JPH10222619A - 電磁結合型半導体カードシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストでメンテナンス性に優れ、カード装
着部の密閉化を図ることができる電磁結合型半導体カー
ドシステムを提供する。 【解決手段】 メモリカード１の先端部には永久磁石４
が設けられている。一方、メモリカード１が装着される
アダプタ５には永久磁石４と対向する位置にリードスイ
ッチ１０が設けられている。メモリカード１がアダプタ
５のカード挿入口７から挿入されると、永久磁石４の磁
力によりリードスイッチ１０がオンしてメモリカード１
の装着が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体カードと、
この半導体カードを装着するカード装着部を有する端末
装置とを備え、カード側電磁コイルと端末側電磁コイル
を近接させて両コイルの電磁結合によりデータの授受を
行なう電磁結合型半導体カードシステムに係り、特に端
末装置へのカード装着検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体カード（メモリカード）は
パソコンの外部記憶媒体をはじめとして、通信機器など
に広く用いられており、その需要及び利用分野は飛躍的
に拡大している。メモリカードと端末機との結合方式に
は、接触式と非接触式とがある。

【０００３】接触式は、ピンをジャックに差し込んで信
号をやり取りするもので、６８本程度のピンを用いて信
号をやり取りするものは８ビットや１６ビットのパラレ
ルデータ転送ができるので、情報の読み出し・書き込み
を高速で行えるというメリットがあるが、その反面、信
号をやり取りするためのピンやジャックがコネクタから
露出しているため、汚染による接触不良やピンの小型化
に起因する耐挿抜性の低下などのトラブルが発生しやす
いという問題がある。

【０００４】これに対して、非接触式は導体が露出しな
いため、上記のようなトラブルの発生がなく、特に汚れ
た環境下での使用が有利であることから、各方面で実用
化されている。

【０００５】非接触式で電力の供給や信号の送受信を行
う手段としては、光や電磁結合それに電波などが提案さ
れているが、現在実用化されているのはコストや消費電
力などを考慮して電磁結合方式によるものが殆どであ
る。

【０００６】図７に、従来より提案されている電磁結合
方式の多チャンネル非接触メモリカードの電子部品実装
例を示す。この図から明らかなように、本例のメモリカ
ードは、プリント配線基板１０５の一側辺に沿って、コ
イル１０２ａ……１０２ｊがそれぞれ所定のターン数巻
かれた磁性コア１０３ａ……１０３ｊが配設されてい
る。プリント配線基板１０５上には、データの読み出
し、書き込み制御を行うＩＣ１１５、各コイル１０２ａ
……１０２ｊで受け取った信号を所定の電圧まで増幅す
るアンプ１１６ａ〜１１６ｃ、増幅した信号をデジタル
波形に変換するコンパレータ１１７ａ，１１７ｂから構
成される非接触信号処理回路２００と、交流で供給され
る電力を直流に整流して一定電圧に安定化する電源変換
ＩＣなどからなる非接触受電回路と、データを記憶する
例えばＳＲＡＭなどのメモリＩＣ１０９ａ，１０９ｂ
と、そのメモリＩＣ１０９ａ，１０９ｂに記憶されてい
るデータを保持するための電池１０８ａ，１０８ｂが実
装されている。

【０００７】磁性コア１０３ａ……１０３ｈに巻かれた
コイル１０２ａ……１０２ｈは、８ビットのデータ信号
及びアドレス信号のやり取りをパラレル形式で行うもの
であり、磁性コア１０３ｉに巻かれたコイル１０２ｉは
リードやライトなどの命令信号を受け取るものである。
また、磁性コア１０３ｊに巻かれたコイル１０２ｊは、
電力及びクロックを受け取るものであって、安定した電
力の受け取りができるように、他の磁性コアよりも大型
の磁性コア１０３ｊに他のコイルよりも多くのターン数
で巻回されている。

【０００８】上記構成によると、プリント配線基板１０
５の一側辺にコイル１０２ａ〜１０２ｊが巻回された磁
性コア１０３ａ〜１０３ｊを配設したので、他の電子部
品の実装領域を犠牲にすることなく、十分な記憶容量を
確保できると共に、多チャンネルのパラレルデータ転送
が可能であることから、データ転送を高速で行うことが
できる。

【０００９】なお、実機においては、生産性を改善する
ため、プリント配線基板１０５の一側辺にコイル１０２
ａ〜１０２ｊが巻回された磁性コア１０３ａ〜１０３ｊ
を個々に配設することは稀であり、通常は図８に示すよ
うに、コイル１０２ａ〜１０２ｊが巻回された磁性コア
１０３ａ〜１０３ｊが一体にモールドされた非接触コネ
クタ４００をメモリカード２０の短辺部に配置してい
る。従って、以下の記述においては、非接触コネクタ４
００を備えた多チャンネル非接触メモリカード５００を
例にとって説明する。但し、多チャンネル非接触メモリ
カード５００については、接触式のメモリカード（以
下、これを「ＰＣカード」という。）と明確に区別でき
る場合には、単に「メモリカード２０」と呼称する。

【００１０】図９は、図８に示したメモリカード５００
が装着可能に構成された端末機の内部構造と当該端末機
に対するメモリカード５００の装着方法とを示す斜視図
である。この図から明らかなように、本例の端末機６０
０には外装ケースの一部にカードスロット６０１が設け
てあり、その奥にはメモリカード５００に備えられた非
接触コネクタ４００と結合する非接触コネクタ４００′
と、メモリカード５００に搭載された非接触信号処理回
路２００と同様の非接触信号処理回路２００′と、非接
触コネクタ４００，４００′に備えられた電力供給用の
コイルを介してメモリカード５００に電力を供給する非
接触送電回路６０２を内蔵した専用の非接触ソケット６
０３とが設置されている。

【００１１】メモリカード５００は、非接触コネクタ４
００を内側にしてカードスロット６０１より端末機６０
０内に挿入される。カードスロット６０１より挿入され
たメモリカード５００は、非接触ソケット６０３に設け
られたカードガイド部６０４によって非接触コネクタ４
００′と対向する位置に導かれ、図示しない押さえばね
等によって所定の位置に保持される。これによって、双
方の非接触コネクタ４００，４００′は、面方向の設定
位置及び磁性コア間のギャップが予め定められた許容誤
差範囲内に設定され、通信の信頼性が確保される。

【００１２】ところで、非接触コネクタを用いたメモリ
カードシステムを実現するためには、端末機として非接
触方式のソケットを備えたものを採用しなければなら
ず、現在広く用いられている接触ピンによる接点式のソ
ケットが備えられた一般の端末機をそのまま用いること
はできない。従って、接点式の端末機を所有するユーザ
が非接触方式のメモリカードシステムを導入するために
は、非接触方式のソケットを備えた端末機を新規に導入
せざるを得ず、設備コストの負担が大きい。これが、接
触式のメモリカードシステムに比べて種々の利点がある
にも拘らず非接触コネクタを用いたメモリカードシステ
ムの普及が遅れる原因になっている。

【００１３】本願出願人は、先に、かかる不都合を解消
するため、端末機のカードスロット内に備えられた接触
式接合手段と非接触メモリカードに備えられた非接触式
結合手段とをつなぐアダプタ装置を提案した（特願平７
−１１２５６３号、特願平８−７０１９８号参照）。

【００１４】本願出願人が先に提案したアダプタ装置を
用いれば、接点式の端末機に対する非接触メモリカード
の装着が可能になるので、接点式の端末機を所有するユ
ーザにとっては、非接触メモリカードを使用するための
専用の端末機を新規に導入しなくても非接触メモリカー
ドの使用が可能になり、非接触カードシステムを安価に
構築することができる。

【００１５】ところで、非接触式のメモリカードシステ
ムを使用するには、（１）メモリカードを端末装置のカ
ード装着部に挿入する、（２）カードの装着を検出し、
カード装着信号を端末装置の制御部へ送信する、（３）
制御部のシーケンシャル動作を開始する、即ち、データ
や電力（メモリカードが電池内蔵の場合は不要）の授受
を行う、という手順が実行される。ここでメモリカード
の装着を検出する手段として、従来は、マイクロスイッ
チなどの機械的手段、あるいはフォトセンサなどの光学
的手段が用いられていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロスイッチなどの機械的手段では、センサの検出端を露
出させる必要があるため、端末装置側のカード装着部の
密閉化を図ることが出来ない。そのため、例えば防水、
防錆などが図れず、水の付着したカードを端末装置に装
着したときに、水分が端末装置側に侵入してトラブルの
原因となる問題がある。また、密閉化が図れないため、
装置の使用環境によっては装置内部に腐食性ガスが侵入
して、各種トラブルの原因となる。

【００１７】また、フォトセンサの場合、発光用の電源
が別に必要となり、コストアップを生じたり、またメン
テナンス性が劣るなどの欠点を有している。

【００１８】本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、
低コストでメンテナンス性に優れ、しかもカード装着部
の密閉化を図ることができるカード装着検出手段を備え
た電磁結合型半導体カードシステムを提供することを目
的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の手段は、カード側電磁コイルを有する半導体
カードと、その半導体カードを装着するカード装着部を
設け、前記カード側電磁コイルと対向する端末側電磁コ
イルを有する端末装置を備え、前記半導体カードを端末
装置のカード装着部に装着して、カード側電磁コイルと
端末側電磁コイルを近接させて両コイルの電磁結合によ
りデータの授受を行なう電磁結合型半導体カードシステ
ムを対象とするものである。

【００２０】そして前記半導体カードに永久磁石を設
け、前記端末装置のカード装着部にリードスイッチを設
けて、半導体カードがカード装着部に装着されたことを
前記リードスイッチで検出してカード装着信号を出力す
るように構成されていることを特徴とする。

【００２１】また第２の手段は、前記第１の手段におい
て、前記カード装着部が端末装置にセットされたアダプ
タからなり、そのアダプタに、前記半導体カードが装着
されるカードスロットと、前記端末側電磁コイルと、前
記リードスイッチと、少なくともリードスイッチの上下
に設置された磁性部材とが設けられていることを特徴と
する。

【００２２】また第３の手段は、前記第２の手段におい
て、前記磁性部材がアダプタの上下両面のほぼ全体にわ
たって設けられていることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
に係る電磁結合型半導体カードシステムのカード装着機
構の分解斜視図である。

【００２４】メモリカード１は、電源供給用の電源コイ
ル２、信号送受信用の信号コイル３の他に、その先端部
に例えばバリュウムフェライトやネオジウムボンド磁石
などからなる永久磁石４が埋め込まれている。図示して
いないがメモリカード１の外表面は樹脂層によってモー
ルドされており、従って前記電源コイル２，信号コイル
３，永久磁石４ならびにＩＣパッケージなどの他の電子
部品は前記樹脂層に埋設された密封構造となり、環境性
に優れたカード構造となっている。

【００２５】アダブタ５は、ＰＣカードソケット６に直
接接続できるＰＣカードと略同様の外形からなり、カー
ド挿入口７、電源コイル８、信号コイル９を備える他、
メモリカード１がカード挿入口７に挿入された際、メモ
リカード１側の永久磁石４と対向する位置にリードスイ
ッチ１０が設置されている。

【００２６】図２は、この実施の形態に係る電磁結合型
半導体カードシステムのカード装着状態を示す平面図で
ある。アダプタ５の先端にはピン接触式コネクタ１１が
設けてあり、ＰＣカードソケット６側にもこのピン接触
式コネクタ１１と対向してピン接触式コネクタ１２が設
けてある。

【００２７】アダプタ５をＰＣカードソケット６に挿入
して両ピン接触式コネクタ１１，１２を接合して電気的
に接続すれば、このアダプタ５を介して接触式カード対
応の端末装置にも非接触式のメモリカード１を使用する
ことができる。

【００２８】メモリカード１をアダプタ５のカード挿入
口７に挿入すると、両電源コイル２，８及び両信号コイ
ル３，９がそれぞれ電磁結合され、メモリカード１とＰ
Ｃ本体側とでデータや電力の授受を行うことができる。

【００２９】また、リードスイッチ１０の磁性材料から
なる両接点は、メモリカード１を挿入する前は開放され
ているが、メモリカード１の挿入により永久磁石４が近
接すると、永久磁石４の磁界により異極に磁化されて互
いに引き合って接触する。このことにより、リードスイ
ッチ１０がオンしてメモリカード１の装着を検知し、カ
ード検知信号を出力する。

【００３０】メモリカード１の挿入を検知する位置は、
永久磁石４とリードスイッチ１０の間の距離、永久磁石
４の発生する磁界強度、リードスイッチ１０の感度など
を任意に選ぶことにより調整できる。リードスイッチ１
０は離れた位置にある永久磁石４によりコントロールで
きるため、アダプタ５を内部に配置して密閉構造にする
ことができる。従って、カード装着部の防水、防錆効果
が得られ、アダプタ５の耐久性を高めることができる。
また、カード検出のための電源を必要としないので安価
であり、メンテナンス性も良好となる。

【００３１】図４はＰＣカードと非接触式のメモリカー
ドを併用して使用できるカードシステム全体の斜視図で
ある。ＰＣ２１のＰＣカードソケット６は、２段のスロ
ット（カード挿入口）２２を有し、メモリカード１を装
着したアダプタ５と同時にＰＣカード２３をスロット２
２内に装着することができる。

【００３２】そしてＰＣ２１のスロット２２内部には、
例えばＰＣカードソケット６の補強用の金属シャーシが
使用され、この金属シャーシとして例えば鉄板や磁性を
有するステンレス鋼などの磁性体２４が多く使用されて
いる。また、金属シャーシがない場合でも、スロット２
２に挿入したＰＣカード２３の銘板に磁性体が使用され
ていることが多々ある。

【００３３】スロット２２内に磁性体２４が無いとき
（すなわち金属シャーシに磁性体２４を使用していない
とき、あるいはスロット２２に挿入したＰＣカード２３
の銘板が磁性体でなとき）は、図５に示すようにメモリ
カード１が所定の位置に到達しして、永久磁石４がリー
ドスイッチ１０に近接したときにリードスイッチ１０が
正常にオンしてカード装着検知信号が出力される。

【００３４】ところが前述のようにスロット２２内に磁
性体２４があるときは図６に示すように、メモリカード
１をアダプタ５に挿入して、永久磁石４がリードスイッ
チ１０に近づいても、永久磁石４による磁束の一部が磁
性体２４に吸収されてしまい、その分、リードスイッチ
１０の両接点を磁化させてオンさせるだけの強度を有す
る磁界がリードスイッチ１０に届かず、リードスイッチ
１０はオンしないことになる。従って、カード装着検知
信号が出力されず、その結果、アダプタ５及びメモリカ
ード１に電源が供給されず、動作しないという問題があ
る。

【００３５】これを防止するために予め磁性体２４に磁
束が漏れ込むことを考慮し、永久磁石４の磁力を強化す
ることが考えられる。しかし、スロット２２内に磁性体
２４が無いとき（すなわち金属シャーシに磁性体２４を
使用していないとき、あるいはスロット２２に挿入した
ＰＣカード２３の銘板が磁性体でなとき）は、メモリカ
ード１が所定位置に到達する前に、リードスイッチ１０
がオンして電源の供給、信号のやり取りを始めてしまう
ため、カードの誤動作につながる。

【００３６】そこで本発明の第２の実施の形態に係るカ
ードシステムは、図３に示すように、アダプタ５の上下
両面に磁性部材（例えば鉄板、磁性ステンレス鋼板）２
５，２５を設置する。なお、磁性部材２５は必ずしもア
ダプタ５の全面に設けなくても、少なくともリードスイ
ッチ１０の付近に設置すればよい。

【００３７】このように予めカード検出の感度を、アダ
プタ５に配置した磁性部材による影響を考慮して調整し
ておくことにより、磁性体２４による磁気的な影響を少
なくし、リードスイッチ１０の誤動作を防止することが
できる。また、磁性体２４を有する端末装置も磁性体２
４が無い端末装置も関係なく、メモリカード１の装着を
検出することができ、動作信頼性の向上が図れる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、永久磁石
とリードスイッチの組み合わせでカード装着を検出する
ことができるから、半導体カードならびにカード装着部
の密閉化が可能になり、防水、防錆性、メンテナンス性
に優れ、耐久性を高めることができる電磁結合型半導体
カードシステムを安価に提供することができる。

【００３９】また、請求項２及び３記載の発明によれ
ば、アダプタを磁性部材で覆うことで、リードスイッチ
のカード装着検出動作の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電磁結合型半
導体カードシステムのカード装着機構の分解斜視図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電磁結合型半
導体カードシステムのカード装着状態を示す平面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電磁結合型半
導体カードシステムのカード装着機構の分解斜視図であ
る。

【図４】ＰＣカードと非接触式のメモリカードを併用し
て使用できるカードシステム全体の斜視図である。

【図５】永久磁石とリードスイッチの動作を説明するた
めの模式図である。

【図６】磁性体が近くにある場合の永久磁石の磁界を示
す模式図である。

【図７】従来より提案されている電磁結合方式の多チャ
ンネル非接触メモリカードの電子部品実装例を示す斜視
図である。

【図８】実機のメモリカードの斜視図である。

【図９】図８に示したメモリカードが装着可能に構成さ
れた端末機の内部構造を示す透視斜視図である。

【符号の説明】

１ メモリカード ２ 電源コイル ３ 信号コイル ４ 永久磁石 ５ アダプタ ６ ＰＣカードソケット ７ カード挿入口 ８ 電源コイル ９ 信号コイル １０ リードスイッチ １１，１２ ピン接触式コネクタ ２１ ＰＣ ２２ スロット ２３ ＰＣカード ２４ 磁性体 ２５ 磁性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 ▲吉▼晴 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 大道 和彦 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カード側電磁コイルを有する半導体カー
   ドと、 その半導体カードを装着するカード装着部を設け、前記
   カード側電磁コイルと対向する端末側電磁コイルを有す
   る端末装置を備え、 前記半導体カードを端末装置のカード装着部に装着し
   て、カード側電磁コイルと端末側電磁コイルを近接させ
   て両コイルの電磁結合によりデータの授受を行なう電磁
   結合型半導体カードシステムにおいて、 前記半導体カードに永久磁石を設け、前記端末装置のカ
   ード装着部にリードスイッチを設けて、半導体カードが
   カード装着部に装着されたことを前記リードスイッチで
   検出してカード装着信号を出力するように構成されてい
   ることを特徴とする電磁結合型半導体カードシステム。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記カード装着
   部が端末装置にセットされたアダプタからなり、そのア
   ダプタに、前記半導体カードが装着されるカードスロッ
   トと、前記端末側電磁コイルと、前記リードスイッチ
   と、少なくともリードスイッチの上下に設置された磁性
   部材とが設けられていることを特徴とする電磁結合型半
   導体カードシステム。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、前記磁性部材が
   アダプタの上下両面のほぼ全体にわたって設けられてい
   ることを特徴とする電磁結合型半導体カードシステム。