CN108700656B

CN108700656B - 具有静电放电保护的智能卡读取器

Info

Publication number: CN108700656B
Application number: CN201680076913.9A
Authority: CN
Inventors: W·M·比尔斯
Original assignee: Dish Technologies LLC
Current assignee: Dish Technologies LLC
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2023-05-05
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: CA3009889A1; US20170185810A1; US9886600B2; EP3397989A1; CA3009889C; WO2017116849A1; CN108700656A; EP3397989B1

Abstract

各种实施例提供一种智能卡读取器，其包含智能卡读取器主体和智能卡触点。智能卡读取器主体是电耗散材料的单一连续块。随着智能卡插入到所述智能卡读取器主体中且与所述智能卡读取器主体的部分接触，已积聚在所述智能卡的塑料部分上的任何静电电荷通过所述智能卡读取器主体本身放电，并且接地。因此，避免损害耦接到所述智能卡读取器的电路以及容纳于所述智能卡中的嵌入式电路。

Description

具有静电放电保护的智能卡读取器

技术领域

本公开涉及用于智能卡读取器的静电放电保护。

背景技术

智能卡，又称为芯片卡或集成电路卡，是指容纳嵌入式电路的卡，所述嵌入式电路能够提供例如识别、验证以及数据存储的各种应用。通过将嵌入式电路电耦接到智能卡的表面上的多个接触垫来将嵌入式电路的信号引入到智能卡的表面。大部分智能卡具有八个接触垫。一般来说，接触垫中的六个定义为：VCC、GND、复位(Reset)、时钟(Clock)、Vpp以及串行数据I/O(Serial Data I/O)，同时两个接触垫保留以供将来使用。

智能卡读取器包含电耦接到壳体的内部电路的多个端子。在将智能卡完全插入到智能卡读取器中时，端子接触智能卡的接触垫，且因此将壳体的内部电路电耦接到智能卡的嵌入式电路。

智能卡和耦接到智能卡读取器的机顶盒电路尤其易受静电放电影响。智能卡通常由塑料制成，且众所周知，静电电荷可积聚在塑料上。举例来说，如果一个人在地毯上走动并且随后拿着智能卡，电荷可积聚在智能卡的塑料部分上。因此，在智能卡插入到智能卡读取器中并且与智能卡读取器的端子接触时，电弧可能发生并且损害智能卡的嵌入式电路以及壳体的内部电路。因此，需要静电放电保护以防止损害智能卡的嵌入式电路以及壳体的内部电路。现行方法通常利用例如二极管和电容器的标准电路以放电静电电荷。然而，这类方法的成本高，因为智能卡读取器的每一末端需要单独静电放电电路。此外，预计最终将采用需要多于常规八个接触垫的智能卡。举例来说，随着智能卡接触垫的数量从八个增加到十二个，为智能卡读取器的每一端子添加定制的专用静电放电保护电路的成本高且不可行。

发明内容

本公开提供一种具有静电放电保护的智能卡读取器。

根据一个实施例，智能卡读取器包含智能卡读取器主体和智能卡触点。智能卡读取器主体是电耗散材料的单一连续块。随着智能卡插入到所述智能卡读取器主体中且与所述智能卡读取器主体的部分接触，已积聚在所述智能卡的塑料部分上的任何静电电荷通过所述智能卡读取器主体本身放电，并且接地。因此，避免损害耦接到所述智能卡读取器的电路以及容纳于所述智能卡中的嵌入式电路。

根据一个实施例，智能卡读取器主体包含支撑部分、压杆(press-bar)、固持夹、导引部件以及接合部件。

根据一个实施例，整个智能卡读取器主体浸入微导电涂层中。

根据一个实施例，智能卡读取器主体由塑料制成，所述塑料具有嵌入于塑料本身中的导电材料。

根据一个实施例，在已制得智能卡读取器主体30之后，用耗散材料薄层喷涂智能卡读取器主体或其与智能卡接触的部分。

本文中所公开的智能卡读取器产生一种智能卡读取器，其提供静电放电保护而无需用于每一智能卡触点的单独静电放电保护电路。

附图说明

在结合附图使用时，根据以下详细描述更好地理解本公开的前述和其它特征和优势，这些特征和优势将更加容易理解。

图1是包含根据如本文中所公开的一个实施例的智能卡读取器的系统。

图2是根据如本文中所公开的一个实施例的智能卡读取器的简化角视图。

图3是根据本文中所公开的一个实施例的其中智能卡读取器主体的一部分剖开展示的智能卡读取器以及定位成插入的智能卡的简化角视图。

图4是根据本文中所公开的一个实施例的安装在电路板上的智能卡读取器以及插入到智能卡读取器中的智能卡的简化角视图。

图5是根据本文中所公开的一个实施例的插入有智能卡的智能卡读取器的第一简化截面图。

图6是根据本文中所公开的一个实施例的插入有智能卡的智能卡读取器的第二简化截面图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述某些特定细节以便提供对本公开的各个实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将理解，本公开可在不存在这些特定细节的情况下实践。在一些情况下，不描述与静电放电相关联的熟知细节以避免混淆本公开的实施例的描述。

贯穿本说明书提及“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例结合描述的特定特征、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在不同位置中出现短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必都是指同一实施例。此外，在一或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合。

在附图中，相同参考标号标识类似特征或元件。附图中特征的大小和相对位置未必按比例绘制。

图1是包含根据本文中所公开原理的智能卡读取器12的系统10。系统10包含机顶盒14，其通过第一电缆18耦接到显示装置16且通过第二电缆22耦接到通信网络20。系统10包含配置成容置和读取智能卡24的智能卡读取器12。智能卡24具有第一侧面26和第二侧面28。第二侧面28包含接触垫，其电耦接到容纳于智能卡24内的嵌入式电路。

机顶盒14配置成通过通信网络20接收从内容服务供应商发射的节目内容，并且将节目内容输出到显示装置16。节目内容可呈视频、音频、数据、多媒体形式或适合于通过通信网络20发射的其它形式。

通信网络20便于节目内容从内容服务供应商发射到机顶盒14。通信网络20可在有线或无线通信系统相关联的网络拓扑中包含任何类型的有线或无线通信系统，例如卫星、天线、电缆以及服务器。在一个实施例中，内容服务供应商是通过包含天线和卫星的卫星通信网络发射内容的直接广播卫星服务提供商。

图2是根据本文中所公开原理的智能卡读取器12的简化角视图。智能卡读取器12包含智能卡读取器主体30和智能卡触点32。

与图3-6同时查看图2是有益的。图3是其中智能卡读取器主体30的压杆36的一部分剖开的智能卡读取器12以及智能卡24的简化角视图。图4是安装在电路板50上的智能卡读取器12以及插入到智能卡读取器主体30中的智能卡24的简化角视图。图5是插入有智能卡24的智能卡读取器12的沿着图2中所示轴5的第一简化截面图。图6是插入有智能卡24的智能卡读取器12的沿着图2中所示轴6的第二简化截面图。

智能卡读取器主体30是单一连续块且耦接到地面。在一个实施例中，智能卡读取器主体30耦接到电路板50的接地端。在另一实施例中，智能卡读取器主体30接地到壳体。如下文中将进一步详细论述，智能卡读取器主体30由电耗散材料制成。

如图2中所示，智能卡读取器主体30包含支撑部分34、压杆36、固持夹38、导引部件40以及接合部件41。

支撑部分34为智能卡读取器主体30提供底板。如图4和5中所示，支撑部分34配置成在将智能卡24插入到智能卡读取器主体30中时支撑智能卡24。另外，支撑部分34保护智能卡触点32。具体地说，参看图5和6，支撑部分34将智能卡触点32中的每一个同时固持在固定位置中，使得智能卡触点32在完全插入时接触智能卡24的接触垫52。

压杆36配置成在插入时与智能卡24的第一侧面26物理接触。如图4中所示，压杆36上覆于接触垫52和智能卡触点32的智能卡接触部分44，以确保在插入智能卡24时在智能卡触点32与接触垫52之间得到恰当电连接。

固持夹38配置成在插入时对智能卡24施加物理力。具体地说，如图4中所示，固持夹38施加向下力到智能卡24的第一侧面26上以确保智能卡24保持稳定。

导引部件40导引智能卡24的插入。支撑部分34和导引部件40一起形成容置智能卡24的槽位42。也就是说，参看图3和4，智能卡24插入在导引部件40与支撑部分34之间。

接合部件41用于将智能卡读取器主体30安装到电路板50。具体地说，如图4中所示，接合部件41插入到电路板50的相应插孔中。

智能卡触点32配置成产生与智能卡24的接触垫52的电连接。如图3和5中所示，智能卡触点32中的每一个包含智能卡接触部分44、安装部分46以及电路板接触部分48。智能卡接触部分44配置成接触智能卡24的第二侧面28上的接触垫52，以产生电连接。如图5和6所示，安装部分46由支撑部分34固定。换句话说，如先前论述，支撑部分34由其相应安装部分46来将智能卡触点32中的每一个同时固持在固定位置中，使得智能卡触点32在插入时接触智能卡24的接触垫52。电路板接触部分48配置成接触电路板的衬垫以产生电连接。

应注意，虽然在图2-6的实施例中展示相邻行中的十二个智能卡触点，但是可存在任何数量的智能卡触点，并且智能卡触点可具有任何配置。

智能卡触点32可使用目前已知或后续研发技术来形成。举例来说，智能卡触点32可通过使用成形压力机(forming press)冲压导电材料的平片来形成。导电材料可包含通常用于电触点的材料，例如铜、铝、钨、银、金、钛、铂、钽或其组合。优选的材料为铜合金。智能卡触点32还可在接触部分上具有金镀层。

如先前论述，智能卡读取器主体30是单一连续块。具体来说，整个智能卡读取器主体30由具有由电耗散材料制成的暴露表面的单一块制成。一般来说，电耗散材料是微导电性的，但主要是电阻性的。因此，相比于导电性材料和电阻性材料，耗散材料使得电荷以缓慢且可控方式放电到地面。一般来说，耗散材料的表面电阻率在1×10⁶Ω/平方与1×10¹²Ω/平方之间，或总体积电阻率在1×10⁵Ω/厘米与1×10¹¹Ω/厘米之间。

耗散材料的使用提供防止静电放电事件的静电放电保护，这通常以数千或数十万伏测量。换句话说，随着智能卡24插入到槽位42中且与支撑部分34和导引部件40且最终与压杆36接触，积聚在智能卡24的塑料部分上的任何静电电荷通过智能卡读取器主体30本身放电，并且接地。因此，避免损害机顶盒14的内部电路以及容纳于智能卡24中的嵌入式电路。

如参照图2-6所论述，智能卡读取器主体30，具体地说支撑部分34，处于机械和电接触中以固定所有智能卡触点32。因此，智能卡读取器主体30的耗散材料的电阻率应足够大，使得来自智能卡24的电信号将不因通过智能卡读取器主体30耗散或两个相邻智能卡触点32之间的短路而降级。另外，智能卡读取器主体30的耗散材料的电阻率应足够小，以在电弧发生之前放电积聚在智能卡24的塑料部分上的任何静电电荷。此外，智能卡读取器主体30的耗散材料的电阻率必须足够大以防止在智能卡读取器主体30耦接到地面时功率泄漏。也就是说，从所有智能卡触点32到地面应仅有一小涓流电流。在优选实施例中，主体30的体电阻率在5兆欧姆/厘米与50兆欧姆/厘米之间。

如在图6中可最好地看见，从智能卡延伸到电路板的所有电触点46机械地固持在智能卡读取器主体30中，且具体来说，在支撑部分34中。作为这一机械连接的结果，智能卡触点32中的每一个也通过支撑部分34彼此电连接。这具有特定优势，即它们之间不会形成静电放电。在高电压经放置在智能卡触点32中的任一个上或与智能卡读取器主体30相邻的情况下，其将立刻耗散且运载到地面，这是因为智能卡读取器主体30具有电耗散材料的暴露表面。因此，如果智能卡或固持智能卡的人手在其上具有静电电荷，那么随着将其放置到如图3和5中所示的智能卡读取器中，无论卡还是用户的手指上的电荷将分布到智能卡读取器主体30，且将从这里通过智能卡读取器主体30的接地触点引导到地面。

使电触点32中的每一个彼此电耦接的不足之处是电触点32中的每一个上的电信号将有合并的倾向。如可理解的，智能卡触点中的一个将为正电源，触点中的另一个将接地，同时其它触点将是各种电信号，所述各种电信号可包含编码引脚、数字加密密钥的传递以及复杂智能卡，也将包含音频和视频数据信号本身的传递。因此，如果智能卡读取器主体30的导电率太低，那么所有信号将连接到电源或接地，且因此，将丢失数据。因此，为避免损失信号值，使智能卡读取器主体30的电阻率足够高使得保持信号的完整性。举例来说，如果智能卡读取器主体30的电阻率超过10兆欧姆/厘米，那么在信号在智能卡24与电路板上的芯片之间的传递时，每一单独引脚上的单独信号中的每一个将足够强，使得在触点32上运载的信号中的数据保持相同且保持电信号的完整性。因此，对于在12伏或更低范围内的低电压信号，没有太多的电流耗散且放置在每一引脚上的电压将通常保留为其起始值。在数据引脚和接地引脚和电源引脚之间存在足够的电阻率，所述引脚中的每一个对于低电压信号保持其电完整性，例如12伏或更低。另一方面，如果施加静电类型的高电压信号(通常在多个数千或数十万伏范围内)，那么电阻率足够低使得静电电荷将立刻通过接地耗散。

存在通过接地提供静电电荷的至少两种单独方法。根据第一实施例，主体本身可直接连接到地面，如图3中所示。在这一情况下，至少一个并且优选地多个放置在智能卡读取器主体30上通过金属连接件连接到在机顶盒内或在印刷电路板上的接地板。因此，在主体30上的任何静电电荷立刻通过接地耗散。或者，也有可能仅通过智能卡触点32的接地引脚发生静电放电。具体来说，如图5和6中最佳展示，智能卡触点32中的一个将在电路板和智能卡24上均电耦接到地面。当在智能卡读取器主体30上发生静电电荷时，其将通过支撑部分34行进到特定接地引脚，并且因此通过印刷电路板接地。对于一些应用，仅通过耦接到地面的智能卡触点32进行接地的使用将是可接受的。在其它实施例中，地面耦接到特定智能卡触点32并且还耦接到智能卡读取器主体30本身。因此，静电电压可通过两种方式同时耗散。

存在获得耗散材料的智能卡读取器主体30的多种方法。在一个实施例中，整个智能卡读取器主体30浸入微导电涂层中。在另一实施例中，智能卡读取器主体30由塑料制成，所述塑料具有嵌入于塑料本身中的导电材料。在另一实施例中，在已制得智能卡读取器主体30之后，用耗散材料薄层喷涂智能卡读取器主体30或其与智能卡24接触的部分。应注意，这种喷涂层通常会在智能卡24的多次插入和移除之后擦掉。然而，在图1中所示的环境中，智能卡24将有可能在产品的使用期限内仅插入和移除几次。因此，可能喷涂耗散材料，因为可使得导电喷涂逐渐移除的智能卡24的不断插入和移除并不是一个因素。

本文中所公开的智能卡读取器12产生一种智能卡读取器，其提供静电放电保护而无需用于每一智能卡触点的单独静电放电保护电路。

上文所描述的不同的实施例可以组合以提供另外的实施例。本说明书中参考的和/或申请资料表中列出的所有美国专利、美国专利申请公开案、美国专利申请案、外国专利、外国专利申请案以及非专利公开案，包含2015年12月28日提交的美国专利申请案第14/981,012号，以全文引用的方式并入本文中。必要时可以修改这些实施例的方面以使用不同专利、申请案以及公开案的观点来提供又另外的实施例。

可以根据以上详细描述对这些实施例作出这些和其它改变。一般来说，在随附权利要求书中，所使用的术语不应理解为将权利要求书限制于本说明书和权利要求书中所公开的具体实施例，但应理解为包含所有可能的实施例以及这份权利要求书获得的等效物的全部范围。因此，权利要求书不受本公开限制。

Claims

1.一种机顶盒，其包括：

壳体；

电路板，定位在所述壳体内；

智能卡读取器主体，包括配置成容置智能卡的槽位，所述智能卡包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、以及侧表面，所述智能卡包括位于所述智能卡的所述第一表面上的接触垫，所述智能卡读取器主体包括：

底板，所述底板是所述智能卡读取器主体的整体一部分，所述底板定位成当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时接触所述智能卡的所述第一表面；

侧壁，所述侧壁是所述智能卡读取器主体的整体一部分，所述侧壁直接附接到所述底板，所述侧壁定位成当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时位于所述智能卡的所述侧表面的侧边；

导引部件，所述导引部件是所述智能卡读取器主体的整体一部分，所述导引部件覆盖在所述底板上并直接附接到所述侧壁，所述导引部件定位成当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时接触所述智能卡的所述第二表面；所述智能卡读取器主体的所述槽位由所述底板、所述侧壁以及所述导引部件形成；

压杆，所述压杆是所述智能卡读取器主体的整体一部分，所述压杆覆盖在所述底板上并直接附接到所述侧壁，所述压杆定位成当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时接触所述智能卡的所述第二表面；当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时，所述底板通过所述智能卡与所述导引部件和所述压杆间隔开，所述底板、所述侧壁、所述导引部件、以及所述压杆为由表面电阻率在1×10⁶欧姆/平方与1×10¹¹欧/平方之间的电耗散材料组成的单一连续块；以及

多个智能卡触点，所述多个智能卡触点中的每一个包含：电耦接到所述电路板的电路板接触部分、机械地且电耦接到所述智能卡读取器主体的所述底板的安装部分，以及定位成当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时与所述智能卡的所述第一表面上的所述接触垫电连接的智能卡接触部分，所述压杆直接覆盖在所述多个智能卡触点的所述智能卡接触部分上并与所述多个智能卡触点的所述智能卡接触部分对齐；

其中所述多个智能卡触点彼此电连接，且所述多个智能卡触点中的一个是接地引脚，所述接地引脚经配置以将所述智能卡读取器主体上的静电电荷放电至接地，所述接地引脚定位成当所述智能卡插入到所述智能卡读取器主体的所述槽位时接触所述智能卡的所述第一表面。

2.根据权利要求1所述的机顶盒，其中所述电耗散材料具有在1×10⁵Ω/厘米到1×10¹¹Ω/厘米范围内的总体积电阻率。

3.根据权利要求1所述的机顶盒，其中所述智能卡读取器主体由电耗散导电涂层覆盖。

4.根据权利要求1所述的机顶盒，其中所述智能卡读取器主体的电阻率在5兆欧姆/厘米与50兆欧姆/厘米之间。

5.一种智能卡读取器装置，其包括：

智能卡读取器主体，所述智能卡读取器主体为由电耗散材料制成的单一连续块，所述电耗散材料具有在1×10⁵欧姆/厘米与1×10¹¹欧姆/厘米之间的电阻率，所述智能卡读取器主体包括：

底板；

直接附接到所述底板的第一侧壁和第二侧壁，以及

直接附接到所述第一侧壁和所述第二侧壁的压杆，所述底板、所述第一侧壁和所述第二侧壁以及所述压杆形成经配置以容置智能卡的槽位，所述底板经配置以接触所述智能卡的第一表面，所述压杆经配置以接触所述智能卡的与所述第一表面相对的第二表面，所述底板、所述第一侧壁和所述第二侧壁以及所述压杆是所述智能卡读取器主体的整体一部分且由电耗散材料制成；以及

多个智能卡触点，所述多个智能卡触点中的每一个包含：配置成与电路板电连接的电路板接触部分、物理地且电耦接到所述智能卡读取器主体的所述底板的安装部分，以及定位成与所述智能卡的所述第一表面上的接触垫电连接的智能卡接触部分；

6.根据权利要求5所述的智能卡读取器装置，其中所述智能卡读取器主体通过智能卡接地电触点耦接到地。

7.根据权利要求5所述的智能卡读取器装置，其中所述智能卡读取器主体的电阻率在5兆欧姆/厘米与50兆欧姆/厘米之间。

8.一种智能卡读取器，其包括：

智能卡读取器主体，具有配置成容置智能卡的槽位，所述智能卡读取器主体是单一连续块，整个所述智能卡读取器主体由电耗散材料制成，所述智能卡读取器主体包括：

底板，其由所述智能卡读取器主体的第一整体部分形成，所述底板经配置以接触所述智能卡的第一表面；

压杆，其由所述智能卡读取器主体的第二整体部分形成，所述压杆经配置以接触所述智能卡的与所述第一表面相对的第二表面；

第一侧壁，其由所述智能卡读取器主体的第三整体部分形成；以及

第二侧壁，其由所述智能卡读取器主体的第四整体部分形成，所述底板通过所述第一侧壁和所述第二侧壁而与所述压杆间隔开；以及

多个智能卡触点，机械地且电耦接到所述智能卡读取器主体，所述多个智能卡触点中的每一个配置成与电路板电连接且与所述智能卡的第一表面上的接触垫电连接；

9.根据权利要求8所述的智能卡读取器，其中所述压杆是没有开口的固体块，并从所述第一侧壁延伸到所述第二侧壁。

10.根据权利要求8所述的智能卡读取器，其中所述智能卡读取器主体的电阻率在1×10⁵欧姆/厘米与1×10¹¹欧姆/厘米之间。