(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触及び非接触での通信機能を有するデュアルインターフェイスＩＣカードであって、
外部装置との間で非接触通信を行うためのアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続された第１の結合コイルと、を有するアンテナシートと、
接触及び非接触の両方の通信機能を有するＩＣチップと、前記ＩＣチップが実装されるモジュール基板と、前記モジュール基板の前記ＩＣチップの実装面とは逆の外表面に配置され接触通信を行う外部接続部と、前記第１の結合コイルと電磁結合可能な第２の結合コイルと、を有するＩＣモジュールと、
を備え、
前記第２の結合コイルは、前記外部接続部が配置された面と同じ前記モジュール基板の外表面に配置され、
前記外部接続部は、複数の外部接続端子を含んで構成されており、
前記第２の結合コイルは、カードの平面方向において前記複数の外部接続端子の全てを取り囲むように且つ前記第２の結合コイルの一部が前記複数の外部接続端子の間に入り込むように、配置されている、デュアルインターフェイスＩＣカード。
【請求項２】
前記第２の結合コイルの終端部は、前記モジュール基板の縁よりも１．５ｍｍ以上内側となるように配置されている、
請求項１に記載のデュアルインターフェイスＩＣカード。
【請求項３】
接触及び非接触での通信機能を有するデュアルインターフェイスＩＣカードであって、
外部装置との間で非接触通信を行うためのアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続された第１の結合コイルと、を有するアンテナシートと、
接触及び非接触の両方の通信機能を有するＩＣチップと、前記ＩＣチップが実装されるモジュール基板と、前記モジュール基板の前記ＩＣチップの実装面とは逆の外表面に配置され接触通信を行う外部接続部と、前記第１の結合コイルと電磁結合可能な第２の結合コイルと、を有するＩＣモジュールと、
を備え、
前記第２の結合コイルは、前記外部接続部が配置された面と同じ前記モジュール基板の外表面に配置され、
前記外部接続部は、複数の外部接続端子を含んで構成されており、
前記第２の結合コイルは、カードの平面方向において前記複数の外部接続端子の内側にその全てが配置されている、デュアルインターフェイスＩＣカード。
【請求項４】
前記モジュール基板には孔が形成されており、
前記外部接続部及び前記第２の結合コイルの少なくとも一方は、当該孔内に配置される導電部材を介して前記ＩＣチップに電気的に接続されている、
請求項１〜３の何れか一項に記載のデュアルインターフェイスＩＣカード。
【請求項５】
前記第２の結合コイルが封止樹脂により覆われている、
請求項１〜４の何れか一項に記載のデュアルインターフェイスＩＣカード。
【請求項６】
前記第２の結合コイルは、カード表面と同一又はそれよりも内側となる高さとなるように前記モジュール基板の前記外表面に形成されている、
請求項１〜５の何れか一項に記載のデュアルインターフェイスＩＣカード。
【請求項７】
接触及び非接触での通信機能を有するデュアルインターフェイスＩＣカードに用いられるＩＣモジュールであって、
接触及び非接触の両方の通信機能を有するＩＣチップと、
前記ＩＣチップが実装されるモジュール基板と、
前記モジュール基板の前記ＩＣチップの実装面とは逆の外表面に配置され接触通信を行う外部接続部と、
外部装置との間で非接触通信を行うアンテナ側の第１の結合コイルと電磁結合可能な第２の結合コイルと、
を備え、
前記第２の結合コイルは、前記外部接続部が配置された面と同じ前記モジュール基板の外表面に配置され、
前記外部接続部は、複数の外部接続端子を含んで構成されており、
前記第２の結合コイルは、前記モジュール基板の平面方向において前記複数の外部接続端子の全てを取り囲むように且つ前記第２の結合コイルの一部が前記複数の外部接続端子の間に入り込むように、配置されている、ＩＣモジュール。
【請求項８】
前記第２の結合コイルの終端部は、前記モジュール基板の縁よりも１．５ｍｍ以上内側となるように配置されている、
請求項７に記載のＩＣモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触及び非接触の両方の通信機能を有するデュアルインターフェイスＩＣカードに関し、特に、非接触通信を行うためのアンテナコイルを有するアンテナシートと両通信機能を担うＩＣモジュールとが結合コイルによって電磁結合されているデュアルインターフェイスＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
デュアルインターフェイスＩＣカードとして、例えば、特許文献１に記載のＩＣカードが知られている。特許文献１に記載のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、接触型インターフェイスと非接触型インターフェイスとを内蔵した複合ＩＣチップを備えたＩＣモジュールが、非接触通信用のアンテナコイルを備えたアンテナ基板（アンテナシート）に対して、結合コイルにより電磁結合されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９９/２６１９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電磁結合方式のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、モジュール基板の一方の面（カード内側の面）にＩＣチップと当該ＩＣチップに接続される結合コイルとを配置し、モジュール基板の他方の面（カードの外表面）に接触通信用の接続端子を配置していた（例えば特許文献１の図３Ａ及び３Ｂ参照）。このため、従来のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、内部にスルーホールを備えた単価の高い両面基板からＩＣモジュールを構成する必要があり、その分コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、よりコストを低減することができるデュアルインターフェイスＩＣカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一側面として、接触及び非接触での通信機能を有するデュアルインターフェイスＩＣカードに関する。このデュアルインターフェイスＩＣカードは、アンテナシートとＩＣモジュールとを備える。アンテナシートは、外部装置との間で非接触通信を行うためのアンテナコイルと、アンテナコイルに接続された第１の結合コイルと、を有する。ＩＣモジュールは、接触及び非接触の両方の通信機能を有するＩＣチップと、ＩＣチップが実装されるモジュール基板と、モジュール基板のＩＣチップの実装面とは逆の外表面に配置され接触通信を行う外部接続部と、第１の結合コイルと電磁結合可能な第２の結合コイルと、を有する。そして、このデュアルインターフェイスＩＣカードでは、第２の結合コイルは、外部接続部が配置された面と同じモジュール基板の外表面に配置されている。
【０００７】
このデュアルインターフェイスＩＣカードでは、ＩＣモジュールにおいて、第２の結合コイルが、外部接続部が配置された面と同じモジュール基板の外表面に配置されている。この場合、アンテナシートとの間で結合を行う第２の結合コイルを、接触通信を行う外部接続部と同一の面（外表面）に形成するので、比較的安価な片面基板をモジュール基板として使用することができ、これにより、ＩＣモジュールのコストを低減してデュアルインターフェイスＩＣカードを製造することができる。なお、このＩＣカードでは、ＩＣモジュールとアンテナシートとが磁気的に結合、即ち非接触で結合されているので、カードとしての耐久性を高くすることもできる。
【０００８】
上記のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、外部接続部は、複数の外部接続端子を含んで構成されており、第２の結合コイルは、カードの平面方向において、複数の外部接続端子の全て又はその一部を取り囲むように外表面に配置されていてもよい。この場合、第２の結合コイルの巻き数を必要数以上確保しやすくなる。なお、この場合において、第２の結合コイルは、カードの平面方向において、その一部が複数の外部接続端子の間に入り込むように配置されていてもよい。この場合、ボンディングワイヤーを短くしたり、ＩＣチップとボンディングワイヤーを保護する樹脂封止を小さくしたりといったことが可能となる。樹脂封止を小さくできるとＩＣモジュールとカード本体との接着面積を大きくすることができるので、ＩＣモジュールのカード本体との接着強度を高めることができる。
【０００９】
また、上記のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、外部接続部は、複数の外部接続端子を含んで構成されており、第２の結合コイルは、カードの平面方向において、複数の外部接続端子の内側に配置されていてもよい。この場合、ＩＣモジュールのサイズを小さくすることができるので、同じ面積からの取り数を多くすることでコストを下げることができる。
【００１０】
上記のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、モジュール基板には孔が形成されており、外部接続部及び第２の結合コイルの少なくとも一方は、当該孔内に配置される導電部材を介してＩＣチップに電気的に接続されていてもよい。この場合、実装面に設置されたＩＣチップと、実装面とは逆の外表面に配置された外部接続部又は第２の結合コイルとの接続を、片面基板であるモジュール基板において、より確実に実行することができる。
【００１１】
上記のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、第２の結合コイルが封止樹脂により覆われていてもよい。この場合、外表面側に配置される第２の結合コイルがＲ／Ｗの端子等に引っかかったり繰り返し擦れたりすることによって断線してしまうといったことを好適に抑制することが可能となる。
【００１２】
上記のデュアルインターフェイスＩＣカードでは、第２の結合コイルは、カード表面と同一又はそれよりも内側となる高さとなるようにモジュール基板の外表面に形成されていてもよい。この場合、外表面側に配置される第２の結合コイルがＲ／Ｗの端子等に引っかかったり繰り返し擦れたりすることによって断線してしまうといったことを好適に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、よりコストを低減したデュアルインターフェイスＩＣカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るデュアルインターフェイスＩＣカードの平面形状を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示すデュアルインターフェイスＩＣカードの断面形状を示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示すデュアルインターフェイスＩＣカードに用いられるアンテナシートの平面形状を示す平面図である。
【図４】図４は、図１に示すデュアルインターフェイスＩＣカードに用いられるＩＣモジュールの平面拡大図である。
【図５】図５は、図１に示すデュアルインターフェイスＩＣカードの外部接続端子の配置箇所を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、ＩＣモジュールにおける結合コイルの配置例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るデュアルインターフェイスＩＣカードについて詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる場合があり、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るデュアルインターフェイスＩＣカードの平面形状を示す平面図であり、図２は、図１に示すデュアルインターフェイスＩＣカードの断面形状を示す断面図である。デュアルインターフェイスＩＣカード１（以下、単に「ＩＣカード１」とも記す）は、接触及び非接触の両方の通信機能を有するＩＣカードであり、図１及び図２に示すように、リーダーライター等の外部読み書き装置（不図示）との非接触通信を行うためのアンテナシート１０と、接触及び非接触の両方の通信機能を担うと共に接触通信用の外部接続端子２６を有するＩＣモジュール２０と、アンテナシート１０をその内部に挟み込んで固定するカード基材３０と、を備えている。カード基材３０は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンテレフタレート共重合体（ＰＥＴ−Ｇ）等の絶縁性や耐久性を備えた材料から構成され、その一部に開口部３２を有している。当該開口部３２にはＩＣモジュール２０が収納される。アンテナシート１０は、カード基材３０に挟み込まれて熱圧によるラミネート又は接着剤等による加工を行って一体化される。また、開口部３２は、この一体化されたカード基材３０等に対してミリング加工等を行うことにより形成される。
【００１７】
このようなＩＣカード１では、ＩＣモジュール２０に設置された外部接続端子２６がカード表面側に露出しており、外部接続端子２６がリーダーライター等の接点と接触して接触通信を行う。一方、アンテナシート１０に設けられたアンテナコイル１４は、リーダ―ライター等のアンテナと電磁結合して非接触通信を行う。ＩＣカード１の接触通信機能は、例えば交信の確実性や安全性が求められるキャッシュカードやクレジットカードなどの用途に用いられる。一方、ＩＣカード１の非接触通信機能は、例えば簡略且つ迅速な処理が求められる認証などの用途に用いられる。
【００１８】
アンテナシート１０は、図１〜図３に示すように、略矩形形状の絶縁シート１２と、アンテナコイル１４と、結合コイル１６（第１の結合コイル）と、コンデンサ１８とを有している。アンテナコイル１４、結合コイル１６及びコンデンサ１８は、絶縁シート１２の表裏両面上に配置された導体から形成される。具体的には、例えば厚さ１５μｍ〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の絶縁基材の表裏に、厚み５μｍ〜５０μｍの銅箔又はアルミ箔を材料としてエッチングすることにより、これらアンテナコイル１４や結合コイル１６等がパターン形成される。
【００１９】
アンテナコイル１４は、外部のリーダーライター等との間で非接触通信による信号の授受及び電力の受給を電磁結合方式によって非接触状態で行うためのコイルである。アンテナコイル１４は、その一端において、ＩＣモジュール２０に設けられた結合コイル２８（第２の結合コイル）と電磁結合する結合コイル１６に接続されている。また、アンテナコイル１４は、その他端において、受給した電力の電荷を蓄積するコンデンサ１８に接続される。コンデンサ１８は、他端が結合コイル１６に接続されている。
【００２０】
結合コイル１６は、ＩＣモジュール２０の結合コイル２８と電磁結合して、アンテナコイル１４で授受した信号をＩＣチップ２２との間で送受信し、また、受給した電力をＩＣチップ２２に供給するための結合コイルである。結合コイル１６は、例えば、ＩＣモジュール２０が配置される開口部３２よりも平面方向の外側となる絶縁シート１２上に形成されている。
【００２１】
ＩＣモジュール２０は、接触及び非接触の通信機能を有するＩＣチップ２２と、ＩＣチップ２２が実装面２４ａに実装されるモジュール基板２４と、モジュール基板２４の実装面２４ａとは逆の外表面２４ｂに配置され、接触通信を行う外部接続端子２６（外部接続部）と、アンテナシート１０の結合コイル１６と電磁結合する結合コイル２８と、を有している。モジュール基板２４の実装面２４ａは、ＩＣカード１の内側の面であり、モジュール基板２４の外表面２４ｂは、ＩＣカード１の外表面１ａ側の面であり、外表面２４ｂは、ＩＣカード１の外表面１ａの一部を構成する。ＩＣモジュール２０は、ホットメルトシート等の接着剤により、カード基材３０の開口部３２（キャビティ）に装着される。
【００２２】
モジュール基板２４は、いわゆる両面基板ではなく、片面基板であり、例えばガラスエポキシ樹脂やＰＥＴ等から構成される絶縁性の基板であり、基板の片面のみに銅等の導体を有する基板である。なお、両面基板は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性の基板の両面に銅等の導体を有している。ＩＣチップ２２は、このようなモジュール基板２４の実装面２４ａに例えばダイアタッチ用接着剤等により接着され、直径１０μｍ〜４０μｍの金又は銅などのワイヤーによって外部接続端子２６や結合コイル２８等に直接又はそれらに接続されたパターンに対して接続される。この際、ＩＣチップ２２は、モジュール基板２４に形成された孔を介して外表面２４ｂ側に配置された外部接続端子２６や結合コイル２８等にワイヤー（導電部材）ボンディングされ、両者は互いに電気的に接続される。
【００２３】
外部接続端子２６は、モジュール基板２４の外表面２４ｂに形成されており、外部のリーダーライター等と接続して、接触通信を行うための端子である。外部接続端子２６としては、例えば、図４及び図５に示すように、Ｃ１〜Ｃ８の８つの端子位置がＪＩＳ  Ｘ６３２０−２:２００９（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６：２００７）により規定されている。なお、Ｃ４，Ｃ６及びＣ８は一般に拡張用で使用しないため、Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ５及びＣ７の５つの端子が外部接続端子２６として使用され、Ｃ１〜Ｃ３の列とＣ５及びＣ７の列とに分かれて配列されている。外部接続端子２６は、厚み５０μｍ〜２００μｍのガラスエポキシ樹脂等の絶縁性のモジュール基板２４の表面にエッチング等により複数の銅箔パターンを形成することで作製することができる。外部接続端子２６を形成する際、銅箔パターンの露出部分に０．５μｍ〜３μｍのニッケルメッキを施し、更にその上に０．０１μｍ〜０．３μｍの金メッキを施すようにしてもよいが、メッキ構成はこれらに限定される訳ではなく、種々の構成を採用することができる。結合コイル２８も外部接続端子２６と同様に形成することができる。
【００２４】
結合コイル２８は、上述したように、アンテナシート１０の結合コイル１６と電磁結合するためのコイルであり、ＩＣモジュール２０がカード基材３０の開口部３２内に配置された際、結合コイル１６と隣接するように配置される。結合コイル２８は、外部接続端子２６が配置されているモジュール基板２４の外表面２４ｂに配置されており、図４に示すように、カードの平面方向において、外部接続端子２６（Ｃ１〜Ｃ３及びＣ５〜Ｃ７）の全てを取り囲むように配置されている。なお、結合コイル２８の終端部２８ｃは、モジュール基板２４（ＩＣモジュール２０）の縁部端よりも１．５ｍｍ以上内側となるように配置されていることが好適であり、このような配置により、ボンディングワイヤーを短くしたり、ＩＣチップ２２や接続ワイヤーを保護するための封止サイズを小さくすることができる。これにより、ＩＣカード１では、カード基材３０とＩＣモジュール２０との接着面積を広くして接着強度を高め、カードに曲げや捻れの応力が加わったとしても、ＩＣモジュール２０がカード基材３０から脱落するといったことを抑制し、耐久性の高い電磁結合ＩＣカードとすることができる。
【００２５】
また、結合コイル２８では、その終端部２８ｃを１．５ｍｍ以上内側にするため、その一部２８ａが外部接続端子２６のＣ１〜Ｃ３のグループとＣ５〜Ｃ７のグループとの間に入り込むようになっている。そして、結合コイル２８では、両端２８ｂ，２８ｃがモジュール基板２４に設けられた孔（不図示）を通じて裏面（実装面２４ａ）に実装されたＩＣチップ２２にワイヤーボンディングにより接続されている。また、結合コイル２８は、ＩＣカード１の表面１ａと同一平面上又はそれよりも内側となるような高さに形成されている。これにより、カードの外表面に露出する結合コイル２８に引っ掛かりが発生して破損するといったことが低減される。結合コイル２８の外表面側を封止樹脂により被覆してもよい。この場合、結合コイル２８を上述した破損やその他の劣化等から守ることが可能となる。但し、外部接続端子２６にはかからないように被覆することが必要である。
【００２６】
このように、本実施形態に係るデュアルインターフェイスＩＣカード１では、ＩＣモジュール２０において、結合コイル２８を、外部接続端子２６が配置された面と同じモジュール基板２４の外表面２４ｂに配置している。このため、本実施形態によれば、比較的安価な片面基板をモジュール基板２４として使用することができるので、ＩＣモジュール２０のコストを低減してデュアルインターフェイスＩＣカード１を製造することができる。なお、このＩＣカード１では、ＩＣモジュール２０とアンテナシート１０とが電磁結合、即ち非接触で結合されているので、カードとしての耐久性を高くすることもできる。
【００２７】
以上、本実施形態に係るデュアルインターフェイスＩＣカード１について説明してきたが、本発明に係るデュアルインターフェイスＩＣカードは、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形を適用することができる。
【００２８】
例えば、ＩＣモジュール２０の結合コイル２８の変形例として、図６（ａ）に示すように、外部接続端子２６の一部Ｃ１〜Ｃ３のみを取り囲むような配置としてもよいし、図６（ｂ）に示すように、外部接続端子２６の一部Ｃ５〜Ｃ７のみを取り囲むような配置としてもよい。逆に、結合コイル２８の別の変形例としては、図６（ｃ）に示すように、外部接続端子Ｃ１〜Ｃ３のグループと外部接続端子Ｃ５〜Ｃ７のグループとの間に結合コイル２８がすべて位置するように配置してもよい。この場合には、ＩＣモジュール２０の更なる小型化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１…デュアルインターフェイスＩＣカード、１０…アンテナシート、１４…アンテナコイル、１６…結合コイル（第１の結合コイル）、２０…ＩＣモジュール、２２…ＩＣチップ、２４…モジュール基板、２４ａ…実装面、２４ｂ…外表面、２６…外部接続端子、２８…結合コイル（第２の結合コイル）、２８ａ…一部。
【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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