CN104158010B - 提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法及装置，其特征是所述的方法包括：首先，在PCB板正面用于固定SIM芯片的位置处制作一组SIM芯片焊盘，在PCB板正面的边缘处设置一组接插件焊盘，使SIM芯片焊盘与对应的接插件焊盘实现电气上的串联连接，在PCB板反面与SIM芯片焊盘相对位置设置一组电气连接的相配的金属接触面触点，完成SIM卡的制作；其次，在SIM卡安装座上设置一组金属簧片及一组接插件，金属簧片用于与SIM卡反面的金属接触面触点相接触从而实现电气连接，接插件用于与SIM卡正面的插座相接实现电气连接；所述的SIM卡安装座上设置的各金属簧片与对应的接插件电气串接相连。本发明采用双电气连接，具有安全可靠的优点。

Description

提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种物联网技术，尤其是一种物联网通信技术，具体地说是一种提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法。

背景技术

近年来车联网技术在我国开始推广应用，《道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求》、《道路运输车辆卫星定位系统平台技术要求》等行业标准及《汽车行驶记录仪》等国家标准相继修订。车联网技术通常采用2G/3G/4G等广域公用通信网络进行远程通信，车载通信终端要插入用户身份识别卡（SubscriberIdentityModule），通常称为SIM卡（UIM卡），对通信终端进行身份识别、鉴权、计费等。SIM卡与物联网通信终端电路可靠连接，是远程通信的基础。

目前物联网通信终端使用的SIM卡，使用的是与普通手机中相同的SIM卡，常见的有：2FF标准的标准SIM卡（25.0mm×15.0mm）；3FF标准的MicroSIM卡（15.0mm×12.0mm）；4FF标准的NanoSIM卡（12.3mm×8.8mm）。SIM卡由卡基板（一般为软性PVC塑料）和电路芯片本体粘合而成。SIM卡插入后，通过其芯片本体PCB上的金属面与通信终端上SIM卡座的金属簧片接触连接。由于车载通信终端的环境比手机的使用环境不同，存在以下问题：

物联网通信终端（如车载终端、室外终端）环境温度可能较高，使SIM卡常处于60℃以上，甚至80℃的环境温度，由于芯片本体和基板PVC塑料膨胀系数不同，SIM卡基板的PVC塑料基板会因高温而软化、膨胀，加之SIM卡座上接触簧片应力的作用，使SIM卡出现变形，这种变形不可逆且具有累积效应，变形部位一般都集中在接触面部分，变形后接触面向内凹陷，导致接触不良或接触不上。

物联网通信终端环境可能存在潮湿、高温、盐雾、冷热交替等状况，SIM卡与物联网通信终端的SIM卡座接触簧片接触面，长时间后可能出现氧化、锈蚀、疲劳变形等状况，导致接触不良或接触不上。

为了解决上述SIM卡在物联网通信终端中出现的问题，中国移动公司曾发行一种内部功能与SIM卡相同的集成电路芯片（5.0mm×6.0mm），8个引脚（其中有效引脚6个），直接焊接在通信终端电路板上，以下简称SIM芯片。采用这种SIM芯片可以解决上述问题，但是由于芯片是直接焊接在电路板上，机卡绑定，最终用户无法自主选择和更换通信运营服务商；同时物联网通信终端从生产调试到售出，往往有一段时间（有时半年以上），这段时间的SIM芯片的号码维持费、数据流量费，需生产企业向通信运营商支付，增加了企业产品成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的物联网车载SIM易受环境影响而导致接触不良影响正常通信，导致可靠性不高的问题，发明一种能明显提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法，同时提供一种相配套的装置。

本发明的技术方案之一是：

一种提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在PCB板正面用于固定SIM芯片的位置处制作一组SIM芯片焊盘，在PCB板正面的边缘处设置一组接插件焊盘，使SIM芯片焊盘与对应的接插件焊盘实现电气上的串联连接，在PCB板反面与SIM芯片焊盘相对位置设置一组电气连接的相配的金属接触面触点，然后将SIM芯片焊接固定在SIM芯片焊盘上，将一组插座与对应的接插件焊盘相连，完成SIM卡的制作；

其次，在SIM卡安装座上设置一组金属簧片及一组接插件，金属簧片用于与SIM卡反面的金属接触面触点相接触从而实现电气连接，接插件用于与SIM卡正面的插座相接实现电气连接；所述的SIM卡安装座上设置的各金属簧片与对应的接插件电气串接相连；

当SIM卡安装到SIM卡安装座上后，即能实现两组电气连接，一组为PCB板反面的金属接触面触点与金属簧片的电气连接，另一组为PCB板正面的插座与SIM卡安装座上的接插件的电气连接，两种电气连接中任一组或任一组中的一个电气连接点损坏不会影响整个SIM卡的正常工作，进而提高连接可靠性50%以上。

所述的PCB电路板为高温（不低于150℃）下不易变形的FPC柔性绝缘基材板，所述的FPC柔性绝缘基材板的厚度为0.10mm-0.20mm。

所述的SIM卡的外形尺寸与手机中的2FF标准SIM相匹配。

所述的SIM卡为QFN5*6-8封装。

本发明的技术方案之二是：

一种高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，包括SIM卡（1）和SIM卡座（2），其特征是所述的SIM卡由SIM芯片和PCB板组成，在PCB板上设有第二连接接口，第二连接接口的各接点与SIM芯片对应的触点串连连接，所述的SIM卡座（2）上设有与SIM芯片相接触的金属簧片和与第二连接接口相连的接插件插针，所述的金属簧片与对应的接插件插针电气连接。

所述的PCB板采用FPC柔性绝缘基材，厚度0.10mm至0.20mm。

所述的SIM芯片为QFN5*6-8封装。

所述的第二连接接口为金手指或接插件。

所述的SIM卡外形尺寸与手机中2FF标准的SIM卡相同。

本发明的有益效果：

本发明选用FPC柔性绝缘基材制作PCB板，使之在高温环境下不易变形；SIM卡上的电路芯片与SIM卡座采用双电气接口连接；比现有技术提高了连接可靠性；同时保持了与标准SIM卡兼容，有利于推广普及。

本发明结构简单，可靠性高，易于实现和普及，性价比高。

附图说明

图1是本发明的双面PCB板顶面及焊盘位置示意图。

图2是本发明的双面PCB板底面金属接触面示意图。

图3是本发明的双电气接口SIM卡座示意图。

图4是本发明的SIM卡与SIM卡座实物示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1-4所示。

一种提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法，它包括以下步骤：

首先，利用厚度为0.10mm-0.20mm，在高温（不低于150℃）下不易变形的FPC柔性绝缘基材板作为PCB板，在PCB板正面用于固定SIM芯片的位置处制作一组六个SIM芯片焊盘31-34，如图1所示，在PCB板正面的边缘（可为任意一边，图1中是长度方向的一边）处设置一组6个接插件焊盘41-46，使每个SIM芯片焊盘31-36与对应的接插件焊盘41-46实现电气上的串联连接，在PCB板反面与SIM芯片焊盘相对位置设置一组电气连接的相配的金属接触面触点21-26，如图2所示，然后将SIM芯片焊接固定在SIM芯片焊盘上，将一组插座与对应的接插件焊盘相连，完成SIM卡的制作；

其次，在SIM卡安装座上设置一组6个金属簧片61-66及一组接插件71-76，金属簧片61-66用于与SIM卡反面的金属接触面触点21-26相接触从而实现电气连接，接插件71-76用于与SIM卡正面的接插件焊盘41-46上对应的插座相接实现电气连接；所述的SIM卡安装座上设置的各金属簧片61-66与对应的接插件71-76电气串接相连，如图3所示；

当SIM卡安装到SIM卡安装座上后，即能实现两组电气连接，一组为PCB板反面的金属接触面触点与金属簧片的电气连接，另一组为PCB板正面的插座与SIM卡安装座上的接插件的电气连接，两种电气连接中任一组或任一组中的一个电气连接点损坏不会影响整个SIM卡的正常工作，进而提高连接可靠性50%以上，如图4所示。

本发明的SIM卡的外形尺寸可采用与手机中的2FF标准SIM相匹配的尺寸，也可根据车载需要自行设置。所述的SIM卡可采用QFN5*6-8封装或其它适合的形式封装。

详述如下：

图1为本发明的双面PCB板顶面及焊盘位置示意图，图中31—36，为焊接SIM芯片的焊盘，在焊盘31—36上焊接SIM芯片，SIM芯片为QFN5*6-8封装；图1中41—46为焊接接插件插座的焊盘，在焊盘41—46上焊接6P接插件插座，图1中焊盘31—36分别与焊盘41—46串联连接。

图2本发明的双面PCB板反底面金属接触面示意图，图中21-26为6个金属接触面触点，它们分别与PCB板正面的焊盘31—36连接，金属接触面触点表面镀金。

具体实施时，还应将焊接好SIM芯片和接插件的PCB板用环氧多组分硬性封装胶封装成与2FF标准SIM卡外形相同的SIM卡，厚度不超过0.9mm。

图3是本发明的双电气接口SIM卡座示意图，图中61—66为SIM卡座的6个金属簧片，71—76为接插件插针；当按上述步骤制作好的SIM卡插入后卡座后，SIM卡的6个反面的六个金属接触面触点21—26分别与SIM卡座的金属簧片61—66接触；SIM卡一端的6个6P接插件插座（即焊接在41-46上的接头）与SIM卡座上的接插件插针71—76连接，实现了电气双接口。

图3中18为SIM卡座的定位扣，19为防退扣，SIM插入到位时，定位扣18将与SIM卡上的定位槽啮合，同时防退扣19与SIM卡上防退槽啮合，防止终端振动时SIM卡发生移位。

图4为本发明的SIM卡和卡座的立体分解结构示意图，将SIM卡插入SIM卡卡座中后，通过定位扣18和防退扣19的作用，实现两者的可靠连接，使用中如果任一（或若干）金属簧片（61-66中的任一）与SIM卡底面的金属接触面（21-26中对应的一个接触面）发生不良接触，由于与该金属簧片串接的接插件插针（71-76中对应的插针）仍然与SIM卡上对应的插座（41-46中对应的一个）保持接触，而插座41-46与固定SIM芯片的焊盘（31-36中对应的一个）是串连的，因此接触不良的金属簧片实际仍然与SIM芯片保持电气连接，不会影响通信。这就大大提高了通信的可靠性。

实施例二。

如图1-4所示。

一种高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，包括SIM卡1（图1、2）和SIM卡座2（图3、4），所述的SIM卡由SIM芯片和PCB板组成，PCB板可采用FPC柔性绝缘基材制作，厚度为0.10mm至0.20mm之间，在PCB板的正面设有六个用于焊接SIM芯片的芯片焊片31-36，反面相对位置处设有相配的六个金属触点21-26（如图2），在PCB板顶上设有作为第二连接接口和六个焊接接插件插座的插座焊盘41-46，在插座焊盘41-46上焊接有六个插座或金手指，第二连接接口中的插座焊盘41-46与固定SIM芯片的芯片焊片31-36电气上串连连接。SIM卡座2上设有与SIM芯片相接触的6个金属簧片61-66和与第二连接接口相连的6个接插件插针71-76，所述的6个金属簧片61-66与对应的六个接插件插针71-76电气上串接连接。

详述如下：

图1为本发明的双面PCB板顶面及焊盘位置示意图，图中31—36为焊接SIM芯片的焊盘，在焊盘31—36上焊接SIM芯片，SIM芯片为QFN5*6-8封装。图1中41—46为焊接接插件插座的焊盘（或设置6个金手指），在焊盘41—46上焊接6P接插件插座，图1中焊盘31—36分别与焊盘41—46串联连接；所述的PCB板采用FPC柔性绝缘基材，厚度0.10mm至0.20mm。图2本发明的双面PCB板底面金属接触面示意图，图2中21-26为6个金属接触面，它们分别与PCB板顶面的焊盘31—焊盘36连接，金属接触面表面镀金：实施时，将焊接好SIM芯片和接插件的PCB板用环氧多组分硬性封装胶封装成与2FF标准SIM卡外形相同的SIM卡，厚度不超过0.9mm。图3是与本发明配合的SIM卡座示意图，图中61—66为SIM卡座的6个金属簧片，71—76为接插件插针；当上述SIM卡插入后，SIM卡的6个金属接触面21-26分别与SIM卡座的金属簧片61—66接触；SIM卡的6P接插件插座，与SIM卡座的接插件插针71—76连接，实现了电气双接口。图3中18为SIM卡座的定位扣，19为防退扣，SIM插入到位时，定位扣18将与SIM卡上的定位槽啮合，同时防退扣19与SIM卡上防退槽啮合，防止终端振动时SIM卡发生移位。

图4为本发明的SIM卡和卡座的立体分解结构示意图，将SIM卡1插入SIM卡卡座2中后，通过定位扣18和防退扣19的作用，实现两者的可靠连接，使用中如果任一（或若干）金属簧片（61-66中的任一）与SIM卡底面的金属接触面（21-26中对应的一个接触面）发生不良接触，由于与该金属簧片串接的接插件插针（71-76中对应的插针）仍然与SIM卡1上对应的插座（41-46中对应的一个）保持接触，而插座41-46与固定SIM芯片的焊盘（31-36中对应的一个）是串连的，因此接触不良的金属簧片实际仍然与SIM芯片保持电气连接，不会影响通信。这就大大提高了通信的可靠性。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种提高物联网通信终端用户身份识别卡连接可靠性的方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在PCB板正面用于固定SIM芯片的位置处制作一组SIM芯片焊盘，在PCB板正面的边缘处设置一组接插件焊盘，使SIM芯片焊盘与对应的接插件焊盘实现电气上的串联连接，在PCB板反面与SIM芯片焊盘相对位置设置一组电气连接的相配的金属接触面触点，然后将SIM芯片焊接固定在SIM芯片焊盘上，将一组插座与对应的接插件焊盘相连，完成SIM卡的制作；

其次，在SIM卡安装座上设置一组金属簧片及一组接插件，金属簧片用于与SIM卡反面的金属接触面触点相接触从而实现电气连接，接插件用于与SIM卡正面的插座相接实现电气连接；所述的SIM卡安装座上设置的各金属簧片与对应的接插件电气串联相连；

当SIM卡安装到SIM卡安装座上后，即能实现两组电气连接的双电气接口连接，一组为PCB板反面的金属接触面触点与金属簧片的电气连接，另一组为PCB板正面的插座与SIM卡安装座上的接插件的电气连接，两种电气连接中任一组或任一组中的一个电气连接点损坏不会影响整个SIM卡的正常工作，进而提高连接可靠性50%以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的PCB电路板为高温下不易变形的FPC柔性绝缘基材板，所述的FPC柔性绝缘基材板的厚度为0.1mm-0.20mm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的SIM卡的外形尺寸与手机中的2FF标准SIM相匹配。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的SIM芯片为QFN5*6-8封装。

5.一种高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，包括SIM卡（1）和SIM卡座（2），其特征是所述的SIM卡由SIM芯片和PCB板组成，在PCB板上设有第二连接接口，第二连接接口的各接点与SIM芯片对应的触点串连连接，所述的SIM卡座（2）上设有与SIM芯片相接触的金属簧片和与第二连接接口相连的接插件插针，所述的金属簧片与对应的接插件插针电气串联连接。

6.根据权利要求5所述的高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，其特征是所述的PCB板采用FPC柔性绝缘基材，厚度0.10mm至0.20mm。

7.根据权利要求5或6所述的高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，其特征是所述的SIM芯片为QFN5*6-8封装。

8.根据权利要求5所述的高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，其特征是所述的第二连接接口为金手指接插件。

9.根据权利要求5所述的高可靠性物联网通信终端用户身份识别装置，其特征是所述的SIM卡外形尺寸与手机中2FF标准的SIM卡相同。