KR100705524B1

KR100705524B1 - Ｒｆｉｄ 태그

Info

Publication number: KR100705524B1
Application number: KR1020050011827A
Authority: KR
Inventors: 다까시 야마가조; 도루 마니와; 마나부 가이; 히로유끼 하야시
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2007-04-10
Also published as: KR20060041908A; JP4333555B2; EP1653396A2; TW200614085A; EP1653396A3; CN100343870C; US20060097058A1; JP2006128953A; US7323994B2; CN1766913A; TWI270012B; EP1653396B1

Abstract

본 발명은 인체 근방에서 사용하는 경우라도 양호한 방사·수신 특성을 얻을 수 있으며, 또한 13㎒대 RFID 태그에 겹쳐져도, 그 태그의 루프 안테나에 영향을 미치지 않은 안테나를 갖는 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은, 안테나와 전자 부품으로 이루어지는 RFID 태그에서, 유전체 기판의 표면을 피복하는 판 형상의 금속으로 이루어지는 안테나와, 그 판 형상의 금속에 실장하는 전자 부품과, 겹쳐진 RFID 태그의 루프 코일 안테나로의 영향을 저감하는 배치로 되도록, 상기 안테나를 단부에 수용하는 부재로 이루어지는 RFID 태그를 이용한다.

유전체 기판, 금속, IC 칩, 절첩 루프 안테나, 전자 부품

Description

ＲＦＩＤ 태그{RFID TAG}

도 1은 종래의 2개 이상의 절첩 다이폴 안테나를 갖는 박형 태그의 상면도.

도 2는 종래의 무선 태그(1)의 구성도로서, 도 2의 (a)는 평면도이며, 도 2의 (b)는 단면도.

도 3은 본 발명의 제1 판 형상 루프 안테나 구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 RFID 태그 내에서의 제1 판 형상 루프 안테나의 배치예를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 RFID 태그와 13㎒대 RFID 태그를 겹친 경우의 배치예를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 루프 길이를 길게 한 제2 안테나의 구성을 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 제2 안테나와 IC 칩의 매칭 특성을 나타내는 도면.

도 8은 도 6의 (b)의 금속 상을 흐르는 전류의 방향을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명의 도 6의 안테나 구성의 변형한 제3 안테나 구성을 도시하는 도면.

도 10은 본 발명의 제3 안테나와 IC 칩의 매칭 특성을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명의 제4 안테나인 절첩 루프 안테나의 구성을 도시하는 도면.

도 12는 본 발명의 제4 안테나와 IC 칩의 매칭 특성을 나타내는 도면

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 유전체 기판

11 : 금속

12 : IC 칩

13 : RFID 태그

본 발명은 UHF대 RFID 태그에 관련하여, 카드형 13㎒대 RFID 태그와 겹쳐져도, 13㎒대 RFID 카드의 루프 안테나로의 영향을 저감하며, 또한 인체 근방에서 사용하는 경우라도 양호한 방사·수신 특성을 얻을 수 있는 안테나를 갖는 RFID 태그에 관한 것이다.

종래의 절첩 다이폴 안테나를 이용한 RFID 태그를 설명한다.

도 1은 박형의 RFID 태그(500)의 상면도를 나타낸다. 창(550)에 배치된 칩(510)은 플렉시블 기판(520) 상의 접촉자(525)에 결합되며, 기판(520)은 그것에 포함된 2개 이상의 절첩 다이폴 안테나(530)에 접속된다.

종래의 그라운드 플레인을 갖는 무선 태그를 설명한다.

도 2는, 무선 태그(1)의 구성을 도시하며, 도 2의 (a)는 무선 태그(1)의 평면도이며, 도 2의 (b)는 그 단면도이다.

무선 태그(1)는, 원편파 대응형(circular polarized wave matching form)이 며, 전파 방사면(2a)을 갖는 방사측 도전판(2), 어스면(earth face)(3a)을 갖는 어스측 도전판(3), 반도체 모듈(4), 유전체부(5)를 구비하여 구성된다. 여기서는, 방사측 도전판(2)과 어스측 도전판(3) 사이에 유전체부(5)를 개재하여 안테나 소자(6)가 구성되며, 방사측 도전판(2)으로서 원 형상으로 중심부에 직사각 형상의 절개부(cut-out area)(개구부)(7)를 갖는 것을 사용하고 있다. 반도체 모듈(4)의 한쪽 단자(4a)는 방사측 도전판(2)에, 다른 쪽 단자(4b)는 어스측 도전판(3)에 접속된다. 유전체부(5)로부터 전파 방사면(2a)의 한 점과 어스면(3a) 간을 보았을 때의 임피던스는, 잘 알려져 있는 바와 같이 전파 방사면(2a)의 중앙 부근에서는 0에 가까우며, 전파 방사면(2a)의 단부에 접근해감에 따라 높아진다.

전파 방사면(2a)의 단부에서는 수백 Ω의 하이 임피던스가 된다.

반도체 모듈(4)의 위치는, 반도체 모듈(4)의 양단자(4a, 4b)로부터 보았을 때의 임피던스가, 전파 방사면(2a)과 어스면(3a) 간의 임피던스에, 보다 정합되는 부근에 접속되어 있다. 덧붙여서, 단자(4a, 4b)의 길이·폭에 따른 임피던스 특성도 포함시켜 정합된다. 질문기로부터 방사된 원편파 신호는, 전파 방사면(2a)에서 수신되어, 반도체 모듈(4)에 입력된다. 태그 정보의 판독인 경우에는, 무선 태그(1)에 입력된 신호파가 무선 태그(1) 내의 정보에 의해 변조되어, 태그 임피던스가 변함으로써, 입력파가 반사되어 전파 방사면(2a)로부터 질문기로 반환된다.

[특허 문헌 1]

일본 특개평8-88586호 공보

[특허 문헌 2]

일본 특개 제2002-353735호 공보

카드형 13㎒대 RFID 태그는, 코일 형상 루프 안테나를 사용하고 있으며, 그 코일 형상 루프 안테나의 전면 또는 배면을 피복하도록, 다른 UHF, 또는 2.5㎓대의 RFID 태그를 겹치면, 그 코일 형상 루프 안테나 내측을 통과하는 자속이, 겹쳐진 UHF대, 또는 2.45㎓대의 RFID 태그의 금속에 의해 저해되며, 루프 안테나 상에 거의 전류가 발생하지 않게 된다. 그 결과, 카드형 13㎒대 RFID 태그의 칩에 전류가 공급되지 않아, 동작할 수 없어서, 통신을 할 수 없게 된다는 문제가 있었다.

또한, 상기와는 달리, 종래의 UHF대용의 RFID 태그(예를 들면, 절첩 다이폴 안테나를 갖는 태그)는 인체 근방에서 사용하는 경우, 특성이 열화된다는 문제가 있었다.

또한, 종래의 그라운드 플레인을 갖는 태그는 인체 근방에서도 특성은 열화되지 않지만, 안테나에 표리가 존재하기 때문에, 안테나 소자를 인체측에 향하면 특성이 열화된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 13㎒대 RFID 태그에 겹쳐져도, 그 태그의 루프 안테나로의 영향을 저감할 수 있으며, 또한 인체 근방에서 사용하는 경우라도 양호한 방사·수신 특성이 얻어지는 안테나를 갖는 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 구성은, 코일 형상 루프 안테나를 갖는 한쪽 RFID 태그와 겹쳐지는 다른쪽 RFID 태그로서, 유전체 기판의 표면을 피복하는 판 형상의 금속으로 이루어지는 안테나와, 그 판 형상의 금속 위에 실장되는 전자 부품과, 겹쳐진 해당 한쪽 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 일부를 피복하도록, 단부에 수용하는 해당 안테나를 구비한 부재를 갖는 RFID 태그를 이용한다.

본 발명의 제2 구성은, 코일 형상 루프 안테나를 갖는 한쪽 RFID 태그와 겹쳐지는 다른쪽 RFID 태그로서, 유전체 기판의 표면을 피복하고, 일부를 절개한 판 형상의 금속으로 이루어지는 안테나와, 그 판 형상의 금속 위에 실장되는 전자 부품과, 겹쳐진 해당 한쪽 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 일부를 피복하도록, 단부에 수용하는 해당 안테나를 구비한 부재를 갖는 RFID 태그를 이용한다.

본 발명의 제3 구성은, 안테나와 전자 부품으로 이루어지는 RFID 태그에서, 유전체 기판의 표면을 피복하며, 절첩 루프를 형성하는 금속으로 이루어지는 안테나와, 그 판 형상의 금속에 실장하는 전자 부품과, 해당 안테나를 단부에 수용하는 부재를 갖는 RFID 태그이다.

본 발명의 제4 구성은, 안테나와 전자 부품으로 이루어지는 RFID 태그에서, 유전체 기판의 표면을 피복하고, 루프의 양단을 중앙 부근에서 절첩한 루프를 형성하는 금속으로 이루어지는 안테나와, 그 판 형상의 금속에 실장하는 전자 부품과, 해당 안테나를 단부에 수용하는 부재를 갖는 RFID 태그이다.

〈실시예〉

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 3은, 본 발명의 판 형상 루프 안테나의 구성을 도시한다. 도 3에서는, 유전체 기판(10)에, 표면에 절결이 있는 금속(11)을 감싸고, 절결 부근에 급전 위치 및 IC 칩(12)의 실장 위치를 나타내고 있다.

도 4는, 본 발명의 RFID 태그 내에서의 판 형상의 루프 안테나의 배치예를 나타낸다.

도 4는, 도 3의 판 형상 루프 안테나를 RFID 태그(13) 내의 단부에 치우쳐서 배치하고 있다. 도 5는, 본 발명의 RFID 태그와 13㎒대 RFID 태그를 겹친 경우의 배치예를 나타낸다. 도 5의 (a)는 가로로부터 본 경우의 구성도이다. 도 5의 (b)는 바로 위에서 본 경우의 구성도이다.

도 5의 (a), (b)는, 13㎒대 RFID 태그(20)와 RFID 태그(13)를 겹친 경우를 상정하고 있으며, 그 RFID 태그(13)에 수용하는 안테나부(금속)를 단부에 배치하고 있다. 13㎒대 RFID 태그(20)는 도 5의 (a), (b)에 도시하고 있는 바와 같이, 코일 형상 루프 안테나(21)의 내측에 리더 라이터로부터의 전파에 의한 자속이 통과됨으로써 루프에 전류가 발생하여, 그 전류에 기초하여 리더 라이터와의 통신을 가능하게 하고 있다. 본 발명에서는, 안테나부(금속)를 작게 하여, 단부에 수용함으로써, 도 5의 (a), (b)에 도시되어 있는 코일 형상 루프 안테나(21) 내를 통과하는 자속에 가능한 한 영향을 미치지 않도록, 그 루프 안테나(21) 내측을 안테나 등의 금속으로 전면 피복하지 않는 연구를 하였다. 그와 같이 함으로써, 도 5의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그(13)는 코일 형상 루프 안테나(21) 내를 쇄교하는 자속 영역을 충분히 확보할 수 있어서, 종래와 같이 13㎒대 RFID 태그가 전혀 동작하지 않는 등의 경우가 없어진다. 그 결과, 리더 라이터는 13㎒대 RFID 태그와 본 발명의 RFID 태그를 겹쳐도, 13㎒대 RFID 태그의 정보를 충분히 판독 가능하게 된다.

도 6에서는, 본 발명의 루프 길이를 길게 한 안테나의 구성을 도시한다. 도 6의 (a)는 13㎒대 RFID 태그와 겹쳐져도, 13㎒대 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나에 영향을 미치지 않도록 도 3의 판 형상 루프 안테나의 금속 부분을 일부 제거하고, 유전체 기판을 노출시키도록 하고 있다. 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 안테나 구성의 금속 부분만을 나타낸 면이다. 또한, 도 6의 안테나는 도 5와 마찬가지의 RFID 태그의 단부에 수용하고 있다.

이 도 6의 (a)의 안테나 구성의 금속 부분의 각 치수는 a=4㎜, b=6㎜, c=24.5㎜로 하고, 유전체 기판 치수는 54㎜×54㎜×0.4㎜, 기판 비유전률은 2.3, 기판 유전 손실(tanδ)은 0.004, 금속부 도전률은 3×10⁷S/m, 금속 두께는 9㎛로 한다. 또한, 칩 어드미턴스는 실부 약 1mS, 허부 10mS 이상으로 한다. 이러한 안테나 구성과 IC 칩은, 도 7에 나타내는 제2 안테나와 IC 칩의 매칭 특성이 얻어진다. 이 특성의 종축은 매칭(VSWR)을 나타내며, 횡축은 주파수를 나타낸다. 이 매칭(VSWR)은 값이 작을수록, 매칭이 취해져 있는 것을 나타낸다. 도 8에 나타내는 도면은, 도 6의 (b)의 상면으로부터 보았을 때의 금속 상을 흐르는 전류의 방향을 나타내고 있다. 전류가 흐르는 시점은 IC 칩 실장 위치이다.

도 9는 본 발명의 도 6의 안테나 구성이 변형된 제3 안테나 구성을 도시한다. 도 9의 (a)는 유전체 기판에 절개된 금속을 표리에 피복하고, 각각의 금속을 금속선으로 하여 루프를 형성한 구성이다. 또한, 도 9의 안테나는 도 5와 마찬가지의 RFID 태그의 단부에 수용하고 있다.

도 9의 (a)의 안테나 구성의 금속 부분의 각 치수는 d=32㎜, e=29㎜로 하고, 유전체 기판 치수는 60㎜×47㎜×0.6㎜, 기판 비유전률은 2.3, 기판 유전 손실(tanδ)은 0.01 이하, 금속부 도전률은 1×10⁷S/m, 금속 두께는 9㎛로 한다. 또한, 칩 어드미턴스는 실부 약 1mS, 허부 5mS 이상으로 한다. 이러한 안테나 구성과 IC 칩은, 도 10에 나타내는 제3 안테나와 IC 칩의 매칭 특성이 얻어진다.

도 11은 본 발명의 제4 안테나인 절첩 루프 안테나의 구성을 도시한다. 도 11의 안테나는 도 5와 마찬가지의 RFID 태그의 단부에 수용하고 있다. 도 11의 (a)는 루프 안테나의 양단을 중앙에서 절첩한 안테나이며, 루프를 형성하는 금속의 각 치수는 g=2㎜(금속 폭), f=41㎜로 하고, 유전체 기판 치수는 82㎜×55㎜×0.8㎜, 기판 비유전률은 3.5, 기판 유전 손실(tanδ)은 0.01 이하, 금속부 도전률은 1×10⁷S/m, 금속 두께는 35㎛로 한다. 또한, 칩 어드미턴스는 실부 약 1mS, 허부 5mS 이상으로 한다. 이러한 안테나 구성과 IC 칩은, 도 12에 나타내는 제4 안테나와 IC 칩 간의 매칭 특성을 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 이상과 같은 구성을 취함으로써, 13㎒대의 RFID 태그와 겹쳐져도, 13㎒대의 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 내측을 통과하는 자속을 가능한 한 저해하지 않도록 함으로써, 코일 형상 루프 안테나에 충분한 전류를 발생시켜서, 13㎒대의 RFID 태그로서 충분히 통신 가능하게 된다. 또한, 인체측으로부터의 영향에 의한 방사·수신 특성의 열화를 방지하고, 대역폭을 넓게 취함과 동시에, 고이득화할 수 있다.

Claims

코일 형상 루프 안테나를 갖는 한쪽 RFID 태그와 겹쳐지는 다른 쪽 RFID 태그로서,

유전체 기판의 표면을 피복하는 판 형상의 금속으로 이루어진 안테나와,

상기 판 형상의 금속 위에 실장되는 전자 부품과,

겹쳐된 상기 한쪽 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 일부를 피복하도록, 단부에 수용하는 상기 안테나를 구비한 부재를 포함하는 특징으로 하는 RFID 태그.
코일 형상 루프 안테나를 갖는 한쪽 RFID 태그와 겹쳐지는 다른쪽 RFID 태그로서,

유전체 기판의 표면을 피복하고, 일부를 잘라낸 판 형상의 금속으로 이루어진 안테나와,

상기 판 형상의 금속 위에 실장되는 전자 부품과,

겹쳐진 상기 한쪽 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 일부를 피복하도록, 단부에 수용하는 상기 안테나를 구비한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
13MHz대용 코일 형상 루프 안테나를 갖는 한쪽 RFID 태그와, 이 태그와 겹쳐지는 다른쪽 RFID 태그로 이루어진 RFID 태그 어셈블리로서,

유전체 기판의 표면을 피복하는 판 형상의 금속으로 이루어진 안테나와,

상기 안테나에 실장하는 전자 부품과,

겹쳐친 상기 한쪽 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 일부를 피복하도록, 단부에 수용하는 상기 안테나를 구비한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 어셈블리.
13MHz대용 코일 형상 루프 안테나를 갖는 한쪽 RFID 태그와, 이 태그와 겹쳐지는 다른쪽 RFID 태그로 이루어진 RFID 태그 어셈블리로서,

유전체 기판의 표면을 피복하는 판 형상의 금속으로 이루어진 UHF대 안테나와,

상기 안테나에 실장하는 전자 부품과,

겹쳐진 상기 한쪽 RFID 태그의 코일 형상 루프 안테나 일부를 피복하도록, 단부에 수용하는 상기 안테나를 구비한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 어셈블리.