CN101377828A - 卡式外围设备 - Google Patents

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Abstract

一种卡式外围设备包括布置在壳体中的电子部件、以及具有连接端子的端子部分，所述连接端子与待连接设备可连接，其中，所述电子部件的功能和所述端子部分的端子的数量保持与所述待连接设备兼容，并且所述壳体的外部尺寸被设置为小于所述待连接设备的外部尺寸且大于预定小尺寸卡的外部尺寸。

Description

卡式外围设备
技术领域
本发明涉及一种例如存储器卡的卡式外围设备。
背景技术
在有关的现有技术中，有一种被称为PC卡的卡式外围设备，该PC卡在其被插入个人电脑或类似设备的卡槽中的状态下被使用。近年来，实现了个人电脑的尺寸减小和运行速度增加。为了适应这样的进步，提出了ExpressCard(之前被称为NEWCARD)，以作为外部尺寸比PC卡小并可以高速传输数据的卡式外围设备(见例如，“新标准‘NEWCARD’允许PC卡的尺寸减小和操作速度增加，这将导致个人电脑的进一步的进步”(Nikkei Electronics，2003年6月9日，67-76页))。
ExpressCard用于代替目前广泛使用的PC卡(PCMCIA)。ExpressCard使用PCI Express接口，该接口是按照作为PCI总线替代方案的新I/O总线标准的接口。与目前使用的其它卡相比较，ExpressCard的接口可以更高的速度操作。这样，当非易失性存储器被安装在该卡内以使得该卡用作存储器卡时，所得到的存储器卡可以非常高的速度写/读数据。
由于其高性能和可用性，ExpressCard被期望在多种设备中使用，例如数字照相机、便携式电话设备、PDA(个人数字助理)设备、音乐播放器等等。
发明内容
但是，如图1A和1B所示，该卡的外部尺寸为长75mm，宽34mm，厚5mm，虽然该尺寸比目前使用的PC卡的尺寸小，但是这在例如便携式电话设备、信息终端设备、数字静态照相机等等的小尺寸电子设备中使用时还不够小。也就是说，当该卡被安装在小尺寸电子设备中时，ExpressCard的不够小的尺寸是不利的。这样，需要外部尺寸比ExpressCard小并且可以被安装在ExpressCard槽中的新的卡式外围设备。
具有更小尺寸的存储器卡可用于例如便携式电话设备、信息终端设备、数字静态照相机等等的电子设备中。这样的小尺寸存储器卡不仅在小尺寸电子设备中可以使用，也可以在例如具有用于接收小尺寸存储器卡的槽的个人电脑(PC)的较大尺寸外部设备中使用。但是，目前在初始设计用于标准ExpressCard的设备中使用小尺寸存储器卡是困难的。考虑到以上问题，需要具有适配器功能的新卡式外围设备，其允许小尺寸存储器卡在初始设计用于ExpressCard的设备中使用。
目前可用的小尺寸存储器卡通常具有10个或更多布置在表面上的端子。但是，大多数卡没有隔离物。即使在具有隔离物的情况下，它们也非常小而无法用于保护端子。如图2A和2B中所示，卡1的端子表面部分2不受保护来免于外部影响，这样，人可以容易地触摸端子表面部分2。因此，端子表面可能被污染，污染物可能导致例如当卡1被使用时无法读取信号的问题。
如图3A和3B中所示，某些卡1A具有在端子部分2A两侧形成的隔离物，从而保护端子表面以免人手触摸。
但是，如果存储器卡的端子数量增加以满足更高的操作速度等的需要，结果是端子-端子距离减小。在这样的情况下，有可能无法找到用于形成隔离物的空间。即使在可以形成隔离物的情况下，具有小的宽度的隔离物也难以提供足够高的机械强度。
考虑到上面的问题，本发明提供了一种具有小的尺寸的卡式外围设备，其使得可以在具有大槽的设备中使用小尺寸的卡并且其具有有效保护端子表面的能力。
按照本发明的一个实施例，提供了一种卡式外围设备，包括:布置在壳体中的电子部件；和端子部分，所述端子部分包括与待连接设备可连接的连接端子，所述电子部件的功能和所述端子部分的端子的数量保持与所述待连接设备兼容，并且所述壳体的外部尺寸被设置为小于所述待连接设备的外部尺寸且大于预定小尺寸卡的外部尺寸。
壳体的外部尺寸可以小于标准PCI Express卡介质的外部尺寸。
壳体的外部尺寸可以小于标准PCI Express卡介质的外部尺寸且大于用作预定小尺寸卡的记忆棒Duo(memory stick Duo，注册商标)或SD卡(注册商标)的外部尺寸。
电子部件可以包括非易失性存储器并可以用作能够通过接口写和读数据的存储器卡。
卡式外围设备可以还包括:槽，通过所述槽允许插入和拔出小尺寸卡；接收部分，所述接收部分在壳体中形成并适于在其中接收小尺寸卡；和连接器，所述连接器与接收在接收部分中的小尺寸卡的所述端子部分可连接，其中电子部件可用作卡适配器，该卡适配器包括与所述连接器和所述端子部分连接的接口转换电路。
端子部分可以形成为通过所述壳体的一部分而暴露，并且端子盖接收部分在所述壳体中形成，所述端子盖接收部分能够装配到端子盖上，所述端子盖构造为在保持开口的同时覆盖所述端子部分的暴露部分，所述开口允许所述待连接设备的连接器通过其进入。
端子盖可以由导电材料制成，并且端子盖可具有在端子盖布置于端子盖接收部分上的状态下与公共端子可连接的接触部分。
公共端子可以在电路板上形成。
如上所述，本发明提供了可以实现小尺寸卡式外围设备的优点，该外围设备使得可以在具有大槽的设备中使用小尺寸卡并且具有有效保护端子表面的能力。
附图说明
图1A和1B是用于说明按照ExpressCard标准的卡的外部尺寸的视图；
图2A和2B是示出其端子表面不受保护来免于外部影响的卡的实例的视图；
图3A和3B是示出具有保护端子的隔离物的卡的实例的视图；
图4A和4B是按照本发明的一个实施例的、起存储器卡作用的卡式外围设备的透视图，更具体地，图4A是从第一表面侧观察到的卡式外围设备的透视图，而图4B是从第二表面侧观察到的卡式外围设备的透视图；
图5A-5C是用于说明不同类型的卡的尺寸的视图；
图6是示出按照ExpressCard标准的引脚分配的表；
图7A-7D是示出适配器的实例的视图，该适配器使得小尺寸卡可以在被插入布置在PC等中的ExpressCard槽中的状态下被使用；
图8是说明按照本发明的一个实施例的、被构造以便起小尺寸存储器卡和卡适配器作用的卡式外围设备的实例的视图，该适配器使得可以在小尺寸卡槽中使用小尺寸存储器卡；
图9是用于说明闪存存储器的尺寸的视图；
图10A和10B是用于说明布置存储器芯片和根据存储器芯片的布置确定卡式外围设备的长度的方法的视图；
图11是示出被构造为在端子部分中具有隔离物的卡式外围设备的实例的视图；
图12是示出具有端子盖的卡式外围设备的实例的视图；
图13A和13B是示出连接器的接触引脚与具有端子盖的卡式外围设备的端子部分接触的方法的实例的视图；
图14A和14B示出连接器的接触引脚与具有端子盖的卡式外围设备的端子部分接触的方法的实例的视图；
图15是用于说明由于存在端子盖而可能设计出无法接受的连接器的视图；
图16A和16B是示出具有端子盖的卡式外围设备的构造的实例的视图；
图17是示出按照本发明的一个实施例的、被构造以便起适配器作用的卡式外围设备的外观的透视图；
图18是示出按照本发明的一个实施例的、起卡适配器作用的卡式外围设备的主要部分的分解透视图；
图19是从下面观察到的示出图18所示卡式外围设备的分解透视图的视图；以及
图20是卡适配器的接口的框图。
具体实施方式
本发明的实施例参照附图在下面进行描述。
图4A和4B是示出按照本发明的一个实施例的卡式外围设备的外观的透视图，更具体地，图4A是从第一表面侧观察到的卡式外围设备的透视图，而图4B是从第二表面观察到的卡式外围设备的透视图。
首先，概述按照本实施例的卡式外围设备(存储器卡和适配器)100的特有的构造和功能。
按照本发明的卡式外围设备100以直接使用PCI Express或USB作为接口的PC卡介质的形式实现，该PC卡介质包括布置在其中的非易失性存储器，由此PC卡介质用作适于通过接口存储/读取数据的存储器卡。卡式外围设备100被构造成用作小尺寸高容量存储器卡，该存储器卡可以作为用于例如摄像机、数字静态照相机等等的高性能移动设备的可移除存储介质使用。为此，存储器卡具有与上面描述的用途相适应的功能和引脚数。卡式外围设备100被构造为外部尺寸比标准的PCI ExpressCard介质小，这样卡式外围设备可以用在小尺寸设备中。卡式外围设备100被构造为外部尺寸比商业上可买到的小尺寸存储器卡(例如记忆棒(注册商标)或SD卡(注册商标))大。也就是说，卡式外围设备100的尺寸允许该卡式外围设备100在具有标准ExpressCard槽的设备中用作卡适配器以使用商业上可买到的小尺寸存储器卡(例如记忆棒(注册商标)或SD卡(注册商标))。
卡式外围设备100具有盖，由此在卡上形成以向/从主机设备传输/接收信号的端子受到保护以免直接被使用卡式外围设备100的人的手触摸。卡式外围设备100具有由导电材料制成的端子盖，该端子盖布置在存储器卡上，这样端子盖与卡中的接地端子连接，从而防止静电施加到信号端子上，由此防止存储器卡中的控制器或非易失性存储器(闪存存储器)被静电破坏。
进一步参照图4A和4B，卡式外围设备100的外部构造在下面进行更具体的描述。图4A和4B中所示的卡式外围设备100适于用作例如存储器卡(在下文中，卡式外围设备100也可以被称为存储器卡100)。
在卡式外围设备100中，卡壳体101在第一表面100a和与第一表面100a相对的第二表面100b之间形成。卡壳体101具有位于第一表面100a上的箱子的形状。
包括成列布置的端子1021的端子部分102在第二表面100b的前端部中形成。端子部分102允许存储器卡100接收电力并通过布置在主机设备(未示出)上的连接器的接触引脚传输/接收数据。注意到在图4A和4B中，存储器卡100处于基本状态，在该基本状态中端子盖未布置在端子部分102上。
第二表面100b的前端部向第一表面100a凹进以便形成凹槽103，端子部分102位于该凹槽103的底部，这样端子部分102通过凹槽103向外部暴露。凹槽103由在端子部分102的相应侧上形成的侧壁1031和1032以及在端子部分102的后端形成的侧壁1033包围，这样，侧壁1031、1032和1033起隔离壁的作用。此外，在第二表面100b上，形成端子盖接收部分104，这样就允许后面描述的端子盖装配在其中。端子盖接收部分104被构造为从第二表面100b凹入卡内至基本上等于端子盖厚度的深度的台阶形，这样，薄板形状的端子盖能以使得端子盖的一个表面与第二表面100b平齐的方式装配到端子盖接收部分104中。
在卡式外围设备100的后端部中，用于保持卡的夹钳105在第一表面100a上形成，可用于与夹钳105相同目的的凹口106和107在第二表面100b或侧面上形成。
在下面对按照本实施例的卡式外围设备100的外部尺寸进行讨论。也就是说，在本实施例中，卡式外围设备100的外部尺寸为了下面的原因被设置为宽度落在20mm-34mm范围内、长度在31mm-75mm范围内且厚度在1.6mm-5mm范围内。
如图5A中所示，ExpressCard 200的尺寸被限定为长度为75mm、宽度34mm、厚度5mm。
另一方面，例如，被广泛地用作小尺寸存储器卡的记忆棒(MS)Duo(注册商标)300具有下面的尺寸:长度31mm；宽度20mm；厚度1.6mm，如图5B中所示。另一方面，作为另一种类型的存储器卡的SD(注册商标)卡400具有下面的尺寸:长度32mm；宽度24mm；厚度2.1mm。如上面描述的，按照本发明实施例的存储器卡100具有按照ExpressCard标准的接口。
图6示出按照ExpressCard标准的引脚分配。
ExpressCard标准规定，卡总共具有26个端子，如图6中所示。在按照本实施例的用作小尺寸外围设备的存储器卡100中，为了实现尺寸的减小，去除当ExpressCard被用作存储器卡时不使用的端子。例如，引脚5和6是保留备用的，并且目前没有对这些引脚分配功能。这样，引脚5和6可以被去除。此外，引脚7和8以及引脚11和12对于存储器卡不是必需的，这样，它们可以被去除。引脚1、2、3和4不是用于Express接口，而是用于USB接口的，并且当卡被用作普通的存储器卡时，这些引脚不是必需的。例如，这些引脚可以为了补充的用途而保留在传统卡适配器等中。考虑到以上这些，总共26个引脚可以被减少到16-20个引脚。
图7A和7D示出使上面描述的小尺寸卡可以在小尺寸卡被插入安装在PC等中的ExpressCard槽的状态下被使用的适配器的实例。适配器500被形成为具有与标准的ExpressCard相似的形状，但用于接收小尺寸卡的槽501在后端部形成，切口502也在其中形成，以便在拔出被插入的卡时易于访问到卡式外围设备100上形成的夹钳或凹口。
图8示出按照本发明实施例的、构造为用作卡适配器的卡式外围设备的实例，以在小尺寸卡槽中使用作为小尺寸存储器卡的记忆棒Duo(注册商标)。如上面描述的，按照本发明实施例的卡式外围设备100也可以被用作用于小尺寸卡的卡适配器110A。该卡适配器的内部结构将在后面进行描述。为了使用用于上面的目的的适配器，按照本实施例的卡式外围设备的尺寸应当比记忆棒Duo(注册商标)300的尺寸大，并且比ExpressCard的尺寸小。也就是说，如上面描述的，宽度应当在20mm-34mm的范围内，长度31mm-75mm，厚度1.6mm-5mm。
实际上，还应当考虑两个适配器的部件的尺寸和布置在每个适配器上的端子的尺寸。此外，当卡式外围设备100被用作存储器卡时，还应当考虑每个布置在卡中的闪存存储器芯片的尺寸。在这一点上，如图9中所示，闪存存储器芯片110的宽度对于广泛地使用的TSOP(48)是大约20mm，对于LGA是18mm或更小。这样，为了容纳其上布置有闪存存储器芯片110的电路板和容纳20个端子，宽度被设置在21mm-28mm的范围内是所期望的。另一方面，存储器芯片的厚度最多为1.2mm。如果假定电路板的厚度为0.6mm，并假定允许存储器芯片安装在电路板的仅仅一面或两面，那么被用作适配器的卡式外围设备的厚度被设置在2.5mm-4.0mm的范围内。此外，为了沿图10A中所示的卡式外围设备的长度方向在电路板上布置3个每个都具有12mm-14mm宽度的存储器芯片，卡式外围设备的长度被设置在42mm-50mm的范围内。
在具有以上述方式选择的外部尺寸的卡式外围设备100中，端子部分10为如上面描述的暴露的形式。在该构造中，端子可以直接被使用卡式外围设备100的人的手触摸。
图11示出具有隔离物的构造的实例。当具有很多端子时，难以使隔离物形成为具有足够大的尺寸，这会导致不能获得足够高的机械强度的问题。作为卡的规格，其中端子被暴露在外部的上述构造是允许的。但是，该构造具有端子表面被异物污染的可能性的缺点，这可能导致当卡被插入主机设备中时与连接器的接触引脚有关的故障。这样，卡就有可能无法正确地操作。还有可能将静电从人手或衣服施加到卡的信号端子。这可能导致布置在卡中的控制器或闪存芯片被破坏。
在本实施例中，为了防止上面的问题，卡式外围设备被构造成使得端子盖130可以被附装到卡式外围设备以覆盖端子，如图12中所示。端子盖130被装配在形成于卡式外围设备100的第二表面100b的前端部中的端子盖接收部分104中。在形成为薄板形状的端子盖130被装配在端子盖接收部分104中的状态下，端子盖的一个表面与第二表面100b平齐，这样，形成没有台阶的平坦表面。在这样的状态下，端子部分102在第二表面100b侧用端子盖130覆盖，端子部分102仅仅在其前端表面打开。前端表面的开口允许连接器的接触引脚从此处被插入或拔出。也就是说，端子盖130被装配在端子盖接收部分104中，使得开口保持不被闭合，从而允许连接器进入端子部分。
如图13A和13B以及图14A和14B中所示，连接器(未示出)的接触引脚600A或600B布置在连接器中，它们弹性地接收卡式外围设备100，而卡式外围设备100的端子部分102的卡端子1021基本上位于卡的总厚度的中间处。图13和14之间的差别是连接器的接触引脚600A或600B的形状。连接器的接触引脚600A或600B可以容易地设计成使得它们整个地位于比第二表面100b(即卡式外围设备100的下表面)高的位置。但是，如果没有预先提出可以具有端子盖130，则有可能将连接器设计成与卡式外围设备100不可连接的形式，如图15中所示的实例中的情况。为了避免这种潜在的问题，应当假定不管端子盖是否实际地存在都具有端子盖。
图16A和16B示出具有端子盖的卡式外围设备的结构的实例。在该实例中，端子盖130A由导电材料(例如铝、SUS等等)形成，接触部分131沿纵向方向在一端侧形成。当端子盖130A处于其被装配在端子盖接收部件104中的状态时，接触部分131通过卡中的电路板120与起接地端子作用的公共端子接触。这可以防止静电被直接施加在信号端子上，而是静电向公共端子分流，从而允许卡具有抵抗静电的高电阻。
上面假定卡式外围设备被用作存储器卡而对本发明的实施例进行了描述。按照本发明的一个实施例，卡式外围设备可以被实现为用作卡适配器，如下面描述的。
图17是示出构造成用作按照本发明一个实施例的卡适配器的卡式外围设备的外观的透视图。该卡适配器100A具有与前面的实施例相似的外观和外部尺寸。也就是说，卡适配器100A的尺寸(外部尺寸)比记忆棒Duo(注册商标)300的尺寸大并且比ExpressCard的尺寸小。在图17中所示的实例中，卡式外围设备被构造成用作卡适配器，其允许作为小尺寸存储器卡的记忆棒Duo(注册商标)在小尺寸卡槽中使用。
图18是示出起按照本实施例的卡适配器作用的卡式外围设备的主要部件的分解透视图。图19是示出从图18的下面观察的分解透视图的视图。
卡适配器100A包括具有第一壳体部分(上壳体部分)141和第二壳体部分(下壳体部分)142之间的间隔143的卡接收单元144。间隔143被形成为能够接收小尺寸卡(在该具体实例中为记忆棒Duo(注册商标)300)。卡适配器100A还包括电路板146和147以及连接器145，该连接器145布置在卡接收单元144的前端并且可移除地连接到小尺寸卡300的端子部分310。
在该卡适配器100A中，电路板被分成两部分，即位于不同高度处的电路板146和电路板147。这两个电路板146和147通过图18中未示出的柔性电缆相互电连接。卡接收单元144布置在电路板146上，端子部分102在电路板147的后表面上形成。接口(I/F)转换控制器148布置在电路板147上。通过其接收小尺寸卡的槽149在第二壳体部分142的后端处形成在第一壳体部分141和第二壳体部分142之间。在第二壳体部分142的后端，形成切口1421以使得在拔出所插入的卡时，方便访问到在卡式外围设备100上形成的夹钳或凹口。在该构造中，卡适配器100A也具有与上面描述的相似的端子盖。
图20是卡适配器的接口的框图。
在设计为在小尺寸卡槽中使用记忆棒Duo(注册商标)300的卡适配器100A中，必须在卡适配器100A中内部地转换接口以便适应具有小尺寸槽的Express接口或USB接口与记忆棒Duo(注册商标)300之间的接口不同。为此，提供了上面描述的I/F转换控制器148。
Express接口在允许信号以高传输速度传输方面是优异的。但是，Express接口需要复杂的转换电路并需要高的功耗。另一方面，虽然转换电路更简单，但是USB接口在传输速度方面很低。当卡式外围设备具有两个接口时，可以提供用于转换到接口之一的电路。
如上面描述的，通过将按照本实施例的卡适配器附装到具有按照允许高速数据传输的Express接口标准的接口的小尺寸存储器卡上，使得可以实现与Express卡的兼容性。该适配器卡被构造为宽度、长度和厚度比记忆棒(注册商标)或SD(注册商标)卡大，这样，记忆棒或SD卡可以布置在适配器卡中。适配器卡被构造成具有带端子盖的形状或不带端子盖的形状。在任一种情况下，适配器卡都构造成使得连接器可以被连接到适配器卡。端子盖的使用使得即使在小尺寸卡具有大量的端子时，也防止端子用人的手指等触摸，从而防止端子被污染，这种污染可能导致小尺寸卡错误地操作。此外，端子盖由导电材料制成，并且端子盖与公共端子(接地端子)连接以将静电分流到公共端子上，从而防止卡被静电破坏。
在上述实施例中，卡式外围设备100构造成用作存储器卡或卡适配器。如果满足闪存存储器等的芯片尺寸方面的条件，卡式外围设备100可以构造成具有存储器卡和卡适配器两者的功能。本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素进行多种修改、组合、子组合和变化，只要在所附权利要求或其等同方案的范围内。
本发明包含与2007年8月31日在日本专利局提交的日本专利申请JP2007-227206有关的主题，其整个内容通过引用而结合在此。

Claims (11)

1.一种卡式外围设备，包括:
布置在壳体中的电子部件；和
端子部分，所述端子部分包括与待连接设备可连接的连接端子，其中
所述电子部件的功能和所述端子部分的端子的数量保持与所述待连接设备兼容，并且
所述壳体的外部尺寸被设置为小于所述待连接设备的外部尺寸且大于预定小尺寸卡的外部尺寸。
2.如权利要求1所述的卡式外围设备，其中，所述壳体的外部尺寸小于标准PCI Express卡介质的外部尺寸。
3.如权利要求1所述的卡式外围设备，其中，所述壳体的外部尺寸小于标准PCI Express卡介质的外部尺寸且大于用作所述预定小尺寸卡的记忆棒Duo(注册商标)或SD(注册商标)卡的外部尺寸。
4.如权利要求1所述的卡式外围设备，其中，所述电子部件包括非易失性存储器并且用作能够通过接口写和读数据的存储器卡。
5.如权利要求1所述的卡式外围设备，还包括:
槽，通过所述槽允许插入和拔出所述小尺寸卡；
接收部分，所述接收部分在所述壳体中形成并适于在其中接收所述小尺寸卡；和
连接器，所述连接器与接收在所述接收部分中的所述小尺寸卡的所述端子部分可连接，其中
所述电子部件用作卡适配器，所述卡适配器包括与所述连接器和所述端子部分连接的接口转换电路。
6.如权利要求4所述的卡式外围设备，其中
所述端子部分形成为通过所述壳体的一部分而暴露，并且
端子盖接收部分在所述壳体中形成，所述端子盖接收部分能够装配有端子盖，所述端子盖构造为在保持开口的同时覆盖所述端子部分的暴露部分，所述开口允许所述待连接设备的连接器通过其进入。
7.如权利要求5所述的卡式外围设备，其中
所述端子部分形成为通过所述壳体的一部分而暴露，并且
端子盖接收部分在所述壳体中形成，所述端子盖接收部分能够装配有端子盖，所述端子盖构造为在保持开口的同时覆盖所述端子部分的暴露部分，所述开口允许所述待连接设备的连接器通过其进入。
8.如权利要求6所述的卡式外围设备，其中，所述端子盖由导电材料形成，并且所述端子盖具有在所述端子盖布置于所述端子盖接收部分上的状态下与所述壳体的公共端子可连接的接触部分。
9.如权利要求7所述的卡式外围设备，其中，所述端子盖由导电材料形成，并且所述端子盖具有在所述端子盖布置于所述端子盖接收部分上的状态下与所述壳体的公共端子可连接的接触部分。
10.如权利要求8所述的卡式外围设备，其中，所述公共端子在电路板上形成。
11.如权利要求9所述的卡式外围设备，其中，所述公共端子在电路板上形成。
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