CN1173232A - 智能卡读卡机的连接器和具有这种连接器的读卡机 - Google Patents
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Abstract
智能卡读卡器(C)的连接器(1),他有一个本体,上面安装着接触电极(C1到C8),当卡(C)插入连接器(1)时它们与集成电路的连接区接通,其特征为:它有一个电子电路(Ic),它一方面与上述接触电极(C1到C8)中至少一对连接,另一方面将与读卡器电路(4)连接,连接器上的电子电路(Ic)有控制卡(C)在读卡器中插入和取出的装置。
Description
本发明涉及一种智能卡读卡机的连接器。
本发明还涉及具有这种连接器的智能卡读卡机。
在本发明中，我们所说的卡为所有具有单块或多块集成电路块(称为芯片〕的卡。例如，它可以是一个信用卡，或者称为(CAM卡)记忆卡。通常，卡上的集成电路片上一个有微处理器或一个微控制器，它还包括一个存储单元，例PROM。这种卡用于插入一个专门的数据读写装置。为了简便，下面将称这个装置仪器为读卡机，当然它也能够写数据和完成其它功能(提供电能，测试等等〕。数据存储在前面提到的储存单元中，它通常成凹窝状。因此数据从存储器中读出或相反写入存储器。
在任何一种情况下，卡上均有输入-输出机构，是位于卡一个主平面表面上的接触区。有各种各样的标准规定了接触区的位置。它不仅用于输入-输出数据，还用来向集成电路供电和根据用途进行各种测试(检测卡的存在，等等)。读卡器有一组接触电极，当卡正确地插入为此设置的连接器后，电极与前述的接触区导电地接触。
在这类应用中存在着许多问题，需要同时解决，这些问题是：
1必须在接触电极处于卡的接触区的正确位置后才能向卡上的集成电路供电。如在位置不正确时供电，不仅不能完成规定的功能，还会损坏集成电路上电路。
2特别地，用于信号的电极必须在集成电路通电之前达到正确的位置。
3使用者可能在(信息)处理过程中将卡拉走(称为“拔出”)。因此读卡器必须能及时反映，以便在电极达到危险位置(也就是对于集成电路危险的位置)之前切断电源。
4无论什么原因，偶然失误或企图欺骗，使用错误的物体，例如一块导电的板或一个假卡，也可能产生错误。
在所有这些情况下，必须终止仪器的工作，切断供电，以便减少电路损坏的危险和、或终止欺骗行为。
现在已经有许多读卡系统企图解决全部或部分上述问题。它们可以分为三类。
第一类是电子检测系统。
在这类系统中，我们在向集成电路供电之前，先进行电检测，例如，测量电极之间的电阻。如果测量值不在给定值范围内，就可以确定卡的位置不对或有异物插入仪器。
这种系统具有许多问题，其中有：
-系统必须对市场上卡所配备的所有集成电路均适用，至少对确定的用途(例如银行卡)适用。而对于一个简单和单一的检测过程，集成电路的种类太多了。
-这个检测在禁止位置和工作位置之间进行。很容易明白，在“拔出”过程中，系统必须反应得很快。用于这个目的的电子线路复杂而昂贵。
第二类是称为“着陆”的装置。法国FR-A-2 628 901中给出了这个系统的一个例子。
对于这种系统，卡在与电极接触之前顶住一个档块。然后卡的表面(主平面〕垂直于电极向电极移动。
安全完全由机械系统所保证。而且我们还可以用一个“行程终点”触点实现双保险，当卡没有处于正确位置时，“行程终点”触点终止供电过程。供电是靠电极的高度或靠“卡到位”触点闭合一个电子触发信号保证的。例如欧洲专利EP 0139 593介绍了这种系统的一个例子。
这种系统主要的问题是：完成这种功能的机械系统复杂而昂贵。
第三类是接触电极和“行程终点”触点摩擦的系统。例如，法国专利FR-A-2 623 314中介绍了这种系统的一个例子。
对于这种系统，卡将插入的连接器有一个“行程终点”触点，当卡处于正确位置时，它将触发向集成电路供电。
机械结构简单而便宜，但它至少有一个问题，必须在读卡器的电路中加入一个管理上述“行程终点”的管理回路。
另外，还有一些是几个系统共同的问题。
在利用电子检测系统或“行程终点”触点的系统中必须在读卡器的电路中加上管理卡位置的功能，所以必须在每个仪器的研制过程中研究。
为了加速(开发过程)和降低费用，读卡器的研制者通常使用微处理器。它具有很好的灵活性，当由于各种原因，使用的目的发生变化时，只要改变程序就行了。但是，如我们所知，完成同样功能时，逻辑程序处理比逻辑电路处理要慢。
本发明的目的是解决上述问题，并排除目前系统的不便。
根据本发明，智能卡读卡器连接器有一个本体，上面安装着接触电极，当卡插入连接器时它们与集成电路的连接区接通，其特征为：它有一个电子电路，它一方面与上述接触电极中至少一对连接，另一方面将与读卡器电路连接，连接器上的电子电路有控制卡在读卡器中插入和取出的装置。
本发明的另一个目的是设计一个具有这种连接器的读卡器。
而且，本发明是在连接器上，而不是读卡器上，设置一个电子电路，它控制卡插入读卡机或从读卡机中抽出的各种操作。
这样，我们简化了读卡器的结构。读卡器可以安装不同的连接器，每个连接器具有一个电子回路用于控制具有不同集成电路的卡的插入过程。
通过下面的描述将更好地理解本发明，并体现本发明的特征和优点，有关的附图为：
-图1为本发明连接器，带芯片的卡以及示意显示的电子电路的一个透视图，连接器将与这个电子电路连接，
-图2为智能卡读卡器中连接器的拆开示意图，
-图3为本发明的另一个实例，显示智能卡读卡器中连接器的纵向剖视图；
-图4从上面显示本发明另一个实例的连接器中所用的集成电路的位置。
-图5a示意地显示一个智能卡读卡机中连接器的拆开图，这是图1中本发明实例的一个例子；
-图5b为这个连接器的部分剖视图。
在图1的实例中，具有集成电路3的智能卡读卡器C的连接器1有一个壳体2支持着接触电极零件C1到C8。在卡插入连接器1后，它们将与上述集成电路C上的接触区接通。
根据本发明，这个连接器有一个电路Ic，它一方面至少与接触电极C1到C8中的一部分连接，另一方面，与读卡器的电路4连接。连接器1上的电路Ic有控制卡C插入或抽出连接器的装置，这将在后面详细描述。
图2示意性地显示了根据本发明一个实例的连接器1的结构。更确切地说，在这个图上我们只显示了连接器的接触元件的相对位置。
根据本发明的一个基本特点，我们在连接器1中设置一个集成电路Ic。更确切地说，集成电路Ic放在连接器绝缘框架(未画出)厚度方向的一个凹槽内。
连接器有两套接触零件。
第一套接触零件位于第一平面P1，或图2中的下平面上，它包括一系列的接触电极对；在图中的例子上是四对，C1到C8。这些电极C1到C8，由相互平行的柔性片组成，其第一端头10到80是弯的，头对头，在智能卡沿箭头C插入之后，端部将与智能卡上对应接触区(未画出〕接触。第一组接触电极中最好还有一对“行程终点”触点，相应地为Cfc1和Cfc2。
在所显示的例子中，电极的作用为：
-接触零件C1：电源；
-接触零件C5：地线；
-接触零件C2到C4和C6到C8：“信号”接触电极(输入和/或输出)。
实际上，这与当前的结构相同。
连接器1有第二组接触零件，C′1到C′8，C′fc1-C′fc2和S1到S11，它们位于第二平面上，这个平面位于图的上方，平行于第一平面。这组接触零件C′1到C′8，C′fc1-C′fc2和S1到S11将接触电极C1到C8，输入和输出集成电路Ic和智能卡(未画出)读卡器的电子电路连接起来。
上述连接器一般连接在读卡器的印刷电路板中，例如将输出和输入接头焊接在印刷电路板有金属边的孔中。因此，导电线路将有金属边的孔和读卡器的电子电路连接起来，以便将第二组接触零件和电子电路连接起来。
在第二组接触零件中，根据它们的连接情况可以分成三类：
-第一类：C′2到C′8(在本例中〕通过前述的印刷线路将连接器1的接触电极和读卡器电子电路直接连接起来。通常，它们是例子中的所有或部分信号接触电极(C1到C4和C6到C8)。与图2所显示的相反，连接地线的接触电极C5也可以用这种方法连接到读卡器上。
-第二类：C′fc1-C′fc2，C1(在所显示的例子中〕将连接器的接触电极和集成电路的一些输入输出端连接起来。它们是附加的接触零件，通常为“行程终点”接触电极C′fc1-C′fc2和电源电极C1。有时，某些信号接触电极和地线电极C5也可以属于这一类。
-最后，第三类：S4，S8到S11，通过前述印刷电路将集成电路Ic的输出和/输入端与读卡器电子电路直接连接起来。上述连接零件之一传送集成电路Ic传过来的电能。
在图2所示的特殊仪器结构形式中，为了简化连接器的制造，上面一组接触零件C′2到C′4，C′5到C′8分别通过相互平行的延长零件S3到S1，S4到S7延长，延长零件的方向与接触零件C′2到C′4，C′6到C′8垂直。
当然，无论地线接触电极C5是否直接连接，集成电路Ic都有一个连接到地线(也就是图中C′5到S4〕的地线连接端。
为了更明显地显示接触两组接触零件，我们将有意将两个平面P1和P2分开。实际上，两组零件位于分别位于平面P1，P2上，离的很近，使得接触电极C1到C8与第一端部10到80相对的第二端部11到81与上面一组接触零件C′1到C′8的对应端部12到82连接。对于相对应的“行程终点”接触零件Cfc1-Cfc2和C′fc1-C′fc2也是这样。
相对应的接触零件端部可用焊接连接。
为了连接集成电路Ic的输入和输出端，可以借助传统的焊接工艺。
集成电路的研究和制造也是使用通常的专用集成电路的先进技术。我们用集成电路一词概括了单片集成电路和多片集成电路。
集成电路Ic要完成的主要功能为：
-检测“行程终点”接触零件Cfc1-Cfc2的状态；
-根据前述状态控制连接或切断对卡上集成电路Carte的供电；切断器的功能组合在集成电路Ic中；
-检测接触电极之间的某些电气性能的功能：例如，两个接触电极之间的电阻或阻抗，或者对一个脉冲信号的响应；
-集成某些与数据传输有关的标准功能。
现在的大规模集成技术可以集成附加的功能，例如和开发智能卡有关的功能。
还可以通过集成电路Ic在连接器1上设置读卡器的所有逻辑功能，连接器以外的电子电路仅仅为输入和输出回路。
这样，可以将作为主动部件的连接器作成不同的类型，其区别为集成电路可以完成不同的功能。
图3显示连接器1′另一个例子的剖视图。这个图显示了连接器本体10的结构。
在图3中只能看到一对接触电极C″2-C″6，其功能与图2中的相应电极对C2-C6相同。实际上，对于同样的卡，接触电极对数是一样的。同样也有“行程终点”接触电极对(图中未画出)。
连接器1′本体10为绝缘材料制成，和传统的结构一样，被支持在读卡器的印刷线路板上(未画出)。在上方(按图示方向)，本体上有两个凹槽100和101，分别处于中间凸出部分103的两侧。我们在这些凹槽中设置接触电极，例如，或者更确切地说是这些电极相应的上半部23，63。在这个例子中，接触电极更长一些，它自身对折，以便能完全放入连接器1′本体10的确定区域内，其另一端从放有集成电路Ic的内凹槽105中伸出。这种结构的优点是可以直接将集成电路Ic的输入-输出端连接到接触电极上，而不用通过中间接触零件(如图2中的C′1或C′5)。
我们也可以让所有接触电极都与集成电路连接，尽管根据功能，只有一部分接触电极需要连到集成电路上：电源(电极)等等。因此只需要准备对应的内部连接。
侧边102和104围住相应的凹槽101和100。所有这些构成一个框架，卡Card插入读卡器时，卡在上面滑动(箭头f)。凸出的中间部分103最好与侧边具有同样的高度h，以便导引卡C滑动。接触电极C″2和C″6的非自由端插在侧边102和104中，并卡在里面，相对于平面P1略微向上斜。这样，由于零件材料的弹性，接触零件的自由端起弹簧的作用，它将在卡的下表面上滑动，卡上有集成电路的接触区(未画出)。接触电极是沿侧边的厚度折弯的，如同前面介绍的那样。随后它们沿(图中)垂直方向第二次折过来(平面P2)以便插入中间凹槽105∶25和64部分。
图4显示集成电路Ic的排线情况。它位于凹槽105中，视图是相对于图3从上面看。在这个例子中，所有的电极均插入凹槽105，电极C″1-C″4在左面，C″5-C″8在右面，它们均连接在集成电路Ic的输入输出端上。
我们在图4的上部和下部还画了两组相应的接触零件Si和S′i，它们也连接在集成电路Ic的输入和输出端上。这些接触零件的作用和图2中的接触零件S1到S11相同。它们通过印刷电路4与读卡器(未画出〕的电路连接。
在上面的描述中，我们假设半导体芯片Ic是裸片，接触零件代替了输入-输出管脚。这就是说，当接触零件连接在芯片Ic输入输出端上后，必须进行特殊的封装，以保护芯片。我们也可以将芯片安装在标准外壳中，然后将这个外壳安装在连接器1′本体10的凹槽105内。这样可以防止连接操作和特殊的封装过程。
图5a显示本发明连接器1″的另一个实例。
在这个实例中，安装集成电路(Ic)的区域105′在接触电极对C1到C8的旁边。如同我们将介绍的那样，这种布置使得可以仅仅用一个安装本体。与集成电路Ic输入输出端连接的接触区(所在的平面)与前面所定义的平面P2重合。和前面介绍的一样，它们要么直接连接在读卡器的电路上，要么连接在行程终点接触电极对Cfc1-Cfc2上，要么连接在地线和相应的接触电极C5上，要么连接在电源电极C1上(在没有介绍的例子中也有可能连接在某些信号电极上)。直接连接在读卡器电路上的电极一般标为fsi。连接到读卡器地线的电极标为S′5。信号电极(没有与集成电路的输入输出端连接的电极)C2到C2和C6到C8的后端部翘起并弯曲，形为压扁的S。其高度达到平面3，(图5a)高于平面2。同样，连接电极fsi以及S′5(地线连接端)的端部也处于平面P3上。相反，电源电极C1和地线电极C5翘起和弯曲，但高度仅至平面P2。这种布置可以将集成电路Ic的对应连接区通过导线CS1和CS2连接到相应的电极C1和C5。这些导线位于平面P2中。
图5b以局部剖开放大的方式更详细地显示前述的连接器1″本体10″上的导线CS1和CS2和电极的排列方式。显示了三个电极C1，C2和C3以及导线CS1的一部分。后者位于与电极垂直的槽106″内。我们可以看到端部82′和83′位于平面P3内，而端部81′在平面P2的下面，与导线CS1连接。
因而，我们可以(在平面P3中)直接焊接所有的连接电极fsi，连接地线S′5以及所有的信号电极的端部，也就是说，所有不与集成电路输入-输出端或集成电路Ic接触区直接连接的电极。我们假设由行程终点接触电极对Cfc1-Cfc2发出的信号通到集成电路进行处理。这对电极的端部位于平面P2上，以便和集成电路Ic的两个连接脚连接。
和前面一样，构成电极的柔性片的大部分长度位于平面P1中。
上面的描述说明，集成电路Ic保证至少一对接触零件(电极，行程终点电极等)与读卡器电路之间的连接，这些接触零件在目前的读卡机连接器中也经常用。换句话说，卡的插入，取出和定位的功能对于这个电路来说是“透明的”。只需通过接触零件S1到S11向卡上的集成电路提供电能，它同样向集成电路Ic供电。当卡正确地插入，或更一般地，当使用方法被正确执行(除了“拔出”或欺骗行为等)，读卡器的电路将发出和/或收到一个与此应用相对应的信号。
在上面介绍的优点中，主要的一个是：一个特殊用途读卡器的开发者不必再考虑上述的管理(功能〕。他只需要选择一个具有所需功能的连接器，作为一个功能部件。
当然，本发明并不限于上面介绍的例子和应用，我们可以对它们进行各种修改，而不超出本发明的范围。
同样，本发明可以应用于许多领域，银行卡或信用卡，电话卡，“电子钱包”，出入卡，个人卡，进门卡(安全卡)，等等。
Claims (10)
1.智能卡读卡器(C)的连接器(1)，它有一个本体，上面安装着接触电极(C1到C8)，当卡(C)插入连接器(1)时它们与集成电路的连接区接通，其特征为：它有一个电子电路(Ic)，它一方面与上述接触电极(C1到C8)中至少一对连接，另一方面将与读卡器电路(4)连接，连接器上的电子电路(Ic)有控制卡(C)在读卡器中插入和取出的装置。
2.由权利要求1所描述的连接器，其特征为：它有附加的接触零件(S1到S11)，用于和读卡器电路(4)连接，连接器本体上的电子电路(Ic)至少与上述附加接触零件(S1到S11)中的一对连接。
3.由权利要求1或2中一条所描述的连接器，其特征为：上述电子电路是一个集成电路芯片，以及这个芯片(Ic)的输入输出端直接与上述连接电极(C1，C5)连接，芯片(Ic)的输入输出端通过第二端部直接与上述附加接触零件(S8到S11)连接。
4.由权利要求3所描述的连接器，其特征为：另外，至少有一对上述接触电极(C2到C4，C5到C8)直接连接在至少一部分上述附加接触零件的第二端部上，而不通过芯片(Ic)的输入输出端。
5.由上述权利要求中任何一条所描述的连接器，其特征为：它还有检测行程终点的接触零件(Cfc1-Cfc2)，用以检测卡是否正确插入连接器(1)中。
6.由权利要求5所描述的连接器，其特征为：上述行程终点检测接触零件(Cfc1-Cfc2)与附加接触零件连接，而附加接触零件直接与上述芯片(Ic)的输入-输出端连接，使得行程终点检测接触零件(Cfc1-Cfc2)的状态受到电子电路(Ic)控制。
7.由权利要求6所描述的连接器，其特征为：上述接触电极之一(C1)将向上述集成电路供电，而集成电路(Ic)通过附加接触零件得到电能，以及，连接器有一个集成的断路器，当上述行程终点检测接触零件(Cfc1-Cfc2)指示卡(C)正确插入，上述集成断路器将控制供电，电能是通过接触电极(C1)传送的，在相反的情况下，则切断电源，使得卡(C)上的集成电路通电或断电。
8.由权利要求1到7中任意一项所描述的连接器，其特征为：上述本体(10)是用绝缘材料制成，它有两个凹槽(100，101)，上述接触电极(C″1到C″8)位于这两个凹槽内，侧边(102和104)构成卡(C)插入时的导向。
9.由权利要求8所描述的连接器，其特征为：上述每个接触电极(C1″到C8″)是一个弹簧片(23，63)，覆盖住凹槽(100，101)，在卡(C)插入连接器(1′)的时候，它们将在上述集成电路的导电区上滑动，这些片被夹在侧边中，其延伸部分被折叠(24，64)另一端延伸到本体上安放集成电路芯片(Ic)的凹槽内，以便和芯片的输入输出端连接。
10.智能卡读卡机，其特征为：它有上述权利要求所描述的连接器。
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