WO2009118807A1 - ソケットおよび半導体装置 - Google Patents
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- H01R12/721—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures cooperating directly with the edge of the rigid printed circuits
Definitions
- the present invention relates to a socket and a semiconductor device configured by inserting a card into the socket, and in particular, a socket compatible with a SIM card, and a semiconductor chip inserted into the socket and electrically connected to the socket.
- This invention relates to a semiconductor device comprising a card having
- SIM card Subscriber Identity Module Card
- the SIM card is an IC card in which contractor information is recorded, which is inserted into a mobile phone and used for user identification. Even if it is a different type of telephone, it is possible to take over the telephone number and billing information as it is by replacing the common IC card and use it as a GSM card. Yes.
- the SIM card uses the ID-000 format of 15 mm ⁇ 25 mm ⁇ 0.76 mm. That is, the planar dimensions are 15 mm ⁇ 25 mm, and the thickness is about 0.76 mm.
- External interface terminals hereinafter simply referred to as “ISO terminals”) defined by ISO / IEC 7816-3 terminal positions and functional standards are arranged on the surface.
- Patent Document 1 As a technique examined by the present inventor, for example, a technique such as Patent Document 1 is conceivable for a socket and a card.
- Patent Document 1 relates to a memory card adapter and a memory card.
- Patent Document 1 discloses a memory card adapter that performs size conversion so that a small-sized memory card can be used as a multimedia card, and the memory card insertion portion is covered with a lid.
- Patent Document 2 discloses a general-purpose card that has a plurality of terminals at both ends of a memory card and is inserted into a controller card, and is used for cards of various standards. Details) are not disclosed.
- Patent Documents 3 and 4 disclose a structure in which a stepped portion moves along a guide portion of a frame when a card having a stepped portion is inserted into a card connector, and a mechanism for holding both ends of the card. It has become.
- Patent Document 5 shows an example of a connector into which a memory card is inserted, in which the card connector has a U-shaped structure.
- Patent Document 6 discloses a U-shaped terminal at a terminal terminal insertion position of a printed circuit board, and shows an example of a U-shaped terminal.
- the socket and the memory expansion card are integrated. I thought about becoming.
- the integrated device is referred to as a semiconductor device.
- an object of the present invention is to provide a technique suitable for reducing the thickness of a socket and a card by preventing deformation when the card is inserted into the socket.
- memory functions can be added and expanded by inserting a card with a smaller outer dimension than the socket into the socket.
- the semiconductor device can be used more effectively.
- another object of the present invention is to provide a technology that can add or expand a new function to an original function in a socket and a card by inserting the card into the socket.
- the socket according to the representative embodiment has an area (card slot) into which a card having an outer dimension smaller than that of the socket is inserted on the main surface, and the area includes a plurality of areas along the card insertion direction.
- Socket terminals are arranged on both sides, the socket terminals are provided so as to sandwich the edge of the card to be inserted, and the back surface of the socket has external connection terminals that can be connected to an external device.
- the external connection terminal is a socket connected to the socket terminal.
- the semiconductor device in which the socket and the card according to another embodiment are integrated performs the first data processing by transmitting and receiving signals to and from the plurality of external connection terminals for connection to the external device.
- a socket having a microcomputer chip, a plurality of socket terminals capable of transmitting signals from or receiving signals toward the microcomputer chip, and a plurality of card terminals connected to the plurality of socket terminals;
- a microcomputer chip and a semiconductor chip that performs second data processing by sending and receiving signals through the plurality of card terminals, and has a smaller outer dimension than the socket and a card inserted into the socket. It is a semiconductor device.
- the effect obtained by the above-described representative embodiment will be briefly described.
- the effect obtained by the other embodiments is that a new function can be easily added to and expanded from the initial function of only the socket by inserting a card having a smaller outer dimension than the socket into the socket and the card. It can be done.
- FIG. 1 is a diagram showing dimensions of a socket and a card according to a first embodiment of the present invention, (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in a state where a function expansion card is inserted into a SIM card outer shape socket, and (b) is a function The top view of an expansion card, (c) shows the enlarged view of the B section of a SIM card outline socket.
- the socket and card curd by Embodiment 1 of this invention, it is the figure which looked at the SIM card external shape socket, the card terminal, and the LGA package from the back side.
- curd by Embodiment 1 of this invention it is a figure which shows sectional drawing of the state in which the function expansion card was inserted in the SIM card external shape socket, (a) when there is no opening part, (b) is opening The case where there is a part is shown.
- curd by Embodiment 1 of this invention it is a figure which shows a mode that the function expansion card
- curd by Embodiment 1 of this invention it is a figure which shows an example of the structure of the metal frame which connects an ISO terminal, a contact terminal, and a socket terminal.
- curd by Embodiment 2 of this invention it is a figure which shows the structure which affixed the seal
- FIG. 7 It is a figure which shows the external shape of the function expansion card by Embodiment 7 of this invention, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a back view, (d) is a side view.
- FIG. 8 It is a figure which shows the structure of the SIM card external shape socket by Embodiment 8 of this invention, (a) is the figure which looked at the external appearance from the front side, (b) is the figure which looked at the structure from the front side, (c) is the contents. The figure seen from the front side, (d) is the figure which looked at the appearance from the back side, (e) is the figure which looked at the structure from the back side, (f) is the figure which looked at the contents from the back side.
- FIG. 8 It is a figure which shows the assembly method of the SIM card external shape socket by Embodiment 8 of this invention. It is a figure which shows the example of terminal allocation and the external shape of the function expansion card
- the SIM card external shape socket by Embodiment 8 of this invention it is a figure which shows the example of terminal allocation and the external shape of a SIM module with an ISO terminal, (a) is a top view, (b) is a back view, (c) is a cross section.
- curd by Embodiment 9 of this invention it is a figure which shows the structure of a SIM card external shape socket and a function expansion card.
- curd by Embodiment 10 of this invention it is a figure which shows the example in which the card terminal of the function expansion card is connected to the ISO terminal, (a) is a function expansion which mounts an NFC function and an NFC chip. An example of function expansion with a card, (b) shows an example of adding a function of a secure microcomputer different from the SIM with a function expansion card equipped with a secure microcomputer chip. It is a figure which shows the example of allocation of a terminal in the socket and card
- FIGS. 29A and 29B are diagrams showing an example of a card insertion detection mechanism in the socket and the card according to the thirteenth embodiment of the present invention, in which FIG.
- FIG. 25 is a block diagram of a method for realizing an NFC function by incorporating a SIM card outer shape socket into an external device in a socket and a card according to a fourteenth embodiment of the present invention.
- FIG. 25 is a block diagram of a method for realizing an NFC function by incorporating a SIM card outer shape socket into an external device in a socket and a card according to a fourteenth embodiment of the present invention.
- A Example of realizing NFC function using USB terminals (C4 and C8) of ISO terminal for connection of external device and SIM card outer shape socket
- (b) is ISO terminal for connection of external device and SIM card outer shape socket
- the NFC function is realized by using the RFU1 terminal and the RFU2 terminal provided separately from the SWP terminal (C6) and the ISO terminal.
- FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a socket and a card according to Embodiment 1 of the present invention, where (a) is a function expansion card, (b) is a SIM card outer shape socket, and (c) is a function expansion card is a SIM.
- the AA sectional view of the state inserted in the card external shape socket is shown.
- the function expansion card is a card that has a smaller outer dimension than the socket and can add a new function to the socket. The specific contents of the function expansion card will be described later.
- the external dimensions of the SIM card external socket 106 are, for example, the same as the SIM card, in accordance with the ETSI TS 102 221 V4.4.0 (2001-10) plug-in UICC (Universal Integrated Circuit Card) standard, It is 15 mm ⁇ 25 mm ⁇ 0.76 mm. That is, the planar dimensions are 15 mm ⁇ 25 mm, and the thickness is about 0.76 mm. The thickness is allowed in the range of 0.76 mm ⁇ 0.08 mm, and can be 0.84 mm or less.
- an SIM 7816 interface terminal is provided with eight terminals C1 to C8 in a SIM card.
- the ISO 7816 terminal assignment is as follows: C1 is VCC (+ power supply), C2 is RES (reset), and C3 is CLK ( Clock), C4, C6, and C8 are RSV (reserve), C5 is VSS (ground), and C7 is I / O (input / output).
- the reserve terminal can be used as an extended terminal for realizing a USB interface, an MMC, a serial interface, or a non-contact (contactless card) function.
- the SIM card outer shape socket 106 has ISO 7816 I / F through ISO 7816 interface terminals C1 to C8 conforming to the ISO / IEC 7816-3 standard, and can be connected to an external device.
- semiconductor chips such as a secure microcomputer chip and a flash memory controller, and chip components such as passive elements such as capacitors, resistors, and coils, or active elements are mounted.
- the semiconductor chip such as the secure microcomputer chip or the flash memory controller may be one chip or a plurality of chips. Moreover, these semiconductor chips and chip components are sealed with a sealing resin, and the shape and strength are ensured.
- the secure microcomputer chip and the flash memory controller do not necessarily have a secure microcomputer function, and there are cases where only a controller for protocol conversion is possible. Further, when the secure IC function is mounted on the function expansion card 101, it is possible to perform only wiring connection conversion without a controller. That is, it means becoming a terminal conversion adapter.
- the function expansion card 101 has a substantially rectangular plane shape and a convex cross-sectional shape in the thickness direction.
- the portions provided on the two sides along the insertion direction are referred to as edge portions 102.
- the edge 102 is a portion closer to each side than the center line between the two sides.
- the function expansion card 101 includes the edge portion 102 and the central portion 103, and the thickness of the edge portion 102 is thinner than that of the central portion 103. By making the thickness of the edge portion 102 thinner than that of the central portion 103, it becomes easy to insert into the socket.
- the thickness of the edge portion 102 is made thinner than that of the central portion 103, but the same thickness may be used depending on the structure of the edge portion 102.
- a plurality of card terminals 104 are provided on both surfaces of the edge portion 102 along the insertion direction. Although not visible in the drawing, a plurality of card terminals 104 are provided on the back side of the edge portion 102 similarly to the front side, and the card terminals 104 at the same position on the front and back sides are electrically connected to each other.
- the edge 102 is provided with a notch 105 for fixing the function expansion card 101 when it is inserted into the SIM card outer shape socket 106.
- the dimension of the function expansion card 101 is 14.5 mm ⁇ 12 mm
- the dimension of the central portion 103 is 14.5 mm ⁇ 9 mm.
- the function expansion card 101 is equipped with a nonvolatile memory, ROM, RAM, etc. for adding memory capacity. When adding functions, it is possible to process signals received via an antenna by an external device compliant with the Near Field Communication Standard (NFC), and wireless output via the antenna.
- NFC function a semiconductor chip having a function of transmitting a possible output signal
- a semiconductor chip, an antenna, an RF module, a capacitor, a battery, and the like are mounted.
- the function expansion card 101 may have a SIM card function and can be used independently. *
- the SIM card outer shape socket 106 has a card slot (area) 107 into which the function expansion card 101 is inserted, and has guide portions 115 at both ends thereof.
- the guide portion 115 has a “U” shape in cross section.
- the guide unit 115 serves to smoothly insert the function expansion card 101 into the card slot (area) 107 of the SIM card outer shape socket 106 and to move the edge 102 of the function expansion card 101 up and down after the insertion. It has a role to hold from.
- the guide portion 115 is provided with a plurality of openings 113. Further, a socket terminal 108 is disposed in each of the plurality of openings 113.
- the socket terminal 108 is connected to at least the ISO terminal 112 or a microcomputer chip (hereinafter simply referred to as “SIM secure microcomputer chip”) having a secure function used for a SIM card described later.
- the socket terminal 108 is a U-shaped metal piece and has a structure in which the card terminal 104 of the function expansion card 101 is sandwiched vertically. Further, the upper end of the socket terminal 108 is the same height as the surface of the SIM card outer shape socket 106 or less. Further, in the SIM card outer shape socket 106, a thick portion where the function expansion card 101 is not inserted has a concave portion 111 where the contact terminal 110 is exposed, and an LGA (Land Grid Array) package 109 mounted with a SIM secure microcomputer chip is provided.
- LGA Linear Grid Array
- the package terminals on the back surface of the LGA package 109 and the contact terminals 110 are soldered to the recesses 111.
- a chamfered portion 114 is provided at one corner near the LGA package 109.
- the external dimensions of the SIM card external socket 106 are standardized external dimensions of the SIM card. *
- the card terminals 104 on both surfaces of the thin portion 102 are sandwiched by the U-shaped socket terminals 108. They are electrically connected to each other and hold the function expansion card 101 at the same time. Further, the upper end of the socket terminal 108 is exposed at the opening 113, but does not protrude from the surface of the SIM card outer shape socket 106. Further, a plurality of ISO terminals 112 are provided on the back surface of the SIM card outer shape socket 106.
- the U-shaped socket terminal 108 is not pressed against the function expansion card 101 in one direction. For this reason, the function expansion card 101 is less likely to be warped, distorted or blistered.
- the upper end of the socket terminal 108 can be made to be the same height as the surface of the SIM card outer shape socket 106 or less, so that the thickness can be reduced.
- the pitch length can be made larger than when arranged on only one side, and It is possible to increase the number of terminals.
- the opening 113 is provided for each socket terminal 108, but one opening may be formed across a plurality of socket terminals 108. However, when the opening 113 is provided for each socket terminal 108, there is an effect of preventing the socket terminal 108 from being twisted or deformed.
- the SIM card outer shape socket 106 can be designed to be thin, a structure in which the lid is provided without providing the opening 113 may be adopted. In this case, there is an effect of protecting the socket terminal 108.
- an LGA package is shown as an example of a package, but the package type may be a BGA (Ball Grid Array) package or a lead frame type package.
- BGA Bit Grid Array
- solder is used to connect the LGA package 109 and the contact terminal 110, but a conductive adhesive or a conductive film (sheet) may be used instead of the solder.
- a COB (Chip On Board) structure in which the bare chip of the SIM secure microcomputer chip is directly connected to the contact terminal 110 may be used.
- FIG. 2 is a diagram showing the outer dimensions of the socket and card according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in a state where the function expansion card is inserted into the SIM card outer socket.
- B is the figure seen from the front and back of a function expansion card,
- c shows the enlarged view of the B section of a SIM card external shape socket.
- a protrusion 201 for contact with the card terminal 104 on the upper side of the function expansion card 101 and a contact for contact with the card terminal 104 on the lower side of the function expansion card 101 are provided inside the socket terminal 108.
- Protrusions 202 are provided inside the socket terminal 108.
- extrusion from the back side of the protrusions 201 and 202 is used.
- FIG. 3 is a view of the SIM card outer shape socket, card terminal, and LGA package as seen from the back side in the socket and card according to the first embodiment of the present invention.
- an ISO terminal 112 having eight terminals is arranged on the back side of the SIM card outer shape socket 106.
- a card terminal 10 having ten terminals is disposed on the back side of the function expansion card 101.
- a package terminal 301 having a plurality of terminals is disposed on the back side of the LGA package 109.
- FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional view of a state in which the function expansion card is inserted into the SIM card outer shape socket in the socket and card according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. (B) shows a state where the opening is not blocked.
- the socket terminal 108 when the socket terminal 108 has a built-in (covered) structure in the SIM card outer socket 106, the height of the SIM card outer socket 106 is as much as the thickness covering the socket terminal 108. Therefore, a thinner function expansion card 101 is required. Therefore, as shown in FIG. 4B, the socket terminal 108 is configured using the entire thickness of the SIM card outer shape socket 106.
- the socket terminal 108 has a structure in which a hole (opening 113) is opened in the SIM card outer shape socket 106. Thereby, thickness reduction is attained.
- FIGS. 5A and 5B are diagrams showing how the function expansion card is inserted into the SIM card outer shape socket in the socket and card according to Embodiment 1 of the present invention, where FIG. 5A is before insertion, FIG. c) shows after insertion.
- the plurality of card terminals 104 are arranged along the insertion direction of the function expansion card 101, they are inserted by rubbing the plurality of socket terminals 108 at the time of insertion. Therefore, if possible, it is better to take measures against hot-swap (hot insertion) in order to prevent malfunction due to card insertion / removal at power-on.
- unused terminals are used for detecting insertion of the function expansion card 101.
- a mechanism for detecting whether or not the function expansion card 101 is inserted is provided in the SIM card outer shape socket 106. A specific example of this hot-swap countermeasure will be described later.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a structure of a terminal frame that connects the ISO terminal, the contact terminal, and the socket terminal in the socket and the card according to the first embodiment of the present invention.
- the SIM card outer shape socket 106 has a terminal frame 601 in which the ISO terminal 112, the contact terminal 110, and the socket terminal 108 are connected by the same metal material.
- the SIM card outer shape socket 106 is manufactured by integrally molding the terminal frame 601 with a resin such as plastic.
- the terminal frame 601 has a plurality of socket terminals 108 arranged (two rows) on both sides along the insertion direction of the function expansion card 101.
- the ISO terminals 112 are arranged so as to be sandwiched between the socket terminals 108 arranged in two rows. Each of the terminals of the ISO terminal 112 is connected to one row of terminals on the side closer to the socket terminals 108 arranged in two rows.
- the ISO terminal 112 portion can be exposed to the back side of the SIM card outer shape socket 106 after being integrally formed with resin by providing unevenness.
- the SIM secure microcomputer chip is preliminarily sealed in a package such as LGA (LGA package 109), and is mounted on the contact terminal 110 of the integrally formed terminal frame 601 by soldering.
- LGA LGA package 109
- a SIM secure microcomputer chip may be directly connected to the contact terminal 110 of the terminal frame 601 to form a COB structure.
- the SIM card outer shape socket 106 can be easily manufactured and the cost can be reduced.
- FIG. 7 is a diagram showing a configuration in which a seal is attached to a SIM card outer shape socket in the socket and card according to the second embodiment of the present invention, and (a), (b), and (c) are attached to the seal.
- the previous state, (d), (e), (f) shows the state after the seal is applied.
- the seals 701, 702, and 703 are seals that display a model name, a product number, a logo, and the like.
- a seal 701 is attached to the LGA package 109 portion of the SIM card outer shape socket 106.
- FIG. As a result, the LGA package 109 can be protected.
- the seal since the seal is not pasted on the function expansion card, the function expansion card 101 can be inserted and removed. *
- a seal 702 is attached on the LGA package 109 portion of the SIM card outer shape socket 106 and the socket terminal 108.
- the LGA package 109 and the socket terminal 108 can be protected.
- the seal since the seal is not pasted on the function expansion card, the function expansion card 101 can be inserted and removed.
- a seal 703 is attached to the entire upper surface of the SIM card outer socket 106.
- FIG. As a result, the LGA package 109, the socket terminal 108, and the function expansion card 101 can be protected. In this case, the function expansion card 101 cannot be inserted or removed. This is suitable when it is not desired to insert / remove the function expansion card 101 in order to prevent falsification of the function expansion card 101.
- FIGS. 8A and 8B are diagrams showing how the function expansion card is inserted into the SIM card outer shape socket in the socket and card according to Embodiment 3 of the present invention, where FIG. 8A is before insertion, FIG. 8B is during insertion, c) shows after insertion.
- a card terminal 104a is provided on the main surface at the tip of the function expansion card 101a inserted in the SIM card outer shape socket 106a in the insertion direction.
- a socket terminal 108a is provided at the tip (insertion destination) of the card insertion portion of the SIM card outer shape socket 106a.
- FIG. 8C when the function expansion card 101a is inserted into the SIM card outer shape socket 106a, the socket terminal 108a sandwiches the card terminal 104a from above and below.
- Each structure of the socket terminal 108a is the same as that of the socket terminal 108 according to the first embodiment.
- the occurrence of blistering can be suppressed by sandwiching only the front end portion of the function expansion card 101a inserted into the SIM card outer shape socket 106a.
- the dimensions of the function expansion card 101 according to the first embodiment and the function expansion card 101a according to the third embodiment are the maximum dimensions because the socket area of the SIM card outer sockets 106 and 106a can be utilized to the maximum. It is possible to take
- FIG. 9 is a view showing the configuration of a socket and a card according to Embodiment 4 of the present invention, where (a) is a view seen from the back side, and (b) is a view seen from the front side.
- FIGS. 10A and 10B are diagrams showing how the function expansion card is inserted into the SIM card outer shape socket in the socket and card according to Embodiment 4 of the present invention, where FIG. 10A is before insertion, FIG. 10B is during insertion, c) shows after insertion.
- the function expansion card is inserted from the back of the SIM card outer socket (near the ISO terminal 112), whereas in the fourth embodiment, the front (chamfered chamfer) of the SIM card outer socket is used.
- the function expansion card is inserted from the portion 114b.
- the outer size of the function expansion card 101b is smaller than that of the function expansion card 101 according to the first embodiment.
- Each structure of the socket terminal 108b is the same as that of the socket terminal 108 according to the first embodiment, and the card terminal 104b is sandwiched from above and below.
- a SIM secure microcomputer chip is mounted in the SIM card outer shape socket 106b.
- the function expansion card 101b can be used as a small function expansion card for adding functions such as a secure microcomputer chip (SecMCU) and a Felica chip.
- the size of the function expansion card 101b is only compatible with a small card as compared with the case where the function expansion card is mounted on the ISO terminal 112b, but the transition from the conventional SIM structure is easy.
- the function expansion card 101b does not overlap the ISO terminal 112b, so that the wiring can be easily routed. Therefore, it is easy to make the terminal frame one layer.
- the area of the function expansion card may be smaller than that of the backward insertion.
- FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a socket and a card according to Embodiment 5 of the present invention, where (a) is a view seen from the front side and (b) is a view seen from the back side.
- FIGS. 12A and 12B are diagrams showing a state in which the function expansion card is inserted into the SIM card outer shape socket in the socket and card according to the fifth embodiment of the present invention, where FIG. c) shows after insertion.
- FIG. 13 is a diagram showing a connection example between the ISO terminal and the socket terminal in the socket and the card according to the fifth embodiment of the present invention.
- the fifth embodiment is a type in which the function expansion card is inserted from the side of the SIM card outer shape socket. Is.
- the outer dimension of the function expansion card 101c is smaller than that of the function expansion card 101 according to the first embodiment. It is a dimension.
- Each structure of the socket terminal 108c is the same as that of the socket terminal 108b according to the fourth embodiment, and the card terminal 104c is sandwiched from above and below.
- a SIM secure microcomputer chip is mounted in the SIM card outer shape socket 106c.
- the size of the function expansion card 101c can only be compatible with a small card as compared with the case where the function expansion card is mounted on the ISO terminal 112c, but the shift from the conventional SIM structure is possible. Easy. Further, the fifth embodiment has a higher degree of freedom in designing the card width dimension than the forward insertion type of the fourth embodiment.
- connection between the ISO terminal 112c and the socket terminal 108 can be connected in one layer as shown in FIG.
- FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a socket and a card according to the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 14 shows another embodiment of the lateral insertion format.
- the function expansion card 101d inserted into the SIM card outer shape socket 106d has an ISO terminal 112d disposed on the back surface facing the main surface.
- An opening 113d is formed on the back surface of the SIM card outer shape socket 106d that faces the main surface.
- the function expansion card 101d is inserted from the side of the SIM card outer shape socket 106d, and the ISO terminal 112d is exposed from the opening 113d. In this case, it becomes possible to mount a secure microcomputer chip on the function expansion card 101d and use it as an ISO compatible terminal.
- FIGS. 15A and 15B are views showing the outer shape of a function expansion card according to Embodiment 7 of the present invention, where FIG. 15A is a plan view, FIG. 15B is a front view, FIG. 15C is a back view, and FIG. It is. 18A and 18B are diagrams showing an example of terminal assignment and an outer shape of a function expansion card according to Embodiment 7 of the present invention, where FIG. 18A is a plan view, FIG. 18B is a rear view, and FIG. 18C is a cross-sectional view.
- the function expansion card of the seventh embodiment is an example of a function expansion card inserted into the SIM card outer shape socket of the first to sixth embodiments. *
- terminals of the function expansion card 101e are assigned.
- ISO terminals C1 to C8 and function expansion terminals RFU1 and RFU2 are provided.
- C1 is VCC
- C2 is RES
- C3 is CLK
- C4 is USB
- C5 is VSS
- C6 is SWP
- C7 is I / O
- C8 is USB.
- the function expansion card 101e includes a semiconductor chip (secure microcomputer chip, NFC chip, etc.) 1801, a mold resin 1802, a wire bonding 1803, a substrate wiring 1804, a substrate 1805, and the like.
- a semiconductor chip secure microcomputer chip, NFC chip, etc.
- a mold resin 1802
- a wire bonding 1803
- a substrate wiring 1804, a substrate 1805, and the like.
- the function expansion card 101e is mounted with a nonvolatile memory, ROM, RAM for adding memory capacity, a secure microcomputer chip for adding functions, an NFC chip, an antenna, an RF module, a capacitor, a battery, and the like.
- the aforementioned function expansion terminals RFU1 and RFU2 are terminals connected to them.
- the function expansion card 101e may have a SIM card function and can be used independently. When used as a small size version of the SIM card, the ISO terminal 112e indicated by a broken line is used as the card terminal 104e.
- a function expansion card with only the back terminal is also possible.
- the conventional COT (Chip On Tape) package can be easily transferred from the SIM-MCU.
- the RFUs 1 and 2 are disposed so as to be sandwiched between the ISO terminals, but may be disposed beside the end of the ISO terminal.
- FIGS. 16A and 16B are diagrams showing the configuration of the SIM card outer shape socket according to the eighth embodiment of the present invention, where FIG. 16A is a diagram showing the appearance from the front side, FIG. 16B is a diagram showing the structure from the front side, and FIG. ) Is a view of the contents from the front side, (d) is a view of the appearance from the back side, (e) is a view of the structure from the back side, and (f) is a view of the contents from the back side.
- FIGS. 19A and 19B are diagrams showing an example of terminal assignment and an outer shape of a SIM module with an ISO terminal in the SIM card outer shape socket according to the eighth embodiment of the present invention, where FIG. 19A is a plan view, FIG. 19B is a back view, c) is a cross-sectional view.
- terminals connected to the SIM secure microcomputer mounted in the socket are arranged on one side.
- the SIM card outer shape socket 106f of the eighth embodiment has the same shape as the SIM card outer shape socket 106b of the fourth embodiment, and a function expansion card is inserted on the front side. Card slot 107f and socket terminal 108f.
- an ISO terminal 112f is provided on the back side of the SIM card outer shape socket 106f.
- the connection structure of the internal wiring of the SIM card outer shape socket 106f is as shown in FIGS.
- the SIM module with ISO terminal 1601 includes an ISO terminal 112f and is soldered to the socket terminal 108f.
- the SIM module 1601 with an ISO terminal can be packaged together with a function expansion card.
- the SIM module 1601 with an ISO terminal is equipped with a SIM secure microcomputer chip.
- FIG. 17 is a diagram showing a method of assembling the SIM card outer shape socket according to the eighth embodiment of the present invention.
- the SIM module 1601 with an ISO terminal is fitted into the recess 111f of the SIM card outer shape socket 106f, and the contact terminal 110f and the package terminal 301f are connected by soldering.
- solder is used to connect the contact terminal 110f and the package terminal 301f, but a conductive adhesive or a conductive film (sheet) may be used instead of the solder.
- terminals of the SIM module 1601 with an ISO terminal are allocated.
- C1 is VCC
- C2 is RES
- C3 is CLK
- C4 is USB
- C5 VSS
- C6 SWP
- C7 I / O
- C8 is USB.
- the SIM module 1601 with an ISO terminal includes an ISO terminal 112f, a package terminal 301f, a SIM secure microcomputer chip 1901, a mold resin 1802a, a wire bonding 1803a, a substrate wiring 1804a, a substrate 1805a, and the like. Is done. Although an example in which the function expansion card is inserted from the front is shown here, the present invention may be applied to the case of inserting from the other side.
- FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a SIM card outer shape socket and a function expansion card in the socket and card according to the ninth embodiment of the present invention.
- the SIM card outer shape socket 106g is an adapter that converts a function expansion card 101e equipped with a SIM secure microcomputer chip into a SIM outer shape. That is, the function expansion card 101e is a small size version of the SIM card and is compatible with the conventional SIM card.
- a board 1805g for converting an expansion card terminal into an ISO terminal is fitted into the recess 111g of the SIM card outer shape socket 106g, and the package terminal 301g and the contact terminal 110g are connected by soldering.
- the ISO terminal 112g and the package terminal 301g are connected by a substrate wiring 1804g.
- the contact terminal 110g is connected to the socket terminal 108g.
- solder is used to connect the package terminal 301g and the contact terminal 110g, but a conductive adhesive or a conductive film (sheet) may be used instead of the solder.
- the present invention may be applied to the case where the function expansion card is inserted from the other side.
- FIG. 21 is a diagram showing an example in which the card terminal of the function expansion card is connected to the ISO terminal in the socket and the card according to the tenth embodiment of the present invention.
- the card terminal of the function expansion card is connected in parallel to the ISO terminal and the SIM secure microcomputer chip terminal.
- FIG. 21A shows an example of expanding the NFC function with a function expansion card equipped with an NFC chip
- FIG. 21B shows a function of a secure microcomputer different from the SIM with a function expansion card equipped with a secure microcomputer chip.
- An example of adding is shown.
- FIG. 22 is a diagram showing an example of terminal assignment in the socket and card according to Embodiment 10 of the present invention.
- the SIM card outer shape socket 106h includes a SIM secure microcomputer chip 1901h and an ISO terminal 112h, and each terminal is connected to the socket terminal.
- a function expansion card 101h equipped with an NFC chip the NFC function can be easily expanded.
- the SIM card outer shape socket 106h includes a SIM secure microcomputer chip 1901h and an ISO terminal 112h, and each terminal is connected to the socket terminal.
- a function expansion card 101i equipped with a secure microcomputer chip (Sec-MCU) different from the SIM secure microcomputer chip 1901h another secure microcomputer function can be easily expanded.
- C1 corresponds to VCC
- C2 corresponds to RES
- C3 corresponds to CLK
- C4 corresponds to USB
- C5 corresponds to VSS
- C6 corresponds to SWP
- C7 corresponds to I / O
- C8 corresponds to USB.
- the card terminal of the function expansion card 101h inserted into the SIM card outer shape socket 106h is connected to the ISO terminal 112h.
- a SIM card semiconductor device to which the function of the function expansion card 101h inserted into the SIM card outer shape socket 106h is added can be realized.
- the SIM card semiconductor device
- the function expansion card 101i inserted into the SIM card outer shape socket 106h is equipped with a secure microcomputer chip having a function different from the SIM secure microcomputer mounted in the SIM card outer shape socket 106h, the function can be added.
- the other functions here include, for example, an NFC function, a storage function, a USB function, and the like.
- the function expansion card 101i inserted into the SIM card outer shape socket 106h is mounted with a secure microcomputer chip having a higher function than the SIM secure microcomputer mounted in the SIM card outer shape socket 106h, the function can be replaced.
- the high function here means improvement of CPU processing performance, addition of application software, enhancement of hardware system of ROM and RAM accompanying service addition.
- FIG. 23 is a diagram illustrating an example in which the card terminal of the function expansion card is connected to the ISO terminal via the SIM secure microcomputer chip in the socket and the card according to the eleventh embodiment of the present invention.
- the card terminal of the function expansion card, the SIM secure microcomputer chip terminal, and the ISO terminal are connected in series.
- FIG. 23A shows an example of expanding the NFC function with a function expansion card equipped with an NFC chip
- FIG. 23B shows a function of a secure microcomputer different from the SIM with a function expansion card equipped with a secure microcomputer chip. An example of adding is shown.
- FIG. 24 is a diagram showing an example of terminal assignment in the socket and card according to Embodiment 11 of the present invention.
- the SIM card outer socket 106k includes a SIM secure microcomputer chip 1901h and an ISO terminal 112h, and the card terminal of the function expansion card is an ISO terminal via the SIM secure microcomputer chip. It is connected to the.
- a function expansion card 101h equipped with an NFC chip the NFC function can be easily expanded.
- the SIM card outer shape socket 106k includes a SIM secure microcomputer chip 1901h and an ISO terminal 112h, and the card terminal of the function expansion card is an ISO terminal via the SIM secure microcomputer chip. It is connected to the.
- a function expansion card 101i equipped with a secure microcomputer chip (Sec-MCU) having a function different from that of the SIM secure microcomputer chip 1901h another secure microcomputer function can be easily expanded.
- C1 corresponds to VCC
- C2 corresponds to RES
- C3 corresponds to CLK
- C4 corresponds to USB
- C5 corresponds to VSS
- C6 corresponds to SWP
- C7 corresponds to I / O
- C8 corresponds to USB.
- the socket terminal is connected to a connection board on which a secure microcomputer chip 1901h for SIM is mounted.
- the connection board has a SIM ISO terminal.
- the socket terminal is connected to the SIM secure microcomputer chip 1901h by the connection board, and the ISO terminal of the SIM is also connected to the SIM secure microcomputer chip 1901h by the connection board.
- the SIM secure microcomputer chip 1901h can control the power supplied from the VCC at the ISO terminal of the SIM to the power supply terminal VCC of the expansion card according to the necessity of the function. By not supplying power, power consumption can be saved.
- the SIM secure microcomputer chip 1901h may use the function expansion card as a subordinate by performing control such that the signal is transmitted to the function expansion card only when requested. On the contrary, it may be used such that all the signals are passed through the function expansion card.
- FIG. 25 is a diagram showing an example of measures against hot insertion / removal (hot insertion) in the socket and card according to Embodiment 12 of the present invention.
- the SIM card outer shape socket of the eleventh embodiment will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to other embodiments. *
- a switch 2501 for detecting that a function expansion card has been inserted is provided in the SIM card outer shape socket 106m. Then, in accordance with a control signal 2502 from the switch 2501, the SIM secure microcomputer chip 1901h performs power on / off control of the SIM card outer socket 106m.
- FIG. 26 is a diagram showing an example of a configuration of a switch for detecting card insertion in the socket and the card according to the twelfth embodiment of the present invention, where (a) shows a case where no card is inserted, and (b) shows a card. Indicates when is inserted.
- a switch 2501 for detecting the arrival of the card is provided at the card insertion tip of the SIM card outer shape socket 106m.
- the card insertion detection switch 2501 is pressed and the switch 2501 is turned on.
- FIG. 27 is a diagram showing another example of measures against hot insertion / removal (hot insertion) in the socket and card according to Embodiment 13 of the present invention.
- the SIM card outer shape socket of the eleventh embodiment will be described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other embodiments. *
- a terminal connected to GND is provided for detection.
- RFU1 is assigned to GND as an example.
- the SIM secure microcomputer chip 1901h can detect insertion of the function expansion card 101h by monitoring the level of RFU1, and can control power supply to the function expansion card 101h.
- FIG. 28 and 29 are diagrams showing an example of a card insertion detection mechanism in the socket and card according to the thirteenth embodiment of the present invention.
- FIG. 29A shows a state where the card is completely inserted
- FIG. 29B shows a state where the card is not completely inserted.
- hot-swap hot insertion
- the NFC function can be expanded by inserting a function expansion card with a built-in NFC chip into the SIM external socket.
- a method for realizing the NFC function by inserting a socket into an external device such as a mobile phone will be described.
- FIGS. 30 and 31 show the NFC function in the socket and card according to the fourteenth embodiment of the present invention by incorporating (inserting) a semiconductor device (SIM card outer shape socket 106n and function expansion card 101n) into an external device. It is a block diagram which shows the method to do.
- the external device 3002 refers to, for example, a mobile phone or other portable electronic device.
- the external device 3002 has a region for inserting the SIM card outer shape socket 106n, and has a non-contact card RF unit for communicating with other external devices.
- FIG. 30A shows an example in which the NFC function is realized by using the I / O terminal (C7) of the ISO terminal to connect the external device 3002 and the SIM card outer shape socket 106n.
- FIG. 30B shows an example in which the NFC function is realized by using the SWP terminal (C6) of the ISO terminal to connect the external device 3002 and the SIM card outer shape socket 106n.
- FIG. 31A shows an example in which the NFC function is realized by using the ISO terminal USB terminals (C4 and C8) for connection between the external device 3002 and the SIM card outer shape socket 106n.
- FIG. 31B shows an example in which the NFC function is realized by using the RFU1 terminal and the RFU2 terminal provided separately from the ISO terminal SWP terminal (C6) and the ISO terminal for connecting the external device 3002 and the SIM card outer shape socket 106n. is there.
- the SIM card outer shape socket 106n has a SIM secure microcomputer chip 1901n and an ISO terminal.
- wireless communication can be performed via a normal baseband RF unit mounted on the external device 3002 and a baseband antenna.
- an ISO terminal which is an external connection terminal provided in the SIM card outer shape socket 106n.
- a function expansion card 101n having a built-in NFC chip having an NFC function is inserted into this socket to constitute a semiconductor device.
- the NFC chip Since the function expansion card 101n is inserted into the socket, the NFC chip is connected to the SIM secure microcomputer chip 1901n, and the SIM secure microcomputer 1901n is connected to the I / O terminal (C7) of the ISO terminal. .
- the external device 3002 has a contactless card RF unit for communicating with other external devices and a host MPU connected to the RF unit.
- the host MPU and the I / O terminal are connected through the ISO terminal of the socket when the socket is inserted into an external device.
- the NFC chip and the RF unit for contactless card are connected.
- the SIM secure microcomputer chip 1901n converts the signal of the NFC chip into an NFC control command supported on ISO7816.
- the SIM secure microcomputer chip 1901n adds the NFC control command to the entire command and sends it to the RF unit for contactless card via the I / O terminal and the host MPU of the external device 3002.
- a signal is wirelessly communicated from the non-contact card RF unit via the non-contact antenna.
- an existing I / O line (socket ISO terminal and external device connection line) can be used by using an NFC control command to transmit and receive data. Since no wiring is required, the circuit is not complicated.
- the NFC chip built in the function expansion card 101n is connected to the SWP terminal (C6) of the ISO terminal without going through the SIM secure microcomputer 1901n.
- the NFC function can be realized by the NFC chip sending the signal to the RF unit for contactless card via the SWP terminal.
- the processing is the reverse of the above transmission.
- the SIM secure microcomputer chip 1901n does not have the SWP terminal function (not compatible)
- the NFC chip incorporated in the function expansion card has the function of transmitting / receiving with the SWP terminal. realizable.
- the NFC signal can be transmitted / received.
- FIG. 31A The difference between FIG. 31A and FIG. 30A is as follows.
- the NFC chip built in the function expansion card 101n is connected to the USB terminals (C4 and C8) of the ISO terminal without going through the SIM secure microcomputer 1901n.
- the NFC function can be realized by the NFC chip sending the signal to the RF unit for contactless card via the USB terminal and the conversion I / F of the external device.
- FIG. 31B The difference between FIG. 31B and FIG. 30A is as follows.
- the NFC chip built in the function expansion card 101n is connected to the SWP terminal (C6) of the ISO terminal without going through the SIM secure microcomputer 1901n. Further, the NFC chip is also connected to an RFU1 terminal 3004 and an RFU2 terminal 3003 different from the ISO terminal.
- the RFU1 terminal and the RFU2 terminal may be provided so as to be sandwiched between the ISO terminal 112 in FIG. 3 and the short side having the chamfered portion, or may be provided so as to be sandwiched between the ISO terminal and both short sides. Good.
- the NFC function can be realized by the NFC chip sending the signal to the RF unit for contactless card via the SWP terminal, the RFU1 terminal, and the RFU2 terminal.
- each terminal may be allocated for command, data, and clock, one terminal may be used for transmission, and the other terminal may be used for reception.
- all three wirings connected to the SWP terminal, the RFU1 terminal, and the RFU2 terminal may be used, or any two of the three wirings may be used.
- the function expansion card has a plurality of card terminals 104 arranged on both surfaces of the edge portion 102 along the insertion direction.
- the card terminals can be arranged on the two sides, so that the terminals can be easily arranged even if the number of terminals is increased.
- the power supply to the semiconductor device may be supplied from an external device. In this case, it is performed from the ISO terminal of the SIM card outer shape socket 106n.
- the power supply voltage is the VCC (C1) terminal
- the ground voltage is the VSS (C5) terminal.
- the SIM secure microcomputer supplies power to the function expansion card as necessary, or power consumption can be saved by not supplying power.
- the semiconductor device can have a power supply.
- a battery and a capacitor are mounted on the function expansion card, and power is supplied to the semiconductor chip and other components in the semiconductor device.
- the present invention can be used in the manufacturing industry of IC cards, electronic devices, and the like.
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Abstract
機能拡張カード101が挿入されるカード用スロット107を有し、機能拡張カード101がSIMカード外形ソケット106の長手方向に沿って挿入され、SIMカード外形ソケット106は半導体チップを含むLGAパッケージ109を有し、LGAパッケージ109は、SIMカード外形ソケット106の主面に搭載されており、SIMカード外形ソケット106の主面と対向する裏面に、ISO端子112が機能拡張カード101と重なるように配列されている。また、機能拡張カード101の両脇の主面にカード端子が設けられており、機能拡張カード101が挿入されるカード用スロット107の両脇にはソケット端子108が設けられており、ソケット端子108は、カード端子104を上下方向から挟む構造を有する。これにより、機能拡張カード101をSIMカード外形ソケット106に挿入した時の変形を防止し、薄型化を実現することができる。
Description
本発明は、ソケット、およびそのソケットにカードを挿入して構成される半導体装置に関し、特に、SIMカードと互換性を有するソケットと、そのソケットに挿入され、ソケットと電気的に接続される半導体チップを有するカードにより半導体装置を構成するものに関する。
ICカードの一種にSIMカード(Subscriber Identity Module Card)と呼ばれるものがある。SIMカードは、携帯電話機に差し込んで利用者の識別に使う、契約者情報を記録したICカードである。異なる方式の電話機であっても共通のICカードを差し替えて使用することで、電話番号や課金情報をそのまま引き継いで使用することを可能にするものであり、GSMカードとしてGSM携帯電話機で実現されている。SIMカードの外形寸法は、15mm×25mm×0.76mmのID-000フォーマットを使用している。すなわち、平面寸法が15mm×25mmであり、厚さが0.76mm程度である。表面にはISO/IEC7816-3の端子位置と機能の規格で定められる外部インターフェイス端子(以下、単に「ISO端子」という)が配列される。
本発明者が検討した技術として、例えば、ソケットおよびカードにおいては、特許文献1のような技術が考えられる。特許文献1は、メモリカード用アダプタとメモリカードに関するものである。特許文献1には、サイズの小さいメモリカードをマルチメディアカードとして使用可能なようにサイズ変換を行うメモリカード用アダプタが開示されており、そのメモリカード挿入部は蓋で覆われている。
なお、本出願人は、発明した結果に基づき、カード端子がU字状のソケット端子により上下から挟み込まれている構成、カード両端にカード端子が配置されている構造、厚さを低減するためにソケット端子が露出している構造のそれぞれの観点で先行技術調査を行った。その結果、特許文献2~6が抽出された。
特許文献2は、メモリカード両端にそれぞれ複数の端子を有し、コントローラカードへ挿入する構成であって、様々な規格のカードに用いられる汎用カードを開示しているが、差し込み箇所の構成(端子等)の詳細は開示していない。特許文献3,4は、カード用コネクタに段差部を有するカードを挿入するに際して、段差部が枠体の案内部にそって移動する構成を開示しており、カード両端部が保持される機構となっている。特許文献5は、メモリカードを挿入するコネクタにおいて、カードコネクタがU字状構造であるものの一例を示している。特許文献6は、プリント基板の端末端子挿入箇所において、U字状の端子を開示しており、U字状端子の一例を示している。
特開2006-236261号公報
特表2006-506709号公報
特開2006-156109号公報
特開2006-147301号公報
特開2002-319000号公報
特開平11-149967号公報
ところで、前記のようなソケットおよびカードの技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
例えば、SIMカード等の規格カードの外形寸法とするソケットに新たなメモリ機能を追加、拡張できるカード(以下、単に「メモリ拡張カード」という)を挿入することで、ソケットとメモリ拡張カードとを一体化することを考えた。以後、一体化されたものを半導体装置と呼ぶ。
ところが、ソケットにメモリ拡張カードを挿入した時に、接点端子の反発力で規格カードにふくれが発生し、規格カードの総厚が規格外となり、その防止策が必要であることが分かった。
そのため、特許文献1のような蓋を付けてふくれを抑えることを試みたが、薄型化に対して十分な機能を果たせない場合があることに気付いた。これは、板バネ上のソケット端子がカードスロットの下部に設けられているため、そのソケット端子によりカードが上方に押し上げられてしまうことが原因であった。
そこで、本発明の目的は、ソケットおよびカードにおいて、カードをソケットに挿入した時の変形を防止し、ソケットの薄型化に適した技術を提供することにある。
一方、ソケットにソケットより外形寸法の小さいカードが挿入することで、メモリ機能の追加、拡張が可能となっている。
しかしながら、メモリ機能以外の機能追加、拡張ができれば、さらに半導体装置が有効に使用できることになる。
そこで、他の発明の目的は、ソケットおよびカードにおいて、カードをソケットに挿入することで、当初の機能に新しい機能を追加、拡張できる技術を提供することにある。
なお、これら技術(変形防止技術と機能追加技術)の提供はどちらか一方のみでも、または組み合わせたものであってもよい。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される多くの実施例のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、代表的な実施例によるソケットは、そのソケットよりも外形寸法が小さいカードが挿入される領域(カード用スロット)を主面に有し、その領域にはカードの挿入方向に沿って複数のソケット端子が両脇に配列されており、そのソケット端子は挿入されるカードの縁部を挟むように設けられており、ソケットの裏面には外部装置と接続可能な外部接続端子を有し、その外部接続端子は前記ソケット端子と接続されているソケットである。
さらに、他の実施例によるソケットとカードが一体化された半導体装置は、外部装置と接続するための複数の外部接続端子と、その外部接続端子との信号の送受によって第1のデータ処理を行うマイコンチップと、前記マイコンチップからの信号を送信可能または前記マイコンチップに向けて信号を受信可能な複数のソケット端子と、を有するソケットと、前記複数のソケット端子に接続される複数のカード端子と、前記複数のカード端子を介して前記マイコンチップと信号の送受によって第2のデータ処理を行う半導体チップとを有し、外形寸法が前記ソケットに比べ小さく、前記ソケットに挿入されるカードとを有する半導体装置である。
本願において開示される多くの実施例のうち、上述した代表的な実施例によって得られる効果を簡単に説明すれば、ソケットおよびカードにおいて、カードをソケットに挿入した時の変形を防止できることである。また、他の実施例によって得られる効果は、ソケットおよびカードにおいて、ソケットよりも外形寸法の小さいカードをソケットに挿入することで、ソケットのみの当初機能に容易に新しい機能を追加、拡張することができることである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図であり、(a)は機能拡張カード、(b)はSIMカード外形ソケット、(c)は機能拡張カードがSIMカード外形ソケットに挿入された状態のA-A断面図を示す。ここで機能拡張カードとは、ソケットより外形寸法が小さく、ソケットに新たな機能を追加できるカードである。なお、機能拡張カードの具体的な内容については、後述する。
図1は本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図であり、(a)は機能拡張カード、(b)はSIMカード外形ソケット、(c)は機能拡張カードがSIMカード外形ソケットに挿入された状態のA-A断面図を示す。ここで機能拡張カードとは、ソケットより外形寸法が小さく、ソケットに新たな機能を追加できるカードである。なお、機能拡張カードの具体的な内容については、後述する。
SIMカード外形ソケット106の外形寸法は、例えば、SIMカードと同じく、ETSI TS 102 221 V4.4.0(2001-10)のplug-in UICC(Universal Integrated Circuit Card)の規格に準拠しており、15mm×25mm×0.76mmである。すなわち、平面寸法が15mm×25mmであり、厚さが0.76mm程度である。厚さについては、0.76mm±0.08mmの範囲で許容されており、0.84mm以下の厚さとすることができる。
一般にSIMカードには、ISO7816インターフェイス端子が、C1~C8の8個の端子が配置されており、ISO7816端子の割り当ては、C1がVCC(+電源)、C2がRES(リセット)、C3がCLK(クロック)、C4,C6,C8がRSV(リザーブ)、C5がVSS(グランド)、C7がI/O(入出力)である。ここで、リザーブ端子は、USBインターフェイスの実現、MMC,シリアルインターフェイスの実現、または、非接触(コンタクトレスカード)機能の実現等の拡張端子として使用することができる。なお、図1等に示す本発明のSIMカード外形ソケット106にも同様の端子が設けられている。SIMカード外形ソケット106は、ISO/IEC7816-3の規格に準拠するISO7816インターフェイス端子C1~C8を介して、ISO7816I/Fを有しており、外部機器と接続可能である。
SIMカード外形ソケット106内には、セキュアマイコンチップやフラッシュメモリコントローラ等の半導体チップや容量・抵抗・コイル等の受動素子または能動素子等のチップ部品が搭載されている。なお、セキュアマイコンチップやフラッシュメモリコントローラ等の半導体チップは、1チップ又は複数チップでもよい。また、これらの半導体チップやチップ部品は、封止樹脂によって封止されており、その形状と強度を確保している。セキュアマイコンチップやフラッシュメモリコントローラは、必ずしもセキュアマイコン機能を有さず、プロトコル変換用のコントローラだけでも可能な場合がある。また、機能拡張カード101にセキュアIC機能を搭載する場合は、コントローラ無しの配線接続変換のみの場合も可能である。すなわち、端子変換アダプタになることを意味する。
図1(a)に示すように、機能拡張カード101は、平面形状は略長方形であり、厚さ方向の断面形状は凸状となっている。挿入方向に沿った2辺に設けられた部分をここでは縁部102とする。別の表現をすれば縁部102は、その2辺間の中心線よりも夫々の辺に近い部分である。さらに機能拡張カード101は、この縁部102と中央部分103とから成り、縁部102の厚さは中央部分103より薄くなっている。縁部102の厚さを中央部分103より薄くすることで、ソケットへ挿入し易くなる。なお、ここでは縁部102の厚さは中央部分103より薄くしているが、縁部102の構造によっては、同じ厚さでもよい。また、縁部102の両面には、挿入方向に沿って、複数のカード端子104が設けられている。図では見えないが、縁部102の裏側にも表側と同様に複数のカード端子104が設けられており、表と裏で同じ位置にあるカード端子104は、それぞれ電気的に接続されている。また、縁部102には、機能拡張カード101がSIMカード外形ソケット106に挿入された時に固定するためのノッチ105が設けられている。なお、一例として、機能拡張カード101の寸法は14.5mm×12mmであり、中央部分103の寸法は14.5mm×9mmである。
機能拡張カード101には、メモリ容量を追加するための不揮発性メモリ、ROM、RAM等が搭載される。また、機能を追加する時は、近距離無線通信規格(Near Field Communication:NFC)に準拠した外部装置がアンテナを介して受信した信号を処理することが可能で、また、アンテナを介して無線出力可能な出力信号を送信する機能(以下、単に「NFC機能」という)を有する半導体チップがある。さらに半導体チップ、アンテナ、RFモジュール、キャパシタ、バッテリ等が搭載される。また、機能拡張カード101に、SIMカード機能を持たせて単独で使用できるようにしてもよい。
図1(b)に示すように、SIMカード外形ソケット106は、機能拡張カード101が挿入されるカード用スロット(領域)107を有し、その両端にガイド部115を有する。ガイド部115は断面形状で「コ」の字の形状となっている。ガイド部115は、機能拡張カード101をSIMカード外形ソケット106のカード用スロット(領域)107に挿入する際、カードを滑らかに挿入させる役割と、挿入後に機能拡張カード101の縁部102を上下方向から保持する役割をもつ。また、ガイド部115には、複数の開口部113が設けられている。さらに、その複数の開口部113のそれぞれには、ソケット端子108が配置されている。ソケット端子108は、少なくともISO端子112若しくは後述するSIMカードに用いられるセキュア機能を有するマイコンチップ(以下、単に「SIM用セキュアマイコンチップ」という)に接続される。ソケット端子108はU字状の金属片であり、機能拡張カード101のカード端子104を上下で挟み込む構造となっている。また、ソケット端子108の上端はSIMカード外形ソケット106の表面と同じ高さかそれ以下の高さとなっている。また、SIMカード外形ソケット106において、機能拡張カード101が挿入されない肉厚部分には、コンタクト端子110が露出した凹部111があり、SIM用セキュアマイコンチップを搭載したLGA(Land Grid Array)パッケージ109が凹部111に嵌合し、LGAパッケージ109の裏面にあるパッケージ端子とコンタクト端子110が半田付けされている。また、LGAパッケージ109寄りの1つの角に面取り部114が設けられている。なお、SIMカード外形ソケット106の外形寸法は、規格化されたSIMカードの外形寸法を有する。
図1(c)に示すように、機能拡張カード101がSIMカード外形ソケット106に挿入されたとき、U字状のソケット端子108により、肉薄部102の両面にあるカード端子104が挟み込まれて端子同士が電気的に接続され、同時に機能拡張カード101を保持する。また、ソケット端子108の上端は、開口部113で露出しているが、SIMカード外形ソケット106の表面から飛び出さないようになっている。さらに、SIMカード外形ソケット106の裏面には、複数のISO端子112が設けられている。
したがって、U字状のソケット端子108により、機能拡張カード101に対して一方向への押さえつけがない。このため、機能拡張カード101のそり、ゆがみ、ふくれ等が生じにくくなる。
また、開口部113を有することで、ソケット端子108の上端をSIMカード外形ソケット106の表面と同じ高さ若しくはそれ以下の高さにすることができるので、薄型化が可能となる。
また、機能拡張カード101において、挿入方向に沿って複数のカード端子104をカードの2辺に配列した場合は、1辺のみに配列した場合に比べてピッチ長さを大きくとることができ、また、端子数を多くとることが可能である。
さらに、SIM用セキュアマイコンチップをパッケージ化することにより、ソケットに実装する前に選別可能となり、ソケット製造全体の歩留まりが向上する。また、チップ品種やチップサイズが異なっても、パッケージ外形とピン数(配置)を共通化することで、多品種対応が容易となる。これらのことから、組立てが容易で安価なカード用ソケットが実現できる。
さらに図1では、各ソケット端子108単位に開口部113を設けたが、複数のソケット端子108に跨って1つの開口にしてもよい。但し、開口部113をソケット端子108毎に設けた場合は、ソケット端子108のねじれや変形を防止する効果がある。
また、SIMカード外形ソケット106の厚さを薄く設計できるのであれば、開口部113を設けずに蓋をする構造としてもよい。この場合は、ソケット端子108を保護する効果がある。
なお、図1ではパッケージ化されたものとしてLGAパッケージを例に示したが、パッケージ種類については、BGA(Ball Grid Array)パッケージやリードフレーム型パッケージでもよい。
また、ここではLGAパッケージ109とコンタクト端子110の接続に半田を用いているが、半田の代わりに導電性接着材や導電性フィルム(シート)を用いてもよい。
また、LGAパッケージ109の代わりに、SIM用セキュアマイコンチップのベアチップを直接、コンタクト端子110に接続するCOB(Chip On Board)構造としてもよい。
図2は、本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、その外形寸法を示す図であり、(a)は機能拡張カードがSIMカード外形ソケットに挿入された状態のA-A断面図、(b)は機能拡張カードの表と裏から見た図、(c)はSIMカード外形ソケットのB部の拡大図を示す。
図2(c)に示すように、ソケット端子108の内側に、機能拡張カード101上側のカード端子104への接触用の突起201と、機能拡張カード101下側のカード端子104への接触用の突起202を設ける。突起201,202の成型は、突起201,202の裏側からの押し出しなどを用いる。
なお、ここでは突起201,202を設けた例を示したが、U字状のソケット端子108の挟む力の具合によってはどちらか一方が有ればよく、また、無くてもよい。
図3は、本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケット、カード端子、LGAパッケージを裏側から見た図である。
図3に示すように、SIMカード外形ソケット106の裏側には8個の端子を有するISO端子112が配置されている。また、機能拡張カード101の裏側には10個の端子を有するカード端子10が配置されている。さらに、LGAパッケージ109の裏側には複数の端子を有するパッケージ端子301が配置されている。
図4は、本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、機能拡張カードがSIMカード外形ソケットに挿入された状態の断面図を示す図であり、(a)は開口部が塞がれている状態、(b)は開口部が塞がれていない状態を示す。
図4(a)に示すように、ソケット端子108がSIMカード外形ソケット106に内蔵(覆われている)構造の場合、ソケット端子108を覆う分の厚さだけ、SIMカード外形ソケット106の高さがとれなくなり、より薄い機能拡張カード101が必要となる。そこで、図4(b)に示すように、ソケット端子108をSIMカード外形ソケット106の厚さのすべてを使って構成する。ソケット端子108上は、SIMカード外形ソケット106に穴(開口部113)が開いた構造とする。これにより、薄型化が可能となる。
図5は、本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。
図5に示すように、複数のカード端子104は、機能拡張カード101の挿入方向に沿って配置されているため、挿入時に、複数のソケット端子108内を擦って挿入されることになる。したがって、できれば、電源投入時のカード挿抜による誤動作を防止するため、活線挿抜(ホットインサーション)対策を施した方がよい。
例えば、カード端子104のうち、使用しない端子を機能拡張カード101の挿入検出用に用いる。または、機能拡張カード101の挿入の有無を検出する機構をSIMカード外形ソケット106に設ける。この活線挿抜対策の具体例については、後述する。
図6は、本発明の実施の形態1によるソケットおよびカードにおいて、ISO端子とコンタクト端子とソケット端子とを接続する端子フレームの構造の一例を示す図である。図6に示すように、SIMカード外形ソケット106は、ISO端子112とコンタクト端子110とソケット端子108とを同一の金属材料で接続した端子フレーム601を有する。その端子フレーム601をプラスチック等の樹脂で一体成型することにより、SIMカード外形ソケット106は作製される。
端子フレーム601は、機能拡張カード101の挿入方向に沿って、その両脇に複数のソケット端子108が配列(2列)されている。また、ISO端子112は、2列に配列されたソケット端子108に挟まれるように配置されている。ISO端子112の端子夫々は、2列に配列されたソケット端子108の近い側の1列の端子夫々と接続されている。
また、ISO端子112の部分は、凹凸を付けてやることで、樹脂との一体成形後にSIMカード外形ソケット106の裏側に露出させることができる。SIM用セキュアマイコンチップは、LGAなどのパッケージにあらかじめ封止したもの(LGAパッケージ109)を、一体成型した端子フレーム601のコンタクト端子110に半田付けで実装する。なお、LGAパッケージ109の代わりに、SIM用セキュアマイコンチップを直接、端子フレーム601のコンタクト端子110に接続してCOB構造としてもよい。
したがって、ISO端子112とコンタクト端子110とソケット端子108とを同一材料の端子フレーム601で構成することにより、SIMカード外形ソケット106の作製が容易となり、低コスト化が図れる。
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットにシールを貼り付けた構成を示す図であり、(a),(b),(c)はシールを貼り付ける前の状態、(d),(e),(f)はシールを貼り付けた後の状態を示す。シール701,702,703は、型名、品番、ロゴ等を表示するシールである。
図7は、本発明の実施の形態2によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットにシールを貼り付けた構成を示す図であり、(a),(b),(c)はシールを貼り付ける前の状態、(d),(e),(f)はシールを貼り付けた後の状態を示す。シール701,702,703は、型名、品番、ロゴ等を表示するシールである。
図7(a),(d)に示すように、SIMカード外形ソケット106のLGAパッケージ109部分にシール701を貼り付ける。これにより、LGAパッケージ109を保護することが可能になる。この場合、シールは機能拡張カード上に貼られていないので、機能拡張カード101の挿抜は可能である。
図7(b),(e)に示すように、SIMカード外形ソケット106のLGAパッケージ109部分とソケット端子108上にシール702を貼り付ける。これにより、LGAパッケージ109とソケット端子108を保護することが可能になる。この場合、シールは機能拡張カード上に貼られていないので、機能拡張カード101の挿抜は可能である。
図7(c),(f)に示すように、SIMカード外形ソケット106の上側全面にシール703を貼り付ける。これにより、LGAパッケージ109とソケット端子108と機能拡張カード101を保護することが可能になる。この場合、機能拡張カード101の挿抜ができなくなる。機能拡張カード101の改竄防止などのため、機能拡張カード101を挿抜させたくない場合に適している。
以上のことから、シールを貼り付けることでLGAパッケージ109とソケット端子108、機能拡張カード101を目的に応じて保護することが可能となる。
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。
図8は、本発明の実施の形態3によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。
図8(a)に示すように、SIMカード外形ソケット106aに挿入される機能拡張カード101aの挿入方向先端の主面にカード端子104aが設けられている。また、SIMカード外形ソケット106aのカード挿入部の先端(挿入先)には、ソケット端子108aが設けられている。図8(c)に示すように、機能拡張カード101aがSIMカード外形ソケット106aに挿入されている時は、ソケット端子108aがカード端子104aを上下方向から挟む構造となっている。ソケット端子108aのそれぞれの構造は、前記実施の形態1によるソケット端子108と同じである。
したがって、本実施の形態3によれば、前記実施の形態1と同様に、SIMカード外形ソケット106aに挿入する機能拡張カード101aの先端部だけを挟むことで、ふくれの発生が抑制可能となる。
また、前記実施の形態1による機能拡張カード101と本実施の形態3による機能拡張カード101aの寸法は、SIMカード外形ソケット106,106aのソケット領域を最大限に利用することができるため、最大寸法をとることが可能である。
(実施の形態4)
図9は、本発明の実施の形態4によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図であり、(a)は裏側から見た図、(b)は表側から見た図である。図10は、本発明の実施の形態4によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。
図9は、本発明の実施の形態4によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図であり、(a)は裏側から見た図、(b)は表側から見た図である。図10は、本発明の実施の形態4によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。
前記実施の形態1~3がSIMカード外形ソケットの後方(ISO端子112寄り)から機能拡張カードを挿入する形式であったのに対して、本実施の形態4はSIMカード外形ソケットの前方(面取り部114b寄り)から機能拡張カードを挿入する形式のものである。
SIMカード外形ソケット106bのカード挿入口側に面取り部114bがあるため、機能拡張カード101bの外形寸法は、前記実施の形態1による機能拡張カード101よりも小さい外形寸法となっている。ソケット端子108bのそれぞれの構造は、前記実施の形態1によるソケット端子108と同じであり、カード端子104bを上下から挟み込む構造となっている。また、SIMカード外形ソケット106b内にはSIM用セキュアマイコンチップが搭載されている。
機能拡張カード101bは、セキュアマイコンチップ(SecMCU),Felicaチップなどの機能追加のための小型機能拡張カードとして利用できる。機能拡張カード101bのサイズは、ISO端子112b上に機能拡張カードを搭載する場合と比較すると小型なカードにしか対応できないが、従来のSIMの構造からの移行が容易である。また、本実施の形態4のような構成の場合、ISO端子112bに機能拡張カード101bが重ならないため、配線の引き回しは容易である。したがって、端子フレームの1層化が容易である。但し、面取り部の影響によっては、後方挿入と比較して機能拡張カードの面積は小さくなることがある。
(実施の形態5)
図11は、本発明の実施の形態5によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図であり、(a)は表側から見た図、(b)は裏側から見た図である。図12は、本発明の実施の形態5によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。図13は、本発明の実施の形態5によるソケットおよびカードにおいて、ISO端子とソケット端子との結線例を示す図である。
図11は、本発明の実施の形態5によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図であり、(a)は表側から見た図、(b)は裏側から見た図である。図12は、本発明の実施の形態5によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットに機能拡張カードを挿入する様子を示す図であり、(a)は挿入前、(b)は挿入中、(c)は挿入後を示す。図13は、本発明の実施の形態5によるソケットおよびカードにおいて、ISO端子とソケット端子との結線例を示す図である。
前記実施の形態4がSIMカード外形ソケットの前方から機能拡張カードを挿入する形式であったのに対して、本実施の形態5はSIMカード外形ソケットの側方から機能拡張カードを挿入する形式のものである。
前記実施の形態4と同様に、SIMカード外形ソケット106cのカード挿入先側に面取り部114cがあるため、機能拡張カード101cの外形寸法は、前記実施の形態1による機能拡張カード101よりも小さい外形寸法となっている。ソケット端子108cのそれぞれの構造は、前記実施の形態4によるソケット端子108bと同じであり、カード端子104cを上下から挟み込む構造となっている。また、SIMカード外形ソケット106c内にはSIM用セキュアマイコンチップが搭載されている。
前記実施の形態4と同様に、機能拡張カード101cのサイズは、ISO端子112c上に機能拡張カードを搭載する場合と比較すると小型なカードにしか対応できないが、従来のSIMの構造からの移行が容易である。また、本実施の形態5は、前記実施の形態4の前方挿入形式と比較して、カード幅寸法の設計自由度は高い。
本実施の形態5のSIMカード外形ソケット106cの場合、図13に示すようにISO端子112cとソケット端子108の接続は、1層で結線することができる。
(実施の形態6)
図14は、本発明の実施の形態6によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図である。図14は、側方向挿入形式の別の実施例を示す。
図14は、本発明の実施の形態6によるソケットおよびカードにおいて、その構成を示す図である。図14は、側方向挿入形式の別の実施例を示す。
図14に示すように、SIMカード外形ソケット106dに挿入される機能拡張カード101dは主面と対向する裏面にISO端子112dが配置されている。また、SIMカード外形ソケット106dの主面と対向する裏面には開口部113dが形成されている。SIMカード外形ソケット106dの側方より、機能拡張カード101dは挿入されていて、開口部113dよりISO端子112dは露出している。この場合、機能拡張カード101dにセキュアマイコンチップを搭載して、ISO互換端子として使用することが可能になる。
(実施の形態7)
図15は、本発明の実施の形態7による機能拡張カードの外形を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は裏面図、(d)は側面図である。図18は、本発明の実施の形態7による機能拡張カードの端子割り当て例および外形を示す図であり、(a)は平面図、(b)は裏面図、(c)は断面図である。
図15は、本発明の実施の形態7による機能拡張カードの外形を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は裏面図、(d)は側面図である。図18は、本発明の実施の形態7による機能拡張カードの端子割り当て例および外形を示す図であり、(a)は平面図、(b)は裏面図、(c)は断面図である。
本実施の形態7の機能拡張カードは、前記実施の形態1~6のSIMカード外形ソケットに挿入される機能拡張カードの一例である。
例えば、図18(a),(b)に示すように、機能拡張カード101eの端子が割り当てられる。ここではISO端子C1~C8と機能拡張端子RFU1、2を有する。なお、C1はVCC、C2はRES、C3はCLK、C4はUSB、C5はVSS、C6はSWP、C7はI/O、C8はUSBである。
図18(c)に示すように、機能拡張カード101eは、半導体チップ(セキュアマイコンチップ、NFCチップなど)1801、モールドレジン1802、ワイヤボンディング1803、基板配線1804、基板1805などから構成される。
機能拡張カード101eには、メモリ容量を追加するための不揮発性メモリ、ROM、RAMや、機能追加のためのセキュアマイコンチップ、NFCチップ、アンテナ、RFモジュール、キャパシタ、バッテリ等が搭載される。なお、前述の機能拡張端子RFU1、2はこれらに接続される端子である。また、機能拡張カード101eに、SIMカード機能を持たせて単独で使用できるようにしてもよい。SIMカードの小型サイズ版として使用する場合は、破線で示したISO端子112eをカード端子104eとして使用する。
なお、裏面端子のみの機能拡張カードも可能である。すなわち、従来のCOT(Chip On Tape)パッケージのSIM-MCUからの移行が容易である。なお、ここではISO端子に挟まれるようにRFU1、2を配置したが、ISO端子の端の横に配置してもよい。
(実施の形態8)
図16は、本発明の実施の形態8によるSIMカード外形ソケットの構成を示す図であり、(a)は外観を表側から見た図、(b)は構造を表側から見た図、(c)は中身を表側から見た図、(d)は外観を裏側から見た図、(e)は構造を裏側から見た図、(f)は中身を裏側から見た図である。図19は、本発明の実施の形態8によるSIMカード外形ソケットにおいて、ISO端子付きSIMモジュールの端子割り当て例および外形を示す図であり、(a)は平面図、(b)は裏面図、(c)は断面図である。ここではソケットに搭載されるSIM用セキュアマイコンに接続される端子を1辺に配置したものである。
図16は、本発明の実施の形態8によるSIMカード外形ソケットの構成を示す図であり、(a)は外観を表側から見た図、(b)は構造を表側から見た図、(c)は中身を表側から見た図、(d)は外観を裏側から見た図、(e)は構造を裏側から見た図、(f)は中身を裏側から見た図である。図19は、本発明の実施の形態8によるSIMカード外形ソケットにおいて、ISO端子付きSIMモジュールの端子割り当て例および外形を示す図であり、(a)は平面図、(b)は裏面図、(c)は断面図である。ここではソケットに搭載されるSIM用セキュアマイコンに接続される端子を1辺に配置したものである。
図16(a)に示すように、本実施の形態8のSIMカード外形ソケット106fは、前記実施の形態4のSIMカード外形ソケット106bと同一形状のものであり、表側には機能拡張カードが挿入されるカード用スロット107fとソケット端子108fなどがある。図16(d)に示すように、SIMカード外形ソケット106fの裏側にはISO端子112fが設けられている。SIMカード外形ソケット106fの内部配線の結線構造は、図16(b),(e)のようになっている。図16(c),(f)に示すように、ISO端子付きSIMモジュール1601は、ISO端子112fを備えており、ソケット端子108fと半田付け接続されている。ISO端子付きSIMモジュール1601は、機能拡張カードとの共通パッケージ化も可能である。また、ISO端子付きSIMモジュール1601には、SIM用セキュアマイコンチップが搭載されている。
図17は、本発明の実施の形態8によるSIMカード外形ソケットの組立て方法を示す図である。
図17に示すように、ISO端子付きSIMモジュール1601は、SIMカード外形ソケット106fの凹部111fに嵌め込まれ、コンタクト端子110fとパッケージ端子301fが半田接続される。ここではコンタクト端子110fとパッケージ端子301fの接続に半田を用いたが、半田の代わりに導電性接着材や導電性フィルム(シート)を用いてもよい。例えば、図19(a),(b)に示すように、ISO端子付きSIMモジュール1601の端子が割り当てられる。なお、C1はVCC、C2はRES、C3はCLK、C4はUSB、C5はVSS、C6はSWP、C7はI/O、C8はUSBである。
図19(c)に示すように、ISO端子付きSIMモジュール1601は、ISO端子112f、パッケージ端子301f、SIM用セキュアマイコンチップ1901、モールドレジン1802a、ワイヤボンディング1803a、基板配線1804a、基板1805aなどから構成される。なお、ここでは前方より機能拡張カードを挿入する例で示したが、他方より挿入する場合にも適用してよい。
(実施の形態9)
図20は、本発明の実施の形態9によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットと機能拡張カードの構成を示す図である。
図20は、本発明の実施の形態9によるソケットおよびカードにおいて、SIMカード外形ソケットと機能拡張カードの構成を示す図である。
本実施の形態9によるSIMカード外形ソケット106gは、SIM用セキュアマイコンチップを搭載した機能拡張カード101eをSIM外形に変換するアダプタである。すなわち、機能拡張カード101eがSIMカードの小型サイズ版になり、かつ従来のSIMカードと互換性を持つ。
図20に示すように、SIMカード外形ソケット106gの凹部111gに拡張カード端子をISO端子に変換する基板1805gを嵌め込んで、パッケージ端子301gとコンタクト端子110gとを半田接続する。ISO端子112gとパッケージ端子301gは、基板配線1804gにより接続されている。また、コンタクト端子110gはソケット端子108gと接続されている。なお、ここではパッケージ端子301gとコンタクト端子110gの接続に半田を用いたが、半田の代わりに導電性接着材や導電性フィルム(シート)としてもよい。また、ここでは前方より機能拡張カードを挿入する例で示したが、他方より挿入する場合にも適用してよい。
(実施の形態10)
図21は、本発明の実施の形態10によるソケットおよびカードにおいて、機能拡張カードのカード端子がISO端子に接続されている例を示す図である。別の表現をすれば、機能拡張カードのカード端子がISO端子及びSIM用セキュアマイコンチップ端子に並列に接続されている。図21(a)はNFCの機能を、NFCチップを搭載した機能拡張カードで機能拡張する例、(b)はSIMとは別のセキュアマイコンの機能を、セキュアマイコンチップを搭載した機能拡張カードで追加する例を示す。図22は、本発明の実施の形態10によるソケットおよびカードにおいて、端子の割り当て例を示す図である。
図21は、本発明の実施の形態10によるソケットおよびカードにおいて、機能拡張カードのカード端子がISO端子に接続されている例を示す図である。別の表現をすれば、機能拡張カードのカード端子がISO端子及びSIM用セキュアマイコンチップ端子に並列に接続されている。図21(a)はNFCの機能を、NFCチップを搭載した機能拡張カードで機能拡張する例、(b)はSIMとは別のセキュアマイコンの機能を、セキュアマイコンチップを搭載した機能拡張カードで追加する例を示す。図22は、本発明の実施の形態10によるソケットおよびカードにおいて、端子の割り当て例を示す図である。
図21(a)に示すように、SIMカード外形ソケット106hは、SIM用セキュアマイコンチップ1901hとISO端子112hとを備えており、それぞれの端子がソケット端子と接続されている。NFCチップを搭載した機能拡張カード101hを挿入することにより、NFC機能を容易に拡張することができる。
図21(b)に示すように、SIMカード外形ソケット106hは、SIM用セキュアマイコンチップ1901hとISO端子112hとを備えており、それぞれの端子がソケット端子と接続されている。SIM用セキュアマイコンチップ1901hとは別のセキュアマイコンチップ(Sec-MCU)を搭載した機能拡張カード101iを挿入することにより、別のセキュアマイコン機能を容易に拡張することができる。
図22の端子割り当ては、C1はVCC、C2はRES、C3はCLK、C4はUSB、C5はVSS、C6はSWP、C7はI/O、C8はUSBに対応する。
SIMカード外形ソケット106hに挿入される機能拡張カード101hのカード端子はISO端子112hと接続されている。これにより、SIMカード外形ソケット106hに挿入される機能拡張カード101hが有する機能を付加したSIMカード(半導体装置)が実現出来る。
SIMカード外形ソケット106hに挿入される機能拡張カード101hがNFCチップを搭載する場合、そのSIMカード(半導体装置)はNFC機能を有する。
SIMカード外形ソケット106hに挿入される機能拡張カード101iが、SIMカード外形ソケット106hに搭載しているSIM用セキュアマイコンとは別の機能を有するセキュアマイコンチップを搭載する場合、その機能を追加できる。ここでの別の機能とは、例えばNFC機能、ストレージ機能、USB機能などのことをいう。
SIMカード外形ソケット106hに挿入される機能拡張カード101iが、SIMカード外形ソケット106hに搭載しているSIM用セキュアマイコンよりも高機能を有するセキュアマイコンチップを搭載する場合、機能を置き換えることができる。ここでの高機能とは、CPU処理性能の向上、アプリケーションソフトの追加、サービス追加に伴うROMやRAMのハード系強化などのことをいう。
また、ここでは機能拡張カードにセキュアマイコンチップやNFCチップを内蔵してデータ処理する例を説明したが、データ処理は単なるデータの記憶(メモリ)も含まれる。
(実施の形態11)
図23は、本発明の実施の形態11によるソケットおよびカードにおいて、機能拡張カードのカード端子がSIM用セキュアマイコンチップを介してISO端子に接続されている例を示す図である。別の表現をすれば、機能拡張カードのカード端子とSIM用セキュアマイコンチップ端子とISO端子は直列に接続されている。図23(a)はNFCの機能を、NFCチップを搭載した機能拡張カードで機能拡張する例、(b)はSIMとは別のセキュアマイコンの機能を、セキュアマイコンチップを搭載した機能拡張カードで追加する例を示す。図24は、本発明の実施の形態11によるソケットおよびカードにおいて、端子の割り当て例を示す図である。
図23は、本発明の実施の形態11によるソケットおよびカードにおいて、機能拡張カードのカード端子がSIM用セキュアマイコンチップを介してISO端子に接続されている例を示す図である。別の表現をすれば、機能拡張カードのカード端子とSIM用セキュアマイコンチップ端子とISO端子は直列に接続されている。図23(a)はNFCの機能を、NFCチップを搭載した機能拡張カードで機能拡張する例、(b)はSIMとは別のセキュアマイコンの機能を、セキュアマイコンチップを搭載した機能拡張カードで追加する例を示す。図24は、本発明の実施の形態11によるソケットおよびカードにおいて、端子の割り当て例を示す図である。
図23(a)に示すように、SIMカード外形ソケット106kは、SIM用セキュアマイコンチップ1901hとISO端子112hとを備えており、機能拡張カードのカード端子がSIM用セキュアマイコンチップを介してISO端子に接続されている。NFCチップを搭載した機能拡張カード101hを挿入することにより、NFC機能を容易に拡張することができる。
図23(b)に示すように、SIMカード外形ソケット106kは、SIM用セキュアマイコンチップ1901hとISO端子112hとを備えており、機能拡張カードのカード端子がSIM用セキュアマイコンチップを介してISO端子に接続されている。SIM用セキュアマイコンチップ1901hとは別の機能を有するセキュアマイコンチップ(Sec-MCU)を搭載した機能拡張カード101iを挿入することにより、別のセキュアマイコン機能を容易に拡張することができる。
図24の端子割り当ては、C1はVCC、C2はRES、C3はCLK、C4はUSB、C5はVSS、C6はSWP、C7はI/O、C8はUSBに対応する。
ソケット端子は、SIM用セキュアマイコンチップ1901hを搭載した接続基板に接続される。接続基板はSIMのISO端子を持つ。ソケット端子は接続基板により、SIM用セキュアマイコンチップ1901hに接続され、SIMのISO端子も接続基板により、SIM用セキュアマイコンチップ1901hに接続される。これにより、SIMのISO端子のVCCから供給された電源を、拡張カードの電源端子VCCに供給するコントロールをSIM用セキュアマイコンチップ1901hが機能の必要に応じて行うことができ、必要のないときには電源を供給しないことで、消費電力を節約することもできる。
同様にISO端子からの各信号についても、SIM用セキュアマイコンチップ1901hは、要求のあるときのみ機能拡張カードに信号を送るといった制御を行うことで、機能拡張カードを従属的に使ってもよいし、逆に機能拡張カードに信号を全てスルーさせるような使い方でもよい。
(実施の形態12)
図25は、本発明の実施の形態12によるソケットおよびカードにおいて、活線挿抜(ホットインサーション)対策の一例を示す図である。
図25は、本発明の実施の形態12によるソケットおよびカードにおいて、活線挿抜(ホットインサーション)対策の一例を示す図である。
本実施の形態12では、前記実施の形態11のSIMカード外形ソケットを例に説明するが、これに限定されることはなく、他の実施の形態についても適用可能である。
図25に示すように、SIMカード外形ソケット106m内に、機能拡張カードが挿入されたことを検出するスイッチ2501を設ける。そして、スイッチ2501からの制御信号2502により、SIM用セキュアマイコンチップ1901hが、SIMカード外形ソケット106mの電源のオン/オフ制御を行う。
図26は、本発明の実施の形態12によるソケットおよびカードにおいて、カード挿入を検出するスイッチの構成の一例を示す図であり、(a)はカードが挿入されていない時、(b)はカードが挿入された時を示す。
図26(a),(b)に示すように、SIMカード外形ソケット106mのカード挿入先端部にカードの到達を検出するスイッチ2501を設ける。機能拡張カード101hが、格納定位置まで挿入されると、カード挿入検出のスイッチ2501が押されて、スイッチ2501が導通する。
したがって、本実施の形態12のようなホットインサーション(活線挿抜)対策を施すことにより、電源投入時のカード挿抜による誤動作を防止することが可能になる。
(実施の形態13)
図27は、本発明の実施の形態13によるソケットおよびカードにおいて、活線挿抜(ホットインサーション)対策の別の一例を示す図である。
図27は、本発明の実施の形態13によるソケットおよびカードにおいて、活線挿抜(ホットインサーション)対策の別の一例を示す図である。
本実施の形態13では、前記実施の形態11のSIMカード外形ソケットを例に説明するが、これに限定されることはなく、他の実施の形態についても適用可能である。
図27に示すように、機能拡張カード101hの挿入を検出するため、検出用としてGNDに接続した端子を設ける。例えば、一例としてRFU1をGNDに割り当てる。SIM用セキュアマイコンチップ1901hはRFU1のレベルを監視することで機能拡張カード101hの挿入を検出でき、機能拡張カード101hへの電源供給を制御できる。
図28および図29は、本発明の実施の形態13によるソケットおよびカードにおいて、カード挿入検出機構の一例を示す図である。図29(a)はカードが完全に挿入された状態、図29(b)はカードが完全に挿入されていない状態を示す。
図28および図29に示すように、1つのカード端子104h(例えばGND)に対してソケット端子108m,108nを2つ設けることで、2つのソケット端子108m,108n同士の導通を検出して、機能拡張カード101hの挿入を検出する。正しい位置に機能拡張カード101hが挿入されると、ソケット端子108mとソケット端子108nが導通し、機能拡張カード101hの挿入を検出できる。
したがって、本実施の形態13のようなホットインサーション(活線挿抜)対策を施すことにより、電源投入時のカード挿抜による誤動作を防止することが可能になる。
(実施の形態14)
前記実施の形態10及び11において、NFCチップを内蔵した機能拡張カードをSIM外形ソケットに挿入することにより、NFC機能を拡張できることを説明した。ここでは、携帯電話等の外部装置にソケットを挿入して、NFC機能を実現する方法について説明する。
前記実施の形態10及び11において、NFCチップを内蔵した機能拡張カードをSIM外形ソケットに挿入することにより、NFC機能を拡張できることを説明した。ここでは、携帯電話等の外部装置にソケットを挿入して、NFC機能を実現する方法について説明する。
図30及び図31は、本発明の実施の形態14によるソケットおよびカードにおいて、半導体装置(SIMカード外形ソケット106nと機能拡張カード101n)を外部装置に組み込んで(挿入して)、NFC機能を実現する方法を示すブロック図である。
ここでの外部装置3002は、例えば携帯電話やその他携帯電子機器のことをいう。外部装置3002はSIMカード外形ソケット106nを挿入する領域を有し、他の外部装置と通信するための非接触カード用RF部を有する。
図30(a)は外部装置3002とSIMカード外形ソケット106nの接続にISO端子のI/O端子(C7)を用いてNFC機能を実現する例である。
図30(b)は外部装置3002とSIMカード外形ソケット106nの接続にISO端子のSWP端子(C6)を用いてNFC機能を実現する例である。
図31(a)は外部装置3002とSIMカード外形ソケット106nの接続にISO端子のUSB端子(C4とC8)を用いてNFC機能を実現する例である。
図31(b)は外部装置3002とSIMカード外形ソケット106nの接続にISO端子のSWP端子(C6)とISO端子とは別に設けられたRFU1端子、RFU2端子を用いてNFC機能を実現する例である。
図30の(a)に示すように、SIMカード外形ソケット106nはSIM用セキュアマイコンチップ1901nと、ISO端子を有する。
SIMカード外形ソケット106nは外部装置3002に組み込まれる(挿入される)ことで、外部装置3002に搭載された通常のベースバンドのRF部およびベースバンド用のアンテナを介して無線通信が可能となる。
この際、SIMカード外形ソケット106nに設けられた外部接続用端子であるISO端子を介して、外部装置3002と接続されている。
また、このソケットにNFC機能を有するNFCチップを内蔵した機能拡張カード101nが挿入されて半導体装置を構成している。
ソケットに機能拡張カード101nが挿入されていることで、NFCチップは、SIM用セキュアマイコンチップ1901nに接続され、そのSIM用セキュアマイコン1901nはISO端子のI/O端子(C7)に接続されている。
また、外部装置3002は他の外部装置と通信するための非接触カード用RF部とそのRF部に接続するホストMPUを有する。このホストMPUとI/O端子とは、ソケットが外部装置に挿入されることでソケットのISO端子を介して接続される。これにより、NFCチップと非接触カード用RF部が接続される。
NFCチップが他の外部装置に信号を送信する場合には、SIM用セキュアマイコンチップ1901nがNFCチップの信号をISO7816上でサポートするNFC制御コマンドに変換する。SIM用セキュアマイコンチップ1901nが、そのNFC制御コマンドを全体コマンドの中に追加し、I/O端子と外部装置3002のホストMPUを介して非接触カード用RF部に送る。非接触カード用RF部から非接触用アンテナを介して、信号が無線通信される。
これによりNFC機能を実現できる。なお、他の外部装置から信号を受信する場合には、前記送信の場合と逆の処理となる。
この図30(a)の場合は、データの送受信を行うのに、NFC制御コマンドを用いることで既存のI/Oライン(ソケットのISO端子と外部装置の接続ライン)が使用可能となり、新たな配線を必要としないため、回路が複雑にならないという効果がある。
次に図30の(b)について説明する。図30の(b)の(a)との違いの概略は以下である。
機能拡張カード101nに内蔵されているNFCチップは、SIM用セキュアマイコン1901nを介さずISO端子のSWP端子(C6)と接続されている。
NFCチップが他の外部装置に信号を送信する場合には、NFCチップが信号をSWP端子を介して非接触カード用RF部に送ることでNFC機能を実現できる。
なお、他の外部装置から信号を受信する場合には、前記送信の場合と逆の処理となる。(b)の場合は、例えばSIM用セキュアマイコンチップ1901nが、SWP端子機能をもたない(適合しない)時でも、機能拡張カードに内蔵されるNFCチップがSWP端子との送受信機能を持つことで実現できる。
つまりSIM用セキュアマイコンチップ1901nが、SWP端子を介した信号の送受が出来ない場合でもNFC信号の送受が可能となる。
次に図31の(a)について説明する。図31(a)の図30(a)との違いは以下である。
機能拡張カード101nに内蔵されているNFCチップは、SIM用セキュアマイコン1901nを介さずISO端子のUSB端子(C4とC8)と接続されている。
NFCチップが他の外部装置に信号を送信する場合には、NFCチップが信号をUSB端子と外部装置の変換I/Fを介して非接触カード用RF部に送ることでNFC機能を実現できる。
なお、他の外部装置から信号を受信する場合には、前記送信の場合と逆の処理となる。図31(a)の場合は、USB規格に基づいてデータの送受信が可能になるという効果がある。
次に図31の(b)について説明する。図31(b)の図30(a)との違いは以下である。
機能拡張カード101nに内蔵されているNFCチップは、SIM用セキュアマイコン1901nを介さずISO端子のSWP端子(C6)と接続されている。さらに、NFCチップはISO端子とは別のRFU1端子3004、RFU2端子3003にも接続されている。
なお、この場合、ソケットに外部装置と接続するための、RFU1端子、RFU2端子を設ける必要がある。RFU1端子とRFU2端子は、図3のISO端子112と面取り部を有する短辺との間に挟まれるように設けてもよいし、ISO端子と両短辺の間に挟まれるように設けてもよい。
NFCチップが他の外部装置に信号を送信する場合には、NFCチップが信号をSWP端子、RFU1端子、RFU2端子を介して非接触カード用RF部に送ることでNFC機能を実現できる。
なお、他の外部装置から信号を受信する場合には、前記送信の場合と逆の処理となる。図31(b)の場合は、コマンド、データ、クロックといった信号を夫々組み合わせて、データを送受信できるという効果がある。
例えば、各端子をそれぞれ、コマンド用、データ用、クロック用に割り振っても良いし、1つの端子を送信用、もう1つの端子を受信用としても良い。
また、データを送受信する時は、SWP端子、RFU1端子、RFU2端子の夫々に接続された3本の配線全てを用いてもよいし、3本中いずれかの2本で行ってもよい。
以上のように、NFCチップを内蔵した機能拡張カードをSIMカード外形ソケットに挿入した半導体装置を外部装置に挿入することで、その他の外部装置と通信できるようになる。
実施の形態14において図1に示す構造を採用した場合、機能拡張カードは、縁部102の両面に挿入方向に沿って、複数のカード端子104が配置される。
RFU1端子やRFU2端子を設けることで端子数が増加した場合、2つの辺にカード端子を配置できるので、端子が増加しても容易に配置できる。
そのため、端子数が増加した場合でもソケットとカードの接続が容易である。
半導体装置(SIMカード外形ソケット106nと機能拡張カード101n)への電源供給は、外部装置から供給する場合がある。この場合、SIMカード外形ソケット106nのISO端子より行う。電源電圧はVCC(C1)端子、接地電圧はVSS(C5)端子となる。図21に示すSIM用セキュアマイコンチップと機能拡張カードが、ISO端子に並列で接続されている場合、SIM用セキュアマイコンチップと機能拡張カードには夫々個別に電源が供給される。
また、図23に示す機能拡張カードがSIM用セキュアマイコンを介してISO端子と直列に接続されている場合、機能拡張カードへの電源供給はSIM用セキュアマイコンに制御される。この場合は、必要に応じてSIM用セキュアマイコンが機能拡張カードへ電源を供給したり、供給しないことで消費電力を節約することができる。
さらに半導体装置に電源を保有させることもできる。この場合は、機能拡張カードにバッテリやキャパシタを搭載し、半導体装置内の半導体チップやその他部品に電源供給する。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、実施の形態1~14をそれぞれ適宜組み合わせてもよい。また、各実施の形態の一部分のみを取り出し、適宜組み合わせてもよい。
本発明は、ICカード、電子機器等の製造業において利用可能である。
Claims (13)
- 対となる第1と第2の辺と、
この第1と第2の辺と直交する第3の辺を有するソケットであって、
前記第1と第2の辺の間に前記ソケットより外形寸法が小さいカードを前記第3の辺から挿入可能な領域を主面に有し、
前記第1と第2の辺の間に第3の辺から第1の辺に沿って設けられた第4の辺と、
前記第1と第2の辺の間に第3の辺から第2の辺に沿って設けられた第5の辺と、
前記第4の辺及び第5の辺夫々に沿って設けられた前記カードに接続される複数のソケット端子を有し、
前記ソケット端子は前記カードの縁部を挟むことが可能なように設けられており、
前記ソケットの主面に対向する裏面には外部装置と接続可能な外部接続端子を有し、
前記外部接続端子は前記ソケット端子と接続されているソケット。 - 請求項1記載のソケットにおいて、
前記ソケットの外形寸法は、SIMカードの外形寸法であって、
前記外部接続端子がISO端子であることを特徴とするソケット。 - 請求項2記載のソケットにおいて、
前記第1の辺と第4の辺に挟まれるように前記主面上に設けられた第1ガイド部と、
前記第2の辺と第5の辺に挟まれるように前記主面上に設けられた第2ガイド部と、
前記第1と第2ガイド部夫々に複数の開口部を有し、
前記開口部に前記ソケット端子が設けられていることを特徴とするソケット。 - 請求項1から3のいずれかに記載のソケットにおいて、
半導体チップが搭載されており、この半導体チップは前記ソケット端子若しくは前記外部接続端子と接続されていることを特徴とするソケット。 - 請求項4記載のソケットにおいて、
前記半導体チップはSIMに用いられるマイコンチップであることを特徴とするソケット。 - 請求項5項記載のソケットにおいて、
前記マイコンチップが内蔵されたパッケージを有し、
前記パッケージは、その主面と対向する裏面にパッケージ端子が設けられており、
前記ソケットは、前記パッケージを搭載するための凹部を有し、
前記凹部の底部にはコンタクト端子が設けられており、
前記パッケージ端子と前記コンタクト端子とが接続されていることを特徴とするソケット。 - 請求項6記載のソケットにおいて、
前記第4の辺と第5の辺に挟まれるようにISO端子は配列されており、
前記第5の辺よりも前記第4の辺に近いISO端子は前記第4の辺に沿って配列されている前記ソケット端子に接続されており、
前記第4の辺よりも前記第5の辺に近いISO端子は前記第5の辺に沿って配列されている前記ソケット端子に接続されていることを特徴とするソケット。 - 請求項1記載のソケットにおいて、
前記ソケットは、挿入される前記カードの挿入有無を検知することを特徴とするソケット。 - 外部装置と接続するための複数の外部接続端子と、
その外部接続端子との信号の送受によって第1のデータ処理を行うマイコンチップと、
前記マイコンチップからの信号を送信可能または前記マイコンチップに向けて信号を受信可能な複数のソケット端子と、を有するソケットと、
前記複数のソケット端子に接続される複数のカード端子と、
前記複数のカード端子を介して前記マイコンチップと信号の送受によって第2のデータ処理を行う半導体チップとを有し、外形寸法が前記ソケットに比べ小さく、前記ソケットに挿入されるカードとを備える半導体装置。 - 外部装置と接続するための複数の外部接続端子と、
その外部接続端子との信号の送受によって第1のデータ処理を行うマイコンチップと、
前記外部接続端子と接続される複数のソケット端子と、を有するソケットと、
前記複数のソケット端子に接続される複数のカード端子と、
前記カード端子との信号の送受によって、前記外部装置との信号に対し第2のデータ処理を行う半導体チップとを有し、ソケットよりも外形寸法が小さく、前記ソケットに挿入されて前記ソケット端子とカード端子が接続されるカードとを備える半導体装置。 - 請求項9若しくは10いずれかに記載の半導体装置において、
前記ソケットの外形寸法は、SIMカードの外形寸法であって、
前記外部接続端子はISO端子であって、
前記半導体チップはNFC機能を有するチップであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項11記載の半導体装置において、
前記ISO端子とは別の端子を有し、
その端子は前記NFC機能を有する半導体チップと接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項11記載の半導体装置において、
前記カードの縁部に前記カード端子が設けられ、
前記ソケット端子は前記カードの縁部を挟むことが可能なように設けられていることを特徴とする半導体装置。
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