JP2797207B2

JP2797207B2 - Ｉｃメモリーカード

Info

Publication number: JP2797207B2
Application number: JP1311423A
Authority: JP
Inventors: 進伊東
Original assignee: 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH03169691A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体集積回路（IC）をメモリーに用いた
ICメモリーカードの改良に関する。

［従来の技術］近年、例えば個人情報をICメモリーに記憶させてカー
ド状に形成したICメモリーカードが提供されるようにな
り、個人の識別情報、銀行の預金やローン情報、医療情
報、ショッピング記録情報等について細かく記憶した
り、それらの記憶済み情報を適宜読出して使用されてい
る。

従来、この種のICメモリーカードは、主としてシリコ
ン（Si）等の半導体基板中にアイソレーション領域を形
成してメモリー素子としてのトランジスタ素子を作り込
んだメモリーチップ（ROMやRAMチップ）と、このメモリ
ーチップを駆動する駆動部とを一体的に形成してプラス
チック基板上に実装し、このプラスチック基板の端部に
外部接続電極を形成してカバー処理を施した構成を有す
るものが知られている。

このようなICメモリーカードは、例えば銀行の金銭自
動支払い機に装填されると外部接続端子を介して自動支
払い機に接続され、自動支払い機から電源が供給される
とともに記憶情報が入力されてメモリーチップに記憶さ
れたり、読出し指示情報の入力によってメモリーチップ
内の記憶情報が自動支払い機に出力される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述した構成のICメモリーカードは、
メモリーチップの高密度化が容易である反面、メモリー
チップの製造には高温加熱工程を含むとともに、半導体
基板内部に不純物を拡散させてメモリー素子を作り込む
ことによって形成されているので、所定の領域において
メモリー素子間の絶縁破壊がある頻度で発生するおそれ
がある。

そのため、大面積のメモリーチップは製造歩留まりが
低下し易く、記憶容量の大容量化を図るため大面積化が
困難で、製造歩留まりを確保しつつ大容量化するには限
界がある。

現在、ICメモリーカードの多様化に伴い記憶容量の拡
大化が避けられない状況の下で、大容量の記憶が可能で
量産性に富んだICメモリーカードの提供が望まれてい
る。

また、ICメモリーカードと外部装置との接続は、プラ
スチック基板に形成された外部接続端子に外部装置の端
子を圧接させていたので、外部接続端子の表面の酸化や
硫化等による化学変化や、外部装置の端子との圧接の繰
返しに伴う外部接続端子の磨耗、並びに外部接続端子を
プラスチック基板に固定する接着剤の劣化によるその剥
離等の機械的変化が生じ易く、経時的な信頼性が低下し
易い。

なお、外部装置との接続に外部接続端子を用いずに電
磁波によって信号の送受信を行なうものも提供されてい
るが、電磁波を用いる構成はノイズに弱いし、アンテナ
等の送受信素子の小型化が困難である難点がある。

また、特開昭62−160292号「集積回路内蔵型カード」
には、ICメモリー部を絶縁性の基板上に半導体材料を積
層して薄膜形成したICメモリーカードが開示されてい
る。しかしながら、このものは、ただ単にプラスチック
基板上に薄膜で構成された複数の記憶回路とマイクロプ
ロセッサにより構成される集積回路とを内蔵したカード
に過ぎず、複数の記憶回路は平面的に配列されたもので
あり、多数の記憶回路を積層して三次元的な高密度化を
図ったものではなく、大容量化に限界がある等の課題を
抱えるものであった。また、外部との電気的接点には金
属電極による機械的コンタクトを使用しているため、外
部装置の端子との圧接の繰返しに伴う外部接続端子の磨
耗や外部接続端子をプラスチック基板に固定する接着剤
の劣化による剥離等の機械的変化が生じ易く、経時的な
信頼性に乏しい等の課題を抱えるものであった。

また、特開昭63−12081号「情報カード」には、受光
部と発光部と駆動部と電源部（太陽電池）からなるICメ
モリーカードが開示されている。しかしながら、このも
のは、外部装置からの光信号を電気信号に変換する光電
気変換部に電源回路と復調回路が並列接続してある。す
なわち、光信号を電力伝送窓口と信号伝送窓口を兼ねる
光電気変換部を介して取り込み、しかる後に電力と信号
に分離する構成であるため、電力に変換される電気エネ
ルギは非常に微弱であり、カード表面の大部分を受光面
積とする程度の設計が要求されることは明らかであっ
た。一般に、太陽電池は、シリコン太陽電池の場合は出
力電圧が0.6V程度であり、III−Ｖ族化合物半導体太陽
電池の場合で、出力電圧が0.7〜1V程度である。従っ
て、単純に見積もっても太陽電池単体では2V程度の電源
電圧を必要とする発光ダイオードを駆動できないことは
明らかであり、しかも信号発信用発光ダイオードには駆
動電流として数〜数十mAが必要であるため、問題はより
深刻であった。また、上記の電源回路は、光電気変換器
が出力する0.6〜1V程度のパルス的波形を平滑して直流
電圧を得るため、平滑回路には大容量のコンデンサが必
要であり、こうしたコンデンサを使用したときにICカー
ドの寸法規格から逸脱しやすく、しかも平滑回路におけ
る電圧降下を考慮したときに、マイクロプロセッサの駆
動環境はますますもって悪く、仮にダイオードとコンデ
ンサを含む昇圧回路を挿入したとしても、大型コンデン
サを多数配設する必要があり、さらに光信号が一旦途絶
えたときにメモリから駆動回路までが全て電源オフ状態
に陥ってしまうため、光信号は常時送り込み続ける必要
がある等の課題があった。

さらにまた、特開昭56−18474号「半導体太陽電池」
には、III−Ｖ族化合物半導体からなる電池表面を改質
して発電効率を上げるようにした太陽電池が開示されて
おり、特開昭48−71193号「発光素子の製造法」には、I
II−Ｖ族化合物半導体からなる太陽電池の表面を亜鉛拡
散性により改質して発電効率を上げるようにした太陽電
池が開示されている。しかしながら、これらの太陽電池
は、いずれも単にIII−Ｖ族化合物半導体からなる太陽
電池を改良したものに過ぎず、ICメモリー部と受光部と
発光部と駆動部とに太陽電池を複合して形成したICメモ
リカードとは無縁のものであった。

本発明は、このような従来の欠点を解決するためにな
されたもので、高い製造歩留まりを保ったまま記憶大容
量化が容易であり、外部との信号の送受及び電源供給の
信頼性が良好なICメモリーカードの提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明は、カード状の背面
カバーと、該背面カバー上に絶縁性の耐熱基板を介して
半導体材料を積層して薄膜形成され、情報を記憶するIC
メモリー部と、該背面カバー上に載置され、外部からの
光信号を電気信号に光電変換する受光部と、前記背面カ
バー上に載置され、電気信号を光信号に光電変換する発
光部と、前記背面カバー上に載置され、前記受光部から
の信号に基づき前記ICメモリー部の記憶制御及び前記発
光部の駆動制御をする駆動部と、前記背面カバー上に合
成電圧が少なくとも前記発光部の駆動電圧を越える数の
光発電モジュールを直列接続して載置され、前記ICメモ
リー部と前記駆動部と前記発光部及び前記受光部に対し
電源を供給する太陽電池からなる電源部と、前記受光部
と前記発光部と前記電源部を除き、前記ICメモリー部と
前記駆動部を覆う表面カバーとを具備することを特徴と
することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記ICメモリー部が、絶縁性の耐熱
基板上に半導体材料を積層して薄膜形成したものを複数
積層し、各層の半導体材料がそれぞれ情報を記憶するこ
と、或いは前記発光部と前記受光部と前記電源部を、一
体的に形成したこと、さらには前記発光部と前記受光部
と前記電源部を、III−Ｖ属化合物半導体を用いて形成
したこと等を特徴とするものである。

［作用］本発明によれば、外部装置からの光によって電源部か
ら発光部、駆動部、ICメモリー部及び受光部へ電流が供
給され、外部装置からの光信号を受光部に送ると駆動部
を介して大面積化の容易なICメモリー部に多量の情報が
記憶されたり、逆に予めICメモリー部に記憶された多量
の情報を発光部から光信号で外部装置に送出される。

また、絶縁性の耐熱基板上に半導体材料を薄膜形成し
たものを複数積層する構成では、ICメモリー部が一層大
容量化される。

さらに、それら発光部、受光部及び電源部を一体的に
形成する構成では相互の接続が簡略化されて製造が容易
で小型化され、また発光部、受光部及び電源部をIII−
Ｖ属化合物半導体を用いて形成すると、発光効率や受光
効率が高まる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
１図及び第２図は、本発明に係るICメモリーカードの一
実施例を示す断面図及び概略斜視図である。

第１図において、受光部１は外部からの光信号を電気
信号に光電変換する半導体チップであり、上面に端子と
して突設した接続用パイプ３を有し、裏面を第１のプラ
スチックカバー（背面カバー）５に載置してこれに止着
されている。

発光部７は、電気信号を光電変換して光信号を放射す
る半導体チップであり、上面に突出した接続用バンプ９
を有し、裏面を第１のプラスチックカバー５に載置して
受光部１の近傍にこれと僅かな間隔を置いて止着されて
いる。

駆動部11は、受光部１からの信号を後述するICメモリ
ー部15に記憶制御したり、既にICメモリー部15に記憶さ
れた情報を発光部７に出力してこれを発光駆動する半導
体チップであり、上面に接続用バンプ13を有し、裏面を
第１のプラスチックカバー５に載置して発光部７の近傍
にこれと僅かな間隔を置いて止着されている。

ICメモリー部15は、予め情報を固定的に記憶させたり
受光部１からの信号によって情報を記憶するものであ
り、上面に接続用バンプ17を有し、裏面を第１のプラス
チックカバー５に載置して駆動部７の近傍に僅かな間隔
を置いて止着されている。その詳細は後述する。

第１図では隠れて見えないが、チップ状の太陽電池か
らなる電源部19も半導体チップで形成され、上面に接続
用バンプを有し、裏面を第１のプラスチックカバー５に
載置してこれに止着されている。

これら受光部１、発光部７、駆動部11、ICメモリー部
15及び電源部19上には第２のプラスチックカバー（表面
カバー）21が被せられ、受光部１、発光部７、駆動部1
1、ICメモリー部15及び電源部19上、又はこれらの間に
塗布された充填剤を兼ねる接着剤23によって止着されて
いる。

第２のプラスチックカバー21は、受光部１、発光部７
及び電源部19と重なる領域に光の透過孔25,27,29を有
し、受光及び光の放射を確保しているが、これら透過孔
25,27,29には透光性の良好なカバー材料を配置してもよ
く、要は受光部１、発光部７及び電源部19が外部との光
信号の送受可能なように外部へ面して配置されていれば
よい。

第２のプラスチックカバー21の裏面には、受光部１、
発光部７、駆動部11、ICメモリー部15及び電源部19と当
接する部分にこれらを接続する回路パターン（図示省
略）が形成されており、この回路パターンと受光部１、
発光部７、駆動部11、ICメモリー部15及び電源部19の各
接続バンプ3,9,17とがフェースダウンボンディングによ
って相互に接続されてICメモリーカードが構成されてい
る。

なお、第１図中符号30は第１及び第２のプラスチック
カバー3,21間に挿入されたスペーサであり、第２図中の
符号31は磁気ストライプであって必須のものではない。

ICメモリー部15は、第３図に示すように、薄い耐熱プ
ラスチック基板33の片面に半導体材料を積層していわゆ
る薄膜技術で形成されている。すなわち、一例を示せ
ば、真空状態下でポリイミド樹脂（PI）等の耐熱プラス
チック基板33の片面に電極層15aを薄膜形成し、この上
にｎ−Si層15bを薄膜形成した後に所定のパターンに形
成し、この上にｐ−Si層15cを薄膜形成して所定のパタ
ーンに形成し、更にこの上にｎ−Si層15dを薄膜形成し
てから所定のパターンに形成し、続いて電極層15e,15f
を薄膜形成して所定のパターンに形成して構成されてい
る。

第４図は、上述したICメモリーカードの具体的なブロ
ック回路の一例を示すものである。

図において、太陽電池からなる電源部19から電源ライ
ンL₁,L₂が延びて発光部７、エンコーダ35、アドレス制
御回路37、デコーダ39及び受光部１が接続され、これら
に電源が供給されている。電源19は、第１のプラスチッ
クカバー５上に合成電圧が発光部７の駆動電圧を越える
３個の光発電モジュールを直列接続して載置止着したも
のであり、ICメモリー部15と駆動部11と発光部７及び受
光部１に対し電源を供給する。なお、電源部19とICメモ
リー部15との間の接続は、便宜上図示を省略してある。

受光部１は、アノード側を電源ラインにL₂に接続した
フォトダイオードD₁,D₂,D₃と、このフォトダイオードD₁
〜D₃のカソード側がドレインに接続されソース側を電源
ラインL₁に接続したFET型のトランジスタQ₁,Q₂,Q₃から
形成されており、各トランジスタQ₁〜Q₃のドレインが駆
動部11のデコーダ39に接続されている。

デコーダ39は、各トランジスタQ₁〜Q₃からの信号の組
合せを解読してICメモリー部15のアドレス指定信や記憶
情報信号をアドレス制御回路37に出力するものである。

このアドレス制御回路37は、デコーダ39からの指定信
号に基づきICメモリー部15のアドレスを指定するビット
線及びワード線に信号を出力して該当するアドレスに情
報を書込み制御したり、該当するアドレスに既に記憶さ
れた情報を読出してエンコーダ35に出力するものであ
る。エンコーダ35は、アドレス制御回路37からの制御信
号を所定の組合せの信号に変換して駆動信号を発光部７
に出力するものであり、これらエンコーダ35、アドレス
制御回路37及びデコーダ39によって駆動部11が形成され
ている。

発光部７は、エンコーダ35にゲートを接続しソースを
電源ラインL₁に接続したFET型のトランジスタQ₄,Q₄,Q₆
と、カソードを電源ラインL₂に接続しアノードをトラン
ジスタQ₄〜Q₆のドレインに接続した発光ダイオードD₄,D
₅,D₆から形成されている。

アドレス制御回路37のビット線及びワード線に接続さ
れたICメモリー部15は、一個以上のメモリー部から形成
されている。

このような構成のICメモリーカードは、電源部19に光
が照射されて起電力が生じている状態でフォトダイオー
ドD₁〜D₃に光信号が照射されると、デコーダ39でICメモ
リー部15のアドレスが解析されてアドレス制御回路37か
らビット線及びワード線を介してアドレスを指定する信
号が出力され、ICメモリー部15の指定アドレスに情報が
書込まれたり、指定アドレスの記憶情報が読み出されて
エンコーダ35に出力され、エンコーダ35では所定の信号
を組合せて発光部７に出力され、発光ダイオードD₄〜D₆
が発光して外部に光信号を放射する。

第５図は、本発明の他の実施例を示すものである。上
述した第１図の実施例が一枚の絶縁性の耐熱プラスチッ
ク基板33に半導体材料を薄膜形成しているのに対し、こ
の実施例では耐熱プラスチック基板41a,41b,41cに半導
体材料を薄膜形成した単位メモリー部43a,43b,43cを複
数枚積層して接着剤45によって多層固定してICメモリー
部47を構成し、一層の大容量化を図ったものである。

なお、単位メモリー部43a,43b,43cは例えば各々耐熱
プラスチック基板41a,41b,41cの裏面に形成した回路パ
ターン（図示せず）によって他の単位メモリー部43a,43
b,43c間が接続されている。

さらに、第６図は別の実施例を示すもので、受光部49
と発光部51及び電源部（隠れて見えない）を一体的に形
成するとともに、それらの受光部49と発光部51及び電源
部をガリウム・ヒ素（GaAs）等のIII−Ｖ属化合物半導
体を用いる構成としたものであり、他の構成は第１図と
同様である。なお、第６図では駆動部53もそれらと一体
的に形成されている。

このように、受光部49と発光部51及び電源部を一体的
に形成すると接続が簡素化されて製造が簡単となるし、
III−Ｖ属化合物半導体を用いると発光効率や受光効率
が向上して有効な電源電力の供給を受けることができる
し、信号の送受信の精度が向上する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、ICメモリー部
と受光部と発光部と駆動部とを駆動する太陽電池を、発
光部の駆動電圧を越える数の光発電モジュールを直列接
続して構成し、しかも受光部とは別途設けた表面カバー
の開口部を介して外光を受光するため、電源部を構成す
る太陽電池に要求される出力電圧を十分に確保すること
ができ、平滑コンデンサ等を用いずに済むためカード全
体を偏平に仕上げることができ、従って特別な工夫を施
さなくともICカードの寸法規格を満たす設計が容易であ
り、またICメモリー部を絶縁性の耐熱基板上に半導体材
料を薄膜形成して構成したから、ICメモリー部の面積を
大きくしても製造歩留まりが良好に維持でき、記憶容量
の大容量化が容易であり、さらに外部との信号の送受及
び電源供給が外部端子との圧接ではなく全て光信号を介
して行なわれるから、外部接続端子の化学的変化や機械
的変化の発生する余地がなく、外部装置との接続に関す
る経時的信頼性を半永久的に維持することができ、ノイ
ズにも強い等の優れた効果を奏する。

また、本発明は、前記ICメモリー部が、絶縁性の耐熱
基板上に半導体材料を積層して薄膜形成したものを複数
積層し、各層の半導体材料がそれぞれ情報を記憶するよ
うにしたから、３次元的な立体構成によるICメモリー部
の高密度化が可能であり、一層の大容量化を図ることが
でき、同時にまた限られたカード面積の中に電源部と発
光部或いは受光部に必要な開口を余裕をもって十分に確
保することができる等の効果を奏する。

さらに、発光部と受光部及び電源部を一体的に形成す
る構成とすることで、製造が簡略化されると同時に小型
化が可能であり、また発光部と受光部及び電源部をIII
−Ｖ属化合物半導体を用いることで、発光効率や受光効
率が向上して動作が確実となる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明に係るICメモリー
カードの一実施例を示す断面図（第２図中のＩ−Ｉ間断
面）及び外観斜視図、第３図は、第１図のICメモリー部
の要部断面図、第４図は、第１図のICメモリーカードの
具体例を示すブロック回路図、第５図及び第６図は、そ
れぞれ本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 1,49……受光部 3,9,13,17……接続用バンプ５……背面カバー（第１のプラスチックカバー） 7,51……発光部 11,53……駆動部 15,47……ICメモリー部 19……電源部 21……表面カバー（第２のプラスチックカバー） 2345……接着剤 25,27,29……透過孔 33,41a〜41c……絶縁性の耐熱基板（耐熱プラスチック
基板） 35……エンコーダ 37……アドレス制御回路 39……デコーダ 43a,43c……単位メモリー部 D₁〜D₃……フォトダイオード D₄〜D₆……発光ダイオード Q₁〜Q₆……トランジスタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カード状の背面カバーと、該背面カバー上
に絶縁性の耐熱基板を介して半導体材料を積層して薄膜
形成され、情報を記憶するICメモリー部と、該背面カバ
ー上に載置され、外部からの光信号を電気信号に光電変
換する受光部と、前記背面カバー上に載置され、電気信
号を光信号に光電変換する発光部と、前記背面カバー上
に載置され、前記受光部からの信号に基づき前記ICメモ
リー部の記憶制御及び前記発光部の駆動制御をする駆動
部と、前記背面カバー上に合成電圧が少なくとも前記発
光部の駆動電圧を越える数の光発電モジュールを直列接
続して載置され、前記ICメモリー部と前記駆動部と前記
発光部及び前記受光部に対し電源を供給する太陽電池か
らなる電源部と、前記受光部と前記発光部と前記電源部
を除き、前記ICメモリー部と前記駆動部を覆う表面カバ
ーとを具備することを特徴とすることを特徴とするICメ
モリーカード。
【請求項２】前記ICメモリー部は、絶縁性の耐熱基板上
に半導体材料を積層して薄膜形成したものを複数積層
し、各層の半導体材料がそれぞれ情報を記憶することを
特徴とする請求項１記載のICメモリーカード。
【請求項３】前記発光部と前記受光部と前記電源部は、
一体的に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載
のICメモリーカード。
【請求項４】前記発光部と前記受光部と前記電源部は、
III−Ｖ属化合物半導体を用いて形成したことを特徴と
する請求項３記載のICメモリーカード。