DE4121888A1 - Tragbare halbleiterspeicher-einheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare Halbleiter­ speicher-Einheit, wie beispielsweise eine IC-Karte zur Ver­ wendung als externe Speichereinheit in einem Personal-Compu­ ter oder dergleichen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Struktur einer derartigen tragbaren Halblei­ terspeicher-Einheit, welche so ausgelegt ist, daß die schäd­ lichen Einflüsse von elektrostatischen Entladungen vermeid­ bar sind.

In den Fig. 4 und 5 ist eine bekannte IC-Karte des Typs dargestellt, der leitfähige Flächen an seiner Oberfläche hat. Gemäß den Fig. 4 und 5 weist ein Kartenkörper 1 leitfähige Streifen oder Flächen 2 und 2′ aus leitfähigem Metall oder einem ähnlichen leitfähigen Werkstoff an seinen Oberflächen auf. An einer Seite des Kartenkörpers 1 ist ein Anschluß 3 mit einer Mehrzahl von Anschlußkontakten vorgese­ hen.

Ein Masseanschluß 4 ist an dem Anschluß 3 vorgesehen und mit einem geerdeten Schaltkreis oder einer Masseverbindung 5a einer Schaltkreiskarte 5 verbunden. Die Schaltkreiskarte 5 ist in dem Kartenkörper 1 angeordnet und elektronische Bau­ elemente 6, wie beispielsweise integrierte Schaltkreise oder dergleichen sind auf der Schaltkreiskarte 5 angeordnet.

Wenn der Kartenkörper 1 in die Lese/Schreib-Vorrichtung ei­ nes Personal-Computers eingeführt wird, gelangt der Massean­ schluß 4 mit einem auf Masse liegenden Schaltkreis in der Lese/Schreib-Vorrichtung des Personal-Computers in Verbin­ dung und wird somit ebenfalls auf Masse gelegt.

Durch Kontaktträger 8 und 9 wird eine interne Batteriezelle 7 gelagert, wobei die Enden der Kontaktträger 8 und 9 an der Schaltkreiskarte 5 befestigt sind und mit gedruckten Schalt­ kreisen auf der Schaltkreiskarte 5 in Verbindung stehen.

Der Kontaktträger 8 steht hierbei mit der negativen Elek­ trode der Batteriezelle 7 in Verbindung und ist direkt mit dem Masseanschluß 4 über die Masseverbindung 5a der Schalt­ kreiskarte 5 in Verbindung.

Der Kontaktträger 9 steht mit der positiven Elektrode der Batteriezelle 7 in Verbindung. Isolierlagen 10 und 10′ sind an der Innenseite der leitfähigen Flächen 2 und 2′ angeord­ net, um zu verhindern, daß die elektrischen Bauelemente 6 und die Kontaktträger 8 und 9 Kurzschlußverbindungen einge­ hen können. Die Isolierlagen oder Isolierschichten 10 und 10′ sind durch einen isolierenden Überzug, beispielsweise Kunststoff oder dergleichen auf den Flächen 2 und 2′ ausge­ bildet.

Die leitfähigen Flächen 2 und 2′ sind untereinander durch eine leitfähige Schraubenfeder 11 in Verbindung, welche zwi­ schen die Flächen 2 und 2′ geschaltet ist, so daß die Flä­ chen 2 und 2′ eine elektromagnetische Abschirmung für die internen Schaltkreise des Kartenkörpers 1 bilden.

Wie aus der bisherigen Beschreibung hervorgeht, sind bei der bekannten IC-Karte gemäß den Fig. 4 und 5 die leitfähigen Flächen 2 und 2′ auf der Oberfläche des Kartenkörpers 1 elektrisch von dem Masseanschluß 4 isoliert.

Wenn die IC-Karte in die Lese/Schreib-Vorrichtung des Perso­ nal-Computers eingeführt wird, gerät der Masseanschluß 4 in Verbindung mit der Masseleitung dieser Vorrichtung. Wenn ein Niedervolt-Rauschen statischer Entladung oder ESD-Rauschen (ESD = Electrostatic Discharge), welches unterhalb der elek­ trostatischen Durchbruchspannung zwischen den Flächen 2 und 2′ und dem Masseanschluß 4 den Flächen 2 und 2′ zugeführt wird, wird dieses Rauschen von den Flächen 2 und 2′ abge­ schirmt und den Signalen auf den internen Schaltkreisen des Kartenkörpers 1 nicht überlagert. Somit werden diese inter­ nen Schaltkreise durch das Rauschen auch nicht beeinflußt.

Wenn jedoch das ESD-Rauschen eine höhere Spannung hat, wel­ che oberhalb der elektrostatischen Durchbruchspannung zwi­ schen den Flächen 2 und 2′ und dem Masseanschluß 4 liegt, entlädt sich das Rauschen über die Flächen 2 und 2′, die in­ ternen Schaltkreise des Kartenkörpers 1 und den Massean­ schluß 4.

Da innerhalb der IC-Karte kein spezieller Entladungskanal vorgesehen ist und darüberhinaus ein derartiger Kanal bei spontaner Ausbildung sehr unstabil wäre, fließt der Entla­ dungsstrom oft über die internen Bauelemente 6, was zu einer Zerstörung dieser Bauelemente 6, Datenveränderungen oder Da­ tenverlusten führen kann.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine tragbare Halbleiterspeicher-Einheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau eine Abschirmeffektivität für ESD-Rauschen geringer Spannung hat und welche darüberhinaus einen Entladungskanal bereitstellt, um die internen elektronischen und elektrischen Bauelemente gegen ESD-Rauschen hoher Spannung zu schützen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Halbleiterspei­ cher-Einheit ESD-Rauschen geringer Spannung der IC-Karte zu­ geführt wird, wird dieses Rauschen von den leitfähigen Flä­ chen abgeschirmt. Wenn weiterhin ESD-Rauschen hoher Spannung vorliegt, bildet sich ein bevorzugter Entladungskanal auf den leitfähigen Flächen, dem Bereich geringer elektrostati­ scher Durchbruchspannung auf der Isolierschicht, dem leitfä­ higen Teil und der Masseverbindung aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen wesentlichen Teil ei­ ner ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1 einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1 oder 2 einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Außenansicht der bekannten IC- Karte; und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch einen wesentlichen Teil der bekannten IC-Karte gemäß Fig. 4.

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 1 ähnelt der bekannten IC-Karte gemäß den Fig. 4 und 5 insofern, als der Kartenkörper 1 mit den leitfähigen Flä­ chen 2 und 2′ auf seinen Oberflächen, die Isolierschichten 10 und 10′ an der Innenseite der leitfähigen Flächen 2 und 2′, die Schaltkreiskarte 5 innerhalb des Kartenkörpers 1, die elektrischen Bauelemente auf der Schaltkreiskarte 5, die Batteriezelle 7, die Kontaktträger 8 und 9, die leitfähige Feder 11 zur Verbindung der Flächen 2 und 2′ und dergleichen mehr vorgesehen sind.

Gemäß Fig. 1 ist der Kontaktträger 8 mit dem Masseanschluß 4 über die Masseverbindung 5a der Schaltkreiskarte 5 in Ver­ bindung und nahe an der Innenseite der Isolierschicht 10 an­ geordnet.

Der Masseanschluß 4 kontaktiert die Masseverbindung der Lese/Schreib-Vorrichtung eines Personal-Computers, wenn der Kartenkörper 1 in diese Vorrichtung geladen wird.

Die Isolierschicht 10 weist einen Abschnitt oder Bereich 10a auf, der eine Mehrzahl von kleinen Bohrungen 12 hat, die dem Kontaktträger 8 gegenüberliegen. Aufgrund der Mehrzahl von kleinen Bohrungen 12 ist die elektrostatische Durchbruch­ spannung dieses Bereiches 10a gegenüber den verbleibenden Bereichen der Isolierschichten 10 und 10′ geringer.

Der Durchmesser einer jeden Bohrung 12 ist klein genug um zu verhindern, daß der Kontaktträger 8 in Berührung mit der leitfähigen Fläche 2 gelangen kann.

Da in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Dielektrizitätskonstante der Luft in den Bohrungen 12 klein ist, ergibt sich ein Parallelplatten-Kondensator ge­ ringer Kapazität bestehend aus der leitfähigen Fläche 2, dem Bereich 10a geringer elektrostatischer Durchbruchspannung und dem Kontaktträger 8.

Der Kontaktträger 8 ist über den auf Masse liegenden Schalt­ kreis oder die Masseverbindung 5a und den Masseanschluß 4 auf Masse gelegt. Wenn ESD-Rauschen hoher Spannung an den leitfähigen Flächen 2 und 2′ anliegt, fließt ein Entladungs­ strom von der Fläche 2 in Richtung des Masseanschlusses 4 und wählt hierbei den Entladungskanal geringster Kapazität.

Da die Kapazität im Bereich 10a gegenüber den verbleibenden Bereichen der Isolierlagen oder Isolierschichten 10 und 10′ geringer ist, bildet sich der kürzeste Entladungskanal be­ stehend aus der Fläche 2, dem Bereich 10a, dem Kontaktträger 8, der Masseverbindung 5a und dem Masseanschluß 4 und der Entladungsstrom fließt sicher durch diesen Kanal, ohne die elektrischen Bauelemente 6 irgendwie zu beeinflussen.

Es besteht somit auch keine Gefahr, daß die elektrischen Bauelemente 6 beschädigt oder zerstört werden, oder daß Da­ tenveränderungen oder Datenverluste aufgrund des ESD-Rau­ schens hoher Spannung auftreten.

Wenn ESD-Rauschen geringer Spannung vorliegt, wird dieses Rauschen in bekannter Weise von den leitfähigen Flächen 2 und 2′ abgeschirmt und erreicht die internen Bauelemente nicht.

In der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Bereich 10a der Isolierschicht 10 dünner als die verbleibenden Be­ reiche der Isolierschichten 10 und 10′ ausgebildet; die Boh­ rungen 12 gemäß der ersten Ausführungsform von Fig. 1 sind hierbei nicht vorgesehen. Da die Dicke der Isolierschicht im Bereich 10a gering ist, ist die Kapazität in diesem Bereich gegenüber den verbleibenden Bereichen der Isolierlagen 10 und 10′ ebenfalls geringer und im Ergebnis werden die glei­ chen Eigenschaften wie in der ersten Ausführungsform erhal­ ten.

In der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein anderes Isoliermaterial mit einer geringeren Dielektrizitätskon­ stante als derjenigen der Isolierschichten 10 und 10′ in dem Bereich 10a vorgesehen. Auch in dieser Ausführungsform las­ sen sich die gleichen Merkmale und Effekte wie in den ersten beiden Ausführungsformen erreichen.

In allen beschriebenen Ausführungsformen ist der Kontaktträ­ ger 8 für die Batterie nahe an der Isolierschicht 10 ange­ ordnet und bildet einen Teil des Entladungskanals; es kann jedoch ein anderes leitfähiges Bauteil, welches mit dem Mas­ seanschluß 4 in Verbindung steht nahe dem Bereich geringer elektrostatischer Durchbruchspannung der Isolierschichten 10 oder 10′ angeordnet werden.

Claims (5)

1. Tragbare Halbleiterspeicher-Einheit, mit:
einem Kartenkörper (1) mit leitfähigen Flächen (2, 2′) auf seinen Oberflächen;
einer Isolierschicht (10, 10′) an der Innenseite der leitfähigen Flächen (2, 2′);
einer Schaltkreiskarte (5) in dem Kartenkörper (1), wo­ bei die Schaltkreiskarte (5) eine Masseverbindung (5a) aufweist; und
einem leitfähigen Bauteil (8) innerhalb des Kartenkör­ pers (1) nahe der Isolierschicht (10, 10′), wobei das leitfähige Bauteil (8) mit der Masseverbindung (5a) in Verbindung steht und wobei weiterhin ein Bereich (10a) der Isolierschicht (10, 10′), der gegenüber dem leitfä­ higen Bauteil (8) liegt geringere elektrostatische Durchbruchspannung hat, als die verbleibenden Bereiche der Isolierschicht (10, 10′).

2. Halbleiterspeicher-Einheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bereich (10a) der Isolierschicht (10, 10′) durch eine Mehrzahl von Bohrungen (12) in der Isolierschicht (10, 10′) gebildet ist.

3. Halbleiterspeicher-Einheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bereich (10a) der Isolierschicht (10, 10′) dünner ist als die verbleibenden Bereiche der Isolierschicht (10, 10′).

4. Halbleiterspeicher-Einheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bereich (10a) der Isolierschicht (10, 10′) durch ein anderes Material als das Material der verbleibenden Bereiche der Isolierschicht (10, 10,) gebildet ist.

5. Halbleiterspeicher-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Bau­ teil (8) ein Kontaktträger zum Anschluß einer Elektrode einer internen Batteriezelle (7) an die Schaltkreis­ karte (5) ist.