DE69626945T2

DE69626945T2 - Aktiver Steckverbinder für Chipkarte

Info

Publication number: DE69626945T2
Application number: DE69626945T
Authority: DE
Inventors: Bernard Robert
Original assignee: FCI SA; Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2016-11-30
Also published as: JPH09199243A; EP0782088A1; EP0782088B1; US5902152A; DE69626945D1; FR2743170B1; FR2743170A1

Description

Die Erfindung betrifft einen aktiven Verbinder für eine Mikroschaltungskarte (oder Chipkarte), d. h. einen Chipkarten-Verbinder, der ein Bauteil zur Steuerung von Lese-/ Schreibvorgängen der Karte aufweist, das einem Leserahmen zugeordnet ist, der einen Träger und Kontaktanschlüsse mit der Chipkarte aufweist.
Die Leserahmen für Chipkarten bekannter Art weisen Kontaktanschlüsse auf, die üblicherweise Schleifkontakte genannt werden und dazu bestimmt sind, die Kontaktbereiche der Karte, zum Beispiel einer Speicherkarte, die für Bank-, Telefonzellen-, Mobiltelefon-Anwendungen usw. verwendet wird, mit einer Elektronik zur Verarbeitung der in der Karte enthaltenen Informationen zu verbinden.
Bei den bekannten Systemen muss der Designer von Chipkarten benutzenden Anwendungen einerseits die Elektronikschaltungen seiner Anwendung, aber auch die Vorrichtungen zur direkten Verwaltung des Lesen-/Schreibens der Karte vorsehen, was zu einer Erhöhung der Zwänge in bezug auf den Platzbedarf seines Geräts und zu zusätzlichen Kosten für die Entwicklungszeit, Tests und verwendete Bauteile führt. Außerdem enthält dieses Design die Gefahr, die Verbindungslängen zu vergrößern, was aufgrund der hohen Frequenz und der Empfindlichkeit für elektromagnetische Störungen und aufgrund der eigenen Strahlung ungünstig ist.
Die wachsende Komplexität der Verwaltungsprotokolle des Lesen/Schreibens der Karte, und die Notwendigkeit, die Sicherheit der mit der Karte durchgeführten Vorgänge zu erhöhen, führt außerdem die Hersteller von integrierten Schaltungen dazu, Bauteile herzustellen, die den Designer von Chipkarten verwendenden elektronischen Anwendungen von der Verwaltung der Lese-/Schreib-Folgen oder -Protokolle der Informationen auf der Karte befreien.
In der Internationalen Patentanmeldung WO 96/24111, die Teil des Stands der Technik im Sinne des Artikels 54(3) EPÜ ist, beschreibt die Anmelderin die Herstellung eines Chipkarten-Verbinders, der ein Steuerbauteil enthält, von dem Eingangs-Ausgangsbereiche zwischen einigen der Anschlüsse zur Verbindung mit der gedruckten Schaltung der elektronischen Anwendung und einigen der Schleifkontakte mit Hilfe eines Verbindungsnetzes zwischengeschaltet sind.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine neue Gestaltung eines aktiven Verbinders mit erhöhter Integration vorzuschlagen, die den Vorteil hat, die Längen der elektrischen Verbindungen zu minimieren, die für schnelle Signale ungünstig sind.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, ein Steuerbauteil direkt unter einen Leserahmen einzubauen und sieht hierzu vor, einen Chipkarten-Verbinder herzustellen, der hauptsächlich aus einem Bauteil zur Steuerung von Lese-/Schreibvorgängen der Chipkarte und einem Leserahmen für eine Chipkarte besteht, wobei der Leserahmen einen Träger aus isolierendem Material aufweist, der Kontaktanschlüsse eines ersten Typs aufnimmt, die aus einer oberen Ebene des Trägers aus isolierendem Material vorstehen, um mit den Kontaktbereichen der Karte in elektrischem Kontakt zu stehen, wobei der isolierende Träger eine untere Ebene aufweist, aus der einerseits Kontaktanschlüsse eines zweiten Typs vorstehen, um mit Kontaktbereichen des Bauteils zur Steuerung von Lese-/Schreibvorgängen der Chipkarte in elektrischem Kontakt zu stehen, und andererseits Verbindungsbeine auf eine gedruckte Schaltung vorstehen, deren Höhe h einen Raum zwischen dem isolierenden Träger und der gedruckten Schaltung definiert, derart, dass das Steuerbauteil zwischen der unteren Ebene des isolierenden Trägers und der gedruckten Schaltung angeordnet ist.
Gemäß weiteren Merkmalen und Ausführungsformen der Erfindung:
- werden einer oder mehrere der Kontaktanschlüsse des ersten Typs von Zweigen verlängert, die sie mit entsprechenden Kontaktanschlüssen des zweiten Typs verbinden, um eine direkte Verbindung zwischen Kontaktbereichen der Chipkarte und Kontaktbereichen des Steuerbauteils herzustellen;
- bestehen die Verbindungsbeine aus den Laschen zur elektrischen Verbindung eines oder mehrerer der Kontaktanschlüsse des ersten Typs mit der gedruckten Schaltung;
- können eine oder mehrere Verbindungslaschen einen Seitenzweig zur Verbindung mit Kontaktanschlüssen des zweiten Typs besitzen;
- ist die Höhe der Verbindungsbeine so, dass die Seitenzweige auf die jeweiligen Kontaktbereiche des Steuerbauteils gedrückt werden, wodurch die elektrische Verbindung und der mechanische Halt des Steuerbauteils zwischen dem Verbinder und der gedruckten Schaltung gewährleistet werden;
- können einer oder mehrere der Kontaktanschlüsse des zweiten Typs einen Federabschnitt zum Befestigen und Halten des Steuerbauteils gegen die Unterseite des isolierenden Trägers aufweisen, wobei der Federabschnitt das Zusammendrücken der zweiten Kontaktanschlüsse mit den Kontaktbereichen des Steuerbauteils gewährleistet;
- besitzt der isolierende Träger Einführ-Anschläge für das Steuerbauteil unter dem isolierenden Träger;
- bestehen die Kontaktanschlüsse des ersten Typs und die Kontaktanschlüsse des zweiten Typs aus den oberen bzw. unteren Endbereichen allgemein gekrümmter Form von elektrischen Kontaktlamellen, die je im oberen bzw. unteren Bereich des isolierenden Trägers münden, wobei die Außenfläche des oberen Endbereichs mit einem entsprechenden Bereich der Chipkarte in elastischem Kontakt steht, während die Innenfläche des unteren Endbereichs mit einem entsprechenden Bereich des Steuerbautelis in elastischem Kontakt steht, und die Außenfläche des unteren Endbereichs mit einer entsprechenden Spur der gedruckten Schaltung in Kontakt steht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor, die darstellen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines aktiven Verbinders gemäß dem Prinzip der Erfindung,
die Fig. 2, 4, 5 Seitenansichten eines aktiven Verbinders im Schnitt gemäß mehreren Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 3 eine perspektivische Draufsicht im teilweisen Aufriss auf eine Ausführungsvariante der Erfindung,
Fig. 6 eine Ansicht von unten im teilweisen Aufriss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verbinders ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Ein Leserahmen besteht aus dem Träger 2 und Kontaktanschlüssen des ersten Typs oder Schleifkontakten 3, die auf der Oberfläche 4 des Trägers angeordnet sind, in einer sogenannten oberen Ebene des Rahmens liegen und dazu bestimmt sind, eine elektrische Verbindung mit Kontaktbereichen 5 einer Chipkarte 20 herzustellen. Der Träger besitzt eine Unterseite 6, die in einer sogenannten unteren Ebene des Rahmens liegt, welche in bezug auf eine gedruckte Schaltung 15 überhöht ist und so einen. Sitz für ein Steuerbauteil 1 begrenzt, wobei der Träger 2 über Verbindungsbeine 9 fest mit der gedruckten Schaltung 15 verbunden ist. Aus der Unterseite des Trägers treten Kontakte 7 aus, die eine direkte Verbindung zwischen Schleifkontaktanschlüssen 3 und Kontaktbereichen 18 des Bauteils 1 herstellen.
In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines aktiven Verbinders in Explosionsdarstellung gezeigt. Der isolierende Träger 2 weist Hohlräume 22 auf, aus denen die Schleifkontakte 3 austreten. Die Schleifkontakte 3 werden von Zweigen 10, 10' verlängert, die entweder über eine Verbindungslasche 11 eine direkte Verbindung mit einer entsprechenden Spur der gedruckten Schaltung, dies im Fall von nicht gesteuerten elektrischen Signalen, oder über einen Kontakt 7, der auf einem Kontaktbereich 18 aufliegt, eine Verbindung mit dem Steuerbauteil 1 ermöglichen, für die Signale, die durch dieses Bauteil gehen sollen. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 haben die Kontaktbereiche des Steuerbauteils 1 eine allgemeine U-Form und bilden so einen oberen Kontaktbereich und einen unteren Kontaktbereich 18 zur Verbindung mit der gedruckten Schaltung. Diese U-Form hat den Vorteil, die Gestaltung des Steuerbauteils im Vergleich mit einer Gestaltung zu vereinfachen, bei der das Steuerbauteil mit oberen und unteren Bereichen versehen ist, wie in Fig. 1 dargestellt. Diese Konfiguration ermöglicht ein eventuelles Lesen der Steuersignale in Höhe der gedruckten Schaltung. Das Steuerbauteil 1 kann Kontaktbereiche 18' aufweisen, die nicht mit den Schleifkontakten 3, sondern nur mit der gedruckten Schaltung über Spuren 19' verbunden sind, um die spezifischen Signale des Steuerbauteils zu transportieren, wie zum Beispiel seine Versorgungssignale, oder die für die Anwendung bestimmten Signale. In Fig. 3 kann man sehen, dass die Zweige 10 ggf. senkrecht schwebend in den Hohlräumen 22 montiert sind, und dass diese letzteren ein senkrechtes Anschlagelement 21 aufweisen können. In diesem Fall bildet das aus dem Schleifkontakt 3, dem Zweig 10 und dem Kontaktelement 8 bestehende Kontaktelement einen Federkontakt, dessen Kräfte zwischen dem Bereich 5 der Karte und dem Bereich 18 des Bauteils verteilt sind. Bezüglich der Schleifkontakte, die über Verbindungslaschen 11 direkt mit der gedruckten Schaltung verbunden sind, können die Zweige 10' seitlich austreten, ehe sie die untere Ebene schneiden, die von der Unterseite des Rahmens definiert wird, um seitlich einen ausreichenden Abstand zu den Verbindungsbereichen des Steuerbauteils zu haben. Die Zweige 10' können außerdem einen in den Rahmen überformten Bereich aufweisen, um ihren Halt zu definieren. Der Träger kann außer den komplementären Beinen 9 zur Auflage auf der gedruckten Schaltung, die ggf. von einer Rückhaltevorrichtung der Art Widerhaken (siehe Bezugszeichen 23 im in Fig. 4 dargestellten Beispiel) verlängert werden, Auflage- und Halteelemente 24 für das Bauteil 1 aufweisen.
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Schleifkontakte 3, die über die obere Ebene des Rahmens vorstehen, Teil eines Kontaktelements mit drei Zweigen sind, das in seinem Bereich unter der unteren Ebene des Rahmens einerseits einen Verbindungszweig 10' zur Verbindung mit der gedruckten Schaltung über eine Lasche 11, und andererseits einen seitlichen Zweig 12 aufweist, der im Kontaktanschluss 8 endet. Bei dieser Ausführungsform bilden die seitlichen Zweige 12 eine Feder für die Auflage des Bauteils 1 auf der gedruckten Schaltung, während die Kontaktelemente entweder eine im isolierenden Träger 2 überformte Haltezone aufweisen oder im isolierenden Träger eingeschlossen sein können, der in diesem Fall in zwei Teilen hergestellt wird. Vorteilhafterweise sind die Verbindungsbeine 9 mit einem Rückhalteelement 23 auf der gedruckten Schaltung versehen, und der isolierende Träger weist Wände 24 zur Zentrierung des Trägers in bezug auf das Bauteil auf. Das Bauteil kann vor der Montage des Leserahmens auf die gedruckte Schaltung geschweißt werden, oder die Einheit aus Träger und Leserahmen kann in einem Arbeitsgang montiert werden, wobei die Hohlräume 22 eine ausreichende Größe haben, damit eine Sichtprüfung der Schweißnähte der Bereiche 18 auf der gedruckten Schaltung möglich ist.
In den Fig. 5 und 6 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Bauteil 1 unter dem isolierenden Träger gehalten wird. Die Kontaktelemente 7 sind dann entweder das Ende eines Federkontakts in Kreuzform, der den Rückhalt des Bauteils gewährleistet und die Verbindung mit der gedruckten Schaltung über seine Außenseite 13 herstellt, wie man in Fig. 6 sieht, oder werden von einer Verbindungslasche 11 verlängert, wie man in Fig. 5 sieht. Das Einführen und Halten des Bauteils 1 in Stellung werden von Anschlägen 14 ermöglicht, die zum Beispiel mit einer schrägen Ebene, um das Einfügen des Bauteils zu ermöglichen, und mit einem freien Anschlag in Richtung des Herausziehens des Bauteils versehen sind.
Im Beispiel der Fig. 5 und 6 sind die Signale in Höhe der gedruckten Schaltung über die Kreuzköpfe 13 zugänglich. Im in Fig. 4 dargestellten Beispiel kann das Bauteil keinen Kontaktbereich auf seiner Unterseite besitzen. Versionen, bei denen einer der drei Zweige mancher Kontaktelemente weggelassen werden kann, ermöglichen es, die Verbindungen zu optimieren und in Höhe der gedruckten Schaltung nur die Nutzsignale zugänglich zu machen, und bleiben doch im Rahmen der Erfindung.
Die Schweißnähte der verschiedenen Laschen oder Verbindungsbereiche auf der gedruckten Schaltung können gemäß den üblichen Techniken des flachen Übertrags von elektronischen Bauteilen durchgeführt werden.

Claims

1. Aktiver Chipkarten-Verbinder, der aus einem Bauteil (1) zur Steuerung von Lese-/Schreibvorgängen der Chipkarte (20) und einem Leserahmen für eine Chipkarte besteht, der einen Träger (2) aus isolierendem Material aufweist, der Kontaktanschlüsse eines ersten Typs (3) aufnimmt, die aus einer oberen Ebene (4) des Trägers aus isolierendem Material vorstehen, um mit Kontaktbereichen (5) der Chipkarte in elektrischem Kontakt zu stehen, wobei der isolierende Träger eine Unterseite (6) aufweist, die in einer unteren Ebene liegt, aus der einerseits Kontaktanschlüsse eines zweiten Typs (7), um mit Kontaktbereichen (8) des Bauteils zum Steuern von Lese-/Schreibvorgängen der Chipkarte in elektrischem Kontakt zu stehen, und andererseits Verbindungsbeine (9, 11) auf eine gedruckte Schaltung vorstehen, deren Höhe (h) einen Raum zwischen dem isolierenden Träger und der gedruckten Schaltung (15) definiert, derart, dass das Steuerbauteil zwischen der unteren Ebene des isolierenden Trägers und der gedruckten Schaltung angeordnet ist.

2. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der Kontaktanschlüsse des ersten Typs (3) von Zweigen (10) verlängert werden, die sie mit entsprechenden Kontaktanschlüssen des zweiten Typs (7) verbinden, um eine direkte Verbindung zwischen Kontaktbereichen (5) der Chipkarte und Kontaktbereichen des Steuerbauteils herzustellen.

3. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Verbindungsbeine aus Zweigen (10') bestehen, die in Laschen (11) zur elektrischen Verbindung eines oder mehrerer der Kontaktanschlüsse des ersten Typs mit Spuren der gedruckten Schaltung (15) enden.

4. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Verbindungslaschen einen Seitenzweig (12) zur Verbindung mit Kontaktanschlüssen des zweiten Typs besitzen.

5. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Verbindungsbeine so ist, dass die Seitenzweige (12) auf die jeweiligen Kontaktbereiche (8) des Steuerbauteils gedrückt werden, wodurch die elektrische Verbindung und der mechanische Halt des Steuerbauteils zwischen dem Verbinder und der gedruckten Schaltung gewährleistet werden.

6. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der Kontaktanschlüsse des zweiten Typs einen Federabschnitt (13) zum Befestigen und Halten des Steuerbauteils gegen die Unterseite (6) des isolierenden Trägers aufweisen, wobei der Federabschnitt das Zusammendrücken der zweiten Kontaktanschlüsse mit den Kontaktbereichen des Steuerbauteils gewährleistet.

7. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanschlüsse des ersten Typs und die Kontaktanschlüsse des zweiten Typs aus den oberen bzw. unteren Endbereichen allgemein gekrümmter Form von elektrischen Kontaktlamellen bestehen, die je im oberen bzw. unteren Bereich des isolierenden Trägers münden, wobei die Außenfläche des oberen Endbereichs mit einem entsprechenden Bereich der Chipkarte in elastischem Kontakt steht, während die Innenfläche des unteren Endbereichs mit einem entsprechenden Bereich des Steuerbauteils in elastischem Kontakt steht, und die Außenfläche des unteren Endbereichs mit einer entsprechenden Spur der gedruckten Schaltung in Kontakt steht.

8. Aktiver Chipkarten-Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Träger Einführ-Anschläge (14) für das Steuerbauteil unter dem isolierenden Träger besitzt.