JP2004145449A

JP2004145449A - Ｉｃモジュール

Info

Publication number: JP2004145449A
Application number: JP2002307174A
Authority: JP
Inventors: Yuko Yoshida; 吉田　祐子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP4158483B2

Abstract

【課題】電磁波からなる質問信号を送出するリーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の半導体回路チップ上に一体化されて構成される、優れたＩＣモジュールを提供する。
【解決手段】カードＩＣ機能の他にリーダ／ライタ機能を持つ回路を１チップのＭＯＳ　ＬＳＩで実現する。チップ内でのクロストークによるリーダ／ライタの受信端子やカードＩＣ機能部の入力端子にもフィルタを取り付けて、放出される不要輻射を減衰させることによって、チップ内の信号のクロストークを気にすることなく、回路や機器を小型化することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波からなる質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なうＩＣカード又はＩＣチップなどのＩＣモジュールに係り、特に、リーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の半導体回路チップ上に一体化して構成されるＩＣモジュールに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、携帯電話機やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）などの携帯無線機器に内蔵して用いられる、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が一体化されたＩＣモジュールに係り、特に、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能を一体化したチップからの不要輻射の放出を抑制するＩＣモジュールに関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、本人確認や認証処理のために暗証番号やパスワードを用いたさまざまな装置が考案され、実用に供されている。例えば、銀行やその他の金融機関において、キャッシュ・カードやクレジット・カードを使用する際には、キャッシュ・ディスペンサやその他の金融端末上で、本人認証の手段として、暗証番号やパスワードの入力を使用者に対して促し、使用者から正しい暗証番号やパスワードが入力されたことを確認してから、入出金動作を行なうようになっている。
【０００４】
１枚のキャッシュ・カード上に配設されている磁気ストライプなどの記憶媒体の中には、その銀行に対してのみ使用可能な記憶領域しか設けられていない。したがって、上述したような暗証番号あるいはパスワードの入力は、この単一の記憶領域へのアクセスに過ぎないので、偽造や盗用に対する保護は充分とは言い難い。
【０００５】
このため、偽造防止などの観点から、キャッシュ・カードやクレジット・カードなどに電気的な接点を持った接触式ＩＣカードや、無線データを介して非接触でデータの読み書きを行なう非接触ＩＣカードが携帯型の認証媒体としてよく使われるようになってきている。非接触方式のＩＣカードの場合、リーダ／ライタからは電磁波からなる質問信号が送出され、ＩＣカード側ではこの搬送波を整流して直流電源を生成して内部回路を駆動させ、質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なう。
【０００６】
例えば、キャッシュ・ディスペンサやコンサート会場の出入口、駅の改札口などに設置されたＩＣカード・リーダ／ライタは、利用者がかざしたＩＣカードに非接触でアクセスすることができる。
【０００７】
また、大容量メモリ付きのＩＣカードによれば、複数のアプリケーションを同時に格納しておくことができるので、１枚のＩＣカードを複数の用途に利用することができる。例えば、１枚のＩＣカード上に、電子決済を行なうための電子マネーや、特定のコンサート会場に入場するための電子チケットなど、２以上のアプリケーションを格納しておき、１枚のＩＣカードをさまざまな用途に適用させることができる。
【０００８】
利用者が暗証番号をＩＣカード・リーダ側に入力して、入力された暗証番号をＩＣカード上に格納された暗証番号と照合することで、ＩＣカードとＩＣカード・リーダ／ライタ間で本人確認又は認証処理が行なわれる。そして、本人確認又は認証処理に成功した場合には、例えば、ＩＣカード内に保存されているアプリケーションの利用が可能となる。ここで、ＩＣカードが保持するアプリケーションとしては、例えば、電子マネーや電子チケットなどの価値情報を挙げることができる。（ＩＣカード・アクセス時に使用する暗証番号のことを、特にＰＩＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｕｍｂｅｒ）と呼ぶ。）
【０００９】
最近では、実装技術の進歩により、ＩＣカード機能とその読み書き装置を一体化して単一の半導体回路チップとして構成することが可能となってきている。このようなＩＣチップは、電磁波検出によりＩＣカードとして起動し、通常のパワーオン操作により読み書き装置として起動することができる。
【００１０】
さらに、ＩＣカードがカード用リーダ／ライタ（カード読み書き装置）との非接触インターフェースの他に、外部機器と接続するための有線インターフェースを備えることにより、ＩＣカードを携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やパーソナル・コンピュータなどの情報処理端末に接続しあるいは内蔵して用いることができる（但し、端末に内蔵される多くの場合、ＩＣカードはワンチップ化して構成される。以下では、ＩＣカード及びＩＣチップを総称して単に「ＩＣカード」と呼ぶことにする）。
【００１１】
このような場合、ＩＣカードを利用したさまざまなアプリケーション・サービスを、情報処理端末上で実行することができる。例えば、情報処理端末上のキーボードやディスプレイなどのユーザ・インターフェースを用いてＩＣカードに対するユーザインタラクションを情報処理端末上で行なうことができる。また、ＩＣカードが携帯電話機と接続されていることにより、ＩＣカード内に記憶された内容を電話網経由でやり取りすることもできる。さらに、携帯電話機からインターネット接続して利用したサービスの代金をＩＣカードで支払うことができる。
【００１２】
勿論、ＩＣカード上に電子マネーや電子チケットなどの価値情報を格納している場合には、情報処理端末は、電子決済などの価値情報の処理や、その他のさまざまなサービスを実現することができる。さらに、ＩＣカードとカード読み書き装置間のデータ転送のフェーズに応じた処理や、ＩＣカードの内部状態に応じた処理を提供することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなＩＣカードに関連するさまざまな機能を複数のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を用いて実現することは比較的容易であるが、コスト面や信頼性の面で問題が多い。また、バイポーラ・プロセスを利用したＬＳＩでは１チップ化は比較的容易に実現することができるが、この場合もコスト面の問題が大きい。
【００１４】
従来の非接触ＩＣカード用チップは、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスを用いて上述した機能の１チップ化を実現したものである。但し、ＩＣカード機能は、基本的に、外部のリーダ／ライタからの搬送波を整流して直流電源を生成しこれを内部のプロセッサやメモリなどの回路の駆動用電源とするものであり、携帯機器などの電源を持った装置に内蔵してもその装置電源を利用することができない。また、このＩＣカード用チップ自体は電波送出器を備えていないので、自らリーダ／ライタとなって他のＩＣカードに対してアクセスを行なうことはできない。また、チップの駆動電源を搬送波にのみ依存しているので、ＩＣカードとして動作するときにリーダ／ライタとの距離が大きくなると通信が困難になる。
【００１５】
一方、リーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の半導体回路チップ上に一体化して構成した場合、実装面積を節減することができるので、携帯電話などの小型機器に搭載するのに有利である。このようなＩＣモジュール・チップの各入出力端子にリーダ／ライタ用のアンテナと、カードＩＣ用のアンテナを接続して、外部のＩＣカード又は外部のリーダ／ライタと非接触通信を行なうことが可能になる。
【００１６】
このような１チップ構成のＩＣモジュールは、例えば、リーダ／ライタ用送信回路モジュールと、リーダ／ライタ用受信回路モジュールと、カードＩＣ用回路モジュールで構成される。そして、小型化のためにこれらの回路モジュールをＭＯＳゲートで構成した場合、ゲートが矩形波により動作することからこれら回路モジュールの端子からは矩形波が出力されることになる。矩形波には基本周波数の整数倍の高調波が含まれている。このような高調波は送信信号に対する不要な輻射となる。
【００１７】
このような不要輻射は、送信回路の端子とアンテナ間に減衰フィルタを挿入することによって除去することができる。
【００１８】
しかしながら、同一ＬＳＩチップ内にカードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能を実装し、さらに携帯機器では小型化が要求されるため、チップサイズを小さく構成した場合、チップ内での信号のクロストークが発生する。図１には、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が実装されたＬＳＩチップ内でクロストークが発生している様子を示している。同図に示すように、リーダ／ライタ機能の送信回路の端子からの信号のクロストークにより、それ以外の端子からも不要輻射が放出されることになる。
【００１９】
本発明は、上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、電磁波からなる質問信号を送出するリーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の半導体回路チップ上に一体化されて構成される、優れたＩＣモジュールを提供することにある。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能を一体化したチップからの不要輻射の放出を好適に抑制することができる、優れたＩＣモジュールを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、電磁波を搬送波として質問信号を送出するとともにこれに対する応答信号を受信するリーダ／ライタ機能と、この搬送波を整流して直流電源を生成して内部回路を駆動させ、質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なうカードＩＣ機能とが一体化されたＩＣモジュールであって、
前記リーダ／ライタ機能部の送信端子及び受信端子、及び前記カードＩＣ機能部の入出力端子に基本波には影響なく高調波を減衰させるフィルタを直列接続して、それぞれリーダ／ライタ送信用アンテナ、リーダ／ライタ受信用アンテナ、及びカードＩＣ用アンテナを接続する、
ことを特徴とするＩＣモジュールである。
【００２２】
ここで、前記の基本波には影響なく高調波を減衰させる各フィルタは、ＩＣモジュール本体からアンテナに向かう方向に構成されるローパス・フィルタでよい。
【００２３】
本発明に係るＩＣモジュールは、例えばＭＯＳプロセスなどを利用して、リーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の回路チップ上に実装して構成される。そして、リーダ／ライタ機能用の送信端子ＴＰ及びＴＭからは矩形波の信号が出力されるため、送信端子ＴＰ及びＴＭとリーダ／ライタ送受信用アンテナの間に、基本波には影響なく高調波を減衰させるようなローパス・フィルタを配設している。
【００２４】
また、リーダ／ライタ機能の受信端子ＲＰ及びＲＭ、並びにカードＩＣ回路１３の入出力端子ＣＰ及びＣＭのそれぞれにも、基本波には影響なく高調波を減衰させるようなローパス・フィルタを各アンテナとの間に直列的に挿入し、不要輻射を減衰している。
【００２５】
すなわち、本発明によれば、チップ内でのクロストークによるリーダ／ライタの受信端子やカードＩＣ機能部の入力端子から放出される不要輻射をフィルタで減衰させることによって、チップ内の信号のクロストークを気にすることなく、回路や機器を小型化することができる。
【００２６】
また、前記リーダ／ライタの送信端子ＴＰ及びＴＭと受信端子ＲＰ及びＲＭを並列接続して送信用及び受信用に単一のアンテナを共用することにより、ＩＣモジュールの実装面積を節減することができる。
【００２７】
また、前記リーダ／ライタの送信端子ＴＰ及びＴＭと受信端子ＲＰ及びＲＭの結線場所を回路モジュール側に配置することにより、リーダ／ライタ送信回路とリーダ／ライタ受信回路がローパス・フィルタを共用することができる。
【００２８】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３０】
本実施形態に係るＩＣモジュールは、電磁波を搬送波として質問信号を送出するとともにこれに対する応答信号を受信するリーダ／ライタ機能と、この搬送波を整流して直流電源を生成して内部回路を駆動させ、質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なうカードＩＣ機能を一体化して単一の回路モジュールとして構成される。例えばＭＯＳプロセスを利用することにより、このような実装が可能となる。
【００３１】
図２には、本発明の一実施形態に係るＩＣモジュールの構成を模式的に示している。このＩＣモジュール１０内には、リーダ／ライタ送信回路モジュール１１と、リーダ／ライタ受信回路１２と、カードＩＣ回路１３が配設されている。そして、これらの回路モジュールの各入出力端子にアンテナを接続することにより、リーダ／ライタは外部のカードＩＣとの間で非接触通信を行なうことができ、また、カードＩＣは外部のリーダ／ライタと非接触通信を行なうことができる。
【００３２】
図示の例では、リーダ／ライタ送信回路１１とリーダ／ライタ受信回路１２は、単一のリーダ／ライタ送受信用アンテナ１４を共用しており、実装面積の節減を図っている。
【００３３】
リーダ／ライタ機能用の送信端子ＴＰ及びＴＭからは矩形波の信号が出力されるため、送信端子ＴＰ及びＴＭとリーダ／ライタ送受信用アンテナ１４の間に、基本波には影響なく高調波を減衰させるようなローパス・フィルタ１６Ａ及び１６Ｂを配設している。
【００３４】
また、単一のＬＳＩ回路チップとして構成されるＩＣモジュール１０内では、カードＩＣ用の回路１３とリーダ／ライタ用の回路１１及び１２がそれぞれ近接して配置されている。同様に、リーダ／ライタの送信回路１１と受信回路１２やその他のデジタル回路（図示しない）も近接して配置されている。
【００３５】
このため、ＩＣモジュール内では、リーダ／ライタ送信回路１２からの信号やデジタル回路を動作させるためのクロック信号が、いわゆるクロストークにより、リーダ／ライタ受信回路１２やカードＩＣ回路１３に回り込んでしまう。
【００３６】
このように回り込んだ信号は、リーダ／ライタ受信回路１２の受信端子ＲＰ及びＲＭ、並びにカードＩＣ回路１３の入出力端子ＣＰ及びＣＭからＩＣモジュール１０外に放出される。そして、このようにして放出された信号の高調波は不要輻射となる。
【００３７】
本実施形態では、図２に示すように、リーダ／ライタ受信回路１２の受信端子ＲＰ及びＲＭ、並びにカードＩＣ回路１３の入出力端子ＣＰ及びＣＭのそれぞれにも、基本波には影響なく高調波を減衰させるようなローパス・フィルタ１７Ａ及び１７Ｂ、並びにローパス・フィルタ１８Ａ及び１８Ｂをリーダ／ライタ送受信用アンテナ１４並びにカードＩＣ用アンテナ１５の間に直列的に挿入し、不要輻射を減衰している。なお、カードＩＣ用アンテナ１５に同調用コンデンサ１９を並列接続してもよい。
【００３８】
上述したようなリーダ／ライタの送信端子、受信端子、及びカードＩＣの入出力端子に接続されるローパス・フィルタは、図３に示すように、コイルＬ及びコンデンサＣを並列接続して、ＩＣモジュール１０本体からアンテナ１４及び１５に向かう方向に構成される。コイルのリアクタンスＬやコンデンサの静電容量Ｃなどの定数を調整することによって、除去したい高調波の周波数成分を決定することができる。また、このようなローパス・フィルタは、ＩＣモジュール１０のチップ内で構成することも可能である。
【００３９】
また、図２に示した実施形態では、リーダ／ライタの送信端子ＴＰ及びＴＭとその受信端子ＲＰ及びＲＭを並列接続して、リーダ／ライタ送信回路１１とリーダ／ライタ受信回路１２が単一のリーダ／ライタ送受信用アンテナ１４を共用するように構成されているが、さらにこれら端子の結線場所をローパス・フィルタ１６Ａ及び１６Ｂよりも回路モジュール側に配置することにより（図４を参照のこと）、リーダ／ライタ送信回路１１とリーダ／ライタ受信回路１２がローパス・フィルタ１６Ａ及び１６Ｂを共用することができる。
【００４０】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、電磁波からなる質問信号を送出するリーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の半導体回路チップ上に一体化されて構成される、優れたＩＣモジュールを提供することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能を一体化したチップからの不要輻射の放出を好適に抑制することができる、優れたＩＣモジュールを提供することができる。
【００４３】
本発明によれば、チップ内でのクロストークによるリーダ／ライタの受信端子やカードＩＣ機能部の入力端子から放出される不要輻射をフィルタで減衰させることによって、チップ内の信号のクロストークを気にすることなく、回路や機器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が実装されたＬＳＩチップ内でクロストークが発生している様子を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＩＣモジュールの構成を模式的に示した図である。
【図３】高調波を減衰させるローパス・フィルタの構成を模式的に示した図である。
【図４】図２に示した実施形態の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ＩＣモジュール
１１…リーダ／ライタ送信回路モジュール
１２…リーダ／ライタ受信回路モジュール
１３…カードＩＣ回路
１４…リーダ／ライタ送受信用アンテナ
１５…カードＩＣ用アンテナ
１６，１７，１８…ローパス・フィルタ

Claims

電磁波を搬送波として質問信号を送出するとともにこれに対する応答信号を受信するリーダ／ライタ機能と、この搬送波を整流して直流電源を生成して内部回路を駆動させ、質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なうカードＩＣ機能とが一体化されたＩＣモジュールであって、
前記リーダ／ライタ機能部の送信端子及び受信端子、及び前記カードＩＣ機能部の入出力端子に基本波には影響なく高調波を減衰させるフィルタを直列接続して、それぞれリーダ／ライタ送信用アンテナ、リーダ／ライタ受信用アンテナ、及びカードＩＣ用アンテナを接続する、
ことを特徴とするＩＣモジュール。
前記の基本波には影響なく高調波を減衰させる各フィルタは、ＩＣモジュール本体からアンテナに向かう方向に構成されるローパス・フィルタである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュール。
前記リーダ／ライタの送信端子ＴＰ及びＴＭと受信端子ＲＰ及びＲＭを並列接続して送信用及び受信用に単一のアンテナを共用する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュール。
前記リーダ／ライタの送信端子ＴＰ及びＴＭと受信端子ＲＰ及びＲＭの結線場所を回路モジュール側に配置することにより、リーダ／ライタ送信回路とリーダ／ライタ受信回路がローパス・フィルタを共用する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュール。