技術分野
本発明は、外部機器との間でデータの読み書きとその処理を行うＩＣと、接点機構又は非接触の結合機構を介して充電を行うコンデンサ及び／又は二次電池とを一体にして構成した複合ＩＣモジュールに関する。
背景技術
一般に使用されるＩＣカードは、自動認識、セキュリティ等の目的で使用されている。従来のＩＣカードとしては、本出願人が先に提示した（特公昭５３−６４９１号公報）に記載されているようなものがある。この従来のＩＣカードは、第１図、第２図に示すように、例えばクレジットカードや身分証明書等のプラスチックカード本体１にメモリ２やＣＰＵ（中央演算処理装置）３の機能を有するＩＣ（集積回路）を備えたものである。
接触端子４を介して接続した外部機器からの入力を能動素子によって処理した上で新たな信号として出力することにより、照合や信号の授受を自動的に確実に行うことができ、クレジットカードや銀行カード、デビッドカード、健康カード等に利用され、記憶情報量の大きさや記憶情報の秘密性、融通性に優れ、偽造の恐れも極めて少ない。
しかし入出力の授受は接触端子４を介してカードリーダ等の外部機器との接触により行うものであるから、例えば出退勤の入退室管理に用いた場合に、カードの携帯者の操作が煩瑣になることは止むを得ない。
第３図、第４図に示すものはこのような操作上の面倒さを解消する非接触式ＩＣカードで、電源内蔵の例であり、本出願人の提示済みの「アクティブ素子による判別装置」（特開昭５１−１２７９９号公報）等に係るものである。このカードはプラスチック本体に接触端子４及び非接触結合用コイル５等の所定の回路を形成したプリント基板またはセラミック基板及びＩＣチップを備えている。
これらの回路の中には電池を備えているものと電池を備えていない無電池方式のものとがある。電池を備えた方式は外部装置より得られた信号により電池が自動的にＯＮとなり回路を動作させるため、外部より大きな電力を送る必要がなく、電波の管理上の、不要放射等の問題が軽くなるので望ましいが、電池であるために２〜３年位で消費されて取り替えるか、カードそのものを捨てなければならない。
無電池方式の非接触ＩＣカードの場合は、外部装置の印加電圧発生装置から強い電磁界を受信アンテナで受け、整流又は検波して得た電力を用いるようになっている。しかし、電力には制限があることから近接の用途のみ有効で、使用可能距離が短く、遠隔での通信ができないという問題は避けられない。
このような非接触式ＩＣカードによれば、情報の記憶容量や秘密性、融通性、スピード性が優れたＩＣカードの利点に加えて、接触式で得られない操作の簡便さが非常に大きな利点となる。即ちカードの携帯者は、カードをセンサーに近づけるだけ、あるいはゲートに近づくだけで、その情報が読み取られ識別されるので、カードリーダへ挿入する手間が不要である。
このように接触式機能と非接触式機能とを一枚のカード上に具現化させることにより、両方の特徴が一度に得られるようにした本出願人が先に提示した「複合ＩＣカード」（特公平４−１６８３１号公報）に記述している通り明らかである。
しかし上述のＩＣカードにより接触・非接触両方式の特徴が具現化されても、二次電池や大容量コンデンサを備えていないが故に、近傍や遠隔の通信ができず、また非接触方式充電を行おうとすると長時間電磁界の中に滞在していなければならず、しかも大きな電圧や電力を誘導しなければならないので現実的ではないという問題がある。また、一次電池を用いたものは、たとえ薄型のペーパ電池やコイン形電池であっても二年くらいの時期が来て交換する必要が生じ、埋め込み方式とするときはカードそのものを捨ててしまわなければならなくなるという問題がある。
以上のような問題を解決するために本発明では、外部の機器に応答して信号の送受信を行う接触式と非接触式の両機能に対応したＩＣ及び周辺部品を実装して、信号の誤動作や読み取り不良の極めて少ない、かつ電池管理の容易な複合ＩＣモジュールを提供することを目的とする。
発明の開示
上記目的を達成するため、請求の範囲第１項に記載の発明は、メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣと、第１の外部装置と電気的に応答するための接点機構と、前記第１の外部装置又は第２の外部装置と非接触で応答するための結合機構と、前記接点機構及び／又は前記結合機構を介して外部充電装置より充電され前記ＩＣと前記結合機構に電力を供給するコンデンサ又は二次電池のいずれかと、を一体にして構成したことを特徴とする。
請求の範囲第２項に記載の発明は、メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣと、第１の外部装置と電気的に応答するための接点機構と、前記第１の外部装置又は第２の外部装置と非接触で応答するための結合機構と、前記接点機構及び／又は前記結合機構を介して外部充電装置より充電され前記ＩＣと前記結合機構に電力を供給するコンデンサ及び二次電池の両方と、を一体にして構成したことを特徴とする。
請求の範囲第３項に記載の発明は、前記コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
請求の範囲第４項に記載の発明は、前記メモリと、前記ＣＰＵと、外部の機器に応答して信号の送受を行う前記接点機構及び／又は前記結合機構に対応したインターフェース部とを、前記ＩＣにワンチップとして構成したことを特徴とする。
請求の範囲第５項に記載の発明は、前記接点機構を介して供給される外部充電装置の電圧を前記ＩＣに供給する電圧よりも高く設定し、非接触で応答する前記結合機構が発する送信電力を高く取れるように構成したことを特徴とする。
請求の範囲第６項に記載の発明は、キャッシュカード、クレジットカード等のカード形態に構成したことを特徴とする。
請求の範囲第７項に記載の発明は、外部装置によりデータの読み出し及び／又は書込み可能な磁気ストライプを有したことを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の実施の形態における複合ＩＣモジュールを、ＩＣカードの形態に適用した場合について図面を参照して説明する。
第５図は、本発明の、第１の実施の形態によるＩＣカードのブロック図である。以下、電源部を中心に説明する。非接触方式の外部装置１１により電力供給用高周波振動電圧（電流）がコイルアンテナ等の結合器１５に印加される。非接触による方法では、コイル１５に流れた電流によりカードのコイル５に電圧が発生する。コンデンサＣ１とコイル５とは、ほぼ共振が取れるようにしてある。コンデンサＣ１をコイル５と直列に接続した共振タイプを用いることもある。
カードの回路部分６は、交流を整流したり、信号の受送信を行ったり、信号を処理したり、記憶したりする部分である。
コイル５は受信と送信の両方で共通に用いることもできるし、送信用コイル７を別に設けて外部装置と送信を行うこともできる。
接触式による方法では、接触端子４を介して外部装置１２により直流が印加され、カードの中の大容量コンデンサＣ２、例えば電気二重層コンデンサに蓄電される。信号は別回線Ｓを介して書込み・読み取りが行われる。
電力を大きく取れるようにコンデンサＣ２に印加される電圧を高くとり、ＩＣに印加される電圧とは別にセットすることもできる。
第６図は、本発明の、第２の実施の形態によるＩＣカードのブロック図である。第１の実施の形態におけるコンデンサＣ２の代わりに、二次電池例えばポリマー電池ｂを搭載したものである。
第７図は、本発明の、第３の実施の形態によるＩＣカードのブロック図である。コンデンサＣ２と二次電池ｂは制御ブロック１３を介して接続されており、外部装置１２から接触端子４を介して直流が印加される際に、急激な電流が必要な場合にはコンデンサＣ２の電流が供給され、持続的な電流が必要な場合は二次電池ｂの電流が供給されるようになっている。また充放電特性の違いにより、コンデンサＣ２は二次電池ｂの充電を助ける役割も果たしている。第５図〜第７図において、接触方式と非接触方式とは別々の入力で示してあり、回路６で遮断されているように見えるが、接触端子から供給され蓄えられた電力は回路６の電源供給を行うとともに、コイルに流れる交流電流の供給を行うことで非接触における性能向上につながっている。
第８図は、第３の実施の形態をより明確になるように記載したＩＣカードのブロック図である。非接触方式の高周波交流入力の場合も、端子による直流印加による場合も、同一のコンデンサＣ２又は二次電池ｂに印加される場合を示すもので、接触方法を用いる場合は接触端子４を介して印加された電圧・電流によってコンデンサＣ２、二次電池ｂに充電される。又、電圧としては弱いが非接触式結合用コイル５により誘起された電圧・電流も整流されてコンデンサＣ２や二次電池ｂに充電される。コンデンサＣ２や二次電池ｂに蓄えられた電力により、回路６及び送信用コイル５に大きな電流を流すことができ、外部回路に大きな信号を送り返すことができる。
第９図は、第１〜３の実施の形態におけるＩＣチップのブロック図である。ワンチップで接触・非接触両方式に対応する場合の構成を示すもので、メモリ２とＣＰＵ３及び接触・非接触に対応するインターフェース部並びに電源制御部がワンチップで構成されている場合を示す。Ｉ１は非接触式に対応するインターフェース部で、電力供給や制御に対応する５Ｐ入力部と信号の送受を行う５Ｓ部より構成されている。Ｉ２は接触式に対応するインターフェース部で、電力供給や制御に対応する４Ｐ入力部と信号の送受を行う４Ｓ部より構成されている。信号は、インターフェース部を介しＣＰＵ３を経てメモリ２に読み書きされる。
第１０図は、第３の実施の形態における、外部からの充電並びに外部への放電を行う場合の原理を説明するための説明図である。
（ａ）は、外部電圧Ｖ１により内部の電池やコンデンサの電圧Ｖ２に充電を行う場合を示している。電圧Ｖ１＞Ｖ２であるのでポテンシャルの高いところから低い所へ電力の供給が行われることを示している。
（ｂ）は、もし外部の電圧Ｖ３が低かったり、あるいはなかったりした場合に、内部に充電されている電圧Ｖ２で外部に電力の供給できることを示している。 第１１図は、第２〜３の実施の形態におけるＩＣカードの外観、及び内部を示す斜視図である。表面には接触端子４が、内部には非接触用コイル５、コンデンサＣ２、二次電池ｂが配設されている。
以上のような機能を有する複合ＩＣモジュールを用いたＩＣカードは、クレジットカード、デビットカード、キャッシュカード等の金融用途のみならず、ＩＤカード、パスポート、医療用カルテ、通勤通学定期、通行・入場証明、高速道路、他種々の目的に使用できる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、この発明によれば、メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣと、第１の外部装置と電気的に応答するための接点機構と、第１の外部装置又は第２の外部装置と非接触で応答するための結合機構と、接点機構及び／又は結合機構を介して外部充電装置より充電されＩＣと結合機構に電力を供給するコンデンサ及び／又は二次電池とを一体にして構成したため、さらにはメモリとＣＰＵと接点機構・非接触結合機構に対応するインターフェース部とをワンチップで構成した場合は、次のような種々の効果が得られる。
（１）一次電池のような電池交換がなく、電池管理が容易で、充電により長時間繰り返し使用できる。
（２）併設されたコンデンサと二次電池とを活かし、充電効率（充電スピード）をあげることができる。
（３）カード使用状態で、いつでも充電できる。
（４）非接触式の場合に、送信電力を大きくして、カードから送信する信号をより強くし、Ｓ／Ｎの改善により誤動作や読み取り不良をなくせる。
（５）ＩＣがワンチップで構成でき、コストの低減ができる。
（６）一枚に多くの用途を持たせた多目的カードができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の接触式・非接触式ＩＣカードのブロック図であり、第２図は、従来の接触式ＩＣカードの断面図であり、第３図は、従来の接触式・非接触式ＩＣカードのブロック図であり、第４図は、従来の接触式・非接触式ＩＣカードの外観、及び内部を示す斜視図であり、第５図は、本発明の、第１の実施の形態によるＩＣカードのブロック図であり、第６図は、本発明の、第２の実施の形態によるＩＣカードのブロック図であり、第７図は、本発明の、第３の実施の形態によるＩＣカードのブロック図であり、第８図は、本発明の、第３の実施の形態によるＩＣカードの他の表現によるブロック図であり、第９図は、本発明の、第１〜３の実施の形態におけるＩＣチップモジュールのブロック図であり、第１０図は、本発明の、第３の実施の形態における、充電並びに放電を行う場合の原理を説明するための説明図であり、第１１図は、本発明の、第２〜３の実施の形態におけるＩＣカードの外観、及び内部を示す斜視図である。
TECHNICAL FIELD The present invention is an integrated configuration of an IC that reads / writes data from / to an external device and processes it, and a capacitor and / or a secondary battery that is charged via a contact mechanism or a non-contact coupling mechanism. It relates to the composite IC module.
Background Art IC cards generally used are used for purposes such as automatic recognition and security. As a conventional IC card, there is one as described in (Japanese Patent Publication No. 53-6491) previously presented by the present applicant. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this conventional IC card has an IC having functions of a memory 2 and a CPU (central processing unit) 3 in a plastic card body 1 such as a credit card or an identification card. Integrated circuit).
By processing the input from the external device connected via the contact terminal 4 with an active element and outputting it as a new signal, verification and signal exchange can be performed automatically and reliably, such as credit card or bank Used for cards, david cards, health cards, etc., it has a large amount of stored information, confidentiality and versatility of stored information, and extremely low risk of counterfeiting.
However, since input / output is performed by contact with an external device such as a card reader via the contact terminal 4, for example, when used for entering / exiting management of attendance / leaving, the operation of the card holder becomes troublesome. It cannot be helped.
FIG. 3 and FIG. 4 show non-contact IC cards that eliminate such troublesome operations, and are examples of built-in power supplies. (Japanese Patent Laid-Open No. 51-12799) and the like. This card includes a printed circuit board or a ceramic substrate and an IC chip on which a predetermined circuit such as a contact terminal 4 and a non-contact coupling coil 5 is formed on a plastic body.
Some of these circuits have a battery and others have no battery. The battery-equipped system automatically turns on the battery according to the signal obtained from the external device and operates the circuit, so there is no need to send a large amount of electric power from the outside, and problems such as unnecessary radiation in the management of radio waves are reduced. Although it is desirable, since it is a battery, it must be consumed and replaced in about 2 to 3 years, or the card itself must be discarded.
In the case of a batteryless non-contact IC card, a strong electromagnetic field from an applied voltage generator of an external device is received by a receiving antenna, and electric power obtained by rectification or detection is used. However, since power is limited, it is effective only in nearby applications, the usable distance is short, and the problem that remote communication is not possible is unavoidable.
According to such a non-contact type IC card, in addition to the advantages of the IC card having excellent information storage capacity, confidentiality, flexibility, and speed, the simplicity of operations that cannot be obtained by the contact type is very large. It will be an advantage. That is, the card holder can read and identify the information only by bringing the card close to the sensor or the gate, so that it is unnecessary to insert the card into the card reader.
In this way, the contact type function and the non-contact type function are embodied on a single card, so that both features can be obtained at the same time, and the “composite IC card” ( This is clear as described in Japanese Examined Patent Publication No. 4-16831.
However, even if the above-mentioned IC card realizes both contact and non-contact features, it does not have a secondary battery or a large-capacity capacitor, so it cannot communicate in the vicinity or remotely, and it can also perform non-contact charging. In order to do so, it is necessary to stay in the electromagnetic field for a long time, and a large voltage or power must be induced. Also, those using primary batteries, even thin paper batteries or coin-type batteries, need to be replaced after about two years. There is a problem that it must be done.
In order to solve the above problems, the present invention mounts an IC and peripheral components corresponding to both contact type and non-contact type functions for transmitting and receiving signals in response to an external device, and malfunctions the signal. Another object of the present invention is to provide a composite IC module with extremely few reading defects and easy battery management.
DISCLOSURE OF THE INVENTION To achieve the above object, the invention described in claim 1 includes an IC including a memory or an IC including a memory and a CPU, and a contact for electrically responding to a first external device. A mechanism, a coupling mechanism for responding in a non-contact manner with the first external device or the second external device, and the IC and the coupling charged by an external charging device via the contact mechanism and / or the coupling mechanism Either a capacitor for supplying power to the mechanism or a secondary battery is integrally formed.
The invention described in claim 2 includes an IC including a memory or an IC including a memory and a CPU, a contact mechanism for electrically responding to the first external device, and the first external device or A coupling mechanism for responding in a non-contact manner with a second external device, a capacitor that is charged by an external charging device via the contact mechanism and / or the coupling mechanism, and supplies power to the IC and the coupling mechanism, and a secondary It is characterized in that both of the batteries are integrated.
The invention described in claim 3 is characterized in that the capacitor is an electric double layer capacitor.
The invention according to claim 4 is characterized in that the memory, the CPU, and the interface mechanism corresponding to the coupling mechanism and / or the coupling mechanism for transmitting and receiving signals in response to an external device, The IC is configured as a one-chip.
In the invention according to claim 5, the voltage of the external charging device supplied via the contact mechanism is set higher than the voltage supplied to the IC, and the transmission generated by the coupling mechanism responding in a non-contact manner. It is characterized by being configured so as to obtain high power.
The invention described in claim 6 is characterized in that it is configured in a card form such as a cash card or a credit card.
The invention described in claim 7 has a magnetic stripe which can read and / or write data by an external device.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a case where a composite IC module according to an embodiment of the present invention is applied to an IC card will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a block diagram of the IC card according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the power supply unit will be mainly described. A non-contact type external device 11 applies a high-frequency oscillating voltage (current) for power supply to a coupler 15 such as a coil antenna. In the non-contact method, a voltage is generated in the coil 5 of the card by the current flowing in the coil 15. The capacitor C1 and the coil 5 are designed to be substantially resonant. A resonance type in which the capacitor C1 is connected in series with the coil 5 may be used.
The circuit portion 6 of the card is a portion that rectifies alternating current, transmits and receives signals, processes signals, and stores them.
The coil 5 can be used in common for both reception and transmission, or a transmission coil 7 can be provided separately to perform transmission with an external device.
In the contact method, a direct current is applied by the external device 12 through the contact terminal 4 and stored in a large-capacity capacitor C2, for example, an electric double layer capacitor in the card. Signals are written and read via a separate line S.
The voltage applied to the capacitor C2 can be set high so as to obtain a large amount of power, and can be set separately from the voltage applied to the IC.
FIG. 6 is a block diagram of an IC card according to the second embodiment of the present invention. Instead of the capacitor C2 in the first embodiment, a secondary battery such as a polymer battery b is mounted.
FIG. 7 is a block diagram of an IC card according to the third embodiment of the present invention. The capacitor C2 and the secondary battery b are connected via the control block 13, and when a direct current is applied from the external device 12 via the contact terminal 4, if a rapid current is required, the current of the capacitor C2 Is supplied, and when the continuous current is required, the current of the secondary battery b is supplied. Further, due to the difference in charge / discharge characteristics, the capacitor C2 also plays a role of assisting charging of the secondary battery b. 5 to 7, the contact method and the non-contact method are shown as separate inputs and appear to be blocked by the circuit 6, but the electric power supplied and stored from the contact terminal is the same as that of the circuit 6. In addition to supplying power, supplying AC current flowing in the coil leads to non-contact performance improvement.
FIG. 8 is a block diagram of an IC card in which the third embodiment is described more clearly. In the case of non-contact type high frequency alternating current input, the case where direct current is applied by a terminal, the case where it is applied to the same capacitor C2 or the secondary battery b is shown. The capacitor C2 and the secondary battery b are charged by the applied voltage / current. Further, although the voltage is weak, the voltage / current induced by the non-contact coupling coil 5 is also rectified and charged to the capacitor C2 and the secondary battery b. A large current can flow through the circuit 6 and the transmission coil 5 by the electric power stored in the capacitor C2 and the secondary battery b, and a large signal can be sent back to the external circuit.
FIG. 9 is a block diagram of the IC chip in the first to third embodiments. This shows a configuration in which one-chip is compatible with both contact and non-contact types, and shows a case where the memory 2 and CPU 3, the interface unit corresponding to contact and non-contact, and the power supply control unit are configured in one chip. I1 is an interface unit corresponding to a non-contact type, and includes a 5P input unit corresponding to power supply and control and a 5S unit that transmits and receives signals. I2 is an interface unit corresponding to the contact type, and includes a 4P input unit corresponding to power supply and control and a 4S unit that transmits and receives signals. The signal is read from and written to the memory 2 through the CPU 3 via the interface unit.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the principle when external charging and external discharging are performed in the third embodiment.
(A) has shown the case where it charges to the voltage V2 of an internal battery or a capacitor | condenser by the external voltage V1. Since voltage V1> V2, power is supplied from a high potential to a low potential.
(B) shows that if the external voltage V3 is low or not, power can be supplied to the outside with the voltage V2 charged inside. FIG. 11 is a perspective view showing the appearance and the inside of the IC card in the second to third embodiments. A contact terminal 4 is disposed on the surface, and a non-contact coil 5, a capacitor C2, and a secondary battery b are disposed inside.
IC cards using compound IC modules with the functions described above are not only used for financial purposes such as credit cards, debit cards, cash cards, but also ID cards, passports, medical charts, commuting commuter passes, pass / entry certificates Can be used for highway, various other purposes.
Industrial Applicability As described above, according to the present invention, an IC including a memory or an IC including a memory and a CPU, a contact mechanism for electrically responding to the first external device, A coupling mechanism for responding in a non-contact manner with one external device or the second external device, a capacitor that is charged by the external charging device via the contact mechanism and / or coupling mechanism and supplies power to the IC and the coupling mechanism, and / or Alternatively, since the secondary battery is integrated, the memory, the CPU, and the interface unit corresponding to the contact mechanism / non-contact coupling mechanism are configured in a single chip, and the following various effects are obtained. .
(1) There is no battery replacement like a primary battery, battery management is easy, and it can be repeatedly used for a long time by charging.
(2) The charging efficiency (charging speed) can be increased by utilizing the capacitor and the secondary battery provided together.
(3) The card can be charged at any time with the card in use.
(4) In the case of the non-contact type, the transmission power is increased, the signal transmitted from the card is made stronger, and the malfunction and reading failure can be eliminated by improving the S / N.
(5) The IC can be configured with one chip, and the cost can be reduced.
(6) A multi-purpose card with many uses can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a conventional contact / non-contact IC card, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional contact IC card, and FIG. 3 is a conventional contact / non-contact. 4 is a block diagram of an IC card, FIG. 4 is a perspective view showing the exterior and interior of a conventional contact / non-contact IC card, and FIG. 5 is a first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of an IC card according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram of the IC card according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram of the IC card according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a block diagram of the IC card according to the third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram of an IC chip module according to an embodiment, and FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the principle of charging and discharging in the embodiment, and FIG. 11 shows the appearance and the inside of the IC card in the second to third embodiments of the present invention. It is a perspective view.
