具有散热器的高数据传送智能卡读取器的制作方法

本发明大体上涉及一种智能卡读取器。特定来说，本发明涉及包含散热器的高数据传送智能卡读取器。

背景技术：

随着更多的智能卡被部署到群体中，智能卡读取器通常在便携式或非便携式的各种电子装置中普遍存在。智能卡(也称为芯片卡或ic卡)是指具有类似于信用卡或驾驶执照的尺寸的尺寸的卡，其容纳能够提供识别、认证，数据存储或应用的嵌入式电路。通常通过数个接触垫将嵌入式电路的某些信号带到智能卡的表面。当被插入智能卡读取器时，这些接触垫提供智能卡中的嵌入式电路与智能卡读取器所驻留的主机之间的电连接。

为实现智能卡与主机之间的电连接，智能卡读取器中采用连接器充当接口。读取器需要通过将卡插入读取器中进行的与智能卡的物理连接。两种已知插入技术是(1)“滑动”接触技术及(2)“着陆”接触技术。一般来说，滑动接触技术需要“刷”卡以注册卡上的数据，从而提供便利，而登陆接触技术要求卡在数据可被注册之前完全放置在读取器内。

过去的智能卡符合iso/iec标准。虽然iso7810标准化智能卡或卡“封套”的外部尺寸，但iso7816标准化智能卡的接触垫的位置及信号连接性。在iso7816标准中提供八个接触垫，其中六个经界定：vcc、gnd、复位、时钟、vpp、串行数据i/o，而两个保留供将来使用(rfu)，rfu1及rfu2。

正在设计超过目前六个引线的智能卡及读取器。这些卡可使用更多电力，且因此可能需要从卡散热的方式。

技术实现要素：

根据本发明，提供包含散热器的高数据传送智能卡读取器。在优选实施例中，高数据传送智能卡读取器包含智能卡触点、散热器、热导体及散热器板。

智能卡触点经配置以接触智能卡的接触区域中的垫以产生电连接。散热器经配置以物理接触智能卡以更有效地从智能卡去除热量。散热器板借助于热导体连接到散热器，以通过增加散热器的暴露表面面积来最大化散热。在优选实施例中，热导体包含通气孔，散热器具有相对于智能卡触点的大的表面面积，且散热器板具有相对于散热器的大的表面面积。优选地，智能卡上的热触点由例如铜的高热导率的金属制成。散热器也由金属制成，优选地是与智能卡上的热触点相同的金属。

智能卡触点、散热器、热导体及散热器板通过围封部件固定到电路板。特定来说，围封部件附接到电路板并固持智能卡触点的安装部分、散热器的支撑部件及散热器板的安装托架。在一个实施例中，围封部件包含将热导体及散热器板暴露于周围冷却介质的开口，以及允许周围冷却介质流向围封部件下方的空间及从围封部件下方的空间流出的孔。

附图说明

在结合附图的情况下从下文具体实施方式将更容易了解且同样更好地理解本发明的前述及其它特征和优点。

图1说明包含在其中实施高数据传送智能卡读取器的实施例的客户端装置的示范性娱乐系统；

图2是在其中实施高数据传送智能卡读取器的一个实施例的示范性客户端装置的框图；

图3说明包含用于高数据传送智能卡读取器的一个实施例的导电组件的导电框架的简化成角图；

图4说明从图3的导电框架去除的导电组件的简化成角图。

图5说明针对高数据传送智能卡读取器的一个实施例的安装到电路板的图4的导电组件的简化成角图；及

图6说明智能卡插入入口中的高数据传送智能卡读取器的一个实施例的沿图5中所展示的轴的简化横截面图。

具体实施方式

在下文描述中，阐述某些具体细节以便提供对本发明的各种实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在一些情况下，未详细描述与制造半导体晶片相关联的众所周知的结构，以避免模糊本发明的实施例的描述。

除非上下文另有要求，否则贯穿说明书及所附权利要求书，单词“包括(comprise)”及其变体(例如“包括(comprises)”及“包括(comprising)”)应以开放、包容的意义来解释，即，解释为“包含，但不限于”。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各个地方的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定都指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合在一或多个实施例中。

在图式中，相同的参考数字标识类似特征或元件。不一定按比例绘制图式中的特征的大小及相对位置。

每一智能卡具有包括若干镀金接触垫的接触区域。这些接触垫在被插入读取器中时提供电连接，读取器用作智能卡与主机之间的通信介质。主机通过读取器为智能卡提供电力。在常规智能卡上，接触区域由iso/iec标准定义。iso7816定义包括八个接触垫的一个平方厘米的接触区域。iso7810及iso7816是所属领域中众所周知的标准，且在此描述中将不再对其进行详细论述。

预期具有额外功能(例如数据加密及解密)的数据密集程度更高度的智能卡将很快在机顶盒中被使用，并且作为改进的条件访问安全系统的一部分被使用。在一些实施例中，高数据传送智能卡可能需要比常规八个接触垫更多的接触垫。具体来说，高数据传送智能卡可在卡的一个表面上具有十二个经界定的接触垫(举例来说，clk、rst、vcc、scin-、scin+、i/o、vpp、vss、clk-、clk+、scout-、scout+)，其中接触垫中的八个接触垫与由iso7816标准阐述的常规智能卡中的八个接触垫(包含rfu)处于相同位置，两个接触垫被添加到四接触垫行中的每一者，且两个新接触垫被添加在四接触垫行之间的行中。作为常规智能卡的部分的isorfu1及isorfu2接触垫在不被使用的情况下可能会被省略。举例来说，参见2013年3月12日申请的且标题为“具有多级读取触点的增强型智能卡读取器(enhancedsmartcardreaderwithmulti-levelreadingcontacts)”的序列号为13/797,594的美国专利申请案。由于额外功能及接触垫，高数据传送智能卡可产生大量内部热量。一个特别的问题是，高数据传送智能卡板载处理器可产生应不仅仅由接触垫消散大量的热量。

提供包含散热器的高数据传送智能卡读取器。在优选实施例中，高数据传送智能卡读取器经配置以读取高数据传送智能卡及常规智能卡两者。

图1说明具有条件访问系统的对广播服务的订户的典型娱乐系统。图1的娱乐系统包含通过第一缆线16耦合到显示装置18并通过第二缆线8耦合到通信网络20的客户端装置10。客户端装置10具有高数据传送智能卡读取器12以接收并读取智能卡14。

客户端装置10通过通信网络20接收从至少一个内容服务提供商(未展示)发射的节目内容。节目内容可呈视频、音频、数据、多媒体的形式，或适合于通过通信网络20传输的另一形式。通信网络20有助于将内容从内容服务提供商传输到客户端装置10。通信网络20可在其相关联的网络拓扑中包含任何类型的有线或无线通信系统，例如卫星、天线、缆线及服务器。在优选实施例中，内容服务提供商是通过包含天线及卫星的卫星通信网络发射内容的直接广播卫星服务提供商，且客户端装置10是机顶盒。

客户端装置10经配置以从通信网络20接收节目内容并输出节目内容以在显示装置18上显示。因为一些节目内容仅对付费订户可用，所以某些节目内容可被保护而只能被那些用户访问。此节目内容保护可通过在将节目内容发射到客户端装置10之前加密或加扰所述节目内容来实施。因此，客户端装置10需要解密或解扰密钥或数据以将受保护的内容输出到显示装置18。内容服务提供商向付费订户提供含有适当密钥或数据的智能卡14。通过将智能卡14插入高数据传送智能卡读取器12中，客户端装置10可访问并使用智能卡14中的加密密钥来解密或解扰受保护的节目内容。在优选实施例中，使用用于内容保护及条件访问的dvb-csa及dvb-ci标准。还预期其它条件访问系统。

图2展示示范性客户端装置10的框图。图2中的框图包含调谐器22、处理器26、音频/视频处理器28及高数据传送智能卡读取器12。客户端装置10可包含比图2中说明的功能及组件更多的功能及组件。每一模块可以硬件、软件、固件或其组合实施。

在现有系统中，客户端装置10可包含将对来自调谐器的音频/视频信号进行解码的解扰器或解码器。在高数据传送智能卡读取器12中，解扰电路在智能卡自身上。即，不是向处理器26供应加密密钥或密码，而是将加密密钥留在智能卡14中。将音频/视频数据流从处理器26传递到高数据传送智能卡读取器12及智能卡14。智能卡14上的处理器是具有完整视频及音频解码能力的高数据速率处理器。经加扰的音频/视频信号被传递到高数据传送智能卡读取器12并传递到智能卡14上。智能卡上的处理器对信号自身进行解密及解扰。在智能卡解扰音频/视频数据流之后，其用本地密钥重新加扰信号，并将重新加扰的信号返回到处理器26，以用本地密钥进行解扰并将其路由到音频/视频处理器28，且接着作为输出提供给缆线16上的显示装置18。音频/视频处理器28可在与处理器26相同的集成芯片上。由于智能卡14现在自身处理音频/视频信号，所以其是以高数据速率操作并处理大量数据。其也在执行大量的计算并消耗大量的计算电力。在自身解扰音频/视频信号时消耗的电力产生热量。在现有智能卡中，仅发生少量计算，几乎不产生多余的热量。在高数据传送智能卡14中，客户端装置10的核心主要处理任务中的一者由智能卡14自身处理。因此，先前在客户端装置10中产生的热量现在在小而薄的智能卡14上产生。具有能够从智能卡14去除此热量并将其消散到更大、更开阔的空间的结构是有益处的。高数据传送智能卡读取器12提供散热器以从智能卡14去除由在智能卡14自身上发生的高数据计算所产生的多余热量。

调谐器22经配置以在缆线8上接收包含多个节目音频/视频内容的信号发射，并且基于来自用户的输入来提取所选择的音频/视频节目内容。所提取的节目内容被转发到智能卡14，智能卡14具有经配置以解密或解扰受保护的节目内容的解扰模块。处理器26继续监督智能卡14上的解扰模块之间的数据交换，以解密来自调谐器22的信号，以对所提取的节目内容进行解密或解扰。一旦节目内容被正确地解密或解扰，就将节目内容转发到音频/视频处理器28。由于音频/视频数据流自身传递到智能卡上且从智能卡传递出，所以使用大量的处理电力，这产生必须消散的热量。

图3说明包含接触智能卡14的高数据传送智能卡读取器12中的导电组件的导电框架30的简化成角图。特别地，导电框架30包含智能卡触点32、散热器34、热导体74、支撑部件76及散热器板36。智能卡触点32、散热器34及散热器板36通过连接部分38彼此耦合。

可使用现在已知或稍后开发的技术来形成导电框架30。举例来说，导电框架30可通过使用成形压力机冲压导电材料的平坦薄板来形成。导电材料可包含通常用于电触点的材料，例如铜、铝、钨、银、金、钛、铂、钽或其组合。优选材料是铜合金。导电框架30也可具有在接触部分上的镀金。

与智能卡触点32同时形成散热器34及散热器板36几乎不会给形成常规智能卡读取器的智能卡触点的成本带来额外成本。具体来说，当为常规智能卡读取器形成智能卡触点时，多余的材料从智能卡触点去除并被处理或回收利用。对于高数据传送智能卡读取器12，多余的材料被重新利用以形成散热器34及散热器板36，而不是被处理或回收利用。因而，不需要额外导电材料来形成散热器34及散热器板36。

智能卡触点32包含智能卡触点40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60及62。智能卡触点32中的每一者经配置以与智能卡14上的接触垫产生电连接。举例来说，智能卡触点40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60及62可经配置以分别产生与高数据传送智能卡的clk、rst、vcc、scin-、scin+、i/o、vpp、vss、clk-、clk+、scout-、scout+接触垫的电连接。将参考图4到5对智能卡触点32进行进一步详细论述。应注意，尽管智能卡触点32包含形成在相邻行中的十二个智能卡触点，但高数据传送智能卡读取器12可包含任何数目个智能卡触点并具有任何配置。

散热器34与智能卡14进行物理接触并消散及传导由智能卡14产生的内部热量。散热器34的表面面积很大以增加其与智能卡14及周围冷却介质(例如空气)的接触。在优选实施例中，散热器34经定位以在智能卡14的接触区域的中心附近进行物理接触以实现金属对金属的接触。将参考图4到5对散热器34进行进一步详细论述。

散热器34通过热导体74及支撑部件76物理耦合到散热器板36。支撑部件76也可被认为是热导体74的一部分。散热器板36经配置以通过增加散热器34的接触部分的表面面积来使散热最大化。如将参考图5论述，散热器板36耦合到电路板的接地平面。在优选实施例中，散热器板36具有相对于散热器34及智能卡触点32的接触部分的大的表面面积，以使散热最大化。将参考图4到5对散热器板36进行进一步详细论述。在替代实施例中，导电框架30不包含散热器板36，并且热导体74足以从智能卡14去除热量。

图4说明从导电框架30去除的导电组件的简化成角图。智能卡触点32、散热器34及散热器板36通过去除连接部分38与导电框架30分离。可使用现在已知或稍后开发的技术来去除连接部分38。举例来说，可通过使用成形压力机冲压导电框架30来去除连接部分38。替代地，连接部分38被激光切割或通过化学蚀刻去除。

如图4中所说明，智能卡触点32各自包含智能卡接触部分64、臂部分66、安装部分68及电路板接触部分70。智能卡接触部分64经配置以接触智能卡14的接触区域中的垫以创建电连接。智能卡接触部分64连接到臂部分66。臂部分66从安装部分68外伸。如将参考图5到6说明，臂部分66将智能卡接触部分64提升到围封部件上方。安装部分68连接到电路板接触部分70。如将参照图5进一步详细论述，安装部分68通过围封部件固定到电路板，且电路板接触部分70经配置以接触电路板的垫以形成电连接。

散热器34包含智能卡散热器接触部分72、热导体74及支撑部件76。智能卡散热器接触部分72经配置以与智能卡14进行物理接触。在优选实施例中，智能卡散热器接触部分72具有相对于智能卡触点32的智能卡接触部分64的大的表面积，以增加与智能卡14的传热及热量传送接触。智能卡散热器接触部分72连接到热导体74。如将参考图5到6说明，热导体74从支撑部件76外伸，并将智能卡散热器接触部分72提升到围封部件上方。如将参照图5进一步详细论述，支撑部件76通过围封部件固定到电路板。在一个实施例中，热导体74包含通气孔78或各个指状物之间的开口槽。这有助于在周围空气与热导体74之间提供更宽的表面接触。空气还可围绕通气孔78流动，以帮助经由热导体74去除热量。它还趋向于在更大的表面面积上传播热量。如将参照图6进一步详细论述，通气孔78还经配置以允许例如空气的周围冷却介质流向围封部件下方的空间及从围封部件下方的空间流出。热导体74直接连接到支撑部件76。支撑部件76具有能够接受及去除热量的额外表面面积。支撑部件76具有围绕散热器34延伸的支腿76a、76b及76c，并且具有进一步允许空气流动及散热的开放区域77。额外支腿76a、76b及76c提供更多的金属用于接收及传送热量，以及到散热器板36的额外物理接触以更快地将热量从散热器34传送到热导体74、支撑部件76及通过支腿76a、76b、76c到散热器板36。从散热器34到散热器板36的两点接触有助于热量从智能卡14的快速传送。因此，热可通过围绕热导体74的通气孔78消散到区域中，并且其还可通过连续金属带经由加热导体74及支撑部件76的安装臂从散热器34传送到散热器板36。

散热器板36包含安装托架80及电路板接触部分82。安装托架80通过支腿76b及76c连接到支撑部件76，以通过增加散热器34的表面面积来增加散热。在优选实施例中，安装托架80具有相对于智能卡触点32的智能卡接触部分64及散热器34的智能卡散热器接触部分72的大的表面面积。如将参考图5进一步详细论述，在一个实施例中，安装托架80通过围封部件固定到电路板，并且电路板接触部分82经配置以接触电路板的接地板。

图5说明通过围封部件86安装到高数据传送智能卡读取器12的电路板84的智能卡触点32、散热器34及散热器板36的简化成角图。

电路板84包含能够提供(例如)识别、认证、数据存储、应用、数据加密及数据解密的嵌入式电路。电路板84包含接地板85及接触垫87。尽管在图5中未展示，但电路板84还可包含调谐器22、处理器26及音频/视频处理器28的电组件，例如晶体管、电感器、电阻器及电容器。

围封部件86将智能卡触点32、散热器34及散热器板36固定到电路板84。具体来说，围封部件86附接到电路板84并固持智能卡触点32、散热器34的支撑部件76及散热器板36的安装托架80。举例来说，参见图6中所说明的简化横截面图。围封部件86将智能卡触点32、散热器34及散热器板36固定到电路板84，使得电路板接触部分70及电路板接触部分82分别与电路板84的接触垫87及接地板85接触，且智能卡接触部分64及智能卡散热器接触部分72与智能卡14接触。围封部件86可由通常用于智能卡读取器的非导电材料(例如塑料)制成。

在优选实施例中，围封部件86包含覆盖散热器板36的安装托架80的开口88，以增加散热器板36与周围冷却介质(例如空气)的暴露表面面积。在另一实施例中，围封部件86包含孔90。如将参考图6进一步详细论述，孔90经配置以允许例如空气的周围冷却介质流向围封部件下方的空间及从围封部件下方的空间流出。

图6说明智能卡14插入入口92中的高数据传送智能卡读取器12的一个实施例的沿图5中所展示的轴的简化横截面图。智能卡14包含接触垫102、传热板104及集成电路芯片106。在智能卡14已被推动且在围封部件86与引导件94之间滑动之后展示智能卡14。当智能卡14被推入高数据传送智能卡读取器12时，接触垫102与智能卡触点32的智能卡接触部分64进行物理接触并对其施加力。类似地，传热板104与散热器34的智能卡散热器接触部分72进行物理接触并对其施加力。智能卡14在其到达高数据传送智能卡读取器12的止动件96时停止。

集成电路芯片106经配置以执行针对智能卡14的处理，例如如先前论述的解密或解扰受保护的节目内容。接触垫102电耦合到集成电路芯片106并向智能卡触点32提供数据输入/输出。传热板104物理耦合到集成电路芯片106并提供用于到散热器34的传热及热量传送的金属触点。在优选实施例中，集成电路芯片106物理上位于传热板104的顶部。举例来说，集成电路芯片106可通过导热粘合剂耦合到传热板104。另外，在优选实施例中，传热板104经定位以在智能卡14的接触区域的中心附近进行物理接触以实现金属对金属接触。此外，在优选实施例中，传热板104具有相对于接触垫102的大的表面面积，以增加与散热器34的传热及热量传送接触。

在优选实施例中，围封部件86被提升，使得在智能卡触点32、散热器34及散热器板36以及电路板84之间存在空间98。空间98允许智能卡触点32、散热器34及散热器板36与周围冷却介质(例如空气)接触。举例来说，风扇可经配置以吸入空气并且沿着穿过空间98并从围封部件86的孔90及散热器34的通气孔78出来的路径产生空气流。

可将上文描述的各种实施例组合以提供另外实施例。如果需要采用各种专利、申请案及公开案的概念以提供另外实施例，那么可修改实施例的方面。

根据上述详细描述，可对实施例进行这些及其它改变。一般来说，在所附权利要求书中，所使用的术语不应被解释为将权利要求书限制于说明书及权利要求书中揭示的特定实施例，而应被解释以包含所有可能的实施例以及此权利要求书被授权的等效物的全部范围。因此，权利要求不受本发明的限制。