JP4256293B2 - Ｉｃカード保持具 - Google Patents

Description

本発明は、人や商品等を識別するために用いる非接触式ICカードを携帯電話機などの携帯機器に取り付けるための、ICカード保持具に関するものである。

アンテナと不揮発記憶機能を有するIC（集積回路Integrated Circuit）を備え、近接した読み取り装置からの近接電磁界あるいは電波を電力供給源として、記憶されたデータを、非接触にて、読み取り機に送信する非接触式ICタグが注目されている（特許文献１参照）。
非接触式ICタグは、一般に、RF-ID（Radio Frequency Identification）と呼ばれている。タグの形状は様々である。

図４は、カード形状の非接触式ICタグ（以下、非接触式ICカードという）の一例を示す説明図である。波線Ａ−Ａ’は、切り欠き線であって、その右側に内部構造を示す。
図中、６は非接触式ICカード、３１は半導体チップ、３２は平面コイルアンテナである。
非接触式ICカード６を持ち歩く場合、そのままでは紛失しやすい。しかし、定期入れ等に入れておけば、使用時に取り出さなければならない不便がある。
そこで、常時、持ち歩いて使用される携帯電話機の内部に、小さな非接触ICタグを組み込んだものが発表されている。
しかし、既存の携帯電話機に組み込むことはできない。また、一旦組み込むと、その取り外しや取替えが難しい。

ところで、ICカードには、電気接点を有する接触式のものもある。携帯電話機においても、「SD（Safety Digital）カード」と呼ばれる規格の接触式ICカードを装着できる機種がある。このSDカードは、携帯電話機の内部にあるメモリ用カードコネクタに装着されて使用される（特許文献３参照）。
携帯電話機のメーカは、部品メーカからメモリ用カードコネクタを購入して、プリント基板に実装している。
また、１個のICカードに、接触式と非接触式の両機能を兼ね備えるものが知られている（特許文献２参照）。
そこで、上述したSDカードに非接触式カード機能を組み込めば、非接触式ICカードを、既存の携帯電話機に、取り外し自在に組み込むことができる。

図５は、接触式非接触式両用ICカードの概要を示す模式図である。
波線Ｂ−Ｂ’は、切り欠き線であって、その下側に内部構造を示す。
図中、１３は接触式非接触式両用ICカード、４１は係止用凹部、４２は書き込み禁止用凹部、４３は接点端子である。
４４はプリント基板であって、平面コイルアンテナ４５が形成されるとともに、ICチップ４６が実装されている。実装されたプリント基板４４は、表面板と裏面板とに挟まれて一体に成形されている。
ICチップ４６は、接触式ICカードとしてのICチップと非接触式ICカードのICチップの両機能を備えているが、両者は独立して機能させることが好ましい。その場合は、別々のICチップにして実装してもよい。

接触式ICカードとして機能するときのICチップは、接点端子４３を介し、外部装置との間でデータを読み書きする。通常は、大容量のフラッシュメモリとコントローラICとに分けて実装される。
一方、非接触式ICカードとして機能するときのICチップ（スマートカードモジュール）は、平面コイルアンテナに誘起された電力を用いてICを動作させ、不揮発性メモリに記憶されたデータを読み出し、これにより近接電磁界を負荷変調したり、電磁波を変調したりして読み出し装置に送信する。

一方、携帯電話機に非接触式ICタグを組み込んだ場合、平面コイルアンテナの機能が、携帯電話機内部の配線基板やシールド部材の影響を受けやすいという問題がある。
非接触ICカードの電波特性は、アンテナの裏側に導電性金属があると、アンテナコイル面を磁力線が貫通することができないため、伝送特性が低下することが知られている。
特に、SDカードに非接触式カードの機能を組み込む方法では、アンテナの大きさがSDカードの外形によって制限されるため、十分な伝送特性（送信距離）を確保することが難しい。

上述した問題に対処するために、一般に、金属導体に貼り付けるタイプの非接触ICタグにおいては、金属導体側に高透磁率磁性材料で形成された磁性体シートを配置し、その上に平面状アンテナコイルを配置することにより、磁力線が磁性体シートを通過するようにして、伝送特性の低下を防止する方法が知られている。
高透磁率磁性材料としては、パーマロイ、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、アモルファス合金等が知られている。
上述した特許文献１でも、高透磁率磁性材料で形成された磁気吸収板をICカードに組み込んでいる。
しかし、従来の技術は、非接触式ICカード側での対策技術である。携帯機器に非接触式ICカードを組み込む場合の、伝送特性の低下を防止する具体的な装置構成についてまでは検討されていない。
特開2000-113142号公報 特開2001-216490号公報 特開2003-086296号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、平面状のコイルアンテナとICチップを備えるICカードを、導電性部材を有する携帯機器に取り付けることができ、その際、この導電性部材の影響を受けにくくした、ICカード保持具を提供することを目的とするものである。

本発明は、請求項１に記載の発明においては、プリント基板、シールド部材、充電池を含む導電性部材を有した携帯機器の筐体内部に固定的に実装されて使用されるものであり、複数の片面配置の接点端子とICチップを備え外形規格が定められた接触式ICカード、又は、平面状のコイルアンテナとICチップを備え前記接触式ICカードと外形が同じ形状の非接触式ICカード、又は、平面状のコイルアンテナおよび複数の片面配置の接点端子とICチップを備え前記接触式ICカードと外形が同じ形状の非接触式接触式両用ICカードのいずれのICカードであっても挿入口からスライドさせて装着位置に保持する、ICカード保持具であって、前記挿入口を形成し、前記携帯機器のICカード挿入口から挿入される前記ICカードの挿入側縁を案内し、前記ICカードの挿入端縁を位置決めするとともに、前記ICカードの脱落を阻止する、コの字状に配置された枠体で構成され前記プリント基板に取付けられる収容部と、該収容部を構成する前記枠体の、前記ICカードの挿入端縁を位置決めする端部に前記挿入口の方向に向けて設けられ、前記ICカードが前記複数の接点端子を備えている場合に、前記装着位置にあるICカードの複数の片面配置の接点端子にそれぞれ接触する複数の接触端子と、前記装着位置にあるICカードの片面であって前記複数の接触端子が配置されない領域と前記携帯機器の前記プリント基板の取付け面との間にあって、前記プリント基板の取付け面に配置される、高透磁率磁性体材料で形成された平板部材を有し、前記装着位置にあるICカードの他の片面側の領域は、前記収容部においても、前記携帯機器の筐体内部においても、前記導電性部材で覆われないことにより、電磁気的に開放されているものである。
従って、非接触式ICカードに内蔵された平面状コイルアンテナに鎖交する磁界は、高透磁率磁性材料で形成された部材を通るので、携帯機器内部の導電体材料の影響を受けにくい。その結果、非接触式ICカードが携帯機器に取り付けられても、十分な電磁特性（転送距離）を確保することができる。
複数の接触端子を備えているので、接触式ICカード用保持具としても機能する。その結果、携帯機器に、新たに非接触式ICカード専用の保持具を設ける必要がないので、省スペース効率が良くなる。非接触式接触式両用のICカードを保持することもできる。
ところで、複数の接点端子を備えた接触式ICカードには外形規格が定められている。例えば、「SDカード」の厚みは2.1mmと定められている。
そのため、接触式ICカードと外形が同じ形状の非接触式ICカード、または、非接触式接触式両用のICカードの側に、高透磁率磁性体材料で形成された部材を貼り合わせることは、構造上の制約が多い。これに対し、ICカード保持具側に高透磁率磁性体材料で形成された部材を設けることは、ICカード保持具側には構造上の制約が少ないので、容易に実現することができる。

本発明によれば、ICカードと導電性部材を有する携帯機器との間に、高透磁率磁性体材料で形成された部材を備えることにより、導電性部材が平面状コイルアンテナの磁束通過に影響を及ぼさなくなり、電磁特性の低下を防止できるという効果がある。

図１は、本発明と関連する具体例を示す模式図である。
この具体例の非接触式ICカード保持具５は、携帯電話機１の筐体裏面に取り付けられる。
図１（ａ）は携帯電話機１、図１（ｂ）は携帯電話機１に取り付けられた状態の非接触式ICカード保持具５、図１（ｃ）は非接触式ICカード保持具５の右側面の説明図である。
図１（ａ）において、携帯電話機１は、携帯電話用アンテナ２、電池ケース蓋３、ICカード挿入口４を有している。携帯電話機１の内部には、プリント基板、シールド部材、充電池などの導電性部材がある。

図１（ｂ），図（ｃ）において、ICカード保持具５は、基板５ａ、枠体５ｂ〜５ｄ、高透磁率磁性材料で形成されたシート状の平板部材５ｅ、粘着シート５ｆを備えている。基板５ａ、枠体５ｂ〜５ｄは、例えば、一体に成型された非導電性の合成樹脂である。高透磁率磁性材料で形成された平板部材５ｅは、基板５ａの表側に接着等の方法によって設置されている。
この高透磁率磁性材料で形成された平板部材５ｅは、図示のように、装着位置にある図４に示した非接触式ICカード６に対向する全面に設置する必要はない。図４に示した平面コイルアンテナ３２の最外周で囲まれる領域に設けたり、その一部に設けたり、その一部からさらに最外周を超える領域に拡張して設けてもよい。

基板５ａの裏側に両面接着シート５ｆが貼り付けられている。この両面接着シートにより、非接触式ICカード保持具５は、携帯電話機１の背面の、例えば、電池ケース蓋３に貼り付けられ、取り外しも可能にする。
電池ケース蓋と一体に成型されたICカード保持具５とすれば、電池ケース蓋の取付けに従って、ICカード保持具も取り付けられる。

非接触式ICカード保持具５は、図４に示した非接触ICカード６を、対向する枠体５ｂ，５ｃで形成される挿入口（スロット）からスライドさせて、装着位置に保持する。
枠体５ｂ，５ｃは、挿入される非接触ICカード６の両側縁を案内し、枠体５ｄは、挿入端縁を位置決めするとともに、枠体５ｂ〜５ｄは、基板５ａから立ち上がり、縁部が垂直に曲がっているので、非接触ICカード６の脱落を阻止する。
高透磁率磁性材料で形成された平板部材５ｅは、装着位置にある非接触ICカード６の片面（裏面）と携帯電話機１の取付け面（背面）との間に配置されている。
また、ICカード保持具５は、装着位置にある非接触ICカード６の他方の面（表面）において、導電性金属で覆わないことから、電磁気的に開放されている。
従って、非接触ICカード６に内蔵された平面コイルアンテナを通る磁力線を阻止しないので、電磁特性の低下を防止できる。

上述した具体例では、基板５ａおよび枠体５ｂ，５ｃ，５ｄの一体成型合成樹脂材によって、ICカードの収容部を構成していた。これに代えて、基板５ａが導電性金属で構成されていても良いし、合成樹脂材と導電性金属とが張り合わされていてもよい。
また、これに代えて、例えば、枠体５ｂ，５ｃ，５ｄを一体化して透明の軟質合成樹脂とし、これと、同じく軟質の合成樹脂である基板５ａとを、挿入口を除く三方で熱融着することにより、同じ機能を実現してもよい。

図２は、本発明の実施の形態を示す模式図である。
この実施の形態においては、携帯電話機１の筐体内部の構造部材（例えば、プリント基板）に表面実装されている既存の接触式ICカード（SDカード）の保持具が、非接触式ICカードの保持具を兼ねるものである。
使用可能なICカードは、複数の接点端子とICチップを備える従来の接触式ICカード、既存の接触式ICカードと外形が同じ形状の非接触式ICカード、および、図５を参照して説明した、平面状のコイルアンテナと複数の接点端子とICチップを備える非接触式接触式両用ICカード１３である。

図２（ａ）は携帯電話機１、図２（ｂ）はICカード保持具１２、図２（ｃ）はICカード保持具１２の右側面を示す説明図である。
図２（ａ）において、１１はICカード（SDカード）収容部である。図示の例では、携帯電話機１の背面寄りの右側面にICカード挿入口４を備えている。
図２（ｂ）において、この実施の形態のICカード保持具１２は、例えば、一体化成型された非導電性合成樹脂の枠体１２ａ〜１２ｃと、高透磁率磁性材料で形成されたシート状の平板部材１２ｄを備えている。枠体１２ａ〜１２ｃは、「コの字」状（Ｕ字状）に配置されている。
図５に示した接触式非接触式両用ICカード１３を、対向する枠体１２ａ，１２ｂで形成される挿入口からスライドさせて装着位置に保持する。枠体１２ａ，１２ｂは、挿入される接触式非接触式両用ICカードの１３の挿入側縁を案内し、枠体１２ｃは、挿入端縁を位置決めする。枠体１２ａ〜１２ｃは、取付け面から立ち上がり、縁部が垂直に曲がっているので、ICカード１３の脱落を阻止する。

ICカードの挿入端縁を位置決めする枠体１２ｃは、複数の接点端子を支持している。ICカード１３が装着位置にあるとき、このICカード１３の複数の接点端子に接触する複数の接触端子１２ｅが挿入口の方向に向けて設けられている。
高透磁率磁性材料で形成された平板部材１２ｄは、装着位置にあるICカード（例えば、接触式非接触式両用ICカード１３）の片面（裏面）であって、複数の接触端子１２ｅのない領域と、携帯電話機１内の構造部材の面との間に配置されている。

この高透磁率磁性材料で形成された平板部材１２ｄは、図示のように、装着位置にある図５に示した接触式非接触式両用ICカード１３に対向する全面に設置する必要はない。図５に示した平面コイルアンテナ４５の最外周で囲まれる領域に設けたり、その一部に設けたり、その一部からさらに最外周を超える領域に拡張して設けてもよい。
また、ICカード保持具１２は、装着位置にある接触式非接触式両用ICカード１３の他方の面（表面）を導電性部材で覆っていない。当然、携帯電話機１の筐体も、上述した領域において導電性部材で覆わないようにしているので、この領域は、電磁気的に開放されている。
従って、非接触ICカード６に内蔵された平面コイルアンテナを通る磁力線を阻止しないので、電磁特性の低下を防止できる。

図３は、図２に示した実施の形態を拡大して示す説明図である。
図中、図２と同様な部分には同じ符号を付している。細部の図示は省略している。
図３（ａ）は、図２に示したICカード保持具１２が携帯電話機１内のプリント基板２１に表面実装された状態を示す説明図である。枠体１２ｃに設置されている複数の接触端子１２ｅの端部は、まとめて、ハッチングを施している。
枠体１２ａの内部には、接触式非接触式両用ICカード１３の係止用凹部４１に当接して接触式非接触式両用ICカード１３を装着位置に保持し、かつ、このICカードの押圧操作によってICカードを排出する機構が設けられている。
一方、枠体１２ｂの内部には、接触式非接触式両用ICカード１３の書き込み禁止用凹部４２に当接して、接触式ICカードとして用いるときの、ICチップへの書き込みを禁止するスイッチ機構が設けられている。

枠体１２ａ〜１２ｃは、一部をカバー部材で覆われていてもよい。この場合、カバー部材で覆われることにより、はじめて、枠体１２が、接触式非接触式両用ICカード１３の挿入側縁を案内し、挿入端縁を位置決し、脱落を阻止するようにしてもよい。
その際、カバー部材は、接触式非接触式両用ICカード１３の開放側（図３では、ラベルのある表側）の周縁をＵ字状に覆うことになるので、非導電性合成樹脂を用いるのが好ましい。しかし、静電シールドの作用を持たせるためには、カバー部材を導電性金属材料で形成するのが望ましい。特に、接触式非接触式両用ICカード１３の電極端子４３のある領域、すなわち、ICカード保持具１２側の接触端子１２ｅのある領域の開放側は、導電性金属材料で覆うことが好ましい。

図３（ｂ）に示すように、枠体１２ａ〜１２ｃおよび高透磁率磁性材料で形成された平板部材１２ｄを結合した構造のものを、メモリカード用コネクタ形状のICカード保持部材１２とすることができる。機器メーカは、配線パターンが形成されたプリント基板２１にICカード保持具１２を実装すればよい。
あるいは、図３（ｃ）に示すように、高透磁率磁性材料で形成された平板部材１２ｄのないものを、メモリカード用コネクタ形状のICカード保持部材１２としてもよい。
高透磁率磁性材料で形成された平板部材１２ｄは、プリント基板２１に接着等の方法で取り付けておく。機器メーカは、このようなプリント基板２１に、高透磁率磁性材料で形成された平板部材１２ｄのないICカード保持部材１２を実装する。
後者の場合、プリント基板２１を含めて、ICカード保持部材１２ということもできる。

上述した説明では、ICカード保持具を携帯電話機の筐体表面あるいは筐体内部に取り付ける場合を具体例として説明したが、これに限らない。
例えば、PDA（Personal Digital Assistant）などの導電性部材を有する携帯機器に取り付けてもよい。

本発明と関連する具体例を示す模式図である。 本発明の実施の形態を示す模式図である。 図２に示した実施の形態を拡大して示す説明図である。 カード形状の非接触式ICカードの一例を示す説明図である。 接触式非接触式両用ICカードの概要を示す模式図である。

符号の説明

１…携帯電話機、５…ICカード保持具、６…非接触式ICカード、１１…ICカード収納部、１２…ICカード保持具、１３…接触式非接触式両用ICカード

Claims (1)

1. プリント基板、シールド部材、充電池を含む導電性部材を有した携帯機器の筐体内部に固定的に実装されて使用されるものであり、複数の片面配置の接点端子とICチップを備え外形規格が定められた接触式ICカード、又は、平面状のコイルアンテナとICチップを備え前記接触式ICカードと外形が同じ形状の非接触式ICカード、又は、平面状のコイルアンテナおよび複数の片面配置の接点端子とICチップを備え前記接触式ICカードと外形が同じ形状の非接触式接触式両用ICカードのいずれのICカードであっても挿入口からスライドさせて装着位置に保持する、ICカード保持具であって、
   前記挿入口を形成し、前記携帯機器のICカード挿入口から挿入される前記ICカードの挿入側縁を案内し、前記ICカードの挿入端縁を位置決めするとともに、前記ICカードの脱落を阻止する、コの字状に配置された枠体で構成され前記プリント基板に取付けられる収容部と、
   該収容部を構成する前記枠体の、前記ICカードの挿入端縁を位置決めする端部に前記挿入口の方向に向けて設けられ、前記ICカードが前記複数の接点端子を備えている場合に、前記装着位置にあるICカードの複数の片面配置の接点端子にそれぞれ接触する複数の接触端子と、
   前記装着位置にあるICカードの片面であって前記複数の接触端子が配置されない領域と前記携帯機器の前記プリント基板の取付け面との間にあって、前記プリント基板の取付け面に配置される、高透磁率磁性体材料で形成された平板部材を有し、
   前記装着位置にあるICカードの他の片面側の領域は、前記収容部においても、前記携帯機器の筐体内部においても、前記導電性部材で覆われないことにより、電磁気的に開放されている、
   ことを特徴とするICカード保持具。

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