie 30 auch die beweglichen Teile der Tastatur überspannt, ist sie besonders flexibel und kann den Tastendruck der Tasten 2, 3 ohne weiteren Widerstand nach unten weitergeben.
-
Hierbei zeigt die 1, dass der Druck auf die Bohrschutzfolie 30 auf eine Haltefolie 14 gegeben wird, die entsprechende Durchbrüche 15 aufweist. Durch diese Durchbrüche ragen Federscheiben 16 hindurch, die gewölbt sind und die eine bestimmte Federkraft nach oben auf die nicht näher dargestellte Taste 2, 3 ausüben, um diese im Öffnungszustand zu halten.
-
Die Federscheiben 16 sind hierbei in entsprechenden Aufnahmen einer Abstandsfolie 17 angeordnet, die Durchbrüche 18 aufweist. Unter der Abstandsfolie 17 ist die eigentliche Schaltfolie 19 mit den dazugehörenden Kontakten 20, 21 angeordnet. Im Bereich dieser Kontakte 20, 21 findet der eigentliche Schaltvorgang statt.
-
Wird die Federscheibe 16 durch einen Druck von einer Taste 2, 3 von oben her betätigt, kommt es zu einer elastischen Verformung und sie legt sich kontaktgebend auf der Oberfläche der Kontakte 20, 21 an.
-
Unterhalb der Schaltfolie 19 ist hierbei eine Basis-Klebefolie 22 angeordnet, die den gesamten Aufbau auf einer Stützplatte fixiert.
-
Wichtig bei 1 ist demzufolge, dass eine sehr flexible Bohrschutzfolie 30 auch über die Federscheiben 16 und die Durchbrüche 15 der Haltefolie 14 gespannt ist, um so auch diese Betätigungsflächen gegen Beschädigung oder Eindringen durch Bohrwerkzeuge oder andere Mittel zu schützen. Dies war im Stand der Technik noch nicht bekannt.
-
Anhand der 2 werden nun weitere Varianten der erfindungsgemäßen Bohrschutzfolie 30 dargestellt.
-
Aus 4 ergibt sich zunächst, dass auf einer Trägerfolie 6 ein Leiterbahnnetz 7 aufgedruckt ist.
-
Die Darstellung in 2 auf der linken Seite zeigt nun einen Ausbauschutz gegen Ausbau der unteren Schaltfolie 19. Hierbei ist erkennbar, dass an der Unterseite der Bohrschutzfolie 5 mindestens ein Sicherheitskontakt 24 angeordnet ist, an den sich federbelastet eine Federscheibe 25 anlegt.
-
Im eingebauten Zustand der Tastatur legt sich somit die Federscheibe 25 (die aus Darstellungsgründen stark übertrieben gestreckt gezeichnet ist) kontaktgebend an den unteren Sicherheitskontakt 23 auf der Oberseite der Schaltfolie 19 an. Damit wird ständig im zusammengebauten Zustand das Kontaktpaar 23, 24 geschlossen gehalten. Wird somit etwas nach oben hin ausgebaut oder wird die Schaltfolie 19 nach unten gerichtet ausgebaut, wird dieser Kontakt 23, 24 geöffnet und es führt zu einem Alarm.
-
Als weitere Variante (dritte Ausführungsform) dient die Darstellung in 2 auf der rechten Seite. Dies ist teilweise auch in 3 darstellt.
-
Wichtig hierbei ist, dass an der Unterseite der Bohrschutzfolie 5 jeweils Sicherheitskontakte 9 angeordnet sind, genau fluchtend oberhalb der jeweiligen Federscheibe 16 angeordnet sind. Damit ergibt sich ein besonderer Schutz für jeden Kontakt in Verbindung mit einer darunterliegenden Kontaktfolie 12, auf der Sicherheitskontakte 13 angeordnet sind.
-
Zwischen der oberen Bohrschutzfolie 5 und der darunterliegenden Kontaktfolie 12 ist hierbei eine Klebefolie 10 angeordnet, welche Durchbrüche 11 definiert.
-
Die 3 zeigt noch, dass das Leiterbahnnetz 7 nach unten hin durch eine elektrisch isolierende Isolierfolie 8 abgedeckt ist.
-
Im zusammengebauten Zustand schließt der obere Sicherheitskontakt 9 die unteren Sicherheitskontakte 13 auf der Kontaktfolie 12 kurz, so dass stets im zusammengebauten Zustand ein Schutz gegen Ausbau der Tasten 2, 3 besteht.
-
Wird nämlich eine oder mehrere der Tasten 2, 3 ausgebaut, dann fehlt die Federkraft, mit welcher die Tasten 2, 3 die Kontakte 9, 13 in Schließkontakt bringen und bei einem derartigen Ausbau entfernen sich somit die Kontakte 9, 13 und der Signalfluss wird unterbrochen. Damit ist ein Schutz gegen Ausbau der Taste gegeben.
-
Wichtig ist, dass dieser Schutz gegen Ausbau der Taste gleichzeitig auch mit den Merkmalen der Bohrschutzfolie 30 versehen ist, so dass auch durch die Ausnehmung 15, durch welche die Taste 2, 3 durch die Haltefolie 14 hindurch auf die Federscheibe 16 wirkt, ein absoluter Schutz gegen Ausbau und Beschädigung gegeben ist. Dies war bisher im Stand der Technik nicht bekannt.
-
Jeder Druck von der Taste 2, 3 wird somit auf die Federscheibe 16 weitergegeben und die Federscheibe streckt sich dann und es gibt eine Kontaktgabe zwischen den Kontakten 20 und dem Mittelkontakt 21 durch elastische Verformung der Federscheibe 16.
-
Diese Verhältnisse sind in 5 näher dargestellt. Dort ist in perspektivischer Darstellung gezeigt, dass die Bohrschutzfolie 30 nun als Bohrschutzfolie 5 ausgebildet ist, wobei die Kontakte 9, 24 nach unten in Richtung auf die Schaltfolie 19 wirken.
-
Die untere Kontaktfolie 12 mit den dort angebrachten Sicherheitskontakten 13 ist ebenfalls so flexibel, dass ein entsprechender Druck durch die jeweilige Taste 2, 3 durch die Bohrschutzfolie 5 und durch die Kontaktfolie 12 nach unten gerichtet die Federscheiben 16 elastisch verformen kann.
-
Dadurch, dass die Sicherheitskontakte 13 als elastisch biegbare Lasche ausgebildet sind, wird die Flexibilität im Bereich der bewegbaren Flächen der unteren Kontaktfläche wesentlich gesteigert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Tastenfeld, Betätigungsfeld
- 2
- Taste
- 3
- Taste
- 4
- Klebeschicht
- 5
- Bohrschutzfolie (oben)
- 6
- Trägerfolie
- 7
- Leiterbahnnetz
- 8
- Isolierfolie
- 9
- oberer Sicherheitskontakt (Schutz gegen Ausbau Taste)
- 10
- Klebefolie
- 11
- Durchbruch
- 12
- Kontaktfolie (unten)
- 13
- Sicherheitskontakt
- 14
- Haltefolie
- 15
- Durchbruch
- 16
- Federscheibe
- 17
- Abstandsfolie
- 18
- Durchbruch
- 19
- Schaltfolie
- 20
- Kontakt
- 21
- Mittelkontakt
- 22
- Basis-Klebefolie
- 23
- Sicherheitskontakt (unten)
- 24
- Sicherheitskontakt (oben, Schutz gegen Ausbau von Schaltfeld)
- 25
- Federscheibe
- 30
- Bohrschutzfolie