KR100567840B1 - 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 에폭시 글래스로 구성되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 상부 면에 위치하는 안테나 패턴 및 트랜스폰더 칩;을 포함하는 금속용 무선주파수 인식 태그에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 안테나 패턴의 상부에 도포되는 제1 내열잉크층; 상기 인쇄회로기판의 저면에 부착되는 금속차폐층; 상기 금속차폐층의 저면에 도포되는 제2 내열잉크층; 및 상기 제2 내열잉크층에 도포되는 접착층을 추가적으로 포함하며, 상기 트랜스폰더 칩의 상부면에는 내열 에폭시로 이루어지는 트랜스폰더 칩 보호부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속용 무선주파수 인식 태그를 제공한다.

본 발명에 의하면, 고온 분위기에서도 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴에 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, 트랜스폰더 칩에 축적된 열이 신속하게 방출될 수 있으며, 제조 과정에서 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴이 손상될 우려를 현저히 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

무선주파수 인식, 알에프아이디, 내열성, 내열잉크.

Description

내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그 및 그 제조 방법{Radio frequency identification tag for the metal product with high thermal resistance and the fabricating method thereof}

도 1은 종래의 일반적인 무선주파수 인식 태그의 일 예를 도시한 평면도이다.

도 2는 종래의 일반적인 접착식 무선주파수 인식 태그의 단면을 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 실시예에 대한 단면도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 인쇄회로기판층,

102 : 안테나 패턴,

104 : 트랜스폰더 칩,

110 : 금속차폐층,

120 : 제1 내열잉크층,

130 : 제2 내열잉크층,

140 : 접착층,

150 : 이형지.

본 발명은 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판 등의 금속 제품에 부착하여 고온 환경에서도 안전하게 사용할 수 있는 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 무선주파수 인식 기술을 활용한 비접촉식 카드의 사용이 점차 증가하고 있다. 여기서, 무선주파수 인식 기술(RFID : Radio Frequency Identification)이란 반도체 칩으로 제작된 트랜스폰더 칩과 안테나로 구성된 무선주파수 인식 태그를 특정한 주파수의 전파를 발산하는 리더기 주변에 접근시키면 상기 안테나가 전파 내에서 움직이면서 발생된 전류를 활용해 트랜스폰더 칩을 작동시켜 칩 내부에 저장된 정보를 리더기로 전송하면서 통신이 이루어지도록 한 것을 말한다.

이러한 무선주파수 인식 기술을 활용하면 바코드처럼 직접 접촉하거나 가시대역 내에서 스캐닝할 필요가 없기 때문에 사용이 편리할 뿐만 아니라 수명도 반영구적인 장점이 있어 최근 그 활용이 점차 늘고 있는 추세이다.

도 1에는 무선주파수 인식 태그의 일 예가 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 필름(10)상에 얇은 구리선을 타원형 형태로 수회에 걸쳐서 감아서 안테나(12)를 형성하고, 상기 안테나(12)의 내부에 트랜스폰더 칩(14)이 위치하게 된다. 여기서, 상기 트랜스폰더 칩(14)은 COB(Chip on Board) 형태로 이루어져 있으며, 상기 트랜스폰더 칩(14)의 양측면에는 안테나(12)의 양끝단이 상기 트랜스폰더 칩(14)과 연결되는 접속부(16)가 위치한다.

이러한 무선주파수 인식 태그는 그 형태에 따라서 크게 두 가지 타입으로 분류할 수 있는 데, 하드 태그(hard tag)는 플라스틱 재질의 케이스에 코일형의 감지 태그를 내장한 것으로서 의류나 팬시용품 등의 보안 등에 통상적으로 사용되며 구조상 크기와 두께의 축소에 한계가 있어 부피가 커지므로 부착할 수 있는 물품의 종류에 한계가 있고 부착수단으로서 별도의 고정핀을 구비하여야 하는 반면에 단단한 강도가 있어 훼손우려가 적고 감지장치에 반응하는 감지도가 뛰어난 장점이 있다.

반면에, 소프트 태그(soft tag)는 종이나 합성수지재 비닐팩에 태그를 내장하고 접착수단으로서 박리되는 스티커를 부착한 것으로서 소형화와 슬림화가 용이하고 제작이 편리하며 그 두께가 얇고 가벼워 다양한 물품에 삽입되거나 부착될 수 있어서 취급이 용이하며 식품, 잡화, 도서, 음반 등 적용범위가 넓은 장점을 갖는다.

도 2에는 이러한 접착식 무선주파수 인식 태그의 단면이 도시되어 있다. 우선, 최하층에는 접착시에 제거되는 이형 필름(20)이 위치하며, 그 상부에는 안테나 (24)와 PET 재질의 코팅층(26)이 위치한다. 상기 안테나(24)는 PET 재질로 이루어진 시트 위에 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 코일 형태의 안테나 권선이 감긴 형태가 주로 사용되며, 안테나(24)의 상부에 위치하는 코팅층(26)은 안테나(24)를 보호하고 각종 도안이 위치하게 된다. 한편, 상기 각각의 층 사이에는 상기 태그의 형태를 유지하기 위한 접착층(22)이 존재하게 된다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 접착식 무선주파수 인식 태그는 PET 고유의 특성으로 인해서 내열성 및 내화학성이 부족하여 고온 환경에는 사용될 수 없는 문제점이 있다.

구체적으로는, PET의 열변형 온도가 약 250℃여서, 그 이상의 고온 환경에서는 사용될 수 없으며, 실제로는 약 140℃ 이상의 온도에서 PET를 사용한 상기 접착식 무선주파수 인식 태그의 외형이 변형되는 현상이 확인되고 있다.

따라서, 제조 과정 중에서 에이징 공정과 같이 관리 대상 물품 주위의 환경이 고온인 경우나, 관리 대상 물품의 표면 자체가 고온인 경우에는 사용이 불가능하므로 이러한 고온 환경에서도 이상 없이 장착하여 사용될 수 있는 접착식 무선주파수 인식 태그의 개발이 요청되고 있는 실정이다.

이를 위해, 안테나 패턴과 트랜스폰더 칩의 상부층에 다수의 내열층을 부착하여 내열성을 갖도록 한 금속용 태그가 개발된 바 있으며, 이는 내열성의 측면에서는 우수한 장점을 가지나, 트랜스폰더 칩의 상부에 두꺼운 내열층이 부착되므로 금속제품 가공과정에서 트랜스폰더 칩으로 전달된 열이 추후 상온 공정으로 이동되어도 쉽게 방열되지 못하여 트랜스폰더 칩을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 내열층 을 트랜스폰더 칩의 상부에 적층하는 추가적인 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 이러한 과정에서 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴에 손상을 줄 우려도 존재한다.

특히, 트랜스폰더 칩과 안테나 패턴의 접속부는 일반적으로 와이어 본딩이나 플립칩 방식 등에 의해 연결되는데, 상술한 내열층을 적층하는 과정에서 이러한 접속부가 종종 손상되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 고온 분위기에서도 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴에 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, 트랜스폰더 칩에 축적된 열이 신속하게 방출될 수 있으며, 제조 과정에서 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴이 손상될 우려를 현저히 줄일 수 있는 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 에폭시 글래스로 구성되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 상부 면에 위치하는 안테나 패턴 및 트랜스폰더 칩;을 포함하는 금속용 무선주파수 인식 태그에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 안테나 패턴의 상부에 도포되는 제1 내열잉크층; 상기 인쇄회로기판의 저면에 부착되는 금속차폐층; 상기 금속차폐층의 저면에 도포되는 제2 내열잉크층; 및 상기 제2 내열잉크층에 도포되는 접착층을 추가적으로 포함하며, 상기 트랜스폰더 칩의 상부면에는 내열 에폭시로 이루어지는 트랜스폰더 칩 보호부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속용 무선주파수 인식 태그를 제공한다.

즉, 본 발명은 종래의 무선주파수 인식 태그의 트랜스폰더 칩과 안테나 패턴이 PET 재질의 시트에 형성되던 것을 에폭시 글래스로 구성되는 인쇄회로기판 상에 구현되도록 함으로써, 내열성을 향상시키고, 상부면에는 내열성을 갖는 내열잉크층을 도포함으로써 내열성을 갖도록 함과 동시에 제조과정에서 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴이 손상될 우려를 감소시킨 것이다. 특히, 종래의 내열층을 내열잉크층이 대신하게 되므로, 상대적으로 두께가 현저하게 줄어들게 되므로 방열성도 개선된다. 여기서 에폭시 글래스란 소위 FR4로 알려진 인쇄회로기판용 재질이다.

바람직하게는, 상기 접착층의 저면에 부착되는 이형지가 추가적으로 포함되는 것이 좋다.

또한, 금속 제품으로 인해 트랜스폰더 칩의 수신성능이 떨어지는 것을 방지하기 위한 금속차폐층이 추가되게 되는 데, 바람직하게는 상기 금속차폐층은 구리로 이루어지는 것이 좋다.

본 발명은 또한, 에폭시 글래스 재질로 이루어지는 인쇄회로기판을 제조하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 일 측에 사전에 정해진 안테나 패턴을 형성하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 타 측에 금속차폐층을 부착하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 양측에 내열잉크층을 도포하는 단계 - 여기서, 상기 안테나 패턴이 위치하는 측면 중 트랜스폰더 칩이 장착되는 부분에는 내열잉크층을 형성하지 않음-; 및 상기 두 개의 내열잉크층 중 안테나 패턴의 반대측에 금속차폐층을 부착하는 단계를 포함하 는 것을 특징으로 하는 내열성을 갖는 무선주파수 인식 태그의 제조 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 금속차폐층의 일측에 접착층을 도포하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

또한, 상기 접착층에 이형지를 부착하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내열성을 갖는 금속용 무선주파수 인식 태그의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 실시예는 종래의 PET 재질로 이루어지는 시트를 대신한 인쇄회로기판층(100)을 포함한다. 상기 인쇄회로기판층(100)은 에폭시 글래스 재질로 구성되며, 가공 중인 금속 제품으로부터 전달되는 열을 차단하는 역할을 한다.

상기 인쇄회로기판층(100)의 상부에는 동박으로 구성되는 안테나 패턴(102)이 형성되어 있으며, 트랜스폰더 칩(104)이 상기 안테나 패턴(102)과 접속부를 통해 연결된 상태로 상기 인쇄회로기판층(100)의 상부에 위치한다.

상기 인쇄회로기판층(100)의 저면에는 구리로 이루어진 금속차폐층(110)이 부착된다. 일반적으로 무선주파수 인식 태그에 내장된 안테나 패턴과 인접하여 금속이 위치하는 경우 태그의 임피던스에 영향을 주어 태그가 의도된 주파수에서 제대로 공진하지 못하게 되고, 산란된 전자기파가 리더와 태그 간의 통신을 방해하는 현상이 발생하게 된다. 상기 실시예의 경우 금속 제품에 부착되어 사용되는 것을 염두하여 개발된 것이어서, 이러한 문제가 발생될 확률이 높다. 따라서, 상기 인쇄회로기판층(100)의 하부에 태그와 금속 제품 사이의 와류발생을 방지할 수 있도록 금속차폐층(110)을 부착하여 이러한 문제를 예방하도록 한 것이다.

한편, 상기 안테나 패턴(102)의 상부 및 안테나 패턴(102)에 의해 가려지지 않은 인쇄회로기판층(100)의 상부에는 제1 내열잉크층(120)이 도포된다. 또한, 상기 금속차폐층(110)의 하부에는 제1 내열잉크층(120)과 동일한 재질로 이루어지는 제2 내열잉크층(130)이 도포된다. 상기 제1 및 제2 내열잉크층(120, 130)은 소위 PSR로 알려진 내열잉크를 도포하여 형성된 것으로서, 상기 PSR의 경우 약 400 ~ 500℃에 달하는 내열온도를 가지고 있어, 각각 외부의 고온 분위기 및 금속 제품으로부터 전달되는 열을 차단하는 역할을 하게 된다.

특히, 제1 내열잉크층(120)의 경우 매우 얇은 두께를 갖지만, 높은 내열온도로 인해 외부의 고온을 효과적으로 차단할 수 있으며, 열원이 제거된 경우에는 안테나 패턴에 전달된 열을 신속하게 방열할 수 있도록 한다.

상기 제2 내열잉크층(130)의 저면에는 내열성을 갖는 접착층(140)이 도포되어 고온의 환경에서도 관리대상인 금속 제품으로부터 분리되지 않도록 하며, 상기 접착층(140)의 저면에는 운반 및 보관 상태에서 접착층(140)의 접착력을 보존하기 위한 이형지(150)가 부착되어 있다.

그리고, 상기 트랜스폰더 칩(104)의 상부에는 내열 에폭시 재질로 이루어지며, 물방울 형상을 갖는 트랜스폰더 칩 보호부(160)가 형성된다. 반도체의 일종인 트랜스폰더 칩(104)은 안테나 패턴(102)에 비해서 열에 더 취약하기 때문에 내열 에폭시 재질을 이용하여 트랜스폰더 칩(104)의 상부에는 보호부(160)를 형성한 것이다. 여기서, 상기 보호부(160)는 열원으로부터 트랜스폰더 칩(104)을 보호함과 동시에, 트랜스폰더 칩(104)과 안테나 패턴(102)의 접촉부를 보호하는 역할도 겸하게 된다.

이하에서는, 상기 실시예를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 에폭시 글래스 재질로 구성되는 인쇄회로기판(100)을 사전에 정해진 크기로 제조한다. 그 후, 상기 인쇄회로기판(100)의 일측에 상기 안테나 패턴(102)을 형성한 후, 상기 안테나 패턴(102)이 형성된 반대측에 금속차폐층(110)을 부착한다. 이어서, 인쇄회로기판(100)의 양측면에 제1 및 제2 내열잉크층(120, 130)을 도포한다. 여기서, 상기 트랜스폰더 칩(104)이 부착되는 지점에는 제1 내열잉크층(120)이 도포되지 않는다.

그 후, 상기 제2 내열잉크층(130)에 접착층(150) 및 이형지(160)를 부착한 후, 트랜스폰더 칩(104)을 실장한 후에, 상기 내열에폭시로 이루어지는 보호부(160)를 형성한다. 결국, 트랜스폰더 칩(104)를 형성한 후 보호부(160)를 덮게 되므로, 제조과정에서 트랜스폰더 칩(104)이 손상되거나 안테나 패턴(102)과 분리되는 등의 문제가 발생되지 않게 된다.

이렇게 제조된 상기 실시예를 대상으로 고온환경(250℃, 1hrs)에서 열충격에 의한 인쇄회로기판 조직의 변형, 파괴현상 여부, 접착제의 조직의 변형, 파괴현상 여부, 내열잉크의 조직의 변형, 파괴현상 여부를 테스트한 결과 이상이 없음을 확인하였다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 고온 분위기에서도 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴에 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, 트랜스폰더 칩에 축적된 열이 신속하게 방출될 수 있으며, 제조 과정에서 트랜스폰더 칩이나 안테나 패턴이 손상될 우려를 현저히 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 에폭시 글래스로 구성되는 인쇄회로기판; 및

   상기 인쇄회로기판의 상부 면에 위치하는 안테나 패턴 및 트랜스폰더 칩;을 포함하는 금속용 무선주파수 인식 태그에 있어서,

   상기 인쇄회로기판의 안테나 패턴의 상부에 도포되는 제1 내열잉크층;

   상기 인쇄회로기판의 저면에 부착되는 금속차폐층;

   상기 금속차폐층의 저면에 도포되는 제2 내열잉크층; 및

   상기 제2 내열잉크층에 도포되는 접착층을 추가적으로 포함하며, 상기 트랜스폰더 칩의 상부면에는 내열 에폭시로 이루어지는 트랜스폰더 칩 보호부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속용 무선주파수 인식 태그.
2. 제1항에 있어서,

   상기 접착층의 저면에 부착되는 이형지가 추가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 금속용 무선주파수 인식 태그.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금속차폐층은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속용 무선주파수 인식 태그.
4. 에폭시 글래스 재질로 이루어지는 인쇄회로기판을 제조하는 단계;

   상기 인쇄회로기판의 일 측에 사전에 정해진 안테나 패턴을 형성하는 단계;

   상기 인쇄회로기판의 타 측에 금속차폐층을 부착하는 단계;

   상기 인쇄회로기판의 양측에 내열잉크층을 도포하는 단계 - 여기서, 상기 안테나 패턴이 위치하는 측면 중 트랜스폰더 칩이 장착되는 부분에는 내열잉크층을 형성하지 않음-; 및

   상기 두 개의 내열잉크층 중 안테나 패턴의 반대측에 금속차폐층을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성을 갖는 무선주파수 인식 태그의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 금속차폐층의 일측에 접착층을 도포하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성을 갖는 무선주파수 인식 태그의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 접착층에 이형지를 부착하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성을 갖는 무선주파수 인식 태그의 제조 방법.

Images