KR101091908B1 - Ｒｆｉｄ 태그 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, RFID 칩을 매립한 몰딩부와 안테나 사이의 경계부에서 내구성 및 고 신뢰성을 가지는 구조를 가진 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, RFID 칩과, RFID 칩과 본딩된 리드 프레임과, RFID 칩 및 리드 프레임을 매립하는 몰딩 부재와, 리드 프레임과 결합되어서, RFID 칩과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 안테나를 구비하는 RFID태그 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

ＲＦＩＤ 태그 및 이의 제조 방법{RFID tag and method of manufacturing the same}
도 1은 종래의 RFID 태그를 상측에서 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그를 분해 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 RFID 태그를 제조하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5 및 도 7은 도 4의 RFID 태그 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도로서, 도 5는 리드 프레임과 RFID 칩이 연결되는 단계를 도시한 단면도이다.
도 6은 리드 프레임 및 RFID 태그를 몰딩하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 리드 프레임과 안테나를 결합하는 단계를 도시한 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100: RFID 태그 101: RFID 칩 패키지
110: RFID 칩 120: 리드 프레임
127: 나사 홈 130: 전도성 와이어
140: 몰딩 부재 150: 안테나
157: 볼트부
본 발명은 RFID 태그(Radio Frequency IDentification tag)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RFID 칩과 안테나 접합 부위가 내구성을 갖는 구조를 가진 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.
도 1에는 종래기술에 의한 RFID 태그(1)가 도시 되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 RFID 태그(1)의 측면도가 도시 되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 RFID 태그(1)는, 박막필름(11), 상기 박막필름(11) 상에 형성된 안테나(10), 및 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. 상 기 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, 안테나 및 RFID 칩(50)을 본딩한 후에, 몰딩부(30)가 상기 RFID 칩(50)과 이와 연결된 안테나(10) 일부를 매립하게 된다. 따라서 패키징 작업시에 상기 RFID 칩(50)의 몰딩된 부분과 이와 만나는 안테나(10) 사이의 경계에서 응력 집중이 발생하게 된다. 이로 인하여 상기 경계에서 크랙이 생성 및 성장하게 되어, 그 부분에서 내구성이 떨어지게 된다.
특히, 이러한 종래 RFID 태그(1)가 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)을 매립한 몰딩부(30)와 안테나(10) 사이의 경계부가 더욱 손상하게 됨으로써, 결국 RFID 태그(1)의 신뢰성이 낮게 된다.
본 발명은, RFID 칩을 매립한 몰딩부와 안테나 사이의 경계부에서 내구성 및 고 신뢰성을 가지는 구조를 가진 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은: 적어도 하나의 전극을 갖는 RFID 칩과; 상기 RFID 칩의 전극과 전기적으로 연결된 접속부를 구비하는 리드 프레임과; 적어도 상기 RFID 칩의 전극 및 상기 리드 프레임의 접속부를 매립하는 몰딩 부재와; 상기 리드 프레임의 일측과 결합되어서, 상기 RFID 칩과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 안테나를 구비하는 RFID 태그를 제공한다.
이 경우, 상기 리드 프레임의 일측에는 홈이 형성되고, 상기 안테나의 일단부에는 상기 홈에 끼워지도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면은: 적어도 하나의 전극을 가지는 RFID 칩 및 상기 전극과 전기적으로 접속되는 접속부를 구비하는 리드 프레임을 제공하는 단계와; 상기 RFID 칩의 전극과 리드 프레임의 접속부를 전기적으로 연결하는 단계와; 상기 RFID 칩의 전극과 리드 프레임의 접속부를 포함하여 몰딩하는 단계와; 상기 리드 프레임의 일측과 안테나를 결합하는 단계를 포함하는 RFID 태그 제조 방법을 제공한다.
이 경우, 상기 리드 프레임의 일측과 안테나의 결합은 상기 리드 프레임의 일측에 형성된 홀을 통해서 결합이 되어지는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그(100)를 분해 도시한 분해 사시도이다. 도 3을 참조하면, RFID 태그(100)는 RFID 칩(110)과, 리드 프레임(120)과, 몰딩 부재(140)와, 적어도 하나의 안테나(150)를 구비한다.
RFID 칩(110)은 그것을 부착하고 있는 개체에 대한 정보를 담고 있다. 안테나(150)는 전파를 보내 RFID 칩(110) 또는 호스트 컴퓨터의 정보를 무선으로 송수신한다. 이 경우 상기 RFID 칩(110)과 안테나(150)는 리드 프레임(120)에 의하여 연결된다.
리드 프레임(120)은 그 일단이 RFID 칩(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 전기적 연결의 하나의 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 리드 프레임(120)과 RFID 칩(110)이 와이어 본딩(wire bonding) 결합될 수 있다. 즉, RFID 칩(110)에 형성된 전극(115)들과 리드 프레임(120)에 형성된 전극접속부(125)가 전도성 와이어(130)를 통해 서로 도통되도록 할 수 있다. 본 발명은 이와 달리 이방성 전도물질 또는 범프를 이용한 플립칩 본딩에 의하여 리드 프레임(120)과 RFID 칩(110)이 전기적 연결될 수도 있으며, 이와 더 다른 방법도 가능하다.
상기 리드 프레임(120)은 상기 RFID 칩(110)이 지지되는 칩 패드(123)와, 전도성 와이어(130) 및 외부 안테나 사이를 전기적 연결하는 리드(121)를 구비할 수 있다.
몰딩 부재(140)는 적어도 상기 RFID 칩(110)의 전극 및 리드 프레임(120)의 전극접속부를 매립한다. 상기 몰딩 부재(140)는 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)을 외부로부터 보호하고, 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)이 본딩되는 연결부위에서 외력에 쉽게 변형되어 접속 불량이 발생하는 것을 방지하는 기능을 한다. 이 몰딩 부재(140)를 형성하는 몰딩 부재(140)로는 에폭시 컴파운드(Epoxy compound)일 수가 있다. 상기 RFID 칩(110)과, 리드 프레임(120), 및 몰딩 부재 (140)는 하나의 RFID 칩 패키지(101)를 이루게 된다.
상기 RFID 칩 패키지(101)에 구비된 리드 프레임(120)은 안테나(150)와 결합된다. 따라서 안테나(150)는 상기 리드 프레임(120)과 결합되어서, 상기 RFID 칩(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 안테나(150)는 소정의 작동 주파수를 수신 또는 송신하는 기능을 하는데, 예를 들어 투폴(two-pole) 타입의 스트라이프 형상 웨이브(wave) 형상 또는 코일 형상 등으로 형성될 수 있다. 이러한 안테나(150)는 통상 구리, 알루미늄 등의 전도성 물체로 이루어진다.
상기 안테나(150)는 UHF 대역 안테나일 수 있다. UHF 대역은 통상적으로 433MHz(active), 860-960MHz 대역을 말하며, 이 대역 안테나는 마이크로파 대역에 비해 무선인식 성능이 우수한 반면, 상기 무선인식 성능을 향상시키기 위하여 안테나(150)의 길이가 길어지게 되고, 이로 인하여 안테나(150)의 강도는 더 떨어질 가능성이 있기 때문이다.
본 발명에 의하면, RFID 칩(110)이 안테나(150)와 직접적으로 본딩되지 않고, 리드 프레임(120)을 통하여 간접적으로 연결된다. 이와 더불어 후술하다시피 RFID 칩 패키지(101)를 제작한 후에, 상기 RFID 칩 패키지(101)와 안테나(150)를 결합하게 된다. 따라서 본 발명은 상기 RFID 태그(100) 제조 시에, 몰딩 부재(140)가 RFID 칩(110) 및 강성이 상대적으로 약한 안테나(150)를 함께 몰딩하지 않게 된다. 따라서 강성이 약한 안테나(150)가 몰딩 부재(140)에 의하여 매립됨으로써, 상기 몰딩 경계부에서 에지 및 응력집중이 발생하는 종래의 RFID 태그와 달리, 본 발명의 RRID 태그에 구비된 안테나(150)에서는 응력 집중을 받지 않게 된다. 따라서 안테나(150)에서 상기 몰딩 부재(140)로 인한 크랙 생성 및 성장이 발생하지 않게 된다.
이 경우, 상기 리드 프레임(120)의 일측에는 홈이 형성되고, 상기 안테나(150)의 일단부에는 상기 홈에 끼워지도록 형성되어서, 상기 리드 프레임과 안테나가 결합될 수 있다. 상기 홈 결합되는 일예를 들면, 상기 리드 프레임(120)과 안테나(150)는 나사 결합될 수 있다. 즉, 상기 리드 프레임(120)에는 나사 홈(127)이 형성되고, 상기 안테나(150)의 일단부에는 상기 나사 홈(127)에 끼워질 수 있도록 나사 산이 형성되어서, 상기 안테나(150)를 상기 나사 홈(127)에 회전시키면서 결합할 수 있다. 만약 상기 리드 프레임(120)의 나사 홈(127)과 외부 사이에 몰딩 부재(140)가 형성되어 있다면, 몰딩 부재(140)에도 상기 나사 홈(127)이 형성된 위치에 연결 홈(147)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 안테나(150)의 일단부에는, 실린더 형상으로 그 외측부에 나사 가공되어 상기 나사 홈(127)에 끼워지는 볼트부(157)가 형성되는 것이 바림직하다. 한편, 도 3에 도시되지는 않으나 상기 나사 홈(127)과 리드 프레임(120) 사이에는 액상 재료가 개재될 수 있다.
한편, 리드 프레임(120)과 안테나(150)를 결합하는 구조는 나사 결합에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 리드 프레임(120)과 안테나(150) 사이에 접착제를 개재하여 접합 결합할 수도 있으며, 이와 더 다른 구조라도 상기 리드 프레임(120)과 안테나(150)를 결합하는 구조라면 본 발명에 해당된다.
한편, 본 발명의 RFID 태그(100)를 제조하기 위한 흐름도가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, RFID 태그의 제조 방법은, RFID 칩 및 리드 프레임을 제공 하는 단계(S10)와, 상기 RFID 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계(S20)와, 상기 RFID 칩과 리드 프레임을 몰딩하는 단계(S30)와, 상기 리드 프레임과 안테나를 결합하는 단계(S40)를 포함한다.
이에 대하여 도 4와 함께 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5를 참조하면, 먼저 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)을 제공하는 단계(S10) 및 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)을 전기적으로 연결하는 단계(S20)를 거친다. 이 단계에서 리드 프레임(120)의 상기 RFID 칩(110)과 연결되는 전기접속부는 하프 에칭되어 제공될 수 있다. 상기 하프 에칭된 부분에 전도성 와이어(130)가 결합되거나, RFID 칩(110) 자체가 플립칩 본딩될 수 있다. 여기서 상기 리드 프레임(120)은, 후술할 안테나와 RFID 칩(110)을 전기적으로 연결하는 기능을 하는 리드(121)와, RFID 칩(110)이 안착되는 칩 패드(123)를 구비할 수 있다.
이 경우 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)은 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩될 수 있으며, 이에 대해서는 상기한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
그 후에 도 6을 참조하면, 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)을 몰딩하는 단계(S30)를 거친다. 이 경우 EMC 등의 몰딩 부재(140)를 사용하여 상기 RFID 칩(110)과 리드 프레임(120)을 매립한다. 이 (S30)단계에서 몰딩 부재(140)가 안테나(150)를 매립하지 않으므로, 안테나(150)가 그 모양에 관계없이 몰딩 부재(140)로 인한 크랙 등이 발생하지 않게 된다. 이 (S30) 단계에서 RFID 칩 패키지(101)가 완성된다.
그 후에 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 리드 프레임(120)과 안테나(150)를 결합하는 단계(S40)를 거친다. 이 경우 상기 리드 프레임(120)과 안테나(150)를 결합하기 위하여 여러 가지 메커니즘을 적용할 수 있다.
그 중 하나로, 상기 리드 프레임(120)의 일측과 안테나(150)의 결합이 상기 리드 프레임의 일측에 형성된 홈을 통하여 결합될 수 있다. 홈 결합의 하나의 예를 들면 상기 리드 프레임(120)과 안테나(150)를 나사 결합할 수 있다.
이를 위하여 상기 리드 프레임(120)과 안테나(150)를 결합하는 단계(S40)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 몰딩된 리드 프레임(120)의 측부에는 나사 홈(127)을 형성하고, 몰딩 부재(140)에는 나사 홈(127)과 몰딩 부재(140)의 외부를 연결하는 개구부(140a)를 형성하는 단계와, 이와 별도로 상기 안테나(150)의 일단부에 나사산 형상인 볼트부(157)를 형성하는 단계를 포함하며, 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 안테나(150)를 몰딩 부재(140)의 개구부(140a)에 통과시켜 리드 프레임(120)의 나사 홈(127)에 결합하는 단계를 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은, 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그(100)에서와 동일하므로 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같은 구조를 가진 RFID 태그에 의하면, 안테나가 RFID 칩 부근에서 응력 집중이 발생하지 않게 되어서, 그 부분에서 크랙이 생성 및 성장하지 않게 된다. 이로 인하여 안테나의 내구성이 우수하게 되고, 고 신뢰성을 가지게 된다.
또한, 몰딩 부재가 RFID 칩 및 이와 본딩된 리드 프레임을 완전히 매립할 수 있음으로써, 본딩 결합의 신뢰성이 우수하게 된다.
또한, RFID 칩을 포함한 RFID 칩 패키지와 안테나 부분을 별도로 제작한 후 조립하게 됨으로써, 최종 완제품에서의 수율이 향상되고, 이로 인하여 원가가 저감된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 적어도 하나의 전극을 가지는 RFID 칩 및 상기 전극과 전기적으로 접속되는 접속부를 구비하는 리드 프레임을 제공하는 단계;
    상기 RFID 칩의 전극과 상기 리드 프레임의 접속부 간을 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 RFID 칩과 상기 리드 프레임을 몰딩 부재로 완전히 매립하는 단계;
    상기 리드 프레임의 측부에는 홈을 형성하면서, 상기 몰딩 부재에는 상기 홈과 상기 몰딩 부재의 외부를 연결하는 개구부를 형성하는 단계; 및
    안테나의 일단을 상기 개구부에 통과시켜 상기 홈에 결합시키는 단계;를 포함하는 RFID 태그 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 측부에 형성된 홈에는 나사가 형성되어 있고, 상기 홈에 결합되는 상기 안테나의 일단에는 볼트부가 형성된 RFID 태그 제조 방법.
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KR20010058586A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 마이클 디. 오브라이언 반도체패키지 및 이를 이용한 실장방법
KR20050078157A (ko) * 2004-01-31 2005-08-04 삼성테크윈 주식회사 Ｒｆｉｄ 태그 및 이의 제조 방법

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