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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Speicherkarten, insbesondere auf
Speicherkarten mit vorgesehener Erdungseinrichtung.
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Speicherkarten werden im allgemeinen gefertigt aus einem geformten Kunststoffkörper, der
gegenüberliegende Seiten und Enden besitzt, aus einer Kombination Platine und
Steckverbinder, die im Körper eingebaut ist, und aus oberen und unteren
Metallabdeckungen, die am Oberteil und Unterteil des Körpers befestigt sind. Diese
Speicherkarten sind insbesondere nützlich in elektronischen Geräten mit einer sehr geringen Höhe, wie
zum Beispiel Laptop-Computer, die eine Breite von 21,25 cm, eine Tiefe von 27,5 cm (8½
inch mal 11 inch) und eine Höhe von viel weniger als 2,5 cm (ein inch) haben können.
Standard JEIDA-Karten haben eine Höhe von fünf Millimetern, so daß sie in dünne
Einschubschlitze des elektronischen Gerätes eingeführt werden können.
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Die Karten haben oft eine beträchtliche elektrostatische Ladung, welche vor dem
Verbinden dersignalkontakte der Karte und des Geräts eliminiert werden muß. Speicherkarten
werden gegenwärtig mit Erdungskontakten am vorderen Ende der Karten angeboten, die
geringfügig von den übrigen Kontakten hervorstehen, so daß die Karte vor dem Verbinden
der Signalkontakte geerdet wird. Eine elektrostatische Spannung von mehreren tausend
Volt kann jedoch eine große Distanz unterhalb 2,5 cm überbrücken, so daß Gefahr
besteht, daß eine statische Entladung zwischen den Signalkontakten auftreten kann, die
das System beschädigen kann. Folglich wäre ein statisches Entladesystem, das eine
frühzeitige Entladung der statischen Elektrizität auf einer Speicherkarte bewirkt, von
beachtlichem Wert.
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In der EP-A-0328077 wird ein elektronisches Gerät beschrieben, in welchem eine IC-Karte
mit Anschlüssen versehen ist, die durch eine Klappenvorrichtung geschützt sind, welche
in gleitender Bewegung das auf einer Seite der Karte befindliche Metallblech berührt. Das
Metallblech ist mit einem gegenüberliegenden Metallblech über eine Schraubenfeder
elektrisch gekoppelt, so daß eine elektrische Kontinuität zwischen der Klappe und den
Metallblechen gegeben ist. Die Klappe besitzt Vorsprünge, die dazu dienen, mit den
Kontaktstücken in Eingriff zu kommen, die in einem Gehäuse vorhanden sind, in das die
Karte einzuführen ist, so daß die Klappe zurückgezogen wird und die Metallbleche mit der
Erde verbunden werden. Diese Anordnung ist komplex bezüglich der vorhandenen
Vorsprünge auf einer Klappe zur Bewirkung des Erdkontaktes und sorgt nicht für eine
Erdung einer Erdungsfläche auf der Schaltplatine. Die vorliegende Erfindung möchte eine
einfache Ausführung bieten, welche die Erdung einer Erdungsfläche einer IC-Karte
ermöglicht, damit statische Elektrizität entladen werden kann.
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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine IC-Karte, die einen Rahmen
beinhaltet, welcher einen Formkörper mit gegenüberliegenden Seiten und Vorder- und
Rückseiten sowie eine Schaltplatinenbaugruppe, welche im Rahmen liegt und die eine
Platine mit einer Erdungsfläche und mehrere, auf der Platine montierte Schaltteile besitzt
umfaßt, wobei die Karte so konstruiert ist, daß sie in einen Einschubschlitz eines
elektronischen Geräts eingeschoben werden kann, bis die Kartenkontakte am vorderen
Ende der Karte mit den Gerätekontakten im Gerät in Berührung kommt, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Blechclips aus einem Material mit einer höheren Volumenleitfähig
keit als dem Körper an einer festen Stelle durch Sicherung um eine Seite des Körpers
montiert ist und an der Außenseite der Karte frei liegt, wobei der Clips mit der
Erdungsfläche in Berührung ist, um somit eine frühzeitige statische Entladung der Erdungsfläche
zusammen mit einem Erdungskontakt im elektronischen Gerät zu ermöglichen.
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Eine wahlweise Verbesserung der Erfindung kann dadurch gegeben sein, daß der Körper
ein Paar seitliche Wangen besitzt, die jeweils eine der Seiten bilden, so daß sich der
Blechclips zumindest teilweise um die erste seitliche Wange erstreckt, und daß die
Schaltplatine gegenüberliegende Flächen und Kanten hat, wobei die erste Kante der
Schaltplatine an eine erste Körperkante angrenzt und die Erdungsfläche der Schaltplatine
einen Teilbereich enthält, der auf einer der Platinenflächen und gegen einen Teilbereich
des Clips liegt, der wiederum gegen die seitliche Wange des Körpers liegt.
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Die IC-Karte kann so konstruiert sein, daß der Körper ein Paar seitliche Wangen besitzt,
wobei eine erste seitliche Wange obere und untere Vorsprünge sowie einen Schlitz besitzt,
und daß der Blechclips obere und untere Teile besitzt, die um die oberen und unteren
Vorsprünge gebogen sind, und wobei der Clips eine Zunge besitzt, die sich durch den
Schlitz erstreckt, und ein gebogenes Teil hat, das gegen die Erdungsfläche der
Schaltplatine liegt.
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Wahlweise ist ein zweiter ähnlicher Blechclips auf ähnliche Weise an einer festen Stelle
am Körper montiert, der an der dem erstgenannten Clips gegenüberliegenden Außenseite
der Karte frei liegt, wobei der Clips ebenfalls mit der Erdungsfläche verbunden ist, um so
eine statische Entladung der Erdungsfläche zu ermöglichen.
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Beim zweiten Aspekts der Erfindung handelt es sich um eine Kombination einer oben
definierten IC-Karte und einem elektronischen Gerät, das einen Schlitz mit
gegenüberliegenden Seiten zur Aufnahme der Karte besitzt, mit einem rückwärtigen Ende zur
anfänglichen Aufnahme der Karte und einem vorderen Ende, wobei das Gerät am vorderen
Ende mehrere Kontakte besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen
Erdungsanschluß für den bzw. jeden Ieitfähigen Clips besitzt, der so liegt, daß er in den Clips greift
und jegliche statische Aufladung an der Karte entlädt, wobei der Schlitz, gemessen
zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Ende, tief genug ist, um mehr als die Hälfte
der Kartenlänge aufzunehmen, und der Erdungsanschluß näher am rückwärtigen als am
vorderen Ende liegt, um somit eine frühzeitige Entladung einer statischen Ladung an der
Karte sicherzustellen.
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Der Körper des Kartenrahmens kann aus einem elektrisch leitenden Material geformt sein,
wobei der Ieitfähige Metallbereich in einem gewissen Abstand nach hinten von der
Vorderseite der Kartenseite liegt. Dadurch greift der Erdungsanschluß zunächst in das
mäßig hochohmige elektrisch leitende Material des Körpers zur teilweisen statischen
Entladung und greift später in den Metallteil des leitfähigen Bereichs zur vollständigen
Entladung. Die Karte besitzt vorzugsweise hochleitende Bereiche an den
gegenüberliegenden Seiten der Karte, und das elektronische Gerät besitzt vorzugsweise einen
Erdungsanschluß an den gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes, die so positioniert sind,
daß beide Anschlüsse gleichzeitig in die hochleitenden Bereiche an den
gegenüberliegenden Seiten der Karte greifen.
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Die Erfindung kann am besten durch die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele
der Erfindung erklärt werden, wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
gelesen werden, wobei
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Figur 1 eine isometrische Ansicht einer IC-Speicherkarte gemäß der vorliegenden
Erfindung und ein elektronisches Gerät in Form eines Laptop-Computers ist;
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Figur 2 eine Schnittdraufsicht der Speicherkarte und ein Teil des elektronischen Gerätes
nach Abbildung 1 ist;
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Figur 3 eine isometrische Explosionszeichnung der Speicherkarte nach Abbildung 2 ist;
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Figur 4 eine isometrische Ansicht nur des Rahmenkörpers der Speicherkarte nach
Abbildung 3 ist;
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Figur 5 eine Teilschnittansicht einer Speicherkarte aus der Linie 5-5 nach Abbildung 2 ist;
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Figur 6 eine Seitenansicht einer Kombination aus Steckverbinder und
Schaltplatinenbaugruppe der Karte nach Abbildung 3 ist;
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Figur 7 eine isometrische Ansicht eines leitfähigen Clips ist, der gemäß eines anderen
Ausführungsbeispiels der Erfindung konstruiert ist;
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Figur 8 eine Teilschnittansicht des Clips nach Abbildung 7 und einer Speicherkarte ist,
auf welcher er montiert ist, wobei der Clips beim Montagevorgang sowie ein Teil
eines zugehörigen Montagewerkzeugs gezeigt werden und
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Figur 9 eine Teilschnittansicht des Clips und der Karte nach Abbildung 8 ist, wobei der
Clips hier vollständig eingebaut ist.
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Figur 1 zeigt eine IC-Speicherkarte 10 (IC = integrierte Schaltung) der vorliegenden
Erfindung, die zum Einführen in einen Einschubschlitz 12 eines elektronischen Geräts 14
angepaßt ist; das hier gezeigte Gerät ist ein Laptop-Computer. Eine Bauart eines
elektronischen Computers hat eine Breite von 21,25 cm und eine Tiefe von 27,5 cm (8.5
inch auf 11 inch) sowie eine Höhe T, die so gering wie möglich ist, vorzugsweise geringer
als 2,25 cm (ein inch). Ein derartiger Laptop-Computer beanspwcht beim Transport
lediglich den Raumbedarf von gewöhnlichen Papierbögen bzw. von Heften. Bei der
Verwendung von Speicherkarten besteht eine große Sorge darüber, daß die Karte eine
beträchtliche elektrostatische Ladung besitzen kann, die vor dem vollständigen Einführen
in das elektronische Gerät eliminiert werden muß, um Schäden an den Bauteilen des
elektronischen Geräts zu vermeiden.
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Figur 2 zeigt die Speicherkarte 10 beim Einführen in den Schlitzeinschub 12 des Geräts
14. Die Speicherkarte beinhaltet einen Rahmen 16 mit den vorderen und rückwärtigen
Enden 20,22 und den gegenüberliegenden Seiten 24,26. Ein Steckverbinder 30 ist am
vorderen Ende des Rahmens montiert und besitzt mehrere Buchsenkontakte 32. Das
elektronische Gerät besitzt mehrere entsprechende Stiftkontakte 34 am vorderen Ende 36
des Schlitzeinschubs, welche vollständig in die Buchsenkontakte eingreifen, sobald die
Karte vollständig in den Schlitzeinschub eingeführt ist.
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Figur 3 zeigt Einzelheiten der Speicherkarte 10, welche den Rahmen 16 und den
Steckverbinder 30, der am vorderen Ende des Rahmens montiert ist, beinhaltet. Eine im
Rahmen montierte Schaltplatinenbaugruppe 40 beinhaltet eine Schaltplatine 42 und
mehrere auf der Platine montierte Schaltungselemente 44. Figur 6 zeigt, wie die
rückwärtigen Enden 46 der Buchsenkontakte 32 mit den leitfähigen Bahnen auf der Platine
42 verbunden sind. Der Rahmen 16 (Figur 3) beinhaltet einen Spritzgußkörper 50 und
obere und untere elektrisch leitfähige Abdeckungen 52,54, die auf die Ober- und Unterseite
des Rahmenkörpers 50 montiert werden können. Die Karte wird zusammengebaut, indem
zuerst die Kombination Platinenbaugruppe 40 und Steckverbinder 30 am Körper 50
installiert werden. Danach werden die oberen und unteren Abdeckungen 52,54 an den
gegenüberliegenden Flächen des Körpers befestigt. Es ist möglich, den Steckverbinder 30
als Teil des Rahmens zu formen, obwohl der Steckverbinder gewöhnlich getrennt gefertigt
wird.
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Figur 4 zeigt Einzelheiten des Formkörpers 50. Der Körper beinhaltet ein Paar seitliche
Wangen 60,62, die die gegenüberliegenden Seiten bzw. Seitenkanten 24,26 der Karte
bilden und eine hintere Wange 64, welche das rückwärtige Ende 22 der Karte bildet. Der
Körper hat weiterhin zwei Querwangen 66,68, die den Körper verstärken.
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Der Rahmen besitzt zwei hoch leitende Bereiche 70,72 an den gegenüberliegenden
Seitenkanten 24,26 der Karte. Die hochleitenden Bereiche werden gebildet durch zwei
Blechclipse 100,102, die aus einem Material wie z.B. vergoldetes Kupfer bestehen. Die
Clipse werden vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das einen Bahnwiderstand
hat, der nicht mehr als etwa eine Größenordnung höher ist als von Kupfer (dessen
elektrischer Bahnwiderstand 1,7 Mikroohmzentimeter ist). Die hoch leitenden Bereiche
70,72 können von den Erdungsanschlüssen des elektrischen Geräts berührt werden, um
vor dem Verbinden der Signalkontakte am vorderen Ende der Karte mit den
entsprechenden Kontakten am elektronischen Gerät jegliche elektrostatische Aufladung an
der Karte völlig zu entladen.
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Wie in Figur 2 gezeigt, ist das elektronische Gerät mit zwei Erdungskontakten oder -
anschlüssen 74,76 an den gegenüberliegenden Seiten des Einschubschlitzes versehen,
welche mit einer Erdungsfläche des elektronischen Geräts verbunden sind. Während die
Karte in den Einschubschlitz geführt wird, wischen die Erdungsanschlüsse 74,76 gegen
die hoch leitenden Bereiche 70,72 an den gegenüberliegenden Seitenkanten 24,26 der
Karte, um so einen Kontakt herzustellen. Die leitenden Bereiche der Karte sind mit dem
Erdpotential der Schaltung in der Schaltplatine verbunden. Wenn die Erdungsanschlüsse
in die leitenden Bereiche der Karte greifen, entladen die Anschlüsse somit jegliche
elektrische Ladung auf der Karte, noch bevor die Kontakte 32,34 auf der Karte und am
elektronischen Gerät sich berühren. Es ist nicht ungewöhnlich, daß eine elektrostatische
Ladung auf einer Karte eine Spannung von mehreren tausend Volt hat, die einen Funken
erzeugen kann, der 6 mm (ein-viertel inch) weit springen kann. Es ist daher
erstrebenswert, daß ein Anschluß den leitenden Bereich der Karte berührt, bevor die Kontakte der
Karte und des Geräts einen Abstand von 6 mm (ein-viertel inch) voneinander erreichen.
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Figur 5 zeigt Einzelheiten der Verbindung der Schaltplatinenbaugruppe 40 und einem
elektrisch leitenden Bereich 70 (Figur 4) des Rahmens. Die Schaltplatine 42 der
Baugruppe beinhaltet eine Erdungsfläche 80 aus einem elektrisch leitendem Material wie
z.B. Metallfolie, die mit den geerdeten Stellen der elektronischen Bauteile auf der Platine
verbunden ist. Die Erdungsfläche liegt auf den gegenüberliegenden Flächen 82,84 der
Platine neben den Kanten 85 auf der Platine. Ein Clips 100 erstreckt sich über die gesamte
Seite 106 des Körpers um dessen Formmaterial 112. Wenn die Karte, wie in Figur 5
gezeigt, zusammengebaut wird, liegt die Erdungsfläche 80 mit ihrer Vorderseite gegen eine
Fläche 86 des Clips, um den Clips zu erden. Somit wird, wenn ein Erdungsanschluß 74
den Clips berührt, die Erdungsfläche der Schaltplatine schnell mit dem gleichen Potential
belegt wie die Erde im elektronischen Gerät. Die untere Abdeckung 54 besitzt eine
Vorderseite 90, die sich waagerecht erstreckt, und einen Kantenteil 92, der gebogen ist
und sich hauptsächlich senkrecht erstreckt. Die Kante des Kantenteils liegt gegen die
Erdungsfläche bei 80 an, um zu gewährleisten, daß die untere Abdeckung 54 dasselbe
Erdpotential wie die Erdungsfläche der Schaltplatine und die leitenden Bereiche beibehält.
Die obere Abdeckung 52 hat eine Vorderseite 94 und einen gebogenen Kantenteil 96,
dessen Kante den leitenden Clips berührt, um die obere Abdeckung geerdet zu halten.
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Die Bauweise des elektronischen Geräts mit den Erdungsanschlüssen 74,76, die in die
leitenden Bereiche an den gegenüberliegenden Seiten der Karte greifen statt an ihren
gegenüberliegenden Vorderseiten, erlaubt eine Verringerung der Bauhöhe des
elektronischen Geräts. Das heißt, daß jeder Erdungsanschluß, wie z.B. 74, über die
Kartenoberfläche hinaus, in die er greift, ausreichend Platz benötigt; und durch die
Ausnutzung von Platz entlang der Breite oder Tiefe der Karte statt entlang ihrer Höhe kann
das elektronische Gerät sehr niedrig gebaut werden.
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Es ist möglich, einen einzigen Erdungsanschluß wie z.B. 74 statt zwei Erdungsanschlüssen
zu verwenden, um so das elektronische Gerät zu vereinfachen und seine Kosten zu
reduzieren. Es wurden jedoch Tests durchgeführt, die zeigen, das eine symmetrische
Erdung sehr erstrebenswert ist, da eine unsymmetrische Entladung der statischen Ladung
auf der Karte zu Schäden an den Schaltkreisen der Karte führen kann. Es ist daher
empfehlenswert, die beiden Erdungsanschlüsse 74,76 so anzuordnen, daß jeder einen
gegenüberliegenden Clips 100,102 zur gleichen Zeit berührt, um die statische Elektrizität
symmetrisch von der Karte abzuleiten.
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Der geformte Rahmenkörper 50 (Figur 4) kann aus dielektrischem Material (mit einem 10&sup5;-
fachen Widerstand von Kupfer) gebildet sein, so daß statische Entladungen nur auftreten,
wenn die Erdungsanschlüsse in die Clipse greifen. Es kann jedoch von Vorteil sein, das
Material 112 des Formkörpers aus elektrisch leitendem Material herzustellen, jedoch mit
einer Volumenleitfähigkeit von kleiner als die Hälfte und vorzugsweise kleiner als ein
Zehntel des Materials vom Clips 100. Dieser leitende Körper ist mit dem Erdpotential des
Clips und der Schaltplatine verbunden. In dieser Anordnung greifen die Erdungsanschlüsse
74,76 (Figur 2) zunächst in ein Erdmaterial mit mäßigem Widerstand, während sie in die
gegenüberliegenden Seiten 24,26 der Karte greifen.
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Der Vorteil liegt darin, daß die statische Entladung allmählicher vonstatten geht, da sie
über eine längere Zeitspanne auftritt. Dies führt zu einem kleineren Entladungsstrom und
einer kleineren Wahrscheinlichkeit, daß Schäden an der Karte und am elektronischen
Gerät verursacht werden. Das Vorhandensein der leitenden Clipse 100,102 stellt sicher,
daß, im Falle einer großen statischen Ladung auf der Karte, vor dem Berühren der
Kontakte am vorderen Ende der Karte die gesamte statische Ladung entladen wird. Durch
die Präsenz eines vollständig leitenden Körpers ergibt sich als zusätzlicher Vorteil der
Schutz gegen elektromagnetische Störungen.
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Figuren 7 - 9 zeigen einen weiteren Clips 120, der aus dünnem Blech geformt ist, das
zunächst in die in Figur 7 gezeigte Form gebogen ist. Der Clips hat eine Außenseite 121,
die auf der Außenseite des Speicherkartenkörpers liegen wird, obere und untere Teile
122,124, die um die oberen und unteren Flächen des Körpers liegen werden, und eine
Kontaktzunge 126. Der Clips ist zunächst, wie in Figur 8 gezeigt, auf den Körper 130 des
Speicherkartenrahmens montiert, wobei die Kontaktzunge sich bei 126A durch den Schlitz
128 in der seitlichen Wange 129 des Körpers erstreckt, und entlang einer Oberfläche 132
des Köpers, welche die Platine stützt, nach unten gebogen ist. Dann wird ein Werkzeug
134 verwendet, um den oberen Teil 122 fest um eine Körperlippe 136 zu biegen, damit der
Clips sicher festgehalten wird. Figur 9 zeigt die Schaltplatinenbaugruppe 40 in
eingebautem Zustand, wobei deren Erdungsfläche 80 mit der Vorderseite gegen den gebogenen
Teil 127A der Zunge 126A des Clips liegt, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
Die oberen und unteren Clipsteile bei 122A,124A liegen bei den oberen und unteren
Vorsprüngen 140,142 die seitlichen Wange 129 des Körpers. Es wird hier angemerkt, daß
die Richtung der Karte in Figuren 8 und 9 entgegengesetzt der Richtung von Figur 5 ist.
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Damit stellt die Erfindung eine Speicherkarte zur Verfügung, die in einen Einschubschlitz
eines elektronischen Geräts eingeführt werden kann und die sicherstellt, daß jegliche
statische Ladung auf der Karte vor dem Berühren der Kontakte der Karte und des Geräts
entladen wird. Die Karte besitzt einen elektrisch leitenden Metallbereich, der am geformten
Kartenkörper montiert und mit einer Erdungsfläche der Schaltplatine der Karte verbunden
ist, und das elektronische Gerät hat mindestens einen Erdungsanschluß für den Kontakt
mit dem leitenden Bereich. Der leitende Bereich liegt an einer Seitenkante der Karte, um
die benötigte Höhe des elektronischen Geräts zu minimieren. Die gegenüberliegenden
Seiten der Karte haben vorzugsweise leitende Clipse und das Gerät ein Paar
Erdungsanschlüsse zum Kontakt mit diesen. Der Körper des Rahmens kann hauptsächlich aus
elektrisch leitendem Material mit einem höheren Widerstand als die Clipse gefertigt
werden, um die statische Ladung allmählich zu entladen, wobei dann die Clipse den Rest
der Ladung schnell entladen können.