KR20100010661A - Ｒｆｉｄ 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 RFID 안테나는, 기판; 기판에 수평하게 소용돌이 모양으로 형성된 제 1 코일부; 및 제 1 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 기판과 수직하게 권선형태로 형성된 제 2 코일부를 구비한다. 상기한 구성에 따르면, RFID 안테나가 금속 재질의 물류에 부착되거나 휴대 단말의 배터리 근처에 설치되어야 하는 가혹한 환경에서, 판독기 및 RFID 태그로부터 수신되는 정보 인식율 및 인식거리의 저하없이 정보를 송수신할 수 있는 RFID 안테나가 구현된다.

Description

ＲＦＩＤ 안테나{Antenna for Radio frequency identification}
본 발명은 RFID 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 향상된 정보 인식율 및 인식거리를 갖게 하는 RFID 안테나에 관한 것이다.
최근에, 개인 인증, 상품 관리 또는 물류 처리 등의 각종 처리에 RFID 태그가 많이 이용되고 있다. 특히, 비접촉식 RFID 태그가 많이 이용되고 있다.
RFID 태그는 기존의 바코드 대신 상품이나 대상물에 부착되는 태그로서 대상물의 각종 정보를 담은 조그마한 칩을 내장하고 있다. 상기한 칩에 내장된 정보는 전파 식별 판독기(RFID reader)를 통해 유선은 물론 위성 통신 등 다양한 통신 라인과 연동되어 관리 시스템에 사용될 수 있다. RFID 태그에는 IC 칩과 RFID 안테나가 내장되어 있고, 칩 내의 기억 장치에는 인증번호(ID code)와 기타 데이터를 기억해 두기 위한 장소, 그리고 판독기로부터 신호를 받아서 태그 내의 자료를 보내기 위한 기억 장소가 있다. 태그의 기억 장치 용량은 보통 8bits~16kbits 정도가 보편화되어 있다. RFID 태그는 전원의 유무에 따라 능동형과 수동형으로 대별된다.
도 1 및 도 2는 종래 RFID 안테나의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 종래 RFID 태그의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
종래 일반적인 RFID 안테나는 기판(30), 기판(30)상에 형성되는 면상 코일(40)로 이루어진다. 면상 코일(40)은 안테나의 기능을 담당하고 있고, 주로 알루미늄 박막, 동박 또는 은페이스트 등의 도전성 재료에 의해 도전 패턴이 소용돌이장으로 감겨져 구성되어 있다. 면상 코일(40)의 일측(42)은 IC 칩(도시 생략)과 연결되고, 상기 IC 칩은 면상 코일(40)의 타측(45)과 연결되어 폐회로를 형성할 수 있다. 이러한 RFID 안테나는 페러데이의 전자기 유도법칙에 따라 유도되는 전자기장에 의해 발생하는 에너지에 의해 작동하여 판독기(도시 생략)로부터 소정의 정보를 수신하여 저장하거나, 저장된 정보를 판독기로 송신한다.
상기한 종래 RFID 안테나의 경우, RFID 안테나가 메탈 위에 위치하는 경우, 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 판독기에 형성된 안테나 코일(60)의 자속(50, Magnetic flux) 방향에 수직하여 메탈(10)이 형성되어 있는 경우, 판독기의 자속 반대방향으로 와전류(Eddy current)가 발생하게 된다. 메탈(10) 상에서 발생하는 와전류는 판독기에 형성된 안테나 코일(60)에서 발생되는 자속의 연속성을 끊고, RFID 안테나로 유도되는 기전력을 감소시켜 판독기로부터의 정보 인식율 및 인식거리를 떨어뜨리게 된다. 이는 판독기에서 RFID 태그에 저장된 정보를 인식할 때도 마찬가지로 적용된다. 한편, RFID 안테나가 메탈 위에 위치하는 경우로는 RFID 안테나가, 메탈 재질이 포함된 물류에 부착되는 경우 또는 휴대 단말에 내장되어 배터리 근처에 위치하는 경우가 있을 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는, RFID 안테나가 메탈 위에 위치하 는 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, RFID 안테나와 메탈 사이에 절연시트(20)를 형성해줌으로써, 절연시트(20)에서 열변환(감쇄)시켜 와전류의 밀도(Density)를 낮춰주고, 절연시트(20)의 두께만큼 갭을 형성하여 자속의 연속성을 확보해 주는 방식을 통해 판독기로부터 수신되는 정보 인식율 및 인식거리를 개선하였다.
하지만, 상기한 바와 같은 방법은 절연시트가 갖는 두께로 인해 갈수록 소형화되는 단말에 적용하기 힘든 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 절연 시트를 추가적으로 형성하여 주어야하기 때문에 설치 과정이 번거롭고, RFID 태그를 생산하는데 드는 생산비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서,
기판에 권선 형태의 코일부를 수직하게 형성하여 판독기로부터 발생되는 자속이 연속성을 갖을 수 있도록 해줌으로써, RFID 안테나가 금속 재질의 물류에 부착되거나 휴대 단말의 배터리 근처에 설치되어야 하는 가혹한 환경에서, 판독기로부터 수신되는 정보 인식율 및 인식거리의 저하없이 정보를 송수신할 수 있는 RFID 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 갈수록 소형화되는 단말에 적용 및 설치하는 것이 용이하고, 생산비용이 저렴한 RFID 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 RFID 안테나는, 기판; 상기 기판에 소용돌이 모양으로 형성된 제 1 코일부; 및 상기 제 1 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 기판과 수직하게 권선형태로 형성된 제 2 코일부를 구비한다.
특히, 상기 제 2 코일부는 상기 제 1 코일부가 형성된 영역 외부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 코일부는 상기 제 1 코일부가 형성된 영역 외부에 복수 개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 자성체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 코일부는 상기 기판의 상부 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 코일부는 사각 소용돌이 모양으로 상기 기판에 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
RFID 안테나가 금속 재질의 물류에 부착되거나 휴대 단말의 배터리 근처에 설치되어야 하는 가혹한 환경에서, 판독기로부터 수신되는 정보 인식율 및 인식거리의 저하없이 정보를 송수신할 수 있고, 갈수록 소형화되는 휴대 단말기에 장착가능하도록 슬림하고 소형화된 구조를 갖는 RFID 안테나가 구현된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 RFID 안테나를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 RFID 안테나를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 RFID 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 RFID 안테나는 기판(100)과 코일부(110)을 구비한고, 코일부(110)는 제 1코일부(110a) 및 제 2코일부(110b)로 구성된다.
먼저, 도 3 내지 도 5에서 기판(100)의 상면에 형성된 코일은 적색으로, 기판(100)의 상면에 형성된 코일과 하면에 형성된 코일을 연결하는 도전성의 비아홀은 녹색으로, 기판(100)의 하면에 형성된 코일은 청색으로 표시하였다. 도 3 내지 도 5의 사시도에서 보이지 않는 부분에 대해서 은선으로 처리하는 것이 바람직하지만, 보이지 않는 부분을 은선으로 처리할 경우, 도면에 나타내어지는 구성요소가 복잡해지기 때문에 본 발명의 RFID 안테나의 구조를 이해하는 것이 어려울 수가 있다. 따라서, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도 3 내지 도 5에서는 기판(100)에 형성된 코일에 따라 색을 달리하여 표시하였음을 밝혀둔다.
기판(100)은 비정질 합금, 퍼말로이, 전자강, 규소강, 센더스트 합금, Fe-Al 합금 또는 연자성 페라이트의 급냉 응고재, 주조재, 압연재, 단조재 또는 소결재 중 어느 하나의 연자성체로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 기판(100)은 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 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 미세 화한 후, 이 분말체를 기계적으로 편평화시켜 얻은 플레이크나, 철계 또는 코발트계 비정질 합금의 용탕입자를 수냉구리에 충돌시켜 얻은 플레이크일 수도 있다. 전술한 연자성체의 경우, 전자파의 자속이 고밀도로 흐르기 때문에, 코일부(110)의 간격이 적어도 원하는 감도를 얻을 수 있고, 또 소정의 인덕턴스를 얻기 위한 코일의 권취수 또는 소용돌이 직경이 작아도 된다. 따라서, 안테나의 크기를 소형화하는 것이 가능해 진다. 또한, 연자성체의 경우, 판독기(도시 생략)로부터의 전자파의 자속이 전체적으로 도전성을 갖고 있지 않아 고주파의 전파를 받아도 와전류가 발생하기 않는다. 따라서, 판독기로부터 송신되는 정보를 인식율 및 인식거리에 저하없이 수신할 수 있게 된다.
기판(100)의 모양은 도 3 내지 도 5에 도시한 사각형 형상에 국한되는 것은 아니며, 코일부(110)가 형성될 수 있을 정도의 면적을 확보하되, 최소 면적을 갖도록 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 기판(100)의 두께는 전자차폐효과가 발휘되는 한 특별히 한정되지는 않는다.
코일부(110)는 기판(100)의 상면에, 기판(100)과는 수평하게 소용돌이 모양으로 형성되는 제 1 코일부(110a), 제 1 코일부(110b)와 전기적으로 연결되고 기판(100)과는 수직하게 권선 형태로 형성되는 제 2 코일부(110b)로 구성된다. 제 1 코일부(110a) 및 제 2 코일부(110b)의 재료로는 종래부터 사용되어 온 것이 사용된다. 즉, 코일부(110)는 피복 구리선을 감음으로써 만들어지거나 절연성 플라스틱 시트에 적용된 알루미늄박이나 구리박 등과 같은 도전층을 에칭법 또는 박판의 타발법 등으로 불필요한 부분을 제거하여 기판(100) 표면에 코일부(110)를 형성할 수 있다.
제 1 코일부(110a)는 기판(100)의 상면에 소용돌이 모양으로 형성되고, 제 1 코일부(110a)의 일측(112)은 RFID 태그를 구성하는 IC 칩(도시생략)과 전기적으로 연결된다. 그리고, 제 1 코일부(110a)의 타측은 비아홀 및 하면에 형성된 코일을 통해 제 2 코일부(110b)와 전기적으로 연결된다.
제 1 코일부(110a)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 사각 소용돌이 모양으로 형성될 수도 있고, 도 5에 도시한 바와 같이 원 형상을 갖는 소용돌이 모양으로 형성될 수도 있다. 이것은 구현하고자하는 RFID 태그의 주파수 대역 또는 본 발명의 RFID 안테나가 적용되는 물품의 구조 및 재질에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
제 2 코일부(110b)는 제 1 코일부(110b)가 형성된 영역 외부에 형성된다. 제 2 코일부(110b)의 일측 끝단은 제 1 코일부(110a)와 전기적으로 연결되고, 제 2 코일부(110a)의 타측 끝단은 IC 칩과 연결되어, 제 1 코일부(110a)와 제 2 코일부(110b)는 폐회로를 형성할 수 있다.
제 2 코일부(110b)는 기판(100)의 가장자리 영역에서 기판(100)과 수직하게 권선 형태로 형성된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 코일부(110b)는 상면에 형성된 다수 개의 'ㅡ' 형상을 갖는 코일과 하면에 형성된 다수개의 'ㅡ' 형상을 갖는 코일이 다수 개의 비아 홀을 통해 서로 전기적으로 연결되어 기판(100)과는 수직하게 권선 형태로 형성된다.
도 6을 참고하여, 상기한 바와 같은 구조에 따르면, 판독기(도시 생략)에 형성된 안테나 코일에서 발생되는 자속(130, Magnetic flux)이 제 1 코일부(110a)를 거쳐, 기판(100)과 수직하게 권선 형태로 형성된 제 2코일부(110b)를 통해 빠져나오면서 연속성을 갖을 수 있게 된다. 즉, 메탈(10) 상에 본 발명에 따른 RFID 안테나가 장착된다고 하더라도, 판독기(도시 생략)에 형성된 안테나 코일에서 발생되는 자속(130)이 제 1 코일부(110a)를 거쳐 제 2 코일부(110b)를 통해 빠져나올 수 있도록 연속성을 갖게 해줌으로써, 종래 메탈 위에 RFID 안테나가 설치될 경우, RFID 안테나로 유도되는 기전력을 감소시켜 판독기로부터의 정보 인식율 및 인식거리를 떨어뜨리게 되는 문제점을 개선할 수 있게 된다. 또한, 종래 RFID 안테나로 유도되는 기전력을 방지하기 위해 추가적으로 설치해야 주어야만 했던 절연시트를 설치하지 않아도 무방하기 때문에, 갈수록 소형화되는 단말기에 적용하는 것이 유리하고, 절연시트를 설치하는데 따른 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 제 1실시예를 나타낸 도 3에서는 제 2 코일부(110b)를 하나만 형성하였지만, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 가장자리 영역에 제 2 코일부(110b)를 다수 개 형성할 수도 있다. 제 2 코일부(110b)를 기판(100)의 가장자리 영역에 복수 개 이상 형성할 경우, 판독기(도시 생략)에 형성된 안테나 코일에서 발생되는 자속(130)이 제 1 코일부(110a)를 거쳐 전방향으로 연속성을 갖으며 다수 개의 제 2 코일부(110b)를 통해 빠져나올 수 있게 된다. 즉, 기판(100)에 제 2 코일부(110b)를 다수 개 형성해주게 되면, RFID 안테나가 메탈 상에 설치되는 환경에서, 절연시트 없이도 판독기로부터의 정보 인식율 및 인식거리를 획기 적으로 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 RFID 안테나의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 종래 RFID 태그의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 RFID 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 RFID 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 RFID 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 RFID 안테나의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (6)

  1. RFID 안테나로서,
    기판;
    상기 기판에 소용돌이 모양으로 형성된 제 1 코일부; 및
    상기 제 1 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 기판과 수직하게 권선형태로 형성된 제 2 코일부를 구비하는 RFID 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 코일부는 상기 제 1 코일부가 형성된 영역 외부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 RFID 안테나.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 코일부는 상기 제 1 코일부가 형성된 영역 외부에 복수 개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 RFID 안테나.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 연자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 RFID 안테나.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 코일부는 상기 기판의 상부 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 RFID 안테나.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 코일부는 사각 소용돌이 모양으로 상기 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 RFID 안테나.
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