JP2011154414A - 非接触型ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 １枚のカードで様々なシステムに対応可能な非接触型ＩＣカードを提供すること。
【解決手段】 回路配線８を有する配線基板上に搭載したＩＣチップと、電磁誘導アンテナ２とを有し、電磁誘導アンテナ２により、電気的に非接触の状態で外部のリーダライタ１７よりその電磁誘導アンテナ１８との電磁結合を介して電力の供給を受け、かつ、リーダライタ１７との間で情報の授受を行なう。電磁誘導アンテナ２に接続された切換えスイッチ１６と、切換えスイッチ１６に接続された５つのＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５とを有し、使用目的により動作させるＩＣチップを利用者が選択可能としている。また、ＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５と切換えスイッチとの間にそれぞれ電磁誘導アンテナ２のＱ値を調整するためのコンデンサー２１、２２、２３、２４、２５を有している。
【選択図】図１

Description

本発明はＩＤカード、会員証、プリペイドカード、キャッシュカード、定期券などに用いられる情報を記録したＩＣチップを有する非接触型ＩＣカードに関するものである。

従来、身分証明用のＩＤカード、クレジットカード等の各種カードは、名刺サイズに形成されたプラスチックシートに情報記録用の磁気ストライプを貼り付けた磁気カードと呼ばれるものが一般的であったが、磁気カードは、情報を磁気で記録することから、記録可能な情報量が少ないという欠点や、第三者によって解読され易く、データの改ざんや、偽造カードの作製が容易であるという問題点を有していた。

そこで、近年、メモリやＣＰＵ等の機能を有する半導体チップ（以下、ＩＣチップと呼ぶ）を搭載したＩＣカードが開発され、暗号化データを記憶させることで個人情報のセキュリティー向上が可能となった。初期のＩＣカードは、ＩＣカードとカードリーダ間のデータの授受を、双方を電気的に接触させて行う、いわゆる接触式が主流であったが、この方式はＩＣカードとカードリーダが機械的且つ電気的に接続することからＩＣチップのＩＣ回路内部の静電気破壊や接続端子の接触不良が生じるという問題があった。このため現在では、ＩＣカードとカードリーダを電気的に接触させずにデータの授受を行う、いわゆる非接触型が普及している。

図３は従来の非接触型ＩＣカードとリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。図３に示すように、非接触型ＩＣカード１は、回路配線３を有する配線基板上に搭載したＣＰＵ５と不揮発性メモリ４を備えたＩＣチップ６と、電磁誘導アンテナ２とを有し、電磁誘導アンテナ２により、電気的に非接触の状態で外部のリーダライタ１７よりその電磁誘導アンテナ１８との電磁結合を介して電力の供給を受け、かつ、リーダライタ１７との間で情報の授受を行なう。また、前記ＩＣチップ６と電磁誘導アンテナ２との間にアンテナのＱ値を調整するためのコンデンサー１０を有している。

この非接触型ＩＣカードの具体的構成は、一般的に次のようになっている。ＩＣチップ６は、例えば配線基板としてガラスエポキシ基板を用い、その上にワイヤボンディング実装法やフリップチップ実装法によって実装される。その後、温度や湿度などの外部環境の変化からの保護、電気的絶縁性の確保、動作中の発熱の放散などを目的に、必要に応じて樹脂で封止を行う。この状態までのものを一般にＩＣモジュールと呼ぶ。

更にＩＣモジュールに通信特性が最適化されたアンテナパターンを含むアンテナ回路を配線基板上に形成し、ＩＣモジュールに接続して、非接触型ＩＣカードとしての機能を有する状態にし、このシート状に形成したものを、インレットシートまたはインレイシートと呼ぶ。

フリップチップ実装の場合、アンテナ回路が形成された配線基板シート上にＩＣチップとの接合電極部を設けて直接ＩＣチップを実装する。この場合は、ＩＣチップの回路形成面にある電極部にバンプと呼ばれる突起物をはんだや金などで設け、そのバンプを介して接合電極部と融着接続するフェースダウン方式をとっている。

アンテナ回路は、配線基板シート上に導体箔を貼りエッチングなどの方法により形成したもの等がある。アンテナ回路とＩＣチップの接続では、フリップチップ実装以外の方式として異方性導電フィルムや異方性導電樹脂のような導電粒子を含んだ樹脂を用いて接続することによりＩＣチップ回路面とモジュール基板の間が埋められる。また、フリップチップ実装の場合も、ＩＣチップの保護、封止のためＩＣチップ回路面とモジュール基板の間はアンダーフィルにより埋められる。

上記のような部材から構成されたインレットシートをカード内部に埋め込む様々な方法が開発されているが、カード基材としてプラスチックシート（ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＥＴ−Ｇ、ポリカ等）を用い、そのシートでインレットシートを挟み込み、熱プレス機により加温、加圧して熱融着により一体化するという熱ラミネート方式が多く用いられている。その他にも、インレットシートを成形体に実装して、インサート成形する方法もある。

これまでの非接触型ＩＣカードは、基本的に１つのカードに１つのＩＣチップが搭載されており、その用途に専用に調整されたアンテナを備えて構成されている。また、複合カードとして２つのＩＣチップが搭載されているものもあるが、この場合は各ＩＣチップに対してそれぞれ専用のアンテナを保有し、この結果２つのアンテナを搭載していた。

また、使用時のリーダライタとの間の電磁結合等の状態の変化に柔軟に対応できるように、アンテナ回路のコンデンサやインダクタンスを切換えられるスイッチを内蔵してアンテナ特性を変更可能とした非接触型ＩＣカードが特許文献１および２に記載されている。

特開２０００−３０６０６６号公報 特開２００１−２９１０８０号公報

今日、非接触型ＩＣカードは多方面で活用されており、各システムが専用のカードを発行しているため、個人が保有するカード枚数についてもカードを発行しているシステムの数に比例して増加している。そのため、財布だけでは収納できず、専用のカードケースに収納される場合が増えている。

このように所有するカード枚数が増えたことにより、リーダライタにカードケースごとカードを複数枚重ねた状態でかざして使用する場合が多いため、各カードのそれぞれのアンテナが干渉しあい、通信障害を起こしやすくなる。

また、個人で保有するカード枚数が増えたため、カードを紛失する危険性も増えている。

そこで、本発明の課題は、上述した従来の不都合を克服し、１枚のカードで様々なシステムに対応可能な非接触型ＩＣカードを提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明による非接触型ＩＣカードは、配線基板と、前記配線基板に搭載したＩＣチップと、アンテナとを有し、前記アンテナにより、電気的に非接触の状態で外部のリーダライタより電力の供給を受け、かつ、前記リーダライタとの間で情報の授受を行なう非接触型ＩＣカードにおいて、前記アンテナに接続された切換えスイッチと、前記切換えスイッチに接続された少なくとも２つ以上のＩＣチップとを有し、使用目的により動作させるＩＣチップを選択可能としたことを特徴とする。

ここで、前記アンテナは、前記配線基板内に形成された箔状または膜状の銅またはアルミニウムをエッチング加工して形成したアンテナパターンにより構成されていてもよい。

また、前記ＩＣチップと前記切換えスイッチとの間に前記アンテナの特性を調整するためのコンデンサーまたは抵抗を少なくとも１つ以上有していてもよい。

また、前記切換えスイッチはディップスイッチまたはスライドスイッチであってもよい。

上記のように、本発明の非接触型ＩＣカードは、インダクタンスを最適化したアンテナパターンからなるアンテナを有したインレットシート上に切換えスイッチと複数のＩＣチップを搭載し、切換えスイッチにより複数のＩＣチップのうちの１つのＩＣチップの端子にアンテナを電気的に接続することにより、その使用するシステムに対応するＩＣチップを選択可能とした非接触型ＩＣカードである。

さらに、上記のインレットシートのアンテナに対し個々のＩＣチップが接続された回路がそれぞれ最適な状態となるように、切換えスイッチと個々のＩＣチップとの間に最適化したコンデンサーや抵抗などを有し、その回路の静電容量などをアンテナに合わせ込むことを可能としている。

上記のように、本発明の非接触型ＩＣカードでは、動作可能なＩＣチップ及びアンテナは１つとなり、アンテナ間の干渉による通信障害が発生しなくなる。また、１つのカードで複数のシステムに使用することができる。すなわち、１枚のカードで様々なシステムに対応可能な非接触型ＩＣカードが得られる。

本発明による非接触型ＩＣカードの一実施の形態とリーダライタの構成を示す回路ブロック図。 本発明の一実施の形態における非接触型ＩＣカードの内部構成の一例を示す図。 従来の非接触型ＩＣカードとリーダライタの構成を示す回路ブロック図。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明による非接触型ＩＣカードの一実施の形態とリーダライタの構成を示す回路ブロック図であり、図２は本発明の一実施の形態の非接触型ＩＣカードの内部構成の一例を示す図である。

図１において、本実施の形態の非接触型ＩＣカード７は、従来の非接触型ＩＣカードと同様に、回路配線８を有する配線基板上に搭載したＩＣチップと、電磁誘導アンテナ２とを有し、電磁誘導アンテナ２により、電気的に非接触の状態で外部のリーダライタ１７よりその電磁誘導アンテナ１８との電磁結合を介して電力の供給を受け、かつ、リーダライタ１７との間で情報の授受を行なう。

但し、本実施の形態の非接触型ＩＣカード７においては、電磁誘導アンテナ２に接続された、１×５の切換えスイッチ１６と、この切換えスイッチ１６に接続された５つのＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５とを有し、使用目的により動作させるＩＣチップを利用者が選択可能としている。

また、電磁誘導アンテナ２は、図２に示すように配線基板内に形成された箔状または膜状の銅またはアルミニウムをエッチング加工して形成したアンテナパターンにより構成されている。

また、ＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５と切換えスイッチ１６との間にそれぞれ電磁誘導アンテナ２のＱ値を調整するためのコンデンサー２１、２２、２３、２４、２５を有している。

切換えスイッチ１６はディップスイッチまたはスライドスイッチなどを用いることができ、それ以外でも、小型かつカード厚みに影響を及ぼさない程度に薄型で、手動切換えが可能で、外観上切換え状態が認識できれるスイッチであればよい。

本実施の形態では５個のＩＣチップが搭載されているが、目的に応じて２〜４個、または６個以上の数でもよい。

非接触型ＩＣカードは、一般に、密着型（使用周波数４．９１ＭＨｚ）、近接型・近傍型（使用周波数１３．５６ＭＨｚ）、遠隔型（使用周波数１２５〜５００ｋＨｚ）に分類されるが、本実施の形態では、各ＩＣチップ側の回路に挿入された調整用のコンデンサー２１、２２、２３、２４、２５の容量の選択により、いずれの場合にも適用できる。また、コンデンサー２１、２２、２３、２４、２５の代わりに、またはコンデンサーに追加して、抵抗値やインダクタンスを最適化した抵抗やインダクターを挿入してもよい。

非接触型ＩＣカード７の本体は、ポリカーボネートやＡＢＳ等のプラスチック成形体により構成されている。配線基板としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリイミド基板を用い、その一面に、電磁誘導アンテナ２、ＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５、コンデンサー２１、２２、２３、２４、２５および切換えスイッチ１６が実装され、配線基板上の回路配線８を介して接続されている。

各ＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５には、図３のＩＣチップ６と同様に、不揮発性メモリとＣＰＵが形成されている。

不揮発性メモリは、電源供給の有無にかかわらずデータを保持可能な記憶素子、例えばＥＥＰＲＯＭやＦＲＡＭなどである。ＣＰＵは、電磁誘導アンテナ２に生じた誘導起電力が回路配線８を通じて供給されることにより電源を得て、不揮発性メモリに対してデータの読み込み及び書き込みを行う。

非接触型ＩＣカード７をＩＣカードのリーダライタ１７に近接または当接させることにより、リーダライタの電磁誘導アンテナ１８より出力される磁界により電磁誘導アンテナ２に誘導起電力が生じる。

また、ＣＰＵは、電源が供給されることにより電磁誘導アンテナ２から電波を発信し、不揮発性メモリから読み出したデータをリーダライタ１７に送る。

切換えスイッチ１６は、ＩＣチップ１１、１２、１３、１４、１５の中の利用者の目的により選択されたＩＣチップを電磁誘導アンテナ２に接続させる。

また、本発明の回路構成は、カード形状の非接触型ＩＣカードだけではなく、プラスチックタグ及びキーホルダー、ストラップなどの形態を有する非接触型ＩＣカードにも適用できる。

以上のように、本発明では、１つのＩＣカード媒体に対し、複数のＩＣカード機能を保有することができ、異なったシステムに対し、所有者の選定により使用するＩＣ機能を選択できるので、以下のような適用が可能である。

第一の適用例として、異なった会社の入退管理システム間での併用が可能である。例えば、これまで、ビルセキュリティーシステムとテナント内の個々の会社で契約しているセキュリティーシステムが統一されていない場合、最低でも２枚のＩＣカードが必要となっていたが、本発明のカードを使用することにより、カードを１枚にまとめることが可能となり、使いたいシステム用のカード機能を切換えスイッチで選択して使用することが出来る。

第二の適用例としてクレジットカードと交通系電子乗車券の併用が可能である。上記の適用例と同様に、本発明により、異なったシステムによって運用されているクレジットカードと交通系電子乗車券等のカードの統一が可能となる。これにより、複数のカードを所持する必要がなくなり、さらに紛失する危険性も少なくなる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、目的や用途に応じて、配線基板、ＩＣチップ、アンテナ、切換えスイッチなどの形状や材質、配置や構造を変更可能である。例えば、アンテナは銅やアルミニウム以外の金属で形成されていても良く、エッチング加工以外の方法であってもよい。また、切換えスイッチは、非接触型ＩＣカードの形態によっては、タッチパネル式のスイッチ、表示器付きのスイッチ、手動以外のスイッチなど様々な方式が可能である。

１、７ 非接触型ＩＣカード
２、１８ 電磁誘導アンテナ
３、８ 回路配線
４ 不揮発性メモリ
５ ＣＰＵ
６、１１、１２、１３、１４、１５ ＩＣチップ
１０、２１、２２、２３、２４、２５ コンデンサー
１６ 切換えスイッチ
１７ リーダライタ

Claims (4)

1. 配線基板と、前記配線基板に搭載したＩＣチップと、アンテナとを有し、前記アンテナにより、電気的に非接触の状態で外部のリーダライタより電力の供給を受け、かつ、前記リーダライタとの間で情報の授受を行なう非接触型ＩＣカードにおいて、前記アンテナに接続された切換えスイッチと、前記切換えスイッチに接続された少なくとも２つ以上のＩＣチップとを有し、使用目的により動作させるＩＣチップを選択可能としたことを特徴とする非接触型ＩＣカード。
2. 前記アンテナは、前記配線基板内に形成された箔状または膜状の銅またはアルミニウムをエッチング加工して形成したアンテナパターンにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触型ＩＣカード。
3. 前記ＩＣチップと前記切換えスイッチとの間に前記アンテナの特性を調整するためのコンデンサーまたは抵抗を少なくとも１つ以上有することを特徴とする請求項１または２に記載の非接触型ＩＣカード。
4. 前記切換えスイッチはディップスイッチまたはスライドスイッチであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触型ＩＣカード。

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