JP4109029B2 - Ｉｃカード代替機能を有する携帯機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカード代替機能を有する携帯機器に関する。
詳しくは、携帯電話機等の携帯機器でありながら、交通機関用ゲートパスとしてあるいはプリペイドシステム用途として非接触ＩＣカード同様にして使用できる携帯機器に関する。
【０００２】
【従来技術】
携帯電話機などによるＩＤカードシステムの実用化が言われているが、その通信方式として、赤外線通信方式によるものとブルートゥース（Bluetooth ）無線方式が提案されている。
一方、コイルアンテナによる非接触ＩＣカードを使用した交通機関ゲートシステム、ＩＤカードシステムなどのインフラ（Infrastructure）が整いつつあり、一部実用化もされている。これらは、ＩＳＯ１４４４３規格に準拠した通信方式が一般的である。
【０００３】
ところが、赤外線通信方式やブルートゥース無線方式の場合は、新たなリーダライタの設備投資が必要となるため、非効率となる問題がある。
同じ無線技術でも、ブルートゥース等はその周波数を２．４５ＧＨｚ帯を使用し、５ｍｍ角のチップアンテナなどを携帯電話などに組み込み小型化できる。
ＩＣカードはＩＳＯ１４４４３規格でその周波数帯は１３．５６ＭＨｚであって、コイルアンテナが使われており薄型化を達成している。しかし、この２つの技術を１つにすることができず、ＩＣカードシステムのインフラに携帯電話を適合させることができない問題があった。
携帯電話機にＩＣカード装着用スロットを設ける技術もあるが、携帯電話機が大型化したり機構が複雑化する問題がある。また、ＩＣカード自体の読み書きが目的であって外部装置との交信を目的とするものではない。
なお、携帯電話自体の周波数帯は８００ＭＨｚ、１．５６ＧＨｚ、２ＧＨｚであり、携帯電話自体も非接触ＩＣカードのインフラには適合していない。
【０００４】
一方近年、携帯電話には小型のＵＩＭ、ＳＩＭやＵＳＩＭカードと呼ばれるセキュリティＩＤモジュールが組み込まれてきている。日本でも最新の携帯電話には組み込まれて既に実用化されている。
ＵＩＭ（User Identity Module) は携帯電話会社が発行する契約者情報を記録したＩＣカードであって、携帯電話機に組み込んで利用者の識別等に使用する。
これは同様の機能をを持つＳＩＭ(Subscriber Identity Module)から機能拡張が行われたもので、契約者情報以外に電話帳などのプライベート情報やクレジット決済用の個人識別情報などを暗号化して登録することが可能となっている。
ＳＩＭをベースにしていることからＵＳＩＭ（Universal SIM)と呼ばれることもある。
ＳＩＭはＧＳＭ携帯電話サービスの利用を目的とするが、ＵＩＭは、例えば、アメリカのｃｄｍａ２０００携帯電話機に差し込んで国際ローミングサービスを受けるといった使用方法が考えられている。
【０００５】
携帯電話を利用した取引システムとして、特開2002−150236号公報などの提案があるが、同公報によれば、携帯端末を持つこととＩＣカード用カード収納具の双方を所持することが必要になり操作が煩雑となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は新たなインフラを開発することなく携帯電話機のような携帯端末を使用した無線通信取引を広範に可能とすべく、既存インフラに適合し、交通機関ゲートシステムや金融機関決済が可能なＩＣカード代替機能を有する携帯機器を提供することを着想し本発明の完成に至ったものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨の第１は、集積化した制御回路とメモリーおよび接触端子板を有する携帯機器用モジュールが携帯機器内に取り外し可能に装着されていると共に、当該携帯機器用モジュールの接触端子板と接続するアンテナコイルが携帯機器の函体外縁に沿って設けられている携帯機器において、当該携帯機器のアンテナコイルを介して携帯機器用モジュールが外部装置と非接触交信することを特徴とするＩＣカード代替機能を有する携帯機器、にある。
【０００８】
上記において、携帯機器用モジュールがＩＳＯ７８１６に準拠した端子機能の接触端子板を有し、当該接触端子板のＲＦＵ端子を介して、携帯機器内のアンテナコイルがＩＣチップの非接触通信機能部に接続している、ようにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明はＩＣカード代替機能を有する携帯機器に関する発明であるが、まず、本発明に使用する携帯機器用モジュールから説明することとする。
本発明に使用する携帯機器用モジュールは、前述したＵＩＭやＳＩＭまたはＵＳＩＭであって非接触型または非接触・接触両用のＩＣチップを有するものを使用するか、または一部の実施形態では、こられにさらにアンテナコイルを設けて非接触通信機能を持たせたものを使用することに特徴がある。
従来のＵＩＭ（以下、ＵＩＭにＳＩＭとＵＳＩＭを含めた携帯機器用モジュールを「ＵＩＭ」と総称して説明する。）は、接触式であって携帯端末の端子間と端子板を介して交信している。
【００１１】
また、本発明に使用する携帯機器用モジュールは、本来の契約者情報やクレジット決済用の個人識別情報などの他に、交通機関用途等を兼ねる場合には、それらの前払い金額や有効期間、区間等の情報を別途に備える必要がある。
あるいは本来の契約者情報等用途のＵＩＭとは別途に交通機関用途等専用の携帯機器用モジュールを備えるものであってもよい。
本発明の携帯機器用モジュールの具体例は、ＵＩＭであるが、ＵＩＭはＩＣカードとも呼ばれるので特許請求の範囲は、いわゆるＩＣカードを含む広い概念として用いられている。
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明することとする。
図１は、ＩＣカード代替機能を有する携帯機器の第１実施形態を説明する図であって、図１（Ａ）は全体図、図１（Ｂ）は携帯機器側のアンテナコイル部を示す図である。
図２は、同第２実施形態を説明する図、図３は、同第３実施形態を説明する図である。
【００１３】
図１（Ａ）のように、第１実施形態では携帯機器１にＵＩＭ２が装着されていて、ＵＩＭ２にアンテナコイル２１が形成されていると共に、携帯機器１側にもアンテナコイル２１と電磁結合するようにアンテナコイル１１が形成されている。アンテナコイル１１はブースターコイルの役割を果たすもので、これによりＵＩＭとの通信距離が長くなり、水平方向の位置ズレに対しても通信が保たれ易くなる。この場合のアンテナコイル１１は、携帯機器の配線や金属材料の無い部分であって、アンテナコイル２１の外周域にあってできるだけ接近した平面に形成するのが通信を確実にし交信距離を大きくできる。
なお、携帯機器１より突出するロッドアンテナ１６は電話通信等に使用するもので、ＵＩＭの非接触通信に使用するものではない。
【００１４】
アンテナコイル１１は、図１（Ｂ）のように、最外周の線パターン１１ａと最内周の線パターン１１ｃとの間に、１または複数の線パターン１１ｂを有する。
最外周の線パターン１１ａと最内周の線パターン１１ｃとは、部材１５を介して接続されている。部材１５は、例えばＩＣチップ、コンデンサ等により構成され、また、当該ＩＣチップにコンデンサパターンを形成してもよい。コンデンサパターンの場合は共振周波数の調整が可能である。
ＵＩＭ２の接触端子板２２は、ＵＩＭが非接触通信ためだけのものであれば必須ではないが、図１では接触端子板を備える実施形態が図示されている。
【００１５】
図２のように、本発明の第２実施形態では携帯機器１にＵＩＭ２が装着されているが、ＵＩＭ２にはアンテナコイルが無く、ＵＩＭ２の接触端子板２２を介して携帯機器の函体１２の外縁に沿って形成された捲線状アンテナコイル１３と接続している。第２実施形態では、このアンテナコイル１３により外部装置との交信が行われる。アンテナコイル１３は捲線に限らずプリント配線等であっても勿論構わない。アンテナコイル１３はできる限り函体の外周内側に沿った形で形成するのが好ましい。また、バッテリーや回路部品がアンテナと平面的に重なってしまえばしまうほど、非接触通信のためには阻害となる。
後述するが、ＵＩＭと携帯機器との接続は接点Ａ１，Ａ２により行われる。
【００１６】
図３のように、第３実施形態では携帯機器１にＵＩＭ２が装着されているが、ＵＩＭ２にはアンテナコイルが無く、携帯機器自体にもアンテナコイルを有しないが、ＵＩＭの接触端子板２２を介して携帯機器の函体１２の頭部（またはその他の部分）に装着するコイルアンテナアダプタ１４を有している。
コイルアンテナアダプタ１４は捲線状アンテナコイル１４１を内蔵する別函体として形成され、携帯機器のアンテナモジュール接続端子（プラグ穴）に差し込んで使用される。第３実施形態では、このアンテナコイルアダプタ１４により外部装置との交信が行われる。ＵＩＭと携帯機器との接続は、第２実施形態の場合と同様に接点Ａ１，Ａ２により行われる。
【００１７】
これらの実施形態では、例えば携帯機器が交通機関用途のＵＩＭを有する場合は、携帯機器１自体に対しては特別の操作をしなくても、通常の非接触ＩＣカードのように携帯機器をゲートに近づけてかざすだけで、ＵＩＭが交通機関の改札ゲートと交信してゲートの開閉動作に作用することになる。
したがって、本発明の外部装置とは、交通機関の改札ゲートや企業内でのドアゲート、小売店のでのレジの端末非接触ＩＣカード用リーダライタ、または自動販売機に設けられた非接触ＩＣカード用リーダライタ等の非接触リーダライタによる作動装置をいうことになる。
【００１８】
図１〜図３に図示のように、ＵＩＭ２は、長さが２５ｍｍ、幅が１５ｍｍ程度の形状にされ、厚みは１．０ｍｍ以内の均一な薄板状のものである。
外観構成は、一般的なＵＩＭと異なるものでなく、表面に接触端子板２２を有し、端子板にはモジュール化されたＩＣチップが装着されている。
ＩＣチップは少なくとも非接触通信機能を有していて、非接触・接触両用機能を有するものが好適に使用できる。端子板の端子配置や大きさは一般のＩＣカード規格およびＧＳＭ（Global System for Mobile Communications)に準じたものである。
ＵＩＭの基体も一般のＩＣカードと同様にプラスチック材料から構成されている。矩形状のＵＩＭの一端隅角部に切り欠き２３が設けられているのは、携帯機器に装着する際の位置合わせの整合のためである。
【００１９】
ＵＩＭ２がアンテナコイルを有する場合は、図１のようにモジュール基体内にコイルが形成される。アンテナは細線の捲線であっても、エッチング形成したものでも、プリント配線であっても良いが、一般的には、コアシートに金属シートを積層した材料をエッチングしてアンテナコイルにする場合が多い。
アンテナコイル２１は、モジュール基体内を数ターンとなるように形成する。その両端部は端子板を有する場合は、ＩＣモジュール背面の接続端子板を介してＩＣチップに接続するようにされている。
【００２０】
図４は、ＵＩＭの接触端子板を示す図で、図４（Ａ）は、端子板表面図、図４（Ｂ）は、端子板背面の配線関係を示す図である。実際には配線部は樹脂モールドされているが、モールド樹脂を透視した状態を示している。
図５は、ＩＣチップのボンディングワイヤに沿う断面を示す図で、樹脂モールド前の状態である。図６は、非接触・接触両用ＩＣモジュールをＵＩＭに装着した状態を示す図である。
【００２１】
ＵＩＭの接触端子板２２表面は、通常ＩＳＯ７８１６規格に準拠した端子機能になっていて、図４（Ａ）のようにＣ１〜Ｃ８の８端子を持っている。
Ｃ１はＶｃｃ、Ｃ２はＲＳＴ、Ｃ３はＣＬＫ、Ｃ５はＧＮＤ、Ｃ６はＶｐｐ、Ｃ７はＩ／Ｏ用、Ｃ４，Ｃ８端子は、ＲＦＵ（リザーブ；Reserved for Future Use) となっている。Ｖｐｐ（可変供給電圧）も実際には使用していない。
ＵＩＭに使用可能なＩＣチップとして、最新のものは接触、非接触の両方のＩ／Ｆをもつものが登場している。携帯機器側には、このモジュールと接続するための端子として最低５つの端子が必要となる。
【００２２】
図４（Ｂ）のように、接触端子板の背面にはアンテナコイル接続用端子板２４，２５を設ける。ＵＩＭの基体内にアンテナコイルを設ける場合は、埋設したアンテナコイルとアンテナコイル接続用端子板２４，２５間を導電性接着剤等により接続して導通をとる。これらの技術は非接触・接触両用ＩＣカードの製造上で採用されている技術である。
図４（Ｂ）において斜線のハッチングを施した部分は、金属材料で形成した導通部分であって、アンテナコイル接続用端子板はＣ２，Ｃ３とＣ６，Ｃ７の背面を利用して形成されていて、Ｃ４，Ｃ８端子の背面を通り末端はワイヤボンディングによりＩＣチップ３の非接触通信機能部に接続するようにされている。
表面側接触端子に接続するＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７端子は、端子基材に開けた開口を通じて、ワイヤボンディング基板側パッド２６により表面側金属板に導通している。
【００２３】
図５のように、ＩＣチップ３は端子基材にダイボンディグされ、ＩＣチップのパッドとワイヤボンディング基板側パッド２６間はボンディングワイヤ２７により接続されている。
図６のように、非接触・接触両用ＩＣモジュールをＵＩＭに装着する場合は、ＩＣモジュール４を装着する凹部５をアンテナコイル２１の面が現われるように掘削した後、ＩＣモジュール４を装着する。この際、基板の下面に形成されているアンテナコイル接続用端子板２４，２５は、導電性接着剤（または接着シート）６によりＵＩＭのアンテナコイル２１に接続される。
【００２４】
図７は、ＵＩＭの接触端子板の他の例を示す図で、図７（Ａ）は、端子板表面図、図７（Ｂ）は、端子板背面の配線関係を示す図である。実際には配線部は樹脂モールドされているのは、図４の場合と同様である。
この接触端子板の場合は、第２および第３実施形態におけるＩＣカード代替機能を有する携帯機器に使用される。端子板表面は図４の場合と同一に現われる。図４との相違点は、図７（Ｂ）に見られるように、表面側のＣ４，Ｃ８のＲＦＵ端子を利用して、携帯機器１のアンテナコイル１３（図２）が、ＩＣチップ３の非接触通信機能部のパッドＡ１，Ａ２に接続するようにされていることにある。
【００２５】
図８は、携帯機器のＵＩＭコネクタ部の例を示す図である。図８（Ａ）は表面側、図８（Ｂ）は裏面側を示している。
ＵＩＭ２は、ＵＩＭコネクタ部１９の中にスライドして挿入できるようにされていて、ＵＩＭの接触端子板２２が、コネクタ部の端子１８に接触するようにされている。コネクタ部の背面には、図８（Ｂ）のように、プリント回路が設けられていて、携帯機器の各機能部に接続されるようにされている。この端子は前記のように、Ａ１，Ａ２端子を除いて最低限５つの端子が必要となる。
ＵＩＭの非接触通信のためには、Ａ１とＡ２の端子が携帯機器内のアンテナコイルまたはコイルアンテナアダプタに接続されれば良いことになる。
【００２６】
次に、携帯機器用コイルアンテナアダプタの使用方法について説明する。
図９は、携帯機器用コイルアンテナアダプタの外観を示す図である。携帯機器用コイルアンテナアダプタ１４は、アダプタ内にアンテナコイル１４１を有し、差込みプラグ１４２により、携帯機器１のプラグ穴１７に差し込んで使用するようになっている。当該アダプタを改札ゲート等にかざすことで非接触交信がなされる。コイルアンテナアダプタの形状は図示のものに限らず、携帯端末の折り畳みカバー内に形成するようなことも当業者が自由に実施できる程度のことに過ぎない。
【００２７】
図１０は、改札ゲートで携帯機器を使用する状況を示す図である。
ＩＣカード代替機能を有する携帯機器１、例えば第１実施形態の携帯機器を、交通機関の改札ゲート７に接近させてかざすと改札ゲートの受信部８が携帯機器１の電波を受信して扉９の開閉が行われることになる。企業内のドアゲート等の場合も同様の使い方が可能である。
【００２８】
以上のように、本発明のＩＣカード代替機能を有する携帯機器は、携帯機器に装着されたＵＩＭと外部装置が直接交信するため、ユーザーは携帯機器のキーボタン操作などが不要となる利便性がある。
なお、以上の実施形態の説明においては、主として携帯電話機の形状を参照して説明しているが、本発明は携帯電話機に限定されるものではなく、ＰＤＡなどの携帯端末でも同一の効果が得られることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
従来、携帯電話システムとしての周波数帯とＩＣカードシステムとしての周波数帯が異なるため、ＵＩＭ搭載の携帯電話であっても、今日の非接触ＩＣカードシステムのインフラには適用できなかった。
本発明により、常時携帯することが多くなった携帯機器を非接触ＩＣカードの代替として使用することが可能となる。
本発明では、既存ＩＣカードシステムのインフラをそのまま利用できるので、新たな設備投資（赤外線通信やブルートゥース無線通信の設備投資）を必要としない。
【００３０】
ＵＩＭは携帯電話のＳＩＭ（加入者識別素子）の機能に加えて、非接触ＩＣカードのアプリケーション機能を搭載するだけで使用可能になる。
また、ＪａｖａｃａｒｄベースのＵＩＭであれば、アプリケーションの追加だけであってもよい。
また、さらに複数種のＵＩＭを備える携帯機器であてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣカード代替機能を有する携帯機器の第１実施形態を説明する図である。
【図２】同第２実施形態を説明する図である。
【図３】同第３実施形態を説明する図である。
【図４】ＵＩＭの接触端子板を示す図である。
【図５】ＩＣチップのボンディングワイヤに沿う断面を示す図である。
【図６】非接触・接触両用ＩＣモジュールをＵＩＭに装着した状態を示す図である。
【図７】ＵＩＭの接触端子板の他の例を示す図である。
【図８】携帯機器のＵＩＭコネクタ部の例を示す図である。
【図９】携帯機器用コイルアンテナアダプタの外観を示す図である。
【図１０】改札ゲートで携帯機器を使用する状況を示す図である。
【符号の説明】
１ 携帯機器
２ ＵＩＭ（携帯機器用モジュール）
３ ＩＣチップ
４ ＩＣモジュール
５ 凹部
６ 導電性接着剤
７ 改札ゲート
８ 受信部
９ 扉
１１ アンテナコイル
１２ 函体
１３ アンテナコイル
１４ コイルアンテナアダプタ
１５ 部材
１６ ロッドアンテナ
１７ プラグ穴
１８ 端子
１９ コネクタ部
２１ アンテナコイル
２２ 接触端子板
２３ 切り欠き
２４，２５ アンテナコイル接続用端子板
２６ ワイヤボンディング基板側パッド
２７ ボンディングワイヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカード代替機能を有する携帯機器に関する。
詳しくは、携帯電話機等の携帯機器でありながら、交通機関用ゲートパスとしてあるいはプリペイドシステム用途として非接触ＩＣカード同様にして使用できる携帯機器に関する。
【０００２】
【従来技術】
携帯電話機などによるＩＤカードシステムの実用化が言われているが、その通信方式として、赤外線通信方式によるものとブルートゥース（Bluetooth ）無線方式が提案されている。
一方、コイルアンテナによる非接触ＩＣカードを使用した交通機関ゲートシステム、ＩＤカードシステムなどのインフラ（Infrastructure）が整いつつあり、一部実用化もされている。これらは、ＩＳＯ１４４４３規格に準拠した通信方式が一般的である。
【０００３】
ところが、赤外線通信方式やブルートゥース無線方式の場合は、新たなリーダライタの設備投資が必要となるため、非効率となる問題がある。
同じ無線技術でも、ブルートゥース等はその周波数を２．４５ＧＨｚ帯を使用し、５ｍｍ角のチップアンテナなどを携帯電話などに組み込み小型化できる。
ＩＣカードはＩＳＯ１４４４３規格でその周波数帯は１３．５６ＭＨｚであって、コイルアンテナが使われており薄型化を達成している。しかし、この２つの技術を１つにすることができず、ＩＣカードシステムのインフラに携帯電話を適合させることができない問題があった。
携帯電話機にＩＣカード装着用スロットを設ける技術もあるが、携帯電話機が大型化したり機構が複雑化する問題がある。また、ＩＣカード自体の読み書きが目的であって外部装置との交信を目的とするものではない。
なお、携帯電話自体の周波数帯は８００ＭＨｚ、１．５６ＧＨｚ、２ＧＨｚであり、携帯電話自体も非接触ＩＣカードのインフラには適合していない。
【０００４】
一方近年、携帯電話には小型のＵＩＭ、ＳＩＭやＵＳＩＭカードと呼ばれるセキュリティＩＤモジュールが組み込まれてきている。日本でも最新の携帯電話には組み込まれて既に実用化されている。
ＵＩＭ（User Identity Module) は携帯電話会社が発行する契約者情報を記録したＩＣカードであって、携帯電話機に組み込んで利用者の識別等に使用する。
これは同様の機能をを持つＳＩＭ(Subscriber Identity Module)から機能拡張が行われたもので、契約者情報以外に電話帳などのプライベート情報やクレジット決済用の個人識別情報などを暗号化して登録することが可能となっている。
ＳＩＭをベースにしていることからＵＳＩＭ（Universal SIM)と呼ばれることもある。
ＳＩＭはＧＳＭ携帯電話サービスの利用を目的とするが、ＵＩＭは、例えば、アメリカのｃｄｍａ２０００携帯電話機に差し込んで国際ローミングサービスを受けるといった使用方法が考えられている。
【０００５】
携帯電話を利用した取引システムとして、特開2002−150236号公報などの提案があるが、同公報によれば、携帯端末を持つこととＩＣカード用カード収納具の双方を所持することが必要になり操作が煩雑となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は新たなインフラを開発することなく携帯電話機のような携帯端末を使用した無線通信取引を広範に可能とすべく、既存インフラに適合し、交通機関ゲートシステムや金融機関決済が可能なＩＣカード代替機能を有する携帯機器を提供することを着想し本発明の完成に至ったものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨の第１は、集積化した制御回路とメモリーおよび接触端子板を有する携帯機器用モジュールが携帯機器内に取り外し可能に装着されていると共に、当該携帯機器用モジュールの接触端子板と接続するアンテナコイルが携帯機器の函体外縁に沿って設けられている携帯機器において、当該携帯機器のアンテナコイルを介して携帯機器用モジュールが外部装置と非接触交信することを特徴とするＩＣカード代替機能を有する携帯機器、にある。
【０００８】
上記において、携帯機器用モジュールがＩＳＯ７８１６に準拠した端子機能の接触端子板を有し、当該接触端子板のＲＦＵ端子を介して、携帯機器内のアンテナコイルがＩＣチップの非接触通信機能部に接続している、ようにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明はＩＣカード代替機能を有する携帯機器に関する発明であるが、まず、本発明に使用する携帯機器用モジュールから説明することとする。
本発明に使用する携帯機器用モジュールは、前述したＵＩＭやＳＩＭまたはＵＳＩＭであって非接触型または非接触・接触両用のＩＣチップを有するものを使用するか、または一部の実施形態では、こられにさらにアンテナコイルを設けて非接触通信機能を持たせたものを使用することに特徴がある。
従来のＵＩＭ（以下、ＵＩＭにＳＩＭとＵＳＩＭを含めた携帯機器用モジュールを「ＵＩＭ」と総称して説明する。）は、接触式であって携帯端末の端子間と端子板を介して交信している。
【００１１】
また、本発明に使用する携帯機器用モジュールは、本来の契約者情報やクレジット決済用の個人識別情報などの他に、交通機関用途等を兼ねる場合には、それらの前払い金額や有効期間、区間等の情報を別途に備える必要がある。
あるいは本来の契約者情報等用途のＵＩＭとは別途に交通機関用途等専用の携帯機器用モジュールを備えるものであってもよい。
本発明の携帯機器用モジュールの具体例は、ＵＩＭであるが、ＵＩＭはＩＣカードとも呼ばれるので特許請求の範囲は、いわゆるＩＣカードを含む広い概念として用いられている。
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明することとする。
図１は、ＩＣカード代替機能を有する携帯機器の第１実施形態を説明する図であって、図１（Ａ）は全体図、図１（Ｂ）は携帯機器側のアンテナコイル部を示す図である。
図２は、同第２実施形態を説明する図、図３は、同第３実施形態を説明する図である。
【００１３】
図１（Ａ）のように、第１実施形態では携帯機器１にＵＩＭ２が装着されていて、ＵＩＭ２にアンテナコイル２１が形成されていると共に、携帯機器１側にもアンテナコイル２１と電磁結合するようにアンテナコイル１１が形成されている。アンテナコイル１１はブースターコイルの役割を果たすもので、これによりＵＩＭとの通信距離が長くなり、水平方向の位置ズレに対しても通信が保たれ易くなる。この場合のアンテナコイル１１は、携帯機器の配線や金属材料の無い部分であって、アンテナコイル２１の外周域にあってできるだけ接近した平面に形成するのが通信を確実にし交信距離を大きくできる。
なお、携帯機器１より突出するロッドアンテナ１６は電話通信等に使用するもので、ＵＩＭの非接触通信に使用するものではない。
【００１４】
アンテナコイル１１は、図１（Ｂ）のように、最外周の線パターン１１ａと最内周の線パターン１１ｃとの間に、１または複数の線パターン１１ｂを有する。
最外周の線パターン１１ａと最内周の線パターン１１ｃとは、部材１５を介して接続されている。部材１５は、例えばＩＣチップ、コンデンサ等により構成され、また、当該ＩＣチップにコンデンサパターンを形成してもよい。コンデンサパターンの場合は共振周波数の調整が可能である。
ＵＩＭ２の接触端子板２２は、ＵＩＭが非接触通信ためだけのものであれば必須ではないが、図１では接触端子板を備える実施形態が図示されている。
【００１５】
図２のように、本発明の第２実施形態では携帯機器１にＵＩＭ２が装着されているが、ＵＩＭ２にはアンテナコイルが無く、ＵＩＭ２の接触端子板２２を介して携帯機器の函体１２の外縁に沿って形成された捲線状アンテナコイル１３と接続している。第２実施形態では、このアンテナコイル１３により外部装置との交信が行われる。アンテナコイル１３は捲線に限らずプリント配線等であっても勿論構わない。アンテナコイル１３はできる限り函体の外周内側に沿った形で形成するのが好ましい。また、バッテリーや回路部品がアンテナと平面的に重なってしまえばしまうほど、非接触通信のためには阻害となる。
後述するが、ＵＩＭと携帯機器との接続は接点Ａ１，Ａ２により行われる。
【００１６】
図３のように、第３実施形態では携帯機器１にＵＩＭ２が装着されているが、ＵＩＭ２にはアンテナコイルが無く、携帯機器自体にもアンテナコイルを有しないが、ＵＩＭの接触端子板２２を介して携帯機器の函体１２の頭部（またはその他の部分）に装着するコイルアンテナアダプタ１４を有している。
コイルアンテナアダプタ１４は捲線状アンテナコイル１４１を内蔵する別函体として形成され、携帯機器のアンテナモジュール接続端子（プラグ穴）に差し込んで使用される。第３実施形態では、このアンテナコイルアダプタ１４により外部装置との交信が行われる。ＵＩＭと携帯機器との接続は、第２実施形態の場合と同様に接点Ａ１，Ａ２により行われる。
【００１７】
これらの実施形態では、例えば携帯機器が交通機関用途のＵＩＭを有する場合は、携帯機器１自体に対しては特別の操作をしなくても、通常の非接触ＩＣカードのように携帯機器をゲートに近づけてかざすだけで、ＵＩＭが交通機関の改札ゲートと交信してゲートの開閉動作に作用することになる。
したがって、本発明の外部装置とは、交通機関の改札ゲートや企業内でのドアゲート、小売店のでのレジの端末非接触ＩＣカード用リーダライタ、または自動販売機に設けられた非接触ＩＣカード用リーダライタ等の非接触リーダライタによる作動装置をいうことになる。
【００１８】
図１〜図３に図示のように、ＵＩＭ２は、長さが２５ｍｍ、幅が１５ｍｍ程度の形状にされ、厚みは１．０ｍｍ以内の均一な薄板状のものである。
外観構成は、一般的なＵＩＭと異なるものでなく、表面に接触端子板２２を有し、端子板にはモジュール化されたＩＣチップが装着されている。
ＩＣチップは少なくとも非接触通信機能を有していて、非接触・接触両用機能を有するものが好適に使用できる。端子板の端子配置や大きさは一般のＩＣカード規格およびＧＳＭ（Global System for Mobile Communications)に準じたものである。
ＵＩＭの基体も一般のＩＣカードと同様にプラスチック材料から構成されている。矩形状のＵＩＭの一端隅角部に切り欠き２３が設けられているのは、携帯機器に装着する際の位置合わせの整合のためである。
【００１９】
ＵＩＭ２がアンテナコイルを有する場合は、図１のようにモジュール基体内にコイルが形成される。アンテナは細線の捲線であっても、エッチング形成したものでも、プリント配線であっても良いが、一般的には、コアシートに金属シートを積層した材料をエッチングしてアンテナコイルにする場合が多い。
アンテナコイル２１は、モジュール基体内を数ターンとなるように形成する。その両端部は端子板を有する場合は、ＩＣモジュール背面の接続端子板を介してＩＣチップに接続するようにされている。
【００２０】
図４は、ＵＩＭの接触端子板を示す図で、図４（Ａ）は、端子板表面図、図４（Ｂ）は、端子板背面の配線関係を示す図である。実際には配線部は樹脂モールドされているが、モールド樹脂を透視した状態を示している。
図５は、ＩＣチップのボンディングワイヤに沿う断面を示す図で、樹脂モールド前の状態である。図６は、非接触・接触両用ＩＣモジュールをＵＩＭに装着した状態を示す図である。
【００２１】
ＵＩＭの接触端子板２２表面は、通常ＩＳＯ７８１６規格に準拠した端子機能になっていて、図４（Ａ）のようにＣ１〜Ｃ８の８端子を持っている。
Ｃ１はＶｃｃ、Ｃ２はＲＳＴ、Ｃ３はＣＬＫ、Ｃ５はＧＮＤ、Ｃ６はＶｐｐ、Ｃ７はＩ／Ｏ用、Ｃ４，Ｃ８端子は、ＲＦＵ（リザーブ；Reserved for Future Use) となっている。Ｖｐｐ（可変供給電圧）も実際には使用していない。
ＵＩＭに使用可能なＩＣチップとして、最新のものは接触、非接触の両方のＩ／Ｆをもつものが登場している。携帯機器側には、このモジュールと接続するための端子として最低５つの端子が必要となる。
【００２２】
図４（Ｂ）のように、接触端子板の背面にはアンテナコイル接続用端子板２４，２５を設ける。ＵＩＭの基体内にアンテナコイルを設ける場合は、埋設したアンテナコイルとアンテナコイル接続用端子板２４，２５間を導電性接着剤等により接続して導通をとる。これらの技術は非接触・接触両用ＩＣカードの製造上で採用されている技術である。
図４（Ｂ）において斜線のハッチングを施した部分は、金属材料で形成した導通部分であって、アンテナコイル接続用端子板はＣ２，Ｃ３とＣ６，Ｃ７の背面を利用して形成されていて、Ｃ４，Ｃ８端子の背面を通り末端はワイヤボンディングによりＩＣチップ３の非接触通信機能部に接続するようにされている。
表面側接触端子に接続するＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７端子は、端子基材に開けた開口を通じて、ワイヤボンディング基板側パッド２６により表面側金属板に導通している。
【００２３】
図５のように、ＩＣチップ３は端子基材にダイボンディグされ、ＩＣチップのパッドとワイヤボンディング基板側パッド２６間はボンディングワイヤ２７により接続されている。
図６のように、非接触・接触両用ＩＣモジュールをＵＩＭに装着する場合は、ＩＣモジュール４を装着する凹部５をアンテナコイル２１の面が現われるように掘削した後、ＩＣモジュール４を装着する。この際、基板の下面に形成されているアンテナコイル接続用端子板２４，２５は、導電性接着剤（または接着シート）６によりＵＩＭのアンテナコイル２１に接続される。
【００２４】
図７は、ＵＩＭの接触端子板の他の例を示す図で、図７（Ａ）は、端子板表面図、図７（Ｂ）は、端子板背面の配線関係を示す図である。実際には配線部は樹脂モールドされているのは、図４の場合と同様である。
この接触端子板の場合は、第２および第３実施形態におけるＩＣカード代替機能を有する携帯機器に使用される。端子板表面は図４の場合と同一に現われる。図４との相違点は、図７（Ｂ）に見られるように、表面側のＣ４，Ｃ８のＲＦＵ端子を利用して、携帯機器１のアンテナコイル１３（図２）が、ＩＣチップ３の非接触通信機能部のパッドＡ１，Ａ２に接続するようにされていることにある。
【００２５】
図８は、携帯機器のＵＩＭコネクタ部の例を示す図である。図８（Ａ）は表面側、図８（Ｂ）は裏面側を示している。
ＵＩＭ２は、ＵＩＭコネクタ部１９の中にスライドして挿入できるようにされていて、ＵＩＭの接触端子板２２が、コネクタ部の端子１８に接触するようにされている。コネクタ部の背面には、図８（Ｂ）のように、プリント回路が設けられていて、携帯機器の各機能部に接続されるようにされている。この端子は前記のように、Ａ１，Ａ２端子を除いて最低限５つの端子が必要となる。
ＵＩＭの非接触通信のためには、Ａ１とＡ２の端子が携帯機器内のアンテナコイルまたはコイルアンテナアダプタに接続されれば良いことになる。
【００２６】
次に、携帯機器用コイルアンテナアダプタの使用方法について説明する。
図９は、携帯機器用コイルアンテナアダプタの外観を示す図である。携帯機器用コイルアンテナアダプタ１４は、アダプタ内にアンテナコイル１４１を有し、差込みプラグ１４２により、携帯機器１のプラグ穴１７に差し込んで使用するようになっている。当該アダプタを改札ゲート等にかざすことで非接触交信がなされる。コイルアンテナアダプタの形状は図示のものに限らず、携帯端末の折り畳みカバー内に形成するようなことも当業者が自由に実施できる程度のことに過ぎない。
【００２７】
図１０は、改札ゲートで携帯機器を使用する状況を示す図である。
ＩＣカード代替機能を有する携帯機器１、例えば第１実施形態の携帯機器を、交通機関の改札ゲート７に接近させてかざすと改札ゲートの受信部８が携帯機器１の電波を受信して扉９の開閉が行われることになる。企業内のドアゲート等の場合も同様の使い方が可能である。
【００２８】
以上のように、本発明のＩＣカード代替機能を有する携帯機器は、携帯機器に装着されたＵＩＭと外部装置が直接交信するため、ユーザーは携帯機器のキーボタン操作などが不要となる利便性がある。
なお、以上の実施形態の説明においては、主として携帯電話機の形状を参照して説明しているが、本発明は携帯電話機に限定されるものではなく、ＰＤＡなどの携帯端末でも同一の効果が得られることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
従来、携帯電話システムとしての周波数帯とＩＣカードシステムとしての周波数帯が異なるため、ＵＩＭ搭載の携帯電話であっても、今日の非接触ＩＣカードシステムのインフラには適用できなかった。
本発明により、常時携帯することが多くなった携帯機器を非接触ＩＣカードの代替として使用することが可能となる。
本発明では、既存ＩＣカードシステムのインフラをそのまま利用できるので、新たな設備投資（赤外線通信やブルートゥース無線通信の設備投資）を必要としない。
【００３０】
ＵＩＭは携帯電話のＳＩＭ（加入者識別素子）の機能に加えて、非接触ＩＣカードのアプリケーション機能を搭載するだけで使用可能になる。
また、ＪａｖａｃａｒｄベースのＵＩＭであれば、アプリケーションの追加だけであってもよい。
また、さらに複数種のＵＩＭを備える携帯機器であてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣカード代替機能を有する携帯機器の第１実施形態を説明する図である。
【図２】同第２実施形態を説明する図である。
【図３】同第３実施形態を説明する図である。
【図４】ＵＩＭの接触端子板を示す図である。
【図５】ＩＣチップのボンディングワイヤに沿う断面を示す図である。
【図６】非接触・接触両用ＩＣモジュールをＵＩＭに装着した状態を示す図である。
【図７】ＵＩＭの接触端子板の他の例を示す図である。
【図８】携帯機器のＵＩＭコネクタ部の例を示す図である。
【図９】携帯機器用コイルアンテナアダプタの外観を示す図である。
【図１０】改札ゲートで携帯機器を使用する状況を示す図である。
【符号の説明】
１ 携帯機器
２ ＵＩＭ（携帯機器用モジュール）
３ ＩＣチップ
４ ＩＣモジュール
５ 凹部
６ 導電性接着剤
７ 改札ゲート
８ 受信部
９ 扉
１１ アンテナコイル
１２ 函体
１３ アンテナコイル
１４ コイルアンテナアダプタ
１５ 部材
１６ ロッドアンテナ
１７ プラグ穴
１８ 端子
１９ コネクタ部
２１ アンテナコイル
２２ 接触端子板
２３ 切り欠き
２４，２５ アンテナコイル接続用端子板
２６ ワイヤボンディング基板側パッド
２７ ボンディングワイヤ
Claims (2)
- 集積化した制御回路とメモリーおよび接触端子板を有する携帯機器用モジュールが携帯機器内に取り外し可能に装着されていると共に、当該携帯機器用モジュールの接触端子板と接続するアンテナコイルが携帯機器の函体外縁に沿って設けられている携帯機器において、当該携帯機器のアンテナコイルを介して携帯機器用モジュールが外部装置と非接触交信することを特徴とするＩＣカード代替機能を有する携帯機器。
- 携帯機器用モジュールがＩＳＯ７８１６に準拠した端子機能の接触端子板を有し、当該接触端子板のＲＦＵ端子を介して、携帯機器内のアンテナコイルがＩＣチップの非接触通信機能部に接続していることを特徴とする請求項１記載のＩＣカード代替機能を有する携帯機器。
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