JPH11328341A - 複合ｉｃカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＩＣモジュールと非接触伝達用のアンテナ又は
コイルとの間の導線による接続の必要がなく、十分な交
信距離が得られる受信感度を有し、エンボス加工と磁気
ストライプ形成に対応可能で接触型と非接触型の双方の
伝達機構を実用的な動作状態を維持することが可能な複
合ＩＣカードを提供する。 【解決手段】接触／非接触の両機能を備えた複合ＩＣカ
ードで、両機能を備えたＩＣチップと外部端子を設けた
モジュール基板と非接触伝達機構の一部をなす第１の結
合コイルを備えたＩＣモジュールと、ＩＣモジュールと
の間に導体接続を持たず外部読み取り装置との間で電力
又は信号の授受を行うアンテナとそれに導体接続された
第２の結合コイルとを備えた非接触伝達用アンテナ素子
とを有し、第２の結合コイルは絶縁皮膜を施した導線の
巻線からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＩＣカードに関し、
詳しくはオフィス・オートメーション（OfficeAutomati
on 、いわゆるＯＡ）、ファクトリー・オートメーショ
ン（Factory Au-tomation 、いわゆるＦＡ）、あるいは
セキュリティー（Security）を要するシステムの分野等
で多用されるＩＣカードであって、電力の受給又は信号
の授受を、電気接点を介して行う接触型と、接触型とは
異なり電気接点を介することなく電磁結合方式によって
非接触状態でこれらを行う非接触型との、これら双方の
型の機能を兼ね備えたＩＣカード（本明細書中ではこれ
を単に複合ＩＣカードと称する。）に関するものであ
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考案された技術が非接触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。尚、
本明細書中で「アンテナコイル」とは、いわゆるアンテ
ナ、コイル、あるいはコイル状をなすアンテナのことを
総称する。

【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（いわゆる、Radio Frequency
IDentification；本明細書中ではこれを単にＲＦ−ＩＤ
と呼ぶ。）であり、この非接触ＩＣカードの出現によっ
て、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、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、カードをケースから取り
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外部端子を持つ接
触型の機能と後者の無線通信によってデータ交信する非
接触型の機能を有する複合型の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。

【０００７】一般的に、複合ＩＣカードは以下のように
実装される。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
ことが困難であり、その接続信頼性が問題となる。ま
た、機械的な応力により接続部の劣化が起こりやすい。
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】加えて、非接触型伝達機構を備えたＩＣカ
ードの多くは受信電力の確保のためにコイル形状等の制
約からエンボス加工や磁気ストライプ併用ができないも
のであった。市場の需要に十分に答えるためにはエンボ
スと磁気ストライプへの対応は考慮されなければならな
いので、エンボスと磁気ストライプを設けられないもの
は応用範囲に制約を強いられている。非接触型ＩＣカー
ドのうちでエンボス加工と磁気ストライプへも対応した
従来の技術としては、例えば特開平８−２２７４４７号
公報に示されるものがある。すなわち、非接触ＩＣカー
ドをＩＳＯ７８１１規格に準じた外形形状のカードと
し、且つ磁気ストライプ、エンボス記録を同カード上に
設けるために、該通信ＩＣモジュールは磁気ストライプ
領域、エンボス領域を外れた領域にＩＣ搭載部、電力受
信コイル、データ送受信コイルを長手方向に並べて形成
される。

【００１０】通信ＩＣモジュールの受信コイル、通信コ
イルは電気鋳造法により形成された単層コイルよりなり
双方が１枚の短冊基板内に埋め込まれ、また同時に各コ
イルよりＩＣチップのパッドと結合するリード部が形成
される。前記短冊基板上にＩＣチップがＩＣチップの回
路面が短冊基板に向き合う形で搭載され、前記リード部
がＩＣのパッドとバンプ結合がなされ、短冊基板とＩＣ
チップ間の空隙はポッティング樹脂により埋められ固着
がなされる。コイルの内端部と内端用リードの端部とは
エナメル銅線によりジャンパー結合される、結合は瞬時
熱圧接により行われポティング樹脂により端子部が保護
される。

【００１１】この通信ＩＣモジュールをカードとを一体
化する方法は、上面をカバーする第１シート、短冊基板
と同厚であり短冊外形の窓のある第２シート、ＩＣチッ
プの逃げ窓と第１ジャンパー結合部逃げ窓のある第３シ
ート、ＩＣチップの逃げ窓のみの第４シート、下面をカ
バーする第５シート、が塩化ビニールよりなり、各シー
トにより通信モジュールを挟み込み、加熱加圧する事に
より通信モジュールを内蔵して一体化するものが記載さ
れている。しかしながら、上記のものでは外部端子付き
の複合ＩＣカードには適用できない、という欠点があっ
た。

【００１２】外部端子付きカードの端子の位置に対して
も、ＩＳＯ７８１６で規定されている。図６に、ＩＳＯ
規格で規定された磁気ストライプ領域、エンボス領域、
そして外部端子領域を示す。複合ＩＣカードにおいては
ＩＣモジュールは外部端子領域に実装され、図６におい
て塗りつぶし処理した部分は非接触伝達用のアンテナ又
はコイルの実装禁止領域となる。ＩＳＯ７８１６に規定
されるところの、外形形状長辺が８５．４７〜８５．７
２ｍｍ、同短辺が５３．２９〜５４．０３ｍｍの領域の
中に、磁気ストライプ領域が上辺より１５．８２ｍｍ、
またエンボス領域が下辺より２４ｍｍ、左辺から１９．
８７ｍｍ、そして外部端子は上辺から２８．５５ｍｍを
右下コーナーとする縦９．３２ｍｍ、横９．６２ｍｍの
領域である。

【００１３】複合ＩＣカードの磁気ストライプとエンボ
スが可能とする従来の技術としては、例えば特開平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モジュールであって、該ＩＣモジ
ュールは、ＩＣチップと、該ＩＣチップと電気的に接続
され外部機器との間で情報、及び／又はエネルギーの伝
達を行う伝達機構と、該ＩＣチップ及び該伝達機構とを
支持する支持体とからなり、前記伝達機構が、コイルま
たはアンテナからなる非接触型伝達機構と、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と、を備えた構成とし、接触型
と非接触型の両方の方式に対応可能な機能をモジュール
化して、このＩＣモジュールをプラスチックカード基体
に嵌合固定するので、磁気ストライプやエンボス形成の
支障とならないことを主張している。

【００１４】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を端子電極の周囲を囲む
ように設けるか、逆に、アンテナを中心に据え、その周
囲に端子電極を設けるとしている。つまり、非接触伝達
用のアンテナ又はコイルをＩＣモジュール内に収納する
ことで、最終工程におけるアンテナ又はコイルとＩＣモ
ジュールとの接続を不要としたものである。

【００１５】しかしながら、端子電極の周囲にアンテナ
又はコイルを設ける方法では、図６に示す規格に照らし
てみると、その実現が困難であることが明確になる。端
子電極とエンボス領域の間隔は最大で１．４５ｍｍのみ
であることから、端子電極の周囲を取り巻くようにアン
テナやコイルを端子電極と同一面に重ならないように配
置することは以下の理由により現実的ではない。つま
り、外部端子の周囲にアンテナ又はコイルを配置する場
合、アンテナ又はコイルの最大外径および最小内径はそ
れぞれφ１２ｍｍとφ９．３ｍｍであり、この領域にプ
リントパターンでアンテナ又はコイルを形成すると、パ
ターン幅と間隔がそれぞれ０．１５ｍｍと０．１ｍｍの
場合には、巻数とインダクタンスとはおおむね、４巻で
０．４μＨ、６巻で１．０μＨとなる。（尚、ここでμ
Ｈとは、いわゆるマイクロヘンリーを意味する。）

【００１６】よって、エンボス領域を確保しつつ、端子
電極の外周部にアンテナ又はコイルを配置した場合に
は、プリントパターンでアンテナ又はコイルを形成する
としても数巻きしかとれないことになり、十分なインダ
クタンスを形成できない。そこで、一般に共振用コンデ
ンサを用いて電力確保を行わせる方法もある。しかし、
電力伝送に使用される周波数にもよるがインダクタンス
の低下は用いられるコンデンサの容量の増大を意味し、
限られた領域への実装を困難にさせる。また、共振に必
要なインダクタンスを形成できたとしてもアンテナ又は
コイルの面積が小さいことが影響して十分な電力を受信
することができず、交信距離が数ミリメートル以下の密
着結合のみが許される。

【００１７】これでは非接触伝達機能を付加する効果が
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を超える交信
距離によって得られるものであり、この領域においてカ
ードを外部読み書き装置のアンテナ部に「かざす」こと
で交信が達成可能となる。そうするためには、十分な巻
数を形成するか、アンテナ又はコイル面積を大きくする
ことが必要である。しかし、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。また、後者のア
ンテナ又はコイルの周囲に端子電極を設ける配置は、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ＩＳＯ７８１６から大きく逸脱したも
のであって、市場に受け入れられる可能性は低い。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
従来の技術が持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
の接続の必要がなく、十分な交信距離が得られる受信感
度を有し、エンボス加工と磁気ストライプ形成に対応可
能で接触型と非接触型の双方の伝達機構を実用的な動作
状態を維持することが可能な複合ＩＣカードを提供する
ことを課題とする。

【００１９】

【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、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、該複合ＩＣカードは、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の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
外部端子が設けてあるモジュール基板、そして非接触伝
達機構の一部をなす第１の結合コイルを備え、前記非接
触伝達用のアンテナ素子は、外部読み取り装置との間で
電力の受給又は信号の授受を行うアンテナ又はコイル
と、該アンテナ又はコイルに導体により接続された第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Ｉ
Ｃモジュールとアンテナ素子とがトランス結合によって
非接触状態での電気的結合が可能に構成されており、前
記第２の結合コイルが、絶縁皮膜を施した導線を巻くこ
とにより形成されてあり、該第２の結合コイルと第１の
結合コイルとは互いに入れ子状に配設されてなること、
を特徴とする複合ＩＣカードである。

【００２０】ここで、第２の結合コイルを絶縁皮膜を施
した導線とすることにより、第２の結合コイルをプリン
トパターンで形成することに比べてコイルを形成する導
体間の絶縁のための占有面積を小さくすることができ
る。したがって、狭い領域に第２の結合コイルを配置す
ることが可能となることからエンボス対応上において非
常に好ましい。

【００２１】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の結合コイルが、前記第１の結合
コイルとほぼ同一の面内にあることを特徴とする。

【００２２】これによると、非接触伝達用のアンテナ素
子の第２の結合コイルと前記ＩＣモジュールとがほぼ同
一面内に入れ子状に配置したことは、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、両コイルの間隔を少なくでき
るので結合係数が高くとれるという点で好ましい。

【００２３】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、エンボス領域を有する複合ＩＣカードであって、前
記ＩＣモジュールはカードの一方の短辺側のほぼ中央に
設けられ、該エンボス領域はカードの一方の長辺に沿っ
て設けられており、前記非接触伝達用のアンテナ素子に
接続された第２の結合コイルの内側輪郭が前記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
基板の裏側に形成されてなり、前記非接触伝達用のアン
テナ素子のアンテナ又はコイルに接続された第２の結合
コイルが該エンボス領域と干渉しないように設けられて
なり、前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又は
コイルが前記ＩＣモジュールの外部端子領域と該エンボ
ス領域とのいずれにも干渉しないように設けられてなる
ことを特徴とする。

【００２４】この構成は、アンテナ又はコイルの巻数が
比較的多い場合に好適である。

【００２５】また好ましくは、請求項４に示すように、
請求項１乃至３のいずれかに記載の複合ＩＣカードを基
本構成としており、特に、前記非接触伝達用のアンテナ
素子のアンテナ又はコイルが、前記エンボス領域の設け
られた長辺とは反対側の長辺と、該エンボス領域のカー
ド内部の境界と、ＩＣモジュールの内部境界と、そして
前記ＩＣモジュールが設けられた短辺と相対する短辺と
に囲まれた領域内に設けられてなることを特徴とする。

【００２６】この構成は、アンテナ又はコイルの巻き数
の多さが数巻き程度の場合に特に有用である。

【００２７】また好ましくは、請求項５に示すように、
請求項１乃至３のいずれかに記載の複合ＩＣカードを基
本構成としており、特に、前記非接触伝達用のアンテナ
素子のアンテナ又はコイルが、前記エンボス領域と、前
記ＩＣモジュールの外部端子領域と、カードの縁との間
に、カードの外周に沿って設けられてなることを特徴と
する複合ＩＣカードである。

【００２８】また好ましくは、請求項６に示すように、
請求項１乃至２のいずれかに記載の複合ＩＣカードを基
本構成としており、磁気ストライプ領域とエンボス領域
との両方を有する複合ＩＣカードであって、前記ＩＣモ
ジュールは、カードの一方の短辺側のほぼ中央に設けら
れ、前記エンボス領域はカードの一方の長辺に沿って設
けられ、カードの他方の長辺に沿って前記磁気ストライ
プ領域が設けられており、前記非接触伝達用のアンテナ
素子のアンテナ又はコイルに接続された第２の結合コイ
ルの内側輪郭が前記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側に形成されてな
り、前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又はコ
イルに接続された第２の結合コイルが該エンボス領域と
該磁気ストライプ領域とのいずれにも干渉しないように
設けられてなり、前記非接触伝達用のアンテナ素子のア
ンテナ又はコイルが前記ＩＣモジュールの外部端子領
域、該エンボス領域、磁気ストライプ領域とのいずれに
も干渉しないように設けられてなることを特徴とする。

【００２９】これによると、磁気ストライプ領域を有さ
ない前記の構成と同様に、アンテナ又はコイルの必要と
する巻数に応じてアンテナ又はコイルの配置を選択する
ことで最適な複合ＩＣカードを可能にする。

【００３０】さらに好ましくは、請求項７に示すよう
に、請求項１，２，又は６のいずれかに記載の複合ＩＣ
カードを基本構成としており、特に、前記非接触伝達用
のアンテナ素子のアンテナ又はコイルが、前記磁気スト
ライプ領域は避けて、前記エンボス領域とＩＣモジュー
ルの外部端子領域の外周に沿って設けられてなることを
特徴とする複合ＩＣカードである。

【００３１】また好ましくは、請求項８に示すように、
請求項１，２，又は６のいずれかに記載の複合ＩＣカー
ドを基本構成としており、特に、非接触伝達用のアンテ
ナ素子のアンテナ又はコイルが、前記エンボス領域のカ
ード内部の境界と、前記ＩＣモジュールのカード内部の
境界と、前記磁気ストライプ領域の内部の境界と、そし
て前記ＩＣモジュールが設けられた短辺と相対する短辺
とに囲まれた領域内に設けられてなることを特徴とする
複合ＩＣカードである。

【００３２】さらに好ましくは、請求項９に示すよう
に、請求項１乃至８のいずれかに記載の複合ＩＣカード
を基本構成としており、特に、前記非接触用伝達アンテ
ナ素子のアンテナ又はコイルに接続された第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。

【００３３】ここで前記非接触伝達用のアンテナ素子の
アンテナ又はコイルの第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。

【００３４】

【発明の実施の形態】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を図面を用いて説明する。

【００３５】図７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７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。

【００３６】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
るコイル４と、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ＩＣ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、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、
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。

【００３７】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。

【００３８】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、受信感度はコイル４
の特性に依存する。

【００３９】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。

【００４０】第２の結合コイル３は複合ＩＣモジュール
２に内蔵の第１の結合コイル８と密結合配置されるべく
複合ＩＣモジュール２が配置される外部端子領域２１を
取り巻くように配置される。ここで、図６を参照する
と、エンボス領域と外部端子領域との間隔がもっとも狭
いのは図６に正対して外部端子領域の下部であり、その
値は１．４５ｍｍである。したがって、０．１ｍｍ程度
のパターン幅及び間隔で図６に示す外部端子領域を取り
巻くように第２の結合コイルを配置すると巻数７のコイ
ルが配置可能である。また、特殊な製造方法を用いれ
ば、０．０５ｍｍ程度のパターン幅及び間隔でコイルを
形成できることも知られている。しかし、そのような基
板は一般に比較的高価なものになってしまうものでもあ
る。

【００４１】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、非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又はコイル
に誘起された第２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】第２の結合コイルを絶縁皮膜を施した導線
によって形成することにより、第２の結合コイルをプリ
ントパターンで形成することに比べてコイルを形成する
導体間の絶縁のための占有面積を小さくすることができ
る。したがって、上述したような外部端子領域とエンボ
ス領域の間の狭い領域に第２の結合コイルを配置するこ
とが可能となることからエンボス対応上において非常に
好ましい。さらにアンテナ又はコイルを設ける基板とし
て安価な基材を用いることも可能となり全体として低コ
ストでカードを作ることができる。

【００４３】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。

【００４４】

【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。

【００４５】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
に絶縁皮膜を施した導線により形成された第２の結合コ
イル３とコイル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。

【００４６】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機構の一部をなす第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Ｉ
Ｃ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。

【００４７】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。所定巻数の終了後、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。

【００４８】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してもよい。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。

【００４９】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パターンでコ
イル４を形成し、フィルム状のコンデンサ１５とコイル
巻線機を用いて別工程で製作された絶縁皮膜を施した導
線で形成された第２の結合コイル３を所定の位置に接着
し、コイル４とコンデンサ１５と第２の結合コイル３を
所定の回路パターンに接続し、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
外形よりも外に配置され、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、コイル４も絶縁被覆した
導線を巻いて形成してもよい。

【００５０】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
５０〜３００μｍの範囲である。より好ましくは１００
μｍ程度である。

【００５１】また、本実施例ではコンデンサ１５はフィ
ルムコンデンサ部品をアンテナ基板５に接着することと
したが、アンテナ基板５の樹脂を介して対向する電極を
形成することでコンデンサを形成してもよいし、また他
の樹脂を用いて同様に形成されたコンデンサをアンテナ
基板５に接着して形成してもよい。

【００５２】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。

【００５３】本発明において、カードの製作を射出成形
としたが、エンボス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。

【００５４】＜実施例１＞図２はエンボスに対応した複
合ＩＣカード１の平面図であり、コイル４の複合ＩＣカ
ード１内部に於ける実装位置を示し、コイル４をカード
の周囲全体に配置した場合を示す。この実施例における
アンテナ基板５はエンボス領域２０に対応する部分の樹
脂シートを切り抜いてある。これは、エンボス特性に影
響を与えないことを目的としている。

【００５５】＜実施例２＞図３はエンボスに対応した複
合ＩＣカード１の平面図であり、エンボス領域２０と外
部端子領域２１をコイル４の内部に配置しないようにし
たコイル４の概略形状を示す。

【００５６】＜実施例３＞図４は磁気ストライプとエン
ボスの方法に対応した複合ＩＣカード１の平面図であ
り、コイル４の複合ＩＣカード１内部に於ける実装位置
を示すものであって、コイル４が磁気ストライプ領域２
２にかからないようにしてその他の部分は複合ＩＣカー
ド１の外周に沿った配置状態を示す。この実施例におい
てもアンテナ基板５はエンボス領域２０に対応する部分
の樹脂シートを切り抜いてある。

【００５７】＜実施例４＞図５は磁気ストライプとエン
ボスの方法に対応した複合ＩＣカードの平面図であり、
エンボス領域２０と外部端子領域２１、そして磁気スト
ライプ領域２２をコイル４の内部に配置しないようにし
たコイル４の概略形状を示す。図２から図５においてア
ンテナ基板５の外形を破線で示した。

【００５８】

【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、アンテナ又はコイル等の非接触結合素子を持つ非接
触型との双方の方式に対応可能な機能を有しており、Ｉ
Ｃモジュールとアンテナ素子との間にトランス結合回路
を構成するコイルを設けることで、ＩＣモジュールとア
ンテナ素子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。

【００５９】そして、第２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ことにより、第２の結合コイ
ルを形成する導体間の絶縁のための占有面積を小さくす
ることを実現し、外部端子領域とエンボス領域の間の狭
い領域に第２の結合コイルを配置することを可能とし、
さらに外部読み書き装置と直接非接触結合するアンテナ
又はコイルを接触型の電極である外部端子領域であると
同時にＩＣモジュールの嵌合部とエンボス領域、及び／
又は磁気ストライプ領域にかからないように配置するよ
うにし、従来のカード応用にも十分適応可能な汎用性を
持たせた。

【００６０】また、第２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ことにより、高価な基板を用い
ることなくアンテナ基板を実現させ安価なカードを作成
することを可能とした。

【００６１】また、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Ｉ
Ｃ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。

【００６２】結果として、アンテナ又はコイルで受信し
た電磁エネルギーを高い結合係数でトランス結合してＩ
Ｃ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。

【００６３】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。

【００６４】また、射出成形を用いることとフレキシブ
ルなアンテナ基板の基材がエンボス領域に対応する範囲
に存在しないようにしたので、複数のシートの貼り合わ
せによるエンボス性への影響もなく、カードの厚さも
０．７６ｍｍというＩＳＯ７８１６規格を十分に満足で
きるカードを得ることができる。

【００６５】以上を総じて、ＩＣモジュールと非接触伝
達用のアンテナ又はコイルとの接続の必要がなく、十分
な交信距離が得られる受信感度を有し、エンボス加工と
磁気ストライプ形成に対応可能で接触型と非接触型の双
方の伝達機構を実用的な動作状態を維持できる複合ＩＣ
カード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カードの概略構成図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施例のエンボスに対応した複
合ＩＣカードの平面図である。

【図３】本発明の第２の実施例のエンボスに対応した複
合ＩＣカードの平面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の磁気ストライプとエン
ボスに対応した複合ＩＣカードの平面図である。

【図５】本発明の第４の実施例の磁気ストライプとエン
ボスに対応した複合ＩＣカードの平面図である。

【図６】ＩＳＯ規格で規定された磁気ストライプ領域、
エンボス領域、そして外部端子領域を説明する図であ
る。

【図７】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結合コイル ４・・・・コイル（又はアンテナ） ５・・・・アンテナ基板 （本明細書では、コイルを設けている場合でもアンテナ
基板と称している。） ６・・・・複合ＩＣチップ ７・・・・端子電極 ８・・・・第１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 ２０・・・エンボス領域 ２１・・・外部端子領域 ２２・・・磁気ストライプ領域 １００・・外部読み書き装置 １０１・・送受信回路 １０２・・送受信アンテナ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 該複合ＩＣカードは、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の
   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
   である外部端子が設けてあるモジュール基板、そして非
   接触伝達機構の一部をなす第１の結合コイルを備え、 前記非接触伝達用のアンテナ素子は、外部読み取り装置
   との間で電力の受給又は信号の授受を行うアンテナ又は
   コイルと、該アンテナ又はコイルに導体により接続され
   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
   素子とがトランス結合によって非接触状態での電気的結
   合が可能に構成されており、 前記第２の結合コイルが、絶縁皮膜を施した導線を巻く
   ことにより形成されてあり、該第２の結合コイルと第１
   の結合コイルとは互いに入れ子状に配設されてなるこ
   と、を特徴とする複合ＩＣカード。
2. 【請求項２】前記第２の結合コイルが、前記第１の結合
   コイルとほぼ同一の面内にあることを特徴とする請求項
   １に記載の複合ＩＣカード。
3. 【請求項３】前記ＩＣモジュールはカードの一方の短辺
   側のほぼ中央に設けられ、ＩＣカード規格に従いカード
   の一方の長辺に沿ってエンボス領域が設けられており、 前記第２の結合コイルの内側輪郭は、該ＩＣモジュール
   が嵌合する嵌合孔の外側輪郭よりも大きく、 前記第１の結合コイルが前記モジュール基板の外部端子
   が設けてある側とは反対側に形成されてあり、 前記第２の結合コイルが前記エンボス領域と干渉しない
   ように設けてあり、 しかも、前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又
   はコイルが、前記ＩＣモジュールの外部端子領域と該エ
   ンボス領域とのいずれにも干渉しないように設けられて
   あること、を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記
   載の複合ＩＣカード。
4. 【請求項４】前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテ
   ナ又はコイルが、前記エンボス領域が設けられた長辺に
   対向する側の長辺、カード面内の該エンボス領域との境
   界、前記ＩＣモジュールの内部境界、そして、前記ＩＣ
   モジュールが設けられた短辺と相対する短辺によって囲
   まれた領域内に設けられてなること、を特徴とする請求
   項１乃至３のいずれかに記載の複合ＩＣカード。
5. 【請求項５】前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテ
   ナ又はコイルが、前記エンボス領域と、前記ＩＣモジュ
   ールの外部端子領域と、カードの縁との間に、カードの
   外周に沿って設けられてなることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の複合ＩＣカード。
6. 【請求項６】磁気ストライプ領域とエンボス領域との両
   方を有する複合ＩＣカードであって、 前記ＩＣモジュールは、カードの一方の短辺側のほぼ中
   央に設けられ、前記エンボス領域はカードの一方の長辺
   に沿って設けられ、カードの他方の長辺に沿って前記磁
   気ストライプ領域が設けられており、 前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又はコイル
   に接続された第２の結合コイルの内側輪郭が前記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Ｉ
   Ｃモジュールに配設された第１の結合コイルがモジュー
   ル基板の裏側に形成されてなり、 前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又はコイル
   に接続された第２の結合コイルが該エンボス領域と該磁
   気ストライプ領域とのいずれにも干渉しないように設け
   られてなり、 前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又はコイル
   が前記ＩＣモジュールの外部端子領域、該エンボス領
   域、磁気ストライプ領域とのいずれにも干渉しないよう
   に設けられてなること、 を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の複合Ｉ
   Ｃカード。
7. 【請求項７】前記非接触伝達用のアンテナ素子のアンテ
   ナ又はコイルが、前記磁気ストライプ領域は避けて、前
   記エンボス領域とＩＣモジュールの外部端子領域の外周
   に沿って設けられてなることを特徴とする請求項１，
   ２，又は６のいずれかに記載の複合ＩＣカード。
8. 【請求項８】非接触伝達用のアンテナ素子のアンテナ又
   はコイルが、前記エンボス領域のカード内部の境界と、
   前記ＩＣモジュールのカード内部の境界と、前記磁気ス
   トライプ領域の内部の境界と、そして前記ＩＣモジュー
   ルが設けられた短辺と相対する短辺とに囲まれた領域内
   に設けられてなることを特徴とする請求項１，２，又は
   ６のいずれかに記載の複合ＩＣカード。
9. 【請求項９】前記第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乃至８のいずれかに記載の複合ＩＣカード。