JP2021193493A

JP2021193493A - Dual IC card

Info

Publication number: JP2021193493A
Application number: JP2020099312A
Authority: JP
Inventors: 慎片岡; Shin Kataoka
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2040-06-08
Also published as: JP7463858B2

Abstract

To provide a dual IC card that does not easily deteriorate communication performance even when the card is made of metal.SOLUTION: A dual IC card 1 includes: an IC module 30 including an IC chip capable of communication in a predetermined communication frequency region, a contact communication terminal 32 connected to the IC chip, and a coil 33 connected to the IC chip; and an antenna plate 50 that is disposed facing the coil and electromagnetically coupling the coil. An absolute value of an imaginary part impedance of the coil in the communication frequency region is equal to or larger than 115% and equal to or less than 130% of an absolute value of an imaginary part input impedance of the IC chip.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＩＣモジュールを備えたデュアルＩＣカードに関する。 The present invention relates to a dual IC card including an IC module.

接触通信と非接触通信との両方を行えるデュアルＩＣカードが知られている。
デュアルＩＣカードの一般的な構造が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のデュアルＩＣカードは、接触通信用の端子を含むＩＣモジュールと、コイル状のブースタアンテナとを備えている。ＩＣモジュールは、ブースタアンテナと電気的に接続するためのコイルを有し、ＩＣモジュールとブースタアンテナとが電磁結合されている。
特許文献１に記載のデュアルＩＣカードにおいて、ＩＣチップの入力インピーダンスの虚部と、ブースタアンテナのコイルの虚部インピーダンスとは、概ね同等の大きさとされている。 Dual IC cards that can perform both contact communication and non-contact communication are known.
A general structure of a dual IC card is disclosed in Patent Document 1. The dual IC card described in Patent Document 1 includes an IC module including a terminal for contact communication and a coiled booster antenna. The IC module has a coil for electrically connecting to the booster antenna, and the IC module and the booster antenna are electromagnetically coupled.
In the dual IC card described in Patent Document 1, the imaginary portion of the input impedance of the IC chip and the imaginary portion impedance of the coil of the booster antenna have substantially the same magnitude.

特許第６３５７９１９号公報Japanese Patent No. 6357919

近年、高級感等を高める観点から、樹脂に代えて金属でカードを形成することが検討されている。
これに伴って発明者がブースタアンテナの構成を変更したところ、詳細は後述するが、特許文献１に記載の虚部インピーダンス設定では通信性能が低下する現象が認められた。 In recent years, from the viewpoint of enhancing the sense of quality and the like, it has been studied to form a card with metal instead of resin.
Along with this, the inventor changed the configuration of the booster antenna, and although the details will be described later, a phenomenon was observed in which the communication performance deteriorated with the imaginary impedance setting described in Patent Document 1.

上記事情に鑑み、本発明は、金属でカードを構成する場合でも通信性能が低下しにくいデュアルＩＣカードを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a dual IC card whose communication performance does not easily deteriorate even when the card is made of metal.

本発明は、所定の通信周波数領域において通信可能なＩＣチップと、ＩＣチップに接続された接触通信用端子と、ＩＣチップに接続されたコイルと、を有するＩＣモジュールと、コイルに対向して配置され、コイルと電磁結合するアンテナプレートとを備えるデュアルＩＣカードである。
このデュアルＩＣカードにおいて、ＩＣチップが通信可能な通信周波数領域におけるコイルの虚部インピーダンスの絶対値は、ＩＣチップの入力インピーダンスの虚部の絶対値の１１５％以上１３０％以下である。 The present invention has an IC module having an IC chip capable of communicating in a predetermined communication frequency region, a contact communication terminal connected to the IC chip, and a coil connected to the IC chip, and arranged so as to face the coil. It is a dual IC card including an antenna plate that is electromagnetically coupled to a coil.
In this dual IC card, the absolute value of the imaginary part impedance of the coil in the communication frequency region where the IC chip can communicate is 115% or more and 130% or less of the absolute value of the imaginary part of the input impedance of the IC chip.

本発明によれば、金属でカードを構成する場合でも通信性能が低下しにくいデュアルＩＣカードを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a dual IC card whose communication performance does not easily deteriorate even when the card is made of metal.

本発明の第一実施形態に係るＩＣカードを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the IC card which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同ＩＣカードに係るＩＣモジュールの平面図である。It is a top view of the IC module which concerns on the IC card. 同ＩＣモジュールの底面図である。It is a bottom view of the IC module. 同ＩＣカードに係るアンテナプレートの平面図である。It is a top view of the antenna plate which concerns on the IC card. 同アンテナプレートと同ＩＣモジュールとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between the antenna plate and the IC module. コイルとアンテナプレートとの距離と、コイルの虚部インピーダンスとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance between a coil and an antenna plate, and the imaginary part impedance of a coil. ＩＣチップの入力インピーダンスの虚部の値と、ＩＣチップに供給される電力の大きさとの関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the value of the imaginary part of the input impedance of an IC chip, and the magnitude of the electric power supplied to an IC chip. 図５の一部を裏側から見た図である。It is a figure which a part of FIG. 5 was seen from the back side. アンテナプレートに形成したスリットの幅と、通信特性との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the width of a slit formed in an antenna plate, and a communication characteristic.

以下、本発明の第一実施形態について、図１から図９を参照しながら説明する。
図１は、デュアルＩＣカード１の模式断面図である。図１に示すように、デュアルＩＣカード１は、板状のカード本体１０と、カード本体１０内に取り付けられたＩＣモジュール３０と、カード本体１０内に配置されたアンテナプレート５０とを備えている。 Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the dual IC card 1. As shown in FIG. 1, the dual IC card 1 includes a plate-shaped card body 10, an IC module 30 mounted in the card body 10, and an antenna plate 50 arranged in the card body 10. ..

カード本体１０は、デュアルＩＣカード１の表側を構成する第一部材１１と、デュアルＩＣカード１の裏側を構成する第二部材１６とを有する。第一部材には、ＩＣモジュールの接触通信用端子を露出するための貫通孔１２を有する。貫通孔１２の位置や大きさ等は適宜設定できるが、基本的にはカードに関する各種規格を満たすように設定される。 The card body 10 has a first member 11 that constitutes the front side of the dual IC card 1 and a second member 16 that constitutes the back side of the dual IC card 1. The first member has a through hole 12 for exposing the contact communication terminal of the IC module. The position and size of the through hole 12 can be set as appropriate, but basically it is set so as to satisfy various standards related to the card.

図２にＩＣモジュール３０の平面図を、図３にＩＣモジュール３０の底面図を、それぞれ示す。ＩＣモジュール３０は、所定の通信周波数領域において通信可能なＩＣチップ３１を備え、上面にＩＣチップと接続された接触通信用端子３２を、下面にＩＣチップと接続されたコイル３３を、それぞれ有する。接触通信用端子３２の寸法や形状は、カードに関する各種規格を満たすように設定される。
コイル３３は、ＩＣチップ３１を封止する樹脂モールド３４の周囲に巻かれている。すなわち、コイル３３の内径は、樹脂モールド３４の寸法以上であるか、それよりも僅かに小さい程度である。 FIG. 2 shows a plan view of the IC module 30, and FIG. 3 shows a bottom view of the IC module 30. The IC module 30 includes an IC chip 31 capable of communicating in a predetermined communication frequency region, has a contact communication terminal 32 connected to the IC chip on the upper surface, and a coil 33 connected to the IC chip on the lower surface. The dimensions and shape of the contact communication terminal 32 are set so as to satisfy various standards related to the card.
The coil 33 is wound around a resin mold 34 that seals the IC chip 31. That is, the inner diameter of the coil 33 is equal to or larger than the size of the resin mold 34 or slightly smaller than that.

図４は、アンテナプレート５０の平面図である。アンテナプレート５０は、金属等の導体で形成された平面視矩形の部材である。アンテナプレート５０は、短辺の一つから所定幅で延びるスリット５１を有する。ＩＣモジュール３０は、図５に示すように、コイル３３をアンテナプレート５０に向けた状態で、スリット５１をまたぐように配置される。 FIG. 4 is a plan view of the antenna plate 50. The antenna plate 50 is a rectangular member in a plan view made of a conductor such as metal. The antenna plate 50 has a slit 51 extending from one of the short sides with a predetermined width. As shown in FIG. 5, the IC module 30 is arranged so as to straddle the slit 51 with the coil 33 facing the antenna plate 50.

コイル３３とアンテナプレート５０とは、導通しないように非接触状態を保持して配置される。非接触状態を保持するための態様に特に制限はなく、コイル３３やアンテナプレート５０を樹脂で被覆する方法や、絶縁体製のスペーサーを配置する等の方法を例示できる。特に、接着性樹脂でコイルとアンテナプレートとを接合する方法は、後述するコイルとアンテナプレートとの距離制御も容易であり、好ましい。 The coil 33 and the antenna plate 50 are arranged in a non-contact state so as not to conduct electricity. The mode for maintaining the non-contact state is not particularly limited, and a method of covering the coil 33 and the antenna plate 50 with a resin, a method of arranging a spacer made of an insulator, and the like can be exemplified. In particular, the method of joining the coil and the antenna plate with an adhesive resin is preferable because the distance between the coil and the antenna plate, which will be described later, can be easily controlled.

コイル３３およびアンテナプレート５０は、貫通孔１２から接触通信用端子３２を露出させた状態で、第一部材１１と第二部材１６との間に配置されている。
このように構成されたデュアルＩＣカード１は、接触通信用端子３２を用い接触通信ができる。さらに、コイル３３とアンテナプレート５０とが電磁結合することにより、ゲートやカードリーダー等の非接触型外部機器と非接触通信を行うことができる。 The coil 33 and the antenna plate 50 are arranged between the first member 11 and the second member 16 with the contact communication terminal 32 exposed from the through hole 12.
The dual IC card 1 configured in this way can perform contact communication using the contact communication terminal 32. Further, by electromagnetically coupling the coil 33 and the antenna plate 50, it is possible to perform non-contact communication with a non-contact type external device such as a gate or a card reader.

デュアルＩＣカード１における非接触通信の原理は、特許文献１に記載のデュアルＩＣカード１と同様であり、アンテナプレート５０の外周に沿って電流が流れることにより、アンテナプレート５０が非接触通信用のブースタアンテナとして動作する。 The principle of non-contact communication in the dual IC card 1 is the same as that of the dual IC card 1 described in Patent Document 1, and the antenna plate 50 is used for non-contact communication by flowing a current along the outer periphery of the antenna plate 50. Operates as a booster antenna.

しかし、発明者が検討すると、ブースタアンテナとして機能する部材がコイルからアンテナプレートに変わることで、推測していなかった事象が起きることがわかった。
図６は、コイル３３とアンテナプレート５０との距離と、コイル３３の虚部インピーダンスとの関係を示すグラフである。通信周波数領域は、ＨＦ帯(１３．５６ＭＨｚ)とした。コイルとアンテナプレートとが十分離れている場合（図６における∞）を基準とした場合、コイルとアンテナプレートとの距離が０．３ｍｍになると、コイル３３の虚部インピーダンスの値は１５％程度低下し、コイルとアンテナプレートとの距離がほぼゼロとなると、虚部インピーダンスの値は２５％程度低下していることが図５よりわかる。したがって、コイルとアンテナプレートとが十分離れている状態で虚部インピーダンスの大きさをＩＣチップ３１の入力インピーダンスの虚部と同等に設定してしまうと、非接触通信時におけるエネルギー効率が悪くなってしまう。 However, when the inventor examined it, it was found that the change of the member functioning as a booster antenna from the coil to the antenna plate causes an unpredictable event.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the distance between the coil 33 and the antenna plate 50 and the imaginary impedance of the coil 33. The communication frequency region is the HF band (13.56 MHz). When the distance between the coil and the antenna plate is 0.3 mm based on the case where the coil and the antenna plate are sufficiently separated (∞ in FIG. 6), the value of the imaginary part impedance of the coil 33 decreases by about 15%. However, it can be seen from FIG. 5 that when the distance between the coil and the antenna plate becomes almost zero, the value of the imaginary part impedance decreases by about 25%. Therefore, if the magnitude of the imaginary part impedance is set to be the same as the imaginary part of the input impedance of the IC chip 31 when the coil and the antenna plate are sufficiently separated from each other, the energy efficiency at the time of non-contact communication deteriorates. It ends up.

本実施形態においては、上記知見を踏まえて、ＩＣチップ３１の通信周波数領域におけるコイル３３の虚部インピーダンスの絶対値を、予めＩＣチップ３１の入力インピーダンスの虚部の絶対値よりも大きく設定している。これにより、デュアルＩＣカード１内においてアンテナプレート５０と近接配置された際に、コイル３３の虚部インピーダンスの値の大きさとＩＣチップ３１の入力インピーダンスの虚部の大きさとが同等となり、コイル３３からＩＣチップ３１に効率良くエネルギーを伝達することができる。 In the present embodiment, based on the above findings, the absolute value of the imaginary part impedance of the coil 33 in the communication frequency region of the IC chip 31 is set in advance to be larger than the absolute value of the imaginary part of the input impedance of the IC chip 31. There is. As a result, when the dual IC card 1 is placed close to the antenna plate 50, the size of the imaginary portion impedance of the coil 33 and the size of the imaginary portion of the input impedance of the IC chip 31 become equal to each other, and the coil 33 becomes the same. Energy can be efficiently transmitted to the IC chip 31.

例えば、ＩＣチップ３１の入力インピーダンスの虚部の大きさが非接触通信を行う為の周波数において、−１６０ｊΩであり、デュアルＩＣカード１におけるコイル３３とアンテナプレート５０との距離を０．３ｍｍとする場合、図６に基づいてコイル３３の虚部インピーダンスを設定すると、
１６０×１００／８５＝約１８８ｊΩ
となる。すなわち、この場合は、コイル３３の虚部インピーダンスの絶対値をＩＣチップ３１の入力インピーダンスの虚部の絶対値の１１５％以上１３０％以下、より好ましくは１１５％以上１２５％以下程度とすることにより、完成したデュアルＩＣカード１において、両者を概ね同等とすることができる。
コイル３３とアンテナプレート５０との距離が０．３ｍｍよりも大きくなると互いの電気的な接合が弱まる為に通信性能の低下が生じる問題がある。さらに、カード厚（０．８ｍｍ程度）という物理的制約もあるため、両者の距離は０．１ｍｍ以上０．３ｍｍに設定されることが好ましい。 For example, the size of the imaginary part of the input impedance of the IC chip 31 is −160 jΩ at the frequency for performing non-contact communication, and the distance between the coil 33 and the antenna plate 50 in the dual IC card 1 is 0.3 mm. In this case, if the imaginary part impedance of the coil 33 is set based on FIG. 6,
160 × 100/85 = about 188jΩ
Will be. That is, in this case, the absolute value of the imaginary portion impedance of the coil 33 is 115% or more and 130% or less, more preferably 115% or more and 125% or less of the absolute value of the imaginary portion of the input impedance of the IC chip 31. In the completed dual IC card 1, both can be made substantially equivalent.
If the distance between the coil 33 and the antenna plate 50 is larger than 0.3 mm, there is a problem that the communication performance is deteriorated because the electrical connection between the coils 33 and the antenna plate 50 is weakened. Further, since there is a physical restriction of the card thickness (about 0.8 mm), the distance between the two is preferably set to 0.1 mm or more and 0.3 mm.

図７に示すように、ＩＣチップの入力インピーダンスの虚部の値は、ＩＣチップに供給される電力の大きさによって変化する。したがって、想定されるＩＣチップへの供給電力の最小量や、完成したデュアルＩＣカードにおけるコイル３３とアンテナプレート５０との距離とに基づいて、コイル３３の虚部インピーダンスの値を設定することにより、金属でカードを構成する場合でも通信性能が低下しにくいデュアルＩＣカードを構成できる。
コイル３３の虚部インピーダンスの値は、コイルの線幅や巻き数等を変更することにより調節できる。 As shown in FIG. 7, the value of the imaginary part of the input impedance of the IC chip changes depending on the magnitude of the electric power supplied to the IC chip. Therefore, by setting the value of the imaginary part impedance of the coil 33 based on the minimum amount of power supplied to the assumed IC chip and the distance between the coil 33 and the antenna plate 50 in the completed dual IC card, Even when the card is made of metal, it is possible to make a dual IC card whose communication performance does not easily deteriorate.
The value of the imaginary portion impedance of the coil 33 can be adjusted by changing the line width, the number of turns, and the like of the coil.

上記の他に、スリット５１の幅も通信性能に影響を与える。図８は、図５の一部を裏側から見た図である。図８に示されるように、スリット５１の幅ｗにより、デュアルＩＣカード１の平面視におけるコイル３３とアンテナプレート５０との重なり量が変化する。 In addition to the above, the width of the slit 51 also affects the communication performance. FIG. 8 is a view of a part of FIG. 5 as viewed from the back side. As shown in FIG. 8, the amount of overlap between the coil 33 and the antenna plate 50 in the plan view of the dual IC card 1 changes depending on the width w of the slit 51.

図９は、アンテナプレートに形成したスリットの幅ｗと、通信特性との関係の一例を示すグラフである。スリットが小さすぎても大きすぎても通信特性が大きく低下することが図９よりわかる。したがって、コイル３３の内径ｄ１および外径ｄ２を考慮し、幅ｗをｄ１以上ｄ２以下とすることにより、通信特性を良好にできる。図９は、内径ｄ１：６ｍｍ、外径ｄ２：１２ｍｍの条件下におけるものであり、最適値の９ｍｍは、（ｄ２−ｄ１）／２に相当する。
幅ｗは、上記を踏まえて適宜設定できるが、ＩＣモジュール３０をアンテナプレートに取り付けた際に樹脂モールド３４がスリット５１と干渉しないように樹脂モールド３４の最大径よりも大きくする必要がある。 FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the width w of the slit formed in the antenna plate and the communication characteristics. It can be seen from FIG. 9 that the communication characteristics are significantly deteriorated if the slit is too small or too large. Therefore, by considering the inner diameter d1 and the outer diameter d2 of the coil 33 and setting the width w to d1 or more and d2 or less, the communication characteristics can be improved. FIG. 9 shows the condition under the conditions of the inner diameter d1: 6 mm and the outer diameter d2: 12 mm, and the optimum value of 9 mm corresponds to (d2-d1) / 2.
The width w can be appropriately set based on the above, but it is necessary to make the width w larger than the maximum diameter of the resin mold 34 so that the resin mold 34 does not interfere with the slit 51 when the IC module 30 is attached to the antenna plate.

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and changes and combinations of configurations within a range that does not deviate from the gist of the present invention are also possible. included.

例えば、アンテナプレートは、導体のみで形成されなくてもよく、樹脂製のシートにスリットを有する導体層が形成された構成であってもよい。 For example, the antenna plate does not have to be formed only of conductors, and may have a structure in which a conductor layer having slits is formed on a resin sheet.

本発明のデュアルＩＣカードは、第一部材および第二部材を金属とし、メタリックな外観を呈するカードを提供する際に優れた構成であるが、第一部材および第二部材が金属製であることは必須でなく、一般的なデュアルＩＣカードと同様な樹脂製であってもよい。 The dual IC card of the present invention has an excellent configuration when the first member and the second member are made of metal to provide a card having a metallic appearance, but the first member and the second member are made of metal. Is not essential and may be made of the same resin as a general dual IC card.

１デュアルＩＣカード
１１第一部材
１２貫通孔
１６第二部材
３０ＩＣモジュール
３１ＩＣチップ
３２接触通信用端子
３３コイル
５０アンテナプレート
５１スリット 1 Dual IC card 11 1st member 12 Through hole 16 2nd member 30 IC module 31 IC chip 32 Contact communication terminal 33 Coil 50 Antenna plate 51 Slit

Claims

An IC module having an IC chip capable of communicating in a predetermined communication frequency region, a contact communication terminal connected to the IC chip, and a coil connected to the IC chip.
An antenna plate arranged facing the coil and electromagnetically coupled to the coil,
Equipped with
The absolute value of the imaginary portion impedance of the coil in the communication frequency region is 115% or more and 130% or less of the absolute value of the imaginary portion of the input impedance of the IC chip.
Dual IC card.

The absolute value of the imaginary part of the input impedance of the IC chip is a value when the minimum amount of power that can be operated is supplied to the IC chip.
The dual IC card according to claim 1.

The antenna plate has a slit extending from the peripheral edge with a certain width.
The width of the slit is equal to or greater than the inner diameter of the coil and less than the outer diameter of the coil.
The dual IC card according to claim 1 or 2.

The distance between the coil and the antenna plate is 0.1 mm or more and 0.3 mm or less.
The dual IC card according to any one of claims 1 to 3.

A first member having a through hole in which the contact communication terminal is arranged,
A second member arranged so as to sandwich the antenna plate between the first member and the second member.
Further prepare
The first member and the second member are made of metal,
The dual IC card according to any one of claims 1 to 4.