JP5781725B2 - 磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドを備えるカードリーダ - Google Patents

Description

本発明は、カードに記録された磁気データを読み取るための磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドを備えるカードリーダに関する。

従来、カードに記録された磁気データを読み取るカードリーダが広く利用されている。この種のカードリーダでは、たとえば、カードが通過するカード通過路に配置された磁気ヘッドによって、カードに記録された磁気データが読み取られている。また、カードリーダが利用される業界においては、従来、犯罪者が磁気ヘッドに信号線を取り付け、カードの磁気情報を不正に取得するいわゆるスキミングが大きな問題となっている。

そこで、従来、このスキミングを防止することが可能な磁気ヘッドが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の磁気ヘッドでは、磁気ヘッドの本体を構成するコイルからの出力信号に基づいてカードに記録されている磁気データを復調する復調回路と、復調回路によって復調された磁気情報を所定の暗号化関数と鍵データとによって暗号化する暗号化回路とが実装された制御部が、磁気ヘッドの本体とともに磁気ヘッドのケースの中に収納されている。そのため、この磁気ヘッドからは、暗号化された磁気情報が出力される。したがって、この磁気ヘッドを用いれば、磁気ヘッドに取り付けられた信号線からカードの磁気情報が不正に取得されるスキミングを防止することが可能になる。

特開２００１−１４３２１３号公報

上述のように、特許文献１に記載の磁気ヘッドを用いれば、スキミングを防止することが可能である。しかしながら、この磁気ヘッドでは、復調回路と暗号化回路とが実装された制御部がケースの中に収納されているため、磁気ヘッドが大型化する。

そこで、本発明の課題は、カードの磁気情報の不正取得を防止することが可能で、かつ、小型化が可能な磁気ヘッドを提供することにある。また、本発明の課題は、この磁気ヘッドを備えるカードリーダを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の磁気ヘッドは、カードに記録された磁気データを読み取るための磁気ギャップが形成されるコアと、コアに巻回されるコイルと、コイルの端部が接続される端子と、端子から出力されるアナログ状の出力信号を復調してデジタル状の復調信号を生成する復調用電子部品および復調信号を暗号化して暗号化信号を生成する暗号化用電子部品が実装される基板と、復調用電子部品と端子とを電気的に接続するケーブルと、コア、コイル、端子およびケーブルが収納されるケース体とを備え、復調用電子部品は、基板の一方の面に実装され、暗号化用電子部品は、基板の他方の面に実装され、基板は、復調用電子部品がケース体の内部に配置されるとともに、暗号化用電子部品がケース体の外部に配置されるように、ケース体に固定され、暗号化用電子部品を基板に電気的に接続するための電極は、暗号化用電子部品の、基板への実装面内に配置され、基板の厚さ方向から見たときに、復調用電子部品は、暗号化用電子部品の外形の中に入っており、絶縁層と導体層とが交互に積層された多層基板である基板の、復調用電子部品と暗号化用電子部品とを電気的に接続する導体パターンは、基板の厚さ方向から見たときに、暗号化用電子部品の外形の中に入っていることを特徴とする。

本発明の磁気ヘッドでは、コアに巻回されるコイルと、コイルの端部が接続される端子と、端子から出力される出力信号を復調して復調信号を生成する復調用電子部品と、復調用電子部品と端子とを電気的に接続するケーブルとが磁気ヘッドのケース体の内部に配置されている。そのため、ケース体から基板を取り外したり、ケース体に穴をあけたりしなければ、犯罪者が暗号化前の信号を不正に取得することは困難になる。したがって、本発明では、犯罪者によるカードの磁気情報の不正取得を防止することが可能になる。また、本発明では、暗号化用電子部品がケース体の外部に配置されているため、暗号化用電子部品がケース体の内部に配置されている場合と比較して、ケース体を小型化することが可能になる。したがって、本発明では、磁気ヘッドを小型化することが可能になる。

また、本発明では、暗号化用電子部品を基板に電気的に接続するための電極は、暗号化用電子部品の、基板への実装面内に配置されているため、暗号化用電子部品がケース体の外部に配置されていても、犯罪者が暗号化用電子部品の電極に信号線を取り付けることは困難になる。したがって、犯罪者が暗号化前の復調信号を不正に取得することは困難になる。この場合には、暗号化用電子部品は、実装面に略半球状の複数の電極が配置されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の電子部品であることが好ましい。

また、本発明では、基板は、絶縁層と導体層とが交互に積層された多層基板であり、基板の、復調用電子部品と暗号化用電子部品とを電気的に接続する導体パターンは、基板の厚さ方向から見たときに、暗号化用電子部品の外形の中に入っているため、暗号化用電子部品がケース体の外部に配置されていても、復調用電子部品と暗号化用電子部品とを電気的に接続する導体パターンから暗号化前の復調信号を取り出すことは困難になる。すなわち、犯罪者が暗号化前の復調信号を不正に取得することは困難になる。

本発明において、暗号化用電子部品および基板の他方の面は、樹脂で覆われていることが好ましい。このように構成すると、犯罪者が暗号化用電子部品の電極に信号線を取り付けること、および、基板の他方の面から暗号化前の復調信号を取り出すことは困難になる。したがって、犯罪者が暗号化前の復調信号を不正に取得することは一層困難になる。

本発明において、ケース体の内部には、樹脂が充填されていることが好ましい。このように構成すると、犯罪者がケース体から基板をむりやりに取り外せば、ケーブルが断線したり、復調用電子部品が破損したりする。したがって、犯罪者がケース体から基板を取り外したとしても、暗号化前の信号を不正に取得することは困難になる。

また、この場合には、ケーブルは、ケース体の内周面に接触しないようにケース体の内部で引き回されていることが好ましい。このように構成すると、犯罪者がケース体に穴をあけたとしても、ケース体内のケーブルを容易に見つけることができない。したがって、犯罪者がケース体に穴をあけたとしても、ケーブルから暗号化前の信号を不正に取得することは困難になる。

本発明の磁気ヘッドは、カードリーダに用いることができる。このカードリーダでは、犯罪者によるカードの磁気情報の不正取得を防止することが可能になる。また、このカードリーダでは、磁気ヘッドを小型化することが可能になるため、カードリーダを小型化することが可能になる。

以上のように、本発明では、カードの磁気情報の不正取得を防止することが可能で、かつ、磁気ヘッドの小型化が可能になる。

本発明の実施の形態にかかるカードリーダの分解斜視図である。 図１に示す磁気ヘッドの斜視図である。 図２のＥ−Ｅ断面の断面図である。 図２に示す磁気ヘッドから樹脂を取り除いた状態を示す斜視図である。 図２に示す磁気ヘッドの、ケース体に基板を固定する前の状態を示す斜視図である。 図２に示す基板の厚さ方向から復調ＩＣとＣＰＵとの配置関係を説明するための平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（カードリーダの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるカードリーダ１の分解斜視図である。

本形態のカードリーダ１は、ユーザが手動でカード２を操作して、カード２に記録された磁気データを読み取るための装置である。具体的には、カードリーダ１は、カードリーダ１の中にカード２を差し込む際、または、カードリーダ１の中に差し込まれたカード２を引き抜く際にカード２の磁気データを読み取るいわゆるディップ式のカードリーダである。このカードリーダ１は、たとえば、無人またはセルフサービス方式のガソリンスタンドの給油装置に搭載されて使用される。

カード２は、たとえば、厚さが０．７〜０．８ｍｍ程度の矩形状の塩化ビニール製のカードである。このカード２には、磁気データが記録される磁気ストライプ２ａが形成されている。なお、カード２は、厚さが０．１８〜０．３６ｍｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）カードや、所定の厚さの紙カード等であっても良い。

カードリーダ１は、カード２が通過するカード通過路を挟んで対向配置される２個の磁気ヘッド３を備えている（図１では、一方の磁気ヘッド３は、図示省略）。そのため、このカードリーダ１では、カード２がどちら向きで挿入されてもカード２の磁気データを読み取ることが可能となっている。以下、磁気ヘッド３の構成を説明する。

（磁気ヘッドの構成）
図２は、図１に示す磁気ヘッド３の斜視図である。図３は、図２のＥ−Ｅ断面の断面図である。図４は、図２に示す磁気ヘッド３から樹脂１６を取り除いた状態を示す斜視図である。図５は、図２に示す磁気ヘッド３の、ケース体１１に基板８を固定する前の状態を示す斜視図である。図６は、図２に示す基板８の厚さ方向から復調ＩＣ６とＣＰＵ７との配置関係を説明するための平面図である。

磁気ヘッド３は、カード２の磁気ストライプ２ａに形成される３トラックの磁気データの読取が可能な３チャンネル型の磁気ヘッドである。この磁気ヘッド３は、磁気データを読み取るための磁気ギャップが形成されるコア（図示省略）と、このコアに巻回されるコイル（図示省略）と、このコイルの端部が接続される端子５とを備えている。

また、磁気ヘッド３は、復調ＩＣ６およびＣＰＵ７が実装される基板８と、端子５と復調ＩＣ６とを電気的に接続するケーブルとしてのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）９と、基板８から引き出されるリード線１０とを備えている。コア、コイル、端子５およびＦＰＣ９は、磁気ヘッド３のケース体１１の中に収納されている。

コアは、図３における磁気ヘッド３の下端に磁気ギャップが配置されるように、ケース体１１に固定されている。図３におけるケース体１１の下面には、コアを配置するための配置孔（図示省略）が形成されている。

復調ＩＣ６は、端子５から出力されるアナログ状の出力信号を復調してデジタル状の復調信号を生成する機能を果たしている。すなわち、本形態の復調ＩＣ６は、端子５から出力されるアナログ状の出力信号を復調してデジタル状の復調信号を生成する復調用電子部品である。この復調ＩＣ６は、扁平な直方体状に形成されている。

ＣＰＵ７は、所定の暗号化関数と鍵データとによって復調信号を暗号化して暗号化信号を生成する機能を果たしている。すなわち、本形態のＣＰＵ７は、復調信号を暗号化して暗号化信号を生成する暗号化用電子部品である。このＣＰＵ７は、扁平な直方体状に形成されている。本形態では、扁平方向（図３の上下方向）から見たときのＣＰＵ７の外形は、扁平方向から見たときの復調ＩＣ６の外形よりも大きくなっている。

ＣＰＵ７の、基板８への実装面７ａには、ＣＰＵ７を基板８へ電気的に接続するための複数の電極（図示省略）が配置されている。具体的には、ＣＰＵ７の実装面７ａには、略半球状に形成された半田ボール（半田バンプ）が格子状に配列されている。すなわち、本形態のＣＰＵ７は、基板８への実装面７ａに複数の半田ボールが配置されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の電子部品である。

復調ＩＣ６は、基板８の一方の面（図３における下面）８ａに実装されている。一方、ＣＰＵ７は、基板８の他方の面（図３における上面）８ｂに実装されている。すなわち、復調ＩＣ６とＣＰＵ７とはそれぞれ、基板８の異なる面に実装されている。また、本形態では、図６に示すように、基板８の厚さ方向（図３の上下方向）から見たときに、ＣＰＵ７の外形の中に復調ＩＣ６が入るように、復調ＩＣ６およびＣＰＵ７が基板８に実装されている。すなわち、図３の上下方向において、復調ＩＣ６の全体がＣＰＵ７と重なるように、復調ＩＣ６およびＣＰＵ７が基板８に実装されている。

基板８は、図示を省略する絶縁層と導体層とが交互に積層された多層基板である。たとえば、基板８は、４層基板である。本形態では、基板８の、復調ＩＣ６とＣＰＵ７とを電気的に接続する導体パターン（図示省略）は、基板８の厚さ方向から見たときに、ＣＰＵ７の外形の中に入るように、引き回されている。すなわち、本形態では、基板８の、復調ＩＣ６とＣＰＵ７とを電気的に接続する導体パターンは、図３におけるＣＰＵ７の下側に形成されている。

基板８は、図３におけるケース体１１の上端に固定されている。具体的には、復調ＩＣ６がケース体１１の内部に配置されるとともに、ＣＰＵ７がケース体１１の外部に配置されるように、基板８は、ケース体１１に固定されている。

リード線１０の端部は、図４に示すように、基板８の一方の面８ａから他方の面８ｂに向かって挿通されている。このリード線１０の端部は、基板８の他方の面８ｂに形成される固定用のパターン（図示省略）に半田付けされて固定されており、基板８内の導体パータン（図示省略）を介してＣＰＵ７に接続されている。

ケース体１１の内部には、図３に示すように、樹脂１５が充填されている。樹脂１５は、たとえば、不透明なエポキシ系の樹脂であり、基板８をケース体１１に固定する機能も果たしている。また、基板８の他方の面８ｂおよびＣＰＵ７の全体は、図２に示すように、樹脂１６によって覆われている。すなわち、基板８の他方の面８ｂおよびＣＰＵ７の全体は、樹脂１６によって封止されている。樹脂１６は、たとえば、不透明なエポキシ系の樹脂である。

上述のように、ＦＰＣ９は、ケース体１１の中に収納されている。このＦＰＣ９は、ケース体１１の内周面に接触しないようにケース体１１の内部で引き回されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ＣＰＵ７がケース体１１の外部に配置されている。そのため、本形態では、ケース体１１の内部にＣＰＵ７が配置されている場合と比較して、ケース体１１を小型化することが可能になる。したがって、本形態では、磁気ヘッド３を小型化することが可能になる。

本形態では、磁気ヘッド３を構成するコイル、端子５、復調ＩＣ６およびＦＰＣ９がケース体１１の内部に配置されている。そのため、ケース体１１から基板８を取り外したり、ケース体１１に穴をあけたりしなければ、犯罪者が暗号化前の信号を不正に取得することは困難である。また、本形態では、ＣＰＵ７は、ＢＧＡ型の電子部品である。そのため、ＣＰＵ７がケース体１１の外部に配置されていても、ＣＰＵ７と基板８とを電気的に接続するＣＰＵ７の電極へ犯罪者が信号線を取り付けることは困難であり、ＣＰＵ７の電極から犯罪者が暗号化前の復調信号を不正に取得することは困難である。さらに、本形態では、基板８の、復調ＩＣ６とＣＰＵ７とを電気的に接続する導体パターンは、基板８の厚さ方向から見たときに、ＣＰＵ７の外形の中に入るように、引き回されている。そのため、ＣＰＵ７がケース体１１の外部に配置されていても、基板８の導体パターンから犯罪者が暗号化前の復調信号を不正に取得することは困難である。したがって、本形態では、犯罪者によるカード２の磁気情報の不正取得を防止することが可能になる。

また、本形態では、基板８の他方の面８ｂおよびＣＰＵ７の全体は、樹脂１６によって覆われている。そのため、ＣＰＵ７がケース体１１の外部に配置されていても、ＣＰＵ７が実装される基板８の他方の面８ｂから犯罪者が暗号化前の復調信号を取り出すことは一層困難である。したがって、本形態では、犯罪者によるカード２の磁気情報の不正取得を効果的に防止することが可能になる。

本形態では、ケース体１１の内部に樹脂１５が充填されている。そのため、犯罪者がケース体１１から基板８をむりやりに取り外せば、ＦＰＣ９が断線したり、復調ＩＣ６が破損したりする。したがって、本形態では、犯罪者がケース体１１から基板８を取り外したとしても、暗号化前の信号を不正に取得することは困難である。

本形態では、ＦＰＣ９は、ケース体１１の内周面に接触しないようにケース体１１の内部で引き回されている。そのため、犯罪者がケース体１１に穴をあけたとしても、ケース体１１内のＦＰＣ９を容易に見つけることができない。したがって、本形態では、犯罪者がケース体１１に穴をあけたとしても、ＦＰＣ９から暗号化前の信号を不正に取得することは困難である。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、ＣＰＵ７は、基板８への実装面７ａに複数の半田ボールが配置されたＢＧＡ型の電子部品である。この他にもたとえば、ＣＰＵ７は、複数の平面状の電極が実装面７ａに格子状に配列されたＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の電子部品であっても良い。また、ＣＰＵ７は、先端が尖ったピン状の複数の電極が実装面７ａに格子状に配列されたＰＧＡ（Ｐｉｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の電子部品であっても良い。

上述した形態では、ＦＰＣ９によって、端子５と復調ＩＣ６とが電気的に接続されている。この他にもたとえば、リード線によって、端子５と復調ＩＣ６とが電気的に接続されても良い。

上述した形態では、磁気ヘッド３は、磁気ストライプ２ａに形成される３トラックの磁気データの読取が可能な３チャンネル型の磁気ヘッドである。この他にもたとえば、磁気ヘッド３は、磁気ストライプ２ａに形成される２トラックの磁気データの読取が可能な２チャンネル型の磁気ヘッドであっても良い。

上述した形態では、基板８の厚さ方向から見たときに、ＣＰＵ７の外形の中に復調ＩＣ６が入るように、復調ＩＣ６およびＣＰＵ７が基板８に実装されている。この他にもたとえば、基板８の厚さ方向から見たときに、ＣＰＵ７の外形から復調ＩＣ６の一部がはみ出すように、復調ＩＣ６およびＣＰＵ７が基板８に実装されても良い。

上述した形態では、カードリーダ１は、ディップ式のカードリーダである。この他にもたとえば、上述した形態の磁気ヘッド３を備えるカードリーダは、カード２の短手幅よりも浅い溝状に形成されたカード通過路に沿ってカード２を移動させながらカード２の磁気データを読み取るいわゆるスワイプ式のカードリーダであっても良い。また、上述した形態の磁気ヘッド３を備えるカードリーダは、カードの搬送機構を備えるカード搬送式のカードリーダであっても良い。

１ カードリーダ
２ カード
３ 磁気ヘッド
５ 端子
６ 復調ＩＣ（復調用電子部品）
７ ＣＰＵ（暗号化用電子部品）
７ａ 実装面
８ 基板
８ａ 一方の面
８ｂ 他方の面
９ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板、ケーブル）
１１ ケース体
１５ 樹脂
１６ 樹脂

Claims (6)

1. カードに記録された磁気データを読み取るための磁気ギャップが形成されるコアと、前記コアに巻回されるコイルと、前記コイルの端部が接続される端子と、前記端子から出力されるアナログ状の出力信号を復調してデジタル状の復調信号を生成する復調用電子部品および前記復調信号を暗号化して暗号化信号を生成する暗号化用電子部品が実装される基板と、前記復調用電子部品と前記端子とを電気的に接続するケーブルと、前記コア、前記コイル、前記端子および前記ケーブルが収納されるケース体とを備え、
   前記復調用電子部品は、前記基板の一方の面に実装され、
   前記暗号化用電子部品は、前記基板の他方の面に実装され、
   前記基板は、前記復調用電子部品が前記ケース体の内部に配置されるとともに、前記暗号化用電子部品が前記ケース体の外部に配置されるように、前記ケース体に固定され、
   前記暗号化用電子部品を前記基板に電気的に接続するための電極は、前記暗号化用電子部品の、前記基板への実装面内に配置され、
   前記基板の厚さ方向から見たときに、前記復調用電子部品は、前記暗号化用電子部品の外形の中に入っており、絶縁層と導体層とが交互に積層された多層基板である前記基板の、前記復調用電子部品と前記暗号化用電子部品とを電気的に接続する導体パターンは、前記基板の厚さ方向から見たときに、前記暗号化用電子部品の外形の中に入っていることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記暗号化用電子部品は、前記実装面に略半球状の複数の前記電極が配置されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の電子部品であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 前記暗号化用電子部品および前記基板の前記他方の面は、樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気ヘッド。
4. 前記ケース体の内部には、樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
5. 前記ケーブルは、前記ケース体の内周面に接触しないように前記ケース体の内部で引き回されていることを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッド。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の磁気ヘッドを備えることを特徴とするカードリーダ。

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