JP7428958B2 - IC-equipped media - Google Patents
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Description
本開示は、IC搭載媒体に関し、より詳しくは、接触・非接触共用のデュアルインターフェイスICカードを含むIC搭載媒体に関する。 The present disclosure relates to an IC- mounted medium, and more particularly, to an IC- mounted medium including a contact/non-contact dual interface IC card.
接触通信と非接触通信の両方の機能を有するICカードのようなIC搭載媒体の利用が広がっている。そのようなICカードは接触通信及び非接触通信の両方のためのデュアルインターフェイスを有しており、接触通信によりキャッシュカードとして銀行のATMなどと接続して預金の払い出し・預け入れなどの取引を行なったりクレジットカードとしての決済を行なわせることができ、非接触通信により店舗端末と接続してICカードに搭載された電子マネーによる支払いなどの処理を行なわせることができる。デュアルインターフェイスICカードは、特に、非接触通信と接触通信の両方で、ICカード内の同じICチップ内に記憶されたデータの読み出しや書き込みを行うことができ、それらのデータを非接触通信と接触通信の両方で利用できるという高い利便性を有している。そのようなICカードは、通常、カード表面の所定の領域に接触通信用の外部接続端子が配置され、カード内部に非接触通信用のアンテナコイルが内蔵されている。ここで、外部接続端子及びアンテナコイルは、物理的に導線などを接続するか否かを問わず、共にICチップに電気的に結合する必要がある。 The use of IC-equipped media such as IC cards, which have both contact and non-contact communication functions, is expanding. Such IC cards have dual interfaces for both contact and non-contact communication, and can be used as cash cards to connect to bank ATMs and perform transactions such as withdrawals and deposits. It is possible to make payments using a credit card, and by connecting to a store terminal through contactless communication, it is possible to make payments using electronic money loaded on an IC card. Dual-interface IC cards are particularly capable of reading and writing data stored within the same IC chip within the IC card, using both contactless and contact communications, and are capable of reading and writing data stored within the same IC chip within the IC card. It is highly convenient as it can be used for both communications. Such an IC card usually has an external connection terminal for contact communication arranged in a predetermined area on the card surface, and an antenna coil for non-contact communication built inside the card. Here, both the external connection terminal and the antenna coil need to be electrically coupled to the IC chip, regardless of whether or not a conductive wire or the like is physically connected thereto.
ICチップは、外部接続端子を表面に形成したモジュール基体に搭載されたICモジュールとして製造され、ICカードの外部接続端子実装領域の辺りに形成される装着用凹部に装着されてICカードを形成することが通常である。ここで、ICモジュールにおいて、外部接続端子とICチップの接続端子とは、金属膜のエッチングや導電性ペーストの固化などで形成されたパターンによる配線により物理的に接続されることが通常である。一方、アンテナコイルも同じICチップに電気的に結合する必要があるが、従来多く用いられてきた方法は、ICカードの平面方向において、ICカード基体に導電性ペーストによるパターンでアンテナコイルを形成し、ICカードの垂直方向にはビア(孔)を形成してそこに導電性材料を充填することによって配線を形成し、ICチップと物理的に接続するというものである。しかし、ビアの形成には手間のかかる工程が必要であり、加工性に問題がある。そのため、アンテナコイルとICチップの電気的接続に、ビアを形成して物理的に接続する必要のない、電磁誘導による電気的接続などが用いられるようになってきた。電磁誘導による手法では、ICチップを搭載したICモジュールにICチップと接続された電磁結合用コイルを形成し、また、ICカード基体の装着用凹部にもアンテナコイルと接続された電磁結合用コイルを形成することによって、それらの電磁結合用コイルを対向させて電磁誘導で結合させることにより、ICチップとアンテナコイルとを電気的に結合する(特許文献1)。そのような従来技術においては、ICカード基体側に形成される電磁結合用コイルの径は、ICモジュール側に形成される電磁結合用コイルの径より大きいものとすることが通常であった。すなわち、ICカード基体側の電磁結合用コイルは、外部接続端子実装領域133よりやや外側の領域に配置されることが通常である。これは、主として、それらの2つの電磁結合用コイルの電磁結合を密にするためである。例えば、特許文献1においては、カード基体側の第2結合コイル3は、ICモジュール側の第1結合コイル8の外側に配置されている。
The IC chip is manufactured as an IC module mounted on a module base having external connection terminals formed on its surface, and is mounted in a mounting recess formed around the external connection terminal mounting area of the IC card to form an IC card. This is normal. Here, in the IC module, the external connection terminals and the connection terminals of the IC chip are usually physically connected by wiring in a pattern formed by etching a metal film, solidifying a conductive paste, or the like. On the other hand, the antenna coil also needs to be electrically coupled to the same IC chip, but the method that has been widely used in the past is to form the antenna coil with a pattern of conductive paste on the IC card base in the planar direction of the IC card. In this method, vias (holes) are formed in the vertical direction of the IC card and filled with a conductive material to form wiring and physically connect to the IC chip. However, forming vias requires a time-consuming process, and there are problems with workability. Therefore, for electrical connection between the antenna coil and the IC chip, electrical connection by electromagnetic induction, etc., which does not require the formation of vias for physical connection, has come to be used. In the method using electromagnetic induction, an electromagnetic coupling coil connected to the IC chip is formed on the IC module equipped with the IC chip, and an electromagnetic coupling coil connected to the antenna coil is also formed in the mounting recess of the IC card base. By forming these electromagnetic coupling coils to face each other and coupling them by electromagnetic induction, the IC chip and the antenna coil are electrically coupled (Patent Document 1). In such prior art, the diameter of the electromagnetic coupling coil formed on the IC card substrate side is usually larger than the diameter of the electromagnetic coupling coil formed on the IC module side. That is, the electromagnetic coupling coil on the IC card base side is usually arranged in an area slightly outside the external connection
一方、ICカードの外部接続端子を配置する外部接続端子実装領域はISO規格によって定められており、また、ICカードの識別番号(クレジットカードであれば、そのカード番号)をエンボス加工などにより印字する識別番号領域もISO規格によって定められている。図7に、規格の一例に従った、識別番号が印字され外部接続端子が配置される面を表面として、ICカードを表面から見た図が示されている。なお、それの裏側を裏面と呼ぶ。また、図7に示すように配置した場合の図の上向きを上側、下向きを下側と呼ぶ。図7には、典型的な、デュアルインターフェイスICカードの一例である本発明の実施形態に係るIC搭載媒体100の外部接続端子実装領域133と識別番号領域131の表面から見た配置が示されている。外部接続端子は、外部接続端子実装領域133内に形成される。そのように外部接続端子を配置するためには、典型的には、ICカード基体にICモジュールを装着するための装着用凹部を外部接続端子実装領域133を含む領域に設け、その装着用凹部に外部接続端子を表面に配置したICモジュールを装着する。外部接続端子は、典型的には、6端子又は8端子である。図8には、ICカードの典型的な外部接続端子実装領域内の外部接続端子の配置が示されている。そこには、規格に定められた外部接続端子113の配置位置の例が示されている。このように、外部接続端子実装領域133内に、C1~C8の符号で示された外部接続端子が形成される。なお、図8の外部接続端子113の配置位置に、最低限、端子の電極が形成されている必要があるが、実際にはそれぞれの電極は、その配置位置を含むが、それの外側の領域にまで広がるようにデザインされることが多い。図7に戻ると、外部接続端子実装領域133のすぐ下側にほぼ隣接して識別番号領域131が定められており、ここには、ICカードの識別番号などがエンボス加工などにより印字される。また、識別番号領域131のさらに下側に他の情報を印字することができる追加情報領域132も定められている。他の情報をエンボス加工により印字する場合は、ICカードの識別番号を識別番号領域131に1行目として印字し、他の情報は追加情報領域132に2行目以降として印字することになる。
On the other hand, the external connection terminal mounting area where the external connection terminals of the IC card are placed is determined by ISO standards, and the IC card identification number (in the case of a credit card, the card number) is printed by embossing etc. The identification number area is also defined by the ISO standard. FIG. 7 shows an IC card viewed from the front, with the surface on which the identification number is printed and the external connection terminals are arranged, in accordance with an example of the standard. Note that the back side of it is called the back side. Moreover, when arranged as shown in FIG. 7, the upward direction in the figure is called the upper side, and the downward direction is called the lower side. FIG. 7 shows the arrangement of the external connection
ここで、外部接続端子実装領域133と識別番号領域131とはほぼ隣接している。上述のように、従来の技術においては、ICカード基体側の電磁結合用コイルは、外部接続端子実装領域133より外側を含む領域に設けることが通常である。この場合、ICカード基体側の電磁結合用コイルは識別番号領域131に侵入する場合が多い。このような状態でエンボス加工を行うと、電磁結合用コイルは、そこからの配線の一部がエンボス加工によりせん断されて電気的に切断されてしまう可能性がある。このように、従来のICカード基体側の電磁結合用コイルの配置によれば、ICカードの加工性に問題があった。ICカード基体側の電磁結合用コイルの配線のパターンをエッチングなどで幅広に形成することによって、そのような断線の可能性を小さくすることも可能であるが、エンボス加工の程度によっては、断線の可能性も排除できない。また、配線のパターンを幅広に形成した場合は、配線部分の面積が広くなるため、コイルのターン数を多くすることが難しい。特に、導線を物理的に巻回してコイルを形成する場合と比較すると、コイルの高密度化ができず、良好な電気的特性を得ることも難しい。
Here, the external connection
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、以下のような特徴を有している。すなわち本発明は、接触通信及び非接触通信のためのICモジュール、及び前記ICモジュールを装着用凹部に装着した媒体基体を有するIC搭載媒体において、ICモジュール内のICチップに非接触通信のために接続された第1コイルの外周部より内側に、媒体基体内のアンテナコイルに接続され第1コイルと対向して形成された第2コイルの全体が配置されていることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has the following features. That is, the present invention provides an IC mounting medium having an IC module for contact communication and non-contact communication, and a medium base in which the IC module is mounted in a mounting recess. The second coil, which is connected to the antenna coil in the medium base and is formed to face the first coil, is entirely disposed inside the outer peripheral part of the first coil connected to the medium base.
本発明は、アンテナコイルに接続され、第1コイルと電磁誘導結合する第2コイルを、垂直方向から見て、ICモジュールに接続された第1コイルの外周部より内側に形成する構成により、接触・非接触共用のデュアルインターフェイスのICカードのようなIC搭載媒体において、エンボス加工などにより識別番号を印字する領域を、断線を生じさせることなく外部接続端子が配置されたICモジュールの縁部まで広げることが可能となるという効果を有する。本発明は、そのような構成により、非接触通信機器と接続するIC搭載媒体内のアンテナコイルのレイアウト制約を緩和することが可能となり、より柔軟なアンテナコイルの設計が可能になるという効果を有する。本発明では、そのような構成により、IC搭載媒体の量産時の量産公差許容量を増加させ、量産安定性を高めることが可能となるという効果も有する。本発明によれば、第2コイルに導線の巻線を使用することができ、そのため第2コイルを高密度化して効率的に磁界を発生させ、第1コイルと第2コイルの電磁結合の効率を高く保つことができる。 The present invention has a configuration in which a second coil connected to the antenna coil and electromagnetically coupled with the first coil is formed inside the outer circumference of the first coil connected to the IC module when viewed from the vertical direction.・In IC- mounted media such as non-contact dual interface IC cards, the area where the identification number is printed by embossing etc. can be printed up to the edge of the IC module where external connection terminals are placed without causing disconnection. It has the effect of being able to expand. With such a configuration, the present invention has the effect that it is possible to relax the layout constraints of the antenna coil in the IC-mounted medium connected to the contactless communication device, and it is possible to design the antenna coil more flexibly. . The present invention also has the effect of increasing mass production tolerance during mass production of IC-mounted media and improving mass production stability. According to the present invention, a winding of a conducting wire can be used for the second coil, so that the second coil can be made denser to efficiently generate a magnetic field, and the electromagnetic coupling between the first coil and the second coil can be made more efficient. can be kept high.
これから図面を参照して本発明の実施形態に係るIC搭載媒体100の構造を説明する。まず、IC搭載媒体100が備えている構成要素について説明する。この実施形態におけるIC搭載媒体100は、典型的な形態であるICカードの形態である。図1には、IC搭載媒体100の概略平面図が示されている。図1にはIC搭載媒体100を表面から見た状態が示されており、ICカードの外形を規定する媒体基体120と、それの装着用凹部に装着したICモジュール110が実線で示されている。図1においては、IC搭載媒体100の表面から垂直方向に見て内部に封止されていて表面から視認することができない構成(後述する、第1コイル114、アンテナコイル122、平行導線コンデンサ124)を破線で示している。また、後述する第2コイル123は、第1コイル114の裏面側に配置されているため、記載を省略している。図1においては、識別番号領域131及び追加情報領域132を一点鎖線で示している。
The structure of an IC-mounted
図2には、ICモジュール110の概略平面図が示されている。図2は、ICモジュール110を裏面から見た状態を示している。図2においては、ICモジュール110の裏面から見て視認することができない構成(外部接続端子113、バンプ113a)を破線で示している。ICモジュール110は、ICチップ112と、モジュール基体111の表面に形成されICチップ112に接触通信のために接続された外部接続端子113と、モジュール基体111の辺縁部近傍を含む領域に形成されICチップ112に非接触通信のために接続された第1コイル114と、を備える。
FIG. 2 shows a schematic plan view of the
図3には、媒体基体120を表面から見た概略平面図が示されている。図3においては、媒体基体120の表面から見て視認することができない構成(アンテナコイル122、第2コイル123、平行導線コンデンサ124)を破線で示している。媒体基体120は、平面状の基体121と、IC搭載媒体100の平面に垂直な垂直方向から見てICモジュール110の外側に巻回されたアンテナコイル122と、アンテナコイル122に接続され第1コイル114と対向して形成された第2コイル123と、を備える。また、必ずしも必須ではないが、基体121には平行導線コンデンサ124が形成されており、それがアンテナコイル122及び第2コイル123と直列に接続されている。平行導線コンデンサ124とは、2本の被覆導線を、その導体部分を物理的に結合することなく、所定の距離だけお互いに沿わせたもの(密着させて配置させたもの)であり、このような構成により、それらの2本の導線の導体部分を絶縁被覆を挟んで対向させ、そこに静電容量を形成するものである。ここで、第2コイル123の右下の位置から平行導線コンデンサ124に伸びる配線は、図1に示される識別番号領域131の上側の隣接する領域を通っており、識別番号領域131内のエンボス加工により影響を受けない位置に配置されている。
FIG. 3 shows a schematic plan view of the
次に、IC搭載媒体100のそれぞれの構成要素の詳細な説明を、平面図に加えて、適宜、断面図を参照しながら行なう。図1を参照すると、IC搭載媒体100の概略の構成が示されている。IC搭載媒体100は、大きく、ICモジュール110と媒体基体120から構成される。媒体基体120は、ICカードのようなIC搭載媒体の形状をした典型的にはカード状の媒体であり、ICモジュール110を装着する装着用凹部を有している。その装着用凹部にICモジュール110を装着して接着すると、IC搭載媒体100の表面と面一になり、一体となって、外部接続端子113が表面に形成されたICカードの表面を構成する。
Next, a detailed explanation of each component of the IC mounting medium 100 will be given with reference to cross-sectional views as appropriate in addition to a plan view. Referring to FIG. 1, a schematic configuration of an IC-mounted
図5には、図1のA-A’断面に位置するICモジュール110の近傍のIC搭載媒体100の表面に垂直な断面の構成が示されている。なお、各構成要素の縮尺は必ずしも正確ではない。モジュール基体111は、樹脂などで形成された典型的には長方形のプレート状の構成であって、ICモジュール110の基本的構造を定めるものである。モジュール基体111の表面に外部接続端子113がエッチングなどで形成され、その裏面(図5では下方)に第1コイル114やICチップ112が配置・固定されてICモジュール110が形成される。ICモジュール110は、ICチップ112を、それに接続される外部接続端子113と共に一体的に形成してモジュール化したものである。ICカードを製造するためには、そのICモジュールを装着するための装着用凹部を有する媒体基体を製造し、ICモジュールを媒体基体に装着して接着することが一般的である。
FIG. 5 shows the configuration of a cross section perpendicular to the surface of the IC mounting medium 100 in the vicinity of the
ICチップ112は、接触通信及び非接触通信の両方のインターフェイス回路を有し、それらのインターフェイスを通じて外部からのコマンドに応答してデータの読み出しや書込みなどの機能を実行するためのCPU、そのような機能を実現させるためのプログラムを記憶したメモリ、データを記憶するための不揮発性メモリ、などを含む集積回路である。この例では、図2に示されるように、6個の外部接続端子113に接続するために、バンプ113aを通じて接続される接触通信用接点がICチップ112に設けられている。接触通信の場合、ICチップ112は、外部接続端子113を通じて外部から送られてきた電気信号から動作用電力とコマンドを受け取り、コマンドに基づく処理結果のデータを含む電気信号を返送する。非接触通信の場合、ICチップ112は、外部からアンテナコイル122を通じて受信した高周波信号から動作用電力とコマンドを受け取り、コマンドに基づく処理結果のデータを反射波として返信する。
The
外部接続端子113は、ICカードを接触通信用リーダ・ライターと接続するための電極であり、典型的には、規格により6個又は8個の電極を外部接続端子実装領域内の所定の位置に分散させて配置されるものである。裏面から見た図2においては破線で示されている外部接続端子113は、モジュール基体111の表面にエッチングなどで形成されており、モジュール基体111に設けられたビアを通じて外部接続端子用配線113bと接続されている。図5を参照すると、外部接続端子用配線113bは、ICチップ112の表面にある接触通信用接点とバンプ113aを介して接続されている。図2においては、左上の外部接続端子113に接続された外部接続端子用配線113b及びバンプ113aのみに引き出し線と符号を付しているが、他の外部接続端子113にも、同様に、対応する外部接続端子用配線113b及びバンプ113aが存在する。外部接続端子113と外部接続端子用配線113bとは、バンプ113aによる接続に代えて、導電ペーストなどで導電的に接着することも可能である。
The
第1コイル114は、ICモジュール110を媒体基体120の装着用凹部に装着したときに、媒体基体120内の第2コイル123と対向して電磁誘導結合をするコイルであり、その両端が、ICチップ112の裏面にある非接触通信用の2つのアンテナ接点のそれぞれと接続される。第1コイル114は、コイル断面積を大きくするため、ICモジュール110の辺縁部近傍を含む領域、好適にはICチップ112の外側の所定の位置からICモジュール110の辺縁部までの範囲にわたって形成される。第1コイル114は、導線を物理的に巻回して形成することも可能であるが、エッチングによれば簡単な工程で形成できる。第1コイル114は、例えば、その内側の一端がバンプ114aを介してICチップ112の非接触通信用のアンテナ接点と接続される。図2においては、第1コイル114の外側の他端とICチップ112の他のアンテナ接点とを接続する配線は示されていないが、任意の配線を使用して、それらは接続される。例えば、図2で右側の中段の外部接続端子113に接続されるICチップ112の表面にある接触通信用接点をアンテナ接点としても兼用し、その右側の中段の外部接続端子113と第1コイル114の外側の他端とを適切な配線で接続することなどで、第1コイル114の両端をICチップ112に接続することが可能である。第1コイル114のターン数は、図2では6ターンであるが、任意のターン数、例えば10ターン程度などとすることができる。
The
ICチップ112は、典型的には接触通信で使用されるキャッシュカードやクレジットカードなどの情報、典型的には非接触通信で使用される電子マネーなどの情報などを記憶し、それに関する処理を実行することができる集積回路のチップであり、そこに通信によりコマンドを送ることにより、キャッシュカードでの取引やクレジットカードによる決済、電子マネーのチャージや決済などを行なうための機能を実現する構成要素である。ICチップ112は、非接触通信のためのアンテナコイル122との電気的接点であるアンテナ接点と、接触通信のための接触通信用接点を有している。アンテナ接点は典型的には2個であり、本実施形態においては、アンテナコイル122と、第2コイル123及び第1コイル114を通じて電気的に結合される。本実施形態では接触通信用接点は6個であるが、1つのアンテナ接点と1つの接触通信用接点とを共通の接点としている。
The
図3を参照すると、媒体基体120の構成要素のそれぞれが示されている。基体121は、樹脂などで形成された典型的にはカード状の構成であって、IC搭載媒体100の基本的構造を定めるものである。好適には、基体121は複数枚の層で構成され、コイル類(アンテナコイル122、第2コイル123)や平行導線コンデンサ124の配線を内部に収めることができる。図6には、図1のB-B’断面に位置するIC搭載媒体100の主要部(外部接続端子113、バンプ113a、外部接続端子用配線113bを除く部分)の表面に垂直な断面の概略の構成が示されている。なお、各構成要素の縮尺は必ずしも正確ではない。図5及び図6に示す断面においては、基体121が4層で構成されていることが示されており、中間の2層の間にアンテナコイル122や第2コイル123のようなコイル類や平行導線コンデンサ124のような導線を配線することによって形成される回路要素が封止されている。媒体基体120は、製造工程に合わせて、任意の数の層で構成することが可能であるが、コイル類は媒体基体120の内部に形成され、媒体基体120の各層を加熱加圧などにより一体化させることにより封止される。通常は、カード状あるいはシート状の基体を形成した後に、ICモジュール110を装着するための装着用凹部が切削などにより形成される。
Referring to FIG. 3, each of the components of
アンテナコイル122は、非接触通信用のコイルアンテナである。アンテナコイル122は、非接触通信用リーダ・ライターからの高周波を受信し、それから動作用電力及びコマンドを受け取り、さらに処理結果を反射波として送信するためのアンテナである。図1及び図3には、IC搭載媒体100に垂直な方向から見たアンテナコイル122の形状が示されている。アンテナコイル122は、ICモジュール110あるいは第1コイル114の外側に形成されるが、好適には、コイルの断面積が広くなるように媒体基体120の辺縁部近傍に形成される。アンテナコイル122の巻数は、図3及び図6では1~2ターンであるが、任意のターン数、例えば3~4ターン程度などとすることができる。アンテナコイル122は、好適には、1本の導線を巻回することによって、後述する第2コイル123及び平行導線コンデンサ124と共に形成される。
The
図3を参照する。第2コイル123は、回路的にはアンテナコイル122に直列に接続されており、平面的な配置については、第1コイル114と電磁誘導結合可能な対向する位置、すなわち、ICモジュール110を装着する媒体基体120の装着用凹部の直下に形成されている。第2コイル123は、ICモジュール110を媒体基体120の装着用凹部に装着すると、ICモジュール110内の第1コイル114と対向することになる。また、第2コイル123は、その全体が、IC搭載媒体100の垂直方向から見て、第1コイル114の外周部より内側に配置されている。ここで第1コイル114の外周部とは、IC搭載媒体100の外周に近い側である第1コイル114の最外部の周の部分であり、第1コイル114の外形を規定する部分でもある。このように、第1コイル114の外周部の内側に、第1コイル114の全体が存在することになる。なお、外周部の定義は、第2コイル123などの他のコイル類についても同様である。第1コイル114と第2コイル123の配置の関係は、IC搭載媒体100の垂直方向から見て、第2コイル123の全体(あるいは第2コイル123の外周部)が、第1コイル114の外周部の内側に収まるようなものである。好適には、第2コイル123は、それの断面積が大きくなるように、第1コイル114の外周部より内側だが、その中では可能な限り外側に高密度に巻回する。このようにすると、第2コイル123と第1コイル114の電磁結合を密にすることができる。また、第2コイル123自体もアンテナコイル122と同様に外部からの高周波を受信するため、全体的なアンテナの感度を高めることもできる。
See FIG. 3. The
図5に示す断面においては、第2コイル123の外周部が、第1コイル114の外周部の内側に配置されていることが示されている。すなわち、第2コイル123の全体は、第1コイル114の外周部の内側に配置されている。ここで、第2コイル123は、垂直方向から見て第1コイル114の外周部より所定の距離以上だけ内側に配置されていると好適である。その所定の距離は、例えば、実測値で0.1mmとすることができる。0.1mm以上の距離があれば、確実に第2コイル123が第1コイル114の外周部の内側に収まるとともに、距離が0.1mmに近ければ、第2コイル123と第1コイル114の磁気的結合を高めることができる。このように、第2コイル123が第1コイル114の外周部の内側に実測で確実に配置されるようにすると好適である。なお、製造時の誤差を考慮して、第2コイル123は、垂直方向から見て第1コイル114の外周部より0.1mmより大きい所定の距離以上内側に配置されるような設計値としてもよい。この場合の所定の距離としては、例えば0.5mmとすることができる。このような値にすると、製造時の誤差を考慮しても、確実に第2コイル123を第1コイル114の外周部の内側に収めることが可能となる。このように、第2コイル123が第1コイル114の外周部との間で所定の距離を有するように、その距離の実測値あるいは設計値を適切に定めることによって、図1の平面図において、第1コイル114の内側に第2コイル123が確実に配置されることになる。これにより、第2コイル123は、識別番号領域131内には確実に入らないこととなり、識別番号領域131内のエンボス加工による印字によって断線が発生することがない。なお、第1コイル114の外周部のすぐ外側にICモジュール110の外周部が存在し、また、ICモジュール110を装着する領域は、通常、識別番号領域131の外側であるため、ICモジュール110の外周部の内側に第2コイル123の全体が配置されるようにしてもよい。
The cross section shown in FIG. 5 shows that the outer circumference of the
図4には、従来のIC搭載媒体100pのICモジュール110の近傍の断面が示されている。IC搭載媒体100pは、説明のために、第2コイル123pの構成のみが本実施形態に係るIC搭載媒体100とは異なるものとしている。IC搭載媒体100pにおいては、第2コイル123pはエッチングで形成されており、また、第2コイル123pは第1コイル114の外側にまで広がる領域に形成されており、第2コイル123pの少なくとも一部が第1コイル114の外側に配置されている。すなわち、第2コイル123pの外周部は、第1コイル114の外周部より外側に配置されている。このような配置は、第1コイル114と第2コイル123pの間の効率的な電磁誘導結合の観点からは好ましいと考えられる。しかし、第2コイル123pがIC搭載媒体100pのICモジュール110を装着する装着用凹部の外側(あるいは、第1コイル114の外側)にまで広がるため、第2コイル123pが識別番号領域131にまで及び、エンボス加工による印字により断線する可能性がある。このような問題は、第2コイル123pのターン数を多くして高密度化しようとすると、特に発生する可能性が高くなる。本実施形態は、図5に示すように、第2コイル123を第1コイル114の外周部の内側に配置することにより、そのような断線が発生する可能性をなくしたものである。そして、上述のように、第2コイル123が第1コイル114の外周部のすぐ内側に高密度に配置されるようにすると、第1コイル114と第2コイル123の間の電磁誘導結合も効率的にすることができる。
FIG. 4 shows a cross section of a conventional IC-mounted
図3には、媒体基体120の内部に形成された平行導線コンデンサ124が示されている。また、図9には、図3に示す媒体基体120の配線位置の概略が示されている。ここで、配線におけるターン数などは任意である。平行導線コンデンサ124は、好適には、1本の導線を配線パターンに配置・固定することによってアンテナコイル122及び第2コイル123と共に形成される。導線は、典型的には直径100μm程度のエナメル線、ホルマル線などの被覆導線である。媒体基体120の内部に導線を配線することによって回路要素を形成するためには、典型的には、配線する導線を基体121に押しつけた状態で、導線を繰り出しながら、配線パターンに沿って移動させて固定することによって配線をする。図9の配線の例に従って、平行導線コンデンサ124などの構造を説明する。まず、図9における開始端部Sから配線を開始し、導線を左回りに約1.5周させて平行導線コンデンサ124の一方の極を作成する。次に導線は、平行導線コンデンサ124の左上から左側に配線される。次に導線を基体121の左方から左回りに周縁部を1~1.5周させてアンテナコイル122を形成する。このように、アンテナコイル122を媒体基体120の辺縁部近傍に配置すると、アンテナコイル122の断面を大きくすることができ、その電気的特性を向上させることができる。次に基体121の左方において導線を左回りに2~2.5周させて第2コイル123を形成する。その次に、導線は第2コイル123の右下から右方向に配線される。この部分の導線は、図1における識別番号領域131の上側を通っており、エンボス加工によって断線することはない。第2コイル123からの導線は、開始端部Sからの導線で形成された平行導線コンデンサ124の導線に沿わせられて左回りに1~1.5周させられた後、終端部Gで導線はカットされる。このお互いに沿わせられて巻回された配線の領域で2つの導線は平行線となっており、この部分がコンデンサとしての容量を生じさせる部分である。このように、1本の導線で、アンテナコイル122、第2コイル123、平行導線コンデンサ124が形成される。平行導線コンデンサ124は、導線を所定の距離だけ対向させて平行線としたものであり、そのような構造によってコンデンサを形成し、そのコンデンサの容量によってそれらの導線を結合させるものである。そのため、開始端部Sと終端部Gとは物理的には接続されていないが、そこには容量成分が形成されており、電気的に結合されることになる。このような構造によれば、例えば導線を物理的に配線してコイル類を含む閉回路を作成する場合に、その導線の両端を物理的に接続しなくても、その両端を平行線にすることより、容量成分を形成すると共に、その導線の両端を容量により結合させて閉回路を形成して、動作可能な回路を形成することができる。このような手法によれば、導線を物理的に結合するという手間のかかる工程が不要となり、加工性を低下させることなく、コイル類や平行導線コンデンサ124を高密度にして電気的特性を高めることができる。これにより、例えば、第2コイル123と第1コイル114との電磁誘導結合を効率的にすることができる。平行導線コンデンサ124は、コイル状に形成されており、それ自身も高周波を受信することができるため、全体的なアンテナの感度を高めるようにも機能する。なお、コイル類や平行導線コンデンサ124をエッチングで形成することも可能である。また、回路中にコンデンサが必須でない場合は、平行導線コンデンサ124を形成せずに、第2コイル123とアンテナコイル122を形成する導線の両端を物理的に結合して閉回路を形成することも可能である。
A
図10には、IC搭載媒体100の回路図が示されている。平行導線コンデンサ124は、回路的には、直列に接続されたアンテナコイル122と第2コイル123との間に、さらに直列に接続されるように形成されている。それらはLC共振回路を構成しており、送受信する高周波の周波数に共振するようにすれば、外部の非接触通信用リーダ・ライターとの間で効率的に高周波信号を送受信することができる。共振周波数は、平行導線コンデンサ124の平行線部分の距離を調節することによるキャパシタンスの調節や、アンテナコイル122や第2コイル123の断面積やターン数を調節することによるインダクタンスの調節によって、所望の値になるように設計することができる。図10には、ICモジュール110においては、ICチップ112の2個の非接触通信用接点に第1コイル114が接続されており、ICチップ112の6個の接触通信用接点に外部接続端子113が接続されていることも示されている。なお、1個の非接触通信用接点と1個の接触通信用接点は共通の接点を共有しているが、必ずしも共有しなくともよい。媒体基体120においては、アンテナコイル122と第2コイル123と平行導線コンデンサ124とが直列に接続されており、第1コイル114と第2コイル123とは電磁誘導結合している。このような回路構成により、非接触通信に関しては、外部の非接触通信用リーダ・ライターからの高周波を受信したアンテナコイル122からの高周波信号が第2コイル123、第1コイル114を通じてICチップ112に伝達され、ICチップ112は動作用電力を受け取ると共に、そこに含まれたコマンドに基づき、電子マネーによる決済などのための処理を実行する。ICチップ112は、その処理の結果の高周波信号を反射波として逆の経路でアンテナコイル122に伝達し、非接触通信用リーダ・ライターに受信させ、非接触通信用リーダ・ライターに接続されたシステムに伝達させる。また、接触通信に関しては、接触通信用リーダ・ライターからの電気信号が外部接続端子113を通じてICチップ112に伝達され、そこに含まれたコマンドに基づき、ICチップ112はクレジットカード決済などのための処理を実行する。ICチップ112は、その処理の結果を逆の経路で外部接続端子113を通じて接触通信用リーダ・ライターに伝達し、接触通信用リーダ・ライターに接続されたシステムに伝達させる。本発明の実施形態の構成によれば、特に、エンボス加工でのICカード識別番号の印字による第2コイル123の断線が生じることがなく、信頼性が高く、緩和されたレイアウトを有し、より柔軟なアンテナコイルの設計が可能であり、高い量産安定性を有する、接触通信・非接触通信共用のデュアルインターフェイスIC搭載媒体を提供することが可能となる。
FIG. 10 shows a circuit diagram of the IC-mounted
本発明は、接触通信と非接触通信の両方の機能を有するデュアルインターフェイスICカードのようなIC搭載媒体に好適に適用することができる。 The present invention can be suitably applied to an IC-mounted medium such as a dual-interface IC card that has both contact and non-contact communication functions.
100 :IC搭載媒体
100p :IC搭載媒体(従来技術)
110 :ICモジュール
111 :モジュール基体
112 :ICチップ
113 :外部接続端子
113a :バンプ
113b :外部接続端子用配線
114 :第1コイル
114a :バンプ
120 :媒体基体
121 :基体
122 :アンテナコイル
123 :第2コイル
123p :第2コイル(従来技術)
124 :平行導線コンデンサ
131 :識別番号領域
132 :追加情報領域
133 :外部接続端子実装領域
100: IC-mounted
110: IC module 111: Module base 112: IC chip 113:
124: Parallel conductor capacitor 131: Identification number area 132: Additional information area 133: External connection terminal mounting area
Claims (2)
前記ICモジュールは、平面状のモジュール基体と、ICチップと、前記モジュール基体の表面に形成され前記ICチップに前記接触通信のために接続された外部接続端子と、前記モジュール基体の辺縁部近傍を含む領域に形成され前記ICチップに前記非接触通信のために接続された第1コイルと、を備え、
前記媒体基体は、平面状の基体と、前記IC搭載媒体の平面に垂直な垂直方向から見て前記ICモジュールの外側に形成されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続され前記第1コイルと対向して形成された第2コイルと、平行導線コンデンサと、を備え、
前記第2コイルの全体は、前記垂直方向から見て前記第1コイルの外周部より内側に配置され、
前記第2コイル、前記アンテナコイル、及び前記平行導線コンデンサは、1本の導線を物理的に巻回することにより形成され、
前記平行導線コンデンサは前記1本の導線の開始端部と終端部の間の所定の領域を絶縁被覆を挟んで対向させて巻回して配線することによって構成されること、
を特徴とするIC搭載媒体。 An IC mounting medium comprising an IC module for contact communication and non-contact communication, and a medium base in which the IC module is mounted in a mounting recess,
The IC module includes a planar module base, an IC chip, an external connection terminal formed on the surface of the module base and connected to the IC chip for the contact communication, and a peripheral portion of the module base. a first coil formed in a region including a first coil and connected to the IC chip for the contactless communication,
The medium base includes a planar base, an antenna coil formed on the outside of the IC module when viewed in a vertical direction perpendicular to the plane of the IC mounting medium, and connected to the antenna coil and facing the first coil. and a parallel conductor capacitor,
The entire second coil is arranged inside the outer peripheral part of the first coil when viewed from the vertical direction,
The second coil , the antenna coil , and the parallel conducting wire capacitor are formed by physically winding one conducting wire ,
The parallel conducting wire capacitor is constructed by winding and wiring a predetermined area between a starting end and a terminal end of the one conducting wire so as to face each other with an insulating coating in between;
An IC-equipped medium featuring:
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