JP5929513B2 - Metal embedded RFID tag and data reader - Google Patents
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Description
本発明は、UHF帯及びSHF帯で用いられ、RFIDタグを金属部材の中に配置した金属組み込みRFIDタグ及びデータ読取装置に関する。 The present invention relates to a metal-embedded RFID tag and a data reading device that are used in the UHF band and the SHF band and have an RFID tag disposed in a metal member.
従来、RFIDタグ(非接触IC(Integrated Circuit)ラベル)とリーダとの間で無線通信が行われている。しかし、このRFIDタグを金属体に取り付けた場合には通信性能が低下してしまうので、この問題点を解決するために、以下のようなRFIDタグの構成が提案、検討されている。 Conventionally, wireless communication has been performed between an RFID tag (a non-contact IC (Integrated Circuit) label) and a reader. However, when this RFID tag is attached to a metal body, the communication performance deteriorates. To solve this problem, the following RFID tag configuration has been proposed and studied.
UHF帯及びSHF帯のRFIDタグでは、アンテナ(アンテナ部)と金属体との間に誘電体また空気層を設けることで、アンテナと金属体との隙間を確保し、金属体の影響を抑える方法が一般的に用いられる。 In UHF band and SHF band RFID tags, a dielectric or air layer is provided between an antenna (antenna portion) and a metal body, thereby ensuring a gap between the antenna and the metal body and suppressing the influence of the metal body. Is generally used.
RFIDタグの取付け対象である金属物品中に、ICインレットを埋め込み一体化し、金属物品の一部を放射アンテナとし、さらには金属物品の機械強度も得た金属一体化RFIDタグもある。 There is also a metal integrated RFID tag in which an IC inlet is embedded and integrated in a metal article to which the RFID tag is attached, a part of the metal article is used as a radiating antenna, and the mechanical strength of the metal article is obtained.
アンテナと金属部材との間に磁性体を設ける構成も提案されている。このRFIDタグは、アンテナと金属部材との間に軟磁性体を配置しており、軟磁性体については克明な記載があるが、使用するアンテナに関してはダイポールアンテナ及びその変形アンテナといった程度の記載に留まっており、また実際の検証においてもアンテナ形状の詳細な記載はなく、磁性体の厚さも1mm(通信距離は15mm)の例しか記載されていない。さらには被接着体である金属体に関する記述もない(特許文献1)。 A configuration in which a magnetic body is provided between the antenna and the metal member has also been proposed. In this RFID tag, a soft magnetic material is disposed between the antenna and the metal member, and there is a clear description of the soft magnetic material, but the dipole antenna and its modified antenna are described in terms of the antenna to be used. In the actual verification, there is no detailed description of the antenna shape, and only an example in which the thickness of the magnetic material is 1 mm (communication distance is 15 mm) is described. Furthermore, there is no description about the metal body which is a to-be-adhered body (patent document 1).
短縮インレット(非接触ICラベル)を硬化性樹脂中に封止してタグ本体部とし、さらにこのタグ本体部を金属材料で形成された金属ホルダー(金属部材)中に埋設することで、金属組み込みRFIDタグ(非接触ICラベル内蔵物品)を構成した提案がある。この短縮インレットは、RFIDチップ(ICチップ)と、RFIDチップと電気的に接続する短縮アンテナ(アンテナ部)と、RFIDチップ及び短縮アンテナを一体的に搭載する基材とから構成されたものがある。RFIDタグの取付け対象である金属物品の中には、薄型の金属組み込みRFIDタグ(スマートコイン、電子硬貨)などもある(特許文献2)。 A shortened inlet (non-contact IC label) is sealed in a curable resin to form a tag main body, and this tag main body is embedded in a metal holder (metal member) made of a metal material to incorporate metal. There is a proposal that constitutes an RFID tag (a non-contact IC label built-in article). This shortened inlet includes an RFID chip (IC chip), a shortened antenna (antenna portion) electrically connected to the RFID chip, and a base material on which the RFID chip and the shortened antenna are integrally mounted. . Among metal articles to which RFID tags are attached, there are also thin metal-embedded RFID tags (smart coins, electronic coins), etc. (Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1に記載されたRFIDタグを金属部材の中に配置した場合、及び、上記特許文献2に記載された金属組み込みRFIDタグでは、RFIDタグが金属部材の中に埋設されるため、データ読み取り装置との通信距離が短くなってしまうという問題がある。
However, when the RFID tag described in
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、金属部材の内部にRFI
Dタグを設けてもデータ読み取り装置との間で、良好な通信が可能な金属組み込みRFIDタグ及びデータ読取装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and the RFI is provided inside the metal member.
It is an object of the present invention to provide a metal-embedded RFID tag and a data reader that can perform good communication with a data reader even when a D tag is provided.
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、金属部材を有するコイン表面板と金属部材を有するコイン裏面板とを、金属部材を有する面を外側に、空間を設けて重ね、前記コイン表面板の金属部材と前記コイン裏面板の金属部材とが接続部で繋がった構造であり、
前記コイン表面板及び前記コイン裏面板の、金属部材を有する面とは反対の内側の面に、接着層を設け、前記接着層上にRFIDタグを貼付けた金属組み込みRFIDタグであって、
前記RFIDタグが、磁性シートと、アンテナ部と、インピーダンス整合回路部と、ICチップと、グラウンド部とを備えて構成されており、
前記アンテナ部及びインピーダンス整合回路部が前記磁性シートの一方の面に設けられており、前記グラウンド部が他方の面に設けられており、
前記アンテナ部とインピーダンス整合回路部が電気的に接続されており、
このインピーダンス整合回路部にICチップが接続されており、
インピーダンス整合回路部とグラウンド部が電気的に接続されていることを特徴とする金属組み込みRFIDタグである。
As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to
A metal-embedded RFID tag in which an adhesive layer is provided on an inner surface opposite to the surface having the metal member of the coin front surface plate and the coin back surface plate, and an RFID tag is attached on the adhesive layer,
The RFID tag includes a magnetic sheet, an antenna unit, an impedance matching circuit unit, an IC chip, and a ground unit.
The antenna unit and the impedance matching circuit unit are provided on one surface of the magnetic sheet, and the ground unit is provided on the other surface,
The antenna unit and the impedance matching circuit unit are electrically connected,
An IC chip is connected to this impedance matching circuit section,
A metal-embedded RFID tag characterized in that an impedance matching circuit portion and a ground portion are electrically connected.
また、請求項2に記載の発明は、前記RFIDタグが、前記コイン表面板の金属部材と前記コイン裏面板の金属部材との接続部の辺の、反対側の辺の縁付近に貼付けられていることを特徴とする請求項1に記載の金属組み込みRFIDタグである。
Further, in the invention described in
また、請求項3に記載の発明は、前記コイン表面板及びコイン裏面板の金属部材面に、凹凸のデザインを施したことを特徴とする請求項1または2に記載の金属組み込みRFIDタグである。
The invention described in
また、請求項4に記載の発明は、前記空間が、非導電性を有する封止部で封止されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属組み込みRFIDタグである。
The invention according to
また、請求項5に記載の発明は、前記封止部が、耐水性を有していることを特徴とする請求項4に記載の金属組み込みRFIDタグである。
The invention according to
また、請求項6に記載の発明は、前記封止部が、耐薬品性を有していることを特徴とする請求項4または5に記載の金属組み込みRFIDタグである。
The invention according to
また、請求項7に記載の発明は、前記磁性シート、前記アンテナ部、前記インピーダンス整合回路部、前記グラウンド部及び前記封止部が、耐熱性を有していることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の金属組み込みRFIDタグである。
The invention described in
また、請求項8に記載の発明は、前記ICチップが、データの暗号化及び復号化の機能が備えられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属組み込みRFIDタグである。
The invention according to
また、請求項9に記載の発明は、請求項1〜8に記載の金属組み込みRFIDタグのデータ読み取りのための導波体を備えたデータ読取装置であって、前記導波体の外面と、前記金属組み込みRFIDタグの外面とを、点または面接触させ、データ読み取りをおこなうことを特徴とするデータ読取装置である。
The invention described in claim 9 is a data reading device including a waveguide for reading data of the metal-embedded RFID tag according to any one of
本発明の金属組み込みRFIDタグ及びデータ読取装置によれば、金属部材の内部にRFIDタグを設けてもデータ読み取り装置との間で通信を良好におこなうことができる。 According to the metal-embedded RFID tag and the data reader of the present invention, communication with the data reader can be satisfactorily performed even if the RFID tag is provided inside the metal member.
<第1の実施形態>
以下、本発明に係る金属組み込みRFIDタグ(スマートコイン、電子硬貨)の第1の実施形態を、図1から図6により説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜上違えてある。
<First Embodiment>
A first embodiment of a metal-embedded RFID tag (smart coin, electronic coin) according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In all the following drawings, the thicknesses and dimensional ratios of the components are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図1から図3に示すように、本実施形態の金属組み込みRFIDタグ1はその内部にRFIDタグ3を備えている。金属組み込みRFIDタグ1の本体部8は、上面から見て同形状の金属製の表面板4と裏面板5を有し、この表面板4と裏面板5は、空間6の間隔を有して重なっており、双方の辺の一部、接続部12で繋がった構造になっている。側面から見ると「コ」の字の形状になっている。表面板4は通常の硬貨(コイン)の表面に相当し、他方の裏面板5は硬貨の裏面に相当する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the metal-embedded
第1の実施形態の本体部8は、1mm厚のアルミの平面板を機械加工によって展開形状に成形し、空間6が形成されるように、アルミ平面板の中心部を折り曲げて本体部8が作られている。なお表面板4と裏面板の寸法は約30mm×30mmである。本体部8の金属をアルミとしたが、導電性を有する金属であればどのようなものであってもよい。例えば、金、銀、銅、真鍮、チタンの他、複数の原材料を含んだ特殊金属合金などであってもよい。
The
RFIDタグ3は、発砲スチロール製のスペーサー7の弾力(広がり方向の力)で、表面板4の他方の面4bに押し付けられる形で、図2に示す位置に密着固定されている。なお、RFIDタグ3を密着固定する場所は、裏面板の他方の面5b、の同位置であってもかまわない。
The
次に、RFIDタグ3を図4から図6を参照しながら説明する。図4から図6に示すように、RFIDタグ3は、磁性シート10と、磁性シート10の一方の面10a上に配置されたアンテナ部21及びインピーダンス整合回路部22と、インピーダンス整合回路部22に設けられたICチップ23と、磁性シート10の他方の面10b上に配置されたグラウンド部24とを備えている。磁性シート10の他方の面10b及びグラウンド部24が、金属組み込みRFIDタグ1の他方の面4bに接する面となる。なお、図5及び図6では、後述する基材26は説明の便宜のため示していない。
Next, the
磁性シート10の厚さは、例えば250μmであり、磁性シート10には、磁性シート10の厚さ方向に貫通する孔部11が形成されている。磁性シート10としては、磁性粒子、又は磁性フレークとプラスチック又はゴムとの複合材からなる柔軟性に富んだ公知の材料を用いることができる。なお試作した金属組み込みRFIDタグ1では、大同特殊鋼社製 の磁性シート(型式:NRC025)を用いた。
The thickness of the
アンテナ部21、インピーダンス整合回路部22、及びグラウンド部24は、図4に示すように、PETなどの樹脂でフィルム状に形成された基材26の一方の面26aに銀ペーストインキを印刷することで一体に形成されている。基材26の厚さは、例えば50μmである。そして、磁性シート10に基材26を巻付け、不図示の磁性シート用接着層により貼り付けることで、磁性シート10の面10a、10b上にアンテナ部21、インピーダンス整合回路部22、及びグラウンド部24が配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図4から図6に示すように、アンテナ部21及びグラウンド部24は、平面視で矩形状に形成されている。アンテナ部21及びグラウンド部24は、それぞれがインピーダンス整合回路部22と電気的に接続されている。グラウンド部24は、磁性シート10の他方の面10b及び側面10c上に、磁性シート10の縁部10dに沿って配されるように折り曲げられている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
なお、グラウンド部24の面と、それに対面する表面板4の他方の面4b、の面間で、基材26の誘電率を用いて形成された静電容量結合によって、グラウンド部24と表面板4とは電気的に接続されることになる。
The
インピーダンス整合回路部22は、図5に示すように所定の形状に蛇行させた配線により形成されている。インピーダンス整合回路部22は、ICチップ23の不図示の電気接点によって電気的に接続され、ICチップ23とアンテナ部21との間、及びICチップ23とグラウンド部24との間に、互いに等しい所定のインピーダンス及び抵抗値が生じるように構成されている。
As shown in FIG. 5, the impedance
ICチップ23は公知の構成のもの(NXP社製 UCODE G2iL)が用いられ、ICチップ23内には所定の情報が記憶されている。そして、ICチップ23に設けられた不図示の電気接点から電波方式により電波のエネルギーを供給することで、記憶された情報をこの電気接点から外部に電波として伝達させることができる。ICチップ23は、磁性シート10の孔部11に収容されている。
The
表面板4の一方の面4a及び裏面板5の一方の面5aには、従来硬貨と同様のデザインが設けられ、さらには、製造年月、製造番号又は管理番号を、刻印又はレーザーなどで彫り込んでもよい。
The one
第1の実施形態では、RFIDタグ3をスペーサー7の弾力で密着固定したが、RFIDタグ3が取付け面に確実に密着固定されていればどのような固定方法であってもかまわない。例えば、RFIDタグ3と取付け面の間に接着層を設けて固定してもかまわない。
In the first embodiment, the
作製した金属組み込みRFIDタグ1の読み取り実験をおこなった内容を以下に示す。読み取り装置は、SAMSUNG社製(型式VLACG1)の最大出力が1Wまで出せる、UHF帯高出力ハンディリーダーを用いた。金属組み込みRFIDタグ1に、ハンディリーダーが備えるパッチアンテナをかざして読み取りをおこなったが、ハンディリーダーの出力を最大の30dBm(1W)に設定しても読み取ることはできなかった。
The contents of the reading experiment of the fabricated metal-incorporated
次に、不図示の50×5mmのアルミ板を用意して、そのアルミ板の先端を本体部8の
丸く成形された角に接触させて、再びハンディリーダーで読み込みをおこなったところ良好な読み取りができるようになった。この実験に際し、RFIDタグ3の表面板4の面上における固定位置の検討もおこなった。その結果、図2に示す位置より中心方向にRFIDタグ3を移動すると読み取りができなくなり、その逆方向の表面板4の縁付近において良好な読み取りができることが分かった。
Next, when a 50 × 5 mm aluminum plate (not shown) is prepared and the tip of the aluminum plate is brought into contact with the rounded corner of the
このことから、金属組み込みRFIDタグ1の本体部8は放射アンテナとして機能はしているが、そのサイズが小さいため、共振周波数が高くなり、そのままでは読み取ることはできなかったが、アルミ板を接触させることで、本体部8に加えアルミ板も含めた形状の放射アンテナになることから、その結果共振周波数が下がり、良好な通信ができるようになったと考えられる。上記の実験結果から、金属組み込みRFIDタグ1は単体の状態では読み取りはできないが、本体部8が放射アンテナとして機能していることが確認された。
For this reason, the
金属組み込みRFIDタグ1の本体部8が放射アンテナとして機能しているということは、本体部8の外面は、アンテナそのものが露出していることになる。発明者が着目したのは、このアンテナそのものが露出している点である。非接触でデータを読み取るのではなく、本体部8の外面に、直接接触させてデータを読み取ることに至った。
The fact that the
従来の一般的なRFIDタグでは、外観の問題、酸化、腐食、静電気破壊防止等の理由から、アンテナエレメントは保護層よって保護されており、さらには、有色の保護層であればアンテナエレメントを隠蔽する効果も兼ね備える。よって、従来のRFIDタグでは、アンテナエレメント(導体面)は、その外観から見ることもできず、露出もしていない。他方、従来の金属対応RFIDタグにおいても同様であり、金属面の影響を軽減するために、金属面から誘電体等を介し遠ざけて配置されたRFIDインレットは、前述と同様に外観の問題、酸化、腐食、静電気破壊防止等の他、外部応力、衝撃を吸収するために、ICチップを含めそのアンテナエレメントは保護層又は保護構造よって保護されており、アンテナエレメントは、その外観から見ることもできず、露出もしていない。 In conventional general RFID tags, the antenna element is protected by a protective layer for reasons such as appearance problems, oxidation, corrosion, and electrostatic breakdown prevention. Furthermore, a colored protective layer conceals the antenna element. It also has the effect of doing. Therefore, in the conventional RFID tag, the antenna element (conductor surface) cannot be seen from the appearance and is not exposed. On the other hand, the same applies to conventional metal-compatible RFID tags. In order to reduce the influence of the metal surface, the RFID inlet arranged away from the metal surface via a dielectric or the like has a problem of appearance, oxidation, as described above. In addition to preventing corrosion, electrostatic breakdown, etc., in order to absorb external stress and shock, the antenna element including IC chip is protected by a protective layer or protective structure, and the antenna element can also be seen from its appearance Neither is it exposed.
本発明では、ハンディリーダーおよび以下に説明する導波体を含めてデータ読み取り装置と定義している。次に、本発明の導波体30について図7から図9を参照しながら説明する。導波体30は、図7に示すように、一方の端部が解放状態のリード線を、この端部を中心に渦巻き形状になるように巻かれた結合部32を備え、この結合部32から引き出されたリード線のもう一方の端部は、棒状の接触部31(接触針)に電気的に接続されている。導波体30は、これら結合部32と接触部31とで構成されている。
In the present invention, a data reader is defined including a handy reader and a waveguide described below. Next, the
前述の結合部32は、ハンディリーダー40が備える小型パッチアンテナ部41(円偏波)と対向(面)させることで、磁界優位の電磁誘導作用によって、両者を電気的に結合させることを目的とした機能要素であり、その一例が、図7に示す渦巻き形状の結合部32である。渦巻きの巻き方向はハンディリーダーの円偏波の方向と同じになっており、実験に使用したハンディリーダー40の小型パッチアンテナ41は右旋円偏波であったので、渦巻きの巻き方向も右巻きにした。なお結合部32は、前述の電磁誘導結合の他、静電容量(電界)結合など、読み取り装置のアンテナから放射される電磁波を効率よく導波体30に取り込めれば、どのような結合方法であってもかまわない。
The above-described
接触部31は、例えば、棒状の接触針であって、金属製の本体部8そのものが放射アンテナとして機能している金属組み込みRFIDタグ1の外面とを、点又は面接触させるための機能要素である。電磁誘導結合によって生じた高周波電流は、結合部32からリード線で引き出され電気的に接続されている接触部31にも流れる。さらには、接触部31に接触している金属組み込みRFIDタグ1の外面から前述の高周波電流が流れ込み、その
結果金属組み込みRFIDタグ1に内蔵されたICチップ23が活性化され、データ読み取りが可能となる。
The
前述の一般的なRFIDタグにおいても評価実験をおこなった。RFIDタグのアンテナ面を露出させ、そのアンテナエレメントの一部を接触部31に接触させたところ、良好なデータ読み取りができることが確認された。
An evaluation experiment was also performed on the above-described general RFID tag. When the antenna surface of the RFID tag was exposed and a part of the antenna element was brought into contact with the
図9に示すように、結合部32にハンディリーダー40のパッチアンテナ41を対向(面)させ、さらには、接触部31の先端に金属組み込みRFIDタグ1を接触(図中の破線円A)させて、読み取りをおこなった結果、良好な読み取りが確認された。ハンディリーダー40の出力は27dBm(0.5W)に設定した。
As shown in FIG. 9, the
前述のとおり金属組み込みRFIDタグ1は、通常の読み取り方法では読み取りはできないが、図9に示すように、接触部31の先端に金属組み込みRFIDタグ1を接触させることで良好な読み取りができるようになった。
As described above, the metal-embedded
以上、説明したように、本発明の導波体30は、結合部32にハンディリーダー40の小型パッチアンテナ41を対向(面)の状態にすることで、小型パッチアンテナ41と結合部32との間で、電磁誘導作用による結合状態が生成され、この作用により導波体内に高周波電流が誘起される。
As described above, the
一方の接触部31に、金属製の本体部8そのものが放射アンテナとして機能している金属組み込みRFIDタグ1の外面を接触させることで、前述の誘起した高周波電流が接触部31を介して金属組み込みRFIDタグ1に流れ込み、その結果金属組み込みRFIDタグ1に内蔵されたICチップ23が活性化され、データ読み取りが可能となる。
One of the
前述のとおり、本発明では、ハンディリーダー40及び導波体30を含めてデータ読み取り装置50と定義している。これに対してデータ読み取り装置50のデータ読み取り対象は、金属製の本体そのものが放射アンテナとして機能している金属組み込みRFIDタグ1となる。データ読み取り装置50と金属組み込みRFIDタグ1とのデータ通信は、双方を接触させてデータ通信をおこなう方法であることから、データ通信の方式は接触通信方式といえる。
As described above, the present invention defines the
通常、データ読み取り装置とRFIDタグとの間のデータ通信は、データ読み取り装置が備えるアンテナ部から電磁波を空間上に放射して、データの読み取り対象となるRFIDタグとの間で、非接触でデータ通信をおこなう非接触通信方式である。この非接触でおこなう通常の通信方式に対して、本発明の接触通信方式は、空間上に電磁波を放射する仕組みとは全く異なり、データ読み取り装置50が備える接触部31と金属組み込みRFIDタグ1の外面とを接触させておこなう通信方式である。
Normally, data communication between a data reading device and an RFID tag is performed in a non-contact manner with an RFID tag that is a data reading target by radiating electromagnetic waves from the antenna unit provided in the data reading device into space. This is a non-contact communication method for performing communication. The contact communication method of the present invention is completely different from the mechanism for radiating electromagnetic waves in space, compared to the normal communication method performed without contact, and the
通常の非接触通信方式では、空間上に電磁波を放射する仕組みから、非対象のRFIDタグのデータを誤って読んでしまう可能性がある。特に、読み取り対象のRFIDタグが密集状態で置かれている場合、さらには読み取り対象の近傍に金属体(金属物品等)がある場合などで、前者は読み取り対象を特定することが困難であり、後者はデータ読み取り装置から放射された電磁波が近傍の金属体に反射してマルチパスが生じ、この結果、思いも寄らない場所に置かれたRFIDタグのデータを読み取ってしまうことがある。この問題に対しては、データ読み取り装置の送信出力を下げ、データ読み取り後にデータ処理するなどして対処している。 In a normal non-contact communication method, there is a possibility that data of an unintended RFID tag is erroneously read due to a mechanism for radiating electromagnetic waves in space. In particular, when the RFID tags to be read are placed in a dense state, and further when there is a metal body (metal article etc.) in the vicinity of the read target, the former is difficult to specify the read target, In the latter case, the electromagnetic wave radiated from the data reading device is reflected on a nearby metal body to generate a multipath, and as a result, the data of the RFID tag placed in an unexpected place may be read. This problem is addressed by reducing the transmission output of the data reader and processing the data after reading the data.
これに対して本発明の接触通信方式では、データの読み取り対象である金属組み込みR
FIDタグ1を特定し、接触させておこなう通信方式であることから、前述のような原因で非対象のス金属組み込みRFIDタグ1のデータを誤って読んでしまうことはない。
On the other hand, in the contact communication system of the present invention, the metal built-in R which is the object of data reading
Since this is a communication system in which the
第1の実施形態のデータ読み取り装置50は、実験評価のために市販のハンディリーダー40を用いて、渦巻形状の結合部32と接触部31という構成にしたが、データ読み取り装置50としての形態は、接触部31を有し、その接触部31と金属組み込みRFIDタグ1とが接触した状態で、交信周波数によるデータ通信がおこなわれれば、どのような形態であってもかまわない。例えば、小型パッチアンテナ41及び渦巻形状の結合部32の結合関係を、同等の機能要素に変えて、データ読み取り装置の回路基板上に設け、データ読み取り装置内にユニット化して配置してもよい。このようにすることで、データ読み取り装置50の装置サイズを小型化することができる。
The
なお、接触部31と金属組み込みRFIDタグ1との接触であるが、直流的な電気結合の他、交信周波数による電磁誘導結合で電気結合されていてもよい。ただし、この電磁誘導結合の場合、接触部31と金属組み込みRFIDタグ1との間の距離は概ね0.5mm以下であることが好ましい。
In addition, although it is contact with the
読み取り装置の送信アンテナとRFIDタグの受信アンテナを対向させて空間伝搬で通信をおこなう従来の方式に対して、接触通信方式では、データ読み取り装置50の接触部31と金属組み込みRFIDタグ1の金属性の本体部8を直接接触させて通信をおこなうので、前述の空間伝搬のスペースが不要となることから、データ読み取り装置50を小型化することができる。さらには、データ読み取り装置50の外装面全体をシールド化することで、装置内部で発生した電磁波の漏洩を抑えることもできる。このようにした接触通信方式のデータ読み取り装置50は、小型でかつ電磁波漏洩も抑えられているので、既存のATM、POSレジスターなどの入出金装置の内部に機能ユニットとして組み込むことができる。
In contrast to the conventional method of performing communication by spatial propagation with the transmitting antenna of the reading device and the receiving antenna of the RFID tag facing each other, in the contact communication method, the
<第2の実施形態>
以下、本発明に係る金属組み込みRFIDタグの第2の実施形態を、図10を参照しながら説明する。第1の実施形態の金属組み込みRFIDタグ1では、本体部8の内部は空間6になっているだけなので、このままでは埃、液体、粉塵、ガスなどが入り込み、RFIDタグとしての性能を維持することはできない。さらには、通常の貨幣としての外観にもなっていない。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the metal embedded RFID tag according to the present invention will be described with reference to FIG. In the metal-embedded
図10に示すように、本体部8の内部の空間6を封止部9で封止することで、埃、液体、粉塵、ガスなどが入るのを防止することができる。封止部9としては、耐水性、耐薬品性、及び絶縁性(非導電性)を有していることが好ましく、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などの材料を好適に用いることができる。また、封止部9に用いられる封止材料の色を、本体部8と同色にすることで、封止部9の存在を視覚的に隠蔽することができ、金属組み込みRFIDタグ2の外観を通常の貨幣と変わらないようにすることもできる。
As shown in FIG. 10, dust, liquid, dust, gas, or the like can be prevented from entering by sealing the
第1の実施形態の金属組み込みRFIDタグ1では、公知のRFID用ICチップ(NXP社製 UCODE G2iL)を用いたが、このICチップ23は、暗号化及び複合化の機能がICチップ23の内部に備わっていない。このままではセキュリティ性がないことから、簡単に偽造され、成りすましが成立してしまうなどの理由により、電子通貨としては使えない。ICチップの内部に、RFIDとしての通信機能に加え、ICカード、電子パスポートなどで採用されている、暗号化及び複合化の機能を備えた不図示のICチップ25にすることで、耐偽造性が飛躍的に向上し、電子通貨として使うことが可能になる。
In the metal-embedded
本発明の金属組み込みRFIDタグ2は、その主たる本体部8が金属で形成されていることから電気的には1つの導体である。このため、本体部8に静電気など外部から電気的な衝撃を受けた場合、そのサージ電流は、通常の電線と同様で本体部8の内部を流れるだけなので、内蔵されたRFIDタグ3へのダメージはない。
The metal built-in
次に、金属組み込みRFIDタグ2に対する破壊行為及び対応策について以下に詳しく説明する。金属組み込みRFIDタグ2とデータ読み取り装置50の間で使われている交信周波数と同じ周波数の電磁波を、例えば、マグネトロンなどを用いて金属組み込みRFIDタグ2に対して強力に加えてICチップ25を破壊する破壊行為も考えられる。この破壊行為に対する対応策としては、ICチップ内で損傷を受けやすい、例えば、整流素子、及び定電圧素子などの破壊強度アップ、ESD保護回路のような保護回路の付加などによって、このような破壊行為に対してICチップ25の破壊を防ぐことができる。
Next, the destruction action and countermeasures for the metal embedded
内部のICチップ25に金属針などを近づけて、その金属針に高電圧を加えることで、金属針とICチップ25の間で火花放電が起き、その放電によってICチップ25を破壊するといった破壊行為も考えられる。この破壊行為に対する対応策としては、封止部9の開口長の最も長い部分の長さに対して、外面からその長さの1/2以上の奥の位置にICチップ25を配置することで、封止部9に金属針を近づけ、その金属針に高電圧が加えられたとしても、放電は金属針と金属性の本体部8の間で起きるだけなので、ICチップ25への放電を回避することができる。
By bringing a metal needle or the like close to the internal IC chip 25 and applying a high voltage to the metal needle, a spark discharge occurs between the metal needle and the IC chip 25, and the IC chip 25 is destroyed by the discharge. Is also possible. As a countermeasure against this destructive action, the IC chip 25 is arranged at a position more than ½ of the length from the outer surface with respect to the length of the longest opening portion of the sealing portion 9. Even if a metal needle is brought close to the sealing portion 9 and a high voltage is applied to the metal needle, the discharge only occurs between the metal needle and the metallic
放電によるICチップ25の破壊行為は、下記の方法も考えられる。空間6に設けられた封止部9に、金属針を通すための穴を開けることで、その穴に金属針を挿入し、金属針をICチップ25に近づけることができる。このような状態にして金属針に高電圧を加えることで、金属針とICチップ25との間で放電が起き、ICチップ25を破壊するといった破壊行為も考えられる。なお、封止部9に開けられた穴は、封止部9と同色の封止材を用いて、痕跡が残らないように穴は塞がれてしまい、外観からは、破壊行為の有無が判断できない。
The following method can also be considered for the destruction of the IC chip 25 by electric discharge. By making a hole for allowing the metal needle to pass through the sealing portion 9 provided in the
上記の破壊行為に対して、以下に示す対応策が考えられる。部分修復が困難となるように、封止部9の表面に、超微細な凹凸を施したり、ホログラム機能層を設けたりしてもよい。封止材の中に、長さ、太さ、色などが異なる数種類の繊維などを含ませておいてもよい。外面から中心方向に向けて、封止材の色を変えた積層構造などであってもよい。さらには、後述する金属組み込みRFIDタグ検査で判定可能な特殊な物質を微量に混ぜ、破壊行為により塞がれた部分がないかをチェックする方法がある。 The following countermeasures can be considered for the above destruction. In order to make partial repair difficult, the surface of the sealing portion 9 may be provided with ultrafine irregularities or a hologram functional layer. Several kinds of fibers having different lengths, thicknesses, colors, and the like may be included in the sealing material. A laminated structure in which the color of the sealing material is changed from the outer surface toward the center may be used. Furthermore, there is a method of mixing a minute amount of a special substance that can be determined by inspection of a metal-embedded RFID tag, which will be described later, and checking whether there is a portion blocked by a destructive action.
次に、本発明の金属組み込みRFIDタグ2の耐偽造性について説明する。ICのシリコンチップを特殊な装置で厚さ方向に薄くスライスするか、特殊な薬品で構成層を一層々溶かして、それぞれの面上のパターンを画像として撮影し、蓄積された複数枚の画像から回路パターンを抽出することで、製造用の原盤を作ることができる。よって、この原盤からコピー品(偽造チップ)を大量に作り出すことが可能になる。
Next, forgery resistance of the metal-embedded
偽造チップは、製造時の品質管理がされていないことから正規品に対して短寿命、性能不安定といった問題を有しており、例えば、偽造チップが医療機器に用いられた場合、生死に関わる可能性が考えられるので、世界的に大きな問題になっている。将来、電子通貨が発行された場合、電子通貨に内蔵されたICチップが、前述の偽造チップを生み出している偽造組織の標的となる可能性は非常に高い。 Forged chips are not quality controlled at the time of manufacture, so they have problems such as short life and unstable performance compared to regular products. For example, when counterfeit chips are used in medical devices, they are life-threatening. Since it is possible, it has become a big problem worldwide. In the future, when an electronic currency is issued, it is very likely that an IC chip built in the electronic currency becomes a target of a counterfeit organization that produces the aforementioned counterfeit chip.
一方で、前述のスライス手法、薬品融解手法などを用いても回路パターンの抽出が困難
なICチップの製造方法を開発している会社もあり、さらには、その耐偽造性を客観的に評価する会社もある。将来、ICチップが内蔵された電子通貨の発行の方針が国、中央銀行などから打ち出されれば、双方の技術レベルは格段に向上することになるので、ICチップ25の偽造はさらに厳しいものとなる。
On the other hand, there are companies that have developed IC chip manufacturing methods in which extraction of circuit patterns is difficult even using the above-described slicing method, chemical melting method, and the like, and objectively evaluating the anti-counterfeiting property There is also a company. In the future, if the issuance policy of electronic currency with built-in IC chip is issued by the national government, central bank, etc., both technical levels will be greatly improved, so counterfeiting of IC chip 25 will be more severe. .
本発明の金属組み込みRFIDタグ2は、後述するネットワークを介して金属組み込みRFIDタグ2と管理サーバーとが情報交換をする仕組みになっている。金属組み込みRFIDタグ2と管理サーバーとの間では、ソフトウェア的に変更可能な非公開の暗号鍵、複合鍵を用いた高度な暗号化通信を行っており、仮にハードウェア的に完全な偽造チップが作り出せたとしても、前述の暗号鍵、複合鍵を入手することができなければ、後述する管理サーバーの認証が得られず、正規の金属組み込みRFIDタグ2と同様な決済処理はできない。
The metal-embedded
電子マネーなどに代表されるデジタル化決済の波及とともに、それにともなう暗号化技術の研究開発も盛んであることから、完全な偽造チップが作り出せたとしても、前述の暗号鍵、複合鍵に加え、例えば、新たな非公開情報及び仕組みなどを付加することで、管理サーバーとの情報交換時における、正規の金属組み込みRFIDタグ2と同様な成りすましは、非常に困難になると考えられる。
Along with the spread of digital payments typified by electronic money, etc., along with the extensive research and development of encryption technology, even if a completely counterfeit chip can be created, in addition to the encryption key and composite key described above, for example, By adding new non-public information and a mechanism, it is considered that impersonation similar to that of the regular metal embedded
以上説明したように、第2の実施形態の金属組み込みRFIDタグ2では、ハードウェア面及びソフトウェア面の両面において、偽造品に対する様々な対策が講じられることから、金属組み込みRFIDタグ2の耐偽造性の強度を高くすることができる。また、その強度をさらに高めるために、将来開発される技術が付加できるように、予め仕組みに中に設けてもよい。
As described above, in the metal-embedded
金属組み込みRFIDタグ2が通貨として実際に使われた場合、本体部8に内蔵されたICチップ25は、不正行為による機能不全の他に、設計及び製造品質上の問題で機能不全に陥ることが考えられる。このことは想定される不可抗力に当たるので、貨幣価値を有する金属組み込みRFIDタグ2として、その救済方法を事前に定めておく必要がある。
When the metal-embedded
その一つの方法として、対象となる金属組み込みRFIDタグ2に内蔵されたICチップ25が、設計寿命より短い期間で、かつ設計及び製造品質上の問題で機能不全に陥ったのか、それ以外の要因で機能不全に陥ったのかを、判断するために金属組み込みRFIDタグ検査を実施することである。金属組み込みRFIDタグ検査の検査結果が合格であれば、同等の価値を有する新たな金属組み込みRFIDタグが所有者に発行され、不合格となった場合は、金属組み込みRFIDタグ2の所有者には新たな金属組み込みRFIDタグは発行されないという仕組みである。
As one of the methods, whether the IC chip 25 incorporated in the target metal-embedded
金属組み込みRFIDタグ検査は、金属組み込みRFIDタグ2の本体部8、ICチップ25及び封止部9に開けられた穴を埋めるために用いられた材料の定性分析や、本来の封止材と穴を埋めるために用いられた材料の境界面の状態などが検査のポイントになる。最新科学を用いて、破壊又は非破壊による厳重な検査がおこなわれることで、例えば、痕跡を残さずにICチップ25を破壊することは非常に困難である。
Inspecting the metal-embedded RFID tag includes qualitative analysis of the material used to fill the holes opened in the
次に、本発明の金属組み込みRFIDタグ2が実用化された場合、小型化されたデータ読み取り装置、ネットワーク、管理サーバーなどの設備環境及び運用形態など金属組み込みRFIDタグ2のシステムとして想定される内容について述べる。
Next, when the metal-embedded
本発明の金属組み込みRFIDタグ2はデジタル化された電子通貨であることから、金属組み込みRFIDタグン2を管理する不図示の管理サーバーがネットワーク上に存在す
る。管理サーバーは、銀行などの金融機関の入出金装置、市中のATM、販売店舗のPOSレジスターなど、金属組み込みRFIDタグが使われる場所に設置された入出金装置とネットワークを介して繋がっているものとする。管理サーバーは、後述する金属組み込みRFIDタグ及び所有者の認証機能及び盗難リストという新しい概念の管理機能も備えている。
Since the metal embedded
金属組み込みRFIDタグ2に搭載されているICチップ25のメモリー領域内には、金属組み込みRFIDタグ2の金属外面に刻み込まれた製造番号(情報)がコインIDとして格納され、さらには自身の貨幣価値を決定するチップステータスという情報も格納されている。チップステータスが示す情報は、有効状態か無効状態の2種類のみである。
In the memory area of the IC chip 25 mounted on the metal-embedded
チップステータスが有効状態にある時は、この金属組み込みRFIDタグ2が通貨としての価値を有する状態と定義している。チップステータスが有効状態であれば、金属組み込みRFIDタグ2そのものを譲渡先の相手に譲渡することも可能であり、また、金属組み込みRFIDタグ2を譲渡された側では、チップステータスを有効状態のままにしておけば、その金属組み込みRFIDタグ2をさらに第三者に譲渡することも可能である。
When the chip status is in a valid state, it is defined that the metal-embedded
他方、チップステータスが無効状態にある時は、この金属組み込みRFIDタグ2が通貨としての価値を有しない状態と定義している。よって、この金属組み込みRFIDタグ2の外観は正規のコインであるが、通貨としての価値はないものとなり、今までにない概念となる。
On the other hand, when the chip status is in an invalid state, it is defined that the metal-embedded
金属組み込みRFIDタグ2の所有者(所有の権利を有する者)は、その所有者であることからチップステータス情報を書き換える権利を有していると定めている。よって、所有者自身がチップステータス情報を書き換えることで、所有する金属組み込みRFIDタグ2の価値を、有効状態又は無効状態と制御することができる。ここでいう書換えとは、チップステータスを有効状態から無効状態にすること、又は無効状態から有効状態にすること、という行為に当たる。
The owner of the metal-embedded RFID tag 2 (the person who has the right to own) is defined as having the right to rewrite the chip status information because it is the owner. Therefore, by rewriting the chip status information by the owner himself, the value of the metal built-in
造幣局から発行され市中に流通された状態における、本発明の金属組み込みRFIDタグ2と従来通貨の違いは、金属組み込みRFIDタグ2内のICチップ25に設けられたチップステータスという一つの単位系情報(ステータスデータ)によって、シンプルに通貨としてのその価値を有効、無効に制御ができることである。この機能は、従来通貨にはない次世代電子通貨の機能の一つである。
The difference between the metal-incorporated
チップステータス情報であるが、金属組み込みRFIDタグ2は管理サーバーとの認証が必要であり、認証が得られない限りチップステータス情報は読み出すことも書き換えることもできない。読み出すこともできない理由としては、チップステータス情報を有効状態にした偽造金属組み込みRFIDタグの出現の可能性であり、簡単に読み出すことできてしまうと、成りすましが可能となってしまう。
Although it is chip status information, the metal-embedded
チップステータス情報の有効状態、無効状態の設定は、例えば、銀行などの金融機関の他、市中に設置されたATMなどによっておこなう。以下にその操作について説明する。金属組み込みRFIDタグ2が第三者より自分(所有者)に譲渡された場合、譲渡された金属組み込みRFIDタグ2内のチップステータスの状態は必ず有効状態にある。このことから新たな所有者が始めにおこなう行為は、チップステータスを有効状態から無効状態にする行為となる。
The valid / invalid state of the chip status information is set by, for example, an ATM installed in the city as well as a financial institution such as a bank. The operation will be described below. When the metal-embedded
ATMにおいて、対象となる金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスを有効状態から無効状態にする操作について説明する。ATMに金属組み込みRFIDタグ2を投
入し、続けて指紋などの生体認証にて、金属組み込みRFIDタグ2の所有者である個人を特定する情報が管理サーバーに登録される。登録の後、金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスを有効状態から無効状態にすることができる。この操作によって、投入した金属組み込みRFIDタグ2を通貨としての価値を有しない状態とすることができる。
An operation of changing the chip status of the target metal embedded
次に、ATMにおいて、対象となる金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスを無効状態から有効状態にする操作について説明する。ATMに金属組み込みRFIDタグ2を投入し、その後前述のチップステータスを有効状態から無効状態にした際におこなった、指紋などの生体認証によって、管理サーバーに登録された情報と一致するかどうかが調べられる。一致すれば同一の個人であると判定され、金属組み込みRFIDタグ2の所有者として、金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスを無効状態から有効状態にすることができる。この操作によって、投入した金属組み込みRFIDタグ2を通貨としての価値を有する状態に戻すことができる。
Next, an operation of changing the chip status of the target metal-embedded
それぞれの操作の際に、金属組み込みRFIDタグ2が有する固有のコインID(製造番号)の情報を保管することで、この後金属組み込みRFIDタグ2が盗難にあった場合、このコインIDを使って取締り機関に対して盗難届を出すことができる。なお届出の際、チップステータス情報は有効状態であっても無効状態であってもかまわない。
In each operation, by storing information on a unique coin ID (manufacturing number) possessed by the metal-embedded
盗難届を受理した取締り機関は、管理サーバーの運営機関と連携して、管理サーバーに記録された交信記録から届出者が最終アクセス者であることを確認した後、そのコインIDの情報を管理サーバーの盗難リストに書き加える。コインIDの情報は、盗難された後、対象となる金属組み込みRFIDタグ2が戻ってきた場合に金属組み込みRFIDタグ2を特定する情報としても利用できる。
After confirming that the reporter is the last accessor from the communication record recorded in the management server, the enforcement organization that received the theft report cooperates with the management server's operating organization and then uses the management server to store the coin ID information. Add to your theft list. The coin ID information can also be used as information for identifying the metal-embedded
金属組み込みRFIDタグ2とデータ読み取り装置、データ読み取り装置とネットワーク(専用回線、インターネット回線など)を介して繋がれた管理サーバーとの間の暗号化通信(認証処理時間)であるが、それぞれの間のデータ通信速度の高速化、頻繁に繰り返される暗号化、復号化に要する処理時間の高速化、MPU及びキャッシュメモリーの高速化、受付制御、優先制御、公平制御といったQoS(Quality of Service)技術を利用したネットワークの帯域保証の高度化、人口密度に比例した管理サーバー(管理サーバーのミラーサーバー)の多数設置など、これらの総合的な向上により、将来においては金属組み込みRFIDタグ2の認証処理時間は劇的に短縮されると考えられる。具体的な目標処理時間としては数百ms以内が望まれる。
Encrypted communication (authentication processing time) between the metal embedded
次に、金属組み込みRFIDタグ2の決済処理について、例えば、店舗に導入されたPOSレジスターにおける入金処理時に、金属組み込みRFIDタグ2で購入物品の支払をおこなうケースで、上記の内容を踏まえて説明する。
Next, the settlement processing of the metal embedded
POSレジスターの入金機構部に金属組み込みRFIDタグ2が投入されると、入金機構部内に設けられた物理的な真贋判定装置により、硬貨としての真贋判定が実行され、本物と判断された後は、同部内に設けられたデータ読み取り装置、POSレジスターの本体制御部、通信部に繋がれたネットワークを介して金属組み込みRFIDタグ2と外部の管理サーバー間において、即座に認証処理がおこなわれる。前述のとおり認証処理は瞬時に完了するので、金属組み込みRFIDタグ2であっても通常の紙幣、硬貨などと同様にスムーズな入金が可能である。
When the metal built-in
この入金処理時に、投入された金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスが無効状態であった場合は、そのコインをその場で所有者に戻すか、若しくはPOSレジスター
に備えられた指紋読み取り部に、所有者が指を押し付け、指紋認証をおこなうことで、その場でチップステータスを無効状態から有効状態に変更して、入金することもできる。
If the chip status of the inserted metal-incorporated
さらには、この入金処理時に、投入された金属組み込みRFIDタグ2のコインIDが管理サーバー上の盗難リストに登録されたコインIDであった場合は、認証処理行程の中では盗難リスト照合もおこなわれているので、対象となるコインIDは確実に検出される。その検出されたコインはその場で回収され、盗難アラートが発せられ、取締り機関への通報もおこなわれる。
Furthermore, if the coin ID of the inserted metal embedded
以上説明したように、金属組み込みRFIDタグ2の決済処理は、金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスが有効状態であれば通常の紙幣、硬貨などと同様にスムーズな入金が可能であり、無効状態であっても、指紋読み取り部に指を押し付けることで即座に指紋認証がおこなわれ、認証完了後に入金することもできる。
As described above, in the settlement process of the metal embedded
店舗のPOSレジスターにおける入金処理は、見方を変えると管理サーバー上の盗難リストに登録された金属組み込みRFIDタグの探索の機会となる。不正に入手した金属組み込みRFIDタグでは購入物品の対価決済に用いることはもちろんできず、さらには取締り機関への通報もおこなわれることで、盗難リストに登録された金属組み込みRFIDタグが発見される場でもある。ただし、この仕組みが公開されていれば、不正に入手した金属組み込みRFIDタグが持ち込まれることはないと思われる。 The deposit process at the POS register in the store becomes an opportunity to search for a metal-embedded RFID tag registered in the theft list on the management server, if viewed differently. Of course, illegally obtained metal embedded RFID tags cannot be used for payment for purchased goods, and even if a notification is sent to a regulatory agency, a metal embedded RFID tag registered in the theft list is discovered. But there is. However, if this mechanism is made public, it is unlikely that illegally obtained metal embedded RFID tags will be brought in.
金属組み込みRFIDタグ2のチップステータスを無効状態に設定することで、以下の効果を得ることができる。金属組み込みRFIDタグ2が銀行、企業および個人などの金庫に保管された状態で、その金属組み込みRFIDタグ2が不正に持ち出された場合であっても、管理サーバーに登録された個人を特定する情報が一致しない限り、チップステータスを無効状態から有効状態にすることはできない。よって、持ち出された金属組み込みRFIDタグ2は無効状態のままであることから通貨としての価値を有しない。このことから、不正に持ち出す行為そのものが無意味なものとすることができる。
The following effects can be obtained by setting the chip status of the metal-embedded
万が一、金属組み込みRFIDタグ2が不正に持ち出された場合であっても、持ち出されたコインIDが分かれば、そのコインIDで取締り機関へ盗難届を出すこともできる。この盗難届の内容は、管理サーバーが備える盗難リストに即座に反映される。盗難リスト照合機能により、商品販売店舗のPOSレジスターにおいて、盗難届が出された金属組み込みRFIDタグ2が使われた場合、取締り機関へ即座に通報される仕組みになっている。
Even if the metal-embedded
金属組み込みRFIDタグ2が有する固有のコインIDが分かっていれば、金属組み込みRFIDタグ2が特定でき、所有者の指紋認証をおこなうことで、再度有効状態とすることができる。例えば、不正に持ち出された金属組み込みRFIDタグ2が、その後所有者の元に戻ってきた場合、通貨としての価値を復活させることができる。
If the unique coin ID possessed by the metal-embedded
以上説明したように、チップステータスが無効状態の金属組み込みRFIDタグ2は、通貨としての価値を有しておらず、さらには店舗で使われた場合、取締り機関へ通報という仕組みを有する。そこには金属組み込みRFIDタグ2を不正に持ち出すメリットは存在せず、かつ取締り機関へ通報というリスクもあることから、不正行為そのものが無意味になり盗難を強力に抑止することができる。
As described above, the metal-embedded
この抑止効果は、太古の昔から続く盗難というリスクから開放されることを意味する。例えば、金属組み込みRFIDタグ2の自宅保管の場合であれば、チップステータスを無効状態にしておけば、盗まれることがないことから金庫などに入れる必要もなくなる。
This deterrent effect means that you are free from the risk of theft that has continued since ancient times. For example, in the case where the metal-embedded
またその他の例として、金融機関における現金移送においても、現行の強盗からの襲撃を前提とした現金輸送車を含む現金輸送のスタイルから大きく変わり、同様にチップステータスを無効状態にしておけば、強盗から襲撃される可能性がない現金輸送のスタイルとすることもでき、省人化を含め経費の節減にもなる。 As another example, in cash transfer at financial institutions, if the chip status is changed to a disabled state in the same way, it will greatly change from the current style of cash transport including cash transport vehicles based on the premise of attacks from robberies. It can also be a cash transport style that is unlikely to be attacked by the company, saving costs including labor saving.
よって、本発明の金属組み込みRFIDタグ2及びデータ読取装置は、優れた耐偽造性を有し、通常の紙幣、硬貨などと同様の利便性を有し、さらには強力な盗難抑止効果も有する、次世代に向けた新しい電子通貨の一つであると考える。なお発明者としては、1万円札より高額の5万円、10万円といった高額の通貨として発行することで、新しい電子通貨の機能が発揮されると考える。
Therefore, the metal-embedded
前述の説明では、個人を特定するための認証方法を、生体読み取り部が小型にできるメリットから指紋認証としたが、認証機能を有していればどのような形態であってもよく、例えば、住民基本台帳カード、IC運転免許証、電子パスポート、電子マネーカード、IC付きクレジットカードなどのICカードであってもかまわない。この場合、管理サーバーの運用機関とICカードの発行機関、会社とは事前に提携されていることは言うまでもない。 In the above description, the authentication method for identifying an individual is fingerprint authentication because of the merit that the biometric reading unit can be downsized. However, any form may be used as long as it has an authentication function. IC cards such as Basic Resident Register Card, IC Driver's License, Electronic Passport, Electronic Money Card, Credit Card with IC may be used. In this case, it goes without saying that the management server operating organization, IC card issuing organization, and company are affiliated in advance.
前述に示したように決済処理時の認証処理時間を保持するために、管理サーバーがこれらICカードと直接認証おこなうことになるので、ICカードに付帯するカードID、暗号鍵、復号鍵などの情報を共有することになるが、その際、個人情報を切り離した形態とすることで、管理サーバー内には個人情報が存在しないようにすることができる。この仕組みは、金属組み込みRFIDタグ2を管理する管理サーバーも広い意味で通貨の一部と見なした場合、通貨(法貨)の要件の一つである匿名性が保たれているといえる。
As described above, since the management server directly authenticates with these IC cards in order to hold the authentication processing time at the time of settlement processing, information such as card ID, encryption key, decryption key, etc. attached to the IC card However, in this case, the personal information can be prevented from being present in the management server by separating the personal information. In this mechanism, when the management server that manages the metal-embedded
所有者(個人)を特定するための認証をおこなわない方法も考えられる。チップステータス情報を変更する際に、その場で4桁程度のパスワードを設定する方法である。そのパスワードが所有者を特定するための情報になり、管理サーバーに保管される。ただし、この方法はパスワードを忘れると、チップステータス情報を有効状態に戻すことできず、通貨としての価値を復活さることはできなくなる。第2の実施形態では、チップステータスをICチップ25内に設けたが、管理サーバー上に設けてもよい。 A method that does not perform authentication for specifying the owner (individual) is also conceivable. This is a method of setting a password of about 4 digits on the spot when changing the chip status information. The password becomes information for identifying the owner and is stored in the management server. However, if this method forgets the password, the chip status information cannot be returned to the valid state, and the currency value cannot be restored. Although the chip status is provided in the IC chip 25 in the second embodiment, it may be provided on the management server.
金属組み込みRFIDタグ2が火事などによって焼失してしまうことも考えられる。この場合、ICチップ25の機能が保持され、本体部8からICチップ25を取り出し、管理サーバーとの認証が得られれば、通貨の価値は失われず、新たな金属組み込みRFIDタグ2を発行することもできる。従来の紙紙幣のように、焼失によって通貨価値が失われることを防ぐことが可能になる。
It is also conceivable that the metal-embedded
このことから金属組み込みRFIDタグ2の価値は、管理サーバーとの認証が可能なICチップ25であるといえる。よって、ICチップ25から見ると本体部8は、金属製のICチップ保護容器と見ることもできる。
From this, it can be said that the value of the metal-embedded
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。現状、次世代電子通貨における耐熱温度の規定はないが、造幣局から発行され市中に流通された状態では、様々な温度環境にさらされることが予想される。本実施形態の金属組み込みRFIDタグ3では、目標上限温度を200℃とした。この上限温度下において、変形、変質、剥がれ、通信性能の劣化がないことなどを目的としている。ただし、この上限温度下における通信性
能については本実施形態では対象外とし、上限温度下でデータ読み取り装置などとの間の通信は行わないものとする。基本構造は変えずに、各構成部材の耐熱温度の引き上げをおこなうことで、金属組み込みRFIDタグ1の耐熱性を高めることとした。その内容を以下に詳しく説明する。
前記第1実施形態の金属組み込みRFIDタグ1では、インピーダンス整合回路部22、アンテナ部21およびグラウンド部24を基材26上に銀ペーストインキでパターン印刷して形成している。しかし、前述の使用温度の上限である200℃の環境下においては、インピーダンス整合回路部22、アンテナ部21およびグラウンド部24を構成する部材の耐熱温度が低すぎるためにこの構成では全く使えない。このことより、下記に示すインピーダンス整合回路部22、アンテナ部21およびグラウンド部24の構成部材の耐熱温度の引き上げを行った。
前記第1実施形態では、基材26をPETフィルムで形成していたが、基材26を、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどの耐熱温度が200℃を超えるフィルム材料とすることで、基材26の耐熱温度を引き上げることができる。ただし、基材26の材料が変わることで材料が持つ誘電率の値が変わるので、インピーダンス整合回路部22の最適化をおこなう必要が生じる。
前記第1実施形態では、インピーダンス整合回路部22、アンテナ部21およびグラウンド部24を銀ペーストインキでパターン印刷して形成していたが、これらをアルミニウムの薄膜または銅の薄膜をエッチングにより形成することで、インピーダンス整合回路部22、アンテナ部21およびグラウンド部24の使用温度の上限を200℃まで引き上げることができる。
前記第1実施形態では、ICチップ23のバンプとインピーダンス整合回路部22との接続は、接合材料であるACPによるフリップチップ実装接合法を用いて、そのACP材料の接着効果により、バンプとインピーダンス整合回路部22とを電気的に接続していた。しかしながらこの実装方法では、使用温度の上限である200℃の環境下においては、ACPの耐熱温度が低すぎるためICチップ23とインピーダンス整合回路部22との電気的な接続が保証できない。
ACPなどの耐熱温度の低い接合材料などを全く使用しない超音波溶接法(超音波接合による金属溶接法)を用いることで、ICチップ23のバンプとインピーダンス整合回路部22とを、超音波によりこれら異種金属同士が溶接できる。よって、この接合法を用いることで、使用温度の上限である200℃の環境での電気的な接続信頼性を得ることができる。
磁性シート10は、磁性粒子または磁性フレークとプラスチックまたはゴムとの複合材で形成されている。前記第1実施形態で使用した磁性シート10の使用温度の上限は85℃(メーカー推奨値)である。磁性シート10が持つ固有の物性値の中で、アンテナ特性(アンテナ感度)に大きく影響するパラメーターとしては透磁率、磁性損失の値であり、一方の誘電率、誘電損失の値はそれに比べると小さいことがわかっている。磁性シート10の透磁率、磁性損失の値は、使用している磁性粒子または磁性フレークの造形、方向、密度などによって決まる。一方の誘電率、誘電損失の値は、磁性粒子または磁性フレークの造形、方向、密度に加え、バインダー(結合剤)自身の誘電率、誘電損失によって決まる。
磁性シート10の磁性粒子または磁性フレークはそのままで、バインダーのみをシリコーン系、フッ素系、エポキシ硬化系、ポリエーテルサルホン系、ポリイミド(ポリアミド)系などの耐熱温度が200℃を超える耐熱バインダーに変更することで、磁性シート10そのものを耐熱性の磁性シートとすることができる。ただし、使用しているバインダーを変更することで、磁性シート10としての誘電率、誘電損失の値も変わってしまう。しかし、この二つのパラメーターはアンテナ特性への影響は前述のとおり少ないことと、インピーダンス整合回路部22の最適化をおこなうことで、耐熱バインダーへの変更に伴う通信性能の低下はほとんどないと考えられる。不図示の接着層は、耐熱温度が200℃を超えるアクリル系またはシリコーン系のものを好適に用いることができる。
以上のように熱対策を施した金属組み込みRFIDタグ3は、読み取り装置との通信実験は行わないが、前述の実施例の金属組み込みRFIDタグ1とほぼ同じ通信距離の結果が得られると考える。よって、金属組み込みRFIDタグ3を構成する部材、特に、インピーダンス整合回路部22、アンテナ部21およびグラウンド部24の耐熱温度を高めることで、使用温度の上限である200℃の環境でも耐えられる金属組み込みRFIDタグ3を作ることができる。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only different points will be described. At present, there is no regulation of heat-resistant temperature in the next generation electronic currency, but when it is issued from the Mint and distributed in the city, it is expected to be exposed to various temperature environments. In the metal-embedded
In the metal-embedded
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the impedance
In the first embodiment, the bumps of the
By using an ultrasonic welding method (metal welding method by ultrasonic bonding) that does not use a bonding material having a low heat-resistant temperature such as ACP at all, the bumps of the
The
The magnetic particles or magnetic flakes of the
As described above, the metal-embedded
以上、本発明の第1の実施形態から第3の実施形態について詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。 As described above, the first to third embodiments of the present invention have been described in detail. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the configuration can be changed without departing from the gist of the present invention. Is also included. Furthermore, it goes without saying that the configurations shown in the embodiments can be used in appropriate combinations.
例えば、前記実施形態では、アンテナ部21の形状を矩形状としたが、アンテナ形状はこれに限定されず、形状は、円形、楕円形、多角形状、メアンダ形状、アレーアンテナ形状などであってもよい。同様に、グラウンド部24の形状も前記実施形態の形状に限定されず、円形、楕円形、多角形状などであってもよい。
For example, in the embodiment, the shape of the
実施形態のRFIDタグ3では、ICチップはインピーダンス整合回路部に設けられ、インピーダンス整合回路部から、一方はアンテナ部21に、もう一方をグラウンド部24に接続されている。グラウンド部24と表面板4とが静電容量結合で電気的に接続された形態であるが、RFIDタグの形態はこれに限らず、金属組み込みRFIDタグの本体部が放射アンテナとなればどのような形態であってもよい。例えば、通常のダイポールアンテナであってもかまわない。
In the
従来のRFIDタグでは、通信距離の値が性能を表す最も重要な数値であったが、本発明の接触通信方式では、データ読み取り装置と金属組み込みRFIDタグとを接触させて通信をおこなうことから、従来のような通信距離という概念はない。発明者が考える金属組み込みRFIDタグの通信性能を表す新しい概念を以下に示す。 In the conventional RFID tag, the value of the communication distance was the most important numerical value representing the performance. However, in the contact communication method of the present invention, the data reader and the metal embedded RFID tag are brought into contact to perform communication. There is no conventional concept of communication distance. A new concept representing the communication performance of the metal-embedded RFID tag considered by the inventor is shown below.
データ読み取り装置と金属組み込みRFIDタグの接触通信において、金属組み込みRFIDタグに内蔵されたICチップの情報の読み書きが保証される、送信出力の最小値が新しい数値になると考える。当然のことながら、事前に規定された計測環境において測定をおこなうものとする。通信性能を表す具体的な数値は、何mW(何dBm)という表記になる。 In the contact communication between the data reading device and the metal-embedded RFID tag, it is considered that the minimum value of the transmission output that guarantees reading and writing of information on the IC chip incorporated in the metal-embedded RFID tag becomes a new value. As a matter of course, the measurement is performed in a measurement environment defined in advance. A specific numerical value representing the communication performance is expressed as how many mW (how many dBm).
磁性シート10の電気的な物性値(透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失など)を好適なものにすることと、磁性シート10の厚さ、インピーダンス整合回路部22、アンテナ部21の形状を最適化することで、前述の通信性能はさらに向上する。
The electrical property values (magnetic permeability, magnetic loss, dielectric constant, dielectric loss, etc.) of the
実施形態では、本発明の使用用途を金属組み込みRFIDタグとしているが、本発明の使用用途はこれに限らず汎用的な有線通信機器、RFIDタグ等として利用してもかまわない。例えば、スマートキー(RFIDタグ付き鍵)、有線データ収集装置、金属対応RFIDタグ、金属アクティブRFIDタグなどであってもよい。また、使用する周波数帯であるが、UHF帯、SHF帯に限らず他の周波数帯であってもよい。 In the embodiment, the use application of the present invention is a metal-embedded RFID tag, but the use application of the present invention is not limited to this and may be used as a general-purpose wired communication device, RFID tag, or the like. For example, a smart key (key with RFID tag), a wired data collection device, a metal-compatible RFID tag, a metal active RFID tag, or the like may be used. Further, although the frequency band to be used is not limited to the UHF band and the SHF band, other frequency bands may be used.
1・・・金属組み込みRFIDタグ(実施形態1)
2・・・金属組み込みRFIDタグ(実施形態2)
3・・・RFIDタグ
4・・・表面板
4a・・・表面板の一方の面
4b・・・表面板の他方の面
5・・・裏面板
5a・・・裏面板の一方の面
5b・・・裏面板の他方の面
6・・・空間
7・・・スペーサー
8・・・本体部
9・・・封止部
10・・・磁性シート
10a・・・磁性シートの一方の面
10b・・・磁性シートの他方の面
10c・・・磁性シートの側面
10d・・・磁性シートの縁部
11・・・孔部
12・・・接続部
21・・・アンテナ部
22・・・インピーダンス整合回路部
23・・・ICチップ
24・・・グラウンド部
25・・・ICチップ
26・・・基材
26a・・・基材26の一方の面
30・・・導波体
31・・・接触部
32・・・結合部
40・・・ハンディリーダー
41・・・小型パッチアンテナ部
50・・・データ読み取り装置
1 ... Metal-embedded RFID tag (Embodiment 1)
2 ... Metal-embedded RFID tag (Embodiment 2)
3...
Claims (9)
前記コイン表面板及び前記コイン裏面板の、金属部材を有する面とは反対の内側の面に、接着層を設け、前記接着層上にRFIDタグを貼付けた金属組み込みRFIDタグであって、
前記RFIDタグが、磁性シートと、アンテナ部と、インピーダンス整合回路部と、ICチップと、グラウンド部とを備えて構成されており、
前記アンテナ部及びインピーダンス整合回路部が前記磁性シートの一方の面に設けられており、前記グラウンド部が他方の面に設けられており、
前記アンテナ部とインピーダンス整合回路部が電気的に接続されており、
このインピーダンス整合回路部にICチップが接続されており、
インピーダンス整合回路部とグラウンド部が電気的に接続されていることを特徴とする金属組み込みRFIDタグ。 A coin front plate having a metal member and a coin back plate having a metal member are overlapped with a surface having the metal member disposed outside, and a space is provided, and the metal member of the coin front plate and the metal member of the coin back plate are It is a structure connected at the connection part,
A metal-embedded RFID tag in which an adhesive layer is provided on an inner surface opposite to the surface having the metal member of the coin front surface plate and the coin back surface plate, and an RFID tag is attached on the adhesive layer,
The RFID tag includes a magnetic sheet, an antenna unit, an impedance matching circuit unit, an IC chip, and a ground unit.
The antenna unit and the impedance matching circuit unit are provided on one surface of the magnetic sheet, and the ground unit is provided on the other surface,
The antenna unit and the impedance matching circuit unit are electrically connected,
An IC chip is connected to this impedance matching circuit section,
A metal-embedded RFID tag, wherein an impedance matching circuit portion and a ground portion are electrically connected.
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