(57)【要約】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ＩＣ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ＩＣモジュールを提供する。メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣ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ＩＣと結合機構に電力を供給するコンデンサ及び／又は二次電池とを一体にして構成したものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣ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ＩＣ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複合ＩＣモジュール。
【請求項２】
メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣ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ＩＣ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複合ＩＣモジュール。
【請求項３】
前記コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項に記載の複合ＩＣモジュール。
【請求項４】
前記メモリと、前記ＣＰＵ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／又は前記結合機構に対応したインターフェース部とを、前記ＩＣにワンチップとして構成したことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の複合ＩＣモジュール。
【請求項５】
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ＩＣに供給する電圧よりも高く設定し、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請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の複合ＩＣモジュール。
【請求項６】
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請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の複合ＩＣモジュール。
【請求項７】
外部機器によりデータの読み出し及び／又は書込み可能な磁気ストライプを有することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の複合ＩＣモジュール。
【発明の詳細な説明】
技術分野
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ＩＣ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び／又は二次電池とを一体にして構成した複合ＩＣモジュールに関する。
背景技術
一般に使用されるＩＣ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ＩＣカードとしては、本出願人が先に提示した（特公昭５３−６４９１号公報）に記載されているようなものがある。この従来のＩＣ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ＣＰＵ（中央演算処理装置）３の機能を有するＩＣ（集積回路）を備えたものである。
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っ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り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。
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ＩＣ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５１−１２７９９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ト基板またはセラミック基板及びＩＣチップを備えている。
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がある。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ＯＮ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、カードそのものを捨てなければならない。
無電池方式の非接触ＩＣ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っている。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。
このような非接触式ＩＣカードによれば、情報の記憶容量や秘密性、融通性、スピード性が優れたＩＣ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が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。
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ＩＣカード」（特公平４−１６８３１号公報）に記述している通り明らかである。
しかし上述のＩＣカードにより接触・非接触両方式の特徴が具現化されても、二次電池や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、たとえ薄型のペ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ＩＣ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ＩＣモジュールを提供することを目的とする。
発明の開示
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ＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣ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ＩＣ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。
請求の範囲第２項に記載の発明は、メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣ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ＩＣ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。
請求の範囲第３項に記載の発明は、前記コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
請求の範囲第４項に記載の発明は、前記メモリと、前記ＣＰＵ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／又は前記結合機構に対応したインターフェース部とを、前記ＩＣにワンチップとして構成したことを特徴とする。
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ＩＣに供給する電圧よりも高く設定し、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。
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。
請求の範囲第７項に記載の発明は、外部装置によりデータの読み出し及び／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。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の実施の形態における複合ＩＣモジュールを、ＩＣ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。
第５図は、本発明の、第１の実施の形態によるＩＣ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１１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１５に印加される。非接触による方法では、コイル１５に流れた電流によりカードのコイル５に電圧が発生する。コンデンサＣ１とコイル５とは、ほぼ共振が取れるようにしてある。コンデンサＣ１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。
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７を別に設けて外部装置と送信を行うこともできる。
接触式による方法では、接触端子４を介して外部装置１２により直流が印加され、カードの中の大容量コンデンサＣ２、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・読み取りが行われる。
電力を大きく取れるようにコンデンサＣ２に印加される電圧を高くとり、ＩＣに印加される電圧とは別にセットすることもできる。
第６図は、本発明の、第２の実施の形態によるＩＣ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Ｃ２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。
第７図は、本発明の、第３の実施の形態によるＩＣカードのブロック図である。コンデンサＣ２と二次電池ｂは制御ブロック１３を介して接続されており、外部装置１２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Ｃ２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っている。また充放電特性の違いにより、コンデンサＣ２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７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っている。
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ＩＣ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Ｃ２又は二次電池ｂに印加される場合を示すもので、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Ｃ２、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Ｃ２や二次電池ｂに充電される。コンデンサＣ２や二次電池ｂに蓄えられた電力により、回路６及び送信用コイル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。
第９図は、第１〜３の実施の形態におけるＩＣ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ＣＰＵ３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。Ｉ１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５Ｐ入力部と信号の送受を行う５Ｓ部より構成されている。Ｉ２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４Ｐ入力部と信号の送受を行う４Ｓ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ＣＰＵ３を経てメモリ２に読み書きされる。
第１０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。
（ａ）は、外部電圧Ｖ１により内部の電池やコンデンサの電圧Ｖ２に充電を行う場合を示している。電圧Ｖ１＞Ｖ２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。
（ｂ）は、もし外部の電圧Ｖ３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Ｖ２で外部に電力の供給できることを示している。  第１１図は、第２〜３の実施の形態におけるＩＣ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Ｃ２、二次電池ｂが配設されている。
以上のような機能を有する複合ＩＣモジュールを用いたＩＣカードは、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、ＩＤ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
以上説明したように、この発明によれば、メモリを含むＩＣ又はメモリとＣＰＵとを含むＩＣ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ＩＣと結合機構に電力を供給するコンデンサ及び／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ＣＰＵと接点機構・非接触結合機構に対応するイ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が得られる。
（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。
（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。
（３）カード使用状態で、いつでも充電できる。
（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くし、Ｓ／Ｎの改善により誤動作や読み取り不良をなくせる。
（５）ＩＣがワンチップで構成でき、コストの低減ができる。
（６）一枚に多くの用途を持たせた多目的カードができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の接触式・非接触式ＩＣカードのブロック図であり、第２図は、従来の接触式ＩＣカードの断面図であり、第３図は、従来の接触式・非接触式ＩＣ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ＩＣカードの外観、及び内部を示す斜視図であり、第５図は、本発明の、第１の実施の形態によるＩＣ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ＩＣ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ＩＣ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ＩＣ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ＩＣチップモジュールのブロック図であり、第１０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１１図は、本発明の、第２〜３の実施の形態におけるＩＣカードの外観、及び内部を示す斜視図である。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月2日(2003.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリとＣＰＵとインターフェース部とを少なくとも含むＩＣと、データの読出し及び／又は書込み可能な磁気ストライプと、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ＩＣと前記結合機構に電力を供給する電気二重層コンデンサ及び二次電池とを一体に構成したことを特徴とする複合ＩＣモジュール。
【請求項２】
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【請求項３】
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【請求項４】
削除
【請求項５】
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ＩＣに供給する電圧よりも高く設定し、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とれるように構成したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の複合ＩＣモジュール。
【国際調査報告】
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