JP5069344B2 - メモリコントローラを備える様々な異なる規格のカードとともに用いられる汎用不揮発性メモリカード - Google Patents

Description

本発明は、一般に異なる機械的および／または電気的インタフェースを有する取り外し可能な電子回路カード、特に大容量不揮発性集積回路メモリを含む取り外し可能な電子回路カードの使用および構造に関する。

不揮発性メモリカードを備える電子回路カードは、いくつかの周知の規格に従って商業的に実施されてきた。メモリカードは、大量のデータを蓄積するために、パーソナルコンピュータ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、デジタルカメラ、ポータブルオーディオプレーヤーおよびその他のホスト電子デバイスとともに用いられている。このようなカードは、通常メモリセルアレイの動作およびそのカードが接続されるホストとのインタフェースを制御するコントローラと一緒に不揮発性半導体メモリセルアレイを備えている。同じタイプのカードのいくつかは、そのタイプのカードを受け入れるように設計されたホストカードスロットにおいて交換可能である。しかし、多くの電子カード規格の開発により、程度の差こそあれ互いに非互換性の種々のタイプのカードが作り出された。１つの規格に従って作られたカードは、別の規格のカードで動作するように設計されたホストとともに使用することは通常できない。

１つのこのような規格であるＰＣカード規格は、３つのタイプのＰＣカードについての仕様を提供するものである。当初１９９０年に発行されたＰＣカード規格は、寸法が８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍであり、厚さが３．３ｍｍ（タイプＩ）、５．０ｍｍ（タイプＩＩ）および１０．５ｍｍ（タイプＩＩＩ）の矩形カードからなる３つの形態を現在想定している。カードが取り外し可能に挿入されるスロットのピンと嵌め合う電気コネクタが、カードの狭いエッジに沿って設けられている。ＰＣカードスロットは、現在のノート形パーソナルコンピュータとともに他のホスト装置、特にポータブルデバイスに備えられている。ＰＣカード規格は、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）の成果である。ＰＣＭＣＩＡからのＰＣカード規格の最新のリリースは１９９５年２月であり、この規格は参照により本願明細書において援用されている。

１９９４年、サンディスク コーポレーションは、ＰＣカードと機能的には互換であるがずっと小さいコンパクトフラッシュ（登録商標）カード（ＣＦ（登録商標）カード）を導入した。ＣＦ（登録商標）カードは、寸法が４３ｍｍ×３６ｍｍ、厚さが３．３ｍｍの矩形形状であり、１つのエッジに沿って雌ピンコネクタを有している。ＣＦ（登録商標）カードは、ビデオデータ蓄積のためにカメラとともに広く用いられている。ＣＦ（登録商標）カードがちょうど収まるパッシブアダプタカードが利用可能であり、このアダプタカードをホストコンピュータまたは他のデバイスのＰＣカードスロットに挿入することができる。ＣＦ（登録商標）カード内のコントローラは、そのカードのフラッシュメモリとともに動作して、そのコネクタにおいてＡＴＡインタフェースを提供する。すなわち、ＣＦ（登録商標）カードが接続されるホストは、このカードがあたかもディスクドライブであるかのようにこのカードとインタフェースする。カードについての仕様はコンパクトフラッシュ協会により開発され、これら仕様の現行バージョンは１．４であり、この規格は本願明細書において参照により援用されている。

スマートメディア（登録商標）カードは、寸法が４５．０ｍｍ×３７．０ｍｍとＰＣカードのサイズの約３分の１であり、厚さはわずか０．７６ｍｍと非常に薄い。接点は、カード表面上の領域として定義されたパターンで提供される。その仕様は、１９９６年に始まったソリッドステートフロッピーディスクカード（ＳＳＦＤＣ）フォーラムにより定義されてきた。このカードは、特にＮＡＮＤタイプのフラッシュメモリを備えている。スマートメディア（登録商標）カードは、大量のデータを蓄積するために、ポータブル電子デバイス、特にカメラおよびオーディオデバイスとともに使用するためのものである。メモリコントローラが、ホストデバイスかアダプタカード内のいずれかにＰＣカード規格に従う形式のような別の形式で備えられる。スマートメディア（登録商標）カードについての物理的および電気的仕様書は、ＳＳＦＤＣフォーラムにより発行され、この規格の現行バージョンは１．０であり、この規格は本願明細書において参照により援用されている。

別の不揮発性メモリカードは、マルチメディアカード（ＭＭＣ（登録商標））である。ＭＭＣ（登録商標）についての物理的および電気的仕様は、マルチメディアカード協会（ＭＭＣＡ）によってその時々に更新および発行される「マルチメディアカードシステムの仕様書」に記載されている。２００１年６月付のその仕様書のバージョン３．１は、本願明細書において参照により明確に援用されている。単一カードで最高１２８メガバイトまでの様々な記憶容量を有するＭＭＣ（登録商標）製品は、サンディスク コーポレーションから現在入手可能である。ＭＭＣ（登録商標）カードは、郵便切手のサイズと同様なサイズを有する矩形形状である。このカードは、寸法が３２．０ｍｍ×２４．０ｍｍ、厚さが１．４ｍｍであり、カットオフされた角部も含む狭いエッジに沿ってカード表面上に一列の電気接点を有する。これら製品は、サンディスク コーポレイションにより発行された２０００年４月付の「マルチメディアカード製品マニュアル」第２改訂版に記載され、このマニュアルは本願明細書において参照により明確に援用されている。ＭＭＣ（登録商標）製品の電気的動作の特定の態様も、両方とも出願人トーマス エヌ．トゥームおよびミッキー・ホルツマンにより出願され、サンディスク コーポレーションに譲渡された米国特許第６，２７９，１１４号（特許文献１）および１９９８年１１月４日出願の特許出願第０９／１８６，０６４号（特許文献２）に記載されている。物理的なカードの構造およびそのカードの製造方法は、サンディスク コーポレイションに譲渡された米国特許第６，０４０，６２２号（特許文献３）に記載されている。これらの特許および特許出願双方ともに本願明細書において参照により明確に援用されている。

ＭＭＣ（登録商標）カードの改良された変形例は、後のセキュアデジタル（ＳＤ）カードである。ＳＤカードは、ＭＭＣ（登録商標）カードと同じ矩形サイズであるが、追加のメモリチップが望まれるときにこれを収容するために増大された厚さ（２．１ｍｍ）となっている。これら２つのカード間の主要な違いは、ＳＤカードには音楽データなどの所有権データを蓄積するのにこれを使用するためのセキュリティ特徴が含まれていることである。これら２つのカード間のもう一つの違いは、ＳＤカードがカードとホストとの間のより速いデータ転送を可能にするために追加のデータ接点を備えていることである。ＳＤカードを受け入れるように設計されたソケットがＭＭＣ（登録商標）カードも受け入れられるようにするために、ＳＤカードの他の接点はＭＭＣ（登録商標）カードの接点と同じである。このことは、２０００年８月１７日にシダーらにより出願された米国特許出願第０９／６４１，０２３号（特許文献４）に記載され、この出願は本願明細書において参照により援用されている。さらに、ＳＤカードとの電気インタフェースは、両タイプのカードを収容するためにホストの動作変更をほとんどしなくてもよいように、多くはＭＭＣ（登録商標）カードと後方互換性があるようにされている。ＳＤカードについての仕様は、会員会社がＳＤ協会（ＳＤＡ）から入手可能である。

別のタイプのメモリカードは、サブスクライバ同一性モジュール（ＳＩＭ）であり、これの仕様は、欧州電気通信標準化協会（ＥＴＳＩ）により発行されている。これら仕様の一部は、ＧＳＭ １１．１１として出され、最近のバージョンは、「デジタルセルラー通信システム（フェーズ２＋）；サブスクライバ同一性モジュール−移動式装置（ＳＩＭ−ＭＥ）インタフェースの仕様」（ＧＳＭ １１．１１，バージョン８．３．０，１９９９年リリース）と表題が付けられた技術仕様書ＥＴＳＩ ＴＳ １００ ９７７Ｖ８．３．０（２００年８月）である。この仕様は、本願明細書において参照により援用されいている。２つのタイプのＳＩＭカード、すなわちＩＤ−１ ＳＩＭおよびプラグインＳＩＭが規定されている。

ＩＤ−１ ＳＩＭカードは、国際標準化機構（ＩＳＯ）および国際電気標準会議（ＩＥＣ）のＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０および７８１６規格に従う形式およびレイアウトを有する。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０規格には、「識別カード−物理的特徴」（第２版，１９９５年８月）と表題が付けられている。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６規格は、「識別カード−接触型集積回路カード」という一般的な表題を有し、１９９４年から２０００年までの個別の日付を有する１〜１０章からなる。これら規格は、スイス、ジュネーブのＩＳＯ／ＩＥＣからその写しが入手可能であり、本願明細書において参照により明確に援用されている。ＩＤ−１ ＳＩＭカードは、一般に８５．６０ｍｍ×５３．９８ｍｍの寸法を有するクレジットカードサイズであり、角部が丸められ、０．７６ｍｍの厚さを有する。このようなカードは、メモリのみを有するか、或いはマイクロプロセッサも備えることができ、後者はしばしば「スマートカード」と称されることがよくある。スマートカードの１つの用途は、製品またはサービスを購入するのにカードを使用するたびに当初の預金残高が減らされるデビットカードとしてである。

プラグインＳＩＭは、非常に小さいカードであり、ＭＭＣ（登録商標）およびＳＤカードよりも小さい。前に参照したＧＳＭ １１．１１仕様書では、２５ｍｍ×１５ｍｍの矩形であり、方向を示すために角部が１つカットオフされ、ＩＤ−１ ＳＩＭカードと同じ厚さを有することをこのカードに求めている。プラグインＳＩＭカードの主要な使用は、盗難および／またはそのデバイスの不正使用に対するセキュリティのための移動電話およびその他のデバイスにおけるものであり、その場合、カードはそのデバイスの所有者またはユーザの個人的なセキュリティコードを蓄積する。両方のタイプのＳＩＭカードにおいて、ホストレセプタクルによる接触のために、８つの電気接点（ただし、わずか５つが使用される）がカード表面に配置されることがＩＳＯ／ＩＥＣ ７８１６規格において規定されている。

ソニー・コーポレーションは、メモリスティック（登録商標）として販売されている不揮発性メモリカードを開発したが、このメモリカードはさらに別の仕様のセットを有する。その形状は、その短辺の１つに隣接する表面に電気接点を有する細長い矩形形状である。このメモリスティックが接続されるホストとのこれら接点を介する電気インタフェースは独特である。

主要な電子カード規格の前述した概要から明らかなように、サイズおよび形状を含むそれらの物理的特徴、電気接点の数、配置および構造、並びにカードがホストカードスロットに挿入されるときにそれら接点を介するホストシステムとの電気インタフェースにおいて多くの違いがある。電子カードを使用する電子デバイスは、通常１つのタイプのカードのみを用いて動作するようにされている。このようなホストデバイス間での電子カードのある程度の互換性を可能にするために、アクティブおよびパッシブ両方のタイプのアダプタが提供または提案されてきた。ハラリらの米国特許第６，２６６，７２４号（特許文献５）には、マザーメモリカードとドーターメモリカードの組み合わせの使用について記載され、この特許はその全体が本願明細書において参照により援用されている。

米国特許第６，２７９，１１４号 米国特許出願第０９／１８６，０６４号 米国特許第６，０４０，６２２号 米国特許出願第０９／６４１，０２３号 米国特許第６，２６６，７２４号 米国特許出願第０９／６３３，０８９号

本発明の主要な態様によれば、メモリ制御および一意のホストインタフェース機能がマザーカード上に残るのに対して、不揮発性メモリを含む非常に小さい（郵便切手サイズ未満の）サブカードまたはドーターカードは２つ以上の前述した非互換性規格の仕様のような異なる仕様によって作られた１つ以上の電子カードまたはマザーカードに取り外し可能に接続可能である。マザーカードは、前述したのと同じ方法でホストデバイスと機械的にも電気的にも個々にインタフェースする。ただし、各タイプのマザーカードの不揮発性メモリは取り外され、標準メモリインタフェースがマザーカード上で取り代わられる。汎用メモリドーターカードは、標準メモリカードインタフェースを介していくつかの異なるタイプのマザーカードのいずれにも取り外し可能に接続可能である。汎用メモリカードの利点は、そのサイズおよびコストが低減されていることである。というのは、メモリコントローラおよびホストのインタフェース電子機器回路がマザーカード上にあるからである。メモリ記憶セルのみが最初はメモリカード上に含まれているので、各々がメモリコントローラおよびホストインタフェースも備える前述したメモリカードよりもそのコストをかなり低くすることができる。マザーカードとドーターカードとの間のこの標準メモリインタフェースは、マザーカードとホストとの間のホストインタフェースとは区別される。そうでなければ、非互換性のメモリカードをいろいろなホストとの通信を可能にするために今日様々なアダプタを使用することができるけれども、本発明のこの態様の主題は、標準化された汎用インタフェースを用いるマザー／ドーターカードインタフェースである。

本発明の別の態様によれば、このようなドーターメモリカードを、非常に小さいメモリドーターカードの流通、取り扱いおよび／または格納並びにアクセスのためのより大きい基板（クレジットカードサイズの基板など）により取り外し可能に保持することができる。メモリカードは、比較的安価なので、データの永久保存に使用することができる。写真などのビデオデータおよび音楽などのオーディオデータは、個人によるこのようなメモリカードの使用例である。ストレージカードは、好ましくはこのようなメモリカードを１つ以上保持し、かつユーザが手動で書き込んだり、或いはそれに取り付けられたメモリカードのデータ内容の記録を別の方法で一意に識別しまたは維持するための表面領域を備えている。メモリカードは、１つ以上のメモリカードが各々に取り付けられたストレージカードを販売することによって小売りルートを通して流通し、かつ販売することができる。メモリカードをストレージカードから取り外す必要なく、家庭またはオフィスのパーソナルコンピュータと接続された読取装置にストレージカードを挿入するなどにより、メモリカードに蓄積されたデータを読み出す目的のために、付属のメモリカードの接点がストレージカードを通して接続される電気接点をストレージカードは随意に備えることができる。代わりに、スマートカード（ＩＤ−１ ＳＩＭ）などの前述したカードのうちの普及している１つのカードの規格に従ったサイズにストレージカードをすることができ、メモリカードはその同じ規格に従ってストレージカード上に接点および位置のパターンを有することにより、メモリカードが取り付けられたストレージカードを既存のまたは適宜に改造されたカード読取装置に挿入してメモリカード接点を介して読み出すことが可能になる。メモリカードにアクセスするために、ストレージカード上にそれ以上の接点を設ける必要はない。

加えて、ドーターメモリカード用のストレージカードには、マザーカードについて前に概説されたいろいろな既存の形式を用いて既存のメモリカード読取装置と通信可能なインテリジェントコントローラを設けることができる。このコントローラは、一般的なＵＳＢプロトコルを用いて通信することさえでき、この場合、ストレージカードはマザーカードと読取装置との組み合わせと機能的に等しくなり、ＵＳＢコネクタの機械的規格を満たすパッシブアダプタにプラグインすることができる。

さらに別の変形例において、ストレージカード上に備えられているドーターカードの同一性を非接触形ＲＦ識別モードを用いて読み出すことができる。適当なＲＦ回路を、ドーターカード自体かストレージカードのいずれか一方に備えさせることができる。いずれの場合においても、ドーターカードの所定の部分に含まれるデータを読み出すために必要な電力は、到来するＲＦ信号によって提供される。カードは、外部ＲＦレシーバがコードを解釈し、ドーターカードを一意に識別することができるように到来するＲＦ信号を変調することにより応答する。

本発明のさらなる実施形態によれば、ドーターメモリカードは、既存のカード規格の１つに従って作られるが、マザーカードの標準メモリインタフェースと接続するために付加的な接点が追加される。これによりメモリカードは二重の機能を持つことが可能になる。すなわち、このメモリカードを、既存のカードと同じように直接ホストとともに用いたり、或いはドーターカードと同じようにマザーカードの１つとともに用いたりすることができる。一例として、接点は、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６規格の一部として提供される既存の８つの接点を包囲するように前述した小さいプラグインＳＩＭカードの表面に付加される。このカードは、ホストデバイスにおいて、プラグインＳＩＭカードと同じように用いたり、或いは別の１つの規格に従ってマザーカードと結合されたときにメモリドーターカードと同じように用いたりすることができる。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６プロトコルを用いる通信に必要とされる接点を、カードを識別し、かつホストまたはマザーカードによるカードのデータ内容へのアクセスのための認証を可能にするために、電源投入初期化の間に用いることができる。この通信は、標準化通信プロトコルを用いて付加的メモリインタフェース接点をずっと高速で使用するこができる。

「電子システムにおけるいろいろなインタフェースでの小形電子回路カードの使用」というウォーレンスらの特許出願は、カード接点の単一のセットを共有する単一のメモリカード内の２つの異なる規格に従うメモリの組み合わせを記載している。２０００年８月４日に出願されたこの米国特許出願第０９／６３３，０８９号（特許文献６）は、本願明細書において参照により援用されている。

本発明のさらに別の態様によれば、ドーターカードメモリの将来的な変更が、マザーカードコントローラまたはホストコントローラが動作する必要がある方法に影響し得る場合、このような変更に対処するための対応がなされる。マザーカードコントローラがアクセス可能な（ただし、好ましくはユーザにはアクセス可能ではない）ドーターカードメモリの空間の専用部分がメモリの特定の動作パラメータのデータを含む。ひとたびドーターカードが検出されると、マザーカードコントローラは、初期化と同時に或いは新しいドーターメモリカードがマザーカードレセプタクルに挿入されるたびにこれらのパラメータを読み出し、カードおよびそれに応じてそのメモリを動作させるためにマザーカードコントローラ自体を構成する。この方法で設定することができるメモリシステムの動作パラメータとして、メモリへのデータの書き込み、メモリからのデータの読み出し、メモリのブロック消去、読み出しデータ中のエラー訂正およびファイルシステムの生成のためのアルゴリズムが含まれる。他のパラメータとして、ドーターメモリカードにより必要とされる電圧レベル、一緒に消去されるセルの最少数であるメモリセルブロックのサイズ、一緒にプログラムされるブロック内のメモリセルのページサイズおよび大きいメモリセルブロックの管理からなるその他の態様が含まれる。メモリ動作を制御するために蓄積されるべく選択されたパラメータは、メモリ技術が発展するにつれて将来変わることが予想されるパラメータである。その他のパラメータとして、コンテンツの保護のためのセキュリティ特徴についての情報、一意のドーターカード識別番号、ドーターカード上での記憶装置あたりに多数のビットをマザーカードがどのように取り扱うべきかについての情報、並びにドーターカードが「１度の書き込み」、多数の書き込み、読み出しのみまたは特定のホストにおけるドーターカードの最適化動作のための用途のような非メモリ機能として動作可能かどうかについての情報が含まれる。マザーカードコントローラ、場合によってはマザーカードおよびドーターカードが接続されるホストシステムは、接続されたドーターメモリカード内に蓄積されたパラメータに適応する。

本発明の追加の特徴、態様および利点は、添付図面を参照して説明されるべきである以下の代表的な実施形態の説明に含まれる。

非互換性の３つの仕様を有する３つの異なるマザーコントローラカードを用いる共通ドーターメモリカードの使用の特定例の概略図である。 ホストデバイス、マザーコントローラカードおよびドーターメモリカードに備えられる機能を示す電子ブロック図である。 ドーターメモリカードが取り外し可能に取り付けられるストレージカードおよびこれに取り付けられたメモリカードからデータを読み出すためにこのストレージカードを挿入することができるスロットを有する読取装置を例示する。 カメラで撮った写真のデータを取り込んで蓄積するためのドーターメモリカード、ストレージカードおよびマザーコントローラカードの応用例の概略図である。 カメラで撮った写真のデータを取り込んで蓄積するためのマザーコントローラカードを使用しないドーターメモリカードおよびストレージカードの応用例の概略図である。 ドーターメモリカードの特定例の平面図である。 図６Ａの断面Ｂ−Ｂにおけるメモリカードの断面図である。 図６Ａおよび６Ｂのメモリカードを受け入れるためのマザーコントローラカードまたはホストデバイス内のレセプタクルの一例を示す。 図６Ａおよび６Ｂに示されているタイプの表面に取り付けられたドーターカードの取り付けの詳細例を示す。 図６Ａの例とは異なって配置された表面接点を有するドーターメモリカードの別の例の平面図である。 図９のカードの製造業者においてあり得るリードフレームの平面図である。 図１０のリードフレームを用いる図９に示されているカードの第１の具体例の平面図である 図１１Ａのメモリカードの端面図である。 図１１Ｂのメモリカードの側面図である。 図１０のリードフレームを用いる図９に示されているカードの第２の具体例の平面図である。 図１２Ａのメモリカードの端面図である。 図１２Ｂのメモリカードの側面図である。 図６Ａまたは９による取り外し可能に取り付けられたメモリカードを有するストレージカードの別の例であり、図３のストレージカードとは異なっている。 さらに別のメモリカードの例の平面図である。

図１は、３つの異なるマザーカード１３，１４および１５とのドーターメモリカード１１の共通使用を例示する。マザーカード１３は、ホストデバイス１８または１９とではなく、ホストデバイス１７とともに動作するように設計されている。一例として、マザーカード１３はコンパクトフラッシュ（登録商標）カードと同じ物理的形状およびホスト電子インタフェースを有し、ホスト１７はデジタルカメラとすることができる。同様に、マザーカード１４はホストデバイス１７または１９とではなくホストデバイス１８とともに動作するように設計され、マザーカード１５はホストデバイス１７または１８とではなくホストデバイス１９とともに動作するように設計される。また、一例として、マザーカード１４は、ＭＭＣ（登録商標）カードかＳＤカードのいずれか一方と同じ物理的形状およびホスト電子インタフェースを有し、ホスト１８はパーソナルオーガナイザとすることができる。さらに、マザーカード１５はメモリスティック（登録商標）カードと同じ物理的形状およびホスト電子インタフェースを有し、ホスト１９はデジタルカムコーダまたはソニー・コーポレーションにより現在販売されている多数の製品のうちのいずれかとすることができる。ホスト１７のカードスロット２１は、マザーカード１３の挿入および取り出しを可能にする物理的形状となっている。マザーカード１３のコネクタ２２は、カードスロット２１内の一致するコネクタと嵌め合っている。同様に、ホスト１８のカードスロット２３はマザーカード１４を受け入れ、ホスト１９のカードスロット２５はマザーカード１５を受け入れる。マザーカード１４上の表面接点２４の列はホストカードスロット２３の一致する導電要素のセット（図示せず）により接触され、マザーカード１５上の表面接点２６の列はホストカードスロット２５の一致する導電要素のセットにより接触される。

ドーターメモリカード１１は、マザーカード１３，１４および１５の各々にそれぞれの例示的な位置２９，３０および３１にあることが示されている何らかの好都合な電気的／機械的配置により取り外し可能に受け入れられる。例えば、メモリカード１１がマザーカードに設置されるときに、マザーカード１３，１４および１５内の同様に配置された接点のセットと嵌め合うために、メモリカード１１の表面に２つの接点の列３３および３５が示されている。平坦な表面の一方または両方の接触表面のセット或いは１つ以上の側面またはエッジに沿った複数の接点などのドーターカード上の他の接触配置を用いることもできる。例示した実施形態において、マザーカード１３，１４および１５の各々は、ドーターカード１１を実質的に密閉しているが、このことは必須ではない。スロット、ガイドレールまたはクリックインプレイス (click-in-place) 機構などのカードを嵌め合わせるための種々の方法を用いることができる。ドーターカードは、鉛筆の先または爪などの狭隘な物体を用いて取り外し可能にする様々な形状の窪みを備えることもでき、かつ確実な接触を保証するための保持節度機構を備えることもできる。代わりに、マザーカード１３，１４および１５のうちの１つまたはすべてが、メモリカードと同形状の凹設された表面領域を有するなどによりメモリカードをその外表面に保持するための備えを有することができる。これらの例のいずれにおいても、電気的接触は、スロット、凹所または各マザーカードの他の物理的メモリカードレセプタクルのいずれかの内部の適切な電気コネクタによりメモリカード接点３３および３５によってなされる。多くの同一のメモリカード１１が、一般的に一度に１つずつ、いずれか任意のマザーカードとともに用いられる。マザーカードが挿入されたホストからデータを格納するために、空のメモリカードをこのように用いることができ、またはデータが蓄積されたメモリカードをマザーカードに取り付け、そのマザーカードが動作可能に接続されたホストによりそのデータを読み出すことができる。

この例において、マザーカード１３は、メモリコントローラだけでなくコンパクトフラッシュ（登録商標）カードのすべての物理的属性および電気的ホストインタフェースを有するが、現在このようなカードに含まれる大容量不揮発性メモリ記憶装置は含まない。むしろ、その大容量メモリは、マザーカード１３に接続可能なドーターメモリカード１１に含まれている。さらに、この例において、マザーカード１４は、その大容量メモリが取り去らわれるのではなく、メモリカード１１を受け入れるためにレセプタクル３０が設けられたＭＭＣ（登録商標）／ＳＤカードに相当している。同様に、この例において、マザーカード１５は、メモリスティック（登録商標）カードに対応しているが、その大容量メモリが取り去らわれるのではなく、メモリカード１１を受け入れるためにレセプタクル３１が設けられている。代わりに、コンパクトフラッシュ（登録商標）、ＭＭＣ（登録商標）／ＳＤおよびメモリスティック（登録商標）以外のカード規格に従う物理的および電気的インタフェース特性を有し、かつ背景技術およびその他の欄で前述した特性を含む他のタイプのメモリカードは、それら大容量メモリを別個のメモリカード１１に移すように同様に改良することができる。

メモリカード１１は、８，１６，３２，６４および１２８メガバイトまたはそれ以上の不揮発性メモリ、例えばフラッシュＥＥＰＲＯＭタイプまたはアーカイバル蓄積の目的のために用いることができる１回だけプログラム可能なメモリ容量を持つことができる。事実、様々な容量のメモリカードがエンドユーザに売られることが予想されるので、特定の用途に所望されるメモリ量のみが購入される必要がある。メモリカードは、好ましくはカードの１つの面または両面全体にわたるある種の使いやすいパターンの電気接点を有するプラスチックケース入りである。メモリカード１１は、好ましくは寸法が現在のＭＭＣ（登録商標）またはＳＤカードよりも小さい矩形形状であり、一例では既存のプラグインＳＩＭカードと実質的に同じ寸法を有するカードである。

マザー／ドーターカードの組み合わせは、いろいろなホストとともに用いることができる。ホストは、通常１つまたはおそらく２つのタイプのメモリカードを受け入れられる。従って、様々なホストと直接的にインタフェースするマザーカードとは別のメモリカード１１の使用には、非互換性カードを受け入れる２つのホスト間でデータを容易に転送することができるという便利さが追加される。例えば、カード１１は、ホストのカードスロットにより受け入れられるそれぞれのコンパクトフラッシュ（登録商標）カードおよびメモリスティック（登録商標）カードに写真のデータを保存するように設計された２台のカメラとともに動作することができる。ドーターメモリカード１１を２台のカメラ間で移動させることができる。各カメラによって保存された個々の写真ファイルのデータ形式が同じものであり、それについて既存の規格が主流であれば、一方のカメラによりメモリカード１１に格納されたファイルを他方のカメラにより読み出し、かつ加工することができる。２つのホストのうちの一方のみがカメラであり、他方が写真を加工または単に閲覧するパーソナルコンピュータなどの利用デバイスであるが、ここでこれら２つのホストが同じ形式のカードスロットを有していない場合でも、同じく容易な転送が可能となる。別の例では、これら２つのホストは、非互換性のカードスロットを有する２つのタイプのオーディオデバイスであってもよい。図１に示されているような非互換性のカードを受け入れる多数のホストを用いるドーターメモリカード１１の使用の他の例は、すでに論じられている。

メモリカード１１の既存のカードからの分離には、非互換性のマザーカード間のデータ転送を越える使用を有する。１つのホストデバイスのみが使われる場合、或いは２つ以上のホストデバイスが単独の規格に従うカードスロットを有する場合でさえも、別個のメモリカードを使用することによりユーザにとっての保存のためのコストが低減される。ホストインタフェース回路およびメモリコントローラを備える単一のマザーカードにより、より安価な多くのメモリカード１１での保存が可能になる。これらのメモリカードは、使い捨てと見なすことさえでき、１回ないし数回の使用後に廃棄することができるあたかも使い捨てのカミソリ刃のようであり、ここでコントローラおよびホストインタフェースユニットはカミソリと同様に機能する。前に背景技術の欄で論じたメモリカードが現在そうであるように、すべてのメモリカードの一部としてユニットを購入しなければならないのではなく、コントローラおよびホストインタフェースユニットは、マザーカードの形式である所定のホストデバイスについて１回だけ購入される必要がある。

ホストおよびカードの電子機能は、図２に一般的に例示されている。個々のホスト４１は、カードインタフェース回路４５および電力回路４７が接続されるコネクタ４３を備えている。電力回路４７は、ホストに接続されたカードを動作させるのに必要な電圧を提供する。インタフェース回路４５は、接続されたカードの特定のプロトコルを用いてデータおよびコマンドをホストとカードとの間で受け渡しする。マザーカード４９は、ホストコネクタ４３と物理的および電気的に嵌め合う第１のコネクタ５１を備える。ホストから受け取られた電力は、マザーカード４９の様々な回路により使われるだけでなく、メモリドーターカード５５内のメモリ回路を動作させるために必要な電圧を生成する電力回路５３により受け取られる。マザーカードが直流１．８ボルトなどの低電圧をホストから普通受け取るのに対して、ドーターカード５５上で使用されるメモリアレイは、経時的に種々の電圧を使用することがあり、ホストにより供給される電圧よりも高いか或いは低い電圧を必要とすることがあり、メモリがフラッシュＥＥＰＲＯＭのように何度もプログラムすることができるタイプであれば、いっそう高い電圧が必要とされることがある。電力回路５３は、通常１つ以上の電荷ポンプまたは電圧変換回路を用いてメモリカード５５のコネクタ５９と嵌め合うコネクタ５７へこれら電圧を提供する。このようにして、マザーカードは、異なる電圧を必要とし得る異なる世代のドーターカード或いはおそらく異なる製造業者による異なるメモリ技術のドーターカードとインタフェースすることができる。これは、適切な電圧を提供するために電力回路５３についての必要な情報をドーターカードがマザーカードへ提供することを必要とされる。

マザーカード４９は、データおよびコマンドをホストとインタフェースするためにコネクタ５１と接続された回路６１も備える。プログラム可能なメモリコントローラ６３も、カード５５内のメモリを管理するために、しばしば汎用マイクロプロセッサ／マイクロコントローラ６５とともに備えられることがよくある。メモリは、１つ以上の集積回路メモリチップ６７によりカード５５内に設けられる。ドーターメモリカード５５のコストを最小限にするために、このようなチップの各々は、メモリ記憶セルアレイに加えて、できるだけ少ない回路を備える。コネクタ５７における物理的および電気的インタフェースは、マザーカードのすべての異なるタイプについて同じであるので、プログラム可能なコントローラ６３もほぼ同じである。それに反して、マザーカードコネクタ５１における物理的および電気的インタフェースは、ホストインタフェース回路６１がそうであるように、各タイプのマザーカードについておそらく異なっている。マザーカードインタフェースは、背景技術の欄で説明した既存の規格の１つなどの規格にならう。これらの規格のうちの異なるものを満たすいくつかのこのようなマザーカードが検討されている。

ドーターメモリカードのサイズおよびコストを最小限にするために、メモリ制御、アドレス指定、プログラミングおよび読み出し回路のできるだけ可能なかぎり多くを、ドーターメモリカード５５内ではなくて、マザーカード４９内に備える。好ましくは、メモリ制御機能を実行するためにマザーカードのマイクロプロセッサ／マイクロコントローラ６５とともに働くどのような回路もマザーカード４９内に備えられる。商業的に入手可能なフラッシュＥＥＰＲＯＭ集積回路チップ６７が用いられれば、プログラミング、読み出しおよび消去シーケンスを制御する状態マシーンなどのいくつかの制御機能がおそらくメモリチップに含まれ得る。しかし、このようなシーケンスの起動および一般的な制御は、通常マザーカード上の小さいコードストア（ＲＯＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリまたは示されていない他のコードストアメモリであり得る）に格納されたファームウェアを実行するマイクロプロセッサ／マイクロコントローラ６５によって取り扱われる。ドーターカードはこのファームウェアのすべてまたは一部（通常書き込み保護された領域に）を備えることもでき、マイクロプロセッサ／マイクロコントローラ６５はこのアドレス空間から直接実行することができ、或いはファームウェアをドーターカード５５からマザーカード４９上のコードストアの領域に転送することができる。さらに、マイクロプロセッサ／マイクロコントローラ６５は、好ましくは欠陥ブロックまたは過剰使用されたブロックを回避するために必要になり得るようなメモリブロックを再割り当てしつつ、ホストから受け取られた論理アドレスのメモリチップ６７内の物理アドレスへの変換を実行し、メモリ状態間にマージンを復旧させるための再プログラミング（スクラッビング）および大きいブロック内に蓄積されたデータページの圧縮（ガーベージ整理）などのバックグラウンド動作並びにある程度の知能レベルが必要とされる場合の同様なタイプの機能を実行する。

適当なメモリチップ６７は、サンディスク コーポレイションまたは他の会社から商業的に入手可能である。一例は、サンディスク コーポレイションから入手可能な「５１２ＭビットのＮＡＮＤフラッシュ製品マニュアル」第１．５改訂版（２００１年８月）に記載されているような５１２メガビットフラッシュメモリチップであり、このマニュアルは本願明細書において参照により援用されている。このようなチップを複数個ドーターカード５５に備えることができる。このメモリチップは、従来の磁気ディスク駆動システムの代わりにコンピュータ大容量記憶装置の機能を果たすために、多数の再プログラミングサイクルを可能にするタイプのものである。しかし、１回のみまたは数回だけプログラムすることを必要とする用途を狙いとしているのであれば、より安価なフラッシュＥＥＰＲＯＭ集積回路チップまたはマスクＲＯＭ、１回だけプログラム可能なＲＯＭ、強誘電性ＲＡＭ、オーボニックＲＡＭ、高分子ＲＡＭ、磁気電子ＲＡＭ、ヒューズＲＡＭ或いは他の形態のメモリなどの他のプログラム可能なメモリチップを代わりに用いることもできる。このような応用例として、アーカイバルまたは音楽などのオーディオデータおよび静止写真などのビデオデータの再生のみのための個人的な保存が含まれる。ドーターメモリカードが十分に安価になれば、消費者はこのようなデータを１回記録して、カードを取っておくことができる。多数のプログラム／消去サイクルが不要な場合には、メモリチップのコストを低減することができる。このような代替のメモリチップは、そのメモリセルの記憶素子として、標準のフローティングゲート、誘電体層またはプログラム可能なヒューズのいずれかを利用することができる。ドーターカードにおける種々のメモリ技術およびアーキテクチャの広範な使用が、必然的にこれら種々のカードの各々について種々のプログラム／消去／読み出し／ファイル管理／セキュリティアルゴリズムおよび種々の電圧／電力条件を必要とすることは明らかである。その結果、マザーカードは、様々なドーターカードにおけるこのようなアルゴリズムおよび動作条件を供給することができなければならず、従って各ドーターカードはその特定かつ一意な動作条件を含み、かつ要求があり次第これら動作条件をマザーカードに伝達しなければならない。ドーターカードがマザーカードに挿入され、かつマザーカードにより検出された後、ドーターカードの初期化（ブートアップ）の間にこれを実行するのが有利である。

メモリ動作を制御するために異なるように動作することをプログラム可能なマザーコントローラカード４９に要求することがある種々の形態のメモリチップ６７を使用することができるように備えることも望ましい。存在し得るメモリチップ間の違いは、２進（２状態）対多状態（２を超える状態）のセル動作、メモリセル消去ブロックサイズ、１度にプログラムされるデータ量、動作電圧並びにデータのプログラミング、データの読み出し、ブロックの消去およびエラー訂正の実行のためのアルゴリズムである。ドーターカードに記憶されたデータがコピーから保護されるべきであれば、暗号化またはデータ保護のための特定のアルゴリズムも、メモリの予約ブロックについてのそれら要件とともに含まれ得る。このような動作パラメータのデータは、ホストシステムにはアクセスできないがメモリコントローラ６３によりアクセス可能なメモリチップ６７の一部に蓄積することができる。マザーカード４９のメモリコントローラは、メモリシステムの初期化と同時および／または新しいメモリカード５５がマザーカード４９に接続されたときに、メモリチップ６７からこの動作パラメータデータを読み出す。次いで、読み出されたデータは、メモリコントローラをメモリチップの動作パラメータに適応させる。この機能は、このようなパラメータが変更されるかもしれない将来的な改良または変更されたメモリチップの使用を可能にするのにも有用である。

初期化の間、メモリコントローラ６３がメモリＩＣチップ６７と少なくともその動作パラメータ（電圧および通信プロトコル）を決定するために通信できることが必要条件である。従って、初期通信の標準化された方法は、電力チップ５３により供給される少なくとも１つの固定電圧を用いて共通の信号形式ですべてのメモリチップが通信される必要があるように定義される。例えば、すべてのメモリチップが、１．８ボルトで通信することおよび完全な動作のために、例えば３．０ボルト（または、０．９ボルト）をそれらチップが必要としていることをその後識別することを求められれば、マザーコントローラカードはさらなる通信を容易にするためにこのような電圧の供給をその電力ユニットに指示することができる。或いは、１本以上の専用ピンを、要求された通信電圧範囲を決定するためにコントローラが問い合わせることができるメモリサブカードに備えてもよい。初期通信を確立した後、データを転送するために必要とされる他のパラメータを決定することができる。前に参照したＭＭＣ（登録商標）の仕様には、これらの要件の充足に向けてのアプローチが記載されている。

初期化のための単純化されたアプローチを以下の手順において説明する。電力が印加されると、マザーカード上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラが自身を初期化し、以下で詳細に説明するカード検出機能を監視しはじめる。ひとたびドーターカードが検出されると、マザーカードはそのドーターカードと前述した標準化されたプロトコル、タイミングおよび電圧レベルを用いて通信する（例えば、１ＭＨｚクロックレートおよび１．８ボルトの動作）。次いで、そのドーターカードの完全な動作に必要な他の様々なパラメータを含むドーターカードの所定の位置に置かれた予約セクタが読み出される。このような情報として、蓄積されたデータのデータ形式（セクタサイズおよび次のセクタを見つける方法）、ことによるとファイルアロケーションテーブル、最高クロックレート、一意なカード識別データ（セキュリティ特徴を含む）と、必要とされる外部供給電圧およびタイミング並びに書き込みまたは消去のためのアルゴリズムに関する情報が含まれる。予約セクタがマザーカードによって読み出されて処理された後、マザーカードとドーターカードとの間のデータ通信を行うことができる。

前述したように、用途によっては、ドーターメモリカード上に記憶された内容へのアクセスが制限される必要がある。これは、いろいろな方法で達成することができる。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６プロトコルを用いる１つのアプローチを、少なくともこのプロトコルを用いて通信するための接点をドーターメモリカードが備える様々な実施形態とともに以下で説明する。或いは、このようなデータにアクセスする権限を与えられているとして自身を識別するための認証手続をマザーメモリカード（または、ホストシステムに埋め込まれたメモリコントローラ）が完了しない限り、あらかじめ定義されたメモリ領域に蓄積されたデータの伝送を防止するようにドーターメモリカードを設計することができる。このような保護されたデータは、例えば、メモリカードの別の方法でアクセス可能な領域に蓄積された内容データを解読するために必要なキー或いは新しいデータを受け入れたり、既存データを上書きするメモリカードの能力を制限するロック保護機能を上書きする能力を含む。

図３を参照すると、ほぼ標準的なクレジットカードサイズのストレージカード７１は、メモリカードの輸送または蓄積の目的で、１つ以上のドーターメモリカード１１−１〜１１−５をそれらの容易な取り外しおよび交換を可能にするように保持している。メモリカード１１は、ストレージカード７１の１つ以上のエッジに沿って配置することができる。カード７１は、好ましくは標準的なクレジットカードのように薄く光沢のあるプラスチックで作られるが、取り付けられたメモリカード１１に隣接する大きな表面領域７３は、ペンまたは鉛筆での書き込みを可能にする材料で被覆されている。ユーザは、保存しておきたい一組の写真、音楽またはその上でプログラムされた他のデータを有する特定のメモリカード１１を保管することができる。データの種類は、ユーザによって領域７３に書き込むことが可能である。このような方法で、多数のメモリチップが１つのストレージカードあたりに１個のメモリチップを格納すれば、各ストレージカード上のいくつかの領域７３に書き込まれた情報によってこれらのメモリチップを編成し、整理し、かつ所望のデータを検索することができる。

一例として、ストレージカード７１は、矩形形状であり、長さが５〜１２ｃｍで、幅が３〜９ｃｍである。好ましくは、カードは、薄いが適度な剛性を有するように、厚さ０．６〜３ｍｍなどの十分な厚さに作られるのが望ましい。露出している接点７５を、随意にストレージカード７１の表面上に備え、かつストレージカードに取り付けられたメモリカード１１−１〜１１−５の接点３３および３５にストレージカードの一部として形成された導体およびコネクタ（図示せず）により接続できるが、これは必然的に伝導性ラインおよび付加的な絶縁層並びにドーターカード１１−１〜１１−５上の各接点へのそれぞれの接続ピンを収容するのに十分な厚さを有するカードという結果を生じることになる。いくつかのドーターカード１１−１〜１１−５の１つを一意に選択すると同時に、導体の数を低減するために解読集積回路（図示せず）もストレージカード７１に含むことができる。これにより、メモリカードをストレージカード７１から取り外す必要なく、いくつかのメモリカード１１上でデータをアクセスすることが可能になる。ストレージカード７１を受け入れるためのレセプタクル７９を有するカード読取装置７７は、図２のマザーカード４９の機能も含んでいる。カード読取装置７７の接点８１は、図２のコネクタ５７に対応する。他のコネクタ５１の導体は、パーソナルコンピュータなどのホスト利用デバイス８３と接続される。これにより、例えば、ストレージカード７１からメモリカード１１を取り外す必要なく、ホームコンピュータに接続することにより、ユーザはいくつかのメモリカード１１上に格納された写真を便利に閲覧したり音楽を聞いたりすることが可能になる。

或いは、ストレージカード７１は、図２のマザーカードコントローラ４９の機能性を提供できるコントローラチップをその中に埋め込むことができるので、このコントローラチップはドーターカード１１の各々と直接通信することができる。このようなストレージカードコントローラチップまたは専用回路は、許可されたユーザのみによるドーターカード上の情報へのアクセスのためのスマートカードセキュリティも提供することができる。ＩＳＯ７８１６の非接触または無線プロトコルによるストレージカードからの通信も提供することができる。

埋め込まれたコントローラチップが利用デバイス８３への接続のための適当なプロトコルを支持する場合、ストレージカードはメモリカードコントローラおよび読取装置双方としての機能を果たす。様々な通信プロトコルのいずれか１つを選択することができるが、ＵＳＢプロトコルまたはＩＥＥＥ１３９４（「ファイアワイヤ」）は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）への通信にとって特に魅力的である。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６、非接触、（ブルートゥースまたは８０２．１１などの）無線周波数無線などの他のプロトコルも、ストレージカード７１に埋め込むことができる。この場合、カード読取装置７７は単に機械式アダプタであり、能動回路を最小限備えるか或いは全く備えていない。

図４は、デジタルカメラ８５で撮った写真のための記憶媒体として、ストレージカード７１により持ち運ばれるときのメモリカード１１の取り扱いを例示する。カメラ８５は、カメラの「フィルム」としてコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリカードを受け入れる現在広範囲に使用されているタイプのものである。従って、マザーカード１３（図１）は、コンパクトフラッシュカードの代わりに、マザーカード１３と接続する別個のドーターメモリカード１１とともに使用される。メモリカード１１をカメラ８５に装填するための一連の経緯は、図４において以下のように例示される。すなわち、メモリカード１１をそのストレージカード７１から取り外してマザーカード１３に挿入し、続いてコンパクトフラッシュカードが通常挿入されるのと同じ方法でマザーカード１３をカメラ８５に挿入する。写真のデータがメモリカード１１に格納された後、逆のことが生じることになる。すなわち、マザーカード１３がカメラ８５から取り外され、マザーカード１３からメモリカード１１が取り外され、メモリカード１１がストレージカード７１に戻される。

図５は、マザーカードの別の使用例を示し、ここでマザーカードのメモリコントローラは別のタイプのカメラ８７の固定部分として一体化されている。この場合、メモリカード１１をストレージカード７１から取り外し、カメラ８７に直接取り付ける。写真を撮影した後、メモリカード１１をカメラ８７から取り外し、ストレージカード７１へ戻す。このシステムは、マザーカードの必要性をなくすという利点があるが、メモリカード１１を直接使用することができる前にデジタルカメラがコントローラ機能を備えることを必要としている。メモリカード１１をカメラ８７とともに使用するためにマザーカードが必要ないとしても、メモリコントローラが組み込まれていない他のホストとともにメモリカード１１が使用されるためにはマザーカードが必要である。ドーターカードを直接支持するための適当な回路を備えるホストとしてカメラが例示されているが、携帯電話またはＰＤＡなどの他のホストデバイスが確かに可能であることは明らかである。この場合、これらホストにより生成またはダウンロードされた情報を記録し、それを後に見直しまたは修正するために別のホストに転送することが望ましいことがある。例として、音楽または他のオーディオファイル（口述等）、ユーザにより開始されたコンピュータプログラムにより生成されたビデオ画像或いはインターネットを用いてホストによりダウンロードされたデータが含まれる。

セキュリティデバイスの機能も含むドーターメモリカードのより詳細な一例を図６Ａ（平面図）および６Ｂ（断面図）に示す。カードの外側は、物理的に前に背景技術の欄で論じたプラグインＳＩＭカードと同じになるようにされている。電気接点（図６Ａ）は、カード表面全体にわたって適切なパターンで配置され、１つのこのようなパターンが例として示してある。接点Ｃ１〜Ｃ８（１２１〜１２９）は、背景技術の欄で前述したＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６規格の物理的仕様に準拠する。接点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６およびＣ７がドーターカード内のセキュリティ集積回路チップ８９（図７）に接続される一方で、この規格は接点Ｃ４およびＣ８を将来の使用のために残している。チップ８９をプラグインＳＩＭカードにおいて現在使われているのと同じチップとすることができ、このような集積回路チップはインフィニオン、日立、ＳＴＭマイクロエレクトロニクスまたはジェムプラスから入手可能である。同じくドーターカードに含まれる大容量メモリ集積回路チップ９０との接続のために、必要な数の追加の接点９１〜１０６が付加される。メモリ回路チップ９０は、前述した５１２ＭビットＮＡＮＤチップまたは他の適当な商業的に入手可能なチップとすることができる。複数のこのようなチップ（ことによると互いに積み重ねられる）がドーターメモリカードに含まれてもよい。メモリチップの接続ピンのために使用されるように、接点Ｃ１〜Ｃ８のうちの一定の接点が多重化される。供給電圧ＶＣＣを受け取るようにＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６規格により指定された接点Ｃ１、接地されるように指定された接点Ｃ５および可変プログラミング電圧が印加される接点Ｃ６を、おそらくチップ８９および９０の両方により使用することができる。接点Ｃ２（リセット信号），Ｃ３（クロック信号）およびＣ７（データ入出力）を、ことによると両方のチップにより使用することができる。両方のチップにより使用することができる接点は、カード内で両方のチップに接続される。接点Ｃ４およびＣ８はセキュリティチップ８９のために現在使用されていないので、これら接点をメモリチップ９０のために使用することができる。カードがプラグインＳＩＭカード規格と互換性であるとすれば、金属が接点Ｃ１〜Ｃ３およびＣ５〜Ｃ７の領域内に置かれ、セキュリティチップ８９と接続される限り、接点の他のパターンが確かに可能である。

図６Ｂの断面図を参照すると、ドーターメモリカードは、外部接点が取り付けられている硬質の基板１０９を備えている。チップ９０の片側は、適切な接着剤層１１１により基板１０９の上面に取り付けられている。チップ８９は、別の接着剤層１１３によりチップ９０の反対側に取り付けられている。リード線はこれらチップのパッド間で基板１０９の上面の導電トレース（図示せず）に接続され、導電トレースは基板内の導電トレースおよびバイアホール（図示せず）を通ってパッケージ外側の接点に接続されている。２つのチップ上のパッドを、両方のチップについて同じ機能を供する電力接点のような同じ外側接点Ｃ１〜Ｃ３およびＣ５〜Ｃ７のうちの少なくともいくつかの接点と接続することができる。パッケージは、２つのチップおよび接合されたリード線を包む適切な樹脂または他の封入剤１１５により完成される。チップ９０および８９の一方または両方とドーターカードの外側接触面との間の電気的接続性を確立する他の方法が可能であることは明確である。例えば、接触パッドのいくつかまたはすべてを、基板１０９の上面または上下面或いは１つないし２つのエッジに沿って配置してもよい。例えば、サンプル接点１４５および１４６が基板１０９の反対側に図６Ｂでは示されている。

図７は、図６Ａおよび６Ｂのカードのためのレセプタクルの底面を示す。プラグインＳＩＭカードの機能のみが使用されることになっている場合、カードが接点側を下にして図７の面上に設置されたときに、それぞれのカード接点Ｃ１〜Ｃ３およびＣ５〜Ｃ７と接触するためにピンＣ１’〜Ｃ３’（１２１’〜１２２’）およびＣ５’〜Ｃ７’（１２５’〜１２７’）のみが設けられる。ピンＣ１’〜Ｃ３’およびＣ５’〜Ｃ７’は、携帯電話に見られるようなプラグインＳＩＭカード用の既存のレセプタクルにおけるのと同じパターンで配置される。次いで、これら６個のレセプタクルピンは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６規格に従ってチップ８９と接続される。チップ８９および９０の両方との接続が望まれているのであれば、レセプタクルの底面全体にわたって導電ピンの完全なアレイが設けられる。いずれにしても、図７のレセプタクルベースは、図６Ａおよび６Ｂのカードが、レセプタクル面を片側からスライドさせることによって、または上面挿入によりカチッとはめ込まれることにより挿入されるマザーコントローラカードまたは他のデバイスのスロットの底部に配置できる。代わりに、図７の面は上部開放とすることができ、その場合、カードを落とし込み、続いてカード上でカバーを閉じることにより或いは他の既知の保持機構を設けることによりレセプタクルピンに対してカード接点を押し付ける。

ドーターカードレセプタクルの別の例を図８に示す。ドーターカード２６１は、マザーカードまたはストレージカード２６０の露出面２６２と嵌め合っている。適当な挿入ガイドは、１方向でのみカードが嵌め合えるように面取りされた角部２６３である。嵌め合う湾曲側面を有するレセプタクルに強制的に着座させたとき、カードが一緒に確実に保持されるように適当な丸められたエッジ断面２６４がカード２６１に設けられる。取り外し機構としてレセプタクルからドーターカード２６１を取り外すために鉛筆または他の尖った物体２６６を挿入することができるマザーカードまたはストレージカード本体を貫通する穴２６５が含まれる。代わりに、ドーターカードのエッジまたは角部は、マザーカードまたはストレージカードの上に張り出してもよく、それによりドーターメモリカードを取り外すために指または用具の使用が可能になる。

図９は、代わりの接点配置を有するドーターメモリカードを示す。この場合、すべての接点は、カードの１つの面上にあり、マザーカード、ストレージカードまたは読取装置内のより小さいレセプタクルとの接触が可能になっている。図９は一端（短辺）に配置された接点を示しているが、接点をドーターカードの側部（長辺）または側壁に沿って配置することもできることが理解されよう。

図１１Ａ，１１Ｂおよび１１Ｃは、図９のカードの特定の実施形態を隠れ破線により示す。このカードは、スタンピング、エッチングまたは当業者に周知の様々な他の手法により示されるパターンにより形づくられた金属リードフレーム１９０から構成されている。図１０は、出発金属リードフレーム（金属は網掛け表示されている）を示す。もっとも、これらリードフレームのいくつかは、通常製造の無駄をなくすために金属の１つの固体部品として一緒に１つのストリップに取り付けられる。エポキシ樹脂または同様な接着剤を用いてメモリダイ１９１がリードフレームに取り付けられ、リード線がダイ表面１９２上のパッド開口部からリードフレーム１９０上の適当なパッド領域１９３までの間に超音波ワイヤボンディング１９４などの標準的な集積回路接合技法を用いて取り付けられる。もっとも、メッキバンプなどの他の技法も確かに可能である。リードフレームが、リードフレームの相互接続部分とは別の平面上に外部接点１９５が形成されるように、標準的な技法を用いて形成される。メモリダイ１９１およびリードフレームを機械的に保護するために適当な封入剤１９９を用いてカードが成形される。リードフレームは、形成動作前か成形動作後に、トリム線１８８および１８９（図１０）に沿って切断されてリード線を電気的に絶縁し、元のリードフレームの外側部分は図１１Ａ〜Ｃに示す金属部分を残して廃棄される。

このリードフレーム設計のユニークさは、プリント回路基板のパターンと同様に、メモリダイの１つ以上の側のボンディングパッドをリードフレームパターンを介してパッケージの１つ以上の異なる側に引き回すことができることである。しかし、この応用例についてのプリント回路基板に対するリードフレームの利点は、より安価で、かつ低減されたカードの厚さである。唯一の配線制限は、リードフレーム相互接続の唯一のレベルを用いてトレースを交差させることができないことである。もっとも、この制限は集積回路ダイを適当なパッケージに一致させる際の今日の共通使用における制限と同一であり、実際にはダイパッド位置とパッケージピン位置は集積回路の設計段階中に一緒に考慮される。先行技術において、ダイはこの配線柔軟性を妨げるリードフレームの堅固なパドル領域に取り付けられているが、この実施形態により既存のダイから種々のパッケージ位置へのダイ相互接続の配線設定をより自由なものにし、具体的にはメモリダイの両側のパッドをドーターカードの１つの辺へ配線設定することができる。相互接続を配線設定するためにメモリダイ下の領域を使用することができるので、この配線設定柔軟性が生じることになる。ダイは、通常使われるパドル領域ではなく、配線設定相互接続に直接取り付けられ支持される（しかし、この配線設定相互接続から電気的に絶縁されている）。リードフレーム１９０は、ドーターカード相互接続パッド位置１９３を（図１１Ｃに示されているように）ダイ底面とは異なる垂直レベルにするために標準的な技法を用いて形成され、ダイおよびリードフレームを封入するために従来方法でプラスチック成形され、リードフレームのカード接点位置１９５のみを露出させることができ、この例では図９に示されているカード接点位置と同様にドーターカードの一辺に沿って上面においてのみ露出される。

別の例のカード構造を図１２Ａ，１２Ｂおよび１２Ｃに示し、これらはそれぞれ図１１Ａ，１１Ｂおよび１１Ｃに対応し、同じ要素については同じ参照番号が用いられ、プライム符号（’）を付した参照番号はプライム符号のない参照番号により識別される要素に対応する追加的要素を示している。２つのカード間の主要な違いは、ダイ１９１と反対側のリードフレーム導体の側に第２のメモリまたは他の集積回路ダイ１９１’が取り付けられていることである。ワイヤ１９４’はメモリダイ１９１’のパッド１９２’とリードフレームの適当な導体１９０の下面との間に取り付けられ、この導体はメモリダイ１９１のパッド１９２からワイヤ１９４がそれら上面に取り付けられるリードフレーム導体１９０と共通であっても分離していてもよい。第２のダイが第１のダイと機能的に同一であり、しかも実質的に同じリードフレーム位置に接合することが望ましいことがよくある。これは、一般にウェハ製造の間に１つ以上のマスクを変えて表面相互接続パターンを内部回路からボンディングパッドに変更し、その結果としてボンディングパッドが第１のダイのボンディングパッドに関して鏡像位置にある第２のダイになるようにすることにより達成される。この例において、上部ダイ１９１上のボンディングパッド１９２Ａはリードフレームパッド１９３Ａに接合することが示され、下部ダイ１９１’上の対応するパッドはリードフレームパッド１９３Ｂに接合する。これら２つのパッドがそれらのそれぞれのチップ１９１および１９１’についてのイネーブル機能を実行すれば、リードフレーム導体１９３Ａおよび１９３Ｂの２つの外部接点１９５の一方のみの選択は、他方の未選択ダイにすべての他の入力の無視およびその出力の切断双方をさせることになり、従って２つのダイ間の競合を回避し、それらダイが共通のリードフレーム導体および外部カード接点１９５を共有できるようにする。カードへのアクセスについてのセキュリティは、ダイ１９１または１９１’の１つにより提供することができる。

取り外し可能なカードの実際的な実装例において、適切なカード挿入の容易さ、適切に装着されたカードの検出、挿入されている間のカードの確実な保持およびカードの取り外しの容易さなどの重要になるある一定の機械的詳細が存在する。これらは、図１１Ａ〜Ｃおよび図１２Ａ〜Ｃに示されている設計において対処され、ここで挿入時にユーザが平面性を維持するのを助け、適正な電気的接触をなさない方法での挿入を防止するように働くマザーカード上のガイドバーと一致するガイドスロット１９８が成形プロセスの間にドーターカードに設けられる。ひとたび挿入されると、マザーカードは、同じく成形プロセスの間にカード上に形成された適当な節度機構１９６と一致し、マザーカード内のドーターカードを確実に保持して連続的な電気的接続を保証する適当なばね押しロック機構を備えてもよい。取り外しを容易にするために、ドーターカード上に排出スロット１９７が備えられてもよい。この場合、ばね押し節度機構に打ち勝ち、カードを排出するために、指の爪または鉛筆などの他の適当な機械的物体を用いて利用できる細長いスロットが示されている。代わりに、嵌め合うエッジ形状を有するマザーカードおよびストレージカードのレセプタクルへの取り外し可能な嵌合のために、図８におけるカード６１の湾曲エッジ形状を図１１Ａ〜Ｃのカードに持たせてもよい。

適切に挿入されたカードの検出は、一般にいろいろな技法を用いてマザーカードにより達成される。１つのアプローチは、カードの物理的存在が機械的スイッチを動かし、マザーカード上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラの割り込みを引き起こす専用回路を開くというものである。カード検出の別のアプローチは、挿入と同時に電流が流れるようにマザーカードインタフェースコネクタ上のさもなければ絶縁性の２本のピンの間に短絡をドーターカードが備えることである。カード検出プロセスは、ドーターカードとどのように通信するかを決定するための起動プロセスをマザーカードに開始させる。

図３のストレージカード７１の代替を図１３に例示する。ストレージカード１５１は、これに取り外し可能に取り付けられたドーターメモリカード１５３および１５４と、取り付けられたメモリカードの内容の記録１５７をユーザがペンまたは鉛筆でその上に手書きできる表面を備える領域１５５とを有する。ストレージカード１５１のサイズは、最も便利にはスマートカード（背景技術の欄で前述したＩＤ−１ ＳＩＭ）のサイズである。メモリカード１５３は、最も便利にはプラグインＳＩＭカードのサイズであり、背景技術の欄で前に論じたＧＳＭ１１．１１仕様の付属書に従ってストレージカード１５１の表面に設置される。メモリカード１５３は、ストレージカード１５１に取り付けられ、その表面接点（図示せず）は外向きである。これらの接点は、図６Ａおよび６Ｂ、図９のカードの接点パターンまたはそれ以外のパターンを有することができる。

メモリカード１５３は、ストレージカード１５１に取り付けられている間は容易にアクセスすることができる。図３に示されているようなカード読取装置は、ストレージカード１５１を受け入れ、メモリカード１５３の接点パターンに一致する要素のパターンを含むレセプタクルを備えることができ、それによりストレージカード１５１がカード読取装置レセプタクル内に設置されるときに、電気的接続がメモリカード表面接点と直接なされる。これは、スマートカード用カード読取装置と同様である。カード７１（図３）の付加的なエッジコネクタおよび内部ワイヤトレースは不要である。このような改良されたカード読取装置は、カード読取装置７７の代わりに適当な利用デバイス８３と接続される。

図１４は、図６Ａのメモリカードおよび６Ｂの１つの変形例を示す。図１４のカードの２２個の接点の組は、このカードの長手方向に沿って延びる別の導体１６１をカード表面に追加することができるように接点間の間隔を増大するためにそれら接点がより短くされている以外、図６Ａのカードおよび６Ｂの接点に対応している。２２個の接点は、図６Ａおよび６Ｂのカードの接点と同じ役割を果たすことができる。追加された導体１６１は、他の２２個の接点と同じ金属層から形成することができる。この例において、導体１６１は、無線周波数アンテナを提供する。カード内にはトランシーバアナログ回路が備えられ、このアンテナに接続されている。このカードは無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグとして機能することができる。アナログ回路をカード内のチップ８９または９０（図６Ｂ）の１つのチップ上に一体化したり、付加的な集積回路の形にしたりすることができる。

アナログ回路は、近くの外部無線周波数（ＲＦ）源、典型的には使用される周波数に応じて１０ｃｍ〜１０ｍ離れた外部無線周波数源からアンテナ１６１を介してその動作エネルギーを受信する。アナログ回路内の典型的には１２８ビットデータの小容量不揮発性メモリは、ユーザの一意キー、一意の製造業者カード番号またはその他のコードを格納する。このデータは、外部無線周波数源により回路が電力を増すときに読み出され、アンテナ１６１を介して返送される。次いで、ＲＦトランスミッタと一体化させることができる外部ＲＦレシーバは伝送されたコードを読み出す。必要とされる電圧供給がメモリカードの外部接点と接続されていないので、メモリパッケージ内のフラッシュメモリおよびセキュリティチップはこの動作の間は作動されない。

メモリカード内にＲＦＩＤタグを設けることの１つの応用例は、盗難防止である。小売店において、例えば、そのメモリカードについての支払いを顧客から受領した後、レジ係は、一意なコードを記憶することによりまたはほかの方法でこのメモリの動作を起動することができる。ＲＦトランスミッタおよびレシーバが設置された店舗出口を通過する際に、どのような未起動カードも警報を作動させる。

このアナログ回路をコードメモリが起動されるときにのみ同じカード内のフラッシュメモリの動作を可能にするためにも使用することができる。従って、販売係によって販売時点で起動されなかったメモリカードは動作しない。さらに、ＲＦＩＤタグ機能は、セキュリティチップ８９（図６Ｂ）の使用の代替としてユーザキーのための保護された記憶装置の限定された形態としても使用できる。

別の応用例は、メモリカードの在庫管理用である。製造業者により蓄積された一意のコードをこのために使用することができる。在庫に受け入れられるカードは、このコードを読み出すためにＲＦトランスミッタおよびレシーバを通過し、その後このコードは在庫管理データベースに蓄積される。カードが在庫から取り出される際に、そのコードは再度読み出され、在庫データベースにそのように記録される。

代わりに、埋め込まれたコントローラを備える図３のストレージカード７１にＲＦＩＤ機能を組み込んでもよい。この場合、ＲＦ信号は、所望のデータおよび埋め込まれたコントローラに通電するための電力源双方を供給する。次いで、コントローラは取り付けられたメモリドーターカードの各々に問い合わせし、ドーターカードのいずれかが所望の基準を満たしているかどうかを決定することができる。その結果として、各ストレージカードを読取装置に順次挿入することなく、取り付けられたメモリカードの集まりを含むストレージカードの集まりから所望のデータを捜し出すことができる。この実施形態は、ストレージカードに備えられる複数のドーターカードが多数の画像または多数の記録された歌を含む場合に特に有用になり得、ドーターカードの各々に問い合わせてどのカードがどの写真または歌を格納しているのかを電子的に識別するＲＦＩＤ機能によって電子写真アルバムまたは音楽ライブラリーを作成するのに有用である。

本発明をその代表的な実施形態により説明してきたが、本発明が添付の特許請求の範囲全体の中でその権利の保護を受けることができることが理解されよう。

Claims (14)

1. メモリカードであって、
   前記カード内に入れられ、チップの向かい合う第１および第２の側に沿って１つの表面上に複数の電気回路接点を有する少なくとも１つの不揮発性メモリ集積回路チップと、
   前記集積回路チップと外部デバイスとの間の通信を可能にする外部アクセス可能な一組の電気接点と、を備え
   前記外部アクセス可能な電気接点は前記チップの第１の側に隣接するパターン成形されたリードフレームの導体の端部から形成され、第１の複数の前記導体はチップの下でその前記第１および第２の側の間を延び、かつチップのための物理的支持体となり、前記チップの第２の側に沿った接触領域は前記第１の複数の前記リードフレーム導体にチップの第２の側に隣接するその端部において電気的に接続され、前記チップの第１の側に沿った接触領域はチップの第１の側に隣接する第２の複数の前記リードフレーム導体と電気的に接続され、第２の複数の前記リードフレーム導体はチップの下でチップの前記第１および第２の側の間を延びていないことにより第１の複数の前記リードフレーム導体よりも短いメモリカード。
2. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記外部アクセス可能な電気接点は、もっぱら１つの表面上にあり、メモリカードの１つのエッジに隣接するメモリカード。
3. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記少なくとも１つの不揮発性メモリ集積回路チップおよび前記パターン成形されたリードフレームは、前記パターン成形されたリードフレームの前記外部アクセス可能な電気接触部分を除いて、プラスチック内に完全に封入されるメモリカード。
4. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記パターン成形されたリードフレームの導体の端部は、複数の接点および第１の複数の導体を異なる平面内で配向させるように成形されるメモリカード。
5. 請求項１または３のいずれか記載のメモリカードにおいて、
   前記外部デバイスを用いた機械的保持を容易にする形状が、前記プラスチック封入と一体的に形成されるメモリカード。
6. 請求項１または３のいずれか記載のメモリカードにおいて、
   前記外部デバイスからの取り外しを容易にする形状が、前記プラスチック封入と一体的に形成されるメモリカード。
7. 請求項１または３のいずれか記載のメモリカードにおいて、
   前記外部接点を介した外部デバイスとの通信を認証または阻止するセキュリティ機能をさらに含むメモリカード。
8. 請求項７記載のメモリカードにおいて、
   前記セキュリティ機能は、前記少なくとも１つの不揮発性メモリ集積回路チップ内に含まれるメモリカード。
9. 請求項７記載のメモリカードにおいて、
   前記セキュリティ機能は、前記カード内に入れられた第２の集積回路チップ内に含まれるメモリカード。
10. メモリカードであって、
    前記カード中に入れられ、各々が複数の電気回路接点をその１つの表面上にチップの向かい合う第１および第２の側に沿って有する第１および第２の不揮発性メモリ集積回路チップと、
    第１および第２の集積回路チップと外部デバイスとの間の通信を可能にする外部アクセス可能な一組の電気接点と、を備え、
    前記外部アクセス可能な電気接点はパターン成形されたリードフレームの導体の端部から形成され、前記リードフレームは前記第１および第２のチップ間に配置され、かつチップのための物理的支持体となる第１の複数の導体を備え、各々のチップの第２の側に沿った接触領域は第１および第２のチップの両方の第１の複数のリードフレーム導体に前記チップの第２の側に隣接するその端部において電気的に接続され、前記チップの第１の側に沿った接触領域はチップの第１の側に隣接する第２の複数の前記リードフレーム導体と電気的に接続され、第２の複数の前記リードフレーム導体はチップの前記第１および第２の側の間の第１および第２のチップ間を延びていないことにより第１の複数の前記リードフレーム導体よりも短いメモリカード。
11. 請求項１０記載のメモリカードにおいて、
    前記外部アクセス可能な電気接触は、もっぱら１つの表面上にあり、メモリカードの１つのエッジに隣接するメモリカード。
12. 請求項１０記載のメモリカードにおいて、
    前記少なくとも１つの不揮発性メモリ集積回路チップおよび前記パターン成形されたリードフレームは、前記パターン成形されたリードフレームの前記外部アクセス可能な電気接触部分を除いて、プラスチック内に完全に封入されるメモリカード。
13. 請求項１０記載のメモリカードにおいて、
    前記パターン成形されたリードフレームの導体の端部は、複数の接点および第１の複数の導体を異なる平面内で配向させるように成形されるメモリカード。
14. 請求項１０記載のメモリカードにおいて、
    セキュリティ機能は、前記第１および第２のチップの一方にのみ設けられるメモリカード。

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