具有高效卡锁定机构和焊盘布局的可移动存储卡的制作方法

具有高效卡锁定机构和焊盘布局的可移动存储卡
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年5月20日提交的美国专利申请号63/027,730的权益，该申请据此以引用方式并入。


背景技术：

3.主机可使用存储卡来读取和写入数据。主机可以是例如移动计算设备，诸如电话、平板计算机或膝上型计算机。存储卡可以是例如microsd
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卡。可使用其它类型的主机和存储卡。
附图说明
4.图1是一个实施方案的存储卡的后顶部透视图。
5.图2是图1所示的存储卡的前顶部透视图。
6.图3是图1所示的存储卡的顶视图。
7.图4是图1所示的存储卡的左侧视图。
8.图5是图1所示的存储卡的右侧视图。
9.图6是图1所示的存储卡的前视图。
10.图7是图1所示的存储卡的后视图。
11.图8是图1所示的存储卡的前底部透视图。
12.图9示出了具有第一焊盘布局的图8所示的存储卡的前底部透视图。
13.图10示出了具有第二焊盘布局的图8所示的存储卡的前底部透视图。
14.图11是图1所示的存储卡的底视图。
15.图12示出了具有第一焊盘布局的图11所示的存储卡的底视图。
16.图13示出了具有第二焊盘布局的图11所示的存储卡的底视图。
17.图14示出了具有第一焊盘布局的更详细视图的图12所示的存储卡的底视图。
18.图15示出了具有第二焊盘布局的更详细视图的图13所示的存储卡的底视图。
19.图16是另一实施方案的存储卡的后顶部透视图，其中存储卡具有金属板。
20.图17是图16所示的存储卡的顶视图，
21.图18是另一实施方案的具有不同卡锁定支撑成比例大小和放置的存储卡的后顶部透视图。
22.图19是图18所示的存储卡的前顶部透视图。
23.图20是图18所示的存储卡的顶视图。
24.图21是图18所示的存储卡的左侧视图。
25.图22是图18所示的存储卡的右侧视图。
26.图23是图18所示的存储卡的前视图。
27.图24是图18所示的存储卡的后视图。
28.图25是图18所示的存储卡的前底部透视图。
29.图26示出了具有第一焊盘布局的图25所示的存储卡的前底部透视图。
30.图27示出了具有第二焊盘布局的图25所示的存储卡的前底部透视图。
31.图28是图18所示的存储卡的底视图。
32.图29示出了具有第二焊盘布局的图27所示的存储卡的底视图。
33.图30示出了具有第一焊盘布局的图26所示的存储卡的底视图。
34.图31示出了具有第一焊盘布局的更详细视图的图30所示的存储卡的底视图。
35.图32示出了具有第二焊盘布局的更详细视图的图29所示的存储卡的底视图。
36.图33是另一实施方案的存储卡的后顶部透视图，其中存储卡具有金属板。
37.图34是图33所示的存储卡的顶视图。
38.图35示出了具有样本尺寸的图30所示的存储卡的底视图。
39.图36示出了具有样本尺寸的microsd
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存储卡的底视图。
40.图37是图33所示的存储卡的顶视图。
41.图38是图37所示的存储卡的剖视图。
具体实施方式
42.作为概述，在移动计算设备(例如，电话、平板计算机、膝上型计算机、游戏机、物联网(iot))中需要易于更换和升级或扩展、具有薄型、具有相对大存储器并且具有相对高性能的可移动存储卡。现有存储卡诸如microsd
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存储卡具有的形状因数太小以致于无法处理高性能需求和由此类高性能造成的热状况。以下实施方案提供了可解决上述问题的具有不同形状因数的存储卡。
43.在一个实施方案中，提供了一种存储卡，该存储卡具有类似于microsd
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的总体形状但具有更大尺寸和不同的焊盘布局，以支持上述存储器、性能和热学能力。图1-图8和图11示出了实施方案的用于示出一个此类存储卡10的形状因数的该存储卡的各种视图。可在存储卡的底部上使用各种焊盘布局。图9、图12和图14示出了一个示例性焊盘布局，并且图10、图13和图15示出了另一示例性焊盘布局。为了辅助热耗散以及潜在的emi保护，可在存储卡10的顶部上使用金属板40，并且图16和图17示出了该方面的一个示例。
44.焊盘可用于与主机中的对应电气连接器连接，以将主机放置成与存储卡10通信。存储卡10可包括任何合适的存储器(包括三维存储器)和可被配置为从存储器读取数据和将数据存储在存储器中的控制器。控制器可实现其它功能，诸如错误校正和存储算法。
45.这些实施方案的两种焊盘布局存在若干基本假设：
[0046]-利用多达两个电源(例如，3.3v/1.8v或2.7v/1.2v)支持四个外围部件互连高速(pcie)通道
[0047]-将pcie高速i/o与其余部分分离，并且按照pcie通道对它们进行分组
[0048]-在需要时提供gnd隔离
[0049]-允许利用pwr/gnd平衡差分接口
[0050]-具有用于电力信号、时钟信号和边带信号的单独焊盘行
[0051]-避免在热插入/移除期间信号焊盘接触电力焊盘的任何冲突
[0052]-三行的分布允许从卡到印刷电路板的更佳热耗散以及允许具有足够强度的致密焊盘的更容易连接器设计。
[0053]-包括用于卡插入/移除检测的prsnt#(存在检测)功能焊盘(不需要卡检测开关)
[0054]-包括用于cardtype的两个焊盘，这允许硬件主机在检测到卡插入之后检测卡类型。如果需要，这可提供关于卡的类型的预先信息
[0055]-包括几个预留焊盘以供未来使用
[0056]
在上述两种焊盘布局20、30中，存在三行焊盘。一行包括电源信号、时钟信号和边带信号，并且其它行包括需要数量的差分高速接口。这些焊盘基于pcie接口标准来支持高速差分接口。焊盘用至少一个电源连同几个边带信号供电。焊盘以一定方式布置成使得信号焊盘在卡插入或移除期间永不会接触主机侧的任何电力焊盘，从而避免在热插/拔(即，在主机正在为卡提供电力时卡插入或移除)情况下的任何冲突。几个焊盘被分配用于卡类型指示，从而允许主机通过该主机的硬件检测所插入卡的类型和/或该卡的特性。使用存在检测焊盘来检测卡插入/移除，从而消除对microsd
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卡中常用的卡检测开关的需要。在该实施方案中，焊盘以一定方式布置成使得连接器侧的存在检测触点在卡插入或移除期间永不会接触任何其它信号焊盘、电力焊盘或接地焊盘，从而避免任何错误卡检测。
[0057]
如上所述，这些实施方案的多行焊盘布局20、30解决了热插/拔期间信号短路的可能冲突。由于小卡尺寸和支持多个pcie通道的需要，可需要将大量焊盘放置在相对小的区域中。因此，可能需要将三行焊盘相继放置。可支持热插/拔，因为消费者可在没有任何通知的情况下移除卡。也就是说，电力可在卡插入或移除期间被供应到连接器的电力触点，并且如果任何信号焊盘或接地焊盘可在卡的插入/移除路径期间接触任何电力触点，则期望将对卡或主机不会造成损害。如果主机的存在-检测触点在卡插入/移除路径期间接触任何信号、电力或接地，则可能发生相同的潜在问题。此类无意接触可对主机造成错误卡检测，这是期望避免的事情。另外，主机可希望使用该主机的硬件电路并且在不需要初始化卡并读取该卡的内部信息的情况下获得关于卡的类型或具体特性或配置的信息。此类需要对于预期在发生任何卡操作之前提供的硬件相关的支持需求(即，在初始化时间期间供应特定电力电压电平或允许特定的最大电流消耗等)可能是必须的。可提供允许将此类信息提供给主机并且不会由于热插/拔路径冲突而被错误地检测的方法。
[0058]
如同在这些实施方案的第一焊盘布局和第二焊盘布局之间，在第一焊盘布局20中，电力轨位于卡10的背面，更靠近卡10的较厚区域(其可包括内部电源电路)。这在前焊盘行之间需要开放路径，从而消除在热卡插入或移除期间前行焊盘与电力触点的接触。在第二焊盘布局30中，电力/控制线位于前部，因此其它行的连接器触点从不与之接触。这在焊盘之间允许更大距离，这提供更多灵活性。
[0059]
在一个实施方案中，使用以下焊盘尺寸。当然，这仅仅是一个示例，并且可使用其它尺寸。
[0060]-约0.75mm的焊盘宽度和约1.05mm的焊盘中心之间的距离(焊盘之间的距离为约0.3mm)。
[0061]
短焊盘的长度为约1.35mm，并且长焊盘的长度为约1.65mm。
[0062]
差分高速信号行之间的距离可以是约2mm。
[0063]
如上所述，这些简化的焊盘布局20、30的优点在于，它们避免了可能由在热插入/移除期间任何卡焊盘与连接器侧上的电力触点或存在检测(prsnt#)触点的接触造成的任何潜在电气冲突或错误卡检测指示。
[0064]
现有卡未充分解决上述问题。例如，边缘卡连接器(诸如母板上所用的边缘卡连接器)具有非常大的轮廓，并且在小的薄装备如移动设备中不太可取。另外，铰链型连接器(诸如旧型“电池下”sim卡或xfmexpress卡)不具有卡焊盘在卡插入/移除期间在其它连接器触点下滑动的问题。然而，此类连接器由于这些连接器的机械强度而具有相当高的轮廓，并且不是很适用于外部可移动卡使用。其它解决方案允许此类接触发生(如在sd uhsii卡和sd express卡中)，其中需要特别注意事项以确保不会发生损害。此类事项限制卡的功能性的连续演进，并且如果卡/主机制造商不满足受限保护规则，则可能将卡置于风险下。
[0065]
另外，卡类型焊盘允许在卡插入检测之后立即向主机提供关于各种卡类型/配置的硬件指示。此外，当今此类信息通常通过板上的物理切口(即，在m.2卡中)提供。此类解决方案需要用于每个卡类型的不同印刷电路板以及可配置连接器。它也不允许对特定配置的电气指示(通过卡上的软件或现场编程)。其它解决方案在卡插入的同时提供信息。在此类情况下，那些卡类型焊盘也需要在卡插入/移除期间受到保护以免于冲突，并且需要专用路径。而在给定解决方案中，只有在向主机指示卡检测之后，主机才会被预期读取卡类型焊盘。此类解决方案不需要在卡插入/移除期间保护那些焊盘/触点的路径，并且允许卡在插入该卡之后提供对应于卡的类型/配置的逻辑值。
[0066]
概括地说，这些实施方案的存储卡10解决了若干问题并且提供了若干优点。例如，这些实施方案的焊盘布局20、30避免了可能由在热插入/移除期间任何焊盘接触连接器侧上的电力触点或卡存在检测(prsnt#)触点的接触造成的任何潜在电气冲突或错误卡检测指示。这是通过将所有电力焊盘和存在-检测焊盘放置在前行中或者在它们被放置在第二行或第三行中的情况下为那些特定焊盘保持畅通路径来实现。另外，卡类型焊盘允许在检测到卡插入之后向主机提供关于各种卡类型/配置的硬件指示。几个卡焊盘专用于此，并且它们仅在卡10被插入之后才有效并且仅在检测到卡插入之后才由主机感测到。
[0067]
在另一实施方案中，使用具有不同形状因数的存储卡。图18-图25和图28示出了实施方案的用于示出一个此类存储卡50的形状因数的该存储卡的各种视图。图35示出了存储卡50的一个具体实施的样本尺寸，并且图36示出了标准microsd
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卡55的尺寸，以便比较。可在存储卡的底部上使用各种焊盘布局。图26、图30和图31示出了一个示例性焊盘布局30，并且图27、图29和图32示出了另一示例性焊盘布局20。
[0068]
虽然上文提供的焊盘布局20、30具有三行，但也可使用包括不同数量的行的焊盘布局(例如，以支持不同数量的差分接口)。
[0069]
虽然上文提供的焊盘布局20、30使所有边带信号和电力焊盘与差分信号处于分开的行中，但这些焊盘中的一些焊盘也可被放置在其它行中。
[0070]
为了辅助热耗散，可在存储卡50的顶部上使用金属板80，并且图33和图34示出了该方面的一个示例。图37和图38分别示出了金属板80和剖视图。这种任选的金属板80不仅提供更佳的热传导，该金属板也在连接器不足的情况下提供更好保护以免受电磁干扰(emi)。如剖视图所示，存储卡50具有模制塑料90、(金属板80可置于其上的)衬底92和内部部件94。
[0071]
如通过比较这两个实施方案的存储卡10、50的形状因数可看出，第二实施方案的存储卡50的卡锁定机构52具有microsd
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卡的形状和大小，而实际卡尺寸大于microsd
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卡。
[0072]
一般来讲，这些实施方案解决了增加的大小形状因数和对新卡锁定机构的需要的
问题。这些实施方案的可移动存储卡10、50在大小上大于典型的microsd
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卡，这允许使用更高速度来实现更高容量和更佳的热特性。期望卡锁定机构在移动和/或其它摇动设备中实现卡的更佳锁定。无论对允许高效卡锁定的卡形状的需要如何，卡的面积都被最大化以允许最大存储器管芯以及具有足够空间来可生产地支撑连接器的大量焊盘。
[0073]
另外，存储卡的不对称前边缘防止反向插入，存储卡的远边缘允许使用手指指甲来容易拉动卡，部分薄平面可用于服务薄型应用，并且部分较厚边缘可适应内部较厚部件。
[0074]
提供新卡锁定机构或简单地以相同比例增大整个microsd
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(包括其锁定机构)的大小都是可能的。如果卡通过简单地增大尺寸但在其它方面使用标准microsd
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卡的相同比来设计(如上述第一实施方案中)，则卡的前窄部分消耗卡的大部分，并且在前半部处存在限制存储器管芯以及行中焊盘的数量或防止具有足够空间的焊盘允许容易连接器设计的非常大的非使用区域。对此的解决方案将是使卡的总尺寸进一步增大。另一种方法将是在前部具有更宽区域，但具有新的小高效锁定机构55，如第二实施方案所示。然而，使用相同大小和形状的现有microsd
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锁定机构，同时增大卡的总大小允许利用在传统连接器中使用的现有机械锁定机构长达超过15年，并且可增加置信度并降低成本。但是，通过在增大总卡大小的同时保持原始锁定机构大小，卡的前端大得多，这意味着更大的卡面积、更多的存储器、更好的热能力和更大焊盘面积。需要说明的是，在该实施方案中，锁定形状与总卡大小之间的大小之比不同于microsd
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。仅锁定机构具有相同的形状和大小。
[0075]
预期将前面的详细描述理解为本发明可以采用的选定形式的说明，而不是作为本发明的定义。预期只有以下权利要求(包括所有等同物)限定要求保护的本发明的范围。最后，应注意，本文所述的任何实施方案的任何方面均可单独使用或彼此组合使用。