KR20050111174A - Ｒｆｉｄ 태그 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 RFID 태그 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명의 RFID 태그는 박막필름, 박막필름의 상면에 루프 형상으로 형성된 제1안테나층, 박막필름의 하면에 루프 형상으로 형성된 것으로, 그 내측단부 및 외측단부가 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부와 각각 전기적으로 연결된 제2안테나층 및 제1안테나층에 본딩된 직접회로칩을 구비한다. 본 발명의 RFID 태그 및 그 제조방법에 의하면, 안테나의 성능이 향상되고, 안테나 입출력단자의 연결이 용이하게 이루어질 수 있다.

Description

ＲＦＩＤ 태그 및 그 제조방법{RFID tag and manufacturing methode the same}

본 발명은 RFID 태그(Radio Frequency IDentification tag) 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 안테나와 집적회로칩이 연결되어, 외부로부터의 정보가 상기 안테나를 통하여 상기 집적회로칩에 저장 및 갱신되고, 상기 집적회로칩에 저장된 정보가 외부로 송신되는 RFID 태그 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

근래에는 통신 기술뿐만 아니라 유통 분야를 포함한 전 산업 분야에서 무선 주파수(RF, radio frequency)를 이용한 기술이 폭 넓게 사용되고 있다. 레이더 장치뿐만 아니라 차량의 충돌 방지 시스템과 같은 안전 장치, 스마트 카드 및 무선 인식(RFID, radio frequency identification) 장치와 같은 기술 분야에서도 무선 주파수 기술이 사용되고 있다.

이러한 무선 주파수 기술을 실행하기 위해 무선 주파수 시스템은 안테나, 트랜스폰더(transponder) 그리고 리더기(reader) 등과 같은 구성 요소를 구비한다. 다른 여타 기술 분야에서와 마찬가지로, 무선 주파수 시스템도 경량화, 소형화 및 박막화의 요구를 충족시키기 위하여, 각각의 구성 요소는 컴팩트화된다.

이러한 안테나는 전자기 유도원리에 의해, 리더기 주위에 형성된 전자기장에서 전력을 공급받아 작동되는 수동소자인데, 소형 박막 요구성을 만족하면서 효과적으로 신호를 송수신하기 위하여 루프 안테나(loop antenna)가 사용된다. 이러한 루프 안테나는, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 레진 (PET: Polyethylene Terephthalate resin)의 박막필름인 기판 상에 형성된 금속피막을 에칭함으로써, 얻어진 회로이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 무선전자라벨의 일례로써, 스마트 라벨을 도시되어 있고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1에는 보호지 및 이형지가 부착되기 이전단계의 스마트 라벨을 도시하였다.

도면들을 참조하면, 스마트 라벨은 고분자수지로 이루어진 박막필름(10), 상기 박막필름(10) 상에 루프형태로 형성된 안테나층(11), 안테나층(11)에 실장된 직접회로칩(15)을 포함한다.

상기 안테나층(11)의 패턴들 사이에는 솔더 레지스트층(12)이 도포되어 있으며, 안테나층(11)의 내측단부(11a)와 외측단부(11b)는 은(Ag) 도금층(13)에 의해 전기적으로 연결되어 있어, 안테나층(11)은 폐루프를 형성한다. 안테나층(11)은 알루미늄이나 구리박판을 에칭하여 형성될 수 있다. 직접회로칩(15)은 안테나층(11)에 본딩되는데, 예를 들어, 이방성도전접착제(14)를 이용하여 플립칩 본딩(flip-chip bonding)된다.

그런데, 이러한 종래기술에 의하면, 안테나층(11)이 박막필름(10)의 상하면 중 일면(도 2에서는 박막필름의 상면)에만 형성되므로, 공간상의 제약으로 인해, 안테나의 성능향상이 제한된다. 예를 들어, 공진주파수를 비롯한 안테나의 특성치를 조정하기 위해서는, 루프형 안테나의 권취수나 길이에 대한 조정이 요구되는데, 종래기술에 따르면, 공간상의 문제로 인해, 이러한 조정이 용이하지 않다. 특히, 경박단소화 추세에 따라, 이러한 공간상의 제약은 더욱 심화된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 안테나 성능이 향상된 RFID 태그 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 안테나 입출력단자의 연결이 용이하게 이루어지는 개선된 RFID 태그 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명의 RFID 태그는,

박막필름;

상기 박막필름의 상면에 루프 형상으로 형성된 제1안테나층;

상기 박막필름의 하면에 루프 형상으로 형성된 것으로, 그 내측단부 및 외측단부가 상기 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부와 각각 전기적으로 연결된 제2안테나층; 및

상기 제1안테나층에 본딩된 직접회로칩;을 구비한다.

여기서, 상기 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부는 각각 상기 제2안테나층의 내측단부 및 외측단부와 상하로 대응되게 형성되고,

상기 제1안테나층의 단부들 및 제2안테나층의 단부들은 상기 박막필름을 관통하여 형성된 인터메탈릭 컴파운드에 의해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 RFID 태그의 제조방법은,

(a) 상면 및 하면에 각각 안테나 원소재층이 형성된 박막필름을 준비하는 단계;

(b) 상기 박막필름의 상하면의 안테나 원소재층을 패터닝하여 제1안테나층 및 제2안테나층을 형성하는 단계;

(c) 상기 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부와, 제2안테나층의 내측단부 및 외측단부를 각각 전기적으로 연결하는 단계;

(d) 상기 제1안테나층에 직접회로칩을 본딩하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 (b)단계에서는 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부가 각각 제2안테나층의 내측단부 및 외측단부와 상하로 대응되게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 (c)단계에서는 상기 제1안테나층의 단부들과 제2안테나의 단부들이 크림핑에 의해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 RFID 태그에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 3에는 RFID 태그의 일례로써, 스마트 라벨이 도시되어 있고, 도 4 및 도 5는 각각 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 및 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도들이다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 도 3 및 도 5에는 보호지 및 이형지가 도포되기 이전상태의 스마트 라벨이 도시되어 있다. 도면들을 참조하면, 박막필름(110)의 상면(110a)에는 루프 형태로 형성된 제1안테나층(111)이 형성되고, 박막필름(110)의 하면(110b)에는 루프 형상의 제2안테나층(120)이 형성된다. 도 3을 참조하면, 제1안테나층(111)의 양단부에는 내측단부(111a) 및 외측단부(111b)가 형성되고, 제2안테나층(120)의 양단부에도, 내측단부(120a) 및 외측단부(120b)가 형성되는데, 이러한 단부들은 안정적인 연결을 위해, 상대적으로 넓은 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

제1안테나층(111)의 단부들(111a,111b)은 제2안테나층(120)의 단부들(120a,120b)과 대응되는 위치에 형성되는데, 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1안테나층의 내측단부(111a)와 제2안테나층의 내측단부(120a)는 박막필름(110)의 상하면에 대응되도록 형성되고, 외측단부들(111b,120b)도 내측단부들(111a,120a)와 마찬가지로 상하로 대응되게 형성된다. 이렇게 형성된 제1안테나층(111)의 단부들(111a,111b)과 제2안테나층(120)의 단부들(120a,120b)은 크림핑(crimping)에 의해 전기적으로 연결된다. 크림핑은 가압수단(미도시)에 초음파 진동을 부가함으로써, 상기 단부들(111a,111b,120a,120b) 사이에 박막필름(110)을 통과하는 인터메탈릭 컴파운드(inter-metallic compound, 150a,150b)를 형성하여, 제1안테나층 및 제2안테나층의 단부들(111a,111b,120a,120b)을 전기적으로 연결하는 공정이다.

제1안테나층(111)에는 직접회로칩(115)이 플립칩 본딩(flip-chip bonding)되어 있는데, 도 5를 참조하면, 이방성도전접착제(114)를 이용하여 직접회로칩(115)에 형성된 범프(115a)가 제1안테나층(111)의 단부들과 접합된다. 도 5에서 도면부호 111``은 제1안테나층(111)의 소정부분이 단절되어 형성된 집적회로칩(115)의 실장부를 나타낸다. 본 발명에 있어서는, 직접회로칩(115)이 공지의 와이어 본딩(wire-bonding)을 통해서도 접합될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 제1안테나층(111)의 상부에는 제1접착층(116)에 의해 접착된 보호지(117)가 배치되고, 제2안테나층(120)의 하부에는 제2접착층(126)에 의해 접착된 이형지(127)가 배치된다.

이하에서는, 도 6(a) 내지 도 6(f)을 참고하여 RFID 태그의 제조방법을 일례를 들어, 설명하기로 한다. 도 6(a) 내지 도 6(f)는 각 공정단계에서의 RFID 태그를 도 3의 Ⅳ-Ⅳ에 대응되는 선을 따라 취한 단면도들이다. 우선, 박막필름(110)의 양면(110a,110b)에 안테나 원소재층(111`,120`)을 형성한다(도 6(a)). 즉, 박막필름(110)의 상면(110a)에는 제1원소재층(111`)을 적층하고, 하면(110b)에는 제2원소재층(120`)을 적층한다. 여기서, 상기 박막필름(110)은 PET(Polyethylene Terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), PE(Polyethylene)등의 고분자 소재로 형성될 수 있다. 이러한 박막필름(110)의 상하면(110a,110b)에, 예를 들어, 구리나 알루미늄 등의 박판을 적층하여 원소재층(111`,120`)을 형성할 수 있다.

다음에, 제1원소재층(111`)을 에칭하여 대략 장방형 스크롤 형태의 제1안테나층(111)을 형성한다(도 6(b)). 이 때, 제1안테나층(111)의 내측단부(111a) 및 외측단부(111b)는 상대적으로 넓은 폭으로 형성되는 것이 바람직하다(도 3 참조). 도면에 도시되지는 않았으나, 제1안테나층(111)의 소정부분은 단절된 형태로 형성되어, 집적회로칩(115)이 본딩되는 실장부(111``, 도 5 참조)를 형성한다. 제1안테나층(111)의 권취수 및 두께 등의 구체적인 설계는 공진 주파수, Q값 등의 설정치에 따라 정해진다. 본 발명에 있어서는, 안테나층(111)이 에칭에 의한 패터닝이외에도, 도전성 재료를 프린팅하는 인쇄방법에 의해서도 형성될 수 있다.

다음에, 제2원소재층(120`)을 에칭하여 제2안테나층(120)을 형성한다(도 6(c)). 이 때, 제2안테나층(120)의 내측단부(120a) 및 외측단부(120b)는 박막필름(110)의 상면(110a)에 형성된 제1안테나층(111)의 내측단부(111a) 및 외측단부(111b)와 각각 상하로 대응되도록 형성한다. 본 발명에 있어서, 제1안테나층(111) 및 제2안테나층(120)이 동시에 형성될 수도 있는데, 이 경우에는, 제1원소재층(111`)에 제1안테나층(111)의 패턴이 형성된 부식방지막(미도시)을 도포하고, 제2원소재층(120`)에 제2안테나층(120)의 패턴이 형성된 부식방지막을 도포한 후, 동시에 에칭을 진행한다.

다음에, 제1안테나층(111) 및 제2안테나층(120)의 단부들(111a,111b,120a,120b)을 가압수단(미도시)으로 가압한 후, 초음파 진동을 가한다. 초음파 진동에 의한 접촉저항에 의해, 박막필름(110)을 통과하는 인터메탈릭 컴파운드(150a,150b)가 형성된다(도 6(d)). 이러한 인터매탈릭 컴파운드(150a,150b)에 의해 제1안톄나층의 단부들(111a,111b)과 제2안테나층의 단부들(120a,120b)은 전기적으로 연결된다.

다음에, 직접회로칩(115)을 본딩한다(도 6(e)). 직접회로칩(115)의 본딩은 공지의 플립칩 본딩에 의해 이루어질 수 있는데, 예를 들어, 이방성도전접착제(114)를 이용하여 직접회로칩(115)에 형성된 범프(115a, 도 5 참조)가 제1안테나층(111)의 단부에 본딩되도록 할 수 있다. 이러한 직접회로칩(115)의 본딩은 공지의 와이어 본딩에 의해 이루어질 수도 있다.

마지막으로, 상기 제1안테나층(111)의 상부에 보호지(117)를 배치하고, 제2안테나층(120)의 하부에 이형지(127)를 배치한다(도 6(f)). 각각의 보호지(117) 및 이형지(127)는 접착층(116,126)에 의해 접착될 수 있다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 태그 및 그 제조방법에 의하면, 박막필름의 상하면에 모두 안테나층이 형성됨으로 인해, 안테나 성능 향상을 위한 설계자유도가 확보된다. 즉, 공간상의 제약 없이 안테나의 길이 내지 권취수를 증대시킬 수 있는바, 안테나의 성능이 향상될 수 있다. 또한, 상하면에 안테나층이 형성됨으로 인해, 입출력단자의 연결이 자연스럽게 이루어질 수 있어, 단자연결의 작업성이 향상된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 RFID 태그를 도시한 평면도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도,

도 3은 본 발명의 RFID 태그를 도시한 평면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도,

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도,

도 6(a) 내지 도 6(f)는 본 발명의 RFID 태그의 제조방법을 단계별로 도시한 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...박막필름 111...제1회로패턴층

111a...제1회로패턴층의 내측단부 111b...제1회로패턴층의 외측단부

120...제2회로패턴층 120a...제2회로패턴층의 내측단부

120b...제2회로패턴층의 외측단부 115...집적회로칩

150a,150b...인터메탈릭 컴파운드

Claims (4)

1. 박막필름;

   상기 박막필름의 상면에 루프 형상으로 형성된 제1안테나층;

   상기 박막필름의 하면에 루프 형상으로 형성된 것으로, 그 내측단부 및 외측단부가 상기 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부와 각각 전기적으로 연결된 제2안테나층; 및

   상기 제1안테나층에 본딩된 직접회로칩;을 구비한 RFID 태그.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부는 각각 상기 제2안테나층의 내측단부 및 외측단부와 상하로 대응되게 형성되고,

   상기 제1안테나층의 단부들 및 제2안테나층의 단부들은 상기 박막필름을 관통하여 형성된 인터메탈릭 컴파운드에 의해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
3. (a) 상면 및 하면에 각각 안테나 원소재층이 형성된 박막필름을 준비하는 단계;

   (b) 상기 박막필름의 상하면의 안테나 원소재층을 패터닝하여 제1안테나층 및 제2안테나층을 형성하는 단계;

   (c) 상기 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부와, 제2안테나층의 내측단부 및 외측단부를 각각 전기적으로 연결하는 단계; 및

   (d) 상기 제1안테나층에 직접회로칩을 본딩하는 단계;를 포함하는 RFID 태그의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 (b)단계에서는 제1안테나층의 내측단부 및 외측단부가 각각 제2안테나층의 내측단부 및 외측단부와 상하로 대응되게 형성되고,

   상기 (c)단계에서는 상기 제1안테나층의 단부들과 제2안테나의 단부들이 크림핑에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그의 제조방법.