KR101091904B1 - Ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

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KR101091904B1
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Abstract

본 발명은, RFID 칩과 안테나 간의 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은: RFID 칩과; RFID 칩과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 안테나와; RFID 칩 및 안테나 일부를 밀봉하는 것으로, RFID 칩 및 안테나와 접촉되지 않은 부분에 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 내측 몰딩부와; 관통 홀 내측 공간을 포함하여, 내측 몰딩부 및 내측 몰딩부 외측에 배치된 안테나 일부를 상하에서 매립하는 외측 몰딩부를 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 RFID 태그를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 3의 RFID 칩 및 안테나의 연결부위를 확대 도시한 평면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 각각 도 3의 RFID 태그를 제조하는 하나의 방법들의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8c는 각각 도 3의 RFID 태그를 제조하는 또 다른 하나의 방법들의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: RFID 태그 110: 안테나
120: 전도성 와이어 130: 내측 몰딩부
135: 관통 홀 140: 외측 몰딩부
140a: 외측 상부 몰딩부 140b: 외측 하부 몰딩부
140c: 연결 몰딩부 150: RFID 칩
본 발명은 RFID 태그(Radio Frequency IDentification tag)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외력이 작용하는 작동환경에서도 RFID 태그의 손상이나 인식불능이 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 도시 되어 있고, 도 2에는 도 1에 도 시된 RFID 태그의 측면도가 도시 되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 RFID 태그는, 박막필름(11), 상기 박막필름(11) 상에 형성된 안테나(10), 안테나(10)와 전기적으로 연결된 RFID 칩(50)을 포함한다. 상기 안테나(10)는 박막필름(11) 상에 동박층이나 알루미늄 박층을 적층하고 에칭함으로써, 형성될 수 있다. 상기 안테나(10) 상에는 커버 필름(13)이 적층될 수 있다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 안테나(10)의 단부에는 RFID 칩(50)이 와이어 본딩(wire bonding)될 수 있다. 보다 상세하게, RFID 칩(50) 및 안테나(10) 사이를 전도성 와이어(20)로 연결하여서, 양자(50, 10)가 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 RFID 칩(50) 및 안테나(10)는 몰딩부(30)에 의해 매립된다. 이 몰딩부(30)는 통상 EMC(epoxy molding compound) 소재로 이루어지며 상기 RFID 칩 및 안테나의 상기 RFID 칩 연결부를 상측에서 매립한다.
그런데, 이러한 종래 RFID 태그가 높은 압력 및 고온 환경에서 작동되는 타이어 등의 상품에 장착될 경우, RFID 태그에 작용하는 인장, 압축력이나 휨 하중에 의해 안테나(10)가 변형되어서 작동 주파수가 변동되거나, RFID 칩(50)이나, RFID 칩(50)과 안테나(10) 사이의 연결부가 손상당하는 등으로 인해, 리더기가 RFID 태그를 인식하지 못하게 되는 문제점이 발생된다.
상기 RFID 태그가 타이어 등에 장착된 경우 상기 타이어의 인장력 및 휨 하중에 따라서 유연성을 가진 박막 필름(11) 및 상기 박막 필름(11) 상에 패턴된 안테나(10)가 움직이게 된다. 이에 반하여 통상 EMC 소재의 몰딩부(30)는 딱딱한 재질로 이루어져서, 외력에 의하여 쉽게 움직이지 않는다. 따라서 상기 몰딩부(30)와 상기 안테나(10)와 상대 운동을 하게 되어서, 안테나의 연결부위가 쉽게 파손된다.
여기에, 상기 RFID 태그가 타이어에 장착되는 경우 타이어 소재인 고무와 딱딱한 소재인 몰딩부(30)가 계면 접촉되도록 설치되는데, 상기 딱딱한 재질의 몰딩부(30)와 유연한 재질의 타이어 고무와는 마찰력이 크지 않게 되어서, 계면 분리되는 현상이 나타나게 됨으로 인하여, RFID 태그에서 파손이 더욱더 쉽게 발생하게 된다는 문제점이 있다.
이와 더불어, 상기 몰딩부(30)는 RFID 칩(50) 및 안테나(10) 연결부를 상측에서만 매립하며, 상기 몰딩부는 RFID 칩 및 안테나 연결부의 하측에는 박막 필름이 외부와 노출 됨으로써, 외부 응력 발생시에 상기 본딩 영역을 충분히 보호할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 포함한 여러 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, RFID 칩과 안테나 간의 연결 부위의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부 응력이 발생시에, RFID 칩과 안테나의 연결부위가 타이어와 계면 분리가 발생하지 않는 구조를 가진 RFID 태그를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그는: RFID 칩과; 상기 RFID 칩과 연결되는 적어도 하나의 안테나 안테나와; 상기 RFID 칩 및 상기 안테나 일부를 밀봉하는 것으로, 상기 RFID 칩 및 상기 안테나와 접촉되지 않은 부분에 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 내측 몰딩부와; 상기 관통 홀 내측 공간을 포함하여, 상기 내측 몰딩부 및 상기 내측 몰딩부 외측에 배치된 안테나 일부를 상하에서 매립하는 외측 몰딩부를 구비한다.
상기 관통 홀은, 적어도 상기 내측 몰딩부 일부를 관통하도록 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전체 관통 홀들의 면적을 합한 값은, 상기 외측 몰딩부의 면적의 20% 내지 30% 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 관통 홀들은, 상기 RFID 칩의 좌측 및 우측에 동일한 수로 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 내측 몰딩부는 상기 외측 몰딩부보다 연성인 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 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 RFID 태그(100)는 안테나(110)와, RFID 칩(150)과, 내측 몰딩부(130)와, 외측 몰딩부(140)를 구비한다. 안테나(110)는 소정의 작동 주파수를 수신 또는 송신하는 기능을 하는데, 예를 들어 투폴(two-pole) 타입의 웨이브(wave) 안테나로 형성될 수 있다. 이러한 안테나(110)는 반도체 제조 공정에서 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. 상기 본딩 결합의 하나의 예로서, 상기 안테나(110)와 RFID 칩(150)이 와이어 본딩(wire bonding) 결합될 수 있다. 즉, RFID 칩(150)에 형성된 전극(151)들과 안테나(110) 양단부에 형성된 은(Ag) 도금층이 전도성 와이어(120)를 통해 서로 도통되도록 할 수 있다. 본 발명은 이와 달리 이방성 전도물질에 의하여도 안테나(110)와 RFID 칩(150)이 연결될 수도 있으며, 이와 더 다른 방법도 가능하다. 상기 RFID 칩(150)은 칩 패드(115) 상에 지지될 수 있다.
내측 몰딩부(130)는 상기 RFID 칩(150) 및 안테나(110) 일부를 둘러싸도록 형성된다. 이러한 내측 몰딩부(130)는 상대적으로 경성인 재질로 형성될 수 있는데, 이는 상기 RFID 칩(150)과 안테나(110)가 연결되는 연결부위에서 외력에 쉽게 변형되지 않도록 하기 위함이다. 즉, 내측 몰딩부(130)가 과도하게 연성인 재질로 형성되는 경우에는 상기 RFID 칩(150)과 안테나(110)가 연결되는 연결부위를 충분히 고정시키지 못하게 된다. 이는 결과적으로, 전도성 와이어 등의 연결수단 등을 포함한 상기 RFID 칩(150)과 안테나(110)가 연결되는 연결부위가 외력에 의하여 쉽게 변형되어서, 안테나(110)와 RFID 칩(150) 사이에 접속불량이 발생하게 된다. 이 내측 몰딩부(130)를 형성하는 경성의 몰딩재로는, 예를 들어, 에폭시 컴파운드(Epoxy compound)를 사용할 수가 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면 외측 몰딩부(140)는 상기 내측 몰딩부(130) 및 상 기 내측 몰딩부(130)에 인접한 안테나(110)를 상부 및 하부에서 매립한다. 이로 인하여 내측 몰딩부(130) 뿐만 아니라 외측 몰딩부(140)도 상기 와이어 본딩 결합이 유지되도록 한다.
상기 내측 몰딩부(130)의 상기 RFID 칩(150) 및 상기 안테나(110)와 접촉되지 않은 부분에는 적어도 하나의 관통 홀(135)이 형성된다. 이 관통 홀은 내측 몰딩부(130)의 상면으로부터 하면까지를 관통한다. 이 경우, 상기 내측 몰딩부(130)의 상부를 매립하는 외측 몰딩부(140a)가 상기 내측 몰딩부(130)의 하부를 매립하는 외측 몰딩부(140b)가 서로 직접적으로 연결된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 외측 상부 몰딩부(140a) 및 외측 하부 몰딩부(140b)는 상기 관통 홀 내부 공간에 형성된 연결 몰딩부(140c)에 의하여 상호 결합된다.
또한, 외측 몰딩부(140)와 내측 몰딩부(130)와 안테나(110)가 연결되어서 일체로 고정되어서 외력에 의하여 각각 별도로 움직이지 않게 된다. 유연성을 가진 안테나(110)와 상대적으로 견고한 내측 몰딩부(130) 사이에 발생할 수 있는 응력으로부터 상기 RFID 칩(150)과 안테나(110) 연결 부위를 보호하게 됨으로써, 안테나와 RFID 칩의 연결부위가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 외측 몰딩부(140)는 내측 몰딩부(130)보다 유연성이 좋은 것이 바람직하다. 이는 상기 RFID 태그가, 이를 수납한 외부 부재, 예를 들어 타이어와 계면 접촉을 하게 되는데. 외부에 노출되는 외측 몰딩부가 유연성이 좋은 소재로 형성된다면, 상기 타이어와의 계면 접착력이 증가하기 때문이며, 외부 응력에 따라서 상기 안테나가 일정 정도의 유연성을 유지시켜 줌으로써, 외부의 응력을 완 화시키기 때문이다.
즉, 외측 몰딩부(140)가 외부 충격으로부터의 충격력을 흡수하거나 분산시킴으로써, 안테나(110)에서의 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 즉, RFID 태그(100)가 타이어에 장착되는 경우를 예로 들면, 차량운행 중에는 타이어에 상당한 압력이 가해지게 되고, 타이어의 제조공정에서도 최종 형태를 갖추기 이전 단계에서 타이어에 급격한 신장 및 압축이 행해진다. 상기 외측 몰딩부(140)가 이러한 타이어의 신장 및 압축에도 불구하고, RFID 태그(100) 내부가 안전하게 보호되도록 완충성을 제공할 수 있다. 이 경우, 안테나가 레진(resin) 수지로 형성될 수 있다.
한편, 상기 안테나(110)는 베이스 필름(111) 상에 형성될 수 있다. 상기 베이스 필름(111)은 박막으로서 PET(Polyethylene Terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), PE(Polyethylene) 등의 고분자 소재로 형성된다. 이 경우, 상기 안테나(10)는 박막필름(11) 상에 동박층이나 알루미늄 박층을 적층하고 에칭함으로써, 형성될 수 있다. 또한, 상기 안테나(110)의 상면에는 PI 등의 수지로 이루어진 커버 필름(113)이 형성될 수 있다.
이 경우, 관통 홀(135)이 상기 베이스 필름(111)을 관통하도록 형성되고, 상기 외측 몰딩부(140)가 상기 관통 홀(135)의 내부 공간을 포함하여서 상기 내측 몰딩부(130) 및 상기 내측 몰딩부에 하측에 위치한 베이스 필름(111)을 매립하도록 형성된다. 여기서 관통 홀(135)은 베이스 필름(111) 및 상기 베이스 필름 상측에 위치한 내측 몰딩부(130)의 상하를 관통하도록 형성될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 관통 홀(135)들은 안테나(110)와 RFID 칩(150)이 형성되지 않은 위치에 형성되는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 전체 관통 홀(135)들의 면적을 합한 값은 외측 몰딩부(140)의 면적의 20% 내지 30% 인 것이 바람직하다.
특히, 관통 홀(135)은 안테나(110) 및 RFID 칩(150)과 일정한 유격을 가지도록 함으로써, 상기 안테나(110)의 주파수 송수신과, 안테나와 RFID 칩과 연결 상태를 양호하게 하도록 할 필요가 있으며, 이를 위하여 안테나나 RFID 칩으로부터 적어도 0.2 mm 이상의 유격(c)을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외측 몰딩부(140)가 일정한 형태를 가짐으로써 안테나(110)를 지지하는 기능을 행하기 위해서는, 상기 관통 홀(135)이 외측 몰딩부(140)의 외곽으로부터 적어도 0.3mm 이상 유격(a)을 가지는 것이 바람직하다.
상기 관통 홀(135)들은, 상기 RFID 칩(150)의 좌측 및 우측에 동일한 수로 배치되는 것이 바람직한데, 이는 통상 투폴 타입의 안테나는 상기 RFID 칩으로부터 양측으로 안테나가 형성되어 있으므로, RFID 칩 양쪽에 위치한 안테나들을 충분히 또한 거의 동일한 힘으로 지지하기 위해서이다. 이 경우, 상기 관통 홀(135)은 상기 RFID 칩(150)을 기준으로 좌, 우측에 위치한 안테나(110) 상하에 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 인접하는 관통 홀(135) 사이의 거리(b)는 적어도 2.0mm 이상인 것이 바람직한데, 이로 인하여 상기 외부 몰딩부(140)의 형상이 유지되며, 안테나(110)와 내부 몰딩부(130)를 적절하게 지지할 수 있기 때문이다.
이러한 구조의 RFID 태그의 제조 방법의 하나의 예를 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명한다. 먼저 도 7a에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(111) 상에 패턴된 안테나(110)와 RFID 칩(150)을 결합시킨다. 이 경우, 전도성 와이어(120)로 와이어 본딩될 수 있다. 이 전도성 와이어(120)는 일정 수준의 유연성을 확보함으로써, 가혹 조건에서 바람직하게 사용된다.
그 후 도 7b에 도시된 바와 같이, 상대적으로 경한 내측 몰딩부(130)로 상기 상호 결합된 RFID 칩(150) 및 안테나(110)의 연결부위를 상부에서 매립한다. 이로 인하여 상기 RFID 칩(150) 및 안테나(110)의 연결 부위를 1차적으로 보호할 수 있다.
그 후 도 7c에 도시된 바와 같이, 적어도 상기 내측 몰딩부(130) 일부 및 그 하측에 위치한 베이스 필름(111)을 상하로 관통하도록 관통 홀(135)을 형성시킨다.
그 후, 도 7d에 도시된 바와 같이, 내측 몰딩부(130)보다 상대적으로 연한 외측 몰딩부(140)로, 상기 관통 홀(135)을 통과하여 관통 홀(135) 상측과 하측을 연결하여 상기 내측 몰딩부를 매립한다. 이로 인하여 내측 몰딩부(130)가 그 외부의 베이스 필름(111) 및 상기 베이스 필름 상의 안테나(110)와 일체로 결합하게 되어서, 외부의 외력에 따라서 내측 몰딩부(130) 및 안테나(110)가 동일한 움직임을 가지게 되며, 결과적으로 상기 안테나(110)와 RFID 칩(150)의 연결부위에 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 구조의 RFID 태그(100)의 제조 방법의 또 다른 예가 도 8a 내지 도 8c에 도시되어 있다. 이 경우, RFID 태그는 PMF(Pre-Molded Frame)형으로서, 먼저 내측 몰딩부(130)를 몰딩한 후에 RFID 칩(150)과 안테나(110)를 본딩하여서 제조한다. 이를 참조하여 설명하면, 먼저 도 8a에 도시된 바와 같이 베이스 필름 (111) 상에 안테나(110) 패턴을 형성시키고, 상기 RFID 칩을 매립하는 PMF인 내측 몰딩부(130)를 형성한다. 이와 더불어 RFID 칩(150)을 상기 베이스 필름(111) 상에 위치한 칩 패드(115) 상에 위치시킨다. 이 단계에서, 상기 내측 몰딩부(130)에 관통 홀(135)이 형성된다.
그 후에 도 8b에 도시된 바와 같이, RFID 칩(150)과 안테나(110) 사이를 본딩하고, 도 8c에 외측 몰딩부(140)를 형성시킴으로써, 본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그가 완성된다.
이상 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 의하면, RFID 태그에서 응력이 집중되는 영역, 즉 안테나와 RFID 칩의 연결부위를 2중으로 보호함으로써, 안테나의 RFID 칩의 연결부위의 크랙이 발생하지 않게 된다.
또한, 안테나와 내측 몰딩부가 일체가 되도록 외측 몰딩부가 형성됨으로써, 안테나와 RFID 칩이 외부 응력에 의하여 상대 운동을 하는 것이 방지되고, 따라서, 상기 안테나와 RFID 칩의 연결부위의 파손이 발생하지 않게 된다.
상대적으로 연성인 외측 몰딩부가 외부와 계면 접촉됨으로써, 외부와 계면 마찰력이 증가하게 되며, 결과적으로, 접착력이 증가하게 된다.
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 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 안테나;
    상기 안테나의 상기 RFID 칩과의 연결부분 및 상기 RFID 칩을 밀봉하는 내측 몰딩부; 및
    상기 내측 몰딩부 및 상기 내측 몰딩부의 외측에 위치하는 상기 안테나의 일부분을 상하에서 매립하며, 상기 내측 몰딩부와는 구별되는 외측 몰딩부를 구비하며,
    상기 내측 몰딩부에는,
    상기 RFID 칩 및 상기 안테나로부터 이격되며, 상하 방향으로 관통되게 형성된 적어도 하나의 관통 홀이 형성되며,
    상기 외측 몰딩부는,
    상기 내측 몰딩부에 형성된 상기 관통 홀의 내측 공간에도 배치됨으로써, 상기 내측 몰딩부의 상측에 배치되는 부분과 상기 내측 몰딩부의 하부에 배치되는 부분이 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, RFID 태그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는 적어도 일면이 전도성 물질이 형성된 절연기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통 홀은, 적어도 상기 내측 몰딩부 일부를 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통 홀의 면적의 총합은, 상기 외측 몰딩부의 면적의 20% 내지 30% 인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 외측 몰딩부는 상기 내측 몰딩부보다 연성인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
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