KR20020052161A - 비접촉식 카드리더기의 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카드리더기에 관한 것으로, 특히 구부림이 자유로운 안테나를 구비하는 카드리더기에 관한 것이다.

본 발명은 비접촉식 카드를 구동시켜 정보를 취득하기 위한 자기장이 발생되도록 구부림이 가능한 재질에 안테나 패턴이 인쇄되어 제조되는 안테나와, 상기 안테나와 일체로 형성되면서 연장되어 칩모듈에 연결되는 안테나 연결부로 이루어짐으로써, 안테나의 구부러짐을 이용하여 장소에 구애받지 않고 안테나를 설치할 수 있어 카드리더기의 소형화에 기여할 수 있다.

Description

비접촉식 카드리더기의 안테나{ANTENNA IN A CONTACTLESS CARD READER}

본 발명은 카드리더기에 관한 것으로, 특히 구부림이 자유로운 안테나를 구비하는 카드리더기에 관한 것이다.

현대 사회에 들어 카드는 누구나 용이하게 취득하여 사용될 수 있을 정도로 폭넓게 대중들에게 보급되고 있다. 대표적인 카드의 예로서 플라스틱 카드에 자기 기록 매체를 붙인 자기 스트라이프 카드(Magnetic Stripe Card)가 있다. 이러한 자기 스트라이프 카드로는 은행의 캐쉬 카드(Cash Card)와 신용판매회사의 크레디트 카드 등과 같은 것이 있으며, 이 카드는 자기 스트라이프 상에 기록된 디지털 신호를 자기 헤드로 읽어서 본인인지 아닌지를 확인하는데 사용된다. 한편, 공중 전화 카드 등과 같은 회수권 방식의 카드를 선불 카드 또는 프리페이드 카드(Prepaid Card)라고 하는데, 이는 자기 재료 상에 디지털 신호를 읽고 쓰기가 가능하도록 되어 있다.

IC 카드는 마이크로프로세서와 메모리를 내장하고 있어서 카드 내에서 정보의 저장과 처리가 가능한 플라스틱 카드이다. 이러한 IC 카드는 ISO에서는 IC 카드라고 호칭을 통일하고 있지만, 그 밖에 스마트 카드(Smart Card), 메모리 카드(Memory Card), 칩인 카드(Chip-in Card) 또는 인텔리젼트 카드(Intelligent Card) 등으로도 불리어진다.

IC 카드는 카드 리더기가 IC 카드에 저장된 서비스 정보를 단순하게 읽거나 간단한 데이터만을 입력할 수 있는 메모리 카드(Memory Card)와 카드 판독기와 IC 카드 간에 데이터 통신을 수행하면서 IC 카드에 저장된 정보를 변경할 수 있는 스마트 카드로 구분된다. 상기 스마트 카드는 서비스 정보를 저장하는 메모리 소자와 상기 메모리 소자의 서비스 정보를 등록, 변경 및 삭제할 수 있는 마이크로프로세서를 구비하며, 상기 마이크로프로세서를 구동하기 위한 칩 운용 프로그램을 포함한다. 상기 스마트 카드는 마이크로프로세서가 외부의 카드 리더기에서 공급되는 제어신호에 의해 메모리를 액세스할 수 있을 뿐만 아니라, 입출력부를 통해 권고 프로토콜에 따라 카드 판독기와 데이터 통신을 수행할 수 있기 때문에 메모리 소자 내의 정보를 수시로 등록, 삭제 및 변경할 수 있다.

IC 카드는 램(RAM), 롬(ROM), 마이크로프로세서 및 비휘발성 메모리(EEPROM)으로 구성된다. 마이크로프로세서는 램에 저장된 데이터와 롬에 저장된 프로그램에 의하여 비휘발성 메모리에 저장된 정보에 따라 이용자에게 원하는 서비스를 제공하도록 제어한다. 이러한 IC 카드는 외부와의 통신 방법에 따라 두가지로 분류되는데, 접촉면을 카드 리더기(Card Reader)에 삽입하는 접촉시 카드와 카드 내에 내장되어 있는 안테나를 이용하여 무선 주파수로 통신하는 비접촉식 카드(Contactless Card)가 있다.

접촉식 카드는 카드 내의 칩을 동작시키기 위한 전원과 클럭신호를 얻기 위하여 카드 판독기와의 물리적인 접촉이 필요하다. 이를 위하여 카드를 카드 판독기 안에 삽입시키며, 카드에 대한 전원은 호스트 어플리케이션이나 카드 판독기의 제어하에 판독기로부터 카드로 공급 또는 차단된다. 이러한 접촉식 카드는 고도의 보안을 요하는 시스템에 적합하다.

반면에, 비접촉식 카드는 카드 리더기 부근에 카드를 가져다 대면 비접촉식 카드와 카드 리더기 사이에 정보 교환이 이루어진다. 이러한 비접촉식 카드는 그 근접거리에 따라 밀착형(Close Coupling)과 리모트형(Remote Coupling)으로 나뉘어진다. 이러한 리모트형은 다시 근접형(Proximity), 근방형(Vicinity), 마이크로파형(RF)으로 나뉘어진다. 여기서, 밀착형 비접촉식 카드는 정전결합(Capacitive Coupling)으로부터 전원을 얻고, 리모트형 비접촉식 카드는 전자유도(Inductive Coupling)로부터 전원을 얻는다.

이러한 비접촉식 카드는 카드 리더기에 삽입할 필요가 없고 정확한 카드 위치 맞춤이 필요 없기 때문에 설계 및 제작이 용이하며, 단말기를 견고하고 저렴하게 제작할 수 있어서 유지 보수 비용이 절감된다. 또한, 카드 자체에 기계적인 접촉면이 없기 때문에 정전기, 화학적 손상이나, 습기, 오염, 먼지 또는 마찰 등에 강하기 때문에 장기적 사용이 가능하게 된다.

상기에서 상술한 바와 같은 IC 카드는 ISO에 의해 그 규격과 프로토콜이 제정되어 있다. 상기 IC 카드에 관한 표준 중 특히 ISO7816은 IC 카드의 물리적 특성을 규정하고 있고, ISO14443은 비접촉식 IC 카드 중에서도 리모트형 비접촉식 카드의 특성을 규정하고 있다.

이와 같이 규정된 IC 카드와 통신하기 위한 카드 리더기가 각 제조업체별로 제조되어 판매되고 있다.

일반적으로 카드 리더기는 IC 카드의 판독 처리를 수행하기 위해 전용 칩모듈에 안테나를 부착하여 사용하게 된다. 여기서, 상기 칩모듈에는 카드 리더기를 동작시키기 위한 프로그램과 정보가 저장되는 메모리와, 상기 정보를 프로그램에 따라 처리하기 위한 마이크로프로세서가 구비되게 된다.

따라서, 카드 리더기는 안테나를 통해 방출되는 마이크로파에 의해 IC 카드의 정보가 취득되고, 이를 칩모듈에서 가공 및 처리하게 된다.

도 1a와 도 1b는 종래의 비접촉식 카드리더기 및 비접촉식 카드를 각각 나타낸다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 비접촉식 카드리더기는 신호처리부(110), RF 모듈(120), 안테나(130), 전원제어부(150) 및 전원공급부(140)로 이루어진다. 여기서, 상기 신호처리부(110), RF 모듈(120), 안테나(130) 및 전원제어부(150)는 하나의 인쇄회로기판(PCB, 115) 상에 장착되어 하나의 칩모듈(100)로 제작될 수 있다. 물론, 상기 안테나(130)는 상기 인쇄회로기판(115)의 일측으로부터 연장되어 다른 인쇄회로기판 상에 설치될 수도 있다.

좀 더 상세히 살펴보면, 종래의 비접촉식 카드리더기는 일정한 공간 내부에 실제로 사용되는 프로그램이 내장된 신호처리부(110), 무선 통신을 위한 RF 모듈(120), 카드에 전력을 공급하는 동력원으로 사용되는 자기장과 이 자기장에 RF 신호를 실어 보내는 이중의 용도로 사용되는 안테나(130), 상기 안테나로 인가되는 전류를 제어함으로써 일정한 자장 발생을 유도하는 전원제어부(150) 그리고 상기 전원제어부(150)로 자장 발생을 위한 구동전원을 외부에서 인가하는 전원공급부(140)로 이루어진다.

한편, 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 비접촉식 카드는 얇은 플라스틱 재질로 그 내부에는 전류 발생을 위한 안테나(210)와 상기 안테나(210)에서 발생된 전류에 의해 신호처리 동작하는 IC 칩(220)으로 이루어진다.

이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 비접촉식 카드리더기와 비접촉식 카드에 의한 리딩 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 카드리더기에서는 전원공급부(140)로부터 일정한 전원을 공급받게 된다. 그리고, 전원제어부(150)를 통해 공급되는 일정한 전류가 안테나(130)에 흐르게 되고 이로 인해 상기 안테나(130)에 자기장이 형성되게 된다.

한편, 이와 같은 과정으로 발생된 카드리더기의 자기장 범위내로 비접촉식 카드가 접근하면, 카드리더기의 안테나(130)에 의해 형성된 자기장에 의해 카드 내부에 설치된 안테나(210)에 전류가 발생하고, 이 발생된 전류가 IC칩(220)을 구동시켜 원하는 정보 전달을 수행할 수 있게 된다.

종래와 같은 비접촉식 카드리더기는 안테나를 외부로 연장시키더라도 비접촉식 카드리더기의 크기를 줄이는 데에는 별로 도움이 되지 못하고 있다.

일반적으로 비접촉식 카드리더기에서 안테나는 두께는 얇지만 표면적이 넓게 되어 그 만큼 카드리더기에서 차지하는 비중이 크게 된다.

하지만, 종래의 카드리더기의 안테나는 인쇄회로기판 상에 설치되기 때문에 인쇄회로기판의 재질 특성상 구부리거나 꺾을 수가 없기 때문에 전혀 카드리더기의 부피를 줄이는데 도움이 되지 못하고 있다.

또한, 종래의 카드리더기의 안테나는 인쇄회로기판의 각 모서리에 적절하게 구멍을 뚫어 이를 볼트 등으로 케이스에 체결해야 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구부림이 가능한안테나를 구비한 카드리더기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a와 도 1b는 종래의 비접촉식 카드리더기 및 비접촉식 카드를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 카드리더기를 나타내는 도면.

도 3은 도 2에서 A-A'에 대한 단면을 나타내는 도면.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 카드리더기의 안테나가 적용되는 모습을 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭>

300 : 칩모듈 310 : 안테나 연결부

320 : 안테나 324 : 안테나 패턴

328 : 접착층

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 구부림이 가능한 재질에 안테나 패턴이 인쇄되는 안테나가 제공된다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 비접촉식 카드를 구동시켜 정보를 취득하기 위한 자기장이 발생되도록 구부림이 가능한 재질에 안테나 패턴이 인쇄되어 제조되는 안테나, 상기 안테나에 전류를 인가하여 자기장이 발생되도록 하는 한편, 상기 안테나로부터 취득된 정보를 가공, 저장 또는 출력시키는 칩모듈 및 상기 안테나와 일체로 형성되면서 연장되어 상기 칩모듈에 연결되는 안테나 연결부를 포함하는 비접촉식 카드리더기가 제공된다.

여기서, 상기 구부림이 가능한 재질은 폴리이미드 수지와 폴리에스테르 수지로 이루어질 수 있다.

상기 안테나 및 상기 안테나 연결부는 연성(flexible) 인쇄회로기판(FPCB)이다. 또한, 상기 안테나 저면에는 접착층이 형성될 수 있다.

또한, 상기 안테나 연결부는 폴리이미드 수지와 폴리에스테르 수지로 이루어진 재질이다.

먼저 본 발명의 일 실시예를 설명하기 전에 본 발명을 간단하게 개략하면, 종래의 비접촉식 카드리더기의 안테나가 구부림이 전혀 없는 인쇄회로기판(PCB)을이용하여 만들어지기 때문에 다양한 외부 디자인을 갖는 비접촉식 카드리더기에 적용되기 어려웠던 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 비접촉식 카드리더기의 안테나를 구부림이 가능한 연성 인쇄회로기판(FPCB)을 이용하여 제조함으로써, 어떠한 외부 디자인이라도 그에 합당되도록 안테나를 설치할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 비접촉식 카드리더기의 안테나는 그 저면에 접착층이 형성되어 용이하게 붙일 수 있어, 종래에 있어서 볼트 체결해야 하는 번거로움을 해결할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 카드리더기를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 카드리더기는 비접촉식 카드로부터 취득된 정보를 가공, 저장 또는 출력시키는 칩모듈(300)과, 상기 칩모듈(300)로부터 제공되는 전류로부터 자기장을 발생시키는 한편, 상기 자기장을 이용하여 상기 비접촉식 카드를 구동시켜 취득되는 정보를 수신하기 위한 안테나(320)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 비접촉식 카드리더기에는 상기 칩모듈(300)과 상기 안테나(320) 사이에 연결되되, 상기 안테나(320)와 일체로 형성되는 안테나 연결부(310)가 더 포함될 수 있다. 따라서, 상기 안테나 연결부(310)는 상기 칩모듈(300)과 상기 안테나(320) 사이를 이격시키는 것으로서, 사용되는 사양에 따라 얼마든지 길이가 변경될 수 있다.

여기서, 본 발명의 비접촉식 카드리더기에서 가장 중요한 부분인 안테나를 집중적으로 설명한다.

상기 안테나(320)는 구부림이 가능한 재질로서, 예를 들면 폴리이미드(Poly Imide) 수지와 폴리에스테르(PET) 수지로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 안테나(320)는 연성 인쇄회로기판(FPCB)으로서, 상기 재질 상에 안테나 패턴(324)을 형성하여 제조될 수 있다. 여기서, 상기 안테나 패턴(423)은 4각의 루우프(loop) 형상이나 어떠한 다른 형상으로도 이루어질 수 있다. 또한, 상기 안테나 패턴(324) 외에 전류의 손실을 최소화시키기 위해 그라운드(ground) 패턴(326)이 상기 안테나(320) 중앙으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 안테나는 일반적인 연성 인쇄회로기판 제조 공정이 적용될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 안테나(320)는 베이스층(330) 상에 도포된 동박에 노광, 현상 및 에칭 공정을 통해 안테나 패턴(324)을 형성하고, 그 위에 안테나 패턴(324)을 보호 및 절연시키기 위해 덮개층(332)을 형성하여 제조되게 된다.

여기서, 상기 베이스층(330)의 재질은 폴리이미드(Poly Imide) 수지이고, 상기 덮개층(332)의 재질은 폴리에스테르(PET) 수지인 것이 바람직하다.

물론, 도 2의 안테나 연결부(310)도 상기 안테나(320)와 일체로 제조되므로, 상기 안테나와 동일한 재질로 제조될 수 있다.

한편, 상기 안테나(320)의 저면, 즉 베이스층(330)의 하면에는 케이스에 부착이 용이하도록 접착층(328)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 칩모듈(300)과 상기 안테나(320) 사이에서 임피던스 정합이 이루어지지 않는 경우에, 칩모듈과 안테나 사이에서 항상 최대 전력 전달이 이루어질수 있도록 하기 위한 임피던스 회로가 상기 안테나 연결부(310)의 길이 방향의 일측으로 설치될 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 안테나를 이용하면, 도 4에 도시된 바와 같이 케이스(340)가 구형으로 형성되더라도, 안테나(320)를 구형으로 접어 접착층을 이용하여 용이하게 상기 케이스(340)의 내부를 따라 부착시킬 수가 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 사용되는 상황에 따라 안테나(320)를 칩모듈 (300) 위에 상기 칩모듈과 평행되게 배치시킬 수도 있다. 이때, 상기 안테나 연결부(310)는 거의 수직으로 두번이나 접혀야 하지만, 상기 안테나 연결부도 연성 인쇄회로기판으로 제조되었기 때문에, 설사 안테나 연결부가 접힌다 하더라도 그 내부의 안테나 패턴에는 어떠한 손상도 주지 않게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 연결부(310)가 연결된 안테나(320)에서 상기 안테나를 물결 형상으로 구부려 부착시킬 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 카드리더기의 안테나에 따르면, 안테나가 구부림이 가능한 재질로 이루어짐으로써, 구부림이 자유로워 공간에 구애받지 않고 안테나를 설치할 수 있어 카드리더기의 소형화가 기대된다.

또한, 안테나의 저면에 접착층을 형성하여 어떠한 케이스에도 부착할 수 있어 종래에 안테나를 볼트 체결로 케이스에 부착하는 것을 대신하여 제조 단가와 원가를 절감시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 구부림이 가능한 재질에 안테나 패턴이 인쇄된 것을 특징으로 하는 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 구부림이 가능한 재질은 폴리이미드 수지와 폴리에스테르 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나.
3. 비접촉식 카드를 리딩하기 위한 비접촉식 카드리더기에 있어서,

   상기 비접촉식 카드를 구동시켜 정보를 취득하기 위한 자기장이 발생되도록 구부림이 가능한 재질에 안테나 패턴이 인쇄되어 제조되는 안테나;

   상기 안테나에 전류를 인가하여 자기장이 발생되도록 하는 한편, 상기 안테나로부터 취득된 정보를 가공, 저장 또는 출력시키는 칩모듈; 및

   상기 안테나와 일체로 형성되면서 연장되어 상기 칩모듈에 연결되는 안테나 연결부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 카드리더기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 구부림이 가능한 재질은 폴리이미드 수지와 폴리에스테르 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉식 카드리더기.
5. 제3항에 있어서, 상기 안테나 및 상기 안테나 연결부는 연성(flexible) 인쇄회로기판(FPCB)인 것을 특징으로 하는 비접촉식 카드리더기.
6. 제3항에 있어서, 상기 안테나 저면에는 접착층이 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 카드리더기.
7. 제3항에 있어서, 상기 안테나 연결부는 폴리이미드 수지와 폴리에스테르 수지로 이루어진 재질인 것을 특징으로 하는 비접촉식 카드리더기.