KR101754095B1

KR101754095B1 - 세탁용 ｒｆｉｄ 태그

Info

Publication number: KR101754095B1
Application number: KR1020110040970A
Authority: KR
Inventors: 김용준; 남원준
Original assignee: 인텔렉추얼디스커버리 주식회사
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2017-07-05
Also published as: US9189726B2; CN102831461B; KR20120122670A; CN102831461A; US20120273577A1

Abstract

본 발명은 RFID 태그에 관한 것이다. 본 발명의 RFID 태그는, 특정 형태의 도전체가 형성되고 상기 도전체에 전기적으로 연결된 RFID 칩을 구비하는 패턴층; 상기 패턴층에 접착된 절연층; 상기 절연층에 접착되며, 상기 패턴층의 도전체와 유도 결합되는 방사 패턴의 도전체가 형성된 방사층; 상기 방사층에 접착된 하부 보호층; 및 상기 패턴층에 접착된 상부 보호층을 구비한다.

Description

세탁용 ＲＦＩＤ 태그{RFID tag for laundry}

본 발명은 RFID(Radio Frequency IDentification) 태그(tag)에 관한 것으로서, 특히 세탁이 요구되는 부재에 부착되는 RFID 태그에 관한 것이다.

RFID 기술은 당초에 유통이나 물류 등에 적합하여 그러한 곳에 많이 사용될 것이라고 생각되었다. 하지만, 현재 RFID 기술의 적용 분야는 생각보다 다양하고, 열악한 환경에서 사용되고 있다. 특히 바코드로 이용할 수 없는 분야인 세탁, 반도체, 금형 분야에서는 RFID 기술의 사용이 절대적으로 필요하다고 할 수 있다. 특히 세탁물의 경우에는 RFID 태그(tag)의 필요성 및 효과가 클 것이라고 생각되지만 신뢰성, 성능 등의 이유로 적용에 대하여 회의적으로 생각하는 경우를 많이 볼 수 있다. 이를 만회하기 위하여 종래의 세탁태그는 여러 가지 방안으로 접근을 시도 했다.

첫 번째는 RFID 태그의 패키징(packaging)시 방수에 초점을 둔 것이다. 초창기에 사용되었던 제품으로서 RFID 태그는 주로 PC(Poly Carbonate), PA(Poly Amid)를 이용하여 사용했다. 이 제품은 방수가 되며 내열성이 좋은 제품으로서 보통의 세탁 조건(100도 50회)은 만족할만한 수준은 되었다. 하지만 사출물이기 때문에 외부 충격에 있어 RFID 태그가 훼손되는 경우가 많이 발생되는 단점을 지녔다. 특히나 요즘처럼 세탁->탈수->건조->다림질까지 이어지는 인라인(iInline) 공정에는 두께가 두꺼우며, 강도가 강한 RFID 태그는 버틸 수가 없다.

두 번째는 이를 보완하기 위하여 나온 플렉시블(fFlexible) RFID 태그이다. 상기 플렉시블 RFID 태그의 플렉시블한 사출물을 이용하며, 인레이(Inlay)는 PET로 되어 있는 종류를 사용하게 된다. 이 경우 세탁의 흐름에 따라 RFID 태그가 유동적으로 변하여 깨지는 현상은 없어질 수 있다. 하지만, 플렉시블 사출물은 열에 약하고 쉽게 찢어진다는 단점을 가진다. 더욱 더 큰 단점은 플렉시블 사출물은 RFID 칩을 보호할 수 없다는 점이다. 쉽게 찢어지다 보니 공동으로 많이 세탁을 하는 업체에서는 사용할 수 없는 신뢰성 수준이다.

세 번째는 RFID 칩을 보호하기 위하여 RFID 칩의 부착 부위를 딱딱한 물질 혹은 탄성이 좋은 물질로 덧대는 작업을 하는 것이다. 이 경우 RFID 칩은 보호될 수 있으나 전체적인 신뢰성을 보장할 수는 없다. 특히 딱딱한 면으로 인하여 생기는 크랙(crack)에 대해서는 약할 수 밖에 없는 현실이다.

세탁 태그에서 가장 중요한 부분은 신뢰성이다. 세탁 태그를 이용하고자 하는 사용자들은 가정집 주부도 아니고 일반 사용자도 아니다. 대부분이 대규모의 세탁업을 하는 업체이다. 이러한 업체들의 경우 공정들이 자동화되어 있기 때문에 사람이 컨트롤하기에는 한계를 가진 부분들에 초점을 맞춘다. 세탁 자체에도 세탁물의 엉킴 현상, 방수, 고온 건조, 다림 등의 조건들을 모두 만족해야 하기 때문에 신뢰성이 보장되지 않은 제품은 사용하는데 한계가 있다.

본 발명은 세탁시 쉽게 손상되지 않으며, 내부의 RFID 칩을 안전하게 보호할 수 있는 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

특정 형태의 도전체가 형성되고 상기 도전체에 전기적으로 연결된 RFID 칩을 구비하는 패턴층; 상기 패턴층에 접착된 절연층; 상기 절연층에 접착되며, 상기 패턴층의 도전체와 유도 결합되는 방사 패턴의 도전체가 형성된 방사층; 상기 방사층에 접착된 하부 보호층; 및 상기 패턴층에 접착된 상부 보호층을 구비하는 RFID 태그를 제공한다.

상기 패턴층은 상기 특정 형태의 도전체가 형성된 인쇄회로기판을 구비하고, 상기 방사층은 상기 방사 패턴의 도전체가 형성된 인쇄회로기판을 구비한다.

상기 하부 보호층 및 상부 보호층은 유연성을 갖는 재질인 것이 바람직하다.

상기 절연층은 실리콘으로 구성될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 또한,

폴리이미드로 형성된 제1 폴리이미드층; 실리콘으로 형성되며, 상기 제1 폴리이미드층의 상부에 접착된 제1 실리콘층; 상기 제1 실리콘층의 상부에 접착되며, 절연판 위에 방사 패턴의 도전체가 형성된 방사층; 상기 방사층의 상부에 접착된 절연층; 상기 절연층의 상부에 접착되며, 절연판 위에 급전 형태의 도전체가 형성되고, 상기 급전 형태의 도전체에 전기적으로 연결된 RFID 칩을 구비하며, 상기 방사층의 도전체에 유도 결합되는 패턴층; 상기 패턴층의 상부에 접착된 제2 실리콘층; 및 상기 제2 실리콘층의 상부에 접착되며 폴리이미드로 형성된 제2 폴리이미드층을 구비하는 RFID 태그를 제공한다.

상기 제1 폴리이미드층의 하부에 접착된 제3 실리콘층과 상기 제2 실리콘층의 상부에 접착된 제4 실리콘층을 더 구비한다.

상기 방사층에 구비된 절연판과 상기 패턴층에 구비된 절연판은 모두 인쇄회로기판이다.

상기 절연층은 실리콘으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따라 세탁용 RFID 태그는 방사층과 패턴층을 구비하고, 이들을 전기적으로 절연시킨 상태에서 유도 결합을 통해 상호간에 고주파 신호를 주고받게 구성함으로써, 세탁 과정에서 외부 충격을 받더라도 방사층과 패턴층 사이에는 전기적인 단선이 발생하지 않게 된다. 따라서, RFID 태그는 세탁 후에도 RFID 판독기와 통신할 수 있도록 안전하게 보호된다.

또한, 본 발명의 세탁용 RFID 태그에 구비되는 방사층과 패턴층은 폴리이미드층들과 실리콘층들에 감싸여져서 보호된다. 폴리이미드층과 실리콘층들은 접착력이 강하여 방사층들과 패턴층을 안전하게 보호하며, 또한, 유연성을 가지고 있어서, 세탁 과정에서 발생할 수 있는 외부 충격이 RFID 태그에 인가되어도 RFID 태그는 찢어지거나 부서지지 않게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 세탁용 RFID 태그의 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 패턴층의 일 실시예의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 방사층의 일 실시예의 평면도이다.
도 4는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 세탁용 RFID 태그(100)의 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 패턴층(111)의 일 실시예의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 방사층(211)의 일 실시예의 평면도이고, 도 4는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 세탁용 RFID 태그(100)에 대해 설명하기로 한다.

RFID 태그(100)는 하부 보호층(300), 그 위에 방사층(211), 절연층(511), 패턴층(111) 및 상부 보호층(400)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

하부 보호층(300)은 방사층(211)을 외부 환경과 차단시켜서 방사층(211)이 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지한다. 하부 보호층(300)은 접착력이 우수하여 방사층(211)과 견고하게 접착된다. 하부 보호층(300)은 또한, 유연성(flexibility)과 탄성을 가지고 있어서, 외부로부터 물리적인 힘을 받을 경우 휘어지거나 눌려지며, 그에 따라 부러지거나 찢어지지 않게 된다. 하부 보호층(300)은 제1 실리콘층(411), 제1 폴리이미드층(311) 및 제3 실리콘층(413)으로 구성될 수 있다.

제1 실리콘층(411)은 제1 폴리이미드층(311)과 방사층(211) 사이에 삽입되어 제1 폴리이미드층(311)과 방사층(211)을 서로 접착시키고, 제3 실리콘층(413)은 제1 폴리이미드층(311)의 하부에 접착된다. 제1 및 제3 실리콘층들(411,413)은 접착력이 우수하여 제1 폴리이미드층(311)과 견고하게 접착된다. 제1 및 제3 실리콘층들(411,413)은 유연성(flexible)과 탄성을 가지고 있어서 세탁시 물에 의한 소용돌이나 세탁물들과 충돌시에도 찢어지거나 부서지지 않고 원상태로 유지되며, 제1 폴리이미드층(311)에 접착되어 세탁시 고온으로 인한 RFID 태그(100)의 녹아내림을 방지한다.

제1 및 제3 실리콘층들(411,413)을 구성하는 실리콘은 유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소 등이 화학결합으로 서로 연결된 모양으로 된 폴리머로서, 온도에 따라 변화하는 일이 적은 내열성과 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성, 물에 대한 발수성이나 내수성, 전기의 절연성 등의 성상을 가지고 있다.

제1 폴리이미드층(311)은 접착력이 우수하여 제1 및 제3 실리콘층들(411,413)과 견고하게 접착되며, 유연한(flexible) 재질이어서 제1 및 제3 실리콘층들(411,413)에 접착된 상태에서도 유연성을 유지한다. 더욱이, 제1 폴리이미드층(311)은 제1 및 제3 실리콘층들(411,413)과 접착되어 접착력이 강화된다. 따라서, 세탁시 물에 의한 충격이나 세탁물들에 의한 충격에도 찢어지거나 깨어지지 않고 원상태로 유지된다. 제1 폴리이미드층(311)은 또한, 내구성이 강하다. 이와 같이, 하부 보호층(300)은 제1 및 제3 실리콘층들(411,413)과 제1 폴리이미드층(311)이 견고하게 결합하여 방사층(211)을 외부 환경으로부터 안전하게 보호한다.

제1 폴리이미드층(311)을 구성하는 폴리이미드는 방향족 디아민과 방향족 테트라카본산 2무수물로 합성된 고내열성 엔지니어링 플라스틱이다. 폴리이미드는 고강성, 치수 안정성에서 매우 우수하며, 방향족 디아민과 방향족 카본산을 조합시켜 다종류의 폴리이미드 수지가 생산되고 있으며, 수지성형품, 필름, 코팅, 섬유 등으로서 전기전자부품, 기계부품, 자동차부품 등에 널리 쓰이고 있다. 폴리이미드의 주요한 특징은 내열성이 매우 우수하고, 극저온에서도 사용이 가능하며, 전기 절연성이 매우 우수(전방향족 타입에서는 절연내압이 22kv/mm)하고, 고온에서 연화되지 않고, 고하중을 지탱할 수 있다. 폴리이미드는 또한 내방사성이나 내염성이 우수한 특성을 가지고 있다.

방사층(211)은 절연판(231) 위에 방사 패턴의 도전체(213,221,222)가 형성된 구조를 가지며, 패턴층(111)으로부터 유도되어 흐르는 고주파 신호(i1')를 외부로 방사하거나 외부로부터 입력되는 고주파 신호를 패턴층(111)으로 간접적으로 전달한다. 일반적으로, RFID 태그(100)는 RFID 판독기(reader)(도시 안됨)와 고주파 신호를 주고받는다. 이 경우, 방사층(211)으로부터 방사되는 고주파 신호는 상기 RFID 판독기로 송신되고, 상기 RFID 판독기로부터 송신되는 신호는 방사층(211)을 통해서 RFID 칩(115)으로 전송된다.

방사층(211)을 구성하는 절연판(231)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)으로 구성될 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 경성 회로 기판과 연성(flexible) 회로 기판으로 구분되며, 절연판(231)은 이 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 절연판(231) 위에 안테나 기능을 수행하는 방사 패턴의 도전체(213,221,222)가 형성되어 있다. 방사 패턴의 도전체(213,221,222)는 안테나 기능을 수행할 수 있는 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예컨대, 방사 패턴의 도전체(213,221,222)는 간단한 형태로써 일직선으로 길게 형성되거나, L자형, ㄷ자형 등으로 형성될 수 있고, 이들을 복합한 형태로 구성될 수 있다. 방사 패턴의 형태는 패턴층(111)에 형성된 급전부(113)의 형태에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.

절연층(511)은 방사층(211)과 패턴층(111) 사이에 삽입되어 방사층(211)과 패턴층(111)을 견고하게 접착시키며, 방사층(211)에 형성된 도전체(213,221,222)와 패턴층(111)에 형성된 도전체(113)를 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 방사층(211)과 패턴층(111)은 절연층(511)에 의해 전기 신호를 직접 주고받지 못하고, 간접적으로 주고 받게 된다. 절연층(511)은 실리콘으로 구성될 수 있다. 절연층(511)은 또한, 접착력이 우수하고, 유연성을 갖는 우레탄으로 구성될 수 있다. 절연층(511)은 방사층(211)과 패턴층(111) 상호간의 마찰에 의한 찢어짐이나 손상을 방지한다.

패턴층(111)은 절연판(121) 위에 형성된 급전부(113) 및 상기 급전부(113)와 전기적으로 접착된 RFID 칩(115)을 구비한다. 급전부(113)는 급전 패턴의 도전체(113)로 구성되고, 상기 급전 패턴의 도전체(113) 위에 RFID 칩(115)이 장착된다. RFID 칩(115)과 급전부(113)는 전기적으로 연결된다. 이 때, 급전부(113)는 RFID 칩(115)에서 출력되어 급전부(113)로 흐르는 신호(i1)가 방사층(211)에 구비된 방사 패턴의 도전체(213,221,222)로 최대 효율로 유도될 수 있는 형태, 예컨대 루프(loop)형으로 형성되는 것이 바람직하다. 급전부(113)의 임피던스(impedance)는 방사층(211)의 도전체(213,221,222)의 임피던스와 매칭(matching)되도록 구성된다. 이와 같이, 패턴층(111)의 도전체(113)의 임피던스와 방사층(211)의 도전체(213,221,222)의 임피던스를 매칭시킴으로써, 패턴층(111)의 도전체(113)에 흐르는 전류(i1)는 방사층(211)의 도전체(213,221,222)로 최대 효율로 유도되고, 또한, 방사층(211)의 도전체(213,221,222)에 흐르는 전류(i1')는 패턴층(111)의 도전체(113)로 최대 효율로 유도된다.

패턴층(111)에 장착되는 RFID 칩(115)은 반도체 장치로써 다양한 정보를 저장하고 있다. RFID 칩(115)에 저장되는 정보는 예컨대, 특정 제품의 제조 공장, 제조 일시, 제조 방법, 재료의 종류, 상품 이력 등의 정보가 저장될 수 있다. RFID 칩(115)에 저장된 정보는 상기 RFID 판독기의 요청 신호를 수신하면, 상기 요청 신호가 요청한 정보를 패턴층(111)과 방사층(211)을 통해서 상기 RFID 판독기로 무선으로 송신한다.

패턴층(111)의 도전체(113)와 방사층(211)의 도전체(213,221,222)는 간접 결합된다. 즉, 패턴층(111)의 도전체(113)와 방사층(211)의 도전체(213,221,222)는 상호 유도 결합된다. 따라서, RFID 칩(115)으로부터 출력되어 패턴층(111)의 도전체(113)에 흐르는 고주파 신호(i1)는 방사층(211)의 도전체(213,221,222)로 유도되어 외부로 방사되고, 외부에서 방사층(211)의 도전체(213,221,222)로 수신되는 고주파 신호(i1')는 패턴층(111)의 도전체(113)로 유도되어 RFID 칩(115)으로 전달된다.

패턴층(111)의 도전체(113)와 방사층(211)의 도전체(213,221,222)는 가격이 저렴하고, 도전성이 좋은 금속, 예컨대 구리로 형성된다.

패턴층(111)의 절연판(121)은 인쇄회로기판으로 형성될 수 있다. 인쇄회로기판은 경성 회로 기판과 연성 회로 기판으로 분류되며, 기판의 종류는 RFID 태그(100)의 특성에 따라 선택적으로 사용될 수 있으나 RFID 칩(115)이 손상되지 않는 기판을 사용하는 것이 요구된다.

패턴층(111)의 절연판(121)과 방사층(211)의 절연판(231)은 인쇄회로기판을 포함하여 도전체의 패턴 형성이 가능하면 모두 사용될 수 있다.

상부 보호층(400)은 패턴층(111)을 외부 환경과 차단시켜서 패턴층(111)이 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지한다. 상부 보호층(400)은 접착력이 우수하여 패턴층(111)과 견고하게 접착된다. 상부 보호층(400)은 또한, 유연성과 탄성을 가지고 있어서, 외부로부터 물리적인 힘을 받을 경우 휘어지거나 눌려지며, 그에 따라 부러지거나 찢어지지 않는다. 상부 보호층(400)은 제2 실리콘층(412), 제2 폴리이미드층(312) 및 제4 실리콘층(414)으로 구성될 수 있다.

제2 및 제4 실리콘층들(412,414)과 제2 폴리이미드층(312)의 성능이나 재질은 하부 보호층(300)을 구성하는 제1 및 제3 실리콘층들(411,413) 및 제1 폴리이미드층(311)과 동일함으로, 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

특정 형태의 도전체가 형성되고 상기 도전체에 전기적으로 연결된 RFID 칩을 구비하는 패턴층;
상기 패턴층에 접착된 절연층;
상기 절연층에 접착되며, 상기 패턴층의 도전체와 유도 결합되는 방사 패턴의 도전체가 형성된 방사층;
상기 방사층에 접착된 하부 보호층; 및
상기 패턴층에 접착된 상부 보호층을 구비하되,
상기 하부 보호층은
폴리이미드로 형성된 제1 폴리이미드층;
실리콘으로 형성되며, 상기 제1 폴리이미드층의 상부에 접착된 제1 실리콘층; 및
상기 제1 폴리이미드층의 하부에 접착된 제3 실리콘층
을 포함하고, 상기 상부 보호층은
상기 패턴층의 상부에 접착된 제2 실리콘층;
상기 제2 실리콘층의 상부에 접착되며 폴리이미드로 형성된 제2 폴리이미드 층; 및
상기 제2 폴리이미드층의 상부에 접착된 제4 실리콘층
을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
제1항에 있어서, 상기 패턴층은 상기 특정 형태의 도전체가 형성된 인쇄회로기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
제1항에 있어서, 상기 하부 보호층 및 상부 보호층은 유연성을 갖는 재질인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
제1항에 있어서, 상기 방사층은 상기 방사 패턴의 도전체가 형성된 인쇄회로기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
제1항에 있어서, 상기 절연층은 실리콘으로 구성된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
폴리이미드로 형성된 제1 폴리이미드층;
실리콘으로 형성되며, 상기 제1 폴리이미드층의 상부에 접착된 제1 실리콘층;
상기 제1 실리콘층의 상부에 접착되며, 절연판 위에 방사 패턴의 도전체가 형성된 방사층;
상기 방사층의 상부에 접착된 절연층;
상기 절연층의 상부에 접착되며, 절연판 위에 급전 형태의 도전체가 형성되고, 상기 급전 형태의 도전체에 전기적으로 연결된 RFID 칩을 구비하며, 상기 방사층의 도전체에 유도 결합되는 패턴층;
상기 패턴층의 상부에 접착된 제2 실리콘층;
상기 제2 실리콘층의 상부에 접착되며 폴리이미드로 형성된 제2 폴리이미드층;
상기 제1 폴리이미드층의 하부에 접착된 제3 실리콘층; 및
상기 제2 폴리이미드층의 상부에 접착된 제4 실리콘층
을 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
삭제
제6항에 있어서, 상기 방사층에 구비된 절연판과 상기 패턴층에 구비된 절연판은 모두 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
제6항에 있어서, 상기 절연층은 실리콘으로 구성된 것을 특징으로 하는 RFID 태그