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Die
Erfindung betrifft eine Kontaktiervorrichtung für eine Chipkarte, insbesondere
für eine SIM-Karte
eines elektronischen Geräts
wie z.B. Chipkartenlesegerät,
Mobiltelefon od. dgl., mit einem Kontaktträger mit darin aufgenommenen
Kontaktelementen zur Verbindung der Kontakte der Chipkarte mit Leiterbahnen
eines in dem Gerät
enthaltenen Schaltungsträgers
wie Leiterplatte, und mit einer elektrisch leitfähigen Abdeckung, die eine Einrichtung
zur Schirmung durch eine leitende Verbindung zu einer Erd- oder
Massekontaktierungsfläche
des Schaltungsträgers
ausbildet, wobei die Abdeckung mindestens einen Kontaktabschnitt
aufweist, welcher am Kontaktträger
vorbei geführt
ist oder ihn durchgreift und den Erd- oder Massekontakt des Schaltungsträgers kontaktiert.
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Derartige
Kontaktiervorrichtungen, in der Umgangssprache und auch in der Patentliteratur häufig mit „Chipkarten-Leser", „SIM-Card-Reader" od. dgl. bezeichnet,
dienen zur Halterung und Bereitstellung der elektrischen Kontaktierung
der Kontakte z.B. einer Chip- oder SIM-Karte (SIM = "Subscriber Identity
Module") mit Leiterbahnen
eines Schaltungsträgers
wie insbesondere einer Leiterplatte, die in einem elektronischen
Gerät,
z.B. einem Mobiltelefon, untergebracht ist.
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Unabhängig von
der Bauart solcher Kontaktiereinrichtungen ist es wichtig, dass
solche Einrichtungen in Verbindung mit der elektronischen Schaltung
des zugehörigen
Geräts
gegen elektromagnetische Unverträglichkeiten
und hochfrequente Störstrahlungen
geschützt
sind. Zu den elektromagnetischen Unzuträglichkeiten zählen Spannungsüberschläge, die
z.B. entstehen, wenn der Benutzer die Chipkarte oder – bei entnommener
Chipkarte – die Kontaktelemente
des Kontaktträgers
berührt.
Dies führt
zu Überspannungen
in der Geräteschaltung, wodurch
diese irreparabel zerstört
werden kann. Aus diesem Grunde weisen Schaltungen in den Geräten besondere
Schaltkreise bzw. Bauelemente auf, die derartige Störfaktoren
eliminieren sollen. Dadurch ist aber nicht nur ein besonderer Aufwand
erforderlich; auch wird im Gerät
zusätzlicher
Bauraum benötigt.
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Eine
Kontaktiervorrichtung der vorausgesetzten Art ist beispielsweise
aus
DE 102 38 156
A1 bekannt. Dieses Dokument zeigt und beschreibt verschiedene
Ausführungen
einer geschirmten Kontaktiereinrichtung für Chipkartenleser, insbesondere SIM-Card-Reader
mit elektrisch leitfähigem
Deckel, der in Bezug zum Kontaktträger schwenkbar angeordnet ist.
Eine erste Ausführungsform
sieht einen Kontaktabschnitt am Deckel vor, der im geschlossenen
Zustand des Deckels eine Erd- oder Massekontaktfläche des
Schaltungsträgers
direkt kontaktiert. Eine elektrisch leitfähige Verriegelung zwischen
Deckel und Kontaktträger
ist Gegenstand einer zweiten Ausführung. Dabei ist ein kontaktträgerseitiges
Riegelelement, mit dem der Deckel wiederlösbar in Kontakt gelangt, an
das Massepotential angeschlossen. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel
ist die Gelenkanordnung zwischen Deckel und Kontaktträger elektrisch
leitfähig
ausgebildet und dem Kontaktträger
zugeordnete Lagerelemente sind galvanisch mit dem Massepotential
der Schaltung verbunden.
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Aufgrund
der bei der an dritter Stelle erwähnten Ausführung vorhandenen dauerhaften
Kontaktierung des Deckels mit dem Massepotential der elektronischen
Schaltung im Gerät
ist die Schirmung auch bei nicht in die Vorrichtung eingesetzter
Chipkarte wirksam. So ist sichergestellt, dass eine Berührung des
elektrisch leitfähigen
Deckels, beispielsweise, um ihn zum Einsatz einer SIM-Karte zu öffnen, nicht
zu einer Beschädigung
der Geräteelektronik führen kann,
weil elektrostatische Aufladungen zum Massepotential abgeleitet
werden. Ein Nachteil besteht insoweit, als die Kontaktelemente im
Kontaktträger
bei geöffnetem
Deckel berührt
werden können und
auch in der langen und daher raumgreifenden Bauform des Schwenkdeckels,
die zudem aufgrund des langen Hebelarms bei der Betätigung am
freien Ende hohe Gelenkkräfte
induzieren kann.
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Neben
Kontaktiervorrichtungen mit schwenkbarem Deckel entsprechend der
DE 102 38 156 A1 sind
auch solche mit einer am Kontaktträger fixierten blechförmigen Abdeckung
bekannt, wozu beispielhaft auf
DE 10 2004 054 150 A1 verwiesen wird. Aber
auch hier liegen Kontaktelemente im Kontaktträger zumindest bei entnommener
Chipkarte frei. Eine umfassende Schirmung der Einrichtung ist nicht
gewährleistet.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist es daher, eine Kontaktiervorrichtung
der eingangs genannten Art mit verbesserter Schirmung und hervorragendem ESD-Verhalten
(ESD = "Electrostatic
Discharge = Elektrostatische Entladung) zu schaffen, die zudem besonders
wenig Raum beansprucht.
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Die
grundsätzliche
Lösung
dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1. Dem entsprechend
ist eine gattungsgemäße Kontaktiervorrichtung
für eine
Chipkarte dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung aus zwei Teilen
gebildet ist, deren erster als Abdeckblech fest mit dem Kontaktträger verbunden
ist und deren zweiter Teil bezüglich des
Abdeckblechs sowie des Kontaktträgers
als Schwenkdeckel angeordnet ist, wobei zwischen Abdeckblech und
Schwenkdeckel eine dauerhafte elektrisch leitende Verbindung besteht,
und dass das Abdeckblech denjenigen – bezüglich des Kontaktträgers in
Einsteckrichtung der Chipkarte vorn gelegenen – Bereich des Kontaktträgers, in
dem die Kontaktelemente angeordnet sind, derart überdeckt, dass eine Berührung der
unter dem Abdeckblech gelegenen Kontaktelemente durch einen menschlichen
Finger ausgeschlossen ist.
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Im
Unterschied zu der in
DE
102 38 156 A1 behandelten Problemlösung sind statt des langen, raumgreifenden
Schwenkdeckels eine starre und eine bewegliche Abdeckung vorgesehen,
die beide relativ kurz sein können.
Während
das fest am Kontaktträger
verankerte Abdeckblech neben der Schirmung (weshalb man es auch
als 'Schirmblech' bezeichnen kann)
auch dazu dient, die Kontaktelemente des Kontaktträgers der
menschlichen Berührung zu
entziehen, hat der Schwenkdeckel in erster Line die Aufgabe, in
seinem geschlossenen Zustand im Zusammenwirken mit dem Abdeckblech
eine vollständige
Schirmung der Kontaktiervorrichtung sicherzustellen. Es ist weder
möglich,
die Chipkarte zu handhaben, ohne zuvor Teile der Abdeckung berührt zu haben,
noch ist bei entnommener Chipkarte eine Berührung von elektrisch leitenden
Teilen möglich.
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Bei
Versuchen mit der erfindungsgemäßen Kontaktiervorrichtung
hat sich gezeigt, dass diese in einem solchen Maße ESD-optimiert ist, dass
geräteintern
auf die bislang üblichen
ESD-Schutz-Bauelemente verzichtet werden kann. Zudem stellt die Kontaktiervorrichtung
aufgrund ihrer hohen Schirmungsfähigkeit
einen sehr sicheren Schutz gegen Störfrequenzen dar und ist insoweit
auch in hohem Maße
gegen HF-Einstrahlung resistent.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abdeckung
bei in die Ebene des Abdeckblechs verbrachtem Schwenkdeckel den Kontaktträger und
die Chipkarte im wesentlichen vollständig überdeckt. Die jeweilige Länge des
Abdeckblechs und des Schwenkdeckels kann dabei je etwa der halben
Länge einer
Chipkarte entsprechen.
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Abdeckblech
und Schwenkdeckel können unmittelbar
elektrisch leitend miteinander verbunden sein, so z.B. dadurch,
dass sie mittels einer metallischen oder metallisierten Schwenkgelenkanordnung miteinander
verbunden sind.
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Bezüglich der
ESD-Eigenschaften der Kontaktiervorrichtung ist es von Vorteil,
wenn das Abdeckblech zwar Durchbrechungen aufweisen kann, die jedoch
so klein bemessen sind, dass sie eine Testung der Schaltung durch
Kontaktierung der Kontaktelemente mittels geeigneter Kontaktierwerkzeuge, hingegen
keine Berührung
der Kontaktelemente durch einen Prüffinger nach VDE 0470 Teil2
bzw. EN 60529 gestatten.
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Hinsichtlich
der Schirmung ist es vorteilhaft, wenn entsprechend weiterer Ausgestaltung
Abdeckblech und Schwenkdeckel derart mit Randabkantungen versehen
sind, dass die Chipkarte bei geschlossenem Schwenkdeckel sowohl
oberseitig als auch ringsum von elektrisch leitfähigem Blech umgeben ist.
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Wenn
sodann wenigstens eine frontseitige Randabkantung des Schwenkdeckels
zugleich eine Lagefixierung für
die Chipkarte in deren Gebrauchslage ausbildet, wird zusätzlich noch
ein mechanisch wirkender Vorteil des Schwenkdeckels erreicht.
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Falls
bei geöffnetem
Schwenkdeckel etwa freigelegte Lötanschlussflächen von
Kontaktelementen derart von Abschnitten des Kontaktträgers flankiert
sind, dass ihre Berührung
durch einen Prüffinger nach
VDE 0470 Teil2 bzw. EN 60529 ausgeschlossen ist, sind nicht nur
die Kontaktelemente im Kontaktträger
selbst, sondern auch Lötanschlussflächen, die
ggf. aus Platzgründen
nicht mehr unter dem Abdeckblech angeordnet werden können, jeglichem Kontakt
seitens des Benutzers sicher entzogen, der somit absolut nicht der
Lage ist, bei sachgerechter Handhabung ein elektrisch leitendendes
Teil der Kontaktiervorrichtung zu berühren.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer ersten Kontaktiervorrichtung entsprechend
der Erfindung in ihrer Endgebrauchslage, d.h. mit geschlossenem
Schwenkdeckel,
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2 eine
perspektivische Darstellung der Kontaktiervorrichtung entsprechend 1 mit
geöffnetem
Schwenkdeckel,
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3 eine
perspektivische Darstellung entsprechend 1 einer
zweiten Kontaktiervorrichtung gemäß der Erfindung mit gegenüber der
ersten Ausführung
verkürztem
Kontaktträger,
bei geschlossenem Schwenkdeckel,
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4 eine
perspektivische Darstellung der Kontaktiervorrichtung entsprechend 3 mit
geöffnetem
Schwenkdeckel,
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5 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Kontaktiervorrichtung
entsprechend den 3 und 4,
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6 eine
Aufsicht auf die Kontaktiervorrichtung der 3,
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7 eine
Seitenansicht der Kontaktiervorrichtung der 6,
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8 eine
Unteransicht der Kontaktiervorrichtung der 6,
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9 eine
perspektivische Seitenansicht der Kontaktiervorrichtung entsprechend 3 zu
Erläuterung
einer Schwenkverbindung zwischen Schwenkdeckel und Abdeckblech,
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10 eine
vergrößert dargestelltes
Detail aus 9, und
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11 eine
Aufsicht auf das detail der 10.
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1 zeigt
eine insgesamt mit 10 bezeichnete Kontaktiervorrichtung
für Chipkarten,
insbesondere für
SIM-Karten, wie sie beispielsweise in Mobiltelefonen eingesetzt
werden.
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Die
Kontaktiervorrichtung 10 umfasst einen Kontaktträger 11 und
eine in ihrer Gesamtheit mit 12 bezeichnete Abdeckung,
die aus einem fest am Kontaktträger 11 angebrachten
Abdeck- oder Schirmblech 13 und einem Schwenkdeckel 14 besteht.
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In
dem aus elektrisch nicht leitendem Isoliermaterial, insbesondere
Kunststoff, bestehenden Kontaktträger 11 sind – beim Ausführungsbeispiel sechs – Kontaktelemente 15 als
sog. Lesekontakte angeordnet zur Kontaktierung mit Kontakten der nicht
dargestellten Chipkarte wie SIM-Karte, die in an sich bekannter
Weise zwischen Kontaktträger 11 und Abdeckblech 13 in
die Vorrichtung 10 eingesetzt wird. Mit 16 sind
SMD-Lötfüßchen bezeichnet,
die stoffschlüssiger
Bestandteil der Kontaktelemente 15 sind und die galvanische
Verbindung zu einem ebenfalls nicht gezeigten Schaltungsträger, also
insbesondere einer Leiterplatte herstellen, die in dem zugehörigen Gerät vorhanden
ist.
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Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich
ist, deckt bei diesem Ausführungsbeispiel
das Abdeckblech 13 den Kontaktträger 11 und somit auch
die nicht gezeigte Chipkarte in Längsrichtung (entsprechend der
Chipkarten-Einsteckrichtung, die in 2 mit dem
Hinweispfeil E angedeutet ist) etwa zur Hälfte ab. Zur Abdeckung der
jeweils etwa anderen Hälfte dient
der Schwenkdeckel 14. Der hier gegenüber dem Abdeckblech relativ
weit vorstehende Abschnitt des Kontaktträgers 11 stellt in
vorteilhafter Weise mit seiner Oberfläche der Chipkarte eine Auflage-
und Gleitfläche
zur Verfügung,
wenn diese in die Kontaktiervorrichtung eingeschoben oder aus ihr
herausgezogen wird.
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Da
jedoch dieser vorstehende Abschnitt des Kontaktträgers 11 bei
dem Beispiel der 1 und 2 im übrigen praktisch
funktionslos ist, kann man auch – wie es die weiteren Fig.
zeigen – auf
ihn verzichten. Insbesondere in den 4 und 8 ist
zu erkennen, dass bei dieser Ausführungsvariante der Kontaktträger 11 nur
geringfügig
länger
ist als das Abdeckblech 13, also eine Länge aufweist, die wenig mehr
als der halben Länge
der Chipkarte entspricht. Hier besteht der Vorteil, dass der durch
eine solche 'Kürzung' des Kontaktträgers 11 unterhalb
der Chipkarte vorhandene Freiraum geräteseitig zum Ein- bzw. Aufbau
von Bauteilen genutzt werden kann.
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Das
Abdeckblech weist eine der Zahl der Kontaktelemente 15 entsprechend
Anzahl von Durchbrechungen 17 auf, die so klein bemessen sind,
dass sie zwar eine Testung der Schaltung durch Kontaktierung der
Kontaktelemente 15 mittels geeigneter Kontaktierwerkzeuge,
jedoch keine Berührung der
Kontaktelemente 15 durch einen Prüffinger nach VDE 0470 Teil2
bzw. EN 60529 gestatten. Dadurch ist es ausgeschlossen, dass ein
menschlicher Finger an die Kontaktelemente 15 gelangen
kann.
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Wenn – wie die 2, 4, 5 und 8 erkennen
lassen – einige
der SMD-Lötfüßchen 16 bei
aufgeklapptem Schwenkdeckel 14 frei zu liegen kommen, kann
hier der Berührungsschutz
dadurch gewährleistet
werden, dass diese Lötanschlussflächen derart
von Abschnitten wie Wandabschnitten 11a und/oder Rippen 11b od.
dgl. des Kontaktträgers
flankiert sind, dass ihre Berührung
durch einen Prüffinger
nach VDE 0470 Teil2 bzw. EN 60529 ausgeschlossen ist.
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Zur
dauerhaften elektrisch leitenden Verbindung des Abdeckblechs 13 mit
dem Massepotential der nicht dargestellten geräteinternen Schaltung weist
das Abdeckblech 13 – beim
Ausführungsbeispiel
vier – im
wesentlichen U-förmige
Randumbiegungen 18 auf, deren nach außen von der Unterseite des
Kontaktträgers 11 wegweisenden
Flächen SMD-Lötflächen 18a ausbilden.
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Der
Schwenkdeckel 14 besteht, wie auch das Abdeckblech 13,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Blech-Stanz-Biegeteil, also aus einem elektrisch leitenden
Material, könnte
aber auch aus anderen leitfähigen
Materialen bestehen, z.B. aus elektrisch leitendem oder leitfähig beschichtetem
Kunststoff.
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Der
Schwenkdeckel 14 ist nahe seiner bezüglich 1 hinteren
Querkante unter Bildung einer – geometrischen,
nicht zwangsläufig
auch körperlichen – Schwenkachse 19 mit
dem Abdeckblech 13 schwenkbar verbunden. In seiner Offenstellung (2 und 4)
gestattet er das Einsetzen der Chipkarte in bzw. ihr Herausnehmen
aus der Kontaktiervorrichtung 10. In seiner Geschlossenstellung (1, 3, 6 bis 9)
schirmt der Schwenkdeckel 14 die Chipkarte bzw. ihren unter dem
Abdeckblech 13 hervorragenden Abschnitt nach außen insbesondere
gegen HF-Störstrahlungen
ab. Zugleich aber steht der Schwenkdeckel 14 mit dem Abdeckblech 13 und
somit über
deren Randumbiegungen 18 mit den SMD-Lötflächen 18a in ständiger elektrisch
leitender Verbindung.
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Bezüglich der
optimalen Schirmung ist noch zu erwähnen, dass, wie es die Zeichnungen
deutlich werden lassen, Abdeckblech 13 und Schwenkdeckel 14 derart
mit Randabkantungen 20 bis 23 versehen sind, dass
die Chipkarte bei geschlossenem Schwenkdeckel 14 nicht
nur oberseitig, sondern auch ringsum von elektrisch leiffähigem Blech
umgeben ist.
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Wenigstens
eine frontseitige Randabkantung 22 und/oder 23 des
Schwenkdeckels 14 bildet zugleich eine Lagefixierung für die Chipkarte
in deren Gebrauchslage aus. Beim Ausführungsbeispiel ist die mit 23 bezeichnete
Randabkantung entsprechend der bei SIM-Karten vorhandenen Kodierschräge schräggestellt.
Somit hat der Schwenkdeckel 14 auch die Funktion, die korrekte
Positionierung der Chipkarte in der Kontaktiervorrichtung sicherzustellen,
denn nur wenn die abgeschrägte
Randabkantung 22 mit der Kodierschräge der Chipkarte korrespondiert,
lässt sich
der Schwenkdeckel 14 ganz schließen.
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Die 9 bis 11 veranschaulichen
beispielhaft eine Möglichkeit
zur dauerhaften elektrisch leitenden Schwenkverbindung zwischen
Schwenkdeckel 14 und Abdeckblech 13. Hierzu weist
der Schwenkdeckel 14 im Bereich der Schwenkachse 19 endseitig
je eine Lagerwange 25 auf, aus der ein Durchzug 26 nach
Art eines Hohlnietzapfens ausgehalst ist. Dieser Durchzug 26 durchgreift
von innen her jeweils eine Bohrung 24 der Lagerwange 27 des Abdeckblechs 13 und
wird auf deren Außenseite
zu einem Ringkragen 28 verstemmt, der die Gelenkverbindung
gegen Lösen
sichert. Beim Ausführungsbeispiel
ist die Lagerwange 27 an dem Abdeckblech 13 werkstoffsparend
an jeweils einer der Randumbiegungen 18 ausgebildet.