JPS59229687A - 集積回路装置 - Google Patents

集積回路装置

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JPS59229687A
JPS59229687A JP58103347A JP10334783A JPS59229687A JP S59229687 A JPS59229687 A JP S59229687A JP 58103347 A JP58103347 A JP 58103347A JP 10334783 A JP10334783 A JP 10334783A JP S59229687 A JPS59229687 A JP S59229687A
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circuit device
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浩 小林
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、2端子の集積回路装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年の著しい半導体集積回路技術および実装技術の進歩
により、従来から広く用いられているクレジットカード
、キャッシュカード等と同様のノラステ、り製カードに
情報処理機能を有する集積回路チップ(以下、■Cチッ
プという)、すなわち比較的簡単なcpuおよびメモリ
を実装した、いわゆるICカードが開発され実用段階に
達しつつある。
第1@はとのようなICカードの一構成例を示すもので
、プラスチック製のカード状基体1に従来のクレジット
カード等の磁気カードとの互換性を確保するための磁気
ストライプ(図示せず)とICエリア2が構成されてい
る。ICエリア2は第1図(b)にその断面を拡大して
示すように、カード状基体1に形成した凹部にスイープ
3を介して固定した支持板4の内側面上にICテップ5
を取付け、このICテップ5の端子(テンディングパッ
ド)をリード線6を介して支持板4上に被着形成させた
5〜8個程度の電極7に接続し、これらの電極7を通し
てICテップ5とICカードリーダ等の外部装置との接
続をなすように構成されたものである。
しかしながら、このような構造でl) I Cチップ5
上の端子からリード線6を取出すためのスペースが必要
であるため、カードの厚みを小さくすることが困難でち
り、また実装工程がワイヤデンディングを含み複雑であ
るという問題がある。さらに、多数の電極7と外部装置
との接続の信頼性を確保することが難しいことも欠点と
なっている。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、外部接続端子数が少なくICカード
等の扁平な物体への装着が容易な集積回路装置を提供す
ることである。
〔発明の概要〕
この発明に係る集積回路装置は、外部装置との接続のた
めの端子として、電源入力および信号の入出力を兼ねる
2個の端子を備え、さらにこれらの端子を介して外部装
置よシ供給される電源入力に重畳された信号を検出する
信号検出手段と、前記端子に外部装置へ伝達すべき信号
を送出する信号送出手段と、前記信号検出手段で検出さ
れた信号を処理するとともに、前B己信号送出手段から
送出する信号を生成する信号処理手段とを備えたことを
特徴とする。
〔発明の効果〕
この発明によれば、外部接続端子数が2個で済むため、
これらの端子を例えば集積回路チツ  5 。
ゾの表裏面にそれぞれ形成した上で、これらの端子がそ
れぞれICカード等の表裏面側に位置するように実装す
れば、従来のようなIJ−ド線による?ンディングのた
めのスペースが不要となり、ICカード等の薄形化に寄
与することができる。また、煩雑なワイヤポンディング
が不要となることによシ実装が簡単となシ、工数の大幅
な削減が可能となる。
また、端子に信号電流のほか電源入力による大きな電流
が流れるだめ、端子のクリーニング作用が期待でき、動
作の信頼性を上げることができる。
さらに、端子数の減少によって集積回路チップの内部素
子数、りまシ集積度を上げることが可能となるので、チ
ップサイズが同じであれば情報処理能力(例えばメモリ
の容量等)を増大させることができ、また情報処理能力
が同じであればチップサイズをよシ小さくすることが可
能となる。
〔発明の実施例〕
第2図(、) 、 (b)はこの発明に係る集積回路装
置10(以下ICチップという)とこれに接続される外
部装置20の回路構成を原理的に示すもので、(a)は
電圧駆動形の例、(b)は電流駆動形の例である。
第2図(、)において、外部装置20はICチップ10
への電力供給を行なうための直流電圧源voと、送信デ
ータ信号S1に対応して電圧が0とvsとの2値に変化
する可変電圧源v8と、電流変化検出用の抵抗rと、直
流成分阻止用のコンデンサC1および受信データ信号S
2を得るセンスアンプA1とからなっている。
一方、ICチップ10はCPU 、メモリ等を含む負荷
回路RLと、このRLに流れ込む電流変化を検出するた
めの直流成分阻止用のレベルシフト回路LSおよび受信
データ信号S3を得るセンスアンfA2と、送信データ
信号S4に応じて抵抗値かのとR8との2値に変化する
可変抵抗R,とからなっておシ、端子11.12を介し
て外部装置20に接続されている。
今、外部装置20よfiIcテツ7″zoへ送信データ
信号Slが送られる場合を考える。この状態では可変抵
抗R8の値は■とされておシ、センスアンfA鵞の入力
にはピーク・ツウ・ピーりで(RL + r ) vs
なる方形波電圧が印加され、これが増幅されて受信デー
タ信号Sjとして取出される。なお、rは抵抗rの抵抗
値、RLは負荷回路RLの等側内部抵抗を表わす。一方
、逆にICテップ10よυ外部装置2oへ送信データS
4が送られる場合には、可変電圧源v8の電圧はOとさ
れ、センスアンfAlの入力にはピーク・ツウ・ピーク
で なる方形波電圧が印加され、これが増幅されて受信デー
タ信号S2として取出される。voは直流電圧源voの
電圧を表わす。なお、負荷回路RLの等側内部抵抗RL
はICチップ1oの内部状態によらず、はぼ一定の値を
示すものとする。
ちなみにRL = 100 Q、r=100.Q、R8
=5750、VB=0.4V、VO=5Vとすると、セ
ンスアン7″A1 、A2の入力電圧はいずれも0.2
 vIMpとな9、センスアンプに十分検知可能な電圧
となる。
一方、第2図(b)の電流側動形構成によれば、外部装
置20はICテップ10へ電力供給を行なうための電流
源1.と、送信データ信号S1に対応して電流がOとI
sとの2値に変化する可変電流源工6と、電圧変化を検
出するだめの直流成分阻止用のコンデンサC1およびセ
ンスアンプA1とからなっている。また、工Cテッゾ1
0は負荷回路RLと、この負荷回路RLに印加される電
圧変化信号S4に対応して抵抗値が0とR8との2値に
変化する可変抵抗RSとからなっている。
今、外部装置20からICテップ10へ送信データSl
が送られる場合は、可変抵抗R8はR8=0、すなわち
短絡状態とされており、センスアンプA2の入力にはピ
ーク・ツウ・ピークでl8RLなる方形波電圧が印加さ
れ、これが増幅されて受信データS3として取出される
。逆にICテツfl(7から外部装置2oへ送信データ
S4が送られる場合は、可変電流理工sの電流が0とさ
れることにょシ、センスアンfA1の入力にピーク・ツ
ウ・ピークで■oR8なる方形波電圧が印加され、これ
が増幅されて受信データS3として取出される。RL 
= 1008、R8−80、Io=25mA、IB==
2mAとすれば、センスアン7°AI 、”’2の入力
電圧は0.2 VppJ、十分検知可能な電圧となる。
なお、上記説明では負荷回路RLの等側内部抵抗RLを
ほぼ一定としたが、実際にはその内部動作状態の変化に
伴なって変化し、その変化はセンスアン′7″A2の入
力に誤差電圧として現われ、Sハの低下を招き、誤動作
の原因ともなる。
Sハを10 dB以上確保するものとすると、送受信デ
ータ信号の周波数近傍以上の抵抗RLの変化は第2図(
a)の電圧駆動形構成では±30%まで、また(b)の
電流駆動形構成では上2゜5%まで許容されることにな
シ、(−)の電圧駆動形構成の方がS/Hの点で有利と
なる。
負荷回路RLの抵抗変化(負荷変動)によるセンスアン
プA2の入力電圧の変動を許容値以下に抑えるだめの方
策としては、例えば第3図(a)。
(b)に示すように負荷回路RLと直列または並列にダ
ミー抵抗RDを付加し、R,の変動による影響を少なく
する方法がある。また、第3図(、) 、 (b)をさ
らに発展させ、第3図(c) 、 (d)に示すように
RLの変動を制御回路C0NTよシ検出し、それに応じ
てダミー抵抗RDO値を変化させることによって、負荷
が常に本来の機能を発揮しているときの最大負荷近傍の
一定値となるよう制御すれば一層効果的である。
別の方法としては、負荷回路RL自身に状態変化による
負荷変動の少ないものを用いるとか、あるいはデータ信
号の送受信時は例えばバッファメモリの書込み、読出し
動作など単純かつ負荷変動のよ)小さい動作のみを行な
い、それ以外の複雑でよシ大きい負荷変動を伴なう動作
は送受信時以外の状態において行なうなどの方法も有効
である。
あるものの同時には行なわない、いわゆるピンポン伝送
であるが、例えば第4図に示すようにセンスアンプAの
前に、自装置(ICチッソ10または外部装置20)よ
り送信したデータ信号を打消すだめのハイブリッド回路
Hybを挿入することによって、双方向同時伝送を行な
うことも可能である。
第5図は第2図(a)の電圧駆動形構成をよシ具体的に
示すもので、ICテツfzoにおいてスイッチングトラ
ンジスタ(図示の例ではMOSFET) 701および
抵抗102は可変抵抗R。
に、レベルシフト回路103はレベルシフト回路(LS
に、抵抗104およびコンノぐレータ105はセンスア
ンプA2にそれぞれ対応し、また安定化電源10G並び
にここから電力の供給を受ける同期発振器107、エン
コーダ108、デコーダ109、コントローラおよびメ
モリ110は負荷回路RLに対応している。一方、外部
装置20にお、いて電源201は電圧源Voに、抵抗2
02は抵抗rに、ドライバ203およびコンデンサ20
4は可変電圧源■8に、コンデンサ205はコイデンサ
C1に、また抵抗206およびコンパレータ207ハセ
ンスアンプA1に、それぞれ対応している。
さて、上記構成において、ICチツfxoと外部装置2
0との間で送受されるデータ信号は、第6図に示すよう
にデータ信号部の初めに装置間でのクロック信号の同期
をとるためのプリアンプル信号が付加されたもので、そ
の後に所望のデータ信号、さらに必要があればデータ信
号の後にCRC等の誤υ訂正符号が付加される。これら
の信号はクロック信号を重畳する形式の符号、例えば第
7図に示すようなマンチェスタ符号に変換されている。
外部装置20内の別の回路によシ上記のプリアンプル信
号等が付加され、さらに符号化された送信データ信号S
lは、ドライバ2θ3コンデンサ204を経てICチッ
を介してコンツクレータ105及び同期発振器107に
印加される。上述の符号化信号よシクロツク信号を抽出
するだめの回路を備えた同期信号発振器107では、抽
出したクロック信号と同期したよシ高い周波数のクロッ
ク信号を発生シ、エンコーダ108、デコーダ109さ
らにコントローラおよびメモリ110に供給する。
一方、レベルシフト回路103を通して検出されコンパ
レータ10Fによシ整形および増幅された信号は、デコ
ーダ109にて復号化され、受信データ信号S3として
コントローラおよびメモリ110に送られる。逆に、I
Cチップ10よシ外部装置20に送信データ信号S4を
送る場合は、フリーランニング状態となった同期発振器
107からのクロック信号を受けて、コントローラおよ
びメモリ110でプリアンプル信号等が付加された送信
データ信号が生成され、さらにエンコーダ108にて符
号化された後、この符号化信号によってトランジスタ1
01がON/ OFFされることによって、抵抗102
に流れる電流が制御される。この電流変化は端子11.
12を介して外部装置20に伝送され、コンデンサ20
5を経て抵抗206及びコンツクレータ207にて検出
、増幅された後、外部装置20内の別の回路に供給され
る。また外部装置20よシICチップ10内に端子11
.12を介して供給された直流電力は、第7図に示すよ
うに端子11の平均電圧■Tよシ低い電圧vDDに安定
化電源106にて変換され、ICチップ10内の電源と
して供給される。
なお、この安定化電源106には、前述した等側内部抵
抗をほぼ一定に保つだめのダミー抵抗、並びに必要があ
れば制御回路が内蔵されている。また、直流成分除去用
のレベルシフト回路103は好ましくはトランジスタの
VBEあるいはダイオードの順方向電圧降下を利用した
ものが用いられるが、コンパレータ105の入力抵抗が
極めて太きいため、小容量のコンデンサを用いた場合で
も所望の帯域信号を通過させることが可能であシ、いず
れの場合もモノリシックIC内に構成することができる
第8図はICテップ1oの他の構成例を示すもので、第
5図におけるトランジスタ101及び抵抗102の部分
はドライバ111に置換され、ドライバ111の出方端
はコンデンサ112を介して第1の端子11に接続され
る。また第5図におけるレベルシフト回路103と抵抗
104およびコンパレータ105の部分はコンツクレー
タ113に、安定化電源106は昇圧安定化電源114
およびコンデンサ115に、同期発振器107は発振器
116に、それぞれ置換されている。送受されるデータ
信号は第9図に示すように例えばダイ7工−ズ符号に符
号化されておシ、デコーダ109では自励発振してとに
よシ復号を行ない、受信データ信号s3を出力する。同
様に、コントローラおよびメモリ110からの送信デー
タ信号s4はエンコーダにて発振器116からのクロッ
ク信号にょシダイフェーズ符号に符号化され、適切な出
力インピーダンスを有するドライバ111にて増幅され
た後、コンデンサ112を介して第1の端子11に交流
結合される。一方、昇圧安定化電源114の出力は第9
図のダイフェーズ符号の平均レベル■Tと同じ電圧とな
るよう昇圧安定化されておシ、コンパレータ1130基
準電圧として用いられる。従ってコンパレータ113の
信号入力端は、第5図に見られるような直流成分阻止用
レベルシフト回路103を介することなく第1の端子1
1に直結されている。なお、本実施例ではコンデンサ1
12.115として比較的大容量のものが必要であるだ
め、現状の技術レベルではチップコンデンサ等を用いた
ハイブリッド構成となる。
また、以上の説明ではデータ信号を基底帯域のまま伝送
しているが、FM、AM、PM等の変調波に変換した後
、直流電力に重畳してもよいことは勿論である。特にそ
の変調に際し、搬送波を短波、超短波等高周波に選べば
、コンデンサ112,115等は容量の小さなもので済
み、ICチップ内に形成することも容易である。
第10図(a) 、 (b)はICチップ1oをモノリ
シックで構成した場合の端子11.12の配設構造の例
を示すもので、半導体基板13の素子領域の上にあるア
ルミ等の電極配線14上に5i02、ポリイミド、シリ
コン窒化膜等からなる絶縁層、IEを形成し、その上に
第1の端子11を蒸着等によシ被着形成し、また基板1
3の裏誦に第2の端子12を蒸着形成している。ここで
第2の端子12はアース端子となるもので、(−)の例
では基板13上のアース配線14′と内部的に接続され
、(b)の例では基板13の側面上で導電性エポキシ樹
脂等の導電性接着物質16、例えば銀ペーストによって
アース配線14′と接続されている。
第11図はこの発明をICカードに適用した例を示すも
のである。第11図(、)においては、ICチップ10
はプラスチック等の絶縁材料からなる2枚のカード状基
体21a 、21bによって保持され、かつ端子11.
12はそれぞれカード状基体21m、21bに形成され
た電極22.23に接続されている。すなわち、カード
状基体21a、21bはICエリアに、径が2段階に変
化する貫通孔を有し、この孔の径大部を互いに対向させ
て接着剤にて貼合せられることによってICチップ10
を挟持固定する。
電極22.23はこの場合、カード状基体21a。
21bの上記貫通孔の径小部に充填された導電性エポキ
シ樹脂等の導電物質からなり、ICチツfxoの端子1
1.12と後述する外部装置とを接続する役割を果たす
第11図(b)においては、電極22.23はカード状
基体21の表裏全面に形成され、導電ゴムのような可撓
性を有する導電性部材24゜25によってICチツ7″
10の端子11.12と接続されている。
第11図(C)は第11図(b)の導電ゴム等の代シに
スプリング接点26.27を用いて電極22゜23と端
子11.12とを接続したものである。
第11図(d)は電極22.23の内面に突起22a、
23aを一体的に形成し、突起22mと23aとの間に
ICチップ1oを挾んで電極22.23と端子11.1
2との接続をなすようにしたものである。
第11図(e)は電極22.23をカード状基体21の
一部に設けた魚具外は第11図(b)のものと同様であ
る。
第11図(f)は電極22.23を導電ゴムあるいは導
電プラスチックのような可撓性を有する導電性部材で形
成してICチップ1oの端子11.12と直接接続した
例である。この場合、カード状基体2ノも軟質ゴムのよ
うな可撓性材料で形成すれば、全体として可撓性のある
ICカードとなる。
ところで、第5図あるいは第8図の回路構成では、IC
カードを外部装置2oに表裏逆に挿入した場合、逆方向
に電流が流れICCテラプ10内の回路を破損するおそ
れがある。第12図はICカードを表裏逆に挿入可能と
する実施例を示すもので、ICチップ10の第1の端子
11にダイオードIノを接続し、このダイオ−ド//を
介してICテップ1θ内の各回路に直流電力およびデー
タ信号を供給するようにしたものである。このような構
成にすると、ICカードを表裏逆に外部装置20に挿入
したとしても回路が破壊されることはなく、さらに外部
装置20側にてICカードを挿入した時にICチップ1
0内に流れ込む電流を検出して、適正な電流が流れてい
る場合にはそのままデータ信号伝送を開始し、逆に適正
な電流が流れていない時は、外部装置20内にてICチ
ップ10の端子11.12との接続の向きを自動的に逆
になるよう切シ替え、適正な電流が流れ始めたことを確
認した後、データ信号伝送を開始することも可能である
第13図はこうした構成のICテッflOをいわゆる電
子コインに応用した実施例を示すもので、2枚の円形カ
ード状基体31.32の間にICチップ10を挾持固定
し、ICチップ10の端子11.12を電極J2:’、
23に接続している。このようなコインは表裏を一切意
識することなく、自動販売機等に通常のコインと同様に
使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)は従来のICカードの1副面
図および要部拡大断面図、第2図(a) 、 (b)は
この発明の原理的構成を示す電圧駆動型および電流駆動
型集積回路装置とそれに接続される外部装置の等価回路
図、第3図(、)〜(d)はダミー抵抗による負荷回路
の等側内部抵抗の変動補償方法を説明するだめの図、第
4図は同時双方向伝送を行なうだめの構成を示す図、第
5図はこの発明の一実施例に係る集積回路装置の構成を
外部装置とともに示す回路図、第6図は伝送データ信号
のフォーマットを示す図、第7図はデータ信号をマンチ
ェスタ符号化した一例を示す図、第8図はこの発明の他
の実施例を示す回路図、第9図は同実施例におけるデー
タ信号のダイフェーズ符号化の例を示す図、第10図(
a) 、 (b)はこの発明に係る集積回路装置のテッ
グ構造を示す断面図、第11図(、)〜(f)はこの発
明に係る集積回路装置をICカードに実装した例を示す
断面図、第12図は表裏逆に挿入可能としたICカード
に有用な集積回路装置の回路構成の一部を示す図、第1
3図(a) 、 (b)はこの発明を電子コインに適用
した例を示す平面図および断面図である。 10・・・ICチップ(集積回路装置)、11゜12・
・・端子、20・・・外部装置、101,102゜11
1.112・・・信号送出手段、103,104゜10
5.113・・・信号検出手段、IO8,109゜11
0・・・信号処理手段。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第9wJ 第10m 2 (b) 第11図 第12図 第13図 (a) (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)外部装置との接続のための2個の゛端子と、とれ
    らの端子を介して外部装置よシ供給される電源入力に重
    畳された信号を検出する信号検出手段と、前記端子に前
    記外部装置へ伝達すべき信号を送出する信号送出手段と
    、前記信号検出手段で検出された信号を処理するととも
    に、前記信号送出手段から送出する信号を生成する信号
    処理手段とを備えたことを特徴とする集積回路装置。 (2)信号検出手段と信号送出手段および信号処理手段
    は1つの集積回路チップ内に構成され、前記端子はこの
    集積回路チップの表裏両面に被着形成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の集積回路装置。 (3)外部装置との間の信号の送受および外部装置から
    の電力供給は前記端子に接続されたダイオードを介して
    行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の集積回路装置0(4)集積回路チップは信号送出手段
    の最終段を除く回路部分の消費電力をその内部動作状態
    の変化によらずほぼ一定とするためのダミー抵抗を含む
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の集積回路装置。 (5)ダミー抵抗は可変抵抗であることを特徴とする特
    許請求の範囲第4項記載の集積回路装置0 (6)集積回路テップは信号の送受信時は負荷変動のよ
    シ小さい限定された動作のみを行なうものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項または第4項記載の集
    積回路装置。 (7)信号検2出手段は前記2個の端子のいずれか一方
    に一端が接続された直流成分阻止用のレベルシフト回路
    と、このレベルシフト回路の他端に入力端が接続された
    センスアンプとを含むものでおることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項または第2項存−す弁−贅記載の集積
    回銘装置。 (8)  センスアンプは直流成分除去用のレベルシフ
    ト回路の他端が一方の入力端に接続され他方の入力端に
    一定電位が与えられたコンパレータでちることを特徴と
    する特許請求の範囲第7項記載の集積回路装置。 (9)信号送出手段は前記2個の端子間に接続された可
    変抵抗素子を含み、この可変抵抗素子の抵抗値が外部装
    置へ伝達すべき信号に応じて制御されるものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    集積回路装置。 αQ 信号検出手段は前記2個の端子の一方に一方の入
    力端が接続され他方の入力端に外部装置から供給される
    電源入力を昇圧安定化した電圧が与えられたコンパレー
    タを含むものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項または第2項記載の集積回路装置。 CLI)  信号送出手段は外部装置へ伝達すべき信号
    を増幅するドライバと、このドライバの出力端と前記2
    個の端子の一方との間に接続された交流結合用のコンデ
    ンサとを含むものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項記載の集積回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62109974U (ja) * 1985-12-27 1987-07-13
JPH11330249A (ja) * 1998-04-30 1999-11-30 Micronas Intermetall Gmbh 集積回路をパラメ―タ化するための方法とそのための集積回路配置構成

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JPS62109974U (ja) * 1985-12-27 1987-07-13
JPH11330249A (ja) * 1998-04-30 1999-11-30 Micronas Intermetall Gmbh 集積回路をパラメ―タ化するための方法とそのための集積回路配置構成

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