JPH10505932A - チップ・カード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チップカードが、コンタクトバンク或いはアンテナコイルを介して、共働するライト・リード（書込み・読取り）ステーションに結合することができる。このライト・リードステーションは、カードに、データ交換にも利用されるカップリングを介して、作動電力を供給する。カップリングが、アンテナコイルを介して、作用した時、整流器５に電力が供給される。最高レンジを達成するために、整流器５は、作動電圧を必要とする素子に直接的に接続される。ＡＣ認識回路１２が、これら２つの動作モード間をスイッチさせるように設けられる。代りには、コンタクトカップリングが、整流器から、非結合の時、作動電圧を供給するコンタクトであり、電圧認識回路が、このコンタクトに接続される。カップリングが、アンテナコイルを介して、作用した時、この動作モードに対して必要でない回路素子は、パワーセーブ休止状態にスイッチされなければならない。メモリアクセス承認は、動作の特別のモードに従って異なった方法で、構成される。さらに、コンタクトバンク、チップ及びチップカード上のアンテナコイルの種々の配置構成が、開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 チップ・カード 本発明は、接点を通ずるか、さらに少なくとも１つのアンテナ コイルを通じ て対応の書込み・読出しステーションに結合しうるチップ・カードに関するもの であり、この書込み・読出しステーションは前記結合（カップリング）を通じて チップ・カードに作動用パワを供給し、さらにこのカップリングを通じてデータ の交換を行い、またアンテナ コイルを通ずる結合の場合は、パワの供給のため に整流器を具えてなるものである。 この種のチップ・カードはＤＥ−Ｃ−３９ ３５ ３６４において既知である 。チップ・カードとは、高度に集積化した電子ユニット（チップ）であり、クレ ジット カード状に合成樹脂材料でパックされているものである。現在では、使 用される関連の分野により、例えば電子的旅行チケットであったり、ＧＳＭカー ド、テレフォンカード等その他多くのものがある。利用分野に応じ、電子ユニッ トは、その蓄積容量、アクセス保護、データ伝送速度、並びに非接触チップ・カ ードのフレキシビリティ及び伝送距離等の各種パラメータが顕著に相違する。 殆どのチップ・カードは、接触結合モード動作の接点バンクを有している。し かし、最近では、高信頼度と、取り扱い容易で、かつ対応のコンタクトレス書込 み・読出しステーションにおける乱暴な扱いにより良く保護されるようにコンタ クトレス カードがより多く用いられるようになってきた。このようなコンタク トレス モードでは、カードの電子回路へのパワ（電力）及びクロック信号の伝 送、又は双方向データ転送は、書込み・読出しステーションのアンテナとチップ ・カードのアンテナとの間の誘導結合によって行われる。チップ・カードへの供 給電圧は、書込み・読出しステーションにより伝送されるＲＦ信号の整流によっ て形成される。動作が接触結合モードの場合は、電圧供給、クロック信号及びデ ータの伝送はそれぞれ別個の接点を経て行われる。 ＤＥ−Ｃ−３９ ３５ ３６４においても、接点を通じ、さらに誘導結合によ り動作するチップ・カードが開示されている。この動作モードは任意選択によっ て行われることを可能としており、コンタクトレス並びにコンタクト結合（接点 ）書込み・読出しステーションの何れにも同じく使用できるように装備されてい る。 ＤＥ−Ｃ−３９ ３５ ３６４では、この目的のため、一方においては接点バ ンクの接点よりの信号を受信し、他方においてはコイルよりの適宜に準備された 信号（供給電圧、クロック信号、データ）を受信するマルチプレクサを設けてい る。またこの種の回路は、接点結合モードで動作するだけのためにチップ・カー ド構造に形成されており、マルチプレクサの出力（例えば、算術回路及び記憶ユ ニット）に接続される。マルチプレクサによって、何れの信号（接点バンクの接 点の信号、又はコイルによって受信された適宜に準備された信号）を出力に向け スイッチするかを定めるため、コイルより受信されたＲＦ信号より得られるＤＣ 電圧と、接点バンク上に存するＤＣ電圧とを比較するコンパレータ（比較器）を 設ける。 この種回路は、動作電圧をもマルチプレクサを通じて得ていることが欠点であ り、マルチプレクサ内では必然的に一定の電圧降下が生ずる。このためこのよう な既知の回路は周縁の領域（すなわち書込み・読出しステーションとチップ・カ ード間の距離が大の場合）において回路の動作が不完全（不良）となる。 本発明の目的は、上述の如き種類のチップ・カードにおいて、コンタクトレス モードでの動作範囲が、コンタクトレス動作専用に適したチップ・カードと全 く同等又は劣ったとしても極く僅かであるチップ・カードを得るにある。 本発明においては、動作電圧を必要とする回路素子に整流器を直接接続したこ と、及び、チップ・カードを２つの動作モード、すなわち“接点を介しての結合 ”モード及び“アンテナ コイルを介しての結合”モードの間にスイッチ切替え するためのＡＣ識別回路を設けることによって上述の種類のチップ・カードの改 良目的を達成する。 すなわち、本発明では、整流器に発生した電圧は動作電圧を必要とする素子に 直接供給されるので、コンタクトレス モード動作専用のチップ・カードの場合 と同じく、受けられた全電圧が利用できる。従ってごく僅か大となる電力消費を 無視すれは、動作領域はコンタクトレス動作専用に構成されたチップ・カードと ほぼ同等となる。 しかしこのようなステップのためには、ＤＥ−Ｃ−３９ ３５ ３６４に設け られているようなモード・スイッチ回路は使用できない。その理由は、整流器は 動作電圧を必要とする素子に直接接続されており、整流器は常に電圧を発生し、 その電圧は整流器自体によって発生されたものか、接点バンクの接触より供給さ れたものかに関係なく生じているからである（前記の既知の回路ＤＥ−Ｃ−３９ ３５ ３６４においては、動作電圧を必要とする素子にはマルチプレクサを通 じて電圧供給が行われるのでこのようにはならない）。従って本発明では、ＡＣ 識別回路（例えば追加の整流器の形態のもの）を設け、これによって動作モード のスイッチ切替えを行う。この回路が、アンテナ コイル上のＡＣ電圧を識別す ると、チップ・カードはコンタクトレスモード動作（アンテナ コイルを介する 結合）にスイッチされ、その他の場合は、接点結合モード（接点を介する結合） にスイッチされる。 ＡＣ識別回路の代案として、例えばダイオードを用いて、供給電圧を伝達する 接点を整流器より切り離し、電圧識別回路をこの接点に接続しても良く、これに よってチップ・カードを２つの動作モード、すなわち、“接点を介しての結合” と、“アンテア コイルを介しての結合”との２つのモード間にスイッチ切替え することができる。この回路が接点上の電圧を検出するときは、チップ・カード は接点結合モード動作（“接点を介しての結合”）となり、他の場合はコンタク トレス モード動作（“アンテナ コイルを介しての結合”）となる。 更に説明すると、第１の場合の動作モードは、アンテナ コイルにＡＣ電圧が 誘起されるか否かによって定まり、一方後者の場合は、関連の接点にＤＣ電圧が 存するか否かによって定まる。さらにこれら２つの可能性を組合せることも可能 で、便利である。 アンテナ コイルは１つより多くは設けない方が好都合である。コンタクトレ ス動作専用に設計され、１つより多くはアンテナ コイルを必要としないチップ ・カードはＡＴ−Ｂ−３９５ ２２４に開示されている。この内に開示されてい る伝送システムを本発明の考えに採用すると、その回路は、電子素子数が最小と なる特徴を有し、１個のみのコイル、１つのチップと１つの接点バンクとなり、 さらに集積化上の観点よりして簡単に製造できるインタフェイス スイッチをも 得ることができる。 動作モードの差、すなわち“接点経由結合”及び“アンテナ コイル経由結合 ”の何れかに応じ、それぞれ別個のメモリ アクセス許可(authorization)を構 成するを可とする。この場合、特に２つのメモリ セクションを設け、“接点経 由結合”と、“アンテナ コイル経由結合”の何れの動作モードであるかに応じ て、上述のセクションを交互に作動させる。かくすることにより、１つの同じカ ードを用いて、その使用の動作モードに応じて２つの全く異なる機能を遂行させ ることができる。（例えば、コンタクトレス モードの電子旅行チケットと、接 触結合モードのテレフォン カード等である。） “アンテナ コイル経由結合”モードにおいて、そのモードに必要としない回 路素子は、電力節約の休止状態となるように制御すると有利であり、最大の伝送 領域を達成できる。このときの領域は、コンタクトレス モード専用に設計され たチップ・カードのものと等しくなる。 チップを接点バンクの下側に装着し、２つの端子を通じて、巻回して形成した 、又はエッチング又はプリント（印刷）によって形成してチップ・カード内に埋 設されているアンテナ コイルに接続するときは、極めて大きなアンテナ コイ ルを使用することができ、これは領域上有利である。しかしアンテナ コイルを チップと共に集積化して製造するとチップ・カードは極めて簡単に製造できる。 この際にも、接点バンクの下側に集積アンテナをもったチップを装着すると有利 である。製造の簡単さと、アンテナ コイルの寸法との間の釣合い上の解決手段 は、接点バンクの下側にチップを装着し、これを２つの端子を通じて小さなアン テア巻線に接続する。このアンテナ巻線は、チップと同じく、接点モジュールの 接点バンクの下側に位置する。図面の簡単な説明 本発明を添附図面を参照して説明する。 図１は、各個別素子数を最小とした電子回路の基本回路図； 図２は、プラスチック カード内にカプセル収容した有利な配置図； 図３は、モノリシック（単結晶）集積回路（チップ）を示すブロック図； 図４は、図３と同様であるが、他の変形を示すブロック図である。 図１に見られる如く、モノリシック集積化回路、すなわちチップ２は、アンテ ナ コイル３用の端子ＬＡ，ＬＢと、接点バンク１用の端子ＶＤＤ，ＶＳＳ，Ｄ ＯＵＴ，ＤＩＮ，ＣＬＫ，ＲＥＳＥＴを有する。（供給電圧はＶＤＤとＶＳＳと の間に現れ、データはＶＯＵＴを経て書込み・読出しステーションに伝送され、 ＤＩＮを経てデータがチップ・カードに伝送され、ＣＬＫを経てクロック信号が チップ・カードに伝送され、ＲＥＳＥＴを経てリセット信号がチップ・カードに 供給される。）図２に示されるように、チップ２は、接点結合モード専用に設計 された従来のカードと同様に接点バンク１の下側に装着される。数巻回より成る アンテナ コイル３はチップ・カード４内に埋設して設けられており、これは実 際の巻回、エッチング又は印刷等所望により形成される。このような構成によれ ば、純粋な接点結合カードの技術がコンタクトレス動作に簡単に拡大して適用す ることができる。この場合これに適したチップを使用し、接点バンクの下側に設 けられたチップ２を、２つの接点を通じて、チップ・カード４内に埋設配置して あるアンテナ コイル３に接続することを付加的に行えば良い。 図２に示す如きカードのフォルマット（型式）の例では、アンテナ コイル３ は、巻線表面積が最大となるように配置されているので、コンタクトレス モー ド動作で最大の動作領域が得られる。 然し乍ら、本発明の範囲内で、他のアンテナ配置も可能であり、例えば、１つ の同じカードによって接点結合カードの国際規格（ＩＳＯ ７８１６）を満足す ると共に、コンタクトレス カードの規格（ＩＳＯ １０５３６）をも満足する ようにしうる。これに加え、磁気ストリップとの組合せの可能性も完全に維持さ れている。 図３を参照してチップ２の機能を以下に説明する。コンタクトレス モード動 作においては、ＬＡ及びＬＢを通じて電力（パワ）、クロック信号及びデータが 受信され、かつデータが送信される。この目的における伝送方法はＡＴ−Ｂ−３ ９５ ２２４に開示されている。受信ＲＦ信号は整流器５により整流され、コン デンサ７により平滑化され、並列レギレータ６（一番簡単な例はツェナー ダイ オード）によって制限される。チップ回路へのクロック信号は、クロック信号形 成回路８によってＡＣ電圧より導かれる。受信データは復調段９内で処理され、 変調段１０がデータを返送する。レベル識別回路１１が、所要の最小動作電圧以 上であることを表示する。同じチップ２上に、コンタクトレスと接点結合インタ フェイスを設置するので、正しいインタフェンイスを動作させるための自動動作 モード識別が必要となる。この機能はＡＣ識別回路１２によって実現でき、本回 路は、アンテナ コイル３にＡＣ電圧が存するときはコンタクトレス インタフ ェイスを作動させ、その他の場合は接点結合インタフェイスを作動させる。動作 モードに応じて、制御回路１３が、コンタクトレス又は接点結合インタフェイス を制御し、単方向アドレス バス及び双方向アドレス バス（母線）を通じてデ ータ メモリ１４へのアクセスを制御する。 制御回路１３は４つのセクションより成る。 セクション１３ａは、チップ・カードが動作中であるか否か（レベル識別回路 １１により決定される。）を識別し、動作中であれば何れのインタフェイスを動 作させるかを定める。 セクション１３ｂは、コンタクトレス インタフェイスを作動させる回路を有 し、セクション１３ｃは接点結合インタフェイスを作動させる回路を有する。最 後にセクション１３ｄは、双方の動作モードに必要な回路を有する。（ここでは 例えば、データ メモリ１４よりのデータをチェックする。） 電力消費を最小にするため（とくにコンタクトレス モードでは使用領域拡大 のために重要である。）、セクション１３ｂまたはセクション１３ｃは動作モー ドにより電力節約のための休止状態とする。 関連の用途に応じて制御ユニット１３は、次の如くの各種の態様で構成できる 。すなわち、 −コンタクトレス或いは接点結合インタフェイスに対する広範囲のプロトコル及 びボー速度に対して、 −暗号、確認証明(authentification)、ＰＩＮ； −それぞれ別個のメモリ アクセス セクションに対し、動作モードに応じてコ ンタクトレスまたは接点結合インタフェイスを通ずるメモリ アクセス保護、 −マイクロプロセッサ又は論理ゲートによる実現化(implementation)； −コンタクトレス動作モードにおいて不要の素子への電流供給遮断による消費電 力の節減； −書込み・読出しステーションによる遠隔操作において、複数のカードのコンタ クトレス動作に対する衝突防止手続き等。 上述の如き要求事項に対応して、各個別素子数を最小とし、従って作業工程を 最小としてチップ・カードを実現しうる。このチップ・カードは標準規格のもの に比し機能の損失を伴うことなく、かつ共用性（コンパチィビリティ）を損なう ことなく、コンタクトレス インタフェイス及び接点結合インタフェイスを通じ て動作させることができる。 図４は、図３に比しＡＣ識別回路１２が欠除している点が異なっている。その 代わりに、ダイオード１５を端子ＶＳＳと整流器５との間に接続している。この ダイオード１５は端子ＶＳＳを整流器５より切離す(decouple)作用をする。この ため、作動電圧がアンテナ コイル３より供給される場合には、端子ＶＳＳには 電圧が生ずることなく、この個所の電圧は、端子ＶＳＳに接続された接点によっ て作動電圧が供給されるときにのみ生ずる。端子ＶＳＳは制御ユニット１３に直 接接続されているので、後者（制御ユニット１３）は、電圧識別回路によって動 作モードを識別しうる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 示されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．接点を経由して、また少なくとも１つのアンテナ コイルを通じて関連の書 込み・読出しステーションに結合しうるチップ・カードであって、書込み・読出 しステーションは前記結合を通じてチップ・カードに作動電力を供給し、かつデ ータ交換も同じく前記結合を通じて行われ、アンテナ コイルを通ずる結合の場 合の電力供給に整流器を設けてなるチップ・カードにおいて、 作動電圧を必要とする素子に整流器（５）を直接接続したこと、 チップ・カード（４）を２つの動作モード、すなわち“接点を通ずる結合” 動作モードと、“アンテナ コイルを通ずる結合”動作モードとの間にスイッチ 切替えする為のＡＣ識別回路を設けてなることを特徴とするチップ・カード。 ２．接点を経由して、また少なくとも１つのアンテナ コイルを通じて関連の書 込み・読出しステーションに結合しうるチップ・カードであって、書込み・読出 しステーションは前記結合を通じてチップ・カードに作動電力を供給し、かつデ ータ交換も同じく前記結合を通じて行われ、アンテナ コイルを通ずる結合の場 合の電力供給に整流器を設けてなるチップ・カードにおいて、 作動電圧を必要とする素子に整流器（５）を直接接続したこと、 例えばダイオード（１５）によって供給電圧を供給する接点と整流器との間 を遮断（デカップル）したこと、 チップ・カード（４）を２つの動作モード、すなわち“接点を通ずる結合” 動作モードと、“アンテナ コイルを通ずる結合”動作モードとの間にスイッチ 切替えする為のＡＣ識別回路を設けてなることを特徴とするチップ・カード。 ３．アンテナ コイル（３）を１つより余計には設けない請求の範囲１または２ に記載のチップ・カード。 ４．メモリ アクセス許可機構が、動作モードすなわち“接点経由結合”と“ア ンテナ コイル経由結合”の動作モードに応じて異なる態様で構成されてなる請 求の範囲１ないし３に記載のチップ・カード。 ５．“接点経由結合”と“アンテナ コイル経由結合”の動作モードに応じてそ れぞれ交代して動作する２つのメモリ セクションを具えてなる請求の範囲４ 記載のチップ・カード。 ６．“アンテナ コイル経由結合”モードにおいて、この動作モードに必要とさ れない回路素子は、電力節約休止状態となるように制御し、最大の伝送領域を得 る如くしたことを特徴とする請求の範囲１ないし５記載のチップ・カード。 ７．チップ（２）を、接点バンク（１）の下側に装着し、２つの端子（ＬＡ，Ｌ Ｂ）を通じ、巻回、エッチング又は印刷によって形成され、チップ・カード（４ ）内に埋設されているアンテナ コイル（３）に接続してなる請求の範囲１ない し６記載のチップ・カード。 ８．アンテナ コイルをチップ上に集積化して製造した請求の範囲１ないし６記 載のチップ・カード。 ９．集積化したアンテナを有するチップを接点バンクの下側に装着してなる請求 の範囲８記載のチップ・カード。 10．チップを接点バンクの下側に装着し、このチップを２つの端子を通じて小さ なアンテナ巻線に接続し、このアンテナ巻線は接点モジュールとした接点バンク の下側に位置する如くした請求の範囲１ないし６記載のチップ・カード。 11．接点を経由して、また少なくとも１つのアンテナ コイルを通じて関連の書 込み・読出しステーションに結合しうるチップ・カードであって、書込み・読出 しステーションは前記結合を通じてチップ・カードに作動電力を供給し、かつデ ータ交換も同じく前記結合を通じて行われるチップ・カードにおいて、 チップ・カード（４）を２つの動作モードすなわちと、“接点経由結合”と “アンテナ コイル経由結合”の動作モードに切替えを行うスイッチ手段を具え たこと、 制御モードすなわち、“接点経由結合”と“アンテナ コイル経由結合”の 動作モードに応じてメモリ アクセス許可を形成する手段を設けてなるチップ・ カード。 12．動作モードすなわち、“接点経由結合”と“アンテナ コイル経由結合”の 動作モードに応じて交互に動作しうる２つのメモリ セクションを設けたチップ ・カード。