KR100437007B1 - 무선 주파수 식별 태그 장치 및 관련 방법 - Google Patents

Abstract

무선 주파수 식별 태그(100)는 내측면과 외측면을 갖는 기판 부재(110)를 포함한다. 제1 안테나 소자(112)와 제2 안테나 소자(114)는 기판 부재의 내측면에 배치된다. 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)는 서로로부터 전기적으로 절연되고 집적 회로(116)상에 두 개의 분리된 패드에 결합된다. 접착제(118)는 기판의 내측면, 제1 및 제2 안테나 소자 및 태그를 고정하는 집적 회로에 적용된다.

부가적으로, 태그는 집적 회로(116)를 태그(110) 및 안테나 소자(112, 114)에 부착하는 인터포저(600)를 이용할 수 있다. 인터포저(600)는 기판(602)과 서로로부터 전기적으로 전열되고 집적 회로(116)상의 접속 패드에 전기적으로 접속되는 제1 및 제2 접속 패드(602, 604)를 구비한다. 인터포저(600)는 집적 회로(116)를 안테나 소자(112, 114)에 성공적으로 결합하기 위해 필요한 정확한 양을 감소시킨다.

Description

무선 주파수 식별 태그 장치 및 관련 방법{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG APPARATUS AND RELATED METHOD}

원격으로 전원이 제공되는 전자 장치 및 관련 시스템은 공지되어 있다. 예를 들어 Geiszler 등의 "Proximity Detecting Apparatus"라는 표제의 미국 특허 번호 5,009,227는 원격 소스로부터 전력을 유도하는 전자기 결합을 이용하고, 그런 다음 원격 소스와 종종 같이 위치되는 수신기로 저장된 데이터를 전송하도록 전자기 및 정전 결합을 이용하는 원격으로 전원이 제공되는 장치를 개시한다. 그러한 원격으로 전원이 제공되는 통신 장치는 일반적으로 무선 주파수 식별("RFID") 태그라고 알려져 있다.

이전의 RFID 태그 및 시스템은 주로 원격 장치에 원격으로 전원을 제공하는 전자기 결합을 이용하고 원격 장치를 여자기(exciter) 시스템 및 수신기 시스템과 결합한다. 여자기 시스템은 장치를 파워업하는데 이용되는 전자기 여기 신호를 발생시키고 장치가 저장된 정보를 포함하는 신호를 전송하도록 한다. 수신기는 원격 장치에 의해 생성되는 신호를 수신한다.

공지의 전자기 결합 메커니즘은 여자기 시스템의 일부로서의 오실레이터와 전자 장치를 포함하는 식별 장치를 이용하는 여자기 시스템 및 원격 태그 모두 상의 코일 안테나를 포함한다. 예를 들어, 이전의 시스템에서, 여기 회로는 전자 회로를 포함하는 태그상에 설치된 코일 안테나에 의해 픽업되는 여기 신호를 방사하는 코일 안테나에 접속된다. 여기 신호는 회로를 구동시킨 다음, 전자기 및 정전 결합을 이용하여 수신기에 전송되는 정보-운반 신호(information-carrying signal)를 제공한다.

원격 장치와 여자기 또는 원격 장치와 수신기 사이에 전자기 결합을 이용하는 경우 문제는 코일 안테나를 이용하는 원격 장치의 제조에 관련된 복잡성(complexity)에 있다. 통상적인 코일 안테나의 나선형 레이아웃은 생산하기 어렵고 비용과 원격 장치의 크기를 증가시킨다. 코일 안테나는 효과적인 성능의 엄격한 톨러런스를 요구한다. 부가적으로, 통상적인 코일 안테나는 특히 코일을 포함하는 플랫 태그를 작성하는 능력 또는 원격 장치에 영향을 미치는 바람직하지 않은 열적 압축 특성을 갖는다.

무선 주파수 식별 태그 및 관련 시스템은 여러가지 유용성이 있다. 예를 들어, 무선 주파수 식별 태그는 보안된 빌딩 또는 영역을 보호하는 자동화된 게이트 감시 애플리케이션으로 사람의 식별에 종종 이용된다. 이러한 태그는 종종 접근(access) 제어 카드의 형태를 취한다. 무선 주파수 식별 태그에 저장된 정보는 보안된 빌딩 또는 영역에 접근을 시도하는 사람을 식별한다. 오래된 자동화된 게이트 감시 애플리케이션은 빌딩에 접근하는 사람이, 식별 태그로부터 시스템이 정보를 판독하는 판독기로 또는 판독기를 통해 식별 태그를 삽입하거나 치는 것을 요구한다. 새로운 무선 주파수 식별 태그 시스템은 무선 주파수 식별 태그가 무선 주파수 데이터 전송 기술을 이용하여 단거리에서 판독되도록 함으로써, 판독기로 또는 판독기를 통해 식별 태그를 삽입하거나 칠 필요를 없앴다. 더 통상적으로, 사용자는 빌딩이나 영역을 보안하는 보안 시스템에 결합되는 기지국 근처에 무선 주파수 식별 태그를 단순히 홀드하거나 위치시킨다. 기지국은 무선 주파수 식별 태그상에 포함된 회로로 전원을 공급하는 무선 주파수 식별 태그에 여기 신호를 전송한다. 회로는 여기 신호에 응답하여, 무선 주파수 태그로부터 기지국으로 저장된 정보를 통신하고, 기지국은 정보를 수신하여 디코딩한다. 판독된 정보는 접근이 적당한지를 결정하는 보안 시스템에 의해 이용된다. 또한, 무선 주파수 식별 태그는 선정된 방식으로 적당히 변조된 여기 신호에 의해 원격으로 기록될 수 있다.

사람의 접근 제어를 위한 통상적인 애플리케이션 외에도, RFID 태그는 전자적 동물 식별, 수하물 추적, 우편물 추적, 재고 관리 애플리케이션, 자산 식별 및 추적 및 물건을 식별하는데 관련한 다른 애플리케이션에 이용될 수 있다. 이러한 애플리케이션은 태그로부터 태그와 인접한 여자기/판독기 시스템으로 저장된 정보를 전송하는데 관련한다. 또한, 이러한 애플리케이션은 태그에 정보를 기록하는데 관련할 수 있다. 이러한 애플리케이션에 대한 RFID 태그는 장기간동안 내구성이 있거나 또는 일시적 사용을 위해 처분될 필요가 있을 수 있다.

사람과 물건의 식별에 대한 애플리케이션에서, 바코드가 거의 범용되고 있다. 바코드의 제작은 매우 값이 싸다. 그러나 바코드와 바코드 판독기와 관련된 문제는 바코드가 판독되기 위해서 바코드 판독기와 정확히 정렬되어야 한다는 점이다. 바코드가 가지는 다른 문제는 예를 들어 습기에의 노출 또는 사용으로 마손과 같은 손상으로 인해 판독되지 못하게 될 수 있다는 점이다. RFID 태그는 바코드의 이러한 단점을 해결한다.

무선 주파수 전송을 통해 저장된 정보를 전송할 필요 외에도, RFID 태그는 인쇄된 정보, 로고, 사진 또는 다른 인쇄 또는 그래픽 데이터를 포함하는, 사람에게 식별가능한 표시를 갖는 것이 종종 바람직하다. 많은 애플리케이션에서, 인쇄된 표시는 단일 사용을 위해 주문되어야 해서 인쇄할 능력을 필요로 하거나 그렇지 않으면 RFID 태그에 직접 표시를 위치시킨다. 이는 RFID 태그가 매우 얇고, 매우 평평하며 적응성이 있어서 다이 승화 인쇄(die-sublimation printiong), 잉크 젯 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing)를 포함하는 현재의 인쇄 기술과 호환가능하게 될 것을 요구한다. 코일을 통합한 이전의 RFID 태그는 관련 비용은 말할 필요도 없이 평평하고 얇고 적응성있는 능력에서 한계가 있다. 이것은 특히 코일 안테나 근처 영역에서 인쇄될 능력을 제한한다.

따라서, 얇고, 평평하고, 적응성있고 프린트 가능한 무선 주파수 식별 태그가 필요하다.

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 완전히 설명되어 있지만 이전 출원이 참조로 동일한 효과를 가지고 통합된 개시물인 "Remotely Powered Electronic Tag and Associated Exited/Reader and Related Method"인 표제의 대리인 서류 번호 IND00701인 Ted Geiszler 등에 의해 1995년 10월 11일에 출원되고 일반 양도된 이전의 미국 특허 출원 번호 08/540,813의 일부이다.

또한, 본 출원은 완전히 설명되어 있지만 이전 출원이 참조로 동일한 효과를 가지고 통합된 개시물인 "Radio Frequency Identification Tag System Using Tags Arranged for Coupling to Ground"인 표제의 대리인 서류 번호 IND10153인 Victor Allen Vega 등에 의해 1998년 2월 27일에 출원되고 일반 양도된 이전의 미국 특허 출원 번호 09/031,848의 일부이다.

또한, 본 출원은 완전히 설명되어 있지만 이전 출원이 참조로 동일한 효과를 가지고 통합된 개시물인 "Radio Frequency Identification Tag Arranged for Magnetically Storing Tag State Information"인 표제의 대리인 서류 번호 IND10146인 Victor Allen Vega 등에 의해 1998년 3월 12일에 출원되고 일반 양도된 이전의 미국 특허 출원 번호 09/041,480의 일부이다.

또한, 본 출원은 완전히 설명되어 있지만 이전 출원이 참조로 동일한 효과를 가지고 통합된 개시물인 "Radio Frequency Identification Tag with a Programmable Circuit State"인 표제의 대리인 서류 번호 IND10174인 Victor Allen Vega 등에 의해 1998년 3월 20일에 출원되고 일반 양도된 이전의 미국 특허 출원 번호 09/045,357의 일부이다.

본 발명은 일반적으로 정전 무선 주파수 식별 태그에 대한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 얇고 평평하고 적응성이 있고 인쇄 가능한 정전(electrostatic) 무선 주파수 식별 태그 및 관련 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 후면도,

도 2는 도 1의 태그의 전면도.

도 3은 선 3-3에 따른 도 1의 태그의 횡단면도.

도 4는 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 횡단면도.

도 5는 태그가 주입 몰딩됨으로써 형성되는 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 횡단면도.

도 6은 태그가 접착제가 뒤에 부착된 인쇄용 시트를 이용하여 형성되는 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 횡단면도.

도 7은 극도로 평평한 태그를 형성하도록 태그가 필러층(filler layer)을 포함하는 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 횡단면도.

도 8은 태그가 집적 회로를 수용하는 공동을 포함하는 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 횡단면도.

도 9는 인터포저가 집적 회로를 태그에 결합하는데 이용되는 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 횡단면도.

도 10은 도 9에 도시된 인터포저와 집적 회로의 평면도.

도 11은 안테나 소자의 배열이 변경된 대안적인 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 후면도.

도 12는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그 시스템을도시한 블럭도.

도 13은 본 발명의 대안적인 양호한 실시예에 따른 다른 무선 주파수 식별 태그 시스템의 블럭도.

도 14는 도 13의 시스템에 사용을 위한 무선 주파수 식별 태그.

간단하게, 무선 주파수 식별 태그는 내측면과 외측면을 갖는 기반 부재를 포함한다. 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자가 기판 부재의 내측면에 배치된다. 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자는 서로로부터 전기적으로 절연되고 집적 회로상에 두 개의 분리된 패드에 결합된다. 집적 회로는 제1 및 제2 안테나 소자를 통해 집적 회로상의 패드로, 에어를 통해 결합되는 정전 전압에 응답하여 집적 회로의 전자 장치에 대한 전원 전압을 발생시키는 전원 회로를 포함한다. 일실시예에서, 접착제는 사람이나 물건으로 태그를 고정하기 위한, 기판의 내측면, 제1 및 제2 안테나 소자 및 집적 회로의 적어도 일부에 적용된다. 다른 실시예에서, 커버층은 집적 회로를 커버하는 기판 부재의 내측면에 고정된다. 여기에 설명된 바와 같이, 광범위한 비도전 재료가 기판에 이용된다. 그리고, 광범위한 도전 재료가 제1 및 제2 안테나 소자에 이용된다. 무선 주파수 식별 태그는 정보로 프로그램되고 또한 텍스트, 그래픽 또는 사진과 같은 표시로 인쇄되는 것이 바람직하다. 무선 주파수 식별 태그는 사람 또는 물건을 식별하기 위한 애플리케이션에서 무수하게 이용된다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그의 실시예의 후면을 보여준다.태그(100)는 기판(110), 제1 안테나 소자(112), 제2 안테나 소자(114) 및 집적 회로(116)를 갖는다. 기판(110)은 태그(100)의 구성부품을 홀딩하기 위한 베이스(base)를 제공한다. 제1 안테나 소자(112) 및 제2 안테나 소자(114)는 기판(110)의 후면(109)에 형성된다. 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)는 서로로부터 전기적으로 절연된다. 집적 회로(116)는 태그(100)와 관련된 전자 장치를 포함하고 집적 회로(116)의 패드(미도시)를 통해 제1 안테나 소자(112)와 제2 안테나 소자(114)에 결합된다. 접착제는 다른 면과 물품(미도시)에 태그(100)를 부착하기 위해 기판(110)과 안테나 소자(112, 114)의 후면(109)에 있다.

도 2는 무선 주파수 식별 태그(100)의 전면을 보여준다. 태그(100)의 전면(111)은 기판(110)의 전면(111)에 의해서 형성된다. 바람직하게, 기판(110)의 전면(111)은 인쇄 텍스트, 사진, 그래픽 또는 어떤 다른 인식가능한 표시를 포함하는 표시(120)를 갖는다.

도 3은 도 1의 선 3-3을 따라 취해진 태그(100)의 횡단면도이다. 도 3에서 가장 잘 보여지듯이, 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)는 기판 부재(110)에 배치된다. 집적 회로(116)는 제1 안테나 소자(112) 및 제2 안테나 소자(114)에 결합된다. 접착제(118)는 집적 회로(116)의 표면, 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)의 표면 및 기판(110)을 포함하는 태그상에 이용가능한 또는 노출된 표면상에 있다. 접착제(118)는 도 3에서 연속층으로 도시되지만, 접착제의 드랍(drop), 막 또는 접착제의 어떤 다른 형태가 적당하게 대체될 수 있다. 도 1-3에 도시된 태그(100)는 일반적으로 직사각형 구조이다. 그러나, 태그(100)의 형태와 구조는 애플리케이션에 따라 다양하다. 또한, 태그(100)의 두께는 다양하며, 기판(110), 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114) 및 집적 회로(116)의 두께에 의해서만 제한된다.

기판(110)은 태그(100)의 베이스를 제공한다. 기판(110)은 어떤 비도전 구성요소로 구성된다. 기판(110)의 적당한 재료는 종이, 아세테이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 탄산 칼슘을 가진 폴리프로필렌, 염화 폴리비닐, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 또는 플라스틱을 포함한다. 기판(110) 재료의 선택은 애플리케이션에 따라 다양할 것이다. 예를 들어, 태그(100)가 폐기할 수 있는 애플리케이션에 대해서, 기판(110)은 종이가 바람직하다. 태그(100)가 내구성이 있거나 재사용할 수 있는 애플리케이션에 대해서는, 예를 들어 접근 제어 카드에서, 기판(110)은 플라스틱, 염화 폴리비닐 또는 플리에스테르인 것이 바람직하다.

기판(110)은 대안적으로 재료의 웹(web)으로부터 또는 재료의 이산부로부터 형성된다. 기판(110)에 이용되는 재료의 바람직한 형태는 태그(100)의 애플리케이션과 태그(100)를 제조하는데 이용되는 프로세스에 따라 다양하다. 예를 들어 웹 인쇄 프로세스를 이용한 태그(100)의 제조에 대해, 기판(110)은 종이의 롤형 웹(rolled web) 또는 다른 재료로부터 형성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 예를 들어 기판(110)은 종이나 다른 재료의 팬 폴드 웹(fan-folded web)으로부터 형성된다.

제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)는 많은 적당한 도전 재료로부터 형성된다. 안테나 소자(112, 114)의 도전성은 거의 또는 전혀 성능 저하가 없으면서 상당히 다양할 수 있다. 예를 들어, 0ohm 퍼 스퀘어(per square)로부터 500K-ohm 퍼 스퀘어의 도전성을 갖는 안테나 소자(112, 114)가 판독 전용 애플리케이션에 대해서 작동가능하다. 0부터 100ohm의 도전성을 갖는 안테나 소자(112, 114)는 판독/기록 애플리케이션에 대해 작동가능하다. 안테나 소자(112, 114)에 대한 적당한 재료는 잉크, 와이어 또는 도전성 금속 재료를 포함한다. 더 상세하게는, 안테나 소자(112, 114)에 적당한 재료는 종이, 흑연, 금속화된 폴리에스테르, 알루미늄, 은 잉크 및 탄소 잉크를 포함한다. 안테나 소자(112, 114)는 인쇄, 적층 구조, 접착적 고정, 및 증착을 포함하는 어떤 적당한 프로세스를 이용하여 기판(110)에 위치된다. 안테나 소자(112, 114)의 형태는 한정되지 않고, 최적의 성능을 위해서 안테나 소자(112, 114)가 기판(110)상의 실질적으로 모든 활용가능한 표면 영역을 소비하는 것이 바람직하다. 안테나 소자(112, 114)의 임피던스 특성은 선택된 재료의 종류에 따라 그리고 선택된 재료의 면적과 농도에 따라 다양한 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전성 잉크가 안테나 소자(112, 114)에 이용되는 경우, 도전성 잉크의 다양한 애플리케이션은 임피던스 특성을 변화시키는데 이용된다. 전자기 결합에 따르는 이전의 무선 주파수 식별 태그와는 달리, 안테나 소자(112, 114)는 코일이 아니다.

집적 회로(116)는 정전 여자기 신호의 수신에 응답하여 무선 주파수 식별 태그를 파워 업하고 저장된 신호 또는 정보를 보내는 회로를 수용한다. 어떤 애플리케이션에서, 집적 회로(116)는 정전 여자기 신호에 응답하여 새로운 정보를 태그에 기록하는 회로를 포함한다. 집적 회로(116)의 기능은 도 12-13에 관한 이하에서 설명된다.

접착제(118)는 물품 또는 표면에 태그(100)를 고정하는데 이용된다. 접착제(118)의 적당한 재료는 비도전성 및 도전성 접착제를 포함한다. 접착제(118)는 비도전성 전달 접착막인 것이 바람직하다. 접착제(118)는 태그 및 관련 구성부품의 전체 활용가능한 표면 영역을 커버하거나 태그의 어떤 특정 구성부품만을 커버하는 방식으로 태그(100)에 적용된다. 그러나, 등방성 접착제(모든 방향에서 도전성이 있음)가 이용되면, 접착제는 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114) 사이의 도전 경로를 제공하지 않는 방식으로 적용되어야 한다.

집적 회로(116)는 집적 회로(116)와 안테나(112, 114) 사이에 전기적 접속을 허용하지만 안테나(112, 114)를 서로로부터 절연하는 어떤 적합한 방식으로 제1 안테나(112) 및 제2 안테나(114)에 결합된다. 안테나(112, 114)에 집적 회로(116)를 결합하는 바람직한 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, "Z" 방향으로 전도하는 도전성 이방성 접착제이다. 대안적으로, 제1 안테나(112)를 결합하는데 이용되는 등방성 접착제가 제2 안테나(114)를 결합하는데 이용되는 등방성 접착제로부터 절연되는 한, 등방성 접착제가 이용된다. 집적 회로(116)를 안테나(112, 114)에 결합하기 위한 대안적인 방법은 양면의, 도전성, 압력 감지 접착 테이프이다. 바람직한 이방성 접착 테이프는 미네소타 미네아폴리스에 있는 3M Corporation이 파는 모델 번호 9703이다. 바람직한 등방성 접착 테이프는 캘리포니아에 있는 Ablestik of Rancho Dominguez가 파는 모델 번호 335-1이다. 다른 대안에서, 이방성 접착제는 집적 회로(116)에 부착하기 전에 안테나 소자(112, 114)의 전체 또는 선택된 일부 및 기판(110)의 후면을 통해 제공된다. 그러므로 이방성 접착제는 (1)안테나 소자(112, 114)에 집적 회로(116)를 결합하는 기능과 (2)물품 또는 사람에 태그(100)를 부착하는 기능, 즉 접착제(118)의 기능인 이중의 기능을 제공한다.

도 4는 본 발명에 따른 무선 주파수 태그(200)의 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다. 태그(200)의 전면도 및 후면도는 물론 태그상의 표시가 다른 것을 제외하고, 도 2에 도시된 태그(100)의 전면도와 유사하다. 횡단면도는 도 1의 선 3-3에 대응하는 선을 따라 취해진다. 태그(200)는 커버층(202)이 집적 회로(116), 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114) 및 기판(110)의 후면(109)을 커버하는데 이용되는 것을 제외하고 태그(100)와 유사하다. 커버층(202)은 기판(100)과 동일한 표면 영역을 갖는다. 커버층(202)은 어떤 적당한 재료이며 바람직하게는 위에 형성된 인쇄된 표시를 갖는 평평한 기판을 갖는다. 커버층(202)의 적당한 재료는 종이, 아세테이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 탄산 칼슘을 가진 폴리프로필렌, 염화 폴리비닐, ABS, 플라스틱, 전기적 절연 테이프 또는 어떤 다른 적당한 비도전성 부재를 포함한다.

도 5는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그(300)의 다른 실시예의 횡단면도이다. 무선 주파수 식별 태그(300)는 커버층(302)이 전체 기판(110), 안테나 소자(112, 114) 및 집적 회로(116) 둘레에 그리고 위로 제공된 것을 제외하고 태그(100, 200)와 유사하다. 태그(300)의 전면 및 후면은 물론 태그상의 표시가 다른 것을 제외하고, 도 2에 도시된 태그(100)의 전면도와 유사하다. 횡단면도는 도 1의 선 3-3에 대응하는 선을 따라 취해진 것이다. 커버층(302)은 주입몰딩(injection molding)에 의해 형성되는 것이 바람직하고 기판은(110)은 에티켓(etiquette)인 것이 바람직하다. 에티켓이 주입 또는 전달 몰드로 삽입되는 미리 인쇄된 라벨이며 플라스틱에 의해 캡슐화되는 것이 가장 바람직하다.

도 6은 접착제가 뒤에 부착된 인쇄용 시트(adhesive backed label stock)으로부터 만들어지는 무선 주파수 식별 태그(350)를 제공하는 본 발명의 실시예의 횡단면도를 도시한다. 더 상세하게는, 기판 부재(352) 및 커버층(354)이 모두 접착제가 뒤에 부착된 인쇄용 시트로부터 파생된다. 기판 부재(352)는 기저층(base layer)(356), 접착층(358) 및 제거가능 릴리스 라이너(removable release liner)(360)를 포함한다. 유사하게, 커버층(354)은 기저층(362)과 접착층(364)을 포함한다. 제거가능 릴리스 라이너(미도시)는 태그(350)로의 커버층(354)의 접착 부착을 허용하도록 커버층(354)으로부터 제거된다. 안테나 소자(112, 114)는 기판 부재(352)의 기저층(356)에 배치되고 집적 회로(116)는 안테나 소자(112, 114)에 결합된다. 커버층(354)은 바람직하게 커버층의 표면상에 배치된 표시를 갖는다. 기저층(356, 362)은 기판(110) 또는 커버층(202)으로서 이용하기 위해 상술된 재료를 포함하는 어떤 적당한 재료로부터 형성된다. 릴리스 라이너(360)에 대해서는 종래 재료가 이용된다. 접착층(358)은 해제할 수 있고 영구적인 접착제를 포함하는 어떤 적당한 접착제이다.

도 1-6에 도시된 발명의 실시예는 상대적으로 평평하고, 얇고, 적응성있는 무선 주파수 식별 태그를 형성한다. 이러한 태그는 인쇄 프로세스의 변경없이 다이 승화 인쇄, 잉크 젯 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 웹 인쇄, 스크린 인쇄 및 패드전달 인쇄를 포함하는 다수의 인쇄 프로세스에 의해 인쇄되는데 적용된다.

도 1-6에 도시된 발명의 실시예는 태크의 전체 표면 영역을 가로질러 확장되지 않은 집적 회로(116)의 두께로 인해 외측면에서 소정의 불규칙성을 가질 수 있다. 이러한 불규칙성은 태그가 스택되는 곳에서 때때로 악화된다. 어떤 애플리케이션에서, 집적 회로(116)의 두께로 인한 불규칙성을 방지하는 이점이 있을 수 있다.

도 7은 극도로 평평한 무선 주파수 식별 태그(400)를 제공하고 집적 회로(116)에 의해 야기될 수 있는 작은 불규칙성을 해결하는 본 발명의 실시예의 횡단면도를 도시한다. 태그(400)는 전면(11)과 후면(109)을 가진 기판(110)을 갖는다. 안테나 소자(112, 114)는 후면(109)에 있고 집적 회로(116)는 안테나 소자(112, 114)에 결합된다. 필러막(402)은 안테나 소자(112, 114)와 커버층(404) 사이에 있다. 필러막(402)은 개구(406)가 집적 회로(116)를 수용하는 크기로 된 필러막(402)에 형성되는 것을 제외하고, 기판(110)과 커버층(404)과 유사한 구조를 가지는 것이 바람직하다. 대안적으로 필러막(402)은 집적 회로(116)와 인접하게 배치된 복수의 층을 포함한다. 필러막(402)이 집적 회로(116)의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 것이 가장 바람직하다. 필러막(402)은 마찰로, 접착적으로, 적층되는 것을 포함하는 어떤 적당한 방식으로 기판(110)과 커버층(404) 사이에 고정된다.

도 7에 도시된 실시예는 특히 태그(400)가 다중 층 또는 시트 예를 들어 동일한 형태의 다중 층의 카피 또는 "카본 카피"를 가지는 수하물 태그 또는 다른 형태로 통합되는 곳에 특히 유용하다. 기판(110)은 상기 형태의 한 층으로서 제공하며, 커버층(404)은 상기 형태의 또 다른 층으로서 제공하며, 필러층(402)은 상기 형태의 또 다른 층으로서 제공한다. 필러층(402)은 예를 들어 상기 형태의 또 다른 카본 카피로서, 블랭크 및 비기능 또는 기능성이 있다.

도 8은 극도의 평평한 무선 주파수 식별 태그(500)를 제공하는 본 발명의 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다. 태그(500)는 집적 회로의 존재로 인한 태그의 표면에서의 어떤 불규칙성을 감소시키거나 제거한다. 태그(500)는 전면(111)과 후면(109)을 갖는 기판(110)을 포함한다. 안테나 소자(112, 114)는 후면(109)상에 배치되고 집적 회로(116)는 안테나 소자(112, 114)에 결합한다. 커버층(504)은 기판(110), 안테나 소자(112, 114) 및 집적 회로(116)의 후면(109)을 커버한다. 다른 실시예의 커버층에 대해 상술된 바와 같이, 커버층(504)은 어떤 적당한 방식으로 다른 구성부품에 고정된다. 커버층(504)은 오목부 또는 공동(cavity)(506)을 갖는다. 공동(506)은 바람직하게는 집적 회로(116)를 수용하는 크기가 되지만, 커버층(504)에 대한 평평한 평면의 표면을 유지한다. 공동(506)은 집적 회로(116)의 형태와 부합하는 직사각형 또는 정사각형 구조를 가지며 또는 대안적으로 공동(506)은 원형이거나 커버층(504)의 표면을 연장하는 트랙을 갖는다. 커버층(504)은 기판(110)과 커버층(202)으로서 이용하기 위해 위에 나열된 재료를 포함하는 어떤 적당한 재료로 형성된다.

도 1-8에 도시된 본 발명의 실시예에서, 집적 회로(116)는 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)에 직접 부착되는 것으로 도시된다. 이러한 직접적인 부착은 절당한 안테나 소자와 집적 회로(116)의 정확한 정렬을 필요로 한다. 더 정확하게, 집적 회로(116)상의 패드는 안테나 소자(112, 114)와 주의깊게 정렬되어야 한다. 집적 회로(116)상의 패드는 평방 밀리미터만큼 작거나 이보다 더 작으며, 접속을 더 정확하게 만드는 능력을 방해한다. 도 9-10에 도시된 본 발명의 실시예는 "인터포저(interposer)"(600)라고 하는 매개체를 이용하여, 무선 주파수 식별 태그에서 집적 회로(116)를 안테나 소자(112, 114)에 부착시킨다. 인터포저(600)는 집적 회로(116)를 안테나 소자(112, 114)에 성공적으로 결합하는데 필요한 정확한 양을 감소시킨다. 이는 더 많은 처리에 대해 더 적은 비용으로 RFID의 제조를 용이하게 한다.

도 10은 인터포저(600)의 전면측의 평면도이다. 인터포저(600)는 기판(602)을 갖는다. 제1 인터포저 접속 패드(604)와 제2 인터포저 접속 패드(606)가 기판(602)에 배치된다. 집적 회로(116)는 제1 및 제2 인터포저 접속 패드(604, 606)상에 배치되고, 결합된다. 도 9에서 가장 잘 나타나 있듯이, 집적 회로(116)는 제1 및 제2 인터포저 접속 패드(604, 606)에 고정되며, 차례로 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)에 각각 고정되고 결합된다. 이는 집적 회로(116)와 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114) 사이의 전기적 접속을 용이하게 한다. 기판(602)은 기판(110)으로서 이용하기 위한 상술된 재료를 포함하는 어떤 적당한 재료이다. 유사하게, 인터포저 접속 패드(604, 606)는 제1 및 제2 안테나 소자(112, 114)에 대해 상술된 재료를 포함하는 어떤 적당한 재료이다. 집적 회로(116)는 안테나 소자(112, 114)에 집적 회로(116)를 결합시키기 위한 상술된 접착제를 포함하는 접착제 또는 어떤 접합 기술을 이용하여 인터포저 접속 패드(604, 606)에 고정되거나 결합된다.

도 11은 태그(700)의 후면도를 나타내는 본 발명의 대안적인 실시예이다. 태그(700)는 기판(710)에 배치된 안테나 소자(712, 714)를 갖는다. 집적 회로(116)는 안테나 소자(712, 714)에 배치되고 결합된다. 태그(700)는 안테나 소자(712, 714)의 배열이 안테나 소자(112, 114)의 배열과 다른 것을 제외하고 태그(100)에의 구성부품에 대응한다. 더 상세하게는, 안테나 소자(112, 114)는 "보 타이(bow tie)" 패턴을 형성하고, 안테나 소자(712, 714)는 "체커 보드(checker board)" 패턴을 형성한다. 태그(700)는 태그(700)가 도 11에 도시된 접지(720)에 대하여 지향될 수 있는 애플리케이션에서 더 바람직하다. 이러한 방향에서, 안테나 소자 중 하나가 안테나 소자(712)인 경우에, 다른 안테나 소자인 안테나 소자(714)인 경우보다 접지에 더 가깝다. 체커 보드 패턴은 태그(700)의 회전을 통해서 안테나 소자와 접지 사이에 관련된 관계를 유지하는 것이 이점이 있다.

도 12는 여자기(802), 판독기(804) 및 집적 회로(116)를 포함하는 무선 주파수 식별 태그 시스템(800)을 도시하는 블럭도이다. 여자기(802)는 제1 정전 안테나 소자(806)과 제2 정전 안테나 소자(808)에 결합된다. 판독기(804)는 정전 안테나 소자(810)에 결합된다. 집적 회로(116)는 제1 정전 안테나 소자(112) 및 제2 정전 안테나 소자(114)에 결합된다. 여자기(802)는 정전 안테나 소자(806, 808)로부터 정전 안테나 소자(112, 114)로 집적 회로(116)에 정전적으로(electrostatically) 결합되는 신호를 발생시킨다. 여자기(802)로부터발생된 신호는 집적 회로(116)에 기록되는 정보를 포함할 수 있다. 여자기(802)로부터의 신호에 응답하여, 회로(116)는 전자 장치에 전원을 공급하고, 적당한 정보를 기록하고 정전 안테나 소자(810)를 통해 판독기(804)로의 공기를 통해 정전적으로 결합되는 판독 신호를 발생시킨다. 판독기(804)는 다른 시스템(미도시)에 의한 사용을 위한 정보를 디코딩하도록 신호를 판독한다.

집적 회로(116)는 정류기 및 전원 회로(814), 기록 디코더(816), 제어기(818), 메모리(820), 변조기(822) 및 클럭 추출 회로(824)를 포함한다. 정류기 및 전원 회로(814)는 여자기(802)로부터의 정전적으로 결합되는 신호를 수신하도록 안테나(112, 114)에 결합된다. 교류(A.C.) 신호는 정류기 및 전원 회로(814)에 의해 정류되어 집적 회로(116)에 대한 전원 전압(V+)을 제공하도록 정규회되는 직류(D.C.)를 발생시킨다. 여자기(802)로부터의 A.C. 신호는 기록 디코더(816)로 전달된다. 기록 디코더(816)는 여자기(802)에 의한 신호로 변조된 정보를 디코딩하여 집적 회로(116)에 의해 취해진 적당한 동작을 결정한다. 기록 디코더(816)는 제어기(818)에 결합된다. 기록 디코더(816)는 여자기로부터의 신호를 기록 명령으로 디코딩한다. 제어기(818)는 여자기(802)로부터의 적절한 신호 또는 기록 명령에 응답하여 기록되며, 그리고/또는 여자기(802)로부터의 적절한 신호에 응답하여 판독되는 메모리(820)를 제어한다. 메모리(820)는 디지털 정보를 저장한다. 메모리(820)로부터 판독된 정보는 변조기(822)에 의해 변조되며, 변조기는 안테나 소자(112, 114)의 적어도 하나를 통해 정전적으로 결합되어 판독기(814)에 의해 수신되도록 하는 신호를 제공한다. 클럭 추출 회로(824)는 여자기(802)로부터수신된 A.C. 신호에 기초하여 집적 회로(116)에 대한 클럭 신호를 생성한다.

도 12에 도시된 집적 회로(116)는 판독되거나 기록될 수 있는 무선 주파수 식별 태그에서 이용하기 위한 회로이다. 판독되거나 기록될 수 있는 바람직한 무선 주파수 식별 회로는 뉴저지의 배스킹 리지에 있는 Temic North America, Inc로부터 입수가능한 Temic e5550 회로 칩이다. 판독 전용 집적 회로에 대해서는, 기록 디코더(816)가 기록 명령을 결정하기 위해 포함될 필요가 없을 것이다. 판독 전용 무선 주파수 식별 태그에 이용하기 위한 바람직한 집적 회로는 캘리포니아 95134, 센어제이, 오커드 파크웨이 3041에 있는 Motorola Indala Corporation으로부터 입수가능한 Indala 1341 회로 칩이다.

도 13은 본 발명에 따른 대안적인 무선 주파수 식별 태그 시스템(900)을 도시하는 블럭도이다. 무선 주파수 식별 태그 시스템(900)은 약간 변형된 집적 회로(116')를 포함한다. 시스템(900)은 집적 회로(116')의 변조기가 제2 정전 안테나 소자(114)에는 결합되지 않지만, 분리된 정전 안테나 소자(902)에는 결합된다는 점을 제외하고 시스템(800)과 유사하다. 이 실시예는 데이터 전송 전용의 분리된 정전 안테나 소자(902)를 갖는 것이 이점이 있다.

도 14는 본 발명에 따른 무선 주파수 태그(1000)의 다른 실시예의 후면도이다. 태그(1000)는 집적 회로(116')를 통합하여 결과적으로 기판(110)에 형성된 제3 정전 안테나 소자(902)를 갖는다. 정전 안테나 소자(902)는 정전 안테나 소자(112, 114) 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 여자기 정전 안테나 소자와 태그 정전 안테나 소자(112, 114) 사이의 다이폴 결합에 대해서, 제3 정전 안테나 소자(902)는 여자기로부터의 신호가 서로로부터 실질적으로 소거된다는 점에서 안테나(112, 114) 사이의 빈 공간 내에 위치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그는 자동화된 게이트 감시 애플리케이션, 유원지, 콘서트, 배, 스키장, 휴양지 및 사람 식별 또는 인타이틀먼트에 관련한 다른 애플리케이션에서의 사람 식별을 포함하는 다양한 애플리케이션에 유용하다. 그 외에도, 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그는 자산 추적, 재고 관리, 우편 라벨, 동물 식별, 수하물 추적, 우편물 추적 및 물건의 식별과 물건과 관련된 정보를 저장하는 것과 관련한 다른 애플리케이션을 위한 물품 식별에 유용하다.

종래의 전자기 무선 주파수 식별 태그와는 반대로, 본 발명에 따른 정전 무선 주파수 식별 태그는 유도 코일, 공진 커패시터, 인쇄 회로 기판 및 리드(lead) 프레임의 제거로 인해 실질적으로 가격이 덜 비싸다. 또한, 본 발명은 극도로 평형하고, 얇고 적응성이 있어서, 표준 인쇄 프로세스로 인쇄하기 적합하다.

본 발명에 따른 정전 무선 주파수 식별 태그는 종래에 사람과 물건을 식별하는데 이용했던 바코드 및 바코드 판독기보다 특정한 이점이 있다. 특히, 무선 주파수 식별 태그에 저장된 정보가 태그에 인쇄된 표시에서라기 보다 집적 회로에 저장되기 때문에, 저장된 정보가 태그의 마손으로 인해 파괴되지 않는다. 그 외에도, 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그에서 판독가능 그리고 기록가능 집적 회로의 통합은 사람 또는 물건과 관련된 정보를 손쉽게 갱신하는 것을 가능하게 한다. 바코드는 이러한 측면에서 제한적이다.

본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그를 이용한 통상적인 애플리케이션은태그가 프로그램되어 인쇄되는 것을 필요로 한다. 어떤 애플리케이션에서, 태그는 완전히 프로그램된다. 다른 애플리케이션에 대해, 태그와 관련될 사람 또는 물건에 고유한 또는 관련된 특정 정보를 통합하기 위해서 이용하기 바로 전에 태그가 프로그램된다. 따라서, 복잡한 제조 프로세스에 따르지 않고 태그를 인쇄 및 프로그램할 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 평평하고 인쇄 가능한 태그는 특정 애플리케이션에 대해 쉽게 프로그램되고 인쇄된다.

예를 들어, 본 발명에 따른 태그는 스키장, 유원지, 스포츠 이벤트, 콘서트 또는 다른 이벤트에 대한 입장 티켓 또는 입장권으로 유용하다. 그러한 애플리케이션에서, 태그로 프로그램되는 어떤 정보 예를 들어 이벤트의 식별 및 가능하게 태그와 관련된 식별 번호를 갖는 것이 바람직하다. 태그는 인쇄에 의해 표시되는 동일한 프로그램된 정보 또는 다른 시각적인 표시를 표면상에 갖는 것이 바람직하다. 개인이 태그를 이용하기 이전에, 태그는 개인과 관련한 정보로 프로그램된다. 예를 들어 태그는 개인의 이름, 주소, 사회 보장 번호, 신용 카드 번호 또는 개인과 관련된 다른 정보로 프로그램된다. 프로그래밍 후에, 태그는 의도적으로 프로그램된 정보가 적절히 저장되는지를 검증하도록 판독되는 것이 바람직하다. 태그가 적절히 프로그램되어 있다면, 태그는 다음으로 인쇄되거나 그렇지 않으면 표시를 태그에 위치시킨다. 태그에 위치된 표시는 태그에 저장된 정보와 일치하는 것이 바람직하다.

물건을 식별하기 위해 태그를 이용하는 애플리케이션은 유사하게 식별될 물건에 관련된 특정 정보로 프로그램되고 인쇄된다. 예를 들어, 태그는 재고 추적애플리케이션에서, 제조 부지 및 제조 위치와 같은 제조와 관련된 물품, 모델 번호 및 정보의 유형을 식별하는 정보로 프로그램된다. 태그는 동일한 정보를 표시하는 표시로 인쇄되는 것이 또한 바람직하다.

또한, 특히 태그가 판독되고 기록될 수 있는 곳에서 태그는 태그가 이용됨에 따라 증가되거나 감소되는 통화 가치, 신용 가치 또는 인타이틀먼트 표시를 저장한다. 사용에 기초한 로열티 포인트가 대안적으로 태그에 저장된다.

본 발명은 특정 실시예에 대해 설명되었지만, 당업자에게 다양한 변화와 변경이 추측될 수 있으며, 본 발명이 첨부된 청구범위 내에 있는 그러한 변화 및 변경을 포함하는 것이 이해될 것이다.

Claims (22)

1. 무선 주파수 식별 장치에 있어서,

   제1 표면과 제2 표면을 갖는 기판;

   상기 기판의 제1 표면에 배치된 제1 안테나 소자;

   상기 기판의 제1 표면에 배치되고 상기 제1 안테나 소자로부터 전기적으로 절연되는 제2 안테나 소자;

   상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자에 전기적으로 접속되는 회로; 및

   상기 제1 안테나 소자, 상기 제2 안테나 소자, 상기 회로 및 상기 기판의 제1 측면 중 하나의 적어도 일부에 있는 접착제

   를 포함하고,

   상기 회로는 인터포저(interposer)에 의해 상기 제1 및 제2 안테나 소자에 결합되고, 상기 인터포저는

   인터포저 기판;

   상기 인터포저 기판 상에 배치되는 제1 접속 패드;

   상기 인터포저 기판 상에 배치되고 상기 제1 접속 패드로부터 전기적으로 절연되는 제2 접속 패드;

   를 포함하고,

   상기 회로는 상기 제1 및 제2 접속 패드에 결합되고 상기 제1 및 제2 접속 패드는 상기 제1 및 제2 안테나 소자에 각각 결합되는 무선 주파수 식별 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판은,

   종이;

   아세테이트;

   염화 폴리비닐;

   폴리에스테르;

   폴리에틸렌;

   폴리프로필렌;

   탄산 칼슘이 포함된 폴리프로필렌;

   플라스틱; 및

   아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌

   으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무선 주파수 식별 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회로는,

   저장된 디지털 정보를 포함하는 메모리; 및

   전원 회로에 의해 전원이 공급되고, 상기 저장된 디지털 정보에 기초하여 변조되는 신호를 발생시키도록 배열된 변조기를 더 포함하는 무선 주파수 식별 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 변조기에 결합된 제3 안테나 소자를 더 포함하는 무선 주파수 식별 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 회로는,

   변조된 기록 신호를 디코딩된 기록 명령으로 디코딩하기 위한 기록 디코더(write decoder); 및

   상기 디코딩된 기록 명령에 응답하여 상기 메모리에 기록하기 위한 제어기를 더 포함하는 무선 주파수 식별 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 회로는 접착제에 의해 상기 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자에 직접적으로 고정되는 무선 주파수 식별 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 접착제는 이방성(anisotropic) 도전 접착제인 무선 주파수 식별 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 접착제는 등방성(isotropic) 도전 접착제이고, 상기 회로를 상기 제1 안테나 소자에 결합시키기 위해 사용되는 상기 등방성 도전 접착제는 상기 회로를 상기 제2 안테나 소자에 결합시키기 위해 사용되는 상기 등방성 도전 접착제와 절연되는 무선 주파수 식별 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 회로는 도전 전송 접착 테이프에 의해 상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자에 부착되는 무선 주파수 식별 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 제1 표면은 그 위에 형성된 표시(indicia)를 갖는 무선 주파수 식별 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 제2 표면은 그 위에 형성된 표시를 갖는 무선 주파수 식별 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 표시는,

    플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing);

    다이 승화 인쇄(die-sublimination printing);

    스크린 인쇄(screen printing);

    패드 전달 인쇄(pad transfer printing); 및

    웹 인쇄(web printing)

    로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 기술에 의해 형성되는 무선 주파수 식별 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 기판은 롤형 기판 재료, 팬 폴드 배열(fan-folded arrangement) 기판 재료 및 박판형 기판 재료 중 하나로부터 형성되는 무선 주파수 식별 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나 소자는,

    도전 잉크;

    은 잉크;

    탄소 잉크;

    흑연;

    금속화된 폴리에스테르;

    도전 금속 재료; 및

    알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 무선 주파수 식별 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나 소자는 인쇄 및 적층으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 기술에 의해 배치되는 무선 주파수 식별 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나 소자는,

    보 타이 형태의 패턴(bow tie shaped pattern); 및

    체커 보드 형태의 패턴(checkerboard shaped pattern)

    으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 패턴을 형성하는 무선 주파수 식별 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 인터포저 기판은 접착제에 의해 상기 인터포저 기판에 부착된 릴리스 라이너(release liner)를 포함하는 무선 주파수 식별 장치.
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