KR20030061003A - Ｒｆｉｄ용 안테나 - Google Patents

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KR20030061003A
KR20030061003A KR10-2003-7008049A KR20037008049A KR20030061003A KR 20030061003 A KR20030061003 A KR 20030061003A KR 20037008049 A KR20037008049 A KR 20037008049A KR 20030061003 A KR20030061003 A KR 20030061003A
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KR
South Korea
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soft magnetic
antenna
conductive member
rfid
sheet
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KR10-2003-7008049A
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엔도다까노리
요네자와다다시
야하따세이로
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미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 관리대상 물품의 표면이 어떠한 재료로 형성되어 있어도 스페이서를 사용하지 않고 직접 부착할 수 있는 RFID용 안테나에 관한 것이다. 이 RFID용 안테나(14)는 IC 칩 또는 컨덴서에 전기적으로 접속되며 물품(11)에 부착되는 것으로, 평판 형상으로 형성되며 이면이 상기 물품에 부착되는 도전부재(14a) 및 도전부재 표면에 직접 또는 소정 간격을 두고 소용돌이 형상으로 감겨 고착되고 감긴 상태에서 소정 특성값을 얻도록 권취수 또는 소용돌이 직경이 조정된 코일본체(14b)를 구비한다.

Description

ＲＦＩＤ용 안테나 {ANTENNA FOR RFID}
종래에 RFID 기술을 이용한 태그로서, 안테나 및 이 안테나에 전기적으로 접속되며 관리대상 물품에 관한 정보가 기억된 IC 칩을 구비한 것이 알려져 있다. 이 안테나에 질문기의 송수신 안테나를 통해 소정 주파수의 전파를 발신함으로써 태그를 활성화시켜 전파의 데이터 통신에 의한 판독 명령에 따라 IC 칩에 기억된 데이터를 판독하는 동시에 입력 명령에 따라 그 IC 칩에 데이터를 입력하도록 구성된다. 또, 가장 단순한 EAS(electronic article surveillance) 등에 사용되는 1 bit RFID에서는, 컨덴서와 안테나로 구성되어 소정 주파수를 받으면 공진되어 감시 대상물의 유무를 감지한다.
이 태그에 사용되는 종래의 RFID용 안테나는, 태그의 두께를 최대한 얇게 하기 위해서, 표면이 절연층으로 피복된 도선을 대략 정방형의 소용돌이 형상으로 감아 베이스판에 점착함으로써 형성된 것, 또는 베이스판에 적층된 알루미늄박이나 구리박 등의 도전층을 에칭법 또는 타발법 등으로 불필요 부분을 제거하여 소용돌이 형상으로 형성된 것이 사용된다. 이와 같은 안테나를 구비한 태그에서는, 관리대상 물품이 금속으로 형성된 경우, 금속제 물품의 영향을 받는 것을 회피하기 위해 태그와 물품 사이에 두께가 5∼10㎜이며 전기절연성을 갖는 스페이서를 삽입한 상태에서 태그를 비스 등으로 물품에 고정시켰다.
그러나, 상기 종래의 태그에서는, 스페이서의 두께가 비교적 두껍기 때문에, 안테나 자체를 얇게 만든다고 해도 금속제 물품과 태그의 간격이 비교적 커져 태그가 관리대상 물품에서 크게 돌출되는 문제가 있었다. 이 때문에, 물품 반송 중에 태그가 주위 물건에 접촉될 우려가 있었다.
본 발명의 목적은 관리대상 물품의 표면이 어떠한 재료로 형성되어 있어도 스페이서를 사용하지 않고 직접 부착할 수 있는 RFID용 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명은 RFID(무선 주파수 식별: Radio Frequency Identification) 기술을 이용한 태그에 사용되는 안테나에 관한 것이다. 더 상세하게는 소용돌이 형상의 코일을 가지며 물품에 부착되는 RFID용 안테나에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 RFID용 안테나를 포함하는 태그의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 자른 단면도이다.
도 3은 그 도전부재에 구멍이 형성된 안테나를 포함하는 태그의 도 1에 대응하는 평면도이다.
도 4는 그 안테나의 도 2에 대응하는 단면도이다.
도 5는 연자성부재가 개재된 제 2 실시예의 안테나를 나타내는 도 2에 대응하는 단면도이다.
도 6은 연자성부재가 물품에 부착되는 제 3 실시예의 안테나를 도 2에 대응하는 단면도이다.
도 7은 코일본체가 4각 형상인 경우를 나타내는 도 1에 대응하는 평면도이다.
도 8은 실험예에서 태그의 동작을 확인하는 상황을 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
다음에, 본 발명의 제 1 실시예를 도면에 따라 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 RFID용 태그(12)는 물품(11) 표면에 부착되는 것으로, 이 태그(12)는 물품(11)마다 다른 고유 정보가 기억된 IC 칩(13) 및 IC 칩(13)에 전기적으로 접속된 RFID용 안테나(14)를 구비한다. 본 실시예에서 물품(11)은 태그가 부착되는 부분이 금속제 재료로 형성된 것이다. 본 발명의 안테나(14)는, 도전성 재료로 평판 형상으로 형성되고 이면이 그 물품(11)에 부착되는 도전부재(14a)와 그 도전부재(14a) 표면에 고정되어 소용돌이 형상으로 감긴 코일본체(14b)를 구비한다.
도전부재(14a)로는 구리 또는 알루미늄 등과 같은 도전성 재료로 이루어진 시트, 판 또는 박을 들 수 있고, 소용돌이 형상의 양단을 접속시킨 도체일 수도 있다. 또, 도전부재(14a)는 도전성을 갖는 한, 도 2의 확대도에 나타낸 바와 같이 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 비도전성 시트, 판 또는 박(16)의 이면에 도전성 잉크를 도포 건조시킨 도전성 박막일 수도 있다. 도전도료로는, 은이나 흑연으로 이루어진 입자 또는 플레이크를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 도전부재(14a)는 비도전성 시트, 판 또는 박(16)의 이면에 적층된도전성 도금층 또는 증착막일 수도 있다. 도포막 또는 도금층 또는 증착층으로 이루어진 도전부재(14a)를 사용하는 경우에는, 그 비도전성 시트, 판 또는 박(16)의 두께는 0.01∼5㎜인 것이 바람직하다. 시트, 판 또는 박(16)의 두께를 0.01∼5㎜로 함으로써, 도전부재(14a)와 코일본체(14b)의 간격이 형성되고 코일본체(14b)의 Q값을 향상시켜 안테나로서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 도전부재(14a)의 폭 1㎝ 길이 1㎝의 전기저항 5Ω 이하인 것이 바람직하다.
나선 형상의 코일본체(14b)는 종래부터 사용되어 온 것이 사용된다. 즉, 코일본체(14b)는 피복 구리선을 감음으로써 만들어지거나 또는 절연성 플라스틱 시트에 적층된 알루미늄박이나 구리박 등과 같은 도전층을 에칭법 또는 박판의 타발법 등으로 불필요 부분을 제거하여 소용돌이 형상으로 형성한 것을 들 수 있다. 코일본체(14b)가 알루미늄박이나 구리박 등으로 이루어진 경우에는, 코일본체(14b)가 도전부재(14a)와 전기적으로 접속되는 것을 회피하기 위해서, 도전부재(14a) 표면에 도시하지 않은 절연막을 사이에 두고 고착시킬 필요가 있다. 또, 도전부재(14a)가 비도전성 시트, 판 또는 박과 그 이면에 형성된 도포막 또는 도금층 또는 증착층으로 구성되는 경우, 비도전성 시트, 판 또는 박의 표면에 알루미늄박이나 구리박 등과 같은 박을 직접 적층시키고, 그 알루미늄박이나 구리박 등을 에칭법으로 불필요 부분을 제거하여 소용돌이 형상의 코일본체(14b)를 직접 그 표면에 형성할 수도 있다. 이 코일본체(14b)는 도전부재(14a) 표면에 감긴 상태에서 소정 특성값을 확보할 수 있도록 권취수 또는 소용돌이 직경이 조정되어 형성된다. 또, 본 실시예의 IC 칩(13)은 코일본체(14b)의 양단에 접속된 상태에서도전부재(14a) 상에 직접 접착되는 것을 나타낸다.
이와 같이 구성된 RFID용 안테나(14)에서는, 통상 코일본체(14b)를 도전부재(14a)에 고착시키면 그 특성값이 변화하지만, 코일본체(14b)가 도전부재(14a) 표면에 감긴 상태에서 소정 특성값을 확보할 수 있도록 조정되어 있으므로, 이 안테나(14)에 도시하지 않은 질문기의 송수신 안테나를 통해 소정 주파수의 전파를 발신함으로써 태그(12)를 확실히 활성화시킬 수 있다. 또, 이 안테나(14)에서는 소정 주파수의 전파를 실제로 수신하는 코일본체(14b)가 도전부재(14a) 표면에 이미 감겨 소정 특성값이 확보되어 있으므로, 이 안테나(14)를 금속으로 이루어진 물품에 직접 부착해도 코일본체(14b)의 특성값이 현저히 변화하는 일은 없다. 이 때문에, 종래에 안테나(14)를 금속제 물품에 부착할 때 필요로 했던 스페이서가 불필요해져, 태그(12)가 물품에서 크게 돌출되는 것을 회피하는 동시에 그 금속제 물품으로부터의 영향을 받지 않고 확실히 태그(12)를 활성화시킬 수 있다.
또, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 도전부재(14a)의 코일본체(14b)에 의해 포위되는 부분에 구멍(14c)을 형성하면, 코일 주변부는 도전재에 의해 차폐되어 있기 때문에, 물품 표면이 도전재나 자성재인 경우에, 그 영향에 의한 코일의 인덕턴스 변화, Q값 저하가 허용 범위에 머무르는 한편, 물품이 절연재, 금속 증착막 등의 전자파를 통과시키는 재료인 경우에는, 구멍이 없는 경우에 이용할 수 없는 구멍을 통과하는 전자파도 이용할 수 있게 되기 때문에 태그의 감도가 향상된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸다. 도 5에서 도 1 및 도 2와 동일한 부호는 동일한 부품을 나타낸다.
본 실시예에서는 상기 기술한 제 1 실시예의 안테나의 도전부재(14a)와 코일본체(14b) 사이에 평판 형상으로 형성된 연자성부재(26)가 개재된 RFID용 안테나(24)이다. 여기서, 도전부재(14a)와 코일본체(14b)의 상세한 내용은 상기 기술한 제 1 실시예와 동일하므로 반복되는 설명을 생략한다.
연자성부재(26)는 비정질 합금, 퍼말로이, 전자강, 규소강, 센더스트 합금, Fe-Al 합금 또는 연자성 페라이트의 급냉응고재, 주조재, 압연재, 단조재 또는 소결재 중 어느 하나의 연자성재로 형성되는 것이 바람직하고, 연자성부재(26)는 그 투자율과 ㎜ 단위로 표시한 두께의 곱이 0.5 이상인 것이 바람직하다. 또, 연자성부재(26)는 자성을 갖는 한, 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크와 플라스틱 또는 고무의 복합재, 또는 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크를 함유하는 도료의 도포막일 수도 있다. 여기서, 복합재의 플라스틱으로는 가공성이 양호한 열가소성 플라스틱을 사용하거나 또는 내열성이 양호한 열경화성 플라스틱을 사용하거나 할 수 있다. 또한, 금속 분말체에는 카보닐철 분말, 철-퍼말로이 등의 아토마이즈 분말, 환원철 분말 등도 함유된다. 한편, 금속 플레이크로는, 상기 분말체를 볼 밀 등으로 미세화한 후, 이 분말체를 기계적으로 편평화시켜 얻은 플레이크나, 철계 또는 코발트계 비정질 합금의 용탕입자를 수냉구리에 충돌시켜 얻은 플레이크일 수도 있다.
또, 금속 또는 연자성 페라이트로 이루어진 복수개의 플레이크를 사용하는 경우에는, 플라스틱으로 이루어진 기초재 시트 표면에 플레이크끼리 서로 밀착되도록 접착한 접착 시트로 연자성부재(26)를 구성할 수도 있고, 플라스틱으로 이루어진 기초재 시트 표면에 금속 또는 연자성 페라이트로 이루어진 복수개의 플레이크를 이들 플레이크가 서로 밀착되도록 배치하여 플라스틱으로 이루어진 커버시트로 덮어 기초재 시트와 커버시트를 접착한 적층 시트로 연자성부재(26)를 구성할 수도 있다.
또한, 연자성부재(26)로서 복합재를 사용하는 경우에는, 이 연자성부재(26)를 사출 성형 또는 압축 성형함으로써 형성할 수도 있다. 이와 같이 형성된 연자성부재(26)는 취약한 페라이트로 형성된 것과 비교하여 강인하기 때문에 얇게 해도 잘 깨지지 않는다. 또, 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크가 플라스틱 또는 고무에 분산되고 그 분말체 또는 플레이크가 서로 절연되어 있기 때문에, 연자성부재(26) 전체적으로는 도전성을 갖고 있지 않아 고주파 전파를 받아도 와전류는 발생하지 않는다.
한편, 연자성부재(26)를 복합재로 형성하는 경우에는, 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크 중에 와전류가 발생하지 않도록 하기 위해서, 그 분말체 또는 플레이크의 두께를 74㎛ 정도 내지는 그 이하로 형성하는 것이 바람직하다. 또, 플라스틱으로는, 절연성을 갖는 아크릴, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 에폭시 등과 같은 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 연자성부재(26)의 두께는 전자차폐효과가 발휘되는 한 특별히 한정되지 않지만, 실용적인 면에서는 20㎛∼3000㎛ 범위에 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 RFID용 안테나(24)에서는 연자성부재(26)에 전자파의 자속이 고밀도로 흐르기 때문에, 도전부재(14a)과 코일본체(14b)의 간격이 적어도 원하는 감도를 얻을 수 있고, 또 소정의 인덕턴스를 얻기 위한 코일의 권취수 또는 소용돌이 직경이 작아도 되고, Q값도 향상된다. 그 결과, 종래 안테나(24)를 금속제 물품에 부착할 때에 필요로 했던 스페이서가 불필요해져, 태그(12)가 관리대상 물품에서 돌출되는 것은 회피되고, 그 금속제 물품으로부터의 영향을 받지 않고 확실히 태그(12)를 활성화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸다. 도 6에서 도 1∼도 5와 동일한 부호는 동일한 부품을 나타낸다.
본 실시예의 RFID용 안테나(34)는, 평판 형상으로 형성되며 이면이 물품에 부착되는 연자성부재(26) 및 이 연자성부재(26) 표면에 형성하고 소용돌이 형상으로 감겨 고착되고 감긴 상태에서 소정 특성값을 얻도록 권취수 또는 소용돌이 직경이 조정된 코일본체(14b)를 구비한다. 코일본체(14b)의 상세한 내용은 상기 기술한 제 1 실시예와 동일하고, 연자성부재(26)는 상기 기술한 제 2 실시예와 동일하다. 이와 같이 구성된 RFID용 안테나(14)는 연자성부재(26)의 전자 차폐만으로 코일본체(14b)의 소정 특성값을 확보할 수 있는 경우에 유효하다.
이 RFID용 안테나(34)에서는, 연자성부재(26)의 전자 차폐로 이 안테나(34)를 금속으로 이루어진 물품 표면에 부착해도 소정 특성값을 확실히 얻을 수 있고, 이 안테나(34)에 도시하지 않은 질문기의 송수신 안테나를 통해 소정 주파수의 전파를 발신함으로써 태그(12)를 확실히 활성화시킬 수 있다. 이 때문에, 종래 안테나(34)를 금속제 물품에 부착할 때에 필요로 했던 스페이서가 불필요해져, 태그(12)가 관리대상 물품에서 돌출되는 것은 회피되고, 이 금속제 물품으로부터의 영향을 받지 않고 확실히 태그(12)를 활성화시킬 수 있다.
또, 상기 기술한 제 1 내지 제 3 실시예에서는, 코일본체(14b)를 대략 원형의 소용돌이 형상으로 형성했는데, 대략 타원형인 소용돌이 형상이나 도 7에 나타낸 바와 같은 대략 정방형의 소용돌이 형상 또는 그 밖의 형상의 소용돌이 형상으로 형성할 수도 있다.
발명의 개시
본 발명은 IC 칩에 전기적으로 접속되며 물품에 부착되는 RFID용 안테나의 개량에 관한 것으로, 이 RFID용 안테나는, 평판 형상으로 형성되며 이면이 물품(11)에 부착되는 도전부재 및 이 도전부재에 대향시키도록 하여 소용돌이 형상으로 감겨 부착되고, 이 감긴 상태에서 소정 특성값을 얻도록 권취수 또는 소용돌이 직경이 조정된 코일본체를 구비하고 있다.
본 발명에 의한 RFID용 안테나에서는, 코일본체가 도전부재 표면에 감긴 상태에서 소정 특성값을 확보할 수 있도록 조정되어 있으므로, 이 안테나에 질문기의 송수신 안테나를 통해 소정 주파수의 전파를 발신함으로써 태그를 확실히 활성화시킬 수 있다. 또, 이 안테나에서는 코일본체가 도전부재 표면에 이미 감겨 소정 특성값이 확보되어 있으므로, 이 안테나를 금속으로 이루어진 관리대상 물품에 직접 부착해도 이 금속의 영향을 받지 않고, 따라서 코일본체의 특성값이 현저히 변화되는 경우는 없다. 이 때문에, 종래에 안테나를 금속제 물품에 부착할 때 필요로 했던 스페이서가 불필요해져, 태그가 관리대상 물품에서 크게 돌출되는 것을 회피할 수 있다.
여기서, 도전부재의 형상은 시트, 판 또는 박(foil) 또는 소용돌이 형상의 양단을 접속시킨 도체를 들 수 있고, 폭 1㎝ 길이 1㎝의 길이방향의 양단 간의 전기저항이 5Ω 이하인 것이 바람직하다. 이 때, 이 전기저항은 도전부재의 재료와 두께를 변경시키고, 전체적으로 비전기저항(전기저항률)을 두께로 나눈 값이 5Ω 이하로 되면 되므로, 도전부재의 재료와 두께는 임의로 선택할 수 있는 것이다.
또, 도전부재는 비도전성 재료, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 시트, 판 또는 박의 이면에 도전성 잉크를 도포 건조시킨 도전성 도포막이거나, 그 시트, 판 또는 박의 이면에 적층된 도전성, 예컨대 Cu 또는 Al 등의 도금층 또는 증착막일 수도 있다. 이 경우 두께가 0.01∼5㎜인 시트, 판 또는 박을 사용하여 도전부재와 코일본체의 간극을 0.01∼5㎜로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도전부재의 코일본체에 의해 포위되는 부분에 구멍을 형성할 수도 있고, 도전부재와 코일본체 사이에 연자성부재를 개재시킬 수도 있다. 코일본체 중앙부분의 도전부재에 구멍을 형성한 경우, 코일본체를 관통하는 전파에 의해 도전부재에 와전류가 발생해도 이 구멍의 존재에 의해 그 와전류는 코일본체에 근접하는 좁은 범위에서 발생하여 코일본체의 Q값 저하를 억제할 수 있다. 또, 부착할 물품이 절연재 또는 금속 증착막 등의 전자파를 통과시키는 재료인 경우, 도전부재의 구멍을 통과하는 전자파도 이용할 수 있어 태그의 감도가 향상된다. 한편, 도전부재와 코일본체 사이에 연자성부재를 개재시키면, 그 연자성부재에 전자파의 자속이 고밀도로 흐르기 때문에, 도전체인 도전부재와 코일인 코일본체의 간격이 적어도 원하는 감도를 얻을 수 있고, 또 소정의 인덕턴스를 얻기 위한 코일의 권취수 또는 소용돌이 직경이 작아도 되고, Q값도 향상된다.
또, 본 발명의 제 2 태양에 관한 RFID용 안테나는 평판 형상으로 형성되며 이면이 물품에 부착되는 연자성부재 및 연자성부재 표면에 소용돌이 형상으로 감겨 고착되고 감긴 상태에서 소정 특성값을 얻도록 권취수 또는 소용돌이 직경이 조정된 코일본체를 구비하고 있다.
본 발명의 제 2 태양에 의한 RFID용 안테나에서는, 금속으로 형성된 물품에 안테나를 부착한 상태에서 전파를 발신하면, 연자성부재가 금속 부분에 대한 전파 통과를 차폐하기 때문에, 이 금속 부분에는 와전류가 발생하지 않는다. 그 결과, 태그는 활성화되어 물품이 금속으로 형성되어 있어도 종래에 필요했던 스페이서가 불필요해져, 물품 반송 중에 안테나가 주위 물건에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
연자성부재는 그 투과율과 ㎜ 단위로 표시한 두께의 곱이 0.5 이상인 것이 바람직하다. 또, 연자성부재는 비정질 합금, 퍼말로이, 전자강, 규소강, 센더스트 합금, Fe-Al 합금 또는 연자성 페라이트의 급냉응고재, 주조재, 압연재, 단조재 또는 소결재 중 어느 하나의 연자성재로 형성되는 것이 바람직하다. 또, 연자성부재는 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크와 플라스틱 또는 고무의 복합재, 또는 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크를 함유하는 도료의 도포막일 수도 있다. 또한, 연자성부재는 금속 또는 연자성 페라이트로 이루어진 복수개의 플레이크를 플라스틱으로 이루어진 기초재 시트 표면에 플레이크끼리 서로 밀착되도록 접착한 접착 시트일 수도 있고, 연자성부재로서 플라스틱으로 이루어진 기초재 시트 표면에 금속 또는 연자성 페라이트로 이루어진 복수개의 플레이크를, 그 플레이크가 서로 밀착되도록 배치하여 플라스틱으로 이루어진 커버시트로 덮어 그 기초재 시트와 커버 시트를 접착한 적층 시트를 사용할 수도 있다.
실험예
다음에, 본 발명의 실험예를 비교예와 함께 상세하게 설명한다.
(실험예 1)
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 직경이 0.2㎜인 피복 구리선을 4∼5회 감아 외경이 50㎜, 내경이 49㎜인 코일본체를 제조하였다. 한편, 물품으로서 100㎜×100㎜이며 두께가 0.16㎜인 연강판과, 비교를 위해 그 연강판과 같은 모양 같은 크기의 금속이 아닌 아크릴판을 준비하였다. 이 연강판 및 아크릴판 표면에 50㎜×50㎜이며 두께가 0.2㎜인 알루미늄판을 각각 도전부재로서 배치하였다. 연강판에 배치된 알루미늄판 표면에 직접 또는 소정 간격을 두고 코일본체를 배치한 경우의 코일본체의 L1값 및 Q1값을 측정하고, 그 다음에 아크릴판에 배치된 알루미늄판 표면에 직접 또는 소정 간격을 두고 코일본체를 배치한 경우의 L2값 및 Q2값을 측정하였다. 그리고, L1/L2를 구하였다.
(실험예 2)
실험예 1의 코일본체와 알루미늄판 사이에 연자성부재를 개재시켰다. 연자성부재는 카보닐철 72%와 폴리에틸렌의 복합재를 사출 성형한 것을 더 가압하여 외경이 60㎜이며 두께가 0.34㎜인 것을 사용하였다. 이 연자성부재(26) 표면에 실험예 1의 코일본체를 밀착시키고, 이 연자성부재(26) 이면을 실험예 1의 연강판에 배치된 알루미늄판 표면에 직접 접촉시키거나 또는 소정 간격을 두고 배치한 경우의 코일본체의 L1값 및 Q1값을 측정하였다. 그리고, 연자성부재(26) 이면을 실험예 1의 아크릴판에 배치된 알루미늄판 표면에 직접 접촉시키거나 또는 소정 간격을 두고 배치한 경우의 코일본체의 L2값 및 Q2값을 측정하였다. 그리고, L1/L2를 구하였다.
(실험예 3)
실험예 1의 알루미늄판 대신에 두께가 10㎛인 알루미늄박을 사용한 것을 제외하고, 실험예 1과 동일한 방법으로 코일본체의 L1값 및 Q1값을 측정하고, 코일본체의 L2값 및 Q2값을 측정하고, 그리고 L1/L2를 구하였다.
(실험예 4)
실험예 2의 알루미늄판 대신에 두께가 10㎛인 알루미늄박을 사용한 것을 제외하고, 실험예 1과 동일한 방법으로 코일본체의 L1값 및 Q1값을 측정하고, 코일본체의 L2값 및 Q2값을 측정하고, 그리고 L1/L2를 구하였다.
(비교예 1)
실험예 1의 물품으로서의 연강판 표면에 직접 또는 소정 간격을 두고 코일본체를 배치한 경우의 이 코일본체의 L1값 및 Q1값을 측정하였다. 또, 아크릴판표면에 직접 또는 소정 간격을 두고 코일본체를 배치한 경우의 그 코일본체의 L2값 및 Q2값을 측정하였다. 그리고 L1/L2를 구하였다.
이들 결과를 표 1에 나타낸다.
물품 아크릴판 연강판 L1/L2
L2(μH) Q2 L1(μH) Q1
실험예1 알루미늄판과 코일본체의 간극 00.6071.2141.8212.428 0.6671.1631.4821.6941.892 15.525.145.552.757.2 0.6771.2041.5111.7021.862 15.231.734.449.454.9 999798100102
실험예2 알루미늄판과 연자성부재의 간극 00.6071.2141.8212.428 1.8042.0192.1872.338 40.043.946.947.8 1.7752.0212.1822.330 38.542.244.647.0 102100100100
실험예3 알루미늄박과 코일본체의 간극 00.6071.2141.8212.428 0.5411.1871.5471.7631.905 8.527.739.145.348.5 0.5671.1721.4991.7491.879 8.827.537.345.047.8 95101103101101
실험예4 알루미늄박과 연자성부재의 간극 00.6071.2141.8212.428 1.8552.1292.2812.4562.586 33.136.438.239.939.3 1.9692.1462.3292.5072.549 22.036.637.939.139.5 94999898101
비교예1 금속판 등과 코일본체의 간극 00.6071.2141.8212.428 2.9682.9682.9682.9682.968 77.277.277.277.277.2 1.2131.3591.6121.8011.963 6.89.314.519.324.1 245218184165151
또, 측정 주파수는 13.56MHz를 사용하였다.
표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1에서는 L1/L2 값이 커서 코일본체를 금속에 직접 배치한 경우 그 변화율이 크므로, 실제로 태그에 사용된 경우 그 태그를 활성화시킬 수 없음을 알 수 있다. 그리고, 금속과의 간격을 크게 함에 따라 그 변화율도 감소되고, 그 코일본체만으로 이루어진 종래의 안테나에서는 소정 두께를갖는 스페이서를 사이에 두고 그 금속면에 부착하지 않으면 태그를 활성화시킬 수 없다는 사실이 명확해졌다.
한편, 알루미늄판 또는 알루미늄박을 금속판과 코일본체 사이에 배치한 실험예 1 및 실험예 3에서는 L의 변화를 나타내는 L1/L2 값이 현저히 저하됨을 알 수 있다. 따라서, 도전부재 표면에 감긴 상태에서 소정 특성값을 얻도록 권취수 또는 소용돌이 직경이 조정된 코일본체를 고착시킨 RFID용 안테나는, 금속으로 이루어진 물품에 직접 부착해도 안테나로서의 기능을 발휘할 수 있음을 기대할 수 있어 본 발명이 성립됨을 알 수 있다.
또, 알루미늄판 또는 알루미늄박과 코일본체 사이에 다시 연자성부재를 개재시킨 실험예 2 및 실험예 4에서는, 비교예 1과 비교하여 L1/L2 값이 현저히 저하되는 동시에, Q값의 값이 실험예 1 및 실험예 3과 비교하여 향상됨을 알 수 있다. Q값이 높아 와전류 등에 의한 손실이 적어져 RFID용 안테나로서의 특성이 향상된다. 따라서, 도전부재와 코일본체 사이에 연자성부재를 개재시키는 본 발명에서는 안테나로서의 기능을 충분히 높임을 알 수 있다.
다음에, 본 발명의 안테나를 사용한 태그가 실제로 작동하는지의 여부의 실험예를 비교예와 함께 상세하게 설명한다.
(실험예 5)
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 직경이 0.2㎜인 피복 구리선을 4∼5회 감아 외경이 50㎜, 내경이 49㎜인 코일본체를 제조하였다. 두께가 10㎛이며 60㎜×60㎜의 알루미늄박을 도전부재로서 준비하였다. 이 알루미늄박 표면에 코일본체를 직접 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이 태그를 실험예 5로 하였다.
(실험예 6)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 또한, 실험예 5와 같은 모양 같은 크기의 알루미늄박과 이 알루미늄박과 동일한 외경 형상을 갖는 두께가 0.607㎜인 아크릴판을 준비하였다. 이 알루미늄박 표면에 그 아크릴판을 사이에 두고 코일본체를 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 알루미늄박과 0.607㎜ 간격을 두고 코일본체가 고착된 태그를 실험예 6으로 하였다.
(실험예 7)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 실험예 5와 같은 모양 같은 크기의 알루미늄박을 준비하고, 이 알루미늄박 중앙에 직경이 40㎜인 원형 구멍을 형성하였다. 이 알루미늄박 표면에 그 원형 구멍을 포위하도록 코일본체를 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 원형 구멍이 형성된 알루미늄박에 코일본체가 고착된 태그를 실험예 7로 하였다.
(실험예 8)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 또한, 실험예 5와 같은 모양 같은 크기의 도전부재로서의 알루미늄박과 두께가 0.34㎜이며 외형이 60㎜×60㎜인 카보닐철을 함유하는 복합재를 연자성부재로서 준비하였다. 이 알루미늄박 표면에 그 복합재를 통해 코일본체를 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 도전부재와 코일본체 사이에 평판 형상으로 형성된 연자성부재가 개재된 태그를 실험예 8로 하였다.
(실험예 9)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 또한, 실험예 5와 같은 모양 같은 크기의 도전부재로서의 알루미늄박을 준비하고, 알루미늄박에 플레이크 형상의 자성분말을 함유하는 도료를 도포 건조시켜 알루미늄박 표면에 두께가 0.2㎜인 연자성부재로서의 도포막을 형성하였다. 이 도포막 표면에 코일본체를 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 도전부재와 코일본체 사이에 연자성부재로서의 도포막이 개재된 태그를 실험예 9로 하였다.
(실험예 10)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 또한, 두께가 0.34㎜이며 외형이 60㎜×60㎜인 카보닐철을 함유하는 복합재를 연자성부재로서 준비하였다. 이 복합재 이면에 은 분말을 함유하는 도료를 도포 건조시켜 복합재 이면에 두께가 0.15㎜인 도전부재로서의 도포막을 형성하였다. 그리고, 복합재 표면에 코일본체를 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 도전부재로서의 도포막과 코일본체 사이에 연자성부재로서의 복합재가 개재된 태그를 실험예 10으로 하였다.
(실험예 11)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 또한, 실험예 11과 동일한 순서로 복합재 이면에 두께가 0.15㎜인 도전부재로서의 도포막을 형성하였다. 이 도포막을 복합재로부터 박리시키고, 그 도전부재로서의 도포막 표면에 코일본체를 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 도전부재로서의 도포막을 구비한 태그를 실험예 11로 하였다.
(실험예 12)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 두께가 1㎜이며 직경이 60㎜인 원판 형상의 페라이트판을 도전부재로서 준비하였다. 이 페라이트판 표면에 코일본체를 직접 고착시키고, 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이 태그를 실험예 12로 하였다.
(비교예 2)
실험예 5와 동일한 순서로 실험예 5와 동일한 코일본체를 제조하였다. 이 코일본체에 IC 칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 코일본체와 IC 칩으로 이루어진 태그를 비교예 2로 하였다.
(비교예 3)
두께가 1㎜이며 외형이 40㎜×40㎜인 카보닐철을 함유하는 복합재에 직경이 0.2㎜인 피복 구리선을 10회 감은 코일본체를 제조하였다. 이 코일본체에 IC칩을 전기적으로 접속시켜 RFID용 태그를 얻었다. 이와 같이 얀 권취식 코일본체와 IC 칩으로 이루어진 태그를 비교예 3으로 하였다.
(비교 시험 및 평가)
실험예 5∼실험예 11의 태그 및 비교예 2 및 3의 태그의 두께를 각각 측정하고, 이들 태그를 아크릴판 상에 배치하고 코일본체의 L3값 및 Q3값을 각각 측정하였다. 그리고, 도 8에 나타낸 바와 같은 질문기(21)의 송수신 안테나(21a)를 30㎜까지 근접시켜 정상적으로 작동하는지의 여부를 확인하였다.
그 다음, 도 8에 나타낸 바와 같이 이들 태그(12)를 물품(11)으로서의 두께가 1㎜인 철판 상에 배치하고 코일본체의 L4값 및 Q4값을 측정하였다. 그리고, 이 상태에서 각각의 태그(12)에 질문기(21)의 송수신 안테나(21a)를 30㎜까지 근접시켜 정상적으로 작동하는지의 여부를 확인하였다.
코일본체의 L3값, L4값 및 Q3값, Q4값을 측정한 결과, 그리고 작동 유무의 결과를 표 2에 나타낸다.
태그의 구성 두께(㎜) 상단 L3(μH)하단 L4(μH) 상단 Q3하단 Q4 작동 유무
실험예 5 알루미늄박 0.45 0.5410.567 8.58.8 있음있음
실험예 6 알루미늄박과 간극 1.06 1.1871.172 27.727.5 있음있음
실험예 7 원형 구멍이 형성된 알루미늄박 0.45 1.1271.067 27.013.8 있음있음
실험예 8 복합재와 알루미늄박 0.85 1.8551.969 33.122.0 있음있음
실험예 9 자성 도포막과 알루미늄박 0.7 1.7541.844 36.736.8 있음있음
실험예 10 복합재와 도전성 도포막 0.8 1.7901.8207 36.836.9 있음있음
실험예 11 도전성 도포막 0.5 0.8080.781 11.412.8 있음있음
실험예 12 페라이트판 1.5 4.6114.261 60.338.9 있음있음
비교예 2 코일만 0.4 2.9681.213 77.26.8 있음없음
비교예 3 얀 권취식 코일 2.0 4.3564.449 88.460.4 있음없음
또, 측정 주파수는 13.56MHz를 사용하였다.
표 2에서 알 수 있듯이 비교예 2에서는 태그를 금속에 배치한 경우의 L 및 Q 양쪽의 변화가 커서, 금속에 배치된 경우의 태그는 정상적으로 작동하지 않음을 알 수 있다. 또, 비교예 3에서는 태그를 금속에 배치한 경우의 L 및 Q 양쪽의 변화는 비교예 2와 비교하여 작지만, 금속에 배치한 경우의 태그는 정상적으로 작동하지 않았다. 이는 이른바 얀 권취식 코일의 자심방향이 코일의 축심방향이 되기 때문에, 물품으로서의 금속 표면에 직교하는 방향으로부터 가까워지는 질문기의 송수신 안테나로부터의 전파를 발신할 수 없었던 것에서 기인하는 것으로 볼 수 있다.
한편, 알루미늄박으로 이루어진 도전부재를 갖는 실험예 5∼실험예 9 및 도전성 도포막으로 이루어진 도전부재를 갖는 실험예 10 그리고 비교예 11에서는, L 및 Q 양쪽 값 자체는 비교적 작지만 그 변화는 작으므로, 금속에 배치된 경우의 태그는 정상적으로 작동함을 알 수 있다. 그리고, 알루미늄박에 직접 코일본체에 고착시킨 실험예 5와 비교하여 간극을 둔 실험예 6 및 알루미늄박에 원형 구멍을 형성한 실험예 7에서는 L 및 Q 양쪽 값이 향상됨을 알 수 있다. 그리고, 연자성부재를 도전부재와 코일본체 사이에 개재시킨 실험예 8∼10에서는 L 및 Q 양쪽 값이 더 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 도전부재와 코일본체 사이에 연자성부재를 개재시키는 본 발명에서는, 안테나로서의 기능을 충분히 높임을 알 수 있다.
또, 연자성부재인 페라이트판 표면에 코일본체를 고착시킨 실험예 12에서는 L 및 Q 양쪽 값이 더 향상되어 태그 자체가 정상적으로 작동하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 연자성부재의 전자 차폐만으로 코일본체의 소정 특성값을 확보할 수 있는 한, 태그를 금속으로 이루어진 물품 표면에 부착해도 소정 특성값을 확실히 얻을 수 있고, 또한 정상적으로 작동할 수 있음을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 안테나를 금속으로 이루어진 관리대상 물품에 직접 부착해도 코일본체의 특성값이 현저히 변화하는 일은 없고, 종래 안테나를 금속제 물품에 부착할 때에 필요로 했던 스페이서가 불필요해져, 태그가 관리대상 물품에서 크게 돌출되는 것을 회피할 수 있다.
또, 도전부재와 코일본체 사이에 개재된 연자성부재에 의해 코일본체는 도전부재로부터 전자 차폐되어 코일본체의 Q값이 향상되고, 소정 특성값을 얻기 위해서행해지는 코일본체의 권취수 또는 소용돌이 직경의 조정이 비교적 쉬워지며, 또 이 안테나를 금속으로 이루어진 물품 표면에 부착해도 소정 특성값을 확실히 얻을 수 있다.
또한, 연자성부재 이면을 물품에 부착하고 연자성부재 표면에 직접 또는 소정 간격을 두고 소용돌이 형상으로 감긴 코일본체를 고착시키면, 금속으로 형성된 물품에 안테나를 부착한 상태에서 전파를 발신하면, 연자성부재가 금속 부분에 대한 전파 통과를 차폐하기 때문에 이 금속 부분에는 와전류가 발생하지 않는다. 그 결과, 태그는 활성화되어 물품이 금속으로 형성되어 있어도 종래에 필요로 했던 스페이서가 불필요해져, 물품 반송 중에 안테나가 주위 물건에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (14)

  1. IC 칩(13) 또는 컨덴서에 전기적으로 접속되며 물품(11)에 부착되는 RFID용 안테나로서,
    평판 형상으로 형성되며 이면측이 상기 물품(11)에 부착되는 도전부재(14a), 및
    상기 도전부재(14a) 표면측에 부착되고 소용돌이 형상으로 형성된 코일본체(14b)를 구비하고,
    상기 코일본체의 권취수 및 직경은 상기 코일본체의 특성이 소정값이 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)의 폭 1㎝ 길이 1㎝의 길이방향의 양단 간의 전기저항이 5Ω 이하인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)가 시트 또는 판 또는 박(foil) 또는 소용돌이 형상의 양단을 접속시킨 도체인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)가 비도전성 시트(16), 판 또는 박의 이면에 도전성 잉크를 도포 건조시킨 도전성 박막이고, 상기 코일본체(14b)가 상기 시트(16), 판 또는 박의 표면에 감겨 고착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)가 비도전성 시트(16), 판 또는 박의 이면에 적층된 도전성 도금층 또는 증착막이고, 상기 코일본체(14b)가 상기 시트(16), 판 또는 박의 표면에 감겨 고착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)와 상기 코일본체(14b)의 간극이 0.01∼5㎜인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)의 상기 코일본체(14b)에 의해 포위되는 부분에 구멍(14c)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부재(14a)와 상기 코일본체(14b) 사이에 연자성부재(26)가 개재되어 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  9. IC 칩(13)에 전기적으로 접속되며 물품(11)에 부착되는 RFID용 안테나로서,
    평판 형상으로 형성되며 이면이 상기 물품(11)에 부착되는 연자성부재(26), 및
    상기 연자성부재(26) 표면에 부착되는 코일본체(14b)를 구비하고,
    상기 코일본체(14b)의 권취수 및 직경은 상기 코일본체의 특성이 소정값이 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 연자성부재(26)는 그 투자율과 ㎜ 단위로 표시한 두께의 곱이 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 연자성부재(26)가 비정질 합금, 퍼말로이, 전자강, 규소강, 센더스트 합금, Fe-Al 합금 또는 연자성 페라이트의 급냉응고재, 주조재, 압연재, 단조재 또는 소결재 중 어느 하나의 연자성재로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 연자성부재(26)가 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크와 플라스틱 또는 고무의 복합재, 또는 금속 또는 페라이트의 분말체 또는 플레이크를 함유하는 도료의 도포막인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 연자성부재(26)가 금속 또는 연자성 페라이트로 이루어진 복수개의 플레이크를 플라스틱으로 이루어진 기초재 시트 표면에 플레이크끼리 서로 밀착되도록 접착한 접착 시트인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 연자성부재(26)가 플라스틱으로 이루어진 기초재 시트 표면에 금속 또는 연자성 페라이트로 이루어진 복수개의 플레이크를, 상기 플레이크가 서로 밀착되도록 배치하여 플라스틱으로 이루어진 커버시트로 덮어 상기 기초재 시트와 커버 시트를 접착한 적층 시트인 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나.
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