专利名称：Sd/mmc卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于诸如个人数字助理、数码相机等的便携式计算机设备的存储和接口卡。更具体地说，它涉及安全数字(SD，securedigital)或多媒体存储卡(MMC，multimedia memory card)类型的卡，该卡满足现有尺寸标准，但具有增强的部件封装密度。
背景技术：
计算机技术中部件小型化的发展现在允许非常小的可作为个人物品在例如公文包或衣服口袋中携带的便携式单元。市场上可获得各种这样的设备。其中商业中公知的是PDA、个人PC、数码相机、蜂窝电话、智能电话等。为了方便起见，下面将这些便携式设备通称为PDA。然而，该术语应当被认为是指任何便携式电子设备。
为了扩展这些设备的功能容量，许多设备装备有用于容纳有源集成电路卡的插槽。在所谓的SD生产技术中，这些插槽被命名为安全数字或SD插槽，并且卡被命名为SD卡。当一个单元具有I/O性能时，该卡被称为SDIO卡。
一项竞争技术、MMC存储技术使用与存储介质非常相似的卡。在下面的描述中，将使用通用术语“PDA卡”来指适用于这些技术和预期的新技术的卡。
在刚刚提到的两种已建立的技术中，已建立了用于卡的形状系数的标准。这允许便携式设备的制造商对于便携式单元中的插槽具有共同的尺寸和插针(contact pin)配置。
SD标准和MMC标准均规定了32×24mm的长×宽。SD卡的厚度标准是2.1mm。标称MMC卡厚度为1.4mm。
使用它们的PDA卡和便携式单元的复杂性随着添加更多功能而增加了。这些设备现在提供音频、图像、视频和文件存储能力。它们还使用SDIO接口卡与无线LAN连接。SDIO卡带有RF集成电路。刚刚提到的其他应用典型地通过大容量存储电路支持。
这些电路在单个PDA卡上的组合对于PDA卡设计者提出了挑战。最大长度×宽度对于PDA卡上的集成电路(IC)的设计设置了严格的限制。许多对于更有效部件封装密度的工作集中在这些尺寸、即卡面积上。例如，美国专利申请第10/839,901号描述并请求保护PDA卡扩展，其中该卡的一部分突出插槽之外。该部分具有无限制的厚度，并且可将各种IC结构容纳在该卡扩展部分中。
然而，申请人已经认识到插槽内的最大高度以及包含在该插槽内的PDA卡部分的相应最大厚度也是受到限制的。例如，最近的PDA应用添加、即插即用网络接口使用具有滤波器和振荡器的卡，该滤波器和振荡器为大部件，具有典型为0.8-1.2mm范围的高度。认识到，对于许多应用来说期望有最多的PDA卡和PDAIC容纳在插槽内并满足厚度标准，当前PDA卡配置的许多版本不容纳高度大于约0.8mm的IC部件。
发明内容
申请人已经设计出一种高密度PDA集成电路卡，它部分克服了对于PDA卡上的IC部件的高度限制。申请人通过在两层上构建印刷电路板平台来实现。申请人认识到卡的接触焊盘端应当满足最大厚度1.4mm，而剩余的卡部分仅被限制在最大厚度2.1mm。通过形成具有两层的分层平台而利用该差异。将大的IC部件置于两层平台的下层。将小的部件置于上层。卡的上层部分保持在1.4mm限制内，而下层部分保持在2.1mm限制内。所述层可以包括两个印刷电路板(PCB)，或一个具有两层的整体PCB组件(assembly)。
图1是举例说明在卡的内部高度不足以容纳大的IC部件的问题的现有技术中PDA卡的一部分的示意图；图2是示出根据本发明的一个实施例容纳大和小的IC部件的分层平台的与图1相似的图；图3是示出层之间的电相互连接的与图2相似的图；图4是示出包括一整体结构的分层平台的与图2相似的图；以及图5是另一分层PCB结构的示意表示。
具体实施例方式
参考图1，示出了PDA卡的一部分，具有印刷电路板(PCB)10、底部塑料覆盖层(cover)11和顶部塑料覆盖层12。PDA卡组件典型地模制在塑料包装(通常为顶部和底部覆盖层)内，所述塑料包装典型地为环氧树脂或其它硬聚合物。这种包装在本领域内是公知的并被广泛使用。在PCB上安装数字部件和器件，诸如电容器、电感器、振荡器、滤波器、IC芯片等。对于具有无线接口的器件、例如SDIO802.11b卡，该卡将具有相对大的RF IC和器件。
在图1中，通过举例方式示出了三个部件16、17和18。典型地，在PCB 10上存在许多其他部件，位于未示出的部分上。可以用各种方式安装它们，例如，表面安装、倒装晶片球型网格阵列(BGA，ballgrid array)等。接触片(contact finger)14被示出沿PDA卡的边缘，如图所示典型地在PCB的暴露部分上。接触片具有标准的尺寸和配置以适合标准PDA插槽。
SD和MMC标准团体已经建立了用于PDA卡的标准尺寸。尽管在某些情况下这些尺寸不一致，但是图1中的尺寸f典型地被标准化为1.4mm。尺寸e可以更大，典型地为2.1mm，如在SD相关标准中那样。以下描述将假定SDA标准。
在典型的PDA卡中，对于满足最大2.1mm的SDA的整体尺寸e，尺寸a、b、c和d为0.7mm、0.4mm、0.8mm和0.2mm。用于部件的空间具有c＝0.8mm的高度。这足以容纳器件16和17，但器件18具有超过允许空间的高度，如19所示。
在一些PDA卡中，PCB的厚度可以小于0.4mm。这允许足够的空间用于器件19。然而，由于PDA累积了越来越多的功能，所以PCB变得更复杂，并需要更厚的多层PCB。这增加了对于PDA卡中的尺寸c的限制。
根据本发明，为了克服这个问题，使用了新的PCB配置。这在图2中示出，其中PCB被分层。接触片所位于的1.4mm端部和其中SDA标准允许2.1mm厚度的剩余PDA卡部分之间的差异，允许构建第二PCB层。在图2中，PCB被示出具有在1.4mm部分中的第一层21以及在2.1mm部分中的第二层23。应当理解，附图不一定按比例。在图2所示的实施例中，示出两个分离的PCB，并通过适当的粘合层、诸如结合层25将它们固定在一起。该重叠向分层PCB提供了强度。对于本领域技术人员来说，可用各种方法将PCB的分层连接在一起。
在图2的实施例中，由PCB 21的厚度来确定凸缘(set-off)、即层1的表面和层2的表面之间的距离。如果期望使用不同的接合PCB的方法，则可以改变凸缘。如果端对端地接合PCB，则可以选择任何值用于凸缘。如果期望大于图2所示、即大于上面PCB的厚度的凸缘，则可以在接合点25处插入垫片。
PCB的各层如已示出的那样被物理连接并且还电互连。同样，可使用各种方法来进行各层之间的电互连。可使用本领域公知的电镀通孔将PDB 21上的金属化图案互连到PCB 23上的接触焊盘。认识到PCB可以是多层的，直接将互连通道(runner)穿出PCB的两面。该办法在图3中示出了，其中PCB 21为多层PCB，并且器件16在PCB 21的一层上被互连到PCB 23上的接触焊盘26，并在另一层上互连到接触焊盘27。器件17和PCB 23之间的电镀通孔互连由28、29表示。这些互连方案仅被示出以说明一些适合的互连技术。在本发明的该实施例中，用于互连的接触焊盘、即焊盘26、27和29也可用来连接PCB 21和23。可另外使用辅助连接。另一方法(未示出)是横跨PCB 21的边缘延伸导体条。
图4示出了本发明的另一实施例，其中，分层PCB 40是具有上层41和下层42的整体结构。该PCB结构具有几个优点。它可以用聚合物树脂模制为一个整体，因此具有优良的机械强度。它还可以是多层的，消除了如图3所示的PCB 21和23之间的互连需要。这里使用的整体是用于描述被整体模制的主体、通常为聚合物主体的术语。图3的PCB结构的另一个优点是凸缘、即层1的表面和层2的表面之间的距离可独立于上PCB的厚度。
为了实现本发明的优点，各层应当具有明显的分离，即高度差。在本领域目前状态下的尺寸环境中，通过将PCB的下层下降至少0.1mm，可获得重要优点。另外，当下层上的部件的高度超过可用高度、即尺寸c时，实现了本发明的优点。这也将是安装在下层上的至少一个部件的厚度超过上层上的所有部件的厚度的情况。
本发明的PDA卡可被设计为完全包含在PDA设备的插槽中，或可具有未决专利申请第10/839,901号中所描述的类型的扩展，其中该申请被包括在此作为参考。在普通商业PDA卡设计中，卡长于PDA插槽，卡的一部分延伸在PDA外壳之外。PDA卡的延伸便于插入和拔出卡的操作。在设计具有无线LAN接口的卡中，卡的延伸部分可包含封闭式RF电路和RF天线。
尽管标准PCB是环氧树脂，例如FR-4，但是也可以使用其它PCB类型。可以使用柔性聚合物PCB，其在一些情况下可以被弯曲以提供如图4所示的两层结构。或者，它可以是陶瓷或硅互连衬底。一般地，这些在这里被称为PCB。
图5示出了本发明的特别有用的实施例。为了简单，图5仅示出了分层PCB结构。元件51是相对硬的衬底，有利地是PDA卡的底部覆盖层(例如，图4中的11)。连接到衬底的是薄的柔性印刷电路片52，在该片的顶部和底部分别具有导体图案53和55。
上述PDA卡典型地包括一个或多个具有有源器件、例如RF芯片或存储器芯片的IC芯片。它还典型地具有无源部件和/或一个或多个集成无源器件(IPD)。有源IC芯片和无源器件被通称为部件。
根据上述描述，明显的是，根据本发明的一个实施例，PDA卡包括第一PCB部分和第二PCB部分，其中第一PCB部分具有厚度为a1的底部塑料覆盖层、厚度为b1的PCB、厚度为c1的部件空间以及厚度为d1的顶部覆盖层，其中a1+b1+c1+d1＝e1，而且第二PCB部分具有厚度为a2的底部塑料覆盖层、厚度为b2的PCB、厚度为c2的部件空间以及厚度为d2的顶部覆盖层，其中a2+b2+c2+d2＝e2，并且其中e1大于e2，并使e1和e2符合工业标准。也期望a1+b1+c1+d1中的至少一个不同于a2+b2+c2+d2中的相应项，而其它项相同。
也可以依据两层PCB所容纳的部件的高度来描述本发明。这将通过具有两层的印刷电路板(PCB)来描述，第一层在一个层面，而第二层在不同层面，覆盖PCB的覆盖层在第一层上方形成高度为c1的第一空间并在第二层上方形成高度为c2的第二空间，其中，c1大于c2，至少一个部件在第一空间中连接到PCB，该部件具有高度h1，至少一个部件在第二空间中连接到PCB，该部件具有高度h2，其中h1＞h2。
对于本领域技术人员来说，将出现各种附加修改。通过其使技术得以前进的、与基本上依赖于本发明原理的本说明书的特定教导不同的所有修改和它们的等效含义，被适当地认为在描述和请求保护的本
权利要求
1.一种PDA卡，包括a.具有两层的印刷电路板(PCB)，第一层处于一个层面，而第二层处于不同层面；b.覆盖PCB的覆盖层，在第一层上方形成高度为c1的第一空间并在第二层上方形成高度为c2的第二空间，其中，c1大于c2；c.在第一空间中连接到PCB的至少一个部件，该部件具有高度h1，d.在第二空间中连接到PCB的至少一个部件，该部件具有高度h2，其中，h2＞c2，e.互连第一空间中的部件和第二空间中的部件的至少一个电导体；f.封装a.、b.、c.、d.和e.的密封材料。
2.根据权利要求1的PDA卡，其中，c1大于(c2+0.1mm)。
3.根据权利要求1的PDA卡，其中，所述PCB构成一个整体。
4.一种PDA卡，包括a.上层印刷电路板(PCB)，具有顶部表面、底部表面、宽度W1和长度L1，该上层印刷电路板安装在第一层面上；b.下层PCB，具有顶部表面、底部表面、宽度W2和长度L2，该下层印刷电路板安装在第二层面上，L1的一部分与L2的一部分重叠；c.覆盖下层PCB和上层PCB的覆盖层，在下层PCB上方形成高度为c1的第一空间并在上层PCB上方形成高度为c2的第二空间，其中，c1大于c2；d.连接到上层PCB的顶部表面的至少一个上层部件；e.连接到下层PCB的顶部表面的具有高度h的至少一个下层部件，其中，h大于c2；f.互连连接到上层PCB的顶部表面的部件和连接到下层PCB的顶部表面的部件的至少一个电导体；g.封装上层PCB和下层PCB的密封材料。
5.根据权利要求4的PDA卡，其中，在与L2的一部分重叠的L1部分，将上PCB连接到下PCB。
6.根据权利要求4的PDA卡，其中，通过焊接将上PCB连接到下PCB。
7.根据权利要求5的PDA卡，其中，上PCB具有大于0.1mm的厚度。
8.根据权利要求4的PDA卡，其中，h大于c1+0.1mm。
9.一种PDA卡，包括第一PCB部分和第二PCB部分，其中第一PCB部分具有厚度为a1的底部塑料覆盖层、厚度为b1的PCB、厚度为c1的部件空间以及厚度为d1的顶部覆盖层，其中a1+b1+c1+d1＝e1，并且第二PCB部分具有厚度为a2的底部塑料覆盖层、厚度为b2的PCB、厚度为c2的部件空间以及厚度为d2的顶部覆盖层，其中a2+b2+c2+d2＝e2，并且其中e1大于e2，并使e1和e2符合工业标准。
10.根据权利要求9的PDA卡，其中，e2约为1.4mm。
11.根据权利要求10的PDA卡，其中，e1约为2.1mm。
12.根据权利要求9的PDA卡，其中，第一PCB部分和第二PCB部分构成一个整体。
13.根据权利要求12的PDA卡，其中，所述整体是多层PCB。
14.根据权利要求12的PDA卡，其中，所述整体是环氧PCB模制的以具有两层。
15.根据权利要求12的PDA卡，其中，所述底部塑料覆盖层被模制具有两层。
16.根据权利要求15的PDA卡，其中，所述整体为符合两层底部塑料覆盖层的柔性印刷电路。
全文摘要
本说明书描述了PDA(SD/MMC)器件和PDA卡，其中，在其上安装PDA部件的衬底包括两层。具有高轮廓的部件安装在下层上，并且具有正常或低高度的器件安装在上层上。上层包含在符合例如1.4mm SDA标准厚度的卡部分中，而下层形成在允许更大厚度、例如SDA标准厚度2.1mm的卡部分中。
文档编号G06K19/04GK1831852SQ20051009982
公开日2006年9月13日 申请日期2005年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者卫平·周, 坤全·孙, 稼先·王, 彦冰·于, 蒙·赵 申请人:赛骑有限公司