DE10128802C2 - Tragbarer Datenträger mit Batterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen tragbaren, kartenförmigen Datenträger mit mindestens einem elektronischen Bauelement sowie einer Batterie zur dessen Stromversorgung sowie eine Flachbatterie. Im besonderen betrifft die Erfindung eine Chipkarte.

Ein tragbarer Datenträger dieser Art ist bekannt aus der DE 41 43 442 C2. Darin wird eine IC-Karte mit einem integrierten Schaltkreis beschrieben, die zur Energieversorgung der elektronischen Bauelemente eine Batterie besitzt. Die Batterie ist in einer separaten Batterieaufnahme eingesetzt, welche ihrerseits an einer Schmalseite der Karte seitlich zwischen die Deckschichten der Karte eingeschoben wird. Die Batterieaufnahme kann zum Wechseln der Batterie aus der Karte heraus- und wieder hineingeschoben werden. Sofern die Batterie eingeschoben ist, ist sie ständig an den integrierten Schaltkreis angeschlossen, was zur Selbstentladung der Batterie führen kann.

Die US 4,794,236 beschreibt eine IC-Karte mit einer integrierten Spannungsquelle, die mittels eines On/Off-Schalter zugeschaltet/abgeschaltet wird. Die Gefahr der Selbstentladung in der Spannungsquelle läßt sich dadurch wesentlich reduzieren.

DE 198 09 715 A1 beschreibt eine IC-Karte mit einem optischen Anzeigeelement zur Darstellung von auf der Karte gespeicherten Daten, welches aus einer auf der Karte angeordneten Batterie mit Energie versorgt wird. Die Batterie ist mit einem Mikro­ schalter zu- und abschaltbar.

US 5,777,316 beschreibt eine IC-Karte mit einer austauschbaren Batterie, welche mit Hilfe einer in dem Kartenkörper einrastenden Batteriehalterung seitlich in die Karte einschiebbar ist.

Die Integration solcher Schalterelemente und Einschubhilfen zum Ein- und Aus­ schalten bzw. Ein- und Herausschieben der internen Spannungsquelle in die Karte erfordert neben der Entwicklung und Herstellung derartiger für den Karteneinbau geeigneter Bauelemente zusätzlichen Aufwand bei der Kartenkörpergestaltung und somit bei der Kartenherstellung.

Außerdem sind die Plazierungsmöglichkeiten solcher Schalterelemente in oder auf dem Kartenkörper begrenzt. Moderne Kartenausführungen sind zunehmend komplex, so daß es ein grundsätzliches Bestreben ist, elektrische und mechanische Funktionen platzsparend in die Karte zu integrieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen tragbaren Daten­ träger mit Schaltfunktion zum Ein- bzw. Ausschalten einer integrierten Batterie, bei welchem der Batterieschalter ohne größeren konstruktiven Aufwand in platzsparender Weise integriert ist sowie eine Flachbatterie zur Verwendung im Datenträger zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen tragbaren Datenträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie eine Flachbatterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wird die Schaltfunk­ tion zum Zu- und Abschalten der in dem tragbaren Datenträger integrierten Batterie nicht von einem separaten Schalterelement sondern von der Batterie selbst übernommen. Dazu ist die Batterie zwischen mindestens zwei defi­ nierten Fixierstellungen verlagerbar und unterbricht oder schließt dadurch eine oder gegebenenfalls mehrere elektrische Verbindungen zu einem oder mehreren elektronischen Bauelementen. Ein separates Schalterelement und zugehörige Leiterbahnführungen sowie elektrische Anschlüsse im Karten­ gefüge können auf diese Weise vollständig entfallen.

Jede definierte Fixierstellung entspricht einer besonderen Schaltposition, wobei der Begriff Fixierstellung impliziert, daß die Batterie in ihrer jewei­ ligen Schaltposition fixiert ist, beispielsweise klemmfixiert oder form­ schlüssig in eine Mulde einrastet. Der Benutzer des Datenträgers, der die Batterie zwischen zwei Schaltpositionen verlagert, überführt die Batterie von einer Fixierstellung in die andere Fixierstellung und spürt dabei aufgrund der Klemmkraftwirkung oder Rastwirkung, daß die Batterie die jeweils andere Fixierstellung erreicht hat. Die Fixierung der Batterie ist insoweit bedeutsam, als die Batterien sich nicht selbständig von einer Schaltposition in die andere Schaltposition verlagern können soll, sowie ferner insoweit, als die Kontakte der Batterie in der zugeschalteten Batteriestellung zuverlässig mit den elektrischen Anschlüssen des Kartengefüges in Kontakt sein sollen.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei kartenförmigen tragbaren Datenträgern mit Wechselbatterien, insbesondere Flachbatterien, die seitlich in die Karte eingeschoben oder auf die Karte aufgeschoben werden. In diesem Fall kann die Batterie als Schiebeschalter verwendet werden, ohne daß das Kartengefüge an diese Schiebeschalterfunktion wesentlich angepaßt werden muß. Handelt es sich bei der Batterie um eine runde Batterie, beispielsweise eine Flach-Knopfzelle, so kann die Batterie alternativ eine Drehschalterfunktion übernehmen. In diesem Falle ist ein Einsetzen der Batterie von oben in den Kartenkörper vorteilhaft.

Üblicherweise sind die einander gegenüberliegende Batterieoberflächen von Flachbatterien vollständig als Kontaktflächen ausgebildet. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Batterieoberflächen bereichs­ weise mit Isolierschichten zu versehen, welche an die elektrischen An­ schlüsse im Kartengefüge angrenzen, wenn die Batterie in die inaktive Schaltstellung verlagert wird, und so die Stromversorgung zu den elek­ tronischen Bauelementen unterbrechen. Die Batterieoberfläche kann auch in mehrere elektrisch leitende und mehrere nichtleitende Zonen unterteilt werden, so daß mehr als nur zwei Schaltstellungen möglich sind. Ferner ist es zur Realisierung mehrerer Schaltstellungen auch möglich, elektrisch leitende und nichtleitende Zonen auf den einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten der Batterie an unterschiedlichen Stellen vorzusehen.

Die Isolierschicht-Zonen können auf unterschiedliche Weise erzeugt werden, vorzugsweise durch Aufbringen von Siebdruckschichten oder Lackschichten im Tampondruck. Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die Isolierschicht-Zonen als Folien auf die Batterieoberfläche aufzukleben. Dies eröffnet die Möglichkeit, durch Variation der Folienstärke Rasterstellungen zur Positionsfixierung der Batterie in ihren jeweiligen Schaltpositionen zu bilden.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines tragbaren Datenträgers mit einem Batterie­ schalter;

Fig. 2 eine Flachbatterie mit partieller Isolierung;

Fig. 3a, 3b einen Quer schnitt durch den tragbaren Datenträger mit eingeschobener Batterie in inaktiver und aktiver Stellung;

Fig. 4 eine Batterie mit Fixierlasche mit Einrastnut;

Fig. 5 eine Batterie mit Steckverbindung;

Fig. 6 eine Batterie mit mehreren Isolierschichtbereichen für unterschiedliche Schalterstellungen;

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Datenträger mit eingeschobener, klemmfixierter Batterie; und

Fig. 8 eine alternative Ausführungsform mit Rastpositionen für die Batterie im Kartenkörper.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines kartenförmigen tragbaren Datenträgers 10, etwa in Form einer Chipkarte, mit einem Kartenkörper, welcher drei laminierte Schichten aufweist. Der Kartenkörper kann auch anders hergestellt sein, etwa als integrales Bauteil in einem Spritzguß­ verfahren. In einer Schmalseite des Kartenkörpers 10 befindet sich eine Aussparung 16, die als Batterieaufnahme dient. In diese Batterieaufnahme 16 ist entlang der durch den Pfeil angdeuteten Richtung eine Batterie 11 zwischen mindestens zwei Rastpositionen hin- und herverschieblich; die Rastpositionen definieren Schaltstellungen. Angedeutet sind in Fig. 1 desweiteren Leiterbahnstrukturen 12, die zu einem elektronischen Bauelement des Datenträgers 10 führen, beispielsweise zu einem Chip und/oder zu einem Display. Die Leiterbahnstrukturen 12 liegen zwischen einer mittleren Kartenkörperschicht und den Kartenkörperdeckschichten. Zur Verbindung mit der Batterie 11 besitzen sie elektrische Anschlüsse 15, die sich in die Batterieaufnahme 16 hinein erstrecken, so daß sie eine Kontaktoberfläche (Oberflächenbereich) 13 der Batterie 11 kontaktieren. Die elektrischen Anschlüsse 15 bilden dabei eine Schnittstelle in der Verbindung zwischen einer Batterie 11 und datenträgerseitigen elektronischen Bauelementen.

Fig. 2 zeigt eine zur Verwendung als Schalter geeignete Ausführungsform einer Batterie 11 in der Gestalt einer Flachbatterie 11. Sie besitzt eine Kontaktoberfläche 13 in Form einer leitfähigen Cu-Oberfläche. Die Kontakt­ oberfläche 13 ist teilweise mit einer Isolierschicht 14 abgedeckt. Wird die Flachbatterie 11 mit der durch Doppelpfeil gekennzeichneten Seite voran vollständig in die Batterieaufnahme 16 eines Datenträgers 10 der Fig. 1 eingeführt, liegen die elektrischen Anschlüsse 15 der Leiterbahnstrukturen 12 an der Isolierschicht 14 an. Die Stromversorgung der elektronischen Bauelemente des Datenträgers 10 ist damit effektiv unterbrochen.

Wird die Batterie 11 andererseits ein Stück weit aus der Batterieaufnahme 16 herausgezogen, gelangt die Kontaktoberfläche 13 in Kontakt mit den elektrischen Anschlüssen 15, wodurch die zunächst offene Schnittstelle geschlossen und eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie 11 und den elektronischen Bauelementen des Datenträgers 10 hergestellt wird.

Die beiden durch die vorbeschriebenen Batterielagen definierten Schalt­ positionen sind in den Fig. 3a und 3b schematisch dargestellt. Fig. 3a zeigt die Schaltstellung der Batterie 11 in nicht kontaktierender Position, Fig. 3b die kontaktierende Schaltstellung mit aus der Batterieaufnahme 16 teilweise herausgezogener Batterie 11.

Eine Aussparung 17 in der Deckschicht 18 des Kartenkörpers 10 ermöglicht es einem Benutzer des Datenträgers 10, die Batterie 11 in einfacher Weise zwischen ihren beiden Schaltstellungen hin- und herzubewegen.

In Fig. 3b ist ferner eine Möglichkeit zur Fixierung der Batterie 11 in der kontaktierenden Schaltstellung angdeutet. Die Fixierung wird durch eine besonders dick ausgebildete Leitfläche 13 zwischen den die Schnittstelle bildenden elektrischen Anschlüssen 15 erreicht, welche eine Klemmwirkung entfaltet. Diese Klemmwirkung ist für den Benutzer des Datenträgers 10 spürbar, so daß er zwischen der Einschalt- und Ausschaltposition der Batterie 11 unterscheiden kann.

Um zu verhindern, daß die Batterie 11 selbständig von der nicht kontak­ tierenden Position in die kontaktierende Position verrutscht, können verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Eine Maßnahme besteht darin, zumindest einen Teil der Isolierschicht 14 so dick zu gestalten, daß sich auch hier eine spürbare Klemmwirkung mit den elektrischen Anschlüssen 15 ergibt, wenn die Batterie 11 vollständig in die Batterieaufnahme 16 ein­ geschoben ist. Alternativ kann, wie in Fig. 4 dargestellt, das karteninnen­ seitige Ende der Batterie 11 mit einer Fixierlasche mit einer Einrastnut 21 ausgestattet sein, die mit entsprechenden Nasen im Datenträger 10 zusammenwirkt. Gemäß einer weiteren Alternative kann, wie in Fig. 5 dargestellt, das karteninnenseitige Ende der Batterie 11 mit einer Steck­ verbindung 22 ausgestattet sein, die mit entsprechenden Aussparungen in dem Datenträger 10 zusammenwirkt.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines Datenträgers 10 mit einer Klemmver­ bindung zur Fixierung des vorderen Teils der Batterie 11. Der vordere Teil der Batterie 11 kann dabei, wie in Fig. 5 gezeigt, beispielsweise eine Steck­ verbindung (Fixierlasche) 22 sein, oder auch der übliche, flache Randbereich einer Flach­ batterie 11. Der Randbereich bzw. die Steckverbindung 22 erstreckt sich, wenn die Batterie 11 in die Batterieaufnahme 16 vollständig eingeführt ist, in eine Ausnehmung (Aussparung) 23 im Kartenkörper 10 hinein. Der Querschnitt der Aus­ nehmung 23 ist etwas kleiner als der des dünnen Randbereiches der Batterie 11. Aufgrund der Flexibilität des Kunststoffmaterials, aus dem der Karten­ körper 10 besteht, erfährt der Randbereich der Batterie 11 bzw. die Steckver­ bindung 22 eine Klemmwirkung. Alternativ zu der Aussparung 23 kann eine Rastnase vorgesehen werden, welche in eine Einrastnut (Fixierschlitz) 21 einer Batterie 11, wie sie nach Fig. 4 angdeutet ist, greifen. Auch können zwei oder mehr Rastnasen in Verschieberichtung der Batterie 11 hintereinander vorgesehen werden, wobei die einzelnen Rastnasen unterschiedliche Schaltpositionen der Batterie 11 definieren.

Fig. 6 zeigt eine Batterie 11 mit mehreren Isolierschicht-Zonen 14a und 14b, welche es ermöglicht, je nach Einschubtiefe unterschiedliche Schnittstellen bzw. elektrische Anschlüsse 15 im Datenträger 10 zu blockieren bzw. freizugeben. Auf diese Weise lassen sich mit einer einzigen Batterie 11 unterschiediche Schaltzustände erzielen. Dazu müssen allerdings die Leiterbahnstrukturen 12 und elektrischen Anschlüsse bzw. Schnittstellen 15 innerhalb des Datenträgers 10 entsprechend angepaßt sein.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Datenträgers 10 mit Batterie 11 mit Schalterfunktion, bei der die Batterieaufnahme 16 in spezieller Weise mit Raststrukturen ausgebildet ist. Die elektrischen Anschlüsse 15 sind dabei großflächig ausgebildet und weisen Vertiefungen auf, in die die Kontakt­ oberflächen 13 der Batterie 11 einrasten. Von dieser Schaltstellung, in der die Batterie 11 mit elektronischen Bauelementen des Datenträgers 10 elektrisch leitend verbunden ist, wird die Batterie 11 in eine zweite, neutrale Schalt­ position verschoben - in Fig. 8 nach rechts - in welcher die elektrischen Kontaktoberflächen 13 zwischen großflächigen Isolierschichten 14 zu liegen kommen und in Vertiefungen dieser Isolierschichten 14 einrasten. Anders als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Isolierschicht 14 hierbei nicht auf der Batterie 11 sondern als Auskleidung der Batterieauf­ nahme 16 vorgesehen.

Die in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschriebenen Merkmale können im übrigen auch bei den jeweils anderen Ausführungsformen ein­ setzbar sein.

Claims (20)

1. Tragbarer Datenträger mit einem elektronischen Bauelement, einer Batterie zu dessen Stromversorgung, einer elektrischen Verbindung zwischen der Batterie und dem elektronischen Bauelement, sowie einer Schnittstelle in der elektrischen Verbindung zum Unterbrechen und Schließen der elektrischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) in Bezug auf den Datenträger (10) mindestens eine erste sowie eine zweite definierte Fixierstellung einnehmen kann, wobei die Schnittstelle (15) mit der Batterie (11) derart zusammenwirkt, daß die elektrische Verbindung (12) durch Verlagern der Batterie (11) zwischen der ersten Fixierstellung und der zweiten Fixierstellung unterbrochen bzw. geschlossen wird.

2. Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) eine Wechselbatterie ist.

3. Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) als Schiebeschalter fungiert.

4. Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) als Drehschalter fungiert.

5. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) eine Flachbatterie ist, die seitlich in den Datenträger (10) eingeschoben wird.

6. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Oberfläche der Batterie (11) bereichsweise leitend (13) und bereichsweise nichtleitend ausgeführt (14) ist, um je nach Fixierstellung der Batterie (11) die elektrische Verbindung (12) zu unterbrechen oder zu schließen.

7. Datenträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den nichtleitenden Bereichen (14) eine Isolierschicht auf die Oberfläche der Batterie (11) aufgedruckt ist.

8. Datenträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den nichtleitenden Bereichen (14) eine Isolierschicht auf die Oberfläche der Batterie (11) aufgeklebt ist.

9. Datenträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolierschicht (14) angepaßt ist, um mit der Schnittstelle (15) der elektrischen Verbindung (12) in klemmender Weise zusammenzuwirken, wenn sich die Batterie (11) in derjenigen Fixierstellung befindet, in der die elektrische Verbindung unterbrochen ist.

10. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fixierstellungen durch eine Klemmwirkung definiert ist.

11. Datenträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) mittels einer Fixierlasche (22) in einer Aussparung (23) des Datenträgers (10) klemmfixierbar ist.

12. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fixierstellungen durch eine Einrastwirkung definiert ist.

13. Datenträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) mindestens einen Fixierschlitz (21) besitzt, der mit einer Rastnase des Datenträgers (10) in einrastender Weise zusammenwirkt.

14. Datenträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) mindestens einen erhöhten Oberflächenbereich (13) besitzt und der Datenträger (10) mindestens eine daran angepaßte Vertiefung besitzt, in die der erhöhte Oberflächenbereich (13) der Batterie (11) einrasten kann.

15. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Batterie (11) mehr als zwei definierte Fixierstellungen besitzt.

16. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem es sich um eine Chipkarte handelt.

17. Flachbatterie zur Verwendung in einem tragbaren Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kontaktoberfläche (13) der Batterie (11) bereichsweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht (14; 14a, 14b) abgedeckt ist.

18. Flachbatterie zur Verwendung in einem tragbaren Datenträger (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aufgedruckt ist.

19. Flachbatterie zur Verwendung in einem tragbaren Datenträger (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aufgeklebt ist.

20. Flachbatterie zur Verwendung in einem tragbaren Datenträger (10) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Be­ reiche der zumindest einen oder mehreren Kontaktoberflächen (13) abge­ deckt sind.