CN1260872A

CN1260872A - 电子标签

Info

Publication number: CN1260872A
Application number: CN98806332.8A
Authority: CN
Inventors: 米歇尔·法拉
Original assignee: Stella SA
Current assignee: Stella SA
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-07-19
Also published as: WO1998058238A1; FR2764977B1; US20020047781A1; FR2764977A1; EP0988511A1

Abstract

发明涉及一种电子标签(1),它包括一个集成电路(10),该集成电路具有与外部环境通讯的装置(11,13),以及探测标签所要安装的产品的储藏、存放和包装的至少一个物理量的装置(20)。根据发明,探测装置(20)具有物理量或物理量的一个阈值的不可逆非易失存储器(41,51),探测装置内部状态在物理量出现或当物理量超过所述阈值时,甚至在掉电时自己能修正。

Description

电子标签

本发明涉及一种集成电路的电子标签。

近些年来，在市场上出现了非接触工作的集成电路电子元件，它能够通过天线线圈的电磁感应接收和发射数据。这些集成电路导致了新一代非接触智能卡，以及新一代非接触工作的便携电子物品的产生，它们被命名为“电子标签”或者在盎格鲁-萨克逊语中的术语“tags(标签)”。

电子标签中的集成电路包括一个可编程的及可随意擦除的存储器区，通常是EEPROM存储器。在该存储器中，不同的数据可以被记录、读取和更新，它们可以是例如物品的识别数据，关于物品重量，价格，制造日期等等的信息。

因此，电子标签可以自动地实现不同的操作，例如产品的识别和跟踪，存储管理，生产量的控制。

除了这些传统的应用之外，电子标签还可以被用于标签所应用的产品储藏、存放或包装的物理量的探测和监视。

例如，某些易腐产品在制造和销售之间的存放和运输必须在空调环境中。特别是速冻产品的存放和运输必须通过通常被称为冷链(chaine de froid)的分配网络。在多数工业化国家中，冷链受到公众健康的公共服务方面很大的监督。

新鲜产品的辐照处理同样受到监督，特别是伽玛射线的辐照，辐照可以延长蔬菜、柑桔和其他农产品的储藏期。因此在多数的立法中，必须要告知消费者所要销售的产品受到了辐照处理。

另一个要监督物理量的例子是由核产品运输箱所发出的放射射线。

同样，核工业工具可能的放射性必须要永久监视。

固定于辐射产品运输箱或核工业工具上的对高能射线，例如伽玛射线，敏感的电子标签可以自动地进行该检验。对于新鲜的产品，该标签也可以进行辐照处理的探测。

同样，涉及到速冻产品，对温度敏感的电子标签可以用于检测冷链是否被很好地保持。

尽管如此，无源型电子标签，特别是纯感应供电的标签，没有自主的电源，并且不适于在没有外部环境供电的时刻探测物理量的临界值。

因此，本发明提供了一种电子标签，它包括一个集成电路，该集成电路具有与外部环境通讯的装置，以及探测标签所要安装的产品的储藏、存放或包装有关的至少一个物理量的装置，其中探测装置具有物理量或物理量的一个阈值的不可逆非易失存储器，探测装置内部状态在物理量出现或当物理量超过所述阈值时，甚至在掉电时自己能改变。

有利地，探测装置的不可逆存储可以通过外部环境在初始状态下被替换。

有利地，探测装置的不可逆存储可以通过外部环境提供给标签的密码或加密码在初始状态下被替换。

根据一个实施例，探测装置包括一个电特性或化学特性在物理量出现或当物理量超过一个阈值时不可逆改变的材料或物质。

根据一个实施例，探测装置包括一个半导体材料。

根据一个实施例，探测装置包括电可编程类型的存储点。

根据一个实施例，探测装置包括对物理量敏感性不同的存储点。

根据一个实施例，存储点在高能射线的作用下被擦除。

根据一个实施例，存储点在温度的作用下被擦除。

根据一个实施例，探测装置包括一个电容和一个弱电流发生器，其强度是要探测的物理量的函数，电流发生器用于消耗在电容所存储的电荷。

根据一个实施例，标签包括电子标签通过电磁感应的供电电压的接收装置。

实际上，探测装置可以被置于集成电路中，或者是在标签中集成电路旁边的一个分立器件，集成电路具有与探测装置连接的装置。

根据一个实施例，探测装置被涂覆上保护材料。

本发明还涉及一种根据发明的电子标签的制造方法，其中在探测装置上涂覆具有所选择的质量和导电系数的材料，以便给与涂覆材料一个基于电子标签所用产品的质量所选择的热惯性。

根据一个实施例，在探测装置上涂覆具有基于所要探测的辐射阈值的辐射不透明性(opacitéaux rayonnements)的材料。

本发明的这些特点和优点将根据发明的电子标签的实施例在说明书中结合附图详细描述，发明并不仅限于此，附图中：

图1示出了包括物理量探测装置的电子标签的电路简图，

图2示出了探测装置的第一个实施例，

图3示出了探测装置的第二个实施例，并且

图4示出了探测装置的第三个实施例。

图1示出了用于与产品的储藏、存放或包装相关的电子标签1的电气结构图。标签配备有一个集成电路10，它一般包括一个天线线圈11，一个用于从线圈11感应出的交流电压Va提供直流供电电压Vcc的整流电路12，一个布线逻辑或微处理器的中央单元13，及一个存储器14，例如电可擦除可编程存储器EEPROM，它通过总线15与中央单元13相连。中央单元13保证感应电压Va用于接收来自外部环境的数据的解调，为向外部环境发送数据的线圈11的充电调制等传统操作，以及与外部环境通讯协议的控制。通过“外部环境”，我们可以使用各种电子装置，例如电子标签阅读器，以产生用于向电子标签供电的交变磁场，调制该磁场的幅度以向标签发送数据，解调该磁场的幅度以读取标签发送出的数据。因此，数据可以通过中央单元13被读取或写入到存储器14中，而存储器14中的内容可也在显示屏上被显示给使用者。另外，中央单元13对与外部环境通讯协议的管理可以包括借助于加密算法验证的传统操作。对存储器14的存取可以通过为集成电路安装密码或口令来保证安全。

电子标签1还包括探测相对于标签所安置的产品的物理量，例如温度或辐射的探测装置20。探测装置20有一个存储器，这意味着在给定的时刻它可以用于提供至少一个基于过去时刻探测到的物理量值的信息。

这里，中央单元13通过具有一根或多根导线的电气连接16被连接到探测装置20上。因此中央单元保证能够通过探测装置20向外部环境读取和传输所存储的信息。

图2示出了一个实施例，根据该实施例，探测装置具有一个电子探测器30，它包括一个电可编程和可擦除类型(EEPROM)的存储器36，以存储物理量的值。

探测器30还包括一个探头31，一个探头31的读取电路32，一个模/数转换器33，中央单元34与时钟35相关联。存储器36通过总线16连接到集成电路10的中央单元13上。

在规律性的间隔内，例如每一小时，传感器30的中央单元34由时钟35唤醒并且启动探头31的读取电路32。电路32向转换器33提供一物理量的测量结果，它将该信息以数字的形式传输给中央单元34。中央处理单元34将信息存储在存储器36中以表明测量的日期和时间。

探头31可以例如是温度探头，或者是一个高能辐射半导体探测器。

为不使存储器36饱和，我们可以使得中央单元34在存入存储器36的处理之前，将探头31测量的值与一期望值相比较。如果所测量的值小于期望值，中央单元34就不记录该值。例如在温度探测的情况下，对于速冻产品可以选择-10摄氏度的期望值，新鲜产品可以是5℃的期望值等等。

更好地，如果把中央单元13看成由特殊地址确定的存储平面的一个简单的区域，传感器的存储器36是集成电路中央单元13存储平面的一部分。因此存储器36的内容可以借助于线圈11很容易地被传输给外部环境，如同存储器14的内容一样。因此在这里很清楚，电气连接16可以包括将中央单元连接到EEPROM存储器14的总线15的线路。

因此在例如温度探测的情况下，可以检验带有标签产品的环境温度历史。一个控制站可以自动实现该操作，并且排除在预定的期间或预定的次数间处于温度大于一预定阈值的可疑产品，这些标准的集合可以基于产品，其重量等等来确定。

另外，在存储器36的写入可以通过各种传统的方法，例如在将标签显示给外部环境前通过一个密码，通过加密电路给出的确认码，等等，来闭锁。

在下面将要描述的实施例中，集成电路10是一个无源电路，当它处于标签阅读器系统或控制站的初次发射中时由电磁感应所供电。在此阶段之外，集成电路停止工作。

在该情况下，传感器30的永久供电可以简单地通过小尺寸蓄电池37来保证，在图2中被简要地示出，它是一个容纳有电解液的小圆片。

尽管如此，化学蓄电池作为电能的永备电源有可能运转失常，特别是在低温时，并且这还加大了标签的成本价格。

所以，根据一个变型，传感器30不被永久供电，而是规律性地间隔供电。传感器30可以具有它自己的供电系统(一个线圈和一个整流电路)或通过线圈11和集成电路10的整流电路10供电。

因此本发明还有一个下列的控制方法：

-在规律性的间隔，标签所应用的产品(或者放置于一个容器内的产品的整体)在存放或运输期间，我们激活电子标签并向它传输激活的日期和钟点(传感器30的时钟电路不再被使用了)。传感器30在存储器36中记录环境温度，并且中央单元13关联日期和钟点。

-当产品被置于控制站之前时，我们检验传感器30的存储器36内的全部记录。对于测量的频率和温度，这些记录必须符合根据产品预先确定的手册。如果，例如，我们觉察到在几个小时中没有进行温度测量，这说明存放标准和电子标签激活在存放时没有被遵守，而产品可以被看作是可疑的。

根据发明的另一个方面，前面所暴露出与探测装置20的供电所关联的缺陷通过完全无源式电子标签所解决，这就不需要永备电源，但是仍然能够在各种时刻探测到至少一个物理量的阈值。

根据发明，我们推荐探测装置20有一个物理量的不可逆非易失存储器。通过不可逆非易失存储器，在这里可以表明探测装置内部状态，电气的或化学的，由于物理量的存在而自身改变了。作为一种选择，我们还可以使得探测系统能够在外部环境的干预后回到其原始状态。该外部环境的干预最好是受到密码，由加密算法得到的识别码等等所保护。

在实际中，探测装置包括例如具有当物理量存在或物理量超过阈值时电气或化学性质不可逆改变的构成物质或材料。构成材料可以是化学组份或添加的半导体组份。构成材料的内部状态，化学的或电气的，通过集成电路10的中央单元13来读取。

作为例子，图3示出了一个实施例的简图，其中探测装置20，这里是一个高能辐射探测光电元件40，包括一个电可编程及紫外线可擦除的存储器41(EPROM存储器)，例如是8比特的。如前所述，该存储器41被集成电路10的中央单元13如同一个存储平面的简单区域那样来看待。

存储器41的所有比特，或存储点，在电子标签投入使用时被电编程为逻辑“0”值，并且无限期地保留该值，除非光电元件41处于高能辐射下。如果例如该光电元件处于伽玛辐射下，这些比特被擦除并到达值“1”(逻辑值“1”可以按习惯被看作EPROM存储器比特的有效值)。

因此，在这里，光电元件40的不可逆非易失“存储”效应在于存储器41的比特当电子标签处于高能光子轰击下被擦除的结果。

另外，并且最好是在存储器41中加入一个过滤器，该过滤器依据所考虑的存储点具有不同过滤系数，能够使得每一个点被看作是不同敏感度的存储点，因此出现一个辐射灵敏度。在这种情况下，被擦除比特和没被擦除比特的确定就能够根据存储点的灵敏度估算出辐射强度。

实际上，刚刚描述的无源电子标签可以有不同的应用：可以进行辐照处理的易变质产品的控制(标签可以被密封在产品运输底板上)；核材料运输车辆可能的密封缺陷的探测；核工业工具可能的辐射控制，等等。

通过集成电路10对存储器41比特的递推的筒单读取，可以获得基于物理量的恰当的信息。

为避免欺诈，存储器41比特的“0”值电编程最好是保密的，例如在给电子标签提交之前通过密码或加密代码，并且由中央单元13检验。在可抛弃电子标签的情况下，存储器41的存取也可以通过易损的破坏在工厂一次内存编程来绝对禁止。

刚才描述的电可编程存储器也可以用于通过改变构成中所添加的硅的性质来探测温度阈值。

在该情况下，存储器41的存储点，例如浮动栅级晶体管(transistors àgrille flottante)，通过半导体或根据温度释放电荷的半导体结来实现。例如，在晶体管栅级中的被捕获的电荷在编程时为处于低于温度阈值的捕获，而存储点位于逻辑值“0”。如果温度阈值达到了，例如摄氏0度，被捕获的电荷被连续地释放，而存储点则被擦出了。另外，预制的对于每一存储点对于温度的不同敏感也可以建立一个存储灵敏度，以探测多个温度阈值。

图4示出了无源电子标签的另一个实施例，其中探测装置具有一个模拟类型的光电元件50。光电馆50包括一个电容51，它与一电流发生器52平行安置。当电容51被充电时，电流发生器52输出一个微弱的电流I，其强度决定于物理量。

电流发生器52例如是温度敏感型的。在这种情况下，电流发生器52最好在温度阈值之下不输出任何电流。相反，在超过阈值时其电流输出根据温度而增加，可以是根据线性规律、平方、指数规律，等等，依据所要执行的控制类型而选择。因此，电容51在给定时间的充电决定于它所暴露的超过阈值的温度和暴露的时间。

电流发生器52也可以是对辐射敏感的，包括例如决定输出电流的光敏光电元件。

实际上，电容51的接线端被连接到中央单元13。当电子标签在使用中时，电容51通过中央单元13预充了一个电压Vch，为安全起见最好通过例如由外部环境提供给中央单元13的密码和/或出示由加密算法获得的确认码。

在控制方法中，中央单元13由感应启动并且执行读取或电容51充电的测量，或电流发生器52中的电流I的测量，或甚至是电容51电气状态不可逆改变所表示的任何参数。

中央单元13在存储器14中以数字方式存放所表示的参数，或直接将其传送给控制站。如果所表示的参数超出了许可值的范围，产品就可以被看作是可疑的。

当然，本发明也可有众多其他的变型和实施例。因此，尽管我们所描述的探测装置20和集成电路10是分立器件的，很明显探测装置也可以被集成到集成电路中去。相反，探测装置20也可以是集成电路的一个分立的微硅片，并且还可以具有某些“智能”，这就使得它能够例如借助于串行或并行的连接与集成电路对话。

实际上，根据发明的电子标签可以依据现有的规则被实现。例如，集成电路10和探测装置20(如果它是与集成电路分立的)被固定在一个公用的支撑上，并且由保护材料所保护，例如环氧树脂。集成电路与探测装置的电气连接可以通过超声波焊接来布线连接。

根据发明另一个可选择的方面，涂覆探测装置20的保护材料最好选择具有与要探测的物理量相关联的特殊特性参数。

在温度探测的情况下，可以选择例如导热系数和涂覆材料的质量。

如此选择涂覆材料的热特性以及如此测定的质量(同样可以测定体积)，我们可以控制探测装置的热容量和热惯性。其优点是能够给与标签一个基于其所应用的产品的一个热惯性，以便标签所提供的信息对于产品是适用的。例如，一个质量为10千克的速冻产品需要的解冻时间要比几克质量的速冻产品要长的多。因此我们可以预备多个涂覆材料的测定，以便标签对于速冻产品只存储一个临界温度，例如0摄氏度，如果相对于产品的质量而言它被暴露于该温度一段时间，例如对于较重的产品15分钟，较轻的产品10分钟，等等。

涉及到很大的辐射探测，涂覆材料的特殊特性可以依靠根据所要探测的辐射的阈值所选择的过滤效果。

涂覆材料的这些特性可以替代前述的特性或相反与前述特性相结合，给与探测装置一个灵敏度。

另外，很显然根据发明的电子标签可以具有多个探测装置20。特别是前述的不同探测装置可以在同一标签中相互结合。

另外，尽管我们在前面描述的电子标签包括一个由电磁感应供电的集成电路，很明显本发明也可以用于接触式供电的电子标签，并且还可以以这种方式与外部环境通讯。

最后，尽管我们在前面附带地描述了探测装置特性的主要部分，必须要注意到根据发明的电子标签不是一个单一的集成传感器，它同样可以具有电子标签的不同特性，或者能够存储其所应用的产品的相关信息，这些信息能够进行产品的识别、管理，等等，以及以保密的方式与外部世界通讯，例如借助于密码、加密算法，等等，这些特性的整体赋予了根据发明的标签一个巨大的工业和商业应用可能性。

Claims

1.一种电子标签(1)，它包括一个集成电路(10)，该集成电路具有与外部环境通讯的装置(11，13)，以及探测标签所要安装的产品的储藏、存放或包装的至少一个物理量的装置(20，40，50)，其特征在于探测装置(20，40，50)具有物理量或物理量的一个阈值的不可逆非易失存储器(41，51)，探测装置内部状态在物理量出现或当物理量超过所述阈值时，甚至在掉电时自己能改变。

2.根据权利要求1所述的标签，其中探测装置(40，50)的不可逆存储器(41，51)可以通过外部环境在初始状态下被替换。

3.根据权利要求2所述的标签，其中探测装置(40，50)的不可逆存储器(41，51)可以通过外部环境提供给标签的密码或加密码在初始状态下被替换。

4.根据权利要求1到3之一所述的标签，其中探测装置(40)包括一个电特性或化学特性在物理量出现或当物理量超过一个阈值时不可逆改变的材料或物质。

5.根据权利要求4所述的标签，其中探测装置(40)包括一个半导体材料。

6.根据权利要求4或5所述的标签，其中探测装置(40)包括电可编程类型的存储点(41)。

7.根据权利要求6所述的标签，其中探测装置(40)包括对物理量具有不同敏感性的存储点(41)。

8.根据权利要求6或7所述的标签，其中存储点在高能射线的作用下被擦除。

9.根据权利要求6或7所述的标签，其中存储点在温度的作用下被擦除。

10.根据前述权利要求之一所述的标签，其中探测装置(50)包括一个电容(51)和一个弱电流(I)发生器(52)，其强度是要探测的物理量的函数，电流发生器(52)以消耗在电容(51)所存储的电荷来布置。

11.根据前述权利要求之一所述的标签，包括电子标签通过电磁感应的供电电压的接收装置(11，12)。

12.根据前述权利要求之一所述的标签，其中探测装置(40，50)被置于集成电路(10)之中。

13.根据权利要求1到11所述的标签，其中探测装置(40，50)是在标签中集成电路旁边的一个分立器件，集成电路具有与探测装置连接的装置(16)。

14.根据前述权利要求之一所述的标签，其中探测装置(40，50)被涂覆有保护材料。

15.根据权利要求14所述的电子标签的制造方法，其中在探测装置(40，50)上涂覆具有所选择的质量和导电系数的材料，以给与涂覆材料一个基于电子标签所用产品的质量所选择的热惯性。

16.根据权利要求14所述的电子标签的制造方法，其中在探测装置(40，50)上涂覆具有基于所要探测的辐射阈值所选择的辐射不透明性的材料。