JP4615695B2 - IC module for IC card and IC card using it - Google Patents

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JP4615695B2 JP2000320102A JP2000320102A JP4615695B2 JP 4615695 B2 JP4615695 B2 JP 4615695B2 JP 2000320102 A JP2000320102 A JP 2000320102A JP 2000320102 A JP2000320102 A JP 2000320102A JP 4615695 B2 JP4615695 B2 JP 4615695B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製造効率を高め、歩留りを向上させることができるＩＣカード用のＩＣモジュールと、それを使用するＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カード基材にアンテナコイルを埋設する無接触形のＩＣカードが開発されている。
【０００３】
このものは、カード基材のほぼ全面積を利用する大形のアンテナコイルをＩＣチップに接続することにより、高感度のデータ授受を可能とし、大きなデータ通信距離を容易に実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、アンテナコイルは、カード基材にＩＣチップを装着する際に、たとえばワイヤボンディングによりＩＣチップの所定の端子に接続する必要があったから、製造効率が低く、歩留りを向上させることが容易でないという問題があった。アンテナコイルは、ＩＣチップを搭載するＩＣモジュールの裏面側、すなわちカード基材側においてＩＣチップに接続する必要があるから、接続箇所が外部になく、接続条件の最適設定が難しいからである。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ＩＣチップを搭載する絶縁基板にアンテナパターンを形成することによって、製造効率を高め、歩留りを容易に向上させることができるＩＣカード用のＩＣモジュールと、それを使用するＩＣカードを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明の構成は、絶縁基板と、絶縁基板の裏面側に形成するアンテナパターンと、絶縁基板の裏面側に搭載するＩＣチップとを備えてなり、アンテナパターンは、ＩＣチップの対応する端子に接続し、絶縁基板の表面側には、ＩＣチップの対応する端子に接続するコンタクトパターンを形成し、コンタクトパターンの周囲には、アンテナパターンと電磁結合する断続的な線状パターンを形成することをその要旨とする。
【０００７】
なお、アンテナパターンには、共振用のコンデンサを接続することができる。
【０００９】
第２発明の構成は、カード基材と、カード基材に装着する第１発明に係るＩＣモジュールと、カード基材に埋設するブースタコイルとを備えてなり、ブースタコイルは、アンテナパターンに電磁結合させることをその要旨とする。
【００１２】
【作用】
かかる第１発明の構成によるときは、アンテナパターンは、ＩＣモジュールをカード基材に装着して無接触形のＩＣカードを形成することにより、カード基材側のブースタコイルと電磁結合させて所定の高感度のデータ授受を実現することができ、このときのブースタコイルは、ＩＣチップに対して電気的に何ら接続することを要しない。なお、絶縁基板は、カード基材に埋設するために、薄い可撓性のフィルム状のプリント基板とすることが好ましい。
【００１３】
アンテナパターンは、共振用のコンデンサを接続して使用周波数に共振させることにより、一層の高感度と、鋭い選択特性とを併せて実現することができる。
【００１４】
絶縁基板の表面側にコンタクトパターンを形成すれば、無接触形に加えて、接触形の動作形態を併せて実現することができる。ただし、このときの絶縁基板は、めっきスルーホールを有する両面基板とし、ＩＣモジュールは、表面側のコンタクトパターンを露出させてカード基材に装着するものとする。また、ＩＣチップは、接触形、無接触形に共用のＩＣカード用チップを使用するものとする。
【００１５】
コンタクトパターンの周囲に設ける断続的な線状パターンは、コンタクトパターンを物理的に保護するとともに、アンテナパターンと電磁結合し、アンテナパターンのＱを電気的に向上させることができる。
【００１６】
第２発明の構成によるときは、カード基材に埋設するブースタコイルは、ＩＣモジュール上のアンテナパターンと電磁結合し、アンテナパターンの感度を大幅に向上させる。なお、ブースタコイルは、カード基材のほぼ全面積を使用して大形の二次元コイル状に形成し、ＩＣモジュールのまわりを周回するように形成する。また、コンタクトパターンを有するＩＣモジュールは、コンタクトパターンを露出させてカード基材に装着する。
【００１７】
ブースタコイルは、補助基材を介してカード基材に埋設することにより、その形状を容易に正しく保持することができる。なお、補助基材は、紙、プラスチックフィルム等の任意のシート材であって、カード基材との親和性が良好なものが好ましい。また、ブースタコイルは、補助基材上に線材を機械的に保持させてもよく、補助基材をフィルム状のプリント基板とし、プリント配線として形成してもよい。
【００１８】
ブースタコイルの巻始め、巻終りを平行に引き揃えて引揃え部分を形成すれば、引揃え部分を利用して共振用のコンデンサを形成することができる。なお、引揃え部分は、その有効長さを調整することにより、形成されるコンデンサの容量を調節することができる。
【００１９】
ブースタコイルは、カード基材上のエンボス領域を避けることにより、カード基材に施されるカード番号や、有効期限、カード保持者の氏名などのエンボス加工によって不用意に破断するおそれがない。また、ブースタコイルは、磁気ストライプを避けることにより、磁気ストライプによってアンテナパターンとの電磁結合が弱められるおそれがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
ＩＣカードは、カード基材１に対し、ＩＣモジュール１０を装着し、ブースタコイル２０を埋設してなる（図１、図２）。ただし、ブースタコイル２０は、補助基材２を介してカード基材１に埋設されている。
【００２２】
ＩＣモジュール１０は、絶縁基板１１の裏面側にＩＣチップ１２を搭載して構成されている。なお、ＩＣチップ１２は、シール材１２ａによって保護されている。
【００２３】
絶縁基板１１は、可撓性のフィルム状のめっきスルーホール付きのプリント基板であり、ＩＳＯ７８１６規格に準拠するコンタクトパターンＣＰが表面側に形成されている（図３）。また、コンタクトパターンＣＰの周囲には、断続的な線状パターンＬＰが形成されている。コンタクトパターンＣＰの各端子Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 の信号種別は、図４のとおりである。なお、ＩＣモジュール１０は、絶縁基板１１の表面側のコンタクトパターンＣＰを露出させてカード基材１に装着されている（図２）。
【００２４】
絶縁基板１１の裏面側には、アンテナパターンＡＰが形成され（図５）、めっきスルーホールを介して表面側の端子Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 に導通するとともに、ワイヤボンディングまたはフリップチップを介してＩＣチップ１２の対応する端子Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 に接続する端子パターンが形成されている。なお、二次元コイル状のアンテナパターンＡＰの外側端は、両端にめっきスルーホールを有する表面側のジャンパパターンＪＰを介してＩＣチップ１２の端子Ａ1 に接続され、内側端は、ＩＣチップ１２の端子Ａ2 に接続されている。アンテナパターンＡＰには、共振用のコンデンサＣa 、調整用のコンデンサＣb が並列接続されている。ただし、調整用のコンデンサＣb は、必要に応じて設ければよく、これを省略してもよい。また、シール材１２ａは、ＩＣチップ１２の他、コンタクトパターンＣＰの端子Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 、コンデンサＣa 、Ｃb をカバーするように施されている。
【００２５】
ＩＣモジュール１０の等価電気回路を図６に示す。すなわち、絶縁基板１１の表面側の線状パターンＬＰは、その断続部分にコンデンサＣc 、Ｃc …を形成するとともに裏面側のアンテナパターンＡＰに電磁結合している。アンテナパターンＡＰには、共振用、調整用の各コンデンサＣa 、Ｃb が並列接続され、アンテナパターンＡＰの両端は、ＩＣチップ１２のアンテナ用の端子Ａ1 、Ａ2 に接続されている。また、コンタクトパターンＣＰの端子Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 は、それぞれＩＣチップ１２の対応するコンタクト用の端子Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 に接続されている。なお、ＩＣチップ１２は、接触形、無接触形に共用のＩＣカード用チップであって、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む一連の回路素子を内蔵するものとする。
【００２６】
ブースタコイル２０は、たとえば細径のホルマール絶縁線材を介して二次元コイル状に形成され、補助基材２上に保持されている（図１、図２）。なお、補助基材２は、図１、図２に拘らず、カード基材１と同形、同大に形成してもよい。
【００２７】
ブースタコイル２０のコイル部分２１は、カード基材１のほぼ全面積を使用し、ＩＣモジュール１０を囲むようにしてＩＣモジュール１０のまわりに周回している。ブースタコイル２０は、カード基材１の裏面側に付設する磁気ストライプ１ａを避けるようにコイル部分２１の一部をＩＣモジュール１０側に屈曲させ、ＩＣモジュール１０上のアンテナパターンＡＰに対して密に電磁結合させている。さらに、ブースタコイル２０は、コイル部分２１の一部を分割し、カード基材１上のエンボス領域１ｂ、１ｂを避けて形成されている。
【００２８】
ブースタコイル２０は、コイル部分２１の巻始め、巻終りを平行に引き揃えて蛇行させることにより、引揃え部分２２を形成している。引揃え部分２２は、共振用のコンデンサを形成し、コイル部分２１とともに使用周波数に共振する。なお、引揃え部分２２は、それを形成する巻始め、巻終りの一方または双方を切断して有効長さを調節し、形成するコンデンサの容量を調整することができる（図１の点線）。
【００２９】
かかるＩＣカードは、大面積のブースタコイル２０が使用周波数に共振し、電磁結合によってＩＣモジュール１０のアンテナパターンＡＰに大きな電圧を誘起させるので、無接触形の動作形態において、大きなデータ通信距離を容易に実現することができる。なお、このとき、アンテナパターンＡＰも、共振用のコンデンサＣa を介して使用周波数に共振し、ブースタコイル２０は、アンテナパターンＡＰ、ＩＣチップ１２に対し、電気的に接続する必要がない。また、ＩＣカードは、表面に露出するＩＣモジュール１０のコンタクトパターンＣＰを利用することにより、接触形の動作形態をも併せ実現することができる。
【００３０】
以上の説明において、ブースタコイル２０を搭載する補助基材２は、これを省略してもよい。このときのブースタコイル２０は、その形状を維持しながらカード基材１に埋設する。また、ブースタコイル２０は、補助基材２をフィルム状のプリント基板とし、プリント配線として形成してもよい。
【００３１】
ＩＣモジュール１０は、表面側のコンタクトパターンＣＰを全部削除し、無接触形の動作形態のみを実現することができる。このとき、ＩＣモジュール１０は、その全体をカード基材１に埋設することができ、ＩＣチップ１２は、無接触形専用のＩＣカード用チップを使用する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第１発明によれば、絶縁基板の裏面側にアンテナパターンを形成し、ＩＣチップを搭載することによって、全体をカード基材に装着してＩＣカードを形成すると、アンテナパターンは、ＩＣカード側の大面積のブースタコイルに電磁結合させ、高感度のデータ授受、大きなデータ通信距離を実現することができる上、ブースタコイルをＩＣモジュールやＩＣチップに接続する必要が全くないから、製造効率を高め、歩留りを容易に向上させることができるという優れた効果がある。
【００３３】
第２発明によれば、第１発明に係るＩＣモジュールをカード基材に装着することによって、同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全体構成説明図
【図２】 図１の要部拡大断面図
【図３】 ＩＣモジュールの表面側拡大図
【図４】 コンタクトパターンの信号対応表
【図５】 ＩＣモジュールの裏面側拡大図
【図６】 ＩＣモジュールの等価電気回路図
【符号の説明】
ＡＰ…アンテナパターン
ＣＰ…コンタクトパターン
ＬＰ…線状パターン
Ｃa …コンデンサ
Ｃ1 、Ｃ2 …Ｃ8 …端子
１…カード基材
１ａ…磁気ストライプ
１ｂ…エンボス領域
２…補助基材
１０…ＩＣモジュール
１１…絶縁基板
１２…ＩＣチップ
２０…ブースタコイル
２１…コイル部分
２２…引揃え部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an IC module for an IC card that can improve manufacturing efficiency and yield, and an IC card using the same.
[0002]
[Prior art]
A contactless IC card in which an antenna coil is embedded in a card substrate has been developed.
[0003]
By connecting a large antenna coil that uses almost the entire area of the card base to the IC chip, it is possible to exchange data with high sensitivity and easily realize a large data communication distance.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to such a conventional technique, the antenna coil needs to be connected to a predetermined terminal of the IC chip by, for example, wire bonding when the IC chip is mounted on the card base, so that the manufacturing efficiency is low and the yield is improved. There was a problem that it was not easy. This is because the antenna coil needs to be connected to the IC chip on the back surface side of the IC module on which the IC chip is mounted, that is, on the card substrate side, so that there is no connection location and it is difficult to optimally set the connection conditions.
[0005]
Therefore, in view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an IC card for an IC card, which can improve manufacturing efficiency and easily improve yield by forming an antenna pattern on an insulating substrate on which an IC chip is mounted. An object is to provide an IC module and an IC card using the IC module.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the first invention according to this application for achieving such an object includes an insulating substrate, an antenna pattern formed on the back surface side of the insulating substrate, and an IC chip mounted on the back surface side of the insulating substrate, The antenna pattern is connected to a corresponding terminal of the IC chip, a contact pattern connected to the corresponding terminal of the IC chip is formed on the surface side of the insulating substrate, and the antenna pattern is electromagnetically coupled around the contact pattern. The gist is to form an intermittent linear pattern.
[0007]
A resonance capacitor can be connected to the antenna pattern.
[0009]
The configuration of the second invention comprises a card substrate, the IC module according to the first invention to be mounted on the card substrate, and a booster coil embedded in the card substrate. The booster coil is electromagnetically coupled to the antenna pattern. The gist is to make it.
[0012]
[Action]
According to the configuration of the first invention, the antenna pattern is electromagnetically coupled to the booster coil on the card substrate side by mounting the IC module on the card substrate to form a contactless IC card. High-sensitivity data exchange can be realized, and the booster coil at this time does not require any electrical connection to the IC chip. In addition, in order to embed the insulating substrate in the card base material, it is preferable to use a thin flexible film-like printed substrate.
[0013]
The antenna pattern can realize both higher sensitivity and sharp selection characteristics by connecting a resonance capacitor to resonate with the operating frequency.
[0014]
If a contact pattern is formed on the surface side of the insulating substrate, a contact-type operation mode can be realized in addition to the non-contact type. However, the insulating substrate at this time is a double-sided substrate having plated through holes, and the IC module is mounted on the card base with the contact pattern on the surface side exposed. In addition, as the IC chip, a common IC card chip is used for a contact type and a non-contact type.
[0015]
The intermittent linear pattern provided around the contact pattern can physically protect the contact pattern and can be electromagnetically coupled to the antenna pattern to electrically improve the Q of the antenna pattern.
[0016]
According to the configuration of the second invention, the booster coil embedded in the card base is electromagnetically coupled to the antenna pattern on the IC module, and the sensitivity of the antenna pattern is greatly improved. Note that the booster coil is formed in a large two-dimensional coil shape using almost the entire area of the card substrate, and is formed so as to circulate around the IC module. An IC module having a contact pattern is mounted on a card substrate with the contact pattern exposed.
[0017]
By embedding the booster coil in the card base material via the auxiliary base material, the shape of the booster coil can be easily held correctly. The auxiliary base material is preferably an arbitrary sheet material such as paper or plastic film, and has good affinity with the card base material. The booster coil may mechanically hold the wire on the auxiliary base material, or may be formed as a printed wiring using the auxiliary base material as a film-like printed board.
[0018]
If the winding start and end of the booster coil are aligned in parallel to form the aligned portion, a resonant capacitor can be formed using the aligned portion. Note that the capacitance of the formed capacitor can be adjusted by adjusting the effective length of the alignment portion.
[0019]
By avoiding the embossed area on the card base material, the booster coil is not likely to be inadvertently broken by embossing such as the card number applied to the card base material, the expiration date, and the name of the card holder. Further, by avoiding the magnetic stripe, the booster coil has no fear that the magnetic coupling with the antenna pattern is weakened by the magnetic stripe.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
An IC card is formed by mounting an IC module 10 on a card base 1 and embedding a booster coil 20 (FIGS. 1 and 2). However, the booster coil 20 is embedded in the card base 1 via the auxiliary base 2.
[0022]
The IC module 10 is configured by mounting an IC chip 12 on the back side of an insulating substrate 11. The IC chip 12 is protected by a sealing material 12a.
[0023]
The insulating substrate 11 is a printed circuit board with a flexible film-like plated through hole, and a contact pattern CP conforming to the ISO7816 standard is formed on the surface side (FIG. 3). An intermittent linear pattern LP is formed around the contact pattern CP. The signal types of the terminals C1, C2,... C8 of the contact pattern CP are as shown in FIG. The IC module 10 is mounted on the card base 1 with the contact pattern CP on the surface side of the insulating substrate 11 exposed (FIG. 2).
[0024]
An antenna pattern AP is formed on the back surface side of the insulating substrate 11 (FIG. 5). The antenna pattern AP is electrically connected to the terminals C1, C2,... C8 on the front surface side through plated through holes, and is connected to the IC chip via wire bonding or flip chip. Terminal patterns connected to 12 corresponding terminals C1, C2... C8 are formed. The outer end of the two-dimensional coil-shaped antenna pattern AP is connected to the terminal A1 of the IC chip 12 via the surface-side jumper pattern JP having plated through holes at both ends, and the inner end is the terminal of the IC chip 12 Connected to A2. A resonance capacitor Ca and an adjustment capacitor Cb are connected in parallel to the antenna pattern AP. However, the adjustment capacitor Cb may be provided as necessary and may be omitted. In addition to the IC chip 12, the sealing material 12a is provided so as to cover the terminals C1, C2... C8 of the contact pattern CP, and the capacitors Ca and Cb.
[0025]
An equivalent electric circuit of the IC module 10 is shown in FIG. That is, the linear pattern LP on the front surface side of the insulating substrate 11 is formed with capacitors Cc, Cc... At the intermittent portions and is electromagnetically coupled to the antenna pattern AP on the back surface side. Resonance and adjustment capacitors Ca and Cb are connected in parallel to the antenna pattern AP, and both ends of the antenna pattern AP are connected to antenna terminals A1 and A2 of the IC chip 12. The terminals C1, C2,... C8 of the contact pattern CP are connected to the corresponding contact terminals C1, C2,. The IC chip 12 is a common IC card chip for contact type and non-contact type, and includes a series of circuit elements including a microcomputer, ROM, and RAM.
[0026]
The booster coil 20 is formed, for example, in a two-dimensional coil shape via a thin formal insulation wire and is held on the auxiliary base 2 (FIGS. 1 and 2). The auxiliary base material 2 may be formed in the same shape and the same size as the card base material 1 regardless of FIGS. 1 and 2.
[0027]
The coil portion 21 of the booster coil 20 wraps around the IC module 10 so as to surround the IC module 10 using almost the entire area of the card base 1. The booster coil 20 bends a part of the coil portion 21 toward the IC module 10 so as to avoid the magnetic stripe 1 a attached to the back surface side of the card base 1, and closes to the antenna pattern AP on the IC module 10. It is electromagnetically coupled. Further, the booster coil 20 is formed by dividing a part of the coil portion 21 and avoiding the embossed regions 1 b and 1 b on the card base 1.
[0028]
The booster coil 20 forms the aligned portion 22 by winding the coil portion 21 at the beginning and end of the coil portion 21 in parallel to meander. The aligning portion 22 forms a resonance capacitor and resonates with the coil portion 21 at the operating frequency. The aligning portion 22 can adjust the effective length by cutting one or both of the winding start and the winding end forming it, and adjust the capacitance of the capacitor to be formed (dotted line in FIG. 1).
[0029]
In such an IC card, the booster coil 20 having a large area resonates with the use frequency, and a large voltage is induced in the antenna pattern AP of the IC module 10 by electromagnetic coupling. Therefore, a large data communication distance can be easily achieved in a contactless operation mode. Can be realized. At this time, the antenna pattern AP also resonates at the operating frequency via the resonance capacitor Ca, and the booster coil 20 does not need to be electrically connected to the antenna pattern AP and the IC chip 12. Further, the IC card can also realize a contact-type operation mode by using the contact pattern CP of the IC module 10 exposed on the surface.
[0030]
In the above description, the auxiliary base material 2 on which the booster coil 20 is mounted may be omitted. The booster coil 20 at this time is embedded in the card substrate 1 while maintaining its shape. The booster coil 20 may be formed as a printed wiring using the auxiliary substrate 2 as a film-like printed board.
[0031]
The IC module 10 can delete only the contact pattern CP on the front surface side and realize only a contactless operation mode. At this time, the entire IC module 10 can be embedded in the card substrate 1, and the IC chip 12 uses a dedicated IC card chip for a contactless type.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention of this application, the antenna pattern is formed on the back side of the insulating substrate, and the IC chip is mounted, so that the whole is mounted on the card base to form the IC card. Then, the antenna pattern can be electromagnetically coupled to a large area booster coil on the IC card side to realize high-sensitivity data exchange and a large data communication distance, and the booster coil needs to be connected to an IC module or IC chip. Therefore, there is an excellent effect that the production efficiency can be increased and the yield can be easily improved.
[0033]
According to the second invention, the same effect can be realized by mounting the IC module according to the first invention on the card substrate.
[Brief description of the drawings]
1 is an explanatory diagram of the overall configuration. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1. FIG. 3 is an enlarged view of the front side of the IC module. Enlarged view [Figure 6] Equivalent electrical circuit diagram of IC module [Explanation of symbols]
AP ... Antenna pattern CP ... Contact pattern LP ... Linear pattern Ca ... Capacitors C1, C2 ... C8 ... Terminal 1 ... Card substrate 1a ... Magnetic stripe 1b ... Embossed region 2 ... Auxiliary substrate 10 ... IC module 11 ... Insulating substrate 12 ... IC chip 20 ... Booster coil 21 ... Coil part 22 ... Alignment part

Claims (3)

絶縁基板と、該絶縁基板の裏面側に形成するアンテナパターンと、前記絶縁基板の裏面側に搭載するＩＣチップとを備えてなり、前記アンテナパターンは、前記ＩＣチップの対応する端子に接続し、前記絶縁基板の表面側には、前記ＩＣチップの対応する端子に接続するコンタクトパターンを形成し、該コンタクトパターンの周囲には、前記アンテナパターンと電磁結合する断続的な線状パターンを形成することを特徴とするＩＣカード用のＩＣモジュール。Comprising an insulating substrate, an antenna pattern formed on the back side of the insulating substrate, and an IC chip mounted on the back side of the insulating substrate, and the antenna pattern is connected to a corresponding terminal of the IC chip ; A contact pattern connected to the corresponding terminal of the IC chip is formed on the surface side of the insulating substrate, and an intermittent linear pattern electromagnetically coupled to the antenna pattern is formed around the contact pattern. IC module for IC card characterized by the above. 前記アンテナパターンには、共振用のコンデンサを接続することを特徴とする請求項１記載のＩＣカード用のＩＣモジュール。  2. The IC module for an IC card according to claim 1, wherein a resonance capacitor is connected to the antenna pattern. カード基材と、該カード基材に装着する請求項１または請求項２記載のＩＣモジュールと、前記カード基材に埋設するブースタコイルとを備えてなり、該ブースタコイルは、前記アンテナパターンに電磁結合させることを特徴とするＩＣカード。A card base, an IC module according to claim 1 or 2 attached to the card base, and a booster coil embedded in the card base, the booster coil electromagnetically acting on the antenna pattern. An IC card characterized by being combined.
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