JP2004145449A - Icモジュール - Google Patents
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Abstract
【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
【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 (4)
- 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。
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