专利名称：智能卡读卡器的制作方法
本申请是申请人于2000年6月30日提交的、申请号为00812457.4的、题为“智能卡读卡器”的专利申请的分案申请。
背景技术：
和发明内容本发明一般涉及电连接器。具体而言，本发明涉及称为智能卡读卡器的电连接器，其中读取位置可插入带芯片的卡、或称为智能卡，使读卡器中配置在该处的接收单元与智能卡上的接触而接合。
智能卡读卡器已公知，并受到下列专利的注意美国专利4976630号、美国专利4909742号、美国专利5225653号、美国专利5395259号、美国专利4752234号、美国专利5224873号、美国专利5252815号、美国专利4735578号和美国专利5176523号。按参考文献在此引入这些专利。
常规智能卡读卡器中，静止部件、例如机框，包括可动部件，其方式为接触元件支承，可倒换地装在初始位置与读取位置之间。智能卡插入该读卡器，就使接触单元支承从初始位置移动读取位置，使该处支承的接触元件与卡上相应触点接合。智能卡由称为智能卡闸的装置保持在读取位置上。只要拉动从读卡器伸出的卡端，使闸释放该卡，就能完成从读取位置退出智能卡。在退出过程中，接触件支承上弹簧装置的动作使接触单元支承回到初始位置。上述这种智能卡读卡器称为按照“推拉原理”进行工作。
还公知提供可成对使用的智能卡读卡器，例如以叠置(stackedconfiguration)方式使用，以便使2个读卡器占用的印刷电路板表面板、或称为地盘，可约为2个非叠置智能卡读卡器并排安装时所占该面积的一半。该印刷电路板起上部读卡器的电连接点的作用，并具有向延伸连接到安装下部读卡器的印刷电路板的导脚。
相当普通的智能卡读卡器目标有4个。第1个目标是提供需要空间小尤其是高度低的读卡器。第2个目标是能以低成本制造和低成本组装提供元件，从而能以低成本生产的读卡器。第3个目标是提供智能卡反复插卸应用中故障间隔平均时间不短的读卡器。第4个目标是对利用叠置结构的智能卡读卡器是共用的，即提供耗费印刷电路板表面积尽量小的一对读卡器。
常规智能卡读卡器，可动接触单元支承必须能垂直运动。因此，智能卡读卡器的高度必须增大。由于用于越来越小的装置、例如掌上计算装置中，读卡器的高度成为重要的考虑点。许多应用中，常规智能卡读卡器需要的装置总高度增加八分之一英寸(一英寸为2.54cm)，就会使该装置无销路。
常规智能卡读卡器具有活动部件、即接触单元支承和弹簧装置因频繁应用而容易最终失效。由于卡对读卡器反复插卸，接触件支承框的导卡单元和读卡器机框的导卡路径因磨擦而最终耗损。出现这点时，读卡器失效，例如接触单元不再与智能卡的触点正确对准。
常规智能卡读卡器需要复杂的制造工序进行生产。这是因为机框和接触单元支承必须分开制作后，将这两部分与弹簧组装在一起，以完成读卡器生产。
常规叠置结构的智能卡读卡器尽管减少使用印刷电路板表面积是其设计目的，确仍然消耗数量不小的表面积。例如，常规智能卡读卡器占用2平方英寸(12.9cm2)以上的印刷电路板表面积，按照当前标准，这数量不小。为了补偿此应用空间，装智能卡读卡器的印刷电路板常加以放大。
因此，本发明的智能卡接受型读卡器，接受具有由面连接的前缘和后缘以及纵、横向隔开的接触表面上的卡接触点的智能卡，包括机框、多个读卡器接触件、插卡指示器开关和弹簧件。机框提供具有对置面的插口，用于滑动接受该智能卡。多个读卡接触件用于与卡的触点接触。插卡指示器开关在读卡器上定位并配置成卡就位时接通，使得卡接触点与读卡器接触件接合。弹簧件与卡的边接触，使得卡抵住插口的对置面。
本发明另一方面的智能卡接触型读卡器，接受具有由面连接的前缘和后缘以及纵、横向隔开的接触面上的卡接触点和智能卡，包括机框和多个读卡器接触件。该机框是一体件，提供由具有对置面的上部和睛部规定的插口，用于滑动接受该智能卡。多个读卡器接触件与卡接触点接合。
本发明又一方面的智能卡接触型读卡器，接受具有由面连接的前缘和后缘以及纵、横向隔开的接触面上的卡接触点和智能卡，包括机框和多个读卡器接触件。该机框提供具有对置面的插口，用于滑动接受该智能卡。多个读卡器接触件与卡接触点接触，并包括上读卡器接触件组和下读卡器接触件组。读卡器配置成读取卡接触点朝上或朝下的智能卡。
本发明又一方面的智能卡接触型读卡器，接受具有由面连接的前缘和后缘以及纵、横向隔开的接触面上的卡接触点和智能卡，包括机框和多个读卡器接触件。该机框提供由具有对置面的上部和下部规定的插口，用于接受该智能卡。插口配置成接受双厚度智能卡。多个读卡器接触件与卡接触点接合。下部提供读卡器接触件，上部具有使得卡抵住读卡器接触件的单元。
本发明又一方面的智能卡接受型读卡器，接受具有由面连接的前缘和后缘以及纵、横向隔开的接触表面上的卡接触点的智能卡，包括机框、多个读卡器接触件、插卡指示器开关。插卡提示器开关具有上开关接触件和下开关接触件，可在垂直于卡移动方向的方向相对移动，使得卡的前缘移动开磁接触件。
考虑以下实现本发明的当前最佳方式的示范较佳实施例详细说明，本领域的技术人员会明白本发明的其他特性和优点。
附图简述
图1是智能卡读卡器的俯视立体图，这种智能卡读卡器能独立应用或用作叠置结构中的上读卡器，这种智能卡读卡器具有规定插口且4角有安装孔的机框、装在机框上并从机框前后向内伸出的8个信号接触件、装在机框背面的插卡指示器开关和装在机框的一面并伸入插口的卡闩。
图2是图1中读卡器的仰视立体图。
图3是图1中读卡器的分解立体图。
图4是图1中读卡器的平面图，图中为了清楚起见去除接触件。
图5是智能卡读卡器的俯视立体图，这种智能卡读卡器能独立应用或用作叠置结构中的上读卡器，这种智能卡读卡器具有规定插口且4角有4个安装销和机座的机框、装在机框上并从机框前后向内伸出的8个信号接触件、装在机框背面的插卡指示器开关和装在机框的一面并伸入插口的卡闩。
图6是图5中读卡器的仰视立体图。
图7是图5中读卡器的分解立体图。
图8是图4中8-8部分的放大图。
图9是图4中沿线9-9的剖视图，图中为了清楚起见去除插卡指示器开关。
图10是叠置结构中的图1～图4和图5～图7所示智能卡读卡器的俯视立体图，读卡器之间夹入带有源部件的印刷电路板。
图11是图10中叠置读卡器的仰视立体图。
图12是图10中叠置读卡器的分解立体图。
图13是图10中叠置读卡器的主视立体图。
图14是双叠置智能卡连接器的俯视立体图，这种连接器包括双面上读卡器和双厚度下读卡器，其间插入印刷电路板，并且上读卡器连接上印刷电路板。
图15是图14中双叠置智能卡连接器的仰视立体图。
图16是图14中双叠置智能卡连接器的分解立体图。
图17是图14中双叠置智能卡连接器的后视图。
图18是图14中双叠置读卡器的双面上读卡器的俯视立体图，图中为了清楚起见去除上印刷电路板和下印刷电路板。
图19是图18中双面读卡器的仰视立体图。
图20是图18中双面读卡器的分解立体图。
图21是图14中双叠置智能连接器的下双厚度读卡器的俯视立体图。
图22是图21中双厚度读卡器的仰视立体图。
图23是图21中双厚度读卡器的部分分解立体图。
图24是图21中双厚度读卡器的局部剖视立体图。
图25是具有独立结构或叠置结构用的新颖插卡检测开关的一体机框智能卡读卡器的俯视立体图。
图26是图25中读卡器的仰视立体图。
图27是图25中读卡器的分解立体图。
图28是图25中读卡器的局部剖视图，示出新颖插卡检测开关。
图29是图25中沿线29-29的剖视图，示出的智能卡插入读卡器，但尚未与指示器检测开关接合。
图30是与图29相同的剖视图，示出智能卡前缘接触该开关下接触件的倾斜部分，使下接触件接触部分往下后方离开上接触件。
图31是与图30相同的剖视图，示出智能卡完全插入读卡器，从而智能卡前缘已使插卡指示器开关的下接触件朝下，使下接触件不再接合上接触件。
图32是叠置智能卡结构的简图，示出上读卡器、下读卡器、夹在上下读卡器之间的主PCB和带有源电子部件并且将上读卡器接到主PCB的柔性箔条。
图33是叠置智能卡结构的简图，示出机电连接导脚框的上读卡器、机电连接主PCB的下读卡器和将上读卡器机电连接到主PCB的导脚框的导脚。
图34是与装在这种卡器机框的信号接触件间隔对应的隔开结构中活动带条上保持的信号接触件的立体图。
图35是图34中35-35局部的放大图。
附图详述这里揭示的智能卡读卡器可用于独立结构(stand alone configuration)，或用作叠置结构中的上读卡器或下读卡器。图1～图4说明本发明的上智能卡读卡器10，用作双重(或叠置)结构8中的上读卡器(见图10～图13)，或用作单一结构中的独立读卡器。读卡器10包括机框30、信号接触件22和插卡指示器开关或密封开关组件18。智能卡12(见图29～图31)完全插入读卡器10时，卡接触点14电连接读卡器10的信号接触件22，从而提供从卡接触点14通过信号接触件22到安装读卡器10的诸如PCB16(图10～图13)的印刷电路板或主印刷电路板(未示出)的电通路。智能卡12完全插入读卡器10时，卡口的前缘启动密封开关组件18，开关18的动作对安装读卡器10的设备指示智能卡接触点14电连接信号接触件22。
机框30是诸如Makrolon9425等非导体材料构成的单一体，其上安装其他部件。机框30由4个安装孔42、2个安装揿脚(snap-mount legs)28和2个隔离柱29构成。上读卡器10和下读卡器20用于叠置结构8(见图10～图13)时，安装孔42为下读卡器20的安装销26(见图5～图7)提供连接处。脚28提供读卡器10与安装该读卡器的印刷电路板的固紧连接。隔离柱29接触安装读卡器10的PCB，使其稳定。在机框30上提供3个或4个安装揿脚28分别代替隔离柱，此结构也属本发明范围内。
信号接触件22装入机框30下前方上表面和后轨39、41中形成的凹槽44。信号接触件22提供卡12的触点14与装读卡器的印刷电路板之间的电通路。接触件22的弯曲连接表面24提供卡插卸时对卡12的低摩擦系数，并提供工作时与卡12的可靠电连接。密封开关组件18装于形成在机框30中后轨41的开关安装部46，使智能卡12安全插入读卡器10时，该卡会启动开关18。
图5～图7说明用作双重(或叠置)结构中的下读卡器的本发明下智能卡读卡器20。读卡器20包括机框32、信号接触件22和密封开关组件28。机框12是由诸如Makrolon9425等非导体材料构成的单一件，其上安装其他部件。机框32由4个安装销座34、4个安装销36、2个安装揿脚28和2个隔离柱29构成。上读卡器10和下读器20用于叠置结构8时，销座34提供装上读卡器10的印刷电路板16的支承(参照图10～图13)。销36在上读卡器10和下读卡器20用于叠置结构8时支承并保持上读卡器10脚28，提供读卡器20与安装该读卡器和机框32的印刷电路板(未示出)的紧固连接。
信号接触件22装入机框32下前方的上表面和后轨39、41中形成的安装槽44。信号接触件22提供卡12的触点14与装读卡器的印刷电路板之间的电通路。接触件22的弯曲连接表面24提供卡插卸时对卡12的低摩擦系数，并提供工作时与卡12的可靠电连接。密封开关组件18装于形成在机框30中后轨41的开关安装部46，使智能卡12安全插入读卡器10时，该卡会启动开关18。
应注意，上读卡器10的机框30与下读卡器20的机框32，除机框构成具有安装孔42，而机框32构成具有安装销座34和安装销36外，二者相同。因此，下文仅详细讨论上读卡器和机框30，应理解下读卡器20和机框32结构类似。
例如，如图1～图4和图8所示，在机框30前后轨39、41形成接触件安装槽44，给信号接触件22提供安装处。构成机框30后，信号接触件22的保持凸片部84在安装槽44的位置装到机框30上。
开关尾部或终端76装到安装读卡器10、20的电路板上提供电路板与开关18之间的电连接。开关18是常开或常闭的单刀单掷瞬时开关，对安装读卡器10或20的装置指示智能卡12插入读取位置。如上所述如图4所示，开关安装部46形成于机框30的后轨41，给开关组件18提供安装处。
卡闩或弹簧件48形成于机框30中侧轨33的孔隙内，提供足以防止卡12无意脱开读卡器10的摩擦系数。弹簧48通过在机卡12上施加与卡槽50中卡12移动方向相切的力，提供此摩擦系数。该力产生卡12与弹簧48之间的摩擦，从而也产生卡口与弹簧48所对置卡槽50中侧轨27的垂直内表面57之间的摩擦。
图9主要说明卡槽50相对于机框30上下表面的位置。图9还说明机框30底下安装揿脚28和隔离柱29的位置以及机框30上开关安装部46的位置。卡槽50是为智能卡12提供的空间，由若干表面规定，图9内可看出其中4个。图9中可见的规定卡槽50的机框30部分是卡槽顶部58、卡槽底部62、侧轨27的左垂直侧壁57和卡槽背部52。卡槽50的第5部分，即侧轨33的右垂直壁59，示于图2和图4，与左垂直侧壁57相同。顶部58包括接触面56和导卡斜面60。导卡斜面60在卡12初始插入时，引导卡12进入槽50。接触面56提供对卡12朝上移动的限制，并与装有弹簧的信号接触件22加到卡12底面的力反向地施加对卡12上表面垂直的力，从而使得卡接触点14与读卡器10的信号接触件22接合。
卡槽50的底部62包括接触面66和导卡斜面64。导卡斜面64在卡12初始插入时，将卡12导入槽50。接触面66提供对卡12朝下移动的限制。卡槽后部52包括接触面54，限制卡12在插入方向移动。
图10～图13说明叠置结构8中利用上读卡器10和下读卡器20这2个读卡器的本发明实施例，该结构供2张智能卡12用。PCB16装到上读卡器10，下读卡器20则装到PCB16和上读卡器10。安装销36在上读卡器10施加朝下的保持力，由于销36的顶部在组装时发生形变，使销36的顶部大于安装孔42的直径。销36的这种形变使销36起铆钉的作用，因而有保持功能。上读卡器10经PCB16和首部组件40电连接装有下读卡器20的电路板。
例如，如图10～图13所示，PCB16夹在上、下读卡器10、20之间。安装脚36从下读卡器20的安装脚座34向上伸出，并伸过上读卡器10的安装孔42和PCB16的安装孔80。销座34提供PCB16与下读卡器20之间的适当间隙，以便电部件82可装到PCB16的底面。上读卡器10经信号接触件22的尾部26连接到电路板16。PCB16上的迹线(未示出)将尾部26和开关尾部76接到首部组件40。PCB16经首部组件40电连接固定添装下读卡器20的电路板(未示出)。上读卡器10的脚28在PCB16中孔81的位置连接PCB16。同样，下读卡器20的脚28连接利用读卡器10和20的装置中的电路板(未示出)。
例如，如图12所示，双智能卡读卡器8的PCB16包括销安装孔80、脚安装孔81、首部连接孔88、接触件尾部孔90和检测开关尾部孔92。接触件22的接触尾部26通过接触件尾部孔90伸出，并焊接到PCB16。同样，首部40的导脚通过首部连接孔88伸出，并焊接到PCB16。插卡指示器开关尾部76通过检测开关尾部孔92伸出，并焊接到印刷电路板16。各种导脚的焊接便于将首部40、接触件22和开关18接到印刷电路板16上的电路(未示出)。
根据本发明，PCB16包括上、下表面导电层，用于包括PCB16上的有源部件82。虽然画成2块DIP芯片，但有源组件82可包括诸如电容、二极管、TDA8006多协议IC卡耦合器之类的集成电路、电阻、电感等。
为了便于各种部件正确连接PCB16，PCB中的某些孔加以电镀，其他孔则不电镀。例如，销安装孔80不完成电连接，因而不电镀。孔81同样也不电镀。接触件尾部孔90则电镀，以便于将接触件尾部26连接到PCB16。同样，首部40的导脚97通过电镀的首部耦合孔88伸出。开关导脚76也通过电镀的尾部孔92伸出，并焊接到印刷电路板16。PCB还可包括将有源部件接到PCB16的其他电镀连接孔(未示出)。
图14～图17说明双重叠置智能卡读卡器108，利用双面读卡器110和双厚度读卡器120提供双智能卡12的应用。本发明的此实施例通过将双面读卡器(即能与智能卡朝向无关地读卡的读卡器)和双厚度读卡器(即能读标准厚度和双厚度智能卡的读卡器)加以叠置，着手解决消耗印刷电路板表面积的问题。在本叠置结构108中，印刷电路板116装到双面读卡器110，双厚度读卡器120装到印刷电路板116和读卡器110。双面读卡器110中上机框件131的接触件22电连接上印刷电路板106，该板106通过首部140电连接印刷电路板116。双面读卡器110中下机框件129的接触件22电连接印刷电路板116，该板116经首部组件140连接装双厚度读卡器120的电路板(未示出)。
参照图14～图17，其中示出包括双厚度读卡器120、双面读卡器110、PCB116和第二PCB106的双重叠置智能卡读卡器108。PCB116夹在双厚度读卡器120、示为下读卡器与双面读卡器110、示为上读卡器之间。与上述PCB16相同，PCB116和PCB106都可具有电子部件(仅在PCB116上示出)和印刷电路，以便于装双重叠置智能卡读卡器108的电路板(未示出)减小体积。按照本应用中的使用，术语双面读卡器110指能与该读卡器中智能卡12的位置无关的读智能卡12包括的信息的读卡器。术语双厚度读卡器120指能读取标准厚度和双厚度智能卡包括的信息的读卡器。
对标准(0.8mm)卡12设计双面读卡器110，因而该读卡器包括单厚度开口150。位于双面读卡器110的上、下机框件131、129的电接触件22的连接必须传到主板(未示出)。此连接的建立借助印刷电路板116、印刷电路板106和标准NHE连接器或首部140，例如，如图14～图17所示，上文已述。此方案使得可将现有智能卡读卡器(单一读卡)升级为双面版本110。客户的主板保持原样。
图14～图17中示出包括双面上读卡器110、双厚度下读卡器120、插在上读卡器110和下读卡器120之间的印刷电路板116和连接上读卡器110的上印刷电路板106。然而，就理解，结合双厚度锁卡器120和双面读卡器110叠置标准厚度智能卡读卡器10、210的任何组合均属于本揭示教授的范围。
图18～图20中说明独立的双面读卡器110。如上所述，上读卡器110做成双面意味着读卡器110能与读卡器中卡12的位置无关地读智能卡12的信息。为了便于与智能卡朝向、即朝上或朝下、无关地读智能卡12，在读卡器110中，机框130的下部129和上部131都有电接触件22，如图18～图20所示。对标准(0.8mm)卡12设计双面智能卡读卡器110，因而该读卡器包括单一厚度开口150。位于双面读卡器110的上、下机框件131、129的电接触件22的连接必须传到主板(未示出)。此连接的建立借助印刷电路板116、印刷电路板106和标准NHE连接器或首部140，如上文所述。仅用一个NHE首部连接印刷电路板116和上印刷电路板106。此方案使得现有智能卡读卡器(单一读卡)可升级为双面版本110。客户的主板保持原样。
参照图18～图20，说明双面智能卡读卡器110的结构。双面读卡器110包括具有上机框件131和下机框件129的机框130、多个信号接触件22和非密封插卡指示器开关118。下机框件129和上机框件131分别由诸如Makrolon9425等非导电材料构成，有利的是上机框件131和下机框件129对称，使它们可用一个模具制成，从而减少双面智能卡读卡器110的制造成本。因此，上机框件131和下机框件129的说明中，将参照下机框件129。应理解，上机框件实际上相同。上机框件131与下机框件129之间的差异仅在于组装双面读卡器110时，上机框件131不装插卡指示器开关118，并且上机框件可去除或不去除卡闩48。
机框件131、129包括隔开的侧轨127和133、在侧轨127和133之间沿伸的前轨139和后轨141、在前轨139和后轨141之间延伸的交叉件143以及在侧轨127与交叉件143之间延伸的卡支承轨145。每一侧轨127、133构成包括2个安装孔142、连接销135对上、下机框件131和129给双面智能卡读卡器120的对置机框件的连接销137提供连接处。伸出侧轨133上的孔隙中的是悬臂式卡闩48，设计成智能卡接入时折曲，与智能卡12摩擦接合，将智能卡12固紧在智能卡座110中。由于仅需要使一个卡闩48接合智能卡12，组装双面智能卡读卡器110时，可从上机框131中侧轨133的孔隙去除卡闩48，如图18～图20所示。
侧轨127上的连接销137通过与移开侧轨133上的连接孔135相同的动作，脱离前轨139。例如133上的连接销137也同样通过与移动侧轨127上连接孔135相同的动作，脱离前轴139。因此，一个机框件131、129对另一机框件129、131倒置时，在侧轨133的连接孔135收入侧轨127上的连接销137，侧轨133上的连接销137则收入侧轨127上的连接孔135。与铆钉类似，连接销137收入连接孔135连接上机框件131与下机框件129后，使其受热形变。双面读卡器110和双存度读卡器120用于叠层结构108时，安装孔142为双厚度读卡器120的安装销136提供连接处。安装揿脚28提供双面读卡器110分别与印刷电路板116和106的紧固连接，例如，如图14所示。
如图20最佳所示，侧轨133的外缘向上延伸，超过前轨139的上表面154、卡支承轨145的顶面156和交叉件143的顶面158。在前轨139的前部形成下倾面160。前轨139还形成包括纵向延伸的上表面154。卡支承轨145的前缘也可包括下倾面(未示出)。后轨141的顶面168形成邻接侧轨127、133上上伸阻挡块166。
上机框件131连接下机框件129时，顶面154。156、158规定智能卡接纳插槽150，如图18～图20所示。前轨139的下倾面160起导卡斜面的作用，便于智能卡插入插槽150。智能卡插入插槽150时，智能卡12的前缘跨在前轨的上表面154上，在连接上机框131的接触件22和下机框件129与附接触件22之间滑动。在智能卡12的前彬到达卡支承轨145之前，智能卡12会略为失去准直。卡支承轨145的下倾面(未示出)可起重新对准智能卡12前缘的作用，便于完成智能卡12插入插槽150。智能卡12的前缘到达后轨141的阻挡块166时，完成插卡。
前轨139和后轨141形成包括接触件接纳槽或安装槽44，接纳信号接触件22。双面读卡器110的机框130中，下机框件129装的信号接触件22在智能卡110能触点面朝下插入时，提供卡12的触点14与装读卡器110的印刷电路板116之间的电通路。如果智能卡12以触点面朝上插入，则双面读卡器110的机框130中上机框件131装的信号接触件提供卡12的触点与装读卡器110的印刷电路权106之间的电通路。
后轨141形成包括开关接触件接纳沟道，接纳开关118中开关接触件174和176的安装端。印模冲压形成的插卡指示器开关118装到双面读卡器110的下机框件129的后轨141，使智能卡充分插入读卡器110时该卡打开开关接触件174和176。开关安装部分173形成于上、下机框件131、129的后轨141，配置上安装槽175和下安装槽177，分别提供插卡指示器开关118中固定接触件174和活动接触件176的安装位置。组装双面读卡器110时，开关接触件174和176仅装在下机框件129的后轨141上的沟道中。下面，对智能卡读卡器210说明插卡指示器开关118的动作。在上机框件131一下机框件129的前轨139和后轨141的槽44中接纳信号接触件22。
为了双面操作，配合双面读卡器110使用第1面有触点14并且反面的第二面无触点的智能卡12。插入智能卡12使触点面朝下，则下机框件129的接触件22安排成智能卡12插入读卡器110并与该卡的触点电接合时，对该卡施加法向力。智能卡12插入读卡器110，使触点面朝上，则上机框131的接触件22安排成在该卡插入读卡器110并与其触点电接合时，对智能卡施加法向力。因此，智能卡12插入读卡器110，使触点面向上时，下机框129的接触件22使智能卡12的触点偏向与上机框件131的接触件22的接合。同样，智能卡12插入，使接触面朝下时，上机框件131的接触件22使智能卡12的触点14偏向与下机框件129的接触件22接合。
参照图21～图24，图中示出双厚度智能卡读卡器120包括一体机框138、8个信号接触件22和偏置单元157。机框132由诸如Makralon9425等非导电材料构成。机框132与机框件131、129有些相似，但不包括安装孔42、连接孔135或连接销137。反之，机框132构成包括4个安装销座134、4个安装销136、桥架148、内伸面部分169和突出部155。销座134提供印刷电路板116的支承，双面读卡器110和双厚度读卡器120用于叠置结构108时，电路板116安装双面读卡器110(参照图14～图17)。
再次参照图21～图24，图中示出双重叠置智能卡读卡器108的双厚度读卡器120。在本发明的情况下，双厚度的含义为智能卡读卡器120能从标准厚度智能卡12或从双厚度智能卡(未示出)读出信息。双厚度智能卡读卡器120不是双面的。
双厚度智能卡读卡器120包括一个单元的机框132，因而仅在下方的前、后轨139、141上有电接触件22。帮助规定双厚度卡插缝131的机框132的上部包括从机框132反面伸出的内伸面部分169和从机框背面向前伸出的悬臂式偏置单元157。与接触件22对智能卡12施加的力方向相反，偏置单元157施加法向力。
偏置单元157包括柔性突出部155和金属弹簧122。突出部144从机框132的后轨141向内伸出，并且向下突出，靠近信号接触件22的弯曲接触面。柔性突出部155模制成读卡器120的一体机框132的一部分。突出部155具有突出的下表面153，以便于接合单厚度或双厚度智能卡的无触点面。弹簧122通过将第1端147压合到桥架148进行安装，并且包括连接突出部155的悬壁149。偏置单元158控制突出部155施加在卡12上的法向力，使触点14与电接触件22接合。作为说明，机械弹簧122由弹簧钢制成。另外偏置单元157可包括多个(例如十个)机械弹簧48或一个弹簧件，以控制电接触件22上的法向力。
信号接触件22装到机框132的前、后轨139、141，提供卡12的触点14与装读卡器120的印刷电路板之间的电通路。接触件22的弯曲连接面24在卡插卸时提供对卡12的低滑动摩擦系数，并且在工作时提供可靠的电接合。印刷模冲压形成的插卡指示器开关118装在机框138的背面，使智能卡12充分插入读卡器120时，该卡打开常闭开关接触件174、176。
双厚度读卡器120的机框132构成包括2个安装揿脚28、2个偏离柱29、安装销座134和安装销136。安装销136通过印刷电路板116伸入双面智能卡读卡器110中机框件131、129的安装孔42。
双厚度读卡器120的信号接触件22直接连到客户的主板(未示出)。电接触件22的焊接尾部26直接焊到客户的主板(未示出)。具有偏置单元157，以便在插入的智能卡123上施加机械力。偏置单元157的总力大于8个电接触件的总力，从而在电接触件22的方向产生净力。电接触件22的位移受机框132的限制，使法向力可相同，与智能卡厚度无关。
开关安装部173形成于机框132的后轨，配置上安装槽175和下安装槽177，分别给插卡指示器开关118的固定接触件174和活动接触件176提供安装位置。
参照图24，图中详细示出双面读卡器110、双厚度读卡器120和一体机框读卡器210用的插卡指示器开关118的结构。双面读卡器110和双厚度读卡器120的相同部件采用相同参考标号，因而后文对一体机框读卡器210说明插卡指示器开关118，但应理解，该说明也用于采用读卡指示器开关118的其他读卡器。
图25～图28说明本发明的一体机框读卡器210，该读卡器用作双重(或叠置)结构中的上读卡器，或用作单一结构中的独立读卡器。读卡器210与读卡器10很相似，不同处仅在于读卡器210的后轨241配置成接纳插卡指示器开关118，而读卡器10的后轨41配置成接纳插卡指示器开关18。本申请揭示的读卡器10、20、110、120、210的每一结构有某些相同和类似的部件。用相同和相似的参考标号识别相同和类似的部件。
读卡器210包括机框230、信号接触件22和印模冲压形成的插卡指示器开关118。机框230是非导体材料构成的单一体，其中安装其他部件。机框230构成具有4个安装孔42，2个安装揿脚28和2个隔离框29。安装孔42在读卡器210和下读卡器20、120用于叠置结构时，给下读卡器20、120的安装销36、136提供连接处。脚28提供读卡器210与装读卡器210的印刷电路板的固紧连接。信号接触件22装在机框230的下前轨39和下后轨241，提供卡12的触点与装读卡器210的印刷电路板之间的电通路。印模冲压形成的指卡指示器开关118装在机框230的后轨241中，使智能卡12充分插入读卡器210时，该卡启动固定开关接触件174和活动开关接触件176(参照图29～图31)。
接触件安装槽44形成与机框230的前轨和后轨39、241，给信号接触件241提供安装处，开关安装部173形成与机框230中，配置上安装槽175和下安装槽177，分别给插口指示器开关118的固定接触件174和活动接触件176提供安装位置。弹簧卡闩48形成于机框230中，提供足以防止卡12无意脱离读卡器的摩擦系数。弹簧卡闩48通过与卡12在卡槽50中的移动方向相切地在卡12上施加力，提供该摩擦系数。使力在卡12与弹簧卡闩48之间产生摩擦，从而也在卡12与弹簧卡闩48所对置卡槽50中侧轨27的垂直内表面57之间产生摩擦。
卡槽50是给智能卡12提供的空间，有多个表面规定。要机框230中规定卡槽50的部分是槽顶部58、槽底部62、侧轨27的左垂直侧壁57、槽后部52和侧轨53的右侧壁59。顶部58包括接触面56和导卡斜面60。导卡斜面60在卡12初始插入时将卡12导入槽50。接触面56对卡12朝上方向的移动进行限制，并且与有弹簧的信号接触件22在卡12底面所施加力的方向相反地对卡12的上表面施加法向力，从而保持卡接触点14与读卡器10的信号接触件22接合。
卡槽50的底部62包括接触面66和导卡斜面64。导卡斜面64在卡12初始插入时，将卡12导入槽50。接触面66对卡12朝下方向的移动进行限制。槽后部52包括接触面54，限制卡12在插入方向移动。
图28中，为了说明起见去除机框230的部分构件。图中示出固定开关接触件174和活动开关接触件176组装到机框230中时这两部分的相互关系。固定开关接触件174的朝下接触区192固定位于读卡器210的顶部。固定接触件174的焊接尾部196向下弯曲，因而能焊到客户的主板上。
接触件174的朝下接触区192的下方是用力压住固定开关接触件174的活动开关接触件176中的朝上接触点190。朝上接触点190是顶壁188的末部。顶臂188包括接合智能卡的倾斜部189，该部受智能卡12启动时，使顶壁188弯曲。活动接触件176的焊接尾部194向下弯曲，因而能焊到客户的主板上。
图29～图31结合单一智能卡12以及智能卡12的触点14、读卡器的接触件22和插卡检测开关118的动作之间的相互作用，说明本发明利用单一智能卡读卡器210的实施例。同样，插卡检测开关118借助智能卡12和内含该开关118的各读卡器110、120、210中的接触件22进行工作。
图29中，智能卡12已进入读卡器210，其程度达到信号接触件22大约要由智能卡12的触点14的接合所启动。信号接触件22在智能卡12的表面上滑动。检测开关118处于其常闭状态，等待智能卡12启动。上开关接触件174是固定开关，总是按其位置停留。下开关接触件176是活动开关，并且弯成大致U型部分，起弹簧的作用。U形部分184的远端部186向上弯曲成倾斜部189和触点190，该触点在常闭状态时按压固定开关接触件174。
图30中，智能卡12在读卡器110中进一步移动，从而接触件22的弯曲连接部24与智能卡12的卡接触点14接合。现在，智能卡12的前缘按压活动开关接触件176中运端部分186的倾斜部189，因而迫使活动开关组件176的触点190在智能卡插入方向183上朝后并且垂直于智能卡插入方向朝下。活动开关接触件176的朝后移动使活动接触件176的触点190扫过非活动接触件174的接触表面192。该扫动作使开关118表面自清净。活动开关接触件176的向下移动使该接触件176与固定开关接触件174之间形成的接触开关。U型部分184的顶壁188向下弯曲，因而活动开关接触件176的触点190也向下移动。此阶段中，开关128开放。
图31中，智能卡12完全插入读卡器210。活动开关接触件176中U形部分184的顶臂188进一步受到下压，开关188完全打开。朝下的触点196则垂直朝下离开固定开关接触件174的朝下接触面192。在开关118开放时，卡12移动约0.5～1.0mm。这是为了补偿读卡器210的容限，并提供清扫动作。此距离与现有智能卡读卡器中的相同。卡12完全插入读卡器210时，卡12的前缘打开常闭非密封插卡指示器开关118。插卡指示器开关118的启动对安装读卡器210的设备指示智能卡接触点14电连接信号接触件22。
印模冲压形成2个开关接触件174、176，并在分开的载体(未示出)上提供。接触件174、176通过首先摆脱一个接触件，然后插入机框230中，进行组装。接着，接触件的焊接尾部194、196弯曲定位。先将活动检测接触件176装入机框230后，组装固定检测接触件174。因此，接触件174、176的基本组件与信号接触件22的相同。
至此所说明的各智能卡读卡器叠置结构8、108中，上读卡器10、110通过PCB16、106电连接母板或附有叠置结构的系统的主板。应理解，另一些电连接叠置结构308、408(包括叠置结构8、108)中的上读卡器310、410(包括读卡器10、110、210和其他读卡器)与下读卡器320、420(包括读卡器20、120)和其他读卡器)的方法也属于本发明范围内。
例如，如图32所示，上读卡器310可用柔性箔带398电连接母板304。柔性箔带398包括将导脚397接到该带上电子部件82的迹线(未示出)。作为说明，柔性箔带398连到接有上读卡器310中信号接触件22的尾部26的PCB316。或者，如图32虚线作为例子所示那样，柔性箔带398可包括其上形成的具有接触通孔398的部分399，用于直接连到信号接触件的尾部26和开关的导脚，使PCB316可去除。采用柔性箔带398而没有电子部件82，也属于本发明教授范围内。
叠置结构308中用于连接上读卡器的另一种结构是导脚框498。画作一体印模冲压成型框的导脚框498可将上读卡器410电连接到母板404。导脚框498包括将导脚497连接到该框所载电子部件(未示出)的迹线。导脚框498包括具有其上形成的接触通孔496的前、后轨，用于直接连到信号接触件的尾部26和开关的导脚。
图34是本发明信号接触件22插入机框30、32、130、132、230之前的立体图。接触件22连接机框30、32130、132、230之前，去除前支承部72。后插卡支承部74在制造过程中保持与接触件22对准，并且在接触件22插入机框30、32、132、230后移去。组装时，接触件22的保持凸片部84插入机框30、32、130、132、230的接触件安装槽44。组装过程中，各接触件22的尾部26弯曲，使对接触件22的其余部分形成90度角。这样，尾部26成为接触件22的电导脚，并且是接触件22焊接到装读卡器10、20、110、120、210的电路板。接触件22的弯曲连接面24在指卸时提供对卡12的低摩擦系数，并且在工作时提供与卡12的可靠电连接。安装时，弹簧接触件处于要受弹簧加载的位置，从而使弯曲接触面24偏置向上，在插入读卡器10、20、110、120、210的卡12的底面(最终在卡接触点14)上施加力。
例如，如图35所示，信号接触件22的保持凸片部84的形状做成插入上、下读卡器10和20的接触件安装槽44。组装时，接触件22的保持凸片部84插入机框30或32的接触件安装槽44。形成接触件22的保持翼片85，以便使保持凸片84可插入机框30或32的槽44，但不可退出。这样，翼片85将保持凸片部84固紧到机框30或32。
本发明的实施例通过将接触单元支承和机框综合为一体，着手解决常规智能卡高度问题。因为接触单元直接装到读卡器的机框，不需要独立的接触单元支承装置，所以不需要考虑垂直运动。又因为没有独立的接触单元支承，不需要如常规智能卡读卡器那样，用弹簧装置将该支承从读出位置移动到初始位置。
本发明通过去除接触单元支承及其关联的移动件，着手解决常规智能卡读卡器故障间隔平均时间短的问题。通过接触单元直接装到读卡器的机框实现这点。因此，本发明部件的移动仅为卡插卸时接触单元的弹簧动作以及卡完全插入启动的开关开放和闭合。由于本发明接触单元活动非常有限，又由于本发明所用密封开关组件的故障间隔平均时间非常长，本发明的耐久性大于要与其集成的任何装置。
本发明通过将接触件支承与机框综合为一体，着手解决常规智能卡读卡器所关联的复杂制造工序。由于读卡器的全部组件直接装到机框中，使复杂的制造工序减少。此外，还将接触件作为组群装到机框中，并且作为组群适应机框，从而进一步简化制造工序。
本发明通过使电气部件可装到位于上下智能卡之间的运算电路板上，着手解决常规叠置结构智能卡读卡器所关联的耗费印刷电路板表面积的问题。本发明通过在上下读卡器之间的空间设置集成电路板，以便提供足够的间隙用于在该板上安装电气部件，顾及该印刷电路板表面积的使用。由于这样设计，部件一方和装本发明叠置读卡器的印刷电路板迹线一方，几乎都无表面净消耗。
虽然参考上述较佳实施例详细说明了本发明，在以下权利要求书所说明并规定的本发明范围和精神内仍存在各种变换和修改。
权利要求
1.一种智能卡接受型读卡器，接受具有由面连接的前缘和后缘以及接触面上纵、横向隔开的卡接触点的智能卡，其特征在于，包括为滑动接受该智能卡提供具有对置面的插口的机框，和多个与卡接触点接合用的读卡器接触件其中包括上读卡器接触件组和下读卡器接触件组，所述读卡器配置成读取卡接触点朝上或朝下的智能卡。
2.如权利要求1所述的读卡器，其特征在于，读卡器机框包括上机框部件和下机框部件。
3.如权利要求2所述的读卡器，其特征在于，实质上相同地构成所述上机框部件和所述下机框部件，以便下部件可转而用作上部件，并能从其中一个机框部件拆除弹簧件。
4.如权利要求3所述的读卡器，其特征在于，包括上机框部件和下机框部件中的一个上装载的插卡指示器开关。
全文摘要
本发明揭示一种读卡器(10、20、110、120、210)，用于接受具有由面连接的前、后缘和接触面上纵、横隔开的卡接触点(14)的智能卡(12)。该读卡器(10、20、110、210、310)包括机框(30、32、130、132、230)、多个读卡器接触件(22)、插卡指示器开关(18、118)和弹簧件(48)。机框提供具有对置面的插口(50、150、151)，用于滑动接受该智能卡(12)。多个读卡器接触件(22)用于与卡接触点(14)接合。插卡指示器开关(18、118)在读卡器(10、20、110、120、210)上定位并配置成卡(12)就位时接通，使得卡接触点(14)与读卡器接触件(22)接合。弹簧件(48)与该卡的面接合，使该卡抵住插口(50、150、151)的对置面。
文档编号H01R12/18GK1532766SQ200410005600
公开日2004年9月29日 申请日期2000年6月30日 优先权日1999年7月2日
发明者S·马克菲利, J·特尼森, F·范, 梅希尔, S 马克菲利, 嵘 申请人:3M创新有限公司