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Chipkarten
sind weit verbreitet und werden von einer Vielzahl von Anwendungen
eingesetzt. Chipkarten werden beispielsweise als Telefonkarten, Geldkarten,
Chipkarten mit einer Schlüsselfunktion oder
Chipkarten mit einer Datenspeicherfunktion verwendet. Multifunktionschipkarten,
die für
mehrere Anwendungen einsetzbar sind, finden zunehmend Verbreitung.
Die Kommunikation mit solchen Chipkarten kann kontaktlos und/oder über Kartenkontakte auf
der Chipkarte erfolgen.
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Ein
Großteil
der kontaktbehafteten Chipkarten hat acht Kontakte, die gemäß dem ISO
Standard 7816-2 angeordnet sind. In diesem Standard werden die Größe von Kartenkontakten,
ihre Anordnung auf der Chipkarte und ihre Funktion normiert. Zur
Kontaktierung sind acht rechteckige Kontaktierungsbereiche vorgesehen,
die in zwei Spalten mit jeweils vier Kontaktierungsbereichen untereinander
angeordnet sind. Solche Chipkarten werden auch als ISO-Karten bezeichnet.
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ISO-konforme
Kartenkontakte sind derart ausgestaltet, dass ihre Kartenkontakte
jeweils einen der Kontaktierungsbereiche umfassen. Üblicherweise
sind die acht Kartenkontakte derart angeordnet, dass jeweils vier
Kontaktbereiche in zwei Spalten angeordnet sind und zwischen den
Spalten ein Kontaktbereich vorgesehen ist, der mit einer der Kartenkontakte
verbunden ist. Dies ist üblicherweise
der zum Anlegen des Bezugspotenzials vorgesehene Kartenkontakt.
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Der
ISO-Standard sieht auch Chipkarten mit nur sechs Kartenkontakten
vor, die derart angeordnet sind, dass sie jeweils einen von sechs
Kontaktierungsbereichen umfassen, die in zwei Spalten mit jeweils
drei Kontaktierungsbereichen untereinander angeordnet sind.
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Zum
Zugriff auf die Chipkarte werden deren Kartenkontakte von Kontaktierungselementen
einer Kontaktierungsvorrichtung kontaktiert. Die Kontaktierungselemente
sind zur Kontaktierung von ISO-Karten, derart ausgebildet und positioniert,
dass sie die Kartenkontakte in vom ISO-Standard vorgegeben Bereichen
kontaktieren. Eine übliche
Ausbildung eines Kontaktierungselements umfasst einen metallischen,
federnden Steg mit einem Kontaktbereich. Der Steg kann seitlich
des Kartenkontaktfeldes montiert sein. Wegen der Federkraft drückt der
Kontaktbereich auf den Kartenkontakt. Auch andere Ausbildungen der
Kontaktierungselemente sind denkbar.
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Angesichts
vieler neuer Anwendungsgebiete und der angestrebten Multifunktionalität der Chipkarten
ist eine größere Anzahl
von Kartenkontakten erforderlich, um die Chipkarte für diese
Anwendungen und/oder in Kombination mit anderen Anwendungen betreiben
zu können.
Es hat sich herausgestellt, dass die acht ISO-Kartenkontakte hierfür meist
nicht ausreichend sind. Auf Grund der großen Verbreitung der ISO-Karten
ist eine Rückwärtskompatibilität der Chipkarten
mit zusätzlichen
Kartenkontakten mit den ISO-Karten unverzichtbar, um auch mit konventionellen
Kontaktierungsvorrichtungen auf sie zugreifen zu können oder
auf ISO-Karten mit Kontaktierungsvorrichtungen für Chipkarten mit zusätzlichen
Kartenkontakten zugreifen zu können.
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Im
Dokument
US 6,634,565
B2 ist die Anordnung von zusätzlichen Kartenkontakten im
bisher für die
Erdungsfläche
vorgesehenen, zentralen Bereich zwischen den beiden Spalten der
ISO-Kontakte beschrieben.
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Ein
Nachteil dieser Anordnung tritt auf, wenn eine ISO-Karte in eine
Kontaktierungsvorrichtung für eine
in der
US 6,634,565
B2 beschriebene Chipkarte geschoben wird. Die für die zusätzlichen
Kartenkontakte vorgesehenen Kontaktierungselemente werden durch
die zentral angeordnete Erdungsfläche der ISO-Karte geerdet.
Dieses geht mit Nachteilen im Betrieb der Kontaktierungsvorrichtung
einher.
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Ein
weiterer Nachteil betrifft die Kontaktierungselemente der Kontaktierungsvorrichtung.
Die seitlich herangeführten
Federn zur Kontaktierung der zusätzlichen
Kartenkontakte haben einem längeren Hebel
als die den ISO-Kartenkontakten zugeordneten Federn, sodass es schwierig
ist, den für
die Kontaktierung nötigen
Druck auf diese Feder aufzubringen. Infolge dessen kann der Übergangswiderstand zwischen
den zusätzlichen
Kartenkontakten und den Kontaktierungselementen größer sein
als zwischen den ISO-Kartenkontakten und den Kontaktierungselementen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Chipkartenmodul mit weiteren Kartenkontakten
für eine
zum ISO-Standard rückwärtskompatible
Chipkarte und eine entsprechende Chipkarte vorzusehen, die leicht zu
kontaktieren sind. Weiterhin soll eine Chipkartenkontaktierungsvorrichtung
zur Kontaktierung der Chipkarte und ein Verfahren bereitgestellt
werden, um solch eine rückwärtskompatible
Chipkarte zu betreiben.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Chipkartenmodul, eine Chipkarte, eine Chipkartenkontaktierungsvorrichtung
sowie ein Verfahren zum Betreiben der Chipkarte mit den Merkmalen
gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
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Es
ist ein Chipkartenmodul, das ausgebildet ist, in einer Chipkarte
eingesetzt zu werden, vorgesehen mit ersten und zweiten Kartenkontakten,
die innerhalb einer Umrandungslinie positioniert sind, wobei jeder
erste Kartenkontakt einen von mehreren Bereichen umfasst, wobei
jeder Bereich jeweils hinsichtlich seiner Größe konform mit der im ISO 7816 Standard
normierten Kartenkontaktgröße ist und
hinsichtlich seines Abstandes von und seiner Anordnung zu einem
der andere Bereiche konform mit den im ISO 7816 Standard normierten
Anordnungen der Kartenkontakte ist, und einer der zweiten Kartenkontakte
zwischen zumindest einem der ersten Kartenkontakte und der Umrandungslinie
angeordnet ist oder einen Teil eines der Bereiche umfasst, und wobei
die Kartenkontakte eine Kontaktoberfläche aufweisen und auf einer
der Kontaktoberfläche
gegenüberliegenden
Seite zumindest ein eine integrierte Schaltung aufweisender Chip
angeordnet ist und der Chip mit der integrierten Schaltung elektrisch
verbundene Chipkontakte aufweist, die zumindest teilweise elektrisch
mit den Kartenkontakten verbunden sind.
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Vorteil
dieser Anordnung ist, dass die zweiten Kartenkontakte des Chipkartenmoduls
in einer Chipkarte montiert leichter zu kontaktieren sind, da seitlich
montierte Federarme zu deren Kontaktierung kürzer sind als seitlich montierte
Federarme zur Kontaktierung der ersten Kartenkontakte.
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Um
die Chipkarte gemäß dem ISO-Standard zu
betreiben, ist es ausreichend, dass die ersten Kartenkontakte hinsichtlich
ih rer Größe und Anordnung konform
mit denen im ISO 7816 Standard als C1, C2, C3, C5 und C7 bezeichneten
Kartenkontakten sind. Somit können
in Bereichen, die laut ISO 7816 Standard für die Kartenkontakte C6, und
insbesondere die benutzerspezifizierbaren Kartenkontakte C4, C8
vorgesehen sind, jeweils mehrere zweite Kartenkontakte vorgesehen
sein.
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Die
zweiten Kartenkontakte sind vorteilhafterweise versetzt zu den ersten
Kartenkontakten angeordnet. Vorteil dieser Anordnung ist, dass die
Federkontakte zur Kontaktierung der zweiten Kartenkontakte zwischen
die auch bisher benötigten
Federkontakte zur Kontaktierung der ersten Kartenkontakte positioniert
werden, was den Aufbau einer entsprechenden Kontaktierungsvorrichtung
erleichtert.
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Nachteilig
bei dieser Anordnung ist, dass die seitlich des Kartenkontaktfeldes
montierten Federkontakte, deren Kontaktbereiche eine endliche Ausdehnung
haben, bei schlechter Justierung, das heißt wenn die Federkontakte zu
lang sind, das Kartenkontaktfeld zwischen zwei ersten Kartenkontakten
berühren.
Die entsprechenden ersten Kartenkontakte werden kurzgeschlossen.
Dies wird vermieden durch ein Kartenkontaktfeld mit zweiten Kartenkontakten, deren
obere oder untere Kanten jeweils an einer Linie ausgerichtet sind
mit oberen beziehungsweise unteren Kanten eines ersten Kartenkontakts.
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Im
Bereich zwischen zwei Linien, an denen die obere beziehungsweise
untere Kante des ersten Kartenkontaktes ausgerichtet ist, kann ein
zweiter Kartenkontakt vorgesehen sein. Dieses einfache Design verbessert
gleichzeitig die mechanische Flexibilität des Kartenkontaktfeldes.
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Solch
zweite Kartenkontakte können
entlang senkrechter oder waagerechter Trennlinien in zwei oder vier
oder mehr zweite Kartenkontakte geteilt werden, was mit nur geringem
Design- und Fertigungsaufwand
verbunden ist.
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Die
Aufteilung der Bereiche, die jeweils von einem Kartenkontakt eines
Kartenkontaktfeldes einer ISO-Karte eingenommen werden, in erste
und zweite Kartenkontakte muss nicht für jeden Bereich in gleicher
Weise erfolgen. In einem vorteilhaften Kartenkontaktfeld ist nur
ein Teil der Bereiche in ersten und gegebenenfalls mehrere zweite
Kartenkontakte geteilt. Somit lässt
sich die Anordnung und Anzahl der Kartenkontakte an die Erfordernisse
der Anwendungen anpassen.
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Die
Trennlinien zwischen den benachbarten ersten und zweiten Kartenkontakten
können
senkrecht oder zickzackförmig
verlaufen. Auf diese Weise sind die den Kartenkontakten zugeordneten
Kontaktierungsbereiche an die Justierbarkeit und Genauigkeit der
kontaktierenden Kontaktierungselemente anpassbar.
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Vorteilhafterweise
ist das Chipkartenmodul mit den ersten und zweiten Kartenkontakten
derart in einer Chipkarte mit ISO-standardkonformer Kartengröße montiert,
dass die ersten Kartenkontakte derart auf der Chipkarte positioniert
sind, dass ihr Abstand vom Kartenrand konform mit dem ISO Standard
ist, um die Rückwärtskompatibilität mit der
Chipkarte zu gewährleisten.
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Es
ist auch denkbar, dass die Positionierung zumindest eines Teils
der ersten und zweiten Kartenkontakte konform mit einem anderem
als dem ISO 7816 Standard ist, um ein solches Chipkartenmodul für eine Vielzahl
von Chipkarten verwenden zu können.
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Vorteilhafterweise
ist die Chipkarte ausgebildet, um zu detektieren, ob sie an eine
konventionelle, das heißt
nur die ISO-Kontakte kontaktierende Kontaktierungsvorrichtung oder
an eine hinsichtlich der Kartenkontaktanordnung der Chipkarte angepasste Kontaktierungsvorrichtung
angeschlossen ist. Somit ist die Karte rückwärtskompatibel zum ISO-Standard betreibbar.
Zur Detektion sind Mittel vorgesehen, die detektieren, ob an einem
zweiten Kartenkontakt ein Potenzial angelegt ist, wenn am zugeordneten
ersten Kartenkontakt das Potenzial angelegt ist. Die einander zugeordneten
Kartenkontakte sind in einem Bereich angeordnet, der in einer ISO-Karte üblicherweise
von einem einzigen Kartenkontakt eingenommen wird.
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Um
solch eine Chipkarte auch in einer konventionellen Kontaktierungsvorrichtung
zu betreiben, ist es von Vorteil, wenn die zweiten Kartenkontakte deaktivierbar
sind.
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Um
im Rahmen eines Handshake-Protokolls mit der Kontaktierungsvorrichtung
zu kommunizieren, sind zweite Kartenkontakte chipkartenintern mit ersten
Kartenkontakten koppelbar, um ein daran angelegtes Potenzial zur
Signalisierung an den zweiten Kartenkontakten bereitzustellen.
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Die
Kontaktierungsvorrichtung zum Betreiben einer oben beschriebenen
Chipkarte umfasst erste und zweite Kontaktierungselemente, die ausgebildet
sind, die ersten beziehungsweise zweiten Kartenkontakte, oder zumindest
ein Teil der Kartenkontakte, der Chipkarte zu kontaktieren.
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Vorteilhafterweise
ist die Kontaktierungsvorrichtung ausgebildet, zu unterscheiden,
ob eine ISO-Karte oder eine Chipkarten mit ersten und zweiten Kartenkontakten
angeschlossen ist. In Abhängigkeit
des Ergebnisses erfolgt der Zugriff auf die Chipkarte. Somit ist
auch die Kontaktierungsvorrichtung rückwärtskompatibel.
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Ein
Verfahren zum Betreiben einer Chipkarte umfasst die folgenden Schritte:
Anlegen eines ersten Potenzials an einen ersten Bereich eines Kartenkontaktfeldes
oder Anlegen des ersten Potenzials an den ersten Bereich des Kartenkontaktfeldes
und an einen zweiten Bereich des Kartenkontaktfeldes, der dem ersten
Bereich zugeordnet ist, und chipkarteninternes Prüfen, ob
das erste Potenzial an dem zweiten Bereich des Kartenkontaktfeldes
anliegt.
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Vorteil
des Verfahrens ist, dass die rückwärtskompatible
Chipkarte zunächst
unterscheidet, ob sie an einer konventionellen Kontaktierungsvorrichtung,
die ausgebildet ist, lediglich die Kartenkontakte einer ISO-Karte
zu kontaktieren, angeschlossen ist oder an einer Kontaktierungsvorrichtung
angeschlossen ist, die die ersten und zweiten Kartenkontakte kontaktiert.
Im erst genannten Fall werden vorteilhafterweise die zweiten Kartenkontakte,
also auch der Kartenkontakt, der den zweiten Bereich umfasst, deaktiviert,
um die Rückwärtskompatibilität zu gewährleisten
und die die Chipkarte auch an einer konventionellen Kontaktierungsvorrichtung
betreiben zu können.
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Vorteilhafterweise
wird ein zweites Potenzial an einem dritten Bereich des Kontaktflächenfeldes angelegt,
um die Chipkarte mit Spannung zu versorgen.
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Sobald
die Chipkarte detektiert hat, dass das erste Potenzial an dem zweiten
Kartenkontakt, der den zweiten Bereich umfasst, anliegt, wird ein
vierter Bereich, beziehungsweise der diesen Bereich umfassende Kartenkontakt,
chipkartenintern mit dem zweiten Potenzial gekoppelt. Somit wird
der Kontaktierungsvorrichtung signalisiert, dass die Chipkarte funktionsbereit
ist.
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Es
sei bemerkt, dass der erste und zweite Bereich sowie der dritte
und vierte Bereich bei einer ISO-Karte jeweils von einem Kartenkontakt
umfasst werden. Dagegen werden die Bereiche bei der rückwärtskompatiblen
Chipkarte von jeweils einem Kartenkontakt umfasst, wobei der den
zweiten Bereich umfassende Kartenkontakt dem den ersten Bereich umfassenden
Kartenkontakt zugeordnet ist. Der den dritten Bereich umfassende
Kartenkontakt ist dem den vierten Bereich umfassenden Kartenkontakt
zugeordnet.
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Zur
Bestätigung
koppelt die Kontaktierungsvorrichtung das zweite Potenzial vom zweiten
Bereich ab. Gleichzeitig startet ein Zeitzähler in der Kontaktierungsvorrichtung.
Während
des vom Zeitzähler vorgegebenen
Zeitintervalls wird detektiert, ob die Chipkarte das zweite Potenzial
vom vierten Bereich abkoppelt. Daraus schließt die Kontaktierungsvorrichtung,
dass eine Chipkarte mit ersten und zweiten Kartenkontakten angeschlossen
ist.
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Wenn
das Zeitintervall abläuft,
ohne dass das Potenzial vom zweiten Bereich abgekoppelt worden ist,
ist anzunehmen, dass der erste und zweite Bereich permanent kurzgeschlossen
sind, also von einem einzigen Kartenkontakt einer ISO-Karte umfasst
werden. Daraus folgt der Rückschluss,
dass eine ISO-Karte angeschlossen ist.
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Nach
diesem Handshake-Protokoll erfolgt die Kommunikation zwischen der
Kontaktierungsvorrichtung und der Chipkarte in einem normalen Betriebsmodus.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten
Patentansprüchen
angegeben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von
Ausführungsbeispielen
erklärt.
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Es
zeigen:
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1 eine
Chipkarte mit den gemäß dem ISO
7816 Standard zu kontaktierenden Bereichen,
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2 eine
Chipkarte mit einem Kartenkontaktfeld,
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3 das
Kartenkontaktfeld eines Ausführungsbeispiels,
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3A die
Kontaktierungsbereiche des Kartenkontaktfeldes gemäß der 3,
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3B eine
Rückseite
eines Chipmoduls mit dem Kartenkontaktfeld gemäß 3,
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4 und 5 die
Kartenkontaktfelder verschiedener Ausführungsbeispiele,
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4A und 5A Kontaktierungsbereiche der
Kartenkontaktfelder gemäß den 4 beziehungsweise 5,
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6 eine
Kontaktierungsvorrichtung,
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7 und 8 die
Kartenkontaktfelder verschiedener Ausführungsbeispiele,
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7A, 7B und 8A die
Kontaktierungsbereiche der Kartenkontaktfelder gemäß den 7 und 8,
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9 und 10 Anordnungen
der Kontaktierungselemente der Kontaktierungsvorrichtung,
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11 und 12 die
Kartenkontaktfelder verschiedener Ausführungsbeispiele,
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11A und 12A die
Kontaktierungsbereiche der Kartenkontaktfelder gemäß den 11 und 12,
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13 bis 15 die
Kartenkontaktfelder verschiedener Ausführungsbeispiele,
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15A die Kontaktierungsbereiche des Kartenkontaktfeldes
gemäß der 15,
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16 und 18 die
Kartenkontaktfelder verschiedener Ausführungsbeispiele,
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19 bis 24 Schritte
des Handshake-Protokolls zwischen der Chipkarte und der Kontaktierungsvorrichtung,
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25 Anschluss
einer ISO-Karte an die Kontaktierungsvorrichtung und
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26 Anschluss
der Chipkarte an eine konventionelle Kontaktierungsvorrichtung.
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1 zeigt
eine Chipkarte 1 im beispielsweise für Telefonkarten verwendeten
ID-1-Format mit den für
die Kontaktierung vorgesehenen Bereichen 100 gemäß dem ISO-Standard
7816-2.
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Die
Kontaktierungsbereiche 100 sind in zwei Spalten mit jeweils
vier Kontaktierungsbereichen 100 untereinander angeordnet.
Die innerhalb der Chipkarte 1 dargestellte Konturlinie 2 deutet
das ID-000-Format einer Chipkarte an, wie sie vielfach in Mobiltelefonen
eingesetzt wird. Auch bei solch einer Chipkarte bleiben die Ausdehnung
der Kontaktierungsbereiche 100 und ihre Anordnung bezogen
zueinander gemäß dem ISO-Standard
7816-2 unverändert.
Auf Grund der kleineren Kartengröße nimmt
ein Kartenkontaktfeld mit den Kartenkontakten jedoch einen größeren Bereich
der Chipkarte bezogen auf ihre Kartengröße ein.
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2 zeigt
die kontaktbehaftete Chipkarte 2 im ID-000-Format mit dem Kartenkontaktfeld 3 im Detail.
Ein Chipkartenmodul, auch als Chipmodul bekannt, das in der Oberseite
des Kartenkörpers
versenkt montiert ist, umfasst das Kartenkontaktfeld 3. Das
Kartenkontaktfeld 3 umfasst acht Kartenkontakte. Sie werden
gemäß dem ISO-Standard
7816-2 mit dem Buchstaben „C" gefolgt von einer
Zahl zwischen „1" und „8" bezeichnet: C1,
C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8. Die Nummerierung der Kartenkontakte
erfolgt fortlaufend zunächst
in der linken Spalte von oben nach unten, dann in der rechten Spalte
von oben nach unten. Die Kartenkontakte C1, C2, C3, C4, C5, C6,
C7, C8 sind derart geformt und angeordnet, dass jeweils einer der
Kartenkontakte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 einen der Kontaktierungsbereiche 100 umfasst.
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Die
Kartenkontakte C1, C2, C3, C4 sowie C5, C6, C7, C8 sind jeweils
in zwei Spalten angeordnet. Der Bereich zwischen den Spalten wird
zum großen
Teil von einer Kontaktfläche
eingenommen, die mit dem Kartenkontakt C5 verbunden ist.
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Es
sei bemerkt, dass die Form des Kartenkontaktfeldes 3 nicht
durch den ISO-Standard fest vorgegeben ist. Auch rechteckige, runde
oder andere Formen sind denkbar, wenn die Kontaktierungsbereiche 100 von
den Kartenkontakten C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 umfasst sind.
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Das
Kartenkontaktfeld 3 umfasst eine strukturierte leitende
Schicht, beispielsweise Kupfer mit einer Goldbeschichtung. Die Strukturierung
trennt die einzelnen Kartenkontakte voneinander. Schmale Aussparungen 31 der
Strukturierung, die vom Rand der Kartenkontakte C1, C2, C3, C4,
C5, C6, C7, C8 in deren Innenbereiche hineinreichen erhöhen die mechanische
Flexibilität
des Kartenkontaktfeldes 3.
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Nach
dem ISO Standard sind von den acht Kartenkontakte C1, C2, C3, C4,
C5, C6, C7, C8 nur fünf
hinsichtlich ihrer Signalbelegung vordefiniert: C1 dient zum Anlegen
eines Versorgungspotenzials, C2 zum Anlegen eines Rücksetzsignals,
C3 zum Anlegen eines Taktsignals, C5 zum Anlegen eines Bezugspotenzials,
was auch als Masse bezeichnet wird, und C7 zum Übertragen eines ersten Datensignals.
C6 ist für
ein zweites Datensignal, wenn vorhanden, vorgesehen. Die verbleibende
ISO-Kartenkontakte
C4 und C4 stehen für
eine benutzerspezifische Belegung zur Verfügung. Es ist auch denkbar sie nicht
vorzusehen.
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Die 3, 4 und 5 zeigen
verschiedene Ausführungsbeispiele
des Kartenkontaktfeldes 3 der Chipkarte.
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Um
ein Kartenkontaktfeld 3 mit ersten Kartenkontakte gemäß des ISO-Standards
bei unveränderter
oder nahezu unveränderter
Größe wie ein
konventionelles Kartenkontaktfeld, welches nur ISO-Kartenkontakte
umfasst, durch zusätzliche
Kartenkontakte zu erweitern, sind zweite Kartenkontakte vorgesehen.
In den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen
sind sechs zweite Kartenkontakte C9, C10, C11, C12, C13, C14 vorgesehen.
Diese sind in den Randbereichen zwischen den ersten Kartenkontakten
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, die die Kontaktierungsbereiche gemäß dem ISO
Standard umfassen, und einer Umrandung 4 des Kartenkontaktfeldes 3 angeordnet.
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In
dem in 5 dargestelltem Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus
noch vier weitere zweite Kartenkontakte C15, C16, C17, C18 vorgesehen. Diese
sind in den Eckbereichen des Kartenkontaktfeldes 3 angeordnet.
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Die
zweiten Kartenkontakte C9, C10, C11, C12, C13, C14 sind versetzt
zu den ersten Kartenkontakten C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 angeordnet.
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3 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel, in
dem die ersten Kartenkontakte C1, C2, C3, C4 sowie C5, C6, C7, C8
und die benachbarten zweiten Kartenkontakte C9, C10, C11 beziehungsweise
C12, C13, C14 entlang jeweils einer Senkrechten ausgerichtet sind.
Damit ergeben sich rechteckige zweite Kartenkontakte C9, C10, C11,
C12, C13, C14.
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3B zeigt
die Rückseite
des Chipkartenmoduls mit Kartenkontakten gemäß der 3. Auf der
Rückseite
ist ein Chip 60 mit einer integrierten Schaltung angeordnet.
Chipkontakte 63 sind mit der integrierten Schaltung im
Chip 60 verbunden und über
Wire-Bonding-Drähte 61, 62 mit
den ersten und den zweiten Kartenkontakten verbunden. Es ist auch denkbar,
dass die Chipkontakte 63 nur mit einem Teil der ersten
und zweiten Kartenkontakte verbunden sind.
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Üblicher-,
aber nicht notwendigerweise sind die Kartenkontakte auf einem Substrat
aufgebracht, auf dessen Rückseite
der Chip 60 montiert ist. Durch Aussparungen im Substrat
oder Durchkontaktierungen ist eine Verbindung der Kartenkontakte
mit den Chipkontakten 63 möglich. Auch andere Kontaktierungstechniken,
beispielsweise Flip-Chip-Kontaktierungen sind denkbar.
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3A zeigt
die Kontaktierungsbereiche 100, 200 zur Kontaktierung
der Kartenkontakte durch eine Kontaktierungsvorrichtung, an der
die Chipkarte anschließbar
ist. Neben den ersten Kontaktierungsbereichen 100, innerhalb
derer die Kontaktierung der ISO-konformen Kartenkontakte C1, C2,
C3, C4, C5, C6, C7, C8 erfolgt, sind zweite Kontaktierungsbereiche 200,
innerhalb derer die Kontaktierung der zweiten Kartenkontakte C9,
C10, C11, C12, C13, C14 erfolgt, versetzt angeordnet.
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Die
Kartenkontaktbereiche 100 geben für die zur Kontaktierung der
Chipkarte vorgesehene Kontaktierungsvorrichtung die Bereiche auf
dem Kartenkontaktfeld 3 vor, innerhalb derer der entsprechende Kartenkontakt
zu kontaktieren ist. Die Kontaktierungsbereiche kennzeichnen den
Toleranzbereich für die
Justierung des Kontaktierungselements zur Kontaktierung des Kartenkontakts.
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Um
die Kompatibilität
der ersten Kartenkontakte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 zum ISO-Standard
zu gewährleisten,
müssen
die Kontaktierungsbereiche 100 derart innerhalb der Kanten
der ersten Kartenkontakte positionierbar sein, dass sie je weils hinsichtlich
ihrer Größe konform
mit der im ISO 7816 Standard normierten Kartenkontaktgröße sind
und hinsichtlich ihrer Abstände
von und ihrer Anordnung zu den anderen Kontaktierungsbereichen 100 konform
mit den im ISO 7816 Standard normierten Anordnungen der Kartenkontakte
sind. Die Konformität ist
auch gewahrt, wenn die Kontaktierungsbereiche, innerhalb derer ein
Kartenkontakt jeweils kontaktierbar ist, größer als die im ISO-Standard
angegebenen Minimalabmessungen der Kartenkontakte sind. Allerdings
wird die tatsächliche
Kontaktierung durch eine Kontaktierungsvorrichtung üblicherweise
ISO-konform innerhalb der im ISO Standard vorgegebenen Bereiche
erfolgen.
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In 3A zeigt
ein Punkt 22 in einem der Kontaktierungsbereiche 200 beispielhaft
die optimale Stelle zur Kontaktierung des entsprechenden zweiten
Kartenkontakts C14 an. Üblicherweise
ist die optimale Kontaktierungsstelle 22 ungefähr mittig
auf dem Kartenkontakt C14, sodass geringe Abweichungen in jeder
Richtung bei der Justierung des Kontaktierungselements keine Auswirkungen
auf die Güte der
Kontaktierung des Kartenkontakts haben. Eine fehlerfreie Kontaktierung
ist gewährleistet,
solange die Kontaktierung im schraffierten gekennzeichneten Kontaktierungsbereich 100, 200 erfolgt.
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Nachteile
der zu den ersten Kartenkontakte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8
versetzten Anordnung der zweiten Kartenkontakte C9, C10, C11, C12, C13,
C14 werden deutlich, wenn das Kontaktierungselement zur Kontaktierung
des zweiten Kartenkontakts, beispielsweise C14, derart nahe zu den
ersten Kartenkontakten, in diesem Beispiel C7 und C8, positioniert
wird, dass es das Kartenkontaktfeld 3 auf der Trennlinie
zwischen den Kartenkontakten C7 und C8 berührt. Auf Grund der endlichen
Ausdehnung des Kontaktierungselements, was auch durch die Größe des Punktes 22 veranschaulicht
ist, werden dadurch die Kartenkontakte C7 und C8 kurzgeschlossen.
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4 und 5 zeigen
weitere Ausführungsbeispiele
des Kartenkontaktfelds 3 mit ersten und dazu versetzt angeordneten
zweiten Kartenkontakten. Die zwischen den ersten und zweiten Kartenkontakten
verlaufende Trennlinie ist in diesen Ausführungsbeispielen zickzackförmig. Die
zweiten Kartenkontakte C9, C10, C11, C12, C13, C14 sind fünfeckig.
Durch die fünfeckige
Form wird der Bereich zwischen der optimalen Kontaktierungsstelle 22 der zweiten
Kartenkontakte C9, C10, C11, C12, C13, C14, wie in 4A dargestellt,
und der den ersten Kartenkontakten C1, C2, C3, C4, C4, C5, C6, C7,
C8 benachbarten Kanten vergrößert. Somit
wird bei der Kontaktierung eines zweiten Kartenkontakts, beispielsweise
C14, die Möglichkeit
eines Kurzschlusses der benachbarten ersten Kartenkontakte, im Beispiel
C7 und C8, bei ungenau justiertem Kontaktierungselement verringert.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel des
Kartenkontaktfelds 3, in dem die ersten Kartenkontakte
C1, C4, C5, C8 derart geformt sind, dass in Eckbereichen des Kartenkontaktfeldes
weitere zweite Kartenkontakte C15, C16, C17, C18 anordenbar sind. 5A zeigt
die entsprechenden Kontaktierungsbereiche 100, 200 des
Kartenkontaktfeldes gemäß 5.
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Der
Vorteil der versetzt angeordneten ersten und zweiten Kartenkontakte
liegt in dem einfachen Aufbau einer zum Kontaktieren entsprechender Chipkarten
mit solchen Kartenkontaktfeldern ausgebildeten Kontaktierungsvorrichtung.
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6 zeigt
ein Blockschaltbild der Kontaktierungsvorrichtung. Zur Kontaktierung
wird die Chipkarte 2 in eine vorgege bene Position gebracht.
Dies kann beispielsweise durch ein Einführen der Chipkarte 2 in
einen Einschub 83 erfolgen, der durch seine Form die Position
der Chipkarte 2 vorgibt. Die Kartenkontakte der Chipkarte 2 sind
gemäß 3 angeordnet.
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Die
Kontaktierungsvorrichtung umfasst Kontaktierungselemente 81, 82,
die beispielhaft als federnde Metallarme ausgebildet sind, die seitlich
des Kartenkontaktfeldes 3 montiert sind. Auch oberhalb des
Kartenkontaktfeldes 3 befestigte Kontaktierungselemente
sind denkbar. Die Kontaktierungselemente umfassen einen Kontaktbereich 84,
der den Kartenkontakt bei Anschluss der Chipkarte 2 berührt. Der Kontaktbereich 84 kann
als Endbereich des Metallarmes ausgebildet sind, der derart gebogen
ist, dass er die Chipkarte berührt.
Durch den Federdruck erfolgt die Kontaktierung der ersten und zweiten
Kartenkontakte mit jeweils einem Kontaktbereich 84. Die
Kontaktierungselemente 82 zur Kontaktierung der zweiten
Kartenkontakte sind mittig zwischen den Kontaktierungselementen 81 zur
Kontaktierung der ersten Kartenkontakte angeordnet.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben,
deren zweite Kartenkontakte nicht versetzt zu den ersten Kartenkontakten
angeordnet sind.
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7 zeigt
das Kartenkontaktfeld 3 eines vierten Ausführungsbeispiels.
Das Kartenkontaktfeld 3 unterscheidet sich von dem Kartenkontaktfeld 3 einer
ISO-Karte dadurch, dass anstatt von nur acht Kartenkontakten nunmehr
16 Kartenkontakte vorgesehen sind. Jeweils ein erster und ein zweiter
Kartenkontakt C1, C11; C2, C21; C3, C31; C4, C41; C5, C51; C6, C61;
C7, C71; C8, C81, die durch eine Senkrechte Aussparung getrennt
sind, umfassen den Bereich eines ISO-Kartenkontaktes der ISO-Karte. Die
zweiten Kartenkontakte C11, C21, C31, C41, C51, C61, C71, C81 sind
derart ausgerichtet, dass ihre oberen Kante und untere Kante mit
der oberen beziehungsweise unteren Kante der benachbarten ersten
Kartenkontakts C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 entlang jeweils einer
Linie ausgerichtet sind.
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7A zeigt
die den ersten Kartenkontakten C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 zugeordneten
ersten Kontaktierungsbereiche 100 sowie die den zweiten Kartenkontakten
C11, C21, C31, C41, C51, C61, C71, C81 zugeordneten zweiten Kontaktierungsbereiche 200.
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Durch
Teilungen der zweiten Kartenkontakte C11, C21, C31, C41, C51, C61,
C71, C81 lässt
sich das vierte Ausführungsbeispiel
weiterbilden, um die Anzahl der Kontaktflächen weiter zu erhöhen.
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8 zeigt
ein fünftes
Ausführungsbeispiel, das
sich von dem vierten Ausführungsbeispiel
in 7 dadurch unterscheidet, dass die in 7 gezeigten
zweiten Kartenkontakte C11, C21, C31, C41, C51, C61, C71, C81 jeweils
waagerecht geteilt sind. Somit erhält man insgesamt sechzehn zweite
Kartenkontakte C11, C12, C21, C22, C31, C32, C41, C42, C51, C52,
C61, C62, C71, C72, C81, C82.
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Durch
geeignete Dimensionierung der Kontaktierungsbereiche des vierten
Ausführungsbeispiels
kann die Kompatibilität
zum fünften
Ausführungsbeispiel
gewahrt werden, um beispielsweise das vierte und fünfte Ausführungsbeispiel
in derselben Kontaktierungsvorrichtung betreiben zu können.
-
7B zeigt
die Anordnung der Kontaktierungsbereiche des vierten Ausführungsbeispiels
in 7 derart, dass diese auch mit den Kontaktierungsbereichen
des fünften
Ausführungsbeispiels
in 8 kompatibel sind.
-
Die
ISO-konformen Kontaktierungsbereichen 100 umfassen den
Großteil
der ihnen jeweils zugeordneten ersten Kartenkontakte C1, C2, C3,
C4, C5, C6, C7, C8. Die den acht zweiten Kartenkontakten C11, C21,
C31, C41, C51, C61, C71, C81 jeweils zugeordneten Kontaktierungsbereiche 200 umfassen nur
einen Bruchteil, nämlich
ungefähr
die Hälfte,
des entsprechenden Kartenkontakts. Sie sind derart positioniert,
dass bei einer Teilung der in 7 dargestellten
zweiten Kartenkontakte C11, C21, C31, C41, C51, C61, C71, C81 noch
ausreichend Raum verbleibt für
die Positionierung von Kontaktierungsbereichen, die den weiteren,
durch die Teilung entstehenden, zweiten Kartenkontakten zuordenbar
sind.
-
8A zeigt
die Anordnung der Kontaktierungsbereiche 100, 200, 201 für die ersten
Kartenkontakte und für
die zweiten Kartenkontakte des Kartenkontaktfeldes in 8.
Die zweiten Kontaktierungsbereiche 200, 201 haben
ungefähr
nur die halbe Ausdehnung wie die ersten Kontaktierungsbereiche 100.
Die Anordnung eines Teils der zweiten Kontaktierungsbereiche mit
dem Referenzzeichen 200 stimmt der Anordnung der zweiten
Kontaktierungsbereiche 200 in 7B überein.
-
Bei
Anschluss einer 8 gemäßen Chipkarte an eine Kontaktierungsvorrichtung
zur Kontaktierung der in 7B dargestellten
Anordnung der Kontaktierungsbereiche 100, 200,
werden zumindest die ersten Kartenkontakte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7,
C8 sowie einen Teil der zweiten Kartenkontakte, C11, C21, C31, C41,
C51, C61, C71, C81 kontaktiert.
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9 zeigt
die Anordnung der Kontaktierungselemente 81, 82 in
einer Kontaktierungsvorrichtung, die zur Kontaktierung jeweils acht
erster und zweiter Kartenkontakte ausgebildet ist. Diese Anordnung
ist geeignet die in 7 dargestellte Kartenkontaktanordnung
zu kontaktieren. Auch die Hälfte der
zweiten Kartenkontakte, C11, C21, C31, C41, C51, C61, C71, C81,
des Kartenkontaktfeldes 3 in 8 kann damit
kontaktiert werden.
-
Die
Anordnung unterscheidet sich von der in 6 dargestellten
Anordnung darin, dass die ersten und zweiten Kontaktierungselemente
nicht äquidistant
angeordnet sind. Die zweiten Kontaktierungselemente 82 sind
in geringerem Abstand zu einem der benachbarten ersten Kontaktierungselemente 81 angeordnet,
um den dem ersten Kontaktierungsbereich 100 benachbarten
zweiten Kontaktierungsbereich 200 zu kontaktieren. Durch
diese Anordnung wird das unbeabsichtigte Kurzschließen zweier
erster Kartenkontakte vermieden, das bei der in 6 gezeigten
Kontaktierungseonrichtung für
Chipkarten mit zweiten Kartenkontakten, die zu den ersten Kartenkontakten
versetzt angeordnet sind, auftreten kann.
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10 zeigt
die Anordnung der Kontaktierungselemente 81, 82 in
einer Kontaktierungsvorrichtung, die zur Kontaktierung von acht
ersten und 16 zweiten Kartenkontakten ausgebildet ist. Diese Anordnung
ist geeignet, die in 8 dargestellte Kartenkontaktanordnung
zu kontaktieren. Sie unterscheidet sich von der Anordnung in 9 durch
weitere Kontaktierungselemente 82, um die zusätzlichen zweiten
Kartenkontakte zu kontaktieren. Auf jeder Seite eines der die ersten
Kartenkontakte kontaktierenden Kontaktierungselemente 81 ist
ein zweites Kontaktierungselement 82 zur Kontaktierung
der zweiten Kartenkontakte vorgesehen.
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11 zeigt
das Kartenkontaktfeld 3 eines sechsten Ausführungsbeispiels
mit ersten Kartenkontakten C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 und zweiten
Kartenkontakten C11, C12, C21, C22, C31, C32, C41, C42, C51, C52,
C61, C62, C71, C72, C81, C82. In diesem Ausführungsbeispiel verläuft die
Trennlinie zwischen den ersten Kartenkontakten C1, C2, C3, C4, C5,
C6, C7, C8 und den zweiten Kartenkontakten C11, C12, C21, C22, C31,
C32, C41, C42, C51, C52, C61, C62, C71, C72, C81, C82 zickzackförmig.
-
12 zeigt
ein siebtes Ausführungsbeispiel,
das sich vom sechsten Ausführungsbeispiel
lediglich durch die Form der Zick-Zack-Trennlinie zwischen den ersten
und den zweiten Kartenkontakten und der damit einhergehenden leicht
variierten Form der Kartenkontakte unterscheidet.
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11A zeigt die den ersten und zweiten Kartenkontakten
in 11 zugeordneten Kontaktierungsbereiche 100, 200, 201.
Deren Anordnung stimmt mit der in 7A dargestellten
Anordnung überein,
obgleich sich zugeordneten ersten und zweiten Kartenkontakte hinsichtlich
der Kartenkontaktgeometrie unterscheiden. Somit können die
entsprechenden Karten in derselben Kontaktierungsvorrichtung betrieben
werden.
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Die
in 11A dargestellten Kontaktierungsbereiche 100 sind
teilweise derart positioniert, dass Trennlinien zwischen den Kartenkontakten
den Randbereich der Kontaktierungsbereichen schneiden. Dies betrifft
vor allem Eckbereiche der ersten Kontaktierungsbereiche 100,
die die schräg
verlaufenden Trennlinien schneiden. Da die Kontaktierungselemente
jedoch mittig im Kontaktierungsbereich 100 bzw. 200, 201 justiert
sind, ist die Gefahr der fehlerhaften Kontaktierung eines nicht
dem Kontaktierungsbereich zugeordneten Kartenkontakts vernachlässigbar.
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Die
in 12A dargestellten Kontaktierungsbereiche sind
der Kartenkontaktanordnung gemäß 12 zugeordnet.
Die ersten Kontaktierungsbereiche 100 sind ISO-konform
rechteckförmig,
obgleich die ersten Kartenkontakte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8
mehr als vier Ecken haben. Die zweiten Kontaktierungsbereiche 200 und 201 sind
hinsichtlich ihrer Form an die spitz zulaufenden zweiten Kartenkontakte
C11, C12, C21, C22, C31, C32, C41, C42, C51, C52, C61, C62, C71,
C72, C81, C82, wie in 9 dargestellt, angepasst.
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Es
sei bemerkt, dass die in 11A und 12A dargestellten Kontaktierungsbereiche 100, 200, 201 der
Kartenkontakte durch eine Kontaktierungsvorrichtung mit gemäß 10 angeordneten Kontaktierungselementen
kontaktierbar sind.
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13 zeigt
das Kartenkontaktfeld 3, das sich vom konventionellen Kartenkontaktfeld,
wie in 2 dargestellt, dadurch unterscheidet, dass lediglich
die konventionellen Kartenkontakte C4, C6 und C8 in erste und zweite
Kartenkontakte C4, C41; C6, C61; C8, C81 geteilt sind. Diese Kartenkontakte
sind nicht durch den ISO Standard vorbelegt, sondern können benutzerspezifisch
belegt werden. Die Kartenkontakte C4, C6, C8 sind durch eine senkrechte Trennlinie
geteilt, sodass neben den ersten Kartenkontakten C4, C6, C8 jeweils
die benachbarten zweiten Kartenkontakte C41, C61 beziehungsweise
C81 angeordnet sind.
-
14 unterscheidet
sich von 13 dadurch, dass die zweiten
Kartenkontakte C41, C61, C81 nochmals durch Aussparungen entlang
einer waagerechten Trennlinie geteilt worden sind, um weitere zweite
Kartenkontakte C42, C62, C82 vorzusehen.
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15 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die in der konventionellen Chipkarte, wie in 2 dargestellt,
als C4, C6 und C8 bezeichneten Kartenkontakte waagerecht in jeweils
zwei zweite Kartenkontakte C41, C42, C61, C62, C81, C82 geteilt sind.
Diese Teilung ist nicht konform mit den den Kartenkontakte C4, C6,
C8 im ISO-Standard zugeordneten Kontaktierungsbereichen. Diese Kontaktierungsbereiche
umfassen jeweils Bereiche zweier zweite Kartenkontakte C41, C42;
C61, C62; C81, C82. Da die ISO-Kartenkontakte C4, C6 und C8 jedoch
frei belegbar sind, ermöglicht
die Chipkarte mit dem in 15 dargestellten
Kartenkontaktfeld 3 den im ISO-Protokoll vorgesehenen Betrieb über die
Kartenkontakte C1, C2, C3, C5, C7, da die entsprechenden Kontaktierungsbereiche
ISO-konform sind.
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15A zeigt die Anordnung der Kontaktierungsbereiche 100, 200 für das in 15 dargestellte
Kartenkontaktfeld 3. Die Bereiche, die konform mit der
im ISO-Standard angegebenen Anordnung der Kartenkontakte sind, umfassen
die Kontaktierungsbereiche 100 der ersten Kartenkontakte
C1, C2, C3, C5 und C7 sowie mit dem Bezugzeichen 220 gekennzeichnete
und mit einer dicken, gestrichelten Linie umrandete Bereiche. Jeweils
zwei zweite Kartenkontakte C41, C42; C61, C62; C81, C82 umfassen einen
Teil eines der Bereiche 220. Im Gegensatz zur ISO-Karte, bei der nur
ein Kartenkontakt einen der Bereiche 220 umfasst, sodass
eine entlang der Kanten des Kartenkontakts verlaufende Kantenlinie
des entsprechenden Kartenkontakts den Bereich vollständig umschließt, sind
in diesem Ausführungsbeispiel
zwei Kartenkontakte C41, C42; C61, C62; C81, C82 so positioniert,
dass deren Kantenlinien nur einen Teil des Bereichs 220 umschließen.
-
Bei
der Kontaktierung des in 15 dargestellten
Kartenkontaktfeldes 3 mit einer Kontaktierungseinrichtung
für ISO-Karten sind die Kontaktierungselemente
für die
im ISO Standard als C4, C6 und C8 bezeichneten Kartenkontakte auf
den Trennlinien zwischen den zweiten Kartenkontakten C41 und C42
sowie den zweiten Kartenkontakten C61 und C62 sowie den zweiten
Kartenkontakten C81 und C82 positioniert, wie durch den Punkt 22 beispielhaft
angedeutet. Die jeweils benachbarten zweiten Kartenkontakte C41,
C42 und C61, C62 und C81, C82 werden auf Grund der endlichen Ausdehnung des
Kontaktbereichs des Kontaktierungselements kurzgeschlossen. Ein
Betrieb der Chipkarte ist dennoch gemäß des im ISO Standard vorgesehenen Protokolls
möglich,
da diese Kartenkontakte C41, C42, C61, C62, C81, C82 dafür nicht
benötigt
werden.
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16 unterscheidet
sich von 15 lediglich dadurch, dass die
konventionellen Kartenkontakte C4, C6 und C8 nunmehr jeweils durch
eine senkrechte und waagerechte Trennlinie in vier zweite Kartenkontakte
C41, C42, C43, C44; C61, C62, C63, C64; C81, C82, C83, C84 geteilt
sind. Hinsichtlich des Betreibens solch einer Karte gemäß ISO-Standard
gelten die vorher gemachten Ausführungen.
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17 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die konventionellen Kartenkontakte C1, C2, C3, C5, C6, C7
in erste Kartenkontakte C1, C2, C3, C5, C6, C7 und zweite Kartenkontakte
C11, C12, C21, C22, C31, C32, C51, C52, C61, C62, C71, C72 derart geteilt
sind, sodass die den ersten Kartenkontakten C1, C2, C3, C5, C6,
C7 zugeordneten Kontaktierungsbereiche ISO-konform sind. Die Kartenkontakte C4,
C8 sind, wie im vor hergehenden Ausführungsbeispiel, in jeweils
vier zweite Kartenkontakte C41, C42, C43, C44, C81, C82, C83, C84
geteilt worden, die nicht ISO-konform sind.
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18 unterscheidet
sich vom bisherigen Ausführungsbeispiel
lediglich dadurch, dass nunmehr der bisherige erste Kartenkontakt
C6 in zwei zweite Kartenkontakte C61, C62 geteilt ist.
-
Es
wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale
der Kartenkontaktanordnungen und Kontaktierungsbereichsanordnungen
miteinander kombinierbar sind.
-
Wegen
der geforderten Rückwärtskompatibilität, die umfasst,
dass die Chipkarte mit ersten und zweiten Kartenkontakten auch in
einer konventionellen Kontaktierungsvorrichtung anschließbar ist,
beziehungsweise dass eine Kontaktierungsvorrichtung für solch
eine Chipkarte auch eine ISO-Karte betreiben kann, wird zunächst ein
Handshake-Protokoll bei Anschluss der Chipkarte durchgeführt.
-
In
den 19 bis 23 ist
das Handshake-Protokoll veranschaulicht.
-
19 zeigt
ein Blockdiagramm mit einem Teil der Chipkarte C und einem Teil
der Kontaktierungsvorrichtung T. Zur Veranschaulichung des Verfahrens
beschränkt
sich die Darstellung auf vier Kontakte zwischen vier Kartenkontakten
C1, C11, C51, C5 und vier Kontaktierungselementen T1, T11, T51, T5.
-
Die
Chipkarte C umfasst die ersten Kartenkontakte C1, C5 sowie die zweiten
Kartenkontakte C11, C51. Es sei bemerkt, dass zur Verdeutlichung des
Handshake-Protokolls auf die geometrisch korrekte Anordnung der
Kartenkontakte verzichtet worden ist.
-
Die
Chipkarte C umfasst einen ersten Schalter 12 und einen
zweiten Schalter 52. Der erste Schalter ermöglicht es,
entweder den zweiten Kartenkontakt C11 an eine erste Leitung 18 zu
koppeln oder über
einen Widerstand 16 an den ersten Kartenkontakt C5 zu koppeln
oder den zweiten Kartenkontakt C11 zu entkoppeln. Der zweite Schalter 52 ermöglicht es,
entweder den zweiten Kartenkontakt C51 an eine zweite Leitung 58 zu
koppeln oder an den ersten Kartenkontakt C5 zu koppeln oder den zweiten
Kartenkontakt C51 zu entkoppeln.
-
Bei
nicht angeschlossener Chipkarte C sind die zweiten Kartenkontakte
C11, C51 entkoppelt.
-
Eine
erste Detektionseinheit 15 zur Potenzialdetektion mit einem
Eingang ist eingangsseitig zwischen den ersten Widerstand 16 und
den ersten Schalter 12 gekoppelt.
-
Die
Kontaktierungsvorrichtung T umfasst die ersten Kontaktierungselemente
T1, T5 und die zweiten Kontaktierungselemente T11, T51.
-
Die
Kontaktierungsvorrichtung T umfasst einen dritten Schalter 11 und
einen vierten Schalter 51. Der dritte Schalter 11 ermöglicht es,
entweder das zweite Kontaktierungselement T11 an eine dritte Leitung 17 zu
koppeln oder an das Kontaktierungselement T1 zu koppeln oder das
zweite Kontaktierungselement T11 zu entkoppeln. Der vierte Schalter 51 ermöglicht es,
entweder das zweite Kontaktierungselement T51 an eine vierte Leitung 57 zu
koppeln oder über
einen zweiten Widerstand 56 an das erste Kontaktierungselement
T1 zu koppeln oder zu entkoppeln.
-
Eine
zweite Detektionseinheit 55 zur Potenzialdetektion ist
eingangsseitig zwischen den zweiten Widerstand 56 und den
vierten Schalter 51 gekoppelt.
-
Die
ersten und zweiten Kontaktierungselemente T1, T5, T11, T51 sind
derart angeordnet, dass sie bei Anschluss der Chipkarte C die ersten
und zweiten Kartenkontakte C1, C5, C11, C51 berühren, sodass die Kontaktierung
C1-T1; T11-C11; T51-C51; T5-C5
erfolgt.
-
Wenn
keine Chipkarte C angeschlossen ist, sind die zweiten Kontaktierungselemente
T11, T51 über
den dritten beziehungsweise vierten Schalter 11, 51 an
das erste Kontaktierungselement T1 gekoppelt.
-
Am
ersten Kontaktierungselement T1 wird ein Versorgungspotenzial VS
bereitgestellt, und am ersten Kontaktierungselement T5 wird ein
Bezugspotenzial GND bereitgestellt.
-
Wenn
keine Chipkarte angeschlossen ist, ist sowohl der dritte Schalter 11 als
auch der vierte Schalter 51 mit dem am ersten Kontaktierungselement
T1 angelegten Versorgungspotenzial VS gekoppelt. An der zweiten
Detektionseinheit 55 liegt eingangsseitig das Versorgungspotenzial
VS an.
-
Es
ist denkbar, dass die zweite Detektionseinheit 51 in einem
Ruhemodus ist, wenn keine Chipkarte C angeschlossen ist.
-
20 zeigt,
dass beim Anschließen
der Chipkarte C die Kontaktierungselemente T1, T11, T51, T5 die
Kartenkontakte C1, C11, C51, C5 berühren. Somit liegt am ersten
Kartenkontakt C1, ebenso wie am zugeordneten zweiten Kartenkontakt
C11, das Versorgungspotenzial VS an, und der Kartenkontakt C5, ebenso
wie der zugeordnete zweite Kartenkontakt C51, liegt auf dem Bezugspotenzial
GND.
-
Sobald
die Versorgungsspannung zwischen den Kartenkontakten C1 und C5 anliegt,
wird der zweiten Kartenkontakt C11 über den ersten Schalter 12 und
den ersten Widerstand 16 mit dem ersten Kartenkontakt C5
gekoppelt. An der ersten Detektionseinheit 15 liegt das
Versorgungspotenzial VS an, da es über den ersten Schalter 12 und
den Kartenkontakt C11 mit dem Kontaktierungselement T11 gekoppelt
ist.
-
Bei
Anschluss der Chipkarte C an eine konventionelle Kontaktierungsvorrichtung
T wäre
der Kartenkontakt C11 nicht durch ein Kontaktierungselement kontaktiert
worden, siehe 26. Somit liegt nicht das Versorgungspotenzial
VS am Kartenkontakt C11 an und die erste Detektionseinheit 15 liegt auf
dem Bezugspotenzial GND. Aus dem an der Detektionseinheit 15 detektierten
Potenzial kann somit auf die Art die Kontaktierungsvorrichtung geschlossen
werden.
-
Im
Falle einer detektierten konventionellen Kontaktierungsvorrichtung
T können
die zweiten Kartenkontakte C11, C51 deaktiviert werden. Die Kommunikation
mit der Kontaktierungsvorrichtung T erfolgt dann nur über die
ersten Kartenkontakte C1, C5 beziehungsweise weiterer erster Kartenkontakte
gemäß dem ISO-Protokoll.
-
21 zeigt
den nächsten
Schritt des Handshake-Protokolls. Wenn an der ersten Detektionseinheit 15 das
Versorgungspotenzial VS detektiert worden ist, wird der zweite Schalter 52 mit
dem Bezugspotenzial GND, das am ersten Kartenkontakt C5 anliegt,
gekoppelt. Dadurch liegen sowohl der zweite Kartenkontakt C51 als
auch das damit gekoppelte Kontaktierungselement T51 auf dem Bezugspotenzial
GND. Da das Kontaktierungselement T51 über den vierten Schalter 51 mit
der zweiten Detektionseinheit 55 gekoppelt ist, liegt auch
an dieser eingangsseitig das Bezugpotenzial GND an.
-
Sollte
die zweite Detektionseinheit 55 in einem Ruhemodus sein,
wird das Anlegen des Bezugspotenzials GND gleichzeitig als Aktivierungssignal
interpretiert, um die zweite Detektionseinheit 55 zu aktivieren.
-
Es
sei bemerkt, dass bei Anschluss einer ISO-Karte ein einziger Kartenkontakt
den Bereich der Kartenkontakte C5 und C51 umfasst, der auf dem Bezugspotenzial
GND liegt. Auch in diesem Fall wird an der zweiten Detektionseinheit 55 das
Bezugspotenzial GND detektiert und gegebenenfalls als Aufwachsignal
interpretiert.
-
22 zeigt
den nächsten
Schritt des Handshake-Protokolls, um seitens der Kontaktierungsvorrichtung
T zu unterscheiden, ob eine Chipkarte C mit ersten und zweiten Kartenkontakte
oder eine ISO-Karte angeschlossen ist.
-
Der
dritte Schalter 11 entkoppelt das Kontaktierungselement
T11 sowohl vom Versorgungspotenzial VS als auch von der dritten
Leitung 17. Infolgedessen liegt nunmehr nicht mehr das
Versorgungspotenzial VS am zweiten Kartenkontakt C11 der Chipkarte
C an. Die erste Detektionseinheit 15 detektiert das Bezugspotenzial
GND. Dieses bestätigt
der Chipkarte C, dass eine neue Kontaktierungsvorrichtung T angeschlossen
ist.
-
In
der Kontaktierungsvorrichtung T wird mit Entkoppelung des Kontaktierungselements
T11 ein Zeitzähler
gestartet. Bis zum Ablauf des Zeitzählers wartet die Kontaktierungsvorrichtung
T auf eine protokollgemäße Reaktion
der Chipkarte C.
-
23 zeigt
die protokollgemäße Reaktion der
Chipkarte C. Der zweite Kartenkontakt C51 wird durch den zweiten
Schalter 52 vom Bezugspotenzial GND entkoppelt. Infolgedessen
liegt an dem damit verbundenen Kontaktierungselement T51 nicht mehr das
Bezugspotenzial GND an. An der zweiten Detektionseinheit 55 wird
das Versorgungspotenzial VS detektiert. Dieses dient der Kontaktierungsvorrichtung
T als Bestätigung,
dass eine Chipkarte C mit ersten und zweiten Kartenkontakten angeschlossen ist.
-
Sollte
eine ISO-Karte an die oben beschrieben Kontaktierungsvorrichtung
angeschlossen sein, könnte
der mit dem Kontaktierungselement T51 verbundene Kartenkontakt nicht
entkoppelt werden, da es sich um denselben Kartenkontakt handelt,
der vom Kontaktierungselement T5 kontaktiert worden wäre. Der
Zeitzähler
läuft in
diesem Fall ohne Reaktion der Chipkarte ab. Eine mögliche Folge
wäre, dass
die Kontaktierungsvorrichtung T mit der Chipkarte C lediglich gemäß dem ISO-Protokoll über deren
dafür vorgesehene
fünf bzw.
acht Kartenkontakte kommuniziert.
-
Um
in einem normalen Betriebsmodus eine Kommunikation mit der Chipkarte
C über
die zweiten Kartenkontakte C11, C51 zu ermöglichen, werden der dritte
Schalter 11 und der vierte Schalter 51 mit den
Leitungen 17 beziehungsweise 57 gekoppelt. Der
erste und der zweite Schalter 12, 51 sind an die erste
beziehungsweise zweite Leitung 18, 58 gekoppelt.
Somit sind die erste und dritte Leitung 17, 18 sowie
die zweite und vierte Leitung 57, 58 gekoppelt.
-
24 zeigt
die entsprechenden Schalterstellungen im normalen Betriebsmodus.
-
25 zeigt
eine erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung
T, an die eine ISO-Karte C angeschlossen ist. Auf Grund der größeren Fläche der Kartenkontakte
C1 und C5 werden diese jeweils von zwei Kontaktierungselementen
T1, T11 beziehungsweise T51, T5 kontaktiert. An den Kontaktierungselementen
T1, T11 beziehungsweise T51, T5 liegt somit jeweils dasselbe Potenzial
an. Sie werden durch die entsprechenden Kartenkontakte C1 beziehungsweise
C5 kurzgeschlossen.
-
26 zeigt
eine konventionelle Kontaktierungsvorrichtung T für ISO-Karten,
an die eine erfindungsgemäße Chipkarte
C mit den ersten Kartenkontakten C1, C5 und den zweiten Kartenkontakten C11,
C51 angeschlossen wird. Lediglich die ersten Kontakte C1 und C5
werden von den Kontaktierungselementen T1 und T5 kontaktiert. An
den zweiten Kartenkontakte C11 und C51 liegt kein Potenzial an.
-
Die
wesentliche Idee des Handshake-Protokolls ist, dass jeder der einzelnen
Schritte, die entweder von der Kontaktierungsvorrichtung T oder
der Chipkarte C ausgeführt
werden, mit durch eine Signalisierung der Gegenseite bestätigt werden.
Für das Handshake-Protokoll
sind zwei erste Kartenkontakte und deren zugeordnete zweite Kartenkontakte
ausreichend. Die Auswahl der Kartenkontakte obliegt einer Festlegung.
-
Aufgrund
der Rückwärtskompatibilität ist es nicht
wünschenswert,
dass in Chipkarten mit ersten und zweiten Kartenkontak ten selbstständig, beispielsweise
durch über
das ISO-Kommunikationsprotokoll
hinausgehende Schritte, die Art der Kontaktierungsvorrichtung detektiert
wird. Denn solch eine Chipkarte wäre nicht mehr rückwärtskompatibel
mit dem ISO-Protokoll.
Somit hat auch die Detektion im Einklang mit dem ISO-Protokoll zu
erfolgen, wie durch das oben beschriebenen Handshake-Protokoll geschehen.
-
- 1,
2, C
- Chipkarte
- C1,
C2, C3, C4,
-
- C5,
C6, C7, C8
- erste
Kartenkontakte
- C11,
C21, C31, C41,
-
- C51,
C61, C71, C81,
-
- C12,
C22, C32, C42,
-
- C52,
C62, C72, C82,
-
- C43,
C44, C63, C64,
-
- C83,
C84, C13, C14,
-
-
-
- C15,
C16, C17, C18
- zweite
Kartenkontakte
- 100
- erste
Kontaktierungsbereiche
- 200,
201
- zweite
Kontaktierungsbereiche
- 220
- Bereiche
- 60
- Chip
- 61,
62
- Bonddrähte
- 63
- Chipkontakte
- 3
- Kartenkontaktfeld
- 4
- Umrandung
- 81,
T1, T5,
- erste
Kontaktierungselemente
- 82,
T11, T51
- zweite
Kontaktierungselemente
- 83
- Einschub
- 84
- Kontaktbereich
- T
- Kontaktierungsvorrichtung
- 11,
12, 51, 52
- Schalter
- 16,
17
- Widerstände
- 17,
18, 57, 58
- Leitungen
- VS
- Versorgungspotenzial
- GND
- Bezugspotenzial