JP2018097724A - Icモジュール、およびicモジュールを搭載した媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
デュアルICカード用のICモジュールは、接触型外部機器との接触通信用の端子(接触端子)が表面に形成されており、裏面に非接触通信用の接続コイルが形成されている。
カード本体の結合用コイルが誘起する磁束の変化を、ICモジュール裏面の非接触通信用の接続コイルで電流に変換し、その発生した電流により、ICモジュールのICチップが駆動され、交信を行う。
また、接触通信用の端子に対して外部からの磁束変化が起こると、接触通信用の端子には磁束変化を阻止するように、渦電流が流れて、反作用磁束を生み出す。
このように、接触通信用の端子によって、磁束変化が妨げられ、接続コイルと結合用コイルの非接触通信の通信性能が低下してしまう。
本発明のICモジュールは、シート状のモジュール基材と、前記モジュール基材の第一の面に設けられた、接触型伝達機能と非接触型伝達機能との双方の機能を備え、第一の端子と第二の端子が形成されたICチップと、前記モジュール基材の第一の面に前記ICチップを中心に渦巻状に形成された、非接触伝達機構である接続コイルと、前記モジュール基材の第二の面に設けられた、接触型伝達素子であり、互いに電気的に絶縁された複数の接触端子と、を備え、前記接触端子は、周縁の少なくとも一部に導体が配置されない導体非配置領域を有する。
図1および図2に示すように、本実施形態に係るICモジュール30を搭載した媒体であるデュアルICカード1は、アンテナ基板12と、アンテナ基板12を内部に収容し、凹部11が形成された板状のカード本体10と、この凹部11に収容されたICモジュール30とを備えている。
なお、図1はデュアルICカード1を模式的に示す断面図であり、後述するアンテナ13の巻き数を簡略化して示している。図2では、カード本体10におけるアンテナ13および容量性素子14を示し、アンテナ基板12を透過させてその外形のみ示している。
アンテナ基板12は、長辺12eと短辺12cを有する矩形状に形成されており、アンテナ基板12の厚さは、例えば15〜50μm(マイクロメートル)である。
アンテナ基板12の短辺12c側には、アンテナ基板12の厚さ方向Dに貫通する収容孔12gが形成されている。収容孔12gは、厚さ方向Dに見たときにアンテナ基板12の長辺12eと短辺12cに平行な辺を有する矩形状に形成されている。
電極板14aは、主コイル19の最も内側に配された素線19aの端部に接続されている。
電極板14bには、第二の面12bに設けられた接続配線21が接続されている。この接続配線21は、アンテナ基板12の第二の面12bにおける端子部20に対向する部分まで延び、この延びた部分に不図示の端子部が設けられている。結合用コイル18の端子部20と接続配線21の端子部とは、公知のクリンピング加工などにより電気的に接続されている。容量性素子14は、結合用コイル18と主コイル19との間に直列に接続されている。
アンテナ13、容量性素子14および接続配線21は、例えば、アンテナ基板12に一般的なグラビア印刷によるレジスト塗工方式のエッチングを銅箔やアルミニウム箔に対して行うことで形成することができる。
以降の説明において、アンテナ基板12の第一の面12a側のカード本体10の表面をカード本体表面10a、カード本体表面10aの反対側の面をカード本体裏面10bという。
ICモジュール30のモジュール基材33の寸法は、アンテナ基板12の短辺12c方向に11.8mm、アンテナ基板12の長辺12e方向に13.0mm程度であり、ICモジュールとして一般的な寸法である。
ICチップ34には、チップ本体34aの外面に第一の端子34b、第二の端子34cおよび複数の接続端子34dが形成されている。
接続コイル31の最も外側に配された素線の端部、および最も内側に配された素線の端部には、素線の幅よりも広い径寸法を有する第一の端子部39、第二の端子部40が設けられている。
接続コイル31は、銅箔やアルミニウム箔をエッチングでパターン化することで形成され、厚さは、例えば5〜50μmである。
接続コイル31は、カード本体10の結合用コイル18との電磁的な結合による非接触端子部を構成する。
複数の接触端子35の導体配置領域37は、互いに電気的に絶縁されている。銅箔における外部に露出する部分には、厚さ0.5〜3μmのニッケル層をメッキにより設けてもよく、さらにこのニッケル膜上に厚さ0.01〜0.3μmの金層をメッキにより設けてもよい。
各接触端子35は、現金自動預け払い機などの接触型外部機器と接触するためのものである。接触端子35は、ICチップ34のチップ本体34aに内蔵された不図示の素子などと接続されている。
モジュール基材33の第二の面33bに複数の接触端子を厚さ50〜200μmのリードフレームで形成し、モジュール基材33の第一の面33aに接続コイルを銅線により形成してもよい。
接触端子75には、図3に示すように、ICカードの規格(ISO/IEC 7816−2)に基づいて外部端子接触領域(C1,C2,C3,C5,D6,C7)が設定されている。上記規格に基づき、外部端子接触領域に位置する接触端子75が、接触型外部機器と接触し、接触通信を行う。従来のICモジュール70においては、モジュール基材33の第二の面33bのほぼ全面に導体配置領域37が形成されている。
接触型外部機器との接触通信に必須である外部端子接触領域にさえ導体配置領域37を有していれば、上記規格に基づく接触通信は可能である。そのため、ICモジュール30の第二の面33b全面に導体配置領域37を形成する必要はない。外部端子接触領域に導体配置領域37を形成していれば、他の領域には導体を配置しなくてもよい。
接触端子35の導体非配置領域38の合計面積は、モジュール基材33の第二の面33bの全領域の面積に対して約40%である。
外部端子接触領域を含まない接触端子35には、導体配置領域37は形成されていない。
接触端子35の導体非配置領域38の合計面積は、モジュール基材33の第二の面33bの全領域の面積に対して約65%である。
導体配置領域37は、矩形領域に限定されず、例えば、楕円形状であってもよい。
この場合、モジュール基材33の第二の面33bに形成する導体配置領域37の面積を最小にすることができる。
接触端子35の導体非配置領域38の合計面積は、モジュール基材33の第二の面33bの全領域の面積に対して約85%である。
本実施形態では、ICチップ34の接続端子34dと接触端子35とは、スルーホール33eを挿通した接続ワイヤ44により接続されている。ワイヤ41、42、43および接続ワイヤ44は金や銅で形成され、外径は例えば10〜40μmである。
このように、ICチップ34、接続コイル31、ブリッジ36、およびワイヤ41、42、43、44により、閉回路が構成される。
ICチップ34の接続端子34dと接触端子35とも、接続ワイヤ44を用いたパンチングホールを介したワイヤボンディングにより接続される。接続コイル31とICチップ34の第二の端子34cとは、第三のワイヤ43を用いたワイヤボンディングにより接続される。
ICモジュール30に樹脂封止部を備えることで、ICチップ34を保護し、また、ワイヤ41、43等の断線を防ぐことができる。
カード本体10の結合用コイル18とICモジュール30裏面の接続コイル31とが電磁的な結合を行う際、結合用コイル18が誘起する磁束は、接続コイル31の内側の中空部M付近を通過する。さらに、接続コイル31の中空部M付近を通過した磁束は、モジュール基材33の第二の面33bを通過する。
リーダライタ(非接触型外部機器)D10の送受信回路D11で発生された不図示の高周波信号により、送受信コイルD12に高周波磁界が誘起される。この高周波磁界は、磁気エネルギーとして空間に放射される。
主コイル19と容量性素子14の共振回路で受信した信号は、結合用コイル18に伝達される。その後、結合用コイル18と接続コイル31との電磁結合によってICチップ34に信号が伝達される。
図9に示すように、ICモジュール30の変形例であるICモジュール30Cは、図8に示すICモジュール30Bにおいてモジュール基材33の第二の面33bに設けられたブリッジ36を取り除いている。
図示を省略するが、この変形例では、接続コイル31の端子部39とICチップ34の第一の端子34bは、モジュール基材33の第一の面33a側でワイヤボンディング等により接続されている。
第二の面33bからブリッジ回路を削除することで、より好適に渦電流の発生とシールド効果を低減できる。
接触端子には、図10に示すように、ICカードの規格(ISO/IEC 7816−2)に基づいて外部端子接触領域(C1,C2,C3,C5,D6,C7)が設定されている。
図13に示すように、本実施形態のICモジュール30の変形例であるICモジュール30Cにおいても、ICモジュール30、30A、30Bと同様、接触端子35の周縁の少なくとも一部に導体非配置領域38を有している。これにより、渦電流の発生とシールド効果を低減し、非接触通信の通信性能を向上させることができる。図11および図12は、ICモジュール30Cの断面図および底面図である。
(実験1 導体非配置領域38の割合と最小動作磁界の検討)
(1−1 実験内容)
3種類のデュアルICカードを実験サンプルとして準備し、それぞれでISO最小動作磁界を測定した。3種類の実験サンプルの接触端子35の導体非配置領域38の、モジュール基材33の第二の面33bの全領域の面積に対する割合は、0%、40%、100%である。3種類の実験サンプルの共振周波数はすべて12.5MHzに設定した。
実験結果を表1に示す。導体非配置領域38の割合が増えるとISO最小動作磁界が小さくなるのがわかる。動作するのに最低限必要な磁界強度であるISO最小動作磁界を低減でき、非接触通信の通信性能を向上させることができている。接触通信を実施するために、接触端子35を100%除去することはできないため、40%程度を削除することが好ましいことがわかる。
10 カード本体
11 凹部
13 アンテナ
18 結合用コイル
19 主コイル
30、30A、30B ICモジュール
31 接続コイル
33 モジュール基材
33a 第一の面
33b 第二の面
33e スルーホール
34 ICチップ
34b 第一の端子
34c 第二の端子
35 接触端子
37 導体配置領域
38 導体非配置領域
39 第一の端子部
40 第二の端子部
41 第一のワイヤ
42 第二のワイヤ
43 第三のワイヤ
44 接続ワイヤ
51 樹脂封止部
D 厚さ方向
D10 リーダライタ
M 中空部
Claims (5)
- シート状のモジュール基材と、
前記モジュール基材の第一の面に設けられた、接触型伝達機能と非接触型伝達機能との双方の機能を備え、第一の端子と第二の端子が形成されたICチップと、
前記モジュール基材の第一の面に前記ICチップを中心に渦巻状に形成された、非接触伝達機構である接続コイルと、
前記モジュール基材の第二の面に設けられた、接触型伝達素子であり、互いに電気的に絶縁された複数の接触端子と、
を備え、
前記接触端子は、周縁の少なくとも一部に導体が配置されない導体非配置領域を有する
ICモジュール。 - 前記接触端子の導体が配置されない前記導体非配置領域の合計面積は、前記モジュール基材の第二の面の領域面積に対して約40%以上である、
請求項1に記載のICモジュール。 - 前記接触端子は、前記モジュール基材の厚さ方向に見たときに、前記接続コイルと重なる領域の少なくとも一部に前記導体非配置領域が配置される、
請求項1に記載のICモジュール。 - 前記接触端子は、前記モジュール基材の厚さ方向に見たときに、前記接続コイルの中空部と重なる領域の少なくとも一部に前記導体非配置領域が配置される、
請求項1に記載のICモジュール。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のICモジュールと、
前記ICモジュールの前記接続コイルと電磁結合するための結合用コイル、および非接触型外部機器との非接触通信を行うために前記結合用コイルに接続されたアンテナコイルを有するアンテナ基板と、
前記アンテナ基板を収容し、前記ICモジュールを収容する凹部が形成された本体と、
を備えるICモジュールを搭載した媒体。
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