JP4864140B2 - Ｅｓｄ保護付きコネクタ - Google Patents

Description

本発明は概して取り外し可能な不揮発性メモリデバイスの使用および構造に関し、特に他の電子システムとインタフェース接続するための標準コネクタを有する不揮発性メモリデバイスに関する。

不揮発性のメモリカードを含む電子回路カードは、多くの既知の基準にしたがって市販されている。メモリカードは、大量のデータを記憶するために、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルスチールカメラ、デジタルムービーカメラ、携帯オーディオプレーヤーおよび他のホスト電子装置に用いられる。このようなカードは通常、メモリセルアレイの動作を制御するとともにカードが接続されるホストとインタフェース接続するコントローラとともに、書換え可能な不揮発性の半導体メモリセルアレイを含有している。同一タイプのカードのいくつかは、このタイプのカードを受け入れるために設計されたホストカードスロットにおいて互換性がある場合がある。しかしながら、多くの電子カード基準の開発によって、種々の度合いで相互に互換性のない異なるタイプのカードが作成されてきた。ある基準にしたがって作成されたカードは通常、別の標準のカードで動作するように設計されているホストでは使用できない。メモリカード基準としてはPCカード、CompactFlashカード（CFカード）、SmartMedia（登録商標）カード、MultiMediaCard（MMC）、Secure Digital（SD）カード、miniSDカード、Subscriber Identity Module（SIM）、Memory Stick、Memory Stick DuoカードおよびTransFlashメモリモジュール基準が挙げられる。

小型の携帯型の書換え可能な不揮発性メモリもまた、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタを介してコンピュータや他のタイプのホストとインタフェース接続するために作られてきた。これらは、特に上記されたメモリカードのうちの１つのレセプタクルスロットがない場合には、パーソナルコンピュータの前部で使用可能な１つ以上のＵＳＢコネクタを有するユーザーにとって特に便利である。このようなデバイスはまた、携帯型デバイスを含むＵＳＢレセプタクルを有する種々のホストシステム間でデータを転送するのに非常に有用である。ＵＳＢインタフェースの機械的及び電気的な詳細は、２０００年４月２７日付けの「Universal Serial Bus Specification」改訂版２．０に提供されている。ＵＳＢコネクタは概して、ピンを含有する開口を取り囲む金属シェルを特徴としている。この金属シェルは、ＵＳＢレセプタクルに挿入される場合に接地接続する。登録商標「Cruzer（登録商標）」を付してSanDisk Corporationから市販されている複数のＵＳＢフラッシュドライブ製品がある。ＵＳＢフラッシュドライブは通常、上記のメモリカードより大きく、またこれらとは異なる形状である。

取り外し可能なメモリユニット（カード、ＵＳＢフラッシュドライブおよび他のユニット）は概して標準コネクタを備えている。このようなコネクタは、損傷を受けやすいことがある。このようなコネクタをカバーするキャップを使用して、コネクタを保護することがある。しかしながら、このようなカバーがメモリユニットから分離可能な場合、紛失したり損傷を受けやすいことがある。１つの代替例では、メモリユニットのハウジング内に格納されるコネクタを設けることによって保護することがある。このようなユニットの例として、SanDisk CorporationのCruzer（登録商標）チタンＵＳＢフラッシュドライブがある。物理的保護を提供するために、フラッシュドライブのハウジングは、鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、亜鉛、適切な合金や他の適切な金属などの金属から作られてもよい。

格納式コネクタ付きのユニットは概して、ユーザーが格納位置と伸長位置の間でコネクタを手動でスライドさせることが可能なハウジングの外側に特徴を有している。格納位置では、コネクタはハウジング内に収められており、ハウジングによって保護されている。伸長位置では、コネクタはハウジングの開口を介して伸び、レセプタクルに差し込み可能となる。このような開口は概してコネクタよりもわずかに大きく作られており、大きな摩擦又は拘束がない状態で、自由に伸長および格納できるようにコネクタの周囲にいくらかの隙間が設けられている。

正常な環境において、帯電が導電性のハウジングに生じ、静電放電（ＥＳＤ）の問題を引き起こすことがある。ＥＳＤは、導電性のハウジング及びハウジングに電気的に接続されている本体に生じ得る一時的な電荷の放電である。これにより、ハウジングはグランドよりも高い電位になり、放電用の接地経路を必要とする。このため、多くの電気／電子システムは、ＥＳＤ保護回路を備えている。これらの回路は、導電性のハウジングに生じ得る不要で一時的な電荷がメモリシステム内の高感度な部品に入り込むのを防止し、ひいてはメモリデバイスの損傷や不具合を防止する。ＥＳＤ保護設計の１つの手法は、コネクタの金属シェルを介してシャーシ（ＰＣ）グランドに接地経路を設けることである。

コネクタとハウジングとの間に設けられる導電性のバネは、ハウジングとコネクタの金属シェルとの間に導電性経路を提供する。これにより、ハウジングと金属シェルは同一の電位に維持される。コネクタがレセプタクルに接続されると、金属シェルは接地接続され、ハウジング上の電荷は導電性のバネを介して導電性シェルに放電される。このようにして、メモリシステムは静電放電のダメージから保護される。１つの例では、導電性のバネは、コネクタの金属シェルと一体的に形成される。

本発明の種々の態様のさらなる観点、利点、特徴および詳細は、以下の実施形態の説明に含まれている。この説明は、添付の図面と併用して考慮されるべきである。
ここで参照されているすべての特許、特許出願、記事、マニュアル、基準、仕様、他の出版物および事柄は、全体を参照してここに組み込まれる。

本発明の実施形態に沿っており、格納式ＵＳＢコネクタを有する取り外し可能なフラッシュメモリユニットを示す。 コネクタが搭載されるスライド式ＰＣＢを含む図１の取り外し可能なフラッシュメモリユニットの断面図を示す。 コネクタから伸びる導電性のバネを含むコネクタが格納位置にある図１の取り外し可能なフラッシュメモリユニットの側部断面図を示す図である。 コネクタが伸長位置にある図３Ａの取り外し可能なフラッシュメモリユニットの断面図を示す。 ２つのバネを含む図１のＵＳＢコネクタの金属シェルを示す。 図４Ａの金属シェルの側面図を示す。 図４Ａの金属シェルの上面図を示す。

図１は、ハウジング１０１から伸びる格納式ＵＳＢコネクタ１０３を有する取り外し可能なフラッシュメモリユニット（フラッシュドライブ）１００の一例を示している。ハウジング１０１は、本実施例においては導電性の金属で形成されている（例えば、銅合金や鋼鉄）。ハウジング１０１は、金属の上蓋と金属の底蓋からなり、それらは共に接合されている。他の構成もまた可能であり、ハウジングは、いくつかの絶縁性の部品を含む場合でも導電性であるとみなすことができる。コネクタ１０３はハウジング１０１の開口によってハウジング１０１から伸びることができ、コネクタ１０３はレセプタクルに差込み可能となる。ＵＳＢ基準に基づいた適切なレセプタクルは概して、パーソナルコンピュータおよび他のデバイスに設けられている。

図２は、図１のＸ−Ｙ平面に沿った取り外し可能なフラッシュメモリユニット１００の断面図を示している。ＵＳＢコネクタ１０３は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２０５の一方の端部に取り付けられている。コントローラ２０２及びメモリ２０１もまた、ＰＣＢ２０５に取り付けられている。コントローラ２０２及びメモリ２０１は、本実施例ではメモリシステムを形成する。他の部品がメモリシステムの一部としてＰＣＢ２０５に取り付けられることもある。ＵＳＢコネクタ１０３は導電体（図示せず）によってコントローラ２０２に接続されており、コントローラ２０２とフラッシュメモリ２０１もまた接続されている。図２には、ＰＣＢ２０５がスライドされ得るハウジング１０１内の容積２０７が示されている。ＰＣＢ２０５が後方にスライドして容積２０７を占有すると、コネクタ１０３はＰＣＢ２０５とともにスライドし、コネクタ１０３はハウジング１０１内に格納される。

図３Ａは、取り外し可能なフラッシュメモリユニット１００の一部の縦断面図（図１のｘ軸に直交する平面に沿った）を示す。図１及び図２と異なり、図３Ａは、ハウジング１０１内の格納位置にあるコネクタ１０３を示している。図３Ａは、コネクタ１０３から伸びるとともにハウジング１０１に接触するバネ３１０を示している。本実施例では、バネ３１０が導電性の金属で形成されており、導電性経路がコネクタ１０３とハウジング１０１間に形成され、この導電性経路が所望のＥＳＤ保護を提供する。他の例では、導電性のバネが他の形態を有することができる。例えば、導電性のバネがコネクタの底面または側面から延びていてもよい。また、導電性のバネがハウジングから伸びていてもよい。本実施例では、バネ３１０は、コネクタ１０３が格納位置にある場合にハウジング１０１に接触している。しかし、他の例では、バネは、伸長位置にある場合にのみハウジングに接触してもよい。

図３Ｂは、図３Ａと同じ図面におけるフラッシュメモリユニット１００の一部を示している。しかし、図３Ｂでは、コネクタ１０３は伸長位置にあり、ハウジング１０１から突出している。バネ３１０が縁部３２０によってハウジング１０１に接触している様子が示されている。コネクタ１０３が前方にスライドすると、バネ３１０は縁部３２０によって押圧され、変形され得る。バネ３１０は弾性的に変形しているので、コネクタ１０３が格納状態に戻されると、バネ３１０は元の位置に戻る。バネ３１０が変形すると、バネ３１０が縁部３２０を押圧して、ハウジング１０１との間に低抵抗の金属間接触を形成する。したがって、伸長位置では、コネクタ１０３は導電性の低抵抗経路によってハウジング１０１に接続されている。また、格納位置、及び伸長位置と格納位置との間の全ての位置において、バネ３１０はコネクタ１０３とハウジング１０１との間の接続を維持する。これにより、ハウジング１０１内の電気部品を介する経路よりも小さい抵抗を有する静電放電用の経路が得られる。ハウジング１０１に生じたと思われる静電気は、コネクタ１０３がレセプタクルに挿入されると、ハウジング１０１からコネクタ１０３に直接放電される。レセプタクルにコネクタ１０３が挿入され、フラッシュメモリユニット１００が使用される際には、コネクタ１０３の金属シェルはシャーシグランドに接続される。したがって、体に静電気がある人物がハウジング１０１に触れると、静電気は、ハウジング１０１内の電子部品を通過することなく、ハウジング１０１からコネクタ１０３に放電される。バネ３１０は、静電放電用の代替の経路を提供するので、ハウジング１０１内の部品を介して放電するのではなく、電流は上述の低抵抗経路によってコネクタ１０３に直接通過する。本実施例では、コネクタ１０３が伸長位置、格納位置および全ての中間位置にある場合常に、バネ３１０は導電性の低抵抗経路を維持する。

図示された例では、コネクタ１０３はＰＣＢ２０５に取り付けられているので、コネクタ１０３はＰＣＢ２０５から離れて移動できない。しかしながら、他の実施形態では、ＵＳＢコネクタは、メモリシステムの部品の一部または全てから独立して移動可能であり、また常にＰＣＢに取り付けられていなくてもよい。本発明は、ＰＣＢに取り付けられているコネクタに限定されない。

バネはハウジング１０１に設けられていてもよく、コネクタ１０３に設けられていてもよい。代替として、導電性経路を提供するバネを含む追加の構造が設けられていてもよい。ＵＳＢコネクタでは、コネクタの金属シェルは概して、コネクタがレセプタクルに接続されるときに、グランドへの経路を提供する。この金属シェルは概して、データ伝送用のピンを含有する中央開口の周囲を取囲む金属シートで形成されている。本実施例では、バネ３１０は、コネクタ１０３の金属シェルと一体的に形成されている。つまり、バネ３１０は、コネクタ１０３の金属シェルを形成するのと同じ金属シートで形成されている。

図４Ａは、ハウジング１０１に取り付けられる前のコネクタ１０３の金属シェル４３０を示している。図４Ａは、金属シェル４３０から伸びるバネ３１０及びバネ４３２を示している（バネ４３２は先行の図面では見えていない）。バネ３１０およびバネ４３２は両方とも同じ目的を果たす。異なる例では異なる数のバネが使用されることもある。１つのバネで十分な場合もあるが、２つ、３つまたはそれ以上のバネが使用されることもある。バネは、金属シェル４３０のいずれの側に配置されてもよい。図４Ａは、金属シェル４３０で形成されたバネ３１０を示している。バネ３１０は、金属シェル４３０の一部を構成する細長い金属片であり、この金属片は金属シェル４３０の長手方向（図１のＹ方向に沿った方向）に伸びている。バネ３１０は、一方の端部において金属シェル４３０の残りの部分（バネ３１０を構成しない部分）に取り付けられている。もう一方の端部は金属シェル４３０から上方に曲げられているので、金属シェル４３０の上面の上方を延びている。したがって、ハウジングの開口が標準サイズのコネクタに隙間を提供する場合でも、バネ３１０は隙間を橋架けする程度に十分に伸びており、導電性経路を維持する。バネ３１０は弾性的に変形するため、反復動作を通してハウジング１０１との良好な接触を維持し、またコネクタ１０３の移動と干渉しない。バネは任意の適切な形状に形成されてもよく、また直線状でも曲線状でもよい。バネをコネクタの金属シェルと一体的に形成することによって、コネクタとハウジングの間に導電性の低抵抗経路を形成する単純かつ信頼性の高い構造を提供する。

図４Ｂは、金属シェル４３０の側面図を示す。バネ３１０が金属シェル４３０の上面から０．７５ｍｍ上方に伸びている様子が示されている。これは、金属シェル４３０とハウジング１０１との間の隙間を橋架けするのに十分に伸びている。しかしながら、バネは、異なるハウジングに対しては異なる程度に伸びて形成されてもよく、またこの図面の寸法は例示にすぎない。

図４Ｃは、金属シェル４３０の上面図を示す。バネ３１０、４３２が、長手方向に６．７５ミリメートル伸び、かつ１．０ミリメートルの幅を有する様子が示されている。他の寸法もまた使用可能である。例えば、１ミリメートル（１ｍｍ）より長い幅を有するシングルスプリングもまた使用可能であり、十分に小さい抵抗を与えることも可能である。

他の例では、類似のバネがＵＳＢコネクタ以外のコネクタに追加されてもよく、このコネクタに対して移動するハウジングや他の導電性の部品への良好な接続を提供することができる。例としては、種々のタイプのメモリカードおよび他の電子デバイスに設けられるコネクタが挙げられる。本発明は、ＵＳＢコネクタに限定されず、異なる基準にしたがったコネクタに用いられてもよい。例えば、ファイヤーワイヤー（FireWire）コネクタにも同様に、必要に応じてバネが備わっていてもよい。
本発明の種々の態様が実施形態およびその変形例に関して説明してきたが、本発明は添付の請求項の全範囲内の保護を目的としている点が理解されるであろう。

Claims (22)

1. ユニバーサル・シリアル・バスの不揮発性のメモリユニットを形成する方法であって、
   不揮発性メモリシステムを形成する工程と、
   不揮発性メモリシステム用の導電性のハウジングを形成する工程と、
   金属シェルを含むユニバーサル・シリアル・バスコネクタを形成する工程と、
   導電性のバネを形成する工程と、
   前記バネが前記金属シェルと前記ハウジングとの間に導電性経路を形成するように、前記不揮発性メモリシステムと前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタを前記ハウジング内に配置する工程と、を備える方法。
2. 前記導電性のバネが、前記金属シェルと一体的に形成される請求項１に記載の方法。
3. 前記金属シェルが、第１方向に伸びる中央開口を取囲む金属シートで形成されており、
   前記バネがその金属シートの一部で形成されており、その一部が前記第１方向に伸びている請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記バネが中央開口から外側に向けて伸びている請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 取り外し可能な不揮発性メモリを形成する方法であって、
   不揮発性メモリセルアレイ及びメモリコントローラを含むメモリシステムをプリント回路基板に形成する工程と、
   コネクタから伸びるバネを有するコネクタをプリント回路基板に取り付ける工程と、
   前記プリント回路基板を導電性のハウジング内に配置し、前記バネをその導電性のハウジングに接触させる工程と、を備える方法。
6. 前記プリント回路基板は、前記導電性のハウジング内に移動範囲を有しており、
   その移動範囲は、前記コネクタが前記ハウジング内にある第１位置と前記コネクタの少なくとも一部が前記ハウジングの外にある第２位置との間である請求項５に記載の方法。
7. 前記バネが、前記第１位置、前記第２位置、及び前記第１位置と前記第２位置との間の中間位置において、前記導電性のハウジングとの接触を維持する請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記コネクタがユニバーサル・シリアル・バスコネクタである請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタが金属シェルを含んでおり、前記バネが金属シェルと一体的である請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記コネクタが、前記コネクタから伸びる少なくとも１つの追加のバネを有する請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. ユニバーサル・シリアル・バスの不揮発性のメモリユニットであって、
    フラッシュメモリセルアレイを含む不揮発性メモリシステムと、
    フラッシュメモリシステムを囲む導電性のハウジングと、
    フラッシュメモリシステムに接続されているユニバーサル・シリアル・バスコネクタと、を備えており、
    前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタは、格納位置と伸長位置の間で前記導電性のハウジングに対して移動可能であり、導電性のバネが前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタと前記導電性のハウジングとの間に伸びて前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタと前記導電性のハウジングとの間に導電性経路を形成するメモリユニット。
12. 前記バネは、前記コネクタが伸長位置、格納位置、及び伸長位置と格納位置の間のすべての位置において、前記導電性のハウジングと前記コネクタとの間に導電性経路を形成する請求項１１に記載のメモリユニット。
13. 前記バネが前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタと一体的である請求項１１又は１２に記載のメモリユニット。
14. 前記バネが、前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタの金属シェルの一部で形成されている請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のメモリユニット。
15. 前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタが伸長位置にあるときに、前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタと前記導電性のハウジングとの間を伸びて、前記ユニバーサル・シリアル・バスコネクタと前記導電性のハウジングとの間に少なくとも１つの追加の導電性経路を形成する少なくとも１つの追加の導電性のバネをさらに備える請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のメモリユニット。
16. 前記不揮発性メモリシステムがプリント回路基板上に形成されている請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のメモリユニット。
17. 前記コネクタが前記プリント回路基板に取り付けられており、前記プリント回路基板は前記コネクタと共に移動可能である請求項１６に記載のメモリユニット。
18. 取り外し可能な不揮発性メモリユニットであって、
    半導体基板上の不揮発性メモリセルアレイと、
    半導体基板を取り囲んで伸びる導電性のハウジングと、
    複数のピンを有し、不揮発性メモリセルアレイと通信しており、第１位置において前記ハウジング内に格納され、第２位置において前記ハウジングから伸びているコネクタと、
    前記ハウジングと前記コネクタの一部とを電気的に接続する導電性経路を形成するバネと、を備える取り外し可能な不揮発性メモリユニット。
19. 前記コネクタがユニバーサル・シリアル・バスコネクタである請求項１８に記載の取り外し可能な不揮発性メモリユニット。
20. 前記コネクタの一部が金属シェルであり、前記バネがその金属シェルと一体的である請求項１８又は１９に記載の取り外し可能な不揮発性メモリユニット。
21. 前記不揮発性メモリセルアレイがフラッシュメモリアレイを形成する請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の取り外し可能な不揮発性メモリユニット。
22. 前記半導体基板と前記コネクタがプリント回路基板に取り付けられる請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の取り外し可能な不揮発性メモリユニット。