KR101417623B1 - 알에프아이디 태그 및 그 제조 방법 - Google Patents

알에프아이디 태그 및 그 제조 방법 Download PDF

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이현미
한승준
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Abstract

알에프아이디 태그는 루프 영역 및 상기 루프 영역에 인접하도록 정의된 다이폴 영역을 포함하는 직물, 상기 직물 상에 상기 다이폴 영역에 배치되며, 외부로부터 전파를 수신하도록 구비된 다이폴부, 상기 루프 영역에 배치되며, 상기 다이폴부와 커플링 결합하여 안테나를 형성하는 루프부, 상기 루프부 및 상기 다이폴 부 사이에 개재되며, 상기 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는 알에프아이디칩 및 상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물 상에 배치되며, 상기 다이폴부를 보호하는 보호층을 포함한다.

Description

알에프아이디 태그 및 그 제조 방법{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 알에프아이디 태그 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 RFID칩 및 전파를 이용하여 섬유 등의 생산 및 물류 정보를 관리할 수 있는 알에프아이디 태그 및 상기 알에프아이디 태그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알에프아이디 태그는 절연시트 상에 형성된 안테나 및 상기 안테나와 결합된 칩을 포함한다.
상기 안테나는 일반적인 인쇄회로기판 제조 방법과 마찬가지로 전도성이 상대적으로 우수한 귀금속을 이용하는 포토리소그라피 공정을 통하여 절연시트 상에 형성된다. 이후, 상기 안테나 상에 칩이 실장될 수 있다. 상기 포토리소그라피 기술을 이용한 안테나는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정 및 이후 식각액을 이용하는 식각 공정을 통하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 안테나를 형성하는 공정들이 복잡하며 귀금속을 이용함에 따라 상대적으로 경제성이 악화되며, 나아가 상기 식각액을 이용함에 따라 여러 가지 문제가 발생한다.
특히, 상기 알에프아이디 태그를 직물을 이용하는 섬유 관련 제품의 제조 또는 물류 공정에 적용하기 위하여, 상기 안테나를 섬유에 형성하는 방법 및 상기 RFID칩을 상기 섬유 상에 실장하는 데 어려움이 있으며 나아가 상기 섬유관련 제품이 세탁될 경우 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 의류와 같은 직물 상에 개선된 신뢰성을 가질 수 있는 알에프아이디 태그를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상대적으로 단순한 공정을 통하여 알에프아이디 태그를 제조할 수 있는 알에프아이디 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 알에프아이디 태그는 루프 영역 및 상기 루프 영역에 인접하도록 정의된 다이폴 영역을 포함하는 직물, 상기 직물 상에 상기 다이폴 영역에 배치되며, 외부로부터 전파를 수신하도록 구비된 다이폴부, 상기 루프 영역에 배치되며 상기 다이폴부와 커플링 결합하여 안테나를 형성하는 루프부, 상기 루프부 및 상기 다이폴부 사이에 개재되며, 상기 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는 알에프아이디칩 및 상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물 상에 배치되며, 상기 다이폴부를 보호하는 보호층을 포함한다. 여기서, 상기 보호층은 자외선 경화 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 알에프아이디 태그는 상기 알에프아이디칩 및 상기 루프부를 덮도록 배치되며, 상기 루프부 및 상기 알에프아이디칩을 보호하는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 알에프아이디 태그는 상기 알에프아이디칩을 상기 직물에 접착시키도록 하는 접착부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다이폴부 및 상기 루프부 각각은 은(Ag), 구리(Cu), 은 코팅된 구리(Ag coated Cu) 및 은 코팅된 철(Ag coated Fe)이 이루는 전도성 금속 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 알에프아이디 태그의 제조 방법에 있어서, 루프 영역 및 상기 루프 영역에 인접하도록 정의된 다이폴 영역을 포함하는 직물을 준비하고, 상기 직물 상에 상기 다이폴 영역에, 외부로부터 전파를 수신하도록 다이폴부를 갖는 다이폴 구조물을 형성한다. 한편, 상기 루프 영역에 대응되도록 패시베이션층 상에, 상기 다이폴부와 커플링 결합할 수 있는 루프부를 형성한 후, 상기 패시베이션층 상에, 상기 루프부와 연결되며 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는 알에프아이디칩을 본딩하여 상기 루프 구조물을 형성한다. 이후, 상기 패시베이션층이 노출되도록 상기 다이폴 구조물 및 상기 루프 구조물을 상호 결합시키고, 이어서, 상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물 상에, 상기 다이폴부를 보호하는 보호층을 형성한다.
여기서, 상기 보호층은, 상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물상에 자외선 경화층을 형성하고, 상기 자외선 경화층을 자외선에 노출시켜 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 다이폴 구조물 및 상기 루프 구조물을 상호 결합시키기 위하여 접착제가 이용될 수 있다.
본 발명에 의하여, 다이폴부가 형성된 직물 상에 상기 다이폴부를 덮도록 보호층을 형성함으로써 상기 다이폴부의 손상이 억제된다. 따라서 다이폴부 및 루프부로 이루어진 안테나 및 RFID 칩을 포함하는 알에프아이디 태그가 개선된 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1의 직물을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3은 도 1의 직물을 설명하기 위한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그(100)는 직물(110), 다이폴부(121), 루프부(126), 알에프아이디칩(130) 및 보호층(150)을 포함한다.
상기 직물(110)은 일반적인 직조된 직물을 포함한다. 상기 직물(110)은 나일론과 같은 화학 섬유로 이루어질 수 있다. 상기 직물(110)은 루프 영역(111) 및 상기 루프 영역(111)에 인접하도록 정의된 다이폴 영역(115)로 구획될 수 있다.
상기 다이폴부(121)는 상기 직물(110) 상에 상기 다이폴 영역(115)에 배치된다. 상기 다이폴부(121)는 외부로터 전파를 수신하도록 구비된다.
상기 다이폴부(121)는 트랜스폰더에서 제공되는 전파의 파장에 비례하여 그 길이가 결정된다. 상기 전파의 파장이 작을수록 상기 다이폴부(121)는 그 길이가 짧아지며, 상기 전파의 파장이 길어질수록 상기 다이폴부(121)는 그 길이가 길어질 수 있다. 예를 들면, 상기 다이폴부(121)가 상기 직물(110) 상에서 차지하는 면적을 감소시키기 위하여 상기 다이폴부(121)는 미엔드 형상을 가질 수 있다. 따라서 상기 다이폴부(121)는 상대적으로 높은 유도성 리액턴스를 가질 수 있다.
상기 다이폴부(121)는 제1 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 다이폴부(121)는 은, 구리, 은 코팅된 구리 및 은 코팅된 철을 포함하는 전도성 금속 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 루프부(126)는 상기 루프 영역(111)에 배치된다. 상기 루프부(126)는 상기 직물(110)의 상부에 배치된다. 상기 루프부(126)는 상기 다이폴부(121)와 커플링 결합하여 안테나(120)를 형성한다.
상기 루프부(126)는 RFID칩(130)이 실장되는 실장 영역을 갖는다. 또한 상기 루프부(126)는 상기 실장 영역과 연결되는 폐루프 형상을 가진다.
한편, 상기 루프부(126)는 상기 다이폴부(121)와 연결되도록 구비된다. 상기 루프부(126)는 상기 다이폴부(121)를 포함하는 안테나의 유도성 리액턴스를 조정할 수 있다. 즉, 상기 루프부(126)는 그 크기와 형태가 변경됨에 따라 상기 안테나(120)의 유도성 리액턴스를 변경시킬 수 있다.
상기 루프부(126)는 상기 다이폴부(121)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 루프부(126)는 은, 구리, 은 코팅된 구리 및 은 코팅된 철을 포함하는 전도성 금속 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 루프부(126)는 상기 다이폴부(121)와 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 알에프아이디칩(130)은 상기 루프부(126) 및 상기 다이폴부(121) 사이에 개재된다. 상기 알에프아이디칩(130)은 상기 실장 영역에 실장될 수 있다. 상기 알에프아이디칩(130)은 상기 안테나(120)를 통하여 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는다. 즉, 상기 알에프아이디칩(130)은 다이폴부(121) 및 루프부(126)를 통하여 인가되는 전파를 정류하여 구동 전원으로 사용하기 위한 급전 회로를 포함할 수 있다. 상기 급전 회로는 쇼트키계열 다이오드 및 커패시터로 구성될 수 있다. 상기 급전 회로에는 용량성 리액턴스가 존재한다.
상기 다이폴부(121) 및 상기 루프부(126)를 포함하는 안테나(120)에서 급전된 전파를 급전 회로로 전달하기 위해서는 안테나(120)의 임피던스와 급전 회로의 임피던스를 정합시킬 필요가 있다. 상기 안테나(120) 및 상기 급전 회로의 임피던스가 동일할 때 안테나에서 수신된 전파가 칩으로 최대값을 전달될 수 있다.
상기 보호층(150)은 상기 다이폴부(121)를 덮도록 상기 직물(110) 상에 배치된다. 상기 보호층(150)은 상기 다이폴부(121)를 보호할 수 있다. 즉, 상기 보호층(150)은 직물(110)의 세탁 중에 상기 다이폴부(121)의 손상을 억제함으로써 상기 알에프아이디 태그(100)가 개선된 신뢰성을 가질 수 있다.
상기 보호층(150)은 자외선 경화 물질로 이루어질 수 있다. 즉 상기 보호층(150)은 광개시제를 포함하는 수지로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 물질에 자외선을 조사하면 광개시제에 의하여 광중합 반응이 발생함으로써 보호층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그(100)는 상기 알에프아이디칩(130) 및 상기 루프부(126)를 덮도록 배치되며, 상기 루프부(126) 및 상기 알에프아이디칩(130)을 보호하는 패시베이션층(160)을 더 포함할 수 있다. 상기 패시베이션층(160)은 폴리이미드 필름 또는 종이 재질로 이루어질 수 있다. 또한 상기 패시베이션층(160)과 함께 상기 알에프아이디 칩(130)이 직물(110)로부터 용이하게 제거될 수 있음으로써 사용자가 직물(110)의 추적을 원하지 않는 경우 상기 알에프아이디 칩(130)을 상기 직물(110)로부터 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 다른 알에프아이디 태그(100)는 상기 알에프아이디칩(130)을 상기 직물(110)에 접착시키도록 하는 접착부(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 접착부(140)는 예를 들면 접착 성분의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 알에프아이디 칩(130)을 용이하게 상기 직물(110)에 접착시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그의 제조 방법에 있어서, 루프 영역 및 상기 루프 영역에 인접하도록 정의된 다이폴 영역을 포함하는 직물을 준비한다(S110). 이어서, 상기 직물 상에 상기 다이폴 영역에, 외부로부터 전파를 수신하도록 구비된 다이폴부를 갖는 다이폴 구조물을 형성한다(S120). 여기서, 도전성 페이스트를 이용하여 상기 다이폴 구조물을 형성할 수 있다. 상기 다이폴부를 형성하는 공정은 직접 인쇄 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 직접 인쇄 공정의 예로는, 스크린 인쇄, 프렉소 인쇄, 로터리 인쇄, 그라비어 인쇄, 옵셋 인쇄 등을 들 수 있다. 상기 직접 인쇄 공정에 이용되는 도전성 페이스트는 유기물을 포함하므로 상기 유기물을 제거하기 위한 열처리 공정이 후속하여 수행될 수 있다.
상기 도전성 페이스트는 은, 구리, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 철, 알루미늄 및 도전성 탄소 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 입자, 바인더 및 용제를 포함할 수 있다.
상기 도전성 페이스트가 구리를 포함할 경우, 구리가 상대적으로 그 표면에 산화막이 형성되는 경향으로 인하여 추가적으로 산화막을 제거하는 공정이 수행될 수 있다. 상기 산화막을 제거하는 공정에는 황산, 질산, 염산과 같은 강산을 순수에 희석한 희석된 강산 용액을 이용될 수 있다.
한편, 상기 루프 영역에 대응되도록 패시베이션층 상에, 상기 다이폴부와 커플링 결합할 수 있는 루프부를 형성한다(S130). 상기 패시베이션층은 예를 들면 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 패시베이션층은 종이 재질로 이루어질 수 있다.
상기 루프부는 도전성 페이스트를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 루프부를 형성하는 공정은 직접 인쇄 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 직접 인쇄 공정의 예로는, 스크린 인쇄, 프렉소 인쇄, 로터리 인쇄, 그라비어 인쇄, 옵셋 인쇄 등을 들 수 있다. 상기 직접 인쇄 공정에 이용되는 도전성 페이스트는 유기물을 포함하므로 상기 유기물을 제거하기 위한 열처리 공정이 후속하여 수행될 수 있다. 상기 루프부 및 상기 다이폴부는 동일한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 패시베이션층 상에, 상기 루프부와 연결되며 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는 알에프아이디칩을 본딩한다. 이로써 상기 루프부 및 상기 알에프아이디칩을 포함하는 상기 루프 구조물이 형성된다(S140).
이후, 상기 패시베이션층이 노출되도록 상기 다이폴 구조물 및 상기 루프 구조물을 상호 결합시킨다(S150). 이때 글루(glue)와 같은 접착 부재가 이용될 수 있다.
이후, 상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물 상에, 상기 다이폴부를 보호하는 보호층을 형성한다.(S160) 상기 보호층은 자외선 경화 물질로 이루어질 수 있다. 즉 상기 보호층은 광개시제를 포함하는 수지로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 물질에 자외선을 조사하면 광개시제에 의하여 광중합 반응이 발생함으로써 보호층이 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물상에 자외선 경화층을 형성한 후, 상기 자외선 경화층을 자외선에 노출시켜 경화시킴으로써 상기 다이폴부를 덮도록 보호층이 형성될 수 있다.
세탁 시험에 따른 신뢰성 평가
보호층을 형성한 알에프아이디 태그를 섬유 제품의 케어 라벨로서 사용한 경우와 보호층을 형성하지 않은 알에프아이디 태그 섬유 제품의 케어 라벨에 적용한 경우, 핸드 홀더 로더를 이용하여 보호층을 포함하는 알에프아이디 태그는 세탁전 약 1.5m의 인식 거리를 가지며, 세탁후에도 약 1.1 내지 1.2m의 양호한 인식거리를 유지하였다. 반면에, 보호층이 형성되지 않는 알에프아이디 태그는 세탁전 약 1.5m의 인식 거리를 가지며, 세탁 후에는 인식이 불가능하였다.

Claims (8)

  1. 루프 영역 및 상기 루프 영역에 인접하도록 정의된 다이폴 영역을 포함하는 직물;
    상기 직물 상에 상기 다이폴 영역에 배치되며, 외부로부터 전파를 수신하도록 구비된 다이폴부;
    상기 다이폴부 상에 상기 루프 영역에 배치되며, 상기 다이폴부와 결합하여 안테나를 형성하는 루프부;
    상기 루프부 및 상기 다이폴 부 사이에 개재되며, 상기 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는 알에프아이디칩; 및
    상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물 상에 배치되며, 상기 다이폴부를 보호하는 보호층을 포함하고,
    상기 루프부 및 상기 다이폴부는 서로 다른 평면에 상호 이격되어 배치되어 상호 커플링 결합하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 자외선 경화 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  3. 제1항에 있어서, 상기 루프부 및 상기 알에프아이디칩을 덮도록 배치되며, 상기 루프부 및 상기 알에프아이디칩을 보호하는 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  4. 제1항에 있어서, 상기 알에프아이디칩을 상기 직물에 접착시키도록 하는 접착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다이폴부 및 상기 루프부 각각은 은(Ag), 구리(Cu), 은 코팅된 구리(Ag coated Cu) 및 은 코팅된 철(Ag coated Fe)이 이루는 전도성 금속 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  6. 루프 영역 및 상기 루프 영역에 인접하도록 정의된 다이폴 영역을 포함하는 직물을 준비하는 단계;
    상기 직물 상에 상기 다이폴 영역에, 외부로부터 전파를 수신하도록 구비된 다이폴부를 갖는 다이폴 구조물을 형성하는 단계;
    상기 루프 영역에 대응되도록 패시베이션층 상에, 상기 다이폴부와 커플링 결합할 수 있는 루프부를 형성하는 단계;
    상기 패시베이션층 상에, 상기 루프부와 연결되며 전파를 송수신하는 구동 회로를 갖는 알에프아이디칩을 본딩하여 상기 루프 구조물을 형성하는 단계;
    상기 패시베이션층이 노출되도록 상기 다이폴 구조물 및 상기 루프 구조물을 상호 결합시키는 단계; 및
    상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물 상에, 상기 다이폴부를 보호하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 알에프아이디 태그의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보호층을 형성하는 단계는,
    상기 다이폴부를 덮도록 상기 직물상에 자외선 경화층을 형성하는 단계; 및
    상기 자외선 경화층을 자외선에 노출시켜 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 다이폴 구조물 및 상기 루프 구조물을 상호 결합시키는 단계는 접착제를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그의 제조 방법.
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