KR102002430B1 - Flexible NFC sensor tag and method for fabricating flexible NFC sensor tag - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법은, 유연 인쇄 기판에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 및 스크린 인쇄 중 하나의 방식으로 인쇄 회로 영역을 형성하여 유연 인쇄 회로 기판을 제조하는 단계, 근거리 통신 칩을 포함한 실리콘 기술 기반의 칩을 롤투롤 연속 공정으로 상기 인쇄 회로 영역과 본딩하는 단계, 및 상기 유연 인쇄 회로 기판에 도전성 점착제를 통해 센서를 부착하는 단계를 포함한다.In the method of manufacturing a flexible NFC sensor tag according to the present invention, a flexible printed circuit board is manufactured by forming a printed circuit area on a flexible printed board by one of roll-to-roll gravure, offset, gravure-offset, reverse offset, and screen printing. Bonding a silicon technology-based chip including a near field communication chip to the printed circuit area in a roll-to-roll continuous process, and attaching a sensor to the flexible printed circuit board through a conductive adhesive.

Description

유연 NFC 센서 태그 및 유연 NFC 센서 태그 제조 방법 {Flexible NFC sensor tag and method for fabricating flexible NFC sensor tag}Flexible NFC sensor tag and method for fabricating flexible NFC sensor tag

본 발명은 유연한 NFC 센서 태그 및 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible NFC sensor tag and a method of manufacturing the flexible NFC sensor tag.

다양한 환경적 변화(온도, 조명, 습도, pH, 가스 등)와 신체의 변동 상황(체온, 맥박, 혈압, 글루코스 레벨 등)을 감지하고 이러한 특성 정보들을 블루투스(Bluetooth) 또는 직비(Zigbee) 통신 방식으로 이동 단말 또는 무선센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 노드에 연동하는 기술들은 현재 스마트 밴드 형태로 그 기술들이 상용화되고 있다. It detects various environmental changes (temperature, lighting, humidity, pH, gas, etc.) and changes in the body (temperature, pulse, blood pressure, glucose level, etc.) and transmits these characteristic information to Bluetooth or Zigbee communication method. As a technique for interworking with a mobile terminal or a wireless sensor network node, the technologies are currently commercialized in the form of a smart band.

이들 스마트 밴드에는 기본적으로 무선 통신용 블루투스 또는 직비 칩과, 두 세개의 서로 다른 센서가 내장되어 있으며, 센서로부터 감지된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 바꾸어 주는 ADC(Analog Digital Converter), 데이터를 저장하는 메모리, 간단한 디스플레이 패널, 그리고 8 비트(bit) 정도의 마이크로 프로세서가 내장되어 필요한 데이터를 디스플레이하거나 또는 송수신할 수 있도록 제어된다 These smart bands are basically equipped with a Bluetooth or gubi chip for wireless communication, two or three different sensors, an ADC (Analog Digital Converter) that converts analog data detected by the sensor into digital data, a memory for storing data, Simple display panel and an 8-bit microprocessor are controlled to display or send and receive the required data

그러나 기존의 스마트밴드의 제조 가격이 높기 때문에 일회용으로 활용되기에는 어려움이 있다. 이러한 가격의 문제로 다양한 분야에 활용되기에는 아직 어려움이 많은 상황이다.However, since the manufacturing price of the existing smart band is high, it is difficult to be used for one-time use. Due to such a price problem, it is still difficult to be used in various fields.

이러한 비용적인 문제 외에 통신거리가 반경 10 내지 20m 정도인 블루투스와 직비에 기반을 둔 무선 센서 태그는 감지된 데이터를 송신할 때에 보안에 취약하며, 다른 태그들과의 충돌 우려가 있다는 문제가 있다. In addition to such a cost problem, wireless sensor tags based on Bluetooth and direct communication having a communication distance of about 10 to 20 m are vulnerable to security when transmitting detected data, and there is a problem of collision with other tags.

한국등록특허 제10-1444744호 (2014. 9. 19. 등록)Korea Patent Registration No. 10-1444744 (September 19, 2014 registration)

본 발명은 롤투롤(Roll-to-Roll) 인쇄기술을 이용하여 제조한 유연한 필름 형태의 기판에 유연한 센서를 부착하며, 또한 실리콘 기반의 칩을 추가로 장착함으로써 간단하면서도 적은 비용으로 유연 NFC(Near Field Communication) 센서 태그를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention attaches a flexible sensor to a flexible film-type substrate manufactured using roll-to-roll printing technology, and is also simple and inexpensive flexible NFC (Near) by additionally mounting a silicon-based chip. Field Communication) provides a method for manufacturing a sensor tag.

본 발명은 유연한 필름 형태의 기판에 탈부착이 용이한 유연 센서를 구비하고, 실리콘 기반의 NFC 칩을 장착함으로써, 자유롭게 형태 변형이 가능하면서도 감지한 데이터를 안전하게 전송할 수 있는 NFC 센서 태그를 제공한다.The present invention provides an NFC sensor tag having a flexible sensor that can be easily attached to and detached from a flexible film-type substrate, and equipped with a silicon-based NFC chip, so that the shape can be freely transformed while transmitting the sensed data safely.

본 발명의 일 실시 예에 의한 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법은, 유연 기판에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 및 스크린 인쇄 중 하나의 방식으로 인쇄 회로 영역을 형성하여 유연 인쇄 회로 기판을 제조하는 단계, 근거리 통신 칩을 포함한 실리콘 기술 기반의 칩을 롤투롤 연속 공정으로 상기 인쇄 회로 영역과 본딩하는 단계, 상기 유연 인쇄 회로 기판에 도전성 점착제를 통해 센서를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of manufacturing a flexible NFC sensor tag may include forming a printed circuit area on a flexible substrate by one of roll-to-roll gravure, offset, gravure-offset, reverse offset, and screen printing. Manufacturing a substrate, bonding a silicon technology based chip including a near field communication chip to the printed circuit area in a roll-to-roll continuous process, and attaching a sensor to the flexible printed circuit board via a conductive adhesive. It features.

일 실시예에서, 상기 롤투롤 연속 공적으로 상기 인쇄 회로 영역과 본딩하는 단계는, 전도성 접착제를 상기 실리콘 기술 기반의 칩을 본딩할 전극 위에 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the step of bonding the printed circuit area with the roll-to-roll continuous achievement comprises printing a conductive adhesive over an electrode to bond the silicon technology based chip.

일 실시예에서, 상기 인쇄 회로 영역을 제조하는 단계는, 외부의 무선 교류 신호를 유도 결합에 의해 내부에 전달하는 안테나를 인쇄하는 단계, 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 정류하는 다이오드를 인쇄하는 단계, 상기 다이오드에서 반파 정류된 전압을 필터링하여 직류 전압으로 출력하는 캐패시터를 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the manufacturing of the printed circuit area may include printing an antenna that transmits an external wireless AC signal therein by inductive coupling, and printing a diode that rectifies a signal received through the antenna. And printing a capacitor for outputting a DC voltage by filtering the half-wave rectified voltage in the diode.

일 실시예에서, 상기 실리콘 기술 기반의 칩은 상기 센서로부터 수신된 데이터를 저장하는 마이크로프로세서를 포함하며, 2차 배터리를 상기 마이크로프로세서에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the silicon technology based chip comprises a microprocessor for storing data received from the sensor, characterized in that it comprises the step of connecting a secondary battery to the microprocessor.

일 실시예에서, 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법은, 도전성 박(foil)에 LiMn204(LMO)를 포함하는 음극과 Li4Ti5012(LTO)를 포함하는 양극을 인쇄하는 단계, 상기 음극과 양극 사이에 젤 형태의 전해액을 채워 상기 2차 배터리를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, a method of manufacturing a flexible NFC sensor tag, printing a cathode comprising LiMn204 (LMO) and a cathode comprising Li4Ti5012 (LTO) on a conductive foil, a gel form between the cathode and the anode The method may further include manufacturing the secondary battery by filling an electrolyte solution.

일 실시예에서, 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법은, LMO와 LTO를 용매 NMP 및 고분자 수지 PVDF를 이용하여 롤투롤 인쇄용 잉크를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method of manufacturing a flexible NFC sensor tag, characterized in that it further comprises the step of preparing a roll-to-roll printing ink using LMO and LTO using a solvent NMP and a polymer resin PVDF.

일 실시예에서, 상기 2차 배터리를 연결하는 단계는, 기 2차 배터리와, 상기 실리콘 기술 기반 칩이 부착된 유연 인쇄 회로 기판을 접착하고 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the connecting of the secondary battery may include adhering and coating an existing secondary battery and a flexible printed circuit board to which the silicon technology based chip is attached.

본 발명의 일 실시예에 의한 유연 NFC 센서 태그는, 롤투롤 인쇄 방식으로 형성된 인쇄 회로 영역을 포함하는 유연 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 영역과 롤투롤 연속 공정을 통해 본딩된 실리콘 기술 기반의 칩, 상기 유연 인쇄 회로 기판에 도전성 점착제를 통해 센서가 탈부착되는 접합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention may include a flexible printed circuit board including a printed circuit area formed by a roll-to-roll printing method, a chip based on silicon technology bonded through the roll-to-roll continuous process with the printed circuit area, The flexible printed circuit board is characterized in that it comprises a bonding portion detachable sensor via a conductive adhesive.

일 실시예에서, 상기 인쇄 회로 영역은, 외부의 무선 교류 신호를 유도 결합에 의해 내부에 전달하는 인쇄 안테나, 상기 인쇄 안테나를 통해 수신된 신호를 정류하는 인쇄 다이오드, 상기 인쇄 다이오드에서 반파 정류된 전압을 필터링하여 직류 전압으로 출력하는 인쇄 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the printed circuit area is a printed antenna for transmitting an external wireless AC signal therein by inductive coupling, a printed diode for rectifying a signal received through the printed antenna, a half-wave rectified voltage at the printed diode It characterized in that it comprises a printed capacitor for filtering and outputting the DC voltage.

일 실시예에서, 상기 실리콘 기술 기반의 칩은, 상기 직류 전압에 기초하여 구동되며 근거리 통신 기술로 외부 리더기와 통신하는 NFC 칩, 상기 탈부착되는 센서의 감지 데이터를 저장하며, 상기 NFC 칩의 동작을 제어하는 마이크로프로세서 칩을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the chip based on the silicon technology, the NFC chip is driven based on the DC voltage and communicates with an external reader in a short-range communication technology, and stores the sensed data of the detached sensor, the operation of the NFC chip And a microprocessor chip for controlling.

일 실시예에서, 유연 NFC 센서 태그는, 상기 마이크로프로세서 칩과 연결되어 전원을 공급하는 2차 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the flexible NFC sensor tag, characterized in that it further comprises a secondary battery connected to the microprocessor chip to supply power.

일 실시예에서, 상기 2차 배터리는, 도전성 박, 상기 도전성 박에 인쇄된 LiMn204(LMO)를 포함하는 음극과 Li4Ti5012(LTO)를 포함하는 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 채워진 젤 형태의 전해액을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the secondary battery has a conductive foil, a cathode including LiMn204 (LMO) printed on the conductive foil and a cathode including Li 4 Ti 5012 (LTO), and a gel form filled between the cathode and the anode It is characterized by including an electrolyte solution.

일 실시예에서, 유연 NFC 센서 태그는, 상기 음극과 양극은 각각 LMO와 LTO를 용매 NMP 및 고분자 수지 PVDF를 이용하여 제조된 롤투롤 인쇄용 잉크에 의해 인쇄되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the flexible NFC sensor tag, the cathode and the anode is characterized in that the LMO and LTO is printed by a roll-to-roll printing ink prepared using a solvent NMP and a polymer resin PVDF, respectively.

일 실시예에서, 유연 NFC 센서 태그는, 상기 탈부착 되는 센서를 더 포함하며, 상기 센서는 인쇄전자 기술로 제조된 온도 센서, 습도 센서, pH 센서, 가스 센서, 융해된 화학물질 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the flexible NFC sensor tag further includes the detachable sensor, wherein the sensor comprises at least one of a temperature sensor, a humidity sensor, a pH sensor, a gas sensor, and a fused chemical sensor manufactured by printed electronic technology. It is characterized by including.

일 실시예에서, 상기 마이크로프로세서는, 기 설정된 기준을 만족하는 경우에만 상기 감지 데이터를 생성하도록 상기 센서를 제어하는 것을 특징으로 한다.In an exemplary embodiment, the microprocessor may control the sensor to generate the sensing data only when a predetermined criterion is satisfied.

본 발명에 의하면, 인쇄전자 기술로 다양한 형태로 변형이 가능한 유연한 인쇄 필름 기판 상에, NFC 통신 기능과 센싱 기능을 수행하는 구성요소들을 부착함으로써 인쇄전자나 실리콘 기반 칩 기술만으로는 구현이 어려웠던 유연하면서도 통신 및 저장 기능을 가지는 유연 NFC 센서 태그를, 인쇄전자와 실리콘 기술 기반 칩의 하이브리드 기술로 구현한 유연 NFC 센서 태그를 제공할 수 있다. According to the present invention, by attaching components that perform NFC communication function and sensing function on a flexible printed film substrate that can be transformed into various forms by printed electronic technology, flexible and communication that was difficult to implement only by printed electronics or silicon based chip technology. And a flexible NFC sensor tag having a storage function and a hybrid technology of a printed electronics and a silicon technology-based chip.

본 발명에 의하면, 인쇄전자 기술을 활용하여 대부분의 회로를 구현하는 한편, 센서의 탈부착이 가능하기 때문에 적은 비용으로 생산이 가능하며 다양한 분야에서 활용이 가능한 유연 NFC 센서 태그와 유연한 NFC 센서 태그를 제조하는 방법을 제공한다. According to the present invention, while implementing most of the circuit using the printed electronic technology, the sensor can be attached and detached can be produced at a low cost and manufacture a flexible NFC sensor tag and a flexible NFC sensor tag that can be used in various fields Provide a way to.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄 회로 기판의 제조 및 실리콘 기술 기반의 칩이 본딩되는 과정을 개념적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄 회로 영역을 나타내는 유연 인쇄 회로 기판의 디자인을 나타내는 도면이다.
도 4는 롤투롤 인쇄로 제조된 유연 인쇄 회로 기판과 실리콘 기술 기반 칩과 본딩되어 생성된 유연 NFC 센서 태그의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 포함되는 인쇄 다이오드의 평면도, 개념 단면도, 그리고 다이오드를 포함하는 정류기 회로도 및 동작 특성 파형을 나타내는 도면들이다.
도 6은 인쇄전자 방식으로 제조된 2차 배터리와 실리콘 기술 기반 칩이 본딩된 유연 인쇄 회로 기판이 결합되어 유연 NFC 센서 태그가 제조되는 과정을 개념적으로 도시한 공정 흐름도이다.
도 7은 2차 배터리와 연결된 마이크로프로세서 칩을 구비하는 유연 NFC 센서 태그의 전면을 나타낸 도면이다.
도 8은 유연 NFC 센서 태그의 후면에 2차 배터리가 접합된 형태를 나타낸 도면이다.
도 9는 인쇄전자 방식으로 구현된 2차 배터리의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 부착될 수 있는 다양한 종류의 센서들을 나타낸 도면들이다.
도 11은 인쇄 온도 센서를 제1 접합부에 접합한 형태를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그와 이동단말이 NFC 통신을 통하여 센서를 통해 모니터링한 감지 데이터를 주고 받은 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 물리적인 힘을 가하여 형태를 변형시킨 모습을 나타내는 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention.
2 is a process flowchart conceptually illustrating a process of manufacturing a printed circuit board and bonding a chip based on silicon technology according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a design of a flexible printed circuit board showing a printed circuit area according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of a flexible NFC sensor tag produced by bonding a flexible printed circuit board and silicon technology-based chip manufactured by roll-to-roll printing.
FIG. 5 is a plan view, a conceptual cross-sectional view, a rectifier circuit diagram including a diode, and an operating characteristic waveform of the printed diode included in the flexible NFC sensor tag according to an exemplary embodiment.
6 is a process flow diagram conceptually illustrating a process of manufacturing a flexible NFC sensor tag by combining a secondary battery manufactured by a printed electronic method and a flexible printed circuit board bonded with a silicon technology-based chip.
7 is a front view of a flexible NFC sensor tag having a microprocessor chip connected with a secondary battery.
8 is a view showing a secondary battery bonded to the back of the flexible NFC sensor tag.
9 is a graph showing charge and discharge characteristics of a secondary battery implemented by a printed electronic method.
10 is a diagram illustrating various types of sensors that may be attached to the flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which showed the form which bonded the printing temperature sensor to the 1st bonding part.
12 is a diagram illustrating an example in which a flexible NFC sensor tag and a mobile terminal exchange sensing data monitored through a sensor through NFC communication according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a form in which a shape is modified by applying a physical force to the flexible NFC sensor tag according to an exemplary embodiment.

이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so as to clarify the technical spirit of the present invention. In the following description of the present invention, detailed descriptions of related known functions or components will be omitted when it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Components having substantially the same functional configuration among the drawings have been given the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. For convenience of explanation, the device and method should be described together when necessary.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 유연 NFC 센서 태그는 기본적으로 연속적인 롤투롤 인쇄 방식에 따라 제조된다. 롤투롤 인쇄 방식은 인쇄전자 기술을 이용하여 유연하게 말아지는(rolling) 기판에 전도성 잉크를 인쇄함에 따라서 다양한 소자들을 전기적으로 결합하여 회로를 구성하는 기술이다. 롤투롤 인쇄방식은 대량의 회로들을 연속적으로 제조할 수 있기 때문에 제조 속도의 향상에도 상당한 이점이 있다. 다만, 롤투롤 인쇄 방식으로 제조가 가능한 회로 패턴이나 회로 복잡도의 한계를 보완하기 위하여 실리콘 기술을 기반으로 제조된 실리콘 기술 기반의 칩을 본딩하여 인쇄전자 기술과 실리콘 기술의 장점을 모두 가질 수 있는 유연 NFC 센서 태그를 제공할 수 있다.The flexible NFC sensor tag according to the present invention is basically manufactured according to a continuous roll-to-roll printing method. The roll-to-roll printing method is a technology for constructing a circuit by electrically coupling various elements as a conductive ink is printed on a flexible rolled substrate using printed electronic technology. The roll-to-roll printing method has a considerable advantage in improving the manufacturing speed because a large amount of circuits can be manufactured continuously. However, in order to make up for the limitations of circuit patterns or circuit complexity that can be manufactured by roll-to-roll printing, the silicon-based chips manufactured based on silicon technology can be bonded to provide flexibility of both printed electronic technology and silicon technology. NFC sensor tags can be provided.

도 1을 참조하면, 유연 기판에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 및 스크린 인쇄 중 하나의 방식으로 인쇄 회로 영역을 형성하여 유연 인쇄 회로 기판을 제조한다(단계 S110). 근거리 통신 칩을 포함한 실리콘 기술 기반의 칩을 롤투롤 연속 공정으로 상기 인쇄 회로 영역과 본딩한다(단계 S120). 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 포함되는 NFC 칩, 마이크로프로세서 칩은 복잡한 구조를 가지기 때문에 현재의 인쇄전자 기술로는 구현이 어렵다. 따라서 본 발명에서는 NFC 칩과 마이크로프로세서 칩은 실리콘 기술 기반 칩으로 유연 인쇄 회로 기판의 인쇄 회로 영역과 본딩될 수 있다. 실시 예에 따라 본 발명에서 유연한 인쇄 기판에 본딩되는 실리콘 기술 기반 칩은 ADC 및 메모리를 더 포함하거나 ADC 및 메모리의 기능은 마이크로프로세서 칩 내에 구현될 수 있다.Referring to FIG. 1, a flexible printed circuit board is manufactured by forming a printed circuit region on a flexible substrate by one of roll-to-roll gravure, offset, gravure-offset, reverse offset, and screen printing (step S110). A chip based on silicon technology, including a near field communication chip, is bonded with the printed circuit area in a roll-to-roll continuous process (step S120). NFC chip and microprocessor chip included in the flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention has a complicated structure, it is difficult to implement with the current printed electronic technology. Therefore, in the present invention, the NFC chip and the microprocessor chip may be bonded to the printed circuit area of the flexible printed circuit board as a silicon technology based chip. According to an embodiment, the silicon technology based chip bonded to the flexible printed circuit board may further include an ADC and a memory, or the functions of the ADC and the memory may be implemented in the microprocessor chip.

실리콘 기술 기반 칩이 유연 기판의 인쇄 회로 영역에 본딩되는 것은 유연 기판 위에 롤투롤 칩 본딩용 솔더 또는 도전성 접착제가 미리 칩이 본딩될 전극 위에 인쇄된 이후에 실리콘 기술 기반 칩들이 인쇄 회로 영역에 접합되는 과정에 따라 이루어질 수 있다. Bonding a silicon technology based chip to a printed circuit area of a flexible substrate means that the silicon technology based chips are bonded to a printed circuit area after a solder for roll-to-roll chip bonding or a conductive adhesive is printed on the electrode to be bonded in advance on the flexible substrate. It can be done according to the process.

다른 실시 예에 있어서 실리콘 기술 기반 칩은, 롤투롤 방식이 아닌 다른 방식을 통하여 인쇄전자 방식으로 제조된 유연 인쇄 회로 기반 상에 각각 본딩될 수 있다. In another embodiment, the silicon technology-based chip may be bonded onto a flexible printed circuit base manufactured by a printed electronic method through a method other than a roll-to-roll method.

이와 같이 유연 기판에 인쇄된 인쇄 회로 영역의 소정의 부분에 도전성 점착제를 통하여 센서가 접착될 수 있다(단계 140). 센서는 도전성 점착제를 통하여 탈부착이 가능하기 때문에 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그는 용도에 따라 다양한 센서들이 탈부착되면서 활용될 수 있다.In this way, the sensor may be attached to a predetermined portion of the printed circuit area printed on the flexible substrate through the conductive adhesive (step 140). Since the sensor is detachable through a conductive adhesive, the flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention may be utilized while various sensors are attached and detached according to a use.

실시 예에 따라, 실리콘 기술 기반 칩이 본딩된 유연 기판에는 2차 배터리가 연결될 수 있다(단계 130). 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에서 2차 배터리는 센서가 모니터링한 감지 데이터를 메모리에 지속적으로 저장하기 위해 필요한 전원을 공급하는 데 이용될 수 있다. 2차 배터리는 센서의 동작 및 감지 데이터의 저장을 위하여 충전과 방전이 가능한 전지를 포함할 수 있으며, 도전성 박(foil)에 롤투롤 인쇄를 통하여 전극을 인쇄하고 전해액을 채워 넣어 제조될 수 있다. According to an embodiment, a secondary battery may be connected to the flexible substrate to which the silicon technology based chip is bonded (step 130). In the flexible NFC sensor tag according to an exemplary embodiment of the present disclosure, the secondary battery may be used to supply power required for continuously storing sensor-monitored sensing data in a memory. The secondary battery may include a battery capable of charging and discharging to store the operation and sensor data of the sensor. The secondary battery may be manufactured by printing electrodes on roll-to-roll printing on a conductive foil and filling an electrolyte.

실시 예에 따라 배터리는 LiMn204(LMO)와 Li4Ti5O12(LTO)를 각각 음극과 양극 물질로 사용하여 알루미늄 호일과 같은 도전성 박에 롤투롤 인쇄를 한 이후에 전해액을 양극과 음극 사이에 주입하여 2차 배터리를 완성한 이후에 NFC 센서 태그에 접합하는 방식으로 구현될 수도 있다.According to the embodiment, the battery uses LiMn 2 O 4 (LMO) and Li 4 Ti 5 O 12 (LTO) as cathode and anode materials, respectively, and roll-to-roll printing on a conductive foil such as aluminum foil, followed by electrolyte and anode. After the completion of the secondary battery by injecting between the cathode may be implemented by bonding to the NFC sensor tag.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄 회로 기판의 제조 및 실리콘 기술 기반의 칩이 본딩되는 과정을 개념적으로 나타낸 공정 흐름도이다.2 is a process flowchart conceptually illustrating a process of manufacturing a printed circuit board and bonding a chip based on silicon technology according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 롤투롤 방식으로 유연 기판이 제공되면, 순차적으로 제1 도전 패턴이 형성되고(단계 111), 제2 절연 패턴이 그 위에 형성되며(단계 112), 마지막으로 제3 도전 패턴이 형성될 수 있다(단계 113). 각 패턴들은 도전성 잉크 또는 절연 잉크가 유연 기판 상에 롤투롤 그라비아 방식으로 인쇄되어 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴, 제2 절연 패턴, 제3 도전 패턴들은 인쇄 회로 영역에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2, when a flexible substrate is provided in a roll-to-roll manner, a first conductive pattern is sequentially formed (step 111), a second insulating pattern is formed thereon (step 112), and finally a third conductive pattern Can be formed (step 113). Each pattern may be formed by printing a conductive ink or insulating ink on a flexible substrate in a roll-to-roll gravure manner. The first conductive pattern, the second insulating pattern, and the third conductive patterns may be included in the printed circuit area.

실시 예에 따라 제1 도전 패턴은 안테나 패턴을 포함하며, 제3 도전 패턴은 정류 회로를 포함할 수 있다. 정류 회로에는 다이오드와 캐패시터가 포함될 수 있다.According to an embodiment, the first conductive pattern may include an antenna pattern and the third conductive pattern may include a rectifier circuit. The rectifier circuit may include a diode and a capacitor.

후술할 것이나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그는 안테나를 통하여 외부 리더기로부터 무선 주파수 신호를 수신하여 직류 전압으로 정류함에 따라서 전원을 공급받아 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 안테나 패턴과 정류 회로는 이러한 동작을 위해 필요하다. 접합 패턴은 인쇄 회로 영역과 실리콘 기술 기반 칩을 연결하거나 2차 배터리와 실리콘 기술 기반 칩을 연결하는 데 사용될 수 있다. As will be described later, the flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention may receive a radio frequency signal from an external reader through an antenna and rectify to a DC voltage to receive short-range wireless communication. Antenna patterns and rectifier circuits are necessary for this operation. The junction pattern can be used to connect printed circuit areas and silicon technology based chips or to connect secondary batteries and silicon technology based chips.

유연 기판에 인쇄 회로 영역이 형성됨에 따라 유연 인쇄 회로 기판이 제조되고, 이러한 유연 인쇄 회로 기판과 실리콘 기술 기반 칩(Si)이 부착된 필름이 접합되면서 실리콘 기술 기반 칩이 인쇄 회로 영역에 본딩된다(단계 120).As the printed circuit region is formed on the flexible substrate, the flexible printed circuit board is manufactured, and the silicon technology based chip is bonded to the printed circuit region while the flexible printed circuit board and the film to which the silicon technology based chip (Si) is attached are bonded ( Step 120).

본딩 이후에 실리콘 기술 기반 칩이 부착되어 있던 필름은 다른 Reel holder에 의해 수거되고, 실리콘 기술 기반 칩이 부착된 유연 인쇄 회로 기판(FPCB+Si)이 제조된다.After bonding, the film to which the silicon technology based chip was attached was collected by another reel holder, and a flexible printed circuit board (FPCB + Si) to which the silicon technology based chip was attached was manufactured.

본 발명에 따른 유연 NFC 센서 태그는 인쇄전자 방식으로 구현된 인쇄 회로 영역과 실리콘 기술 기반 칩이 결합하여 제조되는 것을 특징으로 하며 위에서는 인쇄전자 방식으로 구현되는 영역(회로 기능 단위 영역)과 실리콘 기술 기반 칩으로 구현되는 영역에 대하여 설명하였으나 반드시 근거리 통신 기능을 수행하는 회로가 실리콘 기술 기반 칩에 포함되어야 하는 것과 같이 특정한 기능을 수행하는 회로들이 인쇄전자 기술이나 실리콘 기술 기반에 의해서만 제조되어야 하는 것으로 한정되지는 않는다.The flexible NFC sensor tag according to the present invention is manufactured by combining a printed circuit area implemented by a printed electronic method and a silicon technology-based chip, and the area (circuit functional unit area) and silicon technology implemented by a printed electronic method above. Although the area to be implemented as a base chip has been described, circuits that perform a specific function must be manufactured only by a printed electronic technology or a silicon technology base, such that a circuit performing a near field communication function must be included in a silicon technology based chip. It doesn't work.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄 회로 영역을 나타내는 유연 인쇄 회로 기판의 디자인을 나타내는 도면이다. 인쇄 회로 영역에는 안테나, 정류기, 및 그 외의 다른 회로들이 인쇄될 수 있다. 3 is a diagram illustrating a design of a flexible printed circuit board showing a printed circuit area according to an exemplary embodiment of the present disclosure. Antennas, rectifiers, and other circuits may be printed in the printed circuit area.

안테나와 회로는 롤투롤 인쇄 이후에 다른 요소들과 접합되기 때문에 전기 전도성이 매우 높아야 하며, 특히 인쇄 안테나는 Q 값이 최소 20 이상이 되어야 센서를 통하여 모니터링한 감지 데이터를 외부로 전달하거나 외부로부터 전력이나 데이터를 수신하는 데에 문제가 없다. 또한, 회로를 롤투롤 인쇄하기 위해서는 인쇄한 패턴들의 면저항이 0.1 ohm/sq 이하가 되면서도 얇은 두께를 가져야만 Si 칩을 본딩하고 센서를 접합하는 데 유리할 수 있다.Since the antenna and the circuit are bonded to other elements after roll-to-roll printing, the electrical conductivity must be very high. Especially, the printed antenna must have a Q value of at least 20 or higher to transmit the sensed data monitored through the sensor to the outside or from the outside power. There is no problem in receiving data. In addition, in order to roll-to-roll a circuit, printed sheets may have a sheet thickness of 0.1 ohm / sq or less and have a thin thickness, which may be advantageous for bonding a Si chip and bonding a sensor.

정류기를 롤투롤 인쇄로 제조하기 위해서는 NFC 리더기 또는 이동 단말로부터 커플링된 교류 전압을 회로가 동작할 수 있을 정도의 충분한 직류 전압으로 바꿔 주어야 한다. 실시 예에 따라 정류기는 캐패시터와 다이오드로 구성될 수 있는데, 하나의 캐패시터와 하나의 다이오드를 통해서 정류된 전압이 충분하지 않은 경우에는 한 개의 캐패시터 대신에 세 개의 다이오드와 세 개의 캐패시터를 인쇄하여 3배 전압기(voltage tripler)를 제조할 필요가 있다.In order to manufacture the rectifier in roll-to-roll printing, the alternating voltage coupled from the NFC reader or the mobile terminal must be changed to a DC voltage sufficient for the circuit to operate. According to an embodiment, the rectifier may be composed of a capacitor and a diode. When the voltage rectified through one capacitor and one diode is not sufficient, three diodes and three capacitors may be printed instead of one capacitor. There is a need to manufacture a voltage tripler.

실시 예에 따라, 유연 NFC 센서 태그에 포함되는 다이오드는 쇼트키 다이오드를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the diode included in the flexible NFC sensor tag may include a Schottky diode.

도 4는 롤투롤 인쇄로 제조된 유연 인쇄 회로 기판과 실리콘 기술 기반 칩과 본딩되어 생성된 유연 NFC 센서 태그의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of a flexible NFC sensor tag produced by bonding a flexible printed circuit board and silicon technology-based chip manufactured by roll-to-roll printing.

도 4를 참조하면, 유연 NFC 센서 태그 전체의 동작을 제어하는 마이크로프로세서 칩(MPU)과 NFC 칩(NFC)은 실리콘 기술 기반 칩으로 유연 기판에 본딩되었으며, 이외의 다른 구성요소들은 인쇄전자 방식으로 유연 기판에 인쇄된 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, a microprocessor chip (MPU) and an NFC chip (NFC) for controlling the operation of the entire flexible NFC sensor tag are bonded to a flexible substrate by a silicon technology-based chip, and other components are printed electronically. It can be seen that printed on the flexible substrate.

구체적으로 안테나(AT), 다이오드, 캐패시터, 저항 등은 인쇄전자 방식으로 유연 기판에 인쇄되는데, 이들은 롤투롤 그라비아 인쇄와 롤투피 인쇄에 의해 인쇄된 안테나, 인쇄 다이오드, 인쇄 캐패시터, 인쇄 저항을 각각 포함할 수 있다. Specifically, antennas (AT), diodes, capacitors, resistors, etc. are printed on the flexible substrate by the printed electronic method, these include an antenna, a printed diode, a printed capacitor, a printed resistor printed by roll-to-roll gravure printing and roll-to-pi printing, respectively. can do.

안테나(AT)는 외부의 리더기에서 발생한 무선 주파수 신호를 유도 결합(inductive coupling)하여 내부의 회로, 예를 들어 NFC 칩(NFC)에 전달할 수 있다. 실시 예에 따라 외부의 리더기에서 발생하는 주파수 신호는 13.65MHz일 수 있다. 안테나(AT)의 회전 수(turn)에 기초하여 유도결합이 달라질 수 있는데, 예를 들어 안테나의 회전수에 따라 내부에 인가되는 전압이 증가하며 인덕턴스 값도 안테나의 회전수에 비례하여 증가할 수 있다.The antenna AT may inductively couple a radio frequency signal generated by an external reader to an internal circuit, for example, an NFC chip (NFC). According to an embodiment, the frequency signal generated by the external reader may be 13.65 MHz. The inductive coupling may be changed based on the number of turns of the antenna AT. For example, the voltage applied therein increases according to the number of turns of the antenna, and the inductance value may increase in proportion to the number of turns of the antenna. have.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 포함되는 인쇄 다이오드의 평면도, 개념 단면도, 그리고 다이오드를 포함하는 정류기 회로도 및 동작 특성 파형을 나타내는 도면들이다.FIG. 5 is a plan view, a conceptual cross-sectional view, a rectifier circuit diagram including a diode, and an operating characteristic waveform of the printed diode included in the flexible NFC sensor tag according to an exemplary embodiment.

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 인쇄 다이오드는 인쇄 실버 전극과 알루미늄 전극 사이에 IGZO가 개재되어 구현될 수 있다. 이러한 구성에 따라서 한 방향으로만 전류가 흐르게 된다. 도 5의 (c)를 참조하면, 도 4의 안테나(AT)에 의하여 수신된 교류전압(AC)이 다이오드를 거치면서 반파 정류로 변환되고, 캐패시터(C)를 거쳐 직류전압(DC)으로 변환된다. 실시 예에 따라 안테나(AT)를 통하여 13.65MHz의 교류 전압을 인가받는 경우에 3V의 직류전압이 NFC 칩(NFC)과 같은 내부 회로로 전달될 수 있다. 이와 같이 NFC 칩(NFC)에 3V의 전압을 인가하기 위해서는 안테나 패턴이 4~5번의 회전수를 가질 수 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the printed diode may be implemented with IGZO interposed between the printed silver electrode and the aluminum electrode. According to this configuration, current flows in only one direction. Referring to FIG. 5C, the AC voltage AC received by the antenna AT of FIG. 4 is converted into half-wave rectification while passing through a diode, and is converted into DC voltage DC through a capacitor C. Referring to FIG. do. According to an embodiment, when an AC voltage of 13.65 MHz is applied through the antenna AT, a DC voltage of 3 V may be transferred to an internal circuit such as an NFC chip (NFC). As such, in order to apply a voltage of 3 V to the NFC chip NFC, the antenna pattern may have 4 to 5 rotations.

유연 NFC 센서 태그의 마이크로프로세서 칩(MPU)은 제2 접합부(B2)를 통하여 별도로 부착된 2차 배터리와 연결될 수 있다. 마이크로프로세서 칩(MPU)은 제1 접합부(B1)에 부착되는 센서를 통하여 모니터링된 감지 데이터를 저장하고 센서의 동작을 제어할 수 있다. 실시 예에 따라 마이크로프로세서 칩(MPU)에는 메모리 및/또는 ADC가 내장될 수 있다. 이에 따라 마이크로프로세서 칩(MPU)은 센서에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 메모리에 저장할 수 있다. The microprocessor chip (MPU) of the flexible NFC sensor tag may be connected to a secondary battery separately attached through the second junction B2. The microprocessor chip (MPU) may store the monitored sensing data through the sensor attached to the first junction B1 and control the operation of the sensor. In some embodiments, a microprocessor chip (MPU) may include a memory and / or an ADC. Accordingly, the microprocessor chip (MPU) may convert the analog signal received from the sensor into digital data and store it in the memory.

예를 들어, 마이크로프로세서 칩(MPU)에는 8 비트 ADC와 63Kbyte의 메모리가 내장될 수 있다. For example, a microprocessor chip (MPU) can contain an 8-bit ADC and 63Kbytes of memory.

마이크로프로세서 칩(MPU)의 동작을 구동하기 위한 2차 배터리는 한번의 충전으로 기 설정된 기간 이상 사용될 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명에서는 2차 배터리를 한번 완충전하는 경우에 최대 40일을 사용할 수 있도록 2차 배터리와 마이크로프로세서, 그리고 센서의 동작을 최적화한다. 예를 들어 센서에서 모니터링하는 값을 선택적으로 설정하고 또한 마이크로프로세서(MPU)에서 저장하는 데이터도 선택적으로 지정할 수 있다. 예를 들어 마이크로프로세서(MPU)의 동작은 C 언어로 프로그래밍될 수 있다.The secondary battery for driving the operation of the microprocessor chip (MPU) is preferably designed to be used for more than a predetermined period of time with a single charge. For example, the present invention optimizes the operation of the secondary battery, the microprocessor, and the sensor so that up to 40 days can be used when the secondary battery is fully charged. For example, you can optionally set the values monitored by the sensor and optionally specify the data stored by the microprocessor (MPU). For example, the operation of a microprocessor (MPU) can be programmed in C language.

도 4에서는 제2 접합부(B2)를 통하여 전원을 공급하는 와이어가 연결되어 인쇄 회로 영역과 연결되어 있으나, 인쇄전자 기술을 이용하여 인쇄된 2차 배터리가 마이크로프로세서 칩(MPU)과 연결될 수 있다. In FIG. 4, a wire for supplying power through the second junction B2 is connected to the printed circuit area. However, the secondary battery printed using the printed electronic technology may be connected to the microprocessor chip (MPU).

도 6은 인쇄전자 방식으로 제조된 2차 배터리와 실리콘 기술 기반 칩이 본딩된 유연 인쇄 회로 기판이 결합되어 유연 NFC 센서 태그가 제조되는 과정을 개념적으로 도시한 공정 흐름도이다.6 is a process flow diagram conceptually illustrating a process of manufacturing a flexible NFC sensor tag by combining a secondary battery manufactured by a printed electronic method and a flexible printed circuit board bonded with a silicon technology-based chip.

도 6을 참조하면, 도전성 박에 음극과 양극을 인쇄하고 전해액을 채워 넣어 2차 배터리를 제조할 수 있다(단계 125). 구체적으로 음극은 LiMn204(LMO)를 포함하고, 양극은 Li4Ti5012(LTO)를 포함할 수 있다. 그리고 이들 사이에 채워지는 전해액은 젤 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, a secondary battery may be manufactured by printing a cathode and an anode on a conductive foil and filling an electrolyte (step 125). Specifically, the negative electrode may include LiMn 2 0 4 (LMO), and the positive electrode may include Li 4 Ti 5 0 12 (LTO). And the electrolyte filled between them may have a gel form.

실시 예에 따라 양극 물질과 음극 물질 각각은 용매 NMP 및 고분자 수지 PVDF를 이용하여 롤투롤 인쇄용 잉크를 제조하고 이렇게 제조된 인쇄용 잉크를 도전성 박에 인쇄함에 따라서 양극과 음극이 만들어질 수 있다.According to the embodiment, each of the positive electrode material and the negative electrode material may use a solvent NMP and a polymer resin PVDF to prepare a roll-to-roll printing ink, and the positive and negative electrodes may be made by printing the printing ink thus prepared on the conductive foil.

2차 배터리와, 상기 실리콘 기술 기반 칩이 부착된 유연 인쇄 회로 기판을 접착하고 코팅하여(단계 130'), 2차 배터리를 통하여 마이크로프로세서 칩이 전원을 공급받을 수 있다. By bonding and coating the secondary battery and the flexible printed circuit board to which the silicon technology based chip is attached (step 130 ′), the microprocessor chip may be powered through the secondary battery.

도 7은 2차 배터리와 연결된 마이크로프로세서 칩을 구비하는 유연 NFC 센서 태그의 전면을 나타낸 것이고, 도 8은 유연 NFC 센서 태그의 후면에 2차 배터리가 접합된 형태를 나타낸 것이다.7 illustrates a front surface of the flexible NFC sensor tag including a microprocessor chip connected to a secondary battery, and FIG. 8 illustrates a secondary battery bonded to the rear surface of the flexible NFC sensor tag.

도 7의 NFC 센서 태그는 마이크로프로세서(MPU)와 2차 배터리가 전면과 후면을 관통하여 전기적으로 연결된다. 도 7을 참조하면, 2차 배터리는 도전성 박을 기판으로 이용하여 음극 물질은 LiMn204(LMO)를 사용하고 양극물질은 Li4Ti5012(LTO)를 사용하여 롤투롤 인쇄기술로 제조될 수 있다. 그리고 이들 두 전극 사이에 전해액이 젤 형태로 채워질 수 있다. 여기서 음극과 양극은 각각 LMO와 LTO를 용매 NMP와 고분자 수지 PVDF를 이용하여 R2R 인쇄용 잉크를 제조함에 따라 호일에 인쇄하여 형성될 수 있다.NFC sensor tag of Figure 7 is a microprocessor (MPU) and the secondary battery is electrically connected through the front and rear. Referring to FIG. 7, the secondary battery uses a conductive foil as a substrate, and the cathode material uses LiMn 2 0 4 (LMO), and the anode material uses Li 4 Ti 5 0 12 (LTO) for roll-to-roll printing. Can be prepared. And the electrolyte may be filled in the form of a gel between these two electrodes. In this case, the cathode and the anode may be formed by printing LMO and LTO on the foil as the R2R printing ink is prepared using the solvent NMP and the polymer resin PVDF, respectively.

2차 배터리 역시 인쇄전자 방식으로 제조되는 경우에는 NFC 센서 태그가 모두 형태가 고정적이지 않으면서도 크기가 작아지기 때문에 휴대성이 훨씬 증대될 수 있다.When the secondary battery is also manufactured by printed electronics, portability can be further increased because all NFC sensor tags are smaller in size without being fixed in shape.

도 9는 인쇄전자 방식으로 구현된 2차 배터리의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다. 본 발명에서는 2차 배터리의 충방전 특성을 관찰하여 일정한 기간 동안에 유연 NFC 센서 태그가 동작할 수 있도록 마이크로프로세서 칩에 따른 센서의 동작 제어, 그리고 유연 NFC 센서 태그 전체의 동작 전류나 동작 전압을 조정할 수 있다. 또한 2차 배터리의 충방전 특성은 음극 및 양극의 전극 두께에 따라 상이해질 수 있으므로 전극 두께를 조절함으로써 한번의 충전으로 유연 NFC 센서 태그를 사용할 수 있는 기간을 보다 증가시킬 수 있다.9 is a graph showing charge and discharge characteristics of a secondary battery implemented by a printed electronic method. In the present invention, by monitoring the charge and discharge characteristics of the secondary battery can control the operation of the sensor according to the microprocessor chip to operate the flexible NFC sensor tag for a certain period of time, and can adjust the operating current or operating voltage of the entire flexible NFC sensor tag. have. In addition, since the charge and discharge characteristics of the secondary battery may be different according to the electrode thickness of the negative electrode and the positive electrode, it is possible to further increase the period of use of the flexible NFC sensor tag by a single charge by adjusting the electrode thickness.

도 4의 제1 접합부(B1)에는 다양한 기능의 센서들이 부착될 수 있는데 특히 본 발명에 따른 NFC 센서 태그에는 인쇄전자 방식에 따라 제조된 센서들이 전도성 접착제로 손쉽게 탈부착이 가능하다. Sensors of various functions may be attached to the first junction part B1 of FIG. 4. In particular, the NFC sensor tag according to the present invention may be easily detachable with a conductive adhesive.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 부착될 수 있는 다양한 종류의 센서들을 나타낸 도면들이다. 인쇄전자 방식으로 제조된 센서들은 측정하고자 하는 물성에 적합한 물질을 잉크로 만들어 한 개의 저항 형태 또는 간극을 지닌 두 개의 전극 형태로 롤투롤 인쇄함에 따라 제조될 수 있다. 이러한 인쇄 센서들은 전도성 점착제로 유연 필름의 접합부에 간단하여 접착하여 사용한 후에 다시 센서만 탈착하여 버릴 수 있도록 하는 저항을 가지도록 제조되는 것이 바람직하다. 10 is a diagram illustrating various types of sensors that may be attached to the flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention. Sensors manufactured by the printed electronic method may be manufactured by roll-to-roll printing in the form of a single electrode or two electrodes having a gap by inking a material suitable for the property to be measured. Such printing sensors are preferably manufactured to have a resistance to simply attach and detach the sensor after use by simply adhering to the bonding portion of the flexible film with a conductive adhesive.

예를 들어, 전도성 점착제를 사용하여 부착되는 센서는 높은 저항 값에서도 잘 동작하는 센서들이어야 하므로 본 발명에서 사용되는 인쇄 센서들은 기 설정된 저항 값 이상을 갖는 센서들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 본 발명에 따른 유연 NFC 센서 태그에 부착되는 센서는 10-500 ohm/sq의 면저항을 가지는 것이 바람직하다. For example, the sensors attached using the conductive adhesive should be sensors that work well even at high resistance values, so the printing sensors used in the present invention may include sensors having a predetermined resistance value or more. According to an embodiment, the sensor attached to the flexible NFC sensor tag according to the present invention preferably has a sheet resistance of 10-500 ohm / sq.

도 10의 (a)는 인쇄 습도 센서, (b)는 인쇄 pH 센서, 그리고 (c)는 인쇄 온도 센서를 나타낸 것이다. 인쇄 습도 센서와 인쇄 pH 센서는 이격되면서 상이한 특성을 가지는 두 개의 전극으로 구성되며, 온도 센서는 저항 형태로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 NFC 센서 태그에는 인쇄 온도 센서, 인쇄 습도 센서, 인쇄 조도 센서, 인쇄 pH 센서, 인쇄 용해 화학물질 센서, 인쇄 가스 센서 등 다양한 인쇄 센서들이 탈부착될 수 있다.(A) of FIG. 10 shows a printing humidity sensor, (b) a printing pH sensor, and (c) shows a printing temperature sensor. The printing humidity sensor and the printing pH sensor are separated from each other by two electrodes having different characteristics, and the temperature sensor may be formed in a resistance form. NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention may be attached to a variety of printing sensors, such as a print temperature sensor, a print humidity sensor, a print illuminance sensor, a print pH sensor, a print melting chemical sensor, a print gas sensor.

도 11은 인쇄 온도 센서를 제1 접합부에 접합한 형태를 나타낸 것이다. 유연한 필름 상에 유연한 센서를 간단하게 부착함에 따라서 센서를 통하여 감지된 값이 마이크로프로세서 칩(MPU)으로 제공될 수 있다.11 shows a form in which the printing temperature sensor is bonded to the first bonding portion. By simply attaching a flexible sensor on a flexible film, the values sensed through the sensor can be provided to a microprocessor chip (MPU).

상술한 바와 같이 마이크로프로세서 칩(MPU)은 센서로부터 선택된 값을 수신하여 NFC 칩(NFC)을 통하여 외부 리더기로 데이터를 전송할 수 있다. As described above, the microprocessor chip (MPU) may receive the selected value from the sensor and transmit data to the external reader through the NFC chip (NFC).

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그와 이동단말이 NFC 통신을 통하여 센서를 통해 모니터링한 감지 데이터를 주고 받은 예를 나타낸 것이다. 예를 들어, 유연 NFC 센서 태그에 포함된 마이크로프로세서 칩(NFC)은 온도 센서를 통하여 온도를 감지하도록 하되, 25°C 이상의 온도에서만 2분 간격으로 마이크로프로세서(MPU)에 온도를 저장하도록 제어하고, 이동단말을 유연 NFC 센서 태그에 가까이 가져가 그 감지 데이터 값을 수신한 것이다. 12 illustrates an example of a flexible NFC sensor tag and a mobile terminal communicating sensing data monitored through a sensor through NFC communication according to an embodiment of the present invention. For example, the microprocessor chip (NFC) included in the flexible NFC sensor tag allows the temperature sensor to sense the temperature, but controls the temperature to be stored in the microprocessor (MPU) every two minutes only at temperatures above 25 ° C. In other words, the mobile terminal is brought closer to the flexible NFC sensor tag and the sensing data value is received.

이상에서 살펴본 것과 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그는 간단하게 센서를 탈부착할 수 있어 그 활용도가 높고 기존의 인쇄전자 기술로 구현하기 어려운 통신 및 제어 기능을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법은 실리콘 기반의 칩을 롤투롤 연속 공정을 통하여 인쇄전자 방식으로 제조된 인쇄 회로 영역과 연결함에 따라서 인쇄전자의 장점과 실리콘 기반 기술 칩의 장점을 모두 갖는 유연 NFC 센서 태그의 제조를 가능하게 한다. As described above, the flexible NFC sensor tag according to an exemplary embodiment of the present invention can easily attach and detach a sensor, and thus may perform communication and control functions that are highly useful and difficult to implement with conventional printed electronic technology. In addition, the method of manufacturing a flexible NFC sensor tag according to an embodiment of the present invention by connecting the silicon-based chip with the printed circuit area manufactured by the printed electronic method through a roll-to-roll continuous process, the advantages of printed electronics and silicon-based technology chip It enables the manufacture of a flexible NFC sensor tag having all the advantages of.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 NFC 센서 태그에 물리적인 힘을 가하여 형태를 변형시킨 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a form in which a shape is modified by applying a physical force to the flexible NFC sensor tag according to an exemplary embodiment.

도 13에서 확인할 수 있듯이 실리콘 기술 기반의 칩이 유연 기판에 본딩된 경우라고 하더라도 전체 유연 NFC 센서 태그의 형상은 물리적 힘에도 불구하고 안정적인 회로 형태를 유지한다.As shown in FIG. 13, even when the silicon technology-based chip is bonded to the flexible substrate, the shape of the entire flexible NFC sensor tag maintains a stable circuit shape despite the physical force.

지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없으며, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다.So far, the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments shown in the drawings. These examples are merely illustrative and not intended to limit the present invention, and should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims rather than the foregoing description. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of illustrating the concept of the invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Each step of the invention need not necessarily be performed in the order described, and may be performed in parallel, selectively or individually.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible without departing from the essential technical spirit of the invention as claimed in the claims. Equivalents are to be understood to include not only currently known equivalents but also equivalents to be developed in the future, ie all components invented to perform the same function regardless of structure.

Claims (15)

유연 기판에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 및 스크린 인쇄 중 하나의 방식으로 전면(前面)에 인쇄 회로 영역을 형성하여 유연 인쇄 회로 기판을 제조하는 단계;
상기 유연 인쇄 회로 기판의 전면에 실리콘 기술 기반의 칩이 본딩될 위치에 전도성 접착제를 인쇄하는 단계;
근거리 통신 칩 및 마이크로프로세서를 포함한 상기 실리콘 기술 기반의 칩이 부착된 필름이 상기 유연 인쇄 회로 기판의 롤투롤 연속 공정에 투입되어 접합되면서 상기 실리콘 기술 기반의 칩이 상기 인쇄 회로 영역과 본딩하는 단계;
LMO와 LTO를 용매 NMP 및 고분자 수지 PVDF를 이용하여 롤투롤 인쇄용 잉크를 제조하는 단계;
도전성 박(foil)에 상기 LMO를 포함하는 롤투롤 인쇄용 잉크로 2차 배터리의 음극을 인쇄하고, 상기 LTO를 포함하는 롤투롤 인쇄용 잉크로 상기 2차 배터리의 양극을 인쇄하는 단계;
상기 음극과 양극 사이에 젤 형태의 전해액을 채워 상기 2차 배터리를 제조하는 단계;
상기 실리콘 기술 기반의 칩이 본딩된 인쇄 회로 영역의 후면(後面)에, 상기 2차 배터리를 롤투롤 공정을 통해 접합하는 단계; 및
상기 유연 인쇄 회로 기판의 전면에 도전성 점착제를 통해 인쇄 센서를 부착하는 단계를 포함하는 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법.Manufacturing a flexible printed circuit board by forming a printed circuit region on the front surface in one of roll-to-roll gravure, offset, gravure-offset, reverse offset, and screen printing on the flexible substrate;
Printing a conductive adhesive on a front surface of the flexible printed circuit board where a silicon technology based chip is to be bonded;
Bonding the silicon technology based chip to the printed circuit area while the silicon technology based chip including a short range communication chip and a microprocessor is attached and bonded to a roll-to-roll continuous process of the flexible printed circuit board;
Preparing a roll-to-roll printing ink using LMO and LTO using a solvent NMP and a polymer resin PVDF;
Printing the cathode of the secondary battery with a roll-to-roll printing ink including the LMO on a conductive foil, and printing the cathode of the secondary battery with the roll-to-roll printing ink including the LTO;
Preparing a secondary battery by filling an electrolyte in a gel form between the cathode and the anode;
Bonding the secondary battery to a rear surface of a printed circuit region in which the chip based on the silicon technology is bonded through a roll-to-roll process; And
Method of manufacturing a flexible NFC sensor tag comprising the step of attaching a printing sensor to the front of the flexible printed circuit board via a conductive adhesive. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 인쇄 회로 영역을 형성하여 유연 인쇄 회로 기판을 제조하는 단계는,
외부의 무선 교류 신호를 유도 결합에 의해 내부에 전달하는 안테나를 인쇄하는 단계;
상기 안테나를 통해 수신된 신호를 정류하는 다이오드를 인쇄하는 단계; 및
상기 다이오드에서 반파 정류된 전압을 필터링하여 직류 전압으로 출력하는 캐패시터를 인쇄하는 단계를 포함하는 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법.According to claim 1,
Forming the printed circuit region to manufacture a flexible printed circuit board,
Printing an antenna for transmitting an external wireless AC signal therein by inductive coupling;
Printing a diode that rectifies the signal received through the antenna; And
And printing a capacitor for filtering the half-wave rectified voltage in the diode and outputting the DC voltage. 제1 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 상기 인쇄 센서로부터 수신된 데이터를 저장하며,
상기 2차 배터리가 상기 마이크로프로세서에 연결되는 단계를 포함하는 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법.According to claim 1,
The microprocessor stores data received from the print sensor,
The method of manufacturing a flexible NFC sensor tag comprising the step of connecting the secondary battery to the microprocessor. 제4 항에 있어서,
상기 2차 배터리를 롤투롤 공정을 통해 접합하는 단계는,
상기 2차 배터리와, 상기 실리콘 기술 기반 칩이 부착된 유연 인쇄 회로 기판을 접착하고 코팅하는 단계를 포함하는 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법.The method of claim 4, wherein
Bonding the secondary battery through a roll-to-roll process,
Adhering and coating the secondary battery and the flexible printed circuit board to which the silicon technology based chip is attached. 제3 항에 있어서,상기 다이오드는, 인쇄 실버 전극과 알루미늄 전극 사이에 IGZO를 개재하여 구현되는 것을 특징으로 하는, 유연 NFC 센서 태그의 제조 방법. The method of claim 3, wherein the diode is implemented through IGZO between the printed silver electrode and the aluminum electrode. 삭제delete 롤투롤 인쇄 방식으로 형성된 인쇄 회로 영역을 포함하는 유연 인쇄 회로 기판;
상기 인쇄 회로 영역에 인쇄된 전도성 접착제의 접착 패턴과 롤투롤 연속 공정을 통해 본딩된 실리콘 기술 기반의 칩;
상기 유연 인쇄 회로 기판에 도전성 점착제를 통해 인쇄 센서가 탈부착되는 접합부; 및
도전성 박에 LMO와 LTO를 용매 NMP 및 고분자 수지 PVDF를 이용하여 제조된 롤투롤 인쇄용 잉크에 의해 각각 인쇄된 음극과 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 채워진 젤 형태의 전해액을 포함하며, 상기 유연 인쇄 회로 기판의 후면에 롤투롤 공정을 통해 부착된 2차 배터리를 포함하며,
상기 실리콘 기술 기반의 칩은,
직류 전압에 기초하여 구동되며 근거리 통신 기술로 외부 리더기와 통신하는 NFC 칩; 및
상기 탈부착되는 센서의 감지 데이터를 저장하며, 상기 NFC 칩의 동작을 제어하면서 상기 2차 배터리로부터 전원을 제공받는 마이크로프로세서 칩을 포함하며,
필름에 부착된 상태에서 상기 유연 인쇄 회로 기판의 롤투롤 연속 공정에 투입되어 상기 유연 인쇄 회로 기판에 접합되는 유연 NFC 센서 태그.A flexible printed circuit board including a printed circuit area formed by a roll-to-roll printing method;
A chip based on silicon technology bonded through a roll-to-roll continuous process and an adhesive pattern of a conductive adhesive printed on the printed circuit area;
A bonding part to which a printing sensor is attached to and detached from the flexible printed circuit board through a conductive adhesive; And
The conductive foil includes a cathode and an anode printed with LMO and LTO by using a roll-to-roll printing ink prepared by using a solvent NMP and a polymer resin PVDF, and a gel electrolyte filled between the cathode and the anode. It includes a secondary battery attached to the back of the printed circuit board through a roll-to-roll process,
The silicon technology based chip,
An NFC chip that is driven based on a DC voltage and communicates with an external reader by a near field communication technology; And
A microprocessor chip storing sensing data of the detachable sensor and receiving power from the secondary battery while controlling the operation of the NFC chip;
The flexible NFC sensor tag is put into the roll-to-roll continuous process of the flexible printed circuit board in the state attached to the film and bonded to the flexible printed circuit board. 제8 항에 있어서,
상기 인쇄 회로 영역은,
외부의 무선 교류 신호를 유도 결합에 의해 내부에 전달하는 인쇄 안테나;
상기 인쇄 안테나를 통해 수신된 신호를 정류하는 인쇄 다이오드; 및
상기 인쇄 다이오드에서 반파 정류된 전압을 필터링하여 직류 전압으로 출력하는 인쇄 캐패시터를 포함하는 유연 NFC 센서 태그.The method of claim 8,
The printed circuit area,
A printed antenna for transmitting an external wireless AC signal therein by inductive coupling;
A print diode for rectifying the signal received through the print antenna; And
Flexible NFC sensor tag comprising a printed capacitor for filtering the half-wave rectified voltage in the printed diode to output a DC voltage. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 탈부착 되는 센서를 더 포함하며, 상기 센서는 인쇄전자 기술로 제조된 온도 센서, 습도 센서, pH 센서, 가스 센서, 융해된 화학물질 센서 중 적어도 하나를 포함하는 유연 NFC 센서 태그.The method of claim 9,
The removable NFC sensor tag further comprises at least one of a temperature sensor, a humidity sensor, a pH sensor, a gas sensor, and a fused chemical sensor manufactured by a printed electronic technology. 제9 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 기 설정된 기준을 만족하는 경우에만 상기 감지 데이터를 생성하도록 상기 센서를 제어하는 유연 NFC 센서 태그.The method of claim 9,
And the microprocessor controls the sensor to generate the sensing data only when a predetermined criterion is satisfied.
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