JP3427663B2 - Non-contact IC card - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型情報媒体
に関し、詳しくは、オフィス・オートメーション（Offi
ce Automation,OA）、ファクトリー・オートメーション
（Factory Automation,FA）、 セキュリティー（Securi
ty）分野等で使用されるＩＣカード等の情報媒体におい
て、電磁結合方式によって電源電力の受電、ならびに信
号の授受をＩＣカードに電気接点を設けることなく非接
触状態で行う非接触ＩＣカードに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contactless information medium, and more particularly to office automation (Offi
ce Automation, OA), Factory Automation (FA), Security (Securi
The present invention relates to a non-contact IC card which is used in an information medium such as an IC card used in the field and the like, and which receives electric power from a power source and exchanges signals by an electromagnetic coupling method in a non-contact state without providing an electric contact on the IC card.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体メモリーなどを内蔵するＩＣカー
ドの登場により、従来の磁気カードなどに比べて記憶容
量が飛躍的に増大すると共に、マイクロコンピュータ等
の半導体処理装置を内蔵することによってＩＣカード自
体が演算処理機能を有することで情報媒体に高いセキュ
リティー性を付与することができるようになった。2. Description of the Related Art With the advent of IC cards having a built-in semiconductor memory, etc., the storage capacity has dramatically increased as compared with conventional magnetic cards, etc., and the IC card itself has been equipped with a semiconductor processing device such as a microcomputer. By having an arithmetic processing function, it has become possible to give high security to the information medium.
【０００３】一般的にＩＣカードは、プラスチックなど
のカード本体に半導体メモリー等のＩＣが内蔵され、カ
ード表面に外部読み書き装置との接続用の導電性端子が
設けられている。In general, an IC card has an IC such as a semiconductor memory built in a card body made of plastic or the like, and a conductive terminal for connection with an external read / write device is provided on the surface of the card.
【０００４】しかしながら、外部接続端子を設けたＩＣ
カードでは、端子が外部に露出している為、その端子の
接触部の汚れ、酸化、腐食、破損等による接触不良が発
生する。また、人体やカードに蓄積された静電気が人体
と接触端子との接触などにより放電され、カードに内蔵
されたＩＣの破壊や、誤って高電圧を接続端子に印加す
ることによる損傷に対して無防備である。However, an IC provided with an external connection terminal
Since the terminals of the card are exposed to the outside, contact failure occurs due to dirt, oxidation, corrosion, damage, etc. of the contact portion of the terminal. In addition, the static electricity accumulated in the human body or the card is discharged by the contact between the human body and the contact terminal, etc., and there is no protection against damage to the IC built in the card and accidental application of high voltage to the connection terminal. Is.
【０００５】また、ＩＣカードと外部読み書き装置との
データの交信のためには、ＩＣカードをその装置に挿入
しなければならないという煩雑さがあった。この理由に
より、同様の煩雑さで有れば磁気カードで充足されるの
で鉄道の乗車券等のゲート管理や出退勤管理などにＩＣ
カードを導入することがためらわれている。Further, in order to exchange data between the IC card and the external read / write device, the IC card must be inserted into the device, which is complicated. For this reason, if the same complexity is satisfied, a magnetic card will suffice, so ICs will be used for gate management of train tickets and attendance management.
Hesitant to introduce a card.
【０００６】これらの問題を解決するために、空間に高
周渡電磁界や超音波、光などの振動エネルギーの場を設
け、そのエネルギーを吸収、整流してカードに内蔵され
た電子回路を駆動する直流電力源とし、この場の交流成
分の周波数をそのまま用いるか、或いは逓倍や逓降して
識別信号とし、この識別信号をコイルやコンデンサなど
の結合器を介してデータをマイクロコンピュータなどの
情報処理回路に伝送するような非接触ＩＣカードが提案
されている。この非接触ＩＣカードの出現により、安全
性が高まると共に、ゲート通過に際し、カードの携帯者
は設置された読み取り装置に接近するだけでよくなり、
データ交信のための煩雑さは軽減された。In order to solve these problems, a field for vibration energy such as a high frequency electromagnetic field, ultrasonic waves, and light is provided in the space, and the energy is absorbed and rectified to drive an electronic circuit built in the card. As a direct current power source, the frequency of the alternating current component in this field is used as it is, or multiplied or reduced to be an identification signal, and this identification signal is passed through a coupler such as a coil or a capacitor to convert the data into information of a microcomputer or the like. A contactless IC card for transmitting to a processing circuit has been proposed. With the advent of this non-contact IC card, the safety is improved and the card carrier only has to approach the installed reading device when passing through the gate.
The complexity of data communication has been reduced.
【０００７】上述した非接触ＩＣカードへの電力の供給
手段としては、電池を内蔵する手段も考案されている
が、電池を内蔵することによりカード本体が厚くなった
り、電池交換などの問題が生じるため上記のようにカー
ドに電池を搭載しないで、受信したエネルギーを電力に
変換する方法が多く採用され、各種の結合方式が提案さ
れている。そのなかで、実用的な結合方式として容量結
合方式と磁気結合方式があるが、コンデンサを用いた容
量方式では、エネルギーの伝達効率が大きくないこと、
および、カードと読み取り機の間隔の変化により容量変
化が発生し、通信信頼性が低い為、磁気結合方式が主流
となっている。As a means for supplying electric power to the above-mentioned non-contact IC card, means for incorporating a battery has been devised, but incorporation of the battery causes problems such as thickening of the card body and battery replacement. Therefore, as described above, many methods of converting received energy into electric power without mounting a battery on the card are adopted, and various coupling methods have been proposed. Among them, there are a capacitive coupling method and a magnetic coupling method as a practical coupling method, but the capacitance method using a capacitor does not have a large energy transfer efficiency.
Also, since the capacity changes due to the change in the distance between the card and the reader, and the communication reliability is low, the magnetic coupling method is predominant.
【０００８】しかしながら、従来の非接触ＩＣカード
は、単線のスパイラルコイルによって電力およびデータ
の伝送を行うので、伝送効率が低い。このため、ドライ
ブユニットであるリーダ・ライタから送出する電力が充
分でなかったり、非接触ＩＣカードのコイルとリーダ・
ライタのコイルとの間隔が大きいと正確な伝送が行われ
ず、非接触ＩＣカードが正常に機能しなくなるという問
題があった。However, the conventional non-contact IC card has a low transmission efficiency because it transmits electric power and data by a single wire spiral coil. Therefore, the power sent from the reader / writer that is the drive unit is not sufficient, or the coil and reader
If the distance between the writer and the coil is large, there is a problem that accurate transmission is not performed and the non-contact IC card does not function properly.
【０００９】そこで、この伝達効率を改善するために、
幾つかの提案がなされている。例えば、第１の従来例と
して特開平２−７８３８号公報に開示されたものがあ
る。これによれば、変成器の一次巻線及び二次巻線間の
電力結合を実現するための装置が、前記一次巻線と並列
に第１コンデンサを有しており、この一次タンク回路
は、その一端において電圧源に接続され、他端におい
て、所定の周波数で動作するスイッチング回路を通じて
接地されているものである。前記一次巻線と密結合し、
並列に第２コンデンサを有する三次巻線を付加すること
によって、伝達効率を改善するものである。Therefore, in order to improve this transmission efficiency,
Several suggestions have been made. For example, a first conventional example is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-7838. According to this, a device for realizing power coupling between a primary winding and a secondary winding of a transformer has a first capacitor in parallel with said primary winding, this primary tank circuit comprising: One end thereof is connected to a voltage source, and the other end thereof is grounded through a switching circuit which operates at a predetermined frequency. Tightly coupled to the primary winding,
Transmission efficiency is improved by adding a tertiary winding having a second capacitor in parallel.
【００１０】図１３を用いて、この従来例の具体例につ
いて更に説明する。図１３によれば、クロック信号Ｖｃ
が、抵抗Ｒ１，Ｒ３を通じてＦＥＴ１００、２００をド
ライブするために用いられている。ＦＥＴ１００、２０
０がオンになると、ドライブノードＢが、Ｒ２を通じて
接地される。抵抗Ｒ２は、一次コイルＬ１を通して流れ
る最大電流を告１限するものである。同様に、コンデン
サＣ３は、電圧源における配線インダクタンスに関連し
た影響を除去するものである。コイルＬ２はコイルＬ１
と密結合されている。また、磁性体コア１０１と１０２
は空気間隙によって隔てられている。A specific example of this conventional example will be further described with reference to FIG. According to FIG. 13, the clock signal Vc
Are used to drive the FETs 100 and 200 through the resistors R1 and R3. FET 100, 20
When 0 is turned on, drive node B is grounded through R2. The resistor R2 limits the maximum current flowing through the primary coil L1. Similarly, capacitor C3 eliminates the effects associated with wiring inductance in the voltage source. Coil L2 is coil L1
Is tightly coupled with. Further, the magnetic cores 101 and 102
Are separated by an air gap.
【００１１】コイルＬ１を流れる電流が変化するとＬ１
自体の変化に対するリアクタンスにより、５Ｖ電源とコ
イルＬ１自体の磁束との間で連続的にエネルギーが変換
される。磁界エネルギーは磁性体コア１０１によって吸
収され、当該コアが素子Ｌ２及びＣ２よりなる共振タン
ク回路に当該エネルギーを伝達する。結果として、ノー
ドＢにおける電圧の瞬時値（Ｖｂ）はＦＥＴ１００がオ
ンになった時点で接地電位（＝０Ｖ）ヘ向けて変化す
る。When the current flowing through the coil L1 changes, L1
Energy is continuously converted between the 5V power supply and the magnetic flux of the coil L1 itself by the reactance with respect to the change of itself. The magnetic field energy is absorbed by the magnetic core 101, and the core transfers the energy to the resonant tank circuit including the elements L2 and C2. As a result, the instantaneous value (Vb) of the voltage at the node B changes toward the ground potential (= 0V) when the FET 100 turns on.
【００１２】ＦＥＴ１００、２００がオンになると、コ
イルＬ１を通じて流れる電流は以前と同一方向に流れよ
うとする。従って、Ｖｂはより正の方向に変化しコンデ
ンサＣ１に電流が流れる。実際、ＦＥＴ１００、２００
がオンになると一次タンク回路は別々の素子値によって
決定される周波数で共振する。この時、一次回路全体は
自由振動となる。When the FETs 100 and 200 are turned on, the current flowing through the coil L1 tends to flow in the same direction as before. Therefore, Vb changes in the more positive direction and a current flows through the capacitor C1. In fact, FET100,200
When turned on, the primary tank circuit resonates at a frequency determined by the different element values. At this time, the entire primary circuit becomes free vibration.
【００１３】ノードＡにおける電圧の瞬時値（Ｖａ）
は、平均直流電圧＋５Ｖを有し実質的に正弦波状に振動
する。電圧Ｖａ及びＶｂは、空間間隙インターフェース
を通した負荷インピーダンスＲLへの電力伝達を最適化
するように協調している。コイルＬ３は、変成器の二次
側に関する誘導性負荷を表し、最大電力伝達はキャパシ
タを抵抗ＲLに直列に付加することで実現され、このコ
ンデンサは，コイルＬ３と電力伝達周波数で直列共振す
るように選択される。結果として、素子Ｃ１、Ｌ１、Ｃ
２、Ｌ２よりなるタンク回路と素子Ｃ２、Ｌ２よりなる
共振器に位相の反転した電圧王が発生し、倍電圧回路を
構成することで、送信端の電源電圧を比較的低くして高
い出力電圧を得ている。Instantaneous value (Va) of voltage at node A
Has an average DC voltage of +5 V and oscillates substantially sinusoidally. The voltages Va and Vb are coordinated to optimize power transfer to the load impedance RL through the air gap interface. Coil L3 represents an inductive load on the secondary side of the transformer, maximum power transfer is realized by adding a capacitor in series with resistor RL, which capacitor is resonant in series with coil L3 at the power transfer frequency. To be selected. As a result, the elements C1, L1, C
A voltage circuit having an inverted phase is generated in the tank circuit composed of 2 and L2 and the resonator composed of the elements C2 and L2, and by configuring a voltage doubler circuit, the power supply voltage at the transmission end is made relatively low and the output voltage is high. Is getting
【００１４】第２の従来例としては、特開昭６３−２２
４６３５号公報に示されるものがある。これは、磁気結
合により非接触式に電力を供給する装置であり、送電用
磁気結合素子に並列に容量性素子を接続したものであ
る。A second conventional example is Japanese Patent Laid-Open No. 63-22.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 4635. This is a device that supplies electric power in a non-contact manner by magnetic coupling, in which a capacitive element is connected in parallel to a magnetic coupling element for power transmission.
【００１５】図１４の当該装置の等価回路を用いて具体
的に説明する。送電状態でのインダクタンス１３４とコ
ンデンサ１３２とが、図示しない送電用コイルに印加さ
れる電流の周波数よりも高い周波数で並列共振するよう
なコンデンサ１３２の値Ｃr を選択する。この選択によ
り、インダクタンス１３４とコンデンサ１３２は共振周
波数ｆR の発振源を構成することになり、共振エネルギ
ーも負荷側に流れるので、全体的に送電効率が向上する
ことになる。This will be specifically described with reference to the equivalent circuit of the device shown in FIG. The value Cr of the capacitor 132 is selected so that the inductance 134 and the capacitor 132 in the power transmitting state resonate in parallel at a frequency higher than the frequency of the current applied to the power transmitting coil (not shown). By this selection, the inductance 134 and the capacitor 132 form an oscillation source of the resonance frequency fR, and the resonance energy also flows to the load side, so that the power transmission efficiency is improved as a whole.
【００１６】１３６、１３７はインダクタンスであり、
漏れインダクタンスＬX の半分の値を持つ。１４０は整
流用のダイオード、１４２は平滑用のコンデンサであ
る。共振周波数ｆR が発振回路１３０の発振周波数ｆ0
の１．５倍程度に小さい場合には、直流電圧ＶDCは入力
の交流電圧Ｖinの変動の影響を受け易くなるが共振周波
数ｆR が１．５倍以上、特に２ｆ0 程度となるようなコ
ンデンサ１３２の容量を選択した場合には、平滑化回路
１２６からの交流電圧変動に対して安定な３ＶＡ程度の
電力が得られるというものである。従って、送電用磁気
結合素子に容量性素子を並列に接続することにより共振
が生じ、これにより当該送電用磁気結合素子の蓄積エネ
ルギーも送電に寄与し、当該容量性素子が存在しない場
合に較べて効率よく電力を受信側に送ることができると
いうものである。136 and 137 are inductances,
It has half the value of the leakage inductance LX. Reference numeral 140 is a rectifying diode, and 142 is a smoothing capacitor. The resonance frequency fR is the oscillation frequency f0 of the oscillator circuit 130.
If it is smaller than 1.5 times, the DC voltage VDC is easily affected by the fluctuation of the input AC voltage Vin, but the resonance frequency fR is 1.5 times or more, especially about 2f0. When the capacitance is selected, it is possible to obtain stable power of about 3 VA against the fluctuation of the AC voltage from the smoothing circuit 126. Therefore, resonance occurs when the capacitive element is connected in parallel to the magnetic coupling element for power transmission, whereby the stored energy of the magnetic coupling element for power transmission also contributes to power transmission, compared to the case where the capacitive element does not exist. The power can be efficiently sent to the receiving side.
【００１７】また、非接触ＩＣカードの中には、例え
ば、特開平７−２３９９２２号公報に示されているもの
のように、接触式と非接触式伝送方法の双方が可能であ
り、さらには、カード表面に磁気ストライプやエンボス
等の形成を可能とし、多目的用途に対応可能としたＩＣ
カードもある。このＩＣカードは、ＩＣチップと、該Ｉ
Ｃチップと電気的に接続された外部機器との間で、情報
および／またはエネルギーの伝達を行う接触型伝達機構
と、コイルまたはアンテナからなる非接触型伝達機構と
を共通の支持体からなるＩＣモジュールとし、該ＩＣモ
ジュールを、これと嵌合するＩＣカード基体に嵌合させ
ることにより、接触型と非接触型の両方の方式に対応可
能とし、かつ、カードの表面に磁気ストライプやエンボ
スを形成したものである。Further, some of the non-contact type IC cards are capable of both the contact type and non-contact type transmission methods, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-239922, for example. An IC that enables the formation of magnetic stripes, embossing, etc. on the surface of the card and is compatible with multiple purposes
There is also a card. This IC card includes an IC chip and the I
An IC having a common support for a contact type transmission mechanism for transmitting information and / or energy between the C chip and an external device electrically connected, and a non-contact type transmission mechanism including a coil or an antenna. As a module, by fitting the IC module to an IC card base that fits with the module, it is possible to support both contact type and non-contact type methods, and a magnetic stripe or emboss is formed on the surface of the card. It was done.
【００１８】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した第
１，第２の従来例における電力伝達効率の改善方式は、
送電電力にのみ着目されており、送電側の電力効率を改
善し、より多くの電力を送出する効果においてのみ有効
である。これらの方式では輻射電磁界の強度に制限が設
けられている場合、受信側の受電効率の改善には寄与し
ていない。微弱な電磁界中に位置した非接触ＩＣカード
の受電電力を改善するためには、カード内に輻射された
エネルギーをより多く吸収する手段が設けられなければ
ならない。However, the methods for improving the power transmission efficiency in the above-mentioned first and second conventional examples are as follows.
It focuses only on the transmitted power, and is effective only in the effect of improving the power efficiency on the power transmission side and sending out more power. In these methods, when the intensity of the radiated electromagnetic field is limited, it does not contribute to the improvement of the power receiving efficiency on the receiving side. In order to improve the received power of a non-contact IC card located in a weak electromagnetic field, means for absorbing more energy radiated in the card must be provided.
【００１９】更に、ＩＣカードは半導体集積回路を内蔵
するため、低電力でより多くの電流を得ることが電源回
路の負荷を軽減する。つまり、電力受信側を低インピー
ダンスとすることが望ましい。しかしながら、従来例で
は、送信電圧のみに着目しており電力受信側に関して何
ら言及していない。Furthermore, since the IC card has a semiconductor integrated circuit built-in, obtaining more current with low power reduces the load on the power supply circuit. That is, it is desirable that the power receiving side has low impedance. However, in the conventional example, only the transmission voltage is focused on, and no reference is made to the power receiving side.
【００２０】そこで本発明は、このような問題を解決
し、外部から非接触で電力の供給を受ける非接触ＩＣカ
ードにおいて、電力送信側（リーダ・ライタ側）のコイ
ルと電力受信側（非接触ＩＣカード側）のコイルが空気
間隙によって隔てられている結合器において、電力受信
側の電力効率を改善しインピーダンス変換を行う非接触
ＩＣカードを提供することを目的としている。Therefore, the present invention solves such a problem, and in a contactless IC card which receives power from the outside in a contactless manner, a coil on the power transmitting side (reader / writer side) and a power receiving side (contactless). It is an object of the present invention to provide a contactless IC card that improves the power efficiency on the power receiving side and performs impedance conversion in a coupler in which the coils on the IC card side are separated by an air gap.
【００２１】また、本発明は、前述したような、接触型
伝達機構と非接触型伝達機構と合わせ持ち、さらにはカ
ードの表面に磁気ストライプやエンボスを形成したＩＣ
カードにおいても、磁気ストライプやエンボス形成を損
なわずに、電力受信側の電力効率を改善しインピーダン
ス変換を行い、かつ、カードの厚さを薄く形成すること
ができる非接触ＩＣカードを提供することを目的として
いる。Further, the present invention is an IC having both the contact type transmission mechanism and the non-contact type transmission mechanism as described above, and further, a magnetic stripe or emboss is formed on the surface of the card.
Also in the card, it is possible to provide a non-contact IC card capable of improving the power efficiency on the power receiving side, performing impedance conversion, and reducing the thickness of the card without damaging the formation of a magnetic stripe or embossing. Has an aim.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、空間を伝搬する予め定め
られた周波数の交流磁界を検出し交流電圧を発生させる
結合手段と、受信した信号をデータに変換する信号変換
手段と、変換されたデータを格納し処理するためのマイ
クロプロッセサ手段と、マイクロプロセッサで生成した
データを変換し送信する送信手段からなる非接触ＩＣカ
ードにおいて、外部に設けられたドライブユニットから
の電磁波を伝送媒体として、その動作に必要な電力の受
信と情報の授受を実現する結合手段として第１コイルを
有すると共に、静電容量素子に並列接続され、ドライブ
ユニットからの電磁波のみで駆動され、かつ静電容量素
子とのインピーダンス値が前記電磁波の周波数に共振す
るように選択された第２コイルを有し、前記第２コイル
の少なくとも１巻が、前記第１コイルと密結合するよう
に、前記第１コイルと同芯状に巻回されていることを特
徴とするIn order to solve the above-mentioned problems, the present invention as set forth in claim 1, is a coupling means for detecting an AC magnetic field of a predetermined frequency propagating in a space and generating an AC voltage, A contactless IC card comprising a signal converting means for converting a received signal into data, a microprocessor means for storing and processing the converted data, and a transmitting means for converting and transmitting the data generated by the microprocessor. , A drive unit which has a first coil as a coupling means for realizing reception of electric power and transmission / reception of information necessary for its operation using an electromagnetic wave from an externally provided drive unit as a transmission medium, and which is connected in parallel to a capacitance element. It is driven only by the electromagnetic wave from, and the impedance value with the capacitance element is selected so as to resonate at the frequency of the electromagnetic wave. The second coil possess, the second coil
At least one turn of the coil is tightly coupled to the first coil.
And being wound concentrically with the first coil.
【００２３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、電力受信のための
第１コイルの直流抵抗による損失を低減するためコイル
の抵抗値を０．０１Ωから０．５Ωの範囲になるように
第１コイルを形成したことを特徴とする。The invention described in claim 2 is the same as claim 1
In the non-contact IC card described in (1), the first coil is formed so that the resistance value of the coil is in the range of 0.01Ω to 0.5Ω in order to reduce the loss due to the DC resistance of the first coil for power reception. It is characterized by
【００２４】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記第２コイルに
並列接続された静電容量素子をカード基材である誘電体
膜を平行平板の２枚の導電薄膜で挟み込むことで非接触
ＩＣカードを薄くしたことを特徴とする。The invention described in claim 3 is the same as claim 1
In the non-contact IC card described in the above 1, the non-contact IC card can be made thin by sandwiching a capacitive film connected in parallel with the second coil with a dielectric film, which is a card substrate, between two parallel flat conductive thin films. It is characterized by having done.
【００２５】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記第２コイル
を、前記非接触ＩＣカードの周縁に沿って設けたことを
特徴とする。また、請求項５に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、第１，第２コイル
がプリントコイルであることを特徴とする。The invention described in claim 4 is the same as claim 1
In the non-contact IC card described in [1], the second coil is provided along a peripheral edge of the non-contact IC card. The invention according to claim 5 is the same as claim 1
The non-contact IC card described in [ 1], the first and second coils
Is a printed coil .
【００２６】また、請求項６に記載の発明は、請求項４
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記第１，第２コ
イルは、誘電体膜上に形成されたプリントコイルであっ
て、前記誘電体膜を２枚の平行平板導体薄膜で挟み込む
ことで前記静電容量素子を成し、該静電容量素子を前記
プリントコイルと一体に形成することを特徴とする。ま
た、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の非接触
ＩＣカードにおいて、前記第１，第２コイルが絶縁被膜
を施された導線を複数回巻いた巻線コイルで形成される
ことを特徴とする。The invention described in claim 6 is the same as in claim 4
In the non-contact IC card described in the paragraph 1,
Is a printed coil formed on the dielectric film.
And sandwich the dielectric film between two parallel plate conductor thin films.
To form the capacitance element, and the capacitance element
It is characterized in that it is formed integrally with the print coil . Further, the invention according to claim 7, in the non-contact IC card according to claim 1, wherein the first, second coil insulating coating
It is characterized in that it is formed by a winding coil formed by winding a conductor wire provided with a plurality of turns .
【００２７】さらに、請求項８に記載の発明は、空間を
伝搬する予め定められた周波数の交流磁界を検出し交流
電圧を発生させる結合手段と、受信した信号をデータに
変換する信号変換手段と、変換されたデータを格納し処
理するためのマイクロプロセッサと、該マイクロプロセ
ッサで生成したデータを変換し送信する送信手段からな
る非接触ＩＣ（Integrated Circuits，集積回路）カー
ドにおいて、非接触型伝達手段と共に接触型伝達手段を
も有し、該非接触型伝達手段および接触型伝達手段を介
して授受されるデータを処理するＩＣモジュールを具備
する非接触ＩＣカードであって、前記非接触型伝達手段
が、外部に設けられたドライブユニットからの電磁波を
伝送媒体として、その動作に必要な電力の受信と情報の
授受を実現する結合手段として第１コイルを有すると共
に、静電容量素子に並列接続され、ドライブユニットか
らの電磁波によってのみ駆動され、かつ静電容量素子と
のインピーダンス値が前記電磁波の周波数に共振するよ
うに選択された第２コイルを有し、前記第２コイルの少
なくとも１巻が、前記第１コイルと密結合するように、
前記第１コイルと同芯状に巻回されていることを特徴と
する。Further, in the invention according to claim 8 , the space is
Detects an alternating magnetic field of a predetermined frequency that propagates
Coupling means to generate voltage and received signal to data
A signal converting means for converting and storing and processing the converted data.
And a microprocessor for processing
The transmission means that converts and transmits the data generated by the
Non-contact IC (Integrated Circuits) car
The contact-type transmission means together with the non-contact-type transmission means.
Through the non-contact type transmission means and the contact type transmission means.
Equipped with an IC module that processes data sent and received
A non-contact type IC card, the non-contact type transmission means
Electromagnetic waves from the external drive unit
As a transmission medium, it receives the power and information necessary for its operation.
It is common to have a first coil as a coupling means for realizing transfer.
Is connected in parallel with the capacitive element,
Driven only by the electromagnetic waves from
The impedance value of will resonate with the frequency of the electromagnetic wave.
A second coil selected such that
If at least one winding is tightly coupled with the first coil,
It is characterized in that it is wound concentrically with the first coil .
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】高周波電力の送信とカードからの
情報の受信を行うドライブユニットの送信コイルの一端
には直列に静電容量素子であるコンデンサが接続されて
おり、直列共振回路を形成している。このドライブユニ
ットの送受信コイルの他端は電圧源に接続されている。
受信側である非接触ＩＣカードには負荷となる受信した
高周波信号の受信・整流を行う電源回路と高周波信号に
重畳された変調信号を受信及び送信する送・受信回路と
が接続された第１コイルがカードの基材面上に幅の広い
導体パターンとしてループ状に形成されている。幅の広
い導体パターンとしたことでコイルの等価抵抗が低減さ
れて、前記コイルは、より多くの電流を流し得るように
なり受信電力が改善される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A capacitor, which is a capacitive element, is connected in series to one end of a transmission coil of a drive unit that transmits high-frequency power and receives information from a card, forming a series resonance circuit. There is. The other end of the transmission / reception coil of this drive unit is connected to a voltage source.
The non-contact IC card on the receiving side is connected to a power supply circuit that receives and rectifies a received high-frequency signal serving as a load, and a transmission / reception circuit that receives and transmits a modulation signal superimposed on the high-frequency signal. The coil is formed in a loop shape as a wide conductor pattern on the base material surface of the card. Since the conductor pattern has a wide width, the equivalent resistance of the coil is reduced, so that the coil can flow a larger amount of current and the received power is improved.
【００２９】第１コイルと同一平面または、隣接平面内
に第２コイルであるスパイラルコイルが前記第１コイル
と同じ中心をもって形成される。この第２コイルを静電
容量素子であるコンデンサと並列に接続することによっ
て共振回路を構成することにより、受信インピーダンス
特性が改善される。この共振回路は、前記のドライブユ
ニットの送受信コイルにより発生された高周波電磁界
を、受信のための第１コイルと協調し磁気エネルギーと
して吸収する。よって、送信電力が一定の場合、前記第
２コイルによる並列共振回路をカードに設けない場合に
比較して、より安定して電力を受信できる。A spiral coil, which is a second coil, is formed in the same plane as the first coil or in an adjacent plane with the same center as that of the first coil. By forming a resonance circuit by connecting the second coil in parallel with a capacitor, which is an electrostatic capacitance element, the reception impedance characteristic is improved. The resonant circuit cooperates with the first coil for reception to absorb the high frequency electromagnetic field generated by the transmitting / receiving coil of the drive unit as magnetic energy. Therefore, when the transmission power is constant, the power can be received more stably as compared with the case where the parallel resonance circuit including the second coil is not provided in the card.
【００３０】更に、上記の構成とする事で受信端のイン
ピーダンスが低減され、低い電圧で、より多くの電流が
取り出されるという利点がある。このことは、マイクロ
プロセッサなどの駆動にとって好都合である。また、カ
ードを基材に金属導体薄膜を貼りつけた印刷配線板とし
て、カード内の並列共振回路のコンデンサを基材の誘電
体とした平面コンデンサとし、受信用第１コイルと、ス
パイラル状の第２コイルを前記金属導電薄膜で形成する
ことで、カードを薄くすることができるという利点があ
る。Further, with the above-mentioned structure, there is an advantage that the impedance at the receiving end is reduced and more current can be taken out at a low voltage. This is convenient for driving a microprocessor or the like. Further, the card is a printed wiring board in which a metal conductor thin film is adhered to a base material, a planar capacitor having a capacitor of a parallel resonance circuit in the card as a dielectric material of the base material, a first coil for reception, and a spiral first coil. By forming the two coils with the metal conductive thin film, there is an advantage that the card can be thinned.
【００３１】また、ＩＣチップと接触型伝達機構と非接
触型伝達機構とを合わせ持ち、接触型伝達機構はＩＣチ
ップの入出力端子に直接接続された金属等の導電性素子
からなり、ドライブユニットの端子と電気的に接続され
て電力受給及び信号の授受を行い、非接触型伝達機構は
ＩＣチップの入出力端子に接続されたアンテナコイルを
伝達素子として空中に輻射された電磁エネルギーを吸収
して非接触に電力の供給と信号の授受を行うように構成
された非接触ＩＣカードにおいては、アンテナコイル
が、電力受給及び信号の授受を目的とした第１コイル
と、この第１コイルとは電気的に絶縁されたＬＣ共振回
路とを具備する。Further, it has an IC chip, a contact type transmission mechanism, and a non-contact type transmission mechanism, and the contact type transmission mechanism is made of a conductive element such as metal directly connected to the input / output terminal of the IC chip. It is electrically connected to the terminals for power reception and signal transmission, and the non-contact type transmission mechanism uses the antenna coil connected to the input / output terminals of the IC chip as a transmission element to absorb electromagnetic energy radiated into the air. In a contactless IC card configured to contactlessly supply power and exchange signals, an antenna coil has a first coil for the purpose of receiving and transmitting power and exchange of signals, and the first coil is electrically connected. Electrically isolated LC resonant circuit.
【００３２】また、ＩＣチップ、接触型伝達機構、およ
び、第１コイルは、モジュール基板に実装されてＩＣモ
ジュール化されており、上記接触型伝達横構は、モジュ
ール基板のＩＣチップ実装面側に取り付けられ、第１コ
イルは、モジュール基板のＩＣチップ実装面とは反対の
表面にスパイラル状に形成されている。さらに、ＬＣ共
振回路は、第２コイルと平行平板コンデンサで構成され
ており、この第２コイルは、スパイラル形状であり、第
１コイルと同一平面、または、隣接平面内に非接触ＩＣ
カードの外周部に沿って形成される。また、この第２コ
イルの両端は、非接触ＩＣカード内に形成された平行平
板コンデンサと並列に接続されており、これにより共振
回路を構成している。Further, the IC chip, the contact-type transmission mechanism, and the first coil are mounted on a module substrate to form an IC module, and the contact-type transmission frame is provided on the IC chip mounting surface side of the module substrate. The attached first coil is spirally formed on the surface of the module substrate opposite to the IC chip mounting surface. Further, the LC resonance circuit is composed of a second coil and a parallel plate capacitor, and the second coil has a spiral shape and is in the same plane as the first coil or in a non-contact IC on an adjacent plane.
It is formed along the outer periphery of the card. Further, both ends of this second coil are connected in parallel with a parallel plate capacitor formed in the non-contact IC card, thereby forming a resonance circuit.
【００３３】この共振回路は、ドライブユニットの送受
信コイルにより発生された高周波電磁界の周波数に鋭く
共振するように定数設定されており、この高周波電磁界
を受信するための第１コイルと協調して磁気エネルギー
として吸収する。よって、送信電力が一定の場合、上記
第２コイルによる並列共振回路をカードに設けない場合
に比較して、受信効率が向上し、より安定して電力を受
信することができる。This resonance circuit is set to a constant value so as to sharply resonate with the frequency of the high frequency electromagnetic field generated by the transmission / reception coil of the drive unit, and the resonance circuit cooperates with the first coil for receiving the high frequency electromagnetic field to generate a magnetic field. Absorb as energy. Therefore, when the transmission power is constant, the reception efficiency is improved and the power can be received more stably as compared with the case where the parallel resonance circuit including the second coil is not provided in the card.
【００３４】或いは、上記の構成に加えて、第２コイル
の少なくとも１巻を、第１コイルと近接して、かつ、第
１コイルと同じ中心をもって形成し、第２コイルの残り
のループはカード基体の外周に沿って形成する。こうす
ることで、第１コイルと、第２コイルの一部とを密結合
させることができるので、さらに伝達効率が向上する。Alternatively, in addition to the above structure, at least one turn of the second coil is formed in proximity to the first coil and with the same center as the first coil, and the remaining loop of the second coil is a card. It is formed along the outer periphery of the base. By doing so, the first coil and a part of the second coil can be tightly coupled, so that the transmission efficiency is further improved.
【００３５】また、非接触ＩＣカードの基材に金属導体
薄膜を貼り付けた印刷配線板により、上記基材を誘電体
とする平面コンデンサを形成し、さらに、電力受信用の
第１コイルと、スパイラル状の第２コイルとを、上述し
た金属導体薄膜で形成することで、非接触ＩＣカードを
薄くすることができるという利点がある。加えて、第２
コイルの主たる部分をカードの外周部に沿って形成する
ことで、磁気ストライプやエンボスの形成領域を確保で
きる。A printed wiring board in which a metal conductor thin film is attached to a base material of a non-contact IC card forms a planar capacitor using the base material as a dielectric, and further, a first coil for power reception, By forming the spiral second coil with the metal conductor thin film described above, there is an advantage that the non-contact IC card can be thinned. In addition, the second
By forming the main portion of the coil along the outer peripheral portion of the card, the formation region of the magnetic stripe or emboss can be secured.
【００３６】[0036]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１には、本実施例における非接触ＩＣカー
ドとドライブユニットの磁気結合の概略が示されてい
る。図１において、１は非接触ＩＣカードであり、２は
この非接触ＩＣカード１への電力供給とデータの授受を
非接触式に行うドライブユニットである。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of magnetic coupling between a non-contact IC card and a drive unit in this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 is a non-contact IC card, and 2 is a drive unit that performs non-contact type power supply and data transfer to and from the non-contact IC card 1.
【００３７】ドライブユニット２には非接触ＩＣカード
１への電力供給と情報の授受を行う電磁結合器である送
受信コイル３が複数巻きのスパイラル状または、撚線状
に形成されている。送受信コイル３の端子は、ドライブ
ユニット２の送受信制御部４に接続されている。この送
受信コイル３は、印刷配線板の導体パターンとして円形
に形成したが、その形状に拘束されることなく楕円、又
は正方形、長方形、菱形等の矩形としても良い。更に、
その送受信コイル３を適切な太さの導線で形成しても良
い。In the drive unit 2, a transmission / reception coil 3 which is an electromagnetic coupler for supplying electric power to the non-contact IC card 1 and transmitting / receiving information is formed in a spiral shape or a twisted wire shape. The terminals of the transmission / reception coil 3 are connected to the transmission / reception control unit 4 of the drive unit 2. The transmission / reception coil 3 is formed in a circular shape as a conductor pattern of a printed wiring board, but may be an ellipse or a rectangle such as a square, a rectangle, or a rhombus without being restricted by its shape. Furthermore,
The transmission / reception coil 3 may be formed of a conductor having an appropriate thickness.
【００３８】一方、非接触ＩＣカード１は電力受信と情
報の授受を行う第１コイル５が楕円形のループとして形
成されている。第１コイル５の端子は、カードの電子回
路部６に接続されている。第１コイル５の内側に第１コ
イル５と同じ中心を有した復数巻きの第２コイル７が楕
円のスパイラル状に形成された。本実施例では、第１コ
イル５と第２コイル７は、共にカードの基材上に３５μ
ｍの導体パターンで形成され、パターン幅はそれぞれ
１．５ｍｍ，０．３ｍｍとした。On the other hand, in the non-contact IC card 1, the first coil 5 for receiving power and exchanging information is formed as an elliptical loop. The terminals of the first coil 5 are connected to the electronic circuit section 6 of the card. Inside the first coil 5, the second coil 7 having the same number of turns as the first coil 5 and having a rewound winding was formed in an elliptical spiral shape. In this embodiment, both the first coil 5 and the second coil 7 are 35 μm on the base material of the card.
m conductor pattern, and the pattern widths were 1.5 mm and 0.3 mm, respectively.
【００３９】第２コイル７の端子は静電容量素子である
共振用コンデンサ８に並列接続されている。共振用コン
デンサ８は、カード基材を誘電体層として第１コイル５
と第２コイル７の形成と同様に導体パターンで平行平板
電極を形成して静電容量素子とした。The terminal of the second coil 7 is connected in parallel with the resonance capacitor 8 which is a capacitance element. The resonance capacitor 8 uses the card substrate as a dielectric layer for the first coil 5
Similarly to the formation of the second coil 7, parallel plate electrodes were formed with a conductor pattern to obtain a capacitance element.
【００４０】ここで、第１コイル５と第２コイル７の形
状を楕円としたが、長方形のカード面を有効に使用する
ために第１コイル５と第２コイル７のコイル形状を長方
形としてもよい。また、第１コイル５と第２コイル７を
同一平面上に形成しても良いし、相異なる面例えば、共
振用コンデンサ８の２枚の電極を形成したそれぞれの面
に形成することもできる。図１では、第１コイル５を第
２コイル７より断面積を大きくしたが、電力吸収効率が
最も大きくなる関係であれば同寸法や第２コイル７を第
１コイル５よりも大きくしても良い。それぞれのコイル
の巻き数に関しても同様である。Here, the shapes of the first coil 5 and the second coil 7 are elliptical, but in order to effectively use the rectangular card surface, the coil shapes of the first coil 5 and the second coil 7 may be rectangular. Good. Further, the first coil 5 and the second coil 7 may be formed on the same plane, or may be formed on different surfaces, for example, on the surfaces on which the two electrodes of the resonance capacitor 8 are formed. In FIG. 1, the cross-sectional area of the first coil 5 is larger than that of the second coil 7. However, if the dimensions are the same or the second coil 7 is larger than the first coil 5 as long as the power absorption efficiency is maximized. good. The same applies to the number of turns of each coil.
【００４１】図２に、上述した非接触ＩＣカード２とド
ライブユニット１の構成ブロック図を示す。図２におい
て、１は非接触ＩＣカードであり、２はドライブユニッ
トである。そして、３０はドライブユニット２のインタ
ーフェース（Ｉ／Ｆ）２９を介してドライブユニット２
と情報の授受を行うホストコンピュータである。FIG. 2 shows a block diagram of the configuration of the non-contact IC card 2 and the drive unit 1 described above. In FIG. 2, 1 is a non-contact IC card, and 2 is a drive unit. Then, 30 is the drive unit 2 via the interface (I / F) 29 of the drive unit 2.
It is a host computer that exchanges information with.
【００４２】非接触ＩＣカード１の電子回路部６は、ド
ライブユニット２からの高周波信号を受信・整流する電
源回路１１、受信データの解読、送信データ演算等を行
う図示しない半導体メモリーを内蔵するデータ処理装置
（ＭＰＵ；Micro ProcessorUnit）１２、送受信データ
の変・復調回路１３、前記高周波信号に重畳された情報
を受信または変調データを送信する送受信回路１４から
なる。非接触ＩＣカード１の電源回路１１と送受信回路
１４は、第１コイル５の一端に接続される。The electronic circuit section 6 of the contactless IC card 1 has a power supply circuit 11 for receiving and rectifying a high frequency signal from the drive unit 2, a data processing including a semiconductor memory (not shown) for decoding received data and calculating transmitted data. A device (MPU; Micro Processor Unit) 12, a transmission / reception data modulation / demodulation circuit 13, and a transmission / reception circuit 14 that receives information superimposed on the high-frequency signal or transmits modulation data. The power supply circuit 11 and the transmission / reception circuit 14 of the non-contact IC card 1 are connected to one end of the first coil 5.
【００４３】ドライブユニット２の送受信制御部４は、
図示しない半導体メモリーを内蔵するデータ処理装置
（ＭＰＵ）２０、クロック生成回路である発振器２１、
高周波電力を増幅する交流増幅器２２、非接触ＩＣカー
ド１への送信データの変調と受信データの復調を行う変
・復調回路２３、非接触ＩＣカード１からの高周波信号
を受信する受信回路２４からなる。交流増幅器２２と受
信回路２４は、カップリングコンデンサ２５を介して送
受信コイル３に接続される。発振器２１は、例えば１〜
３０ＭＨｚ程度の搬送波信号を発生し、この搬送波信号
を第１コイル５が磁気エネルギーの形で受けて電力が伝
達される。なお、この搬送波信号の周波数はデータ伝送
周波数に比べ充分高いところに設定される。The transmission / reception control unit 4 of the drive unit 2 is
A data processing unit (MPU) 20 incorporating a semiconductor memory (not shown), an oscillator 21 which is a clock generation circuit,
An AC amplifier 22 for amplifying high frequency power, a modulation / demodulation circuit 23 for modulating transmission data to the non-contact IC card 1 and demodulating received data, and a reception circuit 24 for receiving high frequency signals from the non-contact IC card 1. . The AC amplifier 22 and the receiving circuit 24 are connected to the transmitting / receiving coil 3 via a coupling capacitor 25. The oscillator 21 is, for example, 1 to
A carrier wave signal of about 30 MHz is generated, and the carrier wave signal is received by the first coil 5 in the form of magnetic energy to transmit power. The frequency of the carrier wave signal is set to be sufficiently higher than the data transmission frequency.
【００４４】非接触ＩＣカードは、その電源となる電力
をこのドライブユニット２の発振器２１から交流増幅器
２２で変・復調回路２３からの変調された送信データを
重畳し、カップリングコンデンサ２５、送受信コイル３
を介してこれと非接触に結合されている非接触ＩＣカー
ドの送受信コイルである第１コイル５で受ける。第１コ
イル５は、ドライブユニット２の送受信コイル３と電磁
的に結合するための結合回路である。第１コイル５で受
信した電力は、電流回路１１で整流され直流電力として
非接触ＩＣカードに内蔵された各電子回路に供給され
る。The non-contact IC card superimposes the electric power used as its power supply from the oscillator 21 of the drive unit 2 on the modulated transmission data from the modulation / demodulation circuit 23 by the AC amplifier 22 to form the coupling capacitor 25 and the transmission / reception coil 3.
It is received by the first coil 5, which is a transmission / reception coil of the non-contact IC card, which is non-contactly coupled with this via. The first coil 5 is a coupling circuit for electromagnetically coupling with the transmission / reception coil 3 of the drive unit 2. The electric power received by the first coil 5 is rectified by the current circuit 11 and supplied as direct-current power to each electronic circuit built in the non-contact IC card.
【００４５】以上のようにして、ドライブユニット２か
ら非接触ＩＣカード１に電力と情報の送信が達成され
る。ここで、非接触ＩＣカード１に内蔵された電子回路
は、電源電圧が２〜５Ｖで動作されるものであり、その
回路規模によっては多くの電流を消費するものであり、
１ｍＡから３０ｍＡ程度の駆動電流を必要とする。As described above, transmission of power and information from the drive unit 2 to the non-contact IC card 1 is achieved. Here, the electronic circuit built in the non-contact IC card 1 is operated at a power supply voltage of 2 to 5 V, and consumes a large amount of current depending on its circuit scale.
A driving current of about 1 mA to 30 mA is required.
【００４６】しかしながら、従来のような負荷に直接接
続された第１コイル５の結合回路のみの構成では、高い
電圧で小電流の伝達であって、カードに内蔵された電源
回路でのインピーダンス変換が必要であった。その変換
回路による損失も駆動電力を増大させる原因の一つであ
った。However, in the conventional structure having only the coupling circuit of the first coil 5 directly connected to the load, a small current is transmitted at a high voltage, and impedance conversion in the power supply circuit built in the card is not possible. Was needed. The loss due to the conversion circuit was also one of the causes for increasing the driving power.
【００４７】そこで、本実施例においては、非接触ＩＣ
カード１に第１コイル５とは直流的に分離された第２コ
イル７に共振用コンデンサ８を並列接続した共振回路
（以下、共振タンク回路と称する）を設けた。ドライブ
ユニット２で発生された高周波信号は、カップリングコ
ンデンサ２５を介して送受信コイル３に伝達される。カ
ップリングコンデンンサ２５と送受信コイル３とは直列
共振回路を構成し、前記高周波電気信号は送受信コイル
３にて磁気エネルギーに変換され、交流磁場を形成する
ことで空間に伝播される。Therefore, in this embodiment, a non-contact IC is used.
The card 1 is provided with a resonance circuit (hereinafter referred to as a resonance tank circuit) in which a resonance capacitor 8 is connected in parallel to a second coil 7 that is DC-separated from the first coil 5. The high frequency signal generated by the drive unit 2 is transmitted to the transmission / reception coil 3 via the coupling capacitor 25. The coupling condenser 25 and the transmission / reception coil 3 constitute a series resonance circuit, and the high frequency electric signal is converted into magnetic energy by the transmission / reception coil 3 and is propagated to the space by forming an alternating magnetic field.
【００４８】ドライブユニット２の送受信コイル３と空
気間隙をもって配置された非接触ＩＣカード１の送受信
コイルである第１コイル５は、発生された交流磁場によ
り電流を流す。それと共に、共振用コンデンサ８と並列
接続されることで並列共振回路を構成する第２コイルに
も前記交流磁場によって電流が発生する。この共振タン
ク回路と第１コイル５の結合回路との協調によって、受
信特性が改善される。後に説明するように、本実施例の
共振タンク回路を有する回路では、共振タンク回路がな
い本発明の結合回路に比べて受信効率が距離１００ｍｍ
で約１０％改善される。従来の結合回路に対しては、６
０％の改善効果が得られる。The first coil 5, which is a transmission / reception coil of the non-contact IC card 1 and is arranged with an air gap between the transmission / reception coil 3 of the drive unit 2, causes a current to flow by the generated AC magnetic field. At the same time, a current is generated in the second coil, which is connected in parallel with the resonance capacitor 8 and constitutes a parallel resonance circuit, by the alternating magnetic field. The reception characteristic is improved by the cooperation of the resonance tank circuit and the coupling circuit of the first coil 5. As will be described later, in the circuit having the resonant tank circuit of the present embodiment, the reception efficiency is 100 mm compared to the coupling circuit of the present invention having no resonant tank circuit.
It is improved by about 10%. 6 for conventional coupling circuits
An improvement effect of 0% can be obtained.
【００４９】更に、最大受電電力を示す第１コイル５を
含む負荷側の受電インピーダンスの実行値は、共振タン
ク回路がない場合に比べ約１桁低下する。この結果、比
較的低電圧で大きな電流を、非接触ＩＣカードの電源回
路１１に取り込むことができる。Further, the effective value of the load-side power receiving impedance including the first coil 5 showing the maximum received power is reduced by about one digit as compared with the case without the resonant tank circuit. As a result, a large current with a relatively low voltage can be taken into the power supply circuit 11 of the non-contact IC card.
【００５０】図３にカードに共振タンク回路を持たない
本実施例の低抵抗コイルによる結合回路と、共振タンク
回路を設けた本実施例に関わる結合回路と、共振タンク
回路を設けない従来の結合回路の受信レベルの特性を距
離１００ｍｍにおける受電電力の負荷インピーダンスの
関数として示した。図３において、丸の点で示した曲線
が共振タンク回路をもたせた場合の本実施例の受信回路
Ａの受電特性、三角の点で示した曲線が共振タンク回路
を持たない本実施例の結合回路Ｂの受電特性、四角の点
で示した曲線が共振タンク回路をもたない従来の結合回
路Ｃの受電特性である。 表１に、これらの結合回路の
特性値を示す。実験に際して、結合回路ＢとＣのコイル
には、結合回路として機能するように共振用コンデンサ
を並列接続させた。FIG. 3 shows a coupling circuit using the low resistance coil of the present embodiment having no resonance tank circuit in the card, a coupling circuit relating to this embodiment having a resonance tank circuit, and a conventional coupling circuit having no resonance tank circuit. The reception level characteristics of the circuit are shown as a function of the load impedance of the received power at a distance of 100 mm. In FIG. 3, the power receiving characteristics of the receiver circuit A of this embodiment when the curve indicated by the circle points has a resonant tank circuit, and the coupling of the present embodiment where the curve indicated by the triangle points does not have the resonant tank circuit. The power receiving characteristic of the circuit B, and the curve indicated by the square points is the power receiving characteristic of the conventional coupling circuit C having no resonant tank circuit. Table 1 shows characteristic values of these coupling circuits. In the experiment, a resonance capacitor was connected in parallel to the coils of the coupling circuits B and C so as to function as a coupling circuit.
【００５１】[0051]
【表１】 [Table 1]
【００５２】図３より明らかなように、従来の結合回路
Ｃに対して、直流抵抗が１／１０以下の結合回路Ｂの方
が、図示した全ての負荷インピーダンスの範囲において
受信電力の増大を示している。更に、共振タンク回路を
持たない結合回路Ｂ、及びＣでは、最大受信電力を与え
る負荷インピーダンスは約３．３ｋΩである。この時の
結合回路Ｂと結合回路Ｃの受電電力の比は、約２：１と
なり１００％以上の改善ができる。結合回路Ｂに共振タ
ンク回路を設けた結合回路Ａでは、受電電力のピーク
は、結合回路Ｂの３．３ｋΩ時の７５％になるが、ピー
クを示す負荷インピーダンスが共振回路を持たない結合
回路Ｂ，Ｃの１／１０の３３０Ω近傍となる。この負荷
インピーダンスでの結合回路Ａの受信電力は、結合回路
Ｂの同じインピーダンスでの受電電力の１２５％になっ
ている。更に、従来の結合回路Ｃの最大受信を示す３．
３ｋΩ負荷における数値の１６０％になっている。かよ
うにして、本実施例の共振回路を付加することでより低
いインピーダンスで最大受信効率を得ることができた。As is apparent from FIG. 3, in comparison with the conventional coupling circuit C, the coupling circuit B having a DC resistance of 1/10 or less shows an increase in received power in the range of all load impedances shown. ing. Further, in the coupling circuits B and C having no resonant tank circuit, the load impedance that gives the maximum received power is about 3.3 kΩ. At this time, the ratio of the received powers of the coupling circuit B and the coupling circuit C is about 2: 1 and can be improved by 100% or more. In the coupling circuit A in which the resonance tank circuit is provided in the coupling circuit B, the peak of the received power is 75% of the coupling circuit B at 3.3 kΩ, but the load impedance showing the peak is the coupling circuit B without the resonance circuit. , C, which is 1/10 of C, in the vicinity of 330Ω. The received power of the coupling circuit A with this load impedance is 125% of the received power with the same impedance of the coupling circuit B. Furthermore, it shows the maximum reception of the conventional coupling circuit C.3.
It is 160% of the numerical value under the load of 3 kΩ. In this way, by adding the resonance circuit of the present embodiment, the maximum receiving efficiency can be obtained with a lower impedance.
【００５３】図４に、図３と同じ結合回路での受信電流
を距離の関数として示した。図４を見ると、距離２５ｍ
ｍ近傍以上の図に示した距離範囲全般において、共振タ
ンク回路を有する３３０Ω負荷における受電電力が共振
タンク回路を有さない結合回路Ｂ、Ｃの３．３ｋΩ負荷
に対して、全体的に受電電流の改善が見られる。また、
共振タンク回路のない従来の結合回路Ｃの３．３ｋΩ負
荷では、ほぼ距離の２乗に反比例して受電電力が減少し
ているが、共振タンク回路のない本実施例の結合回路Ｂ
の３．３ｋΩ負荷では、その特性は、共振タンク回路の
ある結合回路Ａの３３０Ω負荷の場合と類似している。FIG. 4 shows the received current as a function of distance in the same coupling circuit as in FIG. Looking at Figure 4, the distance is 25m
m near m or more, the received power in the 330Ω load having the resonant tank circuit is generally the received current in the 3.3kΩ load of the coupling circuits B and C having no resonant tank circuit in the entire distance range shown in the figure. Improvement is seen. Also,
In the 3.3 kΩ load of the conventional coupling circuit C without the resonance tank circuit, the received power decreases almost in inverse proportion to the square of the distance, but the coupling circuit B of the present embodiment without the resonance tank circuit.
At 3.3 kΩ load, the characteristics are similar to the 330Ω load of coupled circuit A with resonant tank circuit.
【００５４】共振タンク回路のある結合回路Ａの３３０
Ω負荷の場合には、距離５０ｍｍまで受電電力が増加
し、５０ｍｍ近傍で受電電力がピークとなり、それ以上
の距離では減少する特性を示す。一方、負荷３３０Ωに
おける共振タンク回路のない結合回路Ｂの受信電流特性
は、距離にほぼ反比例しており、距離７０ｍｍ以下で
は、共振タンク回路を有する場合よりも多くの電流を取
り得る。しかし、距離７０ｍｍを越える領域では、共振
タンク回路のある結合回路Ａの３３０Ω負荷の場合の方
が受信電流は、共振タンク回路がない場合に比べて１０
％程多くなる。結果として、送信コイルと受信コイルの
距離が、少なくとも２５ｍｍから１５０ｍｍほどの範囲
で安定した受電が可能となる。また、この受電電力のピ
ークを与える距離は、結合回路の定数によって調整可能
であって、用途に最適な受信特性を与え得る。330 of coupling circuit A with resonant tank circuit
In the case of an Ω load, the received power increases up to a distance of 50 mm, the received power peaks near 50 mm, and decreases at a distance longer than that. On the other hand, the reception current characteristic of the coupling circuit B without the resonant tank circuit at the load of 330Ω is almost inversely proportional to the distance, and when the distance is 70 mm or less, a larger amount of current can be obtained than when the resonant tank circuit is provided. However, in the area exceeding the distance of 70 mm, the reception current in the case of the 330 Ω load of the coupling circuit A having the resonance tank circuit is 10 times as compared with the case without the resonance tank circuit.
% Will increase. As a result, stable power reception is possible when the distance between the transmitting coil and the receiving coil is at least about 25 mm to 150 mm. Further, the distance at which the peak of the received power is given can be adjusted by the constant of the coupling circuit, and the reception characteristic most suitable for the application can be given.
【００５５】以上、詳細に説明したように、本実施例の
コイルの抵抗値を減少させることと共振タンク回路を付
加した結合回路によって、従来の回路に比較して低電圧
で、より多くの電流を安定して受電できることが示され
た。As described in detail above, the reduction of the resistance value of the coil of the present embodiment and the coupling circuit with the addition of the resonance tank circuit allow a lower voltage and a larger current as compared with the conventional circuit. It was shown that the power can be stably received.
【００５６】次に、上述した共振タンク回路と、幅の広
い導体パターンにより形成された第１コイルとを有する
非接触ＩＣカードの構成例について説明する。ここで、
以下に説明する各種構成の非接触ＩＣカードは、接触型
伝達機構と、非接触伝達機構とを合わせ持つと共に、カ
ード表面に磁気ストライプおよびエンボスが形成されて
いるものとする。Next, a configuration example of a non-contact IC card having the above-described resonant tank circuit and the first coil formed of a wide conductor pattern will be described. here,
Non-contact IC cards having various configurations described below have both a contact-type transmission mechanism and a non-contact transmission mechanism, and a magnetic stripe and an emboss are formed on the card surface.
【００５７】〔第１構成例〕図５および図６は、第１構
成例における非接触ＩＣカードの構成を示す図であり、
図５（ａ）は非接触ＩＣカードの正面図、図５（ｂ）は
図５（ａ）に示す非接触ＩＣカードの結合回路を等価的
に示した図である。また、図６（ａ）は図５（ａ）内の
Ａ−Ａ部の断面拡大図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩＣ
モジュールを図６（ａ）中、下側から見た図である。[First Configuration Example] FIGS. 5 and 6 are views showing the configuration of the non-contact IC card in the first configuration example.
5A is a front view of the non-contact IC card, and FIG. 5B is an equivalent view of a coupling circuit of the non-contact IC card shown in FIG. 5A. Further, FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of a portion AA in FIG. 5A, and FIG. 6B is the IC of FIG. 6A.
It is the figure which looked at the module from the lower side in Fig.6 (a).
【００５８】これらの図において、１は非接触ＩＣカー
ド、７は第２コイル、８は共振用コンデンサ、４０はＩ
Ｃモジュール、５０は磁気ストライプ、５１はエンボス
パターンを施すエンボス領域である。また、図５（ｂ）
において、非接触ＩＣカード１内の５は第１コイル、１
５は第２コイル７と共振用コンデンサ８とが並列接続さ
れた共振回路である。また、２はこの非接触ＩＣカード
１への電力供給とデータの授受を非接触式に行うドライ
ブユニットであり、３は非接触ＩＣカードに非接触に電
力と情報を伝送し、非接触ＩＣカード１からの情報を受
信するための送受信コイルであり、４は非接触ドライブ
ユニット２から非接触ＩＣカード１への電力供給と情報
の授受の為の送受信制御部である。In these figures, 1 is a non-contact IC card, 7 is a second coil, 8 is a resonance capacitor, and 40 is I.
C module, 50 is a magnetic stripe, and 51 is an embossed area on which an embossed pattern is applied. In addition, FIG.
In the non-contact IC card 1, 5 is a first coil, 1
Reference numeral 5 is a resonance circuit in which the second coil 7 and the resonance capacitor 8 are connected in parallel. Further, 2 is a drive unit that performs non-contact type power supply and data transfer to and from the non-contact IC card 1, and 3 non-contactly transmits electric power and information to the non-contact IC card 1, And a reference numeral 4 denotes a transmission / reception control unit for supplying power from the non-contact drive unit 2 to the non-contact IC card 1 and for exchanging information.
【００５９】送受信コイル３の端子は、図５（ｂ）に示
すように、ドライブユニット２の送受信制御部４に接続
されており、非接触ＩＣカード１の第１コイル５の端子
は、ＩＣモジュール４０に接続されている。このＩＣモ
ジュール４０は、図６（ａ）に示すように、電源回路，
送受信回路，変復調回路，データ処理装置等の各種電子
回路が集積化されたＩＣチップ４１、ＩＣチップ４１が
実装されるモジュール基板４２、ＩＣチップ４１をモジ
ュール基板４２上に封入する封入体４３、封入体４３の
上面に設けられ、接触型伝達機構である接触型の端子電
極４４等からなっている。As shown in FIG. 5B, the terminal of the transmission / reception coil 3 is connected to the transmission / reception control section 4 of the drive unit 2, and the terminal of the first coil 5 of the non-contact IC card 1 is the IC module 40. It is connected to the. As shown in FIG. 6A, this IC module 40 includes a power supply circuit,
An IC chip 41 in which various electronic circuits such as a transmission / reception circuit, a modulation / demodulation circuit, and a data processing device are integrated, a module substrate 42 on which the IC chip 41 is mounted, an enclosure 43 for enclosing the IC chip 41 on the module substrate 42, an enclosure It is provided on the upper surface of the body 43 and includes a contact-type terminal electrode 44, which is a contact-type transmission mechanism.
【００６０】ここで、封入体４３における端子電極４４
の設置面の面積は、モジュール基板４２のＩＣチップ実
装面の面積よりも小さくなっており、モジュール基板４
２の周縁部がフランジになっている。このＩＣモジュー
ル４０は、カード基体５５に設けられたＩＣモジュール
収納部５６に収納され、ＩＣモジュール収納部５６の開
口部よりも小さく、端子電極４４をカード表面に露出さ
せるための嵌合孔５７が設けられた保護シート５８で覆
われている。これにより、保護シート５８の嵌合孔５７
の周縁部によって、モジュール基板４２の周縁部（フラ
ンジ部）が押えられることになるので、ＩＣモジュール
４０がカード基体５５から脱落するのを防ぐことができ
る。Here, the terminal electrode 44 in the enclosure 43 is
The area of the installation surface of the module substrate 42 is smaller than the area of the IC chip mounting surface of the module substrate 42.
The peripheral edge of 2 is a flange. The IC module 40 is housed in an IC module housing portion 56 provided in the card base 55, is smaller than the opening of the IC module housing portion 56, and has a fitting hole 57 for exposing the terminal electrode 44 to the card surface. It is covered with a protective sheet 58 provided. Thereby, the fitting hole 57 of the protective sheet 58
Since the peripheral portion of the module substrate 42 presses the peripheral portion (flange portion) of the module substrate 42, it is possible to prevent the IC module 40 from falling off the card base 55.
【００６１】第２コイル７と共振用コンデンサ８とが並
列接続された共振回路１５は、第１コイル５とは、電気
的に絶縁されている。第１コイル５は、図６（ａ），
（ｂ）に示すように、ＩＣモジュール４０のモジュール
基板４２の、ＩＣチップ４１の実装面とは反対の表面
に、スパイラル状に形成されている。The resonance circuit 15 in which the second coil 7 and the resonance capacitor 8 are connected in parallel is electrically insulated from the first coil 5. The first coil 5 is shown in FIG.
As shown in (b), the module substrate 42 of the IC module 40 is spirally formed on the surface opposite to the mounting surface of the IC chip 41.
【００６２】図５（ａ）において、スパイラルコイルの
第２コイル７は、第１コイル５と同一平面または、隣接
平面内に非接触ＩＣカード１の外周部に沿って形成され
る。この第２コイル７は、非接触ＩＣカード１内に形成
された共振用コンデンサ８の図示しない金属電極にそれ
ぞれの面で両端が接続される。図５（ｂ）に示すよう
に、この第２コイル７を共振用コンデンサ８と並列に接
続することによって共振回路１５を構成する。In FIG. 5A, the second coil 7 of the spiral coil is formed in the same plane as the first coil 5 or in the adjacent plane along the outer peripheral portion of the non-contact IC card 1. Both ends of the second coil 7 are connected to metal electrodes (not shown) of the resonance capacitor 8 formed in the non-contact IC card 1 on their respective surfaces. As shown in FIG. 5B, the resonance circuit 15 is formed by connecting the second coil 7 in parallel with the resonance capacitor 8.
【００６３】この共振回路１５は、ドライブユニット２
の送受信コイル３により発生された高周波電磁界の周波
数に鋭く共振するように定数設定されており、受信のた
めの第１コイル５と協調して磁気エネルギーとして吸収
する。また、第２コイル７に共振用コンデンサ８を並列
に接続することにより共振が生じ、これにより当該第２
コイル７の蓄積エネルギーも第１コイル５に結合され受
電に寄与する。この時、第２コイル７は、非接触ＩＣカ
ード１の外周部に沿って大きな面積で設けられているの
で、受信する電磁エネルギー量が第１コイル５に比較し
て格段に大きい。このため、送信電力が一定の場合、第
２コイル７による共振回路１５を非接触ＩＣカード１に
設けない場合に比較して、より高い受電効率で電力を受
信できる。This resonance circuit 15 is used in the drive unit 2
The constants are set so as to sharply resonate with the frequency of the high-frequency electromagnetic field generated by the transmission / reception coil 3, and are absorbed as magnetic energy in cooperation with the first coil 5 for reception. Further, the resonance is generated by connecting the resonance capacitor 8 to the second coil 7 in parallel, which causes the resonance of the second coil 7.
The energy stored in the coil 7 is also coupled to the first coil 5 and contributes to power reception. At this time, since the second coil 7 is provided with a large area along the outer peripheral portion of the non-contact IC card 1, the amount of electromagnetic energy received is significantly larger than that of the first coil 5. Therefore, when the transmission power is constant, the power can be received with higher power reception efficiency as compared with the case where the resonance circuit 15 by the second coil 7 is not provided in the non-contact IC card 1.
【００６４】〔第２構成例〕図７および図８は、第２の
構成例における非接触ＩＣカードの構成を示すものであ
る。本構成例では、上述した共振回路および第２コイル
をユニット化すると共に、第１コイルと第２コイルとの
間に密結合部を設けたものである。なお、本構成例にお
いても、ＩＣカードの表面には、前述した図５（ａ）に
示すように、ＩＣモジュールの端子電極、磁気ストライ
プ、および、エンボス領域が設けられているものとする
（ただし、第２コイルおよび共振用コンデンサはＩＣカ
ードの表面には設けられない）。[Second Configuration Example] FIGS. 7 and 8 show the configuration of the non-contact IC card in the second configuration example. In this configuration example, the resonance circuit and the second coil described above are unitized, and a tight coupling portion is provided between the first coil and the second coil. Also in this configuration example, as shown in FIG. 5A, the surface of the IC card is provided with the terminal electrodes of the IC module, the magnetic stripe, and the embossed area (however, , The second coil and the resonance capacitor are not provided on the surface of the IC card).
【００６５】図７（ａ）は本構成例の共振ユニット（後
述する）の概略構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）の共振
ユニットのＢ−Ｂ断面図、図８（ａ）は本構成例の非接
触ＩＣカードのＩＣモジュール近傍の拡大断面図であ
り、図８（ｂ）は図８（ａ）内のＩＣモジュール周囲の
第２コイルの第１コイルとの結合部を示している。FIG. 7A is a schematic configuration diagram of a resonance unit (described later) of this configuration example, FIG. 7B is a sectional view taken along line BB of the resonance unit of FIG. 7A, and FIG. 8A. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the IC module of the non-contact IC card of this configuration example, and FIG. 8B shows a coupling portion of the second coil around the IC module in FIG. 8A with the first coil. ing.
【００６６】これらの図中、４１はＩＣチップ、４４は
接触型の端子電極、５５はカード基体、６０は誘電体層
６１に第２コイルと共振用コンデンサを形成した共振ユ
ニット、５８は保護シート、６３は共振ユニット６０に
設けられたＩＣモジュール嵌合孔、４２はＩＣモジュー
ルのモジュール基板である。また、第２コイル７は、非
接触ＩＣカード１と外形寸法が等しい共振ユニット６０
の外周に沿って設けられた第２ａコイル７ａとＩＣモジ
ュール２に近接して設けられた第２ｂコイル７ｂとに分
割して示した。１６ａ及び１６ｂは、共振用コンデンサ
８の２枚の平行平板の電極板である。In these figures, 41 is an IC chip, 44 is a contact type terminal electrode, 55 is a card substrate, 60 is a resonance unit in which a second coil and a resonance capacitor are formed on a dielectric layer 61, and 58 is a protective sheet. , 63 are IC module fitting holes provided in the resonance unit 60, and 42 is a module substrate of the IC module. The second coil 7 has a resonance unit 60 having the same external dimensions as the non-contact IC card 1.
The second a coil 7a provided along the outer circumference and the second b coil 7b provided close to the IC module 2 are shown separately. Reference numerals 16a and 16b denote two parallel plate electrode plates of the resonance capacitor 8.
【００６７】本構成例の共振ユニット６０は図７（ｂ）
に示すように、第２コイル７の１巻がＩＣモジュール嵌
合孔６３を取り巻くように第２ｂコイル７ｂを形成して
いる。第２ｂコイル７ｂを除く第２コイル７の主たる部
分は、非接触ＩＣカード１の外周に沿うように多数回巻
かれて第２ａコイル７ａを形成している。第２ａコイル
７ａと第２ｂコイル７ｂからなる第２コイル７は、共振
用コンデンサ８に並列接続されている。The resonance unit 60 of this configuration example is shown in FIG.
As shown in, the second b coil 7b is formed so that one turn of the second coil 7 surrounds the IC module fitting hole 63. The main part of the second coil 7 excluding the second-b coil 7b is wound many times along the outer periphery of the non-contact IC card 1 to form a second-a coil 7a. The second coil 7 including the second-a coil 7 a and the second-b coil 7 b is connected in parallel to the resonance capacitor 8.
【００６８】そして共振用コンデンサ８は、第２コイル
７の形成と一体に導体パターンで平行平板電極を形成
し、高誘電率材料（例えば、ＰＥＴ，ポリミイド等）の
誘電体層６１を電極板１６ａ，電極板１６ｂで挟み込む
ことで静電容量をなした。この静電容量は、電極板１６
ａ，電極板１６ｂのレーザ等によるトリミングによっ
て、共振回路の共振周波数を精密に調整できる。また、
上述した第２コイル７および共振用コンデンサ８は誘電
体層６１の両面に貼り付けられた金属導体薄膜によって
形成されており、上記共振ユニット６０は、この誘電体
層６１と、この誘電体層６１の両面を覆う保護層６２に
よって構成されている。In the resonance capacitor 8, parallel plate electrodes are formed in a conductor pattern integrally with the formation of the second coil 7, and a dielectric layer 61 of a high dielectric constant material (for example, PET, polymide, etc.) is provided on the electrode plate 16a. Capacitance was achieved by sandwiching the electrode plates 16b. This capacitance is equivalent to the electrode plate 16
The resonance frequency of the resonance circuit can be precisely adjusted by trimming a and the electrode plate 16b with a laser or the like. Also,
The second coil 7 and the resonance capacitor 8 described above are formed by metal conductor thin films attached to both surfaces of the dielectric layer 61, and the resonance unit 60 includes the dielectric layer 61 and the dielectric layer 61. The protective layer 62 covers both surfaces of the.
【００６９】そして、本構成例の非接触ＩＣカード１
は、図８（ａ）のＩＣモジュール４０近傍の断面図に示
すように、カード基体５５の上に、ＩＣモジュール嵌合
孔６３を開けた上記共振ユニット６０が張り合わされ
る。ＩＣモジュール４０は、共振ユニット６０のＩＣモ
ジュール嵌合孔６３に位置合わせされてカード基体５５
に接着固定される。そして、ＩＣモジュール４０は、Ｉ
Ｃチップ４１を搭載したモジュール基板４２のＩＣチッ
プ４１搭載面に接触型の端子電極４４を設け、ＩＣチッ
プ４１の搭載面とは反対の面に非接触型の第１コイル５
をスパイラル状に形成した。The non-contact IC card 1 of this configuration example
As shown in the cross-sectional view of the vicinity of the IC module 40 in FIG. 8A, the resonance unit 60 having the IC module fitting hole 63 is bonded onto the card base 55. The IC module 40 is aligned with the IC module fitting hole 63 of the resonance unit 60, and the card substrate 55 is positioned.
It is fixed by adhesion. Then, the IC module 40
A contact type terminal electrode 44 is provided on the IC chip 41 mounting surface of the module substrate 42 on which the C chip 41 is mounted, and the non-contact type first coil 5 is provided on the surface opposite to the IC chip 41 mounting surface.
Was formed into a spiral shape.
【００７０】このＩＣチップ４１のモジュール基板４２
は、端子電極４４よりも僅かに大きく作られておりフラ
ンジ形状とした。次に、カード基体５５に共振ユニット
６０、ＩＣモジュール４０を実装した後、共振ユニット
６０に設けられたＩＣモジュール嵌合孔６３よりも小さ
くＩＣモジュール４０の端子電極４４が入る大きさの嵌
合孔５７が開けられた保護シート５８が接着される。こ
の結果、図８（ｂ）に示す如く、第１コイル５の周囲を
第２コイル７の１巻（第２ｂコイル７ｂ）が取り巻いて
密結合するように配置される。Module board 42 of this IC chip 41
Is made slightly larger than the terminal electrode 44 and has a flange shape. Next, after the resonance unit 60 and the IC module 40 are mounted on the card base 55, a fitting hole smaller than the IC module fitting hole 63 provided in the resonance unit 60 and having a size for receiving the terminal electrode 44 of the IC module 40 The protective sheet 58 having 57 opened is adhered. As a result, as shown in FIG. 8B, one coil of the second coil 7 (second b coil 7b) surrounds the first coil 5 and is arranged so as to be tightly coupled.
【００７１】図９には、本構成例の非接触ＩＣカード１
と、ドライブユニット２の磁気結合の概略が示されてい
る。この図において、第１構成例と同様に、ドライブユ
ニット２には非接触ＩＣカード１への電力供給と情報の
授受を行う電磁結合器である送受信コイル３が形成され
ており、送受信コイル３の端子は、非接触ドライブユニ
ット２の送受信制御部４に接続されている。FIG. 9 shows a non-contact IC card 1 of this configuration example.
And an outline of magnetic coupling of the drive unit 2 is shown. In this figure, similarly to the first configuration example, the drive unit 2 is provided with a transmission / reception coil 3 which is an electromagnetic coupler for supplying power to the non-contact IC card 1 and exchanging information. Are connected to the transmission / reception control unit 4 of the non-contact drive unit 2.
【００７２】一方、非接触ＩＣカード１は、第２コイル
７と共振用コンデンサ８とが接続されて形成された共振
回路１５と電力受信と情報の授受を行う第１コイル５及
びＩＣモジュール４０からなり、第２コイル７は、図７
に示す共振ユニット６０の構成から、等価的にカードの
外周部に巻かれた第２ａコイル７ａと、ＩＣモジュール
４０に設けられた第１コイル５と密結合する第２ｂコイ
ル７ｂの２つに分割して示した。On the other hand, the non-contact IC card 1 includes the resonance circuit 15 formed by connecting the second coil 7 and the resonance capacitor 8 to the first coil 5 and the IC module 40 for receiving power and exchanging information. The second coil 7 is shown in FIG.
The resonance unit 60 shown in FIG. 2 is divided into two parts, a second coil 7a equivalently wound around the outer periphery of the card and a second coil 7b tightly coupled to the first coil 5 provided in the IC module 40. And showed it.
【００７３】ここで、ドライブユニット２から非接触Ｉ
Ｃカード１に電力および情報を伝達する場合について、
各コイルの結合を以下に説明する。Here, the drive unit 2 outputs non-contact I
Regarding transmission of power and information to C card 1,
The coupling of each coil will be described below.
【００７４】ドライブユニット２の送受信制御部４によ
って発生された図示しない高周波信号により、送受信コ
イル３に高周波磁界が誘起される。この高周波信号は、
磁気エネルギーとして空間に放出される。この時、非接
触ＩＣカード１がこの高周波磁場中に置かれると、発生
された高周波磁場により非接触ＩＣカード１の共振用コ
ンデンサ８と並列接続されることで並列共振回路を構成
した第２ａコイル７ａと第２ｂコイル７ｂからなる第２
コイル７に上述した高周波磁場によって電流が発生す
る。それと共に、第１コイル５にも高周波電流を流す。A high-frequency magnetic field (not shown) generated by the transmission / reception controller 4 of the drive unit 2 induces a high-frequency magnetic field in the transmission / reception coil 3. This high frequency signal
It is released into space as magnetic energy. At this time, when the non-contact IC card 1 is placed in this high-frequency magnetic field, the second high-frequency coil is connected in parallel with the resonance capacitor 8 of the non-contact IC card 1 by the generated high-frequency magnetic field to form a parallel resonance circuit. 7a and a second b coil 7b
A current is generated in the coil 7 by the high frequency magnetic field described above. At the same time, a high frequency current is passed through the first coil 5.
【００７５】しかしながら、第１コイル５と第２ｂコイ
ル７ｂに誘起される電流は、第２ａコイル７ａに誘起さ
れる電流に比べて小さく、本発明の非接触ＩＣカード１
の受信は第２ａコイル７ａがその主たる役割を果たす。
この第２ａコイル７ａと第２ｂコイル７ｂ及び共振用コ
ンデンサ８からなる共振回路１５によって受信された電
力および情報は、ＩＣモジュール４０に接続された第１
コイル５に非接触に伝達される。この時、ＩＣモジュー
ル４０の周囲に第２ｂコイル７ｂを設けたことで、第２
ｂコイル７ｂは第１コイル５と密結合となり、共振回路
１５の受信電力をより多く第１コイル５に伝達できる。However, the current induced in the first coil 5 and the second b coil 7b is smaller than the current induced in the second a coil 7a, and the non-contact IC card 1 of the present invention 1
The second a coil 7a plays a main role in receiving the signal.
The electric power and the information received by the resonance circuit 15 including the second-a coil 7a, the second-b coil 7b and the resonance capacitor 8 are transferred to the first module connected to the IC module 40.
It is transmitted to the coil 5 in a non-contact manner. At this time, by providing the second b coil 7b around the IC module 40,
The b-coil 7b is tightly coupled to the first coil 5 and can transmit more received power of the resonance circuit 15 to the first coil 5.
【００７６】結果として、ドライブユニット２の送受信
コイル３と、非接触ＩＣカード１の第２コイル７の第２
ａコイル７ａによる結合により受電した電力が、第２コ
イル７の第２ｂコイル７ｂに伝達され、第２コイル７の
第２ｂコイル７ｂと第１コイル５との密結合によって、
換言すれば、トランス結合によって伝達される。そし
て、第２ａコイル７ａと第２ｂコイル７ｂとは伝達効率
が最大になるように回路定数が設定されている。このよ
うにして、共振回路１５と第１コイル５の結合回路との
協調によって、受信特性の改善が為される。As a result, the transmission / reception coil 3 of the drive unit 2 and the second coil 7 of the second coil 7 of the non-contact IC card 1 are connected.
The electric power received by the coupling by the a coil 7a is transmitted to the second b coil 7b of the second coil 7, and the second coil 7b of the second coil 7 and the first coil 5 are tightly coupled to each other.
In other words, it is transmitted by trans coupling. The circuit constants of the second-a coil 7a and the second-b coil 7b are set so that the transmission efficiency is maximized. In this way, the reception characteristic is improved by the cooperation of the resonance circuit 15 and the coupling circuit of the first coil 5.
【００７７】以上のようにして、ドライブユニット２か
ら非接触ＩＣカード１に電力と情報の送信が達成され
る。ここで、非接触ＩＣカード１のＩＣモジュール４０
に内蔵された電子回路は、その電源電圧が２〜５Ｖで動
作され、その回路規模によっては多くの電流を消費する
ものであり、１ｍＡから３０ｍＡ程度の駆動電流を必要
とする。しかしながら、従来のような小さなＩＣモジュ
ール内にアンテナコイルを形成するだけでは十分な受信
電力が得られないばかりでなく、負荷回路であるＩＣモ
ジュール４０に接続された第１コイル５の結合回路のみ
の構成では、高い電圧で小電流の伝達であって、カード
に内蔵された電源回路でのインピーダンス変換が必要で
あった。その変換回路による損失も駆動電力を増大させ
る原因の１つであった。そこで、本構成例においては、
非接触ＩＣカード１に第１コイル５とは直流的に分離さ
れた第２コイル７に共振用コンデンサ８を並列接続した
共振回路１５を設けた。As described above, transmission of electric power and information from the drive unit 2 to the non-contact IC card 1 is achieved. Here, the IC module 40 of the non-contact IC card 1
The electronic circuit built in the device operates at a power supply voltage of 2 to 5 V and consumes a large amount of current depending on its circuit scale, and requires a drive current of about 1 mA to 30 mA. However, sufficient reception power cannot be obtained only by forming an antenna coil in a small IC module as in the prior art, and only the coupling circuit of the first coil 5 connected to the IC module 40, which is a load circuit, cannot be obtained. In the configuration, the transmission of a small current at a high voltage requires the impedance conversion in the power supply circuit built in the card. The loss due to the conversion circuit was also one of the causes for increasing the driving power. Therefore, in this configuration example,
The non-contact IC card 1 is provided with a resonance circuit 15 in which a resonance capacitor 8 is connected in parallel to a second coil 7 which is galvanically separated from the first coil 5.
【００７８】〔第３構成例〕次に、図１０および図１１
を参照して、第３構成例について説明する。なお、本構
成例においても、ＩＣカードの表面には、前述した図５
（ａ）に示すように、ＩＣモジュールの端子電極、磁気
ストライプ、および、エンボス領域が設けられているも
のとする（ただし、第２コイルおよび共振用コンデンサ
はＩＣカードの表面には設けられない）。[Third Configuration Example] Next, FIG. 10 and FIG.
A third configuration example will be described with reference to FIG. Even in this configuration example, the surface of the IC card may be the same as that shown in FIG.
As shown in (a), it is assumed that the terminal electrodes of the IC module, the magnetic stripe, and the embossed area are provided (however, the second coil and the resonance capacitor are not provided on the surface of the IC card). .
【００７９】図１０は第３構成例の共振ユニットの概略
構成図、図１１（ａ）は、本実施例の非接触ＩＣカード
の外観図（図５（ａ）参照）におけるＡ−Ａ部の拡大断
面図であり、図１１（ｂ）は、ＩＣモジュール４０近傍
の第１コイル５と第２コイル７との結合部である第２ｂ
コイル７ｂを示している。第３構成例において、第２コ
イル７の第１コイル５との結合部である第２ｂコイル７
ｂ以外は既に上述した第２構成例と同様である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the resonance unit of the third configuration example, and FIG. 11A is a view of an AA portion in the external view of the non-contact IC card of this embodiment (see FIG. 5A). FIG. 11B is an enlarged cross-sectional view, and FIG. 11B is a second b which is a coupling portion between the first coil 5 and the second coil 7 near the IC module 40.
The coil 7b is shown. In the third configuration example, the second b coil 7 that is a coupling portion of the second coil 7 with the first coil 5
Other than b, it is the same as the above-described second configuration example.
【００８０】図１０に示すように、本実施例ではＩＣモ
ジュール４０に設けられた第１コイル５との結合部であ
る第２ｂコイル７ｂを、図に示す第１コイル５と同様の
形状寸法の複数回巻きのスパイラルコイルとした。図１
１（ａ）に、非接触ＩＣカード１のＩＣモジュール４０
近傍の概略構成とＩＣモジュール４０に設けられた第１
コイル５と共振ユニット６０内の第２ｂコイル７ｂの結
合状態とを示す。As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the second b coil 7b, which is the connecting portion with the first coil 5 provided in the IC module 40, has the same shape and dimensions as the first coil 5 shown in the figure. A spiral coil with multiple turns was used. Figure 1
1 (a), the IC module 40 of the non-contact IC card 1
First schematic provided in IC module 40 and schematic configuration in the vicinity
The coupling state of the coil 5 and the second b coil 7b in the resonance unit 60 is shown.
【００８１】図１１（ａ）において、カード基体５５に
共振ユニット６０と、ＩＣモジュール嵌合孔６５をあけ
られた中間シート６６とが積層され、中間シート６６の
ＩＣモジュール嵌合孔６５にＩＣモジュール４０のモジ
ュール基板４２が嵌合されている。その上に、ＩＣモジ
ュール４０用の嵌合孔５７をあけられた保護シート５８
が積層されている。そして、図１１（ｂ）において、第
１コイル５は、同図中破線で示されるように、モジュー
ル基板４２のＩＣチップ４１の実装面と反対側の面に形
成され、モジュール基板４２にスルーホールＴ１，Ｔ２
を通してＩＣチップ４１と接続されている。In FIG. 11A, the resonance unit 60 and the intermediate sheet 66 having the IC module fitting hole 65 are laminated on the card base 55, and the IC module is fitted in the IC module fitting hole 65 of the intermediate sheet 66. Forty module boards 42 are fitted together. A protective sheet 58 having a fitting hole 57 for the IC module 40 formed thereon
Are stacked. Then, in FIG. 11B, the first coil 5 is formed on the surface of the module substrate 42 opposite to the surface on which the IC chip 41 is mounted, as shown by the broken line in FIG. T1, T2
It is connected to the IC chip 41 through.
【００８２】また、第２ｂコイル７ｂは、その一方端が
共振ユニット６０とカード基体５５との間（図１１
（ａ）参照）に形成され、共振ユニット６０に設けられ
たスルーホールＴ３を通して共振ユニット６０の誘電体
層６１の表面上に、図１１（ｂ）中、実線で示すように
形成される。なお、共振ユニット６０の誘電体層６１の
表面において、第２ｂコイル７ｂが形成される面は、表
裏面いずれでも構わない。これにより、第１コイル５と
第２ｂコイル７ｂとは、図１１（ａ），（ｂ）のように
カードの厚さ方向に密結合される。The second-b coil 7b has one end between the resonance unit 60 and the card base 55 (see FIG. 11).
11A), and is formed on the surface of the dielectric layer 61 of the resonance unit 60 through the through hole T3 provided in the resonance unit 60, as shown by the solid line in FIG. 11B. The surface of the dielectric layer 61 of the resonance unit 60 on which the second b coil 7b is formed may be either the front surface or the back surface. As a result, the first coil 5 and the second b coil 7b are tightly coupled in the thickness direction of the card as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
【００８３】以上、詳細に説明したように、共振回路を
付加した結合回路を設けることによって、従来の回路に
比較して低電圧でより多くの電流を安定して受信でき
る。As described above in detail, by providing the coupling circuit to which the resonance circuit is added, it is possible to stably receive a larger amount of current at a lower voltage than the conventional circuit.
【００８４】また、上述した第１乃至第３構成例では、
磁気結合素子である第１コイル５と第２コイル７とをプ
リントコイルとしたが、絶縁被膜付き導線を巻いたコイ
ルとしても良く、接着剤充填、インジェクション、座ぐ
りやシートへの圧着等の方法でカードに実装可能であ
る。また、上述した各構成例のようにＩＣモジュール４
０を、つば付き構造とすることでＩＣモジュール４０の
剥離による脱落が防止され、構造的に強固になる。Further, in the above-mentioned first to third configuration examples,
The first coil 5 and the second coil 7, which are magnetic coupling elements, are used as the print coils, but they may be wound with a conductive wire with an insulating coating, and may be filled with an adhesive, injected, spot-faced or crimped to a sheet. Can be mounted on a card. In addition, as in the above-described configuration examples, the IC module 4
By forming 0 into a ribbed structure, the IC module 40 is prevented from falling off due to peeling and becomes structurally strong.
【００８５】しかし、上記の各構成例のＩＣモジュール
構造では、ＩＣカードの生産設備を新しく導入しなけれ
ばならないが、従来のＩＣカード製造設備を転用可能と
することも生産上重要な課題である。そこで、図１２
（ａ），（ｂ）に示すカード構成も有用である。ここ
で、図１２（ａ）は第４の構成例によるカード構成を、
図１２（ｂ）は第５の構成例によるカード構成を示す。
また、図示しないが、第２ｂコイル７ｂを持たない前述
した第１構成例も図１２の構成が適用可能である。However, in the IC module structure of each of the above configuration examples, although the IC card production equipment must be newly introduced, it is also an important issue in production that the conventional IC card production equipment can be diverted. . Therefore, FIG.
The card configurations shown in (a) and (b) are also useful. Here, FIG. 12A shows a card configuration according to the fourth configuration example,
FIG. 12B shows a card configuration according to the fifth configuration example.
Although not shown, the configuration of FIG. 12 can be applied to the above-described first configuration example having no second b coil 7b.
【００８６】図１２に示すＩＣモジュール４５は、従来
のＩＣカードのＩＣモジュール構成を踏襲しており、セ
ラミック等からなるモジュール基板４２の片面に接触型
の端子電極４４が設けられており、それとは反対側にＩ
Ｃチップ４１が実装され、端子電極４４とはスルーホー
ルを介してワイヤボンディングにより接続されている。
第４，第５構成例においては、第１コイル５が、ＩＣチ
ップ４１の実装面でＩＣチップ４１の周囲に設けられ
る。その後、ＩＣチップ４１の実装面が樹脂ポッティン
グされ、更に端子電極４４の面と平行平面を作るために
切削されてＩＣモジュール４５とした。以下、図１２に
示す第４，第５構成例におけるカード構成およびその製
作手順について説明する。The IC module 45 shown in FIG. 12 follows the IC module structure of a conventional IC card, in which a contact type terminal electrode 44 is provided on one surface of a module substrate 42 made of ceramic or the like. I on the other side
The C chip 41 is mounted and is connected to the terminal electrode 44 by wire bonding via a through hole.
In the fourth and fifth configuration examples, the first coil 5 is provided around the IC chip 41 on the mounting surface of the IC chip 41. Thereafter, the mounting surface of the IC chip 41 is resin potted, and further cut to form a plane parallel to the surface of the terminal electrode 44, thereby forming an IC module 45. Hereinafter, card configurations and manufacturing procedures thereof in the fourth and fifth configuration examples shown in FIG. 12 will be described.
【００８７】〔第４構成例〕図１２（ａ）において、共
振ユニット６０の構成は、図７（ｂ）と同等である。ま
ず、共振ユニット６０が表裏２枚のカード基体５５ａ，
５５ｂによって挟み込まれ、熱圧着ラミネートされ、Ｉ
Ｃモジュール４５を実装するためのＩＣモジュール実装
部７０を加工する前段階のカード（以下、これを白カー
ドと呼ぶ）ができる。次に、この白カード上におけるＩ
Ｃモジュール４５の実装位置を機械加工によって厚さ方
向に座ぐることで、ＩＣモジュール実装部７０を所定の
深さに形成する。最後に、ＩＣモジュール４５をＩＣモ
ジュール実装部７０に接着することで非接触ＩＣカード
１が完成する。勿論、白カードの製造方法は、ラミネー
トの他、インジェクション等も実用できる。[Fourth Configuration Example] In FIG. 12A, the configuration of the resonance unit 60 is the same as that of FIG. 7B. First, the resonance unit 60 has two card substrates 55a,
It is sandwiched by 55b, thermocompression laminated, and I
A card at a stage before processing the IC module mounting portion 70 for mounting the C module 45 (hereinafter referred to as a white card) can be obtained. Next, I on this white card
By seating the mounting position of the C module 45 in the thickness direction by machining, the IC module mounting portion 70 is formed to a predetermined depth. Finally, the non-contact IC card 1 is completed by adhering the IC module 45 to the IC module mounting portion 70. Of course, in addition to lamination, the white card manufacturing method can also be used for injection and the like.
【００８８】なお、上述した加工手順において、白カー
ドに形成するＩＣモジュール実装部７０の深さは、ＩＣ
モジュール４５の高さに応じて適宜決定されるものであ
る。したがって、図１２（ａ）における共振ユニット６
０には、図７（ｂ）のＩＣモジュール嵌合孔６３のよう
な、ＩＣモジュールを収容するための孔が設けられない
場合も有り得る。In the processing procedure described above, the depth of the IC module mounting portion 70 formed on the white card is
It is appropriately determined according to the height of the module 45. Therefore, the resonance unit 6 in FIG.
0 may not be provided with a hole for accommodating an IC module, such as the IC module fitting hole 63 of FIG. 7B.
【００８９】〔第５構成例〕図１２（ｂ）に示す第５構
成例においても、図１２（ａ）と同様にしてカード製作
される。共振ユニット６０は図１０と同等である。ま
ず、共振ユニット６０にカード基体５５をラミネート、
または、インジェクションにより固着させることで白カ
ードを製作する。次に、この白カード上におけるＩＣモ
ジュール４５の実装位置を、機械加工によって厚さ方向
に座ぐることでＩＣモジュール嵌合孔７１を所定の深さ
に形成する。なお、ラミネート方式の場合、ＩＣモジュ
ール嵌合孔７１は、カード基体５５において打ち抜き等
によって予め準備されていても良い。最後に、ＩＣモジ
ュール４５をＩＣモジュール嵌合孔７１に接着すること
で非接触ＩＣカード１が完成する。[Fifth Configuration Example] Also in the fifth configuration example shown in FIG. 12B, a card is manufactured in the same manner as in FIG. 12A. The resonance unit 60 is equivalent to FIG. First, laminate the card base 55 on the resonance unit 60,
Alternatively, a white card is manufactured by fixing it by injection. Next, the mounting position of the IC module 45 on this white card is seated in the thickness direction by machining to form the IC module fitting hole 71 at a predetermined depth. In the case of the laminating method, the IC module fitting hole 71 may be prepared in advance in the card base 55 by punching or the like. Finally, the non-contact IC card 1 is completed by adhering the IC module 45 to the IC module fitting hole 71.
【００９０】[0090]
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、カー
ドの基材面上に幅の広い導体パターンとしてループ状に
形成された第１コイルを、幅の広い導体パターンとした
ことでコイルの等価抵抗が低減されて、前記コイルはよ
り多くの電流を流し得るようになるため、受信電力が改
善される。As can be understood from the above description, the first coil formed in a loop shape as a wide conductor pattern on the base material surface of the card has a wide conductor pattern, so that the coil is equivalent. The resistance is reduced, allowing the coil to carry more current, thus improving the received power.
【００９１】また、非接触ＩＣカードに設けられた第１
コイルとは別個にスパイラル状の第２コイルを静電容量
素子であるコンデンサと並列に接続することによって共
振タンク回路を構成することで、電力の受信インピーダ
ンス特性が改善される。この共振タンク回路は、ドライ
ブユニットの送受信コイルにより発生された高周波電磁
界を第１コイルと協調して磁気エネルギーとして吸収し
電力の受信特性を改善する。よって、送信電力が一定の
場合、共振タンク回路をカードに設けない場合に比較し
て、より安定した電力を受信できるという効果がある。The first contact provided on the non-contact IC card
By forming a resonance tank circuit by connecting a spiral second coil separately from the coil in parallel with a capacitor that is a capacitance element, the power receiving impedance characteristic is improved. The resonant tank circuit absorbs the high frequency electromagnetic field generated by the transmission / reception coil of the drive unit as magnetic energy in cooperation with the first coil to improve the electric power reception characteristic. Therefore, when the transmission power is constant, there is an effect that more stable power can be received as compared with the case where the resonance tank circuit is not provided in the card.
【００９２】また、上記の構成とすることで受信端のイ
ンピーダンスが低減され、低い電圧でより多くの電流が
取り出せるという利点がある。このことは、マイクロプ
ロセッサ等の駆動にとって好都合である。Further, the above-mentioned configuration has an advantage that the impedance at the receiving end is reduced and more current can be taken out at a low voltage. This is convenient for driving a microprocessor or the like.
【００９３】また、第１コイルの直流抵抗を小さくする
ために第１コイルの巻数を減らした場合、共振タンク回
路を持たない構成の時に第１コイルによる結合回路に挿
入される共振コンデンサは、共振タンク回路を持つ場合
に比較して容量が大きくなる。カードという限られた面
積の中にカード基材を誘電体とした容量の大きな平面コ
ンデンサを形成することは好ましくない。共振タンク回
路を付加することで、その回路がない場合に比べて、コ
ンデンサの容量は小さくできる。つまり、共振タンク回
路を設けることのもう１つの効果は、この共振コンデン
サの容量、換言すれば、コンデンサの面積を小さくでき
ることである。When the number of turns of the first coil is reduced in order to reduce the direct current resistance of the first coil, the resonance capacitor inserted in the coupling circuit of the first coil in the configuration without the resonance tank circuit causes resonance. The capacity is larger than that with a tank circuit. It is not preferable to form a large-capacity planar capacitor using a card substrate as a dielectric in a limited area of a card. By adding the resonance tank circuit, the capacitance of the capacitor can be reduced as compared with the case where the circuit is not provided. That is, another effect of providing the resonance tank circuit is that the capacitance of the resonance capacitor, in other words, the area of the capacitor can be reduced.
【００９４】さらに、上記の構成とする事で受信端のイ
ンピーダンスが低減され、低い電圧で、より多くの電流
を取り出せるという利点がある。このことは、マイクロ
プロセッサなどの駆動にとって好都合である。或いは、
上記の構成に加えて、第２コイルの少なくとも１巻が前
記第１コイルと同じ中心をもって形成し、第２コイルの
残りのループはカード基体の外周に沿って形成される。
こうすることで、第１コイルと第２コイルの一部が密結
合するようにできるので伝達効率が向上する。Further, the above-mentioned configuration has the advantage that the impedance at the receiving end is reduced and more current can be taken out at a low voltage. This is convenient for driving a microprocessor or the like. Alternatively,
In addition to the above configuration, at least one turn of the second coil is formed with the same center as the first coil, and the remaining loops of the second coil are formed along the outer circumference of the card base.
By doing so, a part of the first coil and the second coil can be tightly coupled, so that the transmission efficiency is improved.
【００９５】このように、いわばトランス結合によっ
て、ＩＣモジュールに非接触に電力を伝達するので、大
型アンテナコイルとＩＣモジュールとを相互接続する必
要がなく信頼性が向上する。As described above, since the electric power is transferred to the IC module in a contactless manner by the transformer coupling, it is not necessary to interconnect the large antenna coil and the IC module, and the reliability is improved.
【００９６】また、カード基材に金属導体薄膜を貼りつ
けた印刷配線板として、カード内の並列共振回路のコン
デンサを、上記基材の誘電体とした平面コンデンサと
し、受信用第１コイルと、スパイラル状の第２コイルを
前記金属導体薄膜で形成することで、カードを薄くする
ことができるという利点がある。加えて、第２コイルの
主たる部分をカードの外周部に沿って形成したことで、
磁気ストライプやエンボスの形成領域を確保できる。Further, as a printed wiring board in which a metal conductor thin film is adhered to a card base material, a parallel resonance circuit capacitor in the card is a planar capacitor using the base material as a dielectric, and a receiving first coil, By forming the spiral second coil with the metal conductor thin film, there is an advantage that the card can be made thin. In addition, by forming the main portion of the second coil along the outer peripheral portion of the card,
A magnetic stripe or embossing formation area can be secured.
【図１】 本発明の実施例のカードとドライブユニット
の磁気結合の概略を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of magnetic coupling between a card and a drive unit according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例を示す非接触ＩＣカードとド
ライブユニットの構成ブロック図である。FIG. 2 is a configuration block diagram of a non-contact IC card and a drive unit showing an embodiment of the present invention.
【図３】 従来例との比較による本発明の回路による受
信電力の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of received power by the circuit of the present invention by comparison with a conventional example.
【図４】 従来例との比較による本発明の回路による受
信電流の距離依存を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing distance dependence of a reception current by the circuit of the present invention by comparison with a conventional example.
【図５】 本発明の非接触ＩＣカードの第１構成例を示
す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示す非
接触ＩＣカードの結合回路を等価的に示した図である。5A and 5B are diagrams showing a first configuration example of a non-contact IC card of the present invention, FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is an equivalent view showing a coupling circuit of the non-contact IC card shown in FIG. It is a figure.
【図６】 同第１構成例を示す図であり、（ａ）は図５
（ａ）内のＡ−Ａ部の断面拡大図、図６（ｂ）は図６
（ａ）のＩＣモジュールを、下側から見た図である。FIG. 6 is a diagram showing the first configuration example, in which FIG.
FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of the section AA in FIG.
It is the figure which looked at the IC module of (a) from the lower side.
【図７】 本発明の非接触ＩＣカードの第２構成例にお
ける共振ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）は（ａ）内のＢ−Ｂ断面図である。7A and 7B are diagrams showing a configuration of a resonance unit in a second configuration example of the non-contact IC card of the present invention, FIG. 7A is a front view, and FIG. 7B is a sectional view taken along line BB in FIG. 7A. .
【図８】 本発明の非接触ＩＣカードの第２構成例を示
す図であり、（ａ）はＩＣモジュール近傍の拡大断面
図、（ｂ）は（ａ）内のＩＣモジュール周囲の第２コイ
ルの第１コイルとの結合部を示す図である。8A and 8B are diagrams showing a second configuration example of the non-contact IC card of the present invention, FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view near the IC module, and FIG. 8B is a second coil around the IC module in FIG. 8A. It is a figure which shows the coupling part with the 1st coil of.
【図９】 同第２構成例における非接触結合方式の等価
回路を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of a non-contact coupling system in the second configuration example.
【図１０】 本発明の非接触ＩＣカードの第３構成例に
おける共振ユニットの構成を示す正面図である。FIG. 10 is a front view showing a configuration of a resonance unit in a third configuration example of the non-contact IC card of the present invention.
【図１１】 本発明の非接触ＩＣカードの第３構成例を
示す図であり、（ａ）はＩＣモジュール近傍の拡大断面
図、（ｂ）は（ａ）内のＩＣモジュール周囲の第２コイ
ルの第１コイルとの結合部を示す図である。11A and 11B are views showing a third configuration example of the non-contact IC card of the present invention, FIG. 11A is an enlarged cross-sectional view near the IC module, and FIG. 11B is a second coil around the IC module in FIG. 11A. It is a figure which shows the coupling part with the 1st coil of.
【図１２】 本発明の非接触ＩＣカードの第４，第５構
成例を示す図であり、（ａ）は第４構成例における非接
触ＩＣカードのＩＣモジュール近傍の拡大断面図、
（ｂ）は第５構成例における非接触ＩＣカードのＩＣモ
ジュール近傍の拡大断面図である。FIG. 12 is a diagram showing fourth and fifth configuration examples of the non-contact IC card of the present invention, FIG. 12A is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of an IC module of the non-contact IC card in the fourth configuration example;
(B) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the IC module of the non-contact IC card in the fifth configuration example.
【図１３】 第１の従来例の電力伝達の模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram of power transmission in a first conventional example.
【図１４】 第２の従来例の電力伝達装置の給電に関わ
る等価回路図である。FIG. 14 is an equivalent circuit diagram related to power feeding of a power transmission device of a second conventional example.
１…非接触ＩＣカード ２…ドライブユニット
３…送受信コイル
４…送受信制御部 ５…第１コイル
６…電子回路部
７…第２コイル ７ａ…第２ａコイル
７ｂ…第２ｂコイル
８…共振用コンデンサ １１…電源回路 １２，
２０…データ処理装置
１３，２３…変・復調回路 １４…送・受信回路
１５…共振回路
１６ａ，１６ｂ…電極板 ２４…受信回路
２５…カップリングコンデンサ ２９…インター
フェース
３０…ホストコンピュータ ４０，４５……ＩＣモジ
ュール
４１…ＩＣチップ ４２…モジュール基板
４３…封入体
４４…端子電極 ４６…樹脂
５０…磁気ストライプ ５１…エンボス領域
５５，５５ａ，５５ｂ…カード基体 ５６…ＩＣモ
ジュール収容部
５７…嵌合孔 ５８…保護シート ６０…
共振ユニット
６１…誘電体層 ６２…保護層
６３，６５，７１…ＩＣモジュール嵌合孔
６６…中間シート ７０…ＩＣモジュール実装部
１００，２００…ＦＥＴ １０１，１０２…
磁性体コア
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…コンデンサ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３
…コイル
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗 ＲL …負荷インピ
ーダンス
Ｖｃ…クロック信号
１１２…周波数変換回路 １２６…平滑回路 １２
８…電気回路
１３０…発振回路 １３１…交流回路 １３
２…共振用コンデンサ
１３４，１３６，１３７…インダクタンス
１４０…整流用ダイオード １４２…平滑用コンデン
サ
Ｖac…交流出力電圧 ＶDC…直流電圧 Ｖin…１次
側電圧
Ｖout …２次側電圧 Ｌx …漏れインダクタンス Ｉ
L …負荷電流1 ... Non-contact IC card 2 ... Drive unit
3 ... Transmit / receive coil 4 ... Transmit / receive control unit 5 ... First coil
6 ... Electronic circuit part 7 ... 2nd coil 7a ... 2a coil
7b ... 2b coil 8 ... Resonance capacitor 11 ... Power supply circuit 12,
20 ... Data processing device 13, 23 ... Modulation / demodulation circuit 14 ... Transmission / reception circuit
15 ... Resonance circuit 16a, 16b ... Electrode plate 24 ... Receiving circuit 25 ... Coupling capacitor 29 ... Interface 30 ... Host computer 40, 45 ... IC module 41 ... IC chip 42 ... Module substrate
43 ... Encapsulation body 44 ... Terminal electrode 46 ... Resin 50 ... Magnetic stripe 51 ... Embossed regions 55, 55a, 55b ... Card base 56 ... IC module housing 57 ... Fitting hole 58 ... Protective sheet 60 ...
Resonance unit 61 ... Dielectric layer 62 ... Protective layers 63, 65, 71 ... IC module fitting hole 66 ... Intermediate sheet 70 ... IC module mounting part 100, 200 ... FET 101, 102 ...
Magnetic cores C1, C2, C3 ... Capacitors L1, L2, L3
... Coil R1, R2, R3 ... Resistance RL ... Load impedance Vc ... Clock signal 112 ... Frequency conversion circuit 126 ... Smoothing circuit 12
8 ... Electric circuit 130 ... Oscillation circuit 131 ... AC circuit 13
2 ... Resonance capacitors 134, 136, 137 ... Inductance 140 ... Rectifying diode 142 ... Smoothing capacitor Vac ... AC output voltage VDC ... DC voltage Vin ... Primary side voltage Vout ... Secondary side voltage Lx ... Leakage inductance I
L ... load current
フロントページの続き (72)発明者 深井 茂 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−236687（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−94996（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−239922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27195（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06K 19/07 H04B 5/02 Front page continuation (72) Inventor Shigeru Fukai 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd. (56) Reference JP-A-4-236687 (JP, A) JP-A-4-94996 ( JP, A) JP 7-239922 (JP, A) JP 62-27195 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G06K 19/07 H04B 5/02
Claims (8)
交流磁界を検出し交流電圧を発生させる結合手段と、受
信した信号をデータに変換する信号変換手段と、変換さ
れたデータを格納し処理するためのマイクロプロセッサ
と、該マイクロプロセッサで生成したデータを変換し送
信する送信手段からなる非接触ＩＣ（Integrated Circu
its，集積回路）カードにおいて、 外部に設けられたドライブユニットからの電磁波を伝送
媒体として、その動作に必要な電力の受信と情報の授受
を実現する結合手段として第１コイルを有すると共に、
静電容量素子に並列接続され、ドライブユニットからの
電磁波によってのみ駆動され、かつ静電容量素子とのイ
ンピーダンス値が前記電磁波の周波数に共振するように
選択された第２コイルを有し、 前記第２コイルの少なくとも１巻が、前記第１コイルと
密結合するように、前記第１コイルと同芯状に巻回され
ている ことを特徴とする非接触ＩＣカード。1. A coupling means for detecting an alternating magnetic field of a predetermined frequency propagating in a space to generate an alternating voltage, a signal converting means for converting a received signal into data, and storing and processing the converted data. A non-contact IC (Integrated Circu) including a microprocessor for converting the data and a transmitting means for converting and transmitting data generated by the microprocessor.
its (integrated circuit) card, the electromagnetic wave from a drive unit provided outside is used as a transmission medium, and has a first coil as a coupling means for realizing reception of electric power necessary for its operation and exchange of information, and
Connected in parallel to the capacitance element, it is driven only by the electromagnetic waves from the drive unit, and the impedance value of the capacitance elements have a second coil selected to resonate with the frequency of the electromagnetic wave, the second At least one turn of the coil and the first coil
It is wound concentrically with the first coil so as to be tightly coupled.
Contactless IC card, characterized by that.
０．０１Ωから０．５Ωの範囲になるように形成されて
いることを特徴とする非接触ＩＣカード。2. A non-contact IC card, wherein the resistance value of the first coil according to claim 1 is formed in a range of 0.01Ω to 0.5Ω.
基材である誘電体膜を平行平板の２枚の導電体膜で挟み
込むことで形成されたことを特徴とする非接触ＩＣカー
ド。3. A non-contact IC card, wherein the capacitance element according to claim 1 is formed by sandwiching a dielectric film, which is a card base material, between two parallel flat conductor films. .
いて、 前記第２コイルを、前記非接触ＩＣカードの周縁に沿っ
て設けたことを特徴とする非接触ＩＣカード。4. The non-contact IC card according to claim 1, wherein the second coil is provided along a peripheral edge of the non-contact IC card.
いて、 前記第１，第２コイルが、プリントコイルであることを
特徴とする非接触ＩＣカード。 5. The non-contact IC card according to claim 1,
And that the first and second coils are printed coils.
Characteristic non-contact IC card.
いて、 前記第１，第２コイルは、誘電体膜上に形成されたプリ
ントコイルであって、 前記誘電体膜を２枚の平行平板導体薄膜で挟み込むこと
で前記静電容量素子を成し、該静電容量素子を前記プリ
ントコイルと一体に形成することを特徴とする 非接触Ｉ
Ｃカード。 6. The non-contact IC card according to claim 4,
There are, first, second coil, pre-formed on the dielectric film
An insulating coil, in which the dielectric film is sandwiched between two parallel plate conductor thin films.
To form the capacitance element, and
Non-contact I characterized by being formed integrally with the front coil
C card.
いて、前記第１，第２コイルが絶縁被膜を施された導線
を複数回巻いた巻線コイルで形成されることを特徴とす
る非接触ＩＣカード。 7. The contactless IC card according to claim 1.
And a wire in which the first and second coils have an insulating coating
It is characterized by being formed by a winding coil that is wound multiple times.
Non-contact IC card.
交流磁界を検出し交流電圧を発生させる結合手段と、受
信した信号をデータに変換する信号変換手段と、変換さ
れたデータを格納し処理するためのマイクロプロセッサ
と、該マイクロプロセッサで生成したデータを変換し送
信する送信手段からなる非接触ＩＣ（Integrated Circu
its，集積回路）カードにおいて、 非接触型伝達手段と共に接触型伝達手段をも有し、該非
接触型伝達手段および接触型伝達手段を介して授受され
るデータを処理するＩＣモジュールを具備する非接触Ｉ
Ｃカードであって、 前記非接触型伝達手段が、 外部に設けられたドライブユニットからの電磁波を伝送
媒体として、その動作に必要な電力の受信と情報の授受
を実現する結合手段として第１コイルを有すると共に、
静電容量素子に並列接続され、ドライブユニットからの
電磁波によってのみ駆動され、かつ静電容量素子とのイ
ンピーダンス値が前記電磁波の周波数に共振するように
選択された第２コイルを有し、 前記第２コイルの少なくとも１巻が、前記第１コイルと
密結合するように、前記第１コイルと同芯状に巻回され
ていることを特徴とする非接触ＩＣカード。 8. A predetermined frequency for propagating in space
A coupling means for detecting an AC magnetic field and generating an AC voltage, and
Signal conversion means for converting the received signal into data, and
Microprocessor for storing and processing stored data
And convert and send the data generated by the microprocessor.
Contactless IC (Integrated Circu)
its (integrated circuit) card has contact-type transmission means as well as non-contact-type transmission means.
Contact-based transmission means and exchanged via contact-type transmission means
Contactless I equipped with an IC module for processing data
In the C card, the non-contact type transmission means transmits an electromagnetic wave from a drive unit provided outside.
As a medium, it receives the power required for its operation and exchanges information.
While having a first coil as a coupling means for realizing
Connected in parallel with the capacitive element,
It is driven only by electromagnetic waves, and it does not interact with the capacitive element.
So that the impedance value resonates with the frequency of the electromagnetic wave.
A selected second coil, wherein at least one turn of the second coil and the first coil
It is wound concentrically with the first coil so as to be tightly coupled.
A non-contact IC card characterized in that
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| JP15714096 | 1996-06-18 | ||
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