KR100944306B1

KR100944306B1 - Ｒｆｉｄ 태그의 제조방법

Info

Publication number: KR100944306B1
Application number: KR1020080036168A
Authority: KR
Inventors: 김호건; 고창모
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2010-02-24
Also published as: KR20090110587A

Abstract

본 발명은 RFID 태그의 제조 방법에 관한 것으로, 플립 칩 본딩(flip chip bonding)법으로 RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서, (a) 비전도성 시트에 전극을 부착하는 단계; (b) 상기 전극을 안테나 패턴으로 형성하는 단계; 및 (c) 상기 안테나에 칩을 본딩하는 단계;를 포함하고, 안테나 전극계면의 박리면적은 상기 (c)단계에서 상기 칩이 본딩되기 직전에 0.2×10^-5 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 RFID 태그 제조시 전극계면의 박리면적을 측정함으로써, 칩 본딩시 불량을 줄일 수 있다.

RFID, 안테나, 전극계면, 박리면적, 플립 칩 본딩

Description

ＲＦＩＤ 태그의 제조방법{Method for manufacturing tag of RFID}

본 발명은 RFID 태그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RFID 태그 안테나에 칩 본딩시 불량을 줄일 수 있는 RFID 태그의 제조 방법에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency Identification) 시스템은 이른바 자동인식 시스템의 하나로서, 초단파나 장파를 이용하여 기록된 정보를 무선으로 인식하여 처리하는 방식이다.

상기 RFID 시스템은 크게 태그(tag)와 리더(Reader)로 이루어져 있다. 이와 같은 구성요소로 이루어진 RFID 시스템은, 태그가 상기 리더에 의해 형성된 전자기장 내에 들어가 활성화될 경우 태그에 저장된 데이터가 리더로 전송되고, 리더는 전송된 데이터를 RF 신호로 변환하여 호스트 컴퓨터 등에 전송하게 되며, 호스트 컴퓨터는 이를 분석하여 필요한 서비스 등을 제공하는 방식으로 작동된다.

이러한 RFID 시스템은, 데이터의 전송과정에서 방해물 등에 의한 영향을 받지 않고(안정성), 원거리에서도 측정이 가능하며(원격성), 제조과정에서 유일한 ID를 태그에 부여할 경우 데이터의 위조가 불가능하고(보안성), 여러개의 태그를 동 시에 감지할 수 있는(동시성) 등 많은 장점을 보유하고 있다. 따라서, 상기 RFID 시스템은 현재 물류유통관리, 도서관리, 출입관리, 판매제고관리 등의 여러분야에서 다양하게 활용되고 있고, 바코드 시스템과 같은 기존의 인식시스템을 대체할 경우, 관리인력감소, 인식오류감소, 제품생산 및 관리속도 향상 등의 효과가 발생할 수 있기 때문에 차세대의 핵심기술로서 그 사용 정도가 비약적으로 확대되리라 예상되고 있다.

한편, 상기 태그는 트랜스폰더(transponder)라고도 하며, 정보를 저장하는 역할을 하는 것으로, 배터리의 내장여부에 따라 액티브 태그(active tag)와, 패시브 태그(passive tag)로 구분된다. 배터리를 내장하고 있는 액티브 태그는 원거리 송수신이 가능하나 가격이 비싸고 배터리 수명에 따라 사용기간의 제약을 받기 때문에 제한적으로 사용된다. 반면, 배터리를 내장하고 있지 않은 패시브 태그는 일반적으로 널리 사용되는 것으로, 안테나와 칩(chip)으로 구성되어 있다. 상기 안테나가 상기 리더에 의해 형성된 전자기장 범위 내에 들어갈 경우, 상기 안테나는 상기 전자기장에 의해 유도되는 전류를 칩에 인가하고, 상기 칩은 리더 측으로 데이터를 발송한다.

이러한 패시브 태그는 일반적으로 비전도성 시트와, 비전도성 시트 상에 형성된 안테나와, 안테나에 본딩된 칩을 포함한다. 안테나는 비전도성 시트 상에 부착된 전도막에 레지스트를 소정 패턴으로 형성하고, 패턴이 형성된 부위 이외의 부위를 에칭으로 제거한 후, 마지막으로 레지스트를 제거함으로써 형성된다. 이와 같이 안테나가 형성되면 플립 칩 본딩(flip chip bonding)법 또는 초음파 용접법을 이용하여 칩을 상기 안테나에 연결한다.

최근에는 이러한 RFID 태그의 사용량이 증가함에 따라 점차 소형화되고 있어 안테나에 칩 본딩시 각 구성부품 간의 결속력이 약해 불량이 발생하고, 이에 따라 RFID 태그의 안정성을 유지하기 어려워 그 본연의 역할을 수행하지 못하는 문제점이 발생하고 있다.

이에 따라 최근에는 RFID 태그를 구성하는 각 구성부품 간의 결합상태를 견고하고 안정적으로 유지할 수 있도록 한 RFID 태그에 관한 여러 가지 검토가 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, RFID 태그 제조시 전극계면의 박리면적을 측정하여 칩 본딩시 불량을 줄이고, RFID 태그의 장기 신뢰성 거동을 예측할 수 있는 RFID 태그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 RFID 태그의 제조 방법은 플립 칩 본딩(flip chip bonding)법으로 RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서, (a) 비전도성 시트에 전극을 부착하는 단계; (b) 상기 전극을 안테나 패턴으로 형성하는 단계; 및 (c) 상기 안테나에 칩을 본딩하는 단계;를 포함하고, 하기 수학식으로 정의되는 안테나 전극계면의 박리면적은 상기 (c)단계에서 상기 칩이 본딩되기 직전에 0.2×10^-5 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 RFID 태그의 제조 방법을 제공한다.

여기서,

(여기서,

는 안테나 전극계면의 박리면적,

는 상기 (a)단계에서의 전극의 표면저항,

는 상기 (c)단계에서의 안테나의 표면저항, p는 전극계면의 두께, d는 전극계면의 비저항을 나타낸다.)

본 발명에 따르면, RFID 태그의 제조시 전극계면의 박리면적을 측정함으로써, 칩 본딩시 불량을 줄일 수 있으며, RFID 태그의 장기 신뢰성 거동을 예측할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

일반적인 RFID 태그의 제조 방법은 먼저, 종이 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등과 같은 비전도성 시트에 구리 또는 알루미늄과 같은 전극을 부착한다. 다음으로, 상기 비전도성 시트 상에 부착된 전극에 레지스트를 소정 패턴으로 형성하고, 상기 패턴이 형성된 부위 이외의 부위를 에칭으로 제거하여 RFID 태그의 안테나를 형성한다. 그리고 나서, 상기 안테나가 형성되면 플립 칩 본딩법을 이용하여 칩을 상기 안테나에 연결한다.

여기서, 본 발명에 따른 RFID 태그의 제조 방법은 안테나에 칩 본딩시 불량여부를 판별할 수 있는 특성치로서 하기 수학식으로 정의되는 안테나 전극계면의 박리면적을 고려할 수 있다.

여기서,

는 안테나 전극계면의 박리면적,

는 비전도성 시트에 전극을 부착하는 단계에서의 전극의 표면저항,

는 안테나에 칩을 본딩하는 단계에서의 안테나의 표면저항, p는 전극계면의 두께, d는 전극계면의 비저항을 나타낸다.

상기 안테나 전극계면의 박리면적

는 비전도성 시트에 전극을 부착하는 단계에서의 전극의 표면저항과 안테나에 칩을 본딩하는 단계에서의 안테나의 표면저항의 비율로서 RFID 안테나 전극의 표면의 상태를 나타내며, RFID 안테나에 칩 본딩시 불량여부를 판단하는 기준이 된다.

여기서, 본 발명은 상기 수학식으로 정의되는 안테나 전극계면의 박리면적(

)이 0.2×10^-5 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 안테나 전극계면의 박리면적 값이 0.2×10^-5보다 클 경우 칩 본딩시 칩과 알루미늄 또는 구리와 같은 전극의 접촉면이 불량하게 되어 칩 본딩 불량이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(1~4)를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

( 실시예 1)

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 종이 위에 알루미늄 전극을 부착한 후 안테나 페턴을 인쇄 및 에칭하여 RFID 안테나를 제조하였다.

( 실시예 2)

폴리에틸렌 테레프탈레이트 위에 구리 전극을 부착하여 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

( 실시예 3)

종이 위에 알루미늄 전극을 부착하여 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

( 실시예 4)

종이 위에 구리 전극을 부착하여 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

상기 실시예(1~4)에 따라 제조된 전극 위에 안테나 패턴의 대기 중에서의 박리면적을 평가하기 위하여 전기화학 임피던스 분광시험법(EPS)을 실시하고, 각종 전기화학적 인자들은 Zahner사의 IM6e Potentiostat를 이용하여 측정하였다. 임피던스 측정은 10㎑ 내지 10㎒의 주파수 범위에서 행하였으며 오차범위는 ±10㎷의 값으로 설정하였다. THALES 피팅(fitting)프로그램을 이용하여 도 1에 도시된 바와 같은 등가회로를 구성하고 정량적인 값을 구하였다. 또한, 정략적인 Rpore와 Ccoat값으로부터 코팅의 박리면적(delamination, Ad)을 구할 수 있었다.

한편, 계면에서의 불균일한 특성으로 인해 실험 결과로부터 얻어진 값을 이론적인 값으로부터 벗어나게 되는데, 이는 피팅 과정에서 캐패시턴스(constant phase element, CPE)를 도입하여 보정하였다. 여기서, Ccoat와 Cdl은 각각 CPE1과 CPE2로 대체하였다.

	박리면적(×10^-5)	불량유무
실시예 1	0.1645	양호
실시예 2	0.1714	양호
실시예 3	0.1982	양호
실시예 4	0.2033	불량

이러한 실험 결과를 나타내는 상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 태그의 제조 방법을 이용한 RFID 태그는 안테나에 칩 본딩시 불량이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나,본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 전기화학적 값을 시뮬레이션하기 위한 등가회로 구성 시스템을 나타내는 도면이다.

Claims

플립 칩 본딩(flip chip bonding)법으로 RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서,

(a) 비전도성 시트에 전극을 부착하는 단계;

(b) 상기 전극을 안테나 패턴으로 형성하는 단계; 및

(c) 상기 안테나에 칩을 본딩하는 단계;를 포함하고,

하기 수학식으로 정의되는 안테나 전극계면의 박리면적은 상기 (c)단계에서 상기 칩이 본딩되기 직전에 0.2×10^-5 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 RFID 태그의 제조 방법.

여기서,

(여기서,
는 안테나 전극계면의 박리면적,
는 상기 (a)단계에서의 전극의 표면저항,
는 상기 (c)단계에서의 안테나의 표면저항, p는 전극계면의 두께, d는 전극계면의 비저항을 나타낸다.)