JP2004272589A - 非接触式データ記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】内蔵される電気化学デバイスを小型化し、各構成部品のレイアウトの自由度が大きい非接触データ記録媒体を提供すること。
【解決手段】非接触データ記録媒体は、情報処理部に電力を供給する電気二重層キャパシタ９を備えている。この電気二重層キャパシタ９は、カード基材に封止された状態で当該カード基材に収容されており、外装体２１、第１電極２５、第２電極２９、セパレータ２７を有している。この外装体２１は、矩形状の２枚のラミネートフィルム２１ａ、２１ｂからなり、両フィルムの対向する周縁部同士を重ね合わせ熱融着することにより、外装体２１は、第１電極２５、第２電極２９、セパレータ２７を包むように袋状に形成されている。ラミネートフィルム２１ａ、２１ｂの熱融着部分２１ｈの幅ｗは、０．５〜２ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍに設定されている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触式データ記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電波により情報の送受信を行う非接触データ記録媒体は利便性に優れ、電子マネーやプリペイドカード、交通機関の乗車券などに利用されている。この種の非接触データ記録媒体は、情報の処理を行う情報処理部を有しており、情報処理手段を駆動させる為の電力は情報の送受信時に情報送受信装置側から発せられる電磁波を受け、電磁誘導により生じている。すなわち、情報の送受信時以外には電力供給がされないが、情報の送受信時以外にも情報（例えば残高、獲得ポイント等）の表示等を行うための電力が供給されるよう、小型・薄型の電気化学デバイスを非接触データ記録媒体に内蔵することが考えられる。従来、電気化学デバイスを内蔵したデータ記録媒体として、電池を内蔵したＩＣカードが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２９６６２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非接触データ記録媒体については内蔵する各構成部品のレイアウトについての制約が大きい。例えば、非接触データ記録媒体は外力を受けた際の応力が大きい中心付近に構成部品を配置することは好ましくない、電波送受信のためのアンテナ用のスペースを確保する必要がある、といった制約が存在している。このため、非接触データ記録媒体に内蔵する電気化学デバイスはできるだけ小型化し、構成部品のレイアウトの自由度を拡大することが課題となるが、特許文献１においては内蔵する電気化学デバイスを小型化することは特に考慮されていない。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決し、内蔵される電気化学デバイスを小型化し、各構成部品のレイアウトの自由度が大きい非接触データ記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
非接触データ記録媒体に内蔵される電気化学デバイスは、情報処理部と同様に非接触データ記録媒体内に封止される状態で収められることとなる。本発明者らは、非接触データ記録媒体に内蔵される電気化学デバイスが上記理由から外気に曝されることが極めて少なく、電気化学デバイスの外装体は、外気に曝されて使用される電気化学デバイスに比較して密封性の設定条件を緩和できることに着目した。特に、電気化学デバイスがラミネートフィルムの周縁部を重ね熱融着することにより形成される外装体を有する場合、その熱融着部分の幅を狭くすることが可能であることを見出した。
【０００７】
また、本発明者らは、非接触データ記録媒体に内蔵される電気化学デバイスは、非接触データ記録媒体内に封止された状態で収められているため、外気に曝されて使用される電気化学デバイスに比較して機械的強度の設定を緩和できることに着目し、ラミネートフィルムの厚みを薄くすることが可能であることを見出した。
【０００８】
そこで、本発明に係る非接触データ記録媒体は、情報の処理あるいは記録を行う情報処理手段と、外装体を有し、情報処理手段に電力を供給する電気化学デバイスと、情報処理手段及び電気化学デバイスを封止する封止部材とを備えており、外装体はラミネートフィルムの周縁部を重ね熱融着することにより形成され、当該ラミネートフィルムの熱融着部分の幅が０．５〜２ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る非接触データ記録媒体では、ラミネートフィルムの熱融着部分の幅を２ｍｍ以下に設定することによって電気化学デバイスの外形寸法を小さくしているため、非接触データ記録媒体内の部品のレイアウトの制約が緩和される。また、ラミネートフィルムの熱融着部分の幅を０．５ｍｍ以上に設定することで熱融着不良等が起こりにくくなり、電気化学デバイスの必要な密封性を確保することができる。
【００１０】
また、本発明の非接触データ記録媒体においては、ラミネートフィルムの厚みが０．１００ｍｍ以下に設定されていることを特徴としてもよい。ラミネートフィルムを薄くすることにより内蔵される電気化学デバイス全体の厚みを薄くすることができるため、媒体内の部品のレイアウトの制約が緩和される。
【００１１】
また、本発明の非接触データ記録媒体においては、外部機器からの電磁誘導により起電力を生じる起電力発生手段を更に備え、電気化学デバイスは起電力発生手段によって生じた電力により充電されることを特徴としてもよい。
【００１２】
また、本発明の非接触データ記録媒体においては、太陽電池を更に備え、電気化学デバイスは太陽電池によって生じた電力により充電されることを特徴としてもよい。このように構成した場合、光を受けることによって電気化学デバイスが充電されることとなるので、外部機器からの電磁誘導によらず電気化学デバイスの充電を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の非接触データ記録媒体においては、電気化学デバイスからの電力の供給を受けて、情報処理手段によって処理された情報あるいは情報処理手段に記録された情報を表示する情報表示手段を更に備えたことを特徴としてもよい。このように構成した場合、情報表示手段は、電気化学デバイスから電力の供給を受け、情報処理手段によって処理された情報又は情報処理手段に記憶された情報を表示することができる。
【００１４】
また、本発明の非接触データ記録媒体において、情報処理手段は、外部と通信する情報を暗号化する暗号処理手段を含むことを特徴としてもよい。これにより、暗号処理手段が暗号化のための処理を行うのに必要な電力が電気化学デバイスから供給されることとなり、暗号化処理に大きな電力が必要とされる場合でも、当該処理を安定且つ確実に実行することができる。
【００１５】
また、本発明の非接触データ記録媒体においては、電気化学デバイスが過充電されることを防止する過充電防止手段を更に備えたことを特徴としてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る非接触データ記録媒体の構成を示すブロック図である。非接触データ記録媒体としては例えば非接触ＩＣカードが挙げられる。非接触データ記録媒体１は、情報処理部３、情報記録部５、電源部７、電気二重層キャパシタ９、情報表示部１１、及びカード基材１３を備えている。
【００１８】
情報処理部３は外部の送受信装置との間で送受信する情報の処理を行う。情報処理部３としては例えばＣＰＵ等の演算装置が挙げられる。情報記録部５は情報処理部３にバスを通して接続されており、情報処理部３で処理された情報の記録を行う。情報記録部５としては例えばＥＥＰＲＡＭ等の記憶装置が挙げられる。また、情報処理部３は予め記憶された制御プログラムに従った処理を行うことにより動作する機能的な構成要素として暗号処理部３ａを有している。暗号処理部３ａは外部の送受信装置との間で送受信する情報の暗号化・復号化を行う。暗号化・復号化の方式としては例えばＩＤＥＡ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、ＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ， Ｓｈａｍｉｒ， Ａｄｌｅｍａｎ）、ＤＳＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）、ＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）、ＯＥＦ（Ｏｐｔｉｍａｌ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）等が挙げられる。本実施形態においては、情報処理部３及び情報記録部５が情報処理手段として機能する。
【００１９】
電源部７は起電力を発生し、情報処理部３で情報の処理、記録に要する電力を供給する。また、電源部７は発生した起電力を後述する電気二重層キャパシタ９（電気化学デバイス）へ充電する。本実施形態に係る非接触データ記録媒体１は、電源部７としてはコイル７ａ（起電力発生手段）及び太陽電池７ｂを有している。コイル７ａは、外部機器としての情報送受信装置（図示せず）から発せられる電磁波を受け、電磁誘導によって電力を発生する。一方、太陽電池７ｂは外部からの光を受け電力を発生するため、情報送受信装置からの電磁誘導によらず電力の発生が可能である。これにより、電気二重層キャパシタ９は、外部機器との情報送受信中にはコイル７ａで電磁誘導により発生した起電力によって充電される。また、電気二重層キャパシタ９は、太陽電池７ｂが光を受けることにより発生する起電力によっても充電される。
【００２０】
外部機器との情報送受信中には暗号処理部３ａによって送受信する情報の暗号化処理がなされるが、暗号化処理は複雑な処理であり、大きな電力を必要とされる。しかしながら、電気二重層キャパシタ９から暗号処理部３ａ（情報処理部３）に電力が供給されているので、暗号化処理に大きな電力が必要とされる場合でも、当該処理を安定且つ確実に実行することができる。
【００２１】
電気二重層キャパシタ９は、情報送受信装置との情報送受信中以外の時には充電した電力を後述する情報表示部１１に送り、例えば情報記録部５に記録された情報を表示するために必要な電力を供給する。
【００２２】
電気二重層キャパシタ９の充電は過充電防止手段としての過充電防止回路１０を介して行われ、電気二重層キャパシタ９の過充電を防止している。過充電防止回路１０としては例えば定電圧ダイオードのような素子が用いられる。
【００２３】
情報表示部１１は、情報記録部５に記録された情報または情報処理部３で処理された情報を文字、記号等に変換して表示する。情報表示部１１としては例えば液晶ディスプレイ等が挙げられる。情報の表示は情報送受信装置との情報送受信中か否かに関わらず、ユーザがスイッチ１２をオンにすることにより行われてもよい。スイッチ１２がオンにされた場合は、表示に必要な電力は電気二重層キャパシタ９から供給される。
【００２４】
カード基材１３は、情報処理部３、情報記録部５、コイル７ａ、太陽電池７ｂ、電気二重層キャパシタ９、情報表示部１１等の構成部品を収容する部材として機能している。このカード基材１３は、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示す方法によって情報処理部３、情報記録部５、コイル７ａ、電気二重層キャパシタ９等の構成部品を密封した状態で収容している。図２（ａ）〜（ｃ）は、カード基材に構成部品を収容する工程の一例を説明するための断面図である。
【００２５】
カード基材１３への上記構成部品の収容は、以下のようにして行われる。まず、図２（ａ）に示されるように、カード基材１３に部品収容スペース１３ａを形成する。次に、図２（ｂ）に示されるように、形成した部品収容スペース１３ａに、情報処理部３、情報記録部５、コイル７ａ、電気二重層キャパシタ９等を配置する。そして、図２（ｃ）に示されるように、部品収納スペース１３ａの内壁とこれら構成部品との隙間に封止部材としてのモールド樹脂１３ｂを流し込むことによって、情報処理部３、情報記録部５、コイル７ａ、電気二重層キャパシタ９をモールド封止する。
【００２６】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、電気二重層キャパシタ９の構成について説明する。図３（ａ）は電気二重層キャパシタの平面図であり、図３（ｂ）は電気二重層キャパシタのＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。電気二重層キャパシタ９は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、外装体２１、第１電極２５、第２電極２９、セパレータ２７を有している。本実施形態においては電気二重層キャパシタ９のサイズは、外装体２１の矩形部分が１３ｍｍ×１１ｍｍとなっており、厚みは０．４ｍｍとなっている。
【００２７】
第１電極２５及び第２電極２９は、例えば活性炭等の高比表面積材料からなる。第１電極２５及び第２電極２９は外装体２１との接触を防止するために絶縁体２６を介してラミネートフィルム２１ａ、２１ｂの間に挟まれ、外装体２１の一端から外部にリード部２５ａ、２９ａを突出している。
【００２８】
セパレータ２７は、絶縁性の多孔体から形成されおり、電解質溶液が含浸している。例えば、絶縁性の多孔体としては、セルロース不織布が挙げられ、電解質溶液としては、Ｅｔ_４ＭｅＢＦ_４のＰＣ溶液が挙げられる。
【００２９】
外装体２１は第１電極２５、第２電極２９、セパレータ２７を包むように形成されている。外装体２１は矩形状の２枚のラミネートフィルム２１ａ、２１ｂからなり、両フィルムの対向する周縁部同士を重ね合わせ熱融着することにより袋状に形成されている。本実施形態では熱融着部分２１ｈの幅ｗが０．５〜２ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍに設定されている。
【００３０】
続いて、図４を参照して、ラミネートフィルム２１ａ、２１ｂの構造について説明する。図４は、ラミネートフィルムの断面図である。ラミネートフィルムは、厚さ２０μｍの金属箔層３１をそれぞれ厚さ４０μｍの接着層３３を介して重ねた複合フィルムである。金属箔層３１が外装体２１の外側、接着層３３が外装体２１の内側の層となる。本実施形態の場合ラミネートフィルムの厚さｔ１は金属箔層３１、接着層３３を合わせて６０μｍである。すなわちラミネートフィルム２１ａ、２１ｂの２枚で１２０μｍに設定されていることとなる。また、このとき熱融着部分２１ｈの厚さｔ２（図３（ｂ）参照）は圧縮された接着層３３の分だけ薄くなり、１００μｍとなる。
【００３１】
金属箔層３１としては例えばアルミ箔層が用いられる。接着層３３としては電解質溶液の成分に対する透過性の低い特性を有している材料が好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン酸変成物、ポリプロピレン酸変成物等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００３２】
次に、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、非接触データ記録媒体１の具体構造について説明する。図５（ａ）は非接触データ記録媒体の構成部品配置を示した平面図であり、図５（ｂ）はＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿った断面図である。電気二重層キャパシタ９は、非接触データ記録媒体１の厚さ方向からみて太陽電池７ｂと重なる位置に配置されている。電気二重層キャパシタ９と太陽電池７ｂは双方とも厚みが薄く、かつ厚さ方向からみた面積は広いため、両者を厚さ方向に重ねて配置することによって非接触データ記録媒体１内のスペースを節約することができる。
【００３３】
以上のように、本実施形態の非接触データ記録媒体１によれば、ラミネートフィルム２１ａの熱融着部分２１ｈの幅ｗを２ｍｍ以下に設定することによって電気二重層キャパシタ９の外形寸法を小さくしているため、非接触データ記録媒体１内の構成部品のレイアウトの制約が緩和される。
【００３４】
また、従来、電気二重層キャパシタ９を外気に曝して使用する場合には水分透過等を防止すべく熱融着部分２１ｈの幅ｗは２ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上必要であったところ、上記非接触データ記録媒体１によれば、電気二重層キャパシタ９はカード基材１３に封止された状態で収容され、外気に曝されることも極めて少ないため、幅ｗの下限条件を緩和することができる。このため熱融着部分２１ｈの幅ｗを０．５ｍｍ以上に設定することにより、熱融着不良を抑制することができ、充分な密封性を得ることができる。
【００３５】
図６のグラフは電気二重層キャパシタの熱融着の幅の設定を変えながら実際に熱融着を行い、熱融着不良の発生率を確認し、横軸に熱融着部分の幅（ｍｍ）、縦軸に熱融着不良率（％）をプロットしたものである。このとき用いた電気二重層キャパシタは上記非接触データ記録媒体１に備えられた電気二重層キャパシタ９と同じ構成を有し、同じ面積の電極を有するものである。また、熱融着不良率は、サンプルの電気二重層キャパシタの個数に対する熱融着不良品の個数を％単位で表したものである。ここでは、熱融着部分の融着が不十分で熱融着部分を通して水分の透過が認められるものを熱融着不良品とした。また、それぞれの熱融着部分の幅に対するサンプル数は１５個である。
【００３６】
図６のグラフによれば、熱融着部分の幅が０．５ｍｍの場合、熱融着不良率が１０％となり、それ以下の幅になると熱融着不良率が極端に上昇することが解かる。よって、熱融着部分の幅の下限値を０．５ｍｍに設定することが妥当であることが確認できた。
【００３７】
従来のラミネートフィルムは、図７に示されるように、金属箔層４１と接着層４３の他に機械的強度を確保すべくＰＥＴやナイロンからなる保護層４５が金属箔層４１の外側に必要とされていた。また、当該金属箔層４１の厚みも４０μｍ以上必要とされていた。しかしながら、本実施形態の非接触データ記録媒体１によれば、電気二重層キャパシタ９はカード基材１３に封止された状態で収容されているため、保護層４５を省略することができ、アルミ箔層も２０μｍの厚さにまで省略することが可能となる。よって、非接触データ記録媒体１によれば、電気二重層キャパシタ９の機械的強度を確保しつつ、電気二重層キャパシタ９の厚みを薄くすることができるので非接触データ記録媒体１内の部品のレイアウトの制約が緩和される。
【００３８】
また、上記非接触データ記録媒体１によれば、太陽電池７ｂを備え、太陽電池によって生じた電力で電気二重層キャパシタ９を充電することとしているので、情報送受信時以外にも電気化学デバイスの充電を行うことができ、情報送受信器等の装置がなくても充電が可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、電源部７として、コイル７ａと太陽電池７ｂとを有している必要はなく、いずれか一方だけを有していてもよい。また、情報表示部１１も必ずしも必要ではない。
【００４０】
また、上述した実施形態では、電気二重層キャパシタ９の外装体２１は、２枚の矩形状のラミネートフィルム２１ａ、２１ｂを合わせ、４辺の周縁部を熱融着して形成した。本発明においては、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように１枚の矩形状のラミネートフィルムを折り曲げ線ｍ−ｍで半分に折り曲げ、対向する３辺の周縁部同士を熱融着して外装体２１を形成してもよい。また、ラミネートフィルムは矩形に限られず、種々の形状が可能であり、例えば図８（ｃ）のような円形であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によれば、内蔵される電気化学デバイスを小型化し、各構成部品のレイアウトの自由度が大きい非接触データ記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る非接触データ記録媒体の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、カード基材に構成部品を収容する工程の一例を説明するための断面図である。
【図３】（ａ）は、電気二重層キャパシタの平面図であり、（ｂ）は、ＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。
【図４】ラミネートフィルムの断面図である。
【図５】（ａ）は、本実施形態に係る非接触データ記録媒体を示す平面図であり、（ｂ）は、ＩＶａ−ＩＶａ線に沿った断面図である。
【図６】電気二重層キャパシタに関する、熱融着部分の幅（ｍｍ）と熱融着不良率（％）との関係を表したグラフである。
【図７】従来のラミネートフィルムの構造を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、電気二重層キャパシタの変形例を説明する平面図である。
【符号の説明】
１…非接触データ記録媒体、３…情報処理部、３ａ…暗号処理部、５…情報記録部、７…電源部、７ａ…コイル、７ｂ…太陽電池、９…電気二重層キャパシタ、１０…過充電防止回路、１１…情報表示部、１３…カード基材、２１…外装体、２１ａ，２１ｂ…ラミネートフィルム、２１ｈ…熱融着部分、３１…金属箔層、３３…接着層。

Claims (7)

1. 情報の処理あるいは記録を行う情報処理手段と、
   外装体を有し、前記情報処理手段に電力を供給する電気化学デバイスと、
   前記情報処理手段及び前記電気化学デバイスを封止する封止部材と、
   を備えており、
   前記外装体はラミネートフィルムの周縁部を重ね熱融着することにより形成され、当該ラミネートフィルムの熱融着部分の幅が０．５〜２ｍｍに設定されていることを特徴とする非接触式データ記録媒体。
2. 前記ラミネートフィルムの厚みが０．１００ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触式データ記録媒体。
3. 外部機器からの電磁誘導により起電力を生じる起電力発生手段を更に備え、
   前記電気化学デバイスは前記起電力発生手段によって生じた電力により充電されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非接触式データ記録媒体。
4. 太陽電池を更に備え、
   前記電気化学デバイスは、前記太陽電池によって生じた電力により充電されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の非接触式データ記録媒体。
5. 前記電気化学デバイスからの電力の供給を受けて、前記情報処理手段によって処理された情報あるいは前記情報処理手段に記録された情報を表示する情報表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の非接触式データ記録媒体。
6. 前記情報処理手段は、外部と通信する情報を暗号化する暗号処理手段を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の非接触式データ記録媒体。
7. 前記電気化学デバイスが過充電されることを防止する過充電防止手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の非接触式データ記録媒体。

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