CN101140635A - 具有非接触充电功能的传感装置及包括该装置的容器类 - Google Patents

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CN101140635A CNA2007101536389A CN200710153638A CN101140635A CN 101140635 A CN101140635 A CN 101140635A CN A2007101536389 A CNA2007101536389 A CN A2007101536389A CN 200710153638 A CN200710153638 A CN 200710153638A CN 101140635 A CN101140635 A CN 101140635A
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Abstract

将具有接收电磁波的第一天线的第一基体和具有传感部的第二基体分离。第一基体和第二基体都设置有天线来实现电磁耦合。第一天线稳定地接收电磁波来产生电动势并以其电力对蓄电部进行充电。由于蓄电部的电力也用来驱动传感部，所以即使当不与外部装置进行通信时也可以使传感部工作。通过将接收电磁波的第一天线和传感部设置在不同基体上，可以使具有传感部的基体小型化。另外，通过提供以天线接收电磁波并将它转换成电力来存储该电力的蓄电部，可以使传感器主动地工作。

Description

具有非接触充电功能的传感装置及包括该装置的容器类
技术领域
本发明涉及非接触地进行数据通信及驱动电力收发的传感装置及包括该装置的容器类。
背景技术
在市场上流通的物品如食品、医药品及它们的原材料等大多保存在能够密封的容器内，以进行安全卫生或品质维持的管理。例如，将新鲜食品、清凉饮料放在能够控制室内温度的车辆里来运输，以保持新鲜度。在医药品或食品类中，有的商品一旦拆开保存容器则失掉其商品价值。也就是，有可能会失去商品安全性的信用。
但是，对在零售阶段购买商品的消费者而言，不能准确地把握在流通过程中该商品是怎样被管理的。例如，即使贴在商品上的签条被篡改，也很难辨别其真假。
使用微小的IC芯片进行物品识别或认证以管理商品的方法引人注目。IC芯片与天线连接，或者将天线形成在IC芯片上，通过无线通信进行信号收发。这种认证方法因为在IC芯片中存储识别信息等并将该IC芯片安装在商品标签或商品签条上而可以有效地利用电脑进行管理。关于存储在IC芯片中的信息的读取，使用称为读写器的外部装置进行无线通信。此时，IC芯片工作所需要的电力使用因从外部装置输出的电磁波而产生的感应电动势来提供。
另外，正在探讨怎样使IC标签更加主动地工作，而不仅仅只将其用于认证的方法。例如，有人提出这样一种利用IC标签的方法：在能够与外部装置进行无线通信的IC标签上安装能够测量对象物的物理量的传感器(参照专利文件1)。该附带传感器的IC标签除了包括通信部、CPU及温度传感器以外还包括能够接收来自外部装置的电力用电波而被充电的电池。
专利文件1日本专利申请公开2001-187611号公报
发明内容
在采用通过接收电力用电波来充电的电池的情况下，需要使天线的尺寸大型化，以提高天线的灵敏度而能够充分地进行充电。因此，出现一个问题是，其中安装有通过电力用电波能够充电的电池的附带传感器的IC标签不能实现小型化。这样，由于附带传感器的IC标签的用途广泛，当将它贴到小型容器上来使用时，非常不利。
鉴于上述问题，本发明的目的在于使具有非接触充电功能及信号收发功能的附带传感器的IC标签或传感装置小型化。换言之，本发明的目的在于提供可容易贴到小型容器类上或放在小型容器类中的附带传感器的IC标签或传感装置。
作为传感装置，提供有：接收电磁波的天线；对因天线吸收电磁波而产生的感应电动势进行整流并存储其电力的蓄电部；接收来自蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部(也称为CPU(中央处理器)，是根据程序进行数据移动、加工及相关设备的控制的电路，并由进行计算的算术逻辑单元(ALU)、暂时存储数据的寄存器、与存储器或***设备进行输入及输出的总线接口、控制整个CPU的控制部分等构成。下面，包括在传感装置中并进行逻辑计算处理的功能元件也称为CPU)、以及将信号输入到所述CPU的传感部。通过吸收在空中传播的电磁波来产生感应电动势而对蓄电部进行充电，可以具有非接触充电功能。在此情况下，接收电磁波的天线优选为多频共用天线。另外，所述传感装置也可以包括控制蓄电部的电力的充放电控制电路、存储数据或程序的存储电路、以及具有其他特定功能的电路。
对蓄电部进行充电的工作是由天线稳定地接收在空中传播的电磁波来产生电动势而进行充电。或者，当外部装置发送电磁波时，天线也可以接收该电磁波来产生电动势，而对蓄电部进行充电。无论怎样，根据本发明的传感装置具有如下结构：组合天线、整流电路及蓄电部，并有效地利用在空中传播的电磁波，来产生该装置工作所需要的电力。
在具有上述结构的传感装置中，天线和传感部形成在不同基体上，并且该不同基体之间通过执行电磁耦合的天线进行电力及信号的收发。通过使接收电磁波的基体和设有传感部的基体分离，可以提高蓄电功能并实现传感部的小型化。
根据本发明，通过将接收电磁波的天线和传感部设置在不同基体上，可以使设有传感部的基体小型化。另外，通过提供以天线接收电磁波并将它转换成电力来存储该电力的蓄电部，可以使传感器主动地工作来检测出作为对象的检查材料的物理量。在此情况下，可以获得能够使接收电磁波的天线大型化的利点。并且与此相反，可以使包括传感部的第二基体小型化，而可以将第二基体放在小型容器或微囊中。
附图说明
图1是表示根据实施方式1的传感装置的结构的图；
图2A至2D是表示由第一基体和第二基体构成的传感装置的图；
图3是包括具有第一天线及第二天线的第一基体、具有第三天线、蓄电部及传感部的第二基体的传感装置的等效电路图；
图4是表示根据实施方式2的传感装置的结构的图；
图5A至5D是表示由第一基体和第二基体构成的传感装置的图；
图6是包括具有第一天线、蓄电部及第二天线的第一基体、具有第三天线及传感部的第二基体的传感装置的等效电路图；
图7是表示根据实施方式3的具有多个天线的传感装置的结构的图；
图8是表示根据实施方式3的具有多个天线的传感装置的结构的图；
图9是表示根据实施方式4的具有多个天线的传感装置的结构的图；
图10是表示可以形成实施方式1至实施方式4的电路部的晶体管的结构的图；
图11是表示可以形成实施方式1至实施方式4的电路部的晶体管的结构的图；
图12是适用于实施方式1至实施方式4的第二基体的透视图；
图13是说明形成在第二基体上的传感部的一个例子的图；
图14A和14B是说明形成在第二基体上的传感部的一个例子的图；
图15是说明形成在第二基体上的传感部的一个例子的图；
图16A和16B是表示设置有传感装置的容器类的一个结构例子的图；
图17是说明设置有传感装置的容器类的重要部分的图；
图18是表示收纳在包装体中的容器类的图。
具体实施方式
根据本发明的传感装置在第一基体上包括接收从外部装置发送的电磁波的第一天线、以及电连接到第一天线的第二天线。在第二基体上包括与第二天线电磁耦合的第三天线、对第三天线所接收的电磁波进行整流来作为电力存储的蓄电部、以及以蓄电部所提供的电力而工作的传感部。在所述传感装置中，第一基体和第二基体分离。
在本发明中，对第一天线接收的电磁波的频率没有特别限制，包括如下任一频率：例如亚毫米波的300GHz到3THz、毫米波的30GHz到300GHz、微波的3GHz到30GHz、极超短波的300MHz到3GHz、超短波的30MHz到300MHz、短波的3MHz到30MHz、中波的300kHz到3MHz、长波的30kHz到300kHz、以及超长波的3kHz到30kHz。至少在第一天线中具有能够接收这些频带的电磁波的一部分或全部的功能，即可。
另外，也可以是如下传感装置：在第一基体上包括接收从外部装置发送的电磁波的第一天线、对第一天线所接收的电磁波进行整流来作为电力存储的蓄电部、以及调制从蓄电部提供的电力并将该电力发送出去的第二天线，而在第二基体上包括与第二天线电磁耦合的第三天线、以及以对第三天线所接收的电磁波进行了整流的电力而工作的传感部。
根据所述结构，可以使第二基体小型化。换言之，本发明的传感装置包括第一基体和第二基体，该第一基体包括接收从外部装置发送的电磁波的天线部，而该第二基体包括能够测量对象物的物理量的传感部、以及将天线部所接收的电磁波转换成电力来存储的蓄电部，其中通过执行电磁耦合的线圈天线进行第一基体和第二基体之间的通信及电力收发。
下面，参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同的方式来实施，本领域人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。注意，在以下示出的附图中，使用同一标号表示同一部分或具有同样的功能的部分，省略其重复说明。
实施方式1
在本实施方式中，参照附图说明如下结构：接收电磁波的天线和传感部设置在不同基体上，以使具有非接触充电功能的传感装置小型化。在本实施方式中，说明接收电磁波的第一天线形成在第一基体上，而CPU、传感部及向它们提供电力的蓄电部设置在第二基体上的传感装置的结构。
图1是表示根据本实施方式的传感装置的结构的框图。该传感装置由第一基体102和与此分离的第二基体104构成。在第一基体102上设置有接收电磁波的第一天线106。第一天线106接收在空中传播的电磁波，并稳定地接收亚毫米波频带至超长波频带的电磁波。或者，能够接收从外部装置发送的电磁波。外部装置包括发送电磁波的天线，而且包括称为RFID(射频识别)的以无线通信读取并改写存储在IC芯片中的数据的技术的读写装置等。
作为第一天线106的形式，可以根据所接收的频率适当地采用各种天线如环形天线、螺旋线圈天线、单极天线、偶极天线、平板天线等。另外，还可以使用能够接收多个频带如13MHz频带、900MHz频带、2GHz频带等的电磁波的多频共用天线。
在第一基体102上设置有与第一天线106电连接的第二天线108。第二天线108与设置在第二基体104上的第三天线110电磁耦合。通过使用所述第二天线108，可以将第一天线106所接收的电磁波传送到第二基体104。
第二天线108和第三天线110优选由例如螺旋线圈天线构成以在该两者之间实现电磁耦合。第二天线108和第一天线106是彼此独立的，第二天线108可以根据第三天线的形状最合适地设计其大小及形状。另一方面，第一天线106可以通过增加匝数或者增加匝径等的大型化，以提高接收灵敏度。
因第三天线110接收电磁波而产生的感应电动势在电路部113中用于信号处理及驱动电力的生成。通过整流电路112而产生的直流或者被进行了半波整流的电力存储在蓄电部114。优选提供恒压电路116，以使从蓄电部114提供的电力稳定化来将它提供给CPU122。
解调电路118所解调的信号包括控制传感部124的信号、控制存储部130的信号、使存储部130存储的信息等。另外，从传感部124输出的信号和从存储部130读出的信息通过CPU122输出到调制电路120。调制电路120将这种信号调制为能够进行通信的信号，并通过第三天线110输出它。
传感部124包括传感器驱动电路126和传感器128。传感器128由电阻元件、电容耦合元件、感应耦合元件、光电动势元件、光电转换元件、热电动势元件、晶体管、热敏电阻器、二极管等的半导体元件构成。传感器驱动电路126检测出阻抗、电抗、感应系数、电压或电流的变化，并进行模拟/数字转换(A/D转换)来将信号输出到CPU122。
存储部130是通过组合读出专用存储器、能够改写的存储器及非易失性存储器的一种或多种而构成的。为了存储传感部124所检测出的信号，存储部130可以由静态随机存取存储器、能够电改写的ROM(电可擦可编程只读存储器)、具有浮栅或电荷存储层的非易失性存储器等构成。另外，也可以在存储部130提供掩模ROM或可编程ROM并通过CPU122进行工作。此时，CPU122根据存储在存储部130中的程序控制传感部124。
通过使用半导体集成电路，可以形成包括整流电路112、解调电路118、调制电路120、CPU122、传感部124及存储部130的电路部113。例如，可以在单晶半导体衬底上形成MOS结构的晶体管来构成电路部113。另外，也可以通过使用由10nm至200nm厚的半导体膜构成的晶体管(所谓的薄膜晶体管)形成电路部113。
蓄电部114可以由通过利用化学反应进行充放电的二次电池或存储电荷的电容器构成。为了使提供有传感部124的第二基体104小型化，蓄电部114优选由叠层陶瓷电容器或双电层电容器构成。
像这样，第一基体102和第二基体104分离，因此即使使第一天线106大型化以提高接收灵敏度，也不影响到包括传感部124的第二基体104。换言之，可以使包括传感部124的第二基体104小型化，因此传感装置可适用于各种用途。例如，通过将具有传感部的第二基体104提供到小型容器或微囊，可以检测出其内容物的物理量。另外，由于是通过第三天线110接收电磁波来产生电力并将该电力存储在第二基体104的蓄电部114的结构，所以可以使蓄电部114小型化。再者，因为从蓄电部114提供电力，所以即使不从外部发送信号也可以使传感部114工作来测量检查材料的物理量。
图2A至2D是表示由第一基体102和第二基体104构成的传感装置的图。图2A是第一基体102的平面图，而图2B表示沿图2A的A-B线截断的第一基体102的截面结构。另外，图2C是第二基体104的平面图，而图2D表示沿图2C的C-D线截断的第二基体104的截面结构。
在图2A和2B中，在第一基体102上形成有第一天线106和第二天线108。只要根据进行通信的频带适当地设计第一天线106，即可。例如，电磁波的频带可以采用直到135kHz的长波频带、6至60MHz(典型地说是13.56 MHz)的短波频带、400至950MHz的超短波频带、2至25GHz的微波频带等。作为长波频带或短波频带的天线，使用利用了根据环形天线的电磁感应的天线。除此以外，也可以是利用了相互感应作用(电磁耦合方式)或根据静电的感应作用(静电耦合方式)的天线。图2A和2B表示第一天线106和第二天线108由螺旋天线构成的情况。第一天线106和第二天线108的一端直接连接，而另一端通过共振电容107连接。
第一天线106优选由铝、铜、银等的良导体材料构成。例如，通过采用丝网印刷、胶印刷、喷墨方式的印刷法，可以以铜或银的膏状组成物形成第一天线106。另外，也可以通过溅射法形成铝膜，并进行蚀刻加工来形成第一天线106。除此以外，也可以使用电镀法、无电镀法形成第一天线106。第二天线108也以类似方法形成。在塑料膜、塑料衬底、无纺布、纸、玻璃环氧衬底、玻璃衬底等具有绝缘表面的基体上，可以形成第一天线106及第二天线108。通过使用贯穿第一基体102的布线，在与第一天线106相反一侧的面上形成共振电容107。共振电容107例如由芯片电容器等的外部部件构成。
在图2C和2D中，在第二基体104上形成有第三天线110。通过将电路部113形成为其中间夹着绝缘层与第三天线110部分重叠，以实现小型化。另外，传感部124形成在第二基体104上。还可以将蓄电部114和第二基体104形成为一体。即使当使用叠层陶瓷电容器或双电层电容器形成蓄电部114时，也需要一定程度的安装面积，因此蓄电部114优选形成在与形成有第三天线110的一面相反一侧的面上，以与第二基体104形成为一体。
图3表示具有第一天线106和第二天线108的第一基体102、以及具有第三天线110、蓄电部114及传感部124的第二基体104的等效电路。第一基体102和第二基体104分离，当处于第二天线108和第三天线110进行电磁耦合的距离时，它们彼此联动地工作。另外，当在蓄电部114中存储有电力时，第二基体104能够单独地继续工作。
在根据本实施方式的传感装置中，通过将接收电磁波的天线和传感部形成在不同基体上，可以使提供有传感部的基体小型化。另外，通过提供以天线接收电磁波并将它转换成电力来存储该电力的蓄电部，可以使传感器主动地工作来检测出作为对象的检查材料的物理量。在此情况下，可以获得能够使接收电磁波的天线大型化的利点。另外，由于可以使包括传感部的第二基体小型化，所以也可以将第二基体放在小型容器或微囊中。
实施方式2
在本实施方式中，说明与实施方式1不同的将接收电磁波的天线和传感部设置在不同基体上，以实现使具有非接触充电功能的传感装置小型化的结构。在本实施方式中，说明接收电磁波的第一天线、CPU及蓄电部形成在第一基体上，而传感部设置在第二基体上的传感装置的结构。
图4是表示根据本实施方式的传感装置的结构的框图。该传感装置由第一基体102和第二基体104构成。第一基体102和第二基体104是不同的基体。在第一基体102上设置有蓄电部114和第一基体的电路部144。并且，在第二基体104上设置有第二基体的电路部146和传感部124。
在第一基体102上设置有接收电磁波的第一天线131。第一天线131接收在空中传播的电磁波，并稳定地接收亚毫米波频带至超长波频带的电磁波。或者，能够接收从外部装置发送的电磁波。另外，也能够接收从电子设备泄漏的电磁波。
因第一天线131接收电磁波而产生的电动势的一部分被整流电路112进行整流并存储在蓄电部114中。蓄电部114提供CPU122、存储部130、在第二基体104上的传感部124及其他电路工作所需要的电力。也可以设置充放电控制电路119，以当能够以第一天线131获得充分的电动势时优先采用其电力供给并停止来自蓄电部114的供给。充放电控制电路119提供在蓄电部114和恒压电路116之间。通过提供充放电控制电路119，可以有效地利用存储在蓄电部114中的电力，并可以延长电力的稳定供给时间。在第一基体102上的第一天线131及蓄电部114的结构与实施方式1相同。
存储在蓄电部114中的电力通过恒压电路116、振荡电路117、调制电路120、以及第二天线108提供给第二基体104。第二天线108和第三天线110电磁耦合。因第三天线110接收电磁波而产生的感应电动势用作第二基体的电路部146及传感部124的工作电力。电容部140是暂时存储所述电力的电容器。通过整流电路138而产生的直流或者被进行了半波整流的电力存储在电容部140。优选提供恒压电路142，以使从电容部140提供的电力稳定化来将它提供给控制电路136。
解调电路132所解调的信号包括控制传感部124的信号。另外，从传感部124输出的信号通过控制电路136输出到调制电路134。调制电路134将这种信号调制为能够进行通信的信号，并通过第三天线110将它传送到第二天线108。
传感部124包括传感器驱动电路126和传感器128。其结构与实施方式1相同。
像这样，通过在第一基体102上提供接收电磁波的第一天线131、进行所接收的电磁波的信号处理及直流电力生成等的第一基体的电路部144及蓄电部114，可以使具有测量检查材料的物理量的传感部124的第二基体104小型化。例如，通过将具有传感部的第二基体104提供到小型容器或微囊，可以检测出其内容物的物理量。另一方面，在第一基体102上，可以使用电容大的陶瓷电容器或双电层电容器作为蓄电部114。
图5A至5D是表示由第一基体102和第二基体104构成的传感装置的图。图5A是第一基体102的平面图，而图5B表示沿图5A的E-F线截断的第一基体102的截面结构。另外，图5C是第二基体104的平面图，而图5D表示沿图5C的G-H线截断的第二基体104的截面结构。
在图5A和5B中，在第一基体102上形成有第一天线131和第二天线108。只要根据进行通信的频带适当地设计第一天线131，即可。例如，电磁波的频带可以采用直到135kHz的长波频带、6至60MHz(典型地说是13.56MHz)的短波频带、400至950MHz的超短波频带、2至25GHz的微波频带等。作为长波频带或短波频带的天线，使用利用了根据环形天线的电磁感应的天线。除此以外，也可以是利用了相互感应作用(电磁耦合方式)或根据静电的感应作用(静电耦合方式)的天线。图5A和5B表示第一天线131由偶极天线构成而第二天线108由螺旋天线构成的情况。
在图5C和5D中，在第二基体104上形成有第三天线110。通过将第二基体的电路部146形成为其中间夹着绝缘层与第三天线110部分重叠，以实现小型化。另外，传感部124形成在第二基体104上。该第二基体104的结构与实施方式1相同。
图6表示由具有第一天线131、蓄电部114及第二天线108的第一基体102、以及具有第三天线110和传感部124的第二基体104构成的传感装置的等效电路。第一基体102和第二基体104分离，当处于第二天线108和第三天线110进行电磁耦合的距离时，它们彼此联动地工作。另外，当在蓄电部114中存储有电力时，第一基体102也能够将电力从蓄电部114提供给第二基体104。
在根据本实施方式的传感装置中，通过将接收电磁波的天线及蓄电部、以及传感部形成在不同基体上，可以使提供有传感部的基体小型化。另外，通过提供以天线接收电磁波并将它转换成电力来存储该电力的蓄电部，可以使传感器主动地工作来检测出作为对象的检查材料的物理量。这样可以获得能够使接收电磁波的天线大型化的利点。另外，由于可以使包括传感部的第二基体小型化，所以也可以将第二基体放在小型容器或微囊中。
实施方式3
在本实施方式中，参照图7和图8说明与实施方式2不同的第一基体102的结构。在本实施方式中，示出具有多个天线以接收宽频带的电磁波来存储电力的传感装置的例子。
在图7所示的第一基体102中，作为第一基体的电路部144的结构，整流电路112、恒压电路116、振荡电路117、解调电路118、调制电路120、CPU122、存储部130的结构具有与图4所说明的第一基体的电路部相同的功能。
第一天线131用来与外部装置进行控制命令、通信数据的通信。与第一天线131连接的解调电路148和调制电路150是进行控制命令、通信数据的调制及解调的电路。第二天线108与第二基体的天线电磁耦合。形成有多个用来接收电磁波来对蓄电部进行充电的天线。第一充电用天线152和第二充电用天线154连接到整流电路112，并以感应电动势对蓄电部114进行充电。第一充电用天线152和第二充电用天线154设计为能够接收的频带互不相同。或者，第一充电用天线152和第二充电用天线154设计为其结构互不相同，以可对应于电磁耦合型、电磁感应型、微波型、静电耦合型等的各种传送介质方式。通过提供多个充电用天线，可以接收10MHz至6GHz的宽频带的电磁波，而可以提高充电功能。
图8是表示第一基体102的结构的图。在图8中，在第一基体102上形成有第一天线131、第二天线108、第一充电用天线152及第二充电用天线154。第一充电用天线152接收UHF频带(868MHz、915MHz、950MHz)的电磁波，其形成为偶极天线的形状。第二充电用天线154接收13MHz频带的电磁波，其形成为螺旋天线的形状。再者，还可以提供接收微波频带(2GHz至5GHz)的电波的天线。这些天线可以通过印刷法等形成在作为第一基体102的绝缘片上。像这样，通过用于接收多个频带的电磁波的多个天线作为充电用天线，可以有效地接收在空中传播的电磁波而提高充电能力。
这些天线与第一基体的电路部144及蓄电部114之间的连接、以及与具有传感部的第二基体之间的关系与实施方式2相同。
根据本实施方式，通过将多个充电用天线提供到第一基体上，可以接收宽频带的电磁波来存储电力。因此，可以将充分的电力提供给具有传感部124的第二基体。在这种情况下，也可以使具有传感部的第二基体小型化。
实施方式4
在本实施方式中，参照图9说明天线的结构与实施方式3不同的具有多个天线的传感装置。
图9表示在第一基体102上的天线结构。用来与外部装置进行控制命令、通信数据的通信的第一天线131、第一充电用天线152及第二充电用天线154连结并在共同接触部153中与第一基体的电路部144连接。第二天线108在其他部分中与第一基体的电路部144接触。
在安装有多个充电用天线的情况下，若在每个天线中分别形成与第一基体的电路部144的接触部，则第一基体的电路部144的电路配置因该接触部的占有面积而受到限制。而通过共同使用多个天线和电路部之间的连接部，可以避免这种问题。
其他结构与实施方式3相同。通过将多个充电用天线设置在第一基体上，可以接收宽频带的电磁波来存储电力。因此，可以将充分的电力提供给具有传感部124的第二基体。在这种情况下，也可以使提供有传感部的第二基体小型化。
实施方式5
在本实施方式中，示出可形成实施方式1至4的电路部的晶体管的结构例子。
图10表示形成在具有绝缘表面的衬底178上的薄膜晶体管。作为衬底178，使用铝硅酸盐玻璃等的玻璃衬底、石英衬底等。衬底178的厚度为400至700μm。或者，也可以通过进行抛光使衬底178薄片化，其厚度为5至100μm。
在衬底178上，也可以形成有由氮化硅或氧化硅构成的第一绝缘层180。第一绝缘层180具有使薄膜晶体管的特性稳定化的效果。半导体层182优选为多晶硅。另外，半导体层182也可以是在与栅电极186重叠的沟道形成区域中晶粒界面不会影响到载流子漂移的单晶硅薄膜。
作为其他结构，可以举出衬底178由硅半导体构成且第一绝缘层180由氧化硅构成的结构。在此情况下，半导体层182可以由单晶硅构成。换言之，可以使用SOI(Silicon on Insulator；绝缘体上硅)衬底。
栅电极186形成在半导体层182上，其中间夹有栅极绝缘层184。在栅电极186的两侧也可以形成有侧壁，因此，也可以在半导体层182中形成有低浓度漏极。第二绝缘层188由氧化硅、氧氮化硅等构成。该第二绝缘层188是所谓的层间绝缘层，并且第一布线190形成在该层间绝缘层上。第一布线190与形成在半导体层182中的源极区域及漏极区域接触。
再者，通过使用氮化硅、氧氮化硅、氧化硅等形成第三绝缘层192、以及第二布线194。虽然在图10中示出第一布线190和第二布线194，但是可以根据电路结构适当地选择布线的叠层数量。至于布线结构，也可以在接触孔中实现钨选择性生长来形成埋入插头，或者，也可以使用金属镶嵌工序形成铜布线。
天线层197形成在衬底178上。优选通过印刷法或镀敷法使用铜或银形成天线层197，以谋求低电阻化。天线层197本身可以形成天线，或者，天线层197也可以用作与形成在其他基体上的天线连接的连接端子。总之，优选将第四绝缘层196形成在天线层197的周围，以不引起与第二布线194之间的短路。第四绝缘层196优选由涂敷形成的氧化硅构成，以使表面平整化。
实施方式1至实施方式4的电路部及传感部可以通过本实施方式所示的晶体管、天线层及与它连接的布线来实现。
实施方式6
在本实施方式中，示出可形成实施方式1至4的电路部的晶体管的结构例子。注意，使用同一标号表示起到与实施方式5相同作用的部分。
图11表示MOS(Metal Oxide Semiconductor；金属氧化物半导体)晶体管，它形成在半导体衬底198上。作为半导体衬底198，典型的是采用单晶硅衬底。半导体衬底198的厚度为100μm至300μm。或者，也可以通过进行抛光使半导体衬底198薄片化，其厚度为10μm至100μm。这是因为可以通过与第一基体或第二基体组合来保持强度的缘故。
在半导体衬底198上形成有元件分离绝缘层200。通过在半导体衬底198上使用形成氮化膜等的掩模并进行热氧化来形成元件分离用氧化膜的LOCOS(Local Oxidation of Silicon；硅局部氧化)技术，可以形成元件分离绝缘层200。另外，也可以通过使用STI(ShallowTrench Isolation；浅槽隔离)技术在半导体衬底198中形成槽，并将绝缘膜填入该槽中，且进行平整化，来形成元件分离绝缘层200。通过使用STI技术，可以使元件分离绝缘层200的侧壁陡峭，因此可以减少元件分离宽度。
在半导体衬底198上，可以形成n井202和p井204，来以所谓的双井结构形成n沟道型晶体管及p沟道型晶体管。或者，也可以采用单井结构。栅极绝缘层184、栅电极186、第二绝缘层188、第一布线190、第三绝缘层192、第二布线194、天线层197、以及第四绝缘层196与实施方式5相同。
如上所述，通过使用MOS晶体管形成集成电路，可以形成通过接收RF频带(典型地说，13.56MHz)至微波频带(2.45GHz)的通信信号来进行工作的电路部。
实施方式7
图12是适用于实施方式1至4的第二基体104的透视图。通过使用实施方式5或6的晶体管形成电路部113(或第二基体的电路部146)。第三天线110形成在第二基体104上。这就是所谓的片上天线(on-chipantenna)结构。也可以将由无机绝缘材料或有机绝缘材料构成的保护膜形成在第三天线110上。另外，还设置有传感部124。在传感部124中，有时设有光入射窗口或用来测量静电电容的电极，通过暴露传感器128来测量检查材料的物理量。
像这样，通过将电路部113(或第二基体的电路部146)和第三天线110形成为一体，可以使具有传感部124的第二基体104小型化。
实施方式8
在本实施方式中，说明包括在实施方式1至4及实施方式7中的传感部的一个例子。
图13表示检测温度的传感部的结构。传感器128由使用了晶体管的多级环形振荡器206构成。其利用环形振荡器206的振荡频率随着温度而变化的现象。晶体管的阈值电压随着温度上升而降低。导通电流因阈值电压的降低而上升。环形振荡器206具有晶体管的导通电流越高振荡频率越高的特性。通过利用该特性，可以将环形振荡器206用作温度传感器。通过使用传感器驱动电路126的脉冲计数器208，可以测量环形振荡器206的振荡频率。脉冲计数器208的信号可以直接或者升压到逻辑电压来输出到CPU122。
图14A表示检测周围亮度或有无光照射的传感器的一个例子。传感器128由光电二极管、光电晶体管等构成。传感器驱动电路126包括传感器驱动部210、检测部212、以及A/D转换部214。
图14B是说明检测部212的电路图。当复位用晶体管216处于导通状态时，传感器128被施加负偏压。这里，传感器128的负侧端子的电位被充电到电源电压的电位的工作被称为“复位”。然后，使复位用晶体管216处于非导通状态。此时，电位状态因传感器128的电动势而随时间改变。换言之，被充电到电源电压的电位的传感器128的负侧端子的电位因光电转换产生的电荷而逐渐降低。在经过一定时间后，当偏置用晶体管220处于导通状态时，信号通过放大用晶体管218被输出到输出侧。在此情况下，放大用晶体管218和偏置用晶体管220用作所谓的源极跟随电路。
图14B示出了用n沟道型晶体管形成源极跟随电路的例子。但也可以用p沟道型晶体管来形成源极跟随电路。放大侧电源线222被施加电源电压Vdd。偏置侧电源线224被施加标准电位0伏。放大用晶体管218的漏端子连接到放大侧电源线，而源端子连接到偏置用晶体管220的漏端子。
偏置用晶体管220的源端子连接到偏置侧电源线224。偏置用晶体管220的栅端子被施加偏压Vb，且偏置电流Ib流过此晶体管。偏置用晶体管220基本上用作恒流源。放大用晶体管218的栅端子被施加输入电压Vin，且源端子用作输出端子。源极跟随电路的输入输出关系为Vout＝Vin-Vb。输出电压Vout被A/D转换部214转换成数字信号。数字信号被输出到CPU122。
图15表示在传感器128中提供检测静电电容的元件的例子。用来检测静电电容的元件具有一对电极。在电极之间填充有进行检测的对象物如液体或气体等。通过检测一对电极之间的静电电容的变化，例如判断密封在容器中的内容物的状态。另外，也可以通过在一对电极之间***聚酰亚胺、丙烯、其他吸湿性电介质来读取电阻的微小变化，以检测湿度变化。
下面，说明传感器驱动电路126的结构。脉冲发生器226产生测量标准信号，并将该信号输入到传感器128的电极。此时的电压也输入到电压检测电路228。电压检测电路228所检测出的标准信号被转换电路232转换成表示有效值的电压信号。由电流检测电路230检测流过传感器128的电极之间的电流。
电流检测电路230所检测出的信号被转换电路234转换成表示有效值的电流信号。计算电路238对作为转换电路232的输出的电压信号、以及作为转换电路234的输出的电流信号进行计算处理来计算出阻抗或导纳等的电参数。电压检测电路228的输出和电流检测电路230的输出输入到相位比较电路236。相位比较电路236将这些信号的相位差输出到计算电路240。计算电路240使用计算电路238和相位比较电路236的输出信号计算出静电电容。并且，将其信号输出到CPU122。
这些传感器及传感器驱动电路可以通过实施方式5或实施方式6的晶体管来实现。例如，使用实施方式5的晶体管，可以在玻璃等的绝缘衬底上形成传感器驱动电路126及传感器128。
实施方式9
在本实施方式中，说明根据本发明的包括传感装置的容器类的一种形式。该容器类的目的在于在不开封的状态下测量其内容物的物理量。
图16A和16B表示在诸如PET瓶之类的由塑料或玻璃构成的主体242上设置有传感装置的一个结构例子。图16A表示主体242的外观，而图16B表示揭开主体242上的签条244的状态。
在主体242上提供有表示商品名、内容物及制造商等的签条244。在该签条244的表面或背面上设置有第一天线246和第二天线248。例如，如实施方式1所示，第一天线246和第二天线248可以电连接。在此情况下，第一天线246和第二天线248的一端直接连接，而另一端通过共振电容250连接。
也可以将形成在第一基体245上的第一天线246和第二天线248提供到签条244上。在此情况下，可以使用诸如塑料膜之类的柔性衬底来将第一基体245形成得很薄，因此其可以被提供到签条244上而不影响到其外观。另外，也可以将第一天线246和第二天线248直接形成在签条244上。形成有传感部的第二基体252设置在主体242的内侧。在该第二基体252上设置有与图1所示的电路部113相同的部分及蓄电部。
图17是沿图16A的J-K线截断的截面图。在主体242的外侧提供有签条244及第一基体245。在主体242的内侧提供有具有传感部253及第三天线249的第二基体252。第二天线248和第三天线249优选配置为能够实现电磁耦合。在此情况下，也可以在主体242的内侧固定第二基体252。
像这样，通过使形成有与外部装置进行通信的第一天线246的第一基体245与形成有传感部的第二基体252分离，并使它们以无线通信进行联系，可以获得密封容器的内容物的信息。在此情况下，可以使传感部小型化，因此不需要使容器大型化。另外，不需要在主体242上开孔以形成连结第一基体和第二基体的布线，因此是优选的。
图16A和16B及图17表示根据实施方式1所示的传感装置的结构的容器类。根据本发明的容器类也可以根据实施方式2至实施方式4的传感装置的结构而构成。例如，也可以根据图4所示的结构而在贴到主体上的签条上设置第一天线及第二天线，除此以外还设置整流电路、CPU、调制电路、解调电路、存储部等的电路部及蓄电部，并在第二基体上设置第三天线和传感部等。另外，第一天线也可以是多频共用天线。在采用这种结构的情况下，也可以起到与实施方式1至实施方式4相同的作用。
图18表示收纳在包装体241中的主体242。该主体242具有与图16A和16B相同的结构。通过使用进行控制信号收发的外部装置256，可以获得主体242的内容物的信息。当使外部装置256为具有避免串扰的功能的结构时，可以获得放在包装体241中的多个主体242的信息。由电脑254控制外部装置256。当电脑254能够与因特网等的网络连接时，可以对外部装置256进行遥控来获得包装体241中的信息。
这种方式例如可应用于商品流通。当将外部装置256设在运输车辆如卡车等的装货台并将主体242放在包装体241中来运输时，可以适用上述方式。通过使外部装置256工作，可以有效地把握作为被载货物的主体242的内容物的状态。另外，可以立即检查出被载货物的品质是否变化。在此情况下，由于提供到主体242的传感装置具有蓄电部，所以即使没有外部装置256的信号也可以测量出主体242的内容物的物理量。另外，也可以在保管包装体241的仓库中设置外部装置256来同样地使传感装置工作。除此以外，也可以使用便携式信息终端258代替外部装置256。
如上所述，作为根据本发明的包括传感装置的容器类，至少包括如下容器类。
一种容器类，其中在主体的外装部包括接收电磁波的天线，并在所述主体的内侧包括对因天线吸收电磁波而产生的感应电动势进行整流来存储其电力的蓄电部、接收来自蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部、以及将信号输入到中央计算处理部的传感部。
一种容器类，其中在主体的外装部包括接收电磁波的天线、对因天线吸收电磁波而产生的感应电动势进行整流来存储其电力的蓄电部、以及以来自蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部，并在所述主体的内侧包括接收来自蓄电部的电力供给而工作的传感部。
一种容器类，其中在主体的外装部具有第一基体，并在所述主体的内侧具有第二基体，该第一基体包括接收电磁波的第一天线及与该第一天线电连接的第二天线，而该第二基体包括与第二天线电磁耦合的第三天线、对因该第三天线而产生的感应电动势进行整流来存储其电力的蓄电部、接收来自蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部、以及将信号输入到中央计算处理部的传感部。
一种容器类，其中在主体的外装部具有第一基体，并在所述主体的内侧具有第二基体，该第一基体包括接收电磁波的天线、对因天线吸收电磁波而产生的感应电动势进行整流来存储其电力的蓄电部、以及接收来自蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部，而该第二基体包括与第二天线电磁耦合的第三天线、以及以来自蓄电部的电力供给而工作的传感部。
根据本实施方式，通过将传感装置提供于容器类，可以把握商品的流通履历或内容物的状态。在此情况下，由于在传感装置具有蓄电部，所以即使没有进行信号收发的外部装置也可以使传感装置工作，以检测内容物的状态。此外，根据本发明的容器类不局限于图16A和16B所示的容器类，也可以应用于虽然其目的或用途不同但具有相同结构的容器类。
本说明书根据2006年9月8日在日本专利局受理的日本专利申请编号2006-243775而制作，所述申请内容包括在本说明书中。

Claims (24)

1.一种传感装置，包括：
第一天线，该第一天线形成在第一基体上并用来接收从外部装置发送的电磁波；
第二天线，该第二天线形成在所述第一基体上并电连接到所述第一天线；
第三天线，该第三天线形成在第二基体上并与所述第二天线电磁耦合；
蓄电部，该蓄电部用来存储对所述第三天线所接收的电磁波进行整流而获得的电力；以及
传感部，该传感部形成在所述第二基体上并以从所述蓄电部提供的电力而工作，
其中，所述第一基体和所述第二基体彼此分离。
2.一种传感装置，包括：
在第一基体上的第一天线，该第一天线用来接收从外部装置发送的电磁波；
在所述第一基体上的蓄电部，该蓄电部用来存储对所述第一天线所接收的电磁波进行整流而获得的电力；
在所述第一基体上的第二天线，该第二天线用来发送在从所述蓄电部提供之后被调制的电力；
在第二基体上的第三天线，该第三天线与所述第二天线电磁耦合；以及
在所述第二基体上的传感部，该传感部以对所述第三天线所接收的电磁波进行整流而获得的电力而工作。
3.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述第一天线是多频共用天线。
4.根据权利要求2所述的传感装置，其中所述第一天线是多频共用天线。
5.一种传感装置，包括：
第一基体，该第一基体设置有用来接收从外部装置发送的电磁波的天线部、用来存储转换所述天线部所接收的电磁波而获得的电力的蓄电部、以及第一线圈天线；以及
第二基体，该第二基体设置有能够测量对象物的物理量的传感部、以及第二线圈天线，
其中，通过执行电磁耦合的所述第一线圈天线及所述第二线圈天线进行所述第一基体和所述第二基体之间的通信及电力收发。
6.一种传感装置，包括：
第一基体，该第一基体设置有用来接收从外部装置发送的电磁波的天线部、以及第一线圈天线；以及
第二基体，该第二基体包括能够测量对象物的物理量的传感部、用来存储转换所述天线部所接收的电磁波而获得的电力的蓄电部、以及第二线圈天线，
其中，通过执行电磁耦合的所述第一线圈天线及所述第二线圈天线进行所述第一基体和所述第二基体之间的通信及电力收发，
并且，所述第一基体和所述第二基体彼此分离。
7.根据权利要求5所述的传感装置，其中所述天线部包括多频共用天线。
8.根据权利要求6所述的传感装置，其中所述天线部包括多频共用天线。
9.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述蓄电部是电容器。
10.根据权利要求2所述的传感装置，其中所述蓄电部是电容器。
11.根据权利要求5所述的传感装置，其中所述蓄电部是电容器。
12.根据权利要求6所述的传感装置，其中所述蓄电部是电容器。
13.根据权利要求9所述的传感装置，其中所述电容器是双电层电容器。
14.根据权利要求10所述的传感装置，其中所述电容器是双电层电容器。
15.根据权利要求11所述的传感装置，其中所述电容器是双电层电容器。
16.根据权利要求12所述的传感装置，其中所述电容器是双电层电容器。
17.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述第一基体的一部分和所述第二基体的一部分彼此重叠。
18.根据权利要求2所述的传感装置，其中所述第一基体的一部分和所述第二基体的一部分彼此重叠。
19.根据权利要求5所述的传感装置，其中所述第一基体的一部分和所述第二基体的一部分彼此重叠。
20.根据权利要求6所述的传感装置，其中所述第一基体的一部分和所述第二基体的一部分彼此重叠。
21.一种容器，包括：
在主体外装部的天线，该天线用来接收电磁波；
在主体内侧的蓄电部，该蓄电部用来存储对当所述天线吸收电磁波时产生的感应电动势进行整流而获得的电力；
在所述主体内侧的中央计算处理部，该中央计算处理部以来自所述蓄电部的电力供给而工作；以及
在所述主体内侧的传感部，该传感部用来将信号输入到所述中央计算处理部。
22.一种容器，包括：
在主体外装部的天线，该天线用来接收电磁波；
在所述主体外装部的蓄电部，该蓄电部用来存储对当所述天线吸收电磁波时产生的感应电动势进行整流而获得的电力；
在所述主体外装部的中央计算处理部，该中央计算处理部以来自所述蓄电部的电力供给而工作；以及
在主体内侧的传感部，该传感部以来自所述蓄电部的电力供给而工作。
23.一种容器，包括：
在主体外装部的第一基体，该第一基体设置有用来接收电磁波的第一天线及与该第一天线电连接的第二天线；以及
在主体内侧的第二基体，该第二基体设置有与所述第二天线电磁耦合的第三天线、用来存储对因所述第三天线而产生的感应电动势进行整流而获得的电力的蓄电部、以来自所述蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部、以及用来将信号输入到所述中央计算处理部的传感部。
24.一种容器，包括：
在主体外装部的第一基体，该第一基体设置有用来接收电磁波的第一天线、与该第一天线电连接的第二天线、用来存储对当所述第一天线吸收电磁波时产生的感应电动势进行整流而获得的电力的蓄电部、以及以来自所述蓄电部的电力供给而工作的中央计算处理部；以及
在主体内侧的第二基体，该第二基体设置有与所述第二天线电磁耦合的第三天线、以及以来自所述蓄电部的电力供给而工作的传感部。
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