CN2812131Y - 一种卡式装置 - Google Patents

Abstract

一种卡式装置，包括半导体芯片(11)和用于封装半导体芯片(11)的塑料基片(13)，所述半导体芯片(11)带有通用串行总线USB芯片引脚，该装置进一步包括由电极触点(15－18)组成的电极膜片(12)，电极触点(15－18)的一个表面暴露在塑料基片(13)的外面，以和外部设备接触，电极触点(15－18)通过USB信号线(14)连接到半导体芯片(11)的所述USB芯片引脚。

Description

一种卡式装置

技术领域

本实用新型涉及便携式存储设备，具体涉及一种带有通用串行总线(USB)接口的卡式装置。

背景技术

目前常见的便携式存储设备包括磁卡、集成电路(IC)卡和U盘等。其中，磁卡和IC卡均属于卡式装置，其外在形状及大小和普通的名片类似，可以方便地装在衣服兜或者钱包里，因此非常便于携带。虽然携带方便，但是磁卡和IC卡与相应的读卡器之间的数据传输速度比较慢，一般不到一兆比特率。

U盘一般带有USB数据接口，使用USB数据传输协议和主机进行通信。由于使用USB数据传输协议，数据传输速度比较高，能达到400多兆比特率。但是U盘的外形设计使得其不便于携带，不像磁卡或者IC卡那样可以方便地装在衣服兜或者钱包里。

因此，在目前缺乏既便于携带又具有比较高的数据传输率的卡式装置，从而给用户带来不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种卡式装置，该卡式装置像磁卡和IC卡一样便于携带，又具有比较高的数据传输率。

根据本实用新型的卡式装置包括：半导体芯片和用于封装半导体芯片的塑料基片，所述半导体芯片带有USB芯片引脚，该装置进一步包括由电极触点组成的电极膜片，电极触点的一个表面暴露在塑料基片的外面，以和外部设备接触，电极触点通过USB信号线连接到半导体芯片的所述USB芯片引脚。

所述半导体芯片由芯片封装树脂封装，所述电极膜片和封装了半导体芯片的芯片封装树脂由封口胶密封，封口胶以及所密封的电极膜片、芯片封装树脂作为一个整体位于塑料基片中。

所述电极膜片的基底为绝缘材料，在绝缘材料上沉积有一层铜合金，所述铜合金的外端表面镀金。

所述电极触点为标准的USB电极触点。所述卡式装置的长、宽和高分别为86.5毫米、53.98毫米和0.75毫米。

所述电极触点为平行排列的四个电极触点，其中中间的两个电极触点的长为4.2毫米，两侧的两个电极触点的长为5.2毫米，四个电极触点的宽度均为1毫米，中间相邻的两个电极触点之间的间距为2毫米，两侧相邻的两个电极触点之间的间距为2.5毫米，所述尺寸均可以具有0.05毫米的公差。

边缘的电极触点在横向上距离塑料基片的相邻一端的距离为19.2毫米，可以具有0.3毫米的公差，在纵向上距离塑料基片的相邻一端的距离最大为10.25毫米。

所述卡式装置上可以进一步具有磁条，所述磁条的位置和四个电极触点的位置互不干扰。

所述卡式装置上可以进一步具有集成电路IC卡的电极膜片，该集成电路IC卡的电极膜片位于所述四个电极触点所在表面的背面。

所述半导体芯片包括存储器、USB控制器、逻辑控制电路和CPU。

从本实用新型的技术方案可以看出，本实用新型在标准的卡上设置了标准的USB电极触点，该USB电极触点的一个表面暴露在塑料基片的外面，从而可以和例如读卡器的外部设备接触，从而使本实用新型的卡可以作为一个USB设备使用。

由于本实用新型的卡式装置是一个外形符合标准的卡，因此非常便于携带，又由于该卡式装置具有USB电极触点，因此具有非常高的数据传输能力。

根据本实用新型的卡可以和现有的磁卡或者IC卡完全兼容，因此可以一卡二用甚至一卡三用，给用户带来了更多便利。

附图说明

图1是根据本实用新型的卡式装置的示意图。

图2是根据本实用新型的卡式装置的一个实施例的内部电路图。

图3是根据本实用新型的卡式装置的俯视示意图。

图4是示出了图3中电极触点的位置的示意图。

图5是根据本实用新型的读卡器的立体示意图。

图6是根据本实用新型的读卡器沿图5的线A-A的剖面示意图。

图7是根据本实用新型的读卡器沿图6的线C-C的剖面示意图。

图8是根据本实用新型的读卡器沿图5的线B-B的剖面示意图。

图9是示出了图8中电极触点的位置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的总体思路是设计一种外形符合国际标准且具有USB接口的卡式装置，从而使得该卡式装置便于携带，并且具有较高的数据传输率。

图1示出了根据本实用新型的带有USB接口的卡式装置(在下文中称为USB卡)的示意图。如图1所示，根据本实用新型的USB卡1主要包括如下几个部分：具有USB数据传输能力的多功能半导体芯片11、由电极触点15-18组成的USB电极膜片12、用于分别连接15-18和半导体芯片11中对应的芯片引脚的USB信号线14(图中只示出一根USB信号线，其他USB信号线未示出)，以及用于封装半导体芯片11、电极膜片12和USB信号线14的塑料基片13。

塑料基片13是半导体芯片11和USB电极膜片12的载体，用于封装半导体芯片11、电极膜片12和USB信号线14。它可以采用聚氯乙烯(PVC)材料制成，其大小满足国际标准，也就是和标准的磁卡及IC卡的大小相同，长度L、宽度W和高度H分别为86.5毫米、53.98毫米和0.75毫米。

半导体芯片11是USB卡的核心部分。如果使用USB卡作为存储卡，那么半导体芯片11包括存储器、USB控制器、逻辑控制电路和中央处理单元(CPU)等各种功能元件。图2示出了其中一种作为存储电路的半导体芯片11的电路图，该电路和普通的U盘电路类似，并且由于该电路对于本领域技术人员来说容易识别和制造，因此这里不再对其进行详细说明。当然，可以理解，根据本实用新型的USB卡1不仅可以作为存储卡，也可以作为运算卡等，只要它们具有USB芯片引脚，即可应用于本实用新型。

电极膜片12连接着半导体芯片11的USB芯片引脚，它是一个导电体，和外部设备接触连接，也就是和对应的读卡器的电极触点接触，从而在USB卡1的半导体芯片11和读卡器2之间形成电通路。电极膜片12实际上是一种精密的印刷电路板，其基底为一层绝缘材料，在基底的绝缘材料上沉积有一层铜合金，在铜合金的外端表面镀金，从而提高电极膜片12的导电性能和防氧化能力。电极膜片12由四个电极触点15、16、17和18组成。

如图1所示，这里的电极触点15-18的上表面与USB卡1的上表面平齐，并暴露在塑料基片13的外面，以和外部设备接触，例如和读卡器的相应电极触点接触。每个电极触点15-18分别通过USB信号线14连接到半导体芯片11。半导体芯片11由芯片封装树脂15封装，电极膜片12和封装了半导体芯片11的芯片封装树脂15由封口胶16密封，封口胶16以及其所密封的电极膜片12、芯片封装树脂15作为一个整体位于塑料基片13中。

图3示出了USB卡1的俯视图。从图3可以看出，四个电极触点15-18是标准的USB电极触点，并且平行排列。图4示出了四个电极触点的形状和位置。其中整个USB卡1的长度L和宽度W分别为86.5毫米、53.98毫米。两个较长的电极触点15和18的长K为5.2毫米，而两个较短的电极触点16和17的长M为4.2毫米，所有电极触点15-18的宽度J相同，都是1毫米，并且可以具有0.05毫米的公差。相邻的中间两个电极触点16、17之间的距离Q为2毫米，而位于两侧的相邻电极触点之间的距离N，也就是电极触点15和16之间以及17和18之间的距离为2.5毫米，它们都可以具有0.05毫米的公差。这些尺寸和现有的USB电极触点的设计是相同的，以保证本实用新型的USB卡1的兼容性。最左边的电极触点15距离塑料基片13的左端的距离I为19.2毫米，可以具有0.3毫米的公差，并且距离塑料基片13的上端的最大距离P为10.25毫米。总地来说，电极模片的外形尺寸和目前的USB设备接口尺寸相同，机械特性一致。

上述尺寸的定义使得本实用新型具有极好的优点，也就是本实用新型的USB卡可以完全和现有的磁卡或者IC卡兼容。具体地说，USB卡的外形尺寸和磁卡的外形尺寸完全相同，在实际应用中，可以在USB卡的塑料基片13上同时带有磁条。在这种情况下，既带有USB电极膜片又带有磁条的卡可以插入到磁卡的读写设备中，USB电极膜片不会和磁卡读写设备的触点接触；与此类似，当即带有USB电极膜片又带有磁条的卡插入到USB卡的读写设备(在下面将详细说明)时，磁条也不会和USB卡的读写设备的触点接触，从而保证该卡作为USB卡和磁卡都可以正常使用，由于一卡可以二用，因此大大提高了用户的方便度。

同样，根据本实用新型的USB卡也可以完全和IC卡兼容。USB卡中可以封装IC卡的芯片，IC卡的电极膜片位于USB电极膜片相对的另一面。这样，当既带有IC电极膜片又带有USB电极膜片的卡插入到USB卡的读写设备时，IC电极膜片不会和USB卡读写设备的触点接触。与此类似，当既带有IC电极膜片又带有USB电极膜片的卡插入到IC卡的读写设备时，USB电极膜片也不会和IC卡读写设备的触点接触。从而保证该卡作为USB卡和IC卡都可以正常使用。同样，由于一卡可以二用，大大提高了用户的方便度。

上面说明了根据本实用新型的USB卡1的结构，下面说明需要和USB卡1配套使用的读卡器的结构，以及它们的工作原理。

图5示出了根据本实用新型的读卡器(在下文中称为USB读卡器)的示意图，图6至图8则示出了不同方向的剖面图。如图所示，USB读卡器2包括塑料外壳21、金属片22、绝缘片23、电极触点25-28、信号线24(图中只示出一根信号线，其他信号线未示出)、电缆30和连接器29等。

塑料外壳21形成为中空的长方体，并且在其用于插卡的前表面有一个长方形的开口，该开口的形状和前述USB卡1的横截面的形状相似，大小大于该横截面的大小。在和前表面相对的后表面也有一个开口，主要是用于电缆30可以从塑料外壳21内部穿出，一般形成为圆形即可。除了前后表面的各一个开口之外，塑料外壳21是密封的。

金属片22包围出一个中空部分，用于防止信号线24之间的电磁干扰。也就是说，这里的金属片22并不是一个简单的片状结构，其横截面为“口”字形。中空部分大致形成为长方体形状，但是缺少两个端面，其长度和塑料外壳21的长度相同，宽度和高度和前述USB卡1的宽度和高度相匹配，也就是略大于53.98毫米和0.75毫米，以方便插入USB卡1。金属片22在塑料外壳21的前端面处有折边，该折边分别向上和向下覆盖在塑料外壳21的外面，这样可以通过螺钉等连接方式将金属片22固定在塑料外壳21上。

为了安放和USB卡的电极膜片22相接触的电极触点25-28，金属片22的下表面的一部分有一个进一步的垂直方向的凹坑。在凹坑部分上放置了一个绝缘片23，也就是说绝缘片23位于金属片22之上。在绝缘片23上的相应位置，设置了四个电极触点25-28，该四个电极触点25-28的位置如图9所示，以保证USB卡1插入后能够使USB卡1的电极膜片15-18可靠地和电极触点25-28接触，从而形成电通路。

具体地说，金属片22包围的中空部分的宽度和高度均略大于USB卡1的宽度和厚度，也就是略大于53.98毫米和0.75毫米。凹坑的宽度大于8毫米，也就是可以容纳四个电极触点即可，长度大约为13毫米，并且距离塑料外壳21的后表面的距离最多为6.75毫米。四个电极触点25-28的长度S和宽度W均相同，分别为2毫米和1毫米，可以具有0.05毫米的公差。相邻的中间两个电极触点26、27之间的距离Y为2毫米，而位于两侧的相邻电极触点之间的距离X，也就是电极触点25和26之间以及27和28之间的距离为2.5毫米，它们都可以具有0.05毫米的公差。电极触点25-28在长度方向上到凹坑的两个边缘的距离T和V均为5.5毫米，可以具有0.2毫米的公差。电极触点25-28的上边缘距离塑料外壳21的后表面的距离R最多为12.25毫米。最左侧的电极触点25距离塑料外壳21的相对表面的距离U为19.2毫米，可以具有0.3毫米的公差。

四个电极触点25-28分别连接有信号线24，该信号线24从电极触点25-28向下穿过绝缘片23和金属片22，进入塑料外壳21和金属片22之间的空间，然后被包装成电缆30，电缆30从塑料外壳21伸出来。电缆30的相对塑料外壳21的另一端是标准的USB连接器29。USB连接器29可以插入到例如计算机的标准USB端口，从而使得计算机可以通过USB卡读写装置来对USB卡1进行读写操作。

在具体进行读写操作时，将USB卡1插入到USB卡读写装置2，并将USB卡读写装置2的USB连接器29插入到例如计算机的USB端口。在将USB卡1插入到USB卡读写装置2后，USB卡1的四个电极触点15-18分别和USB卡读写装置2的四个电极触点25-28接触，而四个电极触点15-18通过信号线14连接到半导体芯片11的USB引出线，四个电极触点25-28通过信号线24连接到插入计算机的USB端口的USB连接器29，这样就可以实现半导体芯片11和计算机之间的电连接。

一旦实现了上述电连接，计算机通过USB信号线检测到有USB设备插入之后，对USB卡1加电，然后分配给该USB卡1一个唯一的地址，之后计算机读取USB卡1中存储的信息并进行相应的配置。其后，USB卡1就可以通过USB卡读写装置2正常地和计算机通信。关于USB卡如何和计算机通信从其实质上讲与普通的USB设备，例如U盘，和计算机的通信是相同的，因此这里不再进行进一步的说明。

上面通过实例说明了根据本实用新型的USB卡和USB卡读写装置，可以理解，本领域技术人员可以根据本实用新型的精神对它们进行任何修改或等同替换，而所有的这些修改和等同替换都落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种卡式装置，包括半导体芯片(11)和用于封装半导体芯片(11)的塑料基片(13)，其特征是，所述半导体芯片(11)带有通用串行总线USB芯片引脚，该装置进一步包括由电极触点(15-18)组成的电极膜片(12)，电极触点(15-18)的一个表面暴露在塑料基片(13)的外面，以和外部设备接触，电极触点(15-18)通过USB信号线(14)连接到半导体芯片(11)的所述USB芯片引脚。

2、根据权利要求1所述的卡式装置，其特征是，所述电极触点(15-18)为标准的USB电极触点。

3、根据权利要求1所述的卡式装置，其特征是，所述卡式装置的长、宽和高分别为86.5毫米、53.98毫米和0.75毫米。

4、根据权利要求1所述的卡式装置，其特征是，所述电极触点(15-18)为平行排列的四个电极触点，其中中间的两个电极触点(16、17)的长为4.2毫米，两侧的两个电极触点(15、18)的长为5.2毫米，四个电极触点(15-18)的宽度均为1毫米，中间相邻的两个电极触点(16、17)之间的间距为2毫米，两侧相邻的两个电极触点之间的间距为2.5毫米，所述尺寸均可以具有0.05毫米的公差。

5、根据权利要求4所述的卡式装置，其特征是，边缘的电极触点(15)在横向上距离塑料基片(13)的相邻一端的距离为19.2毫米，可以具有0.3毫米的公差，在纵向上距离塑料基片(13)的相邻一端的距离最大为10.25毫米。

6、根据权利要求4或5所述的卡式装置，其特征是，所述卡式装置上可以进一步具有符合现有标准的磁条，所述磁条的位置和四个电极触点(15-18)的位置互不干扰。

7、根据权利要求4或5所述的卡式装置，其特征是，所述卡式装置上可以进一步具有集成电路IC卡的电极膜片，该集成电路IC卡的电极膜片位于所述四个电极触点(15-18)所在表面的背面。

8、根据权利要求1所述的卡式装置，其特征是，所述半导体芯片(11)包括存储器、USB控制器、逻辑控制电路和CPU。

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