メモリカード
【課題】従来のメモリカードとの互換性を確保しつつデータ伝送の高速化を可能とする、内部にデータ格納用の素子を備えたメモリカードを提供する。
【解決手段】メモリカード（２０）は、情報を格納する記憶素子を内蔵し、さらに記憶素子に記録すべき情報または記憶素子から読み出した情報に関する電気信号を入出力するためのコンタクトパッド群を長さ方向の前方端に有する。メモリカード（２０）は、メモリカードの幅方向に並置された第１及び第２のコンタクトパッド（２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）と、メモリカードの長さ方向において第１及び第２のコンタクトパッドの後方に配置された第３のコンタクトパッド（２０２、２０５）とからなる３分割コンタクトパッド群を少なくとも１組含む。
【解決手段】メモリカード（２０）は、情報を格納する記憶素子を内蔵し、さらに記憶素子に記録すべき情報または記憶素子から読み出した情報に関する電気信号を入出力するためのコンタクトパッド群を長さ方向の前方端に有する。メモリカード（２０）は、メモリカードの幅方向に並置された第１及び第２のコンタクトパッド（２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）と、メモリカードの長さ方向において第１及び第２のコンタクトパッドの後方に配置された第３のコンタクトパッド（２０２、２０５）とからなる３分割コンタクトパッド群を少なくとも１組含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データを格納する不揮発性記憶素子を内蔵するメモリカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体材料からなるマスストレージフラッシュメモリデバイスを用いた小型のメモリカードが、新しいリムーバブルメディアとして定着してきた（非特許文献１参照）。これは、メモリデバイス自身の急速な進歩による大容量化とコストダウン、および実装技術の進化により安価で大容量なカードが製造可能になったこと、及び、情報の圧縮技術や、通信インフラの整備や、セキュリティ技術の進歩等と、デジタル情報家電製品が急速に進化したことを要因とする。その中でもＳＤメモリカード（登録商標）は、最も普及したカードフォーマットのひとつである。
【０００３】
ＳＤメモリカードは３２mm×２４mm×２．１mmの寸法のリムーバブルメディアである。ＳＤメモリカードは、それを使用する機器（以下「ホスト機器」と称する。）に設けられたソケットに挿入されて使用される（特許文献１、２参照）。ＳＤメモリカードは９つのコンタクトパッドを有し、ホスト機器に設けられたソケットを介して、ホスト機器と電気的な通信を行いＳＤメモリカードに格納されているデータの読み出しや、ホスト機器からＳＤメモリカードへのデータの書込みが可能となる。
【０００４】
図１３に従来のＳＤメモリカードにおけるコンタクトパッドが配置された部分の構成を示す。ＳＤメモリカード１０は、従来のホスト機器に実装された従来のソケットに挿入され、メモリカードの装着（メモリカードの固定）、およびメモリカードが装着されたことの検出、誤書込み防止スイッチの位置検出が行われ、その後、メモリカードと電気的な接続が行なわれる。
【０００５】
図１３に示すように、従来のＳＤメモリカード１０はコンタクトパッド１０１〜１０９を有している。図１４は、従来のＳＤメモリカード１０に対応した従来のソケットの構成を示す（非特許文献１参照）。従来のソケット５０は、ＳＤメモリカード１０の各コンタクトパッド１０１〜１０９に電気的に接続するためのコンタクトピン５０１〜５０９を有している。
【０００６】
ＳＤメモリカード１０のコンタクトパッド１０１〜１０９は、通常、プリント基板上に形成され、金メッキが施されている。ソケット５０のコンタクトピン５０１〜５０９は通常、金メッキされた板バネ状の金属部品で構成されている。これにより、ＳＤメモリカード１０が挿入された際、安定した圧力が印加され、安定した電気的な接続が確保される。
【０００７】
また、従来のＳＤメモリカード１０と従来のソケット５０との電気的接続において、接続されるピンの順序が定められている。すなわち、ＳＤメモリカード１０が挿入される際、コンタクトパッド１０３（グランド）とコンタクトパッド１０４（電源）と、それらのパッドに対応するソケット５０のコンタクトピン５０３、５０４とが最初に接続される。次にコンタクトパッド１０１以外のコンタクトパッドと、ソケットの対応するコンタクトピンとが接続され、最後にコンタクトパッド１０１とそれに対応するソケットのコンタクトピンとが接続される。ＳＤメモリカード１０がソケット５０より抜去される際は、逆のシーケンスで接続が絶たれる。このように、最初にグランドと電源が結線されることにより、ホスト機器の電源が投入された状態でＳＤメモリカード１０の挿入・抜去を繰り返しても、ラッチアップの問題を回避できる。この挿抜シーケンスを実現させるために、従来のＳＤメモリカード１０のコンタクトパッド１０３、１０４が、他のコンタクトパッドより０．２mm以上前方に延長している。さらに、従来のソケット５０の各コンタクトピンと、対応するコンタクトパッドの接触ポイントは、それぞれ微妙にその位置を異ならせている。コンタクトパッド１０２、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９と、それらに対応するソケットのコンタクトピン５０２、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９との接触ポイントは、コンタクトパッドの中央に位置しており、コンタクトパッド１０３、１０４での接触ポイントは、ＳＤメモリカードの先端から見て中央からさらに後方の位置になり、またコンタクトパッド１０１の接触ポイントは、ＳＤメモリカードの先端から見て中央より手前の位置になるよう設計されている。
【非特許文献１】ＳＤメモリカードスタイルブック、インプレス編集部ほか著、インプレスジャパン発行
【特許文献１】特開２００４−７１１７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＤメモリカードのコンタクトパッドとは、物理的に形状を持った、電気的に接続するための電極を意味するが、この電気的な出入口となる構成要素を概念的に「ピン」と称し、信号の意味付けなどを定義する際には「ピン」という用語を用いることがある。図１５はＳＤメモリカードの各ピンの配列と意味を説明した図である。ＳＤメモリカードは９つのピン（コンタクトパッド）を有し、９つのピンには、電源やグランド電位を供給するもの、データ、コマンドおよびレスポンスの信号を伝送するものや、これらの信号を同期化させるためのクロックを伝送するものが含まれる。
【０００９】
ＳＤメモリカードはいくつかの動作モードを有し、動作モードに応じて、９つのピンの中の幾つかのピンはその意味付けが切り替えられる。現在のＳＤメモリカードにおいて、データを最も効率的に伝送可能な動作モードでは、データの入出力（伝送）を行うピンとして４個のピンが割り当てられている。すなわち、一度に４系統のデータ、即ち、１クロックサイクルで４ビットのデータが伝送できる構成である。
【００１０】
近年、ＳＤメモリカードにおいて、高細精度化されて行くコンテンツの記録や、動画のリアルタイム記録のために、さらなる高速なデータ伝送が要求されるようになってきた。
【００１１】
ＳＤメモリカードにおけるデータ伝送速度を高速化するためには、例えば、データピンの数を増やすことが考えられる。例えば、ＳＤメモリカードの場合、従来の４個のデータピンを８個、１６個等に増やすことが考えられる。しかし、データピンの数を増加させるためには、現行のコンタクトパッドの配列や形状の変更が必要になる。例えば、現行のコンタクトパッド列の後方に２列目、３列目のパッドの配列を用意する方法が考えられる。
【００１２】
従来のＳＤメモリカードの場合、他の部材との接触によりコンタクトパッドを損傷しないようにするため、ＳＤメモリカードのコンタクトパッドの外周部分（外部ソケットとの接続部分を除く）において0.7mmの段差を設け、コンタクトパッドの外周部分がコンタクトパッドより高くなるよう工夫してある。よって、現行のコンタクトパッド列の後方にさらなるコンタクトパッド列を設ける場合、既存の段差とは異なる段差を設け、２列目のコンタクトパッドはその異なる段差のところに設けならなければならず、集積回路を実装している基板を利用して容易にコンタクトパッドを形成できなくなるという問題が生じる。また、将来、さらなるデータ伝送の高速化が必要になった場合、さらに列を増やす必要があり、対応するソケットの構成の複雑化、ソケットの実装体積の増加を招くという問題もある。
【００１３】
また、データ伝送の高速化のための別の方法として、データの伝送クロックの周波数を増加し、伝送レートを増やすことが考えられる。しかし、伝送クロックの周波数を増加すると、伝送路は他の信号線からのカップリングの影響を受けたり、インピーダンスマッチングのズレによる信号線の反射波による波形品質が低下したりするため、充分な伝送クロックの周波数増は困難である。
【００１４】
上記のようにＳＤメモリカードにおいて高速化の要求が高まる一方で、ＳＤメモリカードに対しては、すでに多くのホスト機器が生産されている。それらのホスト機器群はＳＤメモリカードをブリッジメディアとして活用し、互いにデータやコンテンツを受け渡ししているため、新しいＳＤメモリカードに対して、従来のホスト機器に対する互換性が要求される。
【００１５】
逆に、高速伝送が可能な新しいＳＤメモリカードに対応するホスト機器（ソケット）に、従来のＳＤメモリカードが挿入された場合でも、少なくとも従来のモードでの動作や速度性能を引き出せることが要求される。すなわち、新しいＳＤメモリカードに対応しつつ、従来のＳＤメモリカードにも対応するソケットが要求される。
【００１６】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、従来のメモリカードとの互換性を確保しつつデータ伝送の高速化を可能とする、内部にデータ格納用の素子を備えたメモリカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
メモリカードの高速性能を飛躍的に向上させるためには、少なくともデータ伝送に関わるピンの信号振幅を小さくし、遷移時間を短縮させ、安定な波形を得るとともに、差動型動作を実現し、駆動する周波数を大幅に向上させても安定な動作を確保し、かつ、不要ふく射を抑えることが必要となる。そのために、メモリカードのコンタクトパッドを差動型の動作に適した形状や、必要なピン数の増加させる必要がある。本実施形態のメモリカードでは、従来のコンタクトパッドの一部を３分割することで、これらの問題を回避し、カードの高速性能を飛躍的に向上させた。
【００１８】
本発明に係るメモリカードは、情報を格納する記憶素子を内蔵し、さらに記憶素子に記録すべき情報または記憶素子から読み出した情報に関する電気信号を入出力するためのコンタクトパッド群を長さ方向の前方端に有する。メモリカードは、メモリカードの幅方向に並置された第１及び第２のコンタクトパッドと、メモリカードの長さ方向において第１及び第２のコンタクトパッドの後方に配置された第３のコンタクトパッドとからなる３分割コンタクトパッド群を少なくとも１組含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のメモリカードによれば、従来のメモリカードにおける一部のピン（コンタクトパッド）についてそのピンが設けられていた領域に、並置した第１及び第２のピンと、それら２つのピンの後方に位置する第３のピンとを設ける。このようなピン構成により、高速動作モードにおいては、第１及び第２のピンに差動信号を伝送するとともに第３のピンを所定電位に固定し、通常モードにおいては、第１及び第２のピンをハイインピーダンスにするとともに、第３のピンを所定の信号（コマンド／レスポンス、クロック）の伝送に用いることが可能となる。これにより、従来との互換性を保持しつつ高速なデータ伝送が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
１．メモリカードの構成
図１に本発明の一実施形態のＳＤメモリカード（以下「メモリカード」と称す。）の斜視図を示す。図２に、メモリカード２０の平面図、背面図、側面図、前面図を示す。図３は、メモリカード２０のコンタクトパッドが配置された部分を示した図である。メモリカード２０は内部に情報を格納するフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶素子を含む、記憶素子に書き込まれるデータまたは記憶素子から読み出されたデータはコンタクトパッドを介して外部機器とやりとりされる。
【００２２】
図１ないし３に示すように、本実施形態のメモリカード２０は、前方に電気的接続を得るためのコンタクトパッド２０１〜２０９、２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂを有する。メモリカード２０のコンタクトパッド２０３、２０６、２０４、２０７、２０８、２０９は、従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０３、１０６、１０４、１０７、１０８、１０９に対応する。そして、従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０２が配置される部位に対応する位置に、本実施形態のメモリカード２０のコンタクトパッド２０２、２０２ａ、２０２ｂが配置されている。従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０５が配置される部位に対応する位置に、本実施形態のメモリカード２０のコンタクトパッド２０５、２０５ａ、２０５ｂが配置されている。コンタクトパッド２０９、２０１、２０２（２０２ａ、２０２ｂ）、２０３、２０４、２０５（２０５ａ、２０５ｂ）、２０６、２０４、２０７、の間は絶縁性のリブにより形状的にも隔絶されている。
【００２３】
さらに、メモリカード２０は前方の一角に切り欠き部２５を有する。切り欠き部２５はメモリカード２０の前面に接する、第１の切り欠き部２５ａと、メモリカード２０の側面に接する、第１の部分２５ａから距離ｄだけ後方にずらして設けられた第２の切り欠き部２５ｂとを含む。
【００２４】
図４は、本実施形態のメモリカード２０の各ピンの配列と意味を説明した図である。動作モード（ＳＤモード、高速モード）に応じて一部のピンに対する意味づけが異なっている。ＳＤモードは通常の動作モードであり、従来のＳＤカードにおいて定められた動作モードである。高速モードはＳＤモードよりも高速なデータ転送が可能なモードである。
【００２５】
特に、高速モードにおいて、コンタクトパッド２０２ａとコンタクトパッド２０２ｂは対をなし、１ビットの差動データ信号を送受信する。同様に、コンタクトパッド２０５ａとコンタクトパッド２０５ｂは対をなし、１ビットの差動データ信号を送受信する。ＳＤモードでは、コンタクトパッド２０７〜２０９、２０１を用いて４ビットのデータを送受信していたが、高速モードでは、コンタクトパッド２０２ａとコンタクトパッド２０２ｂの対と、コンタクトパッド２０５ａとコンタクトパッド２０５ｂの対とを用いて４ビットのデータを送受信する。高速モードの方がＳＤモードよりも同時に伝送されるビット数は少ないが、高速モード時の動作クロックの周波数がＳＤモードよりも飛躍的に高いため、結果として高速なデータ伝送が実現される。
【００２６】
２．ソケットの構成
図５に本実施形態のメモリカード２０に対応したソケット（以下「本実施形態のソケット」という。）６０の構成を示す。本実施形態のソケット６０は、挿入されたメモリカードの位置を固定するスライダ６１と、メモリカード挿入時にソケットの開口方向にスライダ６１を付勢するバネ６２とを備える。スライダ６１は、本実施形態のメモリカード２０に固有の切り欠き部分２５の形状（特に、切り欠き部２５ｂ）と当接して、本実施形態のメモリカード２０に固有の切り欠き部分２５の形状を検出するための突起部６１ａを有している。スライダ６１は、この突起部６１ａを介して受けた押圧力によりメモリカード２０をソケット奥の所定の挿入位置まで導く。
【００２７】
本実施形態のソケット６０は、コンタクトピン６０１〜６０９、６０２ａ、６０２ｂ、６０５ａ、６０５ｂを有する。コンタクトピン６０３、６０４、６０６、６０７、６０８、６０９は、従来のソケット５０のコンタクトピン５０３、５０４、５０６、５０７、５０８、５０９に対応する。コンタクトピン６０２ａ、６０２ｂは、メモリカード２０のコンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂと電気的接続を得るために設けられたピンであり、コンタクトピン６０２よりも短く設定されている。同様に、コンタクトピン６０５ａ、６０５ｂは、メモリカード２０のコンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂと電気的接続を得るために設けられたピンであり、コンタクトピン６０５よりも短く設定されている。本実施形態のソケット６０には、本実施形態のメモリカード２０のみならず、従来のメモリカード１０も挿入することができるようになっている。本実施形態及び従来のメモリカードと、本実施形態及び従来のソケットとの接続状態については後述する。
【００２８】
３．メモリカードの動作
本実施形態のメモリカード２０のデータ転送動作について説明する。本実施形態では、２系統のデータ転送用のピンを有する。１つはコンタクトパッド２０４、２０５ａ、２０５ｂ、２０６および２０５を用いるデータ転送の系統であり、他の１つはコンタクトパッド２０１、２０２ａ、２０２ｂ、２０３および２０２を用いるデータ転送の系統である。
【００２９】
最初に、コンタクトパッド２０４、２０５ａ、２０５ｂ、２０６および２０５を用いたデータ転送について説明する。
【００３０】
図４に示すように、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂはデータの差動入出力用のパッドである。これらのパッド２０５ａ、２０５ｂは、メモリカード２０内部で差動型インターフェース回路に接続されている。図６にこの差動型インターフェース回路の構成例を示す。
【００３１】
図６に示すように、差動型インターフェース回路３０は、メモリカード２０へのデータ入力時に動作する差動入力回路３１と、メモリカード２０からのデータ出力時に動作するデータ出力回路３２とを含む。差動入力回路３１は、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂを介して入力した入力データの信号レベルの差を検出し、後段に伝達する。差動入力回路３１は２５０mV以下の小さな信号振幅でも高速にセンス可能に設計されている。
【００３２】
データ出力回路３２は、メモリカード２０内部の不揮発性記憶素子（フラッシュメモリ）から読み出したデータを、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂへ出力するための回路である。データ出力回路３２は、ｎ型トランジスタ３０１、３０３と、ｐ型トランジスタ３０２、３０４と、定電流源３０５、３０６とで構成されている。コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂに出力される信号の振幅は、端子３０７、３０８の電圧で定まる。データ出力回路３２は、ミラーカレントの構成になっており、トランジスタを非飽和状態で高速に動作させることができ、一定のスルーレートで出力を駆動することができる。このため、出力振幅を例えば２５０mV以下の小振幅に抑えることで、極めて高速でデータを伝送させることが可能となる。なお、データ入力時は、トランジスタ３０１〜３０４はオフするように、それぞれのゲート電圧が制御される。また、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂからの出力をハイインピーダンス状態にするときも同様に、トランジスタ３０１〜３０４はオフに制御される。
【００３３】
メモリカード２０に電源投入後、メモリカード２０に対するコマンドにより高速モードに移行するまでの間は、この差動型インターフェース回路３０はディセーブル（disable）状態に制御されており、この間、コンタクトパッド２０５は、従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０５と同じ機能を果たしている。高速モードに移行後は、コンタクトパッド２０５は、「Ｌ」レベルもしくは「Ｈ」レベルの固定電位を出力するよう制御される。また、コンタクトパッド２０４、２０６はそれぞれ電源およびグランドのピンであり、所定電位がホスト機器より供給されている。このように、データを高速伝送するコンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂを、固定電位のコンタクトパッド２０５、２０４、２０６で包囲することにより、メモリカード２０の基板上およびソケットのコンタクトピンの構成上で不要な干渉を防ぐとともに、伝送路の特性インピーダンスを安定化させている。
【００３４】
コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂは、差動型インターフェース回路３０のみに接続されており、従来のＳＤメモリカードに含まれる従来のインターフェース回路には接続されない。したがって、従来のＳＤメモリカードのインターフェース回路が有する入出力静電容量より小さい入出力静電容量で差動型インターフェース回路３０を設計できる。つまり、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂの静電容量は、従来のＳＤメモリカードのコンタクトバッドの静電容量より小さくすることが可能であり、それにより、より高速に動作させることが可能となる。
【００３５】
もう１つのデータ転送の系統であるコンタクトパッド２０１、２０２ａ、２０２ｂ、２０３および２０２を用いたデータ転送についても、基本的には、先のデータ転送の系統の場合と同様である。コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂに対してもインターフェース回路３０と同様の回路が接続されている。ただし、コンタクトパッド２０１は、コマンドによる高速モードへの移行後は、「Ｌ」レベルまたは「Ｈ」レベルの固定電位を出力するよう制御される。これにより、データを高速伝送するコンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂが、固定電位のコンタクトパッド２０１、２０３で挟まれ、よって、メモリカード２０の基板上およびソケットのコンタクトピンの構成上で不要な干渉を防ぐとともに、伝送路の特性インピーダンスを安定化させている。なお、コンタクトパッド２０１は、カードに電源が投入後、コマンドにより高速モードに移行するまでの間は、従来のＳＤメモリカードのコンタクトパッド１０１と同じ機能を果たす。
【００３６】
上記の構成により、各データ転送の系統で２．５GHzのレートでのデータ転送が可能となる。また、伝送データを平準化、即ち、データの「Ｌ」、「Ｈ」のバランスを改善するために、データの変調を行なったとしても、２５０MB/sのデータ転送性能が得られ、２系統のデータ転送のピンにより最大５００MB/sのデータ転送性能が得られる。
【００３７】
（メモリカードの活線挿抜の考慮）
本実施形態のソケット６０または従来のソケット５０の電源ピンや入力ピンに電圧が印加された状態で、本実施形態のメモリカード２０をソケット６０または５０に挿入した場合、従来のＳＤメモリカードの場合と同様、コンタクトパッド２０３（グランド）とコンタクトパッド２０４（電源）が最初にソケットのコンタクトピンと接続される。このとき、本実施形態のメモリカード２０において、増設されたコンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂは、いずれもハイインピーダンス状態になるべく設計されている。このため、ホスト機器側にもメモリカード側にもダメージを与える心配がない。
【００３８】
また、メモリカード２０が本実施形態のソケット６０に挿入され電源が供給され、差動型インターフェース回路３０が動作している状態において、メモリカード２０を抜去した場合、コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂとコンタクトピン６０２とがショートする可能性がある。しかし、コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂに接続されているデータ出力回路３２は、定電流源３０５、３０６によりその出力電流が制限されている。このため、例え、コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂとコンタクトピン６０２とがショートしたとしても、過大電流が流れることを防止でき、ホスト機器及びメモリカードの損傷を防止できる。同様に、本実施形態のメモリカード２０に対応するホスト機器がデータを出力し、そのデータをメモリカード２０が入力しているときも、ホスト機器内のデータ出力回路は、メモリカード２０内のデータ出力回路３２と同様、定電流源で出力電流が制限されているため、損傷を防止できる。つまり、メモリカード２０及び／またはホスト機器の動作中にメモリカード２０を抜去しても、メモリカード２０及びホスト機器の双方において破壊などのダメージを与えることはない。
【００３９】
４．メモリカードとソケットの接続状態
図７は、本実施形態のソケット６０に本実施形態のメモリカード２０が挿入されたときの接続状態を示した図である。メモリカード２０は、第２の切り欠き部２５ｂがスライダ６１の突起部６１ａと当接した状態でバネ６２が最大限縮んだ位置まで挿入される。このように、本実施形態のソケット６０内において挿入されることで、ソケット６０の各コンタクトピンがメモリカード２０の対応する各コンタクトパッドに電気的に接続される。これにより、メモリカード２０において高速モードの動作が可能となる。
【００４０】
図８は、本実施形態のソケット６０に従来のメモリカード１０が挿入されたときの接続状態を示した図である。従来のメモリカード１０は切り欠き部１５がスライダ６１の突起部６１ａと当接した状態でバネ６２が最大限縮んだ位置まで挿入される。ここで、図７に示す場合と比較した場合、本実施形態のメモリカード２０の方が、切り欠き部２５ｂによる段差（ｄ）の分だけ、図８に示す従来のメモリカード１０よりも、より深くソケット６０内に挿入されていることが理解できる。すなわち、従来のメモリカード１０は本実施形態のソケット６０に対してより浅く挿入されることから、結果として、ソケット６０のコンタクトピン６０２ａ、６０２ｂ、６０５ａ、６０５ｂは、従来のメモリカード１０のいずれのコンタクトパッドにも接続されない。
【００４１】
このように、本実施形態のソケット６０はスライダ６１の突起部６１ａによりメモリカードの切り欠き部の形状の違いを検出して、メモリカードを形状に応じた所定の固定位置に導く。つまり、本実施形態のメモリカードの切り欠き部の形状を従来のメモリカードのものと異ならせることで、本実施形態のメモリカード２０と従来のメモリカード１０の判別が可能となり、メモリカードとソケットのコンタクトピンとの接続状態を変更することが可能となる。
【００４２】
仮に、このような機能がなければ、従来のメモリカード１０を本実施形態のソケット６０に挿入したときに、メモリカード１０のコンタクトパッド１０２、１０５がそれぞれ、ソケットの３個のコンタクトピン６０２ａ、６０２、６０２ｂ及び６０５ａ、６０５、６０５ｂに接続されてしまう。よって、これらの３個のコンタクトピン６０２ａ、６０２、６０２ｂ及び６０５ａ、６０５、６０５ｂはそれぞれ、ホスト機器の配線とその先のＬＳＩの端子に接続されてしまい、高速動作が不可能となる。すなわち、余分なピンが接続され、従来のＳＤメモリカードと従来のソケットの組合せで動作させる場合よりも、メモリカードに大きな負荷が接続されるため、従来通りの高速性能が維持できなくなる。本実施形態のメモリカード２０の特有の切り欠き部分２５ｂ及びソケット６０のスライダ６１の突起部６１ａにより、この問題を回避できる。
【００４３】
（ソケットの別の構成例）
図９に、本実施形態のメモリカードに対応したソケットの別の構成例を示す。同図に示すソケット７０は、本実施形態のメモリカード２０の切り欠き部２５の形状に対応した形状に形成され、メモリカード２０が最も奧まで挿入されたときに切り欠き部２５ａ、２５ｂの双方に当接する形状を有する停止部７２を有する。この停止部７２は、前述のスライダ６１の突起部６１ａと同様の機能を有する。すなわち、メモリカード２０がソケット７０に挿入された場合、図１０に示すように、メモリカード２０の第２の切り欠き部２５ｂがソケット７０の停止部７２の第２の部分７２ａに当接するまで、メモリカード２０がソケット７０に深く挿入される。一方、従来のメモリカード１０がソケット７０に挿入された場合、図１１に示すように、メモリカード１０の切り欠き部１５がソケット７０の停止部７２の段差部７２ａに当接するところで、メモリカード２０が固定される。このように、突出した段差部７２ａを設けることで、メモリカードの切り欠き部分の形状を検出でき、本実施形態のメモリカードを従来のメモリカードよりも、より奥深くソケット内に挿入可能とする。これにより、本実施形態のメモリカードと従来のメモリカードとの間で、メモリカードとソケットのピンの電気的接続状態を異ならせることができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態のメモリカードに対応した本実施形態のソケットは、メモリカードの形状に基づき、メモリカードの挿入位置（挿入の深さ）を異ならせることを可能とする。すなわち、本実施形態のメモリカードの少なくとも一部の形状に基づいて、ソケット内でのメモリカードの挿入位置を、深くしたり、浅くしたりすることで、ソケットとメモリカードのピンの電気的接続状態を切り替えるようにする。
【００４５】
（本実施形態のメモリカードと従来のソケットの接続状態）
図１２は、従来のソケット５０に本実施形態のメモリカード２０が挿入されたときの接続状態を示した図である。メモリカード２０が固定された位置において、本実施形態のメモリカード２０において従来のメモリカード１０のものと同じ機能を果たすピンが、すべて、従来のメモリカード１０に対応する従来ソケットのコンタクトピン５０１〜５０９に接続される。このため、従来のメモリカードに対応するホスト機器でも、本実施形態のメモリカード２０を従来のメモリカードと同様に使用することができる。
【００４６】
５．まとめ
【００４７】
本実施形態によれば、従来のメモリカードにおける一部のピン（コンタクトパッド）についてそのピンが設けられていた領域に、並置した第１及び第２のピンと、それら２つのピンの後方に位置する第３のピンとを設ける。このようなピン構成により、高速動作モードにおいては、第１及び第２のピンに差動信号を伝送するとともに第３のピンを所定電位に固定し、通常モードにおいては、第１及び第２のピンをハイインピーダンスにするとともに、第３のピンを所定の信号（コマンド／レスポンス、クロック）の伝送に用いることが可能となる。これにより、高速なデータ伝送が可能となる。
【００４８】
具体的には、従来のＳＤメモリカードの場合、データの伝送クロックの周波数は、１００MHz程度が実用上の最大であり、データ転送レートは５０MB/s程度が最大である。一方、本実施形態の方法を用いた場合、２．５GHz程度のデータの伝送クロックが可能になる。また、データの「Ｌ」、「Ｈ」のバランスを改善するために、データの変調を行なったとしても、シリアルで転送して、約２５０MB/sのデータ転送レートが可能となり、５倍の高速性効果が期待できる。さらに、データは２つのビットに分割し、同時に２つの、ペアとなるコンタクトパッド群から伝送できるので、１０倍の高速性効果が期待できる。また、さらにデータの伝送クロックの周波数を上げることも可能なので、上記以上の効果も期待できる。
【００４９】
また、高速化に対応したＳＤメモリカードでも、従来のホスト機器で制御できる動作モードを保持し、従来のホスト機器のソケットのコンタクトピンに接続できる本発明を適用することで、従来のホスト機器との互換性を保つことが可能になる。
【００５０】
さらに、挿入方向の先頭の辺の端にある切り欠き形状が、切り欠き形状途上で段差を持ち二段形状になっており、２段の切り欠き形状の内、側面側が後方側に所定の寸法だけ後退していることにより、本発明のカードに対応するソケットでは、従来のメモリカードを挿入しても、不用意に負荷静電容量が増えることがなく、従来のメモリカードの速度性能を維持することが可能になる。
【００５１】
また、本実施形態のソケットは、メモリカードの切り欠き部の形状を検出し、その形状に応じて、メモリカードの挿入位置の深さを異ならせ、以て、ソケットのコンタクトピンとメモリカードのコンタクトパッドの電気的な接続状態を異ならせる。よって、本実施形態のメモリカードは従来のメモリカードと異なる形状の切り欠き部を有するため、本実施形態のソケットは、本実施形態のメモリカードに対応しつつ、従来のメモリカードにも対応することができる。
【００５２】
なお、本実施形態での説明は、ＳＤメモリカードでのデータ転送性能の大幅な改善の説明をしたが、ＳＤＩＯカードでも同様に本発明の思想を適用することで、互換性を保ちつつ、データ転送性能を改善できる。
【００５３】
また、上記説明では、メモリカードとしてＳＤメモリカードを一例として用いたが、メモリカードはこれに限られず、内部に集積回路を有し、同一平面上にコンタクトパッドを形成するものであれば、他の形式のものでもよい。例えば、メモリスティック、スマートメディア、ｘＤピクチャカード等でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のメモリカードは、従来との互換性を確保しつつデータ伝送の高速化を可能できるため、高速なデータ伝送が要求されるアプリケーションにおいて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態のメモリカードの斜視図
【図２】本発明の実施形態のメモリカードの平面図、背面図、側面図、前面図
【図３】本発明の実施形態のメモリカードのコンタクトパッドが配置された部分を示した図
【図４】本発明の実施形態のメモリカードの各ピンの名称と意味付けを示した図
【図５】本発明の実施形態のメモリカードに対応したソケットの構成を示す図
【図６】本発明の実施形態のメモリカードに含まれる差動型インターフェース回路の構成図
【図７】本発明の実施形態のソケットに本発明の実施形態のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図８】本発明の実施形態のソケットに従来のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図９】本発明の実施形態のメモリカードに対応したソケットの別の構成を示す図
【図１０】本発明の実施形態の別の構成のソケットに本発明の実施形態のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図１１】本発明の実施形態の別の構成のソケットに従来のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図１２】従来のソケットに本発明の実施形態のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図１３】従来の実施形態のメモリカードのコンタクトパッドが配置された部分を示した図
【図１４】従来のメモリカードに対応したソケットの構成を示す図
【図１５】従来のメモリカードの各ピンの名称と意味付けを示した図
【符号の説明】
【００５６】
１０ 従来のメモリカード
１５ 従来のメモリカードの切り欠き部
２０ 本発明の実施形態のメモリカード
２５、２５ａ、２５ｂ 本発明の実施形態のメモリカード切り欠き部
３０ 差動型インターフェース回路
３１ 差動入力回路
３２ データ出力回路
５０ 従来のソケット
５２ 停止部
６０、７０ 本発明の実施形態のソケット
６１ スライダ
６１ａ 突起部
６２ ばね
７２ 停止部
７２ａ 停止部の段差部
２５ａ 第１の切り欠き部
２５ｂ 第２の切り欠き部
１０１〜１０９ 従来のメモリカードのコンタクトパッド
２０１〜２０９、２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂ 本発明の実施形態のメモリカードのコンタクトパッド
５０１〜５０９ 従来のソケットのコンタクトピン
６０１〜６０９、６０２ａ、６０２ｂ、６０５ａ、６０５ｂ 本発明の実施形態のソケットのコンタクトピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データを格納する不揮発性記憶素子を内蔵するメモリカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体材料からなるマスストレージフラッシュメモリデバイスを用いた小型のメモリカードが、新しいリムーバブルメディアとして定着してきた（非特許文献１参照）。これは、メモリデバイス自身の急速な進歩による大容量化とコストダウン、および実装技術の進化により安価で大容量なカードが製造可能になったこと、及び、情報の圧縮技術や、通信インフラの整備や、セキュリティ技術の進歩等と、デジタル情報家電製品が急速に進化したことを要因とする。その中でもＳＤメモリカード（登録商標）は、最も普及したカードフォーマットのひとつである。
【０００３】
ＳＤメモリカードは３２mm×２４mm×２．１mmの寸法のリムーバブルメディアである。ＳＤメモリカードは、それを使用する機器（以下「ホスト機器」と称する。）に設けられたソケットに挿入されて使用される（特許文献１、２参照）。ＳＤメモリカードは９つのコンタクトパッドを有し、ホスト機器に設けられたソケットを介して、ホスト機器と電気的な通信を行いＳＤメモリカードに格納されているデータの読み出しや、ホスト機器からＳＤメモリカードへのデータの書込みが可能となる。
【０００４】
図１３に従来のＳＤメモリカードにおけるコンタクトパッドが配置された部分の構成を示す。ＳＤメモリカード１０は、従来のホスト機器に実装された従来のソケットに挿入され、メモリカードの装着（メモリカードの固定）、およびメモリカードが装着されたことの検出、誤書込み防止スイッチの位置検出が行われ、その後、メモリカードと電気的な接続が行なわれる。
【０００５】
図１３に示すように、従来のＳＤメモリカード１０はコンタクトパッド１０１〜１０９を有している。図１４は、従来のＳＤメモリカード１０に対応した従来のソケットの構成を示す（非特許文献１参照）。従来のソケット５０は、ＳＤメモリカード１０の各コンタクトパッド１０１〜１０９に電気的に接続するためのコンタクトピン５０１〜５０９を有している。
【０００６】
ＳＤメモリカード１０のコンタクトパッド１０１〜１０９は、通常、プリント基板上に形成され、金メッキが施されている。ソケット５０のコンタクトピン５０１〜５０９は通常、金メッキされた板バネ状の金属部品で構成されている。これにより、ＳＤメモリカード１０が挿入された際、安定した圧力が印加され、安定した電気的な接続が確保される。
【０００７】
また、従来のＳＤメモリカード１０と従来のソケット５０との電気的接続において、接続されるピンの順序が定められている。すなわち、ＳＤメモリカード１０が挿入される際、コンタクトパッド１０３（グランド）とコンタクトパッド１０４（電源）と、それらのパッドに対応するソケット５０のコンタクトピン５０３、５０４とが最初に接続される。次にコンタクトパッド１０１以外のコンタクトパッドと、ソケットの対応するコンタクトピンとが接続され、最後にコンタクトパッド１０１とそれに対応するソケットのコンタクトピンとが接続される。ＳＤメモリカード１０がソケット５０より抜去される際は、逆のシーケンスで接続が絶たれる。このように、最初にグランドと電源が結線されることにより、ホスト機器の電源が投入された状態でＳＤメモリカード１０の挿入・抜去を繰り返しても、ラッチアップの問題を回避できる。この挿抜シーケンスを実現させるために、従来のＳＤメモリカード１０のコンタクトパッド１０３、１０４が、他のコンタクトパッドより０．２mm以上前方に延長している。さらに、従来のソケット５０の各コンタクトピンと、対応するコンタクトパッドの接触ポイントは、それぞれ微妙にその位置を異ならせている。コンタクトパッド１０２、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９と、それらに対応するソケットのコンタクトピン５０２、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９との接触ポイントは、コンタクトパッドの中央に位置しており、コンタクトパッド１０３、１０４での接触ポイントは、ＳＤメモリカードの先端から見て中央からさらに後方の位置になり、またコンタクトパッド１０１の接触ポイントは、ＳＤメモリカードの先端から見て中央より手前の位置になるよう設計されている。
【非特許文献１】ＳＤメモリカードスタイルブック、インプレス編集部ほか著、インプレスジャパン発行
【特許文献１】特開２００４−７１１７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＤメモリカードのコンタクトパッドとは、物理的に形状を持った、電気的に接続するための電極を意味するが、この電気的な出入口となる構成要素を概念的に「ピン」と称し、信号の意味付けなどを定義する際には「ピン」という用語を用いることがある。図１５はＳＤメモリカードの各ピンの配列と意味を説明した図である。ＳＤメモリカードは９つのピン（コンタクトパッド）を有し、９つのピンには、電源やグランド電位を供給するもの、データ、コマンドおよびレスポンスの信号を伝送するものや、これらの信号を同期化させるためのクロックを伝送するものが含まれる。
【０００９】
ＳＤメモリカードはいくつかの動作モードを有し、動作モードに応じて、９つのピンの中の幾つかのピンはその意味付けが切り替えられる。現在のＳＤメモリカードにおいて、データを最も効率的に伝送可能な動作モードでは、データの入出力（伝送）を行うピンとして４個のピンが割り当てられている。すなわち、一度に４系統のデータ、即ち、１クロックサイクルで４ビットのデータが伝送できる構成である。
【００１０】
近年、ＳＤメモリカードにおいて、高細精度化されて行くコンテンツの記録や、動画のリアルタイム記録のために、さらなる高速なデータ伝送が要求されるようになってきた。
【００１１】
ＳＤメモリカードにおけるデータ伝送速度を高速化するためには、例えば、データピンの数を増やすことが考えられる。例えば、ＳＤメモリカードの場合、従来の４個のデータピンを８個、１６個等に増やすことが考えられる。しかし、データピンの数を増加させるためには、現行のコンタクトパッドの配列や形状の変更が必要になる。例えば、現行のコンタクトパッド列の後方に２列目、３列目のパッドの配列を用意する方法が考えられる。
【００１２】
従来のＳＤメモリカードの場合、他の部材との接触によりコンタクトパッドを損傷しないようにするため、ＳＤメモリカードのコンタクトパッドの外周部分（外部ソケットとの接続部分を除く）において0.7mmの段差を設け、コンタクトパッドの外周部分がコンタクトパッドより高くなるよう工夫してある。よって、現行のコンタクトパッド列の後方にさらなるコンタクトパッド列を設ける場合、既存の段差とは異なる段差を設け、２列目のコンタクトパッドはその異なる段差のところに設けならなければならず、集積回路を実装している基板を利用して容易にコンタクトパッドを形成できなくなるという問題が生じる。また、将来、さらなるデータ伝送の高速化が必要になった場合、さらに列を増やす必要があり、対応するソケットの構成の複雑化、ソケットの実装体積の増加を招くという問題もある。
【００１３】
また、データ伝送の高速化のための別の方法として、データの伝送クロックの周波数を増加し、伝送レートを増やすことが考えられる。しかし、伝送クロックの周波数を増加すると、伝送路は他の信号線からのカップリングの影響を受けたり、インピーダンスマッチングのズレによる信号線の反射波による波形品質が低下したりするため、充分な伝送クロックの周波数増は困難である。
【００１４】
上記のようにＳＤメモリカードにおいて高速化の要求が高まる一方で、ＳＤメモリカードに対しては、すでに多くのホスト機器が生産されている。それらのホスト機器群はＳＤメモリカードをブリッジメディアとして活用し、互いにデータやコンテンツを受け渡ししているため、新しいＳＤメモリカードに対して、従来のホスト機器に対する互換性が要求される。
【００１５】
逆に、高速伝送が可能な新しいＳＤメモリカードに対応するホスト機器（ソケット）に、従来のＳＤメモリカードが挿入された場合でも、少なくとも従来のモードでの動作や速度性能を引き出せることが要求される。すなわち、新しいＳＤメモリカードに対応しつつ、従来のＳＤメモリカードにも対応するソケットが要求される。
【００１６】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、従来のメモリカードとの互換性を確保しつつデータ伝送の高速化を可能とする、内部にデータ格納用の素子を備えたメモリカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
メモリカードの高速性能を飛躍的に向上させるためには、少なくともデータ伝送に関わるピンの信号振幅を小さくし、遷移時間を短縮させ、安定な波形を得るとともに、差動型動作を実現し、駆動する周波数を大幅に向上させても安定な動作を確保し、かつ、不要ふく射を抑えることが必要となる。そのために、メモリカードのコンタクトパッドを差動型の動作に適した形状や、必要なピン数の増加させる必要がある。本実施形態のメモリカードでは、従来のコンタクトパッドの一部を３分割することで、これらの問題を回避し、カードの高速性能を飛躍的に向上させた。
【００１８】
本発明に係るメモリカードは、情報を格納する記憶素子を内蔵し、さらに記憶素子に記録すべき情報または記憶素子から読み出した情報に関する電気信号を入出力するためのコンタクトパッド群を長さ方向の前方端に有する。メモリカードは、メモリカードの幅方向に並置された第１及び第２のコンタクトパッドと、メモリカードの長さ方向において第１及び第２のコンタクトパッドの後方に配置された第３のコンタクトパッドとからなる３分割コンタクトパッド群を少なくとも１組含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のメモリカードによれば、従来のメモリカードにおける一部のピン（コンタクトパッド）についてそのピンが設けられていた領域に、並置した第１及び第２のピンと、それら２つのピンの後方に位置する第３のピンとを設ける。このようなピン構成により、高速動作モードにおいては、第１及び第２のピンに差動信号を伝送するとともに第３のピンを所定電位に固定し、通常モードにおいては、第１及び第２のピンをハイインピーダンスにするとともに、第３のピンを所定の信号（コマンド／レスポンス、クロック）の伝送に用いることが可能となる。これにより、従来との互換性を保持しつつ高速なデータ伝送が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
１．メモリカードの構成
図１に本発明の一実施形態のＳＤメモリカード（以下「メモリカード」と称す。）の斜視図を示す。図２に、メモリカード２０の平面図、背面図、側面図、前面図を示す。図３は、メモリカード２０のコンタクトパッドが配置された部分を示した図である。メモリカード２０は内部に情報を格納するフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶素子を含む、記憶素子に書き込まれるデータまたは記憶素子から読み出されたデータはコンタクトパッドを介して外部機器とやりとりされる。
【００２２】
図１ないし３に示すように、本実施形態のメモリカード２０は、前方に電気的接続を得るためのコンタクトパッド２０１〜２０９、２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂを有する。メモリカード２０のコンタクトパッド２０３、２０６、２０４、２０７、２０８、２０９は、従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０３、１０６、１０４、１０７、１０８、１０９に対応する。そして、従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０２が配置される部位に対応する位置に、本実施形態のメモリカード２０のコンタクトパッド２０２、２０２ａ、２０２ｂが配置されている。従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０５が配置される部位に対応する位置に、本実施形態のメモリカード２０のコンタクトパッド２０５、２０５ａ、２０５ｂが配置されている。コンタクトパッド２０９、２０１、２０２（２０２ａ、２０２ｂ）、２０３、２０４、２０５（２０５ａ、２０５ｂ）、２０６、２０４、２０７、の間は絶縁性のリブにより形状的にも隔絶されている。
【００２３】
さらに、メモリカード２０は前方の一角に切り欠き部２５を有する。切り欠き部２５はメモリカード２０の前面に接する、第１の切り欠き部２５ａと、メモリカード２０の側面に接する、第１の部分２５ａから距離ｄだけ後方にずらして設けられた第２の切り欠き部２５ｂとを含む。
【００２４】
図４は、本実施形態のメモリカード２０の各ピンの配列と意味を説明した図である。動作モード（ＳＤモード、高速モード）に応じて一部のピンに対する意味づけが異なっている。ＳＤモードは通常の動作モードであり、従来のＳＤカードにおいて定められた動作モードである。高速モードはＳＤモードよりも高速なデータ転送が可能なモードである。
【００２５】
特に、高速モードにおいて、コンタクトパッド２０２ａとコンタクトパッド２０２ｂは対をなし、１ビットの差動データ信号を送受信する。同様に、コンタクトパッド２０５ａとコンタクトパッド２０５ｂは対をなし、１ビットの差動データ信号を送受信する。ＳＤモードでは、コンタクトパッド２０７〜２０９、２０１を用いて４ビットのデータを送受信していたが、高速モードでは、コンタクトパッド２０２ａとコンタクトパッド２０２ｂの対と、コンタクトパッド２０５ａとコンタクトパッド２０５ｂの対とを用いて４ビットのデータを送受信する。高速モードの方がＳＤモードよりも同時に伝送されるビット数は少ないが、高速モード時の動作クロックの周波数がＳＤモードよりも飛躍的に高いため、結果として高速なデータ伝送が実現される。
【００２６】
２．ソケットの構成
図５に本実施形態のメモリカード２０に対応したソケット（以下「本実施形態のソケット」という。）６０の構成を示す。本実施形態のソケット６０は、挿入されたメモリカードの位置を固定するスライダ６１と、メモリカード挿入時にソケットの開口方向にスライダ６１を付勢するバネ６２とを備える。スライダ６１は、本実施形態のメモリカード２０に固有の切り欠き部分２５の形状（特に、切り欠き部２５ｂ）と当接して、本実施形態のメモリカード２０に固有の切り欠き部分２５の形状を検出するための突起部６１ａを有している。スライダ６１は、この突起部６１ａを介して受けた押圧力によりメモリカード２０をソケット奥の所定の挿入位置まで導く。
【００２７】
本実施形態のソケット６０は、コンタクトピン６０１〜６０９、６０２ａ、６０２ｂ、６０５ａ、６０５ｂを有する。コンタクトピン６０３、６０４、６０６、６０７、６０８、６０９は、従来のソケット５０のコンタクトピン５０３、５０４、５０６、５０７、５０８、５０９に対応する。コンタクトピン６０２ａ、６０２ｂは、メモリカード２０のコンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂと電気的接続を得るために設けられたピンであり、コンタクトピン６０２よりも短く設定されている。同様に、コンタクトピン６０５ａ、６０５ｂは、メモリカード２０のコンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂと電気的接続を得るために設けられたピンであり、コンタクトピン６０５よりも短く設定されている。本実施形態のソケット６０には、本実施形態のメモリカード２０のみならず、従来のメモリカード１０も挿入することができるようになっている。本実施形態及び従来のメモリカードと、本実施形態及び従来のソケットとの接続状態については後述する。
【００２８】
３．メモリカードの動作
本実施形態のメモリカード２０のデータ転送動作について説明する。本実施形態では、２系統のデータ転送用のピンを有する。１つはコンタクトパッド２０４、２０５ａ、２０５ｂ、２０６および２０５を用いるデータ転送の系統であり、他の１つはコンタクトパッド２０１、２０２ａ、２０２ｂ、２０３および２０２を用いるデータ転送の系統である。
【００２９】
最初に、コンタクトパッド２０４、２０５ａ、２０５ｂ、２０６および２０５を用いたデータ転送について説明する。
【００３０】
図４に示すように、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂはデータの差動入出力用のパッドである。これらのパッド２０５ａ、２０５ｂは、メモリカード２０内部で差動型インターフェース回路に接続されている。図６にこの差動型インターフェース回路の構成例を示す。
【００３１】
図６に示すように、差動型インターフェース回路３０は、メモリカード２０へのデータ入力時に動作する差動入力回路３１と、メモリカード２０からのデータ出力時に動作するデータ出力回路３２とを含む。差動入力回路３１は、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂを介して入力した入力データの信号レベルの差を検出し、後段に伝達する。差動入力回路３１は２５０mV以下の小さな信号振幅でも高速にセンス可能に設計されている。
【００３２】
データ出力回路３２は、メモリカード２０内部の不揮発性記憶素子（フラッシュメモリ）から読み出したデータを、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂへ出力するための回路である。データ出力回路３２は、ｎ型トランジスタ３０１、３０３と、ｐ型トランジスタ３０２、３０４と、定電流源３０５、３０６とで構成されている。コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂに出力される信号の振幅は、端子３０７、３０８の電圧で定まる。データ出力回路３２は、ミラーカレントの構成になっており、トランジスタを非飽和状態で高速に動作させることができ、一定のスルーレートで出力を駆動することができる。このため、出力振幅を例えば２５０mV以下の小振幅に抑えることで、極めて高速でデータを伝送させることが可能となる。なお、データ入力時は、トランジスタ３０１〜３０４はオフするように、それぞれのゲート電圧が制御される。また、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂからの出力をハイインピーダンス状態にするときも同様に、トランジスタ３０１〜３０４はオフに制御される。
【００３３】
メモリカード２０に電源投入後、メモリカード２０に対するコマンドにより高速モードに移行するまでの間は、この差動型インターフェース回路３０はディセーブル（disable）状態に制御されており、この間、コンタクトパッド２０５は、従来のメモリカード１０のコンタクトパッド１０５と同じ機能を果たしている。高速モードに移行後は、コンタクトパッド２０５は、「Ｌ」レベルもしくは「Ｈ」レベルの固定電位を出力するよう制御される。また、コンタクトパッド２０４、２０６はそれぞれ電源およびグランドのピンであり、所定電位がホスト機器より供給されている。このように、データを高速伝送するコンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂを、固定電位のコンタクトパッド２０５、２０４、２０６で包囲することにより、メモリカード２０の基板上およびソケットのコンタクトピンの構成上で不要な干渉を防ぐとともに、伝送路の特性インピーダンスを安定化させている。
【００３４】
コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂは、差動型インターフェース回路３０のみに接続されており、従来のＳＤメモリカードに含まれる従来のインターフェース回路には接続されない。したがって、従来のＳＤメモリカードのインターフェース回路が有する入出力静電容量より小さい入出力静電容量で差動型インターフェース回路３０を設計できる。つまり、コンタクトパッド２０５ａ、２０５ｂの静電容量は、従来のＳＤメモリカードのコンタクトバッドの静電容量より小さくすることが可能であり、それにより、より高速に動作させることが可能となる。
【００３５】
もう１つのデータ転送の系統であるコンタクトパッド２０１、２０２ａ、２０２ｂ、２０３および２０２を用いたデータ転送についても、基本的には、先のデータ転送の系統の場合と同様である。コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂに対してもインターフェース回路３０と同様の回路が接続されている。ただし、コンタクトパッド２０１は、コマンドによる高速モードへの移行後は、「Ｌ」レベルまたは「Ｈ」レベルの固定電位を出力するよう制御される。これにより、データを高速伝送するコンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂが、固定電位のコンタクトパッド２０１、２０３で挟まれ、よって、メモリカード２０の基板上およびソケットのコンタクトピンの構成上で不要な干渉を防ぐとともに、伝送路の特性インピーダンスを安定化させている。なお、コンタクトパッド２０１は、カードに電源が投入後、コマンドにより高速モードに移行するまでの間は、従来のＳＤメモリカードのコンタクトパッド１０１と同じ機能を果たす。
【００３６】
上記の構成により、各データ転送の系統で２．５GHzのレートでのデータ転送が可能となる。また、伝送データを平準化、即ち、データの「Ｌ」、「Ｈ」のバランスを改善するために、データの変調を行なったとしても、２５０MB/sのデータ転送性能が得られ、２系統のデータ転送のピンにより最大５００MB/sのデータ転送性能が得られる。
【００３７】
（メモリカードの活線挿抜の考慮）
本実施形態のソケット６０または従来のソケット５０の電源ピンや入力ピンに電圧が印加された状態で、本実施形態のメモリカード２０をソケット６０または５０に挿入した場合、従来のＳＤメモリカードの場合と同様、コンタクトパッド２０３（グランド）とコンタクトパッド２０４（電源）が最初にソケットのコンタクトピンと接続される。このとき、本実施形態のメモリカード２０において、増設されたコンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂは、いずれもハイインピーダンス状態になるべく設計されている。このため、ホスト機器側にもメモリカード側にもダメージを与える心配がない。
【００３８】
また、メモリカード２０が本実施形態のソケット６０に挿入され電源が供給され、差動型インターフェース回路３０が動作している状態において、メモリカード２０を抜去した場合、コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂとコンタクトピン６０２とがショートする可能性がある。しかし、コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂに接続されているデータ出力回路３２は、定電流源３０５、３０６によりその出力電流が制限されている。このため、例え、コンタクトパッド２０２ａ、２０２ｂとコンタクトピン６０２とがショートしたとしても、過大電流が流れることを防止でき、ホスト機器及びメモリカードの損傷を防止できる。同様に、本実施形態のメモリカード２０に対応するホスト機器がデータを出力し、そのデータをメモリカード２０が入力しているときも、ホスト機器内のデータ出力回路は、メモリカード２０内のデータ出力回路３２と同様、定電流源で出力電流が制限されているため、損傷を防止できる。つまり、メモリカード２０及び／またはホスト機器の動作中にメモリカード２０を抜去しても、メモリカード２０及びホスト機器の双方において破壊などのダメージを与えることはない。
【００３９】
４．メモリカードとソケットの接続状態
図７は、本実施形態のソケット６０に本実施形態のメモリカード２０が挿入されたときの接続状態を示した図である。メモリカード２０は、第２の切り欠き部２５ｂがスライダ６１の突起部６１ａと当接した状態でバネ６２が最大限縮んだ位置まで挿入される。このように、本実施形態のソケット６０内において挿入されることで、ソケット６０の各コンタクトピンがメモリカード２０の対応する各コンタクトパッドに電気的に接続される。これにより、メモリカード２０において高速モードの動作が可能となる。
【００４０】
図８は、本実施形態のソケット６０に従来のメモリカード１０が挿入されたときの接続状態を示した図である。従来のメモリカード１０は切り欠き部１５がスライダ６１の突起部６１ａと当接した状態でバネ６２が最大限縮んだ位置まで挿入される。ここで、図７に示す場合と比較した場合、本実施形態のメモリカード２０の方が、切り欠き部２５ｂによる段差（ｄ）の分だけ、図８に示す従来のメモリカード１０よりも、より深くソケット６０内に挿入されていることが理解できる。すなわち、従来のメモリカード１０は本実施形態のソケット６０に対してより浅く挿入されることから、結果として、ソケット６０のコンタクトピン６０２ａ、６０２ｂ、６０５ａ、６０５ｂは、従来のメモリカード１０のいずれのコンタクトパッドにも接続されない。
【００４１】
このように、本実施形態のソケット６０はスライダ６１の突起部６１ａによりメモリカードの切り欠き部の形状の違いを検出して、メモリカードを形状に応じた所定の固定位置に導く。つまり、本実施形態のメモリカードの切り欠き部の形状を従来のメモリカードのものと異ならせることで、本実施形態のメモリカード２０と従来のメモリカード１０の判別が可能となり、メモリカードとソケットのコンタクトピンとの接続状態を変更することが可能となる。
【００４２】
仮に、このような機能がなければ、従来のメモリカード１０を本実施形態のソケット６０に挿入したときに、メモリカード１０のコンタクトパッド１０２、１０５がそれぞれ、ソケットの３個のコンタクトピン６０２ａ、６０２、６０２ｂ及び６０５ａ、６０５、６０５ｂに接続されてしまう。よって、これらの３個のコンタクトピン６０２ａ、６０２、６０２ｂ及び６０５ａ、６０５、６０５ｂはそれぞれ、ホスト機器の配線とその先のＬＳＩの端子に接続されてしまい、高速動作が不可能となる。すなわち、余分なピンが接続され、従来のＳＤメモリカードと従来のソケットの組合せで動作させる場合よりも、メモリカードに大きな負荷が接続されるため、従来通りの高速性能が維持できなくなる。本実施形態のメモリカード２０の特有の切り欠き部分２５ｂ及びソケット６０のスライダ６１の突起部６１ａにより、この問題を回避できる。
【００４３】
（ソケットの別の構成例）
図９に、本実施形態のメモリカードに対応したソケットの別の構成例を示す。同図に示すソケット７０は、本実施形態のメモリカード２０の切り欠き部２５の形状に対応した形状に形成され、メモリカード２０が最も奧まで挿入されたときに切り欠き部２５ａ、２５ｂの双方に当接する形状を有する停止部７２を有する。この停止部７２は、前述のスライダ６１の突起部６１ａと同様の機能を有する。すなわち、メモリカード２０がソケット７０に挿入された場合、図１０に示すように、メモリカード２０の第２の切り欠き部２５ｂがソケット７０の停止部７２の第２の部分７２ａに当接するまで、メモリカード２０がソケット７０に深く挿入される。一方、従来のメモリカード１０がソケット７０に挿入された場合、図１１に示すように、メモリカード１０の切り欠き部１５がソケット７０の停止部７２の段差部７２ａに当接するところで、メモリカード２０が固定される。このように、突出した段差部７２ａを設けることで、メモリカードの切り欠き部分の形状を検出でき、本実施形態のメモリカードを従来のメモリカードよりも、より奥深くソケット内に挿入可能とする。これにより、本実施形態のメモリカードと従来のメモリカードとの間で、メモリカードとソケットのピンの電気的接続状態を異ならせることができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態のメモリカードに対応した本実施形態のソケットは、メモリカードの形状に基づき、メモリカードの挿入位置（挿入の深さ）を異ならせることを可能とする。すなわち、本実施形態のメモリカードの少なくとも一部の形状に基づいて、ソケット内でのメモリカードの挿入位置を、深くしたり、浅くしたりすることで、ソケットとメモリカードのピンの電気的接続状態を切り替えるようにする。
【００４５】
（本実施形態のメモリカードと従来のソケットの接続状態）
図１２は、従来のソケット５０に本実施形態のメモリカード２０が挿入されたときの接続状態を示した図である。メモリカード２０が固定された位置において、本実施形態のメモリカード２０において従来のメモリカード１０のものと同じ機能を果たすピンが、すべて、従来のメモリカード１０に対応する従来ソケットのコンタクトピン５０１〜５０９に接続される。このため、従来のメモリカードに対応するホスト機器でも、本実施形態のメモリカード２０を従来のメモリカードと同様に使用することができる。
【００４６】
５．まとめ
【００４７】
本実施形態によれば、従来のメモリカードにおける一部のピン（コンタクトパッド）についてそのピンが設けられていた領域に、並置した第１及び第２のピンと、それら２つのピンの後方に位置する第３のピンとを設ける。このようなピン構成により、高速動作モードにおいては、第１及び第２のピンに差動信号を伝送するとともに第３のピンを所定電位に固定し、通常モードにおいては、第１及び第２のピンをハイインピーダンスにするとともに、第３のピンを所定の信号（コマンド／レスポンス、クロック）の伝送に用いることが可能となる。これにより、高速なデータ伝送が可能となる。
【００４８】
具体的には、従来のＳＤメモリカードの場合、データの伝送クロックの周波数は、１００MHz程度が実用上の最大であり、データ転送レートは５０MB/s程度が最大である。一方、本実施形態の方法を用いた場合、２．５GHz程度のデータの伝送クロックが可能になる。また、データの「Ｌ」、「Ｈ」のバランスを改善するために、データの変調を行なったとしても、シリアルで転送して、約２５０MB/sのデータ転送レートが可能となり、５倍の高速性効果が期待できる。さらに、データは２つのビットに分割し、同時に２つの、ペアとなるコンタクトパッド群から伝送できるので、１０倍の高速性効果が期待できる。また、さらにデータの伝送クロックの周波数を上げることも可能なので、上記以上の効果も期待できる。
【００４９】
また、高速化に対応したＳＤメモリカードでも、従来のホスト機器で制御できる動作モードを保持し、従来のホスト機器のソケットのコンタクトピンに接続できる本発明を適用することで、従来のホスト機器との互換性を保つことが可能になる。
【００５０】
さらに、挿入方向の先頭の辺の端にある切り欠き形状が、切り欠き形状途上で段差を持ち二段形状になっており、２段の切り欠き形状の内、側面側が後方側に所定の寸法だけ後退していることにより、本発明のカードに対応するソケットでは、従来のメモリカードを挿入しても、不用意に負荷静電容量が増えることがなく、従来のメモリカードの速度性能を維持することが可能になる。
【００５１】
また、本実施形態のソケットは、メモリカードの切り欠き部の形状を検出し、その形状に応じて、メモリカードの挿入位置の深さを異ならせ、以て、ソケットのコンタクトピンとメモリカードのコンタクトパッドの電気的な接続状態を異ならせる。よって、本実施形態のメモリカードは従来のメモリカードと異なる形状の切り欠き部を有するため、本実施形態のソケットは、本実施形態のメモリカードに対応しつつ、従来のメモリカードにも対応することができる。
【００５２】
なお、本実施形態での説明は、ＳＤメモリカードでのデータ転送性能の大幅な改善の説明をしたが、ＳＤＩＯカードでも同様に本発明の思想を適用することで、互換性を保ちつつ、データ転送性能を改善できる。
【００５３】
また、上記説明では、メモリカードとしてＳＤメモリカードを一例として用いたが、メモリカードはこれに限られず、内部に集積回路を有し、同一平面上にコンタクトパッドを形成するものであれば、他の形式のものでもよい。例えば、メモリスティック、スマートメディア、ｘＤピクチャカード等でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のメモリカードは、従来との互換性を確保しつつデータ伝送の高速化を可能できるため、高速なデータ伝送が要求されるアプリケーションにおいて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態のメモリカードの斜視図
【図２】本発明の実施形態のメモリカードの平面図、背面図、側面図、前面図
【図３】本発明の実施形態のメモリカードのコンタクトパッドが配置された部分を示した図
【図４】本発明の実施形態のメモリカードの各ピンの名称と意味付けを示した図
【図５】本発明の実施形態のメモリカードに対応したソケットの構成を示す図
【図６】本発明の実施形態のメモリカードに含まれる差動型インターフェース回路の構成図
【図７】本発明の実施形態のソケットに本発明の実施形態のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図８】本発明の実施形態のソケットに従来のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図９】本発明の実施形態のメモリカードに対応したソケットの別の構成を示す図
【図１０】本発明の実施形態の別の構成のソケットに本発明の実施形態のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図１１】本発明の実施形態の別の構成のソケットに従来のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図１２】従来のソケットに本発明の実施形態のメモリカードが挿入されたときの接続状態を示す図
【図１３】従来の実施形態のメモリカードのコンタクトパッドが配置された部分を示した図
【図１４】従来のメモリカードに対応したソケットの構成を示す図
【図１５】従来のメモリカードの各ピンの名称と意味付けを示した図
【符号の説明】
【００５６】
１０ 従来のメモリカード
１５ 従来のメモリカードの切り欠き部
２０ 本発明の実施形態のメモリカード
２５、２５ａ、２５ｂ 本発明の実施形態のメモリカード切り欠き部
３０ 差動型インターフェース回路
３１ 差動入力回路
３２ データ出力回路
５０ 従来のソケット
５２ 停止部
６０、７０ 本発明の実施形態のソケット
６１ スライダ
６１ａ 突起部
６２ ばね
７２ 停止部
７２ａ 停止部の段差部
２５ａ 第１の切り欠き部
２５ｂ 第２の切り欠き部
１０１〜１０９ 従来のメモリカードのコンタクトパッド
２０１〜２０９、２０２ａ、２０２ｂ、２０５ａ、２０５ｂ 本発明の実施形態のメモリカードのコンタクトパッド
５０１〜５０９ 従来のソケットのコンタクトピン
６０１〜６０９、６０２ａ、６０２ｂ、６０５ａ、６０５ｂ 本発明の実施形態のソケットのコンタクトピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を格納する記憶素子を内蔵し、さらに前記記憶素子に記録すべき情報または前記記憶素子から読み出した情報に関する電気信号を入出力するためのコンタクトパッド群を長さ方向の前方端に有したメモリカードにおいて、
メモリカードの幅方向に並置された第１及び第２のコンタクトパッドと、メモリカードの長さ方向において前記第１及び第２のコンタクトパッドの後方に配置された第３のコンタクトパッドとからなる３分割コンタクトパッド群を少なくとも１組含む
ことを特徴とするメモリカード。
【請求項２】
前記３分割形状コンタクトパッド群と、隣接するコンタクトパッドとをリブで隔離したことを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項３】
前記メモリカードの長さ方向の前方端に切り欠き形状を有し、該切り欠き形状はメモリカードの側面側において所定長だけ長さ方向の後方に後退した段差を有した形状であることを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項４】
前記メモリカードは第１の動作モードと、前記第１の動作モードよりも高速で動作する第２の動作モードを有し、前記第３のコンタクトパッドは、前記第１の動作モードでの動作中は所定の信号を伝送し、前記第２の動作モードで動作中は所定電位に固定されることを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項５】
前記３分割形状コンタクトパッド群に隣接するコンタクトパッドが、グランドもしくは電源または所定の固定電圧に接続可能なことを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項６】
前記第１及び第２のコンタクトパッドのそれぞれに接続される静電容量は、前記第３のコンタクトパッドに接続される静電容量よりも小さい、ことを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項７】
前記第１及び第２のコンタクトパッドに接続された、トランジスタを含む差動型インターフェース回路をさらに備え、前記差動型インターフェース回路は、前記トランジスタをオフすることでハイインピーダンスを出力することを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項８】
前記第１及び第２のコンタクトパッドを介して高速差動データを伝送する際、前記第３のコンタクトパッドが所定の固定電位に接続可能なことを特徴とする請求項７記載のメモリカード。
【請求項９】
前記差動型インターフェース回路は出力電流を制限する手段を有することを特徴とする請求項７記載のメモリカード。
【請求項１】
情報を格納する記憶素子を内蔵し、さらに前記記憶素子に記録すべき情報または前記記憶素子から読み出した情報に関する電気信号を入出力するためのコンタクトパッド群を長さ方向の前方端に有したメモリカードにおいて、
メモリカードの幅方向に並置された第１及び第２のコンタクトパッドと、メモリカードの長さ方向において前記第１及び第２のコンタクトパッドの後方に配置された第３のコンタクトパッドとからなる３分割コンタクトパッド群を少なくとも１組含む
ことを特徴とするメモリカード。
【請求項２】
前記３分割形状コンタクトパッド群と、隣接するコンタクトパッドとをリブで隔離したことを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項３】
前記メモリカードの長さ方向の前方端に切り欠き形状を有し、該切り欠き形状はメモリカードの側面側において所定長だけ長さ方向の後方に後退した段差を有した形状であることを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項４】
前記メモリカードは第１の動作モードと、前記第１の動作モードよりも高速で動作する第２の動作モードを有し、前記第３のコンタクトパッドは、前記第１の動作モードでの動作中は所定の信号を伝送し、前記第２の動作モードで動作中は所定電位に固定されることを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項５】
前記３分割形状コンタクトパッド群に隣接するコンタクトパッドが、グランドもしくは電源または所定の固定電圧に接続可能なことを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項６】
前記第１及び第２のコンタクトパッドのそれぞれに接続される静電容量は、前記第３のコンタクトパッドに接続される静電容量よりも小さい、ことを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項７】
前記第１及び第２のコンタクトパッドに接続された、トランジスタを含む差動型インターフェース回路をさらに備え、前記差動型インターフェース回路は、前記トランジスタをオフすることでハイインピーダンスを出力することを特徴とする請求項１記載のメモリカード。
【請求項８】
前記第１及び第２のコンタクトパッドを介して高速差動データを伝送する際、前記第３のコンタクトパッドが所定の固定電位に接続可能なことを特徴とする請求項７記載のメモリカード。
【請求項９】
前記差動型インターフェース回路は出力電流を制限する手段を有することを特徴とする請求項７記載のメモリカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１３】
【図１５】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１３】
【図１５】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２５２０３６（Ｐ２００９−２５２０３６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１００６５２（Ｐ２００８−１００６５２）
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]