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発明の名称 非接触ICカード
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−175828(P2001−175828A)
公開日 平成13年6月29日(2001.6.29)
出願番号 特願平11−364751
出願日 平成11年12月22日(1999.12.22)
代理人
発明者 小林 一雄 / 中島 英実
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】少なくとも二つ以上のモジュールと、当該モジュールに接続される第1コイルと、プラスチック等のカード基体内に内蔵してなる第2コイルとを備えたことを特徴とする非接触ICカード。
【請求項2】前記モジュールと、当該モジュールに接続される第1コイルが一体化されており、前記カード基体から取り外し可能としたことを特徴とする請求項1に記載の非接触ICカード。
【請求項3】前記第2コイルにはコンデンサが接続され、共振回路であることを特徴とする請求項1に記載の非接触ICカード。
【請求項4】前記コンデンサは、第2コイルと同じフィルム上に設けられたフィルムコンデンサであることを特徴とする請求項1に記載の非接触ICカード。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックカード基体に電子部品等からなるモジュールを挿入してなる非接触ICカードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から人やものの識別のため、磁気カードや光学読み取り式のカードが用いられてきたが、多用なアプリケーション対応にするために、メモリ容量が不足したり、セキュリティの向上などのためICカードが開発された。このICカードは、プラスチック等からなるカード基体にLSI等の電子部品を内蔵したモジュールを埋め込んだもので、リーダライタと通信を行うための接点を設けている。しかし接点を有するために、接点部分が汚れたり腐食したり、また、汚れなどが付着して通信不良を起こすことがあった。また、静電気の影響によりLSIが破壊されるなどの問題もあった。
【0003】これらを解決するため前述した接点を用いずに、電磁波等のエネルギーを用いてリーダライタと通信可能な非接触ICカードが開発された。この電磁波を用いたタイプの非接触ICカードは、リーダライタとのデータ通信および非接触ICカードを動作させるための電源をリーダライタからの電磁波で得ている。この電磁波の送受信のためにカード内には、ループコイルアンテナが内蔵されている。このループコイルアンテナは、LSI等の電子部品からなるモジュールに接合されており、通常一つのモジュールに対し一つのアンテナが必要である。
【0004】しかしICカードには、色々なアプリケーションに対応するために内蔵されたメモリにプログラムが収納されている。一般的には一つのアプリケーションに対し一つのプログラムが収納され、かつ、モジュールには一つのプログラムが収納される。従って、複数のアプリケーションに対しては複数のモジュールが必要である。すなわち、カードに一つのモジュールを内蔵したとすれば、複数のカードが必要ということになる。カードが複数枚になるとカード入れ等を占有して、持ち歩きに不便である。
【0005】仮にICモジュール内のメモリに余裕があれば、特開平11−39445号に記載されているように、複数のアプリケーションプログラムを内蔵することは可能である。しかし、アプリケーションの選択はカードユーザー側で行われるものであり、あらかじめ予想して用意しておくことは難しい。またユーザー側でプログラムを書き込むことも考えられるが、そのためにはメモリを書き換え可能なメモリ、すなわち、EEPROMなどの高価なメモリが必要となってしまい、カード製造がコストアップになる。また、書き換えを行わせることでセキュリティ面でも問題がある。また、書き換えたことにより予め書き込まれていたプログラムへの影響も考慮しなければならず、複雑な手続きが必要となってしまう。
【0006】またリーダライタとの通信に接点を用いる接触式ICカードの場合は、一枚のカード内に複数のモジュールを埋め込むことが可能である。これに対して非接触ICカードの場合もモジュール一つ一つにアンテナを備え、それを複数個、カード内に埋め込むことは可能である。しかし、通信時にモジュール間で干渉が生じてうまくリード・ライトできなかったり、アンテナが小さいため通信距離が短くなってしまう等の問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、複数のアプリケーションに対応できるよう一枚のカード基体内に複数のICモジュールを内蔵し、かつ良好な通信を確保することを可能とした非接触ICカードを得ることを目的とする。
【0008】
【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とは、すなわち、請求項1に示すように、少なくとも二つ以上のモジュールと、該モジュールに接続される第1コイルと、プラスチック等のカード基体内に内蔵される第2コイルとを備えることで、複数のアプリケーションに対応し、かつ、良好な通信を確保が可能となる。そして、請求項2に示すように、前記モジュールと前記モジュールに接続してなる第1コイルが一体化されており、前記カード基体から取り外し可能とすることで、アプリケーションに応じてモジュールを増減したり、交換したりすることが可能となり、柔軟な対応ができるカードを提供することができる。また、請求項3においては、第2コイルにはコンデンサが接続され、共振回路であることにより、より良好な通信を確保することが可能となる。さらに、請求項4においては、前記コンデンサは第2コイルと同じフィルム上に設けられたフィルムコンデンサとすることで、カード製造が容易となる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明による非接触ICカードを図1に示す。図1(a)はカードの上面図、図1(b)は(a)のA−A’における断面図である。モジュール(1)はカード基体(3)に埋め込まれているが、接触式ICカードのようにモジュールがカード外観より見えるようにすることも可能である。このとき、モジュールには粘着材等による加工を施せば取り外し可能となり、アプリケーションに応じて交換することもできる。
【0010】また、カード基体は主にPVCやポリエステル等の合成樹脂であり、エポキシやウレタンなどでも良い。また、合成樹脂だけでなく紙や合成樹脂に無機物を添加したもの、合成樹脂のアロイ、その他板状に加工できるものならば利用可能である。カードの表面には従来のクレジットカードのように写真や磁気テープ、ホログラム等を設けても良い。
【0011】また、カード基体には第2コイル(2)が内蔵されている。第2コイルはループ上のコイルアンテナで、銅線や金属箔をエッチングしたもの、導電ペーストを印刷したもの等が用いられる。コイルの巻数は1〜数巻が一般的である。特開平10−69533号のようにリーダライタとの通信周波数において共振するようにすることで効率良く電力を得ることができる。共振させるために、第2コイルの巻数を任意に選定したり、コンデンサを接続することが可能である。コンデンサは第2コイルをFPCのようなフィルム上の基板を用いて形成した場合、フィルムの表裏に導電体を形成し、その間の静電容量を使用すれば、別途コンデンサを取り付けなくてよく、容易に形成できる。また、直流抵抗値もより低くすることでより効率良く電力を得ることができる。さらに、モジュール(1)には第1コイルが設けられいるので、モジュール(1)のより近くに第2コイルを配置することで、モジュールへの電力供給は効率的に行われる。なお、第1コイルと第2コイル(2)との結合度をあげるために、第2コイルをモジュール周辺でループさせることも可能である。これらの方法を独立して行っても良いが、任意に組み合わせて使用することも有効である。
【0012】図2に、本発明によるICモジュールを示す。図2の(a)はモジュールの上面図、図2(b)は(a)のB−B’における断面図である。先ずモジュール(1)は、サブストレート(7)にLSI(5)が実装され、封止樹脂(4)により封止されている。サブストレート(7)は一般的なLSI実装に用いられるリードフレームやガラスエポキシ基板が用いられる。ポリイミドやポリエステル等の絶縁性樹脂に導電体を形成したFPC(flexible printedcircuit)を用いても良い。導電体は銅やアルミ等の金属やそれらの合金、また、それらにメッキをかけることもある。なお、導電性樹脂を用いて形成してもよい。導電体を用いてスパイラル上の第1コイル(6)とLSI(5)を接続するパターンを形成する。なお、第1コイル(6)は銅線を巻いたものでも良い。
【0013】また、LSI(5)はサブストレート(7)に実装される。実装方法はフリップチップ方式やワイヤボンディング方式など一般的なLSIの実装方式が用いられる。図2(b)ではフリップチップ実装方式の一例を示している。実装されたLSI(5)は必要に応じて封止樹脂(4)により封止される。封止樹脂(4)はエポキシ系やシリコーン系等の樹脂が用いられる。封止方法はポッティング方式やトランスファモールド方式などを用いるのが一般的である。
【0014】
【実施例】以下に具体的実施例を説明する。
<実施例1>本発明による実施の一例を図3を用いて説明する。モジュール(101)は、サブストレートにLSIをフリップチップ法で実装し、LSI部分をエポキシ樹脂にてトランスファモールド法にて封止して得た。サブストレートは厚さ100μmのガラスエポキシ基材に18μmの厚さの銅箔を貼り、ニッケル及び金メッキを施したものを用いて、LSIの実装部と第1コイルのパターンをエッチング法にて設けた。次いで、シートC(113)には厚さ200μmのPVCに銅箔を貼り付けたものを用い、第2コイル(102)をエッチング法にて形成して得た。さらに、モジュール(101)のLSI封止部分が嵌合するように、嵌合穴を形成した。さらに、モジュール(101)をシートC(113)のモジュール嵌合穴(121)にそれぞれ配置し、シートB(112)およびシートD(114)を用いて積層し、さらにその後、シートA(111)およびシートE(115)を積層して、本発明による非接触ICカードを得た。すなわち、モジュール(101)を4つ内蔵したことで、独立した4つのアプリケーションに対応し、かつ、それぞれ良好な通信が可能な非接触カードを得ることができた。
【0015】<実施例2>本発明による実施例2を図4を用いて説明する。先ず、モジュール(101)は、サブストレートにLSIをフリップチップ法で実装し、LSI部分をエポキシ樹脂にてトランスファモールド法にて封止して得た。サブストレートは厚さ100μmのガラスエポキシ基材に、18μmの厚さの銅箔を貼り、ニッケル及び金メッキを施したものを用いて、LSIの実装部と第1コイルのパターンをエッチング法にて設けた。次いで、シートC(113)には厚さ200μmのPVCに銅箔を貼り付けたものを用い、第2コイル(102)をエッチング法にて形成して得た。さらに、モジュール(101)のLSI封止部分が嵌合するように、嵌合穴を形成した。第2コイル(102)の形状は、モジュール(101)の外周を一回りするようにループを形成し、これによりモジュール(101)に設けられた第1コイルとの結合度を向上させている。さらにモジュール(101)をシートC(113)のモジュール嵌合穴(121)にそれぞれ配置し、シートB(112)およびシートD(114)を用いて積層し、さらにその後、シートA(111)およびシートE(115)を積層して、本発明による非接触ICカードを得た。すなわち、モジュール(101)を4つ内蔵したことで、独立した4つのアプリケーションに対応し、かつ、それぞれ良好な通信を可能とした非接触ICカードを得ることができた。さらに、第2コイル(102)にモジュール(101)の第1コイルとの結合度を向上させるループを形成したため、より良好な通信を行うことができた。
【0016】<実施例3>本発明による実施例3を図5を用いて説明する。先ず、第2コイル(102)を形成したシートを実施例1あるいは2のように積層して、カード基体(116)を得た。カード基体(116)に、モジュール(101)を嵌合させるため嵌合穴(121)をミリング法にて設けた。次いで、モジュール(101)はサブストレートにLSIをフリップチップ法で実装し、LSI部分をエポキシ樹脂にてトランスファモールド法にて封止して得た。また、サブストレートは厚さ100μmのガラスエポキシ基材に18μmの厚さの銅箔を貼り、ニッケル及び金メッキを施したものを用いて、LSIの実装部と第1コイルのパターンをエッチング法にて設けた。すなわち、モジュール(101)に粘着剤(図示をせず)を設け、カード基体(116)と接合して、本発明による非接触ICカードを得ることができた。なお、モジュール(101)はアプリケーションに応じて適当なものを選択し、交換が可能なので、アプリケーションごとに独立し、かつ柔軟性の高いカードを得ることができた。
【0017】<実施例4>本発明による実施例4を図6および図7を用いて説明する。先ず、モジュール(101)は、サブストレートにLSIをフリップチップ法で実装し、LSI部分をエポキシ樹脂にてトランスファモールド法にて封止して得た。サブストレートは厚さ100μmのガラスエポキシ基材に18μmの厚さの銅箔を貼り、ニッケル及び金メッキを施したものを用いて、LSIの実装部と第1コイルのパターンをエッチング法にて設けた。次いで、シートC(113)には厚さ200μmのPVCに銅箔を貼り付けたものを用い、第2コイル(102)をエッチング法にて形成して得た。さらに、モジュール(101)のLSI封止部分が嵌合するように、嵌合穴を形成した。また、第2コイル(102)には、リーダライタの共振周波数と一致するようにコンデンサ(103)をフィルム上に設けた。次いで、モジュール(101)をシートC(113)のモジュール嵌合穴(121)にそれぞれ配置し、シートB(112)およびシートD(114)を用いて積層し、さらにその後、シートA(111)およびシートE(115)を積層して、本発明による非接触ICカードを得た。すなわち、モジュール(101)を2つ内蔵したことで、独立した2つのアプリケーションに対応し、かつ、それぞれ良好な通信が可能な非接触カードを得ることができた。さらに、第2コイル(102)にコンデンサ(103)を設けたことで、より良好な通信を行うことができた。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、それぞれ独立したモジュールを複数カード内に内蔵することで、多用なアプリケーションに対応することが可能となる。すなわち、モジュールは独立しているので、アプリケーション毎のセキュリティもそれぞれに守られると共に、モジュール自体は個別に製造し試験できるため、製造が容易である。また、モジュールを埋め込んでからカードを形成する場合に比べ、モジュールにストレスが加わらないので、カード化時の製造条件をゆるくすることができる。また、モジュールをカード外部から取り外し可能な形状にしておけば、アプリケーション毎にモジュールを交換して対応することもできるようになり、より柔軟性が向上する。なお、第1コイルのみのモジュールだけでは極端に短い距離しか通信できないが、第2コイルを設けることで安定して良好な通信を行うことができる。さらに通信距離を伸ばしたいときなどは、第1コイルと結合度を向上させるループコイルを用いたり、第2コイルをリーダライタの共振周波数に合わせるようコンデンサを設け、タンク回路にすることで可能となる。




 

 


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