CN1115701C - 用于在读/写设备中检测智能卡是否存在的开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于安装在印刷电路板(P)上的开关(12)，这种开关具有外壳(29)和用于致动开关的装置，该装置含有弹性变形控制簧片(32)，其第一端(37)嵌入开关外壳(29)中，其第二端(42，44)与用于切换开关的装置(26)相接合；该装置还含有用于致动控制簧片(32)的杠杆(34)，其特征在于：控制簧片为一导电簧片(32)，其第一端(37)延伸出横臂(43)，用于与印刷电路板(P)的导电印制线(45)形成电连接；在卡片(C)存在时，控制簧片(32)的第二端(44)与印刷电路板(P)上表面(13)的另一导电印制线(26)相接合。

Description

用于在读/写设备中检测智能卡是否存在的开关

本发明涉及一种开关，用于在读/写设备中检测智能卡也称作接触式集成电路卡是否存在。

更具体来讲，本发明涉及一种开关，这种开关具有支座和用于控制开关的装置，卡片的前端横边或卡片的下表面与该装置相接合。

业已知道这类开关的各种不同结构。

根据文件EP-A-0,474,519所描述和图示的第一种结构，控制装置被制成弹性变形控制簧片状：其一自由端具有斜面，能与卡片前端横边相接合；并且具有一个致动点，直接作用在用于切换开关的装置上。

根据文件EP-A-0,587,497所描述和图示的第二种结构，控制装置包含一个杠杆，它被安装成能够以开关为轴而转动；并且具有一个前缘，卡片前端横边可与之接合；还具有用于致动切换装置的致动点。

这些结构在读/写位置具有缺点：对卡片所施加的弹性作用力将卡片朝着取卡方向推动，因此不得不用辅助的卡片制动装置来抵消该作用力。

根据这些结构，在读/写位置，施加在切换装置上的切换力的大小与卡片相对于控制簧片或相对于控制杠杆的位置直接相关。

文件WO-A-95/33243提出了上述类型开关的一种结构，使得有可能纠正这些缺点，根据该结构，控制装置包含弹性变形控制簧片，其第一端嵌入开关外壳中，其第二端与用来切换开关的装置相接合；还包含控制杠杆，其作用于控制簧片的第二端，并且能够随着卡片前端横边施加在其上的控制力而绕平行于卡片平面的轴线转动。

这些不同的结构均提议采用基本呈凸形的、弹性变形的切换装置，以便根据控制簧片或控制杠杆对其施加的轴向切换力，在开关的两个电接点之间形成电连接，该切换力的方向大致垂直于卡片平面。

这种切换装置的优点在于：使得有可能制造一种非常灵敏并能提供切换动作的感觉或触感效应的开关组件。

然而，采用含有附加元件例如单稳态穹面的切换装置，存在着增大开关厚度即高度并提高其成本的缺点。

已经有人提出用另外的静态接触簧片构成开关的一部分来制造切换装置，但这种结构要求这个另外的簧片与印刷电路板之间形成电连接，此外，它在侧向和/或纵向仍然体积较大，高度方向亦然。

本发明的目的在于提供上述类型开关的一种新型结构，它使得克服这些缺点成为可能。

为达到此目的，本发明提供一种设计安装在印刷电路板上的开关，用于在读/写设备中检测智能卡是否存在，这种开关具有外壳和用于控制开关的装置，卡片的前端横边与该装置相接合，其中控制装置包含：

-弹性变形控制簧片，其第一端嵌入开关外壳中，其第二端与用于切换开关的装置相接合；以及

-控制杠杆，其作用于控制簧片的第二端，并能随着由卡片前端横边对其所施加的控制力而绕着平行于卡片平面的轴线转动，

其特征在于：控制簧片为一导电簧片，其嵌入式第一端延伸出薄片，用于与印刷电路板的导电印制线形成电连接；当卡片存在时，控制簧片的第二端与印刷电路板上表面上的另一导电印制线相接合，该第二端构成用来切换开关以使开关电路闭合的装置。

根据本发明的其它特征：

-在卡片存在时，控制杠杆克服簧片的弹性、作用在控制簧片的第二端；

-控制杠杆与控制簧片被制成一件；

-控制杠杆具有控制斜面，卡片的前端横边与之相接合；

-控制簧片基本上是平的，并大致沿平行于卡片的插入方向纵向延伸；

-控制簧片被制成发夹形，带有两个大致平行于卡片插入方向延伸的分支，它们由一个约为180°的转弯连接起来，其中上面第一分支的端部嵌入开关外壳中，下面第二分支的自由端能够与印刷电路板上所述另一导电印制线相接合；

-下面第二分支在所述自由端以外延伸出至少一个薄片，用于控制簧片在静止时的垂直定位；

-控制簧片的第二端，亦即能与所述另一导电印制线相接合的那端，具有中凸接触部位，其凸面朝向印刷电路板的上表面；

-控制杠杆被安装成能够绕着大致垂直于卡片插入方向的轴线转动；

-控制簧片的第一端嵌入开关外壳的材料中；

-控制簧片的第一端通过热铆接固定在开关外壳的一个元件中。

本发明的其它特征和优点将通过阅读下述详细说明显现出来，为理解该说明将参照下列附图，附图中：

图1为立体透视顶视图，示出根据本发明所公开的带开关的电连接件之第一实施例；

图2为图1所示组件的立体透视底视图；

图3为立体透视顶视图，示出构成图1和图2所示组件一部分的开关单元；

图4为图3所示单元的立体透视底视图；

图5为沿图1中5-5线的剖面详图，图中开关处于静止位置；

图6为与图5相似的视图，其中示出处于插入过程中的智能卡，该卡压在绝缘支座的上引导表面，且其所处位置对应于开关改变状态但接触压力为零的瞬间；

图7为与图6相似的视图，图中智能卡处于纵向完全插入位置；

图8为与图7相似的视图，其中相对于绝缘支座的上表面，智能卡处于其最大抬高位置；

图9至16为与图1至8相似的视图，图示出图1至8中所示组件的第二凸起型实施例；以及

图17至19为与图1、图2和图3相似的三个视图，图示出根据本发明所公开的另一实施例。

图1至8示出了完整的连接件10，其具有内装开关12，用于检测智能卡亦称作芯片卡C是否存在，并且对于该卡片C沿方向I的插入，内含有行程结束止动装置。

连接件10被设计安装在读/写设备(未示出)的印刷电路板P(见图5至8)上，读/写设备本身具有用于在卡片插入过程中引导卡片C的装置，以及用于使卡片C相对于垂直压在卡片上的整个连接件10定位的附加装置。

图1和2中所示的连接件10的主要部分基本上是由模制塑料绝缘材料制成的支座16。

根据例如在文件WO-A-95/33243中所图示出的已知结构，支座16基本上由水平平板构成，其具有上表平面18，对若干弹性变形电接触簧片20起着支座作用，该簧片伸进成形于支座16中的槽22中，如图6所示，该支座的下表面24垂直压在印刷电路板P的上表面13上。

接触簧片20从支座16的上表面18伸出，以便与卡片C上相应的导电区域接触，并且在该实施例中，它们在支座16下表面24延伸形成弯曲的连接片28，用来焊接到印刷电路板P上表面13的导电印制线上，例如可采用已知的表面安装元件技术。

输出端28可插入印刷电路板P的导电区，或者可简单地保持与之弹性接触。

支座16的基本轮廓为矩形，并含有相邻的、与支座16模制成一件的伸出部29。

伸出部29是开关12的主要元件的支座，该开关12用于检测卡片C是否存在，并且该伸出部29平行于插入方向I与支座16主体部分的纵边30之一相邻接。

伸出部29被模制成一件，其厚度在后部减小，为的是在卡片C下表面11的相应部位形成台阶31，以使凸起部分例如蚀刻部分能够通过。

支座16的上表面18为一连续平面，它同时也构成伸出部29的上表平面。

该上表平面18能够形成支承面，卡片C的相应下表面可在其上滑动。

内装开关12基本上由开关单元33构成，该单元是由一片导电材料经切割与弯折后形成的元件。

开关单元33置于从伸出部29下表面47可进入的壳座35中，下表面47与支座16的下表面24共面，由三个分布成三角形的柱销46将开关单元固定在壳座35中，这些柱销46垂直向下伸出，以便穿过在单元33尾部37成形的相应孔39，柱销自由端被热卷边，使得开关单元33的主体以梁的方式纵向朝前延伸，其后端37嵌入支座16、29中。

尾部37向后延伸出弯曲的连接片43，其设计用于焊接在印刷电路板P上表面13上与电路开关功能相关的第一导电印制线45上。

根据本发明所公开的开关含有导电控制簧片32，构成开关单元33的一部分，其在壳座35内部大致沿尾部37的水平面纵向向前延伸，并且在靠近其第二端即自由端42处，具有中凸部位44，其凸面是垂直向下的。

如图5中可见，在静止时，中凸部位44的底面与支座16，29的下表面24、27、并因而与电路板P的上表面13之间有一短距离，例如为0.25毫米。

自由端42、44垂直延伸，与电路板P上表面13上与开关功能相关的另一条导电印制线26相一致。

当自由端42、44与导电印制线26相接触时，控制簧片32就在印制线45和26之间形成电连接，也就是说闭合开关12，该开关是常断式开关。

因此，在本发明所指范围内，导电印制线26是用来切换开关的元件，当致动开关时，控制簧片32、42、44与该印制线26相接合。

为此并根据文件WO-A-95/33244中已知的结构，控制簧片32是以弹性梁的方式弹性变形的，这是由于：卡片C前端横边50向前的动作作用于控制杠杆34即致动杠杆上，使控制簧片32产生变形。

控制杠杆34构成开关单元33的一部分。它作用在与它制成一件的控制簧片32上。

实际上，如图3和4中详细可见，控制杠杆34呈纵向臂64状，它与控制簧片32的主体部分40相邻，大约在后者侧面中间处以肘弯66与之相连。

控制杠杆34的前自由端60的形状为一个“控制推板”。为此，它有倾斜的控制斜面58并穿过支座16水平上表面的孔61伸出到上表面18之上。

在靠近肘弯形后连接端66处，控制杠杆34具有挠曲区段62。

以同样方式，控制簧片42与嵌入式尾部37的连接区域38含有挠曲区段，形成开关单元33的横向支点，该支点平行于卡片C的平面并垂直于插入方向。

当用户将卡片C插入读/写设备时，卡片C的前端横边50(图6)与控制杠杆34的区段58相接合，该端部58形成大约45度的斜面，并导致由控制杠杆34和控制簧片32、40所组成的组件基本上绕着弯曲的连接段38整体转动，致使由于中凸部位44与切换印制线26相接触而切换开关。

当卡片C前端横边50与斜面58刚一接合时就发生这种变形，持续的插入力随后导致控制簧片34相对于主体40的基本平面、以及控制簧片32的臂64绕着区段62产生局部挠曲，也就是说绕着基本上垂直于方向I(见图7)的挠曲轴线产生局部挠曲。

借助这种挠曲现象，且在卡片插入位置，斜面形区段58处于卡片C下表面11之下，在这种情况下，不会对卡片C的插入力施加任何反作用力。

当用户取出卡片C时，由于控制簧片32和构成控制杠杆34的臂64的内在回弹性，这些元件恢复到它们在图5中所示的位置。

正如刚刚所说明的那样，由卡片C的前端横边50致动的控制杠杆34与控制簧片32的第二端42机械地分离。

对于控制杠杆34由此而引发的长行程以及出现明显超程的可能性，使得有可能通过减低效应来充分减小智能卡前端横边所施加的致动力，从用户角度讲这是人机工程方面的优点，并且最重要的是在智能卡的磨损方面具有优势，智能卡一般由软塑料制成且要经受大量操作。

控制杠杆34的长行程还使得有可能吸收智能卡相对于绝缘支座16上表面18所在平面的位置方面的任何差别(见图8)，而不会导致开关时间的明显差别，因为接触及支承点44的行程较短。

根据本发明的设计结构：

-允许控制杠杆34的超程较长(量级约为1毫米)，而压在印刷电路板P的触点焊盘26上的触点44的中凸部位的行程约为0.25毫米；以及

-防止压在触点焊盘26上的作用力有较大变动，该变动取决于智能卡C的下表面11与连接件16绝缘支座上表面之间分开的垂直距离，该距离可在0至0.35毫米之间变化，取决于智能卡厚度的公差范围(±0.08毫米)和用来引导卡片C的系统，在该变动范围内，压在电触点26-44上的作用力达到一定量值，该量值必须且充分保证电接触质量良好。

根据本发明的设计结构的优点如下：

-只有一个半永久性电触点(而不是通常的两个)，因而是一种更为耐用的结构；

-通过将所有功能合并在唯一的零件33中的极度简化，从而使得有可能将制造成本降至最低并简化组装工艺过程，因而还能极大地降低投资成本，当需要在许多不同型式的智能卡连接件中集成开关功能时，这些优点是非常重要的；

-开关功能的微型化使其有可能适合那些要求产品具有非常小的总厚度、并要求印刷电路占用很小面积的新用途；

-通过对与控制簧片32的“嵌入式”第一端37相连的连接片43进行焊接，能保证将元件机械地固定到印刷电路板P上，这对于某些特定连接件结构而言，会证明是非常有用的；

-借助绝缘塑料外壳这种结构，对电触点26，44形成机械式保护，该外壳构成开关12的支座16、29，开关单元33及其控制簧片32安装在该结构的一个壳座中，也就是说保护开关免受不适当的操作，而且，对于特定范围来讲，保护其免受异物或灰尘的污染，这是由于允许控制杠杆的推板58、60通过的、外壳29中的开孔61并不位于触点26、44的上方，并且中凸部位44的凹度扩大的上表面在触点上方形成第二级机械式保护。

采用双稳态穹面型切换元件的先有技术方案中的缺点是触点没有完全密封，这一点通过上述某些技术优点已得到补偿，即：更耐用的结构以及由外壳构造所形成的保护。

此外，本设计结构的目的并不是成为文件WO-A-95/33244和WO-A-95/33243中所描述的先有技术中那些结构的替代品，而是它们的补充，以符合其它那些对成本和微型化比对寿命与可靠性更为看重的需求。

此外，对于这种简化型开关，印刷电路板上的接触焊盘26最好是镀金的这一事实并不是麻烦的约束条件，对于这类用途而言，由于其它元件所采用的表面安装技术使印刷电路的所有导电印制线已经镀金。

根据本发明设计结构的另一项间接优点在于：形成外壳的支座16、29这种构造，使得有可能只需增加小开关和不带连接片的控制杠杆，而无需改变其它就能得到与文件WO-A-95/33244和WO-A-95/33243所描述的相似的型式。因此这项优点保证了用户能够根据最初的选择，更换成“密封型”方案或与此相反更换成“低成本”方案的可能性，而无需对其设备或其装配工艺过程进行机械式改变，在印刷电路板上唯一要采取的防护措施是在连接到开关12、33的印制线26和45处形成双注入。

附图所示出的第二实施例被称作“凸起型”连接件，它是某些用途所必须的，例如当印刷电路板P的上表面13局部被其它元件塞满时。

为了对上述参照附图1至8所描述的根据本发明的设计结构加以修改，如图9至16中可见，首先必须通过增加高度来修改连接片43，就象连接件10的接触簧片的连接片那样。

此外，对弹性并导电的接触簧片的激活部分的结构也做了修改，以便采用一个发夹式构造，由于中凸触点44与印制线26之间的垂直分开距离已随着连接件以及开关12的外壳29的高度而改变。

发夹式结构使得有可能借助其上分支40S和下分支40I之间的开口，使控制簧片32适应绝缘支座16、29的高度，只需通过对用来弯折带有两个分支40S和40I的控制簧片32的机床进行简单调整。

如图11和12中详细可见，控制簧片32的上分支40S从尾部37纵向朝前延伸并伸出一个前部肘弯或转弯70，该转弯70本身连接着下分支40I，下分支40I纵向朝后延伸一直到具有中凸部位44的自由端部42。

为了在静止位置十分精确地定位中凸部位44，并考虑到由于控制簧片32的拉伸造成的垂直接触压力的显著降低，下分支40I的自由端被成形为“T”形，也就是说，它有两个相反的横片72，构成支承条74，并且这两个横片72压在与支座16、29一同模制且垂直朝下伸出的两个立柱78的下端面76上。如图13可见，这种结构使得中凸部位44能够相对于接触焊盘26精确定位。

当卡片C致动控制杠杆34时，由立柱78底端76所形成的支承点对于中凸部位44作用于印刷电路板P上表面13、26的接触压力产生增强作用，防止控制簧片32下分支40I的自由端升高，以便获得与第一实施例中相等的接触压力。

现将对图17至19所示实施例加以说明，图中描述并图示了在文件EP-A-0,738,983中所示的那类连接件。

如图19中详细可见，连接片43的宽度已经减小，以便能够通过连接件金属罩200(用于检测连接件)的标准孔之一202对该连接片43进行红外回流焊接。回流射线在穿过孔202之后再穿过绝缘支座16中的孔204，同时控制推板60从孔41伸出。该设计结构避免被迫使用过长的薄片43。

Claims (10)

1.用于在读/写设备中检测智能卡(C)是否存在的开关(12)，该开关被设计安装在印刷电路板(P)上，这种开关具有外壳(29)和用于控制开关的装置，卡片(C)的前端横边(50)与该装置相接合，其中控制装置包含：

—弹性变形控制簧片(32)，其第一端(37)嵌入开关外壳(29)中，其第二端(42，44)与用于切换开关的装置(26)相接合；以及

—控制杠杆(34)，其作用于控制簧片(32)的第二端(42)，并能随着由卡片(C)前端横边(50)对其所施加的控制力而绕着平行于卡片(C)平面的轴线转动，

其特征在于：控制簧片为一导电簧片(32)，其嵌入式第一端(37)延伸出薄片(43)，用于与印刷电路板(P)的导电印制线(45)形成电连接；当卡片(C)存在时，控制簧片(32)的第二端(42，44)与印刷电路板(P)上表面(13)上的另一导电印制线(26)相接合，该第二端构成用来切换开关(12)以使开关电路闭合的装置(26)。

2.如权利要求1所述的开关，其特征在于：在卡片(C)存在时，控制杠杆(34)克服簧片的弹性、作用在控制簧片(32)的第二端(42)。

3.如权利要求2所述的开关，其特征在于：控制杠杆(34)与控制簧片(32，40)被制成一件。

4.如权利要求2或3所述的开关，其特征在于：控制杠杆(34)具有控制斜面(58)，卡片(C)的前端横边(50)与之相接合。

5.如权利要求1至3之一所述的开关，其特征在于：控制簧片(32)是平的，并沿平行于卡片(C)的插入方向(I)纵向延伸。

6.如权利要求1至3之一所述的开关，其特征在于：控制簧片(32)被制成发夹形，带有两个平行于卡片(C)插入方向(I)延伸的分支(40I，40S)，它们由一个180°的转弯(70)连接起来，其中上面第一分支(40S)的端部(37)嵌入开关外壳(29)中，下面第二分支(40I)的自由端(42，44)能够与印刷电路板(P)上所述另一导电印制线(26)相接合。

7.如权利要求1至3之一所述的开关，其特征在于：下面第二分支(40I)在所述自由端以外延伸出至少一个薄片(72，74)，用于控制簧片在静止时的垂直定位。

8.如权利要求1至3之一所述的开关，其特征在于：控制簧片(32)的第二端，亦即能与所述另一导电印制线(26)相接合的那端，具有中凸接触部位(44)，其凸面朝向印刷电路板(P)的上表面(13)。

9.如权利要求1至3之一所述的开关，其特征在于：控制杠杆(34)被安装成能够绕着大致垂直于卡片(C)插入方向(I)的轴线转动。

10.如权利要求1至3之一所述的开关，其特征在于：控制簧片(32)的第一端(37)通过热铆接固定在开关外壳(29)的一个元件中。

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