CN1696972A - Ic卡组件 - Google Patents

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大泽贤治
大迫润一郎
和田环
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Abstract

本发明实现了与SIM卡的兼容并适用于具有微型计算机和存储卡控制器的IC卡组件中的高速存储器存取。IC卡组件包括多个第一外部连接端子和多个第二外部连接端子，两者暴露于卡衬底的一个表面，与第一外部连接端子连接的微型计算机；与第二外部连接端子连接的存储器控制器；以及与存储器控制器连接的非易失性存储器。卡衬底的形状和第一外部连接端子的布图基于ETSI TS(欧洲电信标准化机构技术规范)102 221 V4.4.0(2001－10)的插入式UICC(通用集成电路卡)的标准或具有兼容性。第二外部连接端子安排在基于第一外部连接端子的标准的端子布图的最小范围之外。第一外部连接端子和第二外部连接端子分别包括相互电分离的信号端子。

Description

IC卡组件
相关申请的交叉参考
本申请要求于2004年5月11日提交的日本专利申请No.2004-140699的优先权，其内容通过参考并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种具有多功能的IC卡组件，它基于一种例如插入式UICC(通用集成电路卡)或USIM(通用用户身份模块)的标准或其他类似标准，或与这些标准具有兼容性。
背景技术
专利文件1描述了一种多功能存储卡，其中基于MMC卡(多媒体卡MultiMediaCard)或SD卡标准的卡衬底配备有SIM(用户身份模块)卡单元和存储卡单元。设置在卡衬底中的连接器端子按之字形安排成两行，并且具有与MMC卡或SD卡的兼容性。顺便提及地是，MultiMediaCard是InfineonTechnologiesAG的商标。它也简写为“MMC”。
专利文件2描述了一种IC卡，其中在底卡上安装用于IC卡的微型计算机，并且在底卡的表面形成用于获得对微型计算机进行存取的多个接触端子，而且其中增加了闪存和用于获得对该闪存进行存取的多个接触端子。在该IC卡中，底卡等同于54mm×86mm×0.76mm的信用卡的尺寸。用于获得对IC卡微型计算机进行存取的接触端子满足基于ISO/IEC 7816-2的端子位置和功能的标准。用于获得对闪存进行存取的接触端子分别具有基于如同智能卡那样的存储卡的标准的尺寸和布图。
[专利文件1]国际专利公开号：01/84490，小册子
[专利文件2]日本未经审查专利公开号Hei 10(1998)-334205
发明内容
在本发明中，讨论了一种适用于移动通信系统的IC卡组件，该移动通信系统以基于例如插入式UICC或USIM的标准或其他类似标准或具有兼容性的第三代蜂窝电话为代表。这种类型的IC卡组件的目的是，即使在电话类型不同的情况下，也可以通过替换IC卡组件，取得并且使用电话号码和账户信息，就像这些电话使用共同的IC卡组件一样，并且试图将这种类型的IC卡组件用于所有第三代蜂窝电话。就像在ETSI(European Telecommunications StandardizationInstitute Technical Specification，欧洲电信标准化机构技术规范)102 221 V4.4.0(2001-10)中的插入式UICC标准中所描述的那样，这种类型的卡衬底按与SIM卡类似的方式设定为15mm×25mm×0.75mm。用于微型计算机的外部接口端子基于ISO/IEC7816-2，按照用于端子位置和功能的标准，以较大的布图安排在卡衬底的表面。本发明人特别讨论了使用这种类型的IC卡所实现的多功能，以应对一种情况，在这种情况下无需在微型计算机中再提供一个存储器模块，尽管芯片上非易失性存储器存储容量小，不足以存储电话目录数据和内容数据。总之，这种类型的IC卡组件具有存储器存储功能，例如存储卡功能。
然而，与微型计算机的接口满足基于ISO/IEC 7186-2的端子位置和功能的标准的事实，和具有存储卡功能的接口端子满足其功能固有的端子标准的事实使得两者难以兼容。这是因为由于卡衬底的尺寸很小，不能满足两个标准。由于在专利文件2所公开的技术中卡尺寸较大，所以能容易地满足两个标准。着眼于满足两个标准，可以通过在卡衬底的正面和反面侧上分离地安排用于两个标准的接口端子，减小用于其中一个标准的各接口端子的尺寸，并改变用于其中一个标准的接口端子的阵列，来应对这种情况。然而重要的是在充分考虑其利害和优点/缺点的情况下决定以上方案。
本发明的一个目的是提供一种具有微型计算机的接口功能和存储器接口功能的多功能的IC卡组件，其实现了与SIM卡的兼容，通过微型计算机的数据处理实现了高可靠性，适应于高速存储器的存取，并适应于存储器接口功能的多样化。
从本说明书的描述和附图，本发明的以上和其他目的及新颖的特点将变得显而易见。
本申请公开的本发明的代表性发明的概要将简短说明如下：
按照本发明的IC卡组件包括：[a]多个第一外部连接端子(11)和多个第二外部连接端子(12)，两者暴露于卡衬底的一个表面；与第一外部连接端子连接的微型计算机；与第二外部连接端子连接的存储器控制器；以及与存储器控制器连接的非易失性存储器。[b]卡衬底的形状和第一外部连接端子的布图基于ETSI TS(欧洲电信标准化机构技术规范)102 221 V4.4.0(2001-10)的插入式UICC(通用集成电路卡)的标准或具有兼容性。[c]第二外部连接端子安排在基于第一外部连接端子的标准的端子布图的最小范围之外。[d]第一外部连接端子和第二外部连接端子分别包括相互电分离的信号端子。
按照以上[a]，因为在存储卡的一个表面形成在微型计算机与存储器控制器之间作为外部接口的第一和第二外部连接端子，所以不必通过复杂的多层布线板来形成卡衬底。因而，使卡衬底成本的增加保持较低水平。当在卡衬底的正面和反面侧形成分别满足标准的端子时，其成本增加。按照上述[b]，因为微型计算机的接口端子具有与SIM卡类似的布置和尺寸，所以容易与SIM卡兼容。因为微型计算机的接口端子不针对SIM卡的标准按比例缩小，所以根据接口端子的接触条件，可以实现微型计算机的数据处理的高可靠性。这是因为有一种担心，如果接口端子的区域减小，那么接触条件降级。按照以上[c]，保证第二外部连接端子与SIM卡的卡插座的端子不接触。在这方面，能保证与SIM卡的兼容性。以上标准限定各个第一外部连接端子的最小区域。按照该标准，必须使卡插座的端子能够具有这样的布图，以便它们可与最小区域之内的卡端子接触。即使在以上点[d]，也能保证与SIM卡的兼容性。如果第一外部连接端子和第二外部连接端子的信号端子相互电分离，那么可以完全消除这样担心，即存储器控制器对一种例如蜂窝电话的终端会施加不利影响，这种终端仅能够适应无存储器接口功能的SIM卡。按照以上[a]、[b]和[c]，第二外部连接端子估计会针对存储卡的标准减小或按比例缩小。如果考虑将微型计算机用于安全处理，根据如上所述的处理的可靠性，必须令微型计算机满足满意的接触条件。然而，在存储器存取的情况下，通过结合利用由ECC或其他类似方法执行的错误校正、重试存取等，也能实现足够的数据存储功能。考虑以上比较，建议针对对应的存储卡标准，减小或按比例缩小作为存储器控制器的外部接口的第二外部连接端子，因为这可以使并行存取数据位的数目增加，以让出空间能够实现高速存取或其他类似处理。
卡衬底可以分离地形成在卡内，该卡衬底具有基于ISO/IEC7816-1的ID-1型卡标准的外部形状。
卡衬底的形状及第一外部连接端子的布图和功能也能领会为基于GSM 11.11标准或具有兼容性。
在本发明的一个具体形式中，如果注意与SIM卡的兼容性，可以令微型计算机保存实现SIM功能的程序。微型计算机可以具有实现USIM功能的程序。可选择地，微型计算机可以具有实现插入式UICC功能的程序。
在本发明的另一个具体形式中，微型计算机可以通过ISO/IEC15408的评定/认证代理来进行认证。
在本发明的又一个具体形式中，存储器控制器可以具有基于预定存储卡标准例如MMC标准或SD卡标准，或具有兼容性的存储卡接口功能。
在本发明的又一个具体形式中，第一外部连接端子包括电源端子、接地端子、复位端子、时钟端子和输入/输出端子。第二外部连接端子包括电源端子、接地端子、时钟端子、命令端子和1位的数据端子或多位的多个数据端子。第二外部连接端子分别被设置为小于第一外部连接端子。
当微型计算机具有非接触接口部分时，非接触接口部分与被限定作为第一外部连接端子的保留端子的端子连接，并且可以用于无线通信的天线端子。可选择地，非接触接口部分与第二外部连接端子的预定端子连接，并且可以用于天线端子。
在本发明的又一个具体形式中，构成非易失性存储器的半导体芯片具有以下的布图，在该布图中将半导体芯片叠加在第一外部连接端子的上方或第一外部连接端子和第二外部连接端子的上方。已经估计出卡衬底很小，则非易失性存储器的存储容量变得相对大，并且芯片的尺寸变大。
在本发明的又一个方面，存储器控制器具有微型计算机接口电路，它响应于预定存储卡命令，向微型计算机发出操作命令，并且接收与该操作命令相对应的响应。此时，电路衬底还可包括与微型计算机接口电路相连接的第三外部连接端子(16)。第一外部连接端子和第三外部连接端子在一个卡槽之内相互连接。此外，第二外部连接端子与存储卡主机连接。因此，可以选择IC卡组件，使其为能够作为外部接口的存储卡或其他类似卡，其按照存储卡接口规格进行设置。如果第三外部连接端子在卡槽之内保持浮动，那么主机能够经由第一外部连接端子作为与微型计算机的接口，并且经由第一外部连接端子实现存储卡接口。
按照本发明的另一个方面的便携式终端设备，具有前述IC卡组件，该IC卡组件可拆卸地安装在便携式终端设备上，便携式终端设备包括：分别与第一外部连接端子接触的第一接口端子；分别与第二外部连接端子接触的第二接口端子；以及与第一和第二接口端子连接的数据处理器。如果假定是蜂窝电话，则设有与数据处理器连接的高频部分。数据处理器执行基带处理或其他类似处理。
本申请公开的本发明的代表发明所获得的有利效果将简短地说明如下：
具有微型计算机的接口功能和存储器接口功能的多功能的IC卡组件，实现了与SIM卡的兼容，通过微型计算机的数据处理实现了高可靠性，适应于高速存储器的存取，确保具有大规模的存储器或程序存储区域并适应于存储器接口功能的多样化。
附图说明
图1是说明一种情况的俯视图，在这种情况下将按照本发明的IC卡组件可分离地结合到ID-1型卡中；
图2是更详细地表示IC卡组件的外观的俯视图；
图3是说明IC卡组件的各个电路元件与外部连接端子之间连接的配置方块图；
图4是用于描述所选取部分的图，该部分指示在插入式UICC标准之下的卡衬底的形状和第一外部连接端子的布图的标准化内容；
图5是表示其中存在SIM卡的连接器触点C1到C8的区域的说明图；
图6是画出在ID-000型卡反向插入和正常插入滑动插入型卡插座中的两种状态下，存在连接器触点的区域的说明图；
图7是表示考虑了使用针对图6的推拉型卡插座所必须的行程d的时候，其中存在连接器触点的区域的说明图；
图8是画出其中在Z3区域内按一行安排十个第二外部连接端子12的例子的说明图；
图9是表示其中在Z3区域内按两行安排二十个第二外部连接端子的例子的说明图；
图10是画出配备有用于非接触接口的RF部分的微型计算机的例子的方块图；
图11是沿图2的直线XI-XI所取的横截面图；
图12是表示COB组件的俯视图；
图13是表示COB组件与卡衬底相结合的部分的俯视图；
图14是沿图13的直线XIV-XIV所取的横截面图；
图15是表示从芯片安装表面侧所见的COB组件的芯片包装形式的第一例子的俯视图；
图16是图15的垂直横截面图；
图17是表示从芯片安装表面侧所见的COB组件的芯片包装形式的第二例子的俯视图；
图18是图17的垂直横截面图；
图19是表示从芯片安装表面侧所见的COB组件的芯片包装形式的第三例子的俯视图；
图20是图19的垂直横截面图；
图21是说明其中实现了MC-EX功能的IC卡组件的方块图；
图22是表示第三外部连接端子的布图例子的说明图；和
图23是表示安装了IC卡组件的蜂窝电话的方块图。
具体实施方式
《IC卡组件的端子布图》
图1说明按照本发明的IC卡组件的外观。虽然不作为特别的限制，该IC卡组件1具有基于ISO/IEC 7816-1的ID-1型卡标准的外部形状，或在具有兼容性的ID卡2之内可分离地形成。标号3指示冲切部分，以及标号4指示半切部分。IC卡组件1可从半切部分4分离。IC卡组件1配置为用于第三代蜂窝电话的IC卡。基于SIM卡配置的插入式UICC卡或其他类似卡在功能上得到进一步扩展，SIM卡广泛用于基于GSM标准的蜂窝电话。该标准等同于应用并扩展到蜂窝电话上的一个标准，例如3G、W-CDMA、CDMA2001X等。该IC卡组件还被配置为一个考虑到确保与SIM卡兼容甚至向后兼容的IC卡。
图2更详细地表示IC卡组件的外观。例如，通过将IC卡组件安装在基于GSM标准的蜂窝电话的SIM卡的卡槽中，来使用IC卡组件1。如图3的方块图所说明(图1未示出)，IC卡组件1包括微型计算机(MCU)13；闪存(FLASH)15，指示电可重编程非易失性存储器的一个例子；和与闪存15连接的存储卡控制器(CNT)14，它们全部安排在卡衬底10上。从卡衬底10的一个表面暴露出多个第一外部连接端子(ITFc)11，与它们所对应的微型计算机13的接口端子连接；以及多个第二外部连接端子(ITFm)，与它们所对应的存储卡控制器14的接口端子连接。
卡衬底10的形状及第一外部连接端子11的布图和功能具有与GSM11.11标准的兼容性。本GSM11.11标准等同于基于ETSI TS 102221 V.4.4.0(2001-10)的插入式UICC标准的卡衬底的形状和第一外部连接端子的布图。图4提取基于插入式UICC标准的卡衬底的形状和基于第一外部连接端子布图的标准化内容。单位用mm表示。端子位置基于从卡的端部所见的最大距离和最小距离来限定。虽然图中未示出厚度，但是它限定为平均值0.76mm，最小值为0.68mm，且最大值为0.84mm。如图4显而易见，本标准针对每个第一外部连接端子11限定最小区域。按照本标准，必须使卡插座的端子能够具有这样布图，以便它们可与最小区域之内的卡的第一外部连接端子11接触。第二外部连接端子12基于第一外部连接端子11的标准，安排在端子布图的最小范围之外。因而保证第二外部连接端子12与SIM卡的卡插座的端子不接触。
基于GSM11.11标准或插入式UICC标准的IC卡组件也称为针对ID-1型卡的ID-000型卡。甚至在NDS公司的文件“IRD InterfaceSpecifications For Use With NDS Smart Card”(July 4，1999)中，已经描述了ID-000型IC卡应该满足的物理特性和电气特性。
第一外部连接端子11包括电源端子(Vcc)、接地端子(GND)、复位端子(RST)、时钟端子(CLK)和输入/输出端子(I/O)。其他端子配置为非标准的保留端子。安排在ID卡2上的第一外部连接端子11的布图和功能甚至基于ISO/IEC 7816-2标准。如果换个角度，那么卡衬底10上的第一外部连接端子11的布图和功能也能被认为与GSM11.11标准兼容。
在图2中，可以按照存储卡控制器14支持的存储卡接口规格来确定第二外部连接端子12。下面考虑例如与HS-MMC(高速多媒体卡)标准兼容的存储卡控制器。在这种情况下，设有十个第二外部连接端子12。对其分配电源端子(Vcc)、接地端子(Vss)、时钟端子(CLK)、命令端子(CMD)、4位的数据端子(DAT0直至DAT3)的功能和用作附加功能端子的非接触接口天线端子(RFA和RFB)。天线与非接触接口天线端子(RFA和RFB)相连。第二外部连接端子12的功能不限于以上功能，而可以是除了非接触接口天线端子(RFA和RFB)外的总共八个端子。此外，其功能可以是包括1位数据端子的总共五个端子，或其他类似端子。与IC卡功能相比较，存储大容量数据的功能和高速输入/输出数据的功能要求作为存储卡的功能。在本实施例中，闪存15的数据容量大于EEPROM 23的数据容量，其中将构成存储卡功能的数据存储芯片所对应的闪存15和构成IC卡功能的电可重编程数据存储电路所对应的EEPROM 23相比较。与存储卡功能相关的最大数据传送速度大于与IC卡功能相关的最大数据传送速度。当试图实现如存储卡功能那样的高容量和快速数据传送时，优选地将第二外部连接端子中用于数据的输入/输出的端子数目设定为大于第一外部连接端子中用于数据的输入/输出的端子数目，并且将多个端子并行用于输入/输出数据。
第一外部连接端子11和第二外部连接端子12根据信号端子相互电分离。可以共同连接电源和/或接地。如果第一外部连接端子11和第二外部连接端子12的信号端子相互电分离，则可以完全消除这样的担心，即存储卡控制器会对仅能够适应具有无存储器接口功能的SIM卡的蜂窝电话施加不利影响。甚至在这方面有可能保证与SIM卡的向后兼容性。
利用从第一外部连接端子11的接地端子(GND)向存储卡控制器14和闪存15提供的接地电位(参考电位：Vss)，可以省略第二外部连接端子12的接地端子(GND)。
《第二外部连接端子的具体布图条件》
现在将描述关于第二外部连接端子12的布图条件的具体例子，以在SIM卡上执行功能扩展。ID-000型卡的卡插座侧上的连接器触点(触点)的位置由与ISO 7816或其他类似标准有关的标准设置的ID-000型卡来限定。这种标准与图4所示的标准相同。如图5所示，按照该标准，一个其中存在与第一外部连接端子11相对应的八个连接器触点C1直至C8的区域，应该在图5所示的这样的矩形阴影区域之内。L1和L2分别指示针对X轴方向的左边界限，R1和R2分别指示右边界限。W1直至W4分别指示沿Y轴方向延伸的宽度区域，其中存在连接器触点。
首先，考虑一种状态，该状态中将ID-000型卡反向插入其对应的滑动插入型卡插座中。以45°切去部分形成的卡部分被配置为沿卡的正常插入方向所见的卡末端。当将ID-000型卡反向插入卡插座时，由于卡的45°切割的限制，通过切去部分的约3mm长度，使卡不会插入过深。因而，如图6所示，表示出其中存在错误插入卡(CDrb)和正常插入卡(CDor)的连接器触点的区域，其中卡CDrb和CDor相互重叠。这里，用没有阴影的矩形表示其中存在错误插入卡CDrb的连接器触点的区域。
当滑动插入的卡插座是推拉式时，它带来这样的结构，即卡插座通过插入推动而夹持往卡，并且通过另一次推动而弹出卡。在这样的情况下，要求通过推动以超过滑动的行程(距离：d)。图7表示其中在针对图6考虑行程d时，存在连接器触点的区域。按照该图，沿X轴方向安排如第二外部连接端子12那样的扩展端子的区域，为图7中的Z1、Z2和Z3所示的区域。在SIM卡中，在NG所示的区域内设有许多接地端子GND。这是因为考虑到有这样的担心，即在不希望的短路发生之前就避免这样的短路，其中考虑到与SIM卡或其他类似卡的向后兼容性，建议将区域NG配置为扩展端子附加禁止区域。
图8表示一个例子，其中在Z3区域内按一行安排十个第二外部连接端子12。在图8中，将说明第一外部连接端子的图形的例子表示为这样一个例子，其中针对存在连接器触点C1直至C4的区域，通过在左侧取一个距离d的边缘，针对存在连接器触点C5直至C8的区域，通过在右侧取一个距离d的边缘，以及通过考虑位于连接器触点C1直至C4以及C5直至C8之间的附加禁止区域NG，决定第一外部连接端子的图形。
图9表示一个例子，其中在Z3区域内按两行安排二十个第二外部连接端子12。在本例中，位于卡内侧的第二行如图所示沿Y轴向下方向偏移，以有效地使用切去部分，从而得到布图边缘。
《IC卡组件的控制功能》
图3用方块图表示IC卡组件的各个电路元件与外部连接端子之间的连接形式或配置。微型计算机13是所谓的“IC卡微型计算机”。微型计算机13例如包括：中央处理单元(CPU)20；保存CPU 20的操作程序的掩模ROM 21；用作CPU 20的工作区或其他类似区域的RAM 22；和用于数据存储器或其他类似存储器的电可重编程EEPROM23等。CPU 20基本上这样配置，以便在掩模ROM 21中保存用于实现SIM(用户身份模块)功能的程序。SIM功能限定为控制功能，例如通信协议、用户认证处理或其他类似功能。关于它的详细情况，参考基于GSM 11.14和ETSI TS 101 267 V8.3.0(2000-08)的标准或其他类似标准。CPU 20还能够保存用于实现USIM功能的程序，或用于实现插入式UICC功能的程序，该功能适于第三代蜂窝电话。这些程序也具有控制功能，例如通信协议、用户认证处理或其他类似功能。然而，即使特别在电话类型不同的情况下，这些程序也支持能够通过替换IC卡组件而使用公共IC卡组件的通信协议。关于其详细情况，例如，参考基于ETSI TS 102 222 v4.4.0和ETSI TS 32102 V4.2.0的标准或其他类似标准。顺便提及的是，微型计算机不限于通过ISO/IEC 15408的评定/认证代理所认证的一台微型计算机。EEPROM 23不仅能用作数据存储区，而且能用作程序存储区。例如，存储与IC卡组件所包括的平台相对应的Java(注册商标：后面相同)虚拟机，从而能够进行由Java字节代码所描述的软件的转换和执行。
图10表示配备有用于非接触接口的RF部分的微型计算机的一个例子。该微型计算机13包括CPU 20；用作工作RAM的RAM(随机存取存储器)22；计时器24；EEPROM(电可擦除和可编程只读存储器)23；协处理器单元25；掩模ROM(只读存储器)21；系统控制逻辑电路26；输入/输出端口(I/O端口)27；数据总线28；地址总线29和RF部分30。
当向I/O端口27提供IC卡命令时，系统控制逻辑电路26对其解码，并且允许CPU 20执行为执行该命令所必需的处理程序。也就是，CPU 20按照从系统控制逻辑电路26指示的地址，获得对掩模ROM 21的存取，以取出指令。并且，CPU 20对所取出的指令解码，并基于解码的结果执行操作数读取和数据算术运算。协处理器单元25执行RSA，一种根据CPU 20的控制在椭圆曲线密码计算中的剩余计算处理。I/O端口27具有1位输入/输出端子I/O，并且在数据的输入/输出和外部中断信号的输入之间共享I/O端口27。I/O端口27与数据总线28耦合，在数据总线28上连接有CPU 20、RAM 22、计时器24、EEPROM 23和协处理器单元25或其他类似元件。系统控制逻辑电路26执行对微型计算机13的各操作方式的控制及其中断控制等。当按照复位信号RES指示进行复位操作时，从内部将微型计算机13初始化，以便CPU 20开始执行来自掩模ROM 21的程序的前导地址的指令。微型计算机13与时钟信号CLK同步地操作。
微型计算机13利用每个外部连接端子支持一个或两个接触接口作为与外部的接口，并使用天线支持非接触接口。RF部分30具有天线端子TML1和TML2，与它们所对应的外部天线连接。当由系统控制逻辑电路26经由内部总线选择非接触接口时，基于允许天线切割预定电磁波(例如，高频可变磁通量或微波)所产生的感应电动势，RF部分30产生操作电源。然后，基于对应于预定无线电波的频率所产生的感应电流，RF部分30产生内部时钟信号CLK和复位信号RES，再生出叠加在预定无线电波上的数据，并且以非接触形式从天线输入信息/向天线输出信息。在微型计算机13内部，经由非接触接口操作的RF部分30优选地可以由独立于CPU 20的小规模电路或其他类似电路构成，以操作经由接触接口操作的IC卡。关于RF部分30，其内部设有非接触卡操作所必需的电路，例如用于非接触卡的处理器、用于处理器的控制程序区和工作区的存储器，以及RF发射/接收和电源电路单元。因而，RF部分由独立的小规模电路构成，如处理器功能及其控制程序的情况那样。因此，例如，即使在无法经由接触端子获得电源供给的环境下，RF部分30也能够根据外部感应电动势容易地操作电路。RF部分30还能够经由内部数据总线28和地址总线29在非接触接口部分与接触接口部分之间执行数据的输入/输出。
RF部分30的天线端子TML1和TML2与它们所对应的IC卡组件1之内分配给第二外部连接端子12的非接触接口天线端子(RFA和RFB)连接。虽然图中未示出，第一外部连接端子11的专门保留端子可以分配给非接触接口天线端子(RFA和RFB)使用。
存储卡控制器14具有专门存储卡接口功能，和针对闪存15的存储器接口功能。例如，当存储卡控制器14对作为文件存储器的闪存15进行存取控制时，存储卡控制器14在卡主机所提供的存取命令指示了存取目标逻辑地址时，产生与该存取目标逻辑地址(逻辑扇区地址)相对应的物理地址，并且向闪存15发出按照闪存15的规格所设定的存储器存取命令，以对闪存15进行存取控制。
《IC卡组件的组装结构》
IC卡组件1按这样的方式配置，将COB(板上芯片)33组装或结合到图1和图2所示的卡衬底10中。图11表示沿图2的直线XI-XI所取的横截面图。通过将半导体裸芯片安装在组装板上，并且用密封或封装树脂模塑其表面，构成COB组件33。其详细情况将在后面描述。图12表示COB组件33的俯视图。图13以平面表示卡衬底10的COB组件33的组装或内置部分31。图14是沿图13的直线XIV-XIV所取的横截面图。COB组件33的内置部分31按这样的方式配置，在浅腔内形成深腔，并且在它的中间层次设有具有梯级的部分。半切部分4由V槽构成。如图11所示，用粘合剂ADH将COB组件33固定在内置部分31的深腔的底部31A和其浅腔的梯级部分31B上。
图15表示如从芯片安装表面侧所见的COB组件33的芯片包装形式的第一例。图16示意表示图15的垂直横截面。在相同图中，微型计算机13、存储卡控制器14和闪存15分别配置为分离的半导体裸芯片，并且按平放状态粘附和固定在组装板40上。在组装板40的一个表面(图15的背面)形成第一外部连接端子11和第二外部连接端子12的导电图形。这些第一外部连接端子11和第二外部连接端子12的形状在图15中用虚线指示。在组装板40的另一个表面(图15的表面)形成分别以典型形式表示的焊引线41、引线42、通孔43和焊盘44。通孔43将引线42与它们所对应的第一外部连接电极11或第二外部连接电极12连接。引线42与它们所对应的焊引线41连接。焊引线41通过焊线46与它们所对应的半导体裸芯片13、14和15的焊盘连接。引线42(GND)配置为在半导体芯片13、14和15之间共享的接地布线。焊盘44例如用于连接在存储卡控制器14与闪存15之间。在COB组件33的裸芯片13、14和15的安装表面侧用密封树脂47在它们的整个表面侧模塑。顺便提及的是，图15仅表示典型连接路线，与它们类似的连接路线在图中省略。
关于制造COB组件33的方法，也可以采用成批模塑方法。当采用成批模塑方法时，可以使组装板40的另一表面的整个表面成为覆盖有密封树脂的形状。在这样情况下，同样有效地按照密封树脂的形状改变内置部分31的形状。
连接各个半导体芯片的方法不限于这种经由焊线46使它们连接的情况。可以经由突起电极通过执行倒装焊接(flip-chip bonding)使它们连接。
图17表示如从芯片安装表面侧所见的COB组件33的芯片包装形式的第二例。图18示意性表示图17的垂直横截面。在相同图中，微型计算机13、存储卡控制器14和闪存15分别配置为分离的半导体裸芯片。闪存15粘附并且固定在组装板40上。微型计算机13和存储卡控制器14层叠在闪存15上方，并且粘附和固定在其上。在组装板40的一个表面(图17的背面)形成第一外部连接端子11和第二外部连接端子12的导电图形。在组装板40的另一表面(图17的表面)，形成分别以典型形式所示的焊接引线41、引线42、通孔43和焊盘44。通孔43将引线42与它们所对应的第一外部连接电极11或第二外部连接电极12连接。引线42与它们所对应的焊接引线41连接。焊接引线41通过焊线46与它们所对应的半导体裸芯片13、14和15的焊盘连接。引线42(GND)配置为在半导体芯片13、14和15之间共享的接地线。焊盘44例如用于连接在存储卡控制器14与闪存15之间。在图17中，焊盘44(RFA)和44(RFB)与它们所对应的分配给第二外部连接端子12中一些端子的非接触接口天线端子RFA和RFB连接。焊盘44(RFA)和44(RFB)与天线端子RFA和RFB之间的连接可以经由组装板40上未示出的布线、焊盘和焊线来实现。在COB组件33的裸芯片13、14和15的安装表面侧用密封树脂47在它们的整个表面上模塑。顺便提及地是，图17仅表示典型的连接路线，与它们类似的连接路线在图中省略。
当将非接触接口天线端子RFA和RFB分配给它们所对应的第一外部连接端子11的保留端子时，焊盘44(RFA)和44(RFB)可以与它们所对应的分配给第一外部连接端子11的保留端子的非接触接口天线端子RFA和RFB连接。在它们连接时，布线从焊盘44(RFA)和44(RFB)引出，并且可以经由通孔与它们所对应的非接触接口天线端子RFA和RFB连接。
图19表示如从芯片安装表面侧所见的COB组件的芯片包装形式的第三例。图20示意表示图19的垂直横截面。在相同图中，微型计算机13、存储卡控制器14和闪存15分别配置为分立的半导体裸芯片。层叠的两个闪存15、微型计算机13和存储卡控制器14分别粘附并且固定在组装板40上。比较图17，根据组装板40上的闪存15、微型计算机13和存储卡控制器14之间的布图的不同，焊接引线41、引线42、通孔43和焊盘44在形状、布图以及其他类似方面也不同。在图19中，焊盘44(RFA)和44(RFB)与它们所对应的分配给第二外部连接端子12中一些端子的非接触接口天线端子RFA和RFB连接。其他配置与图17类似。
按照上述的IC卡组件，能获得以下操作和有利效果。
[1]因为在存储卡1的一个表面形成在微型计算机13与存储卡控制器14之间作为外部接口的第一和第二外部连接端子11和12，所以不必通过复杂的多层布线板形成卡衬底10。因而可以降低卡衬底10的成本。当在卡衬底10的正面和反面形成分别满足标准的外部连接端子时，其成本增加。
[2]因为卡衬底10的形状和第一外部连接端子11的布图基于ETSI TS 102 221 V4.4.0(2001-10)的插入式UICC的标准或具有兼容性，所以微型计算机13的外部连接端子11具有与SIM卡类似的布置和尺寸，从而容易与广泛使用的SIM卡兼容。因为微型计算机13的外部连接端子11没有针对SIM卡的标准按比例缩小，所以根据接口端子的接触条件，微型计算机13的数据处理具有高可靠性。这是因为有一种担心，如果接口端子的区域减小，则接触条件变差。
[3]第二外部连接端子12基于第一外部连接端子11的标准，安排在端子布图的最小范围之外。因此保证了第二外部连接端子12与用于SIM卡的卡插座的端子不接触。在这方面，能保证与SIM卡的兼容性。以上标准限定了针对每个第一外部连接端子11的最小区域。按照该标准，必须使卡插座的端子能够具有这样布图：它们可与最小区域之内的卡端子接触。
[4]第一外部连接端子11和第二外部连接端子12根据信号端子相互电分离。即使在这方面，也能保证与SIM卡的兼容性。如果第一外部连接端子11和第二外部连接端子12的信号端子相互电分离，则可以使得以下的担心减为最小，即担心存储卡控制器14会对仅能够适应无存储器接口功能的SIM卡的终端，例如蜂窝电话施加不利影响。
[5]将第二外部连接端子12中用于数据输入/输出的端子数目设定为大于第一外部连接端子11中用于数据输入/输出的端子数目。因而，更容易将与存储卡功能有关的数据传送速度设定为大于与IC卡功能有关的数据传送速度。
[6]从以上所述，针对MMC的存储卡标准或其他类似标准，估计第二外部连接端子12会被减小。如果考虑将微型计算机13用于安全处理，必须根据如上所述的处理可靠性，令微型计算机13满足良好接触的条件。然而，在存储器存取的情况下，通过结合利用ECC或其他类似方式的误差校正、重试存取等，能实现所需的数据存储功能。下面给出了一种优先于上述方案的构思，即：针对所对应的存储卡标准，减小作为存储卡控制器14的外部接口的第二外部连接端子12是可行的，因为这可以使并行存取数据位的数目增加，从而能够实现高速存取或允许高速存取。
《MC-EX(移动商务扩展)功能的实现》
下面将描述一种结构，该结构根据安全功能得到扩展的存储卡，可以利用IC卡组件，该IC卡组件等同于SIM卡的功能扩展卡。这里所述的安全功能实现了例如伴随移动商务的认证和计费的安全处理。安全功能试图将用于IC卡的微型计算机安装在存储卡例如MMC上，作为安全控制器，并且借助于符合存储卡标准而设置的存储卡接口，作为与外部的接口。与存储卡有关的这些扩展功能一般称为MC-EX功能。
图21表示其中实现MC-EX功能的IC卡组件1EX。本IC卡组件1EX与以上IC卡组件1之间的不同点如下。首先，存储卡控制器14EX设有用于与微型计算机13接口的微型计算机接口电路(MCIF)，并且具有使用微型计算机13的安全处理功能。其次，卡衬底10具有与微型计算机接口电路连接的第三外部连接端子16。
微型计算机接口电路18响应于预定存储卡命令，向微型计算机13发出操作命令，并且接收与其命令相对应的响应。第一外部连接端子11和第三外部连接端子16通过位于卡槽之内的连接器和布线19相互连接。此外，第二外部连接端子12与存储卡主机连接。因此，IC卡组件1EX具有能够作为外部接口的存储卡例如MMC或其他类似卡的作用，外部接口按照存储卡接口规格设定。如果第三外部连接端子16在卡槽之内保持浮动，那么主机经由第一外部连接端子11能够作为与微型计算机13的接口，并且经由第二外部连接端子12实现存储卡接口，而且具有IC卡例如插入式UICC卡的作用。
关于IC卡组件1EX的结构，例如，能在其对应的闪存15中存储与微型计算机13所包括的平台相对应的Java虚拟机。
例如，当在闪存15中存储Java虚拟机时，通过使用Java虚拟机将Java字节代码所描述的软件转换成本机代码，然后执行本机代码。由Java虚拟机执行的结果以数据形式或指令命令形式，经由微型计算机接口电路18传送到微型计算机13，其中例如使用微型计算机13的安全功能，执行与移动商务的认证和计费相伴随的安全处理。
对以上例子不强加限制。在闪存15中存储传送给微型计算机13的用于产生数据或指令命令的软件，软件产生的数据或指令命令能经由微型计算机13向微型计算机接口电路18传送，该微型计算机接口电路18作为微型计算机13和存储卡控制器14EX之间的接口。通过在大规模或高容量闪存15中以该方式存储与微型计算机13一起使用的软件，就使得较容易存储较大规模的软件。这样的结构非常有效，因为当将IC卡组件1EX用于实现各种功能时，能提高所存储程序的容量的自由度。
在本实施例中，也能在一个半导体芯片上形成微型计算机13、存储卡控制器14EX和微型计算机接口电路18。着眼于经由微型计算机接口电路18提高数据传送速度，并且特别是保证数据的安全性，优选地可以在一个半导体芯片上形成这些电路。
本实施例已经描述了以下的结构，即，该结构通过位于卡槽之内的连接器和布线19使第一外部连接端子11与第三外部连接端子16连接，但是，第一外部连接端子11与第三外部连接端子16之间的连接形式不限于此。例如，当在一个半导体芯片上形成微型计算机13和微型计算机接口电路18时，通过在半导体芯片上形成的布线，能配置微型计算机13与微型计算机接口电路18之间的连接。在这种情况下，可以配置微型计算机13或存储卡控制器14EX或两者，以便与第一外部连接端子11连接，而不设置第三外部连接端子16。
本实施例也描述了以下的情况，即，通过按照存储卡的标准设定的存储卡接口，在与移动商务的认证和计费相伴随的安全处理中，实现与外部的接口，但是，本发明不限于本实施例。当然，也可以利用一个卡接口来作为在安全处理下与外部的接口。
第一外部连接端子11有电源端子VCC、复位信号输入端子RST、时钟输入端子CLK、接地端子GND和数据输入/输出I/O，第三外部连接端子16与它们相对应，并且配置为电源端子Vcc、复位信号输出端子RST、时钟输出端子CLK、接地端子GND和数据输入/输出I/O。
图22表示一个例子，说明第三外部连接端子16的布图。例如，Z3区域内的后面一行端子P1直至P8能配置为分别与C1直至C8相对应的第三外部连接端子16。此时，分别地，C1指示电源端子Vcc，C4指示保留端子，C5指示接地端子GND，以及C8指示保留端子。如果微型计算机13和存储卡控制器14EX的电源和接地在卡衬底10之内共连接，那么与它们相对应的端子P1和P5也能从第三外部连接端子16中省略。类似地，保留端子P4和P8也可以从第三外部连接端子16中省略。还可以将P1直至P4安排在Z1区域内，并且将P5直至P8布置在Z2区域内。通过按这样的方式将端子P1直至P8布置在与它们所对应的端子C1直至C8邻近的区域内，通过卡槽内的连接器和布线19容易地实现了P1直至P8与C1直至C8之间的连接配置。
现在将说明存储卡控制器14EX的命令处理功能的一个例子。除通过第二外部连接端子12的标准存储卡命令外(用于获得对闪存芯片的存取的命令)，存储卡控制器14EX还接收对IC卡存取的命令，和执行对IC卡的安全处理的命令。存储卡控制器14EX按照所接收的命令是否对应于标准存储卡命令或执行安全处理的命令，选择受控制的对象。在本例中，当接收标准存储卡命令时，存储卡控制器14EX对闪存15进行存取控制，并且向闪存15发出闪存命令，以执行数据的读/写或其他类似操作。另一方面，当接收对IC卡的命令和执行对IC卡的安全处理的命令时，存储卡控制器14EX向微型计算机13发出IC卡命令，以允许它执行指令处理和安全处理。
基于MMC的标准存储卡命令例如具有6字节的命令字段，其前面的1字节限定为命令代码(前面2位固定为“01”)，位于中间段的4字节限定为用于参数指定或其他类似目的的变元，以及最后1字节限定为CRC(循环冗余检查)。用于安全处理的命令由IC卡存取命令实现。具体描述是，当向MMC中的安全模式转换时发出CMD 6，并且在发出CMD 52之后，发送用于IC卡的命令，并且由CMD 12停止该命令的发送。这样，就通过存储卡控制器向IC卡发送命令。接收到命令的IC卡微型计算机执行安全处理，并且向存储卡控制器回送响应。发出CMD 52，以在存储卡接口接收响应。在接收到响应之后，按照CMD 12使读指令停止。可以按这样的方式从存储卡接口向IC卡执行命令的发送/接收。发送命令CMD 52和接收命令CMD 51通过例子表示出来。
图23表示安装有IC卡组件的蜂窝电话。蜂窝电话50例如具有微处理器(MPU)52，它控制整个系统；基带处理器(BB)53，它为了进行移动通信而执行基带处理例如调制和解调；高频部分(RFc1)54，它执行基于规定高频的发射/接收；和卡插座55。IC卡组件1或1EX可拆卸地安装在卡插座55上。卡插座55设有端子，这些端子与安装的IC卡组件1或1EX的外部连接端子接触。MPU 52被归类为IC卡组件1或1EX的卡主机。IC卡组件或1EX提供多功能，例如存储器处理功能、与电子商务或其他类似业务有关的高级安全处理功能、在公共交通中用于计费或其他类似业务的低级安全处理功能、用于对内容数据进行加密/解密的处理功能等。
虽然已经基于优选实施方式具体地描述了以上由本发明人实现的本发明，但是本发明不限于以上所指的实施方式。无需说明在不违反本发明构思的范围之内，能对其实现各种改变。
例如，安装在IC卡组件上的存储卡功能不限于MMC卡，也可以适用于具有其他规格的存储卡。第一、第二和第三外部连接端子的数目及它们的功能不限于以上所述，而可以进行适当的改变。在图22中，P1直至P8的端子不限于与存储卡控制器相关联使用的使用形式，也可以在添加并安装不同于连接在C1直至C8的微型计算机的IC卡微型计算机的时候，用作外部接口端子。此外，在安装其他存储卡控制器和闪存的时候，它们也可以用作接口端子。例如，提供一种存储卡功能，它满足MMC卡和存储棒卡两者的接口规格。微型计算机、存储卡控制器和闪存每个都不限于分立芯片。也可以由一个芯片配置微型计算机和存储卡控制器，由一个芯片配置存储卡控制器和闪存，以及由一个芯片配置整体。

Claims (18)

1.一种IC卡组件，包括：
多个第一外部连接端子和多个第二外部连接端子，两者暴露于卡衬底的一个表面；
与所述第一外部连接端子连接的微型计算机；
与所述第二外部连接端子连接的存储器控制器；以及
与所述存储器控制器连接的非易失性存储器，
其中所述卡衬底的形状和所述第一外部连接端子的布图基于ETSI TS(欧洲电信标准化机构技术规范)102221 V4.4.0(2001-10)的插入式UICC(通用集成电路卡)的标准或具有兼容性，
其中所述第二外部连接端子安排在基于所述第一外部连接端子的所述标准的所述端子布图的最小范围之外，以及
其中所述第一外部连接端子和所述第二外部连接端子分别包括相互电隔离的信号端子。
2.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述卡衬底基于ISO/IEC7816-1的ID-1型卡标准的外形，或在具有兼容性的卡之内分开地形成。
3.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机具有实现SIM(用户身份模块)功能的程序。
4.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机具有实现USIM(通用用户身份模块)功能的程序。
5.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机具有实现插入式UICC功能的程序。
6.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机通过ISO/IEC 15408的评定/认证代理来进行认证。
7.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述存储器控制器具有基于预定存储卡标准的存储卡接口功能。
8.按照权利要求1的IC卡组件，
其中所述第一外部连接端子包括电源端子、接地端子、复位端子、时钟端子和输入/输出端子，
其中所述第二外部连接端子包括电源端子、时钟端子、命令端子、1位的数据端子或多位的多个数据端子，以及
其中所述第二外部连接端子被分别设置为小于所述第一外部连接端子。
9.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机具有非接触接口部分，并且所述非接触接口部分与被限定作为所述第一外部连接端子中的保留端子的端子连接，并被配置为天线端子。
10.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机具有非接触接口部分，并且所述非接触接口部分与所述第二外部连接端子的预定端子连接，并被配置为天线端子。
11.按照权利要求1的IC卡组件，其中构成所述非易失性存储器的半导体芯片具有以下布图，在该布图中所述半导体芯片叠加在所述第一外部连接端子上方。
12.按照权利要求1的IC卡组件，
其中所述存储器控制器具有微型计算机接口电路，它响应预定存储卡命令，向所述微型计算机发出操作命令，并且接收与所述操作命令相对应的响应，以及
其中所述电路衬底还包括与所述微型计算机接口电路连接的第三外部连接端子。
13.一种便携式终端设备，具有按照权利要求1的IC卡组件，该IC卡组件可拆卸地安装在所述便携式终端设备上，所述便携式终端设备包括：
分别与所述第一外部连接端子接触的第一接口端子；
分别与所述第二外部连接端子接触的第二接口端子；以及
与所述第一和第二接口端子连接的数据处理器。
14.按照权利要求13的便携式终端设备，还包括与所述数据处理器连接的高频部分。
15.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述第二外部连接端子中用于所述数据输入/输出的所述端子数目大于所述第一外部连接端子中用于所述数据输入/输出的所述端子数目。
16.按照权利要求15的IC卡组件，其中所述第二外部连接端子中用于所述数据输入/输出的所述端子，分别小于所述第一外部连接端子中用于所述数据输入/输出的所述端子。
17.按照权利要求1的IC卡组件，其中所述微型计算机存储Java(注册商标)虚拟机。
18.一种IC卡组件，可用于基于GSM(全球移动通信系统)标准并且具有兼容性的蜂窝电话，包括：
多个第一外部连接端子和多个第二外部连接端子，两者暴露于卡衬底的一个表面；
与所述第一外部连接端子连接的微型计算机；
与所述第二外部连接端子连接的存储器控制器；以及
与所述存储器控制器连接的非易失性存储器，
其中所述卡衬底的形状及所述第一外部连接端子的布图和功能基于GSM 11.11标准或具有兼容性，
其中所述第二外部连接端子安排在基于所述第一外部连接端子的所述标准的所述端子布图的最大范围之外，以及
其中所述第一外部连接端子和所述第二外部连接端子分别包括相互电隔离的信号端子。
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