JPH1069533A

JPH1069533A - 非接触ｉｃカード

Info

Publication number: JPH1069533A
Application number: JP9058164A
Authority: JP
Inventors: Susumu Emori; 晋江森; Susumu Igarashi; 進五十嵐; Hidemi Nakajima; 英実中島; Shigeru Fukai; 茂深井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-03-10
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JP3427663B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接触型と非接触型の双方の機能を兼備する非
接触ＩＣカードにおいて、非接触伝送の送信側のコイル
と受信側のコイルが空気間隙によって隔てられている結
合器の受信側での電力受信特性を改善する事を目的とす
る。【解決手段】非接触ＩＣカード用モジュールの表面に
第１のコイルをスパイラル状に形成し、ＩＣチップと電
気的に接続される。第１コイルと同一平面または、隣接
平面上にスパイラル状の第２コイルが第１コイルと電気
的に絶縁されてカードの外周に沿って設けられる。加え
て、第２コイルの少なくとも１巻は前記第１コイルと同
じ中心をもって形成される。このスパイラル状の第２コ
イルはコンデンサと並列に接続されることによって共振
回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型情報媒体
に関し、詳しくは、オフィス・オートメーション（Offi
ce Automation,OA）、ファクトリー・オートメーション
（Factory Automation,FA）、セキュリティー（Securi
ty）分野等で使用されるＩＣカード等の情報媒体におい
て、電磁結合方式によって電源電力の受電、ならびに信
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ＩＣカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリーなどを内蔵するＩＣカー
ドの登場により、従来の磁気カードなどに比べて記憶容
量が飛躍的に増大すると共に、マイクロコンピュータ等
の半導体処理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】一般的にＩＣカードは、プラスチックなど
の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用の導電性端子が
設けられている。

【０００４】しかしながら、外部接続端子を設けたＩＣ
カードでは、端子が外部に露出している為、その端子の
接触部の汚れ、酸化、腐食、破損等による接触不良が発
生する。また、人体やカードに蓄積された静電気が人体
と接触端子との接触などにより放電され、カードに内蔵
されたＩＣの破壊や、誤って高電圧を接続端子に印加す
ることによる損傷に対して無防備である。

【０００５】また、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は、ＩＣカードをその装置に挿入
しなければならないという煩雑さがあった。この理由に
より、同様の煩雑さで有れば磁気カードで充足されるの
で鉄道の乗車券等のゲート管理や出退勤管理などにＩＣ
カードを導入することがためらわれている。

【０００６】これらの問題を解決するために、空間に高
周渡電磁界や超音波、光などの振動エネルギーの場を設
け、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、或いは逓倍や逓降して
識別信号とし、この識別信号をコイルやコンデンサなど
の結合器を介してデータをマイクロコンピュータなどの
情報処理回路に伝送するような非接触ＩＣカードが提案
されている。この非接触ＩＣカードの出現により、安全
性が高まると共に、ゲート通過に際し、カードの携帯者
は設置された読み取り装置に接近するだけでよくなり、
データ交信のための煩雑さは軽減された。

【０００７】上述した非接触ＩＣカードへの電力の供給
手段としては、電池を内蔵する手段も考案されている
が、電池を内蔵することによりカード本体が厚くなった
り、電池交換などの問題が生じるため上記のようにカー
ドに電池を搭載しないで、受信したエネルギーを電力に
変換する方法が多く採用され、各種の結合方式が提案さ
れている。そのなかで、実用的な結合方式として容量結
合方式と磁気結合方式があるが、コンデンサを用いた容
量方式では、エネルギーの伝達効率が大きくないこと、
および、カードと読み取り機の間隔の変化により容量変
化が発生し、通信信頼性が低い為、磁気結合方式が主流
となっている。

【０００８】しかしながら、従来の非接触ＩＣカード
は、単線のスパイラルコイルによって電力およびデータ
の伝送を行うので、伝送効率が低い。このため、ドライ
ブユニットであるリーダ・ライタから送出する電力が充
分でなかったり、非接触ＩＣカードのコイルとリーダ・
ライタのコイルとの間隔が大きいと正確な伝送が行われ
ず、非接触ＩＣカードが正常に機能しなくなるという問
題があった。

【０００９】そこで、この伝達効率を改善するために、
幾つかの提案がなされている。例えば、第１の従来例と
して特開平２−７８３８号公報に開示されたものがあ
る。これによれば、変成器の一次巻線及び二次巻線間の
電力結合を実現するための装置が、前記一次巻線と並列
に第１コンデンサを有しており、この一次タンク回路
は、その一端において電圧源に接続され、他端におい
て、所定の周波数で動作するスイッチング回路を通じて
接地されているものである。前記一次巻線と密結合し、
並列に第２コンデンサを有する三次巻線を付加すること
によって、伝達効率を改善するものである。

【００１０】図１３を用いて、この従来例の具体例につ
いて更に説明する。図１３によれば、クロック信号Ｖｃ
が、抵抗Ｒ１，Ｒ３を通じてＦＥＴ１００、２００をド
ライブするために用いられている。ＦＥＴ１００、２０
０がオンになると、ドライブノードＢが、Ｒ２を通じて
接地される。抵抗Ｒ２は、一次コイルＬ１を通して流れ
る最大電流を告１限するものである。同様に、コンデン
サＣ３は、電圧源における配線インダクタンスに関連し
た影響を除去するものである。コイルＬ２はコイルＬ１
と密結合されている。また、磁性体コア１０１と１０２
は空気間隙によって隔てられている。

【００１１】コイルＬ１を流れる電流が変化するとＬ１
自体の変化に対するリアクタンスにより、５Ｖ電源とコ
イルＬ１自体の磁束との間で連続的にエネルギーが変換
される。磁界エネルギーは磁性体コア１０１によって吸
収され、当該コアが素子Ｌ２及びＣ２よりなる共振タン
ク回路に当該エネルギーを伝達する。結果として、ノー
ドＢにおける電圧の瞬時値（Ｖｂ）はＦＥＴ１００がオ
ンになった時点で接地電位（＝０Ｖ）ヘ向けて変化す
る。

【００１２】ＦＥＴ１００、２００がオンになると、コ
イルＬ１を通じて流れる電流は以前と同一方向に流れよ
うとする。従って、Ｖｂはより正の方向に変化しコンデ
ンサＣ１に電流が流れる。実際、ＦＥＴ１００、２００
がオンになると一次タンク回路は別々の素子値によって
決定される周波数で共振する。この時、一次回路全体は
自由振動となる。

【００１３】ノードＡにおける電圧の瞬時値（Ｖａ）
は、平均直流電圧＋５Ｖを有し実質的に正弦波状に振動
する。電圧Ｖａ及びＶｂは、空間間隙インターフェース
を通した負荷インピーダンスＲLへの電力伝達を最適化
するように協調している。コイルＬ３は、変成器の二次
側に関する誘導性負荷を表し、最大電力伝達はキャパシ
タを抵抗ＲLに直列に付加することで実現され、このコ
ンデンサは，コイルＬ３と電力伝達周波数で直列共振す
るように選択される。結果として、素子Ｃ１、Ｌ１、Ｃ
２、Ｌ２よりなるタンク回路と素子Ｃ２、Ｌ２よりなる
共振器に位相の反転した電圧王が発生し、倍電圧回路を
構成することで、送信端の電源電圧を比較的低くして高
い出力電圧を得ている。

【００１４】第２の従来例としては、特開昭６３−２２
４６３５号公報に示されるものがある。これは、磁気結
合により非接触式に電力を供給する装置であり、送電用
磁気結合素子に並列に容量性素子を接続したものであ
る。

【００１５】図１４の当該装置の等価回路を用いて具体
的に説明する。送電状態でのインダクタンス１３４とコ
ンデンサ１３２とが、図示しない送電用コイルに印加さ
れる電流の周波数よりも高い周波数で並列共振するよう
なコンデンサ１３２の値Ｃr を選択する。この選択によ
り、インダクタンス１３４とコンデンサ１３２は共振周
波数ｆR の発振源を構成することになり、共振エネルギ
ーも負荷側に流れるので、全体的に送電効率が向上する
ことになる。

【００１６】１３６、１３７はインダクタンスであり、
漏れインダクタンスＬX の半分の値を持つ。１４０は整
流用のダイオード、１４２は平滑用のコンデンサであ
る。共振周波数ｆR が発振回路１３０の発振周波数ｆ0
の１．５倍程度に小さい場合には、直流電圧ＶDCは入力
の交流電圧Ｖinの変動の影響を受け易くなるが共振周波
数ｆR が１．５倍以上、特に２ｆ0 程度となるようなコ
ンデンサ１３２の容量を選択した場合には、平滑化回路
１２６からの交流電圧変動に対して安定な３ＶＡ程度の
電力が得られるというものである。従って、送電用磁気
結合素子に容量性素子を並列に接続することにより共振
が生じ、これにより当該送電用磁気結合素子の蓄積エネ
ルギーも送電に寄与し、当該容量性素子が存在しない場
合に較べて効率よく電力を受信側に送ることができると
いうものである。

【００１７】また、非接触ＩＣカードの中には、例え
ば、特開平７−２３９９２２号公報に示されているもの
のように、接触式と非接触式伝送方法の双方が可能であ
り、さらには、カード表面に磁気ストライプやエンボス
等の形成を可能とし、多目的用途に対応可能としたＩＣ
カードもある。このＩＣカードは、ＩＣチップと、該Ｉ
Ｃチップと電気的に接続された外部機器との間で、情報
および／またはエネルギーの伝達を行う接触型伝達機構
と、コイルまたはアンテナからなる非接触型伝達機構と
を共通の支持体からなるＩＣモジュールとし、該ＩＣモ
ジュールを、これと嵌合するＩＣカード基体に嵌合させ
ることにより、接触型と非接触型の両方の方式に対応可
能とし、かつ、カードの表面に磁気ストライプやエンボ
スを形成したものである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した第
１，第２の従来例における電力伝達効率の改善方式は、
送電電力にのみ着目されており、送電側の電力効率を改
善し、より多くの電力を送出する効果においてのみ有効
である。これらの方式では輻射電磁界の強度に制限が設
けられている場合、受信側の受電効率の改善には寄与し
ていない。微弱な電磁界中に位置した非接触ＩＣカード
の受電電力を改善するためには、カード内に輻射された
エネルギーをより多く吸収する手段が設けられなければ
ならない。

【００１９】更に、ＩＣカードは半導体集積回路を内蔵
するため、低電力でより多くの電流を得ることが電源回
路の負荷を軽減する。つまり、電力受信側を低インピー
ダンスとすることが望ましい。しかしながら、従来例で
は、送信電圧のみに着目しており電力受信側に関して何
ら言及していない。

【００２０】そこで本発明は、このような問題を解決
し、外部から非接触で電力の供給を受ける非接触ＩＣカ
ードにおいて、電力送信側（リーダ・ライタ側）のコイ
ルと電力受信側（非接触ＩＣカード側）のコイルが空気
間隙によって隔てられている結合器において、電力受信
側の電力効率を改善しインピーダンス変換を行う非接触
ＩＣカードを提供することを目的としている。

【００２１】また、本発明は、前述したような、接触型
伝達機構と非接触型伝達機構と合わせ持ち、さらにはカ
ードの表面に磁気ストライプやエンボスを形成したＩＣ
カードにおいても、磁気ストライプやエンボス形成を損
なわずに、電力受信側の電力効率を改善しインピーダン
ス変換を行い、かつ、カードの厚さを薄く形成すること
ができる非接触ＩＣカードを提供することを目的として
いる。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、空間を伝搬する予め定め
られた周波数の交流磁界を検出し交流電圧を発生させる
結合手段と、受信した信号をデータに変換する信号変換
手段と、変換されたデータを格納し処理するためのマイ
クロプロッセサ手段と、マイクロプロセッサで生成した
データを変換し送信する送信手段からなる非接触ＩＣカ
ードにおいて、外部に設けられたドライブユニットから
の電磁波を伝送媒体として、その動作に必要な電力の受
信と情報の授受を実現する結合手段として第１コイルを
有すると共に、静電容量素子に並列接続され、ドライブ
ユニットからの電磁波のみで駆動され、かつ静電容量素
子とのインピーダンス値が前記電磁波の周波数に共振す
るように選択された第２コイルを有する受信回路を構成
したことを特徴とする。

【００２３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、電力受信のための
第１コイルの直流抵抗による損失を低減するためコイル
の抵抗値を０．０１Ωから０．５Ωの範囲になるように
第１コイルを形成したことを特徴とする。

【００２４】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記第２コイルに
並列接続された静電容量素子をカード基材である誘電体
膜を平行平板の２枚の導電薄膜で挟み込むことで非接触
ＩＣカードを薄くしたことを特徴とする。

【００２５】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記第２コイル
を、前記非接触ＩＣカードの周縁に沿って設けたことを
特徴とする。また、請求項５に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、第２コイルの一部
と第１コイルとが密結合するように、第２コイルの少な
くとも１巻を、第１コイルと同芯状に巻くように形成し
たことを特徴とする。

【００２６】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
に記載の非接触ＩＣカードにおいて、第１，第２コイル
がプリントコイルであることを特徴とする。また、請求
項７に記載の発明は、請求項６に記載の非接触ＩＣカー
ドにおいて、前記第１，第２コイルは、誘電体膜上に形
成されたプリントコイルであって、前記誘電体膜を２枚
の平行平板導体薄膜で挟み込むことで前記静電容量素子
を成し、該静電容量素子を前記プリントコイルと一体に
形成することを特徴とする。また、請求項８に記載の発
明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前
記第１，第２コイルが絶縁被膜を施された導線を複数回
巻いた巻線コイルで形成されることを特徴とする。

【００２７】さらに、請求項９に記載の発明は、非接触
型伝達手段と共に接触型伝達手段をも有し、該非接触型
伝達手段および接触型伝達手段を介して授受されるデー
タを処理するＩＣモジュールを具備する非接触ＩＣカー
ドであって、該非接触ＩＣカードの本体が複数の材料層
からなる非接触ＩＣカードにおいて、前記ＩＣモジュー
ルには、その表面に前記接触型伝達手段が設置されると
共に、その周縁部にフランジが設けられ、前記複数の材
料層は、前記ＩＣモジュールを収容する収容部が設けら
れた少なくとも１つの材料層と、前記ＩＣモジュールに
設置された接触型伝達手段を前記非接触ＩＣカードの表
面に露出させるための開口部を有する少なくとも１つの
材料層とを有してなり、前記開口部の周縁部によって、
前記ＩＣモジュールのフランジを、前記収容部を設けた
材料層に固定することを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】高周波電力の送信とカードからの
情報の受信を行うドライブユニットの送信コイルの一端
には直列に静電容量素子であるコンデンサが接続されて
おり、直列共振回路を形成している。このドライブユニ
ットの送受信コイルの他端は電圧源に接続されている。
受信側である非接触ＩＣカードには負荷となる受信した
高周波信号の受信・整流を行う電源回路と高周波信号に
重畳された変調信号を受信及び送信する送・受信回路と
が接続された第１コイルがカードの基材面上に幅の広い
導体パターンとしてループ状に形成されている。幅の広
い導体パターンとしたことでコイルの等価抵抗が低減さ
れて、前記コイルは、より多くの電流を流し得るように
なり受信電力が改善される。

【００２９】第１コイルと同一平面または、隣接平面内
に第２コイルであるスパイラルコイルが前記第１コイル
と同じ中心をもって形成される。この第２コイルを静電
容量素子であるコンデンサと並列に接続することによっ
て共振回路を構成することにより、受信インピーダンス
特性が改善される。この共振回路は、前記のドライブユ
ニットの送受信コイルにより発生された高周波電磁界
を、受信のための第１コイルと協調し磁気エネルギーと
して吸収する。よって、送信電力が一定の場合、前記第
２コイルによる並列共振回路をカードに設けない場合に
比較して、より安定して電力を受信できる。

【００３０】更に、上記の構成とする事で受信端のイン
ピーダンスが低減され、低い電圧で、より多くの電流が
取り出されるという利点がある。このことは、マイクロ
プロセッサなどの駆動にとって好都合である。また、カ
ードを基材に金属導体薄膜を貼りつけた印刷配線板とし
て、カード内の並列共振回路のコンデンサを基材の誘電
体とした平面コンデンサとし、受信用第１コイルと、ス
パイラル状の第２コイルを前記金属導電薄膜で形成する
ことで、カードを薄くすることができるという利点があ
る。

【００３１】また、ＩＣチップと接触型伝達機構と非接
触型伝達機構とを合わせ持ち、接触型伝達機構はＩＣチ
ップの入出力端子に直接接続された金属等の導電性素子
からなり、ドライブユニットの端子と電気的に接続され
て電力受給及び信号の授受を行い、非接触型伝達機構は
ＩＣチップの入出力端子に接続されたアンテナコイルを
伝達素子として空中に輻射された電磁エネルギーを吸収
して非接触に電力の供給と信号の授受を行うように構成
された非接触ＩＣカードにおいては、アンテナコイル
が、電力受給及び信号の授受を目的とした第１コイル
と、この第１コイルとは電気的に絶縁されたＬＣ共振回
路とを具備する。

【００３２】また、ＩＣチップ、接触型伝達機構、およ
び、第１コイルは、モジュール基板に実装されてＩＣモ
ジュール化されており、上記接触型伝達横構は、モジュ
ール基板のＩＣチップ実装面側に取り付けられ、第１コ
イルは、モジュール基板のＩＣチップ実装面とは反対の
表面にスパイラル状に形成されている。さらに、ＬＣ共
振回路は、第２コイルと平行平板コンデンサで構成され
ており、この第２コイルは、スパイラル形状であり、第
１コイルと同一平面、または、隣接平面内に非接触ＩＣ
カードの外周部に沿って形成される。また、この第２コ
イルの両端は、非接触ＩＣカード内に形成された平行平
板コンデンサと並列に接続されており、これにより共振
回路を構成している。

【００３３】この共振回路は、ドライブユニットの送受
信コイルにより発生された高周波電磁界の周波数に鋭く
共振するように定数設定されており、この高周波電磁界
を受信するための第１コイルと協調して磁気エネルギー
として吸収する。よって、送信電力が一定の場合、上記
第２コイルによる並列共振回路をカードに設けない場合
に比較して、受信効率が向上し、より安定して電力を受
信することができる。

【００３４】或いは、上記の構成に加えて、第２コイル
の少なくとも１巻を、第１コイルと近接して、かつ、第
１コイルと同じ中心をもって形成し、第２コイルの残り
のループはカード基体の外周に沿って形成する。こうす
ることで、第１コイルと、第２コイルの一部とを密結合
させることができるので、さらに伝達効率が向上する。

【００３５】また、非接触ＩＣカードの基材に金属導体
薄膜を貼り付けた印刷配線板により、上記基材を誘電体
とする平面コンデンサを形成し、さらに、電力受信用の
第１コイルと、スパイラル状の第２コイルとを、上述し
た金属導体薄膜で形成することで、非接触ＩＣカードを
薄くすることができるという利点がある。加えて、第２
コイルの主たる部分をカードの外周部に沿って形成する
ことで、磁気ストライプやエンボスの形成領域を確保で
きる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１には、本実施例における非接触ＩＣカー
ドとドライブユニットの磁気結合の概略が示されてい
る。図１において、１は非接触ＩＣカードであり、２は
この非接触ＩＣカード１への電力供給とデータの授受を
非接触式に行うドライブユニットである。

【００３７】ドライブユニット２には非接触ＩＣカード
１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３が複数巻きのスパイラル状または、撚線状
に形成されている。送受信コイル３の端子は、ドライブ
ユニット２の送受信制御部４に接続されている。この送
受信コイル３は、印刷配線板の導体パターンとして円形
に形成したが、その形状に拘束されることなく楕円、又
は正方形、長方形、菱形等の矩形としても良い。更に、
その送受信コイル３を適切な太さの導線で形成しても良
い。

【００３８】一方、非接触ＩＣカード１は電力受信と情
報の授受を行う第１コイル５が楕円形のループとして形
成されている。第１コイル５の端子は、カードの電子回
路部６に接続されている。第１コイル５の内側に第１コ
イル５と同じ中心を有した復数巻きの第２コイル７が楕
円のスパイラル状に形成された。本実施例では、第１コ
イル５と第２コイル７は、共にカードの基材上に３５μ
ｍの導体パターンで形成され、パターン幅はそれぞれ
１．５ｍｍ，０．３ｍｍとした。

【００３９】第２コイル７の端子は静電容量素子である
共振用コンデンサ８に並列接続されている。共振用コン
デンサ８は、カード基材を誘電体層として第１コイル５
と第２コイル７の形成と同様に導体パターンで平行平板
電極を形成して静電容量素子とした。

【００４０】ここで、第１コイル５と第２コイル７の形
状を楕円としたが、長方形のカード面を有効に使用する
ために第１コイル５と第２コイル７のコイル形状を長方
形としてもよい。また、第１コイル５と第２コイル７を
同一平面上に形成しても良いし、相異なる面例えば、共
振用コンデンサ８の２枚の電極を形成したそれぞれの面
に形成することもできる。図１では、第１コイル５を第
２コイル７より断面積を大きくしたが、電力吸収効率が
最も大きくなる関係であれば同寸法や第２コイル７を第
１コイル５よりも大きくしても良い。それぞれのコイル
の巻き数に関しても同様である。

【００４１】図２に、上述した非接触ＩＣカード２とド
ライブユニット１の構成ブロック図を示す。図２におい
て、１は非接触ＩＣカードであり、２はドライブユニッ
トである。そして、３０はドライブユニット２のインタ
ーフェース（Ｉ／Ｆ）２９を介してドライブユニット２
と情報の授受を行うホストコンピュータである。

【００４２】非接触ＩＣカード１の電子回路部６は、ド
ライブユニット２からの高周波信号を受信・整流する電
源回路１１、受信データの解読、送信データ演算等を行
う図示しない半導体メモリーを内蔵するデータ処理装置
（ＭＰＵ；Micro ProcessorUnit）１２、送受信データ
の変・復調回路１３、前記高周波信号に重畳された情報
を受信または変調データを送信する送受信回路１４から
なる。非接触ＩＣカード１の電源回路１１と送受信回路
１４は、第１コイル５の一端に接続される。

【００４３】ドライブユニット２の送受信制御部４は、
図示しない半導体メモリーを内蔵するデータ処理装置
（ＭＰＵ）２０、クロック生成回路である発振器２１、
高周波電力を増幅する交流増幅器２２、非接触ＩＣカー
ド１への送信データの変調と受信データの復調を行う変
・復調回路２３、非接触ＩＣカード１からの高周波信号
を受信する受信回路２４からなる。交流増幅器２２と受
信回路２４は、カップリングコンデンサ２５を介して送
受信コイル３に接続される。発振器２１は、例えば１〜
３０ＭＨｚ程度の搬送波信号を発生し、この搬送波信号
を第１コイル５が磁気エネルギーの形で受けて電力が伝
達される。なお、この搬送波信号の周波数はデータ伝送
周波数に比べ充分高いところに設定される。

【００４４】非接触ＩＣカードは、その電源となる電力
をこのドライブユニット２の発振器２１から交流増幅器
２２で変・復調回路２３からの変調された送信データを
重畳し、カップリングコンデンサ２５、送受信コイル３
を介してこれと非接触に結合されている非接触ＩＣカー
ドの送受信コイルである第１コイル５で受ける。第１コ
イル５は、ドライブユニット２の送受信コイル３と電磁
的に結合するための結合回路である。第１コイル５で受
信した電力は、電流回路１１で整流され直流電力として
非接触ＩＣカードに内蔵された各電子回路に供給され
る。

【００４５】以上のようにして、ドライブユニット２か
ら非接触ＩＣカード１に電力と情報の送信が達成され
る。ここで、非接触ＩＣカード１に内蔵された電子回路
は、電源電圧が２〜５Ｖで動作されるものであり、その
回路規模によっては多くの電流を消費するものであり、
１ｍＡから３０ｍＡ程度の駆動電流を必要とする。

【００４６】しかしながら、従来のような負荷に直接接
続された第１コイル５の結合回路のみの構成では、高い
電圧で小電流の伝達であって、カードに内蔵された電源
回路でのインピーダンス変換が必要であった。その変換
回路による損失も駆動電力を増大させる原因の一つであ
った。

【００４７】そこで、本実施例においては、非接触ＩＣ
カード１に第１コイル５とは直流的に分離された第２コ
イル７に共振用コンデンサ８を並列接続した共振回路
（以下、共振タンク回路と称する）を設けた。ドライブ
ユニット２で発生された高周波信号は、カップリングコ
ンデンサ２５を介して送受信コイル３に伝達される。カ
ップリングコンデンンサ２５と送受信コイル３とは直列
共振回路を構成し、前記高周波電気信号は送受信コイル
３にて磁気エネルギーに変換され、交流磁場を形成する
ことで空間に伝播される。

【００４８】ドライブユニット２の送受信コイル３と空
気間隙をもって配置された非接触ＩＣカード１の送受信
コイルである第１コイル５は、発生された交流磁場によ
り電流を流す。それと共に、共振用コンデンサ８と並列
接続されることで並列共振回路を構成する第２コイルに
も前記交流磁場によって電流が発生する。この共振タン
ク回路と第１コイル５の結合回路との協調によって、受
信特性が改善される。後に説明するように、本実施例の
共振タンク回路を有する回路では、共振タンク回路がな
い本発明の結合回路に比べて受信効率が距離１００ｍｍ
で約１０％改善される。従来の結合回路に対しては、６
０％の改善効果が得られる。

【００４９】更に、最大受電電力を示す第１コイル５を
含む負荷側の受電インピーダンスの実行値は、共振タン
ク回路がない場合に比べ約１桁低下する。この結果、比
較的低電圧で大きな電流を、非接触ＩＣカードの電源回
路１１に取り込むことができる。

【００５０】図３にカードに共振タンク回路を持たない
本実施例の低抵抗コイルによる結合回路と、共振タンク
回路を設けた本実施例に関わる結合回路と、共振タンク
回路を設けない従来の結合回路の受信レベルの特性を距
離１００ｍｍにおける受電電力の負荷インピーダンスの
関数として示した。図３において、丸の点で示した曲線
が共振タンク回路をもたせた場合の本実施例の受信回路
Ａの受電特性、三角の点で示した曲線が共振タンク回路
を持たない本実施例の結合回路Ｂの受電特性、四角の点
で示した曲線が共振タンク回路をもたない従来の結合回
路Ｃの受電特性である。表１に、これらの結合回路の
特性値を示す。実験に際して、結合回路ＢとＣのコイル
には、結合回路として機能するように共振用コンデンサ
を並列接続させた。

【００５１】

【表１】

【００５２】図３より明らかなように、従来の結合回路
Ｃに対して、直流抵抗が１／１０以下の結合回路Ｂの方
が、図示した全ての負荷インピーダンスの範囲において
受信電力の増大を示している。更に、共振タンク回路を
持たない結合回路Ｂ、及びＣでは、最大受信電力を与え
る負荷インピーダンスは約３．３ｋΩである。この時の
結合回路Ｂと結合回路Ｃの受電電力の比は、約２：１と
なり１００％以上の改善ができる。結合回路Ｂに共振タ
ンク回路を設けた結合回路Ａでは、受電電力のピーク
は、結合回路Ｂの３．３ｋΩ時の７５％になるが、ピー
クを示す負荷インピーダンスが共振回路を持たない結合
回路Ｂ，Ｃの１／１０の３３０Ω近傍となる。この負荷
インピーダンスでの結合回路Ａの受信電力は、結合回路
Ｂの同じインピーダンスでの受電電力の１２５％になっ
ている。更に、従来の結合回路Ｃの最大受信を示す３．
３ｋΩ負荷における数値の１６０％になっている。かよ
うにして、本実施例の共振回路を付加することでより低
いインピーダンスで最大受信効率を得ることができた。

【００５３】図４に、図３と同じ結合回路での受信電流
を距離の関数として示した。図４を見ると、距離２５ｍ
ｍ近傍以上の図に示した距離範囲全般において、共振タ
ンク回路を有する３３０Ω負荷における受電電力が共振
タンク回路を有さない結合回路Ｂ、Ｃの３．３ｋΩ負荷
に対して、全体的に受電電流の改善が見られる。また、
共振タンク回路のない従来の結合回路Ｃの３．３ｋΩ負
荷では、ほぼ距離の２乗に反比例して受電電力が減少し
ているが、共振タンク回路のない本実施例の結合回路Ｂ
の３．３ｋΩ負荷では、その特性は、共振タンク回路の
ある結合回路Ａの３３０Ω負荷の場合と類似している。

【００５４】共振タンク回路のある結合回路Ａの３３０
Ω負荷の場合には、距離５０ｍｍまで受電電力が増加
し、５０ｍｍ近傍で受電電力がピークとなり、それ以上
の距離では減少する特性を示す。一方、負荷３３０Ωに
おける共振タンク回路のない結合回路Ｂの受信電流特性
は、距離にほぼ反比例しており、距離７０ｍｍ以下で
は、共振タンク回路を有する場合よりも多くの電流を取
り得る。しかし、距離７０ｍｍを越える領域では、共振
タンク回路のある結合回路Ａの３３０Ω負荷の場合の方
が受信電流は、共振タンク回路がない場合に比べて１０
％程多くなる。結果として、送信コイルと受信コイルの
距離が、少なくとも２５ｍｍから１５０ｍｍほどの範囲
で安定した受電が可能となる。また、この受電電力のピ
ークを与える距離は、結合回路の定数によって調整可能
であって、用途に最適な受信特性を与え得る。

【００５５】以上、詳細に説明したように、本実施例の
コイルの抵抗値を減少させることと共振タンク回路を付
加した結合回路によって、従来の回路に比較して低電圧
で、より多くの電流を安定して受電できることが示され
た。

【００５６】次に、上述した共振タンク回路と、幅の広
い導体パターンにより形成された第１コイルとを有する
非接触ＩＣカードの構成例について説明する。ここで、
以下に説明する各種構成の非接触ＩＣカードは、接触型
伝達機構と、非接触伝達機構とを合わせ持つと共に、カ
ード表面に磁気ストライプおよびエンボスが形成されて
いるものとする。

【００５７】〔第１構成例〕図５および図６は、第１構
成例における非接触ＩＣカードの構成を示す図であり、
図５（ａ）は非接触ＩＣカードの正面図、図５（ｂ）は
図５（ａ）に示す非接触ＩＣカードの結合回路を等価的
に示した図である。また、図６（ａ）は図５（ａ）内の
Ａ−Ａ部の断面拡大図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩＣ
モジュールを図６（ａ）中、下側から見た図である。

【００５８】これらの図において、１は非接触ＩＣカー
ド、７は第２コイル、８は共振用コンデンサ、４０はＩ
Ｃモジュール、５０は磁気ストライプ、５１はエンボス
パターンを施すエンボス領域である。また、図５（ｂ）
において、非接触ＩＣカード１内の５は第１コイル、１
５は第２コイル７と共振用コンデンサ８とが並列接続さ
れた共振回路である。また、２はこの非接触ＩＣカード
１への電力供給とデータの授受を非接触式に行うドライ
ブユニットであり、３は非接触ＩＣカードに非接触に電
力と情報を伝送し、非接触ＩＣカード１からの情報を受
信するための送受信コイルであり、４は非接触ドライブ
ユニット２から非接触ＩＣカード１への電力供給と情報
の授受の為の送受信制御部である。

【００５９】送受信コイル３の端子は、図５（ｂ）に示
すように、ドライブユニット２の送受信制御部４に接続
されており、非接触ＩＣカード１の第１コイル５の端子
は、ＩＣモジュール４０に接続されている。このＩＣモ
ジュール４０は、図６（ａ）に示すように、電源回路，
送受信回路，変復調回路，データ処理装置等の各種電子
回路が集積化されたＩＣチップ４１、ＩＣチップ４１が
実装されるモジュール基板４２、ＩＣチップ４１をモジ
ュール基板４２上に封入する封入体４３、封入体４３の
上面に設けられ、接触型伝達機構である接触型の端子電
極４４等からなっている。

【００６０】ここで、封入体４３における端子電極４４
の設置面の面積は、モジュール基板４２のＩＣチップ実
装面の面積よりも小さくなっており、モジュール基板４
２の周縁部がフランジになっている。このＩＣモジュー
ル４０は、カード基体５５に設けられたＩＣモジュール
収納部５６に収納され、ＩＣモジュール収納部５６の開
口部よりも小さく、端子電極４４をカード表面に露出さ
せるための嵌合孔５７が設けられた保護シート５８で覆
われている。これにより、保護シート５８の嵌合孔５７
の周縁部によって、モジュール基板４２の周縁部（フラ
ンジ部）が押えられることになるので、ＩＣモジュール
４０がカード基体５５から脱落するのを防ぐことができ
る。

【００６１】第２コイル７と共振用コンデンサ８とが並
列接続された共振回路１５は、第１コイル５とは、電気
的に絶縁されている。第１コイル５は、図６（ａ），
（ｂ）に示すように、ＩＣモジュール４０のモジュール
基板４２の、ＩＣチップ４１の実装面とは反対の表面
に、スパイラル状に形成されている。

【００６２】図５（ａ）において、スパイラルコイルの
第２コイル７は、第１コイル５と同一平面または、隣接
平面内に非接触ＩＣカード１の外周部に沿って形成され
る。この第２コイル７は、非接触ＩＣカード１内に形成
された共振用コンデンサ８の図示しない金属電極にそれ
ぞれの面で両端が接続される。図５（ｂ）に示すよう
に、この第２コイル７を共振用コンデンサ８と並列に接
続することによって共振回路１５を構成する。

【００６３】この共振回路１５は、ドライブユニット２
の送受信コイル３により発生された高周波電磁界の周波
数に鋭く共振するように定数設定されており、受信のた
めの第１コイル５と協調して磁気エネルギーとして吸収
する。また、第２コイル７に共振用コンデンサ８を並列
に接続することにより共振が生じ、これにより当該第２
コイル７の蓄積エネルギーも第１コイル５に結合され受
電に寄与する。この時、第２コイル７は、非接触ＩＣカ
ード１の外周部に沿って大きな面積で設けられているの
で、受信する電磁エネルギー量が第１コイル５に比較し
て格段に大きい。このため、送信電力が一定の場合、第
２コイル７による共振回路１５を非接触ＩＣカード１に
設けない場合に比較して、より高い受電効率で電力を受
信できる。

【００６４】〔第２構成例〕図７および図８は、第２の
構成例における非接触ＩＣカードの構成を示すものであ
る。本構成例では、上述した共振回路および第２コイル
をユニット化すると共に、第１コイルと第２コイルとの
間に密結合部を設けたものである。なお、本構成例にお
いても、ＩＣカードの表面には、前述した図５（ａ）に
示すように、ＩＣモジュールの端子電極、磁気ストライ
プ、および、エンボス領域が設けられているものとする
（ただし、第２コイルおよび共振用コンデンサはＩＣカ
ードの表面には設けられない）。

【００６５】図７（ａ）は本構成例の共振ユニット（後
述する）の概略構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）の共振
ユニットのＢ−Ｂ断面図、図８（ａ）は本構成例の非接
触ＩＣカードのＩＣモジュール近傍の拡大断面図であ
り、図８（ｂ）は図８（ａ）内のＩＣモジュール周囲の
第２コイルの第１コイルとの結合部を示している。

【００６６】これらの図中、４１はＩＣチップ、４４は
接触型の端子電極、５５はカード基体、６０は誘電体層
６１に第２コイルと共振用コンデンサを形成した共振ユ
ニット、５８は保護シート、６３は共振ユニット６０に
設けられたＩＣモジュール嵌合孔、４２はＩＣモジュー
ルのモジュール基板である。また、第２コイル７は、非
接触ＩＣカード１と外形寸法が等しい共振ユニット６０
の外周に沿って設けられた第２ａコイル７ａとＩＣモジ
ュール２に近接して設けられた第２ｂコイル７ｂとに分
割して示した。１６ａ及び１６ｂは、共振用コンデンサ
８の２枚の平行平板の電極板である。

【００６７】本構成例の共振ユニット６０は図７（ｂ）
に示すように、第２コイル７の１巻がＩＣモジュール嵌
合孔６３を取り巻くように第２ｂコイル７ｂを形成して
いる。第２ｂコイル７ｂを除く第２コイル７の主たる部
分は、非接触ＩＣカード１の外周に沿うように多数回巻
かれて第２ａコイル７ａを形成している。第２ａコイル
７ａと第２ｂコイル７ｂからなる第２コイル７は、共振
用コンデンサ８に並列接続されている。

【００６８】そして共振用コンデンサ８は、第２コイル
７の形成と一体に導体パターンで平行平板電極を形成
し、高誘電率材料（例えば、ＰＥＴ，ポリミイド等）の
誘電体層６１を電極板１６ａ，電極板１６ｂで挟み込む
ことで静電容量をなした。この静電容量は、電極板１６
ａ，電極板１６ｂのレーザ等によるトリミングによっ
て、共振回路の共振周波数を精密に調整できる。また、
上述した第２コイル７および共振用コンデンサ８は誘電
体層６１の両面に貼り付けられた金属導体薄膜によって
形成されており、上記共振ユニット６０は、この誘電体
層６１と、この誘電体層６１の両面を覆う保護層６２に
よって構成されている。

【００６９】そして、本構成例の非接触ＩＣカード１
は、図８（ａ）のＩＣモジュール４０近傍の断面図に示
すように、カード基体５５の上に、ＩＣモジュール嵌合
孔６３を開けた上記共振ユニット６０が張り合わされ
る。ＩＣモジュール４０は、共振ユニット６０のＩＣモ
ジュール嵌合孔６３に位置合わせされてカード基体５５
に接着固定される。そして、ＩＣモジュール４０は、Ｉ
Ｃチップ４１を搭載したモジュール基板４２のＩＣチッ
プ４１搭載面に接触型の端子電極４４を設け、ＩＣチッ
プ４１の搭載面とは反対の面に非接触型の第１コイル５
をスパイラル状に形成した。

【００７０】このＩＣチップ４１のモジュール基板４２
は、端子電極４４よりも僅かに大きく作られておりフラ
ンジ形状とした。次に、カード基体５５に共振ユニット
６０、ＩＣモジュール４０を実装した後、共振ユニット
６０に設けられたＩＣモジュール嵌合孔６３よりも小さ
くＩＣモジュール４０の端子電極４４が入る大きさの嵌
合孔５７が開けられた保護シート５８が接着される。こ
の結果、図８（ｂ）に示す如く、第１コイル５の周囲を
第２コイル７の１巻（第２ｂコイル７ｂ）が取り巻いて
密結合するように配置される。

【００７１】図９には、本構成例の非接触ＩＣカード１
と、ドライブユニット２の磁気結合の概略が示されてい
る。この図において、第１構成例と同様に、ドライブユ
ニット２には非接触ＩＣカード１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３が形成され
ており、送受信コイル３の端子は、非接触ドライブユニ
ット２の送受信制御部４に接続されている。

【００７２】一方、非接触ＩＣカード１は、第２コイル
７と共振用コンデンサ８とが接続されて形成された共振
回路１５と電力受信と情報の授受を行う第１コイル５及
びＩＣモジュール４０からなり、第２コイル７は、図７
に示す共振ユニット６０の構成から、等価的にカードの
外周部に巻かれた第２ａコイル７ａと、ＩＣモジュール
４０に設けられた第１コイル５と密結合する第２ｂコイ
ル７ｂの２つに分割して示した。

【００７３】ここで、ドライブユニット２から非接触Ｉ
Ｃ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。

【００７４】ドライブユニット２の送受信制御部４によ
って発生された図示しない高周波信号により、送受信コ
イル３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出される。この時、非接
触ＩＣカード１がこの高周波磁場中に置かれると、発生
された高周波磁場により非接触ＩＣカード１の共振用コ
ンデンサ８と並列接続されることで並列共振回路を構成
した第２ａコイル７ａと第２ｂコイル７ｂからなる第２
コイル７に上述した高周波磁場によって電流が発生す
る。それと共に、第１コイル５にも高周波電流を流す。

【００７５】しかしながら、第１コイル５と第２ｂコイ
ル７ｂに誘起される電流は、第２ａコイル７ａに誘起さ
れる電流に比べて小さく、本発明の非接触ＩＣカード１
の受信は第２ａコイル７ａがその主たる役割を果たす。
この第２ａコイル７ａと第２ｂコイル７ｂ及び共振用コ
ンデンサ８からなる共振回路１５によって受信された電
力および情報は、ＩＣモジュール４０に接続された第１
コイル５に非接触に伝達される。この時、ＩＣモジュー
ル４０の周囲に第２ｂコイル７ｂを設けたことで、第２
ｂコイル７ｂは第１コイル５と密結合となり、共振回路
１５の受信電力をより多く第１コイル５に伝達できる。

【００７６】結果として、ドライブユニット２の送受信
コイル３と、非接触ＩＣカード１の第２コイル７の第２
ａコイル７ａによる結合により受電した電力が、第２コ
イル７の第２ｂコイル７ｂに伝達され、第２コイル７の
第２ｂコイル７ｂと第１コイル５との密結合によって、
換言すれば、トランス結合によって伝達される。そし
て、第２ａコイル７ａと第２ｂコイル７ｂとは伝達効率
が最大になるように回路定数が設定されている。このよ
うにして、共振回路１５と第１コイル５の結合回路との
協調によって、受信特性の改善が為される。

【００７７】以上のようにして、ドライブユニット２か
ら非接触ＩＣカード１に電力と情報の送信が達成され
る。ここで、非接触ＩＣカード１のＩＣモジュール４０
に内蔵された電子回路は、その電源電圧が２〜５Ｖで動
作され、その回路規模によっては多くの電流を消費する
ものであり、１ｍＡから３０ｍＡ程度の駆動電流を必要
とする。しかしながら、従来のような小さなＩＣモジュ
ール内にアンテナコイルを形成するだけでは十分な受信
電力が得られないばかりでなく、負荷回路であるＩＣモ
ジュール４０に接続された第１コイル５の結合回路のみ
の構成では、高い電圧で小電流の伝達であって、カード
に内蔵された電源回路でのインピーダンス変換が必要で
あった。その変換回路による損失も駆動電力を増大させ
る原因の１つであった。そこで、本構成例においては、
非接触ＩＣカード１に第１コイル５とは直流的に分離さ
れた第２コイル７に共振用コンデンサ８を並列接続した
共振回路１５を設けた。

【００７８】〔第３構成例〕次に、図１０および図１１
を参照して、第３構成例について説明する。なお、本構
成例においても、ＩＣカードの表面には、前述した図５
（ａ）に示すように、ＩＣモジュールの端子電極、磁気
ストライプ、および、エンボス領域が設けられているも
のとする（ただし、第２コイルおよび共振用コンデンサ
はＩＣカードの表面には設けられない）。

【００７９】図１０は第３構成例の共振ユニットの概略
構成図、図１１（ａ）は、本実施例の非接触ＩＣカード
の外観図（図５（ａ）参照）におけるＡ−Ａ部の拡大断
面図であり、図１１（ｂ）は、ＩＣモジュール４０近傍
の第１コイル５と第２コイル７との結合部である第２ｂ
コイル７ｂを示している。第３構成例において、第２コ
イル７の第１コイル５との結合部である第２ｂコイル７
ｂ以外は既に上述した第２構成例と同様である。

【００８０】図１０に示すように、本実施例ではＩＣモ
ジュール４０に設けられた第１コイル５との結合部であ
る第２ｂコイル７ｂを、図に示す第１コイル５と同様の
形状寸法の複数回巻きのスパイラルコイルとした。図１
１（ａ）に、非接触ＩＣカード１のＩＣモジュール４０
近傍の概略構成とＩＣモジュール４０に設けられた第１
コイル５と共振ユニット６０内の第２ｂコイル７ｂの結
合状態とを示す。

【００８１】図１１（ａ）において、カード基体５５に
共振ユニット６０と、ＩＣモジュール嵌合孔６５をあけ
られた中間シート６６とが積層され、中間シート６６の
ＩＣモジュール嵌合孔６５にＩＣモジュール４０のモジ
ュール基板４２が嵌合されている。その上に、ＩＣモジ
ュール４０用の嵌合孔５７をあけられた保護シート５８
が積層されている。そして、図１１（ｂ）において、第
１コイル５は、同図中破線で示されるように、モジュー
ル基板４２のＩＣチップ４１の実装面と反対側の面に形
成され、モジュール基板４２にスルーホールＴ１，Ｔ２
を通してＩＣチップ４１と接続されている。

【００８２】また、第２ｂコイル７ｂは、その一方端が
共振ユニット６０とカード基体５５との間（図１１
（ａ）参照）に形成され、共振ユニット６０に設けられ
たスルーホールＴ３を通して共振ユニット６０の誘電体
層６１の表面上に、図１１（ｂ）中、実線で示すように
形成される。なお、共振ユニット６０の誘電体層６１の
表面において、第２ｂコイル７ｂが形成される面は、表
裏面いずれでも構わない。これにより、第１コイル５と
第２ｂコイル７ｂとは、図１１（ａ），（ｂ）のように
カードの厚さ方向に密結合される。

【００８３】以上、詳細に説明したように、共振回路を
付加した結合回路を設けることによって、従来の回路に
比較して低電圧でより多くの電流を安定して受信でき
る。

【００８４】また、上述した第１乃至第３構成例では、
磁気結合素子である第１コイル５と第２コイル７とをプ
リントコイルとしたが、絶縁被膜付き導線を巻いたコイ
ルとしても良く、接着剤充填、インジェクション、座ぐ
りやシートへの圧着等の方法でカードに実装可能であ
る。また、上述した各構成例のようにＩＣモジュール４
０を、つば付き構造とすることでＩＣモジュール４０の
剥離による脱落が防止され、構造的に強固になる。

【００８５】しかし、上記の各構成例のＩＣモジュール
構造では、ＩＣカードの生産設備を新しく導入しなけれ
ばならないが、従来のＩＣカード製造設備を転用可能と
することも生産上重要な課題である。そこで、図１２
（ａ），（ｂ）に示すカード構成も有用である。ここ
で、図１２（ａ）は第４の構成例によるカード構成を、
図１２（ｂ）は第５の構成例によるカード構成を示す。
また、図示しないが、第２ｂコイル７ｂを持たない前述
した第１構成例も図１２の構成が適用可能である。

【００８６】図１２に示すＩＣモジュール４５は、従来
のＩＣカードのＩＣモジュール構成を踏襲しており、セ
ラミック等からなるモジュール基板４２の片面に接触型
の端子電極４４が設けられており、それとは反対側にＩ
Ｃチップ４１が実装され、端子電極４４とはスルーホー
ルを介してワイヤボンディングにより接続されている。
第４，第５構成例においては、第１コイル５が、ＩＣチ
ップ４１の実装面でＩＣチップ４１の周囲に設けられ
る。その後、ＩＣチップ４１の実装面が樹脂ポッティン
グされ、更に端子電極４４の面と平行平面を作るために
切削されてＩＣモジュール４５とした。以下、図１２に
示す第４，第５構成例におけるカード構成およびその製
作手順について説明する。

【００８７】〔第４構成例〕図１２（ａ）において、共
振ユニット６０の構成は、図７（ｂ）と同等である。ま
ず、共振ユニット６０が表裏２枚のカード基体５５ａ，
５５ｂによって挟み込まれ、熱圧着ラミネートされ、Ｉ
Ｃモジュール４５を実装するためのＩＣモジュール実装
部７０を加工する前段階のカード（以下、これを白カー
ドと呼ぶ）ができる。次に、この白カード上におけるＩ
Ｃモジュール４５の実装位置を機械加工によって厚さ方
向に座ぐることで、ＩＣモジュール実装部７０を所定の
深さに形成する。最後に、ＩＣモジュール４５をＩＣモ
ジュール実装部７０に接着することで非接触ＩＣカード
１が完成する。勿論、白カードの製造方法は、ラミネー
トの他、インジェクション等も実用できる。

【００８８】なお、上述した加工手順において、白カー
ドに形成するＩＣモジュール実装部７０の深さは、ＩＣ
モジュール４５の高さに応じて適宜決定されるものであ
る。したがって、図１２（ａ）における共振ユニット６
０には、図７（ｂ）のＩＣモジュール嵌合孔６３のよう
な、ＩＣモジュールを収容するための孔が設けられない
場合も有り得る。

【００８９】〔第５構成例〕図１２（ｂ）に示す第５構
成例においても、図１２（ａ）と同様にしてカード製作
される。共振ユニット６０は図１０と同等である。ま
ず、共振ユニット６０にカード基体５５をラミネート、
または、インジェクションにより固着させることで白カ
ードを製作する。次に、この白カード上におけるＩＣモ
ジュール４５の実装位置を、機械加工によって厚さ方向
に座ぐることでＩＣモジュール嵌合孔７１を所定の深さ
に形成する。なお、ラミネート方式の場合、ＩＣモジュ
ール嵌合孔７１は、カード基体５５において打ち抜き等
によって予め準備されていても良い。最後に、ＩＣモジ
ュール４５をＩＣモジュール嵌合孔７１に接着すること
で非接触ＩＣカード１が完成する。

【００９０】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、カー
ドの基材面上に幅の広い導体パターンとしてループ状に
形成された第１コイルを、幅の広い導体パターンとした
ことでコイルの等価抵抗が低減されて、前記コイルはよ
り多くの電流を流し得るようになるため、受信電力が改
善される。

【００９１】また、非接触ＩＣカードに設けられた第１
コイルとは別個にスパイラル状の第２コイルを静電容量
素子であるコンデンサと並列に接続することによって共
振タンク回路を構成することで、電力の受信インピーダ
ンス特性が改善される。この共振タンク回路は、ドライ
ブユニットの送受信コイルにより発生された高周波電磁
界を第１コイルと協調して磁気エネルギーとして吸収し
電力の受信特性を改善する。よって、送信電力が一定の
場合、共振タンク回路をカードに設けない場合に比較し
て、より安定した電力を受信できるという効果がある。

【００９２】また、上記の構成とすることで受信端のイ
ンピーダンスが低減され、低い電圧でより多くの電流が
取り出せるという利点がある。このことは、マイクロプ
ロセッサ等の駆動にとって好都合である。

【００９３】また、第１コイルの直流抵抗を小さくする
ために第１コイルの巻数を減らした場合、共振タンク回
路を持たない構成の時に第１コイルによる結合回路に挿
入される共振コンデンサは、共振タンク回路を持つ場合
に比較して容量が大きくなる。カードという限られた面
積の中にカード基材を誘電体とした容量の大きな平面コ
ンデンサを形成することは好ましくない。共振タンク回
路を付加することで、その回路がない場合に比べて、コ
ンデンサの容量は小さくできる。つまり、共振タンク回
路を設けることのもう１つの効果は、この共振コンデン
サの容量、換言すれば、コンデンサの面積を小さくでき
ることである。

【００９４】さらに、上記の構成とする事で受信端のイ
ンピーダンスが低減され、低い電圧で、より多くの電流
を取り出せるという利点がある。このことは、マイクロ
プロセッサなどの駆動にとって好都合である。或いは、
上記の構成に加えて、第２コイルの少なくとも１巻が前
記第１コイルと同じ中心をもって形成し、第２コイルの
残りのループはカード基体の外周に沿って形成される。
こうすることで、第１コイルと第２コイルの一部が密結
合するようにできるので伝達効率が向上する。

【００９５】このように、いわばトランス結合によっ
て、ＩＣモジュールに非接触に電力を伝達するので、大
型アンテナコイルとＩＣモジュールとを相互接続する必
要がなく信頼性が向上する。

【００９６】また、カード基材に金属導体薄膜を貼りつ
けた印刷配線板として、カード内の並列共振回路のコン
デンサを、上記基材の誘電体とした平面コンデンサと
し、受信用第１コイルと、スパイラル状の第２コイルを
前記金属導体薄膜で形成することで、カードを薄くする
ことができるという利点がある。加えて、第２コイルの
主たる部分をカードの外周部に沿って形成したことで、
磁気ストライプやエンボスの形成領域を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のカードとドライブユニット
の磁気結合の概略を示す構成図である。

【図２】本発明の実施例を示す非接触ＩＣカードとド
ライブユニットの構成ブロック図である。

【図３】従来例との比較による本発明の回路による受
信電力の特性図である。

【図４】従来例との比較による本発明の回路による受
信電流の距離依存を示す図である。

【図５】本発明の非接触ＩＣカードの第１構成例を示
す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示す非
接触ＩＣカードの結合回路を等価的に示した図である。

【図６】同第１構成例を示す図であり、（ａ）は図５
（ａ）内のＡ−Ａ部の断面拡大図、図６（ｂ）は図６
（ａ）のＩＣモジュールを、下側から見た図である。

【図７】本発明の非接触ＩＣカードの第２構成例にお
ける共振ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）は（ａ）内のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】本発明の非接触ＩＣカードの第２構成例を示
す図であり、（ａ）はＩＣモジュール近傍の拡大断面
図、（ｂ）は（ａ）内のＩＣモジュール周囲の第２コイ
ルの第１コイルとの結合部を示す図である。

【図９】同第２構成例における非接触結合方式の等価
回路を示す図である。

【図１０】本発明の非接触ＩＣカードの第３構成例に
おける共振ユニットの構成を示す正面図である。

【図１１】本発明の非接触ＩＣカードの第３構成例を
示す図であり、（ａ）はＩＣモジュール近傍の拡大断面
図、（ｂ）は（ａ）内のＩＣモジュール周囲の第２コイ
ルの第１コイルとの結合部を示す図である。

【図１２】本発明の非接触ＩＣカードの第４，第５構
成例を示す図であり、（ａ）は第４構成例における非接
触ＩＣカードのＩＣモジュール近傍の拡大断面図、
（ｂ）は第５構成例における非接触ＩＣカードのＩＣモ
ジュール近傍の拡大断面図である。

【図１３】第１の従来例の電力伝達の模式図である。

【図１４】第２の従来例の電力伝達装置の給電に関わ
る等価回路図である。

【符号の説明】

１…非接触ＩＣカード２…ドライブユニット
３…送受信コイル４…送受信制御部５…第１コイル
６…電子回路部７…第２コイル７ａ…第２ａコイル
７ｂ…第２ｂコイル８…共振用コンデンサ１１…電源回路１２，
２０…データ処理装置１３，２３…変・復調回路１４…送・受信回路
１５…共振回路１６ａ，１６ｂ…電極板２４…受信回路２５…カップリングコンデンサ２９…インター
フェース３０…ホストコンピュータ４０，４５……ＩＣモジ
ュール４１…ＩＣチップ４２…モジュール基板
４３…封入体４４…端子電極４６…樹脂５０…磁気ストライプ５１…エンボス領域５５，５５ａ，５５ｂ…カード基体５６…ＩＣモ
ジュール収容部５７…嵌合孔５８…保護シート６０…
共振ユニット６１…誘電体層６２…保護層６３，６５，７１…ＩＣモジュール嵌合孔６６…中間シート７０…ＩＣモジュール実装部１００，２００…ＦＥＴ１０１，１０２…
磁性体コアＣ１，Ｃ２，Ｃ３…コンデンサＬ１，Ｌ２，Ｌ３
…コイルＲ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗ＲL …負荷インピ
ーダンスＶｃ…クロック信号１１２…周波数変換回路１２６…平滑回路１２
８…電気回路１３０…発振回路１３１…交流回路１３
２…共振用コンデンサ１３４，１３６，１３７…インダクタンス１４０…整流用ダイオード１４２…平滑用コンデン
サＶac…交流出力電圧ＶDC…直流電圧Ｖin…１次
側電圧Ｖout …２次側電圧Ｌx …漏れインダクタンスＩ
L …負荷電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深井茂東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間を伝搬する予め定められた周波数の
交流磁界を検出し交流電圧を発生させる結合手段と、受
信した信号をデータに変換する信号変換手段と、変換さ
れたデータを格納し処理するためのマイクロプロセッサ
と、該マイクロプロセッサで生成したデータを変換し送
信する送信手段からなる非接触ＩＣ（Integrated Circu
its，集積回路）カードにおいて、外部に設けられたドライブユニットからの電磁波を伝送
媒体として、その動作に必要な電力の受信と情報の授受
を実現する結合手段として第１コイルを有すると共に、
静電容量素子に並列接続され、ドライブユニットからの
電磁波によってのみ駆動され、かつ静電容量素子とのイ
ンピーダンス値が前記電磁波の周波数に共振するように
選択された第２コイルを有することを特徴とする非接触
ＩＣカード。
【請求項２】請求項１に記載の第１コイルの抵抗値が
０．０１Ωから０．５Ωの範囲になるように形成されて
いることを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項３】請求項１に記載の静電容量素子がカード
基材である誘電体膜を平行平板の２枚の導電体膜で挟み
込むことで形成されたことを特徴とする非接触ＩＣカー
ド。
【請求項４】請求項１に記載の非接触ＩＣカードにお
いて、前記第２コイルを、前記非接触ＩＣカードの周縁に沿っ
て設けたことを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項５】請求項１に記載の非接触ＩＣカードにお
いて、前記第２コイルの少なくとも１巻が、前記第１コイルと
密結合するように、前記第１コイルと同芯状に巻回され
ていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項６】請求項１に記載の非接触ＩＣカードにお
いて、前記第１，第２コイルが、プリントコイルであることを
特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項７】請求項４に記載の非接触ＩＣカードにお
いて、前記第１，第２コイルは、誘電体膜上に形成されたプリ
ントコイルであって、前記誘電体膜を２枚の平行平板導
体薄膜で挟み込むことで前記静電容量素子を成し、該静
電容量素子を前記プリントコイルと一体に形成すること
を特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項８】請求項１に記載の非接触ＩＣカードにお
いて、前記第１，第２コイルが絶縁被膜を施された導線を複数
回巻いた巻線コイルで形成されることを特徴とする非接
触ＩＣカード。
【請求項９】非接触型伝達手段と共に接触型伝達手段
をも有し、該非接触型伝達手段および接触型伝達手段を
介して授受されるデータを処理するＩＣモジュールを具
備する非接触ＩＣカードであって、該非接触ＩＣカード
の本体が複数の材料層からなる非接触ＩＣカードにおい
て、前記ＩＣモジュールには、その表面に前記接触型伝達手
段が設置されると共に、その周縁部にフランジが設けら
れ、前記複数の材料層は、前記ＩＣモジュールを収容する収容部が設けられた少な
くとも１つの材料層と、前記ＩＣモジュールに設置された接触型伝達手段を前記
非接触ＩＣカードの表面に露出させるための開口部を有
する少なくとも１つの材料層とを有してなり、前記開口
部の周縁部によって、前記ＩＣモジュールのフランジ
を、前記収容部を設けた材料層に固定することを特徴と
する非接触ＩＣカード。