JP2006323803A - Ｓｄ／ｍｍｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 既存のサイズ標準を満たし、一方、構成部品実装密度が向上されたＳＤタイプ・カードまたはＭＭＣタイプ・カードを提供すること。
【解決手段】 本明細書は、ＰＤＡ構成部品が載置される基板が２つの階を備えるＰＤＡ（ＳＤ／ＭＭＣ）デバイスおよびＰＤＡカードについて述べる。側面から見て高い構成部品は、下階上に載置され、高さが通常の、または低いデバイスは、上階上に載置される。上階は、たとえばＳＤＡ標準厚１．４ｍｍに準拠するカードの部分内に含まれ、一方、下階は、より厚くすること、たとえばＳＤＡ標準厚２．１ｍｍを可能にするカードの部分内で形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、携帯情報端末、デジタル・カメラなど可搬型コンピュータ・デバイス用のメモリおよびインターフェース・カードに関する。より詳細には、既存のサイズ標準を満たし、一方、構成部品実装密度が向上されたＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）タイプ・カードまたはＭＭＣ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ）タイプ・カードに関する。

（このセクション内に含まれる技術的題材の一部分は、従来技術でない可能性がある。）
コンピュータ技術における構成部品小型化の発展は、今や、個人的な物品として、たとえばブリーフケースや衣服のポケット内で携行することができる非常に小型の可搬型ユニットを可能にしている。様々なそのようなデバイスが市販されている。市場で周知のものには、ＰＤＡ、パーソナルＰＣ、デジタル・カメラ、携帯電話、スマート・フォンなどがある。便宜上、これらの可搬型デバイスは、下記で総称的にＰＤＡと呼ばれる。しかし、この用語は任意の可搬型電子デバイスを参照するものとして理解すべきである。

これらのデバイスの機能的能力を拡張するために、多くのものは、能動集積回路カードを収容するためのスロットを備えている。いわゆるＳＤ製品技術では、これらのスロットは、セキュア・デジタル（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）スロットまたはＳＤスロットと呼ばれ、カードはＳＤカードと呼ばれる。ユニットがＩ／Ｏ機能を備えているとき、カードは、ＳＤＩＯカードと呼ばれる。

競合技術であるＭＭＣ記憶技術は、記憶媒体として、非常に似ているカードを使用する。下記の説明では、これらの技術や予想される新技術と共に使用するように適合されたカードが、「ＰＤＡカード」という一般的な用語を使用して呼ばれることになる。

上述の確立された技術のどちらにおいても、カードのフォーム・ファクタに対して標準が確立されている。それにより、可搬型デバイスの製造者は、可搬型ユニット内のスロットについて共通のサイズと接点ピン構成を有することが可能になる。

ＳＤ標準とＭＭＣ標準は共に、３２×２４ｍｍの長さ×幅を規定する。ＳＤカードの厚さ標準は、２．１ｍｍである。公称のＭＭＣカード厚標準は、１．４ｍｍである。

ＰＤＡカードと、それらを使用する可搬型ユニットの複雑さは、より多くの機能が追加されるにつれて増大する。これらのデバイスは、今、オーディオ、写真、ビデオ、文書記憶能力を提供している。また、ＳＤＩＯインターフェース・カードを使用してワイヤレスＬＡＮとインターフェースすることもできる。ＳＤＩＯカードは、ＲＦ集積回路を担持する。上述の他の応用例は、一般に、大容量メモリ回路を用いてサポートされる。

単一のＰＤＡカード上でこれらの回路を組み合わせることには、ＰＤＡカード設計者にとって挑戦課題がある。長さ×幅の最大値には、ＰＤＡカード内の集積回路（ＩＣ）の設計に対する厳しい制約がある。より効率的な構成部品実装密度に向けた努力の大半は、これらの寸法、すなわちカード面積に集中している。たとえば、米国特許出願第１０／８３９，９０１号は、カードの一部分がスロットの外側に突出するＰＤＡカード拡張部について述べ、特許請求している。その部分は制約のない厚さを有し、様々なＩＣ構造をカード拡張部分内に収容することができる。
米国特許出願第１０／８３９，９０１号

しかし、本発明者らは、スロット内の最大高さと、そのスロット内に含まれるＰＤＡカードのその部分の、対応する最大厚もまた制限するものであると理解している。たとえば、最近のＰＤＡ応用例の追加、すなわちプラグ・アンド・プレイ・ネットワーク・インターフェースは、一般に０．８〜１．２ｍｍの範囲内の高さを有する大型構成部品であるフィルタおよび発振器を有するカードを使用する。多数の応用例にとって、ＰＤＡカードの大部分とＰＤＡ ＩＣがスロット内に収納されていること、また、厚さ標準を満たすことが望ましいことを理解すると、現行ＰＤＡカード構成の多数のバージョンは、高さが約０．８ｍｍを超えるＩＣ構成部品を収容しない。

本発明者らは、一部にはＰＤＡカード上のＩＣ構成部品に対する高さ制約を克服する高密度ＰＤＡ集積回路カードを設計した。本発明者らは、プリント回路板プラットフォームを２レベルで構築することによって、これを達成する。本発明者らは、カードのコンタクト・パッド端部は最大厚１．４ｍｍを満たすべきであり、一方、残りのカード部分は最大厚２．１ｍｍによって制約されるにすぎないことを理解している。本発明者らは、２レベルを有する階段型プラットフォームを形成することによって、この差を利用する。大型ＩＣ構成部品は、２階建てプラットフォームの下階上に配置される。より小さい構成要素は、上階上に配置される。カードの上階部分は、１．４ｍｍ制約内にあり、下階部分は、２．１ｍｍ制約内にある。諸階は、２枚のプリント回路板（ＰＣＢ）、または２つの階を有する一体のＰＣＢアセンブリを含むことができる。

図１を参照すると、プリント回路板（ＰＣＢ）１０、底部プラスチック・カバー１１、頂部プラスチック・カバー１２を有してＰＤＡカードの一部分が示されている。このＰＤＡカード・アセンブリは、典型的には、プラスチック・ケース（通常、頂部カバーおよび底部カバー）、すなわち、典型的にはエポキシまたは他の丈夫なポリマー内で成形される。そのようなケースは当技術分野で周知であり、広く使用されている。コンデンサ、インダクタ、発振器、フィルタ、ＩＣチップなどデジタル構成部品／デバイスは、ＰＣＢ上に載置される。ワイヤレス・インターフェースを有するデバイス、たとえばＳＤＩＯ８０２．１１ｂカードの場合、カードは、比較的大きなＲＦ ＩＣ／デバイスを有することになる。

図１では、例として３つの構成部品１６、１７、１８が示されている。典型的には、もっと多くの構成部品がＰＣＢ１０上にあり、図示されていない部分に位置する。これらは、たとえば表面実装、フリップチップ・ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）など、様々な方法で載置することができる。ＰＤＡカードの縁に沿って、典型的には、図のようにＰＣＢの露出部分上で、コンタクト・フィンガ１４が示されている。コンタクト・フィンガは、標準的なＰＤＡスロットに嵌合するように標準的なサイズと構成を有する。

ＳＤ標準本文およびＭＭＣ標準本文によって、ＰＤＡカードの標準寸法が確立されている。これらは場合によって異なるが、図１の寸法ｆは、典型的には１．４ｍｍで標準化される。寸法ｅは、ＳＤ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ標準にあるように、より大きく、典型的には２．１ｍｍにすることができる。下記の説明については、ＳＤＡ標準が想定されることになる。

典型的なＰＤＡカードでは、２．１ｍｍのＳＤＡ最大値を満たす合計寸法ｅのために、寸法ａ、ｂ、ｃ、ｄは、０．７ｍｍ、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、０．２ｍｍである。構成部品用の空間は、高さｃ＝０．８ｍｍを有する。これはデバイス１６および１７を収容するためには十分であるが、デバイス１８は、１９部で許容空間の高さを超える高さを有する。

いくつかのＰＤＡカードでは、ＰＣＢの厚さは、０．４ｍｍ未満とすることができる。これは、デバイス１８にとって十分な空間を可能にすることができる。しかし、ＰＤＡがますます多くの機能を蓄積するにつれて、ＰＣＢはより複雑になり、より厚い多層ＰＣＢが必要とされる。これは、ＰＤＡカードにおける寸法ｃに対する制約を増大する。

本発明に従ってこの問題を克服するために、新しいＰＣＢ構成が使用される。これは、ＰＣＢが階段型である図２に示されている。コンタクト・フィンガが位置する１．４ｍｍ端部セクションと、ＳＤＡ標準により２．１ｍｍ厚が許される残りのＰＤＡカード・セクションとの差により、第２のＰＣＢ階を構築することが可能になる。図２では、１．４ｍｍセクション内の第１階２１と、２．１ｍｍセクション内の第２階２３とを有してＰＣＢが示されている。図面は、必ずしも原寸に比例していないことを理解されたい。図２に示されている実施形態では、２枚の別個のＰＣＢが示されており、これらは、はんだ層２５など適切な接着層と共に固定される。重なり合いにより、階段型ＰＣＢが強くなる。当業者なら、ＰＣＢの諸階を共に接続するために多種多様な方法を思い付くことができる。

図２の実施形態では、後退、すなわち段１の表面と第２の表面との間の距離は、ＰＣＢ２１の厚さによって決定される。この後退は、望むなら、ＰＣＢ同士を接合する異なる方法を使用して変えることができる。ＰＣＢが端部と端部を接合される場合、後退のための任意の値を選ぶことができる。図２に示されているものより大きい、すなわち上部ＰＣＢの厚さより大きい後退が望ましい場合、接合部２５でスペーサを挿入することができる。

ＰＣＢの諸階は、すでに示されているように物理的に接続され、また、電気的に相互接続される。この場合にも、様々な手法を使用し、諸階間で電気相互接続を走らせることができる。当技術分野で周知のめっきスルー・ホールを使用し、ＰＣＢ２１上のメタライゼーション・パターンをＰＣＢ２３上のコンタクト・パッドに相互接続することができる。ＰＣＢを重層とすることができることを理解すると、ＰＣＢの両側から相互接続ランナを経路設定することが簡単である。この方策は図３に示されており、図３では、ＰＣＢ２１は重層ＰＣＢであり、デバイス１６は、ＰＣＢ２１のあるレベル上でＰＣＢ２３上のコンタクト・パッド２６に、また別のレベル上でコンタクト・パッド２７に相互接続される。デバイス１７とＰＣＢ２３の間のめっきスルー・ホール相互接続は、２８、２９によって表される。これらの相互接続方式は、単にいくつかの好適な相互接続技法を例示するために示されている。本発明のこの実施形態では、相互接続、すなわちパッド２６、２７、２９用に使用されるコンタクト・パッドを使用し、ＰＣＢ２１とＰＣＢ２３を接続することもできる。さらに、補助接続を使用することができる。別の手法（図示せず）は、ＰＣＢ２１の縁を覆って導体条片を走らせることである。

図４は、階段型ＰＣＢ４０が、上階４１と下階４２を有する一体構造である、本発明の代替の実施形態を示す。このＰＣＢ構造は、いくつかの利点を有する。一体本体としてポリマー樹脂で成形したものとし、したがって優れた機械強度を有することができる。また、図３に示されているように、重層とし、ＰＣＢ２１とＰＣＢ２３の間での相互接続の必要性を取り除くことができる。本明細書では、「一体本体」は、一個構成で成形される本体、通常、ポリマー本体について述べる用語である。図３のＰＣＢ構造の別の利点は、後退、すなわち段１の表面と第２の表面との間の距離を、上部ＰＣＢの厚さから独立とすることができることである。

本発明の利点を実現するために、諸階は、有意な分離、すなわち高さの差を有するべきである。現況技術における寸法の状況では、ＰＣＢの下階を少なくとも０．１ｍｍだけ落とすことによって有意な利点を得ることができる。さらに、本発明の利点は、下階上の構成部品の高さが、上階上で使用可能な高さ、すなわち寸法ｃを超えたとき実現される。下階上に載置された少なくとも１つの構成部品が、上階上の構成部品すべての厚さを超える厚さを有する場合もまた、そういうことになる。

本発明のＰＤＡカードは、ＰＤＡデバイスのスロット内に完全に含まれるように設計することも、あるいは、その出願を参照により本明細書に組み込む同時係属出願第１０／８３９，９０１号に記載されている種類の拡張部を有することもできる。共通の市販ＰＤＡカード設計では、カードはＰＤＡスロットより長く、カードの一部分がＰＤＡハウジングの外側に延びる。ＰＤＡカードの拡張部は、カードを挿入し抜き取るための取扱いを容易にする。ワイヤレスＬＡＮインターフェースと共に設計されたカードでは、カードの拡張部分は、ケースに入れられたＲＦ回路およびＲＦアンテナを含むことができる。

標準的なＰＣＢは、エポキシ樹脂、たとえばＦＲ−４であるが、他のＰＣＢタイプを使用することもできる。場合によって図４に示されている２階建て構造を提供するように撓むことができる可撓性ポリマーＰＣＢを使用することができる。別法として、セラミックまたはシリコン相互接続基板とすることができる。これらは、ここでは総称的にＰＣＢと呼ばれる。

本発明の特に有用な実施形態が図５に示されている。簡単にするために、図５は、階段型ＰＣＢ構造だけを示す。要素５１は、比較的剛性の基板、有利にはＰＤＡカードの底部カバー（たとえば、図４の１１）である。薄い可撓性のプリント回路シート５２が基板に取り付けられ、シートの頂部および底部上にそれぞれ導体パターン５３および５５を有する。

上述のＰＤＡカードは、典型的には、能動デバイスを有する１つまたは複数のＩＣチップ、たとえばＲＦチップまたはメモリ・チップを含む。また、典型的には、受動構成部品、および／または１つまたは複数の集積受動デバイス（ＩＰＤ）を有する。能動ＩＣチップおよび受動デバイスは、総称的な用語によって構成部品と呼ばれる。

前述の説明から、本発明の一実施形態によれば、ＰＤＡカードは、厚さａ_１を有する底部プラスチック・カバーと、厚さｂ_１を有するＰＣＢと、厚さｃ_１を有する構成部品空間と、厚さｄ_１を有する頂部カバーとを有する、ａ_１＋ｂ_１＋ｃ_１＋ｄ_１＝ｅ_１である第１のＰＣＢ部分と、厚さａ_２を有する底部プラスチック・カバーと、厚さｂ_２を有するＰＣＢと、厚さｃ_２を有する構成部品空間と、厚さｄ_２を有する頂部カバーとを有する、ａ_２＋ｂ_２＋ｃ_２＋ｄ_２＝ｅ_２である第２のＰＣＢ部分とを備え、ｅ_１がｅ_２より大きく、ｅ_１およびｅ_２が業界標準に準拠するようにされることは自明であろう。また、ａ_１＋ｂ_１＋ｃ_１＋ｄ_１の少なくとも１つはａ_２＋ｂ_２＋ｃ_２＋ｄ_２のそれぞれのメンバと異なるが、他は同じとすることができることを理解されたい。

本発明については、２階建てＰＣＢによって収容される構成部品の高さの点で述べることもできる。これは、あるレベルにある第１階、および異なるレベルにある第２階という２つの階を有するプリント回路板（ＰＣＢ）と、第１階の上で高さｃ_１を有する第１の空間、および第２階の上で高さｃ_２を有する第２の空間を形成してＰＣＢの上にあるカバーであって、ｃ_１がｃ_２より大きいカバーと、第１の空間内でＰＣＢに取り付けられた、高さｈ_１を有する少なくとも１つの構成部品であって、ｈ_１＞ｃ_２である構成部品と、第２の空間内でＰＣＢに取り付けられた、高さｈ_２を有する少なくとも１つの構成部品とによって説明されることになる。

当業者なら、本発明の様々な追加の修正を思い付くことになる。当技術分野を進歩させた本原理とその均等物に基本的に依拠する、本明細書の特定の教示からの逸脱はすべて、説明されている、また特許請求の範囲に記載されている範囲内にあると見なされることは当然である。

大型ＩＣ構成部品を収容するためにはカードの内部の高さが不十分であるという問題を示す、従来技術のＰＤＡカードの一部分の概略図である。 大型ＩＣ構成部品も小型ＩＣ構成部品も収容する、本発明の一実施形態による階段型プラットフォームを示す、図１のものと同様の図である。 階間の電気相互接続を示す、図２のものと同様の図である。 一体構造を含む階段型プラットフォームを示す、図２のものと同様の図である。 代替の階段型ＰＣＢ構造の略図である。

Claims (16)

1. ａ．あるレベルにある第１階、および異なるレベルにある第２階という２つの階を有するプリント回路板（ＰＣＢ）と、
   ｂ．前記第１階の上で高さｃ_１を有する第１の空間、および前記第２階の上で高さｃ_２を有する第２の空間を形成して前記ＰＣＢの上にあるカバーであって、ｃ_１がｃ_２より大きいカバーと、
   ｃ．前記第１の空間内で前記ＰＣＢに取り付けられた、高さｈ_１を有する少なくとも１つの構成部品であって、ｈ_１＞ｃ_２である構成部品と、
   ｄ．前記第２の空間内で前記ＰＣＢに取り付けられた、高さｈ_２を有する少なくとも１つの構成部品と、
   ｅ．前記第１の空間内の前記構成部品を前記第２の空間内の前記構成部品と相互接続する少なくとも１つの導電体と、
   ｆ．ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅをカプセル化するカプセルの材料とを備えるＰＤＡカード。
2. ｃ_１が（ｃ_２＋０．１ｍｍ）より大きい、請求項１に記載のＰＤＡカード。
3. 前記ＰＣＢが一体本体を含む、請求項１に記載のＰＤＡカード。
4. ａ．上面、底面、幅Ｗ_１、長さＬ_１を有する、第１のレベル上に載置された上階プリント回路板（ＰＣＢ）と、
   ｂ．上面、底面、幅Ｗ_２、長さＬ_２を有する、Ｌ_１の一部分がＬ_２の一部分と重なり合って第２のレベル上に載置された下階ＰＣＢと、
   ｃ．前記下階ＰＣＢの上で高さｃ_１を有する第１の空間、および前記上階ＰＣＢの上で高さｃ_２を有する第２の空間を形成して前記下階ＰＣＢおよび前記上階ＰＣＢの上にあるカバーであって、ｃ_１がｃ_２より大きいカバーと、
   ｄ．前記上階ＰＣＢの前記上面に取り付けられた少なくとも１つの上階構成部品と、
   ｅ．前記下階ＰＣＢの前記上面に取り付けられた、高さｈを有する少なくとも１つの下階構成部品であって、ｈがｃ_２より大きい構成部品と、
   ｆ．前記上階ＰＣＢの前記上面に取り付けられた前記構成部品と前記下階ＰＣＢの前記上面に取り付けられた前記構成部品を相互接続する少なくとも１つの導電体と、
   ｇ．前記上階ＰＣＢと前記下階ＰＣＢを共にカプセル化するカプセルの材料とを備えるＰＤＡカード。
5. 前記上階ＰＣＢが、Ｌ_２の一部分と重なり合うＬ_１の前記一部分で前記下階ＰＣＢに接続される、請求項４に記載のＰＤＡカード。
6. 前記上階ＰＣＢが、はんだによって前記下階ＰＣＢに接続される、請求項４に記載のＰＤＡカード。
7. 前記上階ＰＣＢが、０．１ｍｍより大きい厚さを有する、請求項５に記載のＰＤＡカード。
8. ｈ＞ｃ１＋０．１ｍｍである、請求項４に記載のＰＤＡカード。
9. 厚さａ_１を有する底部プラスチック・カバーと、厚さｂ_１を有するＰＣＢと、厚さｃ_１を有する構成部品空間と、厚さｄ_１を有する頂部カバーとを有する、ａ_１＋ｂ_１＋ｃ_１＋ｄ_１＝ｅ_１である第１のＰＣＢ部分と、厚さａ_２を有する底部プラスチック・カバーと、厚さｂ_２を有するＰＣＢと、厚さｃ_２を有する構成部品空間と、厚さｄ_２を有する頂部カバーとを有する、ａ_２＋ｂ_２＋ｃ_２＋ｄ_２＝ｅ_２である第２のＰＣＢ部分とを備え、ｅ_１がｅ_２より大きく、ｅ_１およびｅ_２が業界標準に準拠するようにされるＰＤＡカード。
10. ｅ_２が約１．４ｍｍである、請求項９に記載のＰＤＡカード。
11. ｅ_１が約２．１ｍｍである、請求項１０に記載のＰＤＡカード。
12. 前記第１のＰＣＢ部分および前記第２のＰＣＢ部分が一体本体を含む、請求項９に記載のＰＤＡカード。
13. 前記一体本体が重層ＰＣＢである、請求項１２に記載のＰＤＡカード。
14. 前記一体本体が、２つの階を有するように成形されたエポキシＰＣＢである、請求項１２に記載のＰＤＡカード。
15. 前記底部プラスチック・カバーが、２つの階と共に成形される、請求項１２に記載のＰＤＡカード。
16. 前記一体本体が、前記底部プラスチック・カバーの前記２つの階に共形となる可撓性プリント回路である、請求項１５に記載のＰＤＡカード。
    

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