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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochminiaturisierte Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung mit einem Prüfstecker und einer zu testenden Buchse, die zusammengesteckt eine gesicherte, elektrisch leitende Steckverbindung bilden.
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Aus der
DE 40 03 552 C2 geht ein Stecker-Buchse-System hervor, mittels dem eine Kontaktkraftmessung ermöglicht sein soll. Dazu wird ein Messtaster aus hartem Material in ein Kontaktelement hingesteckt, wobei die Kontaktkraft über einen piezoelektrischen Film gemessen wird, der zwischen zwei Plattenelementen angeordnet ist. Dieser dreilagige Aufbau bildet den einzusteckenden Bereich des Messtasters. Des Weiteren soll die Messeinrichtung in Kleinbauweise erstellt werden, wobei ein Messstecker in Miniaturbauweise eingesetzt werden solle. Der Messkontaktstift soll eine Länge von etwa einem Millimeter, eine Breite von 0,7 Millimeter und eine Dicke von 0,7 Millimeter haben. Weiterhin soll ein Verlauf der Kontaktkraft beim Einstecken registriert werden sowie eine Kontaktkraftermüdung durch häufiges Stecken des Messkontaktstifts. Unterschiedliche Dicken des Messkontaktstifts sollen dazu führen, dass eine Federkennlinie ermittelbar sei.
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Aus der
US 5,076,106 geht eine ähnliche Vorrichtung zum Prüfen einer Steckervorrichtung mit sehr kleinen Abmessungen aufweisend einen einzusteckenden Messbalken hervor, der ein monokristallines Element aufweist. Auf diesem sind piezoelektrische Widerstände mittels Solid State Diffusion aufgebracht, damit sich eine Verbindung auf atomarer Ebene einstellen soll. Von den piezoelektrischen Widerständen gehen jeweils eine elektrische Leitung zu einem Kontaktbereich, mittels der eine Verschaltung der piezoelektrischen Widerstände erfolgt. Der Messbalken weist neben dem monokristallinen Element einen ersten Stützbalken auf, der das Element an einer Seite mechanisch abstützt. Das Element liegt vollflächig auf dem ersten Stützbalken auf. Zusätzlich ist ein weiterer, zweiter Stützbalken vorgesehen, der das Element an der anderen, gegenüberliegenden Seite abdeckt. Eine dem Element und den piezoelektrischen Widerständen gegenüberliegende Innenfläche des zweiten Stützbalkens ist mittels zweier fest angeordneter Auflager so beabstandet angeordnet, dass sich ein Freiraum im Messbalken zwischen dem Element und dem zweiten Stützbalken einstellt. In diesen Freiraum kann der zweite Stützbalken sich einbiegen, wenn eine Normalkraft auf ihn wirkt. Das Einbiegen bewirkt eine elektrisch messbare Änderung an der Verschaltung der piezoelektrischen Widerstände, über die auf die Größe der einwirkenden Normalkraft geschlossen werden kann.
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Des Weiteren geht aus der
US 5,024,106 ein Messbalken aus einem Siliziummaterial hervor, in dessen Oberfläche ein piezoelektrischer Sensor mittels Diffusion eingelassen ist. Bei ausgeübter Druckraft auf die Oberfläche des Messbalkens und damit auf den Sensor verändert sich der Widerstand, worüber auf die Größe der ausgeübten Druckkraft geschlossen werden kann. Der Messbalken soll zur Messung der Normalkraft bei einer elektrischen Steckverbindung eingesetzt werden, bei der die Normalkraft mittels zumindest einer Feder erzeugt wird.
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Heute tatsächlich eingesetzte Prüfsysteme basieren auf einer Manipulation des metallenen Steckers, um eine verformbare Struktur zu gewährleisten. Auf dieser Struktur wird ein Foliendehnungsmessstreifen, im Folgenden DMS abgekürzt, appliziert, der durch die Verformung der Struktur gedehnt wird und ein kraftabhängiges resistives Ausgangsignal liefert. Mehrere Aspekte an dieser Vorgehensweise sind bei hochminiaturisierten Steckverbindern nicht mehr durchführbar. Ein Stecker eines hier als Referenz genannten MCON 1.2 der Firma Tyco Electronics Corporation, eine Tochterfirma der Tyco International Ltd. in Harrisburg, Pennsylvania, USA, dargestellt in einem Prospekt der Tyco Electronics AMP GmbH, AMPèrestr. 12–14, 64625 Bensheim, Deutschland, mit der Bezeichnung 1308070-1, ausgegeben 04-2006 mit unter dem Titel „MCON-1.2 mm Interconnection System”, besitzt eine Dicke von 0,6 mm und einer Breite von 1,2 mm. Eine Manipulation des Steckers, insbesondere das Implementieren von Strukturen zur Messung aller acht Messpunkte, ist bei diesen Dimensionen nicht mehr möglich. Des Weiteren sind Foliendehnungsmessstreifen nur bis zu einer minimalen Messgittergröße von ca. 0,4 mm verfügbar. Zusammen mit der Trägerfolie ergeben sich minimale Gesamtgrößen von ca. 1 × 1 mm2, was deutlich über der benötigten Messzellengröße von ca. 0,2 × 0,2 mm2 liegt. Auch beträgt die Dicke der Trägerfolie ca. 50 μm, was 8,3% der Gesamtdicke des Steckers darstellt. Von einer beidseitigen DMS-Bestückung ausgehend, beträgt der Fehler in der Dicke ca. 100 μm bzw. 16,6% der Gesamtdicke. Da die Veränderung der Dicke durch die DMS größer ist als der eigentliche Federweg der Kontaktfedern, ist von einer plastischen Verformung der Federelemente auszugehen, was eine Messung der Normalfederkräfte unmöglich macht. Wahrscheinlicher ist allerdings der Fall, dass sich ein mit DMS bestückter Stecker durch die geänderten geometrischen Ausmaße gar nicht mehr in die Buchse einführen lässt. Die klassische Messmethode mit DMS stellt wie oben gezeigt in diesen Strukturgrößen keine Alternative dar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Überprüfung von Steckervorrichtungen auch kleinster Dimensionierungen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer hochminiaturisierten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Prüfstecker nach Anspruch 11 wie auch mit einem Verfahren zur Prüfung einer Buchse mittels eines Prüfsteckers einer hochminiaturisierten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden Unteransprüchen wie auch aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor. Hierbei können ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen durch ein oder mehrere Merkmale aus der nachfolgenden Beschreibung ergänzt wie auch ersetzt werden. Insbesondere dient die Formulierung des Gegenstands nur als ein erster Vorschlag zur sprachlichen Erfassung der Erfindung.
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Es wird eine hochminiaturisierte Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung mit einem Prüfstecker und einer zu testenden Buchse vorgeschlagen, die zusammengesteckt eine gesicherte, elektrisch leitende Steckverbindung bilden, wobei die Buchse ein oder mehrere innenliegende federnde Elemente aufweist, die zusammen mit einer Geometrie der Buchse eine Halterung für den Prüfstecker wie auch einen zum Prüfstecker vergleichbaren Stecker bildet, wobei der Prüfstecker zum Einschieben in die Buchse länglich dimensioniert ist und einen ersten Bereich aufweist, auf dem ein oder mehrere elektrische Kontakte angeordnet sind, die in eingestecktem Zustand in der Buchse eine Signalübertragung an äquivalente elektrische Gegenkontakte erlauben, und mit einem zweiten Bereich, der eine Befestigung zwischen der Buchse und dem Prüfstecker vorsieht, wobei der erste Bereich von dem zweiten Bereich getrennt ist und der zweite Bereich von den Abmessungen her mit denjenigen des vergleichbaren Steckers übereinstimmt, wobei der Prüfstecker zumindest eine Messzelle im zweiten Bereich zum Ermitteln von zumindest einer anteiligen Kontaktnormalkraft in der Buchse bei eingeschobenem Prüfstecker aufweist und Signale von der Messzelle über den zumindest einen elektrischen Kontakt im ersten Bereich zur Auswertung übertragbar sind.
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Der Prüfstecker ist hier in einfachster denkbarer Form beschrieben. Das Wort „Kontaktnormalkraft” bedeutet, dass die wirkende Kraft entlang der Normalen auf der Oberfläche des Prüfsteckers ermittelt wird. Damit unterscheidet sich diese Kraft gegenüber einer Kraft, die benötigt wird, um den Stecker aus der Buchse herauszuziehen. Letztere kann als Steckerhaltekraft bezeichnet werden. Sie wirkt in Richtung einer Abziehbewegung des Steckers aus der Buchse und kann durch eine Messung in diese Richtung ermittelt werden.
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Unter dem Begriff einer hochminiaturisierten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass der Stecker eine sehr kleine Dimensionierung von bevorzugt maximal etwa zwei Millimeter Dicke und weiter bevorzugt einer maximalen Breite von etwa 4 Millimeter hat, bevorzugt etwa einen Millimeter maximaler Dicke und 1,8 Millimeter maximale Breite und die zugehörige Buchse daran angepasst dimensioniert ist. Weiterhin bevorzugt sind auch minimale Abmessungen, die im μm Bereich sind. Beispielweise kann auch eine Dimensionierung für die Dicke wie auch für die Breite des Steckers in einem Bereich von 102 μm vorgesehen sein, zum Beispiel jeweils zwischen 100 μm bis 500 μm. So besteht beispielweise eine Steckerverbindung mit einer Dicke von etwa 200 μm und einer Breite von etwa 400 μm des Steckers.
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Durch die Unterteilung in zwei Bereiche mit verschiedener Funktion kann der Prüfstecker an die jeweilige Buchse und deren Dimensionierung bzw. Anordnung von jeweiligen federnden Elementen angepasst werden. So kann je nach zur Verfügung stehendem Platz der erste Bereich getrennt vom zweiten Bereich vorgesehen sein. Beispielsweise kann der erste Bereich an einem Ende des Prüfsteckers angeordnet sein. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Bereich und damit die Messzelle entfernt an einem zum ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende angeordnet ist. Auch kann sich der zweite Bereich eher in einem, vom anderen Ende abgesetzten Entfernung befinden. Diese Positionierung kann insbesondere abhängig von der zu testenden Buchse auch gefertigt vorgesehen sein. Bevorzugt sind der oder die elektrischen Kontakte des ersten Bereichs auf der gleichen Seite angeordnet wie die Messzelle des zweiten Bereichs. Es können aber auch der erste Bereich und der zweite Bereich an unterschiedlichen Seiten des Prüfsteckers angeordnet sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass zum Beispiel der erste Bereich sich über zwei oder mehr Seiten des Prüfsteckers erstreckt. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass der zweite Bereich zwei oder auch mehr Seiten umfasst, je nach Anordnung der federnden Elemente und der entsprechenden Anordnung der Messzellen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zum Beispiel der erste Bereich auch eine Stirnseite des Prüfsteckers umfasst. Dieses ist beispielweise möglich, wenn im Prüfstecker selbst elektrische Leitungen verlaufen, die an der Stirnseite enden. Gemäß einer Weiterbildung kann daher vorgesehen sein, dass der erste Bereich auch ausschließlich an der Stirnseite des Prüfsteckers angeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Bereich und der zweite Bereich zumindest zum Teil ineinander übergehen. Dadurch kann ein Prüfstecker sehr kurz gehalten werden, sofern notwendig.
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Bei der dem jeweiligen Bereich zugeordneten Funktionalität kann es sich zum Beispiel um
- – die Signalübertragung handeln, um elektrische Signale vom Prüfstecker in die Prüfvorrichtung weiterzugeben,
- – um eine Sicherung des Steckers in der Buchse handeln, die getrennt von der elektrischen Kontaktierung zwischen Buchse und Stecker ist,
- – um eine Kombination von Sicherung des Steckers in der Buchse mit gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung zwischen Buchse und Stecker handeln,
- – um eine elektrische Kontaktierung zwischen Stecker und Buchse handeln, die zur Übertragung von Signalen zwischen Buchse und Stecker dient.
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Wird zum Beispiel eine elektrische Kontaktierung vorgesehen, kann damit zum Beispiel auch eine stromtragfähige Steckverbindung überprüft werden. Beispielsweise können derartige Steckverbindungen im Einsatz auch selbst ihren Zustand überwachen, zum Beispiel durch Nutzung einer Überwachungseinrichtung, beispielweise einem Controller.
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Die Aufzählung der verschiedenen Funktionalitäten ist nur beispielhaft, nicht aber beschränkend zu verstehen.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der Prüfstecker eine gleichbleibende Breite aufweist, bevorzugt zumindest im Wesentlichen gleichbleibend. Man kann ihn dann auch als Prüftab bezeichnen. Dieses erlaubt eine einfachere Herstellung, zum Beispiel aus einem gezogenen Material, aus einem gewachsenen kristallinem Material, beispielweise Silizium, oder aber durch einen Gießprozess hergestellte Form.
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Auch besteht die Möglichkeit, dass der Prüfstecker an einem ersten Ende eine andere Breite und/oder Dicke aufweist als an einem zum ersten Ende entgegen gesetztem zweiten Ende. Auch kann der Prüfstecker eine sich entlang seiner Länge ändernde Geometrie aufweisen, wenn dieses durch die Buchsengeometrie und der darin enthaltenen federnden Elemente vorgegeben ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Prüfstecker ein auswechselbares Element aufweist, vorzugsweise insgesamt auswechselbar ist. Dieses ermöglicht zum Beispiel, dass ein Prüfsystem gleiche oder gleichartige Anschlüsse für die Übertragung elektrischer Signale bezüglich der Messzelle aufweisen kann. Auch kann eine Halterung bzw. Aufnahme für den Prüfstecker von dem übrigen System vorgesehen sein, der einen Austausch des Prüfsteckers ermöglicht. So kann bei einem fehlerhaften Prüfstecker dieser ausgetauscht werden, ohne dass das restliche System ebenfalls mit ausgetauscht werden braucht. Auch kann ein verschleißbedingter Austausch des Prüfsteckers auf diese Weise erfolgen, ohne dass es zum Auswechseln des gesamten Prüfsystems kommen muss. Insbesondere kann das Prüfsystem auch eine Überwachungsfunktion zur Verfügung stellen, die den Prüfstecker selbst überprüft. Auch kann dafür zum Beispiel eine Testbuchse zur Verfügung gestellt werden. Diese weist zum Beispiel geprüfte federnde Elemente auf, so dass damit die Messgenauigkeit des Prüfsteckers vorgesehen werden kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Prüfstecker mit dem gleichen Prüfsystem zu nutzen, wenn eine Austauschbarkeit des Prüfsteckers und gleichzeitige Kompatibilität mit dem Prüfsystem vorhanden ist. Beispielweise kann hierfür auch der Einsatz eines Adapters vorgesehen werden. So kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl verschiedener Prüfstecker für verschiedene Buchsen mit der Prüfvorrichtung auswechselbar verbindbar sind, mit oder ohne Adapter.
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Gemäß einem weiteren Gedanken, der auch unabhängig weiter verfolgbar ist, wird eine hochminiaturisierte Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Prüfbuchse genutzt wird, um die Stecker-Buchse-Verbindung zu prüfen. Hierbei können ein oder mehrere Messzellen an der Innen-Oberfläche der Prüfbuchse angeordnet sein, um eine wirkende kraft aufzunehmen. Dieses kann beispielwiese bei Steckern notwendig sein, die selbst ein oder mehrere federnde Element aufweisen. Insbesondere können Messzellen Verwendung finden, wie sie auch für den Prüfstecker vorgeschlagen sind. Auch kann eine Anordnung der Messzellen derart erfolgen, wie es für den Prüfstecker auch vorschlagen ist.
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Bevorzugt weist die hochminiaturisierte Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung einen Prüfstecker und eine zu testende Buchse auf, die zusammengesteckt eine gesicherte, elektrisch leitende Steckverbindung bilden, wobei
- – die Buchse ein oder mehrere innenliegende federnde Elemente aufweist, die zusammen mit einer Geometrie der Buchse eine Halterung bilden, die geeignet für den Prüfstecker wie auch einen zum Prüfstecker vergleichbaren Stecker ist,
- – wobei der Prüfstecker zum Einschieben in die Buchse länglich dimensioniert ist und einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist,
- – wobei im ersten Bereich ein oder mehrere elektrische Kontakte angeordnet sind, die in eingestecktem Zustand in der Buchse eine Signalübertragung an äquivalente elektrische Gegenkontakte erlauben, und
- – der zweite Bereich eine Sicherung der Befestigung zwischen der Buchse und dem Prüfstecker vorsieht,
- – wobei der erste Bereich von dem zweiten Bereich getrennt ist und der zweite Bereich von den Abmessungen her mit denjenigen des vergleichbaren Steckers übereinstimmt,
- – wobei der Prüfstecker im zweiten Bereich zum Ermitteln von zumindest einer anteiligen Steckerhaltekraft in der Buchse bei eingeschobenem Prüfstecker an seiner Oberfläche zumindest eine, durch eines der federnden Elemente direkt kontaktierbare, verformbare Biegebrücke einer Messzelle aufweist und Signale von der Messzelle über den zumindest einen elektrischen Kontakt im ersten Bereich zur Auswertung übertragbar sind.
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Die vorgeschlagene Prüfvorrichtung ist insbesondere in der Lage, den hohen Bedarf zu decken, Steckverbinder hinsichtlich ihrer Qualität und Funktionalität zu charakterisieren:
Zum einen erlaubt diese, zu überprüfen, ob Fehlerraten noch nicht in einem wünschenswerten Bereich liegen bzw. fehlerhafte Buchsen auszusortieren. Zum anderen bringt der Trend ”kleiner, schneller, besser” immer neue und leistungsfähigere Steckverbinder hervor, wodurch sich aber oft auch eine höhere Anfälligkeit mit anschließt. Für aktuelle Stecker, wie beispielsweise der Tyco MCON 1.2 mit einer Breite des Kontaktstiftes von 1,2 mm und einer Höhe von 0,6 mm und darüber hinaus 8 Federkontaktpunkten ist die vorgeschlagene Technologie anwendbar. Um Messwerte von mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise Feder- oder Klemmkräfte aus einem Steckverbinder zu gewinnen, und dass ggf. auch noch an mehreren Messpunkten, gelingt es mit der vorgeschlagenen Prüfvorrichtung, dass die Strukturgröße des Messmittels mindestens um den Faktor 10 kleiner ist als die Größe des Steckverbinders. So ist es gewährleistet, dass eine Messung punktgenau erfolgen kann, und dass auch das gemessen wird, was die Prüfvorrichtung zur Federnormalkraftmessung in miniaturisierten Steckverbindern messen soll, ohne einen zu großen Einfluss von Störgrößen zu unterliegen. Am Beispiel des MCON 1.2 bewegt man sich in hierfür in der Größenordnung von 60–120 μm.
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Mit der vorgeschlagenen Prüfvorrichtung können verschiedene Aspekte abgedeckt werden. Dieses betrifft zum einen die Steckerhersteller, die damit eine Möglichkeit haben, ihre Produkte produktionsbegleitend zu überprüfen und diese zertifiziert auszuliefern. So werden Fehler in den Produktionslinien früh und sofort erkannt, wodurch die Anzahl der fehlerhaften Stecker verkleinert ist und ein Risiko erheblich vermindert ist, dass fehlerhafte Ware an Kunden ausgeliefert werden würde. Dieses hätte ansonsten neben einen damit einhergehenden Imageverlust auch nachhaltige finanzielle Folgen, zum Beispiel wenn der Kunde auf eine Mehrlieferantenstrategie wechselt. Zum anderen erhalten die Anwender ein Werkzeug für eine Wareneingangskontrolle und können eine fehlerhafte Charge im günstigsten Fall noch vor Beginn ihrer eigenen Produktion identifizieren. Dadurch lassen sich vermehrte Rückläufer wie auch Garantiefällen von ausgefallenen, wiederum schon ausgelieferten Produkten deutlich absenken.
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Aufgrund der immer kleineren Steckverbinder bietet eine Anwendung der Mikrosystemtechnik mit ihren Technologien zur Fertigung der mikromechanischen Prüfvorrichtung auch für Weiterentwicklungen der vorgeschlagenen Prüfvorrichtung ein großes Miniaturisierungspotential. So können mit ihr Messzellen für die Spannungsanalyse, beispielsweise eine experimentelle Spannungsanalyse in der oben genannten Strukturgröße generiert werden. Damit ist es möglich, auch aus sehr kleinen Steckern, wie den MCON 1.2, Werte der Federkraft von jedem seiner acht Federkontaktpunkte zu gewinnen. Der vorgeschlagene Ansatz basierend darauf, dass der Stecker des Verbinders gegen einen mikromechanischen Prüftab ausgetauscht wird, hat gezeigt, dass eine Fertigungsprüfung auch für derartige klein dimensionierten Steckerverbindungen möglich ist. Gemäß einer Ausgestaltung sind geometrische Abmessungen unverändert. Der originale Stecker und der entworfene Prüftab sind gleich.
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Vorgeschlagen wird für den Prüfstecker, insbesondere den Prüftab, freigeätzte Biegebrücken im vorderen Bereich zu verwenden. Gemäß eines Ausführungsbeispiels, nämlich für den oben beispielhaft genannten MCON 1.2 Stecker werden so vier Kavitäten generiert. Jede der vier Kavitäten generiert zwei verformbare Elemente, die so angeordnet sind, dass sie durch jeweils einen Federkontaktpunkt in der Buchse verformt werden. Die Steckerhaltekraft wird über vier Federn mit jeweils zwei Kontaktpunkten generiert. Durch die Federkraft kommt es nun an jeder Biegebrücke zu einer Verformung, die gemessen wird und woraus sich dann auf die wirkenden Federkräfte schließen lässt. Aufgrund der Verwendung von zwei Messpunkten je Biegebrücke kann aus eventuell unsymmetrischen Belastungen auch auf die Position des Kraftangriffes in Längsrichtung geschlossen werden. Darüber hinaus kann das System auch genutzt werden, um ein Nachlassen der Federkraft durch Relaxationsprozesse im Material über die Lebensdauer zu charakterisieren.
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Für die Messung der Verformung der Biegebrücken werden zum Beispiel an deren Aufhängungen spannungs- bzw. dehnungssensitive Strukturen implementiert. Dafür kommen zum einen dotierte Festkörperwiderstände in Frage, die ihren spezifischen Widerstand in Abhängigkeit von wirkenden mechanischen Spannungen ändern. Zum anderen wurden auch gute Erfahrungen mit dehnungssensitiven Metallmäandern gemacht, bei denen sich der Widerstand aufgrund der geometrischen Verformung und der damit einhergehenden Veränderung des Verhältnisses zwischen Länge und Breite ändert. Beide Varianten stellen eine ausreichend empfindliche Messmethode dar, können technologisch realisiert werden und konnten in der Vergangenheit erfolgreich Anwendung finden. Als weitere Technologie kommt eine kapazitive Dehnungsmessung mit einem Interdigitalkondensator in Frage, bei dem sich durch eine Dehnung und den sich dadurch ändernden Abstand der Fingerelektroden eine Kapazitätsänderung ergibt. Interdigitalsensoren werden zum Beispiel beschrieben in der
EP 0 583 632 A1 wie auch in der
EP1 806 783 A2 , auf die verwiesen wird.
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Eine Aufteilung insbesondere eine Trennung mit einem ersten und einem zweiten Bereich erlaubt, eine Kraftermittlung mittels einer in den Prüfstecker integrierten Messzelle ermöglicht. Eine Weiterleitung von Informationen, insbesondere elektrischen Signalen kann durch den davon abgesetzten ersten Bereich ermöglicht werden. Diese schafft beispielweise eine Kontaktebene, mittels der eine Anbindung an eine Datenauswertung geschaffen werden kann.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielweise vor, dass die hochminiaturisierte Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung derart aufgebaut ist, dass die Buchse nur entlang einer Seite zumindest ein federndes Element aufweist und der Prüfstecker nur auf einer Seite zumindest eine Messzelle mit einer Biegebrücke besitzt.
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Eine Weiterbildung der Hochminiaturisierte Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung sieht wiederum vor, dass die Buchse auf einer ersten Innenseite und auf einer zur ersten Innenseite gegenüberliegenden zweiten Innenseite jeweils ein oder mehrere federnde Elemente aufweist und der Prüfstecker für jedes federnde Element eine Messzelle mit einer Biegebrücke hat.
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Die vorgeschlagene Prüfvorrichtung ist geeignet, gleichzeitig mehrere federnde Elemente einer Buchse zu prüfen, vorzugsweise zumindest zwei federnde Elemente auf einer Buchsenseite. Auch können gegenüberliegende federnde Elemente mit dem Prüfstecker gleichzeitig geprüft werden. So können zum Beispiel auf einer Seite zwei oder mehr Messzellen vorgesehen sein, während auf der gegenüberliegenden Seite des Prüfsteckers zum Beispiel nur eine Messzelle vorliegt. Die Messzellen in Form von Biegebrücken können mit gleichen Abständen wie auch unterschiedlich angeordnet sein. Auch kann vorgesehen sein, dass der Prüfstecker zwei Biegebrücken nebeneinander über die Breite des Prüfsteckers aufweist. Der Prüfstecker kann entlang seiner Längs- wie auch entlang seiner Breitenerstreckung jeweils mehrere Messzellen aufweisen.
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Bevorzugt ist es, wenn die Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung eine Messzelle aufweist, bei der die Messzelle eine Biegebrücke hat, die freigeätzt auf dem Prüfstecker angeordnet ist. Dieses erlaubt zum Beispiel eine Herstellung einer derartigen Biegebrücke mittels verschiedenster Mikrofertigungsverfahren, zum Beispiel einem Verfahren, wie es aus der
DE 42 41 045 hervorgeht. Auch können Verfahren zum Einsatz kommen, wie sie bei der Fertigung von anderen Mikrosysteme genutzt werden. Diese Mikrosysteme werden häufig auch als „micro-electro-mechanical systems” bzw. „micro-optoelectro-mechanical systems” beziehungsweise abgekürzt MEMS und MOEMS bezeichnet.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Biegebrücke einer Messzelle zumindest eine erste Aufhängung hat, vorzugsweise eine erste und eine zweite Aufhängung aufweist, wobei die erste Aufhängung zur zweiten Aufhängung gegenüberliegend angeordnet ist, und im Bereich der Aufhängung eine Struktur angeordnet, vorzugsweise aufgebracht ist, die bei mechanischer Einwirkung auf die Biegestruktur durch die Buchse eine elektrische Signaländerung bewirkt.
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Weiterhin wird eine Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung vorgeschlagen, bei der die Struktur einen dotierten Festkörperwiderstand aufweist, dessen spezifischer Widerstand sich in Abhängigkeit einer wirkenden mechanischen Spannung ändert.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Struktur einen dehnungssensitiven Metallmäander aufweist, dessen elektrischer Widerstand sich aufgrund geometrischer Verformung, vorzugsweise bei einer Veränderung eines Verhältnisses zwischen einer Länge und einer Breite des Metallmäanders ändert.
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Wiederum vorteilhaft ist es, wenn die Struktur der Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung eine kapazitive Dehnungsmessstruktur ist, die einen Interdigitalkondensator aufweist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Messpunkte je Biegebrücke vorhanden sind, vorzugsweise zur Detektierung einer Position eines Kraftangriffs in einer Längsrichtung des Prüfsteckers.
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Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der auch unabhängig weiterverfolgt werden kann, wird ein Verfahren zur Prüfung einer Buchse mittels eines Prüfsteckers einer hochminiaturisierten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung vorzugsweise wie oben beschrieben vorgeschlagen, wobei eine Federkraft mittels einer Biegebrücke gemessen wird, deren Aufhängung sich durch die Federkraft verbiegt, wobei eine Änderung einer elektrischen Größe gemessen und daraus auf die Federkraft geschlossen wird.
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Bevorzugt wird die hochminiaturisierten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung wie oben bzw. auch nachfolgend beschrieben zur Verwendung während einer Produktion von Stecker und Buchse, zur Warenausgangskontrolle und/oder zur Wareneingangskontrolle eingesetzt.
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Eine weitere bevorzugte Verwendung einer hochminiaturisierten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung wie oben beschrieben bzw. auch nachfolgend beschrieben dient zum Überprüfen eines Nachlassens einer Federkraft des federnden Elements zur Bestimmung einer Lebensdauer der Buchse.
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Eine beispielhafte Möglichkeit zur Herstellung der Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung wird im nachfolgenden näher beschreiben. Hierbei werden unterschiedliche Schritte jeweils beispielhaft dargelegt.
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1. Erstellen der Biegebrücken
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Die Kavitäten und die Freilegung der Biegebrücken wird mittels reaktiven Ionentiefenätzen erreicht, auch abgekürzt unter DRIE für „deep reactive-ion etching” bekannt und zu finden, zum Beispiel unter http://de.wikipedia.org/wiki/Reaktives_Ionentiefenätzen. Dabei handelt es sich um ein Trockenätzverfahren, bei dem der Ätzvorgang durch ein reaktives Gas erreicht wird. Als reaktives Gas wird beispielsweise SF6 genutzt. Dies alleine hätte allerdings einen isotropen Ätzangriff in alle Raumrichtungen zur Folge, weshalb nach einer kurzen Ätzdauer ein Passivierungsschritt gefahren wird. Diese Passivierung würde die Ätzgrube vor einem weiteren Ätzangriff schützen, weshalb nun gleichzeitig Ionen aus einem Plasma auf die zu ätzende Probe beschleunigt werden. Dadurch wird die Passivierung auf dem Boden der Ätzgrube zerstört und es kann ein weiterer kurzer Ätzangriff erfolgen. Die Passivierung der Seitenwände der ersten Ätzung sind vom dem Ionenbeschuss nicht betroffen und verhindern so einen lateralen Ätzangriff. Durch ein sehr schnelles Wechseln der beiden Betriebsmodi Ätzen und Passivieren können Ätzgruben mit nahezu senkrechten Wänden erstellt werden. Dieser Prozess ist auch unter dem Namen „Bosch-Prozess” bekannt.
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2. Anschließende Metallisierung
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Die Metallisierungen werden beispielsweise alle mittels Dünnschicht PVD-Verfahren abgeschieden. Dabei kommt zum einen die Kathodenzerstäubung, das so genannte Sputtern, zum Einsatz, bei dem das abzuscheidende Material mittels aus einem Plasma herausbeschleunigter Ionen aus einer Materialquelle, Target genannt, herausgeschlagen wird und sich anschließend auf dem zu metallisierenden Substrat niederschlägt. Zum anderen wird Material thermisch, zum Beispiel durch Widerstandsheizen oder Elektronenstrahlverdampfen, verdampft, welches sich dann auf dem Substrat niederschlägt. Die Strukturierung erfolgt durch zum Beispiel mittels photolithografische Verfahren.
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3. Verbinden der Wafer:
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Für das Verbinden der Wafer zu einem Stack kommt beispielsweise das eutektische Bonden zum Einsatz. Dabei werden die beiden Waferrückseiten mit Gold beschichtet und zusammengedrückt. Beim Erhitzen bildet das Gold mit dem Silizium ein Eutektikum und wirkt somit quasi als Lot für eine flächige Verbindung.
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4. Vereinzelung:
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Die Vereinzelung erfolgt vorzugsweise mittels Sägen. Aber auch andere Möglichkeiten der Vereinzelung können genutzt werden.
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Im Folgenden wird beispielhaft eine Prozesskette näher erläutert:
| Wafer 1 | Wafer 2 |
| FS Oxidation (PECVD)
– FS Lithographie M4 Leiterbahnen
– FS Metallisierung Ni80Cr20
– FS Lift-off
– FS Reinigung und Kontrolle
– FS Lithographie M5 Kontaktpads
– FS Metallisierung Al
– FS Lift-off oder Nassätzen
– FS Reinigung und Kontrolle
– FS PECVD Nitrid
– FS Lithographie M6 Öffnen Kontaktpads
– FS Nitridätzen
– FS Lithographie M1 Cavity
– FS DRIE 200 μm
– FS Reinigung und Kontrolle
– BS Lithographie M3 Graben
– BS DRIE ca. 100 μm (though structure)
– BS Reinigung und Kontrolle
– BS Lithographie M2 eutektisch Bonden
– BS Goldmetalisierung ca. 150 nm
– BS Nasschemisches Ätzen | FS Oxidation (PECVD)
– FS Lithographie M4 Leiterbahnen
– FS Metallisierung Ni80Cr20
– FS Lift-off
– FS Reinigung und Kontrolle
– FS Lithographie M5 Kontaktpads
– FS Metallisierung Al
– FS Lift-off oder Nassätzen
– FS Reinigung und Kontrolle
– FS PECVD Nitrid
– FS Lithographie M6 Öffnen Kontaktpads
– FS Nitridätzen
– FS Lithographie M1 Cavity
– FS DRIE 200 μm
– FS Reinigung und Kontrolle
– BS Lithographie M3 Graben
– BS DRIE ca. 100 μm (though structure)
– BS Reinigung und Kontrolle |
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– Eutektisches Bonding von Silizium-Substratwafern
– Sägen
– Verpacken
– Endkontrolle |
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Der Prüfstecker selbst kann somit aus zum Beispiel zwei Teilen hergestellt werden, die miteinander verbunden sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor, wobei diese nicht die Erfindung beschränken sollen, sondern vielmehr zur Verdeutlichung der Erfindung wie auch einzelnen Aspekten der Erfindung dienen. Ein oder mehrere Merkmale aus ein oder mehreren Figuren können daher mit ein oder mehreren Merkmalen aus ein oder mehreren anderen Figuren zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden, wobei hierbei auch der Rückgriff auf ein oder mehrere Merkmale der obigen Beschreibung möglich ist. Die verwendeten Bezugszeichen dienen ebenfalls nur zur Verdeutlichung. Es zeigen:
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1 einen auf dem Markt befindlichen Stecker,
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2 eine Ausgestaltung eines Prüfsteckers,
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3 der Prüfstecker aus 2 in zeichnerischer Darstellung
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4 eine weitere Ausgestaltung eines Prüfsteckers, in Form eines Grundsteckers,
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5 den Grundkörper aus 4 mit aufgebrauchten elektrisch leitfähigen Materialien,
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6 eine Seitendarstellung des Grundkörper aus 5,
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7 eine vergrößerte Ansicht des aufgebrachten elektrisch leitfähigen Materials,
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8 einen Röntgenquerschnitt eines beispielhaften Steckverbinder von Buchse und Prüfstecker,
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9 einen Teil einer Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung,
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10 eine schematisch beispielhafte Darstellung eines automatisierten Prüfens mittels einer vorgeschlagenen Prüfvorrichtung
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1 zeigt einen auf dem Markt befindlichen Stecker mit der Bezeichnung MCON1.2, wie oben schon ausgeführt. Ein derartiger Stecker wird massenhaft insbesondere im Bereich der Automobiltechnik zum Anschluss von unterschiedlichsten Komponenten in einem Fahrzeug verwendet. Er findet beispielsweise Verwendung im Bereich des Antriebsystems, insbesondere im Bereich von Motoren und ihren Komponenten wie Ölpumpe, Kühlpumpe und ähnlichem, im Bereich des Chassi, beispielsweise zum Anschluss von Licht, stromführenden Teilen, Schaltern und ähnlichem, im Bereich von Sicherheitseinrichtungen wie beispielsweise Airbags aber auch Sensoren, beispielsweise ESP- oder ABS-Sensoren. Die Steckverbindung kann auch geschützt ausgeführt sein, so dass beispielsweise Feuchtigkeitsschutz gegeben ist. Bei Fahrzeugen kann eine derartige Steckerverbindung im Bereich von Personenkraftwagen aber auch bei Lastkraftwagen oder auch Motorrädern zum Einsatz kommen, um nur einige verschiedene Beispiele aufzuzeigen. Daneben kann dieses aber auch ein vergleichbares, zu prüfendes Steckersystem aber ebenfalls Verwendung finden in der Industrie, beispielsweise in der Medizintechnik, oder in sonstigen industriellen Anwendungen. Zu näheren Einzelheiten hinsichtlich von Verarbeitungs-Spezifikationen derartiger Steckverbindungen wird beispielhaft auf die von der Firma Tyco Electronics Cooperation, Harrisburg, PA17105 herausgegebene Verarbeitung-Spezifikation mit der Nummer 114-18464 datierend vom 16.10.2012, Rev P, verwiesen. Wie aus 1 zu entnehmen ist, weist der Stecker einen Flachsteckerbereich 1 auf, an dem sich ein Kontaktkörper 2 anschließt. Innerhalb des Kontaktkörpers 2 werden ein oder mehrere Drähte zur Übertragung von elektrischen Signalen befestigt. Der Flachsteckerbereich 1 ist wiederrum derjenige, der in eine angepasste Buchse, die hier nicht dargestellt ist, eingeführt wird, um einen elektrischen Kontakt im Rahmen einer Steckverbindung zu erzielen.
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2 zeigt eine Ausgestaltung eines Prüfsteckers 3 in beispielhafter Anordnung einer nur teilweise dargestellten Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung 4. In einem ersten Bereich 5 wird durch die vorhandenen Gegenkontakte 6, hier in Form von L-förmigen Schenkel ausgebildet, eine Signalübertragung von den elektrischen Kontakten 7 im ersten Bereich 5 ermöglicht. Ein zweiter Bereich 8 ist getrennt vom ersten Bereich 5 entlang des Prüfsteckers 3 angeordnet, der gemäß dieser Ausgestaltung länglich dimensioniert ist. Auf der Oberseite der Prüfsteckers sind im zweiten Bereich 8 vier Messzellen 9 angeordnet. Die Messzellen 9 sind jeweils mit entlang der Oberfläche des Prüfsteckers 3 verlaufenden elektrischen Leitungen mit den elektrischen Kontakten 7 im ersten Bereich 5 verbunden. Des Weiteren weist jede Messzelle gemäß dieser Ausgestaltung eine Biegebrücke 10 mit einer ersten Aufhängung 11 und einer zweiten Aufhängung 12 auf. Drückt nun ein nicht dargestelltes, federndes Element der nicht dargestellten Buchse auf eine der Messzellen, so wird die Biegebrücke 10 nach innen in den Prüfstecker 3 hineingedrückt, wodurch zum Beispiel eine elektrisch messbare Widerstandsänderung in den beiden Aufhängungen 10, 11 erzeugt wird. Insbesondere erlaubt die Verwendung der ersten und der zweiten Aufhängung 11, 12, dass zwei Messpunkte je Biegebrücke 10 zur Verfügung gestellt werden können. Aus den beiden Messpunkten und deren jeweiligen gemessenen zugeordneten Ergebnissen kann sodann auf eine Kontaktnormalkraft des einwirkenden federnden Elementes der Buchse geschlossen werden. Im Sinne der Erfindung ist unter Kontaktnormalkraft eine Kraft zu verstehen, die vom federnden Element senkrecht auf den Prüfstecker 3 und seine Oberfläche einwirkt. Wie bei dieser Ausgestaltung des Prüfsteckers 3 dargestellt, sind der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 8 jeweils auf der gleichen Oberseite des Prüfsteckers 3 angeordnet. Sie können jedoch auch an unterschiedlichen Seiten angeordnet werden. Darüber hinaus ist zum Beispiel der hier dargestellte Prüfstecker 3 austauschbar. Dazu kann ein Flachsteckerbereich 13 beispielsweise an seinem einem Ende in einem Steckerhaltebereich 14 festgehalten werden, vorzugsweise austauschbar lösbar. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein Modul umfassend den Prüfstecker 3 und eine Trägerplatine austauschbar angeordnet ist. Bevorzugt ist, dass zumindest der Prüfstecker 3 austauschbar ist.
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3 zeigt den Prüfstecker 3 in einer Zeichnungsdarstellung, wie er schon in 2 dargestellt ist. Hierbei wird verdeutlicht, dass es sich bei dem Prüfstecker 3 um ein länglich dimensionierten Prüftab handelt, der getrennt voneinander den ersten Bereich 5 und den zweiten Bereich 8 aufweist. Eine Verlängerung 15 des Prüfsteckers 3 ist gleichzeitig nutzbar, um den Prüfstecker 3 austauschfähig festzuhalten. Nicht dargestellt sind gegebenenfalls hierfür notwendige Befestigungsmöglichkeiten, die bevorzugt einen zerstörungsfreien Austausch des Prüfsteckers 3 gegen einen anderen, gegebenenfalls mit anderen Messzellen ausgesteckten Prüfstecker ermöglichen. Des Weiteren verdeutlicht die Ansicht aus 3, dass der Prüfstecker 3 aus grundsätzlich zwei Grundkörpern bei der vorgestellten Ausgestaltung aufgebaut ist. Der erste Grundkörper 16 ergibt zusammen mit dem anderen zweiten Grundkörper 17 den austauschbaren Prüfstecker 3. Hiervon abweichend kann der Prüfstecker 3 jedoch auch zusätzliche weitere Komponenten mit umfassen. Bevorzugt sind die beiden Grundkörper aus Silizium hergestellt. Die Verwendung von einem Material, was eine Feinstbearbeitung zur Ausarbeitung von Biegebrücken ermöglicht, ist jedoch bevorzugt. Die 3 zeigt des Weiteren im zweiten Bereich 8 Aushöhlungen 18. Die Aushöhlungen 18 ergeben sich dadurch, dass die Biegebrücken einen entsprechenden Freiraum für die Innenverlagerung benötigen. So wie dargestellt, befinden sich nicht nur auf der Oberseite des Prüfsteckers 3 sondern auch auf der Unterseite entsprechende Messzellen 9. Eine Möglichkeit der Fertigung sieht hierfür vor, dass die Freiräume für Messzellen zusammengelegt werden. Auf diese Weise können durchgehende Hohlräume im Prüfstecker 3 geschaffen werden. Beispielsweise zieht sich ein Hohlraum für vier Messzellen quer durch den gesamten Prüfstecker. Ist jedoch zum Erhalt einer ausreichenden Stabilität des Prüfsteckers es sinnvoll, kann der Hohlraum auch unterteilt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jede Messzelle und insbesondere jede Biegebrücke ihren eigenen Hohlraum zugewiesen besitzt. Des Weiteren ist auf der Oberseite des Prüfsteckers 3 im ersten Bereich 5 nur die Anordnung der elektrischen Kontakte 7 für die auf der Oberseite angeordneten Messzellen 9 beispielhaft vorgesehen. Auf der nicht weiter dargestellten Unterseite sind zum Beispiel gleiche elektrische Kontakte vorzugsweise vorgesehen, mittels denen eine Signalübertragung für die auf der Unterseite befindlichen Messzellen ermöglicht ist. Die elektrischen Kontakte von Oberseite und Unterseite können beispielsweise identisch hinsichtlich ihrer Geometrie wie aber auch hinsichtlich ihrer Anordnung sein. Dieses ermöglicht beispielsweise, dass der Prüfstecker 3 symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch ausgestaltbar ist. Auf diese Weise kann er in die Steckvorrichtung der Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung auf zwei Weisen eingesteckt werden: Einmal mit der Oberseite oben, einmal mit der Oberseite nach unten zeigend. Bei beiden Anordnungen wird trotzdem die Signalübertragung für sämtliche Messzellen sichergestellt. Sollte beispielsweise eine Buchse es erforderlich machen, mit unterschiedlichen Anordnungen von Messzellen an der Oberseite wie auch an der Unterseite oder aber auch an den Seiten eine Überprüfung vornehmen zu müssen, und dem entsprechend es notwendig ist, den Prüfstecker zu gestalten, kann eine Einstecksicherungspassung vorgesehen sein. Diese erlaubt das Einstecken des Prüfsteckers nur in einer vorgegebenen definierten Position. Dieses kann beispielsweise durch eine Profilierung des Prüfsteckers oder in sonstiger geeigneter Weise erfolgen. Des Weiteren kann eine Aufnahme des Prüfsteckers vorzugsweise eine Universalanbinung unterschiedlicher Prüfstecker und deren elektrischer Kontakte ermöglichen.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines weiteren Prüfsteckers 19 mit einem Ausschnitt eines zweiten Bereichs 8. Die dargestellten beiden Grundformen 16, 17 wie auch die eingebrachten Längsschnitte 20 erlauben das präzise Vorsehen von Messzellen. Insbesondere kann durch eine entsprechende Aufdotierung von geeignetem elektrisch leitfähigen Material zum einen eine notwendige Verbindung geschaffen werden, zum anderen auch beispielsweise hierzu resistives Material genutzt werden, um ein oder zwei Aufhängungen je späterer Biegebrücke erstellen zu können. Dieses wird nachfolgend näher verdeutlicht.
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5 zeigt nach Aufbringen weiterer Materialien auf dem Grundkörper aus 4 die Ausgestaltung der verschiedenen Messzellen mit Biegebrücke 10, elektrischen Leitungen 20, elektrischen Kontakten 7 aber auch ersten und zweiten Aufhängungen 11, 12, sowie deren elektrische Anbindung an die elektrischen Kontakte 7. Die so geschaffene Struktur 21 für eine Messzelle erlaubt die wirkende Federnormalkraft aufzufangen. Insbesondere bei Verwendung von zwei Aufhängungen an einer Biegebrücke können dadurch die sich aufgrund unterschiedlicher Auslenkungen ergebenden Differenzen zur Ermittlung auf verschiedene Kraftkomponenten genutzt werden.
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6 zeigt den Grundkörper aus 4 mit aufgebrachten Leitungen und Strukturen aus 5 in einer Seitendarstellung. Zum einen ist das an der Oberseite wie auch Unterseite aufgebrachte jeweilige Material 22 als äußerst dünne Schicht auf den jeweiligen Seiten erkennbar. Zum anderen sind bei dieser Ausgestaltung Öffnungen in der Seite vorhanden, die den Freiraum für die jeweilige Messzelle schaffen. Diese Öffnungen gehen jedoch nicht vollständig von einer zur gegenüberliegenden Seite hindurch. Vielmehr befindet sich in der Mitte eine Trennwand, die zur Stabilisierung des Prüfsteckers 3 beiträgt.
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7 zeigt eine vergrößerte Ansicht des aufgebrachten, verschiedenen Materials. So ist beispielsweise eine Mäanderstruktur 23 aus einem ersten Material aufdotiert. Diese weist Anschlussstellen 24 auf, Auf diese Anschlussstellen 24 ist wiederrum jeweils anderes leitfähiges Material 25 aufgebracht, welches schließlich in ihrer jeweiligen Verlängerung zu den hier in der Darstellung nicht dargestellten Kontakten führt. Die Mäanderstruktur 23 misst eine Lagenveränderung der Biegebrücke 10 im Bereich der sich durch die beiden vorhandenen Schlitze 26 ergebenen ersten Aufhängung 11. Wirkt beispielsweise die Buchse mit ihrem zum Biegebereich adäquat gegenüberliegend angeordneten federnden Element mehr seitlich, erzeugt dieses im mäanderförmigen Element 23 eine andere Änderung als beispielsweise eine eher mittig aufgetragene Kraft. So kann über die Größe der Auslenkung des Biegebereiches 10 einerseits, zum anderen über eine unterschiedliche Position der Aufbringung der Kraft andererseits eine Information erhalten werden zu unterschiedlichsten Kraftkomponenten, unter anderem in Bezug auf die tatsächlich wirkende Federnormalkraft.
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8 zeigt einen Röntgenquerschnitt eines beispielhaften Prüfsteckers in einer Buchse 27. Wie dargestellt, existieren verschiedene Kontaktflächen 28 durch die verschiedenen federnen Elemente 29. Durch das Einsetzen des Prüfsteckers 3 wird ermöglicht, die nun tatsächlich wirkende Kraft, wie aber auch beim Einstecken auftretende Kraft Verläufe messbar zu machen.
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9 zeigt ein Beispiel eines Teils einer Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung. In einem vorderen Bereich ist ein Prüfstecker 3 angeordnet und wird dort gehalten. Von diesem verlaufen verschiedene elektrische Bereiche über entsprechende Platinen, in denen schon erste Auswertungen vorgenommen werden können. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, das je nach Anzahl der verschiedenen Messzellen die jeweiligen elektrischen Signale über entsprechende Leitungen weiter gegeben werden. Die Weitergabe kann beispielsweise über eine Steckerverbindung 30 erfolgen. Mittels der Steckerverbindung 30 kann sodann eine Auswerteeinrichtung, beispielsweise ein portabler Computer, oder ein sonstiges Rechnermodul genutzt werden, was beispielsweise in der Fertigung vorliegt. Wird beispielsweise eine automatisierte Prüfung vorgenommen, kann die Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung in einen derartigen Automaten integriert sein. Die hergestellten Buchsen werden sodann der Maschine zugeführt, der Prüfstecker wird in die Buchse eingeführt, die Messung erfolgt und anschließend zeigt die Auswertung sofort, ob die Buchse den geforderten Ansprüchen entspricht oder nicht. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Buchsen an einen feststehenden Prüfstecker herangeführt werden und von dort wieder abgezogen werden. Auch besteht die weitere Möglichkeit, dass beide gemeinsam sich aneinander nähern und dann wieder voneinander abgezogen werden. Insbesondere können auch mehrer unterschiedliche Vorgehensweisen bei dem Einschieben ausgenutzt werden, um zu überprüfen, ob unterschiedliche Steckweisen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.
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10 eine schematische beispielhafte Darstellung eines automatisierten Prüfens mittels einer Prüfvorrichtung 31. Diese ist eine Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung 32 integriert. Die Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung 32 weist einen austauschbaren Prüfstecker 3 auf, der hier nur schematisch angedeutet ist. Beipielsweise kann ein Förderband vorgesehen sein. Auf diesem Förderband 33 sind beispielsweise Buchsen 34 angeordnet. Diese werden dem Prüfstecker 3 zugeführt, gehen mit diesem eine Steckverbindung ein, die dabei auftretenden Kräfte werden gemessen und anschließend erfolgt innerhalb der Stecker-Buchse-Prüfvorrichtung entweder direkt eine Auswertung oder aber eine Weiterleitung an eine entsprechende Auswertevorrichtung. Auch kann im Fertigungsprozess das Ergebnis beispielsweise durch eine Signalanzeige einem Bediener angezeigt werden. Dieses kann akkustisch wie aber auch durch optische Reizung, beispielsweise durch das Aufleuchten eines Warnsignals, zum Beispiel eines roten Lichtes kenntlich gemacht werden. Vorzugsweise kann auch eine statistische Auswertung mit den aufgefundenen Werten erfolgen, so dass beispielsweise hierüber Erkenntnisse über den Fertigungsprozess ermöglicht werden. Eine derartige Prüfvorrichtung kann auch als mobile Prüfvorrichtung ausgestaltet sein, die beispielsweise an einem Laptop angeschlossen wird. Dieses ermöglicht insbesondere eine Wareneingangskontrolle an unterschiedlichen Orten durch unterschiedliche Nutzer zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Auch besteht die Möglichkeit, dass im Weiterverarbeitungsprozess auf diese Weise jede einzelne Buchse überprüfbar wird und damit die Fehlerrate vor dem tatsächlichen Einbau weiter minimierbar ist.
