KR100994985B1

KR100994985B1 - 비접촉 카드 또는 태크용 안테나 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100994985B1
Application number: KR1020080053931A
Authority: KR
Inventors: 한승국
Original assignee: 한승국
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2010-11-17
Also published as: KR20090127975A

Abstract

본 발명은 저가격으로 환경부담을 감소시킨 비접촉 카드용 안테나 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 안테나는 카드 또는 태그의 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계; 상기 Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 도금층에 절연성 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된다.

비접촉 카드, 태크, 안테나

Description

비접촉 카드 또는 태크용 안테나 및 이의 제조방법{Antenna for non-contacting card or tag and process for preparing the same}

본 발명은 정기권, 교통카드, 신용카드, 출입관리 IC(Integrated Circuit)카드와 IC 태그(TAG)의 주요부품인 비접촉 카드 또는 태크용 안테나 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

비접촉 카드 또는 태그(이후, 카드로 대표하여 설명한다)에는 외부 장치와의 사이에서 신호를 비접촉으로 수신하기 위한 코일 안테나가 적층되어 있다. 이 코일 안테나는 예를 들어 동박 기재를 에칭하여 카드의 한 면 또는 양면에 코일을 형성함으로써 카드 기재에 적층된다.

구체적으로 비접촉 카드용 안테나는 동박 또는 알루미늄박 부착 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름에 스크린 인쇄나 그라비아 인쇄로 에칭 레지스트를 인쇄한 후, 안테나 패턴 이외의 것을 용해 제거함으로써 회로(필름안테나)를 형성한다.

도 5는 종래의 제거(Subtractive)법(Photolithography, 에칭 기술을 이용하는 제법)에 따라 기재 양면에 회로를 형성하는 제조방법을 공정 순으로 표시한 공정도이다.

먼저, 점착제 라미네이션 공정(a)에서 절연성 기재(31)의 양면에 점착제를 도포하여 점착층(32)을 형성한다.

다음, 동박 라미네이션 공정(b)에서는 양면 점착층(32)에 동박(33)을 발라 부착한다.

다음, 드릴 공정(c)에서는 양면의 동박(33)을 서로 도통하고 싶은 부분에 쓰루홀(구멍)(34)을 낸다.

다음, Cu 전해도금 공정(d)에서는 양면에 Cu 전해도금(35)을 입히고, 쓰루홀(34)의 내벽에 Cu 도금을 하여 양면의 동박(33)과 쓰루홀(34) 부분을 도통시킨다.

다음, DRF(Dry Film) 라미네이션 공정(e)에서는 양면 전면에 감광막(36)을 도포한다.

다음, 노광 공정(f) 및 현상 공정(g)에서는 양면에 대하여 필요한 형상의 마스크(레지스트막)를 형성하도록 노광 및 현상한다.

다음, 에칭 및 레지스트 박리 공정(h)에서는 마스크 형상을 기준으로 불필요한 동박 부분을 에칭하여 용해 제거하고, 그 후에 마스크를 알칼리 액으로 용해 제거한다.

다음, 보호막 인쇄 공정(i)에서는 양면에 절연성 보호막을 붙여 준다.

이와 같이 제거법에 의해 일반 RFID(Radio Frequency Identification) 패턴을 형성할 경우에는 잔존 패턴의 면적이 초기재료 면적의 10% 이하이고, 에칭 비용이 높으며, 특히 동박의 경우 구입재료 원가가 고가여서 비용 상승의 원인이 되고 있다.

또한, 알루미늄박 필름재료는 동박 필름에 비교해서, 가격이 1/3 정도의 저가이지만, 염산 에칭의 발열 억제를 위한 열교환 비용이 발생하고, 무엇보다도 문제는 포화 에칭액 처리가 산업폐기물로서 처리하지 않으면 안 된다는 것이다.

게다가, 국내 및 일본에서는 동박 PET(Poly ethylene terephtalate)필름 재료와 알루미늄박 PET 재료는 일반 상품으로 판매되지 않아서, 특별 주문 상품이기 때문에 소량의 재료 구입은 대단히 어려운 상황이다.

한편, 일본 특허공개 특개평10-193831호에 개시된 첨가(Additive)법을 이용한 도전성 페이스트에 의한 비접촉 카드용 안테나 패턴 인쇄에서는, 도전성 확보 관점에 따라 Ag 페이스트(경화온도는 150℃ 정도)가 일반적이나 고가이고, 게다가 굴곡성에 어려움이 있어 끊어지기 쉽고, 필름 안테나로의 적용은 어렵고, 칩(Chip) 실장 시에는 주의를 필요로 하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄와 도금기술을 응용하여 제거법에 의한 종래 제법보다 저가이고 환경부담을 감소시킬 수 있으며 필름 안테나에 적합한 비접촉 카드 또는 태그용 안테나 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 카드 또는 태그의 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계; 상기 Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 도금층에 절연성 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 비접촉 카드 또는 태그용 안테나의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 제조방법은 카드 또는 태그의 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 제1Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계; 상기 제1Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 제1도금층을 형성하는 단계; 상기 제1도금층과의 도통을 위한 개구부를 형성하도록, 제1도금층에 절연성 수지 페이스트를 패턴 인쇄함으로써, 개구부를 갖는 절연성 수지 페이스트층을 형성하는 단계; 상기 절연성 수지 페이스트층에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 상기 개구부를 통해 상기 제1도금층과 도통하는 제2Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계; 상기 제2Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 제2도금층을 형성하는 단계; 및 상기 제2도금층에 절연성 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나의 제조방법은 카드 또는 태그의 절연성 기재에 쓰루홀을 형성하는 단계; 절연성 기재의 한 면에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 쓰루홀과 절연성 기재의 일면에 제1Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계; 절연성 기재의 다른 면에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 절연성 기재의 다른 면에 제2Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 도금층에 절연성 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 카드 또는 태그의 절연성 기재; 상기 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성된 Cu수지 페이스트층; 상기 Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 형성된 도금층; 및 상기 도금층에 형성된 절연성 보호막을 포함하는 비접촉 카드 또는 태그용 안테나를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 카드 또는 태그의 절연성 기재; 카드 또는 태그의 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성된 제1Cu수지 페이스트층; 상기 제1Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 형성된 제1도금층; 상기 제1도금층과의 도통을 위한 개구부를 형성하도록, 제1도금층에 절연성 수지 페이스트를 패턴 인쇄함으로써 형성되고, 개구부를 갖는 절연성 수지 페이스트층; 상기 절연성 수지 페이스트층에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 제1도금층과 도통하는 제2Cu수지 페이스트층; 상기 제2Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 형성된 제2도금층; 및 상기 제2도금층에 형성 된 절연성 보호막을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나는 쓰루홀이 형성된 카드 또는 태그의 절연성 기재; 절연성 기재의 한 면에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 쓰루홀과 절연성 기재의 일면에 형성된 제1Cu수지 페이스트층; 절연성 기재의 다른 면에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 절연성 기재의 다른 면에 형성된 제2Cu수지 페이스트층; 상기 제1 및 제2Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 형성된 도금층; 및 상기 도금층에 형성된 절연성 보호막을 포함한다.

본 발명은 인쇄와 도금기술을 응용한 것으로, 제거법에 의한 종래 제법보다 저가이고 환경부담을 감소시킬 수 있으며, 필름 안테나로의 적용이 적합한 비접촉 카드 또는 태그용 안테나를 얻는 것이 가능하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 비접촉 카드의 기판 구성을 나타낸 것으로, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A선 단면도, (c)는 (a)의 B-B선 단면도이다.

IC카드(1)는 일본 공업 규격으로 규격화된 크기(세로×가로 54㎜×85.6㎜, 두께 0.7±0.08㎜)로 설정된 것이다.

IC카드(1)는 예를 들어 PET로 이루어진 필름 형태의 기재(2)(예를 들어 두께 50 ㎛)의 한쪽 면에 루프상으로 형성된 제1안테나부(3)를 가지고, 그 위에 절연층(4)을 끼워서 루프상으로 형성된 제2안테나부(5)를 가지며, 2층으로 구성된 안테 나부(3, 5)로부터 계단구조의 코일 안테나를 형성해서 이 코일 안테나 양단에 플립 칩(Flip Chip) 실장에 의한 IC(6)를 접속 고정하여 기판을 구성하고 있다.

도통부(7)는 제1안테나부(3)와 제2안테나부(5)가 도통되는 부분이다. 이 기판에는 절연층(4)과 동일한 재질로 이루어진 표면시트(도면에는 나타내지 않음)가 적층된 IC(6)가 밀봉된다. 그리고 IC카드(1)에 있어서, IC(6)가 코일 안테나를 끼워서 외부장치와 사이에서 통신을 행한다.

도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 비접촉 카드 또는 태그용 안테나의 제조방법을 공정 순으로 나타낸 공정도이다(이후, 카드로서 설명한다).

먼저, 제1Cu수지 패턴 인쇄공정(a)에서는 카드 절연성 기재(11)에 Cu수지 페이스트를 상온에서 스크린 인쇄 등으로 패턴 인쇄한 후, 경화시켜서 10 ㎛ 정도의 제1Cu수지 페이스트층(12)을 형성한다. Cu수지 페이스트는 100℃ 정도에서 경화 가능하다.

절연성 필름 기재로는 PET, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI) 등이 사용 가능하다. 두께는 PET로 예를 들면 38 내지 50 ㎛이 바람직하다.

또한, 절연성 기재로서는 여러 가지 것이 이용가능하며, 예를 들어 유리 에폭시 기재, 아크릴 기재, 유리 기재(광물, 실리콘), 세라믹 기재(알루미나, 질화 알루미늄, 질화 규소, 지르코니아) 등을 사용할 수 있다.

투명한 기재의 경우에는 점착제를 사용하지 않기 때문에, 투명성을 확보할 수 있고, 광 관련 카드로서 이용 가능하다.

Cu수지 페이스트는 Cu파우더를 수지(예를 들어 폴리올레핀계 수지)에 혼합시 킨 것이다. 또한, Cu수지 페이스트의 Cu는 동도금을 한 파우더도 가능하다. Cu수지 페이스트는 Ag수지 페이스트보다 밀착성과 유연성이 우수하다.

다음, 제1Cu 무전해도금 공정(b)에서는 제1Cu수지 페이스트 인쇄공정(a)에서 형성된 제1Cu수지 페이스트층(12) 위에 Cu 또는 Ni을 도금하여 제1도금층(13)을 형성한다.

이때, 40 내지 70℃로 1 내지 2 ㎛ 두께로 도금한다. Cu와 Ni 혼합도금도 가능하다. 무전해 도금이 바람직하지만, 전해도금도 가능하다.

다음, 절연층 인쇄공정(c)에서는 제1도금층(13)과 제2Cu수지 페이스트층(15)의 도통을 위한 개구부를 형성하도록, 제1도금층(13)에 절연성 수지 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 패턴 인쇄함으로써, 개구부(직경 0.2 ㎜ 정도)를 갖는 두께 10 ㎛ 정도의 절연성 수지 페이스트층(14)을 형성한다.

절연성 수지 페이스트는 구리, 바인더(에스터/페녹시 타입), 용제 등으로 이루어진다.

다음, 제2Cu수지 패턴 인쇄공정(d)에서는 절연성 수지 페이스트층(14)에 공정(a)와 동일하게 Cu수지 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 패턴 인쇄하여 상기 개구부를 통해 제1도금층(13)과 도통하는 10 ㎛ 정도의 제2Cu수지 페이스트층(15)을 형성한다.

다음, 제2Cu무전해 도금공정(e)에서는 공정(b)와 동일하게 제2Cu수지 페이스트층(15) 위에 Cu 또는 Ni을 도금하여 1 내지 2 ㎛ 두께의 제2도금층(16)을 형성한다.

다음, 보호막 인쇄공정(f)에서는 제2도금층(16) 위와 옆에 두께 10 ㎛ 정도의 절연성 보호막(17)을 형성하여 회로를 보호 밀봉한다.

절연성 보호막(17)은 공정(c)에서 사용한 절연성 수지 페이스트층(14)과 동일한 재료를 사용할 수 있다.

도 1과 비교하여, 절연성 기재(11)는 도 1의 기재(2)와 대응하고, 제1Cu수지 페이스트층(12)은 도 1의 제1안테나부(3)와 대응하며, 절연성 수지 페이스트층(14)은 도 1의 절연층(4)과 대응하고, 제2Cu수지 페이스트층(15)은 도 1의 제2안테나부(5)와 대응하며, 개구부는 도 1의 도통부(7)와 대응한다.

이 실시형태에 따라 제작된 비접촉 카드용 안테나는 제1도금층(13)과 제2Cu수지 페이스트층(15) 사이의 절연성 수지 페이스트층(14) 두께는 10 ㎛ 정도로 얇기 때문에, 제1도금층(13)과 제2Cu수지 페이스트층(15) 사이의 정전용량(C)을 크게 하는 것이 가능하다.

다음 수학식 1로 나타낸 바와 같이, 설정된 공진주파수(f)에 대하여 인덕턴스(Inductance, L)을 작게 할 수 있어 회로장(배선장)을 짧게 할 수 있는 이점이 있다.

f = 1/(2π√LC)

이 실시형태에 따라 제작된 비접촉 카드용 안테나는 알류미늄박 PET 재료와 비교해서 납땜이 가능하고, 도체저항도 낮으며, 표면처리가 용이하다. 그리고 Cu수지 페이스트층이 도금층으로 보강되기 때문에 파손이 어렵고, 필름 안테나로 적합 하다.

또한, 이 실시형태에 따른 비접촉 카드용 안테나의 제조방법은 저온으로 가공하므로, 제거법에 따른 종래 제법보다 폐액 처리가 대폭 감소하고, 재료를 100% 사용가능하며, 대기 중(질소가스 불필요)에서 가공 가능하다.

또한, 이 실시형태에 따른 비접촉 카드용 안테나 및 그 제조방법은 제거법(에칭기술)에 따른 종래 제법보다 저가여서 저가격화에 대응 가능하며, 환경부담이 적은 인쇄와 도금기술을 응용하고, 필요에 따라 롤 투 롤(Roll to Roll) 기술과 결합시킴으로써 큰 폭으로 공정을 단축시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 비접촉 카드 또는 태그용 안테나를 나타낸 단면도로서, 이 실시형태의 안테나는 단층 비접촉 카드용 안테나이다. 도 1과 동일부호에 대한 설명은 생략한다. 이 실시형태에 따른 안테나의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 카드 절연성 기재(11), 예를 들어 PET나 아크릴 기재에 제1실시형태와 같은 Cu수지 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 패턴 인쇄하여 제1Cu수지 페이스트층(12)을 형성한다.

다음, 제1Cu수지 페이스트층(12) 위에 제1실시형태와 동일하게 Cu 또는 Ni를 도금하여 제1도금층(13)을 형성한다.

다음, 제1도금층(13) 위와 옆에 절연성 보호막(17)을 형성한다.

이와 같이 제조하여 단층 비접촉 카드용 안테나가 제조된다.

도 4는 본 발명의 제3실시형태에 의한 비접촉 카드 또는 태그용 안테나의 제 조방법을 공정 순으로 나타낸 공정도이다.

먼저, 드릴공정(a)에서는 카드 절연성 기재(11)로서 예를 들어 두께 50 ㎛의 PET 기재에 도통부가 되는 쓰루홀(21), 예를 들어 직경 0.1 ㎜의 구멍을 낸다.

다음, 제1Cu수지패턴 인쇄공정(b)에서는 쓰루홀(21)을 지닌 절연성 기재(11)의 한쪽 면에 Cu수지 페이스트를 상온에서 스크린 인쇄 등으로 패턴 인쇄한다.

진공흡인에 의해 쓰루홀(21) 안에도 Cu수지 페이스트를 밀어 넣는 것이 가능하다.

이때, 쓰루홀(21)에서 Cu수지 페이스트가 떨어지지 않도록 절연성 기재(11)의 다른 쪽 면에 Cu수지 페이스트의 낙하방지 보호필름을 대주면 좋다.

이후, Cu수지 페이스트를 경화시켜 두께 10 ㎛ 정도의 제1Cu수지 페이스트층(12)을 쓰루홀(21)과 절연성 기재(11) 위에 형성한다.

다음, 제2Cu수지 패턴 인쇄공정(c)에서는 한쪽 면에 제1Cu수지 페이스트층(12)을 갖는 절연성 기재(11)의 다른 면에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 경화시킴으로써, 절연성 기재(11)의 다른 면에 두께 10 ㎛ 정도의 제2Cu수지 페이스트층(22)을 형성한다.

다음, Cu무전해 도금공정(d)에서는 Cu수지 패턴 인쇄공정(b), (c)에서 형성된 제1 및 제2Cu수지 페이스트층(12, 22) 위에 Cu 또는 Ni를 도금하여 1 내지 2 ㎛ 두께의 도금층(13)을 형성한다.

다음, 보호막 인쇄공정(e)에서는 도금층(13) 양면에 두께 10 ㎛ 정도의 절연성 보호막(17, 27)을 형성하여 회로를 보호 밀봉한다.

상기 실시형태 2와 3에 의해 제작된 비접촉 카드용 안테나는 Cu수지 페이스트층이 도금층으로 보강되어 있기 때문에 파손이 어렵고 필름 안테나로 적합하다.

또한, 실시형태 2와 3에 따른 비접촉 카드용 안테나의 제조방법에 있어서도 저온에서 가공하므로 제거법에 의한 종래 제법보다 폐액 처리가 대폭으로 감소하고, 재료를 100% 사용가능하며, 대기 중(질소가스 불필요)에서 가공 가능하다.

또한, 실시형태 2와 3에 따른 비접촉 카드용 안테나 및 그 제조방법에 있어서도, 제거법(에칭기술)에 따른 종래 제법보다 저가여서 저가격화에 대응 가능하며, 환경부담이 적은 인쇄와 도금기술을 응용하고, 필요에 따라 롤 투 롤(Roll to Roll) 기술과 결합시킴으로써 큰 폭으로 공정을 단축시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 비접촉 카드 또는 태그용 안테나의 제조공정도이다.

도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 비접촉 카드용 안테나의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제3실시형태에 따른 비접촉 카드 또는 태그용 안테나의 제조공정도이다.

도 5는 종래 방법으로 기재 양면에 회로를 형성하는 제조공정도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1: IC 카드

2: 기재

3: 제1안테나부

4: 절연층

5: 제2안테나부

6: IC

7: 도통부

11, 31: 절연성 기재

12: 제1Cu수지 페이스트층

13: 제1도금층

14: 절연성 수지 페이스트층

15, 22: 제2Cu수지 페이스트층

16: 제2도금층

17: 제1절연성 보호막

21, 34: 쓰루홀

27: 제2절연성 보호막

32: 점착층

33: 동박

35: 도금층

36: 감광막

Claims

삭제
카드 또는 태그의 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 제1Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계;

상기 제1Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 제1도금층을 형성하는 단계;

상기 제1도금층과의 도통을 위한 개구부를 형성하도록, 제1도금층에 절연성 수지 페이스트를 패턴 인쇄함으로써, 개구부를 갖는 절연성 수지 페이스트층을 형성하는 단계;

상기 절연성 수지 페이스트층에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 상기 개구부를 통해 상기 제1도금층과 도통하는 제2Cu수지 페이스트층을 형성하는 단계;

상기 제2Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 제2도금층을 형성하는 단계; 및

상기 제2도금층에 절연성 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 비접촉 카드 또는 태그용 안테나의 제조방법.
삭제
삭제
카드 또는 태그의 절연성 기재;

카드 또는 태그의 절연성 기재에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성된 제1Cu수지 페이스트층;

상기 제1Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 형성된 제1도금층;

상기 제1도금층과의 도통을 위한 개구부를 형성하도록, 제1도금층에 절연성 수지 페이스트를 패턴 인쇄함으로써 형성되고, 개구부를 갖는 절연성 수지 페이스트층;

상기 절연성 수지 페이스트층에 Cu수지 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 제1도금층과 도통하는 제2Cu수지 페이스트층;

상기 제2Cu수지 페이스트층에 Cu 또는 Ni을 도금하여 형성된 제2도금층; 및

상기 제2도금층에 형성된 절연성 보호막을 포함하는 비접촉 카드 또는 태그용 안테나.
삭제