JPH01157896A - 非接触型icカード及び非接触型カードリーダライタ - Google Patents

非接触型icカード及び非接触型カードリーダライタ

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JPH01157896A
JPH01157896A JP63074497A JP7449788A JPH01157896A JP H01157896 A JPH01157896 A JP H01157896A JP 63074497 A JP63074497 A JP 63074497A JP 7449788 A JP7449788 A JP 7449788A JP H01157896 A JPH01157896 A JP H01157896A
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chip
electromagnetic coil
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card reader
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Takeshi Inoue
健 井上
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、互いに無接触で情報の伝達を行なう非接触
型ICカード及び非接触型カードリーダライタに関する
ものである。
[従来の技術] 第7図は従来の非接触型ICカードの構成を、表面のパ
ッケージを取り除いて示した平面図である。この図に示
されたICカード(1)では、プリント基板(2)上に
、ICカード(1)の動作を司るICチップ(3)と、
このICチップ(3)に外部の電源から電力を供給する
ための電磁コイル(4)と、カード外部とのデータの送
受信を行なうための電磁コイル(5) とが設けられて
いる。そして、これらICチップ(3)と電磁コイル(
4)及び(5)とがプリント基板(2) と共にプラス
チック等よりなりパッケージを形成するカード本体(6
)内に埋設されている。
このような構造のICカード(1)を作動させる場合に
は、まず第8図に示す如く、カードリーダライタ(9)
にICカード(1)を近接させる。ここで、カードリー
ダライタ(9)には、ICカード(1)の電磁コイル(
4)及び(5)にそれぞれ対応してプリント基板(12
)上に電力供給用電磁コイル(10)及びデータ送受信
用電磁コイル(11)が形成されている。これらの電磁
コイル(10)及び(11)は、ICカード(1)の電
磁コイル(4)及び(5)の中心間距離と同じ大きさの
中心間距離を有しており、ICカード(1)をカードリ
ーダライタ(9)内に挿入固定したときに、ICカード
(1)の電磁コイル(4)及び(5)の各中心の直上あ
るいは直下にカードリーダライタ(9)の電磁コイル(
10)及び(11)の各中心がそれぞれ位置するように
構成されている。
この状態で、カードリーダライタ(9)の電力供給用電
磁コイル(10)に交流電流を流すにれにより、電力供
給用電磁コイル(10)に対向するICカード(1)の
電磁コイル(4)に誘導起電力が生じて、ここに交流の
誘導電流が流れる。これをICチップ(3)内の全波整
流回路あるいはダイオードブリッジ素子回路(図示せず
)で直流に変換して電源用電力を得る。
このようにしてICチップ(3)を作動させた状態で、
カードリーダライタ(9)のデータ送受信用電磁コイル
(11)とICカード(1)の電磁コイル(5ンとの電
磁結合により、ICカード(1)とカードリーダライタ
(9)との間でデータの送受信が行なわれる。
[発明が解決しようとする課題] 一般に、電磁結合された電磁コイルに発生する誘導起電
力の大きさはコイルの巻き数及びコイル長に比例するの
で、高効率でデータの送受信及び電力供給を行なうため
にはICカード(1)及びカードリーダライタ(9)の
電磁コイル(4) 、 (5) 、 (10)及び(1
1)の巻き数あるいは長さを増加することが効果的であ
る。
しかしながら、従来ICカード(1)の電磁コイル(4
)及び(5)はプリント基板(2)表面の厚さ18〜3
5μl程度の銅箔をエツチングすることにより形成され
ていたので、コイルの巻線幅及び隣接する巻線間の間隔
は共にエツチングの精度によって制限を受け、50〜!
50μl程度までにしかV&紺化することができなかっ
た。
その結果、高効率でデータの送受信及び電力の授受を行
なう信頼性の高いICカード(1)を作成しようとする
と電磁コイル(4)及び(5)が大型化し、ひいてはカ
ード全体が大型化するという問題点があった。特に、大
きなプリント基板(2)を必要とするのでICカード(
1)が曲げに対して弱くなっていた。
また、プリント基板(2)上にICチップ(3)を搭載
していたので、ICカード(1)が厚くなり、カード本
来の目的である薄形化の妨げとなっていた。
この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、小型且つ薄形でありながらも高効率でデータの
送受信や電力の授受等を行なうことができる非接触型I
Cカード及びこのようなICカードを適用することがで
きる非接触型カードリーダライタを提供することを目的
とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る非接触型ICカードは、ICチップ内に
、カード外部の第2の電磁コイル手段と電磁結合しうる
第1の電磁コイル手段を形成したものである。
また、この発明の非接触型カードリーダライタは、IC
カードに設けられている第1の電磁コイル手段に電磁結
合する第2の電磁コイル手段が形成されたICチップを
有するものである。
[作用コ 通常、IC製造技術における配線パターンのエツチング
精度はプリント基板上の配線精度に比べて2桁程度も優
れており、特にCMO5構造のICでは0.5〜2.5
μ肩の配線幅及び配線間隔で配線パターンを形成するこ
とができる。
そこで、ICカード内に埋設されるICチップの配線層
に外部との電磁結合用の電磁コイルを超微細パターンに
形成すれば、カードの機能を司る論理回路と電力供給及
びデータ送受信のための電磁コイルの少なくとも一方と
を1つのICチップに集約することができる。従って、
従来用いられていたプリント基板が不要となり、非接触
型ICカードを小形化することができる。特にカードの
厚さはICチップとこれを保護する樹脂製等のパッケー
ジの厚さのみで済むので大幅な薄形化が可能となる。
さらに、電磁コイルはICチップ上に超微細パターンで
形成することができるので、コイル巻き数の集積化が容
易になされる。
また、このようなICカードと同様にして、電磁コイル
が形成されたICチップをカードリーダライタに設ける
ことにより、このカードリーダライタと上記のICカー
ドとの間で効率のよい電力供給及びデータ送受信を行な
うことができるようになる。
[実施例] 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
第1図はこの発明の第一実施例に係る非接触型ICカー
ドを示す、表面のパッケージの一部を取り除いた平面図
である。第1図において、非接触型ICカード(1)は
ICチップ(3)を有し、このICチップ(3)が樹脂
等からなりパッケージを形成するカード本体(6)内に
埋設されている。ICチップ(3)は例えばCMOS構
造で形成されており、その内部には、カードとしての機
能を司る論理回路(3a)が形成されると共に、論理回
路(3a)に電源用電力を供給するための電磁コイル(
4) とデータの送受信を行なうための電磁コイル(5
)とが形成されている。
ここで、ICチップ(3)は積層された複数の配線層を
有し、各電磁コイル(4)及び(5)は、これらの複数
の配線層のうちの最上層に形成された平面渦巻状の巻線
部(4a、5a)と、最上層の下の配線層に形成され、
一端を巻線部(4a、5a)の中心部においてコンタク
トホール(7,8)を通して巻線部(4a、5a)の内
端に接続された接続部(4c、5c)とから構成されて
いる。そして、平面渦巻状巻線部(4a、5a)の外端
と接続部(4c、5c)の他端とはそれぞれ論理回路(
3a)に接続されている。
なお、論理回路(3a)内には、例えばB1−CMOS
プロセスを用いて形成されたダイオード等からなる整流
回路(図示せず)が設けられている。
次に、この実施例の作用を述べる。
まず、第2図に示すように非接触型カードリーダライタ
(9)にICカード(1)を近接させる。ここで、カー
ドリーダライタ(9)のカードリーダライタ本体(13
)内にはICカード(1)のICチップ(3)と同様の
構造を有するICチップ(14)が埋設されている。こ
のICチップ(14)内には、データ入出力及び電力供
給の機能を司る論理回路(15)が形成されると共にI
Cカード(1)のICチップ(3)の電磁コイル(4)
及び(5)Gこそれぞれ対応して電力供給用電磁コイル
(10)及びデータ送受信用電磁コイル(11)が形成
されている。これらの電磁コイル(lO)及び(11)
は、ICチップ(3)内の電磁コイル(4)及び(5)
と同様にCMOS構造のICチップ(14)の配線層に
形成されると共に、電磁コイル(4)及び(5)の中心
間距離と同じ大きさの中心間距離を有しており、ICカ
ード(1) をカードリーダライタ(9)内に挿入固定
したときに、ICカード(1)の電磁コイル(4)及び
(5)の各中心の直上あるいは直下にカードリーダライ
タ(9)の電磁コイル(10)及び(11)の各中心が
それぞれ位置するように構成されている。
このようにして、カードリーダライタ(9)の電力供給
用電磁コイル(10)及びデータ送受信用電磁コイル(
11)をそれぞれICカード(1)の電磁コイル(4)
及び(5)に接近させて互いに対向させる。
この状態でカードリーダライタ(9)の論理回路(15
)の作動により電力供給用電磁コイル(lO)に交流電
流を流すと、この電磁コイル(10)と電磁結合するI
Cカード(1)の電磁コイル(4)に誘導起電力が生じ
、交流の誘導電流が流れる。この誘導電流を論理回路(
3a)内の整流回路により直流に変換して論理回路(3
a)の電源用電力とする。
このようにして論理回路(3a)を作動させた後、カー
ドリーダライタ(9)のデータ送受信用電磁コイル(1
1)とICカード(1)の電磁コイル〈5)との電磁結
合を用いてデータの送受信を行なう、すなわち、論理回
路(15)の作動によりカードリーダライタ(9)の電
磁コイル(11)に交流電流を流すと、ICカード(1
)の電磁コイル(5)に誘導起電力が生じてこれにより
カードリーダライタ(9)からICカード(1)へのデ
ータ伝送が行なわれる。逆に、論理回路(3a)の作動
によりICカード(1)の電磁コイル(5)に交流電流
を流すと、カードリーダライタ(9)の電磁コイル(1
1)に誘導起電力が生じてこれによりICカード(1)
からカードリーダライタ(9)へのデータ伝送が行なわ
れる。
以上のようにCMO3構造のICチップ(3)の配線層
に電磁コイル(4)及び(5)を形成することにより、
これら電磁コイル(4)及び(5)の巻線幅及び巻線間
隔を共に0.5〜2.5μ肩程度に微細化でき、数■角
の小さなICチップ(3)によって十分にICカードと
しての機能を果たすことが可能となる。
また、同様にICチップ(14)の配線層に電磁コイル
(10)及び(11)を形成してこのICチップ(14
)をカードリーダライタ(9)に設けることにより、こ
のカードリーダライタ(9) とICカード(1) と
の間で電力供給及びデータ送受信を行なうことができる
なお、上記実施例では、ICチップ(3) 、 (14
)の配線層に電力供給用の電磁コイル(4) 、 (1
0)とデータ送受信用の電磁コイル(5)、(11)の
双方を形成したが、電源として小形の電池を内蔵したI
Cカードの場合には電力供給用電磁コイル(4)、(1
0)は不要である。
また、ICチップ(3)の上下に積層された2つの配線
層に、第1及び第2平面渦巻状巻線部をそれぞれ形成し
て第1及び第2平面渦巻状巻線部を巻き数が増加するよ
うに接続すれば、さらに電磁的な伝送効率の優れた電磁
コイルが実現される。
この場合のICカード(1)のパッケージの表面を取除
いた平面図及び側断面図をそれぞれ第3図及び第4図に
示す、ただし、電源電池(図示せず)は内蔵されている
ものとし、データ送受信用の電磁コイル(5)のみが形
成されている。ICチップ(3)の上部配線層に形成さ
れた平面渦巻状の第1コイル巻線部(5a)と下部配線
層に形成された平面渦巻状の第2コイル巻線部(5b)
との内端同士が互いに中心部においてコンタクトホール
〈8)を通して接続されると共にそれぞれのコイル巻線
部(5a。
5b)の外端が論理回路(3a)に接続されている。な
お、これらの第1及び第2コイル巻線部(5a、5b)
は接続後の誘導起電力を増加させるために同一方向に巻
かれている。
また、第3図及び第4図に示したICカード(1)では
2つのコイル巻線部(5a、5b)のほぼ全体が互いに
上下に重なっているが、各コイル巻線部(5a。
5b)の一部分が重なり合うように配置することもでき
る。
さらに、3層以上の配線層のそれぞれに平面渦巻状コイ
ルを形成してそれらを接続すれば、さらに効率のよい電
磁コイルを構成することができる。
また、同様にして電力供給用の電磁コイル(4)を多重
の渦巻形状に形成することもできる。
また、第5図及び第6図に示す如く、電磁コイルの一部
あるいは全部を論理回路(3a)に重なるように形成す
れば、よりICチップ(3)の集積度が向上して小型の
ICカード(1)を実現することができる。なお、第5
図及び第6図にはデータ送受信用の電磁コイル(5)の
みを有するICチップ(3)が示されているが、電力供
給用の電磁コイル(4)も同様に論理回路(3a)に重
ねて形成することができる。
さらに、同様にしてカードリーダライタ(9)のICチ
ップ(14)の電磁コイル(10)及び(11)を多重
の渦巻形状とすることもでき、またこれらの電磁コイル
(10)及び(11)を論理回路(15)に重ねて形成
することもできる。
また、I Cチッ7(3) 及び(14)GiCMOS
構造ニ限るものではなく、配線部が多層になっているも
のであれば他の構造としても同様の効果が得られる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、ICチップの配
線層に超微細パターンの電磁コイルを形成してカードの
機能を司る論理回路と電力供給あるいはデータ送受信の
ための電磁コイルとを1つのICチップに集約したので
、非接触型ICカードの大幅な小形化、特に薄形化が達
成される。
また、従来用いられていたプリント基板等は不要になり
部品点数が削減されるので製造工程数も少なく、安価な
非接触型ICカードを実現できるという効果がある。
さらに、同様にして電磁コイルが形成されたICチップ
をカードリーダライタに設けることにより、このカード
リーダライタとICカードとの間で効率のよい電力供給
及びデータ送受信を行なうことができると共に非接触型
カードリーダライタの小形化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第一実施例に係る非接触型ICカー
ドを示す、表面のパッケージを取り除いた平面図、第2
図は第一実施例の作動状態を示すカードリーダライタと
ICカードの側断面図、第3図は第二実施例を示す第1
図と同様の平面図、第4図は第3図のl’V−IV線矢
視断面図、第5図は第三実施例を示す第1図と同様の平
面図、第6図は第5図の■−■線矢視断面図、第7図は
従来例を示す第1図と同様の平面図、第8図は従来例の
作動状態を示す側断面図である。 図において、(1)はICカード、(3)はICチップ
、(3a)は論理回路、(4)及び(5)は電磁コイル
、(6)はカード本体、(9)はカードリーダライタ、
(10)及び(11)は電磁コイル、(13)はカード
リーダライタ本体、(14)はICチップ、(15)は
論理回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 鶏1図 元3図 ff54図 昂5図 晃6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) カード本体と、該カード本体内に設けられたI
    Cチップと、該ICチップ内に形成されると共にこのI
    Cカード外部に設けられた第2の電磁コイル手段に電磁
    結合する第1の電磁コイル手段とを備えたことを特徴と
    する非接触型ICカード。
  2. (2) 非接触型ICカードが近接されるカードリーダ
    ライタ本体と、該カードリーダライタ本体内に設けられ
    たICチップと、該ICチップ内に形成されると共に上
    記ICカード内の第1の電磁コイル手段に電磁結合する
    第2の電磁コイル手段とを備えたことを特徴とする非接
    触型カードリーダライタ。
JP63074497A 1987-09-28 1988-03-30 非接触型icカード及び非接触型カードリーダライタ Pending JPH01157896A (ja)

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