KR101539481B1 - 칩 카드 제조를 위한 안테나 배열 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 UHF 주파수 범위에서 사용되는 칩 카드 제조를 위한 안테나 배열(10)에 관한 것으로, 기판 및 코팅 방법을 이용하여 상기 기판상에 형성된 복수의 안테나 도전체 구조(11)를 갖고, 안테나 도전체 구조는 안테나 도전체 구조를 칩(44)에 접속시키기 위한 터미널 배열(24)을 갖되, 기판은 기판 시트(12)로서 형성되고, 안테나 도전체 구조는 기판 시트 상에 복수의 행 및 열을 갖는 매트릭스 배열(13)로 배치된다.

Description

칩 카드 제조를 위한 안테나 배열{ANTENNA ARRANGEMENT FOR CHIP CARD PRODUCTION}

본 발명은 특히 UHF 주파수 대역에서 사용되는 칩 카드 제조를 위한 안테나 배열에 관한 것으로, 기판 및 코팅 방법을 이용하여 기판에 형성된 복수의 안테나 도전체 구조를 갖는다. 안테나 도전체 구조는 안테나 도전체 구조를 칩에 접속시키기 위한 터미널 배열을 갖는다.

이러한 타입의 안테나 배열은 UHF 주파수 대역에서 동작하는 트랜스폰더(transponder)의 쌍극(dipole) 배열 형태의 안테나 도전체 구조의 구현에 특히 사용된다. 코팅 방법을 사용한 안테나 도전체 구조의 형성 때문에, 그리고 만약 예를 들어 포일(foil)에 의해 형성되기도 하는 안테나 기판이 적당한 정도의 유연성으로 설계된다면, 상기 타입의 안테나 배열은 소위 태그의 제조를 위해 특별한 유용성을 또한 나타낸다. 태그는 제품을 라벨링하는데 흔히 사용되고, 라벨하고자 하는 제품의 표면에 평면적으로 적용된다. 예를 들어 칩 카드 또는 태그와 같은, 트랜스폰더의 제조에서, 코팅 방법을 이용하여 제조되는 안테나 도전체 구조가 사용되는 트랜스폰더의 실시예에 관계 없이, 안테나 도전체 구조를 무한 기판 형태로 설계된 캐리어 스트립(carrier strip)상에 줄 배열로 배치하는 것은 복수의 트랜스폰더를 제조하기 위한 일반적인 방식이었다. 트랜스폰더의 제조에서, 공급 롤을 형성하기 위해 말아올려진 캐리어 스트립은 연속적으로 풀리고, 안테나 도전체 구조는 기판 조각를 절단함으로써 공급 롤로부터 분리된다.

이어서, 분리된 안테나 기판에 배치된 안테나 도전체 구조를 칩 모듈과 접촉시키게 되고, 안테나 기판을 양면에서 덮는 커버 층이 칩 카드 또는 태그를 제조하기 위해 인가된다.

공지의 방법은, 따라서, 트랜스폰더, 예를 들어 칩 카드 또는 태그를 제조하기 위해 공급 롤로부터 분리된 안테나 기판을 처리하는 것을 필요로 한다. 이렇게 분리된 안테나 기판을 처리하는 것은, 특히 만약 분리에 이어서, 라미네이션(lamination) 프로세스를 준비하기 위해, 분리된 안테나 기판이 패널 구조에 밀착하여 형성된 커버 층에 인가된다면, 패널 구조에서 각 커버 층에 대해, 할당된 안테나 기판이 다르게 위치되어야 하기 때문에, 성가신 절차이다.

따라서 본 발명의 목적은 라미네이션 방법을 이용하여 간단하게 트랜스폰더 제조가 가능한 안테나 배열을 제안하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 안테나 배열은 청구항 1항의 특징을 포함한다.

본 발명의 배열에서, 기판은 기판 시트로서 형성되고, 안테나 도전체 구조는 기판 시트 상에 복수의 행 및 열을 갖는 매트릭스 배열로 배치된다. 따라서 매트릭스 배열로 배치된 복수의 안테나 도전체 구조가 매트릭스 구조로 배치된 커버 층을 갖는 커버 층 기판 상에 동시에 위치결정되는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따라 설계된 안테나 배열 때문에, 할당된 커버 층과 일치하게 배열할 목적으로, 각 분리된 안테나 기판을 개별적으로 위치결정할 필요가 없게 된다. 대신, 한번의 위치결정 단계에서, 매트릭스 배열로 배치된 안테나 도전체 구조를 대응하는 매트릭스 배열로 배치된 커버 층과 일치하는 배열로 제조하는 것만으로도 충분하다. 만약, 안테나 기판상의 안테나 도전체 구조를 절연 방식으로 덮는 목적으로서 기능하는 커버 층이 칩을 갖추고 있거나 또는 예를 들어 전체적으로 커버 층이 칩을 위한 캐리어 기판으로서 기능하는 칩 모듈로서 형성되어 있다면, 칩을 안테나 도전체 구조와 연속적으로 접촉시키기 위해 복수의 안테나 도전체 구조를 커버 층 구조 상에 배열하는 것과 동시에, 안테나 도전체 구조의 터미널 배열과 칩의 터미날 면의 위치결정 정렬을 수행하는 것이 가능하다.

안테나 배열은 안테나 도전체 구조가 적어도 하나의 쌍극 배열을 가지면 특히 유용하다. 왜냐하면 분리된 안테나 기판을 처리할 필요 없이, 그로 인해 라미네이션 프로세스에서 UHF 트랜스폰더의 제조가 가능하기 때문이다. 특히, 쌍극 배열이 비대칭 방식으로 설계된다면, 비대칭으로 인한 중력 중심의 편향된 분포 때문에, 안테나 기판상에 밀착하여 형성된 구조로 배치된 안테나 도전체 구조의 처리가, 분리된 안테나 도전체 구조의 처리와 비교할 때 더 쉬워진다.

만약 쌍극 배열이 와이어 도전체로서 형성된다면, 쌍극 배열의 제조는 와이어 도전체를 기판 시트의 표면상에 놓는 것으로 가능해진다.

바람직한 실시예에서, 안테나 배열은 쌍극 배열의 형성을 포함하는데, 이것은 안테나 도전체 구조를 분리하기 위해 각각 열 분리선 및 행 분리선을 따라 세로로 연장되는 제1 안테나 가닥 및 제2 안테나 가닥을 갖고, 이것들은 커플링 도전체 섹션을 통해 분리선들의 교차 구역에서 서로 연결된다. 이러한 방식으로 설계된 안테나 도전체 구조는 안테나 기판의 가장자리 영역에서의 최적화된 배열을 가능하게 하는데, 이것은 안테나 도전체 구조의 쌍극 배열의 일부가, 칩 카드로 설계된 트랜스폰더를 손으로 잡을 경우에 잡는 손에 의해 덮이는 위험을 최소화한다.

안테나 도전체 구조가 기판의 측단 영역에서의 "잡는 구역"으로부터 멀리 배치되는 것에 의해, 칩 카드의 적어도 하나의 측단에서 일반적인 방식으로, 즉 엄지손가락이나 적어도 하나의 손가락을 카드의 가운데 영역에 놓는 것에 의해, 안테나가 튜닝이 어려워지는 피할수 없는 결과를 초래하지 않고도, 카드를 잡는 것이 가능해진다. 바람직한 실시예에서, 일반적인 매트릭스 배열의 안테나 도전체 구조를 극히 비대칭으로 그리고 중심에서 벗어나게 배열하는 것에 의해, 안테나 배열은 라미네이션 프로세스에서 칩 카드를 제조할 경우 안테나 도전체 구조를 용이하게 처리할 수 있게 한다.

안테나 배열의 특히 바람직한 실시예에 의하면, 만약 안테나 도전체 구조를 칩에 접속시키기 위한 터미널 배열이, 할당된 안테나 도전체 구조의 커플링 도전체 섹션과 평행하게 배치되는 커플링 도전체 섹션을 갖는 루프 쌍극의 형태로 형성된다면, 터미널 배열 또는 터미널 배열과 접촉된 칩을 안테나 도전체 구조의 안테나 가닥과 옆으로 배열하는 것이 가능해진다. 따라서 안테나 배열의 도움에 의해 안테나 도전체 구조를 갖는 칩 카드가 제조될 수 있고, 칩 카드가 매우 넓은 잡는 구역을 갖도록 하기 위해, 안테나 가닥은 안테나 기판의 측단에 실질적으로 다다르도록 놓일 수 있다.

만약 안테나 배열의 터미널 배열이 기판 후면을 향해 개방된 기판 함몰부를 통해 연장되는 적어도 두 개의 평면적으로 형성된 터미널 컨택을 갖는다면, 추가적인 재접촉 또는 리와이어링 없이, 안테나 도전체 구조와 안테나 기판의 배면, 즉 안테나 도전체 구조의 반대면에 배치된 부품, 예를 들어 칩과의 직접 접촉이 가능해진다. 코팅 방법을 사용하여 안테나 기판의 전면에 인가된 터미널 배열은 필수적으로 기판 함몰부에 벌려 배치되는데, 안테나 기판의 배면으로부터 자유로이 접근 가능하므로, 터미널 컨택 배면의 집적 접촉이 수행될 수 있다.

기판 함몰부에 벌려 배치되는 이러한 배열은, 예를 들어, 안테나 도전체 구조 또는 안테나 기판상의 터미널 배열의 인가 전에, 안테나 기판에 구현된 함몰부가 안테나 기판의 코팅 동안에 안테나 재료로 일시적으로 채워지는 것에 의해 제조될 수 있다.

만약 터미널 컨택이 코팅 방법을 이용한 재료 코팅으로서 터미널 배열의 커플링 도전체 섹션과 일체로 카드 기판상에 인가된다면, 기판 함몰부에 벌려 배치되는 터미널 컨택의 배열에도 불구하고, 충분히 매우 높은 기계적인 안정성이 얻어진다.

일반적으로, 안테나 도전체 구조 및 거기에 형성된 터미널 배열이 일치하는 재료 코팅으로 형성된다면, 전체 안테나 도전체 구조가 단일 코팅 단계로 제조될 수 있기 때문에, 유용하다.

만약 터미널 배열이 알루미늄이나 알루미늄을 포함한 합금으로 형성된다면, 특히 터미널 배열과 접촉하기 위해 제공되는 칩이 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금의 터미널 컨택을 동등하게 갖는 경우, 칩 터미널 면과 터미널 배열의 터미널 컨택의 직접 접촉이 초음파 용접 방법을 이용하여 수행될 수 있다.

만약 터미널 배열이 구리나 구리를 포함한 합금으로 형성된다면, 일반적으로 사용되는 열적 접합 방법에 의한 칩과의 접촉이 구현 가능하다.

각각 터미널 배열 또는 쌍극 배열을 갖는 두 개의 기판 시트를 갖는 라미네이트 구조로 안테나 배열이 구성된다면 특히 유용하다. 따라서 터미널 배열 및 쌍극 배열을 기판 시트면에 다양하게 국부 할당하는 것이 가능하게 되고, 안테나 도전체 구조의 주파수 튜닝을 위한 터미널 배열 및 쌍극 배열 사이의 거리 조절이 가능하게 된다.

마찬가지로, 예를 들어 쌍극 배열의 튜닝 방해를 방지하기 위해, 쌍극 배열을 "잡는 구역"으로부터 멀리 배치하기 위해, 쌍극 배열을 칩 카드의 선택된 영역에 놓기 위해, 쌍극 배열을 칩 카드의 라미네이트 구조에서 가까운 라미네이트 층에 국부 할당하는 것을 조절할 수 있다.

라미네이션 방법을 이용하여 간단하게 트랜스폰더 제조가 가능한 안테나 배열을 제공할 수 있는 효과가 있다.

이하, 안테나 배열의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 기판 시트상에 매트릭스 배열로 배치된 복수의 안테나 도전체 구조를 갖는 안테나 배열을 도시한다;
도 2는 기판 시트로부터 분리된 안테나 기판을 도시한다;
도 3은 도 2의 횡단선 Ⅲ-Ⅲ에 따라 도 2에 도시된 안테나 기판에 기초하여 제조된 칩 카드의 단면도이다;
도 4는 도 3에 따른 단면도에 의한 다른 칩 카드를 도시한다;
도 5는 안테나 도전체 구조를 형성하기 위해 기판에 인가된 금속 코팅 중인 안테나 기판을 도시한다;
도 6은 기판 시트상에 형성된 안테나 배열에 기초하여 칩 카드를 제조하기 위한 방법을 도시한 개략도이다.

도 1은 매트릭스 배열(13)로 기판 시트(12) 상에 배치된 복수의 안테나 도전체 구조(11)를 갖는 안테나 배열(10)을 도시한다. 도시된 매트릭스 배열(13)은 6개의 행(14)과 3개의 열(15)로 이루어진다. 도 1에 도시된 6x3 매트릭스 배열은 전체 18개의 안테나 도전체 구조(11)를 포함하는데, 이것은 안테나 기판(16)이 전체로서 기판 시트(substrate sheet)(12)를 형성하는 식으로 각각 안테나 기판(16)상에 배열된다. 안테나 기판(16)의 치수는 열 분리선(17) 및 행 분리선(18)에 의해 정의되는데, 이것은 안테나 기판(16)이 기판 시트(12)에 의해 형성된 구조로부터 연속적으로 분리되기 위한 소정의 분리선을 형성한다.

더 언급될 커버 층 또는 칩 캐리어(chip carrier) 뿐만 아니라 기판 시트(12)에 사용되는 재료는, 예를 들어 PVC, PETG 또는 폴리카보네이트(polycarbonate) 같은 다른 것일 수 있다.

개별 안테나 도전체 구조(11)는 각각 쌍극 배열(23)의 특성을 나타내는데, 열 분리선(17)을 따라 세로로 연장되는 안테나 가닥(19) 및 행 분리선(18)을 따라 세로로 연장되는 제2 안테나 가닥(20)을 갖는다. 안테나 가닥들(19,20)은, 섹션에서 열 분리선(17) 또는 행 분리선(18)에 반드시 평행하게 연장되는, 그리고 열 분리선(17) 및 행 분리선(18)에 의해 형성된 교차 구역(22) 가까이로 연장되는, 커플링 도전 섹션(coupling conductor section)(21)을 통해 서로 접속된다. 쌍극 배열(23)의 커플링 섹션(21) 가까이에 터미널 배열(24)이 배치되는데, 이것은 본 실시예에서 루프 쌍극(loop dipole)으로 설계되고 평면적으로 형성된 터미널 컨택(terminal contact)(25,26)을 갖는다.

도 2의 기판 시트(12)로부터 분리된 안테나 기판(16)의 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 안테나 가닥들(19,20)은 각각 자유 말단에서 개방 도전체 루프, 또는 도전체 프레임을 나타내는데, 이 경우 다른 크기로 이루어지고 따라서 안테나 가닥들(19,20)에 각각 할당되는 쌍극 배열(23)의 다른 주파수 튜닝이 가능하게 된다.

도 2에 도시된 안테나 기판(16)은 잡는 구역(grasping zone)(30) 및 트랜스폰더 구역(transponder zone)(31)으로 나뉘어지는 기판면(29)의 특징을 갖는다. 여기서, 잡는 구역(30)은 카드 사용자가 안테나 기판(16), 또는 쌍극 배열(23)의 커버링 없이 안테나 기판의 기초하에 형성된 칩 카드, 또는 트랜스폰더 구역(31)에 수용된 안테나 도전체 구조(11)를 잡을 때, 엄지손가락 또는 손가락에 의해 안테나 표면(29)의 적어도 부분적으로 덮이는 지역을 가리킨다.

도 2에 도시된 안테나 기판(16)에서, 트랜스폰더 구역(31)은 실질적으로 L 형태로 형성되고, 안테나 도전체 구조(11)를 수용한다. 트랜스폰더 구역(31)의 L 형태 설계 때문에, 잡는 손의 엄지 손가락 또는 손가락에 의해 쌍극 배열(23)의 일부가 덮이는 것이 발생하지 않으면서, 안테나 기판(16), 또는 거기로부터 형성된 칩 카드로의 접근에서 변화 가능성이 커지는 방식으로, 안테나 도전체 구조(11), 또는 쌍극 배열은 단순히 안테나 기판(16)의 측단(32,33) 가까이로 직접 연장된다.

도 2의 도시로부터 명확한 바와 같이, 안테나 기판(16)에서, 기판 함몰부(34,35,36)는 각각 터미널 컨택(25,26) 사이 뿐만 아니라 터미널 컨택(25,26) 아래에 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 칩 카드(37)가 안테나 기판(16)의 기초하에 형성될 때, 기판 함몰부(34,35)는 칩 캐리어(40)의 터미널 도전체(38,39)와 집적 접촉하는 것에 기여한다. 이와 관련하여, 본 예에서, 터미널 도전체(38,39)에 형성된 돌출 컨택(raised contact)의 도움에 의해, 터미널 도전체(38,39)는 직접 방식으로, 즉 리와이어링(rewiring) 경우와 같은 축의 이동 없이 수직의 컨택 축(43) 상에서, 터미널 컨택(25,26)의 컨택 배면(42)과 접촉된다.

도 3으로부터 명백한 바와 같이, 안테나 기판(16)에서 터미널 컨택(25,26) 사이에 형성된 기판 함몰부(36)는 칩 컨택(45,46)을 통해 터미널 도전체(38,39)와 접촉하는 칩(44)을 수용하는 목적을 달성한다.

도 3에 도시된 칩 카드(37)에서, 기판 함몰부(36)의 칩(44)이 안테나 도전체 구조(11)에 인가된 제1 커버 층(49)의 배면(48)과 칩 캐리어(40) 사이에 수용되는 방식으로, 칩 모듈(47)이 안테나 기판(16)상에 형성된 안테나 도전체 구조(11)의 안테나 기판(16), 또는 터미널 배열(24) 사이에서 접촉하기 위해 제공된다. 그러한 칩 캐리어(40)는 안테나 기판(16)의 배면(50)과 배면(50)에 인가된 제2 커버 층(51) 사이에 수용된다.

도 4는, 안테나 기판(16)에 적합한 치수를 가지므로 동시에 커버 층을 형성하는 칩 캐리어(53)를 갖는 칩 모듈(61)이 사용된 것에서, 도 3에 도시된 칩 카드(37)와는 다른, 칩 카드(52)를 도시한다.

도 5는 안테나 기판(16)에 안테나 도전체 구조(11), 또는 터미널 배열(24)의 형성을 위해 금속 도전체 재료(54)를 코팅한 직후의 안테나 기판(16)을 나타낸다. 이미 코팅하기 전에, 안테나 기판(16)에 기판 함몰부(34,35,36)가 제공되는데, 칩(44)과의 연속적인 접촉을 위해 사용되는 기판 함몰부(34,35)는, 도전체 재료(54)가 기판 함몰부(34,35)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 적어도 코팅 프로세스 동안에 채워진다. 이것은 코팅 동안에 안테나 기판(16)이 기판 함몰부(34,35)로 양성 맞춤(positive fitting) 방식으로 맞물리는 돌출부(56,57)를 갖는 기판 캐리어(55)상에 배치된다는 관점에서 행해진다. 기판 캐리어(55)를 안테나 기판(16)으로부터 제거할 때, 기판 함몰부(34,35)에 벌려 배치된 도 5에 도시된 터미널 컨택(25,26)의 배열이 보존되도록, 적어도 코팅 면 상의 돌출부(55,56)에는 부착 방지 코팅이 제공된다.

도 6은 예를 들어 도 4에 도시된 칩 카드(52)의 제조를 위해 필요한 개별 방법 단계의 흐름을 다시 한번 강조하기 위한 것이다.

우선, 칩 모듈 시트(59) 상에 매트릭스 배열(13)로 배치된 복수의 안테나 도전체 구조(11)를 갖는 기판 시트(12)의 배열이 수행되는데, 복수개의 칩 모듈이 구조적으로 배치되고 안테나 도전체 구조(11)의 갯수에 대응하는 특징을 갖는다. 기판 시트(12)가 칩 모듈 시트(59) 상에 배열될 때 돌출 컨택(41)이 기판 함몰부(34,35)와 맞물리는 방식으로, 개별 칩 모듈(61)의 터미널 도전체(38,39)는 거기에 배치된 돌출 컨택(41)이 안테나 도전체 구조(16)의 터미널 컨택(25,26)과 겹치도록 위치되는 식으로 여기에 배열된다. 이어서, 예를 들어 터미널 컨택(25,26)을 상부 면으로부터 초음파의 영향을 받게 함으로써, 터미널 컨택(25,26)이 터미널 도전체(38,39)의 돌출 컨택(41)과 용접된다. 이어서, 매트릭스 배열에 대응하는 다수의 칩 카드를 제조하기 위한 라미네이트 구조를 완성하기 위해, 커버 층 시트(60)가 위로부터 기판 시트(12)에 인가된다.

이리하여 제조된 칩 카드 구조로부터 개별 칩 카드(52)를 분리하기 위해, 분리 및 절단 프로세스가 기판 시트(12)의 행 분리선(18) 및 열 분리선(17)을 따라 연이어 수행된다.

Claims (11)

1. UHF 주파수 범위에서 사용되는 칩 카드 제조를 위한 안테나 배열에 있어서,
   기판 및 상기 기판상에 형성된 복수의 안테나 도전체 구조를 갖고, 상기 안테나 도전체 구조는 상기 안테나 도전체 구조를 칩에 접속시키기 위한 터미널 배열을 갖되,
   상기 기판은 기판 시트로서 형성되고, 상기 안테나 도전체 구조는 상기 기판 시트 상에 복수의 행 및 열을 갖는 매트릭스 배열로 배치되며,
   상기 안테나 도전체 구조는 적어도 하나의 쌍극 배열을 포함하고, 상기 적어도 하나의 쌍극 배열은 제1 안테나 가닥 및 제2 안테나 가닥을 포함하며, 상기 제1 안테나 가닥은 열 분리선을 따라 세로로 연장되고 상기 제2 안테나 가닥은 행 분리선을 따라 연장되며, 상기 열 분리선 및 상기 행 분리선은 상기 안테나 도전체 구조를 분리하며 교차 구역에서 교차하고, 상기 제1 안테나 가닥 및 상기 제2 안테나 가닥은 커플링 도전체 섹션을 통해 상기 교차 구역에서 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 안테나 도전체 구조를 상기 칩에 접속시키기 위한 상기 터미널 배열은 할당된 상기 안테나 도전체 구조의 상기 커플링 도전체 섹션과 평행하게 배치되는 커플링 도전체 섹션을 갖는 루프 쌍극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
3. 제1항에 있어서,
   상기 터미널 배열은, 기판 함몰부 위로 연장되고 기판 배면을 향해 개방된, 적어도 두 개의 평면적으로 설계된 터미널 컨택을 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
4. 제3항에 있어서,
   상기 터미널 컨택은 코팅 방법을 이용한 재료 코팅의 형태로 안테나 기판에 인가되고, 상기 터미널 배열의 커플링 도전체 섹션과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
5. 제4항에 있어서,
   상기 안테나 도전체 구조 및 상기 터미널 배열은 일치하는 재료 코팅으로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
6. 제1항에 있어서,
   상기 터미널 배열은 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
7. 제1항에 있어서,
   상기 터미널 배열은 구리 또는 구리를 포함하는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 배열.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의한 안테나 배열을 포함하는, 칩 카드 제조를 위한 라미네이트 구조에 있어서,
   상기 안테나 도전체 구조의 상기 쌍극 배열 및 상기 터미널 배열은 상기 안테나 도전체 구조의 제조를 위해 서로 평면적으로 연결된 개별 기판 시트 상에 형성된 것을 특징으로 하는 라미네이트 구조.
   
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