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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hinweis auf einen unberechtigten Zugriff und insbesondere eine Sicherheitshülle für eine elektrische Schaltung zum Schutz gegen einen unberechtigten Zugriff.
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Wenngleich die Erfindung am Beispiel von Sicherheitshüllen beschrieben wird, kann die Erfindung bei jeder flexiblen gedruckten Elektronik (PE = engl. printed electronics) angewendet werden, bei der die Notwendigkeit besteht, ein Entfernen oder eine Manipulation zu detektieren.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Sicherheitshüllen bilden eine feste Sicherheitsmaskierung eines Bereichs der zu schützenden Elektronik. Durch die Art der Befestigung der Sicherheitshülle an dem Gerät, nämlich normalerweise durch Kleben, Löten oder Umgießen mit einem Harzmaterial, ist es physisch schwierig, die Sicherheitshülle zu entfernen. Was jedoch die Manipulationssicherheit oder den Hinweis auf eine Manipulation betrifft, bieten solche Sicherheitshüllen außer einer Inaugenscheinnahme nur wenig. Einige Systeme haben eine Alarmschaltung, die das Gerät außer Betrieb setzt oder einfach nur visuell darauf hinweist, dass die Sicherheitshülle entfernt wurde. Eine Detektion eines versuchten Entfernens oder eines Umgehens der Sicherheitshülle, indem ein Loch durch die Sicherheitshülle gebohrt oder eine Ecke der Sicherheitshülle angehoben wird, gibt es jedoch nicht.
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Hinzu kommt, dass eine Beschichtung oder ein Umgießen der Sicherheitshülle mit Harzen zu einem höheren Gewicht und einer größeren Dicke der Konstruktion führt, während die Industrie hingegen bestrebt ist, dünnere und leichtere Geräte zu bauen, um den Innenraum für mehr Komponenten zu maximieren, so dass tragbare Elektronikgeräte wie Verkaufsstellengeräte (POS-Geräte; POS = engl. point of sale) und andere Anwendungen mit einer größeren Funktionalität ausgestattet und/oder die Geräte kleiner und leichter gebaut werden können.
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Ferner müssen bei einigen Geräten, zum Beispiel bei Kreditkartenlesern, vormontierte Komponenten des Geräts bedient werden, zum Beispiel gekrümmte Metallscheiben, die als Metalldome bekannt sind, für die Tasten einer Tastatur, weshalb die Sicherheitshülle nicht mit Harzen beschichtet oder umgossen werden kann. Harze bilden eine harte Schale, die eine mechanische Bedienung oder die fühlbare Rückmeldung solcher Komponenten verhindert. Das Harz bildet in typischer Weise eine Dauerbeschichtung, so dass eine Reparatur des PCB (PCB = engl. printed circuit board = gedruckte Schaltung) oder von Komponenten nicht mehr möglich ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sicherheitshülle zum Schutz einer Elektronikkomponente mit einer Haftfläche angegeben, umfassend: ein Substrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, die einander entgegengesetzt sind; eine erste Sicherheitsmaske, die über der ersten Seite des Substrats angeordnet ist und ein erstes Paar von Maskenanschlüssen und eine erste Leiterbahn zwischen dem ersten Paar von Maskenanschlüssen aufweist; eine zweite Sicherheitsmaske mit einem zweiten Paar von Maskenanschlüssen und einer zweiten Leiterbahn zwischen dem zweiten Paar von Maskenanschlüssen, die der ersten Leiterbahn auf der ersten Sicherheitsmaske überlagert ist; und eine Klebstoffschicht über einer von dem Substrat entfernten Seite der Sicherheitsmaske, die die zweite Sicherheitsmaske an der Haftfläche der Elektronikkomponente festklebt.
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Vorzugsweise ist die zweite Sicherheitsmaske über der zweiten Seite des Substrats angeordnet.
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Vorzugsweise ferner umfassend eine dielektrische Schicht über einer von dem Substrat entfernten Seite der Sicherheitsmaske, wobei die zweite Sicherheitsmaske über der dielektrischen Schicht angeordnet ist.
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Vorzugsweise ferner umfassend eine Klebkraft-Modifikationsschicht mit einem diskontinuierlichen Muster, die zwischen der ersten Seite des Substrats und der ersten Sicherheitsmaske gebildet ist, wobei die erste Sicherheitsmaske in dem diskontinuierlichen Muster der Klebkraft-Modifikationsschicht eine Haftfestigkeit an dem Substrat aufweist, die sich von der Haftfestigkeit zwischen der ersten Sicherheitsmaske und dem Substrat außerhalb des diskontinuierlichen Musters der Klebkraft-Modifikationsschicht unterscheidet.
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Vorzugsweise umfasst die Elektronikkomponente eine Alarmschaltung mit einer Vielzahl von Anschlüssen; und das erste Paar von Maskenanschlüssen an der der ersten Sicherheitsmaske ist mit den beiden Anschlüssen der Vielzahl von Anschlüssen der Alarmschaltung der Elektronikkomponente verbunden.
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Vorzugsweise ist das zweite Paar von Maskenanschlüssen der zweiten Sicherheitsmaske mit zwei weiteren Anschlüssen der Vielzahl von Anschlüssen der Alarmschaltung der Elektronikkomponente verbunden.
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Vorzugsweise ist die zweite Leiterbahn zwischen dem zweiten Paar von Maskenanschlüssen der zweiten Sicherheitsmaske mit der ersten Leiterbahn zwischen dem ersten Paar von Maskenanschlüssen der ersten Sicherheitsmaske zwischen den beiden Anschlüssen der Vielzahl von Anschlüssen der Alarmschaltung der Elektronikkomponente in Reihe geschaltet.
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Vorzugsweise ferner umfassend eine Durchkontaktierung, die einen Anschluss des ersten Paares von Maskenanschlüssen an der ersten Sicherheitsmaske mit einem Anschluss des zweiten Paares der Maskenanschlüsse der zweiten Sicherheitsmaske verbindet.
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Vorzugsweise ist die Alarmschaltung der Elektronikkomponente empfindlich gegen eine Variation eines Widerstands zwischen zwei Anschlüssen der Vielzahl von Anschlüssen; und die zweite Leiterbahn zwischen dem zweiten Paar von Maskenanschlüssen der zweiten Sicherheitsmaske ist mit der ersten Leiterbahn zwischen dem ersten Paar von Maskenanschlüssen der ersten Sicherheitsmaske zwischen den beiden Anschlüssen der Vielzahl von Anschlüssen der Alarmschaltung der Elektronikkomponente parallelgeschaltet.
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Vorzugsweise umfasst die Elektronikkomponente ferner ein Leiterkissen, das an der Haftfläche gebildet ist und mit einem der beiden Anschlüsse der Vielzahl von Anschlüssen verbunden ist; und die Klebstoffschicht umfasst einen Leiterstopfen, der in ihr gebildet ist und einen Anschluss des zweiten Paares von Maskenanschlüssen an der zweiten Sicherheitsmaske mit dem Leiterkissen an der Haftfläche der Elektronikkomponente verbindet.
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Vorzugsweise umfasst die Elektronikkomponente ferner einen leitfähigen Dom, der an der Haftfläche gebildet ist und mit einem der beiden Anschlüsse der Vielzahl von Anschlüssen verbunden ist; die zweite Sicherheitsmaske umfasst ferner eine leitfähige Verlängerung, die mit einem Anschluss des zweiten Paares von Maskenanschlüssen verbunden ist, über dem leitfähigen Dom in der Haftfläche der Elektronikkomponente; wobei die Klebstoffschicht einen Hohlraum aufweist, der den leitfähigen Dom an der Haftfläche der Elektronikkomponente und die leitfähige Verlängerung an der zweiten Sicherheitsmaske umschließt; und die leitfähige Verlängerung der zweiten Sicherheitsmaske ist konfiguriert für den Kontakt mit dem leitfähigen Dom an der Haftfläche der Elektronikkomponente in Reaktion auf eine Kraft, die auf das Substrat über der leitfähigen Verlängerung ausgeübt wird.
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Vorzugsweise umfasst die zweite Sicherheitsmaske ferner ein zusätzliches Paar von Maskenanschlüssen und eine zusätzliche Leiterbahn zwischen dem zusätzlichen Paar von Maskenanschlüssen.
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Vorzugsweise ist die erste Leiterbahn auf der ersten Sicherheitsmaske durch ein Druckverfahren aus leitfähiger Tinte gebildet.
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Vorzugsweise hat die erste Leiterbahn auf der ersten Sicherheitsmaske ein erstes Muster; und die zweite Leiterbahn auf der zweiten Sicherheitsmaske hat ein zweites Muster, das sich von dem ersten Muster unterscheidet.
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Durch das Übereinanderlegen von Masken, die aus Leitern gebildet sind, die gemäß unterschiedlichen vorgegebenen Muster angeordnet sind, können die Spalten zwischen den Schaltkreisen und der Sicherheitshülle deutlich reduziert oder sogar eliminiert werden, abhängig von der Anzahl der verwendeten Masken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 zeigt als Beispiel eines Geräts, bei welchem eine erfindungsgemäße Sicherheitshülle verwendet wird, ein Verkaufsstellgerät (POS-Gerät);
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2 zeigt eine Sicherheitshülle, die an einem PCB des Geräts von 1 befestigt ist;
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3 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Sicherheitshülle, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Sicherheitshülle gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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5A–C sind jeweils schematische Darstellungen von drei Masken mit verschiedenen Leitermustern gemäß vorliegender Erfindung;
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6 ist eine schematische Darstellung der drei Masken von 5, die übereinandergelegt sind, um eine dreischichtige Sicherheitsmaske zu bilden;
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7 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer zweischichtigen Sicherheitshülle;
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8 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer dreischichtigen Sicherheitshülle;
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9 ist eine Schnittansicht einer Sicherheitshülle mit zwei Masken und einer Schaltung, die an einem Hauptgerät montiert ist;
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10 ist eine Schnittansicht einer Sicherheitshülle mit zwei Masken und zwei Schaltungen, die an einem Hauptgerät montiert ist;
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11 ist eine Schnittansicht einer Sicherheitshülle mit zwei Masken und einem taktilen Metalldom;
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12 ist eine Schnittansicht einer Sicherheitshülle mit zwei Masken, bei der ein Element aus einem leitfähigen Material als Verbindungselement verwendet wird;
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13 ist eine Schnittansicht einer Sicherheitshülle mit zwei Masken, die als Verbindungselement ein Carbonkissen aufweist;
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14 ist eine vereinfachte Schnittansicht der Sicherheitshülle von 10, wobei das Ablösen einer Leiterbahn dargestellt ist;
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15 ist eine schematische Darstellung einer teilweise abgelösten Sicherheitshülle;
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16, 16A zeigen jeweils ein Verfahren zur elastischen Verbindung zwischen einer Sicherheitshülle und einem Hauptgerät; und
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17 ist eine schematische Darstellung einer Maske mit zwei Leiterbahnen.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt anhand eines Beispiels eine elektronische Vorrichtung in Form eines Verkaufsstellengeräts (POS-Geräts) 10. Das POS-Gerät 10 ist ausgebildet für das Lesen von Details von einer Karte 12 wie beispielsweise eine Kreditkarte und hat eine Tastatur 14 für die Eingabe von Informationen und Anweisungen in das POS-Gerät 10. Zum Schutz der Daten, die in dem POS-Gerät 10 gespeichert sind, normalerweise auf einem Speicherchip, wird eine Sicherheitshülle verwendet. Ungeschützt könnte sich ein Täter Zugang zu dem Speicher in dem POS-Gerät 10 verschaffen.
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Ein PCB 16 des Geräts 10 ist in 2 dargestellt, wobei auf dem PCB eine Sicherheitshülle 20 befestigt ist. Die Sicherheitshülle 20 erscheint als flexible Maske, die dem PCB 16 überlagert ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat der Sicherheitshülle 20 undurchsichtig, um das Layout oder Muster einer Maske (in 2 nicht gezeigt) und die darunterliegende Schaltung auf dem PCB 16 zu verbergen. Öffnungen 18 in der Sicherheitshülle 20 und dem PCB 16 erleichtern die Montage des PCB 16 an einem Gehäuse des Geräts 10.
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3 zeigt in einer auseinandergezogenen Darstellung als Beispiel eine zweischichtige Sicherheitshülle 20, das heißt eine Sicherheitshülle mit zwei Masken, die zerbrechliche Leiter (auch als Leiterbahn bezeichnet) aufweisen. 4 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer ähnlichen zweischichtigen Sicherheitshülle 20. Die Sicherheitshülle hat ein Substrat 22, eine erste Maske 26, die auf das Substrat 22 geklebt und aus einem ersten Leiter 46, dessen Enden einer Paar erster Maskenanschlüsse 48 bilden, gebildet ist, und eine auf der ersten Maske 26 gebildete dielektrische Schicht 28. In der Ausführungsform von 3 ist eine zweite Maske 26 auf die dielektrische Schicht 28 geklebt und ist gebildet aus einem zweiten Leiter 46, dessen Enden ein Paar zweiter Maskenanschlüsse 48 bilden, und eine Klebstoffschicht 30 ist auf der zweiten Maske 26 angeordnet, um die Sicherheitshülle 20 an dem Hauptgerät 16 festzukleben, zum Beispiel an einem PCB, einem Gehäuse oder ähnlichem. In der Ausführungsform von 4 ist eine zweite Maske 26 auf die Außenfläche des Substrats 22 geklebt und ist gebildet aus einem zweiten Leiter 46, dessen Enden ein Paar zweiter Maskenanschlüsse 48 bilden. Eine Klebstoffschicht 30 ist auf der zweiten Maske 26 angeordnet, um die Sicherheitshülle 20 an dem Hauptgerät 16 festzukleben, zum Beispiel an einem PCB, einem Gehäuse oder ähnlichem.
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Bei einer mehrschichtigen Sicherheitshülle mit zerbrechlichen Leitern ist eine diskontinuierliche Schicht eines Klebkraft-Modifizierers 24 zwischen dem Substrat 22 und der ersten Maske 26 und zwischen den dielektrischen Schichten 28 und den darauffolgenden Masken 26 aufgetragen. Es ist zu beachten, dass die Verwendung von zerbrechlichen Leitern eine Option darstellt und dass zerbrechliche Leiter durch ein anderes Verfahren, das keine Release-Schicht einschließt, gebildet werden kann. Daher ist in 4 keine Release-Schicht gezeigt.
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Die Ausführungsformen haben jeweils das gleiche Grundprinzip. Die Sicherheitshüllen 20 umfassen ein Substrat 22, mindestens zwei Masken 26 und eine Klebstoffschicht 30 zum Festkleben der Sicherheitshülle 20 an dem Hauptgerät 16. Dielektrische Schichten 28 können zur Bildung einer Isolierung zwischen benachbarten leitenden Schichten 26 verwendet werden. Die Reihenfolge und die Anzahl der Schichten können sich abhängig von der Anwendung und dem erforderlichen Sicherheitsgrad ändern. Wie vorstehend erwähnt, können optional Release-Schichten 24 verwendet werden.
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Das Substrat 22 ist vorzugsweise eine Polymerfolie, üblicherweise eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie oder allgemein als Polyesterfolie bezeichnet), die eine Basis für eine Schaltung einer Sicherheitshülle 20 bildet. Wahlweise ist das Substrat 22 als Folie mit einer Dicke zwischen 25 μm und 175 μm, die abhängig von den Funktionsanforderungen auch größer sein kann, flexibel und kann auch andere Varianten einer Polymerfolie umfassen, zum Beispiel Polycarbonat, PEN, Polyimid, PVC, ohne hierauf beschränkt zu sein. Das Substrat kann durchsichtig oder undurchsichtig und pigmentiert sein, zum Beispiel schwarz oder weiß.
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Die Masken 26 sind aus einem Muster einer oder mehreren Leiterbahnen oder Leiter 46 gebildet, die vorzugsweise durch eine duroplastische oder thermoplastische leitfähige Tinte in variablen Bahnbreiten und serpentinenartigen Gittermustern über das Substrat 22 gedruckt sind und eine elektrische Leiterbahn zwischen einem Paar von Maskenanschlüssen 48 bilden. Vorzugsweise sind die Maskenanschlüsse 48 schlicht die Enden der Leiter 46. Eine Maske 26 kann einen, zwei oder mehr Leiter aufweisen, die die jeweiligen Paare von Maskenanschlüssen 48 miteinander verbinden, wie das graphisch in 17 dargestellt ist.
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Die leitfähigen Tinten können Silber, silberbeschichtetes Kupfer oder Gold sein, die leitfähige Tinte oder Widerstandstinte enthalten, deren jede ihre speziellen Eigenschaften besitzt, passend für die notwendige Voraussetzung für Betrieb und Funktionalität der flexiblen Schaltung der Sicherheitshülle 20. Abhängig von der beabsichtigten Funktionalität der flexiblen Schaltung der Sicherheitshülle 20 können mehrere Schichten vollständig isoliert oder an bestimmten Punkten verbunden gedruckt werden. Die leitfähige Tinte kann auch Carbon, Graphit, durchsichtiges leitfähiges Polymer oder eine andere leitfähige Tinte oder Widerstandstinte sein, deren jede ihre speziellen Eigenschaften besitzt, passend für die notwendige Voraussetzung für Betrieb und Funktionalität der flexiblen Schaltung der Sicherheitshülle.
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Die dielektrische Schicht 28 ist vorzugsweise ein UV-härtbares Tintensystem mit elektrisch isolierenden Eigenschaften und wird als Trennmittel verwendet, das es zulässt, mehrere Schichten leitfähiger Tinte oder mehrere Masken auf ein einziges Substrat 22 zu drucken. Zum Beispiel kann die dielektrische Schicht 28 durch ein Druckverfahren direkt über der ersten Maske 26 aufgebracht werden, um die erste Sicherheitsmaske 26 von der zweiten Maske 26 oder von anderen leitenden Schaltungskomponenten entweder der Sicherheitshülle 20 oder des Hauptgeräts 16 zu isolieren.
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Abhängig von der Funktionalität der Sicherheitshülle 20 kann die dielektrische Schicht 28 teilweise oder vollständig über die Oberseite eines Musters leitfähiger Spuren einer Maske gedruckt werden, um das Aufdrucken einer nachfolgenden Maske zu ermöglichen, wobei diese erforderlichenfalls von der ersten elektrisch isoliert bleibt. Eine Anzahl von leitfähigen/dielektrischen Schichten lässt sich nacheinander drucken.
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Die Klebstoffschicht 30 ist vorzugsweise ein druckempfindlicher Klebstoff (PSA = engl. pressure-sensitive adhesive), üblicherweise Acrylkleber, der bei Druckanwendung eine Haftung zwischen Flächen herstellt. Der Klebstoff kann als Klebtinte oder als Laminat aufgetragen werden. Die Klebstoffschicht 30 wird verwendet, um die Sicherheitshülle 20 an dem Hauptgerät 16 festzukleben. In einer alternativen Form kann der Klebstoff ein Flüssigkleber wie ein Expoxid oder feuchtigkeithärtendes Urethan etc. sein und wird zwischen der Sicherheitshülle 20 und dem PCB 16 verteilt oder gedruckt und dann durch Feuchtigkeit, Wärme- oder UV-Energie gehärtet und bildet eine dauerhafte Verbindung zwischen der Hülle und dem PCB. Diese Klebstoffart ist nicht druckempfindlich, könnte jedoch nach demselben Prinzip wie beschrieben wirken.
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Abhängig von dem Material des Hauptgeräts 16, an dem die Sicherheitshülle 20 festgeklebt wird, kann eine PSA-Variante mit speziellen Hafteigenschaften verwendet werden. Speziell die Haftung an dem Hauptgerät 16 muss stärker sein als die Haftung an dem Substrat 22, so dass bei einer Trennung der Sicherheitshülle 20 von dem Hauptgerät 16 die Klebstoffschicht 30 an dem Hauptgerät 16 haften bleibt, um die leitfähigen Spuren 46 der Masken 26 zu zerbrechen.
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Die Release-Schicht 24 ist vorzugsweise ein ultraviolett (UV)- oder infrarot(IR)- oder wärmegehärtetes Tintensystem, das verwendet wird, um für einen unterschiedlichen Haftungsgrad zwischen dem Substrat 22 und der Sicherheitsmaske 26 zu sorgen. Die Tinte ist somit ein Klebkraft-Modifizierer. Die Release-Schicht 24 ist diskontinuierlich und ist durch ein Druckverfahren in einem vorgegebenen Muster auf dem Substrat aufgebracht und ist keine vollständige Schicht, so dass Bereiche des Substrats 22 vorliegen, die nicht mit der Klebkraft-Modifizierertinte bedeckt sind. Wahlweise ist das Muster der Release-Schicht 24 ein einfaches Streifen- oder Punktmuster.
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Die 5A–C zeigen als Beispiel drei mögliche Muster von Leitern 46 zur Verwendung als Maske 26. 5A zeigt ein erstes Muster, bei dem die Maske 26 durch einen Leiter 46 gebildet wird, der an zwei Maskenanschlüssen 48 endet. Die Maskenanschlüsse 48 können schlicht die Enden des Leiters 46 sein. Zusätzliche Maskenanschlüsse 48 können zwischen den Enden des Leiters 46 gebildet sein, abhängig von den Anforderungen der Alarmschaltung. Ähnlich zeigt 5B ein zweites Muster, bei dem die Maske 26 durch einen Leiter 46 gebildet wird, der an zwei Maskenanschlüssen 48 endet. Das in 5B gezeigte Muster wird gebildet, indem das in 5A gezeigte erste Muster um eine durch die beiden Anschlüsse verlaufende Diagonale gedreht wird. 5C zeigt ein drittes Muster, bei dem die Maske 26 durch einen Leiter 26 gebildet wird, der an einem Paar von Maskenanschlüssen 48 endet. Das dritte Muster unterscheidet sich von den beiden anderen Mustern. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Maskenanschlüsse 48 als Kontaktkissen wirken. Jeder der Masken 26 sollte ein Leitermuster haben, das sich von dem Muster der anderen in der Sicherheitshülle verwendeten Masken unterscheidet.
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Idealerweise sind die Leitermuster derart gestaltet, dass sie einen Leiter bilden, der so dünn ist, wie das die Zuverlässigkeit zulässt, und der so angeordnet ist, dass Abschnitte des Leiters durch einen minimalen Abstand, der zuverlässig reproduzierbar ist und eingehalten werden kann, voneinander getrennt sind, so dass nicht andere Bereiche des Leiters 46 kurzgeschlossen werden. Das Leitermuster muss die Hülle 20 nicht vollständig ausfüllen. In der Tat kann die Hülle 20 verwendet werden, um andere Bereich des PCB 16 unsichtbar zu machen oder zu verbergen, wobei der Leiter lediglich verwendet wird, um einen kleinen Teil des PCB 16 zu schützen, zum Beispiel den Bereich, der den Mikrochip oder Mikroprozessor trägt.
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6 zeigt eine Mehrschicht-Sicherheitshülle 20. In dieser Ausführungsform sind alle drei Masken, die in 5 dargestellt sind, übereinandergelegt, um eine dreischichtige Sicherheitshülle 20 zu bilden. Wie 6 zeigt, überlappen die Zwischenräume zwischen benachbarten Bereichen der Leiter 46 in einer Schicht Bereiche der Leiter 46 der anderen Schichten. Dadurch ist es erheblich schwieriger, einen eindeutigen Weg durch die Sicherheitshülle 20 zu finden. In der einfachen Ausführungsform, die in 6 dargestellt ist, hat jede Maske 26 zwei Maskenanschlüsse 48, die durch einen einzigen Leiter 46 miteinander verbunden sind. Abhängig von der Alarmschaltung können die Masken mit jeweiligen Alarmanschlüssen verbunden, mit einer einzelnen Alarmschaltung in Reihe oder mit einer einzelnen Alarmschaltung parallelgeschaltet sein. Für die Parallelschaltung in einer speziellen Ausführungsform haben die Masken einen vorgegebenen Endwiderstand, und die Alarmschaltung ist geeignet, Änderungen des Widerstands der Verbindung über den Alarmanschlüssen zu überwachen und den Versuch einer Manipulation der Sicherheitshülle 20 anzuzeigen. Die drei Masken 26 haben jeweils ein Leitermuster 46, das aus einer Vielzahl von vorgegebenen Mustersätzen ausgewählt wird, und jedes der Leitermuster der Sicherheitsmasken einer beliebigen Sicherheitshülle ist anders.
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Ein Bruch eines der drei Leiter 46 würde das Stromsignal in dem entsprechenden Paar von Anschlüssen 48 ändern. Indem mehrere Masken mit Leitern 46, deren Muster sich nicht decken, einander überlagert sind, wird die Schaltkreisdichte der Sicherheitshülle 20 bedeutend erhöht und geht über das hinaus, was ansonsten mit einer einzigen Sicherheitsmaske erreichbar ist.
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Eine Maske mit einem dichteren Leitermuster sorgt für einen höheren Sicherheitsgrad, da es schwieriger wäre, die Maske 26 zu durchdringen, ohne den Leiter 46 zu brechen. Aus diesem Grund ist ein dünner Leiter 46, der über den gesamten Bereich der Maske dicht verteilt ist, vorzuziehen. Um die Empfindlichkeit der Maske 26 weiter zu erhöhen, besteht der Leiter 46 bevorzugt aus einem leicht zerbrechlichen Material oder ist so angeordnet, dass der Leiter bei dem Versuch, die Sicherheitshülle 20 zu entfernen, sofort bricht.
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7 zeigt eine mehrschichtige Sicherheitshülle 20 mit zwei Masken 26, die beide über einer Release-Layer 24 auf das Substrat 22 gedruckt sind, so dass das Substrat 22 an beiden Flächen eine Maske hat. Die äußere Maske 26 ist mit einer dielektrischen Schicht 28 bedeckt, und die innere Maske 26 ist mit der Klebstoffschicht 30 bedeckt.
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8 zeigt eine mehrschichtige Sicherheitshülle 20 mit drei Masken 26. Die erste Maske 26 ist über einer diskontinuierlichen Release-Schicht 24 auf das Substrat 22 gedruckt. Eine erste dielektrische Schicht 28 ist über die erste Maske 26 gedruckt. Eine zweite Release-Schicht 24 ist auf die dielektrische Schicht 28 und eine zweite Maske 26 über der zweiten Release-Schicht 24 auf die erste dielektrische Schicht 28 gedruckt. Eine zweite dielektrische Schicht 28 ist über die zweite Maske 26 gedruckt, und eine dritte Release-Schicht 24 ist auf der zweiten dielektrischen Schicht 28 gebildet, und eine dritte Maske 26 ist über der dritten Release-Schicht 24 auf die zweite dielektrische Schicht 28 gedruckt. Auf diese Weise lässt sich eine Sicherheitshülle 20 mit einer beliebigen Anzahl von Masken 26 bilden. Eine Klebstoffschicht 30 wird auf der letzten Maske (bei diesem Beispiel die dritte Maske) 26 aufgetragen, um die Sicherheitshülle 20 an dem Hauptgerät 16 festzukleben.
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9 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Hauptkomponenten einer an dem Hauptgerät 16 montierten Sicherheitshülle 20 in einer Konstruktion mit zwei Masken und einer Schaltung. Die Sicherheitshülle 20 hat ein Substrat 22, eine Release-Schicht 24, eine erste Maske 26, eine dielektrische Schicht 28, eine zweite Maske 26 und eine Klebstoffschicht 30, die die Sicherheitshülle 20 an dem Hauptgerät 16 festklebt. Die leitfähigen Spuren der ersten und der zweiten Maske 26 sind durch eine Öffnung 32 in der dielektrischen Schicht 28, die während des Druckens der zweiten Maske mit leitfähiger Tinte gefüllt wird, elektrisch miteinander verbunden. Solche Öffnungen sind als Durchkontaktierung bekannt. In diesem Fall handelt es sich um eine gedruckte Durchkontaktierung, da die Verbindung durch ein Druckverfahren hergestellt wird. Plattierte Durchkontaktierungen sind ebenfalls bekannt.
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10 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Hauptkomponenten einer an dem Hauptgerät 16 montierten offenen oder vollflächigen Sicherheitshülle 20 in einer Konstruktion mit zwei Masken und zwei Schaltungen. Die Sicherheitshülle 20 hat ein Substrat 22, eine Release-Schicht 24, eine erste Maske 26, eine dielektrische Schicht 28, eine zweite Release-Schicht 24, eine zweite Maske 26 und eine Klebstoffschicht 30, die die Sicherheitshülle an dem Hauptgerät 16 festklebt. Die leitfähigen Spuren der ersten und der zweiten Maske 26 sind durch die dielektrische Schicht 28 elektrisch isoliert. Es sind geeignete Mittel für die Verbindung der ersten Maske 26 mit der Alarmschaltung des Hauptgeräts 16 vorgesehen, die ohne elektrische Verbindung durch die zweite Maske hindurchführen.
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11 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Hauptkomponenten einer einflächigen Sicherheitshülle 20 in einer Konstruktion mit zwei Masken, bei der Metalldome 34 als leitendes Element für die Verbindung der Spuren der Sicherheitshülle 20 mit einem Gerät 16 verwendet werden und bei der die Hauptfläche zum Beispiel ein starres oder flexibles PCB ist. Diese Zeichnung zeigt die Sicherheitshülle von 9 mit hinzugefügten Metalldomen 34, 35. Eine ähnliche Anordnung kann für die Sicherheitshülle von 10, die zwei Masken und zwei Schaltungen umfasst, vorgesehen werden, indem die Durchkontaktierungen 32, die die leitenden Schichten 26 verbinden, entfallen und isolierte Durchgangsverbindungen für die Maskenanschlüsse 48 vorgesehen werden. Die zweite Maske 26 ist mit einer Verlängerung 36 ausgebildet, die einen Maskenanschluss 48 bildet. Die Klebstoffschicht 30 bedeckt nicht die Verlängerung, und unter der Verlängerung ist ein Hohlraum gebildet, der eine als Dom 34 bekannte gekrümmte Metallscheibe aufnimmt. Der Dom 34 verbindet den Maskenanschluss 48 mit dem Hauptgerät 16, insbesondere mit einer Alarmschaltung. Es ist ein weiterer Hohlraum gezeigt, der einen zweiten Dom 35 aufnimmt, der durch die Klebstoffschicht 30 von der leitenden Schicht 26 isoliert ist. Der Dom 35 ist ein Beispiel dafür, wie die Sicherheitshülle 20 über Schaltern angebracht werden kann. Der Dom 35 ist ein ergänzendes leitfähiges Element und wird verwendet, um einen zweipoligen Schalter an der Oberfläche des Hauptgeräts 16 zu schließen, der betätigt wird, indem direkt über dem Dom 35 ein externer Druck nach unten auf die Sicherheitshülle ausgeübt wird.
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12 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Hauptkomponenten einer einflächigen Sicherheitshülle 20 mit zwei Masken, bei der ein leitfähiges Material 40 verwendet wird, um die Spuren der Sicherheitshülle 20 mit dem Hauptgerät 16 zu verbinden, wobei die Oberfläche des Hauptgeräts 16 zum Beispiel ein starres oder flexibles PCB ist. Dieses Material kann anistrope oder istotrope leitfähige Klebstoffe umfassen, abhängig von der Gestaltung der Verbindung in Harz- oder in Folienform. Die Verbindung wird durch Polymerisation des Klebstoffs oder durch Druck, der von einem Vorsprung einer Umhüllung des Geräts ausgeübt wird, hergestellt. Das leitfähige Material 40 ersetzt die Dome 34 und die Verlängerungen 36 der leitenden Schicht 26 und verbindet die Maskenanschlüsse 48 mit der Alarmschaltung. Eine ähnliche Anordnung kann für die Sicherheitshülle 20 von 10 in einer Konstruktion mit zwei Masken und zwei Schaltungen vorgesehen werden, indem die Durchkontaktierungen 32, die die leitfähigen Schichten verbinden, entfallen und isolierte Durchgangsverbindungen für die Maskenanschlüsse 48 vorgesehen werden.
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13 ist eine Schnittansicht der Hauptkomponenten einer einflächigen Sicherheitshülle 20 in einer Konstruktion mit zwei Masken, wobei ein gedrucktes Carbonkissen 42 für die Verbindung der Spuren der Sicherheitshülle 20 mit dem Hauptgerät 16 verwendet wird und wobei die Oberfläche des Hauptgeräts 16 zum Beispiel ein starres oder flexibles PCB ist. Das Carbonkissen 42 ersetzt das leitfähige Material 40, das in der Ausführungsform von 12 verwendet wird. Eine ähnliche Anordnung kann für die Sicherheitshülle 20 von 10 in einer Konstruktion mit zwei Masken und zwei Schaltungen vorgesehen werden, indem die Durchkontaktierungen 32, die die leitfähigen Schichten verbinden, entfallen und isolierte Durchgangsverbindungen für die Maskenanschlüsse 48 vorgesehen werden.
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Die Carbonkissen 42 füllen vorzugsweise nicht den Hohlraum, der in der Klebstoffschicht 30 gebildet ist, so dass im entspannten Zustand keine direkte elektrische Verbindung zwischen den Maskenanschlüssen 48 und den Alarmanschlüssen besteht. Durch die Ausübung einer Kraft auf die Sicherheitshülle 20 direkt über den Carbonkissen 42, um die Sicherheitshülle elastisch zu verformen, gelangen die Carbonkissen jedoch in Kontakt mit dem Hauptgerät 16 und verbinden die Maskenanschlüsse 48 elektrisch mit den Alarmanschlüssen. In der typischen Weise wird die Verbindung mit den Carbonkissen 42 mittels Druck hergestellt, der von einem Vorsprung einer Umhüllung des Geräts ausgeübt wird. Auf diese Weise wird ein Alarmzustand durch das bloße Öffnen der Umhüllung des Geräts ausgelöst, noch bevor direkt versucht wird, die Sicherheitshülle 20 zu entfernen.
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14 ist eine vereinfachte Schnittansicht zur Darstellung des Ablösens von leitfähigen Schichten bei einer Konstruktion mit zwei leitenden Schichten. Wie dargestellt, wurden in der Ecke der Sicherheitshülle 20, in der das Substrat 22 abgehoben wurde, die leitfähigen Spuren 46 zerrissen, wodurch die leitfähigen Spuren 46 beschädigt und der Widerstand zwischen den Maskenanschlüssen 48 alarmiert wurde. In dem dargestellten Beispiel wurden die leitfähigen Spuren 46 an verschiedenen Stellen komplett zerstört. Bereiche der leitfähigen Spur der ersten Maske 26, die direkt auf dem Substrat 22 aufgebracht wurden, bleiben an dem Substrat 22 haften, doch Bereiche der leitfähigen Spur 46, die auf der Release-Schicht 24 aufgebracht wurden, bleiben an der dielektrischen Schicht 28 haften. Eine zusätzliche Trennung erfolgt zwischen der zweiten Maske 26 und der dielektrischen Schicht 28 aufgrund der durch die zweite Release-Schicht 24, die auf der dielektrischen Schicht 28 aufgetragen ist, bereitgestellten reduzierten Haftfestigkeit, die Bereiche mit geringer Haftung zwischen der dielektrischen Schicht 28 und der leitfähigen Spur der zweiten Maske 26 erzeugt. Dadurch bleiben Bereiche der leitfähigen Spur der zweiten Maske 26, die direkt auf der dielektrischen Schicht 28 aufgebracht wurden, an der dielektrischen Schicht 28 haften, doch Bereiche der leitfähigen Spur, die direkt auf der Release-Schicht 24 aufgebracht wurden, bleiben an der Klebstoffschicht 30 haften, die ebenfalls an der Hauptschicht 16 haften bleibt, nämlich aufgrund der reduzierten Haftfestigkeit zwischen der Release-Schicht 24 und dem Dielektrikum 28 und der im Vergleich zu der Haftfestigkeit zwischen der leitfähigen Spur und der dielektrischen Schicht 28 geringeren Haftfestigkeit zwischen der Klebstoffschicht 30 und der leitfähigen Spur. Dadurch werden die leitfähigen Spuren beider Masken 26 beschädigt, wenn das Substrat 22 von dem Hauptgerät 16 abgehoben wird.
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Es ist zu beachten, dass in den Schnittansichten der 9 bis 14 der Schnitt der Einfachheit halber entlang eines Leiters der Sicherheitsmaske 26 geführt wurde. Es versteht sich, dass die Bereiche der Maske 26, in denen sich keine Spur befindet, mit dem Material der darüberliegenden Schicht gefüllt sind, d. h. entweder mit dielektrischem Material oder mit Klebstoff, die beide elektrisch isolierend sind.
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In 15 ist der Versuch des Entfernens einer Sicherheitshülle 20 mit zerbrechlichen Leitern, wie vorstehend beschrieben, nach deren Anbringung an dem PCB 16 dargestellt. Wenn die Ecke der Sicherheitshülle 20 von dem PCB 16 abgehoben wird, wird der Leiter 46 auseinandergerissen, wobei ein Teil des Leiters an dem PCB 16 haften bleibt und ein Teil des Leiters an dem Substrat 22 oder dem Dielektrikum 28 haften bleibt. Tatsächlich entspricht das durch den Leiter 46 auf dem Substrat 22 und dem PCB 16 gebildete Muster dem Muster der Release-Schicht 24. Die Haftung zwischen dem Leiter 40 und dem Substrat 22 ist stärker als die Haftung zwischen dem Leiter 46 und dem Klebstoff 30. Jedoch ist die Haftung zwischen dem Leiter 46 und der Release-Tinte schwächer als die Haftung zwischen dem Leiter 46 und dem Klebstoff. Daher bleibt der Leiter 46 dort an der Klebstoffschicht 30 haften, wo das Release-Tintenmuster aufgetragen wurde, und bleibt dort an dem Substrat 22 haften, wo das Klebkraft-Modifizierermuster nicht aufgetragen wurde. Daher ist die Verbindung zwischen den beiden Maskenanschlüssen 48 nach der Trennung offen.
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Die 16 und 16A zeigen eine zusätzlich Sicherheitsmaßnahme, die vorstehend kurz beschrieben wurde. Zumindest einer der Maskenanschlüsse 48 ist durch eine elastische oder federbelastete Verbindung, die in den offenen Zustand vorgespannt ist, mit einem Alarmanschluss verbunden. 16 zeigt ein Hauptgerät 16 in Form eines PCB mit einer an diesem befestigten Sicherheitshülle 20. 16A ist eine vergrößerte auseinandergezogene Darstellung der beiden Verbindungen zwischen der Sicherheitshülle 20 und dem PCB 16. Für die Verbindung zwischen der Sicherheitshülle 20 und dem PCB 16 werden Metalldome 34 verwendet, die sich im entspannten Zustand jedoch federnd von den PCB-Anschlusskissen abheben. Zapfen 60, die an einem Teil des Gehäuses für das PCB 16 gebildet sind, sind so angeordnet, dass sie nach unten auf die Sicherheitshülle 20 drücken, um die Maskenanschlüsse 48 an die Dome 34 und die Dome 34 an die PCB-Anschlüsse zu drücken, so dass eine elektrische Verbindung hergestellt wird, wenn das Gehäuse geschlossen wird. Beim Öffnen des Gehäuses lösen sich die Zapfen 60 von der Sicherheitshülle 20, die Dome 34 entspannen sich, und die Verbindung wird unterbrochen, wodurch ein Alarmzustand entsteht. Die Dome 34 sind ein Beispiel eines elastischen Verbinders und die Carbonkissen von 13 ein anderes.
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17 zeigt eine Maske 26 mit zwei leitfähigen Spuren oder Leitern 46, deren jeder zwei Enden hat, die ein Paar von Maskenanschlüssen 48 bilden. Abhängig von der Komplexität der Alarmschaltung kann eine Maske eine beliebige Anzahl von Leitern 46 aufweisen.
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Zur besseren Darstellung und Beschreibung wurden die Zeichnungen vergrößert, doch in den bevorzugten Ausführungsformen liegt die Breite der leitfähigen Spuren und der Zwischenräume zwischen den Spuren in dem Bereich von 1 bis 1000 Mikron. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Spurbreite zwischen 200 und 300 Mikron verwendet. Dadurch entsteht ein guter Kompromiss zwischen Kosten und Sicherheitsgrad, da der Sicherheitsgrad umso höher ist, je schmaler die Breiten sind, doch umso teurer ist auch das Druckverfahren.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
