KR20030025286A - 비접촉 칩카드 종류의 라디오 주파수 인식장치의 안테나에칩을 접속하는 방법 - Google Patents

비접촉 칩카드 종류의 라디오 주파수 인식장치의 안테나에칩을 접속하는 방법 Download PDF

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KR20030025286A
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Abstract

본 발명은 칩(10)을 변형 가능한 컨택터(18)를 가지는 비접촉 스마트 카드 안테나에게 연결시키는 방법과 관련되며, 안테나는 변형 가능한 물질로 만들어진 안테나 지지체(16) 위에 도체성 잉크를 사용하여 프린팅이 된다. 본 발명에 따른 방법은,
- - 칩(10)의 컨택터가 안테나의 컨택터(18)와 접하도록 하기 위하여 안테나 지지체 위에 비-변형체로 만들어진 컨택터(12)를 가진 칩(10)을 위치시키는 단계,
- 컨택터(18)가 지지체와 안테나 컨택터를 변형시키도록 압력을 작용시키고, 작용된 압력이 완화된 후에도 지지체와 컨택터는 변형된 상태를 유지하고, 이와 같은 방식으로 칩의 컨택터와 안테나 컨택터 사이에 최대 접촉 면적이 얻어지도록 압력을 작용시키는 단계를 포함한다.

Description

비접촉 칩카드 종류의 라디오 주파수 인식장치의 안테나에 칩을 접속하는 방법{METHOD FOR CONNECTING A CHIP TO THE ANTENNA OF A RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION DEVICE OF A CONTACTLESS CHIP CARD VARIETY}
비접촉 스마트 카드, 비접촉 티켓 및 스마트 인식표(labels)를 포함하는 RFID 장치는 최근에 급격하게 보급되었다. 위와 같은 사용 및 신용 카드, 스마트 카드와 같은 위와 같은 영역을 넘은 범위에서의 사용은 많은 분야에서 불가피한 도구로 되었다. 이러한 성장은 주로 적당한 카드 리더와 접촉을 필요로 하는 기존의 사용(예를 들어 은행 및 전화-카드)에 추가하여 새로운 카드가 카드 리더와의 물리적인 접촉이 없이 사용될 수 있다는 사실에 기인한다.
비접촉 카드 또는 하이브리드 접촉-비접촉 카드 및 그에 관련된 카드 리더 사이의 정보의 교환은 비접촉 카드 내부에 집적된 안테나와 카드 리더 내에 위치한 두 번째 안테나와의 원거리 전자기적 커플링에 의하여 이루어진다. 정보를 만들고, 저장하고 처리하기 위하여, 카드는 안테나에 연결된 칩이 내장된다. 안테나는일반적으로 플라스틱 물질로 만들어진 유전체 지지체(a dielectric support) 위에 위치한다. 사용의 이러한 편리함은 많은 다른 응용 분야의 개발이 가능하도록 만들었다. 예를 들어, 전자 지갑의 개발을 예로 들 수 있다. 운송 분야에 있어서, 스마트 카드는 고속도로 통행료를 지불하는 수단 및 서명 카드(subscription)로서 개발되어 왔다. 가끔 여행하는 사람을 위해서도 RFID 형태의 티켓이 또한 사용 가능하다. 또 다른 경우로서, 스마트 카드는 회합장소를 위한 시즌 티켓으로서 단골 사용자(supports)에 의하여 사용될 수도 있다. 보안 분야의 응용을 위하여, 많은 회사들은 ISO 비접촉 스마트 카드에 기초하는 스텝의 확인을 위한 시스템을 설정하였다.
스마트 카드 및 특별히 비접촉 스마트 카드와 비접촉 티켓에 대한 중요한 제한은 그들의 제종 비용이다. 널리 보급되는 것을 지원하기 위하여, 제조 비용은 가능한 저렴하여야 한다. 이러한 제조 비용을 감소시키는 것은 카드 본체(the card body)를 만들기 위하여 사용되는 물질의 가격이 낮아지고, 생산비용이 더욱 낮아지며, 특별히 이러한 제조 비용의 감소는 제작 과정(the fabrication processes)을 단순화시키는 것에 의하여 이루어지는 것을 요구한다.
칩과 안테나를 포함하는 RFID 장치의 안테나에게 칩을 연결하기 위하여 사용되는 방법은 "플립 칩(Flip Chip)" 조립 기술에 근거한다. 이러한 기술은 안테나 및 그것의 기판(substrate) 상에 칩의 능동적인 면(active side)을 직접적으로 연결하는 것에 의하여 특징이 지워지며, 이는 칩의 수동적인 면을 기판에 결합하고(bonding) 그것을 안테나에 도선 연결하는(wiring) 것으로 구성되는 "도선결합(Wire Bonding)"으로 언급되는 기술과 대비된다.
"플립 칩" 조립 기술은 4개의 주요 단계를 포함한다:
- 중합 과정(polymerization) 또는 금속화 과정(metalization)에 의하여 칩의 접촉을 만드는 단계,
- 칩을 안테나 컨택터(the antenna contacts)를 이용하여 칩의 컨택터의 접촉을 통하여 카드에 안테나에 연결하는 단계,
- 칩과 안테나 지지체 사이의 빈 공간을 접착성 유전 물질(an adhesive dielectric material)을 이용하여 채우는 단계를 포함한다.
다양한 변수들이 사용된 컨택터의 형태에 의존하여 존재한다.
합금-기초(주석/납) 컨택터를 위하여, 칩은 안테나의 컨택터 위에 존재하고 조립체는 납땜 결합(a soldered connection)을 위하여 가열된다.
금(gold) 컨택터가 관련되는 경우에는 수정된 "도선 결합" 기술에 따라 위치하게 되고, 칩은 안테나에게 금/금(gold/gold) 열초음파 연결 기술(thermosonic connection)에 의하여 연결된다.
도체성 접착성 중합체-기초 컨택터를 위하여, 칩은 칩 컨택터의 반대편에 있는 접착성 도체(an adhesive conductor)가 먼저 위치하는 안테나 컨택터 위에 위치하게 된다. 조립체는 다음 단계로 도체성 접착제를 중합 반응시키기 위하여 가열된다.
사용된 변수에 관계없이, "플립 칩" 기술은 칩을 위치시키기 전에 먼저 안테나 컨택터 위에 도체성 아교(glue)를 위치시키는 것으로 구성되는 추가적인 필수단계를 요구한다. 이 아교는 일반적으로 에폭시/실버(epoxy/silver) 아교가 된다. 이러한 아교는 칩과 안테나 사이의 전기적 연결을 간단하게 한다.
그러나 이러한 아교가 사용될 때, 중합체 혼합물은 교차 결합(cross-linked) 되어야 한다. 이러한 교차 결합은 가열(heating) 또는 U.V. 방사(radiation)에 의하여 수행된다.
이러한 아교의 사용은 수많은 결점을 포함한다. 첫 번째 결점은 에너지와 관련된 것이다. 아교를 중합시키기 위한 필요성은 가열 과정(heating) 또는 U.V. 방사로 인하여 에너지를 소비시키는 결과를 유발하고 또한 적당한 장치를 필요로 한다.
또 다른 결점은 안테나 지지체(support) 제조 공정 과정에서 사용된 어떤 물질은 가열될 때 변형된다는 점이다. 이러한 변형은 안테나 상에서 균열(cuts)을 발생시킬 수 있다.
또 다른 결점은 도체성 아교를 안테나 컨택터 위에 위치시키고 칩을 위치시킬 때 아교는 단락 회로(short circuits)를 발생시킬 수도 있는 흐름(run)을 만드는 경향이 있다는 점이다.
위의 마지막 두 가지 결점은 일반적으로 비접촉 스마트 카드, 비접촉 티켓 및 RFID 장치의 제조비용을 현저하게 증가시킬 수 있는 심각한 제조 손실을 유발할 수 있다.
위에서 설명한 것과 같은 이유로 프랑스 특허 출원 2.778.308에서 개시된 기술은 칩의 연결 터미널을 아직 완전히 건조되지 않은 안테나 컨택터의 도체성잉크(ink)의 내부로 내장시킨다(burying). 개시된 기술이 가지는 단점으로, 습한 잉크(damp ink)의 사용이 실크-스크린된 잉크 응용 과정이 선 형태로(in line)로 발생되도록 하고 특별히 칩이 카드에 연결되는 것과 동시에 발생되도록 하는 것을 요구하는 한 개시된 기술은 카드 제조 공정 과정의 연속적인 수행을 방해한다는 점이다.
본 발명은 무선 주파수 인식 장치(Radio Frequency Identification Device : RFID)와 관련되며, 특히 스마트 카드의 사용과 관련되고 보다 구체적으로 비접촉 스마트 카드 형태의 RFID 장치의 안테나에 칩을 연결하는 방법과 관련된다.
본 발명의 목적, 과제 및 특징은 첨부되는 도면과 관련된 아래의 설명으로부터 보다 명백해질 것이며 첨부된 도면은 아래와 같은 사항을 나타낸다:
도 1은 칩 연결 위치 단계 후에 칩의 정면도를 도시한 것이다.
도 2는 유전체 물질 침전(deposit) 단계 후에 안테나 지지체 및 안테나의 정면도를 도시한 것이다.
도 3은 칩을 위치시키는 단계 후의 안테나 지지체의 정면도를 도시한 것이다.
본 발명의 목적은 RFID 장치 안테나에게 칩을 연결하기 위한 간단한 방법을 제공하는 것에 의하여 위에서 기술한 결점들을 완화시키는 것이며, 특히 에너지 분배를 요구하지 않고 좋은 제조 결과를 이룰 수 있는 비접촉 스마트 카드를 제공하는 것이다.
본 발명은 이와 같이 칩을 변형가능하고(deformable) 비-탄성력을 지닌 컨택터가 구비된 비접촉 스마트 카드 안테나에 연결하는 방법과 관련된다. 이러한 과정은 아래와 같은 단계를 포함한다:
- 칩의 컨택터가 안테나의 컨택터와 접하도록 하기 위하여 안테나 지지체(antenna support) 위에 비-변형체 물질로 만들어진 컨택터를 가진 칩을 위치시키는 단계,
- 칩의 컨택터가 압력으로 인하여 안테나 지지체 및 안테나 컨택터를 변형시키도록 하기 위하여 칩 상에 압력을 작용시키는 단계를 포함하며 이러한 과정은 가해진 압력이 완화된 후에 지지체 및 안테나 컨택터는 발생된 변형을 유지하고, 이로서 칩의 컨택터와 안테나 컨택터 사이에 최대 접촉 면적이 얻어지는 것이 가능하도록 한다.
적절한 실시 형태에 따르면, 이러한 과정은 지지체와 관련하여 칩을 고정된 위치에 유지하기 위하여 칩을 위치시키는 단계 이전에, 상기 안테나 컨택터 사이에 있는 안테나 지지체 위에 접착성 유전체 물질(an adhesive dielectric material)을 위치시키는 것으로 구성되는 추가적인 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 첫 번째 단계는 칩의 연결을 만드는 것을 포함한다. 이러한 방법을 도시한 것으로서, 칩(10)은 도 1에 제시되어 있다. 이러한 칩은 ISO 스마트 카드가 될 수 있다. 그러나, 휴대할 수 있는 티켓 형태의 비접촉 물체를 위한 보다 작은 차수의 칩이 될 수도 있다. 컨택터(12)는 비-변형테 물질로 만들어지고 칩의 양성 면(active side)(14) 위에 만들어진다. 컨택터는 적절하게 원뿔형의 형상을 가진다. 이러한 컨택터는 금속화 과정에 의하여 만들어진다. 이러한 경우에, 컨택터는 합금으로 만들어지고, 이러한 합금은 주석/납(tin/lead) 합금이 될 수 있다. 이러한 컨택터는 또한 금으로 만들어 질 수 있다. 또 다른 실시 형태에 따르면, 컨택터는 중합과정(polymerization)에 의하여 얻어질 수 있다. 이러한 경우에 있어, 컨택터는 도체성 중합체(polymer)로 만들어진다.
안테나 지지체(support)는 도 2에 도시되어 있다. 이 지지체(16)는 비-탄성적인 변형체 물질로 만들어진다. 이러한 물질은 적절하게 변형될 수 있고 이러한 변형을 유지할 수 있는 섬유성 물질(a fibrous material)이다. 적절한 실시 형태에 따르면, 안테나 지지체는 종이로 만들어진다. 안테나는 도체성 잉크를 사용하여 프린트된다. 실크 스크리닝은 적절한 프린팅 공정 과정이다. 두 개의 컨택터(18)는 또한 칩과 안테나를 연결하도록 만들어진다. 사용된 도체성 잉크는 적절하게 은(silver), 구리(copper) 및 탄소(carbon)과 같은 도체성 성분으로 로드된 중합체 잉크가 된다. 접착성 유전체 물질(an adhesive dielectric material)(20)은 두 개의 컨택터(18) 사이에 있는 안테나 지지체(16) 위에 위치한다. 이러한 접착성 물질은 칩이 지지체 상에 위치하기 전에 만들어지고, 이러한 과정은 일단 칩이 연결된 후에 접착성 물질이 적용되는 기존의 "플립 칩" 공정 과정과 다른 점이다. 이와 같이 본 발명에 따른 단계는 수행하기가 훨씬 용이하며 결과는 훨씬 좋아진다. 접착성 물질은 에폭시 수지(an epoxy resin) 또는 시아노아크릴레이트 아교(cyanoacrylate glue)가 된다.
일단 컨택터(18)을 형성하는 잉크가 건조되고 접착성 물질이 적용된 후에, 칩의 컨택터가 안테나 컨택터의 반대편에 있도록 하기 위하여 칩을 안테나 지지체위에 위치시킨다. 도 3에 도시된 것처럼 칩의 컨택터(12)가 지지체(16) 및 안테나 컨택터(18)의 변형을 생기도록 하기 위하여 압력을 작용시킨다. 이러한 변형은 내부 표면이 컨택터(12)의 외부 표면과 정확하게 일치하는 인장 형태(the form of an imprint)가 된다. 이러한 방법으로 칩의 컨택터(12)와 컨택터(18)의 도체 잉크 사이에 최대 접촉 표면을 형성하면서 거의 완전한 접촉이 이루어진다. 컨택터(18)의 전도성 잉크뿐만 아니라 지지대(16)를 형성하는 물질도 변형 가능하고 비-탄성체로 이루어지며, 이러한 두 개의 물질은 심지어 압력이 완화된 경우에도 원래의 형태로 되돌아오지 않는 경향이 있다. 이는 지지대(16)의 물질이 종이와 같은 섬유성 물질인 경우에 특별히 그러하다.
압력의 결과로서, 접착성 유전체 물질(20)은 넓게 퍼지며 컨택트 사이의 칩의 전체 표면을 덮는다. 이와 같은 이유로 유전체 물질(20)은 칩(10)과 안테나 지지대(16) 사이의 기계적인 조립이 강화되는 것이 가능하도록 하며 동시에 그에 의하여 칩과 안테나 사이의 전기적 접촉이 강화된다.
이와 같은 방식으로 본 발명에 따른 방법은 칩과 안테나 사이의 전기적 접촉을 향상시키기 위하여 도체성 아교를 사용할 필요성을 없앤다. 본 발명에 따른 방법은 또한 에너지, 특히 아교를 중합시키기 위한 가열 에너지를 사용할 필요성을 없앤다.
본 발명에 따른 방법으로 인하여, 그들의 열악한 열 저항성으로 인하여 관례적으로 무시되어온 물질로 만들어진 안테나 지지체를 사용하는 것을 가능하도록 한다.
추가적으로, 칩과 안테나 사이의 연결이 강화된다. 칩과 안테나 지지체 사이의 거의 완전한 조립 및 보다 넓은 접촉 표면적은 칩-안테나 연결이 파열되는 위험성을 제한한다. 이로서 카드의 질은 향상된다.

Claims (9)

  1. 칩 및 변형 가능하고 비-탄성적인 물질로 만들어진 지지체(16) 위에 위치하는 안테나를 특징으로 하며, 상기에서 안테나는 또한 변형 가능하고 비-탄성적이며 동시에 지지체 위에 도체성 잉크를 사용하여 프린팅이 되는 컨택터(18)를 가지는 것을 특징으로 하며,
    - 칩(10)의 컨택터가 안테나의 컨택터(18)와 접하도록 하기 위하여 안테나 지지체 위에 비-변형체로 만들어진 컨택터(12)를 가진 칩(10)을 위치시키는 단계,
    - 컨택터(18)가 지지체와 안테나 컨택터를 변형시키도록 압력을 작용시키고, 작용된 압력이 완화된 후에도 지지체와 컨택터는 변형된 상태를 유지하고, 이와 같은 방식으로 칩의 컨택터와 안테나 컨택터 사이에 최대 접촉 면적이 얻어지도록 압력을 작용시키는 단계를 포함하는 칩(10)을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수(radio-frequency) 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    지지체(16)는 섬유성 물질(fibrous material)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    섬유성 물질은 종이인 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서,
    칩(10)이 지지체와 관련하여 고정된 위치에서 유지되도록 하기 위하여 칩을 위치시키기 전에, 접착성 유전체 물질(20)을 안테나의 연결체(connections)(18)에 있는 지지체(16) 위에 위치시키는 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 한 항에 있어서,
    칩의 컨택터(12)는 금속화 과정(metallization)에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 한 항에 있어서,
    칩의 컨택터(12)는 중합 과정(polymerization)에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중의 어느 한 항에 있어서,
    칩의 컨택터(12)는 원뿔 형태인 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7중의 어느 한 항에 있어서,
    안테나는 도체성 잉크를 사용하여 스크린 프린트 기술에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중의 어느 한 항에 있어서,
    안테나 지지체(16)에 적용되는 접착성 유전체 물질(20)은 시아노아크릴레이트 아교(a cyanoacrylate glue) 인 것을 특징으로 하는 칩을 비접촉 스마트 카드 형태 무선-주파수 인식 장치에게 연결시키는 방법.
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