具有改进的散热特征、保持特征和静电保护特征的卡连接器

摘要

本发明涉及一种卡连接器(100)，该卡连接器用于与包括电子电路的卡(130)和包括能与卡通信的电子电路的读卡器设备一起使用。该卡连接器被配置为当卡被插入到读卡器中时接纳该卡。卡连接器具有连接器本体(102)和附连的罩盖(120)。连接器本体包括多个电触头(104)，多个电触头与卡电路配合，并且将卡可操作地连接至读卡器设备。所述罩盖包括一个或多个保持弹簧(124)，所述一个或多个保持弹簧(124)与卡配合以固定所述卡，并将热量从卡带走。罩盖还具有提供静电放电保护的唇部或舌部以及接地片。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月6日提交的美国临时专利申请号为61／734181 的优先权，其全部公开和内容以参见的方式纳入本文。

背景技术

智能卡被应用于多种电子设备中，以提供认证和其他类型的功能。例 如，蜂窝电话通常具有客户识别模块(SIM)读卡器，卫星电视接收器通常 包括智能读卡器。将SIM卡或智能卡发给用户，当SIM卡或智能卡被插入 到合适设备的读卡器内时，将允许将用户认证为授权用户。

SIM卡和智能卡(统称为“卡”)通常包括嵌入式集成电路。当被插 入到合适的读卡器中时，向卡供电，从而驱动嵌入式集成电路。嵌设在卡 上的集成电路会产生显著的热量，尤其是当应用于小型被动冷却的电子设 备中时，例如机顶盒。

参照这些考虑和其它方面来提出在此作出的本发明。

发明内容

一种卡连接器，用于与包括电子电路的卡和读卡器设备一起使用，该 读卡器设备具有能与该卡通信的电子电路。所述卡连接器具有连接器本体 和导热罩盖。连接器本体具有多个电触头，当卡被插入到卡连接器中时， 电触头在功能上可将卡的电子电路和设备的电子电路连接。导热罩盖附连 到连接器本体上，并且当卡插入到卡连接器中时，导热罩盖与卡热接触。 当卡被插入到卡连接器中时，导热罩盖具有一个或多个用于与卡配合的导 热弹簧。导热罩盖还具有多个接地片，以提供静电放电保护。

附图说明

图1和图2为本发明的示例性卡连接器的分解立体图。

图3和图4为本发明的示例性组装的卡连接器的立体图。

图5和图6为本发明的示例性插入有卡的组装的卡连接器的立体图。

图7和图8为本发明的示例性卡保持特征的立体剖视图。

图9-11为本发明的示例性组装的卡连接器的立体图。

图12为本发明的示例性插入有卡的卡连接器的立体图。

图13-15为本发明的示例性卡连接器的替代实施例的立体图。

图16和图17为带有一个或多个板簧的示例性罩盖的立体图。

图18为本发明的示例性卡连接器的制造、组装和应用的逻辑流程图。

图19为可能将卡连接器安装到具有电路板和电子电路的读卡器上的视 图。

具体实施方式

以下是针对具有散热特征、卡保持特征和静电放电(ESD)保护特征 的卡连接器技术的说明。本文公开的卡连接器的实施方式能够对由智能卡 或者包括嵌入式电子元件或电路(未示出)的其他种类的卡所产生的热量 散热。本文公开的卡连接器的实施方式能够减小或消除电子电路的卷曲、 翘曲、折断、寿命缩短或故障，以及由于暴露于热量所引起的对卡的相似 破坏。而且，本文公开的卡连接器的实施方式能够与卡配合，以增加卡充 分插入和拔出所需要的力，从而减少由于卡未充分配合、卡被部分拔出或 者卡未建立并保持良好的电接触所引起的间歇连接的可能性。再者，卡连 接器具有静电放电保护功能。

在以下描述中，对附图进行参考，附图构成了描述的一部分，并且附 图借助于所示实施例或实例示出。现在参见附图，在这几幅附图中，相同 的数字表示相同的元件，下面对用于具有散热和保持特征的卡连接器装置、 系统和方法进行描述。

图1和图2是分解立体图，示出了这里披露的一种示例性卡连接器100 (这里称为“卡连接器100”)的各部分。所示卡连接器100包括本体102 和导热罩盖120。还示出了卡130，如本文所描述的那样，卡130能被插入 到组装的卡连接器100中。主体102主要由模制热塑性塑料构成，例如但 不限于聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或者液晶聚合物(LCP)。在一些实施 例中，本体102可以由其他种类的非导电材料或者复合材料构成，例如但 不限于陶瓷。在可替代的实施例中，本体102可包括一体的或连接的传导 元件，因为那些元件可以传导电流或热量。

图1和2中所示的卡连接器100也可应用于可从卡接受或获取数据的 任意类型的电子设备，并与该任意类型的电子设备通信连接，这些电子设 备例如但不限于蜂窝电话、机顶盒、自动取款机(ATM)、自动售货机、 售货点设备及其组合等等。应当理解的是，尽管本文所披露的卡连接器100 通常被描述成大致平坦的智能卡、芯片卡、集成电路卡(ICC卡)，及其 组合等，但卡连接器元件100可设置为用于与包括可以从中恢复数据的电 路或嵌入式电子元件的任意类型设备连接、耦接、连结或者配合。

本体102被设计和配置成使得它可以接收卡或者其他类型的卡设备， 并且主体102连接到安装面，并可与例如印刷电路板的电子设备的电路通 信联接或者可操作地配合。例如，卡连接器100被附连到安装面，该安装 面是卫星电视接收器中的印刷电路板，并被配置成接收用于认证电视服务 的智能卡。

如图1和2所示，本体102具有至少一组弹性导电触头104，这些弹性 导电电触头104附连或一体模制到本体102上，并被配置为与插入到卡连 接器100内的卡130的电子电路通信联接或者可操作地配合。电触头104 可以连接到与卡连接器100通信联接的印刷电路板上的合适电触头。再如 图所示，本体102包括开关触头110，这些开关触头位于导轨108内部，并 被连接到印刷电路板上的合适电触头上。

侧壁105的每个面向外的表面包括一个或多个配合突出部106，该一个 或多个配合突出部106被配置为与导热罩盖120附连。在所示实施例中， 每个侧壁105上具有两个配合突出部106。其它实施例可以包括更多个配合 突出部106。每个侧壁105的面向内的表面包括导轨108，导轨108被配置 为接收卡130，并将卡130引导到卡连接器100内。

图示本体102的其他特征包括一个或多个配合柱112和安装柱114。配 合柱112被配置为将导热罩盖120附连到本体102上，而安装柱114被配 置为将本体102附连到诸如电路板(图19)上的安装面上。

图示导热罩盖120包括配合夹122、保持弹簧124、配合柱孔126和加 强肋128。一个或多个配合夹122被配置为附连到对应数目的配合突出部 106，它们一起将导热罩盖120附连到本体102上。

位于导热罩盖120的一个端部的保持弹簧124被配置为接收和保持完 全插入到卡连接器100内的卡130。在图示实施例中，保持弹簧124位于导 热罩盖的端部处。在其他实施例中，一个或多个保持弹簧124位于本体102 的端部处，以与卡130配合，一个或多个保持弹簧124沿着导热罩盖120 的侧边并面朝内侧与卡130配合，和／或沿着本体102的侧边并面朝内侧与 卡130配合。

保持弹簧124对完全插入的卡130施加力。在图示实施例中，保持弹 簧124被配置为配合并保持卡130，如此使得需要大约3N-7N(3-7牛顿) (0.67-1.57磅)的力才能将卡130完全插入到卡连接器100内，或将完全 插入的卡130从卡连接器100拔出。保持弹簧124是可调的，如此使得通 过弯曲或扩张弹簧的方式可以改变保持弹簧施加到卡130上的力。在一些 实施例中，保持弹簧124施加的力小于3N，在另一些实施例中，保持弹簧 124施加的力大于7N。

配合柱孔126被配置为接纳对应的配合柱112，以进一步将导热罩盖 120附连到本体102上。导热罩盖120进一步包括一个或多个加强肋128。 在图示实施例中，加强肋128在制作导热罩盖120的过程中以压纹方式形 成，例如通过冲压工艺。在其他实施例中，加强肋128是分离的部件，例 如将几段导热材料附连到导热罩盖120上。

图3和图4示出了本体102附连到导热罩盖120上形成的组装好的卡 连接器100。更具体的说，配合突出部106和配合夹122相配合，配合柱 112和孔126相配合。组装好的卡连接器100安装于设备300(图19)内， 并且开关触头110可通信地或电连接到电路305(图19)。图3和图4还 示出了插入到卡连接器130之前的卡130。

导热罩盖120被配置为与插入到卡连接器100中的卡130紧贴或者与 其接触，以传输、转移、消散，或者驱散卡所产生的热量。热量可由导热 罩盖120本身消散，和／或可以传递到另一个散热表面，例如平板、底板或 者其内安装有卡连接器100的电子设备的外壳。

当空气寒冷干燥时，一个人走向带有读卡器300的机器320可能会招 致静电放电。读卡器的前面板通常是非导电材料，因此当卡被插入到读卡 器中时，可能会发生从卡到触头104的静电放电(ESD)。这种静电放电 可能会损坏或破坏读卡器中的电子电路310。因此，优选地，导热罩盖120 接地，如此会从卡130向接地的导热罩盖120发生静电放电，从而会减少 或消除对触头104的任何静电放电，这会保护读卡器内的电子电路。图3 示出了一种从导热罩盖120延伸出的示例接地片134，图4示出了一种从配 合夹122延伸出的示例接地片136。当卡连接器100安装于机器内时，接地 片134或136可和读卡器内的电路板上的接地层或接地线接触，或者与读 卡器的金属底盘接触。

优选地，为了更进一步提供静电放电保护，如图3和4所示，导热罩 盖120具有从罩盖120前边缘延伸出的唇部(舌部)138。唇部138用于将 卡130导入到卡连接器100中，并且也用来将静电放电导入地面。当卡130 被插入到卡连接器100内时，唇部在卡130被插入的足以深到造成卡130 和触头104之间的任意静电放电发生之前，任何静电放电会优先从卡130 跳到唇部138，并被导入地。

图5和图6示出了完全插入到卡连接器100中的卡130。卡130完全插 入到读卡器100中将使得向嵌设在卡130内的电子元件供电。在实际的使 用中，卡130插入到位于运行设备中的运行卡连接器100中会产生热量。 通常优选散热，或者中和可能会损坏卡130的热量的影响。

导热罩盖120的优点是它作为散热器运行，以将热量从卡130带走和 消散。导热罩盖120的另一个优点是由于它能够俘获和基本上包封卡130， 所以导热罩盖120能够限制对卡130的例如卷曲、翘曲或折断的损害。当 卡130第一次被插入到卡连接器100时，静电放电现象可能会发生，尤其 是当天气寒冷干燥的时候。因此，除了导热罩盖120由热传导材料制成之 外，导热罩盖120优选由还可以导电的材料制成，并且导热罩盖120电连 接于电路板305，卡连接器100安装于电路板305上。这样优选地会将任何 的静电放电通过导热罩盖120和电路板的接地层导入地，而不是通过触头 104。导热罩盖120可以由任意的热传导材料，且优选为导电的材料制成， 例如但不限于钢、不锈钢或者铝。

图7和8是为完全插入到卡连接器100中并被保持弹簧124配合的卡 130的剖视图。保持弹簧124的一个优点是它会进一步配合导热罩盖120 和卡130，以将热量从卡130带走和消散。保持弹簧124的另一个优点是由 于它能够捕获卡130的前边缘，所以保持弹簧124会限制对卡130的诸如 卷曲、翘曲或或折断的损害。在图示实施例中，弹簧124大体上呈U形， 且优选具有前边缘引导件125，该引导件125用于将卡130导引到弹簧124 内。

图9和图10是组装的卡连接器100的后视立体图。图11示出了组装 的卡连接器100的底面视图。图12示出了完全插入到组装的卡连接器100 中的卡130的示图。图9-14也示出了开关触头110、配合柱112和安装柱 114。

正如这里所使用的，特定术语只是出于为读者提供方位、参考或方向 的目的。在本文中，术语“后面”、“底面”、“向下”、“顶部”、“底 部”、“侧面”、“前”或者“后”，它们的派生词或组合等等仅仅是出 于给出关于卡连接器100或包括卡连接器100的元件的教导，并非是用于 做任何限制。

图13-15示出了示例卡连接器100的替代实施例。在这个实施例中，侧 壁105包括夹片凹口107，该凹口被配置为用于接纳配合夹122。这个实施 例设想的是一种保持结构，该结构会配合或增强将卡130从卡连接器100 插入或拔出所需的力，例如形成在散热罩盖120内的、与卡130接触的一 个或多个板簧。这些板簧向下延伸，并且与本体102紧贴或与主体102接 触设置，当卡130插入、从卡连接器100拔出或位于卡连接器100中时， 会对卡130施加一个向下的力。这些板簧同样是可调节的，如此使得它们 施加的力是可变的以适应理想的状况。

图16和图17为具有一个或多个板簧的示例罩盖的立体图。罩盖120 的底部具有至少一个，优选两个或多个板簧132。在图16中，所示板簧132 是冲压形成的板簧。在图17中，所示板簧132是一个分离的元件，该分离 的元件已通过适宜手段、诸如但不限于软焊或者焊接，包括超声波焊接而 附连到罩盖120上。板簧132还可以为卡130的热量提供附加通道，从而 更有效地将热量传导给用来散热的罩盖120。

如果罩盖120接地，那么如果板簧132朝向罩盖120前部设置，那么 板簧132还用于优选将静电放电从卡130导入大地，如此在卡130和触头 104之间不存在静电放电。

图18是一种逻辑流程图，示出了用于制造、组装和应用本文公开的散 热卡连接器100的过程200。应当理解的是，本文所描述的操作可以被执行 作为制造步骤顺序、机械操作顺序和物理过程顺序。所述执行可以根据特 殊制造系统或应用本文公开的卡连接器100的电子设备的性能和其它要求 而改变。还应当理解的是，可以执行比附图所示和本文描述更多或更少的 操作。这些操作也可以并行执行，或与本文描述不同的顺序执行。

过程200开始于操作步骤202，在操作步骤202中应用恰当的制造过程 模制卡连接器100的本体102。本体102的其他元件，如图1、2和11所示， 例如电触头104，也可以被模制到卡连接器100的本体102内。使用合适的 生产过程形成卡连接器100的导热罩盖120。导热罩盖120的其它部件，如 图1、2、7、8和11所示，也形成在卡连接器100的导热罩盖120内。然 后，将本体102附连到导热罩盖120上。

从操作步骤202起，程序200进行到操作步骤204，在这些操作步骤中， 将卡连接器100安装到电子装置中。如上所述，可将卡连接器100安装于 机顶盒或其他类型电子设备的电路板上。一旦卡连接器100已被安装，程 序200就进行到操作步骤206。

在操作步骤206中，卡130被充分插入到读卡器100中。保持弹簧124 捕获并配合充分插入的卡130的前边缘。在一个实施例中，施加大约3N-7N 的力以将卡130充分到插入读卡器100中。在操作步骤208中，卡130产 生的热量被导热罩盖120消散。程序200继续进行到操作步骤210结束。

图19为将卡连接器100安装到读卡器300中的一种可能的安装视图， 读卡器300具有电路板305和电子电路310。读卡器300安装在具有前面板 330的机器320上。还示出了罩盖120、唇部138和例如134或136的接地 片。部件之间的空间只是为了清楚说明，虽然图中示出了一个间隙，但并 不表明间隙的存在是必要的或要求的。

如前所述，应当理解的是，本文已经公开了具有静电放电保护功能的 散热卡连接器100。虽然本文呈现的主题已经通过特定的系统语言、方法行 为、机械和物理操作，和／或结构和生产过程作出描述，但应当理解的是本 文公开的发明并不限于本文所描述的特定特性、配置或部件。而且，特定 特征、构造和部件作为示例形式被公开。另外，所有的各种特征、构造和 部件不需要用单个项目实现以获得其他特征、构造和部件的优点。例如。 可以获得改进的散热功能，但并不要求同时要具有改进的保持功能或者静 电放电保护元件。

这里描述的主题通过例子呈现，其目的是为了教导、建议和描述，而 并非限制。本文设想、描述并在权利要求中提出了所示实施例的替代方式。 在不遵循所示出和描述的示例实施例和申请，以及不脱离本发明精神实质 和保护范围的情况下，可以对本文描述的主题做出各种修改和改变。

应当理解的是，上述主题也可被实现为一种电子装置、制造工作、电 气和机械系统，或者一种制造物件。已经讨论过的特征、功能和优点可以 独立地在本发明的各种实施例中实现，或者在其他实施例中被组合。