KR101313122B1 - 트랜스폰더 칩 및 관련 인레이 기판에의 안테나 연결 방법 - Google Patents

트랜스폰더 칩 및 관련 인레이 기판에의 안테나 연결 방법 Download PDF

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Abstract

무선 주파수(RF) 인레이를 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. RF 인레이는, 집적 회로와, 집적 회로를 포함하는 기판 재료에 부착된 안테나를 포함한다. 공정 중에, 와이어의 안테나를 형성하는 부분은 집적 회로의 바로 위가 아니라 인접해서 위치한다. 후속하는 공정 단계에서, 와이어 단부는 집적 회로 단자 영역과 접촉해서 고정적으로 배치된다.

Description

트랜스폰더 칩 및 관련 인레이 기판에의 안테나 연결 방법{METHOD OF CONNECTING AN ANTENNA TO A TRANSPONDER CHIP AND CORRESPONDING INLAY SUBSTRATE}
본 발명은 무선 주파수(RF) 인레이를 제조하는 방법 및 장치와 이에 따라 제조된 인레이에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 집적 회로와 기판 재료에 부착된 안테나를 포함하는 고주파 RF 장치를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, RF 인레이는, 몇몇 종류의 기판상에 집적 회로와 안테나가 결합된 것으로 알려져 있다. 통상적으로, 인레이(inlay)는 최종적인 제품을 만들기 위해 추가의 처리를 행하여야 한다. 이러한 처리에는, 플라스틱 등의 재료로 된 추가의 외부 층을 구비해서 카드형 장치(card-shaped device)를 제조하는 과정이 포함될 수 있다. 인레이는, 마무리 기술을 달리하면, 제품의 최종적인 용도에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
일반적으로, 집적 회로는, 무선 주파수 통신에 의해, 안테나를 통해 하나 이상의 호출 신호 장치나 리더기(reader)에 유도적(inductive)으로 결합된다. 집적 회로 또는 칩은, 다양한 작업을 수행하는 데에 유용한 정보를 포함하고 있는데, 이러한 정보 중 하나는, RF 장치의 소유자나 사용자에 관련된 식별 정보이다. 이 경 우, RF 장치를 무선 주파수 인식(RFID: radio frequency identification) 장치라고 할 수 있다. 모든 RF 장치가 사용자의 식별 정보를 필수적으로 가지고 있는 것은 아니며, 일부 RF 장치가 사용자의 식별을 추가한 정보를 포함한다.
완성된 형태의 RF 인레이는 다양한 응용 장치에 사용된다. 예를 들어, RF 인레이는, 컴퓨터나 컴퓨터 네트워크 및 데이터베이스, 공공 운송 수단, 유료 도로 액세스 패스, 자동판매기 지불 장치, 직불 및/또는 신용 카드 및 패스포트에 대한 액세스 등을 위한 보안 액세스 장치(RFID 장치)를 제조하는데 사용되거나 사용자의 식별을 포함할 수 있는 다른 애플리케이션에 대해 사용될 수 있다. RF 장치를 위한 사용자 애플리케이션을 다양화하고 확장한 것을 "스마트 카드"라고도 한다. 패스포트와 같은 일부 식별 애플리케이션은, 식별 데이터를 저장하고, 적합한 정부 기관에 의한 처리를 위한 식별 데이터의 효과적이고 신속한 전송을 위해 RFID 인레이 또는 RFID 프레람(prelams)[라미네이션 처리를 행한 트랜스폰더]을 사용한다. 식별 데이터는, 지문과 같은 생체 데이터 및/또는 패스포트 소지자의 사진뿐만 아니라 그 소지자를 식별하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
RF 인레이를 제조하기 위한 방법이 많이 있다. 일부 방법에서는, 하나 이상의 층으로 된 기판이, 열(hot) 라미네이션 및/또는 무열(cold) 라미네이션을 포함하는 여러 단계로 처리된다. 칩과 안테나의 조립체를 하나 이상의 층에 결합시키고, 접착제에 의해 또는 가소성의 층을 연화시킴으로써 층들을 서로 접합시키며, 압력을 가해서 이 층들을 서로 결합시킨다. 다른 방법에서는, 기판 내에 와이어를 안테나의 형태로 부착 또는 매설하고, 안테나 코일의 반대쪽 단부를 집적 회로(IC 또는 칩)의 단자 또는 칩 모듈의 단자 영역에 부착한다. 본 명세서에서, 칩 모듈(chip module)이라는 용어는, 확장된 단자 영역을 갖는 리드 프레임(lead frame)에 부착된 집적 회로를 포함하는 것으로 사용된다. 칩의 단자 영역은, 직경이 20~28 미크론에 해당하는 극소형의 미세한 와이어에 의해, 또는 플립 칩(flip chip)의 경우에서와 같은 도전성 접착제를 통해, 리드 프레임의 확장된 단자 영역에 연결된다. 리드 프레임의 단자 영역에 대한 전기적 연결체와 칩은 에폭시 층으로 둘러싸여 보호된다. 안테나를 형성하는 와이어의 코일과 칩 또는 칩 모듈의 결합체를, 트랜스폰더(transponder)라고도 부른다. 안테나를 형성하는 와이어는, 본 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 초음파 와이어 매설 기술을 사용해서 기판 내에 완전히 또는 부분적으로 설치될 수 있다. 칩 또는 칩 모듈은, 기판의 표면상에 또는 기판에 형성된 리세스 내에 배치함으로써, 기판에 고정 장착될 수 있다. 칩 또는 칩 모듈을 기판에 부착하기 위해, 접착제를 사용할 수 있다. 와이어를 기판에 매설하는 것과 거의 동시에, 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역에, 와이어의 코일의 끝을 접착 또는 연결하거나, 개별적인 또는 후속하는 제조 단계에서 접착이 행해질 수 있다.
개략적으로, RF 인레이의 제조에 사용되는 와이어로서, 기판 내에 초음파에 의해 매설된(embedded) 와이어는, 직경이 110~120 미크론이며, 외부 절연층을 포함한다. 안테나를 형성하는 와이어의 권선이 매우 근접해서 닿을 정도로 되어 있기 때문에, 와이어는 안테나의 단락을 방지하기 위해 절연되어 있다. 일반적으로, 절연층은 폴리우레탄, 폴리비닐부티랄, 폴리아미드, 폴리에스테르이미드, 및 이와 유 사한 화합물로 이루어진다. 가늘거나 작은 직경의 와이어에 비해 두껍거나 직경이 큰 와이어가, 취급이 용이하며, 리더기(reader)에 유도적으로 결합될 때, 더 넓은 판독 범위를 가질 수 있다. 와이어의 직경이 클수록, 더 튼튼하며, 트랜스폰더의 동작과 기능에 손상을 주지 않으면서 RF 장치로부터 제거하기가 쉽다. 트랜스폰더를 제거할 수 있는 기능과 재사용할 수 있는 기능에 의해, 많은 보안 및 프라이버시 문제가 생긴다. 예를 들어, 적법한 트랜스폰더 부분 조립체(칩 또는 칩 모듈과 안테나의 조립체)가 해당 패스포트로부터 제거되어 다른 적법하지 않은 패스포트에 설치된다면, 중대한 보안 문제가 생긴다.
인레이의 제조를 포함한 RF 장치의 제조를 위한 장치와 방법을 개시하고 있는 특허문헌이 많다. 예를 들면, 미국특허 제6,698,089호와 제6,233,818호에는, 적어도 하나의 칩과 하나의 안테나가 칩 장착 기판에 장착된 RF 장치를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 안테나를 형성하는 와이어는 초음파 발생기를 사용해서 기판에 매설된다. 이들 특허문헌에 개시된 와이어 매설 공정의 일부로서, 먼저 절연된 안테나 와이어를 기판에 설치한다. 이어서, 절연된 와이어가 RFID 칩의 단자 영역의 바로 위에 그리고 이 단자로부터 멀어지도록 안내되고, 처음 매설한 위치로부터 칩의 반대편의 기판에 매설하여, 와이어가 2개의 고정 위치 사이에서 직선으로 정렬되고 단자 영역을 바로 횡단되도록 한다. 다음으로, 절연된 와이어를 칩과 단자 영역으로부터 이격된 위치의 기판에 매설함으로써 안테나가 형성되며, 이 안테나는 와이어를 특정 횟수만큼 권취해서 형성된다. 이어서, 안테나 와이어를 RFID 칩의 다른 단자 영역 위로 안내하고, 그 반대편 상에 매설하여, 칩의 다른 단 자 영역을 직접 횡단하도록, 와이어의 다른 쪽 단부를 고정시킨다. 와이어를 절단하고, 매설용 헤드(또는 매설용 도구)를 기판상의 다른 트랜스폰더 위치로 이동시켜서 동일한 처리를 반복한다. 제조의 다음 과정에서는, RFID 칩의 단자 영역 바로 위를 지나가는 와이어 부분을, 열 압착 본딩에 의해 단자 영역에 상호 연결시킨다. 다른 실시예에서는, 와이어를 앞서 설명한 대로 매설하고, 이어서 칩을, 미리 고정시킨 와이어와 칩의 단자가 접촉하는, 미리 지정된 리세스 내에 칩을 위치시킨다. 다음에, 와이어의 단부를 열 압착 본딩에 의해 칩의 단자 영역에 접착한다. 미국특허 제6,088,230호에는, 와이어의 제1 단부를, 칩 또는 칩 모듈의 제1 단자 영역과 접촉하도록 위치시키고, 제1 단자 영역에 접착한 다음, 매설용 도구를 이용해서 와이어를 기판에 매설하여 안테나를 형성하고, 와이어를 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역에 접착될 제2 단자 영역 위에 위치시키는 과정에 대해 개시되어 있다.
이들 특허문헌에 개시된 내용은 의도한 목적에는 적합할지 모르지만, 비접촉식 스마트 카드 및 그외 다른 보안 액세스 장치 등을 포함하는 다양한 애플리케이션용의 RF 인레이를 제조하는 개선된 방법이 필요하다.
본 발명에 의하면, RF 인레이 또는 이와 유사한 장치를 제조하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예는, 인레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시예는, 인레이를 제조하기 위해 사용되는 장치 또는 제조 장비에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예는, 다양한 부분 조립체를 포함하는, RF 인레이를 제조하기 위한 장치, 즉 RF 인레이를 제조하기 위한 다양한 장치 부품에 관한 것이다. 또 다른 실시예에서, 본 발명은 본 발명의 방법 또는 장치에 의해 제조되는 인레이 장치에 관한 것이다.
인레이를 제조하기 위한 장치에 의하면, 안테나 와이어를 기판에 부분적으로 또는 완전히 매설하기 위해, 하나 이상의 와이어 매설용 헤드(embedding head), 또는 소노트로드(sonotrode)가 사용된다. 이 매설용 헤드는 와이어를, 안테나의 권선을 형성하는 것이면 실질적인 어떤 패턴으로도 형성할 수 있다. 기판은 하나 또는 복수 개의 안테나를 포함할 수 있다. 하나의 안테나가 하나의 인레이에 대응되도록 하거나, 둘 이상의 안테나를 서로 매우 가깝게 위치시켜 하나의 인레이에 대응하도록 할 수 있다. 둘 이상의 안테나를 사용하는 경우, 복수 개의 안테나를, 공통의 칩 또는 칩 모듈에 접속할 수 있으며, 상이한 칩 또는 칩 모듈에 접속하여 독립해서 작용하도록 할 수 있다. 매설용 헤드를 복수 개 사용하는 경우, 이들 매설용 헤드를 동시에 또는 독립적으로 작동시킬 수 있다. 와이어를 각각의 트랜스폰더 위치에 완전히 매설하면, 와이어를 절단하고, 매설용 헤드를 다음 위치로 이동시키거나, 기판을, 매설용 헤드에 대해, 매설용 헤드에 인접한 새로운 트랜스폰더 위치로 이동시킨다. 통상적으로, 칩 또는 칩 모듈은, 와이어를 기판에 매설하기 전에, 기판에 또는 기판에 형성된 리세스 내에 배치한다. 그러나, 본 발명에서는, 칩 또는 칩 모듈을, 와이어의 매설 공정을 행하는 중에 또는 그 후에, 배치할 수 있다.
본 발명은, 앞서 언급한 종래의 특허 문헌과 그외 다른 공지된 종래 기술에서 설명된 것과 다른, 와이어를 기판에 매설하는 방법을 제공한다. RFID 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역의 한쪽에 와이어를 매설하는 것이 아니라, 와이어를 단자 영역의 바로 위로 안내한 다음, 절연된 와이어를 기판의 단자 영역의 반대쪽에 매설해서 안테나를 형성한 다음, 절연된 와이어를 RFID 칩의 제2 단자 영역 바로 위에 배치해서 다시 매설한다. 매설 및 본딩 공정은, 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역에 인접하고 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋된 와이어를 가지고 시작하며, 이 와이어는 단자 영역의 위로 지나가지 않는다. 그 대신, 와이어는 기판 내에 매설되어 안테나를 형성하는데, 안테나를 형성하는 와이어의 2개의 단부는 기판 내에 매설되지 않는다. 2개의 단부는 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역에 인접하고 또한 횡방향으로 오프셋된 위치에 배치된다. 일실시예에서, 와이어의 이들 단부는 그 부분 전체가 기판에 고정되지 않는다. 다음 단계에서, 안테나를 형성한 후, 와이어의 단부를, 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역의 위로 또는 접촉되는 위치로 이동시킨다. 와이어의 이들 단부는, 안테나가 완전히 형성될 때까지, 단자 영역과 접촉되지 않으며, 안테나가 완전히 형성될 때까지, 본딩 공정이 행해지지 않는다.
본 발명의 제2 실시예에서, 와이어의 제1 부분이 기판 내에 매설되는데, 제1 부분의 처음 부분이 기판으로부터 밖으로 연장된다. 와이어의 제1 부분은 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역에 인접해서 그리고 횡방향으로 오프셋된 위치에 배치된다. 와이어의 그 다음 부분은 기판 내에 매설되지 않고 기판 위에 배치된다. 와이어의 그 다음 부분은 기판 내에 매설되어 안테나를 형성한다. 이어서, 와이어의 그 다음 부분은 기판을 따라 배치되며 매설되지 않는다. 마지막으로, 와이어의 일부분이 기판 내에 매설되는데, 와이어의 그 마지막 부분이 기판으로부터 밖으로 연장된다. 마지막 2개의 와이어 부분은 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역에 인접해서 그리고 횡방향으로 오프셋된 위치에 배치된다. 이어서, 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋된 위치에 있는 와이어 부분은, 이들 부분의 일부가 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역의 위에 또는 이에 접촉하게 위치하도록 재배치된다. 이들 와이어 부분은, 안테나가 완전히 형성될 때까지는 단자 영역에 접촉하지 않는다.
본 발명의 방법 및 장치에 따른 추가의 처리 단계에서, 단자 영역의 위 또는 접촉하도록 위치된 와어어의 부분을 지정된 단자 영역에 전기적으로 접속시키는 본딩 요소가 제공된다. 본딩 과정은 안테나가 완전히 형성될 때까지는 행해지지 않는다.
이들 처리 단계들은 단일의 위치에서 모두 행해지거나 다수의 위치에서 행해질 수도 있다. 예를 들어, 단일의 헤드 요소가 초음파 매설 도구와 본딩 도구를 포함할 수 있으며, 매설 도구는 와이어의 부분을 단자 영역의 위 또는 접촉하도록 재배치할 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 도구는 둘 이상의 개별 헤드 위에 또는 개별 도구 헤드 위에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판은, 도구를 고정시켜 두고, 이들 공정 단계들 중 일부 또는 모두의 단계에서 상이한 위치로 이동될 수 있다.
다른 다양한 특징과 장점은, 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 모세관의 단부로부터 연장되며, RF 장치에서의 와이어 배치를 완료 한 후에 미리 절단한, 와이어의 부분을 갖는 소노트로드 등의 매설용 도구의 개략 도면이다.
도 2는, 도 1과의 비교를 위해, 와이어의 추가 부분이 매설용 도구로부터 배출되는, 상승된 위치에 있는 매설용 도구의 개략 도면이다.
도 3은, RF 및/또는 RFID 인레이를 제조하기 위해 사용되는 처리 머신의 부분 사시도이다.
도 4는, 기판상에 배치된 칩 모듈과, 칩 모듈에 인접한 안테나 코일의 반대쪽 단부에의 배치를 구체적으로 나타내는 RF 또는 RFID 인레이의 일부의 확대 도면이다.
도 5는, 칩 모듈에 인접하여 배치된 안테나 코일의 반대쪽 단부가 코일로부터 각도를 가지고 연장되고, 단자 영역으로부터 오프셋되거나 이격되어 형성된, RFID 또는 RFID 인레이의 부분을 나타내는 도면이다.
도 6은, 단자 영역의 위에 위치한 각도를 가진 연장부를 브러시 또는 소면기에 의해 이동시켜, 연장부가 단자 영역에 열적으로 접착되도록 한, 도 5의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 안테나 와이어의 대향 단부의 일부가 기판에 매설된, RF 또는 RFID 인레이의 제2 실시예의 일부를 나타내는 상면도이다.
도 8은 도 7의 라인 8-8을 따라 절취한 단면을 나타내는 도면이다.
도 9는 기판상에 위치한 칩 모듈을 구체적으로 나타내는 RF 또는 RFID 인레이의 부분 상면도로서, 안테나 코일의 대향하는 단부가 칩 모듈의 단자 영역과 접촉하도록 재배치되어 있다.
도 10은 단자 영역 상에 위치한, 와이어 끝 부분 위에 배치된 열 압축 본딩 요소의 부분 입면도이다.
칩 모듈은 도에 도시되거나 명세서나 청구범위에 개시될 수 있지만, 칩은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 칩 모듈로 대체(또는 그 반대로)될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 초음파 소노트로드(ultrasonic sonotrode)와 같은 매설용 장치(10)의 예를 나타낸다. 이 소노트로드는, 초음파 진동을 통해 와이어(14)를 국부적으로 가열하는 초음파 트랜스듀서(12)를 포함한다. 매설용 장치는, 모세관(18)을 수용하는 매니폴드(16)와, 모세관(18)과 연결되어 있는 압축 공기 채널(20)을 더 포함한다. 와이어(14)는 모세관(18)을 통해 경로가 설정되어, 소노트로드의 말단 팁(22)으로부터 공급될 수 있도록 되어 있다. 와이어의 공급을 조절하기 위해, 와이어 클램핑 기구(24)가 한가지 방법을 가지고 있다. 와이어의 공급을 차단하기 위해, 클램핑 기구의 조오(jaw)(26)가 서로 폐쇄된다. 클램핑 기구의 조가 개방되면, 와이어가 모세관으로부터 공급되는 속도를, 압축 공기에 의해 조절할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 나이프(28)는, 매설용 장치(10)의 일부를 구성할 수 있으며, 와이어 매설 단계의 완성시와 같이, 필요에 따라, 위쪽과 아래쪽으로 왕복 이동하면서 와이어(14)를 절단할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 와이어는 기판(30) 내에 부분적으로 매설되고, 와이어의 남은 부분(32)은 절단 공정에 의해, 매설용 장치(10)의 말단 팁(22)으로부터 연장된다. 남은 부분(32)은 매설용 장치의 말단 팁과 나이프 또는 절단 도구(28) 사이의 거리만큼의 길이를 갖는 것이 일반적이다. 나이프(28)를 매설용 장치(10)에 대해 상대적으로 이동시키면, 와이어의 남은 부분의 길이가 변경할 수 있다.
도 2을 참조하면, 매설용 장치(10)가 기판(30)에 대해 상대적으로 상승된 위 치에 있는 것으로 도시되어 있다. 와이어의 남은 부분(32)의 길이가 도 1에 도시된 것에 비해 더 길게 되어 있다. 매설용 도구에 대해 나이프의 위치를 상대적으로 변경할 수 있는 것 외에, 와이어의 남은 부분의 길이를 더 늘리기 위한 다른 방법은, 압축 공기 채널(20)을 통해 공기를 넣어, 소노트로드로부터 와이어를 밀어내도록 하는 것이다. 이와 달리, 와이어가 매설되는 위치 또는 기판에 다른 방식으로 고정되는 위치로부터 매설용 장치가 멀어지도록 이동시킴으로써, 와이어의 남는 부분이 더 길어지도록 할 수 있다. 와이어가 기판에 고정되어 있고 클램핑 기구(24)가 개방되어 있으면, 매설용 헤드가 이동함에 따라, 와이어 공급원으로부터 와이어가 추가로 빠져나오게 될 것이다. 어떤 경우든, 와이어(14)의 남는 부분(32)이 늘어나게 될 것이다.
도 3은, RF 및/또는 RFID 인레이를 제조하기 위한 처리 장치 또는 머신(50)의 일실시예를 나타낸다. 이 머신(50)은, 일반적으로 파워 드라이브 그룹(52)과 유연한 통신용 버스(54)를 포함할 수 있다. 이 버스는, 컴퓨터 프로세서(도시 안 됨)로부터 작동 지시를 전달하며, 머신의 동작 부품에 전력을 공급한다. 예를 들어, 버스(54)는, 인레이를 제조하는 머신의 작업 요소(56)와 프로세서 간의 전자 신호의 전달을 용이하게 할 수 있다. 아래에 설명하는 바와 같이, 작업 요소(56)는, 하나 이상의 매설용 도구, 와이어 전달 도구, 와이어 절단 도구, 및 열 본딩 헤드의 그룹이나 조합체를 포함할 수 있다. 이와 달리, 각각의 도구가 기판에 대해 상대적인 위치에 독립적으로 배치될 수 있다. 작업 요소(56)는, 기판(30)을 고정시키는 지지 테이블(58)을 가로질러 횡방향으로 운행하면서, 와이어를 기판에 부 착하고, 일부 실시예에서는 단자 영역의 위로 또는 단자 영역에 접촉하는 위치로 와이어를 이동시키며, 와이어를 단자 영역에 접착시키기도 한다. 도 3에 나타낸 머신에서는, 횡방향 레일(62)에 의해, 작업 요소(56)가 기판(30)을 가로지르는 횡방향으로 이동하게 된다. 횡방향 레일(62)에 고정된 길이방향 프레임(64)에 의해, 머신이 길이방향 레일(66)을 따라 길이방향으로 이동할 수 있게 된다. 점선(68)은, 각각의 인레이가 공통의 기판(30)상에 형성될 예상 영역(70)을 나타낸다. 도면부호 (72)는 기판상에 미리 배치되어 있는 칩 또는 칩 모듈을 나타내거나, 향후 칩 또는 칩 모듈이 배치될 리세스를 나타낸다. 앞서 언급한 바와 같이, 각각의 인레이(60)는 하나 이상의 트랜스폰더를 포함하며, 트랜스폰더는, 집적 회로 칩 또는 칩 모듈(72)과, 이 칩 또는 칩 모듈(72)에 연결된 와이어 안테나(48)를 포함한다. CNC 또는 이와 유사한 컨트롤러는, 기판(30)에 대한 작업 요소(56)의 상대적인 위치 설정 및 이동을 제어한다.
도 4에는, RF 또는 RFID 인레이 장치(이하, 간단히 "장치"라고 함)의 일부를 나타낸다. 본 발명에 의하면, 장치는, 일반적으로 열가소성 재료 또는 재료 기판의 다른 층의 표면에 부착된, 와이어 매설이 가능한 다른 재료로 이루어지는(또는 접착제 층과 같은 와이어 본딩이 가능한 재료의 층으로 이루어지는) 기판(30), 칩 모듈(72), 및 연속하는 와이어(14)에 의해 형성된 안테나 요소(전부 도시되지는 않았음)를 포함한다. 공지된 구성의 칩 모듈(72)은, 집적 회로(80)와 적어도 한 쌍의 단자 패드 또는 단자 영역(82)을 포함한다. 집적 회로(72)에 형성된 콘택트(84)는, 하나 이상의 매우 작은 리드 또는 도체(86)에 의해 단자 영역(82)에 전 기적으로 접속된다. 에폭시 등의 재료로 된 보호층(88)[다른 요소와 구분하기 위해 점선으로 나타냄]은, 집적 회로(80), 각 단자 영역(82)의 일부, 연결용 도체(86), 및 콘택트(84)를 덮는다. 이와 달리, 칩 모듈이, 본 기술분야의 당업자에게 알려진 다른 방식으로 구성 및 조립될 수 있으며, 또는 칩 모듈(72) 대신에 집적 회로(80)를 단독으로 사용할 수 있고, 이 경우에는, 안테나 와이어(14)가 콘택트 또는 본딩 패드(86)에 직접 접착된다.
도 4에 나타낸 와이어(14)의 일부(90)는 안테나를 형성하는 와이어의 반대쪽 단부이다. 도면에서, 속이 빈 라인(92)으로 나타낸 와이어(14)의 일부는 와이어의 매설된 부분을 나타내며, 실선(94)은 매설되지 않은 부분을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 와이어(14)의 단부(90)와 단자 영역(82) 사이에는, 거리 D로 나타낸 바와 같이, 뚜렷한 횡방향 오프셋 또는 갭이 존재하는데, 이 오프셋 또는 갭은, 와이어가 기판(30)상에 위치 또는 부착된 것처럼, 단자 영역(82)의 위에 또는 접촉하도록 안내 또는 배치되지 않는 것을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 와이어(14)가 기판에 완전히 부착되어 안테나를 형성한 후에만, 와이어의 일부를 단자 영역(82 또는 84)에 접착하도록 단부(90)가 배치된다.
도 5에는, 부분적으로 완성된 인레이를 나타낸다. 와이어의 단부(90)는 매설된 코일로부터 연장된 부분으로서 배치되며, 칩 모듈(72)의 어느 부분과도 접촉되지 않도록 되어 있다. 이 단부 또는 연장 부분(90)은, 기판(30)상에, 칩 모듈로부터 횡방향으로 오프셋되도록 배치된다. 단부(90)의 일부분 또는 어느 부분도 기판과 물리적으로 접촉하지 않는 것은 중요하지 않다. 안테나를 형성하기 전에, 기 판(30) 상에 도시된 와이어의 제1 부분(90a)을 배치하는데 사용되는 기술은, 와이어의 제2 부분(90b) 또는 단부를 위치시키는 데 사용된 기술과 다를 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 와이어의 제1 부분(90a)을 형성할 때에는, 와이어(14)의 어떤 부분도 기판에 부착되지 않는다. 따라서, 매설용 헤드(10)를 단독으로 이동시키는 작용에 의해서는, 와이어가 장치로부터 빠져나오거나 배출되지 않게 된다. 이에 따라, 압축 공기 공급원을 사용하거나 본 기술분야의 당업자에게 알려진 다른 수단을 사용해서, 매설용 헤드로부터 원하는 길이의 와이어를 배출시킬 필요가 있다. 이것은, 클램핑 기구(24)가 개방되어 있는 동안, 압축 공기 또는 다른 적절한 가스가 압축 공기 채널(20)을 통과하도록 함으로써 달성된다. 원하는 길이의 와이어를 기판상에 위치시키는 것은, 매설용 헤드의 이동에 의해 달성될 수 있다. 이와 달리, 매설용 헤드는 연속하는 인레이를 형성하기 위해 반복해서 사용되기 때문에, 미리 형성된 인레이의 제2 부분(90b)의 형성과 와이어의 절단 이전에, 제1 부분(90a)을 형성하기에 충분한 길이의 와이어를 매설용 헤드로부터 끌어내는 것이 또한 가능하다. 와이어의 제1 부분(90a)이 기판상에 배치되면, 와이어를 기판에 매설시킴으로써, 안테나(48)가 형성된다. 안테나를 형성한 후, 와이어의 제2 부분(90b)이, 각도를 가진 제2 연장부를 형성하도록 도시된 바와 같이 위치된다. 제2 부분(90b)은, 압축 공기를 사용해서 매설용 헤드로부터 와이어를 밀어냄으로써 형성될 수 있는데, 안테나가 형성되어 있고 와이어가 기판 내에 매설되어 있기 때문에, 제2 부분(90b)은 매설용 헤드를 이동시켜 와이어를 매설용 헤드로부터 배출시킴으로써 형성될 수 있다. 와이어는 기판에 고정되기 때문에, 와이어의 추가의 부분은, 헤드의 이동에 의해 헤드로부터 배출된다.
제조 공정의 다음 단계가 도 6의 예로서 도시되어 있다. 도 6에서, 연장부(90)는 단자 영역(82)의 위로 또는 단자 영역과 접촉하는 위치로 이동되어, 단자 영역(82)과 상호 접속이 이루어진다. 연장부(90)는, 예컨대 브러시나 소면기 또는 다른 기계적인 도구(102)에 의해, 그 위치로 기계적으로 이동될 수 있다. 기계적인 위치 설정기(102)는 단일의 도구 헤드 상의 작업 요소(56)의 그룹 내에 포함된 다른 요소가 되거나, 독립적으로 위치 설정될 수 있다. 이와 달리, 연장부(90)를 수동으로 파지해서 그 위치까지 이동시킬 수 있다. 매설용 도구는, 와이어를 기판상에 위치시킬 때, 칩 또는 칩 모듈의 어떠한 부분 위로도 횡단하지 않는다. 도시된 실시예에서, 와이어를 소정의 위치에서 절단함으로써, 연장부(90)는 실질적으로 동일한 길이가 되며, 단자 영역의 반대쪽에 대해 실질적으로 동일한 방향을 갖는다. 그러나, 연장부(90)는, 재배치 기구(relocation equipment)가 단자 영역과 접촉해서 와이어를 위치 설정할 수 있다면, 상이한 길이 및/또는 상이한 방향을 가질 수 있다. 연장부가 단자 영역의 위에 배치되었다면, 와이어 단부의 일부가, 도 10에 나타낸 바와 같이, 열 압축 본딩 요소(106)를 사용해서 단자 영역(82)에 접착될 수 있다. 본딩 헤드(106)는, 와이어를 단자 영역에 전기적으로 접착시키기에 충분한 전압을 생성한다. 본딩 헤드(106)는, 각각의 와이어 부분(90a, 90b)을 그에 대응하는 단자 영역에 순차적으로 접착하기 위해, 하나의 본딩 위치에서 다음 본딩 위치로 이동된다.
다른 방법을 나타내는 도 7과 도 8을 참조하면, 와이어 단부(90a)의 제1 부 분(110)이, 대략 0.5~1.0 센티미터 정도의 비교적 짧은 거리만큼, 기판에 부착 또는 매설되며, 그 길이는 변경이 가능하다. 이어서, 초음파 트랜스듀서를 턴오프시키는 것이 바람직하며, 매설용 헤드는 제1 매설 위치로부터 소정 거리만큼 기판에 대해 이동됨으로써, 매설되지 않은 부분(112)을 형성한다. 초음파 트랜스듀서가 턴온되고, 와이어의 추가의 부분이 기판 내에 매설됨으로써, 예컨대 안테나(48)를 형성하게 된다. 초음파 트랜스듀서를 턴오프시키고 매설용 헤드를 계속해서 이동시킨 결과로서, 와이어의 일부(112)는 기판 내에 고정되거나 매설되지 않는다. 이 부분의 와이어는, 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋된 위치에 형성된다. 본 명세서에서 사용되는 "횡방향으로 오프셋된"이라는 표현은, 일반적으로 기판의 평면에 대해 상대적으로 정의된다. 기판에 안테나(48)를 형성한 후에, 와이어의 제2 부분(90b)이, 마찬가지로 칩 또는 칩 모듈의 제2 단자로부터 횡방향으로 오프셋된, 기판상의 제2 위치에 형성 및 위치 설정된다. 와이어의 제2 부분(90b)의 일부(112)는 기판에 매설되지도 부착되지도 않는다. 이어서, 최종적인 와이어의 부분(110)이 기판에 매설된다. 도시된 바와 같이, 도 1에 나타낸 와이어의 남은 부분(32)과 거의 유사하게 이루어진 끝 부분(114)은, 기판에 매설되지는 않지만, 기판으로부터 연장된다. 제1 실시예에 의하면, 단부(90a, 90b)는 단부 영역 및 칩으로부터 오프셋된 또는 이격된 위치에 형성되며, 따라서 단부(90)의 어떠한 부분도 칩(80) 또는 단자 영역(82)의 어떤 부분의 위에 위치하지도 접촉하지도 않는다.
단부(90)의 상대적으로 작은 부분(110)을 매설하는 장점이 있다. 먼저, 주 지의 위치에 단부(90a, 90b)를 확실하게 위치시키거나 안정화시킬 수 있다. 이에 의하면, 단자 영역(82 또는 84) 위의 위치 또는 단자 영역과 접촉하도록 단부(90a, 90b)의 후속하는 이동이 용이하게 된다. 이러한 이동을 수동 또는 자동으로 행해진다. 또한, 제1 부분(90a)이 형성될 때, 매설용 도구로부터 와이어를 밀어내기 위해 압축 공기를 사용할 필요를 제거 또는 감소시킬 수 있다. 와이어(14)의 작은 부분(110)을 매설 또는 고정시킴으로써, 매설용 헤드의 이동에 의해 와이어 공급원으로부터 와이어(112)가 당겨질 수 있다. 제1 및 제2 실시예에 적용가능한 다른 실시예로서, 단부(90a, 90b)를 원하는 위치에 일시적으로 유지 및 정렬시키기 위해, 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋된 위치에, 접착제가 기판에 사용될 수 있다.
제1 실시예와 관련해서 설명한 유형의 후속하는 공정 단계에서, 장치는, 지정된 단자 영역에 접착될 수 있는 칩 또는 칩 모듈의 단자 영역의 위에 또는 접촉하도록 와이어(90a, 90b)를 재배치하는 데에 사용되는 와이어 위치 변경 도구를 포함한다. 예컨대, 도 6에 나타낸 바와 같이 브러시 또는 소면기를 사용하는 것에 의해, 와이어의 단부(90a, 90b)를 단자 영역과 접촉하도록 위치시키기 위해, 기계적인 수단이 제공될 수 있다. 와이어의 기판에 매설되는 부분(110)은 길이가 충분히 짧거나, 기계적인 와이어 이동 요소의 작용이, 와이어를 적절하게 재배치하기 위해, 기판(30)으로부터 와이어의 매설된 부분(110)을 당기거나 제거할 수 있을 정도로 기계적 요소의 작용이 충분히 튼튼해야 한다. 단부가 수동으로 이동시키는 것이라면, 매설되지 않은 부분(112, 114) 중 하나 또는 모두가 사용자에 의해 파지 되거나, 매설된 상태에서 벗어나 위치가 변경된다.
본 발명에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였지만, 이하의 청구범위의 범위에 따라 본 발명에 대해 다양한 다른 변경 및 변형이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (11)

  1. 무선 주파수 인레이를 제조하는 방법에 있어서,
    기판 평면을 형성하는 기판, 상기 기판상에 또는 상기 기판상에 형성된 리세스에 배치된 집적 회로, 및 상기 집적 회로와 관련된 한 쌍의 단자 영역을 제공하는 단계; 및
    상기 기판에 와이어를 부착하는 단계로서,
    (i) 상기 와이어의 제1 부분을 상기 기판상의 상기 단자 영역 중 하나의 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋되고 이격된 위치에 배치하는 단계;
    (ⅱ) 상기 와이어의 제2 부분을 상기 기판에 부착해서 안테나의 권선을 형성하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 와이어의 제3 부분을 상기 기판상의 상기 단자 영역 중 다른 하나의 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋되고 이격된 위치에 배치하는 단계를 포함하는 와이어 부착 단계
    를 포함하는 무선 주파수 인레이의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배치하는 단계는, 상기 와이어를 상기 기판상에 배치하면서 상기 기판 내에는 매설하지 않는 단계를 포함하는, 무선 주파수 인레이의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제3 부분은, 기계적인 장치에 의해 재배치되는, 무선 주파수 인레이의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제3 부분은, 브러시 또는 소면기에 의해 이동되는, 무선 주파수 인레이의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배치하는 단계는, 와이어를 상기 기판에 매설하는 단계를 포함하는, 무선 주파수 인레이의 제조 방법.
  6. 무선 주파수 트랜스폰더 유닛을 제조하는 방법에 있어서,
    기판 평면을 형성하는 기판을 제공하는 단계;
    집적 회로와, 상기 집적 회로와 관련된 둘 이상의 단자 영역을 제공하는 단계;
    상기 집적 회로와, 둘 이상의 관련된 단자 영역을 상기 기판상에 또는 상기 기판과 관련된 리세스 내에 배치하는 단계;
    안테나를 형성하기 위해 연속하는 와이어의 일부를 상기 기판에 매설하고, 상기 안테나의 제1 단부와 제2 단부를 상기 둘 이상의 단자 영역에 접속되도록 형성하는 단계로서, 상기 매설하는 단계는,
    (i) 상기 기판 내의 상기 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋된 위치에 상기 제1 단부의 제1 부분을 매설하고, 상기 기판에 상기 제1 단부의 제2 부분을 매설하지 않고, 상기 제2 부분을 상기 기판상에 배치하는 단계;
    (ⅱ) 상기 제2 부분의 다음에, 안테나를 형성하기 위해 상기 와이어를 상기 기판 내에 매설하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋된 위치에, 상기 와이어의 제2 단부를 형성하는 형성 단계로서, 상기 제2 단부는 상기 안테나 부분에 후속하는 제1 부분 및 상기 제1 부분에 후속하는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 기판 내에 매설되지 않으며, 상기 제2 부분은 상기 기판 내에 매설되는, 형성 단계를 포함하며;
    상기 와이어의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 중의 적어도 일부가 대응하는 단자 영역의 적어도 일부의 위에 위치하도록, 상기 와이어의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부를 이동시키는 단계; 및
    상기 와이어의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 적어도 일부를 대응하는 단자 영역에 전기적으로 접속시키는 단계
    를 포함하는 무선 주파수 트랜스폰더 유닛의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단부와 상기 제2 단부를 이동시키는 단계는, 기계적인 장치에 의해 수행되는, 무선 주파수 트랜스폰더 유닛의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 기판 내에 미리 매설된 와이어를 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 무선 주파수 트랜스폰더 유닛의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 단부의 상기 제1 부분과 상기 제2 단부의 상기 제2 부분은, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부를 이동시킴으로써, 매설된 상태로부터 제거되는, 무선 주파수 트랜스폰더 유닛의 제조 방법.
  10. 기판 평면을 형성하는 기판;
    상기 기판상에 또는 상기 기판상에 형성된 리세스에 배치된 집적 회로;
    상기 집적 회로와 관련된 한 쌍의 단자 영역; 및
    상기 기판에 부착되어 안테나를 형성하는 와이어
    를 포함하며,
    상기 와이어는, 상기 단자 영역 중 하나의 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋되고 이격된 제1 부분과, 상기 안테나의 권선을 형성하기 위해 상기 기판 내에 매설되는 제2 부분과, 상기 단자 영역 중 다른 하나의 단자 영역으로부터 횡방향으로 오프셋되고 이격된 제3 부분을 포함하는, 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 와이어의 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은, 상기 기판 내에 매설되지 않고, 상기 기판상에 배치되는, 조립체.
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