专利名称：卡系统及其制造方法
技术领域：
本发明涉及卡槽单元及其制造方法，以及计算机装置。
一般来说，在个人计算机(以下简称为PC)，特别是在便携式PC如笔记本PC和小体积的信息装置中，都提供有用于安装在大多数设备中的卡的卡槽单元，用以扩展设备的功能。在近些年，这些卡槽单元对流行的PC来说是必不可少的。功能扩展卡并不局限于简单地增加存储卡。功能扩展卡例如有传真调制解调卡，SCSI(小型计算机系统接口)卡，硬盘接口卡，LAN(局域网)适配卡，调谐器适配卡和照相机适配卡，拓宽了卡槽单元的应用范围。
图1是具有上述类型的卡槽单元的PC的典型结构的框图。
如图所示，卡槽单元2安装在PC的主机1的内部。诸如PC卡那样的功能扩展卡3可以插入卡槽单元2。如图2所示，卡槽单元2一般包括作为基板的槽板4和安装在槽板4上的槽连接器5。槽连接器5是与功能扩展卡3接触的部分。来自功能扩展卡3的信号经过槽板4的引线送(图中未示出)至卡控制器件6，如图1所示。卡控制器件6与CPU芯片(微处理器)7、存储器/总线控制器8和主存储器芯片9一道安装在图中也未示出的主板上。在主板上形成与CPU芯片7相连的系统总线10。卡控制设备6和存储器/总线控制器8也与系统总线10相连。
在具有上述结构的PC系统中，功能扩展卡3插入卡槽单元2，向PC的主机1提供额外的功能。在这种结构中，借助于通过卡槽单元2和卡控制器件6延伸的信号线，在功能扩展卡3和PC的主机1之间交换信息。
顺便说一下，在上述实施例中，所有的控制器都按传统方式安装在上面有系统总线的PC主机1的主板上。此外，为了便于装配，IC芯片和其它部件都安装在主板上。由于这些原因，卡控制器件6安装在系统总线10附近的地方。然而在这样的结构中，需要卡槽单元2上的连线，主板上的连线和将它们互联的装置。结果，从插入卡槽单元2的功能扩展卡3到主板上的卡控制器件6的连线路径变得很长，并且它们之间的信号线的电感(L)和电容(C)也变大。在这种结构中，当通过功能扩展卡3输入如动画信号那样的高频信号时，特别是信号波形失真，并且噪声等对信号产生影响时，就会出现错误。
作为解决上述问题的一种办法，构想出将功能扩展卡3产生的输出阻抗减小。然而，为了减小功能扩展卡3产生的输出阻抗，需要提高控制功能扩展卡3的卡控制器件6的电容量。这就需要增加被卡控制器件6占据的昂贵的主板表面上的面积。结果，卡控制器件6本身也变得昂贵了，大大提高了成本。此外，采用这种办法，通过卡控制器件6的端子输出的电流也增加了，导致了电流消耗的增加，这对便携式信息装置是不利的，因为电流消耗的增加将缩短电池的寿命。
本发明旨在解决上述问题。因此，本发明的主要目的是提供一种卡槽单元，它使得从功能扩展卡到卡控制器件的连线路径大大缩短。
为了实现上述目的，本发明提供了一种卡槽单元，它使得在其插入边缘侧具有连接电极的功能扩展卡能够插入，以便与所述卡槽单元实现电连接，卡槽单元包括上面形成有预定连线的槽板；安装在槽板上的槽连接器，具有可以通过电与机械的方式与功能扩展卡的连接电极相连的连接器针；安装在槽板上的卡控制器件，通过连线与槽连接器的连接器针电连接；以及安装在槽板上的输出连接器，通过连线与卡控制器件电连接。
如上所述，卡槽单元中具有卡控制器件，与功能扩展卡一起使用，并通过连线与槽连接器的连接器针电连接。在这种结构中，来自与槽连接器相连的功能扩展卡的信号通过连线送至卡控制器件，以及通过连线和输出连接器信号从卡控制器件输出至系统的主机。结果，由于从功能扩展卡到卡控制器件的连线路径显著缩短了，所以信号的波形不易失真，并且几乎不受噪声的影响。
通过参看以下表示本发明的最佳实施例的附图，本发明的上述及其它目的、特征和许多附加的优点将变得更易于理解，附图中图1是表示现有技术的PC系统的典型结构的框图2是图1所示的功能扩展卡和卡槽单元之间的连接关系的斜视图；图3是本发明的卡槽单元的第一实施例的斜视图；图4是图3所示的卡槽单元的侧视图；图5是卡槽单元的第二实施例的侧视图；图6是用于说明制造卡槽单元的方法的流程图的第三实施例；图7是用于说明在图6所示的制造过程中卡槽单元的状态的图；以及图8是表示本发明的计算机装置的第四实施例的框图。
通过以下参照附图对最佳实施例所作的详细描述，本发明将变得更清楚。
图3是本发明的卡槽单元的第一实施例的斜视图，图4是该实施例的侧视图。
图3和4所示的卡槽单元21使得在其插入边缘侧具有连接电极22的诸如PC卡那样的功能扩展卡23能够插入，以便与卡槽单元21实现电连接。卡槽单元21的主要部件是槽板24，槽连接器25，用作卡控制器件的卡控制IC26，和输出连接器27。
槽板24是方形的印刷电路板，采用通常的成形技术如光刻方法或丝网印刷方法在印刷电路板上形成连线28。在槽板24的表面留出器件安装区29，用于安装卡控制IC26。连线28在器件安装区29上成辐射状散开，在连线28的散开部分的端部是方行焊接区，这在图中未示出。这些焊接区排列在器件安装区29的两侧的连接器安装区上，焊接区的间隔与槽和输出连接器25和27的针间隔一致。应注意的是，连接器安装区也没有在图中画出。
槽连接器25具有能够通过电和机械的方式与功能扩展卡23的连接电极22相连的连接器针30。槽连接器25安装在槽板24的一侧的连接器安装区上，即图中的右侧。槽连接器25的每个连接器针30的形状与功能扩展卡23的连接电极22的形状匹配，连接电极22的形状在本发明的实施例中是圆孔。连接器针30具有弯曲的结构，形成曲柄的形状。在槽连接器25上具有与功能扩展卡23的连接电极22一样多的连接器针30，以便在连接器针30和连接电极22之间形成一对一的关系。如果插入的功能扩展卡23是例如符合PCMCIA标准的PC卡，那么根据这种卡的规格，在插入边缘侧的上排和下排的连接电极22的数目每排是34，总数是68。在这种情况下，在槽连接器25上需要提供68个连接器针30，以便与连接电极22相连。
此外，如图4所示，槽连接器25的每个连接器针30的一端30a与焊接区即槽板24上的连线28的展宽头相焊接。还如图4所示，连接器针30的另一端30b与卡插入方向的槽板24平行。连接器针30的另一端30b在两排中进一步伸出，与功能扩展卡23的连接电极22的排列匹配。
应注意的是在本实施例中，以所谓两槽型结构在槽板24的两个表面上形成有两个槽连接器25，因此同时可以插入卡槽单元21两块功能扩展卡23。
采用裸芯片方法，在槽板24的表面的器件安装区29上安装卡控制IC26。更详细地说，卡控制IC26是裸IC芯片。应注意的是，卡控制IC的芯片电极上的凸起31可以是焊料或金属凸起。形成在芯片电极上的凸起31与槽板24上的连线28相连，采用所谓的FCB(倒向芯片压焊)技术将卡控制IC26面朝下，以便将卡控制IC26安装在槽板24上。卡控制IC26由一般具有环氧树脂作为其主要成分的芯片涂敷树脂32密封。芯片涂敷树脂32保护卡控制IC26不受外部环境例如温度和湿度的影响，以及使卡控制IC26与外部保持电绝缘。由于芯片电极上的凸起31以上述安装状态与连线28连接，所以卡控制IC26通过连线28与槽连接器25的连接器针30电连接。
输出连接器27作为将图中未示出的主板上的信号线与槽板24上的信号线相连的接触装置。输出连接器27安装在槽板24的另一侧的连接器安装区上，即图中的左侧。在输出连接器27的内部，以两排的方式纵向形成多个连接器针33。每个连接器针33由薄金属片制成，具有字母L那样的弯曲结构。连接器针33伸出，于是一排中的L形连接器针33的方向与另一排中的相对，即所谓的背对背结构。每个连接器针33的较低端与槽板24上的焊接区，即连线28的展宽头焊接在一起。以这种方式，输出连接器27通过连线28与卡控制IC26电连接。
槽板24的输出连接器27的结构，例如形状、尺寸和针间距必须与提供有卡槽单元的主板上的连接器的结构一致。因此，输出连接器27的结构不限于特定主板的连接器的规格。出于同样的原因，槽板24的槽连接器25的结构，例如形状、尺寸和针间距必须与插入卡槽单元21的功能扩展卡23的规格一致。因此，槽连接器25的结构不限于特定功能扩展卡23的连接器电极22的规格。例如，如果根据特定的卡规格，功能扩展卡23的插入边缘侧的连接器电极22在平面上伸出，那么卡槽单元21上的槽连接器25必须具有与规格一致的结构，在该规格中在槽连接器25上形成具有适当的弹簧特性的连接器针30，利用弹簧特性，槽连接器25将与功能扩展卡23上的连接器电极22接触。
在具有上述结构的卡槽单元21中，装入卡控制IC26，因此从插入槽连接器25的功能扩展卡23到卡控制IC26之间的连线路径与现有技术的卡槽单元相比大大地缩短了。此外，由于连线路径缩短了，连线路径上导线的电感L和电容C也成比例地减小了。结果，信号的波形几乎不失真，耐受相对高的阻抗。此外，由于连线路径缩短了，所以相应地减小了噪声的影响，降低了信号中产生的错误量。
在现有技术的卡槽单元中，卡控制器件如卡控制IC26安装在PC或另外的信息装置的主板上。结果遇到了这样的问题，即把主板与槽板24相连的连接器针的数目增加了。这是因为为了处理多个功能扩展卡需要增加槽板24的数目，即使可以采用单一的卡控制器件来控制功能扩展卡。然而，采用将卡控制器件例如卡控制IC26装在上述卡槽单元21上，将主板与槽板24相连的连接器针的数目还可以减少一半。
下面描述本发明的卡槽单元的第二实施例。
在第一实施例中，槽连接器25、卡控制IC26和输出连接器27是安装在槽板24的一面上，即图中的上表面上。然而应注意的是，虽然参照了第一实施例描述了本发明，但是这种描述不是限制性的。应理解，本发明不限于本实施例。这就是说，也可以采用与本实施例不同的另外的实施例。例如，槽连接器25和输出连接器27安装在槽板24的一面上，即图中的上表面上，而卡控制IC26安装在槽板24的上表面的相反侧，即图中的下表面上，如图3所示。在第二实施例中，采用镀金属的通孔的多层连线结构作为槽板24的结构，槽连接器25与卡控制IC26电连接，而卡控制IC26通过图中未示出的不同的连线与输出连接器27电连接。
在图5所示的第二实施例中，由于槽连接器25、卡控制IC26和输出连接器27以非常高的安装密度安装在槽板24上，所以可以整体减小卡槽单元21的尺寸。
此外，通过将槽连接器25安装成上、下两级的叠层结构，可以实现两槽型的卡槽单元，而不会增加卡槽单元21的尺寸。
此外，通过采用上述倒向压焊技术将卡控制IC26安装在槽板24上，可以将卡控制IC26占据的槽板24的表面积降至最小。然而如上所述，虽然参照第一实施例对本发明进行了描述，但是这种描述不是限制性的。应理解，本发明不限于本实施例。这就是说，也可以采用与本实施例不同的另外的实施例。例如，可以采用除倒向芯片压焊技术以外的裸芯片方法的导线压焊技术和TAB(带自动压焊)技术的裸芯片安装技术，这同样可以节省空间。为了同样节省空间，还可以采用近些年广泛引起注意的卡控制IC26的密封技术CSP(芯片尺寸密封或芯片大小密封)结构。
下面将参照图6描述第三实施例的制造卡槽单元21的方法。应注意的是，通常同时装配多个卡槽单元21。然而为了使描述易于理解，仅描述一个卡槽单元21的装配过程。
首先，装配工作从流程F1开始，制备作为基板的上面已经有连线的槽板24。另一方面，通过采用球压焊技术在芯片电极上形成凸起制备用作卡控制器件的具有裸芯片结构的卡控制IC26。然后，通过调整卡控制IC26的位置在槽板24上安装卡控制IC26，调整方式是使芯片电极与槽板24上的连线上的各条导线对准。然后，槽板24通过氮气氛的炉中，以便使凸起熔化。这样使卡控制IC26和槽板24能够以电和机械的方式相互连接。
接下来装配工作进入流程F2，在利用炉之类的设备进行处理之前，利用如分散器之类的设备以小滴的形式将芯片涂敷树脂，通常是环氧树脂的混合物，以及如二氧化硅或炭钙那样的填充物倒在槽板24的器件安装区上。这样可以通过芯片涂敷树脂密封裸卡控制IC26。
在流程F2的末尾，只有卡控制IC26安装在槽板24上，由芯片涂敷树脂32密封，如图7所示。
接下来，装配工作进入流程F3，通过形成在槽板24上的连线28检验卡控制IC26的运作情况。这时，由于除卡控制IC26本身以外没有其它部件安装在槽板24上，所以一般将一个探头与槽连接器25和输出连接器27的连接区28a和28b接触，如图5所示。然后借助于探头由检验卡控制IC26运作的检验电路传输信号。通过这种方式，可以检验槽板24和卡控制IC26之间的开路或短路电路。
只有当检验槽板24和卡控制IC26之间的开路或短路电路和卡控制IC26的运作情况的结果表明是一种合格产品时，也就是说，只有当根据借助于探头由检测电路传输的信号，表明卡控制IC26是以预定的方式运作时，装配工作才继续进入流程F4，在流程F4，将槽连接器25和输出连接器27安装在槽板24上。然后通过焊接，将槽连接器25和输出连接器27的针30和33固定到连接区28a和28b上。然后，装配工作进入流程F5，在流程F5，安装其它分立元件，如芯片电容，该电容是向卡控制IC26施加稳定的电压所必需的。
在流程F5的末尾，槽板24上的所有部件都安装完毕。
然后组装工作进入流程F6，在流程F6，将功能扩展卡23插入槽连接器25，并且卡槽单元21在与实际应用时相同的条件下运作。然后测试卡槽单元21的特性。接下来装配工作进入流程F7，进行所谓的老化试验，在该试验过程中，卡槽单元21在与实际应用时相同的条件下运作，只是环境温度升高到大约85摄氏度，并且该试验过程持续2至4小时。然后，装配工作进入流程F8，在流程F8，将环境温度降低到25摄氏度的室内温度，对卡槽单元21进行最后的特性测试。最后，装配工作进入流程F9，在流程F9，在卡槽单元21的预定位置打上标记，包括产品名称、制造批号和其它信息。这时，装配过程结束。
在上述制造卡槽单元21的方法中，在将卡控制IC26安装到槽板24上的阶段，通过槽板24上的连线28检验卡控制IC26的运作。检验安装在槽板24上的槽连接器25和输出连接器27是否良好。另一方面，如果安装卡控制IC26有问题，或者如果卡控制IC26和槽板24之间的接触不良，那么中断装配工作，避免安装卡控制IC26和其它部件以后的装配工作作废。如果将不合格的卡控制IC26用一个好的来代替，那么由于槽连接器25和输出连接器27还没有安装在槽板24上，所以替换工作或修复工作相对来说较容易。
图8是表示本发明的计算机装置的第四实施例的框图。具体地说，该框图表示了计算机装置的主机的内部结构。
如图8所示，CPU芯片(微处理器)41、存储器/总线控制器42和主存储器芯片(DRAM芯片)43安装在主板40上。为了与卡槽单元接口，提供了外部连接器44。系统总线45用来连接外部连接器44和存储器/总线控制器42。
另一方面，插入功能扩展卡如PC卡的卡槽单元50包括作为基板的槽板51，槽连接器52，卡控制器件53和输出连接器54。槽连接器52、卡控制器件53和输出连接器54安装在槽板51上。
采用已知的图案成形技术如光刻技术在槽板51上形成预定的连线55。槽连接器52具有连接器针，该连接器针可以以电和机械的方式与功能扩展卡的插入边缘上的连接电极相连。应注意的是，连接器针本身在图中未示出。槽连接器52安装在槽板51上，连接器针的一侧的端部与槽板51上的连线55连接。
另一方面，卡控制器件53是集成电路芯片，它安装在槽板51上，其芯片电极与槽板51上的连线连接。以这种方式，通过连线55芯片电极与槽连接器52的连接器针电连接。此外，输出连接器54以电和机械的方式与PC装置的主板40上的外部连接器44相连。输出连接器54还通过槽板51上的连线55与卡控制器件53电连接。
在具有上述结构的计算机装置中，由于卡控制器件53装在卡槽单元50中，因此从插入槽连接器52的功能扩展卡到卡控制器件53之间的连线路径与现有技术的卡槽单元相比大大地缩短了。此外，由于连线路径缩短了，连线路径上导线的电感L和电容C也成比例地减小了。结果，信号的波形几乎不失真，耐受相对高的阻抗。此外，由于连线路径缩短了，所以相应地减小了噪声的影响，降低了信号中产生的错误量。因此，不再需要将卡控制器件53安装在昂贵的主板40上，也不再需要为了减小功能扩展卡的输出阻抗提高用来控制功能扩展卡的卡控制器件53的电容量。结果，降低了计算机装置的成本。此外，卡控制器件53安装在卡槽单元50上，所以与主板40接触、严格地讲与图中所示的外部连接器44接触的连接器针的数目可以减半。
此外，将此装置结构用于所谓的便携式PC，例如笔记本式PC或亚笔记本式PC，操作频率可以提高到高频的范围，避免了电池寿命的缩短。
然而如上所述，虽然参照计算机装置描述了本发明，但是这种描述不是限制性的。应理解本发明不限于包括便携式或桌上型PC的计算机装置。这就是说，本发明可用于通过功能扩展卡增加了新功能的装置。例如，本发明也可以用于各种计算机装置，如字处理器和电话机。
如上所述，在本发明提供的卡槽单元中，槽连接器、输出连接器和卡控制器件安装在作为基板的槽板上，因此从插入槽连接器的功能扩展卡到卡控制器件之间的连线路径与现有技术的卡槽单元相比大大地缩短了。此外，由于连线路径缩短了，连线路径上导线的电感L和电容C也成比例地减小了。结果，信号的波形几乎不失真，耐受相对高的阻抗。此外，由于连线路径缩短了，所以相应地减小了噪声的影响，降低了信号中产生的错误量。结果，可以很好地处理诸如动画信号那样的高频信号。
权利要求
1.一种卡槽单元，使得在其插入边缘侧具有连接电极的功能扩展卡能够插入，以便与所述卡槽单元实现电连接，其中所述卡槽单元具有安装在其槽板上的卡控制器件。
2.根据权利要求1的卡槽单元，其中所述卡控制器件安装在与上面安装有用于所述功能扩展卡的槽连接器的所述槽板的表面相对的所述槽板的表面上。
3.根据权利要求1的卡槽单元，其中所述卡控制器件是采用裸芯片压焊方法安装在所述槽板上的IC。
4.一种卡槽单元，使得在其插入边缘侧具有连接电极的功能扩展卡能够插入，以便与所述卡槽单元实现电连接，其中所述卡槽单元包括上面形成有预定连线的槽板；安装在所述槽板上的槽连接器，具有可以通过电与机械的方式与所述功能扩展卡的所述连接电极相连的连接器针；安装在所述槽板上的卡控制器件，通过所述连线与所述槽连接器的所述连接器针电连接；以及安装在所述槽板上的输出连接器，通过所述连线与所述卡控制器件电连接。
5.根据权利要求4的卡槽单元，其中所述槽连接器和所述输出连接器安装在所述槽板的一面上，而所述卡控制器件安装在所述槽板的另一面上。
6.一种制造卡槽单元的方法，该卡槽单元使得在其插入边缘侧具有连接电极的功能扩展卡能够插入，以便与所述卡槽单元实现电连接，其中所述卡槽单元包括上面形成有预定连线的槽板；安装在所述槽板上的槽连接器，具有可以通过电与机械的方式与所述功能扩展卡的所述连接电极相连的连接器针；安装在所述槽板上的卡控制器件，通过所述连线与所述槽连接器的所述连接器针电连接；以及安装在所述槽板上的输出连接器，通过所述连线与所述卡控制器件电连接，所述方法包括以下步骤在所述卡控制器件已经安装在所述槽板上以后，通过所述连线检验所述卡控制器件的运作；以及仅当所述运作检验结果表明所述卡槽单元是合格产品时才在所述槽板上安装所述槽连接器和所述输出连接器。
7.一种带有卡槽单元的计算机装置，该卡槽单元使得在其插入边缘侧具有连接电极的用于扩展所述计算机装置的功能的功能扩展卡能够插入，其中所述卡槽单元包括上面形成有预定连线的槽板；安装在所述槽板上的槽连接器，具有可以通过电与机械的方式与所述功能扩展卡的所述连接电极相连的连接器针；安装在所述槽板上的卡控制器件，通过所述连线与所述槽连接器的所述连接器针电连接；以及安装在所述槽板上的输出连接器，通过所述连线与所述卡控制器件电连接。
8.根据权利要求7的计算机装置，其中所述计算机装置是便携式个人计算机。
9.根据权利要求7的计算机装置，其中所述卡控制器件是采用裸芯片压焊方法安装在所述槽板上的IC。
10.根据权利要求7的计算机装置，其中所述卡控制器件安装在与上面安装有所述槽连接器的所述槽板的表面相对的所述槽板的表面上。
11.一种便携式计算机装置包括主板，用于安装存储器/总线控制器、存储器器件、微处理器、总线控制器件和用于传输数据的外部连接器；具有槽板、槽连接器、卡控制器件和输出连接器的卡槽单元；以及插入所述卡槽单元的功能扩展卡。
12.根据权利要求11的便携式计算机装置，其中所述卡控制器件安装在与上面安装有所述槽连接器的所述槽板的表面相对的所述槽板的表面上。
13.根据权利要求11的便携式计算机装置，其中所述卡控制器件是采用裸芯片压焊方法安装在所述槽板上的芯片。
全文摘要
本发明提供了一种卡槽单元，它使得在其插入边缘侧具有连接电极的功能扩展卡能够插入，以便与所述卡槽单元实现电连接，卡槽单元包括上面形成有预定连线的槽板；安装在槽板上的槽连接器，具有可以通过电与机械的方式与功能扩展卡的连接电极相连的连接器针；安装在槽板上的卡控制器件，通过连线与槽连接器的连接器针电连接；以及安装在槽板上的输出连接器，通过连线与卡控制器件电连接。
文档编号H01R12/71GK1166640SQ9710975
公开日1997年12月3日 申请日期1997年4月25日 优先权日1996年4月25日
发明者三町亘 申请人:索尼公司