CN103473589B - 一种磁条形码芯片及其读取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁条形码芯片及其读取方法，该磁条形码芯片包括由N行M列永磁条和/或空位构成的二进制信息位以及位于二进制信息位周边的信息识别位，该信息识别位由永磁条标识构成，用来表征磁条形码芯片的位置和状态，永磁条和空位分别表征1和0或者0和1。阅读时，先用沿磁条形码芯片二进制信息位的行方向的强磁场来设置永磁条的磁化方向，然后采用多通道磁场梯度传感器、磁光显微镜、磁场显示器、扫描磁阻显微镜等磁条形码阅读器将磁条形码芯片上永磁条所产生的磁场分布信息分别转变成二进制信息位以及信息识别位，从而实现磁条形码芯片阅读结果的读取。本发明具有尺寸小、保密性强的特点。

Description

一种磁条形码芯片及其读取方法
技术领域
本发明涉及条形码技术领域，特别涉及一种磁条形码芯片及其读取方法。
背景技术
条形码技术主要用在物品表面或者其封装或包装的标签上。它包含了与物品自身特质相关的信息，如产地、种类、名称、价格等。传统条形码对应数字标识常采用一组平行线条来表示，其信息通过改变线条宽度和间距来实现，称为线性或者一维条形码信息系统。此外，条形码还发展成了二维条形码系统，其包括矩形、点、六边形以及其他的几何图案。这种类型的条形码可以通过特殊的光学扫描器，即条形码阅读器来进行识别。
条形码几何图案及其光学条形码阅读器的使用，存在如下问题：
1）条形码标签尺寸较大，一般在厘米级别，需要占用较大的空间；
2）条形码标签直观，可以通过记录等手段进行识别，无法实现保密要求；
3）光学阅读系统对于读取条形码时的空间环境清洁度要求较高，容易受到粉尘散射的干扰，此时则需要多次阅读。
发明内容
为了解决以上存在的问题，本发明提出了一种磁条形码芯片，利用微电子光刻技术在晶圆上制作永磁条和/或空位构成的阵列，其中，永磁条和空位分别表示1和0或者0和1，采用磁条形码芯片阅读器将永磁条和/或空位构成的阵列所产生的空间磁场分布特征转变成二进制信息，从而实现芯片信息读取。通过光刻技术的运用，以及高灵敏度磁场传感器的运用，从而使得磁条形码芯片的尺寸大为缩小，并且可以直接镶嵌到物品上，从而可以实现芯片的保密功能。
本发明所提供的一种磁条形码芯片，包括二进制信息位以及信息识别位；所述二进制信息识别位为由永磁条和/或空位构成的N行M列阵列，M、N均为大于1的整数，所述永磁条和空位分别表示1和0或者0和1；所述信息识别位由永磁条标识构成，用于表征磁条形码芯片的位置和状态信息；所述信息识别位位于所述二进制信息位的周边区域。
优选地，所述的磁条形码芯片利用微电子光刻技术在晶圆上制作而成。
优选地，所述磁条形码芯片的位置和状态包含以下参数数值：二进制信息位的起始位置、行方向、行间距、行数、列方向、列间距、列数。
优选地，所述永磁条标识通过永磁条的位置、取向、数量、尺寸、间距以及排列图案来进行表征所述磁条形码芯片的位置和状态。
优选地，所述永磁条是由永磁材料构成的具有单层或多层结构的薄膜。
进一步地，所述永磁材料为CoPt 或CoCrPt。
优选地，所述二进制信息位上的所有的永磁条或空位均为矩形图案并具有相同的长度和相同的宽度，所述的阵列具有相同的列间距和行间距。
进一步地，所述二进制信息位中的永磁条或空位的宽度为10-500 um，长度为10-1000 um，所述的阵列的列间距为10-2000 um，行间距为10-2500 um。
优选地，所述磁条形码芯片，可以固定在珠宝、珠宝的底座或价码标签上。
本发明还提供了一种磁条形码芯片的读取方法，即在阅读磁条形码芯片时，先将所述磁条形码芯片放置于强磁场中进行磁场设置，然后采用磁条形码芯片阅读器对其进行阅读，从而将磁条形码芯片上二进制信息位所对应的永磁条或空位以及信息识别位的永磁条标识所产生的的磁场信息分别转变成二进制以及磁条形码芯片的位置和状态的信息，从而实现对磁条形码芯片的读取。
优选地，所述用于设置磁条形码芯片的强磁场的场强为3-4 KOe，磁场方向为沿二进制信息位的行方向。
优选地，所述磁条形码芯片阅读器为多通道磁场梯度传感器、磁光显微镜、磁场显示器、扫描磁阻显微镜中的一种。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为包含一行和一列永磁条标识构成的信息识别位的磁条形码芯片示意图。
图2 为二进制信息位中永磁条/空位的分布信息及其二进制信息图。
图3 为晶圆上的曝光单元阵列排布及其位置编号示意图。
图4 为晶圆上的曝光单元内切片阵列排布及其位置编号示意图。
图5 为某一晶圆的曝光单元内切片位置编号的磁条形码芯片排布示意图。
图6 为磁条形码芯片的磁场设置图。
图7 为磁条形码芯片所对应二进制信息位中永磁条/空位样式及其二进制编号示意图。
图8 为磁条形码芯片所对应二进制信息位中永磁条/空位样式在磁场设置后的磁力线分布图。
图9 为磁条形码芯片所对应二进制信息位永磁条/空位样式在磁场设置后磁场沿行方向的分布图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例一
图1为磁条形码芯片的结构示意图。磁条形码芯片包含由永磁条和/或空位3构成的N（N>1且为整数）行M（M>1且为整数）列的二进制信息位2，以及由永磁条标识4构成的信息识别位1，其表征磁条形码芯片的位置和状态，其中信息识别位1位于二进制信息位2的周边区域。
在二进制信息位2中，永磁条和空位分别表示1和0或者0和1，从而可以得到N*M的二进制阵列，其信息存储量可以达到2^（N*M）。
在信息识别位1中的永磁体标识4，表征磁条码芯片的位置和状态的信息，包括二进制信息位2的起始位置、行数、行间距、行方向、列数、列间距、列方向等参数数值。二进制信息位2的位置和状态信息通过永磁条标识4中永磁条的尺寸、排列取向、数量、间距、相对位置以及图案来表示。
如图1中所示，永磁条标识4由位于磁条形码芯片上方的一行永磁条和左方的一列永磁条组成，其中，行、列永磁条分别包括8个和4个永磁条，永磁条标识4中永磁条可以为矩形、三角形、圆形以及多边形，还可以为数字、符号，但不限于以上形状，并且永磁条标识4中永磁条尺寸不同于二进制信息位2中永磁条3的尺寸。由上述形式的永磁条标识4可以得到如下信息：二进制信息位2的起始位为信息识别位1中的永磁条行的第一列和永磁条列的第一行交叉形成的坐标位置处，其行方向为沿着信息识别位1的行方向，列方向为沿着信息识别位1的列方向，二进制信息位2的行间距、行数与信息识别位的列间距、列数一致，而列间距、列数与信息识别位的行间距、行数一致。因此即使在二进制信息位2中全部为空位的情况下，也能够根据信息识别位1的永磁条标识4排列的位置和状态识别信息来确定二进制信息位2中的0的行数和列数。
此外，还可以通过其他方式，比如将信息识别位1中的永磁条排列成一定的图案，通过预定义的编码或者一定算法的方法，间接的来确定二进制信息位2起始位置、行方向、行间距、行数、列间距、列方向、列数等基本信息。
上述实施例一中，二进制信息位2上的所有的永磁条或空位均为矩形图案并具有相同的长度和相同的宽度，而阵列具有相同的列间距和行间距。例如二进制信息位中的永磁条或空位的宽度为10-500 um，长度为10-1000 um，所述的阵列的列间距为10-2000 um，行间距为10-2500 um。永磁条标识4中的永磁条的尺寸略大于二进制信息位中的永磁条或空位的尺寸。
该磁条形码芯片可以通过微电子光刻技术在晶圆上制作而成，并且可以直接镶嵌到物品上。通过光刻技术的运用，以及高灵敏度磁场传感器的运用，从而使得上述磁条形码芯片尺寸大为缩小，从而可以实现芯片的保密功能。
实施例二
图2为磁条形码芯片上信息识别位2中不同的永磁条/空位阵列及其对应的编码示意图，其中N=4，M=8，每个磁条形码芯片表征32位二进制阵列，通过将每个位置放置永磁条或者空位来实现1或者0，可以得到232种不同的数据存储量。
实施例三
图3-5为磁条形码芯片在6英寸晶圆上的曝光单元内切片单元位置编号上应用的一个方案。首先晶圆编号可以采用光刻机在晶圆上标记日期来表示。日期转换成16位二进制格式。
例如：日期2013-05-28对应计算机存储的十进制数为41422，表示成16位二进制为1010000111001110；
日期2014-05-31对应的计算机存储的十进制数为41790，对应的二进制数为：1010001100111110；
日期2016-02-29对应的计算机存储的十进制数为42429，对应的二进制数为：1010010110111101。
图3为晶圆10上所对应的各曝光单元6的编码信息。晶圆10以缺口7朝正下方进行定位，在包括晶圆边缘3-5 mm的隔离区域5以内共分成16行16列的矩形方框阵列，每个方框即为曝光单元6，其尺寸为8mm×8mm。在除去隔离区域5以外的晶圆有效区域内总共得到124个有效曝光单元，曝光单元的编号采用对应行-列序号进行，例如对于位于有效区域之外的第一行第一列，可以表示为01-01，采用二进制表示为00010001。因此，在通过日期来标记晶圆的基础上，再通过上述8位二进制格式来标记各个曝光单元6。
最后，每个曝光单元6内的切片单元8的编码如图4所示，共包含8行8列阵列式的矩形方框切片单元，每一个切片单元的编号可以表示为其所在行和列的坐标。图中共有64个切片单元，则切片单元编号可以表示为行-列编号，如第8行第8列，可以表示为08-08，采用二进制表示为10001000。因此，在标记晶圆日期以及曝光单元6的基础上，再通过8位二进制格式来标记各个切片单元8。
这样，某一晶圆上所对应的任意一个曝光单元6中的切片单元8的编码均可以采用 32位二进制代码表示如下：
日期编码（16位）+曝光单元编码（8位）+切片单元编码（8位）。
例如对应2013年5月28日的晶圆上第9行8列的曝光单元6内的第4行第4列的切片单元8的32位二进制编码信息如下：
10100001
11001110
10011000
01000100
则对应的磁条形码芯片上二进制信息位2的永磁条/空位图案如图5所示。
图6为磁条形码芯片上永磁条磁化方向的设置示意图。在阅读上述各实施例中的磁条形码芯片时，需将磁条形码芯片放置于强磁场中，磁条形码芯片的二进制信息位2中的行与强磁场的磁场方向一致，且磁场大于3 KOe，优选地，磁场场强为3-4 KOe。
图7为磁条形码芯片信息识别位某一行永磁条/空位排布图案，其中永磁条表示1，空位表示0。
图8为图7所对应磁条形码信息识别位某一行图案经磁场设置后所产生的磁力线分布图，从图8中可以看出，图7中永磁条所对应的位置处具有高的磁力线密度，而空位所对应的位置附近，磁力线密度非常稀疏。
图9为图7所对应磁条形码信息识别位某一行图案经磁场设置后在永磁条表面所产生的沿永磁条行方向的磁场分量分布图。可以看出，在永磁条对应1的位置附近，磁场强度较大，并且一致性好；而在空位对应0的位置附近，磁场强度较小，接近0。因此，可以利用磁场探测装置借助于磁条形码芯片上的永磁条/空位所对应磁场幅度的分布特征来实现磁条形码芯片阅读结果的读取。
常见的磁条形码芯片阅读器有磁光显微镜、磁场显示器、扫描磁阻显微镜，多通道梯度磁场传感器等，它们可以直接将磁条/空位磁场分布信息转变成1/0数字信号进行阅读。
此外，如果条形码芯片没有封装，则可以采用光学显微镜直接对条形码芯片上永磁条/空位信息进行观察，并转变成1/0二进制信息。
这种条形码芯片可以用不同的固定方法置于各种物品上， 便于物品的分类和真实性的确认。例如，镶嵌在珠宝、其底座或价码标签上，以识别真实来源和价格。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种磁条形码芯片，其特征在于：该磁条形码芯片包括二进制信息位以及信息识别位；
所述二进制信息位为由永磁条和/或空位构成的N行M列的阵列，M和N均为大于1的整数，所述永磁条和空位分别表示1和0或者0和1；
所述信息识别位由永磁条标识构成，用于表征磁条形码芯片的位置和状态；
所述信息识别位位于所述二进制信息位的周边区域。
2.根据权利要求1所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述磁条形码芯片是利用微电子光刻技术在晶圆上制作而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述磁条形码芯片的位置和状态包含以下参数数值：二进制信息位的起始位置、行方向、行间距、行数、列方向、列间距、列数。
4.根据权利要求1或2所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述永磁条标识通过永磁条的位置、取向、数量、尺寸、间距以及排列图案来进行表征磁条形码芯片的位置和状态。
5.根据权利要求1或2所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述永磁条是由永磁材料构成的具有单层或多层结构的薄膜。
6.根据权利要求5所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述永磁材料为CoPt 或CoCrPt。
7.根据权利要求1或2所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述二进制信息位上的所有的永磁条或空位均为矩形图案并具有相同的长度和相同的宽度，所述的阵列具有相同的列间距和行间距。
8.根据权利要求7所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述二进制信息位中的永磁条或空位的宽度为10-500 um，长度为10-1000 um，所述的阵列的列间距为10-2000 um，行间距为10-2500 um。
9.根据权利要求 1或2所述的一种磁条形码芯片，其特征在于：所述磁条形码芯片固定在珠宝、珠宝的底座或价码标签上。
10.一种权利要求1或2所述的磁条形码芯片的读取方法，其特征在于：在阅读所述磁条形码芯片时，先将所述磁条形码芯片放置于强磁场中进行磁场设置，然后采用磁条形码芯片阅读器对其进行阅读，从而将磁条形码芯片上的二进制信息位所对应的永磁条或空位以及信息识别位的永磁条标识所产生的的磁场信息分别转变成二进制以及磁条形码芯片的位置和状态信息，从而实现对磁条形码芯片的读取。
11.根据权利要求10所述的一种磁条形码芯片的读取方法，其特征在于：所述用于设置磁条形码芯片的强磁场的场强为3-4 KOe，磁场方向为沿二进制信息位的行方向。
12.根据权利要求10所述的一种磁条形码芯片的读取方法，其特征在于：所述磁条形码芯片阅读器为多通道磁场梯度传感器、磁光显微镜、磁场显示器、扫描磁阻显微镜中的一种。
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