DE19608990A1

DE19608990A1 - Chipkarte und Kartenleser für Chipkarten

Info

Publication number: DE19608990A1
Application number: DE19608990A
Authority: DE
Inventors: Egbert Jelinek; Stefan Dipl Ing Goss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-11
Also published as: US6112997A; EP0826186A1; JPH11504745A; WO1997033246A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Chipkarte nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 und von einem Kartenleser für Chipkarten nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 6 aus.

Aus der noch nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 19 501 620 ist ein Kartenleser für Chipkarten bekannt, der eine Kontaktanordnung mit Kontakten umfaßt, die bei im Kartenschacht des Kartenlesers arretierter Chipkarte mit den Kontakten des Mikrochips der Chipkarte elektrisch leitend verbunden sind. Die Kontakte der Kontaktanordnung sind in Einschubrichtung der Chipkarte so weit verlängert, daß die Verbindung mit den Kontakten auf der Chipkarte auch dann noch aufrechterhalten ist, wenn die Entnahme der Chipkarte eingeleitet ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Chipkarte mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch entsprechende Ausbildung der Kontakte auf der Oberfläche der Chipkarte eine Verlängerung der Gegenkontakte des Kartenlesers nicht erforderlich ist und dennoch die Kontaktierung bei Entnahme der Chipkarte für eine gewisse Zeit, die zur Beendigung eines noch aktiven Schreibvorganges ausreicht, aufrechterhalten ist. Auf diese Weise wird Aufwand und Material bei der Herstellung der Gegenkontakte eingespart. In der Regel sind die Kontakte elektrisch leitend mit einem Mikrochip verbunden, den die Chipkarte enthält. Dabei erstrecken sich die Kontaktflächen aus Designgründen meist über die gesamte Ausdehnung des entsprechenden Chipmoduls auf der Oberfläche der Chipkarte. Nichtbenötigte Kontaktflächen sind dabei beispielsweise mit dem Bezugspotential verbunden. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontakte erfordert, also lediglich eine entsprechende Aufteilung der Kontaktflächen auf der Oberfläche der Chipkarte und stellt keinen Mehraufwand im Vergleich zur herkömmlichen Aufteilung der Kontaktflächen dar.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch die entsprechende Ausbildung der Kontakte Datentransfers zwischen der Chipkarte und dem Kartenleser nicht nur beim Entnehmen der Chipkarte, sondern auch beim Einschieben und einem damit verbundenen Überhub, sowie bei Bewegungen der Chipkarte quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte in den Kartenleser, störungsfrei durchgeführt bzw. zu Ende gebracht werden können.

Durch die in den Ansprüchen 2 bis 5 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch 1 angegebenen Chipkarte möglich.

Vorteilhaft gemäß Anspruch 2 ist die Ausbildung der Kontakte so, daß es beim Überstreichen der Kontakte durch die Gegenkontakte zu keinem Kurzschluß zwischen einzelnen Kontakten kommt. Dadurch wird verhindert, daß es zu Datenverlusten oder zur Zerstörung des Mikrochips oder von elektronischen Bauteilen des Kartenlesers durch Kurzschluß kommt.

Der erfindungsgemäße Kartenleser mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6 hat den Vorteil, daß durch Abrundung der Gegenkontakte in und/oder quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte in den Kartenleser die Einführung und die Entnahme der Chipkarte nicht durch die Gegenkontakte blockiert werden kann.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Auflagefläche der Gegenkontakte auf der Chipkarte bzw. den Kontakten der Chipkarte verringert wird und auf diese Weise ein kleinerer Abstand zwischen den Kontakten auf der Chipkarte realisierbar ist, ohne daß es beim Überstreichen der Kontakte der Chipkarte durch die Gegenkontakte zu einem Kurzschluß kommt. Durch die auf diese Weise ermöglichte weitere Verlängerung der Kontaktflächen kann die Kontaktierung beim Einschieben oder Entnehmen der Chipkarte noch länger aufrechterhalten werden.

Durch die in den Ansprüchen 7 und 8 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch 6 angegebenen Kartenlesers möglich.

Vorteilhaft nach Anspruch 7 ist die Abstimmung des Rundungsradius für die Gegenkontakte auf die Abmessungen und Abstände der Kontakte der Chipkarte. Auf diese Weise werden Kurzschlüsse zwischen einzelnen Kontakten und damit Datenverluste bzw. die Zerstörung des Mikrochips oder von elektronischen Bauteilen des Kartenlesers verhindert.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Chipkartenlesers und eine Chipkarte, Fig. 2 die Kontaktierung der Kontakte der Chipkarte durch die Gegenkontakte in Einschubrichtung, Fig. 3 die Kontaktierung der Kontakte der Chipkarte durch die Gegenkontakte quer zur Einschubrichtung, Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 2, Fig. 5 eine Einzelheit aus Fig. 3, Fig. 6 und Fig. 7 Abmessungen in bzw. quer zur Einschubrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 kennzeichnet 1 eine Chipkarte mit einem Mikrochipmodul 5. Auf der Oberfläche der Chipkarte 1 sind im Bereich des Mikrochipmoduls 5 acht Kontakte 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 angebracht und elektrisch leitend mit dem Mikrochip verbunden. Sie dienen zur Kontaktierung von entsprechenden starren acht Gegenkontakten 20, . . ., 27 eines Kartenlesers mit einem Kartenschacht zur Aufnahme der Chipkarte 1. In Fig. 1 ist die Kontaktierung des ersten und des achten Kontaktes 10 und 17 der Chipkarte 1 mit dem ersten und dem achten Gegenkontakt 20 und 27 des Kartenlesers dargestellt. Die Gegenkontakte 20, . . ., 27 sind elektrisch leitend mit einem Mikroprozessor 40 des Kartenlesers verbunden. Die Kontakte 10, . . ., 17 auf der Oberfläche der Chipkarte 1 sind so angeordnet, daß in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Einschubrichtung jeweils zwei Kontakte und quer zur Einschubrichtung jeweils vier Kontakte nebeneinander angeordnet sind. Gemäß Fig. 1 wird die Chipkarte 1 der hänge nach in den Kartenschacht des Kartenlesers eingeführt. Es ist aber auch denkbar, die Chipkarte 1 der Breite nach in einen entsprechenden Kartenschacht einzuführen. In diesem Fall müßte die Anordnung der Kontakte 10, . . ., 17 auf der Oberfläche der Chipkarte 1 im Vergleich zur Darstellung der Fig. 1 um 90° gedreht werden. Es soll im folgenden keine Rolle spielen, ob die Chipkarte 1 der Länge oder der Breite nach in einen Kartenschacht einzuführen ist, da die Anordnung der Kontakte 10, . . ., 17 in Einschubrichtung immer dieselbe ist. Durch die Kontaktierung der Kontakte 10, . . ., 17 mit den entsprechenden Gegenkontakten 20, . . ., 27 sind mit Hilfe des Mikroprozessors 40 Schreib- und/oder Lesevorgänge auf dem Mikrochip der Chipkarte 1 möglich.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kontaktierung ist in Fig. 2 realistischer dargestellt. In Fig. 2 ist erkennbar, daß die Gegenkontakte 20, . . ., 27 abgerundet sind. Die Fig. 2 stellt drei Positionen der Chipkarte 1 beim Einführen in den Kartenschacht des Kartenlesers dar. In der oberen Darstellung A wird die Chipkarte 1 in Pfeilrichtung in den Kartenschacht eingeführt, und die Gegenkontakte 20, . . ., 27 berühren bereits die Kontakte 10, . . ., 17, obwohl die Chipkarte 1 eine Endposition 50 im Kartenschacht des Kartenlesers noch nicht erreicht hat. Auf diese Weise können bereits erste Daten ausgetauscht werden, beispielsweise Daten, die dem Mikroprozessor 40 des Kartenlesers den Beginn der Kontaktierung signalisieren. Der Mikroprozessor 40 kann dann weitere Schreib- und/oder Lesevorgänge einleiten. Aufgrund der Länge der Kontakte 10, . . ., 17 bleibt die Kontaktierung bis zum Anschlag der Chipkarte 1 am Schachtboden 45 des Kartenlesers gemäß Kartenstellung B der Fig. 2 aufrechterhalten. Dabei befindet sich die Chipkarte 1 in einer Überhubstellung, da der Schachtboden 45 nicht der Endposition 50 entspricht und die Chipkarte 1 beispielsweise durch eine am Schachtboden 45 angebrachte Feder in die Endposition 50 zurückgedrückt wird. Die Chipkarte 1 befindet sich dann in der Kartenstellung C der Fig. 2 und die Kontaktierung der Gegenkontakte 20, . . ., 27 mit den Kontakten 10, . . ., 17 ist mittig. Wird die Chipkarte 1 während eines Schreibvorgangs aus dem Kartenleser entnommen, so muß für eine zur Beendigung des Schreibvorgangs erforderliche Zeit die Kontaktierung aufrechterhalten werden, da sonst Datenverlust droht. Der Schreibvorgang dauert maximal 50 Millisekunden. Bei ausreichender Länge der Kontakte 10, . . ., 17 kann die Kontaktierung bis zur Beendigung des Schreibvorgangs aufrechterhalten werden. Auf diese Weise muß der Schreibvorgang beim Entnehmen der Chipkarte 1 aus dem Kartenschacht spätestens dann beendet sein, wenn die Chipkarte 1 die Kartenstellung A der Fig. 2 eingenommen hat.

Da die Abmessungen des Kartenschachtes für eine bequeme Karteneingabe und -ausgabe breiter sein muß als die Chipkarte 1, kann es vor allem beim Einschieben oder Entnehmen der Chipkarte 1 zu einem Kartenhub quer zur Einschubrichtung kommen. Eine solche Situation ist in Fig. 3 dargestellt. Eine entsprechend quer zur Endposition 50 verlaufende seitliche Normalposition 55 der Chipkarte 1 im Kartenschacht des Kartenlesers kann durch den seitlichen Hub der Chipkarte 1 bis zum Anschlag an der Seitenwand 60 des Kartenschachtes überschritten werden. Eine solche Situation ist als Kartenstellung A in Fig. 3 dargestellt. Die vier dargestellten Kontakte 10, . . ., 13 haben aufgrund ihrer Breite trotz des seitlichen Hubes der Chipkarte 1 Kontakt mit den entsprechenden Gegenkontakten 20, . . ., 23, so daß die Kontaktierung während dieses seitlichen Hubes aufrechterhalten wird. Bei Kartenstellung B gemäß Fig. 3 hat die Chipkarte 1 ihre seitliche Normalposition 55 eingenommen und die Kontaktierung der Kontakte 10, . . ., 13 mit den entsprechenden Gegenkontakten 20, . . ., 23 erfolgt mittig.

Fig. 4 zeigt eine Einzelheit aus der Kartenposition A der Fig. 2. Dabei ist der Abstand 30 in Einschubrichtung zwischen den beiden Kontakten 10 und 17 beispielhaft eingezeichnet. Dieser Abstand muß größer sein als die Ausdehnung der Gegenkontaktfläche des entsprechenden Gegenkontakts 20, . . ., 27 in derselben Richtung. Ansonsten kommt es beim Überstreichen der Kontakte 10, . . ., 17 durch die Gegenkontakte 20, . . ., 27 zum Kurzschluß zwischen einzelnen Kontakten 10, . . ., 17. Ein solcher Kurzschluß kann zu Datenverlust oder gar zur Zerstörung des Mikrochips und/oder des Mikroprozessors 40 führen.

Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der Kartenstellung A gemäß Fig. 3. Dargestellt ist der Abstand 35 zwischen den beiden Kontakten 12 und 13, die quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser benachbart sind. Dieser Abstand muß größer sein als die Ausdehnung der Gegenkontaktfläche des entsprechenden Gegenkontaktes 20, . . ., 27 in derselben Querrichtung. Ansonsten kommt es beim Überstreichen der Kontakte 10, . . ., 17 durch die Gegenkontakte 20, . . ., 27 zum Kurzschluß zwischen einzelnen Kontakten 10, . . ., 17. Ein damit eventuell verbundener Datenverlust oder die Zerstörung des Mikrochips und/oder des Mikroprozessors 40 soll jedoch verhindert werden.

Zur Verhinderung der genannten Kurzschlüsse sind die Abmessungen der Kontakte 10, . . ., 17 und die Rundungsradien der Gegenkontakte 20, . . ., 27 aufeinander abzustimmen. Dabei sind die Gegenkontakte 20, . . ., 27 auch quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser abgerundet, so daß es auch quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 nicht zur Blockade der Chipkarte 1 im Kartenschacht des Kartenlesers kommt. Der Rundungsradius in und/oder quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser für die Gegenkontakte 20, . . ., 27 und der Abstand 30 zwischen Kontakten 10, . . ., 17, die in Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser benachbart sind sowie der Abstand 35 zwischen Kontakten 10, . . ., 17, die quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser benachbart sind, müssen so gewählt sein, daß es beim Überstreichen der Kontakte 10, . . ., 17 der Chipkarte 1 durch die Gegenkontakte 20, . . ., 27 zu keinem Kurzschluß zwischen einzelnen Kontakten 10, . . ., 17 kommt.

Die entsprechend erforderlichen Abstände und Radien sind den Fig. 6 und 7 zu entnehmen. Zur Darstellung der Abmessungen ist in Fig. 6 die Einzelheit aus Fig. 4 weiter vergrößert. In Fig. 6 kennzeichnet 65 den Rundungsradius für die Abrundung der Gegenkontakte 20, . . ., 27 in Einschubrichtung der Chipkarte 1 beispielhaft am achten Gegenkontakt 27. Dabei liegt in Abänderung der Einzelheit aus Fig. 4 der achte Gegenkontakt 27 genau in der Mitte zwischen den beiden in Einschubrichtung benachbarten Kontakten 10 und 17 auf der Oberfläche 80 der Chipkarte 1 auf, ohne die beiden Kontakte 10 und 17 zu berühren. Die Oberfläche 80 der Chipkarte 1 bestimmt somit das Auflageniveau der Gegenkontakte 20, . . ., 27. Zwischen der Oberfläche 85 der Kontakte 10, . . ., 17 und der Oberfläche 80 der Chipkarte 1 besteht ein Abstand 75. Bei einem zulässigen höchsten Abstand 75 zwischen der Oberfläche 85 der Kontakte 10, . . ., 17 und der Oberfläche 80 der Chipkarte 1 von 0,018 mm und einem Rundungsradius in Richtung der Einführung der Chipkarte 1 von höchstens 3,3 mm muß der Abstand 30 zwischen Kontakten 10, . . ., 17, die in Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser benachbart sind, größer als 0,69 mm sein, damit es zu keinem Kurzschluß beim Überstreichen der Kontakte 10, . . ., 17 durch die Gegenkontakte 20, . . ., 27 zwischen den einzelnen Kontakten 10, . . ., 17 kommt. Dabei wird für den Abstand 30 zwischen Kontakten 10, . . ., 17, die in Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser benachbart sind, beispielsweise ein Wert von 0,8 mm oder 1 mm gewählt. Der gewählte Abstand ist in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet.

In Fig. 7, die eine weitere Vergrößerung der Einzelheit aus Fig. 5 darstellt, kennzeichnet 70 den Rundungsradius der Gegenkontakte 20, . . ., 27 quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser. In Abänderung der Einzelheit aus Fig. 5 liegt der dritte Gegenkontakt 22 genau in der Mitte zwischen den beiden quer zur Einschubrichtung benachbarten Kontakten 12 und 13 auf der Oberfläche 80 der Chipkarte 1 auf, ohne die beiden Kontakte 12 und 13 zu berühren. Bei einem Abstand 75 zwischen der Oberfläche 85 der Kontakte 10, . . ., 17 und der Oberfläche 80 der Chipkarte 1 von höchstens 0,018 mm und einem Rundungsradius 70 der Gegenkontakte 20, . . ., 27 quer zur Richtung der Einschubrichtung von höchstens 2 mm muß der Abstand 35 zwischen Kontakten 10, . . ., 17, die quer zur Einschubrichtung benachbart sind, größer als 0,535 mm sein, damit kein Kurzschluß beim Überstreichen der Kontakte 10, . . ., 17 durch die Gegenkontakte 20, . . ., 27 zwischen einzelnen Kontakten 10, . . ., 17 auftritt. Dabei wird beispielsweise für den Abstand 35 zwischen Kontakten 10, . . ., 17, die quer zur Einschubrichtung benachbart sind, ein Wert von 0,6 mm gewählt. Dieser gewählte Abstand ist in Fig. 7 durch das Bezugszeichen 36 gekennzeichnet.

Damit die Kontaktierung während eines beim Einschieben oder Entnehmen der Chipkarte 1 auftretenden Überhubs und/oder während einer zur Beendigung eines Schreibvorgangs erforderlichen Zeit beim Entnehmen der Chipkarte 1 aus dem Kartenschacht und/oder während eines quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser auftretenden Hubes, beim Einschieben, Entnehmen oder sonstiger Bewegung der Chipkarte im Kartenschacht aufrechterhalten werden kann, werden die Kontakte 10, . . ., 17 in Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser länger als 5,5 mm und quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte 1 in den Kartenleser breiter als 1,9 mm ausgeführt. Begrenzt werden die Abmessungen der Kontakte durch die Größe des Mikrochipmoduls 5. So sind bei einem Mikrochipmodul 5 der Länge 13 mm in Einschubrichtung und der Breite 10 mm quer zur Einschubrichtung Kontakte 10, . . ., 17 der Länge 6 mm in Einschubrichtung und der Breite 1,94 mm quer zur Einschubrichtung realisierbar.

Claims

1. Chipkarte (1) mit Schreib- und/oder Lesekontakten (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) auf der Oberfläche der Chipkarte (1), die zur Kontaktierung von entsprechenden starren Gegenkontakten (20, 21, . . ., 27) eines Kartenlesers mit einem Kartenschacht zur Aufnahme der Chipkarte (1) dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (10, . . ., 17) so ausgebildet sind, daß sie die Kontaktierung während eines insbesondere beim Einschieben der Chipkarte (1) in den Kartenschacht auftretenden Überhubs und/oder während einer zur Beendigung eines Schreibvorgangs erforderlichen Zeit beim Entnehmen der Chipkarte (1) aus dem Kartenschacht und/oder während eines quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser auftretenden Hubes, insbesondere beim Einschieben oder Entnehmen der Chipkarte (1) aufrechterhalten.

2. Chipkarte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (10, . . ., 17) so ausgebildet sind, daß es beim Überstreichen der Kontakte (10,. . ., 17) durch die Gegenkontakte (20, . . ., 27) zu keinem Kurzschluß zwischen einzelnen Kontakten (10, . . ., 17) kommt.

3. Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (30) zwischen Kontakten (10, . . ., 17), die in Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser benachbart sind, größer als die Ausdehnung der entsprechenden Gegenkontaktfläche in derselben Richtung ist.

4. Chipkarte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (35) zwischen Kontakten (10, . . ., 17), die quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser benachbart sind, größer als die Ausdehnung der entsprechenden Gegenkontaktfläche in derselben Querrichtung ist.

5. Chipkarte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (30) zwischen Kontakten (10, . . ., 17), die in Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser benachbart sind, größer als 0,69 mm ist, daß der Abstand (35) zwischen Kontakten (10, . . ., 17), die quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser benachbart sind, größer als 0,535 mm ist, daß die Kontakte (10, . . ., 17) in Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser länger als 5,5 mm sind, daß die Kontakte (10, . . ., 17) quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser breiter als 1,9 mm sind und daß zwischen der Oberfläche der Kontakte (10, . . ., 17) und der Oberfläche der Chipkarte (1), die das Auflageniveau der Gegenkontakte (20, . . ., 27) festlegt, höchstens ein Abstand von 0,018 mm besteht.

6. Kartenleser, insbesondere für Chipkarten (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Kartenschacht zur Aufnahme einer Chipkarte (1) und mit Gegenkontakten (20, . . ., 27) zum mechanischen Zusammenwirken mit Schreib- und/oder Lesekontakten (10, . . ., 17) auf der Chipkarte (1) und zur elektrisch leitenden Verbindung eines Rechners mit den Kontakten (10, . . ., 17), dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkontakte (20, . . ., 27) in und/oder quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser abgerundet sind.

7. Kartenleser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundungsradius (65, 70) in und/oder quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser für die Gegenkontakte (20, . . ., 27) so gewählt ist, daß es beim Überstreichen der Kontakte (10, . . ., 17) der Chipkarte (1) durch die Gegenkontakte (20, . . ., 27) zu keinem Kurzschluß zwischen einzelnen Kontakten (10, . . ., 17) kommt.

8. Kartenleser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundungsradius (65) der Gegenkontakte (20, . . ., 27) in Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser höchstens 3,3 mm beträgt und daß der Rundungsradius (70) der Gegenkontakte (20, . . ., 27) quer zur Richtung der Einführung der Chipkarte (1) in den Kartenleser höchstens 2 mm beträgt.