KR100541984B1 - 액세서리형 교통카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 루프 안테나와 RF 전자 칩을 포함하는 레이어 타입의 결합체를 제공하여 교통카드로서 신뢰성과 뛰어난 성능을 확보하면서도, 액세서리처럼 소형 박판이면서 가볍고, 상대적으로 뛰어난 인식거리를 갖고, 칩 실장 방향이 자유로워서 조립성과 제작성이 뛰어난 액세서리형 교통카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 액세서리형 교통카드는 접근을 통해 카드 판독기(300)로부터 전원을 공급받는 알에프(RF) 전자 칩(200)에 의해서 교통카드 대금결제를 수행하되, 편심된 위치에 두께방향으로 관통된 고리 구멍(101)을 갖는 본체(100)와; 상기 본체(100)의 최상위에 배열된 제1코팅막(119)과 상기 본체(100)의 최하위에 배열된 제2코팅막(159)으로 각각 덮여있는 상부 커버레이어(110)와 하부 커버레이어(150)의 사이에 개재된 안테나레이어(130, 400)를 포함하고, 상기 안테나레이어(130, 400)는 기질(136, 460)의 일측 표면과 타측 표면 중 어느 한 곳에 에칭 방식으로 형성된 루프 안테나(139, 410) 또는 배선이 배열되어 있다.

액세서리, 교통카드, RF, 소형, 에칭

Description

액세서리형 교통카드{ACCESSORY-TYPE RF-ID CARD FOR TRANSPORTATION}

도 1은 종래 기술에 따른 교통카드의 구성을 설명하기 위한 사시도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액세서리형 교통카드의 외부 구성을 설명하기 위한 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 교통카드에 내장된 안테나레이어의 평면도,

도 4는 도 2에 도시된 교통카드의 결합관계를 설명하기 위한 분해 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 선 A-A'를 따라 절단한 안테나레이어의 확대 단면도,

도 6은 도 5에 도시된 원 B의 확대 단면도,

도 7은 도 2에 도시된 교통카드의 사용 상태도,

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액세서리형 교통카드의 구성을 설명하기 위한 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 본체 110 : 상부 커버레이어

119 : 제1코팅막 120 : 제1내부레이어

130, 400 : 안테나레이어 136, 460 : 기질

139, 410 : 루프 안테나 140 : 제2내부레이어

150 : 하부 커버레이어 159 : 제2코팅막

200 : RF 전자 칩 300 : 카드 판독기

본 발명은 액세서리 용도의 소형 박판으로서 신뢰성 있는 작동 성능을 갖는 액세서리형 교통카드에 관한 것이다.

최근 들어, 비접촉식 무선인식(RF-ID) 카드 및 모듈은 교통카드(버스카드), 사용자 입/출입카드, 매장에서의 도난방지용 무선태그, 휴대폰결제모듈, 고속도로 자동요금 징수기(High Pass System) 등과 같이 우리 생활에서 많은 활용이 이루어지면서 크게 관심을 끌고 있는 분야이다.

선불카드의 일종인 버스카드와 후불카드의 일종인 지하철카드로 대변되는 현재의 통상적인 교통카드는 현금이 아닌 카드결제 방식으로 교통이용요금을 지불하는 것으로서, 사용이 간편하여 점점 더 그의 사용이 늘어나고 있다.

종래 기술에 따른 선불식 교통카드는 도 1에 도시된 바와 같이, 카드 본체(1)의 내부에 장착된 메모리영역(2)에 일정한 금액정보를 충전 및 적립시킨 후, 버스나 전철 이용시 출입구에 설치된 RF(Radio Frequency) 단말시스템(카드 판독기 포함)에 체크시켜 해당 운임에 해당하는 금액정보가 차감 지불되도록 하는 선불식 결제시스템에 기반을 두고 있으나, 사용 후 다시 재충전하여야 하는 불편함이 있었다.

다른 방식의 교통카드는 비접촉식 RF 교통카드(PLCC : Plastic Leaded Chip Carrier방식의 패키지 타입)로서, 비접촉식 RF 전자 칩(3)과 루프형 안테나(4)를 역시 소정 카드 본체(1)의 내부에 장착시켜서 사용자가 지갑이나 가방 등에 소지하고 다니면서 지하철이나 버스 등에 설치되어 있는 카드 판독기와 통신함으로써 사용요금을 후불제 방식으로 정산할 수 있는 후불식 결제시스템에 기반을 두고 있다.

여기서, PLCC는 리드(lead) 단자가 측면에서 수직 하향으로 향하다가 칩의 저면에서 안쪽으로 구부러진 칩 패키지 타입을 의미한다.

정보처리 기능에 필요한 연산소자와 기억소자 및 루프형 안테나(4)를 구비하여 통신 및 전력을 공급받는 다는 점에서, 비접촉식 카드나 접촉식 카드 모두 대동 소이한 구성을 갖는다.

이런 교통카드는 ISO 신용카드 규격을 준수하는 것으로서, 가로, 세로 86㎜ ×6㎜의 평면적과 두께 1㎜ 이하(0.76㎜∼0.84㎜)를 갖는다.

여기서, ISO 신용카드 규격은 'Visa International Vendor Manufacturing Standard'와 'Mastercard International Vendor Manufacturing Standard'와 'ISO 9001 QC Standard'가 있다.

통상의 교통카드는 마그네틱 스트립 카드 제조기준으로서 외형 치수 규격을 정의한 'ISO 7810'과, 칩 카드 제조기준으로서 카드의 물리적 특성을 정의한 'ISO 7816-1'과, 카드의 접점 위치와 치수를 정의한 'ISO 7816-2'와, 전기 신호 및 전송 프로토콜을 정의한 'ISO 7816-3'의 기술 규격을 준수한다.

그러나, 종래의 교통카드는 지갑 등에 넣어진 상태로 사용됨에 따라 사용자가 교통카드를 이용하고자 할 때마다 지갑을 꺼내어 수신기에 밀착시켜야만 하는 사용상 불편함이 가중되었다.

또한, 종래의 교통카드를 지갑 등에 넣은 상태로 사용할 경우, 교통카드의 내부에 내장된 RF 전자 칩의 출력신호가 약해지고, 이에 따라 수신기가 RF 전자 칩에서 송출되는 데이터를 정상적으로 읽어들이지 못하는 등 에러 발생률이 매우 높고, 인식 성공률이 양호하지 못한 단점이 있었다.

또한, 종래에는 교통카드에 내장되어 있던 RF 전자 칩과 루프 안테나를 이동통신 단말기와 같은 휴대단말기 또는 그의 배터리 내부에 장착시킴으로써, 별도의 교통카드를 소지하지 않고도 휴대단말기를 교통카드 대용으로 사용할 수 있도록 하고 있으나, 전자파의 유해성 문제에 여전히 노출되어 있는 실정이다.

또한, 종래의 RF 전자 칩과 루프 안테나가 내장된 휴대단말기의 경우 전자파 차단수단이 적용됨에 따라 그 작동에 있어서 루프 안테나와 카드 판독기 사이의 유도 기전력을 형성시키기 위한 RF 통신이 방해를 받게 되고, 이에 따라 그 인식거리가 단축되고, 결국 단말기를 카드 판독기에 더욱 접근시키지 않으면 통신이 불완전하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 교통카드를 소형화한 시계, 열쇠고리, 액세서리, 라벨 등과 같은 형식으로 제작하려는 시도와 연구가 진행되고 있는 상태이나, 단순히 교통카드를 소형으로 제작할 경우 아래와 같은 문제점들이 발생된다.

즉, RF 아이디 태그의 경우에는 소형화에 따른 인식거리의 편차가 크게 발생 되어 에러률이 큰 단점이 있다.

종래의 교통카드는 단순히 얇은 코일을 수 차례로 권선시켜 다발 형상으로 제작한 코일형 루프 안테나를 사용하고 있기 때문에, 상대적으로 교통카드의 전체 두께가 두껍고, 인식거리의 편차가 매우 심함과 동시에, 교통카드를 카드 판독기에 접근시키는 상황에 따라서 루프 안테나의 인덕턴스의 편차가 많이 발생함으로써, 인식 성공률이 매우 떨어지는 단점을 갖는다. 여기에서, 인식거리의 편차 문제는 루프 안테나의 성능 및 설계 팩터에 의해 좌우된다.

또한, 종래의 교통카드는 코일형의 루프 안테나를 구비하고 있어서, 루프 안테나를 장착하는 별도의 장착 슬릿(slit) 또는 링형상의 장착공을 요구하며, 이에 따라, 루프 안테나 조립이 상대적으로 복잡하고 어려운 단점이 있다.

또한, 교통카드에 엠보싱 형식의 캐릭터, 문구, 이미지 등의 요철 부위를 형성할 경우, 요철 부위를 피해서 RF 전자 칩을 실장시켜야 함과 동시에 루프 안테나와의 연결 작업이나 RF 전자 칩 실장 위치 조정 작업이 매우 힘들게 된다.

특히, 종래 기술에 따른 교통카드는 기본적으로 높은 보안성과 높은 신뢰성과 다기능 및 사용 편리성 등과 같은 성능을 만족하여야 하나, 소형으로 제작할 수 록 인식거리가 짧거나 인식거리의 편차가 심하여 에러률이 급상승함으로써, 칩 실장 및 안테나 설계가 매우 어려운 것이 사실이다.

예컨대, 주식회사 아이디테크(대표이사 : 강필경)에서 시판되고 있는 제품명 'IDK50'의 키태그는 배터리가 필요하지 않는 패시브 타입의 열쇠 고리로 사용되나, 두께가 두꺼워서 휴대단말기에서 가볍고 소형의 박판 액세서리 개념으로 사용하기 역부족이며, 하기의 제품 스팩 [표 1]에서 확인할 수 있듯이, 그의 인식거리나, 두께, 제품 동작 안정성 등을 고려하여 교통카드로서 신뢰성을 제공하면서 소형으로 사용되기에는 역부족이다.

이러한 알에프 아이디 태그 기술 분야에서는 동전(또는 코인)형상이나 원형 태그 형상으로 소형 제작을 시도한 적이 있으나, 교통카드로서 만족할 만한 인식거리를 제공하지 못하고 있고, 그러한 성능을 발휘할 수 있는 안테나의 기술적 사양이나 설계 패턴 등과 같은 어떠한 기술적 스팩도 현재 공개되거나 개발되지 못한 상태이다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 루프 안테나와 RF 전자 칩을 포함하는 레이어 타입의 결합체를 제공하여 교통카드로서 신뢰성과 뛰어난 성능을 확보하면서도, 액세서리처럼 소형 박판이면서 가볍고, 상대적으로 뛰어난 인식거리를 갖고, 칩 실장 방향이 자유로워서 조립성과 제작성이 뛰어난 액세서리형 교통카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은 접근을 통해 카드 판독기로부터 전원을 공급받는 알에프 전자 칩에 의해서 교통카드 대금결제를 수행하는 액세서리형 교통카드에 있어서, 편심된 위치에 두께방향으로 관통된 고리 구멍을 갖는 본체와; 상기 본체의 최상위에 배열된 제1코팅막과 상기 본체의 최하위에 배열된 제2코팅막으로 각각 덮여있는 상부 커버레이어와 하부 커버레이어의 사이에 개재된 안테나레이어를 포함하되; 상기 안테나레이어는 기질(substrate)의 일측 표면과 타측 표면 중 어느 한 곳에 에칭 방식으로 형성된 루프 안테나 또는 배선이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드에 의해서 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

<제1실시예>

도면에서, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액세서리형 교통카드의 외부 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 교통카드에 내장된 안테나레이어의 평면도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 교통카드의 결합관계를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 선 A-A'를 따라 절단한 안테나레이어의 확대 단면도이다. 또한, 도 6은 도 5에 도시된 원 B의 확대 단면도이고, 도 7은 도 2에 도시된 교통카드의 사용 상태도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 그의 내부에 두 께 약 0.25㎜∼0.3㎜ 정도의 RF 전자 칩을 구비한 본체(100)를 제공한다.

또한, 본체(100)는 RF 전자 칩을 실장하여 제작한 안테나레이어를 내부에 장착하고 있다.

본 발명에서 레이어 타입의 결합체는 일종의 소형 박판형 스마트 카드의 역할을 담당하는 안테나레이어를 의미하는 것으로서, 이는 기질과 박판 루프 안테나와 배선과 RF 전자 칩의 결합체이다.

본 발명에서 사용한 RF 전자 칩은 마이패어 알에프 아이씨 칩(Mifare chip) 또는 소정 스마트 태그용 집적회로 칩으로서, 통상의 업계(교통카드 제조사, RF 태그 제조사 등)에 잘 알려진 바와 같은 근거리 저주파 칩셋이면 어떤 것이든 사용 가능하다.

본 발명에서 예시적으로 사용한 마이패어 알에프 아이씨 칩은 종래 기술에서 언급한 통상의 버스 및 지하철용 교통카드의 기술 규격을 만족하는 것으로서, 현재 대한민국의 교통카드에 대부분 탑재되어 있다.

이런 본 발명의 본체(100)는 원형 디스크 형상의 스마트 RF-ID 카드로서, 전체 직경 33㎜∼36㎜, 두께 0.76㎜∼0.84㎜인 소형 박판의 외형상을 갖는다.

또한, 본 발명의 액세서리형 교통카드의 재질은 통상의 스마트 카드 제작용 합성수지 재질인 PVC, ABS, PE, PET(PolyethyleneTerephthalate : 폴리에틸렌테레프탈레이트) 중 어느 하나가 사용되어서 13.56㎒에서 동작되도록 설계되어 있다. 여기에서, 예컨대 교통카드의 외부를 형성하는 상부 커버레이어와 하부 커버레이어는 PVC 시트로 제작되고, 교통카드의 내부로 상기 상부 커버레이어와 하부 커버레 이어의 사이에 적층되는 안테나레이어는 PET 시트로 제작된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 기술적 특징은 상부 및 하부 커버레이어의 소정의 유전률과 전체 크기(직경 33㎜∼36㎜) 및 두께(0.76㎜∼0.84㎜)를 고려한 결과, 16㎒의 동작(공진) 주파수를 갖는 루프 안테나(139) 또는 안테나레이어(130)의 설계 기술과 칩 실장 기술을 제공하는데 있다. 이 결과, 본체(100)는 교통카드로서 13.56㎒의 동작(공진) 주파수를 제공하면서도 소형 및 박판으로 제작될 수 있다.

또한 부가적으로, 교통카드의 본체(100) 일측 표면과 타측 표면에는 텍스트 문구(111), 이미지(112)로 이루어진 광고 문안이 표현되어 있다.

또한, 본체(100)의 축심에서 편심된 외원주 근처에는 액세서리용 고리를 장착하기 위한 고리 구멍(101)을 두께 방향으로 천공하고 있어서, 외형상 디스크형 액세서리와 같은 친밀감을 줄 수 있다.

본 발명의 교통카드는 코일형 루프 안테나를 사용하지 않는 반면, 앞서 언급한 바와 같이 교통카드의 시스템에 적합하도록, 13.56㎒를 이용하는 ISO 14443 포맷 또는 RF-ID ISO 15693포맷 중 어느 하나의 기술 규격을 참조하여, 새로운 에칭 방식 구조의 안테나레이어(또는 루프 안테나)를 사용하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 교통카드의 루프 안테나(139) 또는 안테나레이어(130)는 복층 루프 안테나 형식으로서, 하기에 상세히 설명할 제작공정에 의해 제작됨에 따라, 인덕턴스의 편차가 적어서 인식거리도 늘어날 뿐만 아니라 인식거리의 편차도 거의 없게 설계되어 있다.

여기에서, 복층 루프 안테나 형식이란, 기질(136)을 기준으로 그의 일측 표 면(상면 또는 하면)에 연장단자(131, 132)가 배열되고, 타측 표면(하면 또는 상면)에 루프 안테나(139)가 배열되고, 기질(136)을 관통하는 방향으로 연장단자(131, 132)와 루프 안테나(139)가 전기적으로 접속되어 있는 형식을 의미하는 것으로, 소정 기질의 일측 표면(상면)에 연장단자와 루프 안테나가 함께 존재하여 칩 실장이 불편한 단층 루프 안테나와 반대되는 개념이다.

이하, 본 발명의 교통카드에서 안테나레이어(130)의 제작공정을 설명하도록 하겠다.

안테나레이어(130)의 제작공정은 크게, 루프 안테나(139)와 연장단자(131, 132)들의 연결 위치에 대응한 복수개의 관통공(135c, 도 5참조)을 형성하는 단계와, 각각의 관통공(135c)이 형성된 상태에서 상기 기질(136)의 전체 표면을 소정 높이의 동박막으로 양면 도금하여, 그 결과 상기 관통공(135c)의 위치에 전기적 통전이 가능한 제1, 제2스로우홀(135a, 135b)을 형성하는 단계와, 상기 제1, 제2스로우홀(135a, 135b)을 기준으로 단자 및 안테나 패턴을 상기 기질의 일측 표면과 타측 표면에 각각 형성하는 단계와; 상기 단자 및 안테나 패턴에 상응한 에칭(식각)을 수행하는 단계를 포함한다.

먼저, 관통공 형성 단계에서는 RF 전자 칩의 실장 위치, 루프 안테나(139)와 연장단자(131, 132)들의 연결 위치 등을 고려하여, 기질(136)에서 소정 위치의 두 곳에 소정의 마이크로 드릴링 머신을 이용하여 복수개의 관통공(135c)을 천공한다. 여기에서 사용되는 기질(136)은 두께 0.15㎜의 PET 재질의 기질, 기체, 시트[일본의 투레이(TORAY)사, 대한민국의 코오롱(주) 등에서 시판되는 제품] 중 어느 하나 가 사용 가능하다.

제1, 제2스로우홀(135a, 135b)을 형성하는 단계에서는 관통공(135c)의 내원주 표면을 비롯하여, 기질(136)의 상면(일측 표면) 및 하면(타측 표면)이 일반적인 시트에 금속을 도금시키는 통상의 도금 방법에 의해 모두 도금됨으로써, 상 동박막, 기질(136), 하 동박막과 같은 적층 구조를 갖게 된다. 이 경우, 제1, 제2스로우홀(135a, 135b) 각각을 통해서 상 동박막과 하 동박막은 상호 통전 가능한 상태가 된다.

단자 및 안테나 패턴 형성 단계에서는 기질(136)의 RF 전자 칩이 위치할 상 동박막의 소정 위치에, 전체적으로 원형의 형상을 갖되 안쪽의 사각형상의 비 접촉 공간을 통해서 약간 서로 이격되어 있는 두 개의 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b)용 배선 패턴을 형성시킨다.

또한, 상 동박막의 소정 위치에는 도면에서 볼 때, 수평방향으로 제1연장단자(131)가 제1칩고정단자(134a)에서부터 원형상의 제1접점(131a)까지 연장되도록 배선 패턴을 형성시키되, 제1스로우홀(135a)이 제1접점(131a)의 중심에 있도록 한다.

또한, 상 동박막의 소정 위치에는 도면에서 볼 때, 수직방향으로 제2연장단자(132)가 제2칩고정단자(134b)에서부터 원형상의 제2접점(132b)까지 연장되도록 배선 패턴을 형성시키되, 제2스로우홀(135b)이 제2접점(132b)의 중심에 있도록 한다.

한편, 하 동박막의 소정 위치에는 각각 등간격의 안테나 라인 폭(w) 0.25㎜와 안테나 라인간 사이 간격(s) 0.15㎜을 유지하는 복수개의 안테나 라인들이 각각 상기 간격만큼 증가하는 반경을 갖는 동심원 형태로 회전수 12회수만큼 배열되는 형상의 루프 안테나(139)용 루프 안테나 패턴이 형성된다.

이때, 루프 안테나 패턴은 본 발명의 교통카드로 하여금 일반적인 교통카드보다 뛰어난 성능을 발휘하도록, 직경 33㎜∼36㎜의 교통카드 안쪽에서 직경 32㎜의 원형에 가까운 루프 안테나(139)를 형성시키고, 이와 함께 루프 안테나(139)의 바깥쪽과 기질(136)의 원주 안쪽 사이에 직경 3㎜∼4㎜의 고리 구멍(101)을 배치할 수 있는 패턴이다.

즉, 루프 안테나 패턴은 고리 구멍(101)과 제1접점(131a)을 제외한 대부분의 형상이 시계 태엽과 같은 폐곡선 원형링 형상을 갖되, 루프 안테나(139)의 양쪽 끝단에 원형상의 제3접점(139a)과 원형상의 제4접점(139b)을 형성함과 동시에, 제3접점(139a)을 상기 제1접점(131a)에 일치시키고, 제4접점(139b)을 상기 제2접점(132b)에 일치시키고, 각각의 접점(131a, 132b, 139a, 139b)의 중심에서 기질(136)의 두께방향으로 형성된 제1, 제2스로우홀(135a, 135b)들을 에칭으로부터 보호할 수 있는 소정 형상을 갖는다.

특히, 루프 안테나 패턴은 루프 안테나(139)의 각각의 안테나 라인들이 상기 고리 구멍(101)의 외주부에, 각각 'U'자형의 제1만곡부위(137)가 절곡되게 형성되도록, 상기 고리 구멍(101)에 대응한 제1만곡패턴을 갖는다.

또한, 루프 안테나 패턴의 제2만곡패턴은 루프 안테나(139)의 각각의 안테나 라인들이 제1접점(131a)의 외주부에, 각각 부채꼴 형상의 제2만곡부위(138)가 절곡되게 형성되도록, 상기 제1접점(131a)에 대응한 제2만곡패턴을 갖는다.

에칭 단계에서는 통상의 금속 부식 방법에 준하여, 상기 단자 및 안테나 패턴이 있는 곳을 제외한 상 동박막과, 하 동박막이 소정의 에칭 용액, 예컨대 염화 제2철의 용액에 의해서 기질(136)에서 제거된다.

이렇게 에칭 작업이 끝난 안테나레이어(130)에서는 앞서 설명한 시계 태엽과 같은 폐곡선 원형링 형상의 루프 안테나(139)와, 이런 루프 안테나(139)를 RF 전자 칩(200)에 연결하기 위한 배선이 형성된다.

본 발명의 설명에서 배선이란, 각종 배선 패턴에 의해서 식각되어 기질(136)의 표면에 소정 높이 만큼 돌출 형성되는 제1접점(131a), 제2접점(132b), 제3접점(139a), 제4접점(139b), 제1스로우홀(135a), 제2스로우홀(135b), 제1연장단자(131), 제2연장단자(132), 제1칩고정단자(134a), 제2칩고정단자(134b) 등과 같이, 전류 공급 배선을 의미한다.

이하, 루프 안테나(139)와 RF 전자 칩(200)과의 전기적 연결관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1실시예에 따른 액세서리형 교통카드는 기질(136)의 표면 중 서로 반대되는 쪽에 RF 전자 칩(200)과 루프 안테나(139) 등이 서로 대향적으로 배열되는 것이 특징이다.

RF 전자 칩(200)의 제1칩단자는 범프(bump)를 통해서 제1칩고정단자(134a)에 접속되어 있고, 제1칩고정단자(134a)가 수평방향으로 제1연장단자(131)를 통해 제1 접점(131a)에 연결되어 있고, 제1접점(131a)이 제1스로우홀(135a)을 통해서 기질(136)의 두께방향으로 연직 하부에 위치한 제3접점(139a)에 연결되어 있고, 제3접점(139a)이 루프 안테나(139)의 일측 끝단에 연결되어 있고, 이런 루프 안테나(139)의 일측 끝단이 시계 태엽과 같은 폐곡선 원형링 형상으로 12회전수만큼 루프 안테나(139)의 반대측 끝단까지 연장되어 있고, 이런 루프 안테나(139)의 반대측 끝단이 제4접점(139b)에 연결되어 있고, 제4접점(139b)이 제2스로우홀(135b)을 통해서 기질(136)의 두께방향으로 연직 상부에 위치한 제2접점(132b)에 연결되어 있고, 제2접점(132b)이 제2연장단자(132)를 통해 제2칩고정단자(134b)에 연결되어 있고, 제2칩고정단자(134b)가 다른 범프를 통해서 RF 전자 칩(200)의 제2칩단자에 접속됨으로써, 결과적으로 카드 판독기에 접근할 때 자기장 신호를 전기적 신호로 변환하여 RF 전자 칩(200)의 동작에 필요한 전원을 공급받을 수 있게 된다.

본 발명의 안테나레이어(130)는 기질(136)의 상면에서 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b), 제1, 제2연장단자(131, 132), 제1, 제2접점(131a, 132b)이 각각 일정한 높이로 돌출되는 반면, 기질(136)의 하면에서 루프 안테나(139), 제3, 제4접점(139a, 139b)이 각각 일정한 높이로 돌출되어 있는 대향적 구조를 갖는다.

이러한 대향적 구조는 상부 및 하부 커버레이어와 안테나레이어(130)와의 압착 결합시에 균형있게 압착력을 안테나레이어(130)에 전달하는 것이 가능하여, 결과적으로 교통카드 본체에 기밀한 결합구조를 형성하는데 도움을 준다.

만일, 단층 루프 안테나 형식과 같이 기질(136)의 상면 또는 하면 어느 한쪽 에만 소정의 연장단자들과 소정의 루프 안테나가 돌출되게 형성되는 경우, 상부 및 하부 커버레이어의 압착시 압착력이 불균형하게 안테나레이어(130)의 상면 부위와 하면 부위에 제공되어서 불균형적인 응력이 발생되나, 본 발명은 이러한 불균형적인 응력 발생을 미연에 방지하는 구조로 형성되어 있는 것이 특징이다.

한편, RF 전자 칩의 실장 위치는 제1, 제2스로우홀(135a, 135b)이 있는 접점(131a, 132b, 139a, 139b)으로부터 제1, 제2연장단자(131, 132)의 배치 방향과 연장 길이를 필요에 맞게 조정할 경우, 교통카드의 엠보싱 가공 위치를 피해서 가거나 소정의 구멍 천공 위치를 피해서 가는 용도에 대응하여 용이하게, 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b)의 위치를 설계할 수 있고, 이에 따라 RF 전자 칩의 실장 위치 조정이 매우 자유롭게 된다.

이렇게 제작된 안테나레이어(130)는 하기의 [표 2]와 같은 루프 안테나(136)의 규격과 성능을 갖게 된다.

상기 [표 2]에서, 안테나레이어(130)는 본 발명의 교통카드 전체 직경 33㎜∼36㎜와 동일한 평면적을 갖고 있지만, 실제 루프 안테나(139)는 최대 직경 32㎜( 파이), 각각의 안테나 라인 폭(w) 0.25㎜, 안테나 라인간 사이간격(s) 0.15㎜, 회전수 12회전, 편차 변화가 거의 없는 인덕턴스 6.63uH(미크론 헨리), 공진 주파수 16㎒, 인식거리 9㎝를 갖는다.

이때, 동작 주파수(f)와 인덕턴스(L 또는 Ls)와의 상관관계는 하기의 [수학식 1]과 같다.

상기 [수학식 1]에서와 같이, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 공진 조건을 인덕턴스 및 커패시턴스(C)에 의하여 조절하게 되는데, 이때, 커패시턴스의 크기는 마이패어 알에프 아이씨 칩을 사용하기 때문에 미리 정해져 있다.

따라서, 안테나레이어(130)에서 공진 주파수 16㎒를 갖도록 하기 위해서는, 루프 안테나(139)의 직경과 안테나 라인 회전수와 안테나 라인 및 라인간 사이간격을 상기 [표 2]와 같이 하면 되고, 그 결과 본 발명의 루프 안테나(139)는 6.63uH의 인덕턴스 크기를 갖게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액세서리형 교통카드의 본체(100)는 두께방향으로 일치하게 압착되고 모두 동일한 위치에 천공된 고리 구멍(101)이 각각 천공된 것으로서, 상위에서 하위로 차례로 배열된 제1코팅막(119), 상부 커버레이어(110), 양면에 접착제가 도포된 제1내부레이어(120), 안테나레이어(130), 양면에 접착제가 도포된 제2내부레이어(140), 하부 커버레이어(150), 제2코팅막(159)을 포 함한다.

여기에서, 제1, 제2코팅막(119, 159)은 상부 커버레이어(110)의 상면과 하부 커버레이어(150)의 저면(하면)에 인쇄된 텍스트 문구(111, 151), 이미지(112, 152)를 보호하는 역할을 한다.

제1, 제2내부레이어(120, 140)는 안테나레이어(130)의 상부와 하부에 배치되어서, 상부 커버레이어(110)와 하부 커버레이어(150)의 접착제에 의한 압착력을 증가시킴과 동시에, 안테나레이어(130)를 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 담당하는 통상의 교통카드 내부에 들어가는 통상의 카드 내부 구성물을 의미한다.

또한, RF 전자 칩(200)은 앞서 언급한 바와 같이 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b)에 실장된 후, 소정 에폭시 수지재(210)로 커버되어 있다.

도 5와 도 6을 참조하면, 안테나레이어(130)에서는, 앞서 설명한 제1스로우홀(135a) 또는 제2스로우홀(도시 안됨)을 도금 방식으로 형성하기 위해서 관통공(135c)이 기질(136)을 두께방향으로 관통하게 형성되어 있다.

이런 관통공(135c)의 내원주면에는 소정 두께만큼 동박막 재질로 도금된 제1스로우홀(135a)이 형성되고, 물론 제2스로우홀도 다른 관통공(도시 안됨)에 동일 방식으로 형성되고, 결과적으로, 각각의 제1, 제2스로우홀(135a)을 통해서 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b)는 시계 태엽과 같은 폐곡선 원형링 형상의 루프 안테나(139)와 전기적으로 연결된 상태이다.

특히, RF 전자 칩(200)의 칩단자(201, 202)들은 범프(203, 204)와 같은 본딩 구조를 통해서 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b)에 각각 전기적으로 연결됨으로써, 결국 앞서 설명한 전기적 연결관계와 대등하게, RF 전자 칩(200)이 제1, 제2칩고정단자(134a, 134b)에 실장된다.

이렇게 실장된 RF 전자 칩(200)은 그의 상부에 커버될 에폭시 수지재(210)에 의해서 외부의 물리적 전기적 충격으로부터 보호된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 고리 구멍(101)에 액세서리 연결 줄의 일측 끝단의 아이링을 체결함으로써, 그의 반대측 끝단의 액세서리 연결 줄에 결합된 휴대단말기(10)에 가볍고 소형의 박판 형태로 매달려 있게 된다.

교통카드의 본체(100) 사용시에는 주머니 혹은 핸드백 등에서 휴대단말기(10)를 꺼내서 본체(100)를 카드 판독기(300)에 접근시켜 사용하면 되고, 본체(100)는 교통카드 지불 시스템에 대응하여 후불식이나 선불식 중 어느 방식으로든 대금을 결제하며, 대금 결제와 교통카드 충전에 관한 기술적 설명은 종래 기술이나 일반적인 교통카드의 기술적 설명과 유사하며, 또한 본 발명 교통카드의 본체(100)의 구조적 결합과 안테나레이어의 구성에 특징이 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

<제2실시예>

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 액세서리형 교통카드는 직사각형 박판 레이아웃으로서 기질의 일측 표면에 RF 전자 칩과 루프 안테나 및 그와 관련된 접점이 함께 배열되고, 기질의 타측 표면에 연장단자 및 그와 관련된 접점이 배열되어 있는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 그러므로, 도 2 내지 도 8에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액세서리형 교통카드의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 액세서리형 교통카드의 본체는 직사각형 박판 형상의 레이아웃을 갖는 스마트 RF-ID 카드로서, 전체 가로/세로 크기 48㎜ ×6㎜, 두께 0.76㎜∼0.84㎜를 갖는다.

이런 본 발명의 교통카드 본체에는 레이어 타입의 루프 안테나(410)와 RF 전자 칩(200)을 포함하는 안테나레이어(400)가 장착되어 있다.

안테나레이어(400)는 상기 교통카드 본체의 전체 가로/세로 크기에 대응한 면적으로 상기 제1실시예에서 설명한 바와 같은 재질과 두께를 갖는 기질(460)을 사용한다.

안테나레이어(400)의 제작시에는 기질(460)에 복수개의 관통공을 천공한 후, 기질(460)의 상면과 하면 및 관통공에 얇은 동박막을 도금하고, 이후, 라운드 사각 형상의 루프 안테나 패턴과 소정 배선 패턴을 형성하며, 에칭 단계를 통해 도 8에 도시된 바와 같은 꼭지점 부분이 원호형상인 직사각형 루프 안테나(410) 및 각종 배선이 형성되게 된다.

이렇게 제작된 안테나레이어(400)는 하기의 [표 3]과 같은 루프 안테나(410)의 규격과 성능을 갖게 된다.

상기 [표 3]에서, 안테나레이어(400)는 본 발명의 교통카드 전체 가로/세로 크기 48㎜ ×6㎜과 동일한 평면적을 갖고 있지만, 실제 사각형 루프 안테나(410)는 평면적 45㎜ ×3㎜, 각각의 안테나 라인 폭(w) 0.3㎜, 안테나 라인간 사이간격(s) 0.2㎜, 회전수 11회전, 편차 변화가 거의 없는 인덕턴스 6.5uH(미크론 헨리), 공진 주파수 17㎒, 인식거리 9㎝를 갖는다.

본 발명의 제2실시예에 따른 교통카드의 기술적 특징은 상부 및 하부 커버레이어의 소정의 유전률과 전체 크기(48㎜ ×6㎜) 및 두께(0.76㎜∼0.84㎜)를 고려한 결과, 17㎒의 동작(공진) 주파수를 갖는 루프 안테나(410) 또는 안테나레이어(400)의 설계 기술과 칩 실장 기술을 제공하는데 있다. 이 결과, 제2실시예에 따른 안테나레이어(400)를 갖는 본체는 교통카드로서 13.56㎒의 동작(공진) 주파수를 제공하면서도 소형 및 박판으로 제작될 수 있다.

이하, 루프 안테나(410)와 RF 전자 칩(200)과의 전기적 연결관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제2실시예에 따른 액세서리형 교통카드는 기질(460)의 표면 중 동일한 쪽에 RF 전자 칩(200)과 루프 안테나(410) 등이 배열되는 것이 특징이다.

즉, RF 전자 칩(200)의 제1칩단자는 범프를 통해서 제1칩고정단자(421)에 접속되어 있고, 제1칩고정단자(134a)가 제1연장단자(411)를 통해서 루프 안테나(410)의 일측 끝단에 연결되어 있고, 루프 안테나(410)의 일측 끝단이 시계 태엽과 같은 반시계 또는 시계방향의 폐곡선 사각 형상으로 11회전수만큼 루프 안테나(410)의 반대쪽 끝단까지 연장되어 있고, 루프 안테나(410)의 반대쪽 끝단이 길쭉하고 라운드 절곡 형상의 제2접점(416)에 연결되어 있고, 제2접점(416)이 제2스로우홀(452)을 통해서 기질(460)의 두께방향으로 연직 하부에 위치한 제4접점(435)에 연결되어 있고, 제4접점(435)이 경사형 제3연장단자(434)를 통해서 제3접점(433)에 연결되어 있고, 제3접점(433)이 제1스로우홀(451)을 통해서 기질(460)의 두께방향으로 연직 상부에 위치한 제1접점(413)에 연결되어 있고, 제1접점(413)이 제2연장단자(412)를 통해서 제2칩고정단자(422)에 접속되어 있고, 제2칩고정단자(422)가 다른 범프를 통해서 RF 전자 칩(200)의 제2칩단자에 접속됨으로써, 결과적으로 카드 판독기에 접근할 때 자기장 신호를 전기적 신호로 변환하여 RF 전자 칩(200)의 동작에 필요한 전원을 공급받을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 RF 전자 칩과 루프 안테나 및 배선이 하나의 안테나레이어에 결합된 조립구조를 통해서 교통카드로서 신 뢰성과 뛰어난 성능을 확보함과 함께 액세서리처럼 소형 박판이면서 가볍고, 상대적으로 뛰어난 인식거리를 갖고, 칩 실장 방향이 자유로워서 조립성과 제작성이 뛰어난 액세서리형 교통카드를 교통카드 사용자들에게 제공하여 편리하게 사용토록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 전체 직경 33㎜∼36㎜(루프 안테나 직경 32㎜)이면서도 인식거리 9㎝의 성능을 발휘함과 함께 편차 변화가 거의 없는 인덕턴스 6.63uH(미크론 헨리)를 갖기 때문에, 인식거리도 길어지고 인식거리의 편차도 거의 없는 고품질 소형 박판 액세서리형 제품을 제공하여, 교통카드로서 신뢰성 있게 실제로 사용 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 스로우홀이 위치한 접점으로부터 제1, 제2연장단자의 배치 방향과 연장 길이를 필요에 맞게 조정하기 때문에, 엠보싱 가공 위치 또는 소정의 구멍 천공 위치를 피해서 가는 용도에 대응하여서 매우 용이하게 제1, 제2칩고정단자의 위치를 설계할 수 있고, 이에 따라 RF 전자 칩의 실장 위치 조정이 매우 자유로운 장점이 있다.

또한, 본 발명의 액세서리형 교통카드는 원형, 사각형과 같이 다양한 형태로 제작 가능하여 사용자에게 친밀감을 주고 제품 선택의 폭이 넓은 장점이 있다.

Claims (7)

1. 접근을 통해 카드 판독기(300)로부터 전원을 공급받는 알에프(RF) 전자 칩(200)에 의해서 교통카드 대금결제를 수행하는 액세서리형 교통카드에 있어서,

   편심된 위치에 두께방향으로 관통된 고리 구멍(101)을 갖는 본체(100)와;

   상기 본체(100)의 최상위에 배열된 제1코팅막(119)과 상기 본체(100)의 최하위에 배열된 제2코팅막(159)으로 각각 덮여있는 상부 커버레이어(110)와 하부 커버레이어(150)의 사이에 개재된 안테나레이어(130, 400)를 포함하되;

   상기 안테나레이어(130, 400)는 기질(136, 460 : substrate)의 일측 표면과 타측 표면 중 어느 한 곳에 에칭 방식으로 형성된 루프 안테나(139, 410) 또는 배선이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 안테나레이어(130)는 원형상으로서,

   상기 알에프 전자 칩(200)의 제1칩단자(201)가 범프(203 : bump)를 통해 접속된 제1칩고정단자(134a);

   상기 제1칩고정단자(134a)가 수평방향으로 제1연장단자(131)를 통해 연결된 제1접점(131a);

   상기 제1접점(131a)이 제1스로우홀(135a)을 통해 전기적으로 통전 가능하게 연결된 제3접점(139a);

   상기 제3접점(139a)이 일측 끝단에 연결되고 반대측 끝단이 제4접점(139b)에 연결되고 시계 태엽과 같은 폐곡선 원형링 형상으로 12회전수만큼 감겨진 상기 루프 안테나(139);

   상기 제4접점(139b)이 제2스로우홀(135b)을 통해 전기적으로 통전 가능하게 연결된 제2접점(132b);

   상기 제2접점(132b)이 제2연장단자(132)를 통해 연결된 제2칩고정단자(134b);

   상기 제2칩고정단자(134b)가 다른 범프(204)를 통해 상기 알에프 전자 칩(200)의 제2칩단자(202)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.
3. 제1항에 있어서,

   상기 루프 안테나(139)는 최대 직경 32㎜(파이), 각각의 안테나 라인 폭(w) 0.25㎜, 안테나 라인간 사이간격(s) 0.15㎜, 회전수 12회전, 인덕턴스 6.63uH(미크론 헨리), 공진 주파수 16㎒, 인식거리 9㎝를 갖는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.
4. 제1항에 있어서,

   상기 루프 안테나(410)는 꼭지점 부분이 원호형상인 직사각형으로서, 평면적 45㎜ ×3㎜, 각각의 안테나 라인 폭(w) 0.3㎜, 안테나 라인간 사이간격(s) 0.2㎜, 회전수 11회전, 인덕턴스 6.5uH(미크론 헨리), 공진 주파수 17㎒, 인식거리 9㎝를 갖는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.
5. 제1항에 있어서,

   상기 루프 안테나(139)는 각각의 안테나 라인들이 상기 고리 구멍(101)의 외주부 위치에, 각각 'U'자형의 제1만곡부위(137)를 갖는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 루프 안테나(139)는 각각의 안테나 라인들이 상기 제1접점(131a)의 외주부 위치에, 각각 부채꼴 형상의 제2만곡부위(138)를 갖는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.
7. 제1항에 있어서,

   상기 안테나레이어(400)는 꼭지점 부분이 원호형상인 직사각형 형상으로서,

   상기 알에프 전자 칩(200)의 제1칩단자가 범프를 통해 접속된 제1칩고정단자(421);

   상기 제1칩고정단자(134a)가 제1연장단자(411)를 통해 루프 안테나(410)의 일측 끝단에 연결되어 있고, 상기 루프 안테나(410)의 반대쪽 끝단이 시계 태엽과 같은 반시계 또는 시계방향의 폐곡선 라운드 사각 형상으로 11회전수만큼 감겨진 후 연결되는 길쭉하고 라운드 절곡 형상의 제2접점(416);

   상기 제2접점(416)이 제2스로우홀(452)을 통해 연결되고 상기 기질(460)의 두께방향으로 연직 하부에 위치한 제4접점(435);

   상기 제4접점(435)이 경사형 제3연장단자(434)를 통해 연결된 제3접점(433);

   상기 제3접점(433)이 제1스로우홀(451)을 통해 연결되고 상기 기질(460)의 두께방향으로 연직 상부에 위치한 제1접점(413);

   상기 제1접점(413)이 제2연장단자(412)를 통해서 접속된 제2칩고정단자(422);

   상기 제2칩고정단자(422)가 다른 범프를 통해서 접속된 상기 알에프 전자 칩(200)의 제2칩단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세서리형 교통카드.

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