JP2010093724A - Id chip, information recording medium and communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気中を伝搬してくる電磁波と共振するIDチップ、情報記録媒体およびIDチップを用いた通信を行う通信システムに関する。 The present invention relates to an ID chip that resonates with an electromagnetic wave propagating in the air, an information recording medium, and a communication system that performs communication using the ID chip.
従来より、クレジットカード、紙幣、有価証券等の媒体を認証するための技術として、LC共振回路が形成されたIDチップを媒体に埋め込んでおき、電磁波を放射したときのIDチップによる反射波の強度に基づいてLC共振回路の共振周波数を検知し、この共振周波数に対応する識別情報を読み取る技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この技術では、シリコンプロセスやエッチング処理によって絶縁性の基材の表面に巻き線パターンを有するコイルを設けるとともに、コイルの両端にコンデンサ要素を接続することによってLC共振回路を形成している。 Conventionally, as a technique for authenticating a medium such as a credit card, banknote, securities, etc., an ID chip on which an LC resonance circuit is formed is embedded in the medium, and the intensity of the reflected wave by the ID chip when an electromagnetic wave is emitted. A technique is known in which the resonance frequency of the LC resonance circuit is detected based on the above and the identification information corresponding to the resonance frequency is read (see, for example, Patent Document 1). In this technique, a coil having a winding pattern is provided on the surface of an insulating substrate by a silicon process or an etching process, and an LC resonance circuit is formed by connecting capacitor elements to both ends of the coil.
しかしながら、上述した従来技術では、コンデンサ要素同士を接続して閉回路を形成するために配線の一部を立体的に交差させなければならず、構成が複雑であるという問題があった。 However, in the above-described prior art, in order to connect the capacitor elements to form a closed circuit, a part of the wiring must be crossed three-dimensionally, and there is a problem that the configuration is complicated.
また、上述した従来技術でIDチップに記憶させる識別情報の種類を増やす場合、互いに異なる共振周波数を有する複数のLC共振回路を形成する必要があるが、そのためには共振周波数ごとにコイルのパターンやコンデンサ要素を変更しなければならず、多大な労力を費やさなければならなかった。 In addition, when increasing the types of identification information stored in the ID chip with the above-described prior art, it is necessary to form a plurality of LC resonance circuits having different resonance frequencies. For this purpose, a coil pattern or Capacitor elements had to be changed and a great deal of effort had to be spent.
また、上記二つの問題点は、製造コストの上昇を招き、価格を低く抑えることを困難にしていた。 In addition, the above two problems have caused an increase in manufacturing cost, making it difficult to keep the price low.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成を有し、付与しうる識別情報の種類を容易に増やすことができ、価格を低く抑えることが可能なIDチップ、情報記録媒体および通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and has an ID chip and an information record that have a simple configuration, can easily increase the types of identification information that can be provided, and can keep the price low. It is an object to provide a medium and a communication system.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るIDチップは、絶縁性材料からなる基材と、前記基材の表面に設けられ、開放端を有し、0.01GHz以上の特定の周波数で空気中を伝搬してくる電磁波と共振する導電性のコイルと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an ID chip according to the present invention is provided on a base material made of an insulating material and on the surface of the base material, has an open end, and is 0.01 GHz or more. And a conductive coil that resonates with an electromagnetic wave propagating in the air at a specific frequency.
また、本発明に係るIDチップは、上記発明において、前記コイルの一部は切断されていることを特徴とする。 The ID chip according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a part of the coil is cut.
また、本発明に係るIDチップは、上記発明において、前記コイルは、切断によって分割された複数の部分の長さが互いに異なることを特徴とする。 The ID chip according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the coils have different lengths from each other by cutting.
また、本発明に係るIDチップは、上記発明において、前記コイルを複数備えたことを特徴とする。 The ID chip according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a plurality of the coils are provided.
また、本発明に係る情報記録媒体は、上記いずれか発明に記載のIDチップを一または複数備えたことを特徴とする。 An information recording medium according to the present invention includes one or a plurality of ID chips according to any one of the above-described inventions.
また、本発明に係る通信システムは、絶縁性材料からなる基材と、前記基材の表面に設けられ、開放端を有し、0.01GHz以上の特定の周波数で空気中を伝搬してくる電磁波と共振する導電性のコイルとを備えたIDチップと、周波数が0.01GHz以上の所定の帯域にある電磁波を送信波として該所定の帯域で周波数を掃引しながら放射する送信部と、前記IDチップによって反射されてくる前記送信波の反射波を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記反射波の周波数ごとの強度に基づいて前記コイルが共振する周波数に対応する識別情報を検知する検知部とを備えた読取装置と、を有することを特徴とする。 Further, the communication system according to the present invention is provided on the surface of the base material made of an insulating material, has an open end, and propagates in the air at a specific frequency of 0.01 GHz or more. An ID chip including a conductive coil that resonates with an electromagnetic wave, and a transmitter that emits an electromagnetic wave having a frequency in a predetermined band of 0.01 GHz or more as a transmission wave while sweeping the frequency in the predetermined band; A receiving unit that receives a reflected wave of the transmission wave reflected by the ID chip, and identification information corresponding to a frequency at which the coil resonates is detected based on the intensity of the reflected wave received by the receiving unit for each frequency. And a reading device including a detecting unit.
本発明によれば、絶縁性材料からなる基材と、この基材の表面に設けられ、開放端を有し、0.01GHz以上の特定の周波数で空気中を伝搬してくる電磁波と共振する導電性のコイルと、を備えているため、コンデンサを設けることなく、高周波数の電磁波と共振可能なIDチップを構成することができ、共振周波数の調整も容易である。したがって、簡易な構成を有し、付与しうる識別情報の種類を容易に増やすことができ、価格を低く抑えることが可能となる。 According to the present invention, a base material made of an insulating material, and provided on the surface of the base material, has an open end, and resonates with an electromagnetic wave propagating in the air at a specific frequency of 0.01 GHz or more. Therefore, without providing a capacitor, an ID chip that can resonate with high-frequency electromagnetic waves can be configured, and the resonance frequency can be easily adjusted. Therefore, it has a simple configuration, and the types of identification information that can be given can be easily increased, and the price can be kept low.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以後、「実施の形態」と称する)を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。 The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the drawings referred to in the following description are schematic, and when the same object is shown in different drawings, dimensions, scales, and the like may be different.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システム1は、所定の識別情報が付与されたIDチップ2と、周波数が0.01GHz以上の所定の帯域にある電磁波を該所定の帯域で周波数を掃引しながら放射し、IDチップ2によって反射されてくる反射波の周波数ごとの強度に基づいてIDチップ2の識別情報を読み取る読取装置3と、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication system according to Embodiment 1 of the present invention. The communication system 1 shown in FIG. 1 radiates an
IDチップ2は、直方体状をなす基材4と、基材4の表面に設けられ、開放端を有するコイル5とを備える。基材4は、シリコン等の絶縁性材料を用いて形成される。コイル5は、アルミニウムまたは銅等の導電性材料を用いて形成される。
The
図2は、IDチップ2の構成を示す平面図である。コイル5は、巻き線の途中で切断されて二つに分割されている。すなわち、コイル5は、切断箇所5Cを境界として、巻き線の長さが相対的に長い長尺部5aと、巻き線の長さが相対的に短い短尺部5bとに分割されている。
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the
一般にコイルは、0.01GHz以上の周波数の交流電流が流れると、両端に発生する浮遊容量やコイルの巻き線間の浮遊容量が無視できなくなることが知られている。図3は、これらの浮遊容量を考慮した場合の長尺部5aを含む回路の構成を示す図である。図3に示す回路100は、長尺部5a(インダクタンスをLとする)の両端の浮遊容量に対応する容量C1を有するコンデンサ6と、長尺部5aの巻き線間の浮遊容量の合成容量に対応する容量C2を有するコンデンサ7とが長尺部5aに対してそれぞれ並列に接続しており、LC共振回路(以下、単に「共振回路」という)と等価な回路構成を有している。回路100の共振周波数faは、
長尺部5aおよび短尺部5bにそれぞれ由来する二つの共振回路の共振周波数faおよびfbは、切断箇所5Cの位置に応じて定まる。二つの共振周波数faおよびfbは、長尺部5aの方が短尺部5bよりインダクタンスが大きい等の理由により、関係式fa>fbを満たす。
The resonance frequencies f a and f b of the two resonance circuits derived from the
以上の構成を有するIDチップ2は、シリコンプロセス、エッチング処理またはメッキ処理等を施すことによって基材4およびコイル5となる巻き線パターンを形成した後、レーザ加工等によって巻き線パターンを所定の位置で切断することによって形成される。切断箇所5Cの位置や長さは、設定する共振周波数faおよびfbの値に応じて定められる。このようにして形成される基材4の一辺の長さは、数十〜数百μm程度であればより好ましい。
The
読取装置3は、周波数が0.01GHz以上の所定の帯域にある電磁波を送信波として該所定の帯域で周波数を掃引しながら放射する送信部31と、IDチップ2によって反射されてくる送信波の反射波を受信する受信部32と、受信部32が受信した反射波の周波数ごとの強度に基づいてIDチップ2が有する識別情報を検知する検知部33と、送信部31が掃引する電磁波の周波数帯域を設定する情報などの入力を受ける入力部34と、検知部33が検知した識別情報の検知結果を含む情報を出力する出力部35と、読取装置3の動作を制御する制御部36と、検知部33が識別情報を検知する際に参照する共振周波数と識別情報との対応関係を記憶する記憶部37と、を備える。なお、読取装置3に識別情報の認証機能を具備させる場合には、入力部34から読み取り対象のIDチップ2の識別情報を入力するようにしてもよい。
The reading device 3 includes a
送信部31が放射する送信波の周波数の帯域の最小値をfmin(≧0.01GHz)とし、最大値をfmaxとすると、これらの値は、IDチップ2の長尺部5aおよび短尺部5bにそれぞれ由来する共振回路の共振周波数faおよびfbとの間でfmin<fa<fmax<fbを満たすように設定される。このように送信波の周波数の帯域fmin≦f≦fmaxおよび共振周波数fa、fbを設定することにより、読取装置3は、回路100の共振周波数faのみを検出することとなり、読取処理の迅速化を図ることが可能となる。最小値fminおよび最大値fmaxは、例えばfmin=0.01GHz、fmax=100GHzと設定することができる。
When the minimum value of the frequency band of the transmission wave radiated by the
図4は、読取装置3が受信する反射波の周波数と強度との関係を示す図である。図4において、横軸は反射波の周波数fを示し、縦軸は反射波の強度Iを示している。受信部32が受信する反射波の強度Iは、回路100の共振周波数faで減衰して最小値Iminを取る一方、共振周波数fa以外の周波数ではほぼ一定値I0を取る。反射波の強度Iが共振周波数faで最小となるのは、このときに回路100が電磁波と結合して共振し、電磁波のエネルギーが回路100に伝達されて誘導電流が流れるためである。検知部33は、共振周波数faの値に対応した識別情報を記憶部37から読み出すことによってIDチップ2の識別情報を検知する。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the frequency and intensity of the reflected wave received by the reading device 3. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the frequency f of the reflected wave, and the vertical axis indicates the intensity I of the reflected wave. Intensity I of the reflected
ところで、図4では、周波数fがfmaxよりも大きく、読取装置3が読み取らない周波数帯域の反射波の強度を仮想的に一点鎖線で示している。この仮想的な周波数と強度との関係は、読取装置3がf>fmaxの帯域まで周波数を掃引しながら電磁波を放射した場合に、短尺部5bに由来した共振回路の共振周波数fbで反射波の強度が小さくなることを示している。
By the way, in FIG. 4, the intensity of the reflected wave in the frequency band where the frequency f is larger than f max and the reading device 3 does not read is virtually indicated by a one-dot chain line. This relationship between the virtual frequency and the intensity is reflected by the resonance frequency f b of the resonance circuit derived from the
図5は、IDチップ2の一適用例である非接触型の情報記録媒体の構成を示す図である。同図に示す情報記録媒体8はIDカードであり、一または複数のIDチップ2が埋め込まれたチップ領域81が樹脂製の基材に設けられている。このような情報記録媒体8の識別情報を読取装置3が読み取る際には、送信部31がチップ領域81へ電磁波を放射する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a non-contact type information recording medium as an application example of the
情報記録媒体8の識別情報は、IDチップ2に付与しうる識別情報の種類およびチップ領域81に埋め込むIDチップ2の個数に応じて定められる。例えば、IDチップ2に付与しうる識別情報の種類が10通りであるとすると、チップ領域81へ埋め込むIDチップ2の個数が1の場合には情報記録媒体8に対して10通りの識別情報を付与することができる。同様に、チップ領域81へ埋め込むIDチップ2の個数が2の場合には情報記録媒体8に対して55通りの識別情報を付与することができ、チップ領域81へ埋め込むIDチップ2の個数が3の場合には情報記録媒体8に対して175通りの識別情報を付与することができる。ここで、3個のIDチップ2をチップ領域81に埋め込む場合には、3個の中で共振周波数が重複している場合の重複度は考慮しないものとしている。
The identification information of the
IDチップ2は、IDカード以外の情報記録媒体にも適用することができる。例えば、紙媒体等にIDチップ2を混入することによって情報記録媒体を実現してもよい。また、印刷用のインクにIDチップ2を混入し、このインクを紙媒体等へ印刷することによって情報記録媒体を実現してもよい。
The
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、絶縁性材料からなる基材4と、この基材4の表面に設けられ、開放端を有し、0.01GHz以上の特定の周波数で空気中を伝搬してくる電磁波と共振する導電性のコイル5と、を備えているため、コンデンサを設けることなく、高周波数の電磁波と共振可能なIDチップを構成することができ、共振周波数の調整も容易である。したがって、簡易な構成を有し、付与しうる識別情報の種類を容易に増やすことができ、製造コストを削減して価格を低く抑えることが可能となる。この結果、偽造防止性を向上させることもできる。
According to the first embodiment of the present invention described above, the
また、本実施の形態1によれば、製造方法を簡略化して歩留まりを向上させることができるため、この意味でも製造コストを削減して価格を低く抑えることができる。 Further, according to the first embodiment, since the manufacturing method can be simplified and the yield can be improved, also in this sense, the manufacturing cost can be reduced and the price can be kept low.
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係るIDチップの構成を示す平面図である。同図に示すIDチップ9は、IDチップ2を3個並べたものに相当しており、一つの基材10に三つのコイル51〜53が並べて設けられている。コイル51〜53はそれぞれ切断されて二つの部分に分割されている。具体的には、コイル51は切断箇所51Cによって長尺部51aと短尺部51bとに分割され、コイル52は切断箇所52Cによって長尺部52aと短尺部52bとに分割され、コイル53は切断箇所53Cによって長尺部53aと短尺部53bとに分割されている。コイル51〜53の切断前の巻き線パターンは全て同じであるが、切断箇所51C〜53Cは互いに異なっている。この切断箇所に応じて長尺部51a〜53aにそれぞれ由来する3つの共振回路の共振周波数が変わるため、3つの切断箇所の組み合わせによってIDチップ9の識別情報が定められる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the ID chip according to the second embodiment of the present invention. The
なお、本実施の形態2においても、短尺部51b〜53bにそれぞれ由来する共振回路の共振周波数は、読取装置3の送信部31が放射する送信波の周波数帯域外となるように設定されているものとする。また、図6では、切断箇所51C〜53Cが互いに異なる場合を示しているが、そのうちの一部または全部が同じであってもよい。
Also in the second embodiment, the resonance frequency of the resonance circuit derived from each of the
図7は、以上の構成を有するIDチップ9に対し、読取装置3が周波数fをfmin≦f≦fmaxの帯域で掃引しながら電磁波を放射した場合に読取装置3が受信する反射波の周波数fと強度Iとの関係を示す図である。図7において、反射波の強度Iは、周波数がf1,f2,f3の3箇所で大きく減衰している。3つの周波数f1,f2,f3は、長尺部51a〜53aにそれぞれ由来する3つの共振回路の共振周波数のいずれかと対応している。検知部33は、記憶部37から3つの共振周波数f1,f2,f3の組み合わせに対応する識別情報を読み出すことによってIDチップ9の識別情報を検知する。
FIG. 7 shows the reflected wave received by the reader 3 when the reader 3 radiates electromagnetic waves while sweeping the frequency f in the band of f min ≦ f ≦ f max with respect to the
なお、IDチップ9を上記実施の形態1で説明した情報記録媒体8のチップ領域81へ埋め込んでもよい。この場合には、IDチップ9が有するコイルと同数のIDチップ2をチップ領域81へ埋め込む場合よりも効率よく埋め込むことができる。
The
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、基材10の表面に複数のコイル51〜53を形成し、ウェハレベルでコイルパターンを形成した後、コイルの切断位置の制御を規則的にかつ容易に行うことができる。加えて、IDチップ9を情報記録媒体8のチップ領域81へ埋め込む場合、IDチップ9が有するコイルと同数のIDチップ2をチップ領域81へ埋め込む場合よりも効率よく埋め込むことができる。したがって、IDチップ9や情報記録媒体8をより迅速に製造することができ、製造コストを一段と削減することが可能となる。
According to the second embodiment of the present invention described above, after the plurality of
ここまで、本発明を実施するための最良の形態として、実施の形態1、2を詳述してきたが、本発明はそれらの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、コイルパターンの切断を複数箇所で行ってもよい。この場合、分割後の各部分の長さは互いに異なるのが好ましいが、そのうちの一部または全部が同程度の長さを有していてもかまわない。 So far, the first and second embodiments have been described in detail as the best mode for carrying out the present invention, but the present invention should not be limited only by these embodiments. For example, the coil pattern may be cut at a plurality of locations. In this case, the lengths of the divided parts are preferably different from each other, but some or all of them may have the same length.
また、読取装置が放射する電磁波の周波数帯域は0.01GHz以上であれば任意に設定することが可能である。この意味では、コイルを二つに切断した場合に短尺部に由来する共振回路の共振周波数のみを検出するようにしてもよいし、長尺部および短尺部にそれぞれ由来する二つの共振回路の共振周波数を検出するようにしてもよい。 Further, the frequency band of the electromagnetic wave radiated from the reading device can be arbitrarily set as long as it is 0.01 GHz or more. In this sense, when the coil is cut in two, only the resonance frequency of the resonance circuit derived from the short part may be detected, or the resonance of the two resonance circuits derived from the long part and the short part, respectively. The frequency may be detected.
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。 Thus, the present invention can include various embodiments and the like not described herein, and various design changes and the like can be made without departing from the technical idea specified by the claims. It is possible to apply.
1 通信システム
2、9 IDチップ
3 読取装置
4、10 基材
5、51、52、53 コイル
5a、51a、52a、53a 長尺部
5b、51b、52b、53b 短尺部
5C、51C、52C、53C 切断箇所
6、7 コンデンサ
8 情報記録媒体
31 送信部
32 受信部
33 検知部
34 入力部
35 出力部
36 制御部
37 記憶部
81 チップ領域
100 回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記基材の表面に設けられ、開放端を有し、0.01GHz以上の特定の周波数で空気中を伝搬してくる電磁波と共振する導電性のコイルと、
を備えたことを特徴とするIDチップ。 A base material made of an insulating material;
A conductive coil that is provided on the surface of the substrate, has an open end, and resonates with an electromagnetic wave propagating in the air at a specific frequency of 0.01 GHz or more;
An ID chip comprising:
周波数が0.01GHz以上の所定の帯域にある電磁波を送信波として該所定の帯域で周波数を掃引しながら放射する送信部と、前記IDチップによって反射されてくる前記送信波の反射波を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記反射波の周波数ごとの強度に基づいて前記コイルが共振する周波数に対応する識別情報を検知する検知部とを備えた読取装置と、
を有することを特徴とする通信システム。 A base material made of an insulating material, and a conductive coil that is provided on the surface of the base material, has an open end, and resonates with an electromagnetic wave propagating in the air at a specific frequency of 0.01 GHz or more. An ID chip provided;
A transmission unit that emits an electromagnetic wave having a frequency in a predetermined band of 0.01 GHz or more as a transmission wave while sweeping the frequency in the predetermined band, and a reflected wave of the transmission wave reflected by the ID chip is received. A reader comprising: a receiver; and a detector that detects identification information corresponding to the frequency at which the coil resonates based on the intensity of each frequency of the reflected wave received by the receiver;
A communication system comprising:
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