CN1163460A - 用于ic卡的音频/电源插座 - Google Patents

Abstract

一个薄的IC卡后部具有一个插座(图4中42A，42B)，能容纳直径超过卡厚度一半的多触件音频型插头(40)。电路板具有一个开在卡后部的插槽(60)。卡上装有一个U形的绝缘块(80)，此绝缘块的对臂位于板槽的对边。金属片触件装在绝缘块上，并且伸进电路板中的插槽里，每个触件具有一个位于电路板插槽中的垂直延伸的插头接触部分(120)。

Description

用于IC卡的音频/电源插座

根据PCMCIA(个人计算机存储卡国际协会)标准制成的IC卡，每个卡的宽度为54mm，长度为85.6mm，厚度随这种卡的不同类型而异。I，II和III型的最大厚度为3.3mm，5mm和10.5mm。厚度为5mm的II型卡是最普通的。这些IC卡最初设计用来存储数据，并且在标准IC卡前端有68针连接器与位于卡容纳插槽前端的主机(host)连接器相配合。目前更多的IC卡具有多触件后部连接器，使得通过此卡，一个附件如传真机或调制解调器可以同主机通信。美国专利5,411,402描述了一种类型的这种后部连接器，该连接器有一排大约与此卡前部的触件厚度相同的触件，所有这些触件的厚度不超过1mm。

给IC卡配置可以接纳其它标准插头如音频插头的后部连接器，可以通过这些卡来建立通信。但是，很多普通的连接器，如音频插头连接器，其厚度接近普通II型卡的标准厚度5mm。例如，最普通的音频插头连接器的结构是，一根直径3.5mm的柱形杆，沿杆的长度方向有环形分隔的触件。由于IC卡的内部包括位于顶部和底部盖板之间的一块电路板，因此没有太大的空间。所以，很难将厚的音频型连接器耦合到一个标准IC卡特别是一个II型卡的后部。能够使这种大直径音频型插头连接器与一个薄的IC卡连接的装置将使IC卡的使用更加广泛。

根据本发明的一个实施例，提供了一种装置，可与一个薄的器件如IC卡一起使用，用来容纳和连接一个音频型插头连接器的插头的轴向分隔触件。此装置包括一块安装在卡上或其它器件中的电路板，该电路板后端开有一个插槽。一个触件块装在电路板上，支承多个触件，如平面图中所见，该触件伸进电路板的插槽中，更清楚地还如后视图所见，其中可以看到触件伸入到电路板平面。外壳包括一个带通道的端帽，该通道引导插头进入插头的轴向分隔触件与块上触件相啮合的位置。

块最好是U形的，插槽的对边有一对臂，每个臂有一个狭槽，可以安放金属片触件。每个金属片触件都有一个插头啮合部分，在垂直面中延伸。端帽最好向后充分延伸，使得当IC卡完全插入主机插槽时，端帽的后部稍微伸出插槽。这样就允许一个厚的插头柄位于端帽后部。

在附加的权利要求书中特别叙述了本发明的新颖特征。根据以下的描述并结合相应的附图将很好地理解本发明。

图1是本发明的一个IC卡的等角(isometric)前顶视图，并且显示连接在卡后部的一个横向插头连接器和两个音频型插头连接器。图2是现有技术的音频插座和音频插头的等角后视图。图3是类似于图1的等角图，但是没有图1中卡的顶盖部分。图4是图1的IC卡和图1中所示连接器的等角后顶视图的分解图。图5是图4中IC卡的一部分的等角图，显示电路板的后部和插座及其横向卡口插座(lateral socket)。图6是图5的连接器的插座的等角底视图，并且用虚线显示该插座的另一个实施例的阻挡横梁。图7是图6的插座的一个触件的等角底视图。图8A是图4所示的一个插头适配器的等角后视图。图8B是图8A的插头适配器的剖视图。图9是图5所示装置的简化等角后视图，一个插座被提离电路板显示，并且没有横向卡口插座。图10是图3的电路板的后部平面图，连接器与IC卡完全配合。图11是图10的在线11-11处的剖视图，电路板和插座用虚线表示。图12是图6的插座的第二个实施例的等角底视图的分解图，阻挡横梁用实线代替虚线表示。图13是图12的插座的底视图。图14是图13从线14-14处看的视图。图15是图14从线15-15处看的视图。图16是图14从线16-16处看的视图。图17是根据本发明的另一个实施例构造的插头适配器的侧视图，显示了图4的端帽的一部分。

图1表示一个IC卡12和三个插头连接器14，16A和16B的组合10。该IC卡12大体上根据用于II型卡的PCMCIA标准制成，其最大厚度T为5mm，宽度W为54mm，长度L仅稍微大于85.6mm的标准长度P。该卡有一个68触件的多触件前连接器20，相对的两边有极性键(polarization keys)22，24。这样，该卡能进入一个标准PCMCIA主机，使得其前连接器能与一个主机连接器配合。这种主机连接器通常位于一个电子设备如膝上型计算机中的一个插槽的前端。

如图3所示，连接器14是一个横向型插头连接器，具有一排沿横方向Q延伸的触件30。一个横向后容纳连接器32位于卡的电路板36的后端部分34，与其前端部分38相对(电路板前端，后端部分沿纵向F，R分隔)。但是，另两个连接器16A，16B是音频型的，具有相对大直径的大柱形插头40。这些音频插头40连接到安装在电路板后部上的音频插座42A，42B。

图2显示一个安装在一块电路板M的上表面K上的现有技术的音频插座J。音频连接器的插头40的形式是，一根延长的较大的柱形杆，沿插头的轴56分隔的环形触件50，52，54。最普通类型的音频连接器具有一个名义直径为3.5mm(实际直径3.45mm)的插头40。原有技术的音频插座J的厚度大于5mm，并且当安装在一个位于外壳内的电路板上时，组件的总厚度大大超过II型IC卡的5mm的限制。注意到在IC卡中，电路板通常位于卡的顶部和底部导电绝缘罩间，并且如果电路板M将位于底盖部分以上可能为1或2mm，则卡中当然没有足够空间同时安装现有技术的插座J。

图9显示了音频型插座42A，42B和电路板的后部34的某些细节。为了容纳一个音频型连接器的大直径插头，在电路板36的后端或后边缘61的向后方向R开了一个插槽60。而且，每个音频型插座例如42A具有伸入电路板插槽60中的触件70，72，74，至少如平面图(从向下方向D看)所见，最好还如从卡后面沿向前方向F所见。因此，一个音频型插头40的直径的至少一部分可以被电路板插槽60容纳。这个音频型插座42A包括一个大致U形绝缘块80，和具有通过连接横梁88连接的前端86的一对臂82，84，以及具有自由后端90。触件70，72，74的每一个都安装在块上。块安装在电路板上，使得臂82，84位于电路板插槽60的对边92，94的旁边，使得块的插槽96位于电路板插槽60之上。

插座42A的底部视图图12显示了一种特殊的插座，该插座除了连接横梁88以外，还包括一个阻挡横梁98。块的整个上表面(包括臂之间的区域)是连续的，有助于装配中借助真空装置的块拾取。块80有三个狭槽100，102，104，狭槽在大体垂直的平面(一个或更多的垂直平面)内延伸。每个金属片触件例如74具有一个在大体垂直的平面(金属片的平面在沿垂直轴弯曲之前在一个垂直平面内延伸)内延伸的安装部分106。每个安装部分106可以进入一个相应的槽如104中。较好地如图7所示，该安装部分包括一个柄110，沿倾斜垂直方向，向着安装部分的剩余的平面延伸。当安装部分106被压进例如图6中所示的104的相应狭槽中，这个柄就合入塑料块中，将安装部分限制在狭槽中。每个触件还具有一个终止到电路板线路的表面安装终止部位112(沿水平轴弯曲并且位于一个水平面内)，如图5中114处所示。每个触件还具有一个用于接触音频型连接器的大体柱形插头的插头接触部分120。

插头接合部分120在垂直平面上延伸(例如，其U，D方向的高度大于其垂直方向上的厚度T)，以超过相当的距离。插头接合部分的垂直高度A大于安装部分的垂直高度B，而且二者比金属片厚度T大数倍。如图14所示，插头接合部分120延伸进电路板36的(表面的)平面123，124(电路板127在两表面之间)。因此，即使图14中所示的插头40可能位于安装块80的电路板的上表面37稍高或稍低的位置，部分120仍能可靠地接合插头。阻挡横梁98的中线126位于电路板上表面123以上相当距离H(1.7mm)，其中H至少等于电路板厚度。

图4显示IC卡12包括一个外壳130，外壳包括带护栏136，138的金属板的顶盖和底盖132，134，护栏重叠位于电路板的大部分的对边及其上下侧。卡外壳还包括一个连接到后盖并位于外壳后部141的端帽140。端帽140形成通道142A，142B，以引导插头40进入卡后部与插座42A，42B接触。端帽140还有一个通过横向连接器14的部分的通道144。注意到在图4中，顶盖和底盖具有被容纳端帽中相应凹座154的凹槽150，152。端帽具有沿电路板边缘164延伸的一对前伸的插口臂160，162。这些插口在其前端有突出166，进入电路板侧面对边处的切口168，使端帽与电路板连接更可靠。

图10显示与IC卡12的后部的连接器配合的连接器14，16A和16B。一个音频型插头40的触件50，52，54被显示与每个音频插座42A，42B上的相应的触件70，72，74接触。可以看到每个插头经过的通道例如142B最好紧紧围绕相应插头40的后端，以控制插头的定向，最好限制插头向上或向下倾斜不超过大约20°，并且通常不超过大约10°。

每个音频型连接器有一个柄170，柄前端172直径大于插头40的直径。连接器例如16A通常向前推直至柄前端172与一个表面接触，使得连接器无法向前移动。在许多普通音频连接器中，前端172直径比5mm大得多。因此，音频连接器的前端172通常无法进入一个IC卡主机182的卡容纳插槽180。许多卡主机的卡容纳插槽长度大约为86至88mm，以保证一个完全插入的IC卡的后端稍微低于主机的外表面。当然，这将意味着一个音频连接器的柄的前端172无法进入插槽并与帽的极限后端184相接。这将导致插头40没有完全插入，因而不能保证所有的插头触件与相应的插座触件接触。为了避免这样，申请人构造了帽140，使其卡的标准后表面186向后突出1mm以上，并且最好是数毫米如4或5mm。标准IC卡后表面186位于前连接器的前面向后大约85mm的距离处。因此端帽的向后突出C保证音频连接器16A，16B的插头可以完全插入插座中。

当安装连接器时，以及插座装在电路板上以后，端帽140装在图10所示位置。在这个位置，位于板后端相对两边的电路板部分190，插入端帽中的帽槽192。图11显示了这个状况。帽槽192允许帽支撑电路板的后端并且使电路板关于端帽精确定位。

尽管很多普通型音频连接器具有名义直径3.5mm的插头，但是还有另一种，较少通用的标准其中音频插头的标称直径为2.5mm(实际为2.45mm)。图8A和图8B显示了可以用于配合3.5mm插头至2.5mm插头的插座的一种插头适配器200。该适配器200的外壁尺寸在端帽通道中紧密配合，并且其内壁部分202位于直径D约为2.5mm的圆上。图4用虚线显示适配器。内壁部分202的轴204与端帽适配器的轴56一致处，对于3.5mm的插头，插座触件将会有很大的变形量，对于2.5mm的插头，会有小的变形量。还可能有一种适配器，其轴与帽通道的轴56是偏心的，使得一个2.5mm的插头仅与那些位于插槽一边的插座触件(例如70，74)紧密接触。

图17显示另一种适配器210，它能与图10所示的结构的IC卡一起使用，但是其中后部端帽140X的后端216不能向后进入一个IC卡后端的通常位置。图17中显示的适配器210包括一个标称直径3.5mm的插头40A，以及具有一个带一个前端214的手柄212，以与端帽140X的后端216相接。柄前端214具有直径E例如4.5mm，使得允许其适合进入一个5mm的插槽，但是仍然与端帽的后端相接，端帽的孔的直径约为3.5mm。该适配器具有中间带三个触件的自身通道220，这些触件与插头40A的触件相连。尽管这种适配器210能够避免后部端帽进入主机后部的需要，但仍具有缺点，即它是一个分离的元件，当有人希望将一个音频连接器插入IC卡时，可能不容易获得它。

可以注意到，有一些与普通音频连接器结构大概相同的其它的连接器，包括将低压(例如9伏特)传递到电源电路的电源连接器。这种连接器可能具有两或三个轴向分隔的触件。类似上述的插座能用于这种其它类型的连接器。还要注意到在所示插座对IC卡特别有用的同时，它们可以用于其它必须是薄的装置，以实现它们与音频型连接器的连接。

在申请人已构造的一个IC卡中，每个电路板插槽60(图13)的宽度E为0.185英寸(4.69mm)。每个块80有一个最小宽度F为0.145英寸(3.68mm)的插槽81。块被安装使得每个块的臂伸出电路板插槽边缘130，132(图9)。电路板厚度为0.013英寸(0.33mm)，而每个块在电路板上表面向上突出0.092英寸(2.33mm)的距离G。每个块包括定位突起134，136(图14)插入电路板插槽中。端帽通道(图10中142B)直径为3.52mm，长度为3.3mm(大于直径的一半)。当例如“上”，“下”等名词用来辅助描述图示的本发明，应注意到IC卡可能相对于地球在任意方向使用。

这样，本发明提供了在一个相对薄的空间中(厚度大体不超过插头直径的2倍)用于容纳及连接一个音频型插头的装置，该插头为带轴向分隔触件的大体柱形。一个电路板具有伸入其后边缘的插槽并且多个插座触件装在电路板上并伸入插槽，至少如平面图中所见，而且更清楚地还如后视图中所见，其中触件的插头接触部分延伸进电路板的上平面。触件可以是金属片，并且安装在位于电路板插槽旁边的厚绝缘块的基本垂直延伸的插槽中。该块可以大体为U形的，每个臂沿插槽的对边延伸，而且每个臂至少装有一个插座触件。后部端帽具有一个通道，以引导插头与触件接触。该后部端帽最好在标准PCMCIAIC卡的标准长度(85.6mm)上向后突出数毫米，使得一个柄的前部能直接与端帽接触，不用不得不进入一个主机的狭窄的卡容纳插槽内。该端帽最好在其相对两侧开槽，与电路板的后部的相对两侧相接。

尽管这里已描述和图示了本发明的特殊的实施例，要认识到对于那些熟练的技术人员可以容易地进行一些修改和变型，并且随后，将权利要求书解释为包含这些修改及等价。

Claims (16)

1.容纳一种多触件音频型插头的装置，该插头具有一个插头轴(56)和多个轴向分隔的插头触件(50，52，54)，该装置包括：

一个装置外壳(130)，后端(141)形成一个带插头通路(142A，142B)的端帽(140)；

安装在所述外壳中的一个电路板(36)，所述电路板具有多个线路(114)并具有一个后端(34)；

多个插座触件(70，72，74)，每个触件具有一个连接到一个所述电路板线路的终止端(112)，所述电路板在其后部有一个插槽(60)，并且每个所述多个插座触件都具有一个伸入所述插槽的插头啮合部分(120)，如平面图中所见，并且所述端帽的所述插头通道引导一个插头通常与所述的插槽成直线进入以与所述触件的所述插头接触部分啮合。

2.权利要求1所述的装置，其中：

所述电路板具有位于相应板面平面(123，124)的上和下表面；

所述插座触件的所述插头接触部分(120)通过所述上板面平面(123)延伸。

3.权利要求1所述的装置包括：

安装在所述电路板上并且具有一个位于所述插槽旁边的臂(82，84)的触件块(80)；

所述触件由金属片制成，每个触件具有一个金属片触件安装部分(106)，当所述电路板位于水平平面时，该部分基本位于一个垂直平面内；

所述块具有一个大于所述电路板厚度的厚度(G)，并且所述块具有多个狭槽(104)，每个狭槽容纳一个所述触件安装部分。

4.权利要求1所述的装置包括：

一个触件块(80)，包括一对位于所述电路板上的所述插槽的对边的臂(80，82)，以及一个连接所述臂的横梁(88，98)，每个所述臂上至少安装有一个所述触件，所述块固定在所述电路板上。

5.权利要求4所述的装置，其中：

所述块具有顶部和底部，并且所述横梁包括一个位于所述块的高度的中点以上的阻挡横梁(98)和至少一个所述触件的后面部分，以限制所述电路板上面的插头的向上移动。

6.权利要求1所述的装置，其中：

所述电路板具有一个后边缘(61)并且具有横向分隔的对边边缘(164)，并且在每个边的边缘具有一个切口(168)，每个切口从电路板后边缘向前分隔；

所述端帽具有横向的相对的帽边，并且在每个帽边处具有一个插销臂(160，162)，每个插口臂向前延伸并且具有被相应的所述切口之一容纳的一个横向延伸的前端(166)。

7.权利要求1所述的装置，其中：

所述电路板和所述端帽每个都具有横向的对边，所述端帽在每一边具有一个向前开的帽狭槽(192)，并且所述电路板的每一边(190)插进相应的所述帽狭槽之一中。

8.权利要求1所述的装置，其中：

所述端帽的所述插头通道具有一个大体上为3.5mm的直径，以紧密围绕并通过一个外径大体上为3.5mm的标准音频型插头；以及包括

一个插头适配器(200)，其外径与所述插头通道配合，所述插头适配器具有一个插头通过孔(202)，其内径(D)大体上为2.5mm，以通过一个标准的2.5mm插头。

9.一个大致遵守PCMCIA标准的IC卡(12)，该标准规定一个PCMCIA卡长度(L)为85.6mm，宽度(W)为54mm，以及卡前端的极性(22，24)以配合一个PCMCIA主机，其中卡被构造以用来容纳具有一个插头轴(56)和多个轴向分隔的插头触件(50，52，54)的一个多触件音频型插头(40)，包括：

一个电路板(36)，具有纵向分隔的前后端(38，36)以及横向分隔的对边；

一个前连接器(20)，连接到所述电路板的前端；

一个金属板盖，包括位于所述电路板上下位置的上下半盖(132，134)；

多个插座触件(70，72，74)，安装在所述电路板的所述后端上；

一个端帽(140)，位于所述电路板的后端，并且连接到所述金属板盖和所述电路板；

所述端帽具有通道壁，形成一条与所述插座触件对准的纵向延伸的通道(142A，142B)，所述端帽通道壁从所述卡后端(186)向后延伸一个距离(C)，比所述PCMCIA卡标准长度85.6mm大数毫米，因而使得一个插头连接器(16A，16B)与一个宽的手柄(170)完全嵌入，同时IC卡位于一个容纳标准IC卡全长的IC卡主机(182)上。

10.权利要求9所述的IC卡，其中：

所述端帽有横向对边，每个对边具有一个水平狭槽(192)，所述电路板后端具有横向对边(190)，每个对边由所述狭槽之一容纳。

11.用于安装在一个电路板上以使一个音频型插头与电路板上的线路相连接的装置，包括：

一个大致U形绝缘材料块(80)形成一对连接在一起的大致平行臂(82，84)，所述臂具有自由后臂端(90)，在所述臂之间形成一个向后开的块插槽(96)，每个所述臂具有至少一个大致垂直狭槽(104)，所述块可安装在电路板上；

多个金属片触件(70，72，74)位于基本垂直的平面上，每个触件具有一个位于所述狭槽之一中的安装部分(106)和一个伸入块插槽的插头接触部分(120)，并且提供延伸垂直距离(A)的一个插头接触区域，该垂直距离大于所述金属片的厚度(T)，并且每个触件具有一个终止部分(112)用于与一个电路板线路的电连接。

12.权利要求11中所述的装置，其中：

所述块具有顶和底，所述底可以对着电路板安装，并且所述块包括一个阻挡横梁(98)，该横梁位于所述块的所述顶部，并在所述臂上的定位块之间延伸，所述定位块位于所述臂的前端和后端之间，以限制一个插头的向上移动。

13.权利要求11所述的装置，其中：

所述块具有多个从每个所述臂向下突出的块定位突出(134，136)；以及包括

一个带后端(34)的电路板(36)，其具有一个带对边(92，94)的板插槽(60)，每个所述块定位突出伸入所述板插槽中并且大体上对着所述板插槽的所述边之一。

14.一个IC卡包括：

一个电路板(36)，其具有纵向分隔的前和后端(34，36)，横向分隔的对边，顶和底表面(37)，以及一个位于所述表面中间的板平面(127)，所述板后端具有多个线路(114)；

一个前连接器(20)，位于所述板前端；

多个插座触件，每个触件与所述板线路之一连接；

一个大体围绕所述电路板的外壳(130)，包括位于所述电路板上和下部的金属片部分(132，134)以及一个带帽部分的后部端帽(140)，该帽部分位于所述电路板后部；

所述多个插座触件分隔在一个沿所述板平面附近延伸的插头轴(56)的周围和沿线，所述端帽具有一个位于所述插头轴上的通道(142A，142B)以通过一个大体为柱状的带轴向分隔插头触件(50，52，54)的插头(40)，以与所述插头触件啮合。

15.权利要求14所述的IC卡包括：

具有一个有轴(56)的大体柱状插头(40)的一个音频型连接器(16A，16B)，所述插头的直径大体为3.4至3.5毫米，并且具有多个轴向分隔的插头触件(50，52，54)；

所述插头通过所述通道插入所述端帽，并且每个所述插头触件与不同的所述插座触件之一接触。

16.权利要求14所述的IC卡，其中：所述电路板在所述板后端具有一个向后开的插槽(60)，并且每个所述插座触件具有一个位于所述插槽的插头啮合部分(120)。

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