JPH11149537A

JPH11149537A - 複合ｉｃカードおよび複合ｉｃモジュール

Info

Publication number: JPH11149537A
Application number: JP31394597A
Authority: JP
Inventors: Susumu Emori; 晋江森; Susumu Igarashi; 進五十嵐; Hidemi Nakajima; 英実中島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JP3800765B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接触型と非接触型の双方の電力、信号の伝達機
能を兼備する複合ＩＣカードにおいて、非接触結合素子
と複合ＩＣモジュールとの接続を不要にし、製造が簡単
且つ非接触伝達機構の受信特性を改善する複合ＩＣモ
ジュールとそれに好適な複合ＩＣモジュールを提供す
る。【解決手段】複合ＩＣカード用で、接触型と非接触型と
の両通信機能を備えたＩＣを実装したＩＣモジュール
と、非接触伝達用のアンテナとを備え、ＩＣモジュール
と非接触伝達用アンテナとにそれぞれ信号伝達用のコイ
ルを互いに密結合するよう配設し、ＩＣモジュールと非
接触伝達用アンテナとがトランス結合によって非接触に
結合するように構成した複合ＩＣカードであって、ＩＣ
モジュールのトランス結合素子を巻線コイルとし、非接
触伝達用アンテナ側のＩＣモジュールとの結合コイルの
内径をＩＣモジュールの嵌合孔より大きく且つ巻線コイ
ルと同一面に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報記録媒体に関
し、詳しくはオフィス・オートメーション（Of-fice Au
tomation、いわゆるOA）、ファクトリー・オートメーシ
ョン（FactoryAutomation、いわゆるFA）、あるいはセ
キュリティー（Security）の分野等で使用されるＩＣカ
ード等に代表される情報記録媒体であって、特に、電力
の受給と信号の授受を電気接点を介して行う接触型と、
電磁的な結合方式によって電源電力の受電、並びに信号
の授受をＩＣカードに電気接点を設けることなく非接触
状態で行う非接触型との双方の機能を有するＩＣカー
ド、すなわち複合ＩＣカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリー等を内蔵するＩＣカード
の登場により、従来の磁気カード等に比べて記憶容量が
飛躍的に増大するとともに、マイクロコンピュータ等の
半導体集積回路装置を内蔵することによってＩＣカード
自体が演算処理機能を有することで情報媒体に高いセキ
ュリティー性を付与することができるようになった。

【０００３】ＩＣカードはＩＳＯ（International Orga
nisation for Standardisation）で国際的に規格化され
ており、一般的に、ＩＣカードはプラスチックなどを基
材とするカード本体に半導体メモリー等のＩＣが内蔵さ
れ、カード表面に外部読み書き装置との接続のために金
属製の導電性端子が設けられており、そのＩＣカードと
外部読み書き装置とのデータの交信のためにＩＣカード
を外部読み書き装置のカードスロットに挿入して用いる
ものである。これは、大量データ交換や決済業務等交信
の確実性と安全性が求められる用途、例えばクレジット
や電子財布応用では好都合である。

【０００４】一方、入退室等のゲート管理への適用に際
しては、認証が主たる交信内容であって、交信データ量
も少量の場合が多く、より簡略な処理が望まれる。この
問題を解決するために発案された技術がいわゆる非接触
（型）ＩＣカードである。これは、空間に高周波電磁界
や超音波、光等の振動エネルギーの場を設けて、そのエ
ネルギーを吸収、整流してカードに内蔵された電子回路
を駆動する直流電力源とし、この場の交流成分の周波数
をそのまま用いるか、或いは逓倍や分周して識別信号と
し、この識別信号をアンテナコイルやコンデンサ等の結
合器を介してデータを半導体素子の情報処理回路に伝送
するものである。

【０００５】特に、認証や単純な計数データ処理を目的
とした非接触ＩＣカードの多くは、電池とＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit 、中央処理装置）を搭載しないハ
ードロジックの無線認証（Radio Frequency IDentifica
tion；以下ではこれを単にＲＦ−ＩＤと呼ぶ）であ
り、この非接触ＩＣカードの出現によって、従来の磁気
カードに比較して偽造や改竄に対する安全性が高まると
ともに、ゲート通過に際してそのカードの携帯者は、ゲ
ート装置に取り付けられた読み書き装置のアンテナ部に
接近させるか、又は携帯したカードを読み書き装置のア
ンテナ部に触れるだけでよく、そのカードを敢えてケー
スやカバンあるいはポケットから取り出して読み書き装
置のスロットに挿入するというデータ交信のための煩雑
さは軽減された。

【０００６】近年になって、多目的な用途に１枚のカー
ドで対応することを目的として、前者のような外部端子
を持つ接触型の機能と、後者のような無線通信によって
データ交信する非接触型の機能との双方を有する複合型
のＩＣカードが考案されている。接触型のＣＰＵ処理と
いう高いセキュリティー性と非接触型の利便性という双
方の利点を結合したものである。尚、本明細書中では、
このようなＩＣカード全般のことを、特に複合ＩＣカー
ドと称している。

【０００７】一般的に、複合ＩＣカードは以下に示すよ
うにして製作される。エッチングによって形成された非
接触伝達用の金属箔のアンテナコイルがＩＣモジュール
の嵌合孔を明けられたシートと基材によって挟み込ま
れ、ラミネートされてカード本体が製作される。このと
き、アンテナコイルとＩＣモジュールとの接続のための
２つのアンテナ端子はカード本体の嵌合孔の内部で露出
している。ＩＣモジュールの一方の面は外部機器との接
続のための金属の端子電極が形成されている。もう一方
の面にＩＣが実装され、アンテナとの接続のための端子
が設けられる。この端子には導電性接着剤が塗布され
る。端子に導電性接着剤が塗布されたＩＣモジュールの
その端子とカードのアンテナ端子とが重なり合うように
ＩＣモジュールがカード本体の嵌合孔に据え付けられた
後、熱と圧力を加えてＩＣモジュールの端子とアンテナ
端子とが結合されて実装を終了する。

【０００８】このような実装法は比較的簡便ではある
が、ＩＣモジュールとアンテナとの接続部の状態を確認
することは困難であって、また、もしそのカードに曲げ
応力等が加えられた場合にはそのことによって接続部が
破断する事が多く、従ってその接続信頼性が問題とな
る。加えて、機械的な応力により接続部の劣化が発生し
やすい。さらに、ＩＣモジュールとアンテナとの接続の
ために導電性接着剤の塗布工程や熱圧着工程が必要とな
るので、従来の外部端子付きＩＣカードの製造装置を使
用しにくく、新しく製造ラインを設置しなければならな
い。

【０００９】複合ＩＣカードの、カード製造工程でのＩ
Ｃモジュールとアンテナとの間の接続を不要とする従来
の技術の例としては、特開平７−２３９９２２号公報に
示されるものがある。これによれば、ＩＣカード用ＩＣ
モジュールを用意する。このＩＣモジュールは、ＩＣチ
ップ、このＩＣチップと電気的に接続されており外部機
器との間で情報及び／またはエネルギーの伝達を行う伝
達機構、そしてこれらのＩＣチップ及び該伝達機構とを
支持する支持体、とからなっている。また、その伝達機
構は、コイルまたはアンテナのいずれかからなる非接触
型伝達機構、及び前記支持体表面に設けられた導体をパ
ターン化した複数の端子電極からなる接触型伝達機構、
の両方を備えた構成としている。そして、接触型と非接
触型との両方の方式に対応可能な機能をモジュール化し
て、そのＩＣモジュールをプラスチックカード基体に嵌
合固定する、というものである。また、さらに前記の実
現手段として、非接触伝達のためのアンテナまたはコイ
ルのいずれかを端子電極の周囲に端子電極を囲むように
設けるか、あるいは逆に、アンテナまたはコイルを中心
に据えてアンテナまたはコイルの周囲に端子電極を設け
る、としている。

【００１０】つまり、非接触伝達用のアンテナをＩＣモ
ジュール内に収納するということによって、最終工程で
あるところの、ＩＣモジュールのカード基板への実装工
程でのアンテナコイルとＩＣモジュールとの間の接続を
不必要としたものである。

【００１１】しかしながら、非接触伝達用のアンテナを
ＩＣモジュール内に収納する方法によったのでは、十分
なアンテナ面積が得られず、交信距離が数ミリメートル
以下のいわゆる密着結合の形態だけしか許されない。こ
れでは、非接触伝達機能を付加することによって享受で
きる恩恵が極めて小さい。接触型伝達機構に非接触伝達
機構を付与する効果は、数十ミリメートルから百ミリメ
ートル程度の距離、あるいはさらにそれを超えるほどの
距離だけ離れた所での交信が実現されることによって得
られるべきものであって、この領域においては、外部読
み書き装置のアンテナ部にカードをただ単に「かざす」
だけの動作によって交信が達成可能となる。そして、そ
うするためには例えばコイルの面積を大きくするとか、
あるいは巻数を多くすることが必要となってくる。

【００１２】更に述べると、ＩＣモジュール基板の端子
電極の周囲にプリントパターンによってアンテナコイル
を設ける方法の場合には、標準のＩＣモジュールの面積
が１２ｍｍ×１２ｍｍ程度であるのでアンテナコイルの
大きさは上記の数値を超えることは許容されない。よっ
て、ＩＣモジュール内で端子電極の外周部にコイルを配
置した場合には、プリントコイルを形成するとしても数
巻きしかとれないことになり、コイルの面積が小さいこ
とも影響して十分な電力を受信することができない。ま
た、導体パターンで実用的な巻数にするとエンボス領域
にかかってしまうことになる。

【００１３】一方、後者のアンテナの周囲に端子電極を
設ける配置の場合には、エンボス領域への侵犯が明白で
あり、外部端子付きＩＣカードの規格であるＩＳＯ７８
１６から大きく逸脱したものであって、これでは市場的
に受け入れられる可能性は極めて低い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来の技術がもつ問題点に着目してなされたものであ
り、ＩＣモジュールと非接触伝達用のアンテナコイルと
の間の配線による接続が必要ないにも関わらず、十分な
交信距離を得ることが出来る受信感度を備え、しかも接
触型と非接触型との双方の伝達機構を実用的な動作状態
で維持することができる複合ＩＣカードの非接触伝達用
アンテナ素子とＩＣモジュールとを提供することを課題
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段は、すなわち、まず請求項１に
示すように、接触型と非接触型との双方の機能を備えた
複合ＩＣカードであって、複合ＩＣカードがＩＣモジュ
ールと、該ＩＣモジュールとの間に導体による接続を持
たない非接触伝達用アンテナ素子とを有し、該ＩＣモジ
ュールは、接触型伝達機能と非接触型伝達機能との双方
の機能を備えたＩＣチップ、接触型伝達素子である外部
端子を形成したモジュール基板、そして非接触伝達機構
の第１の結合コイルとから構成され、前記非接触伝達用
アンテナ素子は、外部読み取り装置との間で電力の受給
と信号の授受を行うアンテナと、該アンテナに接続され
た第２の結合コイルとを備え、前記第１の結合コイルと
第２の結合コイルとが、互いに密結合可能に配設され、
前記ＩＣモジュールとアンテナとがトランス結合によっ
て非接触な結合が可能に構成された複合ＩＣカードにお
いて、前記非接触伝達用アンテナ素子の第２の結合コイ
ルと、前記ＩＣモジュールの第１の結合コイルとが、ほ
ぼ同一の面内に入れ子状に配置されてなることを特徴と
する複合ＩＣカードである。

【００１６】ここで、該第２の結合コイルの内側輪郭
が、該ＩＣモジュールの嵌合孔の外側輪郭よりも大きく
したことは、第１のコイルに発生された微小な電力を第
２のコイルにより効果的に伝達する事を目的としたもの
であって、カード側から外部読み取り機に信号を送信す
る場合、カードが受電した微弱な電力によってＩＣチッ
プを駆動すると共に信号を送信しなければならないので
微弱な信号となるため第２の結合コイルは可能な限り大
きく取ることが好適である。

【００１７】また、請求項１によると、第１の結合コイ
ルがモジュール基板のＩＣチップと同一面に形成される
ことにより、第１のコイルとカード基材内に埋め込まれ
たアンテナ素子の第２の結合コイルとの間隙を小さくす
ることができるので双方の結合コイルの伝達効率を向上
できるとともに、外部端子の外形寸法より小さな領域に
第１の結合コイルを形成することが可能となることから
エンボス対応上も、非常に好ましい。

【００１８】さらに好ましくは、請求項２に示すよう
に、請求項１に記載の複合ＩＣカードを基本構成として
おり、特に、前記第２の結合コイルの内側輪郭が、該Ｉ
Ｃモジュールの嵌合孔の外側輪郭よりも大きく、且つ前
記ＩＣモジュールに配設された第１の結合コイルがモジ
ュール基板の裏面に形成されてなることを特徴とする複
合ＩＣカードである。

【００１９】ここで、非接触伝達用アンテナ素子の第２
の結合コイルと、複合ＩＣモジュールの第１の結合コイ
ルとが、ほぼ同一の面内に入れ子状に配置したことは、
さらに第１の結合コイルと第２の結合コイルとの間の結
合度を向上させることを目的としたものであって、請求
項１に記載したＩＣモジュールに配置された第１の結合
コイルがモジュール基板のＩＣチップと同一面に形成し
たことにより、第１の結合コイルと第２の結合コイルと
をほぼ同一平面内に配置して両コイルの間隙を少なくす
ることができるので結合係数が高くとれる。

【００２０】また好ましくは、請求項３に示すように、
請求項１に記載の複合ＩＣカードを基本構成としてお
り、特に、前記非接触伝達用アンテナ素子の第２の結合
コイルの内側が、前記ＩＣモジュールの嵌合孔を兼ねて
なることを特徴とする複合ＩＣカードである。

【００２１】ここで前記非接触伝達用アンテナ素子の第
２の結合コイルの内側が、前記ＩＣモジュールの嵌合孔
を兼ねていることは、従来の外部端子付きＩＣカードの
ＩＣモジュール嵌合孔加工設備をそのまま使用すること
を目的としたものであって、従来の外部端子付きＩＣカ
ードのＩＣモジュール嵌合孔の形状と同様であって、寸
法は同一であるか大きくとれば、特に好適である。

【００２２】また好ましくは、請求項４に示すように、
請求項１に記載の複合ＩＣカードを基本構成としてお
り、特に、前記非接触伝達用アンテナ素子の第２の結合
コイルが、前記アンテナのループ外に設けられた非接触
伝達用のアンテナ素子を有することを特徴とする複合Ｉ
Ｃカードである。

【００２３】ここで前記非接触伝達用アンテナ素子の第
２の結合コイルを、前記アンテナのループ外に設けたこ
とは、エンボス対応を目的としたものであって、第２の
結合コイルの外側輪郭とアンテナの外側輪郭がエンボス
領域を避けるように配置したものである。

【００２４】これによると、非接触伝達用のアンテナ素
子の第２の結合コイルをアンテナのループ外に設けるこ
とで、第２のコイルの外周にアンテナコイルが巻かれる
ことが無くなり、第２のコイルの外形をエンボス領域に
かからないようにするだけでよくエンボス領域へのアン
テナコイルのはみ出しを抑制できる。

【００２５】また、請求項５に示すように、請求項１中
に記載のＩＣモジュールを基本構成としており、特に、
ＩＣモジュールの前記第１の結合コイルが、巻線コイル
からなり、前記モジュール基板の裏面のＩＣチップの周
囲に巻かれることで該ＩＣモジュールの補強材も兼ねて
あることを特徴とする複合ＩＣモジュールである。

【００２６】これによると、複合ＩＣモジュールの第１
のコイルをＩＣチップの封止材周囲に巻き、ＩＣモジュ
ールの補強材とすることで、機械的な応力に対してＩＣ
モジュールの強度を向上させている。

【００２７】ここでＩＣモジュールの前記第１の結合コ
イルが、巻線コイルからなり、前記モジュール基板の外
部端子形成面とは反対の面のＩＣチップの周囲に巻かれ
ることは、ＩＣモジュールの特別な補強材を不要とする
ことを目的としたものであって、巻線コイルが接着剤の
含浸等で強固に固められていれば特に好適である。

【００２８】また、請求項６に示すように、請求項１中
に記載のＩＣモジュールを基本構成としており、特に、
ＩＣモジュールの前記第１の結合コイルが、前記モジュ
ール基板の裏面に、ＩＣチップの近傍に巻線コイルにて
トロイダル状に巻かれて形成されてあることを特徴とす
る複合ＩＣモジュールである。

【００２９】ここで第１の結合コイルをＩＣチップの近
傍に巻線コイルにてトロイダル状に巻くことは、エンボ
ス領域への第２のコイルのはみ出しを押さえることを目
的としたものであって、第１のコイルはエンボス領域と
反対の位置に実装されることが好適である。

【００３０】また、請求項７に示すように、請求項１中
に記載のＩＣモジュールを基本構成としており、特に、
ＩＣモジュールの前記第１の結合コイルが、前記モジュ
ール基板の裏面に、ＩＣチップの近傍にパターン化され
た導体により形成されてあることを特徴とする複合ＩＣ
モジュールである。

【００３１】ここでＩＣモジュールの前記第１の結合コ
イルをＩＣチップの近傍にパターン化された導体により
形成したことは、エンボス領域への第２のコイルのはみ
出しを押さえること及び第１のコイルの実装コスト削減
を目的としたものであって、第２のコイルとほぼ同一面
に形成されるのであれば特に好適である。

【００３２】また、請求項８に示すように、請求項１乃
至４のいずれかの中に記載のＩＣモジュールを基本構成
としており、特に、ＩＣモジュールのＩＣチップ実装面
をＩＣチップおよび第１の結合コイルと共に樹脂封止し
たことを特徴とする複合ＩＣモジュールである。

【００３３】ここでＩＣモジュールのＩＣチップ実装面
をＩＣチップおよび第１の結合コイルと共に樹脂封止し
たことは、樹脂封止後に第１の結合コイルを取り付ける
ことによる樹脂成形の問題を解決するとともに強度の向
上を目的としたものであって、第１のコイル全体を封止
することが好ましい。

【００３４】これによると、ＩＣモジュールのＩＣチッ
プ実装面をＩＣチップおよび第１の結合コイルと共に樹
脂封止したことで、結合コイルの露出を防止することで
信頼性も向上させることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明における非接触伝
達機構の基本構成と基本原理とについて図面を用いて説
明する。

【００３６】図４は、本発明の非接触伝達機構の原理を
説明する非接触結合回路の等価回路図である。図４にお
いて、非接触型の外部読み取り装置１００の送受信回路
１０１には複合ＩＣカード１の非接触伝達機構への電力
供給と情報の授受を行う電磁結合器である送受信コイル
１０２が接続されている。

【００３７】一方、複合ＩＣカード１の非接触伝達機構
は、外部読み取り装置１００の送受信アンテナ１０２と
直接電磁的に結合され電力の受信と情報の授受に関与す
るアンテナコイル４と、アンテナコイル４の両端に接続
され並列共振回路を構成するコンデンサ１５と、複合Ｉ
Ｃモジュール２に実装された複合ＩＣチップ６とそれに
接続された第１の結合コイル８と、その第１の結合コイ
ル８にアンテナコイルで受信した信号を最大効率で伝送
するために並列共振回路のコンデンサ１５の両端に接続
された第２の結合コイル３からなる。このとき、コンデ
ンサ１５の接続は並列としたが、アンテナコイル４や第
２の結合コイル３の線間容量を増大させることにより省
略させることも可能である。また、アンテナコイル４と
第２の結合コイル３との間に直列に接続することも本発
明に含まれる。

【００３８】ここで、外部読み書き装置１００から複合
ＩＣカード１に電力および情報を伝達する場合につい
て、各コイルの結合を以下に説明する。外部読み書き装
置１００の送受信回路１０１で発生された図示しない高
周波信号により、送受信コイル１０２に高周波磁界が誘
起される。この高周波信号は、磁気エネルギーとして空
間に放射される。

【００３９】このとき、複合ＩＣカード１がこの高周波
磁界中に位置すると、外部読み書き装置１００の送受信
コイル１０２により発生された高周波磁界により、複合
ＩＣカード１のアンテナコイル４とコンデンサ１５で構
成する並列共振回路に電流を流す。このとき、複合ＩＣ
チップ６に直接接続された第１の結合コイル８と、前記
アンテナコイル４とコンデンサ１５の共振回路に接続さ
れ第１の結合コイル８に電力伝送する第２の結合コイル
３にも高周波磁界による電流が誘起されるが、前記のア
ンテナコイル４に誘起される量に比べて一桁以上小さい
ので、受信感度はアンテナコイル４の特性に大きく依存
する。

【００４０】アンテナコイル４とコンデンサ１５の共振
回路で受信した信号は第２の結合コイル３に伝達され
る。その後、第２の結合コイル３と第１の結合コイル８
とが最大伝達効率を示す密結合配置で第２の結合コイル
３と第１の結合コイル８とのトランス結合によって、複
合ＩＣチップ６に信号が伝達される。第２の結合コイル
３と第１の結合コイル８とのトランス結合の最大伝達効
率は回路定数の選択によって決定される。以上のように
して、受信特性の改善が達成される。

【００４１】さらに、第１の結合コイル８の巻数を多く
することによって第２の結合コイル３との結合係数が大
きくなり、複合ＩＣチップ６に伝達されるエネルギーは
さらに増大する。しかしながら、現在の印刷配線板の製
造技術では０．１ｍｍのパターン幅が限界でありプリン
トコイルではＩＣカードのモジュール基面内に数十巻き
することは困難である。一方、絶縁皮膜を施した導線に
よってコイルを形成することは磁気ヘッド技術の進歩に
より、数十ミクロン径まで可能となっている。その技術
に着目して、本発明の複合ＩＣモジュールとアンテナと
の結合コイルを絶縁皮膜を施した導線によって形成する
手段を考案するに至った。

【００４２】加えて、本発明に於けるような空芯トラン
ス型結合においては、コイル間の間隙をより少なくする
ことが伝達効率向上をもたらす。この実現のために、第
２の結合コイル３の内径を図示しないカード基板の複合
ＩＣモジュール２の嵌合孔よりも大きくして、第１の結
合コイル８を第２の結合コイル３が取り巻き、ほぼ同一
平面内に配置するようにした。このとき、第２の結合コ
イル３の内部は前記嵌合孔を兼ねることになる。こうす
ることで、複合ＩＣモジュール２の嵌合孔の下に第２の
結合コイル３が配置される場合に比較して、嵌合孔加工
の深さ精度が必要なくなり外部端子付きＩＣカードの嵌
合孔加工設備がそのまま使用可能となる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００４４】図１は本発明にかかる複合ＩＣカードの概
略構成図である。本発明にかかる複合ＩＣカード１は、
本発明の複合ＩＣモジュール２とシート状の樹脂の表面
にプリントコイルで形成した第２の結合コイル３とアン
テナコイル４とを持つアンテナ基板５を樹脂封止したカ
ード基板１０からなる。

【００４５】複合ＩＣモジュール２は接触型伝達部であ
るパターン形成した端子電極７と、図示しない接触型イ
ンターフェースと非接触型インターフェースとを内蔵し
た複合ＩＣチップ６と、複合ＩＣチップ６の周囲、また
はモジュール基板９の周囲に絶縁皮膜を施した導線によ
って形成された非接触型伝達部の第１の結合コイル８、
そしてモジュール基板９からなる。複合ＩＣチップ６は
モジュール基板９の端子電極７の形成面とは反対側の面
に実装される。複合ＩＣチップ６とモジュール基板９の
端子電極７とはスルーホールで接続される。複合ＩＣチ
ップ６と、端子電極７及び第１の結合コイル８とを接続
するモジュール基板９に形成された回路パターンとは半
田や導電性接着剤等を用いて熱溶着されて接続される。
この接続は、複合ＩＣチップ６の回路形成面とモジュー
ル基板９とをワイヤボンドすることによっても実現され
うる。

【００４６】複合ＩＣチップ６をモジュール基板９に実
装し、回路接続された後に、複合ＩＣチップ６は図１
（ｂ）に示す如く樹脂封止１６され、その後、複合ＩＣ
チップ６の周囲、またはモジュール基板９の周囲に絶縁
皮膜導線を巻き第１の結合コイル８を形成し、その後
モジュール基板９の回路パターンと第１の結合コイル８
の端子とを接続して複合ＩＣモジュール２が完成する。
図１（ｂ）は第１の結合コイル８を複合ＩＣチップ６の
樹脂封止１６の周囲に巻線コイルを形成した場合につい
て示した。第１の結合コイル８の形成の準備として、樹
脂封止１６の工程まで製作した複合ＩＣモジュール２の
樹脂封止１６の周囲を切削手段などにより巻線しやすく
なるように加工する。その後、図示しない巻線機によっ
て複合ＩＣモジュール２の樹脂封止１６の周囲に直接巻
線を施す。所定巻数終了後、図示しない第１の結合コイ
ル８の接続端子の絶縁皮膜を除去して、モジュール基板
９の図示しない所定の回路パターンに接続する。

【００４７】このとき、樹脂封止１６を施す際に巻線を
容易にするように型を用いるなどして樹脂封止すること
により樹脂封止１６の切削加工を省略できる。また、巻
線を複合ＩＣチップ６の周囲に直接巻かずに、コイル巻
線機を用いて別工程で平面コイルを製作し、モジュール
基板９に接着して第１の結合コイル８とし、その後、Ｉ
Ｃチップ６と第１の結合コイル８とを覆い隠すように樹
脂封止１６することも本発明に含まれる。本実施例で
は、製作されたコイルの断面形状を角丸の矩形とした
が、円形であってもよい形状に限定はない。

【００４８】続いて、本発明による複合ＩＣカード１は
概略以下のようにして製作される。まず、図１（ａ）
（ｂ）に示すように、樹脂基板にプリントコイルで第２
の結合コイル３とアンテナコイル４とコンデンサ１５を
それぞれ別個の領域に形成したアンテナ基板５が準備さ
れる。図１（ｂ）に示すように、アンテナ基板５の第２
の結合コイル３は複合ＩＣモジュール２の嵌合孔１１の
外形よりも外に形成され、最終的に、複合ＩＣモジュー
ル２に実装された第１コイル８とほぼ同一平面に位置す
るように設定される。ここで、第２の結合コイル３とア
ンテナコイル４とは絶縁被覆した導線を巻いて形成して
もよい。

【００４９】アンテナ基板５の樹脂としては塩化ビニル
が使用されたが、その他にもポリカーボネート、ＰＥ
Ｔ、ポリイミドなども適用でき、材料は一種に固定され
るものではない。また、アンテナ基板５の基材の厚さは
５０μｍから３００μｍの範囲である。より好ましく
は、１００μｍ程度である。

【００５０】次に、射出成形によりアンテナ基板５を封
入してカード基板１０を成形する。成形の際、第２の結
合コイル３が複合ＩＣモジュール２の実装位置に重なる
ように位置決めされ配置される。射出成形によるカード
基板１０の製作の後に複合ＩＣモジュール２の嵌合孔１
１を形成する。最後に、カード基板１０の複合ＩＣモジ
ュール２の嵌合孔１１に複合ＩＣモジュール２を接着す
ることで複合ＩＣカード１が完成する。カード基板１０
の材料としては塩化ビニルを用いたが、その他、ポリカ
ーボネートなど十分なカードの特性が得られるもので有
ればすべて本発明に適用できる。図１（ａ）において、
カード基板１０は表面と裏面に分離して描いてあるが、
本来、一体のものであり、図１（ａ）では、カード基板
に封入されるアンテナ基板５における結合コイルと嵌合
孔１１との関係を明確に説明するために修飾されてい
る。

【００５１】本発明において、カードの製作を射出成形
としたが、カード特性を維持する方法であればいずれも
本発明に適用可能であって、例えば、ラミネート方式、
接着剤充填方式であってもよい。また、ＩＣモジュール
の嵌合孔１１は、カード成形時に同時加工することも本
発明に含まれる。この場合には、アンテナ基板５に形成
された第２の結合コイル３の内部は、ＩＣモジュールの
嵌合のために予めくり抜かれている。

【００５２】図２は、複合ＩＣチップ６の近傍に第１の
結合コイル８を巻いた実施例である。この例では、複合
ＩＣチップ６は、モジュール基板９の中心から一方の端
に偏心されて実装される。樹脂封止１６までの工程が終
了した複合ＩＣモジュール２に別途、図示しない巻線機
で製作した第１の結合コイル８をモジュール基板９に接
着し、第１の結合コイル８の図示しない接続端子がモジ
ュール基板９の図示しない所定の回路パターンに端子接
続して複合ＩＣモジュール２が完成する。こうすること
で、樹脂封止部の周囲を第１コイル８の実装の為に加工
する行程が不要となる。第１コイル８の断面形状は角丸
の矩形としたが、円形や楕円形であってもよく形状にこ
だわるものではない。

【００５３】図３は、複合ＩＣチップ６の近傍に配置す
るように第１の結合コイル８をモジュール基板９の複合
ＩＣチップ６の実装面に導体のプリントパターンで形成
した実施例である。第１の結合コイル８は、モジュール
基板９の表面の外部端子と裏面の複合ＩＣチップ６も接
続パターンと同時に形成されるのでモジュール基板９と
第１コイル８との接続が簡略化される。本実施例に於け
る第１の結合コイル８の断面形状は角丸の矩形とした
が、円形や楕円形であってもよく形状にこだわるもので
はない。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に於ける複合ＩＣモジュールは、外部端子付きの接触型
とアンテナコイル等の非接触結合素子を持つ非接触型の
双方の方式に対応可能な機能を有しており、ＩＣモジュ
ールとアンテナコイルとの間にトランス結合回路素子を
設けることで、ＩＣモジュールとアンテナコイル間を電
気的に接続することなく電力の受給と信号の送受を行う
ように構成した。この複合ＩＣカードにおいて、非接触
伝達用のアンテナ素子の第２の結合コイルの内径がＩＣ
モジュールの嵌合孔の外形より大きくなるようにして、
ＩＣモジュールに配置された第１の結合コイルがモジュ
ール基板の裏面に形成し、第１の結合コイルと第２の結
合コイルとをほぼ同一面に配置することで間隙を少なく
することができるので結合係数が高くとれる。

【００５５】結果として、アンテナコイルで受信した電
磁エネルギーを高い結合係数でトランス結合してＩＣチ
ップに伝達できるようになった。このことにより、非接
触伝達機能の利点である外部読み書き装置のアンテナ近
傍にカードを「かざす」ことで通信可能な感度特性を一
層向上できるという効果がある。さらに、カードの受信
感度が大きくなることで通信距離の増大、及び／又は外
部読み書き装置の送信出力の抑制が実現できる。このこ
とは、電波法によって送信出力が規制されているため、
非接触伝達機能にとって好都合である。

【００５６】加えて、非接触伝達用のアンテナ素子の第
２の結合コイルの内部がＩＣモジュールの嵌合孔を兼ね
ている。こうすることで、複合ＩＣモジュールの嵌合孔
の下に第２の結合コイルが配置される場合に比較して、
嵌合孔加工の深さ精度が必要なくなり、従来の外部端子
付きＩＣカードのＩＣモジュール嵌合孔加工設備をその
まま使用することができるとともに、ＩＣモジュールと
カード基板に内蔵されたアンテナ回路との接続が不要で
あり、カードに曲げ応力などの機械的応力が加えられて
もＩＣモジュールとアンテナ回路とが接続点を持たない
ために接続端子の破断などによって故障する危険が極め
て少ない。

【００５７】また、非接触伝達用のアンテナ素子の第２
の結合コイルをアンテナのループ外に設けることで、エ
ンボス領域へのアンテナコイルのはみ出しを抑制した。
更に、前記の複合ＩＣモジュールの第１のコイルをＩＣ
チップの封止材周囲にトロイダル状に巻き、ＩＣモジュ
ールの補強材とすることで、機械的な応力に対してＩＣ
モジュールの強度を向上させている。

【００５８】以上総じて、ＩＣモジュールと非接触伝達
用のアンテナコイルとの間の配線による接続が必要ない
にも関わらず、十分な交信距離を得ることが出来る受信
感度を備え、しかも接触型と非接触型との双方の伝達機
構を実用的な動作状態で維持することができる複合ＩＣ
カードとそれに好適に使用可能な複合ＩＣモジュールと
を提供することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる複合ＩＣカードの第１の実施例
の概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例のＩＣモジュールの結合
コイル実装の説明図である。

【図３】本発明の第３の実施例のＩＣモジュールの結合
コイル実装の説明図である。

【図４】本発明の非接触伝達機構の原理を説明する非接
触結合回路の等価回路図である。

【符号の説明】

１・・・複合ＩＣカード２・・・ＩＣモジュール３・・・第２の結合コイル４・・・アンテナコイル５・・・アンテナ基板６・・・複合ＩＣチップ７・・・端子電極８・・・第１の結合コイル９・・・モジュール基板１０・・・カード基板１１・・・嵌合孔１５・・・コンデンサ１６・・・樹脂封止１００・・・外部読み書き装置１０１・・・送受信回路１０２・・・送受信アンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接触型と非接触型との双方の機能を備えた
複合ＩＣカードであって、複合ＩＣカードがＩＣモジュールと、該ＩＣモジュール
との間に導体による接続を持たない非接触伝達用アンテ
ナ素子とを有し、該ＩＣモジュールは、接触型伝達機能と非接触型伝達機
能との双方の機能を備えたＩＣチップ、接触型伝達素子
である外部端子を形成したモジュール基板、そして非接
触伝達機構の第１の結合コイルとから構成され、前記非接触伝達用アンテナ素子は、外部読み取り装置と
の間で電力の受給と信号の授受を行うアンテナと、該ア
ンテナに接続された第２の結合コイルとを備え、前記第１の結合コイルと第２の結合コイルとが、互いに
密結合可能に配設され、前記ＩＣモジュールとアンテナ
とがトランス結合によって非接触な結合が可能に構成さ
れた複合ＩＣカードにおいて、前記非接触伝達用アンテナ素子の第２の結合コイルと、
前記ＩＣモジュールの第１の結合コイルとが、ほぼ同一
の面内に入れ子状に配置されてなることを特徴とする複
合ＩＣカード。
【請求項２】該第２の結合コイルの内側輪郭が、該ＩＣ
モジュールの嵌合孔の外側輪郭よりも大きく、且つ前記
ＩＣモジュールに配設された第１の結合コイルがモジュ
ール基板の裏面に形成されてなることを特徴とする請求
項１に記載の複合ＩＣカード。
【請求項３】前記非接触伝達用アンテナ素子の第２の結
合コイルの内側が、前記ＩＣモジュールの嵌合孔を兼ね
てなることを特徴とする請求項１に記載の複合ＩＣカー
ド。
【請求項４】前記非接触伝達用アンテナ素子の第２の結
合コイルが、前記アンテナのループ外に設けられた非接
触伝達用のアンテナ素子を有することを特徴とする請求
項１に記載の複合ＩＣカード。
【請求項５】請求項１に記載のＩＣモジュールであっ
て、該ＩＣモジュールの前記第１の結合コイルが、巻線コイ
ルからなり、前記モジュール基板の裏面のＩＣチップの
周囲に巻かれることで該ＩＣモジュールの補強材も兼ね
てあることを特徴とする複合ＩＣモジュール。
【請求項６】請求項１に記載のＩＣモジュールであっ
て、該ＩＣモジュールの前記第１の結合コイルが、前記モジ
ュール基板の裏面に、ＩＣチップの近傍に巻線コイルに
てトロイダル状に巻かれて形成されてあることを特徴と
する複合ＩＣモジュール。
【請求項７】請求項１に記載のＩＣモジュールであっ
て、該ＩＣモジュールの前記第１の結合コイルが、前記モジ
ュール基板の裏面に、ＩＣチップの近傍にパターン化さ
れた導体により形成されてあることを特徴とする複合Ｉ
Ｃモジュール。
【請求項８】請求項１乃至４のいずれかに記載のＩＣモ
ジュールであって、該ＩＣモジュールのＩＣチップ実装面をＩＣチップおよ
び第１の結合コイルと共に樹脂封止したことを特徴とす
る複合ＩＣモジュール。