KR100789596B1 - Ｒｆｉｄ태그 설치 구조물, ｒｆｉｄ태그 설치 방법 및ｒｆｉｄ태그 통신 방법 - Google Patents

Ｒｆｉｄ태그 설치 구조물, ｒｆｉｄ태그 설치 방법 및ｒｆｉｄ태그 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극히 소형화할수 있는 실린더상의 안테나코일을 갖는 RFID태그를 도전성부재로 설치하는 것을 가능하게 하는 RFID태그의 설치구조물, 설치방법 및 그 통신방법을 제공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있다. 그리고, 그 구성은 실린더상의 안테나코일(2)을 가지며 전체가 봉상으로 형성된 RFID태그를, 그 축방향을 도전성부재(5)에 형성된 설치홈(7)의 저면(7a)인 설치면과 평행하고, 또한 상기 설치면에 대해 거의 접하도록 설치하는 구성인 것을 특징으로 한다.
RFID태그, 설치홈, 안테나코일, 봉상

Description

ＲＦＩＤ태그 설치 구조물, ＲＦＩＤ태그 설치 방법 및 ＲＦＩＤ태그 통신 방법{RFID Tag Installing Structure, RFID Tag Installing Method, and RFID Tag Communication Method}
본 발명은, 안테나 코일과 제어부를 갖는 RFID태그를 도전성부재에 마련하는 경우의 설치구조물 및 설치방법 및 통신방법에 관한 것이다.
본 출원은, 일본 출원일 2000년 7월 17일자 특허출원 제2000-215935호와 2000년 9월 5일자 특허출원 제2000-268241호의 외국특허출원의 외국우선권이익을 주장하는 것이다.
종래, 무선주파수식별표지(Radio Frequency IDentification TAG, 이하 'RFID태그')에는 전자유도형과 전자결합형이 있으며, 어느쪽도 전자파를 이용하고 읽기쓰기(read write)단말기 등과 비접촉(非接觸)하여 통신을 수행하도록 되어 있다.
RFID태그는 안테나코일과 제어부를 구비하고, 읽기쓰기단말기에서의 송신신호를 안테나코일이 수신하면, 제어부가 그것을 전력으로 하여 콘덴서에 축적함과 함께 그 전력을 이용하여 기억부에 기억되는 실별(Id)코드등의 정보를 다시 안테나코일에서 읽기쓰기단말기에 송신한다.
송수신방식으로는 진폭위상변조(ASK:Amplitude Shift Keying)방식과 주파수위상변조(FSK:Frequency Shift Keying)방식이 있으며, 전자는 전자파의 진폭편이변조에 의해 송수신을 수행하고, 후자는 전자파의 주파수변조에 의해 송수신을 수행한다.
일반적인 RFID태그를 안테나코일형식으로 분류하면 원형의 공심코일을 사용하는 원반상의 안테나코일과, 봉상의 페라이트코어에 에나멜선등의 절연피복동선을 권취한 실린더상의 안테나코일 등 2종류가 존재하며, 외형은 각각의 안테나코일의 형상에 대응하여 전자는 원반상으로 후자는 봉상으로 형성된다.
원반상의 안테나코일을 갖는 RFID태그는 원형코일의 면방향의 자속변화를 이용하여 통신을 수행하고, 실린더상의 안테나코일을 갖는 RFID태그는 축방향의 자속변화를 이용하여 통신을 수행한다.
그런데, 전자파는 교류변화하는 전계와 자속이 90도의 위상으로 전환하지만, 그 자계변화에 의한 교번자속이 철, 알루미늄, 동 등의 도전성부재와 교차하면, 상기 도전성부재내에 과전류가 발생하고, 그 과전류에 의해 교번자속을 부정하는 방향으로 자속이 발생한다.
그로 인해, 종래 RFID태그는, 가능한한 도전성부재로부터 멀리 떨어지도록 설치하는 것이 일반적이다.
따라서, RFID태그를 반드시 도전성부재에 근접하게 설치하지 않으면 안되는 경우에는, 전술한 원반상의 안테나 코일을 갖는 RFID태그를 사용하여, 반드시 RFID태그의 코일면과 도전성부재의 표면을 평행하게 배치하여, 그 사이에 비도전성 스 페이서(spacer)를 개재시켜 도전성부재로부터 멀리 떨어지게 하여 과전류의 발생을 억제하거나, 코일면과 도전성부재의 표면과의 사이에 높은 투자율을 갖는 페라이트코어나 아말포스 자성체시트를 개재시켜 도전성부재에 흐르는 자속을 그들 고투자율재료에 전하여 과전류의 발생을 억제한다.
이러한 방식에 의해, 도전성부재의 영향을 적게할 수 있으며, 어떤 방법에 있어서도 코일면에 수직인 방향, 즉, 원반상의 안테나 코일에 의해 자속분포가 넓어지는 방향으로 통신을 행할 수 있다.
한편, 실린더상의 안테나 코일을 갖는 RFID태그는, 원반상의 안태나코일을 갖는 RFID태그보다 현저하게 소형화할 수 있기때문에, 모든 용도로의 적응성에 우수하다.
종래 이 실린더상의 안테나 코일을 갖는 RFID태그를 도전성부재의 표면에 설치하는 것은 원리적으로 무리하다고 생각할 수 있기 때문에, 시험해보지 않았었다.
즉, 전술한 바와 같이, 이 실린더상의 안테나 코일을 갖는 RFID태그에 의해 자속은 안테나 코일의 축방향이며, 읽기쓰기단말기와 통신하는 경우에는 안테나 코일의 내부에 관통된 코어부재의 선단부방향으로부터 수행하는 것이 감도적으로 유리하다.
그래서, 이 RFID태그를 도전성부재의 표면에 설치하는 경우, 상식적으로는 통신하기 쉬운 것처럼, 축방향을 도전성부재의 표면으로부터 수직으로 세워서 설치하는 것으로 되지만, 그 때문에는 도전성부재의 표면에 수직한 설치공(설치구부(設置溝部): "설치홈")를 설치하여, 그 안에 수직으로 설치하는 방법이 실용적이다.
더구나, RFID태그를 그 길이에 맞도록 형성한 설치공내에 설치하여 읽기쓰기단말기와 통신하도록 하여도, 주위를 둘러싼 도전성부재의 영향을 받아서 통신할 수 없다는 문제가 있으며, 그로 인해 종래 도전성부재의 설치에는 원반상의 안테나코일을 갖는 RFID태그가 사용되고 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것이며, 그 목적은, 극히 소형화할 수 있는 실린더상 안테나코일을 구비한 RFID태그를 도전성부재에 설치하는 것을 가능하게 한 RFID태그의 설치구조물, 설치방법, 및 통신방법을 제공시키는 것이다.
본 발명자들은, 각종 연구결과 봉상으로 형성된 실린더상의 안테나코일을 갖는 RFID태그를, 그 길이방향(축방향)을 도전성부재의 설치면에 평행하게 거의 접하도록 설치하면 RFID태그를 개재한 설치면상의 공간에서의 자속을 이용하여 통신이 가능하다는 것을 찾아내어, 이 지식을 토대로 본 발명을 완성하는 것이다.
다시 말하면, 청구항 제1항에 기재된 본 발명에 관한 RFID태그 설치구조물은 안테나코일과 제어부를 구비한 RFID태그를 도전성부재로 설치하는 구조물에 있어서, 상기 도전성부재에는 표면을 개방한 설치홈이 형성되고, 상기 RFID태그는 실린더상의 안테나코일을 가지며 전체가 봉상으로 형성하여, ASK방식으로 통신을 수행하는 RFID태그로서 상기 RFID태그는, 그 축방향을 상기 설치홈의 저면에 의해 형성되는 설치면에 거의 접하도록 평행하게 설치되며, 그와 같이 설치되는 RFID태그의 표면측이 비도전성부재로 만들어진 보호체로 씌워지는 것을 특징으로 한다.
RFID태그는 실린더상의 안테나코일을 가지고 전체가 봉상으로 형성되며, 그 축방향을 도전성부재의 설치면과 평행하게 하고, 설치면에 거의 접하도록 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 실린더상의 안테나 코일의 선단부로부터 축방향으로 연장하는 자속의 일부가 도전성부재로 들어가서, 도전성부재에 형성하는 과전류에 대 응하여 전체 자속은 다소 감소하지만, 남은 자속의 일부는 RFID태그를 개재한 도전성부재의 설치면상의 공간을 루프상으로 통과하기 때문에, 그 자속을 이용하여 읽기쓰기단말기등과 통신할 수 있다.
그래서, 도전성부재에 대한 RFID태그의 설치허용면적이 아주 협소한 경우에도 지극히 소형화할 수 있는 실린더상 안테나코일을 갖는 RFID 태그라면 용이하게 설치할 수 있다.
RFID태그를 개재한 도전성부재의 설치면상의 공간에서의 자속을 이용하여 통신할 수 있기 때문에 조작성이 용이하다.
또한, 상기 설치구조물에 있어서, 도전성부재의 설치면에 표면을 개방한 설치홈이 형성되어, RFID태그가 그 축방향을 설치홈의 저면으로 이루어진 설치면과 평행하게 설치할 수 있다. 이와 같이 하면, RFID태그를 안정하게 도전성부재에 설치할 수 있음과 함께 RFID태그를 개재한 도전성부재의 설치면상의 공간에서의 자속을 이용하여 통신할 수 있다.
상기 무언가의 설치구조물에 있어서, RFID태그를 도전성부재의 설치면에 대해 10㎛ 내지 5mm의 이간거리를 가지고 설치할 수 있다. 이와 같이 하면, 도전성부재의 영향을 줄일 수 있기때문에 통신감도를 보다 높게할 수 있다.
또한, RFID태그를 도전성부재의 설치면에 대해 이간 거리 5mm이하로 설정하는 것으로, 도전성부재의 표면으로부터 RFID태그의 돌출량, 혹은 도전성부재의 설치홈의 깊이를 적게할 수 있다. 이에 따라, 도전성부재의 성능이나 강도를 유지할 수 있다.
삭제
삭제
또한, 상기 어느쪽의 설치구조물에 있어서, 설치홈에 설치하는 상태에 있어서 상기 RFID태그의 측면측 및/또는 설치면측을 도전성부재로 만들어진 보호부재로 보호할 수 있으며, 이와 같이 하면, 보다 안전하게 RFID태그를 보호할 수 있다.
상기 설치구조물에 있어서, 보호부재에 표면을 개방한 수납부가 형성되어, 그 수납부내에 RFID태그를 수납하는 것에 의해 RFID태그의 측면측 및 설치면측을 보호하는 경우에는 RFID태그가 보호부재에 의해 정확하게 위치결정되도록 설치된다.
또한, 상기 어느쪽 설치구조물에 있어서, 상기 도전성부재에 설치하는 RFID태그의 표면측을 비도전성부재로 만든 보호체로 씌울 수 있으며, 이와 같이 하면, RFID태그를 외부로부터의 응력이나 충격, 혹은 외부환경에 대해 유효하게 보호할 수 있다.
상기 어떤 설치구조물에 있어서, RFID태그는 ASK(진폭편이변조)방식으로 통 신을 수행하는 것을 사용할 수 있으며, 이러한 ASK방식의 RFID태그를 사용하면, FSK방식처럼 도전성부재의 영향으로 인한 주파수어그남에 의해 통신감도의 저하등을 발생하기 않기때문에, 본 발명과 같이 도전성부재에 접하여 설치하는 경우에 의해서는 그 영향을 적게하여 높은 통신감도와 안정성을 유지하여 통신할 수 있다.
또한, 청구항 제9항에 기재한 본 발명에 따른 RFID태그의 설치방법은, 안테나코일과 제어부를 갖는 RFID태그를 도전성부재에 설치하는 방법에 있어서, 실린더상의 안테나코일을 구비하여 전체가 봉상으로 형성된 RFID태그를 도전성부재로 만들어진 보호부재에 형성된 표면이 개방된 수납부에 수납함과 함께, 도전성부재에 표면이 개방된 설치홈을 형성하여, 수납부의 개방측을 표면으로 하여 보호부재를 설치홈에 설치하고, 그때 RFID태그의 축방향을 상기 설치홈의 저면과 평행하도록 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기 설치방법에 의하면, RFID태그를 먼저 보호부재에 수납하고, 그 보호부재를 도전성부재에 형성된 표면이 개방된 설치홈에 설치하도록 하기 때문에, 극히 작은 길이의 RFID태그를, 그것에 대응하는 작은 설치홈내에 용이하게 설치할 수 있다.
그로 인해, 설치에 요하는 시간을 단축함과 동시에 정확하게 위치결정한 상태로 RFID태그를 설치할 수 있다.
삭제
상기 통신방법에 의하면, 도전부재에 접하여 RFID태그를 설치한 상태에서 RFID태그를 개재한 도전성부재의 설치면상의 공간에서의 자속을 이용하여 통신할 수 있다.
또한, 청구항 11에 기재한 본 발명에 의한 RFID태그의 통신방법은, 안테나코일과, 제어부를 가지는 RFID태그를 도전성 부재에 설치하여 통신하는 방법에 있어서, 상기 도전성부재에 표면을 개방한 설치홈을 형성하고, 실린더상의 안테나코일을 가지고 전체가 봉상으로 형성되어, ASK방식으로 통신을 수행하는 상기 RFID태그를, 그 축방향을 상기 설치홈의 저면에 의해 형성된 설치면과 평향하게 하고, 또 그 설치면과 거의 접속하도록 설치하여, 상기 RFID태그는 상기 설치홈의 개방측의 공간에 의한 자속을 이용하여 통신을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기 통신방법에 의하면, 도전부재에 접하여 RFID태그를 설치한 상태에서 RFID태그를 개재한 도전성부재의 설치면상의 공간에 의한 자속을 이용하여 통신할 수 있다.
상기 통신방법에 의하면, 도전성부재에 설치되는 설치홈의 허용길이가 작은 경우에도, 그것에 소형화 가능한 실린더상의 안테나코일을 갖는 RFID태그를 설치하여 용이하게 통신할 수 있다.
또한, RFID태그가 도전성부재의 설치홈내에 매설되는 경우에는 RFID태그의 보전을 확보할 수 있다.
본 발명은, 상술의 필적한 구성과 작용을 구비하기 때문에, 봉상으로 형성된 실린더상의 안테나코일을 갖는 RFID태그를, 그 길이방향(축방향)을 도전성부재의 설치면에 평행하게 거의 접하도록 설치하여, RFID태그를 개재한 설치면상의 공간에 의한 자속을 이용하여 통신이 가능하다.
도 1(a)는 본 발명에 따른 RFID태그의 설치구조물의 일예로서, 도전성부재의 설치면에 표면을 개방하는 단명방형상의 설치홈이 설치되며, 설치홈에 비도전성부재인 유리용기로 이루어진 보호체로 덮어씌운 RFID태그를 설치하고, 다시 그 표면이 비도전성부재인 수지로 이루어진 보호체로 씌워진 모양을 나타내는 사시도이며, 도 1(b)는 도 1(a)의 단면도이다.
도 2는 RFID태그의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 3은 RFID태그의 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 RFID태그에 발생하는 자계의 형태를 나타내는 모식도이다.
도 5는 외부의 읽기쓰기단말기에 설치된 안테나로부터 발생한 자계가 도전성부재의 설치면에 설계된 표면을 개방한 설치홈에 도달하는 모양을 나타내는 모식도이다.
도 6은 도전성부재의 설치면에 설치된 표면을 개방한 설치홈에 매설한 RFID태그로부터 발생한 자계가 도전성부재의 외부로 전달하는 모양을 나타내는 모식도이다.
도 7(a)는 본 발명에 따른 RFID태그의 설치구조물의 다른예에 있어서, 도전 성부재의 설치면에 표면을 개방한 원호상의 설치홈이 설치되며, 설치홈에 비도전성부재인 유리용기로 이루어진 보호체로 씌워진 RFID태그를 설치하고, 다시 그 표면에 비도전성부재인 수지로 이루어진 보호체로 씌운 모양을 나타내는 사시도이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 단면도이다.
도 8(a)는 본 발명에 따른 RFID태그의 설치구조물의 다른 예에 있어서, 도전성부재의 설치면에 표면을 개방한 설치홈이 설치되며, 상기 설치홈에 설치한 RFID태그의 표면이 비도전성부재인 수지로 이루어진 보호체로 뒤덮인 형태를 도시한 단면도이고, 도 8(b)는 도 8(a)의 설치홈이 단면방형상에 형성된 구성을 도시한 평면도이고, 도 8(c)는 도 8(a)의 설치홈이 단면원형상으로 형성된 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 RFID태그의 축방향을 설치홈의 저면에 대해 경사지게 설치한 모양을 나타내는 단면도이다.
도 10(a)는 비도전부재인 수지로 이루어진 보호체로 씌운 RFID태그를 도전성부재의 설치면에 설치한 모양을 나타내는 사시도이고, 도 10(b)는 도 10(a)의 단면도이다.
도 11은 RFID태그의 측면 및 설치면측을 도전성부재로 만든 보호부재로 보호한 모양을 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11의 설치홈 및 보호부재가 단면원형상으로 형성된 모양을 나타내는 분해도이다.
도 13은 도 11으니 설치홈 및 보호부재가 단면방형상으로 형성된 모양을 나 타내는 분해도이다.
도 14는 RFID태그의 측면 및 설치면측을 도전성부재로 만들어서, 중앙에 직선성의 설치홈을 구비한 단면원형상의 보호부재로 보호한 모양을 나타내는 분해설명도이다.
도 15는 단면원형의 설치홈의 깊이를 변화시켜 통신거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은 단면원형의 설치홈의 지름을 변화시켜 통신거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도면에 의해 본 발명에 따른 RFID태그의 설치구조물, 설치방법, 및 통신방법의 일실시형태를 구체적으로 설명한다.
우선, 도 1 내지 도 6을 이용하여 본 발명에 따른 RFID태그의 설치구조물, 설치방법 및 통신방법의 제1실시형태에 대해서 설명한다. 또, 이하의 각 실시예에서 적합하게 채용된 RFID태그(1)는 전자결합방식, 전자도전방식의 RFID태그이며, 이하의 각 실시형태에서는, 전자유도방식의 RFID태그를 이용한 경우의 일실시형태에 대해 이하에 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타난 RFID태그는 실린더상의 안테나코일(2)과 제어부로 이루어진 반도체IC칩(4)과 프린트회로기판 등을 개재하지 않고 직접 연결하여 일체로 형성되며, 이것으로 RFID태그(1)의 소형화를 실현하고 있다.
단선권취로 실린더상에 형성된 안테나코일(2)의 내부에는 축방향(도 1(b)의 좌우방향)에 철심이나 페라이트 등의 원주상의 코어부재(3)가 삽입되어 있으며, 안테나코일(2), 코어부(3), 반도체IC칩(4)등이 일체로 형성되어 전체가 봉상으로 구성되어 있다.
반도체IC칩(4)은 IC(반도체집적회로)칩이나 LSI(반도체대규모집적화회로)칩등이 일체로 패키지화되어 구성되는 것이며, 반도체IC칩(4)의 내부에는, 도 3에 나타난 것과 같이, 제어부인 CPU(4a), 기억부인 메모리(4b), 송수신기(4c) 및 축전수단인 콘덴서(4d)가 설치되어 있다.
도 5에 나타난 외부의 읽기쓰기단말기의 안테나(9)에서 발신된 신호는, 송수신기(4c)를 통해 CPU(4a)에 전달시키고, 전력은 콘덴서(4d)에 축적된다. 또, 축적수단인 콘덴서(4d)가 없이, 외부의 읽기쓰기단말기로부터 연속적으로 반도체 IC칩 (4)에 전력이 공급되는 것도 좋다.
CPU(4a)는 중앙연산처리장치이며, 메모리(4b)에 격납된 프로그램이나 각종 데이터를 읽어내서, 필요한 연산이나 판단을 수행하고, 각종 제어를 행하는 것이다. 메모리(4b)에는 CPU(4a)가 동작하기 위한 각종 프로그램이나 RFID태그(1)가 설치된 도전성부재(5)를 포함하는 제품이나 제품 등에 관한 이력데이터나 롯트(lot)관리데이터 등의 각종정보를 기억시키고 있다.
본 실시형태의 RFID태그(1)는 무선주파가 1파의 진폭편이변조(ASK : amplitude shift keying)의 무선통신방법을 사용하여, 공진주파수대역도 넓고, 선지름도 수십미크론의 공심(空心) 혹은 코어부재(3)를 갖는 안테나 코일(2)에서 특수한 송수신회로를 삽입되는 소비전력이 상당히 적은 CMOS-IC를 사용하는 RFID태그(1)를 채용했다.
이 RFID태그(1)는 도전성부재가 가깝게 있어도 진폭편이변조(ASK)의 무선통신방식을 사용하여, FSK에 비해 공진주파수대역이 넓기때문에, 주파수가 벗어나도 수신전력은 저하되지 않으며, 무선통신도 대부분 영향을 받지 않는다는 것이 본 발명자가 실행한 실험결과에 의해 판명했다.
ASK의 무선통신방식에서 사용하는 주파수는 통신감도(통신거리)의 지점에서 50kHz~500kHz의 범위가 좋으며, 가장 바람직한 것은 100kHz~400kHz의 범위를 사용한다. 즉 본 발명의 실시형태에서는 125kHz의 ASK통신방식을 채용했다.
또한, 본 발명자가 수행한 실험결과에 의하면, 자계(H)는 좁은 극간에서도 회절 현상에 의해 좁은 극간으로부터 전달하는 것을 판명한 것이며, 물리적인 경미한 극간이 형성될 뿐으로 RFID태그(1)와 외부의 읽기쓰기단말기와의 사이에서 전력송전매체 및 정보통신매체인 교류자계를 상호 송수신할 수 있다는 것을 발견한 것이다.
RFID태그(1)의 통신이나 전력반송을 행할 때에 생기는 자계(H)에 의해 과전류를 발생하여 원래 자속을 감쇠하는 반대방향의 자속을 발생하고, 통신에 영향을 미치는 도전성부재로는 스테인레스판, 동판, 알루미늄판외에 철, 코발트, 니켈, 및 그 합금, 페라이트등의 강자성을 갖는 금속, 혹은 알루미늄, 동, 크롬 등의 상자성을 갖는 금속, 또는 도전성플라스틱 등이 적용가능한다.
도전성부재의 전기저항치가 적을수록 자계(H)의 변화에 의해 발생하는 과전류가 커지게된다. 따라서, 본 발명은 전기저항의 비교적 높은 철 또는 스테인레스 등의 철계합금으로 이루어진 도전성부재에 적용하는 것이 통신감도(통신거리)면에서 유리하다.
도 2에 나타난바와 같이, RFID태그(1)는 안테나코일의 지름방향의 외경(D2)에 대응한 외경(D1)을 갖는 비도전성재료인 유리재료로 만들어진 보호체인 유리용기(6)에 의해 봉지(封止; 봉해짐)하여 표면측을 포함하는 모든 둘레가 덮여 있다.
본실시형태에서 채용한 RFID태그의 유리용기(6)의 축방향의 길이(L1)은 7mm~15.7mm정도이며, 외경 D1은 2.12mm~4.12mm정도이다. 따라서, 도전성부재(5)의 설치홈(7)은 RFID태그(1)의 길이L1 및 외경 D1에 대응한 크기로 형성된다. 또한, RFID태그의 중량은 55mg ~ 400mg정도이다.
이하에 본 실시형태에서 채용하는 RFID태그(1)의 유리용기(6)의 축방향의 길이(L1), 외경(D1) 및 안테나코일(2)의 축방향의 길이(L2), 외경(D2 )의 예를 나타낸다.
표 1
타입 1 타입 2 타입 3
유리용기(6) 축방향의 길이 L1 12.00mm 13.18mm 15.90mm
외경D1 2.12mm 3.10mm 4.06mm
안테나코일(2) 축방향의 길이 L2 6.02mm 6.44mm 5.78mm
외경D2 1.45mm 1.64mm 1.63mm
안테나코일(2)의 일례로는, 예를 들면, 지름 30㎛정도의 동선이 단선권취로 지름 방향에 다중층으로 축방향에 실린더상으로 권취되어 있으며, 그 안테나코일(2)의 내부에 코어부재(3)가 있는 상태에서 인덕턴스는 9.5mH(주파수 125kHz)정도로, 안테나코일(2)에 공진용으로 별도 접속된 콘덴서의 정전용량은 170㎊(주파수 125kHz)정도이다.
도전성부재(5)의 표면(5a)측에는 표면을 개방한 단면방형상의 설치홈(7)이 설치되어 있으며, RFID태그(1)는 설치홈(7)에 삽입되어, 그 축방향(도 1(b)의 좌우방향)을 설치홈(7)의 설치면인 저면(7a)과 평행하게 하여 저면(7a)에 거의 접속하도록 하여 스페이서를 개재하지 않고 직접 설치된다.
설치홈(7)내에 매설된 RFID태그(1)의 유리용기(6)의 표면측을 포함하는 외주에는 비도전성부재로 만들어진 보호체인 수지(8)나 접착제등을 충진하여 고정한다. 또한, RFID태그(1)의 표면측을 씌운 비도전부재로서는 유리용기(6)나 수지(8)대신에 수지몰드나 프라스틱의 덮개나 캡등으로 씌운것보다도 좋다.
또한, 안테나코일(2)의 도전부재(5)의 설치홈(7)의 설치면인 저면(7a)측의 도전성의 외표면과, 이것에 대면하는 상기 저면(7a)과의 사이의 이간거리 G1은 안테나코일(2)의 권선의 전기적절연피막 한도(程度:정도)가 10㎛ 내지 5mm로 설정된다.
또한, 안테나코일(2)은 도전성부재(5)의 표면(5a)으로부터 돌출하여 구성하지 않지만, RFID태그(1)의 보전을 확보하기위해서는 표면(5a)로부터 돌출하지 않는 것이 바람직하다.
도 4는 자유로운 상태의 RFID태그(1)에서 발생한 자계(H)의 모양을 나타내 고, 도 5(a)~(c)는 외부의 읽기쓰기단말기에 설치된 안테나(9)로부터 발생하는 자계(H)가 도전성부재(5)에 설치된 설치홈(7)에 도달하는 모양을 나타낸다.
안테나(9)의 축방향(자속방향)과 RFID태그(1)의 안테나코일(2)의 축방향(자속방향)과는 일치하며, 도 5(a)는 축방향에서 본 도면, 도 5(b)의 설치홈(7) 근방에서의 확대도이다.
또한, 도 6(a)(b)는 도 1에 도시되도록 도전성부재(5)의 설치홈(7)의 내부에 매설된 RFID태그(1)로부터 발생한 자계(H)가 도전성부재(5)의 외부에 전송하는 모양을 나타내고, 도 6(a)는 축방향에서 본 도면, 도 6(b)는 축방향과 직교하는 정면방향에서 본 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, RFID태그(1)의 안테나코일(2)의 축방향의 단부와, 유리용기(6)의 축방향의 단부와는 상기 표(1)에 도시한 L1, L2의 길이차에 대응하는 위치관계이며, 도 1 나타난 설치홈(7)의 측면(7b)과 안테나코일(2)의 축방향의 단부와의 사이에 소정의 이간간격(離間間隔)이 형성되며, 이것에 의해 안테나코일(2)을 관통하는 자속을 형성하기 쉬우며, 자계(H)의 형성에 기여한다.
RFID태그(1)를 도전성부재(5)에 설치한 표면을 개방하는 설치홈(7)의 저면(7a)에 거의 밀착하여 직접 부착하여 설치해도 도 6에 도시된 것과 같이 도전성부재(5)의 표면측에 누설자속에 의한 자계 H가 발생하고 있다.
자계 (H)는 설치홈(7)의 개구부가 좁은 극간이어도 안테나코일(2)의 축방향의 길이(L2)를 보호하면 회절현상에 의해 극간을 통해 전송할 수 있으며, 이에 의 해, RFID태그(1)와 도시하지 않은 외부의 읽기쓰기단말기와의 사이에서 전력송전매체 및 정보통신매체인 교류자계를 상호 송수신할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 실린더상의 안테나코일(2)의 선단부로부터 축방향에 연장하는 자속의 일부가 도전성부재(5)로 들어가서, 도전성부재(5)에 형성하는 과전류에 대응하여 전체 자속은 다소 감소하지만, 남은 자속의 일부는 RFID태그(1)를 개재한 도전성부재(5)의 설치면상의 공간을 루프상으로 통과하기 때문에, 그 자속을 이용하여 외부의 읽기쓰기 단말기와 통신할 수 있다.
그리고, 도전성부재(5)에 대한 RFID태그(1)의 설치허용면적이 극히 좁은 경우에서도 극히 소형화할 수 있는 실린더상 안테나코일(2)을 가지는 RFID태그(1)에서 라면 용이하게 설치할 수 있다.
또한, RFID태그(1)를 통한 도전성부재(5)의 설치면상에서의 자속을 이용하여 통신할 수 있기 때문에 조작성이 좋다.
도 7에서는 도전성부재에 대해 형성하는 설치홈(7)을 간편한 방법으로 형성하는 일례를 나타낸다. 도 1의 설치홈(7)은 거의 직방체의 홈을 형성하기 때문에 미리 설치홈(7)을 상정(想定)하여 도전성부재(5)의 형상을 제조하지만, 또는 드릴 등으로 복수의 구멍을 연속적으로 나란하게 설치하여 설치홈(7)을 형성하는 것을 고려할 수 있다.
따라서, 기존의 도전성부재(5)에 뒤에 부착하여(後付) RFID태그(1)를 매설하고자 하는 경우에는 도 1에 도시한 설치홈(7)의 형성 공정이 번거로워지기 때문에 도 7에서는 원반상의 회전절삭칼을 구비한 프레이즈반(milling machine)이나 선반 등에 의해 도전성부재(5)를 절삭하여 원호상의 설치홈(7)을 천설(穿設: 뚫어서)하여, 이것에 RFID태그(1)를 삽입하여 RFID태그(1)를 설치홈(7)의 저면(7a)에 거의 밀착되도록 직접 부착하여 설치한 다음, 설치홈(7)내에 매설된 RFID태그(1)의 외주에 비도전성부재료에서 만들어진 보호체인 수지(8)나 접착제등을 충진하여 고정하고, 표면측을 포함하는 외주를 씌우는 것이다.
이에 의해, 기존 제품의 도전성부재(5)에 RFID태그(1)를 설치하는 경우에 설치홈(7)의 가공상 유리하다.
상기 구성에 의하면, 설치홈(7)의 깊이도 적게 되고, 도전성부재(5)의 성능이나 강도를 보호할 수 있다. 특히 도전성부재(5)가 얇은 물건에 대해 RFID태그(1)를 설치하는 경우에 유리하다.
따라서, 종래처럼 RFID태그(1)와 도전성부재(5)와의 사이에 공간을 확보하거나 비도전성부재로 이루어진 스페이서 등을 개재시키는 것을 배제하여 도전성부재 (5)에 형성하는 설치홈(7)을 남게할 수 있으며, 구성이 간단하여 별도, 스페이서로 서 비도전부재등을 이용할 필요가 없다.
도 8에서는, 유리용기(6)를 제거하여 안테나코일(2)과 반도체IC칩(4)을 그대로 설치홈(7)내에 매설하는 것이다. 안테나코일(2)의 전기적절연피막과, 반도체 IC칩(4)의 패키지에 의해 전기적 절연이 설비되어지면 유리용기(6)가 없어도 지장이 없으며, 이것에 의해 설치홈(7)의 스페이스를 다시 줄일 수 있으며, 도전성부재(5)의 성능이나 강도를 유지할 수 있다.
또, 도전성부재(5)에 형성된 표면을 개방한 설치홈(7)은, 도 8(b)에 도시된 것과 같이, 단면방형상이어도 좋으며, 도 8(c)에 도시된 것과 같이, 단면원형상이어도 좋다. 단면원형상의 설치홈(7)이면, 드릴 등으로 간단하게 형성할 수 있기 때문애 유리하다.
도 8(a)와 같은 단면원형의 설치홈(7)의 깊이와 통신거리의 변화 관계를 측정한 결과를 도 15에 도시한다.
사용하는 RFID태그는 스위스 츠키마트사제의 읽기가능(read only)형(형식UNIQUE)이다. 이것은 봉상의 코아에 동선을 권취한 실린터상 안테나코일을 유리용기에 봉입하는 것으로, 그 코어길이는 7.92mm, 코일 지름은 1.42mm이고, 유리용기의 지름은 2.12mm이다. 실험은 유리용기를 절단하여 코어선단부를 노출시킨 상태에서 처리한다.
측정방법은 철블럭에 지름12.45mm Φ의 구멍을 열어서 설치구부(7)로 하여, 그 구멍내에 상기 RFID태그를 수평으로 배치하여, 구멍의 상방에 리드장치를 배치하여 처리했다.
읽기장치는 Id시스템사제의 포켓리더(형식 rdr 100)를 사용하여, 그 안테나의 송수신면과 구명과의 거리를 통신거리로 하여 측정했다. 깊이의 조정은 얇은 철판을 원형으로 절단하는 플레이트를 구멍의 저부에 배치하고, 그 매수를 변화시키는 것으로 수행했다.
도 15에서 알수 있는 것과 같이, 깊이를 8mm로하면 통신거리는 0mm(즉, 리더장치의 송수신면을 구멍에 접촉한 장치)로, 그이상 구멍을 깊게하면 통신할 수 없다. 또, 구멍을 얕게하여 수행하면, 그것에 비례하여 통신거리는 길게되는 경향이 다.
그러나, 설치홈(7)을 여전히 남게하면, RFID태그가 홈외에 돌출하기 때문에 보호상 좋지않다. 그래서 구멍의 깊이의 최대는 원하는 통신거리를 얻을 수 있는 거리로부터 결정하여, 깊이의 최소는 RFID태그의 지름으로부터 결정하는 것이 좋다. 추천하는 구멍깊이의 범위는 RFID태그의 지름의 1.1배 ~ 3배정도이다.
다음, 구멍의 깊이를 3mm로하여, 그 지름과 통신거리의 관계를 측정하는 결과를 도 16에 도시한다. 측적에 사용하는 RFID태그, 리더장치, 측정방법등은 전술한 도 15의 경우와 같다.
도 16으로부터 알려진 바와 같이 구멍의 지름을 크게하면 통신 거리는 길게되는 경향이지만, 그 변화는 전혀 크지 않다. 따라서, 설치홈(7)을 단면원형으로 하는 경우, 그 지름은 사용하는 RFID태그의 길이보다도 약간 커지면 좋고, 실용적으로 말하면 구멍의 지름은 RFID태그의 길이의 0.1배 ~1.5배 정도로 하는 것이 좋다.
도 9는 RFID태그(1)의 축방향을 설치홈(7)의 저면(7a)에 대해서 경사지게 설치하는 것이 좋다. 이 구성에 의하면, 도전성부재(5)에 대한 설치투영면적이 전술의 각 실시형태의 경우보다도 더 작게할 수 있으며, 게다가 경사설치에 의해 형성되는 공간으로부터 자속이 설치홈(7)의 외부에 누설하는 것을 이용하여 외부의 읽기쓰기단말기와 통신할 수 있다.
도 10은 안테나코일(2), 코어부재(3) 및 반도체 IC칩(4)을 비도전성부재로 만드는 보호체로 이루어진 수지(8)에 의해 표면을 포함하는 둘레를 씌우서 몰드시 킨 RFID태그(1)가 그 축방향을 도전성부재(5)의 설치면으로 이루어진 표면(5a)와 평행하게 하고, 또 상기 표면(5a)에 당접하여 작은 나사(vis;10)등으로 고정된다.
또, 작은 나사(vis;10)대신 접착제등으로 고정하여도 좋으며, 안테나코일(2)이나 반도체 IC칩(4)을 그대로 도전성부재(5)의 표면(5a)에 고정해도 좋다.
본 실시형태의 경우도 안테나코일(2)의 도전성부재(5)측의 도전성의 외표면과, 이것에 대면하는 도전성부재(5)의 설치면으로된 표면(5a)과의 사이의 이간거리G1는 안테나코일(2)의 권선의 전기적절연피막 정도가 10㎛ 내지 5mm로 설정되어 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 각 실시형태와 같이 도전성부재(5)에 설치홈(7)을 형성할 필요가 없이, 도전성부재(5)의 성능이나 강도를 유지할 수 있다. 또, 안테나코일(2)이나 반도체IC칩(4)을 피복하는 케이스(case) 강도를 높이면, RFID태그(1)의 보전을 확보할 수 있다.
도 11 ~ 도 14는 RFID태그(1)의 측면 및 설치면측이 도전성부재로 만들어진 보호부재(11)에 의해 보호되는 일예를 나타내는 것이다. 도 12에 나타내는 보호부재(11)는 RFID태그(1)의 크기에 대응하는 원통현상의 측판(11a)과 원반상의 저판(11b)를 갖는 금속제의 보호부재(11)의 크기에 대응하는 단면원형상으로 구성되어 있다.
또한, 도 13에 도시된 보호부재(11)는 RFID태그(1)의 크기에 대응한 방형형상의 측판(11a)과 방형상(11b)을 가지고 구성되어, 도전성부재(5)에 형성된 표면의 개방된 설치홈(7)은 보호부재(11)의 크기에 대응하는 단면방형상으로 구성되어 있다. 보호부재(11)로는 철재나 황동재, 스텐레스재등의 각종 금속재료가 적용가능하다.
우선, RFID태그(1)가 보호부재(11)의 내용인 표면이 개방된 수납부에 수납되며, 비도전성재료로 만들어 얻은 보호체인 수지(8)나 접척제 등에 의해 표면을 포함하는 외주가 둘러싸여 고정되어 있다.
본 실시형태의 경우도 안테나코일(2)의 도전성부재(5)측의 도전성 외표면과, 이것에 대면하는 도전성부재인 보호부재(11)의 설치면인 저판(11b)과의 사이의 이간거리G1는 안테나코일(2) 권선의 전기적절연피막 정도가 10㎛ 내지 5mm로 설정되어 있다.
보호부재(11)의 측면부와 저면부, 혹은 도전성부재(5)의 설치홈(7)내에 접착제(12)가 도포된 상태에서 보호부재(11)의 수납부의 개방측을 표면으로 하여 보호부재(11)가 설치홈(7)내에 삽입되며, 접착제(12)에 의해 접합 고정되어 설치된다. 그때, RFID태그(1)의 축방향을 설치홈(7)의 저면(7a)과 평행 혹은 도 9에 도시된 것처럼 경사지도록 하여 설치한다.
또, 접착제(12)는 보호부재(11)가 도전성부재(5)의 설치홈(7)내의 적어도 어느 쪽의 일측부에 도포되어도 좋다.
본 실시형태에서는 보호부재(11)의 측판(11a)의 상면(11a1)과 보호체인 수지(8)의 상면과 도전성부재(5)의 표면(5a)이 거의 일치하도록 설정된 일예에 대 해서 도시하지만, 보호부재(11)의 측판(11a)의 상면(11a1)이 도전성부재(5)의 표면(5a)보다도 상방에 돌출하는 상태에서 고정해도 좋다.
RFID태그(1)의 안테나코일(2)의 코어부재(3)의 단부와 보호부재(11)의 측판(11a)의 내측면(11a2)과의 사이에 소정의 이간간격이 형성되어, 이것에 의해 안테나코일(2a)을 관통하는 자속이 형성되기 쉬우며 자계(H)의 형성에 기여한다.
자계(H)는 보호부재(11)의 개방된 상부에서 전달할 수 있으며, 이에 의해 RFID태그(1)와 도시되지 않은 외부의 읽기쓰기단말기와 사이에서 전력송전매체 및 정보통신매체인 교류자계를 상호 송수신하는 것이 가능하다.
상기 구성에 의하면, RFID태그가 보호부재(11)의 내부에 수납되어, 도전성부재(5)의 설치홈(7)의 내부에 보호부재(11)가 RFID태그(1)의 측면 및 설치면측을 덮어서 보호하는 상태로 도전성부재(5)에 고정된 것으로 RFID태그(1)의 보전을 확보할 수 있다.
또, RFID태그(1)는 도전성부재(5)의 설치홈(7)에 표면측이 개방되는 보호부재(11)에 수납된 상태에서 설치되기 때문에, RFID태그(1)를 개재한 도전성부재(5)의 설치면상의 공간에서의 자속을 이용하여 외부의 읽기쓰기단말기와의 사이에서 전력송전매체 및 정보통신매체인 교류자계를 감도 좋게 상호 송수신할 수 있다.
또, 보호부재(11)가 측판(11a)과 저판(11b)를 구비하여 기상(器狀)으로 구성되는 것으로 측판(11a)에 의해 RFID태그(1)의 측면측을 씌우고, 저판(11b)에 의해 RFID태그(1)의 설치면측을 씌우서 보강할 수 있다. 또, 보호부재(11)에 RFID태그(1)를 미리 고정할 때에 수지(8)를 측판(11a)와 저판(11b)으로 이루어진 기내(器內)에 충진하여 RFID태그(1)를 용이하게 고정할 수 있다.
또, RFID태그(1)를 수납하는 보호부재(11)의 수납부에 완충재를 설치하는 경우에는 외력에 의한 충격을 흡수하여 완화할 수 있으며, RFID태그(1)의 보전을 확보할 수 있다. 또 단열재를 설치하는 경우에는 RFID태그(1)의 온도를 안정화시킬 수 있으며, 공진주파수가 벗어나는 것을 방지하여 전력이나 신호의 주고받음을 안정화할 수 있다.
RFID태그(1)를 미리 보호부재(11)의 수납부에 수납하여 고정해두는 것으로, 도전성부재(5)에 대해 취부 및 RFID태그(1)의 위치 결합을 용이하게할 수 있다.
도 14는 도전성부재로 만들어진 원주상의 보호부재(11)의 표면측에 직선상의 수납부로 이루어진 홈(11c)가 형성되어 잇으며, 그 홈(11c)내에 RFID태그(1)의 축방향을 홈(11c)의 설치면과 평행하도록 또는 설치면에 대해 10㎛ 내지 5mm의 이간거리를 가지고 수납하여, 보호부재(11)에 의해 RFID태그(1)의 측면 및 설치면측을 보호하는 것이다.
그리고, 보호부재(11)의 측면부와 저면부, 혹은 도전성부재(5)의 설치홈(7)내에 접착제(12)가 도포된 상태에서, 보호부재(11)의 수납부의 개방측을 표면으로 하여 보호부재(11)가 설치홈(7)내에 삽입되어, 접착제(12)에 의해 접합고정되어 설치된다.
또, 도시되지 않지만, RFID태그(1)의 크기에 대응하는 다른 종류의 형상의 설치홈(7)내에 설치된 경우에도 좋고, RFID태그(1)의 크기에 대응하는 다른 종류의 형상의 보호부재(11)가 그 형상에 대응하는 설치홈(7)내에 삽입되어 고정되는 것이 어도 좋다.
또한, 설치홈(7)이나 보호부재(11)내에 매설된 RFID태그(1)의 외주에 비도전성부재료로 이루어진 스폰지나 유리섬유등의 완충재나 단열재를 충진하여 표면측을 수지(8)등으로 씌어도 좋다.

Claims (12)

  1. 안테나코일과 제어부를 갖는 RFID태그를 도전성부재에 설치하는 구조물에 있어서,
    상기 도전성부재에는 표면을 개방한 설치홈이 형성되며,
    상기 RFID태그는, 실린더상의 안테나코일을 구비하여 전체가 봉상으로 형성되며, ASK방식으로 통신을 수행하는 RFID태그로서, 상기 RFID태그는, 그 축방향을 상기 설치홈의 저면에 의해 형성된 설치면에 거의 접하도록 평행하게 설치되어, 그처럼 설치된 RFID태그의 표면측이 비도전성부재로 만들어진 보호체로 씌워지는 것을 특징으로 하는 RFID태그의 설치구조물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RFID태그는 상기 도전성부재의 설치면에 대해 10㎛ 내지 5㎜의 이간거리를 가지고 설치하는 것을 특징으로 하는 RFID태그의 설치구조물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설치홈에 설치하는 상태에서 상기 RFID태그의 측면측 및/또는 설치면측이 도전성재료로 만들어진 보호부재로 보호되는 것을 특징으로 하는 RFID태그의 설치구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호부재에 표면을 개방하는 수납부가 형성되어, 상기 수납부내에 상기 RFID태그를 수납하는 것으로 상기 RFID태그의 측면측 및 설치면측을 보호하는 것을 특징으로 하는 RFID태그의 설치구조물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 안테나코일과 제어부를 갖는 RFID태그 도전성부재에 설치하는 방법에 있어서,
    실린더상의 안테나코일을 가지고 전체가 봉상으로 형성된 RFID태그를 도전성부재로 만들어진 보호부재에 형성된 표면의 개방된 수납부에 수납함과 함께 상기 도전성부재에 표면의 개방된 설치홈을 형성하여, 상기 수납부의 개방측을 표면으로하여 상기 보호부재를 상기 설치홈에 설치하고, 상기 RFID태그의 축방향을 상기 설치홈의 저면과 평행하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 RFID태그의 설치방법.
  10. 삭제
  11. 안테나코일과 제어부를 갖는 RFID태그를 도전성부재에 설치하여 통신하는 방법에 있어서,
    상기 도전성부재의 표면을 개방하는 설치홈을 형성하고, 실린더상의 안테나코일을 가지고 전체가 봉상으로 형성되어 ASK방식으로 통신을 수행하는 상기 RFID태그를, 그 축방향을 상기 설치홈의 저면으로 형성된 설치면과 평행하게 하고, 상기 설치면에 거의 접하도록 설치하며, 상기 RFID태그는 상기 설치홈상의 개방측의 공간에 대한 자속을 이용하여 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 RFID태그의 통신방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 ASK방식으로 통신을 수행할 때에 사용하는 주파수는 50kHz 내지 500kHz의 범위인 것을 특징으로 하는 RFID태그의 설치구조물.
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