JP3641135B2

JP3641135B2 - Ｉｃカード

Info

Publication number: JP3641135B2
Application number: JP13807598A
Authority: JP
Inventors: 学逸見; 重男小川; 晋一大藤; 秀之海野; 正彦前田; 忠雄竹田; 雅明丹野; 弘司伴
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: JPH11328036A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗号情報等によって読み出し可能な情報が格納された不揮発性メモリを備えたＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のＩＣカードの一例を示し、（ａ）はＩＣカードに搭載されている集積回路のレイアウトを示す図、（ｂ）はＩＣカードの断面図である。これらの図において、６は不揮発性メモリである強誘電体メモリ、７は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、８は中央演算回路（ＣＰＵ）、９は揮発性のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であって、これらの素子６，７，８，９によって形成された集積回路５がシリコン基板上に搭載されＩＣチップ２が形成され、ＩＣチップ２には、電気信号を介して外部と交信するためのアルミニウムの電極１０が設けられている。
【０００３】
同図（ｂ）において、３０は基体であって、この基体３０上に設けられた金属パッド３１とＩＣチップ２の電極１０とが金バンプ３２を介して接続されることにより、ＩＣチップ２は基体３０上に固定されている。ＩＣチップ２は、エポキシ樹脂やポリイミド等の樹脂によって形成された防御膜３３によって覆われ、防御膜３３と基体３０との空間には、異方性伝導膜３４が充填されている。このＩＣチップ２において、セキュリティに不可欠なパスワードや、現金の金額等の重要な情報は、強誘電体メモリ６内に格納されており、外部からの電気信号の読み出しや書き込みは電気信号の暗号情報によって行うようにしている。したがって、ＩＣチップ２が前後上下を基体３０と防御膜３３に覆われていることにより、暗号情報を知らない限り、強誘電体メモリ６内に格納されている情報を読み出すことは不可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のＩＣカードにおいては、防御膜３３を機械的あるいは化学的に破壊することは困難なことではなく、破壊されることによって強誘電体メモリ６内の情報を読み出されるおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、集積回路のメモリに格納された情報を第三者に読み出されるのを防止したＩＣカードを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るＩＣカードは、情報が格納された不揮発性メモリを含む集積回路が搭載されたＩＣチップと、このＩＣチップの一部に接続された第１の電池とを備えたＩＣカードにおいて、前記不揮発性メモリに格納された情報を消去する電気エネルギーを蓄えるための第２の電池と、この第２の電池と不揮発性メモリとの間に介在するスイッチと、前記第１の電池の異常を検出し前記スイッチをオンにする電圧検出回路とを備え、前記第１および第２の電池を薄膜電池とするとともに、前記第１の電池を二つ折りしこの第１の電池によって前記集積回路および第２の電池を密閉状態として覆ったものである。
したがって、第１の電池を破壊し、集積回路を露呈させようとすると、電圧検出回路によって検出され、第２の電池によって蓄えられた電気エネルギーによって不揮発性メモリに格納された情報が消去される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明に係るＩＣカードを分解して示す斜視図、（ｂ）は同じく組み付けた状態における底面図、図２（ａ）は図１（ｂ）におけるII（ａ）-II（ａ）線断面図、（ｂ）は同じく等価回路図である。これらの図において、上述した図９に示す従来技術において説明した構成と同一もしくは同等の部材には同一の符号を付し詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１（ａ）において、全体を符号１で示すＩＣカードは、ＩＣチップ２と細長い長方形状に形成された薄膜型のリチウム電池としての第１および第２の電池３，４とによって構成されている。ＩＣチップ２の左右両端部には、アルミニウムによって形成された二対の電極１１ａ，１１ｂおよび電極１２ａ，１２ｂが形成されており、コンデンサ１３および後述する電圧検出回路１４ａとスイッチトランジスタ１４ｂからなる電圧検出部１４が設けられている。
【０００９】
第１の電池３は、表裏に正極部３ａと負極部３ｂとがそれぞれ形成され、略中央部が二つ折りに折り畳まれているとともに、一端が折り返され折り返し部３ｃが形成されている。第２の電池４は、表裏に正極部４ａと負極部４ｂとがそれぞれ形成され、一端が折り返され折り返し部４ｃが形成されている。
【００１０】
以下、このような構成のＩＣカードの組立方法を説明する。
まず、第２の電池４の負極部４ｂをＩＣチップ２の電極１２ｂに接続するとともに、折り返し部４ｃの正極部４ａを電極１２ａに接続するようにして、第２の電池４をＩＣチップ２の表面側（集積回路５の搭載側）に密着させて固定する。次に、二つ折りした第１の電池３によってＩＣチップ２と第２の電池４を挟むようにして、第１の電池３の負極部３ｂをＩＣチップ２の電極１１ｂに接続するとともに、折り返し部３ｃの正極部３ａを電極１１ａに接続し、第１の電池３をＩＣチップ２と第２の電池４とに密着させて固定する。
【００１１】
このように組み立てられたＩＣカード１においては、同図（ｂ）に示すように、第２の電池４とＩＣチップ２とは、電極１０を除く領域が、第１の電池３によって密閉された状態で覆われる。また、図２（ａ）に示すように、二つ折りされた第１の電池３、第２の電池４、ＩＣチップ２が積層状態に固定されているので、ＩＣカード１の厚さＬ１は、第１の電池３の２枚分の厚みと、第２の電池４の２枚分の厚みと、ＩＣチップ２の厚みを加算した値になる。
【００１２】
図２（ｂ）において、１４は電圧検出部であって、第１の電池３の電圧を監視する機能を有する電圧検出回路１４ａと、この電圧検出回路１４ａの異常検出によって閉じるスイッチ用トランジスタ１４ｂとから構成されている。すなわち、第１の電池３は、電圧検出部１４の電圧検出回路１４ａを介してＩＣチップ２の一部に接続されており、電圧検出回路１４ａによって第１の電池３は常時監視されている。第２の電池４と並列にコンデンサ１３が接続され、これら第２の電池およびコンデンサ１３は、通常はオフ状態（ノーマリーオフ）のスイッチ用トランジスタ１４ｂを介して集積回路５に接続されている。したがって、通常はスイッチ用トランジスタ１４ｂはオフになっているので、コンデンサ１３に電気エネルギーが蓄えられる。一方、第１の電池３に異常が発生した場合には、電圧検出回路１４ａによってその異常が検出され、スイッチ用トランジスタ１４ｂをオンにするので、コンデンサ１３に蓄えられた電気エネルギーにより強誘電体メモリ６内に格納されていた情報が消去される。
【００１３】
したがって、不正使用を目的としてＩＣチップ２の素子領域（パターン面）を観察しようとして、第１の電池３の折り返し部３ｃにおいてＩＣチップ２を露出させようとした場合、第１の電池３の正極部３ａとＩＣチップ２の電極１１ａとの電気的接続が断たれる。このため、電圧検出回路１４ａがこれを検出し、スイッチ用トランジスタ１４ｂをオンとし、コンデンサ１３に蓄えられた電気エネルギーにより強誘電体メモリ６内に格納されていた情報を消去する。また、単に、第１の電池３を破損させた場合にも、第１の電池３の電圧が降下するので、電圧検出回路１４ａがこれを検出し、強誘電体メモリ６内に格納されていた情報が消去される。このため、強誘電体メモリ６内に格納された情報が守られるので、機密保持が確実になるとともに、情報の改竄を防止することもできる。また、第１および第２の電池３，４の正極部３ａ，４ａとＩＣチップ２の電極１１ａ，１２ａとの接続を両電池３，４の折り返し部３ｃ，４ｃを介して行うようにしたので、接続部が外部から目視できない構造になっている。このため、第三者による不正を困難とし、機密保持がより確実になる。
【００１４】
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、図３（ａ）はＩＣチップと第２の電池を分解して示す斜視図、（ｂ）はＩＣカード全体を分解して示す斜視図、図４（ａ）はＩＣカードの底面図、（ｂ）は（ａ）におけるIV（ｂ）-IV（ｂ）線断面図である。
この第２の実施の形態が、上述した第１の実施の形態と異なる点は、第２の電池４の正極部４ａとＩＣチップ２の電極１２ａとの接続構造にある。すなわち、第２の電池４の一端４ｃを折り返すことなく、第２の電池４を平坦状に形成し、この一端４ｃとＩＣチップ２の電極１２ａとを、薄片状の導電材によって側面視クランク状に形成した接続片２０によって接続したものである。このように第２の電池４の一端４ｃを折り返すことないため、ＩＣカード１の厚さＬ２を、上述したＬ１よりも電池４の略１枚分だけ薄く形成することが可能になる。なお、図示を省略しているが、接続片２０と第１の電池３の負極部３ｂとの間に絶縁膜が形成されている。
【００１５】
図５および図６は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、図５（ａ）はＩＣチップと第２の電池を分解して示す斜視図、（ｂ）はＩＣカード全体を分解して示す斜視図、図６（ａ）はＩＣカードの底面図、（ｂ）は（ａ）におけるVI（ｂ）-VI（ｂ）線断面図である。
この第３の実施の形態が、上述した第２の実施の形態と異なる点は、第１の電池３の正極部３ａとＩＣチップ２の電極１１ａとの接続構造にある。すなわち、第１の電池３の一端３ｃを折り返すことなく、第１の電池３を平坦状に形成し、この第１の電池３の一端３ｃとＩＣチップ２の電極１１ａとを、薄片状の導電材によって側面視クランク状に形成された接続片２１によって接続したものである。このように構成したことにより、ＩＣカード１の厚さＬ３を、上述した第２の実施の形態のＬ２と同様に、Ｌ１よりも電池４の略１枚分だけ薄く形成することが可能になる。
【００１６】
図７および図８は、本発明の第４の実施の形態を示すもので、図７（ａ）はＩＣチップと第２の電池を分解して示す斜視図、（ｂ）はＩＣカード全体を分解して示す斜視図、図８（ａ）はＩＣカードの底面図、（ｂ）は（ａ）における VIII（ｂ）-VIII（ｂ）線断面図である。
この第４の実施の形態においては、不揮発性メモリ６をフラッシュメモリとしたものであって、フラッシュメモリとした場合には、書き換えに必要な電圧が１２〜１５Ｖであるために、第２の電池４を４層としたものである。すなわち、第２の電池４に３個の電池４１，４２，４３を、それぞれの正極部と負極部とを接続するように重ね合わせ、第２の電池４の正極部４ａとＩＣチップ２の電極１２ａとを接続片２２を介して接続したものである。
【００１７】
また、この第４の実施の形態においては、第１の電池３を二つ折りすることなく、ＩＣチップ２の集積回路の搭載側のみを覆うようにＩＣチップ２に固定している。すなわち、第２の電池４と３個の電池４１，４２，４３を覆うようにして、第１の電池３の一端側の正極部３ａを、接続片２３を介してＩＣチップ２の電極１１ａに接続するとともに、他端側の負極部３ｂをＩＣチップ２の電極１１ｂに接続している。この第４の実施の形態のＩＣカード１の厚さＬ４は、ＩＣチップ２の厚みと、第２の電池４の４枚分の厚みと、第１の電池３の厚みと、接続片２２の厚みを加算した値になる。
【００１８】
なお、この第４の実施の形態においては、第２の電池４に３個の電池４１，４２，４３を重ね合わせたが、集積回路５内に昇圧回路を設ければ、第２の電池４を１個のみとしてもよい。その場合には、ＩＣカード１の厚さＬ４は、ＩＣチップ２の厚みと、第２の電池４の厚みと、第１の電池３の厚みと、接続片２２の厚みを加算した値になる。
【００１９】
【実施例】
第１の電池３および第２の電池４の厚みを０．１ｍｍとし、ＩＣチップ２の厚みを０．０５ｍｍとしたことにより、第１の実施例におけるＩＣカードの厚さＬ１は、０．４５ｍｍ（Ｌ１＝０．１ｍｍ×４＋０．０５ｍｍ）になる。
第２の実施の形態においては、接続片２０の厚みを０．０１ｍｍとし、接続片２０と第１の電池３との間に０．０１ｍｍの厚みの絶縁膜を設けているため、Ｌ２は０．３７ｍｍ（Ｌ２＝０．１ｍｍ×３＋０．０５ｍｍ＋０．０２ｍｍ）になる。
第３の実施の形態においては、Ｌ３は、０．３７ｍｍ（Ｌ３＝０．１ｍｍ×３＋０．０５ｍｍ＋０．０２ｍｍ）になる。
【００２０】
不揮発性メモリ６として強誘電体メモリを使用した第１ないし第３の実施の形態においては、書き換えに必要な電圧は、３〜５Ｖなので、第２の電池４の電圧３．０〜３．６Ｖをそのまま使ってもよいが、第２の電池４を２層にして、電圧を６．０〜７．２Ｖとして使ってもよく、その場合には、Ｌ１は０．５５ｍｍ、Ｌ２，Ｌ３は０．４７ｍｍになる。
【００２１】
第４の実施の形態においては、Ｌ４は０．５７ｍｍ（Ｌ４＝０．１ｍｍ×５＋０．０５ｍｍ＋０．０２ｍｍ）になる。また、昇圧回路を設けて第２の電池４を１枚とした場合には、Ｌ４は０．２７ｍｍになる。
上述した全ての実施例は、ＩＣカードの厚さの規格値０．７６ｍｍの範囲内に収まっている。
【００２２】
１Ｍ（メガ）ビットの強誘電体メモリを消去するのに必要な電気量から算定すると、コンデンサ１３の面積は１ｍｍ²程度でよい。また、第１の電池３および第２の電池４は不正使用防止用のセキュリティ専用の電池であって、集積回路５の動作用としては容量に限度がある。このことを考慮して、第１の電池３および第２の電池４の容量（約１ｍＡｈ／ｃｍ²）とすると、電池の面積は３６〜１００ｍｍ²でも充分であるが、それ以上の面積であればさらに良い。また、第１の電池３および第２の電池４は、通常の集積回路５の動作用としては使われないため、消耗がきわめて少ない。また、コンデンサ１３をＭＯＳ型キャパシタとし、絶縁膜を熱酸化膜（ＳｉＯ₂）としたことにより、コンデンサ１３のリーク電流もきわめて小さく、コンデンサ１３を充電した後、第２の電池４を外して放電特性を調査した結果、半年経過した段階でもコンデンサ１３の電気エネルギーの９０％以上が保持されていることが確認された。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、第１の電池３の正極部３ａと負極部３ｂとを全体的に露呈させたままの状態としたが、不都合な導通を回避するために、必要に応じて表面を絶縁膜によってコーティングし、被覆してもよい。また、電圧検出回路１４ａによって閉じるスイッチ１４ｂをトランジスタとしたが、これに限定されず、厚みがきわめて薄く形成されたものであれば、機械的スイッチでもよい。また、第１および第２の電池３，４をリチウム電池としたが、これに限定されず、要は薄型でかつ折り畳み可能であれば他の電池でもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、メモリ内に格納された情報が守られるので、機密保持が確実になるとともに、情報の改竄も防止される。
【００２５】
また、請求項２記載の発明によれば、電池と集積回路の電極との接続部が目視できないように折り返し部によって覆われるので、機密保持がより確実になる。
【００２６】
また、請求項３記載の発明によれば、ＩＣカードの薄型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るＩＣカードを分解して示す斜視図、（ｂ）は組み付けた状態における底面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）におけるII（ａ）-II（ａ）線断面図、（ｂ）は本発明に係るＩＣカードの等価回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すもので、（ａ）はＩＣチップと第２の電池を分解して示す斜視図、（ｂ）はＩＣカード全体を分解して示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すもので、（ａ）はＩＣカードの底面図、（ｂ）は（ａ）における IV（ｂ）-IV（ｂ）線断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（ａ）はＩＣチップと第２の電池を分解して示す斜視図、（ｂ）はＩＣカード全体を分解して示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（ａ）はＩＣカードの底面図、（ｂ）は（ａ）における VI（ｂ）-VI（ｂ）線断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（ａ）はＩＣチップと第２の電池を分解して示す斜視図、（ｂ）はＩＣカード全体を分解して示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（ａ）はＩＣカードの底面図、（ｂ）は（ａ）における VIII（ｂ）-VIII（ｂ）線断面図である。
【図９】従来のＩＣカードを示し、（ａ）はＩＣカードに搭載されている集積回路のレイアウトを示す図、（ｂ）はＩＣカードの断面図である。
【符号の説明】
１…ＩＣカード、２…ＩＣチップ、３…第１の電池、３ａ，４ａ…正極部、３ｂ，４ｂ…負極部、４…第２の電池、５…集積回路、６…強誘電体メモリ、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…電極、１３…コンデンサ、１４…電圧検出部、１４ａ…電圧検出回路、１４ｂ…スイッチ用トランジスタ、２０，２１，２２，２３…接続片。

Claims

情報が格納された不揮発性メモリを含む集積回路が搭載されたＩＣチップと、このＩＣチップの一部と接続された第１の電池とを備えたＩＣカードにおいて、前記不揮発性メモリに格納された情報を消去する電気エネルギーを蓄えるための第２の電池と、この第２の電池と不揮発性メモリとの間に介在するスイッチと、前記第１の電池の異常を検出し前記スイッチをオンにする電圧検出回路とを備え、前記第１および第２の電池を薄膜電池とするとともに、前記第１の電池を二つ折りしこの第１の電池によって前記集積回路および第２の電池を密閉状態として覆ったことを特徴とするＩＣカード。
請求項１記載のＩＣカードにおいて、第１および第２の電池の一端を折り返し、これら折り返し部とＩＣチップ上に形成した集積回路の電極とを接続したことを特徴とするＩＣカード。
請求項１記載のＩＣカードにおいて、第１の電池と第２の電池の少なくともいずれか一方と集積回路の電極とを薄片状の接続片を介して接続したことを特徴とするＩＣカード。