KR101091901B1 - Ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 외부의 인장력 및 굴곡력에 대한 응력을 흡수할 수 있는 구조를 가진 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은: RFID 칩과 RFID 칩과 연결되는 안테나와 RFID 칩 및 RFID 칩과 연결된 안테나 일부를 밀봉하는 몰딩부와 몰딩부와 인접한 안테나와 결합되며, 외부의 응력을 완화하도록 유연성을 가진 응력 완화 부재를 구비하는 RFID 태그를 제공한다.

Description

ＲＦＩＤ 태그{RFID tag}
도 1은 종래의 RFID 태그를 상측에서 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 RFID 태그의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면도이다.
도 4는 도 3의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 응력완화부재를 확대 도시한 분해 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: RFID 태그 110: 안테나
111: 연결부 112: 주 안테나부
120: 응력 완화 부재 150: RFID 칩
160: 몰딩부 221: 전도 부재
225: 결합 부재
본 발명은 RFID 태그(Radio Frequency IDentification tag)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 외력이 작용하는 작동환경에서도 RFID 태그의 손상이나 인식불능 이 방지되는 개선된 구조의 RFID 태그에 관한 것이다.
근래에는 무선 통신 기술이 유통 분야를 포함한 전 산업 분야에서 폭 넓게 사용되고 있으며, 무선 통신 기술의 일례로서, 스마트 카드 및 무선 인식(RFID, radio frequency identification) 등의 기술 분야가 있다.
이러한 무선 통신 기술은 상품에 대한 정보를 무선으로 얻기 위해 사용될 수 있는데, 이를 위해 무선 통신 시스템은 상품에 부착되는 트랜스폰더(transponder) 및 트랜스폰더와 무선 통신하는 리더기(reader)를 구비한다. 트랜스폰더에는 안테나 및 RFID 칩이 구비되어, 리더기로부터의 정보가 상기 안테나를 통하여 RFID 칩에 저장 및 갱신되고, RFID 칩에 저장된 정보가 안테나를 통하여 리더기로 송신된다.
무선 통신 기술이 적용될 수 있는 상품 중, 예를 들어, 타이어의 경우에는 타이어에 가해지는 압력이나 온도 등과 같은 작동환경이 적정하게 통제되지 않으면, 타이어의 제조과정이나 차량의 운행 중에 타이어의 파손 및 이에 따른 차량사고의 위험이 있는바, 타이어의 작동환경이 수시로 모니터링될 필요성이 크다.
도 1에는 종래기술에 의한 RFID 태그가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 RFID 태그의 측면도가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해, 도 1에는 보호지 및 이형지가 부착되기 이전단계의 RFID 태그를 도시하였다. 도면들에 도시된 RFID 태그는, 박막필름(11), 상기 박막필름(11) 상에 형성된 안테나(10), 안테나(10)와 전기적으로 연결된 RFID 칩(50)을 포함한다. 상기 박막필름(11)은 PET(Polyethylene Terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), PE(Polyethylene)등 의 고분자 소재로 형성될 수 있다. 상기 안테나(10)는 박막필름(11) 상에 동박층이나 알루미늄 박층을 적층하고, 에칭함으로써, 형성될 수 있다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 안테나(10)의 단부에는 RFID 칩(50)이 플립칩 본딩(flip-chip bonding)될 수 있다. 더욱 상세하게, RFID 칩(50) 및 안테나(10) 사이에 이방성 도전접착제(20)가 개재되어, 양자(50, 10)가 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 RFID 칩(50) 및 안테나(10)는 몰딩부에 의해 매립되고, 안테나(10)의 상측 및 하측에는 각각 보호지(15) 및 이형지(13)가 배치된다. 각각의 보호지(15) 및 이형지(13)는 접착층(12, 14)에 의해 접착된다. 이러한 RFID 태그는 이형지(13)를 제거한 후, 정보를 얻고자 하는 상품에 장착된다.
그런데 이러한 종래 RFID 태그가 높은 압력 및 고온 환경에서 작동되는 타이어 등의 상품에 장착될 경우, RFID 태그에 작용하는 인장, 압축력이나 휨 하중에 의해 안테나가 변형되어서 작동 주파수가 변동되거나, RFID 칩이나 RFID 칩과 안테나의 연결부가 손상당하는 등으로 인해, 리더기가 RFID 태그를 인식하지 못하게 되는 문제점이 발생한다.
이를 방지하기 위하여 미국특허등록번호 제6630910호에 기재된 바와 같이, 안테나를 웨이브(wave)형태로 하여서, 상기 안테나가 늘어나거나 줄어들면서 외부인장력에 대응되도록 할 수 있다. 이런 웨이브형 안테나는, 일반적인 일자형의 안테나보다는 외부 인장력에 대한 응력이 높으나, 내부적으로 안테나 자체에 응력이 남아 있음으로써 상기 외부 인장력에 견딜 수 있는 응력에는 한계가 있으며, 안테나의 꺾이는 부분에서 일정 응력 이상의 힘을 받게 되면 크랙이 발생한다는 문제점 이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 포함한 여러 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 외부의 인장력 및 굴곡력에 대한 응력을 흡수할 수 있는 구조를 가진 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, RF 성능이 우수하면서도 크랙(crack)이 발생하지 않는 구조를 가진 안테나를 구비한 RFID 태그를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그는: RFID 칩과 상기 RFID 칩과 연결되는 안테나와 상기 RFID 칩 및 상기 RFID 칩과 연결된 안테나 일부를 밀봉하는 몰딩부와 상기 몰딩부와 인접한 안테나와 결합되며, 외부의 응력을 완화하도록 유연성을 가진 응력 완화 부재를 구비한다.
이 경우, 상기 안테나는, 상기 몰딩부에 적어도 일부가 매립된 연결부와, 상기 몰딩부 외측에 배치되는 주 안테나부를 구비하고, 상기 응력 완화 부재는 상기 연결부와 주 안테나부 사이를 연결하는 것으로 탄성을 가진 도전성 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 응력 완화 부재는 완충용 스프링일 수 있다.
한편, 상기 응력 완화 부재는: 도전성을 가지며 서로 일부가 교차하여 지그재그형으로 배치된 복수의 전도(傳導) 부재와 상기 인접하는 전도 부재들의 상대 운동할 수 있도록, 상기 전도 부재들을 결합시키는 결합 부재를 구비할 수도 있다.
상기 몰딩부 및 상기 안테나 일부를 매립하는 코팅부재를 더 구비하고, 상기 응력 완화 부재는, 상기 코팅부재에 매립되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그를 도시한 측면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 RFID 태그(100)는 안테나(110)와, RFID 칩(150)과, 몰딩부(160)와, 응력 완화 부재(120)를 구비한다. 안테나(110)는 소정의 작동 주파수를 수신 또는 송신하는 기능을 한다. 상기 안테나(110)는, 예를 들어, 투폴(two-pole) 타입의 웨이브(wave) 안테나로 형성될 수 있다. 이러한 안테나(110)는 반도체 제조공정에서 사용되는 리드 프레임의 리드들로 형성될 수 있다.
상기 안테나(110)에 RFID 칩(150)이 본딩되어서, 상기 안테나(110)와 RFID 칩(150)이 상호 전기적으로 연결된다. 본딩 결합의 하나의 예를 들면, 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 도면에는 도시되지 않으나, RFID 칩(150)에 형성된 패드와 안테나(110) 양단부에 형성된 은(Ag) 도금층이 전도성 와이어를 통해 서로 도통되도록 할 수 있다. 본 발명은 이와 달리 이방성 전도물질에 의하여도 안테나와 RFID 칩이 연결될 수도 있으며, 이와 더 다른 방법도 가능하다.
몰딩부(160)는 상기 RFID 칩(150) 및 안테나 일부를 둘러싸도록 형성된다. 이러한 몰딩부(160)는 상대적으로 경성인 재질로 형성될 수 있는데, 이는 상기 RFID 칩(150)과 안테나(110)가 연결되는 연결부위에서 외력에 쉽게 변형되지 않도록 하기 위해서이다. 즉, 상기 RFID 칩(150)과 안테나(110)가 연결되는 연결부위가 외력에 쉽게 변형되면, 안테나(110)와 RFID 칩(150) 사이에 접속불량이 발생할 수 있다. 이 몰딩부(160)를 형성하는 경성의 몰딩재로는, 예를 들어, 에폭시 컴파운드(Epoxy compound)가 있다.
응력 완화 부재(120)는 상기 안테나(110)와 결합되며, 외부의 응력을 완화하도록 유연성을 가진다. 즉, 응력 완화 부재(120)가 외부 충격으로부터의 충격력을 흡수하거나 분산시킴으로써, 안테나(110)에서의 응력 집중을 완화할 수 있다. 즉, RFID 태그(100)가 타이어에 장착되는 경우를 예로 들면, 차량운행 중에는 타이어에 상당한 압력이 가해지게 되고, 타이어의 제조공정에서도 최종형태를 갖추기 이전단계에서 타이어에 급격한 신장 및 압축이 행해진다. 상기 응력 완화 부재(120)는 이러한 타이어의 신장 및 압축에도, RFID 태그(100) 내부가 안전하게 보호되도록 완충성을 제공한다.
이 경우, 상기 응력 완화 부재(120)는 몰딩부(160)와 인접한 위치에서 안테나와 결합하는데, 이는 몰딩재로 RFID 칩을 엔캡슐레이션할 경우, 그 몰딩부(160)와 인접한 안테나에서 응력 집중이 발생하게 되어 그 부분에서 내부 응력이 남게 되고, 후에 외부 인장력이 발생시에 쉽게 크랙이 발생할 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해서이다.
상기 안테나(110)는 연결부(111)와, 주 안테나부(112)를 구비할 수 있다. 연결부(111)는, 상기 몰딩부(160)에 적어도 일부가 매립되도록 형성되고, 주 안테나 부(112)는 상기 몰딩부(160) 외측에 배치되어서, 소정의 주파수 신호를 송 수신하는 기능을 담당한다.
상기 응력 완화 부재(120)는, 상기 연결부(111)와 주 안테나부(112) 사이를 연결하는 것으로 탄성을 가진 도전성 물체인 것이 바람직하다. 즉, 상기 몰딩부(160)에서 근접하여 응력이 집중되어 크랙이 발생하기 쉬운 위치에 탄성을 가진 도전성 물체를 결합시킴으로써, 외부 인장력 등의 충격이 발생하는 경우, 상기 응력 완화 부재(120)가 그 충격에 따라서 인장 또는 압축하면서, 외부 충격을 흡수할 수 있다.
따라서 주 안테나부(112)는 높은 경도를 가질 수 있음으로써 높은 RF 성능을 유지하고, 인장력 및 굴곡력이 발생시에는 유연성이 있는 응력 완화 부재(120)가 이 응력을 흡수할 수 있다.
이 경우, 상기 응력 완화 부재(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 완충 스프링으로서, 상기 연결부(111)와 주 안테나부(112) 사이를 연결하도록 형성될 수 있다. 이 완충 스프링은 인장력에 대한 완충 기능 및 구리, 알루미늄, 스틸(steel) 등의 전도성 물질로 이루어져서 상기 연결부(111)와 주 안테나부(112) 사이를 연결하며, 이와 더불어 안테나의 기능을 겸할 수 있다. 특히, RFID 태그(100)가 타이어에 장착되는 경우에는, 타이어의 회전 등에 의하여 외부 굴곡력이 자주 발생하게 되는 데 이러한 외력이 발생할 경우, 상기 완충 스프링의 유연성으로 인하여 그 충격을 원활히 완충시킬 수 있다.
상기 완충 스프링은 주 안테나부(112) 및 연결부(111)의 접촉 부위와 용접 (welding) 결합할 수 있다. 이로 인하여. 완충 스프링이 유동이 되어서 안테나에 내부 응력을 남기지 않으면서, 인장력에 강한 구조를 가지게 된다.
또한, 송수신 모듈을 포함하는 RFID 칩(150)과 안테나(110)를 연결하는 구조를 보호하기 위해, 통상의 액상의 코팅 물질인 코팅 부재(170)가 더 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 응력 완화 부재(120)는 상기 코팅 부재(170)에 매립되는 것이 바람직한데, 이로서 상기 응력 완화 부재(120) 또한 이 코팅 부재(170)에 의하여 보호될 수 있기 때문이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 응력 완화 부재(120)는 복수의 전도(傳導) 부재(221)들 및 결합 부재(225)를 구비할 수도 있다. 이 경우, 복수의 전도 부재(221)들은 전도성을 가지며 서로 일부가 교차하여 지그재그형으로 배치되고, 결합 부재(225)는 상기 인접하는 전도 부재들이 상대 운동할 수 있도록, 상기 전도 부재(221)들을 결합시킨다.
이 경우, 도 5에서와 같이, 상기 전도 부재(221)들은 안테나(110)와 동일 소재로서 그 일단부에 홀(223)이 형성되며, 결합 부재(225)는 상기 전도 부재들의 홀(223)에 끼워지는 리벳, 보스 등의 기계적 결합 수단일 수 있다. 이로 인하여, 이웃하는 전도 부재(221)들이 상기 결합 부재(225)를 중심으로 하여 상대적인 회전 운동할 수 있게 된다. 이런 구조에 의하여 전도 부재 및 결합 부재가 유연성을 가지게 되어서, 외부 인장력 발생시에 그 힘을 완화할 수 있게 된다.
이상 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 의하면, RFID 태그에서 응력 이 집중되는 영역, 즉 안테나와 RFID 칩의 연결부위에 응력을 흡수가 용이하게 됨으로써, 안테나와 RFID 칩의 연결부위의 크랙이 발생하지 않게 된다.
또한, 안테나가 높은 경도를 가짐으로써 높은 RF 성능을 가질 수 있는 동시에, 응력 완화 부재가 유연성을 가짐으로써, 타이어의 굴곡력 및 인장력에 대한 응력이 원활히 흡수될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. RFID 칩
    상기 RFID 칩과 연결되는 안테나
    상기 RFID 칩 및 상기 RFID 칩과 연결된 안테나 일부를 밀봉하는 몰딩부 및
    상기 몰딩부와 인접한 안테나와 결합되며, 외부의 응력을 완화하도록 유연성을 가진 응력 완화 부재를 구비한 RFID 태그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는:
    상기 몰딩부에 적어도 일부가 매립된 연결부 및
    상기 몰딩부 외측에 배치되는 주 안테나부를 구비하고,
    상기 응력 완화 부재는, 상기 연결부와 주 안테나부 사이를 연결하는 것으로 탄성을 가진 도전성 물체로 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 응력 완화 부재는 완충용 스프링인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 응력 완화 부재는:
    도전성을 가지며 서로 일부가 교차하여 지그재그형으로 배치된 복수의 전도(傳導) 부재 및
    인접하는 상기 전도 부재들이 상대 운동할 수 있도록, 상기 전도 부재들을 결합시키는 결합 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 RFID 태그
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 몰딩부 및 상기 안테나 일부를 매립하는 코팅부재를 더 구비하고,
    상기 응력 완화 부재는, 상기 코팅부재에 매립된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
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