手机中的连接器设计（二） SIM卡连接器

中心议题：
    *  SIM卡的介绍
    *  SIM卡连接器的探讨分析

1.SIM卡
  
用户确认模块即SIM卡（Subscriber Identification Module Card）是GSM（Global System for Mobile communication ）数字移动通信系统的手机（移动台）中的重要部份。SIM卡是一种符合ISO标准的微型智能卡（Smart Card，俗称IC卡），IC卡内部装有微机集成电路，能够实现计算和安全存储信息，是1974年由Roland Moreno发明的。而SIM卡是专门供手机使用的IC卡（图1）。一般的IC卡标准尺寸为86mm×54mm，而SIM卡尺寸为25mm×15mm。SIM卡的作用就好像一把钥匙，把它从手机中取出，手机就不能正常使用和通信。用户只要有一张电话公司（例如中国移动通信公司、联通公司等）提供的SIM卡，就可以装入和使用任何一部相应GSM系统的手机。SIM卡中存有公司提供的用户业务和服务信息等重要资料。当手机开机后，机内系统就与SIM卡进行通信，获取相关的服务信息。


图1 SIM卡和一般的智能（IC）卡
   
SIM卡的内部硬件与普通的IC卡类似，是由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件组成的完整单片计算机（图2），生产厂商已经在每一张卡内存入了厂商代号、生产串号、卡的资源配置数据等基本参数，并为卡的正常工作提供了适当的软硬件环境。它与手机内其它部份的物理界面有：数据线（DATA）或串行输入/输出（I/O）、复位线（RST）、时钟（CLK）、编程电压（VPP）、电源（VCC）和地（GND）。这些都需要通过连接器同机内其它部份相互连接。


图2

2.SIM卡连接器 
   
Molex公司为移动通信工业提供SIM卡用连接器，用于记帐、加密和储存电话号码等。SIM卡的参数由ISO GSM Sim Card 标准规定。虽然卡是标准化了，但由于电话设计千差万别，常常不能使用标准化的连接器。Molex同客户密切合作，开发出一套完整系列的SIM卡连接器，它既满足了一系列标准的选项，又具有定制设计能力，满足特定的用途。 
   
Molex的SIM卡连接器有如下特点:

■超小外形
■具有或没有卡检测开关
■卡的拔插循环寿命达5000至10000次
■表面贴装和压紧安装（compression mounting）
■具有或没有卡支座（holder） 
   
Molex的SIM卡连接器产品可配合0.030英寸厚的GSM 11.11卡使用，一般有6个电路引脚。它们大体有如下几种类型：
   
① 非焊接型（图3）：
   
▲具有6个电路引脚
▲压紧安装在PCB板和壳体之间
▲小外形产品的座体高度2.0mm，宽度13.0mm
▲SIM卡由壳体定位
▲5000次拔插寿命

 

■标准化和模块化 为适应手机大量生产的需要和方便，节省空间和便于设计，手机内电路和元件，包括连接器在内，已经迅速模块化，并且强烈需要形成统一的国际标准。当然，这样做会影响各个厂家生产具有不同个性和特色、形态的手机，但这个问题并不难解决（请见后面介绍的"手机汉堡"设计理念）。


图3 非焊接型SIM卡连接器
   
西门子S3com（S5）和S3com BOM手机就是采用的这种连接器，占用了板空间13mm×23mm 。
   
② 紧凑小型（图4）
   
▲ 表面贴焊（SMT）到PCB
▲ 尺寸紧凑
▲ 端子是磷青铜的
▲ 拔插寿命10000次以上
▲ 镍上镀铅镍再镀金
▲ 在PCB板上高度2.60mm，宽度8.7mm


图4 紧凑小型SIM卡连接器

摩托罗拉公司的d160手机采用了这种连接器。
   
③ 带开关的紧凑型（图5）
   
▲ 6个电路引脚，带有刀片状常断开关
▲ 表面贴焊到PCB
▲ 端子是磷青铜材料的
▲ 10000次以上的拔插寿命
▲ 在PCB板上的高度2.50mm，宽度16mmm


图5 带开关的紧凑型SIM卡连接器
 
摩托罗拉的StarTAC手机采用了这种SIM卡连接器。 
   
④ 带有弹出器型（图6） 
   
▲ 6个电路引脚，具有位置开关
▲ 两件式：卡支座和弹出机构本体
▲ 卡支座和按钮根据客户需要制作
▲ 表面贴焊到PCB板
▲ 端子是磷青铜材料的
▲ 拔插寿命高于5000次
▲ 镍上镀金
▲ 在PCB板上的高度3.10mm，宽度25.0mm


图6 带有弹出器的SIM卡连接器
   

西门子S7、S10手机以及一些Sony手机（DM-DX2000）都采用了这种带有弹出器的SIM卡连接器。此外，西门子S4和Sony CMX-DX1000等还采用了一种尺寸更小的微型带弹出器的SIM卡连接器。 
   
⑤ 支座型（无弹出器）（图7）

▲ 6个电路引脚
▲ 有焊脚用于固定在板上
▲ 表面贴焊到PCB板上
▲ 拔插寿命5000次以上
▲ 滑入式
▲ 在额定偏斜范围内，接触力为0.44牛顿 


图7 支座型SIM卡连接器

西门子S6型手机采用的就是这种SIM卡连接器。
   
⑥ 其它
   
其它还有一些类型如廉价简单型（图8）、超小外形型（图9）等。


图8 廉价简单型SIM卡连接器


图9 超小外形型SIM卡连接器
   
超小外形型也是表面贴焊到PCB板上，在PCB板上的高度只有1.20mm或1.90mm，宽度7.62mm ，拔插寿命可达10000次以上。