JP2004341895A - Ｉｃカード - Google Patents
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Abstract
【課題】携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成された、優れたＩＣカードを提供する。
【解決手段】ＩＣカード内で発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を、外部に放出しないようにするために、ＩＣカードに電波吸収体やフェライトシートなどにてシールドをする。１３．５６ＭＨｚには影響がない素材を用いることで、ＩＣカードの特性は維持することができる。またＩＣカードをシールドすることによって、携帯無線機器のキャリア周波数がＩＣカードに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も合わせて防ぐことができる。
【選択図】 図６
【解決手段】ＩＣカード内で発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を、外部に放出しないようにするために、ＩＣカードに電波吸収体やフェライトシートなどにてシールドをする。１３．５６ＭＨｚには影響がない素材を用いることで、ＩＣカードの特性は維持することができる。またＩＣカードをシールドすることによって、携帯無線機器のキャリア周波数がＩＣカードに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も合わせて防ぐことができる。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次コイルを備えたカード読取装置側から送出される電磁波からなる質問信号に応答して、２次コイルを備えたＩＣカードが負荷変動によって応答信号を送出する非接触型のＩＣカードに係り、特に、携帯電話機やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などの携帯無線機器に内蔵されたカード読取装置と通信可能なＩＣカードに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成されたＩＣカードに係り、特に、携帯無線機器に内蔵されたカード読取装置に対して通信を行なう際に不要輻射や送信スプリアスを減衰させるＩＣカードに関する。
【０００３】
【従来の技術】
局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として、非接触ＩＣカードを挙げることができる。
【０００４】
この種の無線通信には、一般に、電磁誘導の原理に基づいて実現される。すなわち、メモリ機能を有するＩＣカードと、ＩＣカードのメモリに対して読み書きアクセスをするカード・リーダ／ライタで構成され、１次コイルとしてのＩＣカード側のループ・コイルと２次コイルとしてのカード・リーダ／ライタ側のアンテナが系として１個のトランスを形成している。そして、カード・リーダ／ライタ側からＩＣカードに対して、電力と情報を同じく電磁誘導作用により伝送し、ＩＣカード側では供給された電力によって駆動してカード・リーダ／ライタ側からの質問信号に対して応答することができる。
【０００５】
カード・リーダ／ライタ側では、アンテナに流す電流を変調することで、ＩＣカード上のループ・コイルの誘起電圧が変調を受けるという作用により、カード・リーダ／ライタからＩＣカードへのデータ送信を行なうことができる。また、ＩＣカードは、ループ・コイルの端子間の負荷変動により、ＩＣカード・リーダ／ライタ側のアンテナ端子間のインピーダンスが変化してアンテナの通過電流や電圧が変動するという作用により、カード・リーダ／ライタへの返信を行なう。
【０００６】
ＩＣカードに代表される非接触・近接通信システムは、操作上の手軽さから、広範に普及している。例えば、暗証コードやその他の個人認証情報、電子チケットなどの価値情報などをＩＣカードに格納しておくことにより、キャッシュ・ディスペンサやコンサート会場の出入口、駅の改札口などに設置されたカード・リーダ／ライタは、利用者がかざしたＩＣカードに非接触でアクセスして、認証処理を行なうことができる。
【０００７】
最近では、微細化技術の向上とも相俟って、比較的大容量のメモリ空間を持つＩＣカードが出現している。大容量メモリ付きのＩＣカードによれば、複数のアプリケーションを同時に格納しておくことができるので、１枚のＩＣカードを複数の用途に利用することができる。例えば、１枚のＩＣカード上に、電子決済を行なうための電子マネーや、特定のコンサート会場に入場するための電子チケットなど、多数のサービスを格納しておくことにより、１枚のＩＣカードをさまざまな用途に適用させることができる。
【０００８】
さらに、ＩＣカードやカード用リーダ／ライタ（カード読み書き装置）が無線・非接触インターフェースの他に、外部機器と接続するための有線インターフェースを備えることにより、ＩＣカードやリーダ／ライタ機能のいずれか一方又は双方を携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やパーソナル・コンピュータなどの機器に内蔵することができる。
【０００９】
このような場合、ＩＣカード技術を汎用性のある双方向の近接通信インターフェースとして利用することができる。例えば、コンピュータや情報家電機器のような機器同士で近接通信システムが構成される場合には、通信は一対一で行われる。また、ある機器が非接触ＩＣカードのような機器以外の相手デバイスと通信することも可能であり、この場合においては、１つの機器と複数のカードにおける一対多の通信を行なうアプリケーションも考えられる。
【００１０】
また、電子決済を始めとする外部との電子的な価値情報のやり取りなど、ＩＣカードを利用したさまざまなアプリケーション・サービスを、情報処理端末上で実行することができる。例えば、情報処理端末上のキーボードやディスプレイなどのユーザ・インターフェースを用いてＩＣカードに対するユーザ・インタラクションを情報処理端末上で行なうことができる。また、リーダ／ライタ機能が携帯電話機と接続されていることにより、ＩＣカード内に記憶された個人認証情報を電話網経由でやり取りすることもできる。さらに、携帯電話機からインターネット接続して利用したサービスの代金をＩＣカードで支払うことができる。あるいは、ＩＣカード上に電子マネーや電子チケットなどの価値情報を格納している場合には、電子決済などの価値情報の処理や、その他のさまざまなサービスを実現することができる。
【００１１】
例えば、携帯電話やＰＨＳなどのような携帯無線機器にＩＣカードあるいはリーダ／ライタ機能を内蔵して、その携帯無線機器自体の無線通信機能を利用して、ＩＣカードを利用した個人認証サービスやＩＣカードに記録されている価値情報を利用した課金処理サービスなどが考えられる。
【００１２】
リーダ／ライタを携帯機器に内蔵するためには小型化が必要であり、このためこれら回路モジュールをＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスを用いて実装することが一般的である。これらの回路モジュールをＭＯＳゲートで構成した場合、ゲートが矩形波により動作することから回路モジュールの出力端子からは矩形波が出力されることになる。矩形波には基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要な輻射の原因となる。
【００１３】
例えば、携帯無線機器にリーダ／ライタが内蔵される場合、リーダ／ライタから放出される不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受けるという問題がある（図１を参照のこと）。同様に、携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとＩＣカードを通信させる場合、ＩＣカードがリーダ／ライタからの電磁波により駆動し質問信号に対して応答信号を送出する際に不要輻射が発生し、携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受けるという問題がある（図２を参照のこと）。携帯電話やＰＨＳは小信号でも受信可能となるように比較的高感度となるように設計されているため、機器に内蔵されているリーダ／ライタやＩＣカードから放出される微小の高調波でも受信感度の劣化を引き起こしてしまう。
【００１４】
携帯無線機器にリーダ／ライタが内蔵される場合のリーダ／ライタから放出される不要輻射の問題は、例えば、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタに加え、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタをリーダ／ライタ送信用端子とリーダ／ライタ送信用アンテナの間に直列的に挿入することによって、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑制することができる。さらに、特定周波数を遮るフィルタを直列接続することによって、特定周波数の高調波に限定して減衰することができる（例えば、非特許文献１を参照のこと）。ところが、現状のＩＣカード設計・製造技術においては、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けたりアンテナ形状を変更したりすることは困難である。
すなわち、ＩＣカードに関しては高調波の輻射の問題は依然として残っている。
【００１５】
ＩＣカードやリーダ／ライタと携帯無線機器との相互干渉を解決するためには、携帯無線機器のアンテナと、これに組み込まれるリーダ／ライタのアンテナを、影響がないくらいに離間して配置すればよい。しかしながら、携帯機器は一般に小型に構成されているため、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと、機器に組み込まれたリーダ／ライタのアンテナは近接して実装されることになる。よって、リーダ／ライタと通信を行なう外部ＩＣカードも、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと近接して使用されることになる。
【００１６】
また、機器に組み込まれたリーダ／ライタから放出される高調波及び外部ＩＣカードから放出される高調波を、電波法に従ったレベルにまで減衰させたとしても、携帯無線機器は高感度に設計されているために、微小な高調波でも感度抑圧を引き起こしてしまう。
【００１７】
非接触ＩＣカードでは、通常、１３．５６ＭＨｚ帯を使用するが、これは言い換えれば１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源になることを意味する。一方、携帯電話機で８００ＭＨｚ帯を使用しているとすると、１３．５６ＭＨｚの６０〜６６倍の高調波が携帯電話機と基地局間の通信を干渉することになり、携帯電話機の受信感度を劣化させてしまう（図３を参照のこと）。この結果、例えばオンラインでＩＣカードにバリューチャージなどのサービスを行なおうとした場合、携帯電話機の通信が途中で遮断されてしまう可能性がある。
【００１８】
他方、携帯電話機においては、周囲への雑音が所定レベル以下（例えばキャリアに対して−６０ｄＢｃ以下）であることを規定した送信スプリアス規格がある。ところが、携帯無線機で用いるキャリア周波数が、携帯無線機に内蔵されたリーダ／ライタと電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう外部ＩＣカードに入り込み（図４を参照のこと）、ＩＣカード内部でミキシングされてしまい、携帯無線機器で用いるキャリア周波数±１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源レベルが上昇する。この結果、携帯無線機器で用いたキャリア周波数に対して送信スプリアスを発生させてしまう（図５を参照のこと）。
【００１９】
携帯無線機器の通信方式によっては、送信スプリアスによって受信感度が劣化してしまうことも考えられる。
【００２０】
現状のＩＣカード設計・製造技術においては、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けたりアンテナ形状を変更したりすることは困難である。
【００２１】
【非特許文献１】
特願２００２−３０７１７５号明細書
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、携帯電話機やＰＨＳなどの携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとの間で電磁誘導作用に基づく非接触通信を好適に行なうことができる、優れたＩＣカードを提供することにある。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成された、優れたＩＣカードを提供することにある。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、ＩＣカードの内部回路やアンテナ形状を変更することなく、ＩＣカードから放出される不要な高調波を減衰し、さらに携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタと電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう際の携帯無線通信機器側から入り込むキャリア周波数による送信スプリアスを減衰することができる、優れたＩＣカードを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、特定の周波数帯を利用して外部の無線機器と通信を行なう携帯無線機器に組み込まれたリーダ／ライタと通信可能なＩＣカードであって、
電磁誘導作用により伝送される質問信号によって駆動するとともに該質問信号に対する応答信号を返すカードＩＣチップと、
質問信号を受信するとともに応答信号を送信するアンテナと、
前記カードＩＣチップが質問信号によって駆動するとともに該質問信号に対する応答信号を出力する動作において発生する高調波を抑止する不要輻射対策手段と、を具備することを特徴とするＩＣカードである。
【００２６】
ここで、前記不要輻射対策手段は、高調波を発生する部位を被覆するシールド材からなる。また、前記不要輻射対策手段は、ＩＣカードから発生する高調波を遮るだけでなく、前記携帯無線機器において利用される周波数の電磁波が前記ＩＣカードへ到達しないようにすることが好ましい。
【００２７】
前記シールド材は、例えば、電波吸収体又は強磁性体で構成され、前記カードＩＣチップが動作する周波数帯域に影響しないことが好ましい。
【００２８】
カードＩＣチップ内部では、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。
【００２９】
また、ＩＣカード動作時に、ＩＣカードに携帯電話無線機器のキャリア周波数が入り込むと、その携帯電話無線機器のキャリア周波数と、ＩＣカードのキャリア周波数１３．５６ＭＨｚがＩＣ内部でミキシングされて、携帯無線機器のキャリア周波数±（１３．５６ＭＨｚ×Ｎ倍波）といった送信スプリアスが発生する。この送信スプリアスは、チップ表面及びチップに繋がったアンテナから、外部に放出されてしまう。
【００３０】
本発明によれば、前記シールド材が前記カードＩＣチップの表面又は裏面の少なくとも一方を被覆するので、ＩＣカード内で発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにするために、ＩＣカードに電波吸収体やフェライトシートなどにてシールドをする。１３．５６ＭＨｚには影響がない素材を用いることで、ＩＣカードの特性は維持することができる。また、ＩＣカードをシールドすることによって、携帯無線機器のキャリア周波数がＩＣカードに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００３１】
前記カードＩＣチップの入出力端子には、同調用コンデンサ・パターンがアンテナと並列的に接続されていることがある。同調用コンデンサ・パターンは、リーダ／ライタからの電磁波に同調して非接触通信性能を向上させる反面、高調波の送信アンテナとしても作用してしまい、不要輻射の原因にもなる。
【００３２】
そこで、カードＩＣチップとともに同調用コンデンサ・パターンをもシールド材でシールドすることによって、カードＩＣチップや同調用コンデンサ・パターンにおいて発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにする。
【００３３】
また、アンテナも高調波の送信アンテナとしても作用し、不要輻射の原因になる。そこで、さらにアンテナもシールド材でシールドすることによって、カードＩＣチップやアンテナにおいて発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにする。
【００３４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３６】
ＩＣカードは、電磁誘導の原理に基づく非接触通信インターフェースを備えている。この種の非接触通信システムは、メモリ機能を有するＩＣカードと、ＩＣカードのメモリに対して読み書きアクセスをするカード・リーダ／ライタで構成され、１次コイルとしてのＩＣカード側のループ・コイルと２次コイルとしてのカード・リーダ／ライタ側のアンテナが系として１個のトランスを形成している。そして、カード・リーダ／ライタ側からＩＣカードに対して、電力と情報を同じく電磁誘導作用により伝送し、ＩＣカード側では供給された電力によって駆動してカード・リーダ／ライタ側からの質問信号に対して応答することができる。
【００３７】
本実施形態では、携帯電話やＰＨＳなどの携帯無線機器にリーダ／ライタを搭載し、その携帯無線機器が基地局と通信している状態で外部の非接触ＩＣカードと機器内部のリーダ／ライタが電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なうものとする。例えば、携帯無線機器自体の無線通信機能を利用して、ＩＣカードに記憶されている価値情報に対する課金処理サービスを行なうことができる。
【００３８】
携帯機器は一般に小型に構成されているため、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと、機器に組み込まれたリーダ／ライタのアンテナは近接して実装されることになる。
【００３９】
一方、ＩＣカードは、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックは１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源になる。携帯電話機で８００ＭＨｚ帯を使用しているとすると、１３．５６ＭＨｚの６０〜６６倍の高調波が携帯電話機と基地局間の通信を干渉し、携帯電話機の受信感度を劣化させてしまう。
【００４０】
また、ＩＣカード動作時に、ＩＣカードに携帯電話無線機器のキャリア周波数が入り込むと、その携帯電話無線機器のキャリア周波数と、ＩＣカードのキャリア周波数１３．５６ＭＨｚがＩＣ内部でミキシングされて、携帯無線機器のキャリア周波数±（１３．５６ＭＨｚ×Ｎ倍波）といった送信スプリアスが発生する。この送信スプリアスは、チップ表面及びチップに繋がったアンテナから、外部に放出されてしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ＩＣカード内で発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにするために、ＩＣカードに電波吸収体やフェライト・シートなどにてシールドをする。１３．５６ＭＨｚには影響がない素材を用いることで、ＩＣカードの特性は維持することができる。また、ＩＣカードをシールドすることによって、携帯無線機器のキャリア周波数がＩＣカードに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００４２】
図６には、本発明の一実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示している。図示の例では、ＩＣカード１０は、薄型で略矩形状の基板１１の１つの隅部にカードＩＣチップ１２が搭載され、さらにカードＩＣチップ１２の入出力端子に接続されているループ状のアンテナ１３が基板１１の周縁に沿って敷設されている。
【００４３】
カードＩＣチップ１２は、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。
【００４４】
図６に示す実施形態では、基板１１上に、カードＩＣチップ１２を覆うように電波吸収体やフェライトなどの強磁性体で構成されるシールド材１４を配設している。このシールド材１４は、カードＩＣチップ１２において発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにしている。他方、非接触ＩＣカード・インターフェースにおいて使用される１３．５６ＭＨｚ帯には影響が内容に構成され、非接触ＩＣカード通信本来の特性は維持される。また、シールド材１４でカードＩＣチップ１２を外界からシールドすることによって、リーダ／ライタが内蔵された携帯無線機器（図示しない）のキャリア周波数がカードＩＣチップに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００４５】
なお、シールド材１４は、基板１１の表面又は裏面のいずれか一方に配設するだけでも効果はあるが、基板１１の表裏双方に設けて、カードＩＣチップ１２をほぼ完全にシールドすることがより好ましい。
【００４６】
また、図７には、本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示している。ＩＣカード１０は、例えば、図示しない携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとの間で電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう。
【００４７】
図示の例では、ＩＣカード１０は、薄型で略矩形状の基板１１の１つの隅部にカードＩＣチップ１２が搭載され、さらにカードＩＣチップ１２の入出力端子に接続されているループ状のアンテナ１３が基板１１の周縁に沿って敷設されている。また、カードＩＣチップ１２の入出力端子には、同調用コンデンサ・パターン１５がアンテナ１３と並列的に接続されている。
【００４８】
同調用コンデンサ・パターン１５は、ループ・アンテナ１３の共振周波数を決定する作用を持つ。このような場合、ＩＣカード１０側で共振器が構成され、アンテナ１３で効率よく磁界を受信させることができる。
【００４９】
カードＩＣチップ１２は、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。さらに、同調用コンデンサ・パターン１５は、リーダ／ライタ（図示しない）からの電磁波に同調して非接触通信性能を向上させる反面、高調波の送信アンテナとしても作用してしまい、不要輻射の原因にもなる。
【００５０】
そこで、図７に示す実施形態では、基板１１上に、カードＩＣチップ１２並びに同調用コンデンサ・パターン１５を覆うように電波吸収体やフェライトなどの強磁性体で構成されるシールド材１４を配設している。このシールド材１４は、カードＩＣチップ１２あるいは同調用コンデンサ・パターン１５において発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにしている。他方、非接触ＩＣカード・インターフェースにおいて使用される１３．５６ＭＨｚ帯には影響がないように構成され、非接触ＩＣカード通信本来の特性は維持される。また、シールド材１４でカードＩＣチップ１２を外界からシールドすることによって、リーダ／ライタを内蔵する携帯無線機器（図示しない）のキャリア周波数がカードＩＣチップ１２に入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００５１】
なお、シールド材１４は、基板１１の表面又は裏面のいずれか一方に配設するだけでも効果はあるが、基板１１の表裏双方に設けて、カードＩＣチップ１２並びに同調用コンデンサ・パターン１５をほぼ完全にシールドすることがより好ましい。
【００５２】
また、図８には、本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示している。図示の例では、ＩＣカード１０は、薄型で略矩形状の基板１１の１つの隅部にカードＩＣチップ１２が搭載され、さらにカードＩＣチップ１２の入出力端子に接続されているループ状のアンテナ１３が基板１１の周縁に沿って敷設されている。また、カードＩＣチップ１２の入出力端子には、同調用のコンデンサ・パターン１５がアンテナ１３と並列的に接続されている。そして、ＩＣカード１０は、例えば、図示しない携帯無線機器に内蔵して用いられる。
【００５３】
カードＩＣチップ１２は、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。また、同調用コンデンサ・パターン１５は、リーダ／ライタ（図示しない）電磁波に同調して非接触通信性能を向上させる反面、高調波の送信アンテナとしても作用してしまい、不要輻射の原因にもなる。さらに、アンテナ１３も、高調波の送信アンテナとしても作用し、不要輻射の原因になる。
【００５４】
そこで、図８に示す実施形態では、基板１１前面を覆うように電波吸収体やフェライトなどの強磁性体で構成されるシールド材１４を配設している。このシールド材１４は、カードＩＣチップ１２や同調用コンデンサ・パターン１５、アンテナ１３において発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにしている。他方、非接触ＩＣカード・インターフェースにおいて使用される１３．５６ＭＨｚ帯には影響がないように構成され、非接触ＩＣカード通信本来の特性は維持される。また、シールド材１４でカードＩＣチップ１２を外界からシールドすることによって、リーダ／ライタを内蔵する携帯無線機器（図示しない）のキャリア周波数がカードＩＣチップ１２に入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００５５】
なお、シールド材１４は、基板１１の表面又は裏面のいずれか一方に配設するだけでも効果はあるが、基板１１の表裏双方に設けて、カードＩＣチップ１２、同調用コンデンサ・パターン１５、並びにアンテナ１３をほぼ完全にシールドすることがより好ましい。
【００５６】
図９には、高調波を発生する部位にシールド材１４を配設したＩＣカード１０の断面構成を示している。
【００５７】
同図に示すように、ＩＣカード１０自体は、ポリイミド・フィルムからなる基板１１の上面に、カードＩＣチップ１２が搭載されるとともに、アンテナ１３のパターンが実装されている。また、基板１１の両面には銅泊が成膜されている。そして、これらの両側はステンレス製の２枚の強化板３１Ａ及び３１Ｂによって保護され、また、強化材３１Ａ〜３１Ｂ内はフィラー入りエポキシ樹脂などの封止樹脂３３が充填されている。さらにこれらの外側は、外装３２Ａ及び３２Ｂによって被覆され、美観が整えられている。
【００５８】
シールド材１４は、図示の通り、例えば樹脂封止後の強化材３１と外装３２の間に挿設することができる。図示の例では、一方の強化材３１Ａ及び外装３２Ａの間にのみシールド材１４が挿入されているが、他方の強化材３１Ｂ及び外装３２Ｂの間にもシールド材１４を挿入することにより、高調波の遮断並びに携帯無線機器からのキャリア周波数の入り込み防止の効果がよりいっそう高まる。
【００５９】
また、図９に示す例では、樹脂封止後の強化材３１と外装３２の間にシールド材１４が挿設されているが、強化材３１内にシールド材１４を積層するようにしてもよい。あるいは、外装３２の表面にシールド材１４を貼設するようにしてもよい。
【００６０】
現状のＩＣカード設計・製造技術においては、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けることは困難であると既に説明したが、勿論、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けることによっても、不要輻射の問題を解決することができる。図１０には、カードＩＣチップに不要輻射対策用のフィルタを配設したＩＣカードの構成例を模式的に示している。
【００６１】
カードＩＣモジュール１２は、ＭＯＳプロセスを利用して構成される。そして、カードＩＣモジュール１２の各端子１２Ａ及び１２Ｂには、不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタ２２Ａ及び２２Ｂと、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ２３Ａ及び２３Ｂが直列接続され、これらフィルタ２２、２３を介してループ・アンテナ１３が接続されている。また、アンテナ１３には、同調用コンデンサ・パターン１５が並列接続されている。
【００６２】
ここで、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ２３は、図示の通り、コイルＬとコンデンサＣの並列回路で構成される。そして、コイルのリアクタンスＬとコンデンサの静電容量Ｃという定数を変えることにより、特定の周波数帯に含まれるカードＩＣチップ１２からの高調波のみを減衰させることができる。
【００６３】
減衰させるべき周波数とリアクタンスＬ及び静電容量Ｃの関係を以下に示す。
【００６４】
【数１】
【００６５】
例えば、電磁誘導作用に基づく非接触通信によりＩＣカード１０にアクセスするリーダ／ライタ機能を搭載する携帯電話機が８００ＭＨｚ帯を使用して基地局と通信を行なっている場合には、８５０ＭＨｚあたりを中心に高調波を減衰させる必要がある。この場合、Ｌ＝１８［ｎＨ］、Ｃ＝２［ｐＦ］に設定すればよい。
【００６６】
あるいは、電磁誘導作用に基づく非接触通信によりＩＣカード１０にアクセスするリーダ／ライタ機能を搭載するＰＨＳが１．９ＧＨｚ帯を使用して基地局と通信を行なっている場合には、１．９５ＧＨｚあたりを中心に高調波を減衰させる必要がある。この場合、Ｌ＝３．３［ｎＨ］、Ｃ＝２［ｐＦ］に設定すればよい。
【００６７】
図１１には、ローパス・フィルタ２２と特定周波数を遮るフィルタ２３の総合特性を示している。同図からも判るように、ローパス・フィルタ２２をアンテナ１３に直列接続することによって、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑制することができる。さらに、特定周波数を遮るフィルタ２３を直列接続することによって、特定周波数の高調波に限定して減衰することができる。
【００６８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、携帯電話機やＰＨＳなどの携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタと電磁誘導作用に基づく非接触通信を好適に行なうことができる、優れたＩＣカードを提供することができる。
【００７０】
また、本発明によれば、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成された、優れたＩＣカードを提供することができる。
【００７１】
また、本発明によれば、ＩＣカードの内部回路やアンテナ形状を変更することなく、ＩＣカードから放出される不要な高調波を減衰し、さらに携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとの間で電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう際の携帯無線通信機器側から入り込むキャリア周波数による送信スプリアスを減衰することができる、優れたＩＣカードを提供することができる。
【００７２】
本発明によれば、ＩＣカードから放出される不要輻射を抑えることによって、オンラインでのリーダライタ機能の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リーダ／ライタが放出する不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受ける様子を示した図である。
【図２】ＩＣカードが放出する不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受ける様子を示した図である。
【図３】非接触ＩＣカードが使用する１３．５６ＭＨｚ帯の整数倍の雑音が発生する様子を示した図である。
【図４】携帯無線機で用いるキャリア周波数が内蔵ＩＣカードに入り込む様子を示した図である。
【図５】携帯無線機で用いるキャリア周波数が内蔵ＩＣカードに入り込み、ＩＣカード内部でミキシングされ．結果、携帯無線機器で用いたキャリア周波数に対して送信スプリアスを発生させてしまう様子を示した図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示した図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示した図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示した図である。
【図９】ＩＣカード上の高調波を発生する部位にシールド材を配設した様子を示した図である。
【図１０】カードＩＣチップに不要輻射対策用のフィルタを配設したＩＣカード構成例を模式的に示した図である。
【図１１】ローパス・フィルタ２２と特定周波数を遮るフィルタ２３の総合特性を示した図である。
【符号の説明】
１０…ＩＣカード
１１…基板
１２…カードＩＣチップ
１３…アンテナ
１４…シールド材
１５…同調用コンデンサ・パターン
２２…ローパス・フィルタ
２３…特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次コイルを備えたカード読取装置側から送出される電磁波からなる質問信号に応答して、２次コイルを備えたＩＣカードが負荷変動によって応答信号を送出する非接触型のＩＣカードに係り、特に、携帯電話機やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などの携帯無線機器に内蔵されたカード読取装置と通信可能なＩＣカードに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成されたＩＣカードに係り、特に、携帯無線機器に内蔵されたカード読取装置に対して通信を行なう際に不要輻射や送信スプリアスを減衰させるＩＣカードに関する。
【０００３】
【従来の技術】
局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として、非接触ＩＣカードを挙げることができる。
【０００４】
この種の無線通信には、一般に、電磁誘導の原理に基づいて実現される。すなわち、メモリ機能を有するＩＣカードと、ＩＣカードのメモリに対して読み書きアクセスをするカード・リーダ／ライタで構成され、１次コイルとしてのＩＣカード側のループ・コイルと２次コイルとしてのカード・リーダ／ライタ側のアンテナが系として１個のトランスを形成している。そして、カード・リーダ／ライタ側からＩＣカードに対して、電力と情報を同じく電磁誘導作用により伝送し、ＩＣカード側では供給された電力によって駆動してカード・リーダ／ライタ側からの質問信号に対して応答することができる。
【０００５】
カード・リーダ／ライタ側では、アンテナに流す電流を変調することで、ＩＣカード上のループ・コイルの誘起電圧が変調を受けるという作用により、カード・リーダ／ライタからＩＣカードへのデータ送信を行なうことができる。また、ＩＣカードは、ループ・コイルの端子間の負荷変動により、ＩＣカード・リーダ／ライタ側のアンテナ端子間のインピーダンスが変化してアンテナの通過電流や電圧が変動するという作用により、カード・リーダ／ライタへの返信を行なう。
【０００６】
ＩＣカードに代表される非接触・近接通信システムは、操作上の手軽さから、広範に普及している。例えば、暗証コードやその他の個人認証情報、電子チケットなどの価値情報などをＩＣカードに格納しておくことにより、キャッシュ・ディスペンサやコンサート会場の出入口、駅の改札口などに設置されたカード・リーダ／ライタは、利用者がかざしたＩＣカードに非接触でアクセスして、認証処理を行なうことができる。
【０００７】
最近では、微細化技術の向上とも相俟って、比較的大容量のメモリ空間を持つＩＣカードが出現している。大容量メモリ付きのＩＣカードによれば、複数のアプリケーションを同時に格納しておくことができるので、１枚のＩＣカードを複数の用途に利用することができる。例えば、１枚のＩＣカード上に、電子決済を行なうための電子マネーや、特定のコンサート会場に入場するための電子チケットなど、多数のサービスを格納しておくことにより、１枚のＩＣカードをさまざまな用途に適用させることができる。
【０００８】
さらに、ＩＣカードやカード用リーダ／ライタ（カード読み書き装置）が無線・非接触インターフェースの他に、外部機器と接続するための有線インターフェースを備えることにより、ＩＣカードやリーダ／ライタ機能のいずれか一方又は双方を携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やパーソナル・コンピュータなどの機器に内蔵することができる。
【０００９】
このような場合、ＩＣカード技術を汎用性のある双方向の近接通信インターフェースとして利用することができる。例えば、コンピュータや情報家電機器のような機器同士で近接通信システムが構成される場合には、通信は一対一で行われる。また、ある機器が非接触ＩＣカードのような機器以外の相手デバイスと通信することも可能であり、この場合においては、１つの機器と複数のカードにおける一対多の通信を行なうアプリケーションも考えられる。
【００１０】
また、電子決済を始めとする外部との電子的な価値情報のやり取りなど、ＩＣカードを利用したさまざまなアプリケーション・サービスを、情報処理端末上で実行することができる。例えば、情報処理端末上のキーボードやディスプレイなどのユーザ・インターフェースを用いてＩＣカードに対するユーザ・インタラクションを情報処理端末上で行なうことができる。また、リーダ／ライタ機能が携帯電話機と接続されていることにより、ＩＣカード内に記憶された個人認証情報を電話網経由でやり取りすることもできる。さらに、携帯電話機からインターネット接続して利用したサービスの代金をＩＣカードで支払うことができる。あるいは、ＩＣカード上に電子マネーや電子チケットなどの価値情報を格納している場合には、電子決済などの価値情報の処理や、その他のさまざまなサービスを実現することができる。
【００１１】
例えば、携帯電話やＰＨＳなどのような携帯無線機器にＩＣカードあるいはリーダ／ライタ機能を内蔵して、その携帯無線機器自体の無線通信機能を利用して、ＩＣカードを利用した個人認証サービスやＩＣカードに記録されている価値情報を利用した課金処理サービスなどが考えられる。
【００１２】
リーダ／ライタを携帯機器に内蔵するためには小型化が必要であり、このためこれら回路モジュールをＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスを用いて実装することが一般的である。これらの回路モジュールをＭＯＳゲートで構成した場合、ゲートが矩形波により動作することから回路モジュールの出力端子からは矩形波が出力されることになる。矩形波には基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要な輻射の原因となる。
【００１３】
例えば、携帯無線機器にリーダ／ライタが内蔵される場合、リーダ／ライタから放出される不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受けるという問題がある（図１を参照のこと）。同様に、携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとＩＣカードを通信させる場合、ＩＣカードがリーダ／ライタからの電磁波により駆動し質問信号に対して応答信号を送出する際に不要輻射が発生し、携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受けるという問題がある（図２を参照のこと）。携帯電話やＰＨＳは小信号でも受信可能となるように比較的高感度となるように設計されているため、機器に内蔵されているリーダ／ライタやＩＣカードから放出される微小の高調波でも受信感度の劣化を引き起こしてしまう。
【００１４】
携帯無線機器にリーダ／ライタが内蔵される場合のリーダ／ライタから放出される不要輻射の問題は、例えば、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタに加え、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタをリーダ／ライタ送信用端子とリーダ／ライタ送信用アンテナの間に直列的に挿入することによって、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑制することができる。さらに、特定周波数を遮るフィルタを直列接続することによって、特定周波数の高調波に限定して減衰することができる（例えば、非特許文献１を参照のこと）。ところが、現状のＩＣカード設計・製造技術においては、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けたりアンテナ形状を変更したりすることは困難である。
すなわち、ＩＣカードに関しては高調波の輻射の問題は依然として残っている。
【００１５】
ＩＣカードやリーダ／ライタと携帯無線機器との相互干渉を解決するためには、携帯無線機器のアンテナと、これに組み込まれるリーダ／ライタのアンテナを、影響がないくらいに離間して配置すればよい。しかしながら、携帯機器は一般に小型に構成されているため、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと、機器に組み込まれたリーダ／ライタのアンテナは近接して実装されることになる。よって、リーダ／ライタと通信を行なう外部ＩＣカードも、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと近接して使用されることになる。
【００１６】
また、機器に組み込まれたリーダ／ライタから放出される高調波及び外部ＩＣカードから放出される高調波を、電波法に従ったレベルにまで減衰させたとしても、携帯無線機器は高感度に設計されているために、微小な高調波でも感度抑圧を引き起こしてしまう。
【００１７】
非接触ＩＣカードでは、通常、１３．５６ＭＨｚ帯を使用するが、これは言い換えれば１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源になることを意味する。一方、携帯電話機で８００ＭＨｚ帯を使用しているとすると、１３．５６ＭＨｚの６０〜６６倍の高調波が携帯電話機と基地局間の通信を干渉することになり、携帯電話機の受信感度を劣化させてしまう（図３を参照のこと）。この結果、例えばオンラインでＩＣカードにバリューチャージなどのサービスを行なおうとした場合、携帯電話機の通信が途中で遮断されてしまう可能性がある。
【００１８】
他方、携帯電話機においては、周囲への雑音が所定レベル以下（例えばキャリアに対して−６０ｄＢｃ以下）であることを規定した送信スプリアス規格がある。ところが、携帯無線機で用いるキャリア周波数が、携帯無線機に内蔵されたリーダ／ライタと電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう外部ＩＣカードに入り込み（図４を参照のこと）、ＩＣカード内部でミキシングされてしまい、携帯無線機器で用いるキャリア周波数±１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源レベルが上昇する。この結果、携帯無線機器で用いたキャリア周波数に対して送信スプリアスを発生させてしまう（図５を参照のこと）。
【００１９】
携帯無線機器の通信方式によっては、送信スプリアスによって受信感度が劣化してしまうことも考えられる。
【００２０】
現状のＩＣカード設計・製造技術においては、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けたりアンテナ形状を変更したりすることは困難である。
【００２１】
【非特許文献１】
特願２００２−３０７１７５号明細書
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、携帯電話機やＰＨＳなどの携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとの間で電磁誘導作用に基づく非接触通信を好適に行なうことができる、優れたＩＣカードを提供することにある。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成された、優れたＩＣカードを提供することにある。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、ＩＣカードの内部回路やアンテナ形状を変更することなく、ＩＣカードから放出される不要な高調波を減衰し、さらに携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタと電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう際の携帯無線通信機器側から入り込むキャリア周波数による送信スプリアスを減衰することができる、優れたＩＣカードを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、特定の周波数帯を利用して外部の無線機器と通信を行なう携帯無線機器に組み込まれたリーダ／ライタと通信可能なＩＣカードであって、
電磁誘導作用により伝送される質問信号によって駆動するとともに該質問信号に対する応答信号を返すカードＩＣチップと、
質問信号を受信するとともに応答信号を送信するアンテナと、
前記カードＩＣチップが質問信号によって駆動するとともに該質問信号に対する応答信号を出力する動作において発生する高調波を抑止する不要輻射対策手段と、を具備することを特徴とするＩＣカードである。
【００２６】
ここで、前記不要輻射対策手段は、高調波を発生する部位を被覆するシールド材からなる。また、前記不要輻射対策手段は、ＩＣカードから発生する高調波を遮るだけでなく、前記携帯無線機器において利用される周波数の電磁波が前記ＩＣカードへ到達しないようにすることが好ましい。
【００２７】
前記シールド材は、例えば、電波吸収体又は強磁性体で構成され、前記カードＩＣチップが動作する周波数帯域に影響しないことが好ましい。
【００２８】
カードＩＣチップ内部では、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。
【００２９】
また、ＩＣカード動作時に、ＩＣカードに携帯電話無線機器のキャリア周波数が入り込むと、その携帯電話無線機器のキャリア周波数と、ＩＣカードのキャリア周波数１３．５６ＭＨｚがＩＣ内部でミキシングされて、携帯無線機器のキャリア周波数±（１３．５６ＭＨｚ×Ｎ倍波）といった送信スプリアスが発生する。この送信スプリアスは、チップ表面及びチップに繋がったアンテナから、外部に放出されてしまう。
【００３０】
本発明によれば、前記シールド材が前記カードＩＣチップの表面又は裏面の少なくとも一方を被覆するので、ＩＣカード内で発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにするために、ＩＣカードに電波吸収体やフェライトシートなどにてシールドをする。１３．５６ＭＨｚには影響がない素材を用いることで、ＩＣカードの特性は維持することができる。また、ＩＣカードをシールドすることによって、携帯無線機器のキャリア周波数がＩＣカードに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００３１】
前記カードＩＣチップの入出力端子には、同調用コンデンサ・パターンがアンテナと並列的に接続されていることがある。同調用コンデンサ・パターンは、リーダ／ライタからの電磁波に同調して非接触通信性能を向上させる反面、高調波の送信アンテナとしても作用してしまい、不要輻射の原因にもなる。
【００３２】
そこで、カードＩＣチップとともに同調用コンデンサ・パターンをもシールド材でシールドすることによって、カードＩＣチップや同調用コンデンサ・パターンにおいて発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにする。
【００３３】
また、アンテナも高調波の送信アンテナとしても作用し、不要輻射の原因になる。そこで、さらにアンテナもシールド材でシールドすることによって、カードＩＣチップやアンテナにおいて発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにする。
【００３４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３６】
ＩＣカードは、電磁誘導の原理に基づく非接触通信インターフェースを備えている。この種の非接触通信システムは、メモリ機能を有するＩＣカードと、ＩＣカードのメモリに対して読み書きアクセスをするカード・リーダ／ライタで構成され、１次コイルとしてのＩＣカード側のループ・コイルと２次コイルとしてのカード・リーダ／ライタ側のアンテナが系として１個のトランスを形成している。そして、カード・リーダ／ライタ側からＩＣカードに対して、電力と情報を同じく電磁誘導作用により伝送し、ＩＣカード側では供給された電力によって駆動してカード・リーダ／ライタ側からの質問信号に対して応答することができる。
【００３７】
本実施形態では、携帯電話やＰＨＳなどの携帯無線機器にリーダ／ライタを搭載し、その携帯無線機器が基地局と通信している状態で外部の非接触ＩＣカードと機器内部のリーダ／ライタが電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なうものとする。例えば、携帯無線機器自体の無線通信機能を利用して、ＩＣカードに記憶されている価値情報に対する課金処理サービスを行なうことができる。
【００３８】
携帯機器は一般に小型に構成されているため、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと、機器に組み込まれたリーダ／ライタのアンテナは近接して実装されることになる。
【００３９】
一方、ＩＣカードは、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックは１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源になる。携帯電話機で８００ＭＨｚ帯を使用しているとすると、１３．５６ＭＨｚの６０〜６６倍の高調波が携帯電話機と基地局間の通信を干渉し、携帯電話機の受信感度を劣化させてしまう。
【００４０】
また、ＩＣカード動作時に、ＩＣカードに携帯電話無線機器のキャリア周波数が入り込むと、その携帯電話無線機器のキャリア周波数と、ＩＣカードのキャリア周波数１３．５６ＭＨｚがＩＣ内部でミキシングされて、携帯無線機器のキャリア周波数±（１３．５６ＭＨｚ×Ｎ倍波）といった送信スプリアスが発生する。この送信スプリアスは、チップ表面及びチップに繋がったアンテナから、外部に放出されてしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ＩＣカード内で発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにするために、ＩＣカードに電波吸収体やフェライト・シートなどにてシールドをする。１３．５６ＭＨｚには影響がない素材を用いることで、ＩＣカードの特性は維持することができる。また、ＩＣカードをシールドすることによって、携帯無線機器のキャリア周波数がＩＣカードに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００４２】
図６には、本発明の一実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示している。図示の例では、ＩＣカード１０は、薄型で略矩形状の基板１１の１つの隅部にカードＩＣチップ１２が搭載され、さらにカードＩＣチップ１２の入出力端子に接続されているループ状のアンテナ１３が基板１１の周縁に沿って敷設されている。
【００４３】
カードＩＣチップ１２は、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。
【００４４】
図６に示す実施形態では、基板１１上に、カードＩＣチップ１２を覆うように電波吸収体やフェライトなどの強磁性体で構成されるシールド材１４を配設している。このシールド材１４は、カードＩＣチップ１２において発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにしている。他方、非接触ＩＣカード・インターフェースにおいて使用される１３．５６ＭＨｚ帯には影響が内容に構成され、非接触ＩＣカード通信本来の特性は維持される。また、シールド材１４でカードＩＣチップ１２を外界からシールドすることによって、リーダ／ライタが内蔵された携帯無線機器（図示しない）のキャリア周波数がカードＩＣチップに入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００４５】
なお、シールド材１４は、基板１１の表面又は裏面のいずれか一方に配設するだけでも効果はあるが、基板１１の表裏双方に設けて、カードＩＣチップ１２をほぼ完全にシールドすることがより好ましい。
【００４６】
また、図７には、本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示している。ＩＣカード１０は、例えば、図示しない携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとの間で電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう。
【００４７】
図示の例では、ＩＣカード１０は、薄型で略矩形状の基板１１の１つの隅部にカードＩＣチップ１２が搭載され、さらにカードＩＣチップ１２の入出力端子に接続されているループ状のアンテナ１３が基板１１の周縁に沿って敷設されている。また、カードＩＣチップ１２の入出力端子には、同調用コンデンサ・パターン１５がアンテナ１３と並列的に接続されている。
【００４８】
同調用コンデンサ・パターン１５は、ループ・アンテナ１３の共振周波数を決定する作用を持つ。このような場合、ＩＣカード１０側で共振器が構成され、アンテナ１３で効率よく磁界を受信させることができる。
【００４９】
カードＩＣチップ１２は、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。さらに、同調用コンデンサ・パターン１５は、リーダ／ライタ（図示しない）からの電磁波に同調して非接触通信性能を向上させる反面、高調波の送信アンテナとしても作用してしまい、不要輻射の原因にもなる。
【００５０】
そこで、図７に示す実施形態では、基板１１上に、カードＩＣチップ１２並びに同調用コンデンサ・パターン１５を覆うように電波吸収体やフェライトなどの強磁性体で構成されるシールド材１４を配設している。このシールド材１４は、カードＩＣチップ１２あるいは同調用コンデンサ・パターン１５において発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにしている。他方、非接触ＩＣカード・インターフェースにおいて使用される１３．５６ＭＨｚ帯には影響がないように構成され、非接触ＩＣカード通信本来の特性は維持される。また、シールド材１４でカードＩＣチップ１２を外界からシールドすることによって、リーダ／ライタを内蔵する携帯無線機器（図示しない）のキャリア周波数がカードＩＣチップ１２に入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００５１】
なお、シールド材１４は、基板１１の表面又は裏面のいずれか一方に配設するだけでも効果はあるが、基板１１の表裏双方に設けて、カードＩＣチップ１２並びに同調用コンデンサ・パターン１５をほぼ完全にシールドすることがより好ましい。
【００５２】
また、図８には、本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示している。図示の例では、ＩＣカード１０は、薄型で略矩形状の基板１１の１つの隅部にカードＩＣチップ１２が搭載され、さらにカードＩＣチップ１２の入出力端子に接続されているループ状のアンテナ１３が基板１１の周縁に沿って敷設されている。また、カードＩＣチップ１２の入出力端子には、同調用のコンデンサ・パターン１５がアンテナ１３と並列的に接続されている。そして、ＩＣカード１０は、例えば、図示しない携帯無線機器に内蔵して用いられる。
【００５３】
カードＩＣチップ１２は、リーダ／ライタから受けた１３．５６ＭＨｚの信号によって、クロックを生成して内部回路を動作させている。この内部回路を動作させるためのクロックには基本周波数の整数倍の高調波が含まれ、不要輻射の主要な原因となる。また、同調用コンデンサ・パターン１５は、リーダ／ライタ（図示しない）電磁波に同調して非接触通信性能を向上させる反面、高調波の送信アンテナとしても作用してしまい、不要輻射の原因にもなる。さらに、アンテナ１３も、高調波の送信アンテナとしても作用し、不要輻射の原因になる。
【００５４】
そこで、図８に示す実施形態では、基板１１前面を覆うように電波吸収体やフェライトなどの強磁性体で構成されるシールド材１４を配設している。このシールド材１４は、カードＩＣチップ１２や同調用コンデンサ・パターン１５、アンテナ１３において発生した１３．５６ＭＨｚの高調波を外部に放出しないようにしている。他方、非接触ＩＣカード・インターフェースにおいて使用される１３．５６ＭＨｚ帯には影響がないように構成され、非接触ＩＣカード通信本来の特性は維持される。また、シールド材１４でカードＩＣチップ１２を外界からシールドすることによって、リーダ／ライタを内蔵する携帯無線機器（図示しない）のキャリア周波数がカードＩＣチップ１２に入り込むのを防ぐことができるので、送信スプリアスの発生も併せて防ぐことができる。
【００５５】
なお、シールド材１４は、基板１１の表面又は裏面のいずれか一方に配設するだけでも効果はあるが、基板１１の表裏双方に設けて、カードＩＣチップ１２、同調用コンデンサ・パターン１５、並びにアンテナ１３をほぼ完全にシールドすることがより好ましい。
【００５６】
図９には、高調波を発生する部位にシールド材１４を配設したＩＣカード１０の断面構成を示している。
【００５７】
同図に示すように、ＩＣカード１０自体は、ポリイミド・フィルムからなる基板１１の上面に、カードＩＣチップ１２が搭載されるとともに、アンテナ１３のパターンが実装されている。また、基板１１の両面には銅泊が成膜されている。そして、これらの両側はステンレス製の２枚の強化板３１Ａ及び３１Ｂによって保護され、また、強化材３１Ａ〜３１Ｂ内はフィラー入りエポキシ樹脂などの封止樹脂３３が充填されている。さらにこれらの外側は、外装３２Ａ及び３２Ｂによって被覆され、美観が整えられている。
【００５８】
シールド材１４は、図示の通り、例えば樹脂封止後の強化材３１と外装３２の間に挿設することができる。図示の例では、一方の強化材３１Ａ及び外装３２Ａの間にのみシールド材１４が挿入されているが、他方の強化材３１Ｂ及び外装３２Ｂの間にもシールド材１４を挿入することにより、高調波の遮断並びに携帯無線機器からのキャリア周波数の入り込み防止の効果がよりいっそう高まる。
【００５９】
また、図９に示す例では、樹脂封止後の強化材３１と外装３２の間にシールド材１４が挿設されているが、強化材３１内にシールド材１４を積層するようにしてもよい。あるいは、外装３２の表面にシールド材１４を貼設するようにしてもよい。
【００６０】
現状のＩＣカード設計・製造技術においては、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けることは困難であると既に説明したが、勿論、ＩＣカードの内部回路にフィルタを設けることによっても、不要輻射の問題を解決することができる。図１０には、カードＩＣチップに不要輻射対策用のフィルタを配設したＩＣカードの構成例を模式的に示している。
【００６１】
カードＩＣモジュール１２は、ＭＯＳプロセスを利用して構成される。そして、カードＩＣモジュール１２の各端子１２Ａ及び１２Ｂには、不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタ２２Ａ及び２２Ｂと、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ２３Ａ及び２３Ｂが直列接続され、これらフィルタ２２、２３を介してループ・アンテナ１３が接続されている。また、アンテナ１３には、同調用コンデンサ・パターン１５が並列接続されている。
【００６２】
ここで、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ２３は、図示の通り、コイルＬとコンデンサＣの並列回路で構成される。そして、コイルのリアクタンスＬとコンデンサの静電容量Ｃという定数を変えることにより、特定の周波数帯に含まれるカードＩＣチップ１２からの高調波のみを減衰させることができる。
【００６３】
減衰させるべき周波数とリアクタンスＬ及び静電容量Ｃの関係を以下に示す。
【００６４】
【数１】
例えば、電磁誘導作用に基づく非接触通信によりＩＣカード１０にアクセスするリーダ／ライタ機能を搭載する携帯電話機が８００ＭＨｚ帯を使用して基地局と通信を行なっている場合には、８５０ＭＨｚあたりを中心に高調波を減衰させる必要がある。この場合、Ｌ＝１８［ｎＨ］、Ｃ＝２［ｐＦ］に設定すればよい。
【００６６】
あるいは、電磁誘導作用に基づく非接触通信によりＩＣカード１０にアクセスするリーダ／ライタ機能を搭載するＰＨＳが１．９ＧＨｚ帯を使用して基地局と通信を行なっている場合には、１．９５ＧＨｚあたりを中心に高調波を減衰させる必要がある。この場合、Ｌ＝３．３［ｎＨ］、Ｃ＝２［ｐＦ］に設定すればよい。
【００６７】
図１１には、ローパス・フィルタ２２と特定周波数を遮るフィルタ２３の総合特性を示している。同図からも判るように、ローパス・フィルタ２２をアンテナ１３に直列接続することによって、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑制することができる。さらに、特定周波数を遮るフィルタ２３を直列接続することによって、特定周波数の高調波に限定して減衰することができる。
【００６８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、携帯電話機やＰＨＳなどの携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタと電磁誘導作用に基づく非接触通信を好適に行なうことができる、優れたＩＣカードを提供することができる。
【００７０】
また、本発明によれば、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないように構成された、優れたＩＣカードを提供することができる。
【００７１】
また、本発明によれば、ＩＣカードの内部回路やアンテナ形状を変更することなく、ＩＣカードから放出される不要な高調波を減衰し、さらに携帯無線機器に内蔵されたリーダ／ライタとの間で電磁誘導作用に基づく非接触通信を行なう際の携帯無線通信機器側から入り込むキャリア周波数による送信スプリアスを減衰することができる、優れたＩＣカードを提供することができる。
【００７２】
本発明によれば、ＩＣカードから放出される不要輻射を抑えることによって、オンラインでのリーダライタ機能の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リーダ／ライタが放出する不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受ける様子を示した図である。
【図２】ＩＣカードが放出する不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受ける様子を示した図である。
【図３】非接触ＩＣカードが使用する１３．５６ＭＨｚ帯の整数倍の雑音が発生する様子を示した図である。
【図４】携帯無線機で用いるキャリア周波数が内蔵ＩＣカードに入り込む様子を示した図である。
【図５】携帯無線機で用いるキャリア周波数が内蔵ＩＣカードに入り込み、ＩＣカード内部でミキシングされ．結果、携帯無線機器で用いたキャリア周波数に対して送信スプリアスを発生させてしまう様子を示した図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示した図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示した図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るＩＣカードの構成を模式的に示した図である。
【図９】ＩＣカード上の高調波を発生する部位にシールド材を配設した様子を示した図である。
【図１０】カードＩＣチップに不要輻射対策用のフィルタを配設したＩＣカード構成例を模式的に示した図である。
【図１１】ローパス・フィルタ２２と特定周波数を遮るフィルタ２３の総合特性を示した図である。
【符号の説明】
１０…ＩＣカード
１１…基板
１２…カードＩＣチップ
１３…アンテナ
１４…シールド材
１５…同調用コンデンサ・パターン
２２…ローパス・フィルタ
２３…特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ
Claims (9)
- 特定の周波数帯を利用して外部の無線機器と通信を行なう携帯無線機器に組み込まれたカード読取装置と通信可能なＩＣカードであって、
電磁誘導作用により伝送される質問信号によって駆動するとともに該質問信号に対する応答信号を返すカードＩＣチップと、
質問信号を受信するとともに応答信号を送信するアンテナと、
前記カードＩＣチップが質問信号によって駆動するとともに該質問信号に対する応答信号を出力する動作において発生する高調波を抑止する不要輻射対策手段と、を具備することを特徴とするＩＣカード。 - 前記不要輻射対策手段は、高調波を発生する部位を被覆するシールド材からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
- 前記不要輻射対策手段は、前記携帯無線機器において利用される周波数の電磁波が前記ＩＣカードへ到達しないようにする、ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
- 前記シールド材は電波吸収体又は強磁性体で構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
- 前記シールド材は、前記カードＩＣチップが動作する周波数帯域に影響しない、ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
- 前記シールド材は前記カードＩＣチップの表面又は裏面の少なくとも一方を被覆する、ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
- 前記カードＩＣチップの入出力端子には同調用コンデンサ・パターンがアンテナと並列的に接続されている、ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
- 前記シールド材は前記カードＩＣチップ及び前記同調用コンデンサ・パターンの表面又は裏面の少なくとも一方を被覆する、ことを特徴とする請求項７に記載のＩＣカード。
- 前記シールド材は前記カードＩＣチップ及び前記アンテナの表面又は裏面の少なくとも一方を被覆する、ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
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