KR200461991Y1 - 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 유에이치에프 알에프아이디 태그 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그에 관한 것으로 Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부 시트와 이와는 별도인 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그를 제공한다.
본 고안에 의하여, 분리형으로 Rfid UHF 태그를 제조하면, 비교적 단순한 형태의 루프부 시트를 소품종으로 각 종류마다 다량 제조하고 이에 Rfid칩을 접합하는 루프부 시트를 정밀작업으로 제조하여 이를 다품종의 다이폴부 시트와 결합함으로써 Rfid칩 본딩 공정을 단순화할 수 있으며 이렇게 제조된 Rfid칩을 접합한 소품종의 루프부 시트와 다양한 다이폴부 시트를 조합하여 제품 환경에 다양하게 적용할 수 있다.

Description

별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 유에이치에프 알에프아이디 태그{a UHF Rfid Tag consisting of a loop sheet and a dipole sheet}
본 고안은 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그에 관한 것이다.
일반적으로 UHF Rfid 태그는 절연시트 상에 형성된 안테나와 이에 결합된 Rfid칩으로 이루어진다. UHF Rfid 태그의 안테나도 다시 구조적으로 세분하면 라디오파를 송수신하고 기전력을 발생시키는 다이폴부와 Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부로 이루어지고 상기 다이폴부와 상기 루프부는 전기적으로 접속되어 있거나 근접되어 있으며 동일 시트 상에 형성된다.
이러한 UHF Rfid 태그는 리더의 사용 주파수, 감도와 인식거리 등의 요구조건에 따라 다양한 형태의 안테나가 제조된다. UHF Rfid 태그의 안테나는 일반적인 인쇄회로기판 제조 방법과 마찬가지로 구리박막 적층 절연시트를 사용하여 포토리소그라피 기술로 형성한다.
형성된 안테나에 Rfid칩을 표면실장기술을 이용하여 전기적으로 접합하고 태그 별로 절단하면 UHF Rfid 태그가 완성된다. 이러한 포토리소그라피 기술을 이용한 안테나 형성은 종래 FPCB 제조와 마찬가지로 레지스트 패턴 형성과 식각 등을 포함하므로 제조 공정이 복잡하며, 정밀도를 요구하는 Rfid칩의 표면실장과는 기술의 성격이 달라 일관적으로 작업하기는 어렵다. 따라서 제품 종류에 따라 안테나 디자인을 전부 달리하여야 하고 Rfid칩의 표면실장도 제품에 따라 조정이 되어야 하는 문제점이 있다.
본 고안자들은 UHF Rfid 태그의 안테나에서 다이폴부에 비해서 Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부가 그 구조가 매우 단순하고 다이폴부와 루프부를 분리할 수 있다는 데 착안하여 본 고안을 완성하게 되었다.
본 고안은 정밀도를 요구하는 Rfid칩 접합공정을 일관화 할 수 있고 적응성이 높은 UHF Rfid를 제공하기 위한 것이다.
본 고안에 의하여, Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부 시트와 이와는 별도인 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그가 제공된다.
본 고안에서 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 합지되거나 필요한 만큼의 인식거리를 충족하는 유도 기전력이 발생할 수 있는 범위에서 이격될 수 있다. 중간 게재 재료에 따라 차이가 있으나 5mm 이하의 두께를 갖는 종이 포장지와 같은 절연체가 루프부 시트와 다이폴부 시트 사이에 게재될 수 있다. 일반적으로 절연체의 두께에 따라 선형적으로 인식거리가 감소한다. 또한, 루프부 시트와 다이폴부 시트의 정합도는 게재물 없이 합지되는 경우 안테나의 길이 가 10cm라면 안테나 길이 방향인 x축에서 4cm 이내, y축에서 10mm 이내의 오차범위를 허용하므로 최종 사용자 수준에서 물품에 이를 합지하거나 게재물을 사이에 두고 부착하는 것은 정밀한 작업을 필요로 하지 않아 충분히 가능하다. 또한, 경우에 따라, 다이폴부 시트를 포장지 안쪽에 부착하고 루프부 시트를 포장지 바깥 쪽에, 또는 서로 반대로, 부착하여 보안상 미관상 목적을 달성할 수 있다.
상기 루프부 시트와 다이폴부 시트는 종래의 구리박막 적층 절연시트를 사용하여 포토리소그라피를 이용하는 에칭 방법으로 제조가능하나, 바람직하게는, 기지 위에 도전성 잉크를 사용한 직접인쇄방식에 의하여 제조하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 잉크는 금속 파우더 및/또는 유기 금속의 금속 전구체와 바인더를 포함한다. 상기 금속 전구체와 금속 파우더의 금속은 바람직하게는 은이다. 이러한 도전성 패턴 형성을 위한 금속 페이스트와 은 페이스트에 대해서는 본 고안의 출원인에 의하여 출원된 한국 특허 709724호와 711505호에 자세히 기재되어 있다.
상기 시트 기지의 재료는 특별히 제한은 없으나 80℃ 이상의 내열성을 갖춘 플라스틱 수지, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드와 각종의 종이가 사용될 수 있다.
직접인쇄방식은 스크린인쇄, 프렉소인쇄, 로터리인쇄, 그라비어인쇄, 옵셋 인쇄와 잉크젯 등의 인쇄 방법 등을 포함한다. 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 기지 위에 각각 루프와 다이폴 패턴으로 인쇄한 뒤에 열처리하여 고정시킨다. 루프부 시트는 인쇄한 후 루프부에 Rfid칩을 올린 후 열 압착 공정에 의해 접합한다. 이러한 인쇄와 열처리는 롤투롤 방식으로 연속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 루프부 시트의 제조와 Rfid칩의 장착이 일관작업으로 될 수도 있다.
상기 다이폴부 시트와 루프부 시트는 접착수단에 의해 합지하거나 서로 부착 고정하는 경우 인쇄된 면이 서로 마주 보도록 하여 루프와 다이폴이 부착 방식에 따라 도통되게 하거나, 나란하게 하여 시트 절연에 의하여 이격되도록 할 수 있다. 상기 접착수단은 카본테이프와 같은 도전성 접착수단이나 일반 양면테이프와 같은 절연 접착수단을 사용할 수 있다.
본 고안에 의하여, 분리형으로 Rfid UHF 태그를 제조하면, 비교적 단순한 형태의 루프부 시트를 소품종으로 각 종류마다 다량 제조하고 이에 Rfid칩을 접합하는 루프부 시트를 정밀작업으로 제조하여 이를 다품종의 다이폴부 시트와 결합함으로써 Rfid칩 본딩 공정을 단순화할 수 있으며 이렇게 제조된 Rfid칩을 접합한 소품종의 루프부 시트와 다양한 다이폴부 시트를 조합하여 제품 환경에 다양하게 적용할 수 있다.
도 1과 도2는 각각 본 고안의 실시예 1에서 제작하고 칩 본딩 한 분리형 RFID UHF 태그의 루프부와 다이폴부 그림
도 3은 실시예 1에서 제작하고 칩 본딩한 루프부 및 다이폴부의 정합된 위치와 정합도 측정 모눈종이 그림
도4 내지 6은 각각 870Mhz, 910Mhz와 920Mhz에서 실시예 1에서 제작하고 칩 본딩한 루프부 및 다이폴부의 정합도에 따른 인식거리 3차원 그림
이하 본 고안을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 고안을 예시하기 위한 것으로 본 고안의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
실시예1
은 페이스트를 사용하여 두께 50μm PET 시트에 평판 형 스크린인쇄기를 이용하여 도1과 도2의 타입으로 인쇄를 한다. 기지를 포함한 인쇄물은 오븐에서 150 ℃에서 20분간 열처리를 실시하여 페이스트 내부의 유기물을 제거하여 각각 루프부 시트와 다이폴부 시트를 제조한다.
제조한 루프는 니켈 파우더가 함유된 이방성전도페이스트 (Anisotropic Conductive Paste, ACP)로 Rfid칩을 본딩하였다. 칩이 본딩된 루프부의 인식거리를 측정하기 위하여 휴대용 리더기(28dBm, 5dbi)를 이용하였으며, 결과는 표 1에 나타내었다.
루프의 인식거리
샘플 번호 인식거리(cm)
1 8.3
2 8.1
3 8.6
4 9.7
5 8.8
6 8.0
평균 8.583
실시예2
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형Rfid UHF 태그의 루프와 다이폴을 부착하기 위하여 도전성 카본 테이프와 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, 루프와 다이폴을 마주보는 방향(이를 "정방향"이라 함)과 나란한 방향(이를 "역방향"이라 함)으로 구분하였다. 부착된 Rfid UHF 태그의 인식거리, 감도값의 경우에는 표2와 표3에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 도전성 카본테이프를 사용하고 인쇄된 면이 서로 마주 보도록 하여 루프와 다이폴이 도통하는 경우 미미한 인식거리 상승효과가 있었다.
루프와 다이폴의 합지
감도(dBm) 인식거리(m)
주파수(Mhz)
방향 및 테이프 재질 870 880 910 920 870 880 910 920
정방향 카본 테이프 -0.5 -1 -0.5 -1 2.76 2.91 2.84 3.11
역방향 카본 테이프 -1 -1.5 -1.5 -1.5 2.93 3.08 3.19 3.29
정방향 절연성 양면 테이프 -0.5 -1 -1 -1 2.76 2.91 3.01 3.11
역방향 절연성 양면 테이프 -1 -1.5 -1 -1 2.93 3.08 3.01 3.11
Figure 112011102400812-utm00001
실시예 3
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형 Rfid UHF 태그의 루프부 시트와 다이폴부 시트를 부착하기 위하여 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, A4지에 모눈 하나를 2cm로 하여 측정판을 제작하였다. 상기 측정판 상에 정합된 루프부와 다이폴부의 그림은 도3에 나타내었다. 다이폴부는 그대로 두고 루프부의 위치를 각 눈금의 교차점에 칩이 위치하게 부착하여 Rfid UHF 태그의 주파수[870Mhz(유럽전기통신표준협회), 910Mhz(미국연방통신위원회)과 920Mhz]에 따른 인식거리, 감도 값을 측정하였다. 이 값은 표 4과 도 4 내지 6에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 루프부 시트와 다이폴부 시트의 정합도가 게재물 없이 합지되는 경우 안테나 길이 방향인 x축에서 4cm(좌표 값으로는 2) 이내, y축에서 10mm(좌표 값으로는 0.5) 이내의 오차범위를 허용함을 보여준다.
좌표별 인식거리
감도(dBm) 인식거리(m)
주파수(Mhz)
좌표 870 880 910 920 870 880 910 920
(0,0) -1 -1.5 -1.5 -1.5 2.93 3.08 3.19 3.29
(1,0) 3 2 1 1 1.85 2.06 2.39 2.47
(2,0) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
(3,0) 7 5 4.5 4.5 1.17 1.46 1.6 1.65
(-1,0) 4.5 4.5 3.5 4 1.55 1.54 1.79 1.75
(-2,0) 6 5.5 5.5 6 1.31 1.38 1.43 1.39
(-3,0) 20 20 7.5 9.5 0.26 0.26 1.13 0.93
(0,0.25) 4.5 3 2 2 1.55 1.83 2.13 2.2
(0,0.5) 20 20 6 6 0.26 0.26 1.35 1.39
(0,0.75) 20 20 9.5 11 0.26 0.26 0.9 0.78
(0,-0.25) 2 1.5 1.5 1 2.07 2.18 2.26 2.47
(0,-0.5) 4.5 3.5 2 1.5 1.55 1.73 2.13 2.33
(0,-0.75) 20 20 5.5 5.5 0.26 0.26 1.43 1.47
(-1,-1) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
(1,-1) 20 20 20 12 0.26 0.26 0.27 0.7
(0.5,0.5) 20 20 6 6 0.26 0.26 1.35 13.9
(-0.5,0.5) 20 20 6.5 7 0.26 0.26 1.27 1.24
(-0.5,-0.5) 3.5 2.5 1 1 1.74 1.94 2.39 2.47
(0.5,-0.5) 5 3.5 2 2 1.47 1.73 2.13 2.2
(0.25,0.25) 4 3 2 2 1.65 1.83 2.13 2.2
(-0.25,0.25) 4 3 1.5 1.5 1.65 1.83 2.26 2.33
(-0.25,-0.25) 5 4.5 3.5 3.5 1.47 1.54 1.79 1.85
(0.25,-0.25) 3.5 3.5 3 2.5 1.74 1.73 1.9 2.08
(0.75,0.75) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
(-0.75, 0.75) 20 20 20 11 0.26 0.26 0.27 0.78
(-0.75,-0.75) 20 20 10 5.5 0.26 0.26 0.85 1.47
(0.75,-0.75) 20 20 8.5 6 0.26 0.26 1.01 1.39
실시예 4
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형Rfid UHF 태그의 루프부 시트와 다이폴부 시트를 부착하기 위하여 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, 테이프 두께에 따른 인식거리 감소를 알아보기 위하여, 절연성 양면 테이프를 겹쳐 붙이면서 Rfid UHF 태그의 인식거리 값을 측정하였다. 이 값은 표 5와 표6에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 인식거리는 절연 두께에 따라 선형적으로 줄어들지만 1mm이하의 절연 두께의 경우는 수용할 만한 인식거리 감소만을 보임을 알 수 있다.
테이프 두께에 따른 인식거리 감소 형태(t=70μm)
테이프를 겹붙인 횟수(번) 인식거리(m) 총 두께(μm)
1 2.69 70
2 2.54 140
3 2.54 210
4 2.54 280
5 2.39 350
6 2.39 420
7 2.26 490
8 2.13 560
9 2.13 630
10 2.13 700
Figure 112011102400812-utm00002
실시예 5
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형Rfid UHF 태그의 루프부 시트와 다이폴부 시트를 부착하기 위하여 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, 두께와 재질에 차이가 있는 5종류의 포장지[종이컵(t=0.5mm), Box1(t=1mm), Box2(t=3mm)과 Box3(t=5mm), 보드락(t=5mm)]를 20cm x 20cm의 크기로 제작하고, 부착된 차원을 달리하기 위해 포장지의 앞, 뒤에 각각 루프부 시트와 다이폴부 시트를 정합되도록 붙여 Rfid UHF 태그의 인식거리, 감도 값을 측정하였다. 이 값은 표7에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 5mm두께에서는 인식거리가 현저하게 감소함을 보여준다.
가운데 다른 평면 상에 부착된 분리형 태그의 인식거리
감도(dBm) 인식거리(m)
주파수(Mhz)
870 880 910 920 870 880 910 920
측정 좌표는
모두 원점		 종이컵 (t=0.5mm) 1.5 0.5 -0.5 -0.5 2.2 2.45 2.84 2.94
BOX1 (t=1mm) 0 -1 -1 -0.5 2.61 2.91 3.01 2.94
BOX2 (t=3mm) 6.5 5 4.5 4.5 1.23 1.46 1.6 1.65
BOX3 (t=5mm) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
보드락 (t=5mm) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28

Claims (4)

  1. 삭제
  2. Rfid칩이 결합되어 단일 턴 폐쇄 루프를 형성하는 루프부가 도전성 잉크를 사용하여 직접 인쇄된 루프부 시트와 이와는 별도로 도전성 잉크를 사용하여 안테나 용 다이폴부가 직접 인쇄된 다이폴부 시트로 이루어지고, 870MHz 이상 920MHz 이하 주파수 범위에 사용되는 UHF Rfid 태그
  3. 제2항에 있어서, 상기 루프부 시트 또는 상기 다이폴부 시트의 기지는 폴리에스테르, 종이 또는 폴리이미드인 870MHz 이상 920MHz 이하 주파수 범위의 UHF Rfid 태그
  4. 제2항에 있어서, 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 5mm 두께 이하의 포장지로 이격되어 부착되거나 안테나 길이 방향으로 4cm이내 폭 방향으로 10mm 이내로 정합 부착되는 870MHz 이상 920MHz 이하 주파수 범위의 UHF Rfid 태그
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