(57)【要約】【課題】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。【解決手段】絶縁性材料からなる基材４と、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、を備える。コイル５の一部は切断されていることとしてもよく、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としてもよい。【選択図】        図１
2010093724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ＩＤチップ。
【請求項２】
前記コイルの一部は切断されていることを特徴とする請求項１記載のＩＤチップ。
【請求項３】
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請求項２記載のＩＤチップ。
【請求項４】
前記コイルを複数備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のＩＤチップ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載のＩＤチップを一または複数備えたことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項６】
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通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３５９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、
【数１】
2010093724.tif 000003
で与えられる。短尺部５ｂに対して浮遊容量を考慮した回路も、回路１００と同様の共振回路を形成する。この場合の共振周波数ｆbは式（１）と同様に与えられるが、Ｌ，Ｃ1，Ｃ2の値は回路１００の場合と異なる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＩＤチップの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＩＤチップと等価な回路を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るＩＤチップによって反射された反射波の周波数と強度との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る情報記録媒体の構成を示す図である。
【図６】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。
【図７】本発明の実施の形態２に係るＩＤチップによって反射された反射波の周波数と強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
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
【図１】
2010093724.tif 000004
【図２】
2010093724.tif 000005
【図３】
2010093724.tif 000006
【図４】
2010093724.tif 000007
【図５】
2010093724.tif 000008
【図６】
2010093724.tif 000009
【図７】
2010093724.tif 000010