CN101174312B - 具有可拆卸天线的双接口用户识别卡适配器 - Google Patents

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Abstract

一种用于当今的用户识别卡槽中的双接口用户识别卡适配器，其可提供双接口电子信息存储卡。双接口用户识别卡载体包括软式电路板、微型用户识别卡、用以安置微型用户识别卡的外壳、以及固定微型用户识别卡的帽盖。微型用户识别卡具有小于一般用户识别卡的尺寸。微型用户识别卡可从容纳微型用户识别卡和天线的载体中分离。将微型用户识别卡的适配器插入到移动手机的用户识别卡槽中，可用于诸如无线通信的接触式电子通信，或用于诸如公共交通、支付(payment)以及射频识别(RFID)的非接触式电子通信。非接触式通信能够由RFID、近场通信或条形码来实施。

Description

具有可拆卸天线的双接口用户识别卡适配器
技术领域
本发明通常涉及电子电路卡，更具体地涉及一种用于接触式和非接触式通信的双接口电子信息存储卡的适配器。
背景技术
在工业和发展中国家中的人们，随着移动装置快速地取代较笨重且较大而难以携带的笔记本计算机，诸如智能卡的电子信息存储卡的使用在这几年得到快速地发展。在像中国和印度这样的发展中国家中这种趋势尤其明显，在这些国家中，新的基础架构是建立在最新的无线网络技术上而不是路上线路系统。在这些发展中国家中，随着这些国家中的经济成长已超越工业国家，移动手机的使用因此得到长足的进步。
智能卡能够用于包括移动电话、信用卡或自动取款卡(ATMcard)、高安全性识别和访问控制卡、付费电视的授权卡、公共交通以及公共电话付费卡的用户识别模块(SIM)的广泛应用中。在全世界，特别是在运行全球移动通信系统(GSM)的蜂窝网路的国家中，SIM卡得到普遍且广泛地使用，SIM卡是一个大小约为一张邮票的具有嵌入式集成电路的集成电路卡，SIM卡的嵌入式集成电路存储的信息包括移动电话服务用户的识别、签约信息、偏好、已存的电话号码、文本消息以及依据设计的其它类型信息。
当今市场上的智能卡有两种常见类型：“接触式”和“非接触式”智能卡。智能卡的第一种类型称为“接触式智能卡”，其具有形成电接触的小金芯片，以及另一个从该金芯片读取信息并写入信息到该金芯片上的小金芯片。接触式智能卡具有符合国际标准化组织(ISO)7816-2定义的一组接触、尺寸和位置。
智能卡的第二种类型称为“非接触式智能卡”，其具有与读卡器进行通信的集成电路芯片，例如经由射频识别(RDID)感应技术。普遍使用的非接触式智能卡是快速地处理优选为免提(hands-free)的交易，例如用于轨道交通系统，非接触式智能卡需要靠近天线，用于非接触式智能卡通信的标准定义于ISO 14443中。
当移动手机与非接触式读取器或写入器进行通信时，会在移动手机背面上出现通信障碍的问题，放置在移动手机背面上的组件，例如电池，有可能在非接触式通信期间产生干扰。因此，需要设计一种用以执行接触式和非接触式通信的双接口SIM卡适配器。
发明内容
本发明涉及一种用于当今的用户识别卡槽中的双接口用户识别卡适配器(或载体)，其可提供双接口电子信息存储卡。双接口SIM卡载体包括软式印刷电路板、微型SIM卡、覆盖微型SIM卡的外壳、以及固定微型SIM卡在适定位置的帽盖。微型SIM卡具有小于一般SIM卡的尺寸。微型用户识别卡可从容纳微型用户识别卡和天线的载体中分离。将微型用户识别卡的适配器插入到移动手机的用户识别卡槽中，可用于诸如无线通信的接触式电子通信，或是用于诸如公共交通、支付(payment)和射频识别(RFID)的非接触式电子通信。非接触式通信能够由RFID、近场通信或条形码来实施。
微型SIM卡包括八个接触垫C1到C8，其中通常不使用接触垫C4和C8。在本发明中，接触垫C4和C8与集成电路芯片上的RF输入垫连接，以进行非接触式通信。在一个实施例中，微型双接口SIM卡具有约15毫米长、12毫米宽和小于1毫米厚的尺寸，除此之外，双接口SIM卡载体的厚度小于1毫米，使得该双接口用户识别卡载体可插入于移动手机上的SIM卡插槽中。
软式印刷电路板具有第一主要表面，其可用以重新配置微型SIM卡的接触垫到SIM槽中的六个接触接脚。用于SIM槽连接的软式印刷电路板的第一主要表面上的六个接触垫记为C1-C3和C5-C7。在微型SIM卡的第二主要表面上具有八个接触垫，其除了六个接触垫C1-C3和C5-C7的外，额外具有两个接触垫C4和C8。微型SIM卡第二主要表面上的两个接触垫C4和C8用以连接到天线。软式印刷电路板具有一对导线，其连接到接触垫C4和C8，以连接到用于非接触式通信的天线的连接器。
天线包括可从软式印刷电路板的该对导线拆卸下来的连接器。天线的实施例可通过各种方法来制造，包括在印刷电路板上蚀刻金属线、线圈或在塑料纸上印刷导线。
一般而言，双接口卡载体包括电路板，具有第一主要表面与第二主要表面，该第一主要表面具有用于接触式通信的第一操作接口的多个接触，该第二主要表面具有用于非接触式通信的第二操作接口的多个第二接触；芯片卡，具有朝内表面，其具有与在第二主要表面的多个第二接触电连接的多个接触垫；以及芯片外壳，以安置芯片卡。
优选地，本发明描述一种防止被诸如贴附在手机背面上的电池所遮蔽的双接口SIM卡载体，载体在非接触式通信期间，可以放置双接口卡和非接触式读取器/写入器。
本发明的结构和方法将公开在以下实施例中，发明内容并不是用来限定本发明，本发明是借助于权利要求来界定的，该技术的这些和其它实施例、特征、目的以及优点将结合下述的实施方式、权利要求和附图来理解。
附图说明
根据本发明的特定实施例并且参考附图来说明本发明，其中：
图1A说明了依据本发明从具有包括具有第一尺寸的芯片卡的各种组件的双接口SIM卡载体的底部的透视图；
图1B说明了依据本发明从具有包括具有第一尺寸的芯片卡的各种组件的双接口SIM卡载体的顶部的透视图；
图2A说明了依据本发明在双接口SIM卡载体中堆叠各种组件的顶视图，其中双接口SIM卡载体包括电路板、芯片卡以及帽盖；
图2B说明了依据本发明在双接口SIM卡载体中堆叠各种组件的底视图，其中双接口SIM卡载体包括电路板、芯片卡以及帽盖；
图3说明了依据本发明安装在移动手机中的双接口SIM卡载体及附件；
图4说明了依据本发明的替代实施例的具有可掀式帽盖双接口SIM卡载体的示意图；
图5说明了依据本发明可安装到移动手机中的SIM卡插槽中的芯片外壳的芯片卡的透视图；
图6说明了依据本发明的替代实施例经由接触垫A1和A2连接天线到芯片卡的示意图；
图7说明了依据本发明的芯片卡的样品尺寸的实施例的示意图。
【主要组件符号说明】
10、90        双接口SIM卡载体
19            帽盖
20            芯片卡
21            朝内表面
22            朝外表面
23、43、51    角
30            电路板
31            第一主要表面
32            第二主要表面
33、34        定位导线
40            芯片外壳
41            第一槽
42            第二槽
50            帽盖
52            穿透孔
53、54        凸缘
60            移动手机
62            SIM卡槽
70            电池
71    背面表面
72    电池
74    天线
75    连接器
76    盖
81、82、83、84、85、86、87、88接触垫
91    可掀式帽盖
92    芯片外壳
93    槽
94    表面
95    穿透孔
A1、A2、102、104接触垫
105、106、107、108  线
109、110    间隙
C1-C8    接触垫
L、W、T    尺寸值
具体实施方式
本发明的结构性实施例和方法的描述将参考图1至图5来提供，应理解的是本发明并不局限于公开地特定实施例，而可使用其它特征、组件、方法以及实施例来实施本发明，在不同实施例中的相同元件通常是用相同的附图标记显示的。
图1A和图1B分别从底部的透视图(或底视图)和从顶部的透视图(或顶视图)对包括具有第一尺寸的芯片卡20的双接口SIM卡载体10中的各种组件进行了说明。双接口SIM卡载体10包括电路板30，例如软性印刷电路板、用以覆盖芯片卡10的外壳或芯片外壳40、以及适于外壳40以将芯片卡20保持在稳定位置的帽盖50。具有第一尺寸的芯片卡20的典型实例是微型双接口用户识别模块卡，或称用户识别卡。
典型的SIM卡槽62能够固定典型的SIM卡，SIM卡具有约25毫米长、15毫米宽和小于1毫米厚的插入大小的第二尺寸，载体10具有插入SIM卡的大小，例如小于1毫米厚，用以如图3所示地插入移动手机60的SIM卡槽62。芯片卡20，例如微型双接口SIM卡，其具有小于一般SIM卡的第二尺寸的第一尺寸，术语“微型”双接口SIM卡是指与一般SIM卡相比，其芯片卡20具有较小的尺寸，芯片卡20的实施例包括15毫米长、12毫米宽和小于1毫米厚的第一尺寸。
电路板30具有从底视的第一主要表面31和从顶视的第二主要表面32，电路板30的第一主要表面31包括用以在SIM卡槽62中形成连接的六个接触垫81、82、83、85、86、87。在电路板30的第一主要表面上的六个接触垫对应于芯片卡20上的接触垫C1-C3和C5-C7，以形成电接触。电路板30的第二主要表面32包括八个接触垫81、82、83、84、85、86、87、88，其具有六个接触垫C1-C3和C5-C7之外的接触垫C4和C8。在芯片卡20的第二主要表面上的接触垫C4与C8是用以连接到天线的连接器或端口，如图3所示，电路板30进一步包括一对定位导线(C4和C8)33、34，其具有足够的长度以越过诸如在手机背面的电池的遮蔽物，且其连接到天线74以供非接触式通信。
芯片外壳40具有用以固定芯片卡20的第一槽41，以及用以穿过该芯片外壳的定位导线的第二槽42，提供的第一槽41用以放置芯片卡20于芯片外壳40中。第一槽41的角23被截去一角度，以确保当放置芯片卡20于第一槽41中时能正确定向，在具有成角度的角23的第一槽41中，可依正确定向来插入芯片卡20。
芯片卡20具有带多个接触垫1-8(C1-C8)的朝内表面21和朝外表面22，芯片卡20的朝内表面21包括八个接触垫C1到C8，该八个接触垫C1到C8是依据ISO 7816-2的智能卡标准来指定和定义的，下表是根据ISO 7816-2所定义的接触垫。
    接触垫     定义 描述
    C1     Vcc 电源连接
    C2     RST 复位线
    C3   CLK 时钟信号线
    C4   RFU 预留作日后使用
    C5   GND 接地线
    C6   Vpp 编程电源连接
    C7   I/O 在读取器和智能卡间提供半双工通信信道的输入/输出线
    C8   RFU 预留作日后使用
表1
接触垫C1、C2、C3、C5、C6、C7指定为接口接脚，以实现如表1所述的功能，如所列出地接触垫中的两个C4和C8预留作日后使用，在本发明中，接触垫C4和C8作为集成电路芯片的芯片卡20的RF输入垫。接触垫C4和C8连接到天线74，如图3所示，因此提供诸如公共交通、移动支付、RFID以及其它类型的非接触式通信的非接触式通信。
帽盖50包括角51，当将帽盖放置于芯片外壳40时，其被截去一角度，以匹配与芯片外壳40的角的正确定位的角度。在正确定位时，可以将芯片卡20安置于具有成角度的角23的第一槽41中。帽盖50包括用以使导线穿过帽盖50的穿透孔(未于图中显示)，帽盖50进一步包括用以使一对导线33、34穿过帽盖50的穿透孔52。
图2A说明了依据本发明在双接口SIM卡载体10中堆叠有各种组件的顶视图，其中双接口SIM卡载体10包括芯片卡20、电路板30、芯片外壳40以及帽盖50。电路板30、芯片外壳40、芯片卡20以及帽盖50，这些组件中的每一个可从顶视图中显示其表面与尺寸。电路板30的顶视图显示具有八个接触垫81、82、83、84、85、86、87、88的第二主要表面32。芯片外壳40的顶视图显示第一槽41和布置在电路板30上的芯片外壳。芯片卡20经由芯片卡的成角度的角23和芯片外壳的成角度的角43互相匹配以正确定向来放置在芯片外壳40的第一槽中。帽盖具有放置在芯片外壳40的侧表面上的凸缘53、54，以使芯片卡20牢固地固定在外壳40中。帽盖50也具有与外壳40的成角度的角43相匹配的成角度的角51，以确保正确定向。
图2B说明了依据本发明在双接口SIM卡载体10中堆叠有各种组件的底视图，其中双接口SIM卡载体10包括该芯片卡、电路板30、芯片外壳40以及帽盖50。电路板30、芯片外壳40、芯片卡20以及帽盖50，这些组件中每一个可从底视图中显示其表面与尺寸。从底部来观察，首先遇到的第一组件是电路板30，第二个遇到的组件是芯片外壳40，第三个遇到的组件是芯片卡20，而第四个遇到的组件是帽盖50。电路板30的底视图显示具有六个接触垫81、82、83、85、86、87的第一主要表面31。芯片外壳40的底视图显示第一槽41和设置在电路板30上的芯片外壳。芯片卡20经由芯片卡的成角度的角23与芯片外壳的成角度的角43互相匹配，以正确定向来放置在该芯片外壳40的第一槽41中。帽盖具有放置在芯片外壳40的侧表面上的凸缘53、54，以使芯片卡20牢固地固定在外壳40中。帽盖50还具有与外壳40的成角度的角43相匹配的成角度的角51，以确保正确定向。
图3说明了依据本发明在移动手机60中安装双接口SIM卡载体及附加组件。移动手机60包括具有适宜放置一般SIM卡的尺寸的SIM卡槽62。在此使用的移动手机60包括但不局限于手机、个人数字助理(PDA)、移动音乐播放器以及其它类型的移动装置。电路板30的第一主要表面31具有面向SIM卡槽62且在SIM卡槽中形成电接触的六个接脚，电路板30的第二主要表面32具有面向芯片卡20且与芯片卡20的八个接触垫C1-C8形成电接触的八个接脚。将电路板30和芯片外壳40插入到移动手机60的SIM卡槽62中，芯片卡20系插入至该外壳40的第一槽41中，帽盖50使芯片卡20牢固地固定在外壳中40。将电池70放置在帽盖上并且位于移动手机60中。而将天线74连接到电池70的后表面71。
天线74包括具有用以连接到从电路板30延伸出的该对定位导线33、34的连接器75。该对定位导线33、34，在移动手机的背面上，该对定位导线33、34也可称为延长的尾部，其是指足够长而在移动手机的背面可以绕行的方式延伸而越过遮蔽物，例如电池72，的延长的尾部。天线74可从尾部或从电路板30所延伸的该对线圈33、34上拆卸。天线74的制造可使用各种技术来实施，这些技术包括了在印刷电路板上蚀刻金属线、线圈或在塑料纸上印刷导线。将盖76放置在天线上且安装到移动手机60背面的开阔区域中。
图4说明了依据本发明替代实施例的具有可掀式帽盖91双接口SIM卡载体90的示意图。双接口SIM卡载体90包括连接到可掀式帽盖91的芯片外壳92，可掀式帽盖91可将芯片卡20放置在芯片外壳92的槽93中，可掀式帽盖的表面94具有使该对导线穿过的穿透孔95。
图5说明了依据本发明可安置在移动手机60中的SIM卡插槽62中的芯片外壳40的芯片卡20的透视图。芯片卡20包括在大小上相对地小于一般SIM卡的微型SIM卡，芯片卡包括三个尺寸值，第一个尺寸值L约为15毫米，第二个尺寸值W约为12毫米，第三个尺寸值T约为1毫米。这些尺寸值是为本发明的一个实施例而设计的，在不脱离本发明的申请专利范围的情况下，三个尺寸值L、W和T中的每一个也可使用其它大于或小于的值。
图6说明了依据本发明的替代实施例经由接触垫A1和A2连接天线74到芯片卡100的示意图。芯片卡的实施例可具有可应用于图1到图4的如图5所示的芯片卡20或图6所示的芯片卡100的架构。附加的接触垫A1 102和A2 104在芯片卡上提供两个接触源，以经由该对导线33、34来连接到天线74。接触垫A1 102和A2 104中的每一个具有分别地由线105、106以及线107、108所形成的三角状顶盖。接触垫A1 102的线105是非中断线，而不像常规SIM卡沿着线105具有间隙(gap)109，因此，接触垫A1 102在芯片卡20的朝内表面21上形成具有非中断线的第一几何形状。类似地，接触垫A2 104的线108是非中断线，而不像常规SIM卡沿着线108具有间隙(gap)110，因此，接触垫A2 104在芯片卡20的朝内表面21上形成具有非中断线的第二几何形状。第一和第二几何形状可设计为具有各种不同的形状，在该实施例中，第一与第二几何形状类似于具有短边的大三角状顶盖的旋转外壳。
图7说明了依据本发明的芯片卡20或100的样品尺寸的实施例的示意图。如在符号图110中所示的芯片卡20或100的大小包括约15毫米的长度L和约12毫米的宽度W。这些接触垫的实际测量值也显示在图7中。图7中还显示芯片卡20或100介于左缘112和上缘114之间的距离，这些参数提供芯片卡20或100的一组典型大小，在不脱离本发明的精神的情况下，能够实施根据所建议尺寸形成的其它的变更和修饰。
本发明参考特定的典型实施例进行详细地描述，在不脱离本发明的权利要求书的情况下，可进行各种的修饰、改装和改变。因此，对本发明的原则而言，本说明书和附图仅为说明性的而不是限定性的，本发明是由以下随附权利要求书定义的。

Claims (11)

1.一种移动手机，其包括：
卡载体，其包括：
电路板，具有第一主要表面和第二主要表面，所述第一主要表面具有用于接触式通信的第一操作接口的多个接触，所述第二主要表面具有用于非接触式通信的第二操作接口的多个第二接触；
芯片卡，具有朝内表面，其具有与在所述第二主要表面中的所述多个第二接触电接触的多个接触垫；以及
芯片外壳，以安置所述芯片卡，
所述手机还包括用以放置所述芯片卡的朝外表面的帽盖，所述帽盖具有穿透孔，以将来自所述电路板的一对导线穿过所述帽盖到达所述可拆卸天线。
2.如权利要求1所述的手机，其中在所述电路板的所述第一主要表面中的所述多个接触包括面向芯片卡槽并且与所述芯片卡槽形成电接触的六个接触。
3.如权利要求1所述的手机，其中在所述电路板的所述第二主要表面中的所述多个第二接触包括与所述芯片卡的八个接触垫电接触的八个接触，其中两个接触垫作为RF信号垫并且连接到所述电路板的所述第二主要表面中的两个接触，所述第二主要表面的所述两个接触连接到可拆卸天线的端口。
4.如权利要求3所述的手机，其中所述对导线足够长以在非接触式通信期间越过遮蔽到达所述芯片卡，并且所述对导线电连接到所述电路板的所述第二表面中的所述多个第二接触，其与所述芯片卡的两个接触垫接触。
5.如权利要求4所述的手机，其中所述可拆卸天线具有与所述电路板的所述对导线连接的输入连接器，并且用以接收RF信号。
6.如权利要求5所述的手机，还包括布置在所述芯片卡和所述天线之间的电池，所述电池具有背面表面，其具有用以放置所述天线的凹入区域。
7.如权利要求1所述的手机，其中所述芯片卡具有约15毫米长、12毫米宽和小于1毫米厚的尺寸。
8.如权利要求1所述的手机，其中所述芯片卡包括微型双接口用户识别卡，其具有小于用户识别卡的尺寸。
9.如权利要求1所述的手机，其中所述电路板包括软式印刷电路板。
10.如权利要求1所述的手机，其中所述芯片卡包括第一天线接触垫和第二天线接触垫，所述第一天线接触垫和所述第二天线接触垫作为RF信号垫，以连接到可拆卸天线的连接器。
11.如权利要求1所述的手机，其中所述芯片卡包括第一天线接触垫和第二天线接触垫，在所述芯片卡的朝内表面上，所述第一天线接触垫具有不间断的线的第一几何形状，而在所述芯片卡的朝内表面上，所述第二天线接触垫具有不间断的线的第二几何形状。
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