明 細 書 複合 I Cモジュール 技術分野 Description Composite IC module Technical field
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 I c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ぴ 又は二次電池とを一体にして 構成した複合 I cモジュールに関する。 背景技術 The present invention is configured by integrating Ic for reading and writing data with an external device and processing the same, and a capacitor and / or a secondary battery for charging via a contact mechanism or a non-contact coupling mechanism. Related to the composite I c module. Background art
一般に使用される I C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 I Cカードとしては、 本出願人が先に提示した (特公昭 5 3 - 6 9 1号公報) に記載されているようなものがある。 この従来の I C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 C P U (中央演算処理装置) 3の機能を有する I C (集積回路) を備えたものであ る。 A commonly used IC card is a conventional IC card used for purposes such as automatic recognition and security, and is described in Japanese Patent Publication No. 53-691 published earlier by the present applicant. Something like that. As shown in FIGS. 1 and 2, this conventional IC card has an IC (Central Processing Unit) 3 having 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).
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つて処理した上で新 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リ 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。 By processing the input from the external device connected via the contact terminal 4 by the active element and outputting it as a new signal, it is possible to automatically and surely perform the collation and the transfer of the signal. It is used for credit cards, bank cards, debit cards, health cards, etc., and has a large amount of stored information, excellent confidentiality and flexibility of stored information, and extremely low risk of forgery. However, input / output is performed by contact with an external device such as a card reader via the contact terminal 4. It is unavoidable to be complicated.
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 I C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 5 1—1 2 7 9 9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卜基板また はセラミック基板及び I Cチップを備えている。 Figs. 3 and 4 show a non-contact type IC card that eliminates such operational troubles and is an example of a built-in power supply. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-212799). This card is a plastic book The printed circuit board or ceramic substrate on which a predetermined circuit such as a contact terminal 4 and a non-contact coupling coil 5 is formed on a body, and an IC chip are provided.
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 と力ある。 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 O N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、 力一ドそのものを捨てなければならない。 Some of these circuits have batteries and others have no batteries. In the system equipped with a battery, the battery is automatically turned on by a signal obtained from an external device, and the circuit operates.Therefore, there is no need to send power larger than the outside, and there are problems such as unnecessary radiation in radio wave management. It is desirable because it becomes lighter, but since it is a battery, it must be consumed and replaced in a few years, or the force itself must be discarded.
無電池方式の非接触 I C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つている。 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。 In the case of a batteryless non-contact IC card, a strong electromagnetic field is received by a receiving antenna from an applied voltage generator of an external device, and power obtained by rectification or detection is used. However, power is limited, so it is effective only for nearby applications, the usable distance is short, and it is inevitable that remote communication is not possible.
このような非接触式 I Cカードによれば、 情報の記憶容量や秘密性、 融通性、 スピ一 ド性が優れた〖 C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力《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。 According to such a non-contact type IC card, information storage capacity, confidentiality, flexibility and speed are excellent. In addition to the advantages of the C card, the simplicity of operation that cannot be obtained by the contact type 《It is a very great advantage. In other words, the card carrier only needs to bring the card close to the sensor or the gate, and the information is read and identified, eliminating the need to insert the card into the card reader.
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 I cカード J (特公平 4一 1 6 8 3 1号公報) に記述している通り明らかである。 By embodying the contact-type function and the non-contact-type function on a single card in this way, both characteristics can be obtained at one time. (Japanese Patent Publication No. 4-1616831) is clear.
しかし上述の I Cカードによリ接触■非接触両方式の特徴が具現化されても、 二次電 池ゃ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、 たとえ薄型のぺ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 I c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 I cモジュールを提供す ることを目的とする。 発明の開示 However, even if the above-mentioned IC card realizes the characteristics of both contact and non-contact types, it does not have a secondary battery and a large-capacity capacitor, so it is not possible to perform near or remote communication, and When attempting to perform the system charging, there is a problem that it is necessary to stay in the electromagnetic field for a long time and to induce a large voltage and electric power, which is not practical. Also, in the case of batteries using primary batteries, even if they are thin paper batteries or coin-shaped batteries, it will be necessary to replace them after about two years, and when using the embedded system, the card itself must be discarded. There is a problem that must be done. In order to solve the above problems, the present invention mounts Ic and peripheral parts corresponding to both contact type and non-contact type functions for transmitting and receiving signals in response to external devices, and An object of the present invention is to provide a composite Ic module that has extremely few malfunctions and reading errors and that is easy to manage the battery. Disclosure of the invention
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 I C又は メモリと C P Uとを含む I C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リ充電され前記 1 c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。 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, a contact mechanism for electrically responding to a first external device, A coupling mechanism for responding to the first external device or the second external device in a non-contact manner, and a rechargeable external charging device via the contact point mechanism and / or the coupling mechanism, and the coupling with the 1c. It is characterized in that either one of a capacitor or a secondary battery that supplies power to the mechanism is integrated with.
請求の範囲第 2項に記載の発明は、 メモリを含む I C又はメモリと C P Uとを含む I C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 I C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。 The invention described in claim 2 is an IC including a memory or an IC including a memory and a CPU, a contact mechanism for electrically responding to a first external device, and the first external device or A coupling mechanism for responding to the second external device in a non-contact manner, and a capacitor and a capacitor which are charged from an external charging device via the contact mechanism and / or the coupling mechanism and supply power to the IC and the coupling mechanism. It is characterized in that both of the secondary batteries and are integrated.
請求の範囲第 3項に記載の発明は、 前記コンデンザが電気二重層コンデンサであるこ とを特徴とする。 The invention described in claim 3 is characterized in that the condenser is an electric double layer capacitor.
請求の範囲第 4項に記載の発明は、 前記メモリと、 前記 C P U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 Z又は前記結合機構に対応したィンタ一フエ一 ス部とを、 前記 I Cにワンチップとして構成したことを特徴とする。 The invention described in claim 4 is an interface section corresponding to the memory, the CPU, the contact mechanism for transmitting and receiving a signal in response to an external device, and the Z or the coupling mechanism. Are configured as one chip in the IC.
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 I Cに供給する電圧よりも高〈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。 The invention according to claim 5 is characterized in that the coupling mechanism that sets the voltage of the external charging device supplied through the contact mechanism to be higher than the voltage supplied to the IC and responds in a non-contact manner is generated. It is characterized in that it is configured to take high transmission power.
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。 The invention described in claim 6 is a card such as a cash card, a credit card, etc. It is characterized in that it is configured in a form.
請求の範囲第 7項に記載の発明は、 外部装置によリデータの読み出し及びノ又は書込 み可能な磁気ストライプを有したことを特徴とする。 図面の簡単な説明 The invention described in claim 7 is characterized in that the apparatus has a magnetic stripe capable of reading and writing or rewriting data by an external device. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1図は、 従来の接触式 '非接触式 I Cカードのブロック図であり、 第 2図は、 従来 の接触式 I Cカードの断面図であり、 第 3図は、 従来の接触式■非接触式 I C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 I Cカードの外観、 及び内部を 示す斜視図でぁリ、 第 5図は、 本発明の、 第 1の実施の形態による I C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 I C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 I C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 I C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 I Cチップモジュールの ブロック図であり、 第 1 0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 1 1図は、 本発明の、 第 2 ~ 3 の実施の形態における I Cカードの外観、 及び内部を示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a block diagram of a conventional contact type non-contact type IC card, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional contact type IC card, and FIG. 3 is a conventional contact type non-contact type IC card. FIG. 4 is a block diagram of a conventional contact type non-contact type IC card. FIG. 4 is a perspective view showing the appearance and the inside of a conventional contact type non-contact type IC card. FIG. 5 is a first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of an IC card according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram of an IC card according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram of an IC card according to another embodiment, FIG. 8 is a block diagram of another expression of the IC card according to the third embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 10 is a block diagram of an IC chip module according to a third embodiment, and FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a principle of performing charging and discharging in the embodiment. FIG. 11 is an external view and an internal view of an IC card according to the second to third embodiments of the present invention. FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
次に、 本発明の実施の形態における複合 I Cモジュールを、 I C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。 Next, a case where the composite IC module according to the embodiment of the present invention is applied to the form of an IC card will be described with reference to the drawings.
第 5図は、 本発明の、 第 1の実施の形態による I C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 1 1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 1 5に印加される。 非接触による方法では、 コィ ル 1 5に流れた電流によリカードのコイル 5に電圧力発生する。 コンデンサ C 1とコィ ル 5とは、 ほぼ共振が取れるようにしてある。 コンデンサ C 1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。 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 high frequency oscillation voltage (current) for power supply is applied to a coupler 15 such as a coil antenna by a non-contact type external device 11. In the non-contact method, a voltage force is generated in the coil 5 of Ricard by the current flowing through the coil 15. Capacitor C1 and coil 5 are designed to be almost resonant. A resonance type in which the capacitor C1 is connected in series with the coil 5 may be used. The circuit part 6 of the card is a part for rectifying an alternating current, transmitting and receiving a signal, processing a signal, and storing the signal.
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、 送信用コイルフを別に 設けて外部装置と送信を行うこともできる。 The coil 5 can be used in common for both reception and transmission, or a transmission coil can be separately provided to perform transmission with an external device.
接触式による方法では、 接触端子 4を介して外部装置 1 2により直流が印加され、 力 ードの中の大容量コンデンサ C 2、 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■読み取リが行われる。 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 in the power supply, for example, an electric double layer capacitor. The signal is written and read via another line S.
電力を大きく取れるようにコンデンサ C 2に印加される電圧を高くとり、 I Cに印加 される電圧とは別にセットすることもできる。 The voltage applied to the capacitor C2 can be increased so that the power can be increased, and can be set separately from the voltage applied to I C.
第 6図は、 本発明の、 第 2の実施の形態による 1 C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 C 2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。 FIG. 6 is a block diagram of a 1C card according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a secondary battery, for example, a polymer battery b is mounted instead of the capacitor C2 in the first embodiment.
第 7図は、 本発明の、 第 3の実施の形態による 1 Cカードのブロック図である。 コン デンサ C 2と二次電池 bは制御ブロック 1 3を介して接続されており、 外部装置 1 2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 C 2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 うになつている。 また充放電特性の違いにより、 コンデンサ C 2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?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つている。 FIG. 7 is a block diagram of a 1C card according to a third embodiment of the present invention. The capacitor C 2 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, a sudden current is required. Is supplied with the current of the capacitor C2, and when a continuous current is required, the current of the secondary battery b is supplied. Also, due to the difference in charge and discharge characteristics, the capacitor C2 also plays a role in assisting the charging of the secondary battery b. Fig. 5-No. In the figure, the contact method and the non-contact method are shown with separate inputs and appear to be cut off by the circuit 6, but the power supplied and stored from the contact terminals supplies power to the circuit 6, Supplying an alternating current flowing through the coil leads to improved contactless performance.
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 I C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 C 2又は二次電 bに印加され 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 C 2、 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 C 2や二次電池 bに充電される。 コンデンサ C 2や二 次電池 bに蓄えられた電力によリ、 回路 6及び送信用コィル 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。 FIG. 8 is a block diagram of an IC card in which the third embodiment is described for clarity. This indicates the case where the same capacitor C2 or secondary voltage b is applied to both the case of non-contact type high-frequency AC input and the case of direct-current application at the terminal. The capacitor C 2 and the secondary battery b are charged by the applied voltage 'current. Although the voltage is weak, the voltage induced by the non-contact coupling coil 5 is low. The pressure current is also rectified and charged to the capacitor C2 and the secondary battery b. With the power stored in the capacitor C2 and the secondary battery b, a large current can flow through the circuit 6 and the transmission coil 5, and a large signal can be sent back to the external circuit.
第 9図は、 第 1 ~ 3の実施の形態における I C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 C P U 3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。 I 1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 5 P入力部と信号の送受を行う 5 S部より構成されている。 I 2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 4 P入力部と信号の送受を 行う 4 S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 C P U 3を経てメ モリ 2に読み書きされる。 FIG. 9 is a block diagram of an IC chip according to the first to third embodiments. Shows the configuration when both contact and non-contact types are supported by one chip, and shows the case where the memory 2 and CPU 3 and the interface unit and power supply control unit that support contact and non-contact are configured by one chip . I1 is an interface unit corresponding to a non-contact type, and is composed of a 5P input unit corresponding to power supply and control and a 5S unit transmitting and receiving signals. I2 is an interface unit corresponding to the contact type, and is composed of a 4P input unit corresponding to power supply and control and a 4S unit transmitting and receiving signals. The signal is read from and written to the memory 2 via the CPU 3 via the interface unit.
第 1 0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。 FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the principle of performing charging from the outside and discharging to the outside in the third embodiment.
( a ) は、 外部電圧 V 1により内部の電池やコンデンサの電圧 V 2に充電を行う場合 を示している。 電圧 V 1 > V 2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。 (a) shows the case where the internal battery or capacitor voltage V2 is charged by the external voltage V1. Since the voltage V 1> V 2, power is supplied from a high potential to a low potential.
( b ) は、 もし外部の電圧 V 3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 V 2で外部に電力の供給できることを示している。 (b) indicates that if the external voltage V3 is low or not present, power can be supplied to the outside with the internally charged voltage V2.
第 1 1図は、 第 2 ~ 3の実施の形態における〖 C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 C 2、 二次 電池 bが配設されている。 FIG. 11 is a perspective view showing an external appearance and an inside of a PC card according to the second to third embodiments. A contact terminal 4 is provided on the surface, and a non-contact coil 5, a capacitor C2, and a secondary battery b are provided inside.
以上のような機能を有する複合 I Cモジュールを用いた I C力一ドは、 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、 1 D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 IC cards using composite IC modules with the functions described above are used not only for financial applications such as credit cards, debit cards, and cash cards, but also for 1D cards, passports, medical charts, commuting It can be used for traffic / entrance certification, highways, and various other purposes. Industrial applicability
以上説明したように、 この発明によれば、 メモリを含む I C又はメモリと CPUとを 含む I C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 I cと結合機構に電力を供給するコンデンサ及びノ 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 C P Uと接点機構■非接 触結合機構に対応するィ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 な種々の効果力得られる。 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 a first external device, and a first external device or A coupling mechanism for responding to the second external device in a non-contact manner, and a capacitor and a battery or a secondary battery charged from the external charging device through the contact mechanism and / or the coupling mechanism to supply power to the coupling mechanism and Ic. In addition, when the memory, the CPU, and the interface corresponding to the contact mechanism and the non-contact coupling mechanism are configured as a single chip, the following various effects can be obtained.
(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。 (1) There is no need to replace batteries like primary batteries, battery management is easy, and the battery can be used repeatedly for a long time after charging.
(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。 (2) Charging efficiency (charging speed) can be improved by utilizing the attached capacitor and secondary battery.
(3) カード使用状態で、 いつでも充電できる。 (3) It can be charged at any time while using the card.
(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 <し、 SZNの改善により誤動作や読み取り不良をなくせる。 (4) In the case of non-contact type, increase the transmission power, make the signal transmitted from the card stronger, and improve the SZN to eliminate malfunctions and reading errors.
(5) I C力《ワンチップで構成でき、 コストの低減ができる。 (5) IC power <It can be configured with one chip, and cost can be reduced.
(6) —枚に多くの用途を持たせた多目的カードができる。
(6) — You can make a multi-purpose card with many uses.