KR100732155B1 - Ｉｃ태그 및 ｉｃ태그 장착구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 방사용 제1금속 플레이트 및 방사용 제2금속 플레이트는 유전체의 일면 및 타면에 각각 밀착된다. 상기 제1금속플레이트의 외연은 유전체가 개재된 상태에서 제2금속플레이트의 외연과 실질적으로 대칭한다. 상기 제2금속플레이트에 형성된 홀의 내측에 배치되는 임피던스 매칭용 금속플레이트는 상기 홀의 내벽과 함께 형성된 슬릿을 구비하며, 상기 유전체에 고정된다. 상기 매칭용 금속플레이트는 유전체를 관통하는 관통홀을 통해 제1금속플레이트에 전기적으로 접속된다. IC칩은 제2금속플레이트와 매칭용 금속플레이트를 연결하도록 표면실장된다.
IC태그, IC칩, 방사금속플레이트, 매칭금속플레이트, 유전체, 장착구조, 표면실장

Description

ＩＣ태그 및 ＩＣ태그 장착구조{IC TAG AND IC TAG ATTACHMENT STRUCTURE}
도1a 및 도1b는 각각 본 발명의 제1실시예의 IC태그를 나타낸 평면도 및 정면도.
도2는 IC태그를 나타낸 저면도.
도3은 IC태그의 주요부를 나타낸 평면도.
도4a는 도3의 ⅣA-ⅣA에 따른 단면도.
도4b는 도3의 ⅣB-IVB에 따른 단면도.
도5는 IC태그의 매칭을 위한 조절 파라미터를 나타낸 평면도.
도6은 자유공간에 위치된 IC태그의 종단면도.
도7은 금속에 위치된 IC태그의 종단면도.
도8은 유전체재료에 위치된 IC태그의 종단면도.
도9는 자유공간에서 종래 기술의 IC태크에 대한 전계를 나타낸 분포도.
도10은 자유공간에 위치된 제1실시예의 IC태그에 대한 전계를 나타낸 분포도.
도11은 금속에 자유로이 위치된 제1실시예의 IC태그에 대한 전계를 나타낸 분포도.
도12는 IC태그의 지향성을 측정한 결과를 나타낸 도면.
도13a 및 도13b는 각각 본 발명의 제2실시예의 IC태그를 나타낸 평면도 및 정면도.
도13c 및 도13d는 각각 본 발명의 제2실시예의 IC태그를 나타낸 평면도 및 정면도.
도14 및 도15는 본 발명의 다른 IC태그를 나타낸 평면도.
도16a 및 도16b는 각각 본 발명의 또 다른 IC태그를 나타낸 평면도 및 정면도.
도17은 본 발명의 IC태그의 장착구조를 나타낸 단면도.
도18은 RFID의 개략도.
도19는 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 구성도.
도20a 및 도20b는 각각 패치 안테나를 나타낸 평면도 및 단면도.
도21은 다이폴 안테나의 지향성을 나타낸 정면도.
도22는 패치 안테나의 지향성을 나타낸 정면도.
도23은 금속에서 다이폴 안테나로부터의 전파 방사를 나타낸 정면도.
도24는 금속에서 패치 안테나로부터의 전파 방사를 나타낸 정면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: IC태그 10: 유전체
11: 제1방사 금속플레이트 12: 제2방사 금속플레이트
13: 홀 14: 매칭금속플레이트
15: 관통홀 20: IC칩
40, 50: 매칭금속플레이트 S: 슬릿
본 발명은 전파식별(RFID: Radio Frequency IDentification)에 사용되고, 무선통신에서 마이크로파대를 사용하는 IC태그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IC태그의 장착부위에 관계없이 안정적인 데이터를 제공할 수 있는 시스템을 구성하기 위한 기술에 관한 것이다. 예를 들면 상기 시스템은 유전체 재료 또는 금속에 설치된다.
RFID는 IC태그라 불리는 매체에 기억된 사람 또는 내용의 개별정보를 무선통신에 의하여 읽기/쓰기(구체적으로, 검색, 등록, 삭제 또는 업데이트)를 실행하는 자동인식시스템이다. 도18은 이러한 시스템의 예시를 개략적으로 나타낸 도면이다.
RFID를 제공하기 위해서는 두 개의 장치가 필요하다. 하나는 리더/라이터(100)이고, 다른 하나는 IC태그(120)이다. 상기 리더/라이터(100)는 IC태그(120)의 IC칩(121)에 제공된 메모리(121a)에 정보를 기록하거나, 그 메모리(121a)에 기록된 정보를 읽어낸다. 상기 IC태그(120)는, 내장배터리를 구비하지 않은 수동식 IC태그일 경우, 반송파의 일부를 정류함으로써 그의 동작에 필요한 전원을 얻는다. 그러 므로 상기 IC태그(120)는 리더/라이터(100)와 교신가능하고, 상기 메모리(121a)에 데이터를 기록하며, 송출용 데이터를 변조한다.
상기 리더/라이터(100)와 IC태그(120) 사이의 교신거리를 길게 유지하기 위하여 상기 IC태그(120)에 안테나(122)가 결합된다. 마이크로파대(예를 들면 960MHz대 및 2.45GHz대)을 사용하는 IC태그(120)에는 일반적으로 다이폴(dipole) 안테나 및 패치(patch) 안테나가 사용된다.
도19는 다이폴 안테나(219)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 다이폴 안테나(219)는 두 개의 선형금속(130, 131)을 갖는 단순한 구조를 갖기 때문에 인쇄에 의하여 용이하게 제조될 수 있다. 상기 다이폴 안테나(219)는 IC태그에 대하여 저가의 안테나로서 광범위하게 사용된다.
도20a 및 도20b는 패치 안테나(220)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 패치 안테나(220)는 두 개의 금속플레이트(예를 들면 접지 금속플레이트(140) 및 패치 금속플레이트(141))가 그들 사이에 유전체(142)를 갖고 서로 평행하게 배치되는 구조를 갖는다.
안테나의 성능을 나타내는 지표로서는 지향성이 이용된다. 상기 지향성은 안테나의 방향이 교신영역(또는 인식영역)을 커버할 수 있고, 얼마나 많은 전력을 안테나가 제공할 수 있는 지를 나타낸다. 도21 및 도22는 다이폴 안테나(219) 및 패치 안테나(220)의 지향성을 각각 개략적으로 나타낸 도면이다. 도21 및 도22에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 도21에서 상기 다이폴 안테나(219)는 그의 상부측 및 하부측에 전파를 방사할 수 있지만, 도22의 패치 안테나(220)는 주로 그의 상부측(패치 금속플레이트(141)측)으로 전파를 방사할 수 있다. 상기 리더/라이터(100)의 인식영역의 관점에서, 상기 다이폴 안테나(219)는 패치 안테나(220)보다 넓은 각도에서 인식할 수 있다. 다시 말해서, 다이폴 안테나(219)를 갖는 IC태그와 패치 안테나(220)를 갖는 IC태그가 임의 방향으로 배치될 경우, 다이폴 안테나(219)를 갖는 IC태그가 보다 쉽게 인식할 수 있다.
많은 경우에서 IC태그는 대상물에 장착되어 사용된다. 이러한 대상물은 예를 들면 페트병과 같은 유전체재료 또는 금속컨테이너와 같은 금속 대상물이다. 상기 대상물, 구체적으로 금속 대상물은 안테나의 성능을 저하시키는 경향이 있다. 이하 상기 다이폴 안테나(219)와 패치 안테나(220)의 기능을 설명한다.
도23에 나타낸 바와 같이, 다이폴 안테나(219)가 금속(132) 가까이에 위치될 경우, 금속(132)으로 진행하는 입사파(135)와 상기 금속(132)에 의하여 반사되는 반사파(136)가 발생된다. 상기 금속(132)의 가장자리에서, 상기 금속(132)에서의 전계가 제로인 경계조건 때문에, 상기 입사파(135)는 반사파(136)에 대하여 역상의 관계가 된다. 따라서 상기 다이폴 안테나(219) 및 금속(132)는 서로 매우 근접하게 위치될 경우, 상기 다이폴 안테나(219)로부터 도23의 상부측으로 진행하는 전달파(137)는 반사파(136)에 대하여 거의 역상으로 된다. 따라서 상기 전달파(137) 및 반사파(136)는 서로 상쇄되고, 이에 따라 전파는 다이폴 안테나(219)로부터 상측으로 방사되지 않는다. 다시 말해서 상기 다이폴 안테나(219)는 금속(132) 가까이에 위치될 경우 기능하지 못한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 일본 특허공개 제2004-164055호에서는 안테 나와 금속 사이의 간격을 λ/4 ± λ/8 범위 내로 유지하기 위하여 이들 사이에 스페이서를 삽입한 구성을 제안하고 있다. 여기에서 값λ는 안테나로부터 전파의 파장이다. 상기 간격을 λ/4 로 유지함으로써, 금속에 의하여 반사된 반사파는 안테나에 위치에서 안테나로부터의 전파의 상과 동일한 상으로 된다. 그러나 UHF(960MHz) 주파수대에 대해서 이러한 스페이서를 갖는 안테나는 λ/4 = 8cm이기 때문에 실용적이지 못하다.
이에 대하여 패치 안테나(220)는 도24에 나타낸 바와 같이 접지(즉 접지 금속플레이트(140))를 구비하기 때문에, 상기 금속플레이트(140)와 금속(143)이 서로 접촉되는 경우라도 상기 패치 안테나(220)의 방사성능은 거의 변화하지 않는다.
전술한 바와 같이, 금속 가까이에 위치되는 경우에서는 패치 안테나(220)가 다이폴 안테나(219)에 비하여 우수하다.
이하 IC칩과 안테나 간의 결합을 설명한다. 안테나로부터 전파의 방사에서의 상기한 설명은 IC칩과 안테나 간의 임피던스 매칭이 올바르게 이루어진 것을 가정하에서 설명한 것이다. 대부분의 일반적인 무선통신기에서는, 송수신장치와 안테나의 입출력포트 사이의 임피던스는 예를 들면 50Ω으로 결정되어 있다. 이에 대하여 IC칩은 저가로 제조되어야 하기 때문에, IC태그용 IC칩은 매칭회로를 구비하지 않는다. 따라서 IC칩과의 매칭을 이루기 위하여 IC태그에 대한 안테나의 임피던스를 조절할 필요가 있다. 구체적으로 IC칩의 임피던스가 (R - jX)[Ω]인 경우, 상기 안테나의 임피던스는 IC칩의 임피던스의 공액복소수(complex conjugate)인 (R + jX)[Ω]로 되어야만 한다.
RFID에 사용되는 IC태그의 안테나는 (1) 자유공간에서 넓은 지향성을 가져야 하고, (2) 금속 가까이에서 기능할 수 있어야 하고(이는 유전체 재료 가까이에서 기능하는 것을 기본적으로 확보함), (3) IC 칩과 매칭하는 임피던스를 이루어야 하며, (4) 박형으로 이루어지는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 자유공간에서 넓은 지향성을 구비함과 동시에, 금속 및 유전체 재료 가까이에서 기능할 수 있고, 안테나와 IC 칩의 매칭 임피던스를 이를 수 있으며, 박형화가 가능한 IC태그 및 IC태그의 장착구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 IC태그는 다음과 같이 제공된다. 플레이트 형태를 갖는 유전체를 포함한다. 상기 유전체의 일면에 고정되어 방사하는 제1방사 금속플레이트를 포함한다. 상기 제1방사 금속플레이트와 함께 안테나를 구성하기 위하여 상기 유전체의 타면에 고정되어 방사하고, 상기 유전체가 개재된 상태에서 상기 제1방사 금속플레이트의 외연과 실질적으로 대칭하는 외연을 가지며, 홀을 구비하는 제2방사 금속플레이트를 포함한다. 상기 홀 내의 유전체에 고정되고, 상기 홀의 내면과 함께 슬릿을 형성하며, 상기 유전체를 관통하는 관통홀을 통해 상기 제1방사 금속플레이트와 전기적으로 접속되는 매칭용 매칭금속플레 이트를 포함한다. 또한 상기 유전체의 타면에서 상기 제2방사 금속플레이트와 상기 매칭금속플레이트를 접속하도록 표면 실장되는 IC칩을 포함한다.
또한 본 발명의 다른 관점에서, 상기 제2방사 금속플레이트는 유전체의 면들과 평행한 방향으로의 편차량이 λ/30 이내가 되도록 상기 유전체의 타면에 고정될 수 있다.
본 발명의 IC태그는 자유공간에서 넓은 지향성을 갖는다. 보다 구체적으로 패치 안테나 주위의 전계는 패치 금속플레이트와 접지 금속플레이트 사이에서 발생된다(도9 및 도10 참조). 상기 접지 금속플레이트의 사이즈가 패치 금속플레이트의 사이즈보다 클 경우(도9 참조), 전계는 접지 금속플레이트로부터 패치 금속플레이트로의 방향을 따라 방사된다. 그러나 본 발명의 경우에서와 같이 상기 두 플레이트가 실질적으로 동일 사이즈를 가지며, 서로 중첩되면(도10 참조), 전계는 도9에 나타낸 패치 안테나에 의하여 방사되는 전계보다 넓게 방사된다.
또한 본 발명의 IC태그는 제1 및 제2방사 금속플레이트가 패치 안테나로서 기능하기 때문에(도11 참조), 금속 부근에서도 기능한다. IC태그가 유전체 재료 부근에서 기능하는 것은 말할 나위 없다.
또한 본 발명의 IC태그에서, IC칩은 표면실장되고, 매칭 금속플레이트를 통해 제1방사 금속플레이트와 연결된다. 따라서 IC칩과 안테나 간의 임피던스 매칭은 달성될 수 있다.
또한 본 발명의 IC태그의 두께는 유전체, 제1방사 금속플레이트, 제2방사 금속플레이트(또는 매칭 금속플레이트) 및 IC칩의 두께의 합이다. 따라서 상기 IC태 그는 일본 특허공개 제2004-164055호의 종래 IC태그보다 박형으로 이루어질 수 있다.
그러므로 본 발명의 IC태그에서의 안테나는 자유공간에서 넓은 지향성을 가지며, 금속 또는 유전체 재료 부근에서 기능할 수 있고, IC칩과 임피던스 매칭을 이룰 수 있으며, 박형으로 이루어질 수 있다.
또한 제1방사 금속플레이트의 외연과 제2방사 금속플레이트 사이의 편차량이 λ/30 이내일 경우, 제1방사 금속플레이트와 제2방사 금속플레이트의 위치 간의 전파의 이득차는 3dB 내로 이루어질 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
(제1실시예)
이하 도1a 내지 도4b를 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다. 도1a, 도1b 및 도2에 나타낸 바와 같이, 제1실시예의 IC태그(1)는 정사각형이고 평면으로 이루어진 플레이트 형태의 유전체(10)를 포함한다. 평면정사각형 형태를 갖는 유전체(10)의 하면에는 제1방사용 금속플레이트(11)가 고정된다.
상기 유전체(10)의 상면에는 그 유전체(10)를 통해(유전체가 개재된 상태에서) 상기 제1금속플레이트(11)의 외연과 거의 또는 실질적으로 대칭되게(또는 중첩되게) 향하는 외연(또는 주연)을 갖는 제2금속플레이트(12)가 고정된다. 따라서 상기 제2금속플레이트(12)의 외연에 의하여 둘러싸이는 영역은 제1금속플레이트(11)의 외연에 의하여 둘러싸이는 영역이 갖는 사이즈와 거의(또는 실질적으로) 동일 사이즈를 갖는다. 상기 제2금속플레이트(12)는 사각형(직사각형) 형태의 홀(13)을 구비한다. 상기 금속플레이트(11, 12)는 공동으로 안테나를 구성한다.
상기 홀(13)에서 임피던스 매칭을 위한 금속플레이트(14)가 유전체(10)에 고정된다. 도3, 도4a, 도4b에 나타낸 바와 같이, 상기 금속플레이트(14)는 사각평면형태로 이루어지며, 선형으로 연장된다. 상기 홀(13)의 내면과 금속플레이트(14)의 외연 사이에는 슬릿(S)이 형성된다. 상기 금속플레이트(14) 주위의 슬릿(S)은 일정한 폭을 가지며, 금속플레이트(14)를 제2금속플레이트(12)로부터 절연시킨다. 여기에서 상기 금속플레이트(14)의 사이즈는 제2금속플레이트(12)의 사이즈보다 작다. 도1a 및 도1b에 나타낸 바와 같이, 상기 금속플레이트(14)는 제2금속플레이트(12)의 정사각면의 중심으로부터 벗어난 위치에 위치(형성)된다.
상기 유전체(10), 제1금속플레이트(11), 제2금속플레이트(12), 및 금속플레이트(14)는 IC태그(1)용 기판을 구성한다. 상기 기판은 글라스에폭시 기판 및 세라믹 기판과 같은 유전체 기판의 양면에 구리막과 같은 도전성재료(구체적으로 금속플레이트)를 패터닝함으로써 구성되는 양면인쇄배선기판이다. 그러므로 상기 제1금속플레이트(11), 상기 제2금속플레이트(12), 및 금속플레이트(14)는 동일재료, 동일두께로 이루어지고, 유전체(10)와 밀착된다.
도3, 도4a 및 도4b에 나타낸 바와 같이, 금속플레이트(14)의 하단부의 유전체(10)에는 도3과 같이 관통홀(15)이 형성된다. 상기 관통홀(15)의 내면에는 코팅필름(16)이 형성된다. 상기 금속플레이트(14)와 제1금속플레이트(11)는 관통홀(15)의 코팅필름(16)을 통해 서로 전기적으로 접속된다. 그러므로 상기 금속플레이트(14)는 유전체(10)를 관통하는 관통홀(15)을 통해 제1금속플레이트(11)와 전기적으로 접속된다.
상기 제2금속플레이트(12)와 금속플레이트(14)가 위치되는 상기 유전체(10)의 상면 위에는 IC칩(20)이 위치된다. 상기 IC칩(20)은 도1a에서 금속플레이트(14)의 상단부(즉, 금속플레이트(14) 내의 관통홀(15)에 대향하는 단부)와 제2금속플레이트(12)를 연결하도록 표면실장된다. 구체적으로 상기 IC칩(20)은 두 개의 접속단자(20a, 20b)를 포함한다. 상기 하나의 접속단자(20a)는 솔더링에 의하여 제2금속플레이트(12)와 접속되고, 다른 하나의 접속단자(20b)는 솔러딩에 의하여 금속플레이트(14)와 접속된다.
안테나와 IC칩(20) 간의 임피던스 매칭을 이루도록 조절되는 파라미터를 도5를 참조하여 설명한다. 도5에 나타낸 바와 같이, 조절되는 파라미터는 금속플레이트(14)의 폭(W1), 슬릿(S)의 폭(W2), 좌우방향을 따라 제2금속플레이트(12)의 좌측 외연과 금속플레이트(14)의 좌측 외연 사이의 거리(L1), 금속플레이트(14)의 길이(L2), 및 상하방향을 따라 제2금속플레이트(12)의 하부 외연과 금속플레이트(14)의 하부 외연 사이의 오프셋 거리(L3)이다. 이러한 파라미터들을 조절함으로써, 상기 임피던스 매칭은 달성될 수 있다.
특히 도5에서 상기 매칭은 금속플레이트(14)가 선형으로 연장하는 형태를 갖기 때문에 금속플레이트(14)의 길이(L2)를 조절함으로써 용이하게 이루어질 수 있다.
이하 IC태그(1)의 사용상태(또는 설치)를 설명한다.
도6은 IC태그(1)를 자유공간에 배치한 경우를 나타낸 것이다. 도7은 IC태그(1)가 금속(30)에 위치되는 배치 또는 장착구조를 나타낸 것이다. 도7에서, 금속플레이트(14)가 위치되는 타면에 대향하는 유전체(10)의 일면은 금속(30)을 향하고, 제1금속플레이트(11)는 금속(30)과 밀착된다.
도8은 IC태그(1)가 유전체 재료(31)에 위치된 배치 또는 장착구조를 나타낸 것이다. 이 경우, 금속플레이트(14)가 위치되는 타면에 대향하는 유전체(10)의 일면은 유전체 재료(31)를 향하고, 제1금속플레이트(11)는 유전체 재료(31)와 밀착된다.
이하 IC태그(1)의 특징 및 작용효과를 설명한다.
(1) IC태그(1)는 자유공간에서 지향성을 갖는다.
도10에 나타낸 바와 같이, IC태그(1)는 도9에 나타낸 종래 기술의 패치 안테나(220)를 구비한 IC태그에 비하여 자유공간에서 넓은 지향성을 갖는다. 상기 패치안테나(220)의 주위의 전계는 패치 금속플레이트(141)와 접지 금속플레이트(140) 사이에서 발생된다. 여기에서 상기 접지 금속플레이트(140)의 사이즈는 패치 금속플레이트(141)의 사이즈보다 크기 때문에, 결국 전파는 상측으로, 즉 도9에 나타낸 바와 같이 접지 금속플레이트(140)로부터 패치 금속플레이트(141)로의 방향을 따라 방사된다.
이에 반하여, 도10에 나타낸 바와 같이, IC태그(1)의 안테나는 유전체(10)에 대하여 대칭하는 전계를 발생시킨다. 따라서 IC태그(1)는 종래 기술의 패치 안테나(220)보다 넓은 영역으로 전파를 방사시킨다.
(2) IC태그(1)는 금속(30)상에서도 기능한다.
IC태그(1)가 금속(30)에 위치되는 경우, 전계는 도11에 나타낸 바와 같이 발생된다. 이 경우 IC태그(1)의 안테나는 패치 안테나로서 기능한다. 따라서 IC태그(1)의 안테나는 금속(30) 상에서 기능한다. 유사하게 IC태그(1)의 안테나는 도8에 나타낸 바와 같이 IC태그(1)가 유전체 재료(31)에 위치되는 경우에도 기능한다.
그러므로 상기 IC태그(1)는 금속(30) 또는 유전체 재료(31)와 밀착되는 제1금속을 갖는 금속(30) 또는 유전체 재료(31)에 위치됨으로써 보다 작은 공간에 설치될 수 있다.
(3) 안테나와 IC칩(20)의 임피던스는 매칭된다.
IC태그(1)에서, IC칩(20)은 표면실장되고, IC칩(20) 및 안테나는 금속플레이트(14)에 의하여 서로 연결된다. 따라서 상기 안테나와 IC칩(20)의 임피던스를 매칭할 수 있다.
(4) IC태그(1)는 소형화 및 박형으로 이루어질 수 있다.
도4b에 나타낸 바와 같이, IC태그(1)의 두께는 유전체(10)의 두께(t1), 제1금속플레이트(11)의 두께(t2), 제2금속플레이트(12)의 두께(또는 금속플레이트(14)의 두께)(t3), 및 IC칩(20)의 두께(t4)의 합(t1 + t2 + t3 + t4)과 같다. 따라서 일본 특허공개 제2002-164055호에서 사용되는 공간이 없기 때문에 IC태그(1)는 박형으로 설계될 수 있고, 따라서 RFID 태그에 최적의 형태로 이루어진다.
그러므로 IC태그(1)는 자유공간에서 넓은 지향성을 구비하고, 금속 또는 유전체 재료 가까이에서도 기능하며, IC칩과의 임피던스 매칭을 이룰 수 있다. 또한 IC태그(1)는 박형으로 이루어질 수 있다.
또한 IC태그(1)에서, 제1금속플레이트(11), 제2금속플레이트(12) 및 금속플레이트(14)는 동일재료로 이루어지고, 동일 두께를 가지며, 유전체(10)와 밀착된다. 또한 IC태그(1)는 인쇄회로기판(구체적으로 양면 인쇄배선기판)을 가공함으로써 구성된다.
또한 금속플레이트(14)의 사이즈는 제2금속플레이트(12)의 사이즈보다 작기 때문에, 방사효율의 저하는 방지될 수 있다.
이하 IC태그(1)에 대하여 이루어진 작동확인 결과를 설명한다.
작동확인을 위하여 사용되는 IC태그(1)는 안테나에서 제공받은 전파를 다이오드에 의하여 정류하여 DC전압을 얻는 소위 정류안테나(rectifying antenna)로 불린다. 수동방식 RFID는 정류안테나의 기능에 의하여 전원을 얻기 때문에 내장배터리 없이 동작한다.
도12는 자유공간 또는 금속에 놓이는 IC태그(1)의 지향성(출력전압값으로 표시)을 나타낸 것이다. 도12에서 실선(201)은 IC태그(1)가 자유공간에 위치될 경우 안테나의 지향성을 나타낸 것이다. 도12에서 점선(202)은 IC태그(1)가 금속상에 위치되는 경우 안테나의 지향성을 나타낸 것이다.
도12로부터 알 수 있듯이, 자유공간에서의 IC태그(1)는 거의 모든 방향으로부터 전파를 수신하고, 금속상의 IC태그(1)는 금속에 대향하는 방향(즉 도12의 상부방향)으로부터 주로 전파를 수신한다. 그러므로 IC태그(1)의 안테나는 자유공간 및 금속상의 모두에서 기능하는 것임을 알 수 있다.
(제2실시예)
제2실시예의 IC태그(1)는 도13a 및 도13b에 나타낸 바와 같이 제1금속플레이트(11) 및 제2금속플레이트(12)가 소정의 편차량(misalignment)ΔY 내에서 유전체(10)에 고정되는 점에서 제1실시예와 다르다. 이러한 소정의 편차량ΔY는 제1금속플레이트(11)의 외연과 제2금속플레이트(12)의 외연 사이에서 유전체(10)의 면을 따른 방향으로 측정된 λ/30이다. 여기에서 상기 값 λ는 유전체(10)내의 전파의 파장이다.
구체적으로 도13a 및 도13b에서, 상기 제2금속플레이트(12)의 외연은 제1금속플레이트(11)의 외연보다 λ/30내에서 편차량ΔY만큼 약간 작다. 반대로 상기 제2금속플레이트(12)의 외연은 제1금속플레이트(11)의 외연보다 λ/30내에서 편차량ΔY만큼 약간 크다.
도13c 및 도13d에서, 상기 제2금속플레이트(12)의 외연은 제1금속플레이트(11)의 외연과 동일 크기이고, 그 외연들의 편차량ΔY는 λ/30내로 이루어진다.
제2실시예에서, 제1금속플레이트(11)와 제2금속플레이트(12) 사이(즉, 도10에서 상부절반과 하부절반 사이)의 전파 이득차는 3dB이다. 다시 말해서, 하나의 이득은 다른 이득보다 대략 2배 높게 이루어질 수 있다(방사전력을 절반정도로 할 수 있다).
(다른 실시예들)
본 발명은 전술한 실시예들 및 도면에 나타낸 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않은 범위에서 다양한 방식으로 충족될 수 있다.
예를 들면, 매칭을 위한 금속플레이트(14)는 도14에 나타낸 바와 같이 벤딩된 L자형(벤딩형) 금속플레이트(40)로 이루어질 수 있다. 또한 금속플레이트(14)는 도15에서와 같이 곡선형 금속플레이트(50)로 이루어질 수 있다. 상기 곡선형 금속플레이트(50)는 L자형 금속플레이트(40)에 비하여 방사량을 감소시킬 수 있다.
또한 도16a 및 도16b에 나타낸 바와 같이, 사각형태의 제2금속플레이트(12)의 대각선 코너에 컷팅부(60a, 60b)(또는 61a, 61b)가 형성될 수 있다. 이러한 대각선 코너에 의하여 IC태그(1)는 원편파(circularly polarized wave)를 방사할 수 있다.
이하 IC태그 장착구조를 설명한다. 도7에 나타낸 바와 같이, IC태그(1)가 금속(30) 상에 장착될 경우, 제1금속플레이트(11)가 위치되는 유전체(10)의 일면은 금속(30)을 향하고, 제1금속플레이트(11)는 금속과 밀착된다. 한편 도17에 나타낸 바와 같이 태그(1)는 제2금속플레이트(12)와 금속플레이트(14)가 금속(71)을 향하도록 위치되는 유전체(10)의 일면을 갖고 위치된다. 이 경우 IC태그(1)는 제2금속플레이트(12)와 함께 금속(71)으로부터 이격되어 위치된다(즉, IC태그(1)는 제2금속플레이트(12)와 금속(71)의 일면 사이에 간격을 갖고 금속(71)에 위치된다). 구체적으로 유전체(10), 제2금속플레이트(12), 금속플레이트(14) 및 IC칩(20)은 플라스틱(70)으로 몰딩되어 제2금속플레이트(12)의 면과 플라스틱의 면(즉 제2금속플레이트(12) 위의 플라스틱(70)의 두께) 사이의 간격은 소정값(L10)으로 된다. 그러므로 IC태그(10)는 플라스틱(70)를 통한 몰딩에 의하여 금속(71)을 향하고 그 금속으로부터 이격되는 제2금속플레이트(12)를 갖고 금속(71)에 장착된다.
유사하게 IC태그(1)가 유전체 재료를 향하는 제2금속플레이트(12)를 갖고 유전체 재료에 장착될 경우, 상기 제2금속플레이트(12)는 유전체 재료로부터 소정 간격으로 이격되어 위치된다. 그러므로 금속(71) 또는 유전체 재료를 향하고 그로부터 이격되는 제2금속플레이트(12)를 갖고 IC태그(1)를 위치시킴으로써 임피던스 미스매칭(mismatching)에 의하여 발생되는 IC태그(1)의 성능저하는 억제될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 IC태그 및 IC태그의 장착구조는, 자유공간에서 넓은 지향성을 구비함과 동시에, 금속 및 유전체 재료 가까이에서 기능할 수 있고, 안테나와 IC 칩의 매칭 임피던스를 이를 수 있으며, 박형화가 가능한 효과가 있다.

Claims (22)

  1. IC태그에 있어서,
    플레이트 형태를 갖는 유전체;
    상기 유전체의 일면에 고정되어 방사하는 제1방사 금속플레이트;
    상기 제1방사 금속플레이트와 함께 안테나를 구성하기 위하여 상기 유전체의 타면에 고정되어 방사하고, 상기 유전체가 개재된 상태에서 상기 제1방사 금속플레이트의 외연과 대칭하는 외연을 가지며, 홀을 구비하는 제2방사 금속플레이트;
    상기 홀 내의 유전체에 고정되고, 상기 홀의 내면과 함께 슬릿을 형성하며, 상기 유전체를 관통하는 관통홀을 통해 상기 제1방사 금속플레이트와 전기적으로 접속되는 매칭용 매칭금속플레이트; 및
    상기 유전체의 타면에서 상기 제2방사 금속플레이트와 상기 매칭금속플레이트를 접속하도록 표면 실장되는 IC칩
    을 포함하는 IC태그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방사 금속플레이트 및 제2방사 금속플레이트는 동일 재료로 형성되고, 동일 두께를 가지며,
    상기 제1방사 금속플레이트, 상기 제2방사 금속플레이트, 및 상기 매칭금속플레이트는 상기 유전체에 밀착되는
    IC태그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 상기 제2방사 금속플레이트보다 작은
    IC태그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 선형으로 이루어지는
    IC태그.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 벤딩형으로 이루어지는
    IC태그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 곡선형으로 이루어지는
    IC태그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2방사 금속플레이트는 대각선 코너가 컷팅된 사각 평면형으로 이루어지는
    IC태그.
  8. 제1항에 있어서,
    금속 및 유전체 재료 중 어느 하나에 밀착된 상기 제1방사 금속플레이트를 갖고, 상기 제1방사 금속플레이트가 밀착된 금속 및 유전체 재료 중 하나에 장착되는
    IC태그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 IC태그는 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나에 장착되고,
    상기 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나는 상기 제2방사 금속플레이트에 이격되며 대향되는
    IC태그.
  10. 제1항에 따른 IC태그; 및
    상기 IC태그가 장착되는 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나
    를 포함하며,
    상기 IC태그의 제1방사 금속플레이트는 상기 금속 및 유전체 재료 중 하나에 밀착되는
    IC태그 장착구조.
  11. 제1항에 따른 IC태그; 및
    상기 IC태그가 장착되는 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나
    를 포함하며,
    상기 금속 및 유전체 재료 중 하나는 상기 제2방사 금속플레이트에 이격되며 대향되는
    IC태그 장착구조.
  12. IC태그에 있어서,
    플레이트 형태를 갖는 유전체;
    상기 유전체의 일면에 고정되어 방사하는 제1방사 금속플레이트;
    상기 제1방사 금속플레이트와 함께 안테나를 구성하기 위하여 상기 유전체의 타면에 고정되어 방사하며, 홀을 구비하는 제2방사 금속플레이트;
    상기 홀 내의 유전체에 고정되고, 상기 홀의 내면과 함께 슬릿을 형성하며, 상기 유전체를 관통하는 관통홀을 통해 상기 제1방사 금속플레이트와 전기적으로 접속되는 매칭용 매칭금속플레이트; 및
    상기 유전체의 타면에서 상기 제2방사 금속플레이트와 상기 매칭금속플레이트를 접속하도록 표면 실장되는 IC칩
    을 포함하며,
    상기 제1방사 금속플레이트와 제2방사 금속플레이트의 두 외연은 상기 유전체의 일면 및 타면과 평행한 방향으로 λ/30이하의 편차량을 갖고 상기 유전체가 개재된 상태에서 서로 향하며,
    상기 값λ은 유전체 내의 전파의 파장인
    IC태그.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1방사 금속플레이트 및 제2방사 금속플레이트는 동일 재료로 형성되고, 동일 두께를 가지며,
    상기 제1방사 금속플레이트, 상기 제2방사 금속플레이트, 및 상기 매칭금속플레이트는 상기 유전체에 밀착되는
    IC태그.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 상기 제2방사 금속플레이트보다 작은
    IC태그.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 선형으로 이루어지는
    IC태그.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 벤딩형으로 이루어지는
    IC태그.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 매칭금속플레이트는 곡선형으로 이루어지는
    IC태그.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제2방사 금속플레이트는 대각선 코너가 컷팅된 사각 평면형으로 이루어지는
    IC태그.
  19. 제12항에 있어서,
    금속 및 유전체 재료 중 어느 하나에 밀착된 상기 제1방사 금속플레이트를 갖고, 상기 제1방사 금속플레이트가 밀착된 금속 및 유전체 재료 중 하나에 장착되는
    IC태그.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 IC태그는 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나에 장착되고,
    상기 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나는 상기 제2방사 금속플레이트에 이격되며 대향되는
    IC태그.
  21. 제12항에 따른 IC태그; 및
    상기 IC태그가 장착되는 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나
    를 포함하며,
    상기 IC태그의 제1방사 금속플레이트는 상기 금속 및 유전체 재료 중 하나에 밀착되는
    IC태그 장착구조.
  22. 제12항에 따른 IC태그; 및
    상기 IC태그가 장착되는 금속 및 유전체 재료 중 어느 하나
    를 포함하며,
    상기 금속 및 유전체 재료 중 하나는 상기 제2방사 금속플레이트에 이격되며 대향되는
    IC태그 장착구조.
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