JP3833939B2 - 複合ｉｃカード - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、半導体集積回路（以下「ＩＣ」という）を内蔵したカードに係り、特に外部の装置との間でのコネクタを介しての接触結合による通信と、アンテナを介しての非接触結合による通信とでＩＣに搭載された情報処理回路を共用するＩＣカードに関する。
背景技術
よく知られているように、接触型ＩＣ（Integrated Circuit）カードは、コネクタを介して外部の装置、例えばデータ書込み読取り装置（以下「リーダライタ」という）と結合し、コネクタ経由で電力の供給を受けながらリーダライタとの間で信号の授受を行なう。一方、非接触型ＩＣカードは、アンテナを介してリーダライタと非接触状態で結合し、アンテナ経由で電力の供給を受けながらリーダライタとの間で信号の授受を行なう。
近年、一枚のカードで上記接触と非接触のいずれでも通信が可能なものが複合型のＩＣカードとして考案され、開発されつつある（例えば特表平１０−５０５９３２号公報参照）。複合ＩＣカードは、ユーザにとって便利であり、利用範囲が広がりつつある。
第８図に従来の複合ＩＣカードの内部回路の構成を示す。内部回路２が集積化されてＩＣチップになる。電源と信号が、非接触動作の場合はコイル状のアンテナ１経由で供給され、接触型動作の場合は、コネクタ１０経由で供給される。情報処理回路８への送受信信号として、アンテナ１経由又はコネクタ１０経由のいずれかの信号がセレクタ回路２２によって選択される。選択は、例えば、この従来例では、電圧検出回路２１がコネクタ１０の端子Ｖddに電源が供給されたことを検出することによって行なわれ、検出の結果、コネクタ１０経由の信号が選択される。
このようにして、接触及び非接触で情報処理回路８が共用されると共に、上記従来例の場合には、コネクタ１０経由即ち接触の結合に優先順位を設け、同時に接触及び非接触で動作することを避けている。
通常、情報処理回路８は、処理部とメモリを有し、リーダライタからの指示に従ってメモリの内容を読み出して送信信号としたり、リーダライタからの受信信号でメモリ内容を書換える等の動作を行なう。
また、非接触動作の場合の電源は、アンテナ１で受信した高周波信号を整流平滑回路３によって整流して平滑化し、その直流出力電圧によって得られる。一方、コネクタ１０からの電源は、その端子を通して直接リーダライタから得られる。
なお、優先を非接触結合側にした従来例を第９図に示す。この例では、電圧検出回路２１の代わりにアンテナ１からの高周波信号を検出する高周波検出回路２３が設けられ、高周波信号の有無によってセレクタ回路２２の選択動作が制御される。
発明の開示
上記の複合ＩＣカードにおいては、優先でない側の結合で通信中に、優先側の結合を断続させるなどの操作を行なうことによってＩＣに異常動作を起こさせることが不可能ではない。この異常動作を故意に起こしてタンパー（ＩＣ内部の勝手な開封や改竄）を行なうということがあり得、現状では、このような不都合に対して防備がないのが実情である。
本発明の目的は、正常でない結合状態の発生を抑え、ＩＣの異常動作を防止することが可能なＩＣカードを提供することにある。
本目的を達成するために、本発明のＩＣカードは、接触及び非接触のそれぞれの結合を検出する手段と、一方の結合よる通信が継続中に他方の結合を起こさせる電力及び信号の供給があった場合にいずれの結合によっても通信が行なわれないように通信を遮断する手段とを有することを特徴としている。他方の結合を起こさせる電力及び信号の供給があると、一切の通信機能が遮断されるので、ＩＣの異常動作が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係るＩＣカードの第１の実施例を説明するための回路図であり、第２図は、本発明の第１の実施例を説明するための複合ＩＣカードの平面図であり、第３図は、本発明の第２の実施例を説明するための回路図であり、第４図は、本発明の第３の実施例を説明するための回路図であり、第５図は、本発明の第３の実施例に用いたロジック回路を説明するための回路図であり、第６図は、本発明の第４の実施例を説明するための回路図であり、第７図は、本発明の第５の実施例を説明するための回路図であり、第８図は、従来の複合ＩＣカードの例を説明するための回路図であり、第９図は、従来の複合ＩＣカードの他の例を説明するための回路図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係るＩＣカードを図面を用いた幾つかの実施例を参照して更に詳細に説明する。なお、第１図〜第９図における同一の記号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
（実施例１）
第１図において、１８は、非接触結合によって通信を行う場合に整流平滑回路３から直流電圧が出力されたことを検出する電圧検出回路、１９は、接触結合によって通信を行う場合にコネクタ１０から電源Ｖddが供給されたことを検出する電圧検出回路、７，９は、情報処理回路８へのクロック信号、リセット信号、データ受信信号及び同回路からのデータ送信信号について、それぞれ、情報処理回路８と通信制御回路６との間の接続の断続を行なうゲート回路及び情報処理回路８とコネクタ１０との間の接続の断続を行なうゲート回路である。
電圧検出回路１８、１９は、いずれも電圧の有無を検出するコンパレータからなる。また、ゲート回路７，９は、第１図のそれぞれのブロックの線上に小丸で示した否定入力端子に信号が到来すると非導通状態になり、接続を遮断する一般的なゲート回路である。電圧検出回路１８の出力端子がゲート回路９の否定入力端子に接続され、電圧検出回路１９の出力端子がゲート回路７の否定入力端子に接続される。
更に、通信制御回路６は、アンテナ１からの高周波信号を復調してクロック信号、リセット信号及びデータ受信信号を生成し、情報処理回路８からのデータ送信信号をアンテナ１からの高周波信号に変調する回路であり、コネクタ１０は、クロック信号、リセット信号及びデータ受信信号及びデータ送信信号に対して、それぞれ端子Clock, Reset, In, Outを有している。端子Vssは接地される。また、ダイオード１１は、電源電流の逆流を防止するための素子であり、電圧制限回路５は、非接触結合の状態で動作する場合に電源電圧が限度を越えて高くなるのを抑える回路である。
以上の内部回路２が集積化されて１個のＩＣチップとなる。このＩＣチップ及びコイル状のアンテナ１とがカード基材の中に埋め込まれ、コネクタ１０がカード基材裏面に設置されてＩＣカードが構成される。本実施例の場合、ＩＣカードは、複合ＩＣカードとして構成される。
第２図にカード基材の表面層をはずした複合ＩＣカードの平面図を示す。第２図において、２０はＩＣチップ、３０は表面層をはずしたＩＣカードであり、ＩＣチップ２０は、コネクタ１０の各端子とワイヤボンディングによって接続される。
続いて、本実施例のＩＣカード３０の内部回路２の動作について説明する。まず、アンテナ１を通じて電力とクロック信号とリセット信号とデータ信号の送受信がなされる非接触結合での動作を述べる。アンテナ１が受信した高周波電力は、整流平滑回路３により直流電圧に変換され、逆流防止用ダイオード１７を通った後に、電圧制限回路５で規制される電圧で各回路に供給される。更に、整流平滑回路３の出力の直流電圧は、電圧検出回路１８に入力される。一方、アンテナ１を通じて送受信されるクロック信号、リセット信号及びデータ送受信信号は、通信制御回路６により処理され、ゲート回路７を介してメモリを含む情報処理回路８に供給される。
ゲート回路９に電圧検出回路１８の出力端子が接続されているので、ゲート回路９は、整流平滑回路３に電圧が生じた結果として得られる電圧検出回路１８の出力信号を入力してコネクタ１０と情報処理回路８との接続を遮断する。従って、コネクタ１０に電力及び信号が到来しても、通信は行なわれない。
但し、電源Ｖddは、電圧検出回路１９に接続されているので、電源電圧Ｖddの検出結果の信号が出力され、ゲート回路７も遮断状態になる。その結果、一切の通信機能が遮断される。
次に、コネクタ１０を通じて電力とクロック信号とリセット信号とデータ信号の送受信が行われる接触結合での動作を述べる。コネクタ１０からの直流電源電圧Ｖddは、逆流防止用ダイオード１１を経由して各回路に供給される。更に、電源電圧電圧Ｖddは、電圧検出回路１９に入力される。コネクタ１０からのクロック信号，リセット信号及びデータ送受信信号は、ゲート回路９を介して情報処理回路８に供給される。ゲート回路７に電圧検出回路１９の出力端子が接続されているので、ゲート回路７は、コネクタ１０から電力が供給された結果として得られる電圧検出回路１９の出力信号を入力して通信制御回路６と情報処理回路８との接続を遮断する。
但し、整流平滑回路３は、電圧検出回路１８に接続されているので、アンテナ１に高周波信号が到来し、直流電圧が発生すると、電圧検出結果の信号が出力され、ゲート回路９も遮断状態になる。その結果、一切の通信機能が遮断される。
以上に述べたように、電力が供給されることで結合を検知し、一方の結合よる通信が継続中に他方の結合を起こさせる電力の供給があった場合に一切の通信を遮断する作用を行わせしめることが可能となり、それによって正常でない結合状態での通信を不可能とすることができ、耐タンパー性の良いＩＣカードを実現することができる。
（実施例２）
実施例１で採用した電圧検出で結合を検知する代わりに、クロック信号の有無で結合を検知するようにした実施例を第３図に示す。第３図において、１３は、通信制御回路６で生成されたクロック信号を検出するクロック検出回路、１４は、コネクタ１０からのクロック信号を検出するクロック検出回路である。クロック検出回路１３、１４は、いずれもリトリガブルワンショットによって構成され、クロック信号が入力されるとそれを検出して、検出結果を出力する。また、クロック検出回路１３の出力端子がゲート回路９の否定入力端子に接続され、クロック検出回路１４の出力端子がゲート回路７の否定入力端子に接続される。その他の構成は、実施例１と同様である。
アンテナ１を通じての非接触結合での動作の場合、ゲート回路９は、通信制御回路６でクロック信号が生成された結果として得られるクロック検出回路１３の出力信号を入力してコネクタ１０と情報処理回路８との接続を遮断する。従って、コネクタ１０に電力及び信号が到来しても通信は行なわれない。
但し、コネクタ１０の端子Clockに到来したクロック信号はクロック検出回路１４に供給されるので、クロック信号有の検出結果の信号が出力され、ゲート回路７も遮断状態になる。その結果、一切の通信機能が遮断される。
次に、コネクタ１０を通じての接触結合での動作の場合は、ゲート回路７は、コネクタ１０からクロック信号が供給された結果として得られるクロック検出回路１４の出力信号を入力して通信制御回路６と情報処理回路８との接続を遮断する。
但し、通信制御回路６は、クロック検出回路１３に接続されているので、アンテナ１に高周波信号が到来し、クロック信号が生成されると、クロック検出結果の信号が出力され、ゲート回路９も遮断状態になる。その結果、一切の通信機能が遮断される。
なお、クロック検出回路１３，１４として、その他に、例えば、フリップフロップ回路を用いることが可能である。フリップフロップ回路は、一度クロック信号を入力すると、信号有りの状態を維持し、クロック検出の信号を出力する。
以上に述べたように、クロック信号が供給されることで結合を検知し、一方の結合よる通信が継続中に他方の結合を起こさせるクロック信号の供給があった場合に一切の通信を遮断する作用を行わせしめることが可能となり、それによって正常でない結合状態での通信を不可能とすることができ、耐タンパー性の良いＩＣカードを実現することができる。そして、特に、接触結合で通信中、例えばまだ妨害源との距離があってアンテナ側からの電波強度が弱く、電源検出が不十分でもクロック検出が可能となる場合がある。そのような場合、本実施例のクロック検出を備えることによってタンパーをより早く検出することが可能となる。
（実施例３）
実施例２において、一切の通信機能の遮断を情報処理回路８のメモリの書込み動作が終了するまで猶予するようにした実施例を第４図に示す。第４図において、１５は、メモリの書込み動作中、クロック検出回路１３，１４の出力信号を遮断するロジック回路である。その他の構成は、実施例２と同様である。
ロジック回路１５は、クロック検出回路１３，１４の出力信号とメモリアクセスフラグを入力して論理動作を行なう回路で、その構成を第５図に示す。ゲート回路９，１０の否定入力端子には、ロジック回路１５の出力端子が接続される。本実施例では、メモリに電気的書換可能不揮発性半導体メモリを用い、同メモリの有する昇圧回路を動作させるゲート信号をメモリアクセスフラグとして用いた。なお、メモリにはその他の形式の不揮発性半導体メモリの使用が可能である。
第５図に示した論理構成により、一方のクロック検出回路がクロック信号を検出してから後に他方のクロック検出回路がクロック信号を検出した場合、メモリアクセスフラグが有る間は、他方のクロック検出回路の出力が抑えられ、メモリの書込み動作が終了するまで他方のクロック検出回路の出力が猶予される。即ち、メモリアクセスフラグがメモリが書込み動作中か否かを判定する信号として用いられ、一切の通信機能の遮断がメモリの書込みが終了するまで猶予される。
メモリの書込みが終了すると、他方のクロック検出回路の出力信号がロジック回路１５から出力され、それによって実施例３の動作が行なわれ、一切の通信機能が遮断される。
以上により、一方の方法で結合が成立して情報処理回路８がメモリの書込み動作中に他の方法での結合がされた場合、後からの方法での通信は遮断されたままで従前の結合はメモリの書込み動作が終了するまで遮断を猶予することことによってメモリー内容の損傷を防ぐことを可能にした、耐タンパー性の良いＩＣカードを実現することができる。
なお、結合の検出は、実施例２のクロック検出に限定するものではなく、本実施例においては実施例１の電圧検出も採用可能であり、同様の効果を得ることができる。
（実施例４）
実施例２において一切の通信機能が遮断される際に、情報処理回路８にリセットを施すようにした実施例を第６図に示す。第６図において、１６は、クロック検出回路１３，１４の出力信号のアンドを取り、双方の回路から同時に検出結果の信号が出力されたときにリセット信号を出力するアンド回路である。その他の構成は、実施例２と同様である。
情報処理回路８の処理部は、電源が供給された状態でクロック信号の供給が絶たれた後、再びクロック信号が供給されたときに所定の動作をせず、暴走を起こすような論理構成を採用せざるを得ない場合がある。
本実施例は、そのような不都合を回避するためのものである。その目的を達成するため、本実施例においては、一方の結合によって一方のクロック検出回路がクロック信号を検出してから後に他方の結合が加わって他方のクロック検出回路もクロック信号を検出した場合、アンド回路１６からリセット信号が情報処理回路８に送出され、情報処理回路８がリセットされる。これによって、実施例３の動作が実施されて一切の通信機能が遮断されると共に、クロック信号が再供給されたときの情報処理回路８の暴走が防止される。
なお、結合の検出は、実施例２のクロック検出に限定するものではなく、本実施例においては実施例１の電圧検出も採用可能であり、同様の効果を得ることができる。
（実施例５）
実施例３による他方のクロック検出回路の出力の猶予があってから実施例４による情報処理回路８のリセットを行なうようにした実施例を第７図に示す。実施例５にアンド回路１６が加えられ、同回路にロジック回路１５の出力信号が入力される。それによって、アンド回路１６は、メモリの書込み動作が終了する迄の猶予期間を経てからリセット信号を出力し、情報処理回路８をリセットする。
以上によって、メモリ内容の損傷を防ぐことができ、かつ、情報処理回路８の暴走を防止することができる信頼性の高いＩＣカードを実現することができる。
なお、結合の検出は、実施例２のクロック検出に限定するものではなく、本実施例においては実施例１の電圧検出も採用可能であり、同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、一方の結合よる通信が継続中に他方の結合を起こさせる電力及び信号の供給があった場合にいずれの結合によっても通信が行なわれないように通信を遮断するので、ＩＣ内部の勝手な開封や改竄、即ちタンパーを防ぐことが可能になり、耐タンパー性の良いＩＣカードを提供することができる。
産業上の利用可能性
本発明に係るＩＣカードは、キャッシュ、アドレス、個人情報、識別などの広範囲の情報を取り扱い可能であり、しかも前記したように異常動作が防止されるので、金融、流通、交通、医療保険などの広い分野に適用可能である。

Claims (14)

1. 外部の装置と通信を行なうための内部回路を集積化した半導体集積回路とアンテナとコネクタとを有し、外部の装置との間での電源の供給及び信号の授受がコネクタ経由による接触結合及びアンテナ経由による非接触結合のいずれでも可能なＩＣ（Integrated Circuit）カードにおいて、接触及び非接触のそれぞれの結合を検出する手段と、一方の結合による通信が継続中に他方の結合を起こさせる電源または信号の供給があった場合にいずれの結合によっても通信が行なわれないように通信を遮断する手段とを備えてなることを特徴とするＩＣカード。
2. 前記結合を検出する手段は、供給される電源の電圧を検出する回路によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
3. 前記結合を検出する手段は、供給されるクロック信号を検出するクロック検出回路によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
4. 前記通信を遮断する手段は、一方の結合が検出された場合に他方の結合のための信号の授受を遮断する回路によって構成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一に記載のＩＣカード。
5. 前記通信を遮断する手段は、前記内部回路の有する情報処理回路のメモリが書込み動作を行なっているときは、その書込みが終了するまで遮断を猶予する手段を含んでいることを特徴とする請求項４に記載のＩＣカード。
6. 前記通信を遮断する手段は、通信を遮断すると同時に前記内部回路が有する情報処理回路をリセットする手段を含んでいることを特徴とする請求項４に記載のＩＣカード。
7. 前記通信を遮断する手段は、通信を遮断すると同時に前記内部回路が有する情報処理回路をリセットする手段を更に含んでいることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカード。
8. 外部の装置と通信を行なうための内部回路を集積化した半導体集積回路とアンテナとコネクタとを有し、外部の装置との間での電源の供給及び信号の授受がコネクタ経由による接触結合及びアンテナ経由による非接触結合のいずれでも可能なＩＣ（Integrated Circuit）カードにおいて、接触結合を起こさせる電源及び信号の内のいずれか一方の供給を検出する第１の検出回路と、非接触結合を起こさせる電源及び信号の内のいずれか一方の供給を検出する第２の検出回路と、コネクタ経由で授受する信号の遮断を第２の検出回路の出力信号によって行なう第１のゲート回路と、アンテナ経由で授受する信号の遮断を第１の検出回路の出力信号によって行なう第２のゲート回路とからなり、第１及び第２の検出回路は、それぞれ他方の検出回路の動作の有無に拘わらず動作する回路であることを特徴とするＩＣカード。
9. 第１及び第２の検出回路は、それぞれ、供給される電源の電圧を検出する回路であることを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード。
10. 第１及び第２の検出回路は、それぞれ、供給されるクロック信号を検出するクロック検出回路であることを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード。
11. 第１の検出回路と第２のゲート回路の間及び第２の検出回路と第１のゲート回路の間に、前記内部回路の有する情報処理回路のメモリが書込み動作を行なっているときは、その書込みが終了するまで前記遮断を猶予するロジック回路が接続されていることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一に記載のＩＣカード。
12. 第１及び第２の検出回路のそれぞれの出力信号を入力して前記内部回路の有する情報処理回路をリセットする回路を更に有していることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一に記載のＩＣカード。
13. 前記ロジック回路の出力信号を入力して前記内部回路の有する情報処理回路をリセットする回路を更に有していることを特徴とする請求項１２に記載のＩＣカード。
14. 前記内部回路の有する情報処理回路のメモリが書込み動作を行なっているときは、その書込みが終了するまで前記遮断を猶予するロジック回路を更に備えていることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一に記載のＩＣカード。

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