KR101197684B1 - Magnetic Sheet, RF Identification Antenna Having Radiation Pattern Incorporated into Magnetic Sheet, and Method for Producing the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인덕턴스 향상 및 신호 안정성을 위해 사용되는 자성시트에 직접 방사체 패턴을 형성함으로써 박막형이면서 인지거리가 향상된 무선 식별(RFID) 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radio frequency identification (RFID) antenna having a thin film and improved recognition distance by forming a radiator pattern directly on a magnetic sheet used for improving inductance and signal stability, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 RFID 안테나는 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트 위에 방사체 패턴을 직접 형성함으로써 자성시트와 방사체 패턴을 일체화하여 두께를 줄임과 동시에 RF 신호의 인지거리 향상 및 신호의 안정성을 도모할 수 있어, 기존에 안테나와 자성시트를 각각 제조한 후 접착층을 이용하여 결합하는 구조보다 제조공정이 간단해지며 안테나의 전체 두께를 감소시켰다. The RFID antenna of the present invention directly forms a radiator pattern on a magnetic sheet obtained by sintering ferrite or a magnetic sheet mixed with a soft magnetic powder and a binder, thereby integrating the magnetic sheet and the radiator pattern to reduce the thickness and at the same time recognize the RF signal. As a result, it is possible to improve the signal stability, and to manufacture the antenna and the magnetic sheet, and to fabricate a simpler manufacturing process and reduce the overall thickness of the antenna than the bonding structure using an adhesive layer.
무선 식별(RFID) 안테나, 자성시트, 시트 두께, 제조공정, 인지거리 RF antenna, magnetic sheet, sheet thickness, manufacturing process, recognition distance
Description
본 발명은 자성시트, 자성시트와 일체화된 방사체 패턴을 구비한 무선 식별 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 인덕턴스 향상 및 신호 안정성을 위해 사용되는 자성시트에 직접 방사체 패턴을 형성함으로써 제조공정이 간단해지고 두께를 줄일 수 있으며 인지거리 향상을 도모할 수 있는 박막형 무선 식별 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a magnetic sheet, a wireless identification antenna having a radiator pattern integrated with the magnetic sheet, and a method of manufacturing the same. In particular, the manufacturing process is simplified by forming a radiator pattern directly on a magnetic sheet used for improving inductance and signal stability. The present invention relates to a thin-film wireless identification antenna and a method of manufacturing the same, which can reduce the thickness and improve the recognition distance.
최근, IC칩을 구비한 트랜스폰더(transponder)와 리더/라이터 사이 또는 트랜스폰더와 리더 사이에서 데이터를 교신하는 무선 식별 시스템(radio frequency identification system, 이하 "RFID 시스템"이라 함)이 보급되고 있다. 이 RFID 시스템은 트랜스폰더(transponder) 및 리더/라이터 각각에 구비된 안테나를 사용하여 무선으로 데이터를 교신하기 때문에, 이들을 접촉시키지 않고 트랜스폰더를 리더/라이터로부터 수 mm 내지 수 cm 떨어뜨려도 통신이 가능하고, 오염이나 정진기 등에 강하므로 공장의 생산관리, 물류 유통 및 재고 관리, 입퇴실 관리 등의 여러 분 야에서 이용되고 있다.Recently, a radio frequency identification system (hereinafter referred to as "RFID system") for communicating data between a transponder equipped with an IC chip and a reader / writer or between a transponder and a reader has become widespread. The RFID system communicates data wirelessly using the antennas provided in each of the transponders and readers / writers, so communication is possible even if the transponders are moved from a few mm to several cm away from the readers / writers without contacting them. In addition, it is used in many fields such as factory management, logistics distribution and inventory management, and entrance / exit room management.
예컨대, 최근 RFID 시스템을 이용하는 기기로서 휴대전화가 있다. 휴대전화의 RFID 시스템은 핸드폰의 새로운 기능으로서 교통결제 및 신용결제를 할 수 있도록 해준다. For example, recently, a mobile phone is a device using an RFID system. The RFID system of a mobile phone is a new function of a mobile phone, which enables payment and credit payment.
상기 휴대전화의 RFID 시스템은 데이터를 주고받는 안테나(antenna)와 안테나 신호의 안정성 및 주변 금속물질에 의해 신호가 감쇠되는 것을 보완하기 위한 자성 시트가 부착되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 안테나는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 제조되며, 일반적으로 0.3～0.8mm 두께로 구성되어 있다. 구체적으로, 리더 안테나에서는 135kHz 이하 혹은 13.56MHz의 주파수를 사용하며, 특히 인덕티브(inductive) 방식을 사용한 RFID 휴대전화는 13.56MHz 주파수를 주로 사용하여 무선 전자기파인 사인파가 만들어지며, 이에 의하여 리더 안테나는 태그, 즉 트랜스폰더 안테나 쪽으로 에너지를 전달하고 태그 쪽으로부터 데이터를 받게 된다.The RFID system of the mobile phone may be configured in a form in which an antenna for transmitting and receiving data and a magnetic sheet are attached to compensate for the attenuation of the signal due to the stability of the antenna signal and the surrounding metal material. Here, the antenna is made of FPCB (Flexible Printed Circuit Board), and is generally composed of 0.3 ~ 0.8mm thickness. Specifically, the reader antenna uses a frequency of 135 kHz or less or 13.56 MHz, and especially an RFID mobile phone using an inductive method uses a 13.56 MHz frequency to generate a sine wave, which is a wireless electromagnetic wave. The energy is transmitted to the tag, the transponder antenna, and data is received from the tag side.
자성시트는 투자율이 높은 페라이트 및 연자성 금속분말의 구형 혹은 편상의 형태로 제조하여 연성이 높은 플라스틱 혹은 고무와 혼합하여 제조하고 있다. Magnetic sheets are manufactured in the form of spherical or flakes of ferrite and soft magnetic metal powder having high permeability and mixed with high ductility plastic or rubber.
안테나에서 유도되는 전압은 패러데이 법칙(Faraday's law)과 렌쯔 법칙(Lenz's law)에 의하여 결정되므로, 높은 전압 신호를 얻기 위해서는 트랜스폰더 안테나 패턴과 쇄교하는 자속의 양이 많을수록 유리하다. 자속의 양은 트랜스폰더 안테나 코일에 포함된 연자성 재료의 양이 많을수록, 그리고 재료의 투자율이 높을수록 크게 된다. 특히, RFID 시스템은 본질적으로 비접촉에 의한 데이터 통신이기 때문에 리더 안테나에서 만들어지는 무선 전자기파를 태그 안테나로 집속시키기 위해서는 투자율이 높은 자성재료로 이루어진 자성시트가 필요하다. Since the voltage induced at the antenna is determined by Faraday's law and Lenz's law, the higher the amount of magnetic flux that interlinks the transponder antenna pattern is advantageous to obtain a high voltage signal. The amount of magnetic flux increases as the amount of soft magnetic material included in the transponder antenna coil increases, and as the material permeability increases. In particular, since the RFID system is inherently non-contact data communication, a magnetic sheet made of magnetic material having a high permeability is required to focus wireless electromagnetic waves generated from the reader antenna to the tag antenna.
자성시트는 일반적으로 0.1mm～0.5mm 두께로 구성되어 있다. 이 때, 자성시트는 두께가 두꺼울수록 인덕턴스가 높아져 신호의 인지거리 향상 및 신호의 안정성에 도움을 준다. 그러나, 최근 휴대전화의 박형화 및 소형화는 이러한 자성시트 두께 증가를 제한하게 된다. Magnetic sheets are generally composed of 0.1mm to 0.5mm thick. In this case, the thicker the magnetic sheet is, the higher the inductance is, which helps improve the recognition distance of the signal and the stability of the signal. However, recent thinning and miniaturization of mobile phones have limited this increase in magnetic sheet thickness.
종래 기술에서 안테나와 자성시트를 접착층(최소 0.02mm)을 사용하여 물리적으로 결합하는 경우 RFID 시스템은 0.3～0.8mm의 두께를 가진다. 이때, 핸드폰 두께 감소에 따라 RFID 시스템 두께를 낮추기 위해서는 자성시트 두께를 감소시켜야 하는데, 이는 인지거리 및 신호의 안정성에 영향을 주기 때문에 두께 감소가 쉽지 않다. 또한, 0.1mm 이하의 얇은 두께의 자성시트를 제조하기 위해서는 미세 분말화를 거쳐 분말의 편평화 공정 등의 복잡한 공정을 거쳐야 하는 문제가 있고 제조 시 두께가 불균일하여 인덕턴스의 편차가 심한 문제가 있었다. In the prior art, when the antenna and the magnetic sheet are physically bonded using an adhesive layer (minimum 0.02 mm), the RFID system has a thickness of 0.3 to 0.8 mm. At this time, in order to reduce the thickness of the RFID system according to the decrease in the thickness of the mobile phone, the thickness of the magnetic sheet must be reduced, which is not easy to reduce the thickness because it affects the recognition distance and the stability of the signal. In addition, in order to manufacture a magnetic sheet having a thickness of 0.1 mm or less, there is a problem of undergoing a complicated process such as a flattening process of powder through fine powdering, and a problem of severe variation in inductance due to uneven thickness during manufacturing.
기존 RFID 시스템은 특허 제523313호 및 제623518호에 본 출원인에 의해 제안된 바와 같이 인지거리 향상과 신호의 안정성을 향상시키기 위해 RFID 안테나로서 안테나에 자성시트를 붙여서 사용하고 있다. 그러나, 전자제품의 박형화 및 소형화에 따라 휴대전화 등에 사용되는 RFID 시스템의 두께도 감소할 필요가 있다. Existing RFID systems use magnetic sheets attached to antennas as RFID antennas to improve recognition distance and signal stability, as proposed by the applicants in 523313 and 623518. However, as the thickness and size of electronic products are reduced, the thickness of RFID systems used in mobile phones and the like also needs to be reduced.
상기 선행특허에서 RFID 시스템은 안테나와 접착층 및 자성시트로 구성되어 있다. RFID 시스템의 두께 감소를 위해서는 안테나 혹은 자성시트의 두께를 감소시켜야 한다. 그러나, 태그 안테나는 두께를 0.2mm 이하로 제작하는 경우, 작업성이 떨어지고 제조가 힘들다. 또한, 자성시트는 두께를 0.1mm 이하로 제조하는 경우, 인지거리 향상 특성이 떨어지고 작업성이 떨어진다. 따라서, 종래 기술로는 접착층의 두께를 고려할 때 0.3mm 이하로 제조하기 힘든 문제점이 있다. In the above patent, the RFID system is composed of an antenna, an adhesive layer and a magnetic sheet. To reduce the thickness of the RFID system, the thickness of the antenna or magnetic sheet must be reduced. However, when the tag antenna is manufactured to a thickness of 0.2mm or less, workability is poor and manufacturing is difficult. In addition, when the magnetic sheet is manufactured to a thickness of 0.1mm or less, the recognition distance improvement characteristics are inferior and workability is poor. Therefore, the prior art has a problem that it is difficult to manufacture less than 0.3mm considering the thickness of the adhesive layer.
본 발명자들은 안테나 코일, 즉 방사체 패턴과 자성시트를 일체화함으로써, 자성시트가 직접 안테나 성능을 구현하여 RFID 시스템의 두께를 0.3mm 이하로 제조할 수 있는 공정을 개발하였다. 페라이트 소결 시트 또는 연자성 분말을 혼합하여 형성한 자성시트 위에 실크 스크린 또는 프린팅 공법 등을 이용하여 직접 방사체 패턴을 형성함으로써 기존 자성시트와 안테나 코일을 따로 제작하여 결합하면서 생기는 두께 증가를 감소시킬 수 있었다. The present inventors have developed a process in which the magnetic sheet directly implements antenna performance by integrating an antenna coil, that is, a radiator pattern and a magnetic sheet, so that the thickness of the RFID system can be manufactured to 0.3 mm or less. By forming a direct radiator pattern on a magnetic sheet formed by mixing a ferrite sintered sheet or a soft magnetic powder by using a silk screen or printing method, the thickness increase generated by combining and manufacturing an existing magnetic sheet and an antenna coil could be reduced. .
일반적으로 페라이트 소결 시트를 이용하여 시트 위에 방사체 패턴을 직접 형성하는 경우 페라이트의 소결시에 시트가 깨지는 문제가 발생한다. 페라이트 소결 시트는 연자성 자성시트에 비하여 투자율이 높으나, 종래에는 이러한 페라이트 소결 시트를 안테나 기판으로 이용하여 방사체 패턴을 제조할 때 시트가 깨지는 문제로 인하여 RFID 안테나용 기판으로 사용할 수 없었다.In general, when the emitter pattern is directly formed on the sheet by using the ferrite sintered sheet, a problem occurs when the sheet is broken during the sintering of the ferrite. Ferrite sintered sheets have a higher permeability than soft magnetic sheets, but conventionally, ferrite sintered sheets could not be used as substrates for RFID antennas due to the problem of sheet breakage when manufacturing a radiator pattern using the ferrite sintered sheets as antenna substrates.
본 발명자들은 페라이트 소결 시트의 경우 소결시에 깨지는 문제를 해결하기 위하여 하프컷 구조와 지지층을 도입하였고, 이때, 지지층의 열팽창계수가 안테나 패턴의 열팽창 계수와 유사해야한다는 것을 밝혀내었다. 그리고, 자성시트의 경우도 안테나 패턴을 소성하는 공정에서 늘어나기 때문에 안테나 패턴의 안정성을 위 해 가능한 낮은 온도에서 소성하는 것이 필요하다는 것을 밝혀 내였다.The present inventors introduced a half-cut structure and a support layer in order to solve the problem of cracking during sintering of the ferrite sintered sheet, and found that the thermal expansion coefficient of the support layer should be similar to that of the antenna pattern. In addition, since the magnetic sheet is also increased in the process of firing the antenna pattern, it was found that it is necessary to bake at the lowest possible temperature for the stability of the antenna pattern.
따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트 위에 방사체 패턴을 직접 형성함으로써 제조공정이 간단해지며 두께가 얇은 자성시트와 일체화된 방사체 패턴을 구비한 무선 식별 안테나 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to simplify the manufacturing process by directly forming a radiator pattern on a magnetic sheet obtained by sintering ferrite or a magnetic sheet mixed-molded with a soft magnetic powder and a binder. The present invention provides a wireless identification antenna having a radiator pattern integrated with a thin magnetic sheet and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 인덕턴스 향상 및 신호 안정성을 위해 사용되는 자성시트에 직접 방사체 패턴을 형성함으로써 두께를 줄임과 동시에 인지거리 향상을 도모할 수 있는 박막형 무선 식별 안테나 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a thin film type wireless identification antenna and a method of manufacturing the same, which can reduce the thickness and improve the recognition distance by forming a radiator pattern directly on a magnetic sheet used for improving inductance and signal stability. .
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 하프 컷을 구비하여 소결 후에도 유연성을 확보할 수 있는 페라이트 소결시트로 이루어지며, RFID 안테나의 기판 또는 EMI 시트로 사용 가능한 자성시트 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a magnetic sheet having a plurality of half cuts and a ferrite sintered sheet which can secure flexibility even after sintering. .
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1특징에 따르면, 본 발명은 페라이트 소결시트로 이루어지며, 소결 후에 유연성을 확보하기 위해 다수의 하프컷이 형성된 자성시트와; 상기 자성시트의 표면에 형성되어 하프컷이 이루어진 소결시트를 지지함과 동시에 절연 특성을 갖는 제1절연층과; 상기 제1절연층의 표면에 도전성 재료로 형성되며 와선형 패턴의 제1패턴과 상기 제1패턴의 선단부로부터 외측으로 연장된 제2패턴으로 이루어진 방사체 패턴과; 상기 제1패턴과 제2패턴 사이에 배치되어 상기 제1패턴과 제2패턴을 분리시키기 위한 제2절연층과; 상기 노출된 방사체 패턴을 보호하기 위한 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별(RFID) 안테나를 제공한다.In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, the present invention is made of a ferrite sintered sheet, a magnetic sheet formed with a plurality of half-cut to ensure flexibility after sintering; A first insulating layer formed on a surface of the magnetic sheet to support a sintered sheet having a half cut and having an insulating property; A radiator pattern formed of a conductive material on a surface of the first insulating layer, the radiator pattern comprising a first pattern of a vortex pattern and a second pattern extending outward from a distal end of the first pattern; A second insulating layer disposed between the first pattern and the second pattern to separate the first pattern and the second pattern; It provides a radio frequency identification (RFID) antenna comprising a protective layer for protecting the exposed radiator pattern.
본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명은 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트와; 상기 자성시트의 표면에 형성되어 시트를 지지함과 동시에 절연 특성을 갖는 제1절연층과; 상기 제1절연층의 표면에 도전성 재료로 형성되며 와선형 패턴의 제1패턴과 상기 제1패턴의 선단부로부터 외측으로 연장된 제2패턴으로 이루어진 방사체 패턴과; 상기 제1패턴과 제2패턴 사이에 배치되어 상기 제1패턴과 제2패턴을 분리시키기 위한 제2절연층과; 상기 노출된 방사체 패턴을 보호하기 위한 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별(RFID) 안테나를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic sheet comprising a mixture of soft magnetic powder and a binder; A first insulating layer formed on a surface of the magnetic sheet and supporting the sheet and having an insulating property; A radiator pattern formed of a conductive material on a surface of the first insulating layer, the radiator pattern comprising a first pattern of a vortex pattern and a second pattern extending outward from a distal end of the first pattern; A second insulating layer disposed between the first pattern and the second pattern to separate the first pattern and the second pattern; It provides a radio frequency identification (RFID) antenna comprising a protective layer for protecting the exposed radiator pattern.
본 발명의 제3특징에 따르면, 본 발명은 자성시트와; 상기 자성시트의 상부면 및 하부면에 형성되어 시트를 지지함과 동시에 절연 특성을 갖는 제1 및 제2 절연층과; 상기 제1절연층의 표면에 도전성 재료로 형성되며 와선형 패턴의 제1패턴과, 상기 제1패턴의 선단부로부터 자성시트를 관통하여 하부면으로 연장된 도전성 연결부와, 상기 제2절연층의 표면에 도전성 재료로 형성되며 상기 연결부의 타단부로부터 외측으로 연장된 제2패턴으로 이루어진 방사체 패턴과; 상기 노출된 방사체 패턴을 보호하기 위한 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 안테나를 제공한다.According to a third aspect of the invention, the present invention provides a magnetic sheet; First and second insulating layers formed on upper and lower surfaces of the magnetic sheet to support the sheet and have insulating properties; A first pattern of a helical pattern formed on the surface of the first insulating layer, a conductive connection extending from the distal end of the first pattern to a lower surface through the magnetic sheet, and a surface of the second insulating layer; A radiator pattern formed of a conductive material and having a second pattern extending outward from the other end of the connection portion; It provides an RFID antenna comprising a protective layer for protecting the exposed radiator pattern.
상기 제1절연층은 방사체 패턴을 형성하는 데 사용되는 전도성 페이스트와 자성시트 사이의 열팽창 계수 차이에 따라 패턴의 끊어짐을 완충할 수 있는 지지층으로 사용된다.The first insulating layer is used as a support layer capable of buffering breakage of the pattern according to a difference in thermal expansion coefficient between the conductive paste and the magnetic sheet used to form the radiator pattern.
상기 무선식별(RFID) 안테나는, 상기 자성시트의 일측면에 방사체 패턴의 양 단자와 연결되는 제1 및 제2 터미널 패드를 더 포함하는 것이 바람직하다.The RFID antenna further includes first and second terminal pads connected to both terminals of a radiator pattern on one side of the magnetic sheet.
이 경우, 상기 페라이트 자성시트는 Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn 및 Ba로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 페라이트 분말을 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the ferrite magnetic sheet preferably includes at least one ferrite powder selected from the group consisting of Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn and Ba.
또한, 상기 페라이트 자성시트는 Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn 및 Ba로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 페라이트 분말과 바인더용 수지가 혼합된 다수의 혼합시트를 압착 성형한 후 소결하여 얻어진 것을 사용할 수 있다.In addition, the ferrite magnetic sheet is obtained by pressing and sintering a plurality of mixed sheets in which at least one ferrite powder selected from the group consisting of Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn and Ba mixed with a binder resin is pressed and sintered. Can be used.
더욱이, 상기 자성시트는 Fe-Si-B, Fe-Si-B-Cu-Nb, Fe-Zr-B 및 Co-Fe-Si-B로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 비정질 합금 분말과 바인더용 수지가 중량비로 5:1 내지 9:1 범위로 혼합된 압착시트로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.Further, the magnetic sheet is at least one amorphous alloy powder and binder resin selected from the group consisting of Fe-Si-B, Fe-Si-B-Cu-Nb, Fe-Zr-B and Co-Fe-Si-B. It can be used that consists of a pressing sheet mixed in a weight ratio of 5: 1 to 9: 1 range.
또한, 상기 자성시트는 비정질인 합금 또는 Fe, Ni, Co 중 적어도 2종 포함하는 합금 분말로 제조된 것을 사용할 수 있다.In addition, the magnetic sheet may be an amorphous alloy or an alloy powder containing at least two kinds of Fe, Ni, Co.
상기 제1절연층은 에폭시, 멜라민, 패럴린(Parylene), 물유리, PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 및 PI(Polyamide) 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.The first insulating layer is preferably made of any one of epoxy, melamine, parylene, water glass, polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyamide (PI).
상기 방사체 패턴은 금속분말과 유기바인더로 이루어지는 전도성 페이스트, 전도성 폴리머, 및 도전성 금속 박막 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The radiator pattern may be formed of any one of a conductive paste made of a metal powder and an organic binder, a conductive polymer, and a conductive metal thin film.
이 경우, 상기 제1절연층의 두께는 1 내지 50um 범위로 설정되고, 상기 RFID 안테나의 총 두께는 0.15 내지 0.3mm 범위로 설정된다.In this case, the thickness of the first insulating layer is set in the range of 1 to 50um, and the total thickness of the RFID antenna is set in the range of 0.15 to 0.3mm.
본 발명의 제1 및 제3 특징에 따른 자성시트는 페라이트 소결시트로 이루어 지며, 소결 후에 유연성을 확보하기 위해 다수의 하프컷이 형성된 자성시트 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트로 이루어진다.Magnetic sheet according to the first and third features of the present invention is made of a ferrite sintered sheet, a magnetic sheet formed with a plurality of half-cut magnetic sheets or a soft magnetic powder and a binder mixed molding to ensure flexibility after sintering .
본 발명의 제4특징에 따르면, 본 발명은 페라이트 소결시트로 이루어지거나 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트를 준비하는 단계와; 상기 자성시트의 일면에 제1절연층을 형성하는 단계와; 상기 제1절연층 위에 도전성 재료로 형성되며 와선형 패턴의 제1패턴을 형성하는 단계와; 상기 제1패턴의 적어도 일부를 선택적으로 절연시키기 위한 제2절연층과; 도전성 재료로 형성되며 상기 제1패턴의 선단부로부터 제2절연층의 상부면을 통하여 외측으로 연장된 제2패턴을 형성하는 단계와; 상기 노출된 방사체 패턴을 보호하기 위한 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별(RFID) 안테나의 제조방법을 제공한다.According to a fourth aspect of the invention, the present invention comprises the steps of preparing a magnetic sheet consisting of a ferrite sintered sheet or a mixture of soft magnetic powder and a binder; Forming a first insulating layer on one surface of the magnetic sheet; Forming a first pattern of a spiral pattern formed of a conductive material on the first insulating layer; A second insulating layer for selectively insulating at least a portion of the first pattern; Forming a second pattern formed of a conductive material and extending outwardly from an end portion of the first pattern through an upper surface of the second insulating layer; It provides a method of manufacturing a radio frequency identification (RFID) antenna comprising the step of forming a protective layer for protecting the exposed radiator pattern.
본 발명의 제5특징에 따르면, 본 발명은 페라이트 소결시트로 이루어지거나 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트를 준비하는 단계와; 상기 자성시트의 양면에 제1 및 제2 절연층을 각각 형성하는 단계와; 상기 제1절연층 위에 도전성 재료로 형성되며 와선형 패턴의 제1패턴과 상기 제1패턴의 선단부로부터 자성시트를 관통하여 하부면으로 연장된 도전성 연결부를 함께 형성하는 단계와; 상기 제2절연층의 표면에 도전성 재료로 형성되며 상기 연결부의 타단부로부터 외측으로 연장된 제2패턴을 형성하는 단계와; 상기 노출된 제1 및 제2 패턴을 보호하기 위한 제1 및 제2 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별(RFID) 안테나의 제조방법을 제공한다.According to a fifth aspect of the invention, the present invention comprises the steps of preparing a magnetic sheet consisting of a ferrite sintered sheet or a mixture of soft magnetic powder and a binder; Forming first and second insulating layers on both sides of the magnetic sheet, respectively; Forming a first pattern of a spiral pattern on the first insulating layer and a conductive connection portion extending from the distal end portion of the first pattern to a lower surface through the magnetic sheet; Forming a second pattern formed of a conductive material on a surface of the second insulating layer and extending outwardly from the other end of the connection portion; It provides a method of manufacturing a radio frequency identification (RFID) antenna comprising the step of forming a first and a second protective layer for protecting the exposed first and second patterns.
이 경우, 상기 페라이트 소결시트로 이루어진 자성시트를 준비하는 단계는 페라이트 분말과 바인더를 용매를 사용하여 다수의 후막 혼합시트를 성형하는 단계와; 상기한 다수의 후막 혼합시트를 적층하고 압축하여 그린 시트를 준비하는 단계와; 소결 후 자성시트의 유연성을 확보하기 위해 시트 두께의 1/2 이하 깊이로 그린 시트를 컷팅하는 하프 컷 단계와; 상기 하프 컷이 이루어진 그린 시트를 소결하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the preparing of the magnetic sheet made of the ferrite sintered sheet may include forming a plurality of thick film mixing sheets using a ferrite powder and a binder using a solvent; Stacking and compressing the plurality of thick film mixing sheets to prepare a green sheet; A half cut step of cutting the green sheet to a depth of 1/2 or less of the thickness of the sheet to secure flexibility of the magnetic sheet after sintering; It is preferable to include the step of sintering the green sheet is made of the half cut.
상기 하프 컷이 된 그린 시트의 소결은 700～1100℃ 범위에서 2시간에서 24시간 동안 열처리하는 것이 바람직하다.Sintering of the green sheet is half-cut is preferably heat-treated for 2 to 24 hours in the 700 ~ 1100 ℃ range.
또한, 본 발명의 RFID 안테나의 제조방법은 상기 자성시트의 일측면에 제1 및 제2 패턴의 양 단자와 연결되는 제1 및 제2 터미널 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the manufacturing method of the RFID antenna of the present invention preferably further comprises forming first and second terminal pads connected to both terminals of the first and second patterns on one side of the magnetic sheet.
상기 RFID 안테나는 바람직하게는 상기 자성시트의 표면에 태그가 성형되며 이 태그는 은이나 구리 등과 같은 전도성 분말을 실크스크린, 잉크젯 프린트 등의 공정 또는 전도성 물질을 직접 코팅하는 플라즈마 공정을 이용하여 패터닝한 후 소성을 통하여 제조한다.The RFID antenna is preferably a tag is formed on the surface of the magnetic sheet, the tag is patterned by using a plasma process for coating a conductive material, such as silkscreen, inkjet print, or a conductive material directly, such as silver or copper It is prepared through post-firing.
이 경우, 자성시트에 태그를 성형하기 위해서 절연특성을 지니고 패턴소성 시 자성시트 및 태그의 열팽창 계수를 맞추기 위한 지지층을 형성하며, 상기 지지층은 자성시트의 열팽창 계수가 태그를 형성하기 위해 사용되는 전도성 페이스트의 열팽창계수가 유사한 경우 및 자성시트가 태그를 형성하기 위해 충분한 절연특성을 지니고 있을 경우 사용하지 않을 수도 있다. 즉, 상기 방사체 패턴을 형성할 때, 자성시트의 절연 특성에 따라 단면 또는 양면에 절연층을 형성하는 단계를 생략할 수 있다. In this case, to form a tag on the magnetic sheet has an insulating property and forms a support layer for matching the thermal expansion coefficient of the magnetic sheet and the tag at the time of pattern firing, the support layer is a conductive layer of the thermal expansion coefficient of the magnetic sheet used to form the tag It may not be used if the thermal expansion coefficient of the paste is similar and if the magnetic sheet has sufficient insulating properties to form the tag. That is, when forming the radiator pattern, the step of forming the insulating layer on one or both sides according to the insulating properties of the magnetic sheet can be omitted.
본 발명의 제6특징에 따르면, 본 발명은 페라이트 소결시트로 이루어지며, 소결 후에 유연성을 확보하기 위해 다수의 하프 컷이 형성된 것을 특징으로 하는 자성시트를 제공한다.According to a sixth aspect of the present invention, the present invention is made of a ferrite sintered sheet, and provides a magnetic sheet characterized in that a plurality of half cuts are formed to ensure flexibility after sintering.
본 발명의 제7특징에 따르면, 본 발명은 페라이트 분말과 바인더를 용매를 사용하여 다수의 후막 혼합시트를 성형하는 단계와; 상기한 다수의 후막 혼합시트를 적층하고 압축하여 그린 시트를 준비하는 단계와; 소결 후 자성시트의 유연성을 확보하기 위해 시트 두께의 1/2 이하 깊이로 상기 그린 시트를 컷팅하는 하프 컷 단계와; 상기 하프 컷이 이루어진 그린 시트를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성시트의 제조방법을 제공한다.According to a seventh aspect of the invention, the present invention comprises the steps of molding a plurality of thick film mixed sheet using a ferrite powder and a binder solvent; Stacking and compressing the plurality of thick film mixing sheets to prepare a green sheet; A half cut step of cutting the green sheet to a depth of 1/2 or less of the sheet thickness to secure flexibility of the magnetic sheet after sintering; It provides a method for producing a magnetic sheet comprising the step of sintering the green sheet is made of the half cut.
본 발명에 따른 자성시트와 일체화 된 RFID 안테나는 기존 FPCB로 제조된 안테나와 자성시트를 붙여서 사용하는 RFID 안테나보다 얇게 제조할 수 있다. 자성시트와 일체화 된 RFID 안테나 시스템은 자성시트에 직접 방사체 패턴을 형성함으로써 기존에 최소 0.25mm 두께의 FPCB 안테나를 0.07mm 이하의 두께로 제조할 수 있다. 또한, 종래에는 수작업으로 자성시트와 안테나를 접착하던 것을 본 발명에서는 자동화 할 수 있기 때문에 생산성이 향상되면서 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. The RFID antenna integrated with the magnetic sheet according to the present invention can be manufactured thinner than the RFID antenna used by pasting the antenna and the magnetic sheet made of conventional FPCB. The RFID antenna system integrated with the magnetic sheet forms a radiator pattern directly on the magnetic sheet, so that a conventional FPCB antenna having a thickness of at least 0.25 mm can be manufactured to a thickness of 0.07 mm or less. In addition, in the present invention, the magnetic sheet and the antenna were manually bonded to each other by the present invention, so that the productivity may be improved while being manufactured at low cost.
더욱이, 본 발명에서는 방사체 패턴과 자성시트 사이의 간격을 좁힘으로써 안테나 인지거리를 크게 향상되었다.Furthermore, in the present invention, the antenna recognition distance is greatly improved by narrowing the distance between the radiator pattern and the magnetic sheet.
따라서, 본 발명에 따른 RFID 안테나는 자성시트에 직접 방사체 패턴을 직접 형성함에 따라, RFID 시스템의 두께를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 인지거리 향상과 제조비용을 감소를 도모할 수 있다. Therefore, the RFID antenna according to the present invention directly forms a radiator pattern directly on the magnetic sheet, thereby reducing the thickness of the RFID system and improving the recognition distance and reducing the manufacturing cost.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 RFID 안테나의 구성 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and manufacturing method of the RFID antenna according to an embodiment of the present invention.
첨부된 도 1 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 자성시트와 일체화된 방사체 패턴을 구비한 RFID 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 공정 사시도, 도 10 내지 도 15는 제1실시예에 따른 RFID 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1 to 9 are perspective views illustrating a method of manufacturing an RFID antenna having a radiator pattern integrated with a magnetic sheet according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 10 to 15 are views of the first embodiment. Process cross-sectional view for explaining a method of manufacturing an RFID antenna according to the present invention.
본 발명의 무선식별(RFID) 안테나는 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트를 사용하여 제조될 수 있다. The radio frequency identification (RFID) antenna of the present invention may be manufactured using a magnetic sheet obtained by sintering ferrite or a magnetic sheet mixed-molded with a soft magnetic powder and a binder.
이하에서는 우선 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트(즉, 페라이트 소결시트)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a magnetic sheet (that is, a ferrite sintered sheet) obtained by first sintering ferrite will be described.
먼저, 페라이트 자성시트는 목적하는 특성을 이루기 위한 조성의 페라이트 분말을 바인더와 절연특성을 가지기 위한 세라믹 재료 및 성형을 위한 용매를 혼합한 후 테이프 캐스팅 공정 등을 이용하여 시트 형태로 제조할 수 있다. 그러나, 페라이트 자성시트의 제조 방법이 이에만 한정되는 것은 아니고 페라이트 분말을 소결하기 위해 핸들링이 가능한 방법이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. First, the ferrite magnetic sheet may be manufactured in the form of a sheet using a tape casting process after mixing a ferrite powder having a composition for achieving desired characteristics with a binder, a ceramic material having insulating properties, and a solvent for molding. However, the manufacturing method of the ferrite magnetic sheet is not limited thereto, and any method capable of handling to sinter the ferrite powder may be used without limitation.
본 발명에 있어서 페라이트 분말은 Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn 또는 Ba 등의 조성으로 제조 되는 것이 바람직하다. 페라이트 분말에는 특성 향상을 위해 미량의 탄 산칼슘, 산화실리콘, 바나듐, 비스무스 등의 원소가 0.01～5% 이내로 첨가될 수도 있다. In the present invention, the ferrite powder is preferably prepared in a composition such as Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn or Ba. A small amount of elements such as calcium carbonate, silicon oxide, vanadium and bismuth may be added to the ferrite powder within 0.01 to 5% to improve properties.
본 발명에 따른 페라이트 자성시트는 다음과 같이 제조된다. 먼저, Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn 또는 Ba 조성의 분말을 바인더 수지와 혼합하는데, 이에 필요한 경우 점도를 조절하기 위해 예를 들어, 톨루엔, 알콜 혹은 MEK(methyl ethyl ketone) 등과 같은 휘발성 용매를 첨가하여 배합할 수 있다. Ferrite magnetic sheet according to the present invention is prepared as follows. First, a powder of Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Mn, or Ba composition is mixed with a binder resin, where necessary to adjust the viscosity, for example, toluene, alcohol, or volatiles such as methyl ethyl ketone (MEK). A solvent can be added and mix | blended.
본 발명에서 사용될 수 있는 바인더의 예로는 물유리, 폴리이미드, 폴리아미드, 실리콘, 페놀 수지, 아크릴 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 절연특성을 위해 첨가하는 세라믹 분말은 카올린, 활석 등을 사용하며 전기 절연 특성이 있을 경우, 위 조성에만 한정되지 않고 사용할 수 있다. 페라이트 분말과 바인더 수지의 혼합비는 4:1-9:1 부피비 사이에서 선정하는 것이 바람직하다. 혼합비가 4:1 미만인 경우 RFID 통신에서 필요한 인덕턴스를 얻기 어렵고, 9:1을 초과하는 혼합비에서는 시트를 제조하기 어렵다. 배합된 페라이트 분말과 바인더용 수지를 용매를 사용하여 0.5mm 이하 두께의 후막 상으로 도포하고 건조하여 혼합시트를 성형한다. Examples of the binder that can be used in the present invention include, but are not limited to, water glass, polyimide, polyamide, silicone, phenol resin, acrylic, and the like. In addition, the ceramic powder to be added for the insulating properties using kaolin, talc and the like, if there is an electrical insulating properties, can be used without being limited to the above composition. The mixing ratio of ferrite powder and binder resin is preferably selected between 4: 1-9: 1 volume ratios. If the mixing ratio is less than 4: 1, it is difficult to obtain the inductance required in RFID communication, and at the mixing ratio exceeding 9: 1, it is difficult to manufacture the sheet. The blended ferrite powder and the binder resin are applied onto a thick film having a thickness of 0.5 mm or less using a solvent and dried to form a mixed sheet.
건조된 페라이트 혼합시트는 다수의 혼합시트를 적층하고 압축하는 공정을 통하여 도 1에 도시된 그린 시트(green sheet)(10)를 얻을 수 있으며, 상기 다수의 혼합시트의 적층 및 압축을 통하여 제조하고자 하는 시트의 높이와 밀도를 제어할 수 있다. 이 경우, 최종 소결공정을 거친 자성시트의 두께를 0.15mm로 제조하기 위하여 예를 들어, 20um 두께의 혼합시트를 10장 적층하여 압축 성형할 수 있다. The dried ferrite mixed sheet may obtain a
상기 다수의 혼합시트를 압착 성형하는 방법은 예를 들어, 온간 프레스, 온간 롤링, 냉간 정수압 및 온간 정수압 중 하나의 방법으로 실시할 수 있다. 온간 정수압시의 온도는 예를 들어, 70℃에서 실시할 수 있다.The method of compression molding the plurality of mixed sheets can be carried out by one of warm press, warm rolling, cold hydrostatic pressure and warm hydrostatic pressure, for example. The temperature at the time of warm hydrostatic pressure can be performed at 70 degreeC, for example.
상기와 같이 제조된 압축된 성형시트인 그린 시트(10)는 소결 후 자성시트의 유연성을 확보하기 위해 하프 컷 공정을 실시한다. 하프 컷 공정은 도 2와 같이 그린 시트(10)에 시트 두께의 1/2 이하 깊이로 컷팅을 실시한다. 상기 하프 컷(11)은 매트릭스 패턴 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 다른 패턴 형태로 변형될 수 있다.The
하프 컷(11)이 된 그린 시트(10)는 소결을 위해 700～1100℃ 범위에서 2시간에서 24시간 동안 열처리를 거치면 도 3에 도시된 자성시트(12)가 얻어진다. 이때, 열처리 분위기는 대기 분위기, 수소, 질소 분위기 등을 사용할 수 있으며, 시트 편평도를 위해 가압 소결을 할 수도 있다.The
한편, 본 발명에 있어서 자성시트(12)는 연자성 분말과 바인더용 수지를 혼합하여 제조된 복합시트를 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 상기 연자성 분말은 순수금속 분말과 금속합금분말을 사용하는 것이 바람직하다. On the other hand, in the present invention, the
상기 조건 중 금속합금분말은 일반적으로 강자성체인 Fe, Ni, Co 원소를 일정 비율로 혼합하여 사용하며, 대표적으로 퍼멀로이와 같이 Ni와 Fe 원소를 원자비로 80:20 또는 50:50 비율로 혼합하거나 Fe와 Co 원소를 50:50으로 혼합하여 사용할 수 있다.In the above conditions, the metal alloy powder is generally used by mixing a ferromagnetic Fe, Ni, Co elements in a predetermined ratio, typically Ni and Fe elements in an atomic ratio of 80:20 or 50:50, such as permalloy or Fe and Co elements can be mixed and used at 50:50.
또한, 본 발명에 있어서 금속합금분말은 비정질 또는 나노 결정질로 제조될 수 있는데, 조성은 Fe-Si-B, Fe-Si-B-Cu-Nb, Fe-Zr-B, Co-Fe-Si-B 등을 이용할 수 있다.In addition, in the present invention, the metal alloy powder may be made of amorphous or nanocrystalline, the composition is Fe-Si-B, Fe-Si-B-Cu-Nb, Fe-Zr-B, Co-Fe-Si- B etc. can be used.
상기 비정질 구조로 제조가 가능한 조성에 대해 자세히 살펴보면, Fe-Si-B 합금인 경우 주원소인 Fe를 비롯한 금속의 함유량이 높을수록 포화자속밀도가 높아지지만 Fe 원소의 함유량이 과다할 경우 비정질을 형성하기 어려우므로, 본 발명에서는 Fe의 함량이 70-90 atomic%인 것이 바람직하다. 또한, Si 및 B의 합이 10-30 atomic%의 범위일 때 합금의 비정질 형성능이 가장 우수하다. 이러한 기본 조성에 부식을 방지시키기 위해 Cr 등 내부식성 원소를 수 atomic% 이내로 첨가할 수도 있다.Looking at the composition that can be manufactured in the amorphous structure in detail, in the case of the Fe-Si-B alloy, the higher the content of the metal, including Fe, the main element, the higher the saturation magnetic flux density, but when the content of Fe element is excessive, the amorphous is formed. Since the following is difficult, it is preferable in the present invention that the content of Fe is 70-90 atomic%. In addition, the amorphous forming ability of the alloy is the best when the sum of Si and B is in the range of 10-30 atomic%. In order to prevent corrosion in this basic composition, corrosion resistant elements such as Cr may be added within several atomic%.
또한, 본 발명에 있어서 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금은 Fe가 73-80 atomic%, Si 및 B의 합이 1-5 atomic%인 것이 바람직하다. 이러한 조성 범위가 리본 형태로 제작된 비정질 합금을 후술하는 열처리할 때 나노상의 결정립으로 쉽게 석출될 수 있다.In the present invention, the Fe-Si-B-Cu-Nb alloy preferably has 73-80 atomic% of Fe and 1-5 atomic% of the sum of Si and B. Such a composition range can be easily precipitated into the crystal grains of the nano phase when the heat treatment described later to the amorphous alloy produced in the form of a ribbon.
본 발명에 있어서, Fe-Zr-B 합금인 경우는 Fe가 85-93 atomic%, Zr이 5-10 atomic%, B가 2-5 atomic%인 것이 바람직하다. 이러한 조성 영역에서 상기 합금은 후술하는 열처리에 의해 나노 상의 결정립으로 쉽게 석출될 수 있다. In the present invention, in the case of the Fe-Zr-B alloy, Fe is preferably 85-93 atomic%, Zr is 5-10 atomic%, and B is 2-5 atomic%. In this composition region, the alloy can be easily precipitated into grains of the nano phase by the heat treatment described later.
본 발명에 있어서, Co-Fe-Si-B 합금인 경우 Co가 71-85 atomic%, Si 및 B의 합이 12-21 atomic%인 것이 바람직하며, 필요시 Mo, Cr, Ni 등을 수 atomic% 이내에서 첨가하는 것이 가능하다. 이 때 Cr과 Ni의 함량의 합은 2-7 atomic% 이내인 것이 바람직하다. Co의 함유량이 낮을수록 최대 자속밀도는 낮으나 투자율이 매우 높으므로 높은 인덕턴스를 얻기에는 낮은 Co 함유량이 유리하지만, Co 함유량에 따 라 직류 전류에 의한 바이어스 특성이 크게 달라지므로 시스템과 연계하여 고려해야 한다.In the present invention, in the case of Co-Fe-Si-B alloy, it is preferable that Co is 71-85 atomic%, and the sum of Si and B is 12-21 atomic%, and if necessary, Mo, Cr, Ni, etc. It is possible to add within%. At this time, the sum of the contents of Cr and Ni is preferably within 2-7 atomic%. The lower the Co content, the lower the maximum magnetic flux density but the higher the permeability. Therefore, the lower the Co content is advantageous to obtain high inductance, but the bias characteristics caused by DC current vary greatly depending on the Co content.
본 발명에 있어서, 금속합금분말은 가스분무 또는 수분사공정으로 제조되며, 비정질 분말의 경우는 상기 공정으로 제조될 수 있지만, 분말의 입도를 균일하기 위해 RSP(Rapid Solidification Process)공정으로 제조할 수 있다. RSP 공정으로 비정질 분말을 제조하는 방법은 먼저 RSP 공정으로 리본형태로 제조한 다음, 분쇄공정을 통하여 분말로 제조한다. In the present invention, the metal alloy powder is produced by a gas spraying or water spraying process, in the case of amorphous powder can be prepared by the above process, but can be prepared by the RSP (Rapid Solidification Process) process to uniform the particle size of the powder have. The method for preparing the amorphous powder by the RSP process is first made into a ribbon form by the RSP process, and then into a powder through a grinding process.
본 발명에 따른 연자성 분말과 바인더용 수지가 복합된 자성시트는 다음과 같이 제조된다. The magnetic sheet in which the soft magnetic powder and the resin for the binder according to the present invention are combined is manufactured as follows.
먼저, 연자성 분말은 순수 금속 또는 금속합금분말 중에서 선택되는 조성을 가지며, 형태는 분말, 과립, 침상 등 형태에 제한을 받지 않는다.First, the soft magnetic powder has a composition selected from pure metal or metal alloy powder, the form is not limited to the form of powder, granules, needles and the like.
이어서, 상기 분말을 볼밀 등 당 기술분야에 알려져 있는 분쇄방법을 이용하여 분말로 가공한다. 가공된 합금 분말은 박막 형태의 얇은 두께의 평판형 모양이며, 평판형은 원형, 사각형 혹은 침상이어도 좋으며, 본 발명은 합금 분말의 형태에 의하여 한정되지 않는다.The powder is then processed into powder using a milling method known in the art such as a ball mill. The processed alloy powder may have a thin plate-like shape in a thin film form, and the plate-like shape may be circular, square or needle-shaped, and the present invention is not limited by the form of the alloy powder.
상기와 같이 제조된 분말은 열처리함으로써 가공공정에서 발생할 수 있는 응력을 제거하여 자기적 성질이 우수하도록 만들 수 있으며, 이와 같이 제작된 합금 분말을 이용하여 본 발명의 RFID 안테나용 자성시트를 제조할 경우 자성시트의 고주파 특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 열처리 온도를 300℃ 내지 900℃, 열처리 시간은 최대 10시간 이내에서 수행하는 것이 바람직하다.The powder prepared as described above may be made to be excellent in magnetic properties by removing the stress that may occur in the process by heat treatment, when manufacturing the magnetic sheet for RFID antenna of the present invention using the alloy powder prepared as described above. The high frequency characteristics of the magnetic sheet can be improved. In the present invention, the heat treatment temperature is 300 ℃ to 900 ℃, heat treatment time is preferably performed within a maximum of 10 hours.
상기와 같이 제조된 합금 분말을 바인더용 수지와 혼합하는데, 이에 필요한 경우 점도를 조절하기 위해 폴리비닐알코올, 알코올 혹은 톨루엔과 같은 기타의 휘발성 용매를 첨가하여 배합할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 바인더용 수지의 예로는 고무, 폴리이미드, 폴리아미드, 우레탄, 실리콘, 페놀 수지, 아크릴 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. The alloy powder prepared as described above is mixed with the binder resin, and if necessary, it may be added by mixing with other volatile solvents such as polyvinyl alcohol, alcohol or toluene to adjust the viscosity. Examples of the binder resin that can be used in the present invention include, but are not limited to, rubber, polyimide, polyamide, urethane, silicone, phenol resin, acrylic, and the like.
상기 합금 분말과 바인더용 수지의 혼합비는 중량비로 5:1-9:1 사이에서 선정하는 것이 바람직하다. 혼합비가 5:1 미만인 경우 RFID 통신에서 필요한 인덕턴스를 얻기 어렵고, 9:1을 초과하는 혼합비에서는 시트를 제조하기 어렵다. 배합된 합금 분말과 바인더용 수지를 0.5mm 이하 두께의 후막 상으로 도포하고 건조한다. The mixing ratio of the alloy powder and the resin for the binder is preferably selected between 5: 1-9: 1 by weight. If the mixing ratio is less than 5: 1, it is difficult to obtain the inductance required in the RFID communication, and at the mixing ratio exceeding 9: 1, it is difficult to manufacture the sheet. The blended alloy powder and the binder resin are applied onto a thick film having a thickness of 0.5 mm or less and dried.
후막 성형된 혼합시트는 밀도를 높이기 위해 예를 들어, 한쌍의 상부롤과 하부롤로 이루어진 압착성형롤을 연속적으로 통과시키는 방식으로 1차 압착된 자성시트(12)를 제조한다.The thick film-formed mixed sheet manufactures the primary compacted
상기 혼합시트를 압착성형하는 방법은 예를 들어, 온간 롤링, 온간 프레싱 또는 냉간 롤링, 냉간 프레싱 중 하나의 방법으로 실시할 수 있다. 온간 롤링시의 온도는 예를 들어, 70℃에서 실시할 수 있다. The method for pressing molding the mixed sheet may be carried out by, for example, one of warm rolling, warm pressing or cold rolling, and cold pressing. The temperature at the time of warm rolling can be performed at 70 degreeC, for example.
상기와 같이 연자성 분말과 바인더용 수지를 복합하여 연자성 자성시트(12)를 제조하는 경우 깨지는 문제가 발생하지 않으므로 페라이트로 이루어진 페라이트 자성시트(12)와 같은 하프컷 공정은 거치지 않는다.When the soft
후속된 제1실시예의 설명에서는 설명의 편의상 상기 페라이트 자성시트(12)를 사용하는 것을 예를 들어 설명하며, 도면은 페라이트 자성시트(12)를 사용하여 제조 공정도를 나타내었다.In the following description of the first embodiment, the use of the ferrite
본 발명의 제1실시예에 따른 RFID 안테나(1)는 도 9 및 도 15에 도시된 바와 같이, 제1절연층(13)이 형성된 자성시트(12)의 상부면에 다수의 턴으로 와선형 형상으로 이루는 방사체 패턴(20)이 배치되어 있다.As shown in FIGS. 9 and 15, the RFID antenna 1 according to the first embodiment of the present invention has a spiral shape with a plurality of turns on the upper surface of the
제1실시예에서는 상기 제1절연층(13) 상부의 2차원 평면상에서 RFID 시스템, 즉 트랜스폰더의 내부회로와 연결을 위해 방사체 패턴(20)의 양 단부가 자성시트(12)의 일측면에 배치된 제1 및 제2 터미널 패드(18a,18b)로 인출되어 연결된다. In the first embodiment, both ends of the
이 경우, 와선형 형상의 방사체 패턴(20)은 와선형 형상 패턴의 내부로부터 외부로 인출될 때 패턴이 겹치는 것을 피할 수 있도록, 제1터미널 패드(18a)로부터 와선형 형상의 내부로 들어가는 제1패턴(14)과, 상기 제1패턴(14)의 내측으로부터 제2터미널 패드(18b)와 연결을 위한 직선 형태의 제2패턴(16)이 제2절연층(15)에 의해 분리되는 구조를 가지고 있다.In this case, the vortex-shaped
이하에 도 9 및 도 15에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 RFID 안테나(1)를 제조하는 제조공정을 도 4 내지 도 15를 참고하여 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of manufacturing the RFID antenna 1 according to the first embodiment of the present invention as shown in FIGS. 9 and 15 will be described with reference to FIGS. 4 to 15.
먼저, 도 4 및 도 11과 같이 상기 페라이트 자성시트 또는 연자성 자성시트(12)의 일면에 RFID 시스템을 위한 방사체 패턴을 형성하기 위해 절연층(13)을 형성한다. First, as shown in FIGS. 4 and 11, an insulating
상기 공정에서 제1절연층(13)은 전기절연특성 및 후속 공정에서 형성되는 방사체 패턴을 보호하기 위한 것으로 패턴 소성공정을 위한 어닐링 공정 중 시트의 팽창과 방사체 패턴의 수축 시 발생할 수 있는 패턴의 끊어짐을 완충할 수 있어야 한다. 특히, 페라이트 소결시트를 자성시트로 사용하는 경우 제1절연층(13)은 하프컷이 이루어진 소결시트를 지지해주는 지지층 역할을 한다.In the above process, the first insulating
상기 제1절연층(13)은 에폭시, 멜라민, 패럴린(Parylene), 물유리, PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PI(Polyamide) 등의 조성으로 형성될 수 있으며 전기절연특성을 지닌 재료의 경우 제한받지 않고 사용할 수 있다. 제1절연층(13)을 형성하는 방법은 일반적인 코팅 방법인 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅법 등을 사용할 수 있으며, 예를 들어 CVD 및 플라즈마와 같은 증착방법도 적용할 수 있다. The first insulating
상기 제1절연층(13)의 두께는 얇을수록 좋으며, 자성시트(12)의 변형에도 후속된 안테나 패턴을 보호할 수 있는 두께이어야 한다. 일반적으로 제1절연층(13)의 두께는 100um 이하, 바람직하게는 1 내지 50um 범위, 예를 들어 20um로 형성한다.The thinner the first insulating
상기 제1절연층(13)이 형성된 페라이트 또는 연자성 자성시트(12)는 패턴 형성을 위해 세척을 실시한 후, 전도성 페이스트를 이용한 패턴형성공정으로 방사체 패턴(20)을 형성한다. The ferrite or soft magnetic
상기한 구조의 방사체 패턴(20)을 형성하기 위하여 우선, 도 5 및 도 12와 같이, 제1절연층(13)의 상부면에 전도성 페이스트를 사용한 패턴형성공정을 수행하여 제1패턴(14)을 형성한다. In order to form the
상기 전도성 페이스트는 금속분말과 유기바인더로 이루어져 있으며, 상기 금속분말은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등과 같은 전기전도도가 높은 금속이다. 이 경우 제1패턴(14)의 소결온도는 금속분말의 크기가 작을수록 낮게 된다. 예를 들어, 금 속분말의 크기가 수십 나노 이하로 작아지면 130℃에서도 소결할 수 있다. 연자성 자성시트(12)는 자성 분말과 바인더용 수지로 구성되어 있어 150℃ 이상에서는 바인더용 수지가 녹거나 탄화되어 그 형태를 유지하기 힘들게 된다. 따라서, 연자성 자성시트(12)를 사용하는 경우 그의 단면에 전도성 페이스트를 사용하여 도전성 제1패턴(14)을 형성할 때, 저온에서 소결이 가능한 나노 분말로 제조된 페이스트를 이용해야만 한다. The conductive paste is composed of a metal powder and an organic binder, and the metal powder is a metal having high electrical conductivity such as silver (Ag) or copper (Cu). In this case, the sintering temperature of the
또한, 상기 전도성 페이스트는 일반적인 금속분말과 바인더가 혼합된 경우 이외에 전도성 폴리머도 사용될 수 있다. 전도성 폴리머는 액상으로 이루어져 있으며, 저온에서 경화가 가능하며, 일반적으로 구리(Cu)나 은(Ag)과 같은 금속 조성에 비해 전기전도도는 떨어지지만, 안테나 역할이 가능하다.In addition, the conductive paste may be a conductive polymer in addition to the case where a common metal powder and a binder is mixed. The conductive polymer is made of a liquid phase, and can be cured at low temperatures. Generally, the conductive polymer is less conductive than a metal composition such as copper (Cu) or silver (Ag), but may serve as an antenna.
상기 패턴형성공정은 도전성 제1패턴(14)을 10um 이상으로 형성할 수 있는 것으로, 도전성 박막, 예를 들어 동박을 사용하는 경우 제1절연층(13)의 상부면에 동박을 접착한 후 일반적으로 반도체 공정에서 이용하는 에칭공정을 실시하거나, 전도성 페이스트를 이용하는 경우 실크스크린 공정, 잉크젯 공정 등을 이용하거나 또는 전도성 물질을 직접 코팅하는 플라즈마 공정을 이용하여 와선형 형상의 제1패턴(14)을 형성하고, 패턴 형성된 전도성 페이스트를 저온 열처리하여 전도성 페이스트를 도전성 막으로 변환시킨다. 상기 패턴형성공정은 도전성 패턴을 형성할 수 있는 공정이라면 제한받지 않고 사용할 수 있다.The pattern forming process may form the conductive
상기 도전성 제1패턴(14)의 와선형 형태는 원형 또는 사각형 등을 사용할 수 있으며, 안테나로서 사용하기 위한 방사 패턴의 형태는 다른 형태로 변형될 수 있 다. The eddy shape of the conductive
이어서, 도 6 및 도 13과 같이 제1패턴(14)의 내측 단부로부터 제2터미널 패드(18b)와 연결을 위한 제2패턴(16)이 형성될 위치에 제1패턴(14)과 절연을 위하여 제2절연층(15)을 형성한다. 이 경우 상기 제2절연층(15)은 제2패턴(16)이 형성될 위치에만 형성하거나 또는 상부면에 전면적으로 형성할 수 있다. 상기 제2절연층(15)은 제1절연층(13)과 동일한 재료 및 방법을 사용하여 형성하며, 단지 그 두께는 예를 들어, 5um로 형성할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 6 and 13, the
그 후, 도 7 및 도 14와 같이, 상기 제1패턴(14)의 내측 단부로부터 제2절연층(15)의 상부면을 통과하여 제2터미널 패드(18b)와 연결시키기 위한 제2패턴(16)을 제1패턴(14)과 동일한 재료, 방법 및 두께로 형성한다. 상기 제1패턴(14)과 제2패턴(16)은 방사체 패턴(20)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIGS. 7 and 14, a second pattern for connecting the
이어서, 상기한 노출된 제1 및 제2 패턴(14,16)은 외부의 물리적 힘에 의해 훼손될 수 있기 때문에 보호를 위하여 상기 제1 및 제2 절연층(13,15)과 동일한 재료와 방법으로 상부면 전체를 코팅하여 도 8 및 도 15에 도시된 보호층(17)을 형성한다. 상기 보호층(17)은 제1절연층(13)과 같이 지지층 용도로 사용되는 것이 아니므로 그 두께는 10um 이하, 예를 들어, 5um로 형성할 수 있다.Subsequently, the exposed first and
끝으로, 도 9와 같이, 제1패턴(14)과 제2패턴(16)의 양 단부와 연결되는 제1 및 제2 터미널 패드(18a,18b)를 자성시트(12)의 일측면에 간격을 두고 형성한다. 상기 제1 및 제2 터미널 패드(18a,18b)는 제1패턴(14)과 제2패턴(16)과 동일한 재료 및 방법으로 형성하거나, 또는 주지된 다른 금속 패턴 형성방법으로 형성할 수 있다.Finally, as shown in FIG. 9, the first and
상기한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따라 자성시트(12)와 방사체 패턴(20)이 일체화된 RFID 안테나(1)를 제작하는 경우 기존에 최소 0.25mm 두께로 제작되던 FPCB 안테나를 0.07mm 이하의 두께로 제조할 수 있게 되어, RFID 안테나(1)의 전체 두께도 0.3mm 미만, 바람직하게는 0.15mm까지 슬림한 박막으로 제작하는 것이 가능하다. As described above, when manufacturing the RFID antenna 1 in which the
또한, 이 경우 자성시트(12)와 방사체 패턴(20)을 일체화시킴으로써 자성시트(12)와 방사체 패턴(20) 사이의 간격을 더욱 감소시켜 안테나 성능, 즉 인지거리를 55mm까지 크게 향상시킬 수 있게 되었다.In this case, by integrating the
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 RFID 안테나(1)는 슬림형 휴대전화 뿐 아니라 이에 적용되는 것과 유사한 방법으로 PDA, 노트북 컴퓨터, 교통카드, 신용카드, 출입카드 등의 다양한 기기에 적용될 수 있다.Therefore, the RFID antenna 1 according to the first embodiment of the present invention can be applied to various devices such as PDAs, notebook computers, traffic cards, credit cards, access cards, etc. in a manner similar to that applied to not only a slim mobile phone. .
또한 상기한 자성시트(12)는 RFID 안테나용 기판으로 사용되는 것 이외에 불요 전자기파를 차단하는 EMI 시트로 사용되는 것도 가능하다.In addition, the
이하에 도 16 내지 도 25를 참고하여 본 발명의 제2실시예에 따른 자성시트와 일체화된 방사체 패턴을 구비한 RFID 안테나의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an RFID antenna having a radiator pattern integrated with a magnetic sheet according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 25.
본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 안테나(3)는 도 25에 도시된 바와 같이, 제1절연층(13)이 형성된 자성시트(12)의 상부면에 와선형 형태의 제1패턴(14)이 형성되고, 제2절연층(13a)이 형성된 자성시트(12)의 하부면에 직선 형태의 제2패턴(16b)이 형성되며, 제1패턴(14)과 제2패턴(16b)은 스루홀(12a)에 충진된 도전성 연결부(16a)에 의해 상호 연결되고, 제1패턴(14)과 제2패턴(16b)의 양 단부에는 제1실시예(도 9 참조)와 동일하게 자성시트(12)의 일측면에 RFID 시스템, 즉 트랜스폰더의 내부회로와 연결되는 제1 및 제2 터미널 패드(18a,18b)와 연결되어 있다.As illustrated in FIG. 25, the RFID antenna 3 according to the second embodiment of the present invention has a spiral-shaped
본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 안테나(3)의 설명에 있어서 제1실시예의 RFID 안테나(1)와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부재번호를 부여하며 이에 대하여는 자세한 설명을 생략한다.In the description of the RFID antenna 3 according to the second embodiment of the present invention, the same components are assigned to the same components as the RFID antenna 1 of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
먼저, 도 16을 참고하면 제1실시예와 동일하게 다수의 페라이트 혼합시트를 적층하여 압착 성형한 그린 시트(10)를 준비하고 이어서, 도 17과 같이 양면에 패턴을 형성하기 위해 펀치를 이용하여 상기 그린시트(10)를 관통하는 스루홀(12a)을 형성한다. First, referring to FIG. 16, a
그 후, 제1실시예와 동일하게 소결 후 자성시트의 유연성을 확보하기 위해 하프 컷 공정을 실시하고, 그 후 소결공정을 실시하면 도 18에 도시된 자성시트(12)가 얻어진다. Thereafter, a half cut process is performed to secure the flexibility of the magnetic sheet after sintering in the same manner as in the first embodiment, and then the sintering process is performed to obtain the
본 발명의 제2실시예에 따른 무선식별(RFID) 안테나(3)는 제1실시예와 동일하게 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트를 사용할 수 있다. 그러나, 설명의 편의상 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트만을 예를 들어 도시하고 설명한다.The RFID antenna 3 according to the second embodiment of the present invention may use a magnetic sheet obtained by sintering ferrite as in the first embodiment, or a magnetic sheet obtained by mixing and molding a soft magnetic powder and a binder. However, for the sake of convenience of explanation, only the magnetic sheet obtained by sintering ferrite will be shown and described by way of example.
그 후, 도 18에 도시된 소결한 페라이트 자성시트(12)는 양면에 패턴을 형성하기 위하여 도 19와 같이, 자성시트(12)의 상부면에 제1절연층(13)을 형성한 후, 도 20과 같이 자성시트(12)의 하부면에 제2절연층(13a)을 형성한다.Thereafter, the sintered ferrite
상기 제1 및 제2 절연층(13,13a)은 전기절연특성 및 후속 공정에서 형성되는 방사체 패턴을 보호하기 위한 것으로, 패턴 소성공정을 위한 어닐링 공정 중 시트의 팽창과 방사체 패턴의 수축 시 발생할 수 있는 패턴의 끊어짐을 완충할 수 있도록 제1실시예와 동일한 방법 및 재료를 사용하여 동일한 두께로 형성한다. The first and second insulating
이어서, 도 21과 같이, 자성시트(12)의 상부면에 형성된 제1절연층(13)의 상부에 제1실시예와 동일하게 전도성 페이스트를 사용하여 와선형 형상의 도전성 제1패턴(14)을 형성함과 동시에 스루홀(12a)에도 제1패턴(14)의 내측 단부(14a)와 연결되는 도전성 연결부(16a)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 21, the conductive
상기 도전성 연결부(16a)는 예를 들어, 전도성 페이스트를 사용하여 실크스크린 공정에 의해 제1패턴(14)을 형성하고 스루홀(12a)에 전도성 페이스트를 충진한 상태에서 소결공정을 진행하면 충진된 전도성 페이스트가 용융되어 제1패턴(14)과 연결된 도전성 연결부(16a)가 형성된다.The conductive connecting
그 후, 제1패턴(14)이 형성된 상부면 전체에 도 22와 같이 상기 제1절연층(13)과 동일한 방법 및 재료를 사용하며 두께만을 얇게, 예를 들어 5um 두께로 코팅하여 제1보호층(17)을 형성한다.Thereafter, the same method and material as that of the first insulating
이어서, 도 23과 같이 자성시트(12)의 하부면에 형성된 제2절연층(13a)의 상부에 전도성 페이스트를 사용하여 도전성 연결부(16a)와 제2 터미널 패드(18b)를 상호 연결하는 직선 형상의 도전성 제2패턴(16b)을 상기 제1패턴(14)과 동일한 방법 및 재료를 사용하여 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 23, a conductive paste is used on the second insulating
그 후, 도 24와 같이 노출된 도전성 제2패턴(16b)을 보호하도록 자성시 트(12)의 하부면에 상기 제1보호층(17)과 동일한 방법 및 재료를 사용하여 제2보호층(17a)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 24, the second protective layer may be formed on the lower surface of the
도시된 도 23 및 도 24는 이해를 돕기 위하여 자성시트(12)를 반전하여 나타낸 것이다.23 and 24 show the
끝으로, 도 25에는 도시되지 않았으나, 도 9에 도시된 제1실시예와 같이 제1패턴(14)과 제2패턴(16b)의 양 단부와 연결되는 제1 및 제2 터미널 패드(18a,18b)를 자성시트(12)의 일측면에 간격을 두고 형성한다. 상기 제1 및 제2 터미널 패드(18a,18b)는 제1패턴(14)과 제2패턴(16)과 동일한 재료 및 방법으로 형성하거나, 또는 주지된 다른 금속 패턴 형성방법으로 형성할 수 있다.Lastly, although not shown in FIG. 25, the first and
상기한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따라 자성시트(12)와 방사체 패턴(20)이 일체화된 RFID 안테나(3)를 제작하는 경우 제1실시예와 유사하게 슬림한 박막으로 제작하는 것이 가능하고, 또한 자성시트(12)와 방사체 패턴(20) 사이의 간격을 감소시켜 안테나의 인지거리를 크게 향상시킬 수 있다.As described above, when manufacturing the RFID antenna 3 in which the
이하에, 상기한 본 발명의 RFID 안테나에 대한 성능을 구체적으로 알아보기 위하여 샘플을 제작하여 방사체 패턴의 두께와 인지거리를 측정하였다.In the following, in order to find out in detail the performance of the RFID antenna of the present invention, a sample was prepared to measure the thickness and the recognition distance of the radiator pattern.
<실시예><Examples>
실시예 1 Example 1
실시예 1에서는 우선 페라이트 소결시트를 제조하기 위해 Fe-Mn 분말을 이용하여 성형시트를 제조하였다. 구체적으로, Fe-Mn 분말과 바인더 역할을 하는 물유리를 조성비에 맞도록 배합하고, 절연특성을 향상시키기 위해 카올린을 0.15%첨가 하였다. 이어서, Fe-Mn 분말과 바인더와 첨가제를 고르게 혼합하기 위해 용매제인 MEK를 혼합하여 볼밀장비를 이용하여 혼합하였다. Fe-Mn 분말, 바인더, 첨가제, 용매를 혼합하여 제조한 슬러리는 테이프 캐스팅 공정을 이용하여 두께 20um 두께로 성형하였다. 성형 시트는 최종 소결시트의 두께를 0.15mm로 제조하기 위해 10장을 적층하여 온간정수압기를 이용하여 압축하였다. In Example 1, first, a molded sheet was manufactured using Fe-Mn powder to prepare a ferrite sintered sheet. Specifically, Fe-Mn powder and water glass serving as a binder were blended to suit the composition ratio, and 0.15% kaolin was added to improve the insulation characteristics. Subsequently, in order to evenly mix the Fe-Mn powder, the binder, and the additive, MEK, which is a solvent, was mixed and mixed using a ball mill equipment. The slurry prepared by mixing Fe-Mn powder, a binder, an additive, and a solvent was molded to a thickness of 20 um using a tape casting process. In order to manufacture the final sintered sheet with a thickness of 0.15 mm, 10 sheets were laminated and compressed using a warm water press.
상기와 같이 제조된 페라이트 성형시트는 도 1 내지 도 3의 공정으로 자성시트를 제조하였다. 즉, 소결 후 시트의 유연성을 위해 하프 컷 공정을 실시하였다. 하프 컷 공정은 성형시트에 시트 두께의 1/2 이하 깊이로 컷팅을 실시한다. 하프 컷이 된 성형시트는 소결을 위하여 900℃ 소결로에서 24동안 실시하였다.Ferrite molded sheet prepared as described above was prepared a magnetic sheet by the process of FIGS. That is, a half cut process was performed for flexibility of the sheet after sintering. The half cut process cuts the molded sheet to a depth of 1/2 or less of the sheet thickness. The half cut sheet was subjected to 24 hours in a 900 ℃ sintering furnace for sintering.
상기 소결공정으로 얻어진 페라이트 소결시트를 자성시트로 사용하여 RFID 안테나의 안테나 패턴을 도 9에 도시된 제1실시예와 동일한 구조로 형성하기 위해 도 4 내지 도 9에 도시된 제조공정을 실시하였다.Using the ferrite sintered sheet obtained by the above sintering process as a magnetic sheet, the manufacturing process shown in FIGS.
즉, 페라이트 자성시트의 한쪽면에 절연층으로서 패럴린을 이용하여 CVD 공정을 이용하여 20um 두께로 지지층을 형성하였다. That is, on one side of the ferrite magnetic sheet, a support layer was formed to a thickness of 20 μm by using a CVD process using paraline as an insulating layer.
상기 공정에서 지지층을 형성한 면에 실크스크린 공정을 이용하여 안테나 패턴을 10um 두께로 형성하였다. 안테나 패턴은 사각형으로 3턴을 형성하였으며, 내부의 도선과 외부 도선의 겹침을 막기 위하여 5um의 절연층을 사용하여 다층구조로 형성하였다. The antenna pattern was formed to a thickness of 10um on the surface on which the support layer was formed by the silkscreen process. The antenna pattern was formed in three turns with a quadrangle, and was formed in a multi-layered structure using an insulating layer of 5um to prevent the overlap between the inner and outer conductors.
안테나 패턴 형성용 전도성 페이스트는 나노 크기의 은 분말이 들어간 것을 사용하였으며, 패턴 형성 후 130℃에서 30분간 열처리를 실시하였다.As the conductive paste for forming the antenna pattern, a nano-sized silver powder was used, and heat treatment was performed at 130 ° C. for 30 minutes after the pattern formation.
마지막으로, 안테나 패턴을 보호하기 위해 패럴린을 이용하여 CVD 공정으로 5um 두께의 보호막을 형성하였다.Finally, in order to protect the antenna pattern, a protective film having a thickness of 5 μm was formed by CVD using paraline.
실시예 2Example 2
실시예 2는 페라이트 소결시트 및 안테나 제조공정을 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 그 페라이트 소결시트의 두께를 0.1mm로 제조하였다.In Example 2, the ferrite sintered sheet and the antenna manufacturing process were manufactured in the same manner as in Example 1, but the ferrite sintered sheet had a thickness of 0.1 mm.
실시예 3Example 3
실시예 3은 페라이트 소결시트 제조를 실시예 2와 동일하게 하였다. 상기공정에서 제조된 소결된 페라이트 소결시트는 단면에 패턴을 형성하기 위해 지지층으로 실리콘 코팅을 사용하였다. 이때, 코팅 두께는 50um로 하였다. 상기 공정 후 안테나 패턴을 형성하기 위해 실시예 1과 동일한 공정을 적용하였고, 단지 전도성 페이스트로서 은 나노 페이스트를 사용하였다.Example 3 was the same as in Example 2 to prepare a ferrite sintered sheet. The sintered ferrite sintered sheet prepared in the above process used a silicon coating as a support layer to form a pattern on the cross section. At this time, the coating thickness was 50um. After the above process, the same process as in Example 1 was applied to form an antenna pattern, and only silver nano paste was used as the conductive paste.
실시예 4Example 4
실시예 4는 페라이트 소결시트 제조를 실시예 2와 동일하게 하였다. 상기 공정에서 제조된 페라이트 시트는 단면에 패턴을 형성하기 위해 지지층으로 폴리아미드 필름을 이용하였다. 이 때, 폴리아미트 필름의 두께는 25um로 하였다. 상기 공정 후 안테나 패턴을 형성하기 위해 실시예 1과 동일한 공정을 적용하였고, 단지 전도성 페이스트로서 은 나노 페이스트를 사용하였다.Example 4 the ferrite sintered sheet was prepared in the same manner as in Example 2. The ferrite sheet prepared in the above process used a polyamide film as a support layer to form a pattern in the cross section. At this time, the thickness of the polyamide film was 25 μm. After the above process, the same process as in Example 1 was applied to form an antenna pattern, and only silver nano paste was used as the conductive paste.
실시예 5Example 5
실시예 5는 페라이트 소결시트 제조 및 지지층 형성을 실시예 4와 동일하게 실시하였다. 상기 공정 후 안테나 패턴을 형성하기 위해 25um 두께의 동박을 접착 한 후 에칭공정을 이용하여 안테나 패턴을 형성하였다. In Example 5, the ferrite sintered sheet was manufactured and the support layer was formed in the same manner as in Example 4. After the above process, to form an antenna pattern, a copper foil having a thickness of 25 um was bonded to form an antenna pattern using an etching process.
실시예 6Example 6
실시예 6은 RFID 안테나 패턴을 도 25에 도시된 제2실시예의 구조를 갖도록 도 16 내지 도 25의 공정을 진행하였다.In the sixth embodiment, the processes of FIGS. 16 through 25 are performed such that the RFID antenna pattern has the structure of the second embodiment shown in FIG.
실시예 6은 우선 페라이트 성형시트를 실시예 1과 동일하게 제조한 후, 양면에 패턴을 형성하기 위해 펀치를 이용하여 펀칭홀을 형성하였다. In Example 6, first, the ferrite molded sheet was manufactured in the same manner as in Example 1, and then punching holes were formed using punches to form patterns on both surfaces.
상기 공정에서 제조된 성형 시트는 실시예 1과 동일하게 하프 컷 공정과 소결공정을 실시하였다. 소결된 페라이트 소결시트는 0.15mm 두께를 나타냈고, 양면에 안테나 패턴을 형성하기 위하여 양면에 실시예 1과 같이 패럴린 코팅을 20um 두께로 형성하였다. The molded sheet manufactured in the above process was subjected to the half cut process and the sintering process as in Example 1. The sintered ferrite sintered sheet had a thickness of 0.15 mm, and a paraline coating was formed to a thickness of 20 um on both sides as in Example 1 to form an antenna pattern on both sides.
상기 공정에서 코팅된 페라이트 소결 시트는 한쪽 면에 도 21에 도시된 제1패턴을 은 나노 페이스트를 사용하여 10um 두께로, 다른 한쪽 면에는 도 23에 도시된 제2패턴을 제1패턴과 동일하게 패터닝하여 실시예 1과 동일한 조건으로 소성하였다. 이 때, 각 패턴을 연결하기 위해 펀칭홀에 은 나노 페이스트를 채워 놓고 소성하였다. The ferrite sintered sheet coated in the above process has a thickness of 10 μm on the one surface of the first pattern shown in FIG. 21 using silver nano paste, and the second pattern of FIG. Patterning was carried out under the same conditions as in Example 1. At this time, in order to connect each pattern, a silver nano paste was filled in a punching hole and fired.
마지막으로, 안테나 패턴을 보호하기 위해 양측면에 각각 패럴린을 이용하여 CVD 공정으로 5um 두께의 보호막을 형성하였다.Lastly, in order to protect the antenna pattern, a protective film having a thickness of 5 μm was formed by CVD using paraline on both sides.
실시예 7Example 7
실시예 7은 자성시트의 원재료를 제조하기 위하여 비정질 합금 Fe-Si-B를 제조하였다. 구체적으로, 출발물질로서 Fe-B를 모합금으로 하고, 여기에 조성비에 맞 도록 전해철(Fe)과 Si을 배합하여, 용융로에서 함께 녹인 후 Fe79(Si,B)21 조성의 잉곳을 제작하였다. 이어서, 고주파 유도로에 상기 잉곳을 장입한 후 고주파 유도로에 전원을 인가하여 고주파 에너지를 잉곳에 부가함으로써 잉곳을 완전히 녹였다. 이어서, 노즐을 통해 고속으로 회전하는 냉각 롤에 고온의 용융된 상기 조성의 금속을 분사하여 평균 두께가 0.02mm의 두께를 갖는 비정질 합금 리본을 제작하였다. 제작된 비정질 리본을 해머밀을 통하여 분말로 제조하였다. 제조된 분말은 320℃에서 7시간 동안 열처리하였다.Example 7 prepared an amorphous alloy Fe-Si-B to prepare a raw material of the magnetic sheet. Specifically, Fe-B was used as a starting material, and electrolytic iron (Fe) and Si were mixed therein to match the composition ratio, and melted together in a melting furnace, thereby preparing an ingot having a Fe 79 (Si, B) 21 composition. . Subsequently, after charging the ingot into the high frequency induction furnace, power was applied to the high frequency induction furnace to add high frequency energy to the ingot to completely melt the ingot. Subsequently, a high temperature molten metal was sprayed onto a cooling roll rotating at high speed through a nozzle to produce an amorphous alloy ribbon having a thickness of 0.02 mm. The amorphous ribbon was prepared into a powder through a hammer mill. The prepared powder was heat treated at 320 ° C. for 7 hours.
상기와 같이 제조된 합금 분말을 우레탄 수지와 부피비로 7:1의 비율로 혼합하고, 이를 기판에 코팅한 후 건조하고 기재를 분리함으로써 혼합시트를 제조하였다. 이 혼합시트를 70℃에서 온간 롤링을 실시함으로써 두께 0.2mm 압착성형한 자성시트를 제조하였다.The alloy powder prepared as described above was mixed with a urethane resin in a ratio of 7: 1 by volume, coated on a substrate, dried, and separated to prepare a mixed sheet. The mixed sheet was rolled warm at 70 ° C. to prepare a magnetic sheet that was 0.2 mm thick.
상기 조건으로 제조된 연자성 자성시트는 RFID 안테나 패턴을 제1실시예와 동일한 구조로 형성하기 위해 실시예 1과 동일한 공정을 실시하였다. 이 때, 자성시트의 바인더인 우레탄 수지는 120℃ 이상에서 녹기 때문에 120℃ 이하에서 패턴을 소성할 수 있는 나노 분말로 이루어진 페이스트를 이용하였다. The soft magnetic sheet manufactured under the above conditions was subjected to the same process as in Example 1 to form the RFID antenna pattern in the same structure as in the first embodiment. At this time, since the urethane resin, which is a binder of the magnetic sheet, was melted at 120 ° C. or higher, a paste made of nano powder capable of firing the pattern at 120 ° C. or lower was used.
비교예 1Comparative Example 1
비교예 1은 자성시트로서 실시예 1과 동일한 페라이트 소결시트를 자성시트로 이용하였고, 실시예 3과 같은 공정으로 제조하였다. 자성시트의 두께는 실시예 3과 동일하게 0.1mm로 제조하였다. RFID 안테나 패턴은 FPCB 공정으로 0.25mm 두께 로 제조하였으며, 안테나 패턴의 모양은 실시예 3과 동일하게 제조하였다. 안테나 패턴과 자성시트를 부착하기 위하여 양면 테이프(9461P, 3M 사, USA)를 이용하였으며, 테이프의 두께는 0.025mm 이였다.In Comparative Example 1, the same ferrite sintered sheet as in Example 1 was used as the magnetic sheet, and the magnetic sheet was manufactured by the same process as in Example 3. The thickness of the magnetic sheet was prepared in the same manner as in Example 3. RFID antenna pattern was manufactured in 0.25mm thickness by FPCB process, the shape of the antenna pattern was prepared in the same manner as in Example 3. Double-sided tape (9461P, 3M, USA) was used to attach the antenna pattern and the magnetic sheet, and the thickness of the tape was 0.025 mm.
비교예 2Comparative Example 2
비교예 2는 자성시트의 원재료로 Fe79(Si, B)21 조성의 비정질 분말을 이용하였고, 실시예 7과 같은 공정으로 제조하였다. 자성시트의 두께는 0.15mm로 제조하였다. RFID 안테나 패턴은 FPCB 공정으로 0.25mm 두께로 제조하였으며, 안테나 패턴의 모양은 실시예 3과 동일하게 제조하였다. 안테나 패턴과 자성시트를 부착하기 위하여 양면 테이프(9461P, 3M 사, USA)를 이용하였으며, 테이프의 두께는 0.025mm 이였다.In Comparative Example 2, an amorphous powder having a composition of Fe 79 (Si, B) 21 was used as a raw material of the magnetic sheet, and the same procedure as in Example 7 was performed. The magnetic sheet was prepared in thickness of 0.15 mm. The RFID antenna pattern was manufactured to a thickness of 0.25 mm by the FPCB process, the shape of the antenna pattern was prepared in the same manner as in Example 3. Double-sided tape (9461P, 3M, USA) was used to attach the antenna pattern and magnetic sheet, and the tape thickness was 0.025 mm.
[실험결과][Experiment result]
두께 및 RFID 인지거리 측정Thickness and RFID recognition distance measurement
본 발명은 페라이트 자성시트 또는 연자성 자성시트와 방사체 패턴을 일체화시킴으로써 RFID 안테나의 두께 감소와 인지거리 향상을 주된 목적으로 한다. 따라서, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2의 두께와 안테나의 인지거리를 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The present invention aims to reduce the thickness and improve the recognition distance of an RFID antenna by integrating a ferrite magnetic sheet or a soft magnetic magnetic sheet and a radiator pattern. Therefore, after measuring the thickness of the Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 and the recognition distance of the antenna are shown in Table 1 below the results.
안테나의 인지거리 측정은 RFID 리더기인 SK TELECOM 사의 모네타를 리더부와 같이 설치하고, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2에서 제작된 RFID 안테나를 배터리 팩에 설치하여 RFID 칩이 포함된 휴대폰을 사용하여 인지거리를 측정하였 다. To measure the recognition distance of the antenna, a mobile phone including an RFID chip was installed by installing a Moneta of SK TELECOM, an RFID reader, together with a reader, and installing the RFID antennas manufactured in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 on a battery pack. The perceived distance was measured.
+
패럴린 지지층
+
은 나노 패턴Ferrite Magnetic Sheet
+
Paraline support layer
+
Silver nano pattern
+
패럴린 지지층
+
은 나노 패턴Ferrite Magnetic Sheet
+
Paraline support layer
+
Silver nano pattern
+
실리콘 지지층
+
은 나노 패턴Ferrite Magnetic Sheet
+
Silicon support layer
+
Silver nano pattern
+
폴리아미드 지지층
+
은 나노 패턴Ferrite Magnetic Sheet
+
Polyamide support layer
+
Silver nano pattern
+
폴리아미드 지지층
+
동박패턴Ferrite Magnetic Sheet
+
Polyamide support layer
+
Copper Foil Pattern
+
패럴린 지지층
+
은 나노 패턴(양면)Ferrite Magnetic Sheet
+
Paraline support layer
+
Silver Nano Pattern (Double Sided)
+
패럴린 지지층
+
은 나노 패턴Soft Magnetic Magnetic Sheet
+
Paraline support layer
+
Silver nano pattern
+
FPCB 안테나Ferrite Magnetic Sheet
+
FPCB antenna
+
FPCB 안테나Soft Magnetic Magnetic Sheet
+
FPCB antenna
상기한 표 1을 참고하면 실시예 1 내지 6의 페라이트 소결시트를 자성시트로 사용하는 것이 연자성 자성시트를 사용하는 실시예 7보다 인지거리가 월등하게 길게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 패럴린을 지지층으로 사용하는 것이 다른 절연재를 사용하는 것보다 인지거리가 더 길게 나타나는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1 above, it can be seen that the use of the ferrite sintered sheets of Examples 1 to 6 as the magnetic sheet is significantly longer than that of Example 7 using the soft magnetic magnetic sheet. In addition, it can be seen that using a paraline as a support layer shows a longer recognition distance than using other insulators.
또한, 비교예 1과 같이 종래에는 페라이트 소결시트를 사용할지라도 FPCB 안테나를 양면 테이프를 사용하여 부착하는 경우 총 두께가 0.375mm, 인지거리가 41mm로 얻어지며, 이는 본 발명 실시예 3 및 4의 총 두께가 0.17mm인 경우 보다 도 인지거리가 더 짧게 나타났다. In addition, as in Comparative Example 1, even when using a ferrite sintered sheet, when the FPCB antenna is attached using double-sided tape, a total thickness of 0.375 mm and a recognition distance of 41 mm are obtained. The recognition distance was shorter than the thickness of 0.17mm.
본 발명의 RFID 안테나에서는 실시예 1 내지 6은 총 두께가 얇은 경우에도 인지거리는 비교예 1 및 2 보다 더 길게 나타났고, 총 두께가 0.2mm인 실시예 1은 인지거리가 55mm로 매우 우수한 것으로 나타났으며, 실시예 2는 인지거리가 47mm로 우수함에도 불구하고 총 두께는 0.15mm의 박막으로 실현될 수 있음을 알 수 있다.In the RFID antenna of the present invention, Examples 1 to 6 showed a longer recognition distance than Comparative Examples 1 and 2 even when the total thickness was thin, and Example 1 having a total thickness of 0.2 mm showed a very good recognition distance of 55 mm. In Example 2, although the recognition distance is excellent as 47mm, it can be seen that the total thickness can be realized as a thin film of 0.15mm.
일반적으로 페라이트 소결시트가 연자성 자성시트 보다 특성이 우수함에도 불구하고 종래에는 페라이트 시트의 소결시에 깨지는 문제점으로 인하여 페라이트 소결시트에 방사체 패턴을 직접 형성하지 못하였으나, 본 발명에서는 하프컷 공정의 채용과 지지층을 사용하여 이러한 문제를 해결하였으며, 그 결과 안테나의 두께를 박막화함과 동시에 인지거리를 크게 향상시킨 RFID 안테나를 구현할 수 있게 되었다.In general, although the ferrite sintered sheet is superior to the soft magnetic magnetic sheet, in the past, due to a problem of breaking during ferrite sheet sintering, the radiator pattern was not directly formed on the ferrite sintered sheet. And this problem is solved by using the and support layer, and as a result, it is possible to implement an RFID antenna with a thinner antenna and a significantly improved recognition distance.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
본 발명은 안테나의 두께를 박막화함과 동시에 인지거리를 크게 향상시킨 RFID 안테나에 관한 것으로, RFID 시스템용 트랜스폰더 안테나로서 슬림형 휴대전화, PDA, 노트북 컴퓨터, 교통카드, 신용카드, 출입카드 등의 다양한 기기에 적용될 수 있다.The present invention relates to an RFID antenna with a thinner antenna and a significantly improved recognition distance. The present invention relates to a RFID system transponder antenna, which can be used for various types of mobile phones, PDAs, notebook computers, transportation cards, credit cards, and access cards. Applicable to the device.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 자성시트와 일체화된 방사체 패턴을 구비한 RFID 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 공정 사시도, 1 to 9 are process perspective views for explaining a method of manufacturing an RFID antenna having a radiator pattern integrated with a magnetic sheet according to the present invention;
도 10 내지 도 15는 제1실시예에 따른 RFID 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,10 to 15 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the RFID antenna according to the first embodiment;
도 16 내지 도 25는 본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.16 to 25 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the RFID antenna according to the second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 그린 시트 11: 하프컷10: green sheet 11: half cut
12: 자성시트 12a: 스루홀12:
13,13a,15: 절연층 14: 제1패턴13,13a, 15: insulating layer 14: first pattern
14a: 내측단부 16: 제2패턴14a: inner end 16: second pattern
16a: 연결부 17,17a: 보호층16a:
18a,18b: 터미널 패드18a, 18b: terminal pad
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