DE10061533A1 - Selbsttragende Kontaktfeder, insbesondere für einen Smartcard-Connector - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktelement, insbesondere für die Kontaktierung einer Kontaktzone einer Smartcard mit einem Rahmen 11, innerhalb dessen ein Kontaktelementarm 12 befestigt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktfeder bzw. ein Kontaktelement, welches insbesondere für die Kontaktierung einer Kontaktzone eines Smart­ card-Connectors (Chipkartenlesers, Kartenlesers) bzw. die Kontaktierung von Batterien und Mikrophonen geeignet ist.

Smartcard-Connectoren werden in großem Umfang beispielsweise in der Ge­ schäftswelt eingesetzt. Smartcard-Connectoren, insbesondere auch SlMcard- Connectoren, werden in verschiedenen Geräten verwendet, bei denen wenig Einbauraum zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist beispielsweise bei Mo­ biltelefonen, den sogenannten Handys, eine fortwährende Tendenz zur Mi­ niaturisierung zu beobachten, was Smartcard- bzw. SIMcard-Connectoren mit möglichst geringer Bauhöhe erfordert.

Bei den bekannten Smartcard-Connectoren (die auch als Kartenlese- bzw. Kontaktiereinheiten bezeichnet werden können) werden vorwiegend Kontak­ telemente verwendet, die entweder durch Einrasten in einem Kunststoffkörper oder durch Umspritzen mit Kunststoff gehalten werden. Diese Art der Kontak­ tierung fordert, bezüglich der Herstellbarkeit, eine gewisse Gesamtdicke der Kontaktiereinheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement insbesondere für die Kontaktierung einer Kontaktzone einer Smartcard vorzusehen, welches es ermöglicht, einen Smartcard-Connector mit geringstmöglicher Bauhöhe zu realisieren. Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, einen Smartcard- Connector mit geringer Bauhöhe unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kontaktelemente herzustellen.

Erfindungsgemäß wird ein Kontaktelement vorgesehen, welches es gestattet, Kontakt zwischen einer Leiterplatte und einer Smartcard herzustellen, ohne einen "Kunststoffkörper" zu benötigen. Obwohl das erfindungsgemäße Kon­ taktelement insbesondere zum Vorsehen eines Kontakts zwischen einer Smartcard und einer Leiterplatte vorgesehen ist, kann man sich auch vorstel­ len, daß die Leiterplatte durch irgendein anderes, im allgemeinen geräteseiti­ ges, Bauteil ersetzt ist.

Erfindungsgemäß besitzt das Kontaktelement einen selbsttragenden Rahmen mit (schräg) aufgestelltem Kontaktarm, der vorzugsweise in einer Kuppe en­ det.

Das Kontaktelement besteht aus einem selbsttragenden Rahmen mit einem schräg nach oben über eine durch den Rahmen aufgespannte Ebene hinaus verlaufenden Kontaktarm. Dieser Kontaktarm bildet die eigentliche Kontakt­ stelle, die mit einer Kontaktzone der Smartcard in Berührung kommen soll. Diese eigentliche Kontaktstelle besteht vorzugsweise lediglich aus einem eine Kontaktkuppe bildenden angeprägten Radius. Dadurch ist grundsätzlich eine Gesamthöhe für einen durch die erfindungsgemäßen Kontaktelemente gebil­ deten Smartcard-Connector möglich, die sich auf die Höhe des Kuppen- Kreisabschnitts plus Materialstärke des den Rahmen bildenden Bandmaterials beschränkt.

Häufig sind Bohrungen in einer Leiterplatte erforderlich, um Teile eines Kon­ taktelements dann aufzunehmen, wenn diese mit einer Smartcard in Verbin­ dung stehen. Solche Bohrungen werden durch die besondere Form des erfin­ dungsgemäßen Kontaktelements jedenfalls weitgehend unnötig gemacht.

Der Rahmen ist vorzugsweise aus Metallbandmaterial herausgestanzt. Die Form des Rahmens erlaubt dem Kontaktelement die notwendige Eigenstabi­ lität und gewährleistet darüber hinaus, daß der Schwerpunkt und der Kontakt­ punkt und damit der Kraftangriffspunkt sich innerhalb der Kontaktgeometrie befinden.

Das Kontaktelement kann vorzugsweise durch Löten auf der Leiterplatte fixiert werden, wie dies im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt ist. Es ist aber auch möglich, das Kontaktelement durch Einpressen (mit modifizierten Anschlüssen) auf der Leiterplatte zu fixieren.

Durch Justage, das heißt durch unterschiedlich starkes Abwinkeln der Löt­ beinchen können die erfindungsgemäßen Kontaktelemente zur Realisierung unterschiedlicher Bauhöhen für den auf diese Weise aufgebauten Smartcard- Connector verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Geometrie des Kontaktelements gestattet ferner ein beidseitiges Löten des Kontaktelements und verhindert dadurch den soge­ nannten "Tombstone"(Grabstein)-Effekt, das heißt ein einseitiges Aufschwim­ men des Kontaktelements beim Löten.

Gemäß der Erfindung wird ein Kontaktelement insbesondere für die Kontaktie­ rung einer Kontaktzone einer Smartcard vorgesehen, welches einen Rahmen aufweist, an dem das Kontaktelement befestigt ist (Anspruch 1). Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteran­ sprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf drei erfindungsgemäße Kontaktele­ mente gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die drei Kon­ taktelemente zusammen, gegebenenfalls mit drei weiteren, nicht darge­ stellten Kontaktelementen, einen Smartcard-Connector bilden wenn diese Kontaktelemente beispielsweise auf eine in Fig. 2 gezeigte, aber in Fig. 1 nicht gezeigte Leiterplatte aufgelötet sind;

Fig. 2 eine Seitenansicht aus Richtung des Pfeiles A in Fig. 3 eines Teils ei­ nes Smartcard-Connectors;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Teil eines Smartcard-Connectors gebildet aus den erfindungsgemäßen Kontaktelementen gemäß Fig. 1 und einer Leiterplatte.

Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte erfindungsgemäße Smartcard-Connector 1 weist einen Kontaktelementträger in der Form einer Leiterplatte 9 sowie auf dem Träger bzw. Leiterplatte 9 befestigte Kontaktelemente 10 mit selbsttra­ gendem Rahmen 11 auf. Die Kontaktelemente 10 besitzen einen selbsttra­ genden Rahmen 11 sowie von dem Rahmen 11 getragene Kontaktelementar­ me 12.

Der Rahmen 11

Der Rahmen 11 jedes der Kontaktelemente 10 besitzt zwei gegenüberliegen­ de langgestreckte Längsarme 15 und 16, die durch zwei gegenüberliegende Querarme 17 und 18 verbunden sind. Anders als dargestellt und beschrieben, könnte der Rahmen auch offen sein. Z. B. könnte einer der Querarme 17, 18 entfallen.

Der Querarm 17

Der Querarm 17 (auch als Lötbeinchen bezeichnet) besitzt vorzugsweise zwei Ausschnitte 19, 20. Von dem zwischen den Ausschnitten 19, 20 begrenzten Bereich des Querarms 17 aus verläuft der Kontaktelementarm 12 schräg nach oben, was noch im Einzelnen beschrieben wird. Der Querarm 17 bildet ferner eine Auflagefläche 21, mit der der Rahmen 11 an der Leiterplatte 9 befestigt, vorzugsweise angelötet, sein kann.

Fig. 2 veranschaulicht im Einzelnen, daß der in Fig. 2 links gelegene Querarm 17 einen flachen, an seiner Unterseite die Auflagefläche 21 bildenden plat­ tenförmigen Auflageabschnitt 22 bildet, an den sich ein Abwinkelabschnitt 23 des Längsarms 15 anschließt. Es sei bemerkt, daß die hier für den Längsarm 15 gemachten Ausführungen in gleicher Weise für den Längsarm 16 gelten.

Der Abwinkelabschnitt 23 geht in einen flachen, ebenen Stegabschnitt 24 über, an dessen in den Fig. 1 bis 3 rechten Ende der Querarm 18 gebildet ist. Der Längsarm 15 geht in den Querarm 18 über einen abgewinkelten Abschnitt (Abwinkelabschnitt) 28 über. Ferner bildet der Querarm 18, vorzugsweise mit­ tig daran ausgebildet, einen Abwinkelabschnitt 25 und angrenzend daran ei­ nen flachen plattenförmigen oder stegförmigen Auflageabschnitt 26. Der Ab­ winkelabschnitt 25 bildet zusammen mit dem Auflageabschnitt 26 einen auch als Lötbeinchen zu bezeichnenden Längs- oder Auflagearm 29, der mit einer Auflagefläche 30 auf der Oberseite der Leiterplatte 9 (allgemein eines Trä­ gers) aufliegen kann. Die Auflagefläche 30 liegt vorzugsweise in der gleichen Ebene wie die Auflagefläche 21. Der Längsarm 15 wie auch der Längsarm 16 besitzen Unterseiten 31, die zusammen mit einer Unterseite 32 des Querarms 18 in einer Ebene liegen. Längsarm 15, Längsarm 16 und Querarm 17 bilden in einer Ebene liegende Oberseiten 33 bzw. 34 bzw. 35. Die Oberseiten 33, 34, 35 jedes der Kontaktelemente 10 liegen vorzugsweise in einer Ebene und bilden eine Auflagefläche für eine (nicht gezeigte) Smartcard, die mit ihren Kontaktzonen nach unten zu den Kontaktelementarmen 12 hin weist. Die Auflageflächen 21, 30 sind vorzugsweise unterschiedlich breit um eine wac­ kelsichere Dreipunktauflage zu bilden. Die Auflageflächen 21, 30 sind vor­ zugsweise Lötanschlüsse, die beidseitig vorzugsweise längsseitig entgegen­ gesetzt am Rahmen 11 ausgebildet sind.

Wie man in Fig. 2, aber auch in Fig. 1, erkennt, sind durch den Abwinkelab­ schnitt 23 hervorgerufen die Unterseiten 31 etwas gegenüber der Leiterplat­ tenoberfläche 91 beabstandet. Dieser Abstand ist vorzugsweise, wenn über­ haupt vorhanden, verhältnismäßig klein gewählt, um nur wenig zur Bauhöhe des insgesamt gebildeten Smartcard-Connectors 1 beizutragen.

Der Kontaktelementarm 12

Im Bereich einer durch den Rahmen 11 gebildeten Öffnung 40 ist der sich vom Querarm 17 aus erstreckende Kontaktelementarm 12 angeordnet. Der Kontaktelementarm 12 besitzt einen langgestreckten Kontaktarm 121, der vom Querarm 17 ausgeht und an diesem angelenkt ist. Vorzugsweise, wie bereits erwähnt, ist das ganze Kontaktelement 10 aus einem Metallblech aus­ gestanzt und in die in den Figuren gezeigte Form verformt bzw. gebogen. Der Kontaktelementarm 12 besitzt an einem Ende einen Abwinkel- oder Anlenk­ abschnitt 122, und daran anschließend einen ebenen Plattenabschnitt 123. Der ebene Plattenabschnitt 123 liegt auf gleichem Niveau mit den Längsar­ men 15, 16, weshalb der ebene Plattenabschnitt 123 in Fig. 2 nicht zu sehen ist. Anschließend an den ebenen Plattenabschnitt 123 besitzt der Kontaktarm 12 einen Abwinkelabschnitt 126 und einen ansteigenden Plattenabschnitt 124, um in einem angeprägten Radius zu enden. Der angeprägte Radius bildet ei­ ne Kontaktkuppe 127 und einen leicht abfallenden Abschnitt 128. Die Kon­ taktkuppe 127 dient zur Kontaktgabe mit einer Kontaktzone einer Smartcard. In Fig. 1 und 2 erkennt man, daß der Kontaktarm 121 gegenüber der von den Oberseiten 33, 34, 35 definierten Ebene um einen Winkel α ansteigt. Der Win­ kel α ist verhältnismäßig klein; er liegt in der Größenordnung von 8 bis 25 Grad. Vorzugsweise ist α 12 bis 18 Grad.

Der Querarm 17 bildet vorzugsweise auch (ebenso wie der Querarm 17) einen Kontaktanschluß für das Kontaktelement 12. Am Querarm 18 ist vorzugsweise ein Kontaktanschluß 29 ausgebildet. Je nach der Auslegung der Leiterplatte 9 können die beiden Anschlüsse 17, 29 oder aber auch nur der eine Anschluß, zum Beispiel 29 mit der Leiterplatte 9 verlötet und somit befestigt sein. Sollte einer der Anschlüsse 17, 29 nicht mit der Leiterplatte 9 verlötet sein, so könnte dieser Anschluß auch in anderer Weise mit der Oberfläche 91 der Leiterplatte 9, beispielsweise durch Kleben verbunden sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Smartcard-Connector 1 mit drei Kontaktelementen 10, also drei Kontaktelementarmen 12 dargestellt. Je nach der Anzahl der zu kontaktierenden Kontaktzonen auf einer Smartcard können natürlich weitere drei oder auch noch mehr Kontaktelemente 10 auf der Lei­ terplatte 9 angeordnet sein.

Wie bereits erwähnt, wird beim Einsatz des Smartcard-Connectors 1 eine Smartcard in Richtung und auf die Oberseiten 33, 34, 35 und auch die Ober­ seite des ebenen Plattenabschnitts 123 gedrückt, so daß die Kontaktkuppen 127 federnd mit den entsprechenden Kontaktzonen der Smartcard in elektri­ schen Kontakt kommen. Dabei werden die Kontaktarme 12 elastisch in die Öffnungen 40 hineinverschwenkt, so daß der Winkel α mehr oder weniger auf Null zurückgeführt wird.

Es ist ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäßen Kontaktelemente sowohl eine sichere Kontaktgabe mit den Kontaktzonen der Smartcard als auch eine außerordentlich geringe Bauhöhe für den Smartcard-Connector 1 in überaus einfacher Weise erreicht wird.

Claims (17)

1. Kontaktelement, insbesondere für die Kontaktierung einer Kontaktzone einer Smartcard mit einem Rahmen (11), innerhalb dessen ein Kontak­ telementarm (12) befestigt ist.

2. Kontaktelement nach Anspruch 1, wobei der Kontaktelementarm (12) aus einer vom Rahmen (11) aufgespannten Ebene herausragt.

3. Kontaktelement nach Anspruch 1, wobei Rahmen (11) und Kontaktele­ ment (12) einstückig ausgebildet sind.

4. Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei Rahmen (11) und das Kontaktelement (12) aus Metall ausgestanzt bzw. ausgeformt sind.

5. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das am Rahmen (2), vorzugsweise ein einziger Kontaktelementarm (12) ausge­ bildet ist.

6. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (11) eine Öffnung (40) bildet, in deren Bereich der Kontakte­ lementarm (12) angeordnet ist.

7. Kontaktelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, wobei der Rahmen (11) rechteckig ist.

8. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktelementarm (12) einen langgestreckten, mit einem Ende am Rahmen 11 angelenkten langgestreckten Kontaktarm (121) aufweist, der sich in dem Bereich der Öffnung (40) erstreckt, und zwar vorzugs­ weise in Längsrichtung, und vorzugsweise etwa über 4/5 der Länge der Öffnung (40).

9. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (11) Längs- und Querarme besitzt, deren Oberseiten (33) bis (35) eine Auflagefläche für die Smartcard definieren.

10. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise einer der Querarme (17), nämlich der Querarm (17) eine Oberfläche besitzt, die gegenüber der durch die Oberflächen der Längsarme (15, 16) und des anderen Querarms (18) aufgespannten Ebene nach unten versetzt ist.

11. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Längsarm (29) entgegengesetzt zum Querarm (17) vorgesehen ist, der eine Auflagefläche (30) aufweist, die in einer Ebene mit einer Auflage­ fläche (21) des Querarms (17) liegt, wobei diese durch die Auflageflä­ che (30) und (21) aufgespannte Ebene geringfügig tiefer liegt als dis durch die Unterseiten (31, 32) der Längsarme (15, 16) aufgespannte Ebene.

12. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ausschnitte (19, 20) in dem Querarm (17) ausgebildet sind, und wobei von einem Bereich zwischen diesen Ausschnitten (19, 20) der Kontakt­ arm (121) ausgeht.

13. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktelementarm (12) einen Kontaktarm (121) sowie eine an dessen freiem Ende ausgebildete Kontaktkuppe (127) aufweist.

14. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflageflächen (21, 30) des Quer- oder Auflagearms (16) und des Längs- oder Auflagearms (29) unterschiedliche eine sogenannte Drei­ punktauflage bildende Breiten besitzen.

15. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der sogenannte Schwerpunkt des Kraftangriffspunktes bei Kontaktierung in einem Bereich innerhalb der Auflageflächen des Kontaktelements liegt.

16. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (10) mit selbsttragendem Rahmen beidseitig vorzugs­ weise in Längsrichtung des Kontaktelements angeordnete Lötanschlüs­ se bildet.

17. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (10) eine durch den Kontaktarm (121) gebildete soge­ nannte eigentliche Kontaktstelle aufweist, die vorzugsweise lediglich aus einem eine Kontaktkuppe bildenden angeprägtem Radius besteht.