JP2005301407A - デバイスの実装構造及びｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の凹部に収容されるデバイスの脆弱部を確実に保持することができるデバイスの実装方法及びＩＣカードを提案する。
【解決手段】 基板に形成された凹部６５にデバイス１０を収容保持するデバイス１０の実装構造であって、デバイス１０の上面に存在する脆弱部２２，２４を外力から保護する緩衝部６６を凹部６５の縁部６４に有する。例えば、緩衝部６６は、縁部６４と脆弱部２２，２４との間に形成される空隙Ｓである。
【選択図】 図４

Description

本発明は、指紋センサ等のデバイスを搭載したＩＣカード（スマートカード）に関し、特にデバイスの実装構造に関する。

ＩＣカード（スマートカード）は、ＩＣ（集積回路）チップを搭載したカードであり、磁気ストライプカードと比較して、高情報容量化、セキュリティ性向上（偽変造、不正使用の防止）、複数のアプリケーションに対応可能、ホスト負荷軽減（オフライン処理が可能）等の特徴を有する。このため、クレジットカードやキャッシュカードの他、電子マネー、電子商取引、医療保健分野、鉄道・バスなどの交通分野やビルの入退出管理等への展開が盛んに行われ始めている。これに伴い、更なるセキュリティ向上（情報保護、アクセス制限等）の目的から、指紋センサを搭載した個人認証機能付きＩＣカードが提案されている。
このＩＣカードの製造方法としては、カードインレットに凹部を設け、その凹部にＩＣチップを実装する技術が知られている。
特開平１０−８６５６９号公報 特開平８−１３８０２２号公報

ところで、ＴＦＴ（特に低温ポリシリコンＴＦＴ）により形成された指紋センサなどのデバイスは、表層部に検出回路や駆動回路などの制御回路部が形成される。したがって、このデバイスをＩＣカードに実装すると、制御回路部がＩＣカードの基材と接触してしまう。或いは、基材を介して制御回路部に外力が加わってしまう。また或いは、制御回路部が剥き出しに実装された場合は指紋センサ等の接触式センサでは指等が制御回路部に押し当てられてしまう。
しかしながら、制御回路部は外力等に弱いため、制御回路部に誤動作等が発生して、デバイスの機能を十分に発揮できなくなってしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、基板の凹部に収容されるデバイスの脆弱部を確実に保持することができるデバイスの実装方法及びＩＣカードを提案することを目的とする。

本発明に係るデバイスの実装構造及びＩＣカードでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基板に形成された凹部にデバイスを収容保持するデバイスの実装構造であって、デバイスの上面に存在する脆弱部を外力から保護する緩衝部を凹部の縁部に有するようにした。
この発明によれば、デバイスの脆弱部が緩衝部により外力から保護されるので、デバイスの機能を十分に発揮することができる。
また、緩衝部が、記縁部と脆弱部との間に形成される空隙であるものでは、最も容易かつ確実に脆弱部を外力から保護することができる。

第２の発明は、少なくとも１つ以上のデバイスが実装されたＩＣカードにおいて、デバイスの実装構造として、第１の発明のデバイスの実装構造を備えるようにした。
この発明によれば、ＩＣカードに搭載されたデバイスの機能が十分に発揮されるので、ＩＣカードの特徴である高機能かつ高セキュリティ性が維持できる。
デバイスとしては、静電容量型指紋センサを用いることができる。
また、脆弱部が、静電容量型指紋センサの制御回路部であるものでは、静電容量型指紋センサの誤差検出が低減され、個人情報等を確実に保護することができる。

以下、本発明のＩＣカードの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、ＩＣカードＫを示す分解斜視図である。
ＩＣカードＫは、２枚のプラスチック等の基材６１，６２が貼り合わされて形成された基板６０と、２枚の基材６１，６２の間に挟持されたＩＣチップ（集積回路）４０及び指紋センサ１０とを備える。なお、指紋センサ１０は、基材６１に形成された開口部６３と基材６２とから形成される凹部６５（図４参照）に実装される。
更に、カード端末等の外部装置（不図示）との情報交換を行うインターフェイスとして、外部装置と直接接触する接触用ＩＣ端子５１と、外部装置と一定周波数の電波を受信・送信する非接触型ＩＣ用アンテナ５２とを備える。
接触用ＩＣ端子５１は、ＩＣチップ４０の上面に接触しつつ、基板６０の上面６０ａに露出するように形成される。一方、非接触型ＩＣ用アンテナ５２は、２枚の基材６１，６２の間にコイル状に形成される。
なお、本実施形態では、接触用ＩＣ端子と非接触型ＩＣ用アンテナとを備えるコンビカード（デュアルインターフェイス）について説明するが、接触用ＩＣ端子のみを備える場合（ＩＳＯ７８１６参照）や、非接触型ＩＣ用アンテナのみを備える場合（ＩＳＯ１４４４３等参照）、或いは、接触用ＩＣチップと非接触用ＩＣチップを備えるハイブリッドカードであってもよい。

図２は、ＩＣチップ４０の構成を示す模式図である。
ＩＣチップ４０は、指紋センサ１０に取り込まれた指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部４１、特定の指紋パターンの特徴量等の各種情報を記憶するメモリ４２、データ処理部４１により抽出された特徴量とメモリ４２に記憶された特徴量とを比較する比較部４３、ＩＣカードＫの動作を制御する制御部４４とを備える。
そして、比較部４３には、接触用ＩＣ端子５１及び非接触型ＩＣ用アンテナ５２が接続される。

図３は、指紋センサ１０の構成を示す模式図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図である。
指紋センサ１０は、静電容量型、すなわち凹凸を有する指紋と検出面１０ａとの間の距離に応じて変化する静電容量を測定して、指紋パターンを検出するセンサである。静電容量型の指紋センサ１０は、光源が不要であるために薄型化することが容易であり、かつ表面保護層（パッシベーション膜）を適切に選択することによって、耐傷性を向上させることができるという特徴がある。
指紋センサ１０は、基板１５を有しており、この基板１５上には、所定の間隔を空けて互いに平行に形成された複数の信号線１６と、この信号線１６に対して直交するように所定の間隔を空けて互いに平行に形成された複数の走査線１７とが設けられている。
複数の走査線と複数の信号線１６との交点のそれぞれに対応する位置には、トランジスタ等によって構成されるスイッチング素子（検出回路）１２が設けられている。
これらの信号線１６、走査線１７およびスイッチング素子１２によって、アクティブマトリクスアレイ１３が構成されており、このアクティブマトリクスアレイ１３の上には、検出電極１１が各スイッチング素子１２に対応する位置にマトリックス状に設けられている。
各検出電極１１は、アクティブマトリクスアレイ１３の全面を覆うように絶縁膜（パッシベーション膜）１４にて覆われており、絶縁膜１４は、ＩＣカードＫの利用者の指Ｆと接触可能になっている。
なお、アクティブマトリクスアレイ１３としては、半導体基板上に形成されたＭＯＳトランジスタアレイ、絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いることができる。
そして、信号線１６は、その一端で検出回路２２に接続される。また、走査線１７は、その一端で駆動回路２４に接続される。更に、検出回路２２及び駆動回路２４は、接続端子２６に接続される。
この検出回路２２及び駆動回路２４は、ＴＦＴ（特に低温ポリシリコンＴＦＴ）により形成される。したがって、検出回路２２及び駆動回路２４は、検出面１０ａと同様に、指紋センサ１０の表層部に形成される。

このような構成を有する指紋センサ１０においては、図３（ｂ）に示すように、指Ｆが検出面１０ａに接触すると、指Ｆとマトリックス状に配置された各検出電極１１との間に、２次元的に分布する静電容量が発生する（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３等）。この２次元的に分布した各静電容量の値をアクティブマトリクスアレイ１３によって電気的に読み出すことにより、指Ｆの表面に形成された微細な凹凸形状のパターン（指紋パターン）を検出することができる。

ところで、上述したように、指紋センサ１０の表層部には、検出面１０ａ、駆動回路２４、検出回路２２、接続端子２６が形成される。さらにデータメモリー回路や指紋センサであれば比較回路も同時に形成されても良い。この検出回路２２及び駆動回路２４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により構成されるので、外部からの衝撃に対して脆弱である。したがって、検出回路２２及び駆動回路２４に外力が加わると、指紋センサ１０の検出結果に誤差が発生したり、指が検出面だけでなく駆動回路や検出回路の上にも押し当てられた場合は、指紋の検出が不安定になったりする。
このため、指紋センサ１０をＩＣカードＫに実装する際には、検出回路２２及び駆動回路２４に外力が加わらないようにする必要がある。
具体的には、図４に示すように、指紋センサ１０を基材１の開口部６３と基材２とから形成される凹部６５に収納すると、指紋センサ１０の検出面１０ａが開口部６３の位置に配置される。そして、開口部６３の縁６４の位置には、指紋センサ１０の検出回路２２及び駆動回路２４が配置される。そして、指紋センサ１０の検出回路２２及び駆動回路２４と基材１との接触位置には、外部からの衝撃が検出回路２２及び駆動回路２４に伝わらないようにする、或いは伝わりづらくする緩衝部６６が設けられる。
緩衝部６６は、図４（ａ）に示すように、スポンジ等の弾力性に富んだ材料や、ポリイミド等の有機材料で形成する。この他、図４（ｂ）に示すように、基材６１が直接、検出回路２２及び駆動回路２４に接触しないように、空隙Ｓを設けるようにしてもよい。
このように、指紋センサ１０の検出回路２２及び駆動回路２４を緩衝部６６により保護して、指紋センサ１０の誤動作等、ひいてはＩＣカードＫの不具合を防止することができる。

また、開口部６３の近傍、開口部６３の縁６４に、スイッチング素子１２のグランドと電気的に接続される放電用電極２０を形成してもよい（図１参照）。放電用電極２０は、接触用ＩＣ端子５１と同様に、基板６０の上面６０ａに露出するように形成される。
このように、放電用電極２０を基板６０の上面６０ａに露出するように形成することにより、ＩＣカードＫの使用の際に指Ｆが放電用電極２０に触れて、人体に帯電した静電気を放電することができる。

次に、指紋照合装置の動作について説明する。
まず、ＩＣカードＫの使用者は、ＩＣカードＫを把持し、続いて、指紋センサ１０の検出面１０ａに指Ｆを載せる。
指紋センサ１０では、検出面１０ａに指Ｆが触れると、指Ｆとマトリックス状に配置された各検出電極１１との間に、２次元的に分布する静電容量が発生する。そして、この静電容量の値をアクティブマトリクスアレイ１３によって電気的に読み出すことにより、指Ｆの指紋パターンが検出される。
そして、検出された指紋パターンは、ＩＣチップ４０のデータ処理部４１に転送され特徴量が抽出される。この特徴量は、例えば指紋線の傾き量、分岐の位置、分岐の数等である。更に、求められた特徴量は、比較部４３に転送され、メモリ４２に格納されている特定の特徴量と比較される。

そして、２つの特徴量が一致した場合には、一致信号が照合結果として、接触用ＩＣ端子５１及び非接触型ＩＣ用アンテナ５２を介して外部装置に出力される。
すなわち、この場合、一致信号を調べることにより、検出された指紋パターンがメモリ４２に格納されている特定の特徴量と同一の特徴量を持つことが確認できる。従って、メモリ４２に特定の個人の指紋の特徴量を予め格納しておくことにより、ＩＣカードＫの使用者を特定することができる。
このようにして、ＩＣカードＫの使用時に個人情報をより安全に取り扱うことが可能となる。

このような一連の動作のなかで、指紋センサ１０の検出回路２２及び駆動回路２４は、緩衝層６６により保護されているので、良好に指紋を検出することができる。
特に、ＩＣカードＫを把持したり、指紋センサ１０の検出面１０ａに指Ｆを載せたり、或いはＩＣカードＫを外部装置に接触させた際に、検出回路２２及び駆動回路２４を外力から保護することができる。
これにより、指紋センサ１０及びＩＣカードＫが良好に動作させることができる。

また、指Ｆが検出面１０ａに触れる際に、指Ｆが放電用電極２０に触れる。これにより、人体に帯電した静電気が放電され、指Ｆの電位はスイッチング素子１２の基準電位（グランド）と同電位になる。
このため、指Ｆが検出面１０ａに触れても、指Ｆと検出面１０ａとの間で静電気放電が発生せず、スイッチング素子１２の破壊を回避することができる。また、指紋検出の際に指Ｆの電位を一定の電位に固定できるので、良好な指紋検出を行うことができる。

以上、説明したように、本発明のＩＣカードＫによれば、基材６１，６２より形成される凹部６５に指紋センサ１０等のデバイスを収容保持する実装構造において、指紋センサ１０等の上面に存在する検出回路２２及び駆動回路２４等の脆弱部を外力から保護する緩衝部６６を凹部６５の縁部６４に形成した。これにより、指紋センサ１０等の検出回路２２及び駆動回路２４等が緩衝部６６により保護されるので、指紋センサ１０等の機能を十分に発揮することができる。
また、放電端子２０を設けた場合には、指紋センサ１０の検出面１０ａに指Ｆを接触させた際に、スイッチング素子１２等を破壊することが回避できる。特に、指紋センサ１０の検出面１０ａを露出させるために設けられた開口部６３の縁６４に放電用電極２０を形成した場合には、確実に指Ｆが放電用電極２０に触れるので、スイッチング素子１２等の放電破壊を回避できる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。

ＩＣカードＫを示す分解斜視図 ＩＣチップ４０の構成を示す模式図 指紋センサ１０の構成を示す模式図 ＩＣカードＫの断面図

符号の説明

１０…指紋センサ（デバイス）、 ２２…駆動回路（脆弱部、制御回路部）、 ２４…検出回路（脆弱部、制御回路部）、 ６０…基板、 ６４…縁、 ６５…凹部、 ６６…緩衝部、 Ｓ…空隙、 Ｋ…ＩＣカード

Claims (5)

1. 基板に形成された凹部にデバイスを収容保持するデバイスの実装構造であって、
   前記デバイスの上面に存在する脆弱部を外力から保護する緩衝部を前記凹部の縁部に有することを特徴とするデバイスの実装構造。
2. 前記緩衝部は、前記縁部と前記脆弱部との間に形成される空隙であることを特徴とする請求項１に記載のデバイスの実装構造。
3. 少なくとも１つ以上のデバイスが実装されたＩＣカードにおいて、
   前記デバイスの実装構造として、請求項１又は請求項２に記載のデバイスの実装構造を備えることを特徴とするＩＣカード。
4. 前記デバイスは、静電容量型指紋センサであることを特徴とする請求項３に記載のＩＣカード。
5. 前記脆弱部は、前記静電容量型指紋センサの制御回路部であることを特徴とする請求項４に記載のＩＣカード。
   
   
   
   

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