KR20080114149A - 일체형 알에프아이디 태그 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤 타입의 전자파 흡수체를 이용하여 RFID 태그를 자동화된 단일공정을 통해 일체형으로 제조하는 RFID 태그 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서, (a) 롤 타입의 전자파 흡수체를 연속된 공정 라인을 통해 공급하는 단계; (b) 상기 공급되는 전자파 흡수체 표면에 절연층을 형성시키는 단계; (c) 상기 절연층 위에 안테나 패턴을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 안테나 패턴에 IC 칩을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 자동화·단일화된 RFID 태그 제조공정으로 작업능률과 생산성을 향상시키고, 인력낭비 및 시간낭비를 근절시킬 수 있게 된다. 더불어, 불량품 생산 빈도를 감소시키고 비용 절감을 달성할 수 있게 된다.

RFID(알에프아이디) 태그, RFID, 전자파 흡수체, 전자파 차폐제, 일체형, 단일공정

Description

일체형 알에프아이디 태그 및 그 제조방법 {Integrated radio frequency identification tag and preparation method thereof}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그의 정면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그의 측면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 RFID 태그의 측면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그에 있어서, 전자파 흡수체의 제조 방법을 도시한 순서도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그의 제조방법을 설명하는 순서도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : RFID 태그 110 : 전자파 흡수체

120 : 절연층 130 : IC 칩

132 : 안테나 300 : 보호 코팅층

본 발명은 일체형 RFID 태그 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 는, 롤 타입의 전자파 흡수체를 이용하여 RFID 태그를 자동화된 단일공정을 통해 일체형으로 제조하는 RFID 태그 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 RFID(Radio Frequency IDentification)는 지정된 물건 안에 칩(chip) 형태의 초소형 태그(tag)를 내장하고 전파를 사용해 상기 물건의 태그와 판독기(reader or interrogator) 간에 교신이 이루어지도록 하는 비접촉식 무선식별 시스템이다. 이러한 RFID는 물건이 판독기로부터 먼 거리에 위치하거나 중간에 장애물이 존재하여도 인식이 가능하며, 동시에 여러 개를 식별할 수 있어 기존 바코드보다 활용범위가 훨씬 넓은 장점이 있다. 뿐만 아니라, RFID는 대용량의 정보를 수록할 수 있고 손상 가능성이 낮으며 쓰기와 지우기가 가능하여 오랜기간 이용할 수 있는 장점도 가지고 있다. RFID는 이와 같은 장점들을 바탕으로 오늘날 그 이용도가 점점 확대되고 있는 실정이다.

RFID는 이미 언급한 바와 같이 크게 데이터를 저장하는 RFID 태그와 데이터를 리드(read)하는 판독기로 이루어진다. 특히, RFID 태그는 인증번호(ID code)를 포함하는 데이터를 저장하는 기억장치와 상기 기억장치를 제어하는 IC(Integrated Circuit) 칩 및 데이터를 외부로 송출하는 안테나를 포함하여 이루어진다. 이러한 RFID 태그는 배터리의 내장여부에 따라 능동형(Active) 태그와 수동형(Passive) 태그로 구분된다.

그런데, RFID 태그는 금속성 물질과 접촉하는 경우 상기 물질의 영향으로 인식 주파수의 범위가 변화되거나 전파 자체를 인식하지 못한다. 이에, 종래에는 RFID 태그에 전자파 차폐제를 형성하여 금속성 물질과의 사이에서 발생하는 전자기 파의 산란을 방지하였다. 종래에는 이러한 전자파 차폐제를 구비하는 RFID 태그를 다음과 같은 복수 공정들을 거쳐 제조하였다. 먼저, 각각의 일 공정을 통하여 IC 칩과 안테나가 내장된 태그 및 전자파 차폐제를 별도 생산한다. 그 다음, 이들(태그와 전자파 차폐제)을 제3 공정인 수동 조립라인을 통하여 조립 결합한다. 이후, 케이스화 단계를 거쳐 제품을 생산한다(대한민국 특허등록공보 제717,629호 "900메가헤르쯔 금속용 알에프아이디 태그" 참조).

그런데, 이러한 제조공정을 위해서는 전자파 차폐제를 생산하는 즉시 케이스화에 적합한 형태로 가공하는 단계가 추가되어야 한다. 더불어, 전자파 차폐제에 태그를 조립하기 위해서는 에칭(etching)이나 스탬핑(stamping), 인쇄 등의 공정이 선행 또는 반영되어야 한다. 이와 같이 종래의 전자파 차폐제를 구비하는 RFID 태그를 생산하는 공정은 많은 단계를 거쳐야 할 뿐만 아니라 수동의 작업라인을 요구하여 작업능률 저하, 생산성 저하, 인력 낭비, 시간 낭비 등의 문제점을 노출하였다. 게다가, 이는 불량품 생산 가능성을 높이는 단점도 발생시켰다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전자파 흡수체(바람직하게는 롤 타입)를 이용하여 RFID 태그를 자동화된 단일공정으로 일체형으로 생산하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, RFID 태그를 제조 하는 방법에 있어서, (a) 롤 타입의 전자파 흡수체를 연속된 공정 라인을 통해 공급하는 단계; (b) 상기 공급되는 전자파 흡수체 표면에 절연층을 형성시키는 단계; (c) 상기 절연층 위에 안테나 패턴을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 안테나 패턴에 IC 칩을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서, (a) 금속 합금 분말 또는 페라이트 분말에서 선택되는 적어도 어느 하나의 자성 재료를 고분자 수지와 용제를 포함하는 고분자 수지액에 함침시켜 상기 자성 재료의 표면을 상기 고분자 수지액으로 코팅시키는 단계; (b) 상기 고분자 수지액이 코팅된 자성 재료를 건조시키는 단계; (c) 상기 건조된 자성 재료를 가열 또는 가압하여 소정의 형상을 갖는 전자파 흡수체로 성형시키는 단계; (d) 연속적인 공정 라인 상에서 상기 성형된 전자파 흡수체를 공급하며, 상기 공급된 전자파 흡수체 표면에 안테나 패턴을 형성시키는 단계; 및 (f) 상기 안테나 패턴에 IC 칩을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 전자파 흡수체; 상기 전자파 흡수체의 일면에 형성되는 절연층; 상기 절연층 위에 일체로 형성하는 안테나 패턴; 및 상기 안테나 패턴에 부착되는 IC 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그의 정면도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그의 측면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그(100)는 전자파 흡수체(110), 절연층(120), IC 칩(130) 및 안테나(132)를 포함한다. 이러한 RFID 태그(100)는 본 발명의 실시예에서 도 3에서 보는 바와 같이 보호 코팅층(300)을 더 포함할 수 있다.

RFID 태그(100)는 통상 125/134KHz, 13.56MHz, 433MHz, 900MHz 등과 같이 다양한 사용 주파수 대역을 가진다. 본 발명에 따른 RFID 태그(100)는 이중에서 특히 900MHz 수준의 UHF(Ultra-High Frequency) 주파수 대역을 통신에 사용한다. RFID 태그(100)가 UHF 주파수 대역을 사용하면 인식거리가 확장되어 먼 곳에 있는 판독기와도 통신이 가능하게 된다. 이는 RFID 태그(100)를 보다 광범위한 분야에 적용시킬 수 있게 하는 효과도 창출한다. 그러나, 본 발명에 따른 RFID 태그(100)가 UHF 주파수 대역만 사용하는 것은 아니다. 예컨대, RFID 태그(100)는 13.56MHz 수준의 HF(High Frequency) 주파수 대역도 사용 가능하다. 다만, 이 경우에는 인식거 리가 매우 짧은 관계로 RFID 태그(100)를 극히 한정된 분야에만 적용할 수 있다는 흠이 존재한다. 이에, 상기한 경우의 RFID 태그(100)는 대한민국 실용신안등록공보 제412,323호 "확장형 RFID 태그"에 제안된 바와 같이 설계됨이 보다 바람직하겠다.

RFID 태그(100)는 이미 언급한 바와 같이 본 발명의 실시예에서 전자파 흡수체(110)를 구비한다. 전자파 흡수체(110)는 전자파를 흡수하는 것으로서, 본 발명의 실시예에서 전자파 차폐제처럼 전자기파의 산란을 방지하는 기능을 한다. RFID 태그(100)는 전자파 흡수체(110)의 이러한 성질을 이용하여 금속성 물건에 부착되더라도 아무런 영향을 받지 않고 제 기능을 수행할 수 있게 된다. 한편, RFID 태그(100)는 본 발명의 실시예에서 전자파 흡수체(110)의 대체 수단으로 전자파 차폐제를 구비함도 가능하다. 이 경우, 전자파 차폐제는 대한민국 특허등록공보 제717,629호에 제안된 바가 참작될 수 있다.

RFID 태그(100)는 본 발명의 실시예에서 수동형 태그로 형성됨이 일반이나 능동형 태그로 형성됨도 가능하다. 여기에서, 수동형 태그 및 능동형 태그의 각각의 특징을 설명하면 다음과 같다. 수동형 태그는 일반적으로 널리 사용되는 것으로 안테나와 IC 칩으로 구성되어 있다. 이러한 수동형 태그는 안테나에서 방출하는 전자기장 범위 내에 들어갈 경우 안테나에 의해 유도되는 AC 전류를 DC 전류로 정류하여 IC 칩에 인가함으로써 IC 칩이 판독기 측으로 데이터를 발송하도록 하는 방식으로 작동된다. 반면, 능동형 태그는 배터리를 내장하고 있으며, 배터리에 의한 전원이 유지되는 동안에는 설정된 시간 간격에 따라 RF 신호를 발산하는 방식으로 작동된다. 이러한 능동형 태그는 원거리 송수신이 가능하나 가격이 비싸고 배터리 수 명에 따라 사용기간의 제약을 받기 때문에 제한적으로 사용된다.

전자파 흡수체(110)는 샌더스트(sendust) 계열, 퍼멀로이(permalloy) 계열, 몰리퍼멀로이(molypermalloy) 계열, 비정질(amorphous) 계열 등의 합금 분말이나 페라이트(ferrite) 계열 분말(예컨대, 니켈-아연 페라이트(Ni-Zn ferrite), 망간-아연 페라이트(Mn-Zn ferrite) 등)을 수지와 일정 배합비율에 따라 혼합하여 롤 타입으로 제조한 것이다. 여기에서, 분말과 수지 간의 배합비율은 요구되는 성능이나 가공 조건에 따라 달라질 수 있는데, 이에 따라 사용 주파수 대역별로 흡수율이 상이하게 되는 결과를 도출할 수 있다. 바람직하게는 분말과 수지 간의 중량비 배합비율이 60~90 : 40~10이다.

전자파 흡수체(110)는 본 발명의 실시예에서 사각판상체(바람직하게는 롤 타입)로 제조된다. 이러한 전자파 흡수체(110)는 전자파 흡수력이 높음, 두께가 얇음, 무게가 가벼움, 강도가 우수함, 시공성이 뛰어남, 점착력이 강함 등을 구비하도록 구현될 수 있다. 이를 위해 전자파 흡수체(110)는 제조시 대한민국 특허공개공보 제2006-123659호, 대한민국 특허공개공보 제2007-7310호 등에 제안된 바가 참작될 수 있다. 한편, 전자파 흡수체(110)는 시트 타입도 가능하다. 그러나, 전자파 흡수체(110)가 롤 타입인 경우 연속적으로 진행되는 제조 공정에 유리하므로 보다 바람직하겠다.

한편, 전자파 흡수체(110)는 본 발명의 실시예에서 고분자 수지액에 플레이크화(판상 가공)된 메탈 얼로이(metal alloy)를 함침(含浸)시켜 제조하는 것도 가능하다. 이러한 전자파 흡수체(110)는 메탈 얼로이 표면이 고분자 수지액에 의해 얇게 코팅되어 표면저항이 절연에 가깝게 되며, 메탈 얼로이와 수지 간의 결합력 강화로 전사시 접착력이 향상되는 효과를 생산한다. 이는 더불어 본 발명의 실시예에서 절연층(120)을 구비하지 않아도 되는 효과도 생산한다. 또한, 이러한 전자파 흡수체(110)는 충진율이 향상되어 고성능을 기대할 수 있게 되고, 기존보다 제조공정상 편의성이 향상된다.

상술한 전자파 흡수체(110)는 본 발명의 실시예에서 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그에 있어서, 전자파 흡수체의 제조 방법을 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 먼저 메탈 얼로이를 준비(또는 제조)한다(S400). 메탈 얼로이는 이미 언급한 금속 분말 성분을 하나 이상 포함하여 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서 메탈 얼로이 대신 페라이트 분말을 이용하는 것도 가능하며, 이 경우에는 후술하는 S405 단계가 생략된다. 다음으로, 메탈 얼로이를 플레이크(flake) 상태로 가공 처리한다(S405). 가공처리 방법으로는 습식 방식 또는 건식 방식이 이용될 수 있으며, 이를 통해 전자파를 흡수하여 열로 소멸시키는 작용을 극대화할 수 있게 된다.

다른 한편에서는, 고분자 수지액을 제조한다(S410). 구체적으로 고분자 수지와 상기 고분자 수지를 용해시키는 용제를 일정한 비율로 혼합하여 낮은 점성도(coefficient of viscosity)를 가지는 고분자 수지액을 제조한다. 본 발명의 실시예에서 고분자 수지로는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 불소수지, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 염소화 폴리에틸렌, PVDF(Polyvinylidenefluoride), 폴리에스테르, 폴리아마이드, 폴리메틸메타크릴레이트 등이 사용될 수 있다. 그리고, 용제로는 톨루엔, 클로로포름, 크실렌, 벤젠, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 디클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등이 사용될 수 있다.

다음으로, 메탈 얼로이를 고분자 수지액에 함침시킨다(S415). 이 경우, 상기에 언급한 바와 같이 고분자 수지액에 의해서 메탈 얼로이 표면이 코팅되는 효과를 거둘 수 있는데, 고르게 표면 코팅이 이루어지게 하기 위해서는 교반작업이 요구된다. 교반작업 이후에는 메탈 얼로이를 가라앉히고 고분자 수지액을 제거한다. 이후, 메탈 얼로이가 온전히 고체 상태로 되기 전에 열풍분무 건조방식으로 남은 용제를 제거한다(S420). S420 단계를 거치면, 메탈 얼로이는 응집 또는 엉김 현상이 발생하여 덩어리 형상을 띠게 된다.

다음으로, 덩어리 형상의 메탈 얼로이는 필터링을 거쳐 알갱이화된다(S425). 필터링은 응집 또는 엉김 현상이 발생된 메탈 얼로이를 다음 작업을 위해 알갱이화할 필요가 있어 요구되며, 상기 메탈 얼로이를 소정의 메쉬 망에 통과시키는 과정으로 진행된다. 이러한 S425 단계는 본 발명의 실시예에서 생략해도 무방하다. 한편, 여기서 알갱이화되지 않은 메탈 얼로이는 별도의 분쇄과정을 더 거쳐 알갱이화된다.

다음으로, 분말 상태의 메탈 얼로이를 프레스, 캘린더링, 압출 등(바람직하게는, 캘린더링)의 방법으로 가공(가열, 가압 등)하여 전자파 흡수체(110)를 제조 한다(S430).

다시 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

절연층(120)은 안테나(132)가 전자파 흡수체(110)의 표면저항에 영향받는 것을 방지하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에서 전자파 흡수체(110) 상에 일정 두께를 가지도록 밀착 형성된다. 본 발명에서 절연층(120)은 안테나(132)가 설치될 부분 하단에만 형성될 수 있는데 이에 한정되는 것은 아니며, 전자파 흡수체(110) 상단 전체에 형성됨도 가능하다.

전자파 흡수체(110)는 본 발명의 실시예에서 상술한 바에 따라 롤 타입으로 제조된다. 이 경우, 전자파 흡수체(110)는 그 표면이 완전하게 절연되지 못한 채 10³~10⁷Ω 정도의 표면저항을 가지게 된다. 그런데, 이 표면저항은 전자파 흡수체(110) 상에 안테나(132)가 형성될 경우 원활한 작동을 방해한다. 따라서, 절연층(120)은 이의 예방을 위해 전자파 흡수체(110) 상에 구비된다.

절연층(120)의 소재로는 우레탄, 폴리에스테르(polyester), 아크릴(acrylic) 등의 유기화학 코팅제가 사용될 수 있다. 이러한 절연층(120)은 광범위한 주파수 대역에 걸쳐 높은 절연성과 낮은 손실률을 가지며 내열성 및 내부식성이 우수하도록(즉, 내구성을 향상시킬 수 있도록) 형성됨이 바람직하다. 이에, 절연층(120)은 대한민국 실용신안등록공보 제364,947호에 제안된 바가 참작되는 것도 가능하다.

한편, 절연층(120)은 안테나(132)가 전자파 흡수체(110) 상에 형성된 표면저항에 영향받지 않는다는 조건 하에서는 RFID 태그(100)에 구비되지 않는 것도 가능 하다. 본 발명에서는 이러한 점을 감안하여 안테나(132) 패턴 형성에 열전사 프린팅(hot stamping)을 적용시킬 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

IC 칩(130)은 데이터(예컨대, RFID 태그(100)가 설치된 물건 정보)를 저장하며, 이 데이터가 외부로 송출될 수 있도록 제어 기능을 수행한다. 이러한 IC 칩(130)은 본 발명의 실시예에서 절연층(120) 위 일측에 형성된다. 구체적으로, IC 칩(130)은 도전성 접착제(paste)를 이용하여 안테나(132)와 유무선 통신이 가능하게 절연층(120) 상에 부착 형성된다.

안테나(132)는 전자기장을 형성하여 RFID 태그(100)를 활성화시키는 기능을 수행한다. 또한, 안테나(132)는 데이터의 송수신을 위해 전자파를 공간으로 전송하거나 공간으로부터 상기 전자파를 수신하는 기능을 수행한다. 이러한 안테나(132)는 본 발명의 실시예에서 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법 또는 열전사 프린팅 방법을 이용하여 절연층(120) 상에 형성된다. 이러한 안테나(132)는 패드형, 게이트형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, IC 칩(130)과 유무선 통신이 수행될 수 있도록 IC 칩(130) 지근거리에 형성되거나 IC 칩(130) 일측과 연결 형성된다. 안테나(132)의 소재로는 UHF 대역 특성에 적합하도록 전성과 연성이 우수하며 역산란의 정도가 매우 높은 것이 바람직하다.

보호 코팅층(300)은 일체화된 RFID 태그(100)를 보호하고 외부 압력이나 충격을 보강하기 위해 RFID 태그(100)의 겉표면에 형성된다. 이러한 보호 코팅층(300)은 RFID 태그(100) 전체에 걸쳐 형성됨이 일반이나 일부(예컨대, IC 칩(130)과 안테나(132)가 형성된 부분)에만 코팅됨도 가능하다. 보호 코팅층(300)을 형성함에 있어서 가장 유념해야 할 사항은 RFID 태그(100)의 정상 작동에 어떠한 영향도 끼쳐서는 안된다는 것이다. 보호 코팅층(300)은 이를 감안하여 그 소재를 선택함이 바람직하다.

보호 코팅층(300)은 ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; Poly-Ethylene Terephthalate), 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics), 테프론계열 불소수지, 폴리염화비닐(PVC; Poly-Vinyl Chloride) 등을 소재로 하여 제조될 수 있다. 이 경우, 보호 코팅층(300)은 우수한 내약품성과 내충격성, 가벼운 무게 등의 효과를 발생시킬 수 있게 된다.

다음으로, 상술한 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그(100)를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 태그의 제조방법을 설명하는 순서도이다. 상기 도 5를 참조하면, RFID 태그(100)의 제조방법은 크게 5단계로 분류된다. 이하, 각 단계를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[제1 단계] 전자파 흡수체(110) 제조

본 발명의 실시예에서 전자파 흡수체(110)가 롤 타입으로 제조됨은 이미 언급하였다. 본 발명에서는 이러한 전자파 흡수체(110)를 제조하기 위해 코팅, 캘린더링(calendering), 압출 등의 방법이 이용될 수 있다. 코팅 방법을 이용하면 수지로는 아크릴 에멀젼(acrylic emulsion), 우레탄, 멜라민, 실리콘 수지 등이 이용될 수 있다. 그리고, 캘린더링 방법을 이용하면 수지로는 에틸렌프로필렌고무(ethylene propylene rubber), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), 폴리프로필렌(PP; Poly Propylene), 천연고무, 폴리염화비닐, 염소화 폴리에틸렌(CPE; Chlorinated Poly-Ethylene) 등이 이용될 수 있다. 그리고, 압출 방법을 이용하면 수지로는 폴리염화비닐, ABS 수지, ASA(Acrylonitrile Styrene Acrylate), 폴리프로필렌 등이 이용될 수 있다.

[제2 단계] 전자파 흡수체(110) 상에 절연층(120)을 밀착 형성

본 발명의 실시예에서 전자파 흡수체(110) 상에 절연층(120)을 형성해야 하는 이유는 이미 설명하였다. 또한, 경우에 따라서는(즉, 후술하겠지만 안테나(132) 패턴 형성에 열전사 프린팅을 적용하는 경우에는) 절연층(120)을 형성하지 않아도 됨도 상술하였다. 물론, 본 발명에서는 RFID 태그(100)의 원활한 작동을 위해 절연층(120)을 형성함이 가장 바람직하다. 절연층(120)은 절연체로서의 역할을 수행할 수 있도록 충분히 얇게 전자파 흡수체(110) 상에 도포된다.

한편, 이 단계 이전 또는 이후에는 물질간 접착력 향상을 위해 표면의 이물질을 세척하는 전처리 과정이 부가될 수 있다.

[제3 단계] 절연층(120) 상에 안테나(132)를 특정 패턴으로 형성

이 단계에서는 절연층(120) 상에 다수개의 안테나(132)를 특정 패턴에 따라 형성한다. 그 이유는 절연층(120)의 크기가 안테나(132)의 크기에 비해 상당하기 때문이다. 물론, 절연층(120)의 크기가 안테나(132)의 크기와 비슷하다면 하나의 안테나(132)만 형성함도 가능하다.

본 발명에서는 절연층(120) 상에 안테나(132)를 특정 패턴으로 형성하기 위해 다음 방법들을 이용한다. 첫째로, 본 발명은 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법을 이용한다. 둘째로, 본 발명은 열전사 프린팅 방법을 이용한다. 먼저 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법을 설명하고, 이후 열전사 프린팅 방법을 설명한다.

(1) 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법

기존에는 제3 단계를 위해 도전성 페이스트를 이용한 인쇄 방법이 주로 사용되었다. 그런데, 최근들어 원가절감, 대량생산 등을 목적으로 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법이 많이 사용되고 있다. 본 발명에서는 이러한 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법을 통하여 다음과 같은 과정을 거쳐 제3 단계를 실현한다.

먼저, 절연층(120) 상부 표면에 도전성 잉크를 사용하여 안테나(132)를 특정 패턴으로 인쇄한다. 다음, 이를 일정 온도로 소성(燒成)하여 인쇄된 안테나(132)를 고착시킨다. 경우에 따라서는 여기에 건조 과정을 부가하여 고착력을 향상시킬 수도 있다. 이상은, 절연층(120) 상에 안테나(132)를 특정 패턴으로 직접 형성한 방법(제1 방법)이다. 물론, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 타 기재에 안테나(132)를 형성한 후 점착제를 통해 절연층(120)에 부착하는 방법(제2 방법)도 가능하다. 이 경우는 다음과 같은 과정으로 이루어질 수 있다. 먼저, 종이나 필름과 같은 기재에 도전성 잉크를 사용하여 안테나(132)를 특정 패턴으로 인쇄한다. 다음, 이를 일정 온도로 소성하여 인쇄된 안테나(132)를 고착시킨다. 다음, IC 칩(130)을 안테나(132)에 연결되게 본딩한다. 이후에는, 기재의 일면에 점착제를 도포하여 이를 통해 절연층(120) 상부 표면에 부착시키면 된다.

그러나, 제1 방법이 제2 방법보다 바람직한 이유는 점착제의 사용을 필요로 하지 않아 RFID 태그(100)의 두께를 더욱 얇게 형성할 수 있다는 것이다. 뿐만 아니라, 절연층(120)과 안테나(132)의 결속력을 보다 향상시킬 수 있게 되며, IC 칩(130) 본딩 부분의 결함으로 발생되는 불량도 더불어 감소시킬 수 있게 된다. 이는 궁극적으로 RFID 태그(100)의 성능 균일화를 더욱 높이는 결과를 낳게 된다.

도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법은 종래의 방법보다 인쇄 후 페이스트 간 결합력과 인장강도가 향상되는 장점이 있다. 게다가, 얇은 두께로 도포하여도 우수한 전기 전도성을 달성할 수 있으며, 용이하게 구부러지는 현상도 제거한다. 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법은 이러한 효과들을 소성 과정을 통해 달성한다.

본 발명의 실시예에서 도전성 잉크로는 전도성이 우수한 은(Ag)을 필러로 하는 잉크가 사용됨이 바람직하다. 이 경우, 대한민국 특허등록공보 제658,492호에 제안된 조성물이 참작될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 은-구리 혼합물, 은-니켈 혼합물 등을 필러로 하는 잉크를 사용함도 가능하다. 이외, 본 발명에서는 카본블랙(carbon black), 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브, 폴리아세틸렌(poly-acetylene), 폴리피롤(poly-pyrrole), 폴리아닐린(poly-anyline), 폴리티오펜(poly-thiophene) 등의 도전성 고분자를 필러로 하는 잉크도 가능하다. 한편, 도전성 잉크는 강자성과 우수한 전기적 신뢰도를 구비하는 것도 가능하다. 이 경우, 도전성 잉크는 대한민국 특허등록공보 제697,981호에 제안된 조성물이 이용될 수 있다.

상술한 잉크를 이용하여 인쇄하는 방법으로는 잉크젯 프린팅, 실크스크린 프 린팅, 그라비아 프린팅, 스핀 코팅, 롤 코팅, 오프셋 프린팅, 패드 프린팅, 마킹 프린팅, 디스펜딩 프린팅, 플렉소그래피(flexography), 리소그래피(lithography) 등이 이용될 수 있다.

(2) 열전사 프린팅 방법

기존에는 도전성 페이스트를 이용한 인쇄 방법 외에 금속박을 이용한 스탬핑 방법도 많이 이용되었다. 금속박을 이용한 스탬핑 방법은 금속박의 일면을 점착제로 처리한 후 일정한 패턴으로 스탬핑하는 방식으로 진행된다. 금속박을 이용하게 되면 도전성 페이스트나 도전성 잉크를 이용하는 것보다 더 얇은 두께의 RFID 태그(100)를 생성할 수 있게 된다. 게다가, 더 우수한 물성과 더 높은 전기 전도도도 얻을 수 있으며, 탁월한 유연성과 국부적인 전기 전도도의 편차도 거의 없게 된다. 그러나, 얇은 두께의 금속박을 복잡한 패턴으로 찍어 내기가 상당히 어려우며(특히, 모서리 부분이나 얇은 폭으로 패턴을 형성해야 할 경우 이러한 문제점이 여실히 드러난다), 절연층(120) 상에서 스탬핑을 진행할 경우 자칫 절연층(120)이나 전자파 흡수체(110)이 손상될 수 있다. 또한, 이의 해결을 위해 타 기재에 안테나(132)와 IC 칩(130)을 스탬핑한 후 이를 절연층(120) 위에 형성하게 되면 이미 언급한 본딩된 IC 칩(130)의 결합력 약화가 문제시된다. 이에, 본 발명에서는 이러한 문제점의 완전한 해결을 위해 열전사 프린팅 방법을 제안한다.

열전사 프린팅 방법은 얇은 금속 박막에 원하는 패턴 형상의 금형을 위치시킨 후 열과 압력을 가해 금형 형상대로 상기 금속 박막을 특정물 상에 전사시키는 방법을 말한다. 열전사 프린팅 방법을 이용하면 복잡한 형상의 안테나 패턴도 용이 하게 형성할 수 있다. 왜냐하면 금형을 안테나 패턴 형상에 따라 정교하게 제작한다면 열전사는 쉽게 이루어지기 때문이다. 또한, IC 칩(130)의 본딩이 마지막으로 이루어져 결합력 약화 문제도 발생하지 않는다.

본 실시예에서 금속 박막은 흡수체 시트와 적층되는 일면에 열가소성 수지층(예컨대, 폴리에틸렌. 후술하는 내용 참조)이 코팅된 것이 바람직하다. 열전사시 금속 박막층에 적층된 열가소성 수지층과 절연층이 모두 열가소성 수지일 경우, 열전사 프린팅에 따라 안테나 패턴과 흡수체 시트의 밀착력을 향상시킬 수 있다.

또한, 열전사 프린팅 방식에서 금속 박막층에 적층되는 열가소성 수지는 전자파 흡수체(110) 상에 코팅되는 절연층(120)을 대체하는 효과도 갖는다. 왜냐하면, 금속 박막에 코팅된 열가소성 수지도 실제로 절연층 역할을 할 수 있기 때문이다.

한편, 열전사 프린팅에 이용되는 금속 박막은 전기 전도성이 우수한 소재로 이루어짐이 바람직하다. 이에, 상기 금속 박막으로는 니켈박, 알루미늄박, 동박, 금박, 은박, 퍼멀로이 호일 등이 가능하다. 바람직하게는, 금속 박막으로 니켈박, 알루미늄박, 동박 등이 이용된다.

본 발명에서는 상기한 바를 감안하여 다음 과정에 따라 열전사 프린팅 방법을 진행한다. 먼저, 열전사용 금속 박막 시트를 절연층(120) 위에 접착시킨다. 이후, 그 위에 안테나 패턴 형상의 금형을 위치시킨다. 이후, 상부에서 하방으로 가열하거나 가압한다. 그러면, 금형의 형상에 따라 가열된 금속 박막 시트의 열가소성 수지만이 용해된다. 이후, 접착시킨 금속 박막 시트를 제거하면, 본 발명에 따 른 안테나(132)를 절연층(120) 위에 형성시킬 수 있게 된다.

한편, 상기에 언급한 열전사 프린팅 방법은 종래의 열전사 방식을 단순 도입한 것이라는 지적이 따를 수 있다. 종래의 열전사 방식은 명함이나 포장지에 금속박을 코팅하는 용도로 많이 사용되었다. 그런데, 이러한 것들은 도전성 패턴을 형성하기 위한 것이 아닐 뿐더러, 도전성을 가지지도 않는다. 그 이유는 소재의 도전성이 매우 약하며 두께 또한 얇기 때문이다. 반면, 본 발명에서는 절연층(120) 위에 도전성 패턴을 필요한 두께만큼 형성한다는 점에서 종래의 그것을 단순 도입했다고는 볼 수 없다.

한편, 본 발명에서는 열전사 프린팅 방법의 특성상 사용하는 금속 박막의 두께를 10~100㎛로 한정하는 것이 바람직하다. 금속 박막의 두께가 10㎛보다 얇을 경우에는 충분한 전기 전도성을 가질 수 없으며 용이하게 찢어질 우려가 있다. 또한, 금속 박막의 두께가 100㎛보다 두꺼울 경우에는 두꺼운 안테나 패턴으로 인해 적용성이 떨어지며, 전도성의 향상도 기대하기 어렵다.

[제4 단계] 특정 패턴을 가지는 안테나(132)가 형성된 절연층(120) 상에 IC 칩(130)을 본딩(bonding)

이 단계에서는 다수개의 IC 칩(130)을 특정 패턴을 가지는 다수개의 안테나(132)에 일대일대응으로 전기적으로 접속 연결시킨다. 구체적으로, IC 칩(130) 부착을 위해 안테나(132) 근처에 은 페이스트와 같은 도전성 접착제를 도포한다. 이러한 도전성 접착제는 이전 단계에서 안테나(132) 형성을 위해 절연층(120) 상에 도포되는 것도 가능하다. 이 경우에는, 물론 도포 과정을 생략할 수 있다. 그 다 음, 그 위에 IC 칩(130)을 부착하는데, 이때 이 IC 칩(130)을 안테나(132)에 접합시킴이 필요하다. 그 다음, 이 부분을 가열 및 가압하여 IC 칩(130)이 안테나(132)에 전기적으로 접속 연결되도록 한다.

종래에는 수작업을 통해 절연층(120) 상에 IC 칩(130)을 조립하였으며, 이로 인해 본딩된 IC 칩(130)의 결합력이 매우 약해 쉽게 탈착되는 현상이 발생하였다. 그리고, 타 기재에 IC 칩(130)과 안테나(132)를 함께 형성한 후 이를 절연층(120) 위에 부착하는 방법의 경우 IC 칩(130)을 도전성 잉크를 이용하여 기재에 인쇄하더라도 절연층(120)에 형성시키기 위해서는 도전성 페이스트를 이용하여 재차 본딩해야 하는 문제점이 존재한다. 이는 자칫 IC 칩(130)의 물성을 약화시킨다는 단점을 노출할 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은 후술하는 제6 단계(외피에 보호 코팅층(300)을 형성) 직전에 IC 칩(130) 본딩이 이루어져 상기한 문제점들을 보완할 수 있게 된다.

[제5 단계] RFID 태그 구조물을 절단(cutting)

제1 단계 내지 제4 단계를 거쳐 제조되는 RFID 태그 구조물 상에는 일대일대응을 형성하는 IC 칩(130)과 안테나(132)가 다수개 구비된다. 이 단계에서는 하나의 RFID 태그(100)에 한쌍의 IC 칩(130)과 안테나(132)가 장착됨을 고려하여 RFID 태그 구조물을 일정 크기로 절단한다.

종래의 경우에는 전자파 차폐제와 절연층의 결합물(또는 전자파 차폐제의 단독물)이 하나의 IC 칩(130)과 안테나(132)가 장착되기에 알맞은 크기로 절단된다. 이후, 다른 공정을 통해 생성된 IC 칩(130)과 안테나(132)의 결합물이 이 위에 부 착된다. 따라서, 상기 부착 과정은 수작업에 의해 이루어질 수밖에 없었다. 반면, 본 발명에서는 제1 단계 내지 제4 단계가 순서대로 진행된 이후에 절단이 이루어지기 때문에 자동화가 가능하게 된다.

[제6 단계] IC 칩(130)과 안테나(132)가 장착된 RFID 태그(100)의 겉표면에 보호 코팅층(300)을 형성

제1 단계 내지 제5 단계를 거쳐 제조되는 RFID 태그(100)는 사실상 완제품이나 다름없다. 다시 말하면, 이 RFID 태그(100)는 제품으로 그대로 사용하여도 무방하며, 성능상 아무런 문제가 없다는 것이다. 그러나, IC 칩(130)과 안테나(132)가 RFID 태그(100)의 겉표면에 노출될 경우 장시간 사용 또는 반복적 사용에 따라 그 수명이 단축될 수 있으며, 이는 비용 발생의 문제도 초래한다. 이에, 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하고 외부의 충격으로부터 보호하기 위해 RFID 태그(100)의 외피에 보호 코팅층(300)을 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 보호 코팅층(300)을 IC 칩(130)과 안테나(132)가 형성된 상부 표면에만 형성하는 경우에는 제5 단계와 제6 단계의 순서를 변경하는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

RFID 태그를 마련함에 있어서 각각의 공정을 통해 사전 성형된 흡수체 시트와 안테나 패턴을 수동 또는 반자동으로 조립하는 종래의 RFID 태그 제조공정과는 달리, 본 발명은 롤 타입의 흡수체 시트를 사용하고, 흡수체 시트 위에 안테나 패턴을 직접, 일체로 형성시키는 공정을 도입함으로써, RFID 태그를 하나의 자동화된 공정 라인을 통해 대량 생산할 수 있다. 또한, 본 발명은 흡수체 시트 또는 절연층 위에 안테나 패턴을 일체로 형성시키기 때문에, 시트와 안테나 간의 밀착력을 향상시키며, RFID 태그의 재사용성과 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims (16)

1. RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서,

   (a) 롤 타입의 전자파 흡수체를 연속된 공정 라인을 통해 공급하는 단계;

   (b) 상기 공급되는 전자파 흡수체 표면에 절연층을 형성시키는 단계;

   (c) 상기 절연층 위에 안테나 패턴을 형성시키는 단계; 및

   (d) 상기 안테나 패턴에 IC 칩을 부착시키는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (c) 단계에서의 안테나 패턴 형성은 열전사 프린팅 방법 또는 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 (a) 단계에서의 상기 전자파 흡수체는,

   (a1) 금속 합금 분말 또는 페라이트 분말에서 선택되는 적어도 어느 하나의 자성 재료를 고분자 수지와 용제를 포함하는 고분자 수지액에 함침시켜 상기 자성 재료의 표면을 상기 고분자 수지액으로 코팅시키는 단계;

   (a2) 상기 고분자 수지액이 코팅된 자성 재료를 건조시키는 단계; 및

   (a3) 상기 건조된 자성 재료를 가열 또는 가압하여 소정의 형상을 가지도록 성형시키는 단계

   를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 열전사 프린팅 방법은,

   (c1) 금속 박막을 상기 절연층 위에 적층시키는 단계;

   (c2) 상기 금속 박막에 소정의 안테나 패턴을 갖는 금형을 위치시키는 단계;

   (c3) 상기 금형을 가열하거나 가압하여 상기 금형에 구비된 안테나 패턴을 상기 전자파 흡수체에 전사시키는 단계; 및

   (c4) 상기 금속 박막 중 상기 전자파 흡수체에 전사되지 않은 금속 박막을 제거하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 절연층과 접촉하는 금속 박막의 일면에는 열가소성 수지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 금속 박막의 두께는 10㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 도전성 잉크를 이용한 인쇄 방법은,

   (c1) 상기 절연층 위에 도전성 잉크로 소정의 안테나 패턴을 인쇄하는 단계; 및

   (c2) 상기 (c1) 단계에서 생성된 결과물을 일정한 온도로 소성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   (e) 상기 IC 칩이 부착된 면에 상기 RFID 태그를 보호하는 코팅층을 형성시키는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 (d) 단계는,

   (d1) IC 칩이 부착되는 위치에 도전성 접착제 또는 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 및

   (d2) 상기 도전성 접착제나 상기 도전성 페이스트가 도포된 부분에서 상기 IC 칩을 부착시키는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 (a) 단계에서의 전자파 흡수체는 샌더스트, 퍼멀로이, 몰리퍼멀로이, 니켈-아연 페라이트 및 망간-아연 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 분말 성분과 수지를 포함하고, 상기 분말의 함량은 흡수체 성분 전체의 60 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 안테나 패턴이 형성된 RFID 태그를 소정의 크기로 절단하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
12. RFID 태그를 제조하는 방법에 있어서,

    (a) 금속 합금 분말 또는 페라이트 분말에서 선택되는 적어도 어느 하나의 자성 재료를 고분자 수지와 용제를 포함하는 고분자 수지액에 함침시켜 상기 자성 재료의 표면을 상기 고분자 수지액으로 코팅시키는 단계;

    (b) 상기 고분자 수지액이 코팅된 자성 재료를 건조시키는 단계;

    (c) 상기 건조된 자성 재료를 가열 또는 가압하여 소정의 형상을 갖는 전자파 흡수체로 성형시키는 단계;

    (d) 연속적인 공정 라인 상에서 상기 성형된 전자파 흡수체를 공급하며, 상 기 공급된 전자파 흡수체 표면에 안테나 패턴을 형성시키는 단계; 및

    (f) 상기 안테나 패턴에 IC 칩을 부착시키는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그의 제조방법.
13. 전자파 흡수체;

    상기 전자파 흡수체의 일면에 형성되는 절연층;

    상기 절연층 위에 일체로 형성하는 안테나 패턴; 및

    상기 안테나 패턴에 부착되는 IC 칩

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 안테나는 열전사로 프린팅된 것이거나 도전성 잉크를 이용하여 인쇄된 것임을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 안테나는 금속 박막을 상기 절연층 위에 적층시키고, 상기 금속 박막에 소정의 안테나 패턴을 갖는 금형을 위치시키며, 상기 금형을 가열하거나 가압시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 안테나는 상기 절연층 위에 상기 도전성 잉크로 소정의 안테나 패턴을 인쇄한 후 소성시킨 것을 특징으로 하는 일체형 RFID 태그.

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