JP2013134678A - 非接触ｉｃカード及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属成分を含む携帯電話等のモバイル機器に取り付けて使用する非接触ＩＣカードであって、電波通信の送受信性能が低下しない非接触ＩＣカードを提供することを課題とした。
【解決手段】プラスチックシート９で、ＩＣチップ２とＩＣチップに接続するアンテナパターン５とを備えるアンテナシートを挟み込んだ非接触ＩＣカード１０であって、カードを組成するシート間に、アンテナパターン５に平行に磁気シールド層８が設けられていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触ＩＣカードに係り、特には携帯電話等モバイル機器と併用して使用することで、ＩＣカードに内蔵された情報を携帯電話のディスプレイ上に表示する技術に関する。

ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）として、ＩＣタグと非接触ＩＣカードがあり、前者は様々の物品に貼付されて在庫管理、流通管理、品質管理等の商品管理に使用されており、後者は、交通定期、電子マネー、個人識別用のＩＤカード等に使用されている。非接触ＩＣカードは、図１に示すように、基本的にアンテナパターンとこれに接続するＩＣチップからなっており、周波数が１３．５６ＭＨｚの電波を数ｃｍから１ｍ以内の範囲でリーダーライターと送受信を行うものである。

しかしながら、無線通信の送受信性能は、金属製の製品に貼着して用いるなど、アンテナの近傍に金属製部材が存在すると、その影響を受ける。すなわち、アンテナによって送受信されるべき電波の磁界成分が金属の内部を通過することによって、金属表面に渦電流が発生する。渦電流が発生すると電波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて散逸する結果、電波信号が減衰し送受信性能が低下する。したがって、金属の近傍ではＩＣタグや非接触ＩＣカードを用いることが難しくなる。

そこで金属の近傍でＩＣタグを使用できるようにするために、アンテナと金属の間に磁界を遮蔽する磁気シールドをおいて、電波が金属内を通過しないようにする必要がある。このようなＩＣタグの構成を示す事例として、特許文献１に記載のＩＣタグを挙げることができるが、アンテナシート（インレット）／磁気シールドシート／粘着材の積層構成であって、磁気をシールドする層を導入している。

しかしながら、このような単純な構成を、通常のＩＣカードに適用すると、意匠性の付与が難しい他、カードとしての使用に耐え得ないという問題がある。また、磁気シールドが露出しており温度や湿度の影響により経年劣化する可能性が高い。

一方、携帯電話の機能の拡張として、例えば電子マネーが利用できるように携帯電話と非接触ＩＣカードを機能的に結合して使用する場合がある（特許文献２）。ＩＣカードは、一般にＩＣチップに記録された情報を表示する機能を持っておらず、例えば残金照会する場合には、ＩＣカードの内蔵データをリーダ装置等により読み込ませてからリーダ側付属のディスプレイに表示する必要がある。ＩＣカードに表示機能を付与することも技術的には可能であるが、機密保持上の問題に加え製造コストが嵩むという問題があり、採用に至っていない。

そこで、携帯電話等モバイル機器のケースとか背面にＩＣカード挿入用のホルダーを付置し、ＩＣカードと携帯電話を機能的に結合して、携帯電話側の情報処理系にＩＣチップに記録された残金情報を読み込んで、携帯電話のディスプレイ上に表示できるようにしたものがある。一応こうした処理ができる当事者であるか否かの認証は、携帯電話からしかるべき情報センター等に情報を送付して確認するシステムになっている。

この場合にも、ホルダーのスロットに挿入された非接触ＩＣカードは、携帯電話と反対側のリーダーライターと電波の送受信を行うが、金属部品を内蔵した携帯電話を背中に背負った状態で送受信を行うことになる。すると、前記商品貼付用のＩＣタグと同じように
、アンテナ近傍に金属があることになり送受信性能が損なわれるという問題がある。そこで、この場合にも携帯電話のホルダー内で、ＩＣカードと携帯電話との隙間に磁気シールド層を設けることが行われている。

特に昨今、フェリカ等の電子マネーが普及しているが、海外製のスマートフォンを中心に非接触通信機能を持たないモバイル製品が多い。これらにも電子マネー機能を付与するために、磁気シールドを内蔵したＩＣカード用ホルダーを兼ねる携帯電話ケース（カバー）が存在するが、選択肢が限られ必ずしも自分好みのケースがあるとは限らない。また、上下のコンポーネントの隙間に非接触ＩＣカードを収容するような使用方法をする者も多い。しかし、この場合には磁気シールド性を備えていないため、通信距離の低下や読み取りエラーを生じやすく、利便性が高いとはいえない。

特許３６４７４４６号 特開２００４−２０６６６３号公報

そこで、本発明は、金属成分を含む携帯電話等のモバイル機器に取り付けて使用する非接触ＩＣカードであって、電波通信の送受信性能が低下しない非接触ＩＣカードを提供することを課題とした。

上記の課題を達成するための請求項１に記載の発明は、プラスチックシートで、ＩＣチップとＩＣチップに接続するアンテナパターンとを備えるアンテナシートを挟み込んだ非接触ＩＣカードであって、ＩＣカード内に、アンテナパターンに平行に磁気シールド層が設けられていることを特徴とする非接触ＩＣカードとしたものである。

請求項２に記載の発明は、前記アンテナパターンが形成されたアンテナシート面の反対側の面に、アンテナパターンを内部に含む大きさで磁気シールド層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードとしたものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の非接触ＩＣカードを、磁気シールド層が、モバイル機器とアンテナパターンとの間にくるように近接配置することを特徴とする非接触ＩＣカードの使用方法としたものである。

本発明の構成によれば、磁気シールド層をアンテナパターンの片面を覆うように内蔵する構成としたことで、金属を含む材料で構成された部材の近傍で通信可能な非接触ＩＣカードを得ることができる。

本発明になる被接触ＩＣカードは、非接触通信機能を持たない携帯電話と一緒に使うのが好適であって、その際携帯電話を換えることも出来、カード担体としても使用できる。

したがって、一般的なカード形状でありながら磁気シールド層を内蔵した構成のため、磁気シールドを内蔵した専用のカードホルダー付携帯電話ケース（カバー）を使用する必要がなく、好みの携帯電話ケース（カバー）を使用することができる。
また、Ｉーｐｈｏｎｅケースのようなモバイル用ケースであれば、そのケースと携帯電話の間（隙間）に本発明のカードを挟むことで、粘着層がなくとも、携帯電話と一緒になっ
て使うことが可能となる。

一般的なカード形状でありながら磁気シールド層を内蔵した構成のため、一般的なカード製造工程で製造できるので、磁気シールド層を外側に後から接着加工する場合に比べコスト低減することができる。

一般的なカード形状でありながら磁気シールド層を内蔵した構成のため、磁気シールドを外側に後から接着加工する場合に比べ、カード両面に通常のカードのように印刷できるため意匠性を高めることができる。

一般的なカード基材に磁気シールド層を内蔵した構成のため、磁気シールド層が保護されその劣化を防ぐことができる。

（ａ）アンテナパターンとベアＩＣチップが搭載されたインレットの構造を説明する断面視の図である。（ｂ）アンテナパターンとＩＣモジュールが搭載されたインレットの構造を説明する断面視の図である。 （ａ），（ｂ）インレットをプラスチックシートで挟み込んだ非接触ＩＣカードの構造を説明する断面視の図である。 円形の非接触ＩＣカードの部品配置を説明する上面視の図である。 貼付用非接触ＩＣカードの構成を説明する断面視の図である。 本発明になる非接触ＩＣカードの使用方法を説明する概念図である。

一般にＩＣカードは、複数の基材を上下から熱プレスして一体化したものであり、基本的には、ＩＣチップもしくはＩＣチップとアンテナパターンを備えたアンテナシートをインレットとし、その両側を２層または多層のプラスチックシートで挟んでカード化し、カード表面に文字や画像情報を印刷したものである。

本発明に係る非接触ＩＣカードも、図１又は図２に示すように、ＩＣチップ２とアンテナパターン５とを備えたカードであって、当該カードを組成する基材の間に、チップとアンテナ以外に磁気シールド層を、アンテナパターンの片面を覆うように内蔵したものである。金属を含む材料で構成された携帯電話の近傍で電波通信させる場合に、リーダーライターから放射される磁気エネルギーが携帯電話の金属内を貫通しないように、磁気シールド層がリーダーライターと携帯電話の間で携帯電話側にくる形態で使用されるものである(図５参照）。

インレット１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにアンテナシート３にＩＣチップ２を搭載したものである。図１（ａ）は、アンテナシート上の所定の位置に裸のＩＣチップ２が搭載されたタイプであり、図１（ｂ）はＩＣチップ２の代わりにＩＣモジュール７が下向きに搭載されたものである。

アンテナシート３は、絶縁性と可とう性を有する平板なベース基材４上に、エッチングにより、アルミや銅で厚みが２０〜５０μｍのループ状のアンテナパターン５を形成するか、径が２０〜２００μｍの銅線６を、ベース基材４上に塗布した熱可塑性樹脂１７にコイル状に敷設固定したものである。敷設は、専用のヘッドから銅ワイヤ６を送り出しながら、ベース基材４上面に塗布された熱可塑性樹脂層１７を溶融させることで、 目的とするアンテナ形状に銅ワイヤを敷設しつつ固定する。

アンテナシート３のベース基材４としては、厚みが１５〜５００μｍ程度の上質紙基材
やポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂基板が使用される。

ＩＣチップ２は、厚みが数十〜百μｍ程度のシリコン単結晶からなり、定法のフリップチップ接続やＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を介する接続により、アンテナパターンの所定位置にブリッジ接続される。搭載されたＩＣチップ２は、図示はしないが、封止用樹脂や金属板で保護してもよい。

また、リードフレームあるいはＦＲ−４、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ等の樹脂基板にＩＣチップを実装しモールド加工を施したＩＣモジュール７を搭載してもよい。リードフレームは、溶接によって、樹脂基板では、はんだやＡＣＦによりアンテナパターンと導通がとられる。また、ＩＣモジュール７は、ＩＣチップ２に比べて嵩張るので、図１（ｂ）に示すようにベース基材４に開口部を設けて開口部内に一部もしくは全体を収容することが行われる。

次に、アンテナパターン５が敷設されたアンテナシート１の裏面に、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにアンテナコイルの外形より大きい面積で厚みが５０〜３００μｍの磁気シールド層８を配置する。磁気シールド材料としては、フェライト、センダスト、カーボニル鉄などの高透磁率を有する材料が好適で、１０以上の透磁率を有する磁性体が望ましい。電波の磁気成分は磁気シールド層内を集中して通過するのでシールド層外への漏れが低減する。磁気シールド層８は、磁気シート自体 をアンテナシート３と後述するプラスチックシートとの間に挟み込んでもよいし、ペースト をアンテナシート３やプラスチックの表面に塗布するなどしてもよい。

その後、絶縁性や耐久性を兼ね備えたポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンテレフタレート共重合体（ＰＥＴ−Ｇ）等からなるプラスチックシート９で、インレット１を挟み、シート同士を加熱加圧することにより溶融させるか、図示はしないが熱可塑性樹脂（接着剤）や熱硬化性樹脂（接着剤）を介して接着ラミネート加工することで、厚みが０．２５〜１．５ｍｍ程度の非接触ICカード１０を得ることができる。
カードの表裏には磁気シールド層８が露出していないので、定法の転写法あるいは印刷により所望の文字情報や画像情報を付与することができる。

上記のようにして得たカードは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０に規定されたＩＤ１サイズのようなカード形状ではなく図３に示すような例えばコイン形状に加工することもできる。また、図６に示すようにカードの片面に粘着層１１を設けて、金属を含む材料で構成された被着体１２に貼りつけて使用することも可能である。その場合、アンテナパターン５と被着物１２との間に磁気シールド層８がくるよう配置すればよい。粘着層を設けて被着体に貼り付ける場合、カード形状がコイン形状等の円形状や、角のない形状、若しくは矩形状であっても角が丸い形状であると、被着体からはがれにくくなるという効果があり、好適である。

非接触ＩＣカードのサイズについては、ＩＣカードの普通サイズでも良いし、所謂ミニカードのように、ＩＣカードの一部を切り取って使える形状でも良い。また、プラスチックシート基材は、ＩＣカードの基材に限定されず、ＩＣタグのように様々な基材を用いてよく、シール材のようなものでも構わない。

ＩＣカード１０を携帯電話等のモバイル機器１３と組み合わせて使用する場合には、図５に示すようにホルダー機能を有する外付けのモバイルケース１６が使用でき、カード１
０の磁気シールド層８が、リーダーライター１４と反対側のモバイル本体に近接するようにしてスロットに挿入して使用する。このような使用方法とすることで、残金照会などが読み取りエラーなしに容易に行えるという利点がある。

１、インレット
２、ＩＣチップ
３、アンテナシート
４、ベース基材
５、アンテナパターン
６、銅線
７、ＩＣモジュール
８、磁気シールド層
９、プラスチックシート
１０、非接触ＩＣカード
１１、粘着層
１２、被着物
１３、モバイル機器（携帯電話）
１４、リーダーライター
１５、導通用端子
１６、モバイル用ケース（のスロット）
１７、熱可塑性樹脂

Claims (3)

1. プラスチックシートで、ＩＣチップとＩＣチップに接続するアンテナパターンとを備えるアンテナシートを挟み込んだ非接触ＩＣカードであって、ＩＣカード内に、アンテナパターンに平行に磁気シールド層が設けられていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
2. 前記アンテナパターンが形成されたアンテナシート面の反対側の面に、アンテナパターンを内部に含む大きさで磁気シールド層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード。
3. 請求項１又は請求項２に記載の非接触ＩＣカードを、磁気シールド層が、モバイル機器とアンテナパターンとの間にくるように近接配置することを特徴とする非接触ＩＣカードの使用方法。