KR20100054841A - Ｒｆｉｄ 트랜스폰더 - Google Patents

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KR20100054841A
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antenna assembly
electronic assembly
capacitor
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KR1020107006467A
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안드레아스 울만
마르쿠스 뵘
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폴리아이씨 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 전자 어셈블리(assembly)(20) 및 안테나 어셈블리(10)로 이루어지는 RFID 트랜스폰더(transponder)(1)에 관한 것이다. 전자 어셈블리(20)는 하나 이상의 전기 전도 기능층(21, 28) 및 하나 이상의 전기 반도체 기능층(26)을 갖는 다중층 필름체의 형태이다. 안테나 어셈블리(10)는 하나 이상의 전기 전도 기능층(11)을 가지며, 하나 이상의 전기 전도 기능층(11) 중 하나는 적어도 일부 영역에서 안테나 코일(12)의 형태이다. RFID 트랜스폰더(1)의 제1 영역(41) 및 제2 영역(42)에서 각각, 전자 어셈블리의 하나 이상의 전기 전도 기능층(21)의 각각의 형상은 제1 커패시터 평판(22) 및 제2 커패시터 평판(23)의 형태이다. 나아가 RFID 트랜스폰더(1)의 제1 영역(41) 및 제2 영역(42)에서, 안테나 어셈블리(10)의 하나 이상의 전기 전도 기능층(11)의 각각의 형상은 제3 커패시터 평판(13) 및 제4 커패시터 평판(14)의 형태이다. 이에 의하여, 전자 어셈블리(20) 및 안테나 어셈블리(10)는, 제1 및 제3 커패시터 평판 및 제2 및 제4 커패시터 평판(22, 13; 23, 14)에 의해 각각 형성되는 커패시터(54, 55)에 의하여 전기적으로 결합된다.

Description

ＲＦＩＤ 트랜스폰더{RFID TRANSPONDER}
본 발명은 RFID(radio frequency identification; 무선 주파수 인식) 트랜스폰더(transponder)에 관한 것이다.
RFID 트랜스폰더(transponder)는 상품 및 문서의 인식 및 보호에의 사용이 증가하고 있다. 이에 있어서 RFI 신호를 수신하기 위한 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리(antenna assembly) 및 전자 평가(electronic evaluation) 시스템을 포함하는 전자 어셈블리(electronic assembly)는 통상 개별적으로 생산되는 실리콘 칩(silicon chip)을 예컨대 납땜(soldering)에 의해 동전기적으로(galvanically) 결합하는 것에 의하여 형성된다. 예를 들어 이러한 목적을 위하여 사용 가능한 대규모 기술 설비(technological installation)에 의한다.
본 발명의 목적은 향상된 RFID 트랜스폰더(transponder)를 제공하는 것이다.
상기 목적은 하나 이상의 전기 전도 기능층을 갖는 안테나 어셈블리(antenna assembly)를 갖는 RFID 트랜스폰더(transponder)에 의하여 달성되며, 하나 이상의 전기 전도 기능층 중 하나는 적어도 일부 영역의 형상이 안테나 코일의 형태이다. RFID 트랜스폰더는 집적 전자 회로(integrated electronic circuit)를 형성하는 하나 이상의 전기 전도 기능층 및 하나 이상의 전기 반도체 기능층을 갖는 다중층(multi-layer) 필름체(film body) 형태의 전자 어셈블리(electronic assembly)를 더 갖는다. RFID 트랜스폰더의 제1 영역에서, 전자 어셈블리의 전극층이며 하나 이상의 전극이 하나 이상의 유기 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor) 또는 유기 다이오드(organic diode)의 형상인, 전자 어셈블리의 하나 이상의 전기 전도 기능층의 각각의 형상은 제1 커패시터 평판의 형태로 되어, 집적 전자 회로의 집적 컴포넌트(integral component) 부분을 형성한다. RFID 트랜스폰더의 제2 영역에서, 전자 어셈블리의 전극층이며 하나 이상의 전극이 하나 이상의 유기 전계 효과 트랜지스터 또는 유기 다이오드의 형상인, 전자 어셈블리의 하나 이상의 전기 전도 기능층의 각각의 형상은 제2 커패시터 평판의 형태로 되어 집적 전자 회로의 집적 컴포넌트 부분을 형성한다. RFID 트랜스폰더의 제1 영역에서 안테나 어셈블리의 하나 이상의 전기 전도 기능층 각각의 형상은 제3 커패시터 평판의 형태이며, RFID 트랜스폰더의 제2 영역에서 안테나 어셈블리의 하나 이상의 전기 전도 기능층 각각의 형상은 제4 커패시터 평판의 형태이다. 전자 어셈블리 및 안테나 어셈블리는 제1 및 제3 커패시터 평판 및 제2 및 제4 커패시터 평판에 의하여 형성되는 커패시터들에 의하여 전기적으로 결합된다.
RFID 트랜스폰더의 이와 같은 구성은, 일 측면에서는 트랜스폰더의 품질이 향상될 수 있게 하며, 다른 측면에서는 기계적인 환경 영향으로부터 더 나은 보호를 제공하고 저비용 제조 또한 가능하게 한다는 점이 놀랍게도 발견되었다. 전자 어셈블리의 제조에 있어서 인쇄(printing), 닥터 블레이드(doctor blade)에 의한 스프레딩(spreading) 또는 방대한 특수 장비를 요하는 것으로 인정되나 대량 생산에 있어서는 비용 이점이 있는 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 기술을 이용할 수 있다. 테스트 결과 이러한 제조 기술에 의하여 생산된 전자 어셈블리를 접촉시키는데 사용되는 전도 접착제는 기계적으로 정교하고 민감하며 매우 취약한 동전기(galvanic) 연결로만 이어지게 되며, 이는 이러한 전도 접착제가 경화된 상태에서는 더 이상 유연(flexible)하지 않다는 사실에 기인한다. 본 발명은 안테나 어셈블리와 전자 어셈블리의 전기적 결합에서 이와 같은 전도 접착체를 사용하지 않을 수 있게 하며, 일 측면으로는 비용 이점이 있고 다른 측면으로는 트랜스폰더의 고장(failure)에 대한 안전 장치(safeguard)의 수준을 향상시킨다(열 단계는 더 이상 필요치 않으며, "취약한" 전기 결합은 일어나지 않는다). 나아가 안테나 코일은 전자 어셈블리에 결합되며 일 측면은 독출 장치(reading device)와 유도 결합되고 다른 측면은 전자 어셈블리와 (배타적으로) 용량 결합된다. 이는 한편으로는 RFID 트랜스폰더의 입력 임피던스(impedance)를 증가시킨다. 또한 접착 저항(bonding resistance)이 사라지고 이는 전체적으로 RFID 트랜스폰더의 품질에서 현저한 증가를 가져온다. 이는 RFID 트랜스폰더가 독출 장치와 상호작용할 수 있는 범위를 증가시키는 결과를 가져오며, 결합된(coupled-in) RFID 신호의 정류(rectification)에 의하여 발생되는 공급 전압이 증가되고 변조가 현저하게 향상된다(약 20% 가량).
안테나 어셈블리 및 전자 어셈블리는 바람직하게는 완전히 동전기적으로 분리되고 커패시터 평판, 즉, 제1 및 제3 커패시터 평판 및 제2 및 제4 커패시터 평판을 통해서만 전기 결합된다. 안테나 어셈블리 및 전자 어셈블리는 바람직하게는 배타적으로 용량성 전기 결합된다. 이에 있어서, 바람직하게는 안테나 코일의 한쪽 끝은 제3 커패시터 평판에 연결되고 안테나 코일의 다른쪽 끝은 제4 커패시터 평판에 연결된다.
나아가 바람직하게는 전자 어셈블리를 안테나 어셈블리에 연결하는 접착층이 제공된다. 접착층은 바람직하게는 유전 물질, 즉, 전기적으로 비도전성인 물질을 포함한다. 이 경우 접착층은 바람직하게는 15 ㎛ 미만의 두께를 가지며, 더 바람직하게는 5 및 15 ㎛ 사이의 두께를 갖는다. 이에 있어서 접착층이, 일 측면에서는 전자 어셈블리를 제공하고 다른 측면에서는 안테나 어셈블리를 제공하는 다중층 필름체 사이의 전체 표면 영역에 제공되지 않을 수도 있으며, 일부 영역에만 제공되거나 다수의 접착점(adhesive spot)에 의해 형성될 수도 있다. 이 경우 바람직하게는 접착층은 RFID 트랜스폰더의 제1 및 제2 영역에 다수의 접착점의 형태로 제공되어, 커패시터 평판에 의하여 형성되는 커패시터의 커패시턴스(capacitance)를 증가시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상호 관련된 커패시터 평판, 즉, 제1 및 제3 커패시터 평판 및 제2 및 제4 커패시터 평판은 15 ㎛ 미만으로 서로 이격되며, 바람직하게는 10 ㎛ 미만으로 서로 이격된다. 이에 의하여 커패시터 평판에 의하여 야기되는 표면 영역 멸실(consumption) 및 RFID 트랜스폰더의 기계적 저항 사이에 유리한 관계를 달성할 수 있다.
상호 관련된 커패시터 평판의 중첩 영역은 바람직하게는 각각 100 피코패럿(pico-farad) 및 200 피코패럿 사이의 커패시턴스가 생기도록 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 커패시터 평판 및 제3 커패시터 평판은 25 mm2 를 넘는 중첩 영역을 가지며, 제2 커패시터 평판 및 제4 커패시터 평판은 25 mm2 를 넘는 중첩 영역을 가진다.
전자 어셈블리는 물질 및 사용되는 생산 공정의 면에서 RFID 트랜스폰더에 통상 채용되는 실리콘 칩(silicon chip)과는 근본적으로 상이한 유기 전자 회로를 갖는다. 상기 회로의 전기 기능층은 인쇄, 닥터 블레이드에 의한 스프레딩, 기상 증착(vapor deposition) 또는 스퍼터링에 의하여 적용되는 다중층 필름체의 층들에 의하여 형성된다. 이 경우, 실리콘 칩과 달리, 유기 전자 회로의 전기 기능층들은 10 ㎛ 및 100 ㎛ 사이의 두께의 플라스틱 필름(plastic film)을 포함하는 플렉서블(flexible) 캐리어 기판(carrier substrate)상에 형성된다. 따라서 상기 플라스틱 필름은, 실리콘 칩에 의하여 형성되는 집적 전자 회로에서의 실리콘 이산화물(dioxide) 웨이퍼(wafer) 대신 집적 전자 회로의 캐리어 기판을 형성한다. 상기 회로의 반도체 기능층은 통상 용액으로 적용되며 따라서 예를 들어 인쇄, 분사(spraying), 닥터 블레이드에 의한 스프레딩 또는 붇기(pouring)에 의해 적용된다. 이에 있어서 반도체 기능층에 사용되는 물질은 바람직하게는 폴리티오펜(polythiopene), 폴리터트로펜(polyterthropene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 올리고트로펜(oligothropen), 중합체 기지(polymer matrix)에 삽입된 무기 실리콘, 나노 실리콘 또는 폴리아릴아민(polyarylamine)과 같은 반도체 기능 중합체이다. 또한, 예를 들어 Zno, a-Si와 같이 용액으로 또는 스퍼터링에 의해 또는 기상 증착에 의하여 적용될 수 있는 무기 물질이 사용될 수도 있다. 제1 및 제2 커패시터 평판은 상기 회로의 집적 컴포넌트 부분을 형성하며 전자 어셈블리의 전극층의 형상으로 되고, 또한 하나 이상의 전극은 하나 이상의 유기 전계 효과 트랜지스터 또는 유기 다이오드의 형상으로 된다. 따라서, 제1 및 제2 커패시터 평판은 다중층 필름체의 전기 기능층들에 의하여 형성되는 집적 전자 회로의 집적 컴포넌트 부분을 형성한다. 따라서 전자 어셈블리의 전극층의 연속적인 전기 전도 영역의 하나의 하위 영역(subregion)은 유기 전계 효과 트랜지스터 또는 유기 다이오드의 전극을 형성하고, 상기 전도 영역의 다른 하위 영역은 상기 전극의 용량 결합을 위한 커패시터 평판을 형성한다. 따라서 전기 전도층의 이러한 영역은, 일 측면에서는 활성 유기 전자 컴포넌트의 전극을 형성하고 따라서 예를 들어 전자 어셈블리의 반도체층과 접촉하여 있으며, 다른 측면에서는 안테나 어셈블리의 결합을 위한 커패시터 평판을 형성한다.
바람직하게는 안테나 어셈블리는 또한 플라스틱 물질을 포함하는 캐리어 필름을 갖는다. 그러나, 전자 어셈블리의 캐리어 필름은 안테나 어셈블리를 위한 캐리어 기판의 기능을 제공할 수도 있으며, 따라서 전자 어셈블리의 전기 기능층들은 캐리어 필름의 한 표면에 적용되고 안테나 어셈블리의 전기 기능층들은 캐리어 필름의 다른 표면에 적용된다. 안테나 어셈블리 및 전자 어셈블리가 모두 캐리어 필름을 가지면 이들 캐리어 필름들은, 바람직하게는, 안테나 어셈블리의 캐리어 필름이 안테나 어셈블리에서 전자 어셈블리 반대 측에 배열되고, 전자 어셈블리의 캐리어 필름이 전자 어셈블리에서 안테나 어셈블리 반대 측에 배열되도록 서로에 대해 방향이 결정된다. 따라서, 안테나 어셈블리 및 전자 어셈블리의 캐리어 필름들은 RFID 트랜스폰더의 피막형성(encapsulation)을 위하여 사용되어 전자 어셈블리 및 안테나 어셈블리의 전기 기능층들을 환경의 영향으로부터 보호할 수 있다. 그러나 또한 안테나 어셈블리 및 전자 어셈블리의 캐리어 층들의 방향이 서로에 대해 상이하게 결정될 수도 있다. 즉, 예컨대 캐리어 필름들이 전자 어셈블리 및 안테나 어셈블리의 상호 대향 표면을 형성하거나, 또는 전자 어셈블리의 캐리어 필름이 전자 어셈블리에서 안테나 어셈블리 반대 측에 배열되고 안테나 어셈블리의 캐리어 필름이 안테나 어셈블리에서 전자 어셈블리를 향한 측에 배열될 수 있으며, 이와 반대일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, RFID 트랜스폰더의 제3 및 제4 영역에서, 안테나 어셈블리의 하나 이상의 전기 기능층의 각각의 형상은 제5 및 제6 커패시터 평판의 형태이다. 나아가 RFID 트랜스폰더는 RFID 트랜스폰더의 제3 및 제5 영역에서 각각 제7 및 제8 커패시터 평판 형태의 형상을 갖는 전기 전도 기능층을 가지며, 제7 및 제8 커패시터 평판은 서로 동전기적으로 연결된 형상을 갖는다. 따라서 제5 및 제7 커패시터 평판 및 제6 및 제8 커패시터 평판은 직렬 연결된 두 개의 커패시터를 형성하며 이는 안테나 코일에 연결되어 발진 회로(oscillatory circuit)를 제공한다. 이에 의하여 발진 회로 커패시터를 제공하는 것으로서 도선에 의한 통과 접촉(through contacting)을 사용하지 않을 수 있고, 이는 저비용에 의해 생산할 수 있으며 기계적 저항이 극히 높은 구성을 제공한다. 이 경우 제7 및 제8 커패시터 평판을 갖는 전도 기능층은 바람직하게는 스트립(strip) 형태의 형상을 가지며 안테나 어셈블리상에 씌워지는(laminated) 금속 필름을 포함한다.
제5 내지 제8 커패시터 평판의 폭 및 길이를 적절히 선택하는 것에 의해, 즉 금속 필름 스트립의 폭에 대한 제5 및 제6 커패시터 평판의 폭의 선택에 의해, 공진 주파수에 대한 발진 회로의 특히 유리한 계속적인 튜닝(subsequent tuning)이 가능하다: 제5 및/또는 제6 커패시터 평판의 폭이 금속 필름 스트립의 폭에 대응되면, 발진 회로의 공진 주파수는 커패시터 평판에 대한 스트립의 이동(폭 이동)에 의하여 정밀하게 조정될 수 있다. 따라서 예를 들어 13.56 MHz 로부터 0.2 MHz 까지 정밀한 연속 튜닝이 가능하다. 특히, 커패시터 평판들이 폭에 있어서 대략적으로 두 개의 직렬 연결된 커패시터들 중 하나에 대응되고 다른 하나의 커패시터와 상이하다면(바람직하게는 50%를 넘음), 민감하고 예민한 공진 주파수 조정이 가능하다. 따라서, 예컨대 제5 커패시터 평판의 폭은 대략적으로 필름 스트립의 폭에 대응되며(10% 미만의 편차), 제6 커패시터 평판은 필름 스트립보다 50%를 넘게 더 넓거나 더 좁다.
RFID 트랜스폰더(transponder)의 이와 같은 구성은, 일 측면에서는 트랜스폰더의 품질이 향상될 수 있게 하며, 다른 측면에서는 기계적인 환경 영향으로부터 더 나은 보호를 제공하고 저비용 제조 또한 가능하게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 몇몇 실시예와 관련하여 예시적으로 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 트랜스폰더의 개략적인 평면도를 나타내며,
도 2는 도 1의 RFID 트랜스폰더의 단면도를 나타내고,
도 3은 도 1의 RFID 트랜스폰더의 동작 모드를 도시하기 위한 회로도를 나타낸다.
도 1 및 2는 안테나 어셈블리(antenna assembly)(10) 및 전자 어셈블리(electronic assembly)(20)로 이루어지는 RFID 트랜스폰더(transponder)(1)를 나타낸다.
전자 어셈블리(20)는 다중층(multi-layer) 필름체(film body)의 형태이며, 캐리어층(25), 전기 전도 기능층(21), 전기 반도체 기능층(26), 전기 비전도 기능층(27) 및 전기 전도 기능층(28)을 포함한다. 캐리어층(25)은 바람직하게는 플라스틱 필름이며, 특히 층 두께가 10 및 15 ㎛ 사이인 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에테르에테르케톤 케톤(polyetheretherketone ketone), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드(polyamide), 폴리프탈아미드(polyphthalamide), 신디오택틱 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene), 폴리비닐이덴 디플루오라이드(polyvinylidene difluoride) 및 폴리테트라플루오에틸렌(polytetrafluoethylene)일 수 있다.
전기 전도 기능층(21, 28)은 바람직하게는 얇은 금속층을 수반하며, 그 두께 범위는 약 5 및 100 nm 사이이고, 예를 들어 구리, 알루미늄, 은, 금 또는 금속 합금을 포함한다. 나아가 전기 전도 기능층(21, 28)은 ITO 또는 TiOx와 같은 투명 전도 물질을 포함하거나 PEDOT-PSS와 같은 유기 전도 물질을 포함할 수도 있다.
전기 반도체 기능층(26)은 바람직하게는 유기 반도체를 포함하며, 예를 들어 폴리티오펜(polythiopene), 폴리터트로펜(polyterthropene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 올리고트로펜(oligothropen), 중합체 기지(polymer matrix)에 삽입된 무기 실리콘, 나노 실리콘 또는 폴리아릴아민(polyarylamine)을 포함한다. 유기 반도체 층의 층 두께는 바람직하게는 5 nm 및 1 ㎛ 사이이다. 반도체 층은 예컨대 수용액과 같은 용액으로부터 적용되며, 예를 들어 음각 인쇄(intaglio printing) 공정 또는 탐폰 인쇄(tampon printing) 공정과 같은 인쇄 공정, 또는 스핀 코팅(spin coating), 분사(spraying) 또는 붇기(pouring)에 의하여 적용된다.
나아가 전기 반도체 기능층(26)은 또한 실질적으로 용액으로부터 적용된 무기 재료를 포함하여 이루어질 수도 있다. 따라서 상기 층은, 용액으로부터 적용되며, 예컨대 실리콘과 같은 무기 반도체의 나노 입자(nano-particle)와 같은 무기 반도체로 이루어지며, 전술한 공정의 하나에 의하여 용액으로부터 적용되고, 5 nm 및 1 ㎛ 사이의 층 두께를 가질 수 있다[또는 스퍼터링(sputtering) 또는 기상 증착(vapor deposition)에 의할 수 있다].
전기 비전도 기능층(27)은 바람직하게는 중합체(polymer) 물질을 포함하는 층이며, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA), PVP, PHS, PS, 폴리스티렌 공중합체(polystyrene copolymer), 요소 수지(urea resin) 또는 PMMA 공중합체를 포함하며, 층 두께는 5 nm 및 1 ㎛ 사이이다. 상기 층은 바람직하게는 전술한 공정의 하나에 의하여 용액으로부터 적용되며, 특히 음각 인쇄에 의하여 적용된다.
전기 전도 기능층(21, 28) 및 바람직하게는 전기 반도체 기능층(27) 및 전기 비전도 기능층(27)까지도 구조화된 형태로 존재하며, 이들 층들에 의해 형성되는 다중층체는 영역(24)에서 유기 전자 회로를 형성한다. 상기 유기 전자 회로는 바람직하게는 하나 이상의 유기 다이오드(organic diode) 또는 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)로 이루어지는 정류기, 캐리어 신호(carrier signal)의 부하 변조(load modulation)를 위한 하나 이상의 유기 전계 효과 트랜지스터로 이루어지는 변조기(modulator), 및 마찬가지로 복수 개의 유기 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 유기 논리 회로(logic circuit)을 갖는다. 그러나 영역(24)에 제공되는 유기 전자 회로는, 각 RFID 트랜스폰더의 요구 사항에 따라, 다른 기능 그룹을 갖거나 또는 전술한 기능 그룹의 어느 하나만이 구현될 수 있다. 이에 있어서, RFID 트랜스폰더라는 용어는, 예컨대 변조에 의하여 RF 신호에 영향을 미치는 응답 신호(answer signal)의 기능 요소 또는 이러한 신호에 반응하여 주어진 기능을 실행하는 기능 요소로 해석된다.
바람직하게는 전기 전도 기능층(21)은 직접적으로 유기 전자 회로의 전극층을 형성하며, 따라서 영역(24)에서 하나 이상의 유기 전계 효과 트랜지스터 또는 유기 다이오드 형태의 형상을 갖는다. 전술한 전자 전기 회로는 영역(24)에서 전기 전도 기능층(21, 28) 및 바람직하게는 전기 반도체 기능층(26) 및 전기 비전도 기능층(27)까지도 구조화하는 것에 의해 구현된다. 각 회로의 기능 범위에 따라, 층(26, 27, 28)과 유사한 디자인의 추가 전기 기능층들이 영역(24)에 제공될 수도 있다. 나아가 예컨대 접합 프라이머(bonding primer)층과 같이 전기 기능을 제공하지 않는 추가 층이 전자 어셈블리(20)를 형성하는 다중층체에 제공될 수도 있다.
도 1 및 2에 더 도시되는 것과 같이, 전기 전도 기능층(21)의 형상은 영역(41, 42)에서 각각 커패시터 평판(22, 23) 형태이다. 이들 커패시터 평판은 연결 트랙(connecting track)에 의하여, 예컨대 유기 다이오드의 전극을 나타내는 전기 전도 기능층(22)의 영역과 같이, 유기 전자 회로의 컴포넌트(component)들과 연결된다.
이 경우 커패시터 평판(22)은 바람직하게는 5 mm 및 10 mm 사이의 폭 및 5 mm 및 25 mm 사이의 길이를 가지며, 커패시터 평판(23)은 바람직하게는 5 mm 및 10 mm 사이의 폭 및 5 mm 및 25 mm 사이의 길이를 갖는다.
안테나 어셈블리(10)는 캐리어층(16) 및 전기 전도 기능층(11)을 포함하는 다중층 필름체를 포함한다.
캐리어층(16)은 바람직하게는 플라스틱 필름을 수반하며, 특히 층 두께가 12 및 50 ㎛ 사이인 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에테르에테르케톤 케톤(polyetheretherketone ketone), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드(polyamide), 폴리프탈아미드(polyphthalamide), 신디오택틱 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene), 폴리비닐이덴 디플루오라이드(polyvinylidene difluoride) 및 폴리테트라플루오에틸렌(polytetrafluoethylene)을 포함할 수 있다.
이에 있어서 캐리어층(16)은 또한 하나 이상의 추가 층을 포함할 수 있으며, 또는 상품 라벨(goods label) 또는 패키징(packaging) 등과 같은 종이 기판(paper substrate)을 수반할 수도 있다.
전기 전도 기능층(11)은 바람직하게는 금속성층을 포함하며, 이의 층 두께는 바람직하게는 1 ㎛ 및 100 ㎛ 사이이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 전도 기능층(11)의 형상은 영역별로 안테나 코일(12)의 형태이다. 이 경우 안테나 코일(12)은 0 및 10 사이의 감은수(turn)를 포함할 수 있다(감은수는 요구되는 공진 주파수에 따르며, UHF는 더 이상의 감은수를 갖지 않으며 제외되어서는 안된다). 상기 코일을 형성하는 도전체 트랙(conductor track)의 폭은 바람직하게는 100 ㎛ 및 5 mm 사이이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 안테나 코일(12)의 한쪽 끝의 영역에서 전기 전도 기능층(11)의 형상은 커패시터 평판(13)의 형태이며, 안테나 코일(12)의 다른쪽 끝의 영역에서는 커패시터 평판(14)의 형태이다. 커패시터 평판(15)은 이들에 인접하여 안테나 코일(12)의 끝이 각각 커패시터 평판(13, 14, 15)에 전기 전도 연결되도록 한다. 커패시터 평판(13)은 바람직하게는 5 mm 및 25 mm 사이의 폭 및 5 mm 및 50 mm 사이의 길이를 갖는다. 커패시터 평판(15)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 커패시터 평판(14)에 직각(right angle)으로 배열된다. 커패시터 평판(14)은 바람직하게는 5 mm 및 25 mm 사이의 폭 및 5 mm 및 80 mm 사이의 길이를 가지며, 커패시터 평판(15)은 5 mm 및 25 mm 사이의 폭 및 5 mm 및 50 mm 사이의 길이를 갖는다.
나아가 RFID 트랜스폰더는 전기 전도 필름 스트립(film strip)(30)을 갖는다. 상기 필름 스트립은 바람직하게는 50 nm 및 50 ㎛ 사이의 두께의 얇은 금속 필름을 포함한다. 그러나 필름 스트립(30)은 예를 들어 얇은 플라스틱 기판과 같은 캐리어 기판(carrier substrate) 및 얇은 금속층을 포함하는 다중층체를 포함할 수도 있다. 나아가 필름 스트립(30)은 또한 예컨대 핫 엠보싱(hot embossing) 필름과 같은 전사 필름(transfer film)의 전사층 부분에 의하여 형성될 수도 있으며, 이는 얇은 전기 전도층 및 예컨대 스트립을 안테나 어셈블리(10)에 고정하기 위한 접착층(adhesive layer) 및/또는 보호층(protective layer)과 같은 추가층을 포함한다. 나아가, 필름 스트립 대신 전기 전도 기능층이 인쇄 공정에 의하여 적용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 전기 전도 인쇄 물질이 예컨대 스크린 인쇄(screen printing)에 의하여 안테나 어셈블리상에 인쇄될 수 있다. 이에 있어서 전기 전도 기능층 또는 필름 스트립(30)은 안테나 어셈블리에서 전자 어셈블리를 향한 측면상에 적용될 수 있다. 그러나 전기 전도 기능층 또는 필름 스트립(30)은 안테나 어셈블리(10)에서 전자 어셈블리(20)와 반대편의 관계에 있는 측면상에 적용될 수도 있다.
전자 어셈블리(20)를 형성하는 다중층 필름체는 실질적으로 인쇄, 닥터 블레이드(doctor blade)에 의한 스프레딩(spreading), 기상 증착 및 스퍼터링과 같은 전술한 공정에 의하여 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 개별적으로 분리되어 생산될 수 있다. 나아가, 병렬 생산 공정에서, 안테나 어셈블리(10) 또한 롤투롤 공정으로 생산된다. 이후 필름 스트립(30)은 안테나 어셈블리(10)에 적용되며, 이후 전자 어셈블리(20)가 안테나 어셈블리(10)에 적용되어 접착층(40)에 의하여 이에 기계적으로 결합된다. 접착층(40)은 바람직하게는 저온 접착제(cold adhesive)와 같이 전기적으로 비전도성인 유전체이며, 또는 UV에 의하여 활성화될 수 있는 접착체이다. 이 경우 바람직하게는 전자 어셈블리(20)의 캐리어층(25)은 필름 스트립(30)을 넘어 나오게 되며, 또한 바람직하게는 안테나 어셈블리(10)의 전기 전도 기능층이 제공되는 영역을 넘어 나오게 되어, 필름 스트립(30)이 안테나 어셈블리(10) 및 전자 어셈블리(20) 사이의 위치에 씌워져 캐리어층(25, 16)이 동시에 RFID 트랜스폰더(1)의 보호층의 기능을 수행하게 한다.
이 경우 안테나 어셈블리(10) 및 전자 어셈블리(20)는, 도 1에 도시된 것과 같이, 전자 어셈블리의 커패시터 평판(22, 23)이 영역(41, 42)에서 안테나 어셈블리(10)의 각각의 관련 커패시터 평판(13, 14)과 중첩되는 관계에 있도록 서로에 대해 배열된다. 이 경우 커패시터 평판(13, 22)은 커패시터(54)를 형성하며, 커패시터 평판(14, 23)은 커패시터(54)를 형성한다. 나아가 필름 스트립(30)은, 안테나 어셈블리와의 위치 관계에 있어서, 필름 스트립(30)이 일 측면에서는 적어도 부분적으로 커패시터 평판(13)과 중첩되고 다른 측면에서는 안테나 어셈블리(10)의 커패시터 평판(15)과 중첩되도록 적용된다. 커패시터 평판(13, 15)과 중첩 관계로 배열된 필름 스트립(13)의 영역은, 따라서 안테나 어셈블리(10)의 관련 커패시터 평판(13, 15)과 함께 두 개의 직렬 연결된 커패시터(52, 53)를 형성하는 각각의 커패시터 평판을 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 필름 스트립의 위치의 이동은 RFID 트랜스폰더의 공진 주파수의 계속적인 튜닝(subsequent tuning)에 영향을 미치는 것을 용이하게 가능하게 한다. 필름 스트립(30)의 위치를 변경하는 것에 의해, 필름 스트립이 커패시터 평판(15)과 중첩되는 관계에 있는 중첩 영역이 변화하나, 커패시터 평판(13)에 대한 중첩 영역은 변화하지 않는다. 이는 커패시터(52)의 커패시턴스(capacitance)는 변화하나 커패시터(53)의 커패시턴스는 변화하지 않는 결과가 된다. 이는 RFID 트랜스폰더(1)의 발진 회로(oscillatory circuit)의 공진 주파수의 정밀한 튜닝을 제공하는 것을 가능하게 한다.
도 3은 RFID 트랜스폰더(1)의 안테나 어셈블리(10) 및 전자 어셈블리(20)의 전기 결합을 도시하는 회로도이다. 안테나 코일(51)이 구비된 안테나 어셈블리(10)는 커패시터(54, 55)에 의해서만 전자 어셈블리(20)에 용량 결합(capacitively couple)된다. 커패시터 평판(13, 14)에 의하여 구현된 커패시터(52, 53) 및 필름 스트립(30)은 튜닝 커패시턴스(tuning capacitance)를 형성하고, 이에 의하여 발진 회로의 공진 주파수가 조절될 수 있다. 따라서 안테나 코일은 일 측면에서는 독출 장치(reading device)의 안테나와 유도 결합(inductively couple)되고, 다른 측면에서는 전자 어셈블리와 용량 결합된다.

Claims (14)

  1. RFID 트랜스폰더(1)로서,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)는 하나 이상의 전기 전도 기능층(11)을 갖는 안테나 어셈블리(10)를 가지며, 상기 하나 이상의 전기 전도 기능층(11) 중 하나의 형상은 적어도 일부 영역에서 안테나 코일(12)의 형태이고,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)는, 집적 전자 회로를 형성하는 하나 이상의 전기 전도 기능층(21, 28) 및 하나 이상의 전기 반도체 기능층(26)을 갖는 다중층 필름체 형태의 전자 어셈블리(20)를 가지며,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)의 제1 영역(41)에서, 상기 전자 어셈블리의 전극층이며 하나 이상의 전극은 하나 이상의 유기 전계 효과 트랜지스터 또는 유기 다이오드의 형상인, 상기 전자 어셈블리의 상기 하나 이상의 전기 전도 기능층(21)의 각각은 제1 커패시터 평판(22) 형태의 형상을 가져 상기 집적 전자 회로의 집적 컴포넌트 부분을 형성하며,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)의 제2 영역(42)에서, 상기 전자 어셈블리의 전극층이며 하나 이상의 전극은 하나 이상의 유기 젼계 효과 트랜지스터 또는 유기 다이오드의 형상인, 상기 전자 어셈블리의 상기 하나 이상의 전기 전도 기능층(21)의 각각은 제2 커패시터 평판(23) 형태의 형상을 가져 상기 집적 전자 회로의 집적 컴포넌트 부분을 형성하고,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)의 상기 제1 영역(41)에서 상기 안테나 어셈블리(10)의 상기 하나 이상의 전기 전도 기능층(11)의 각각의 형상은 제3 커패시터 평판(13)의 형태이며,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)의 상기 제2 영역(42)에서 상기 안테나 어셈블리(10)의 상기 하나 이상의 전기 전도 기능층(11)의 각각의 형상은 제4 커패시터 평판(14)의 형태이고,
    상기 전자 어셈블리(20) 및 상기 안테나 어셈블리(10)는 상기 제1 및 제3 커패시터 평판 및 상기 제2 및 제4 커패시터 평판(22, 13; 23, 14)에 의하여 형성되는 커패시터(54, 55)에 의하여 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나 어셈블리(10) 및 상기 전자 어셈블리(20)는 동전기적으로 분리되며 커패시터 평판(22, 23)을 통해서만 용량성 전기 결합되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전자 어셈블리(20) 및 상기 안테나 어셈블리(10)는 접착층(40)에 의하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  4. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 접착층은 유전체인 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 접착층의 두께는 5 및 15 ㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 제1 및 제2 영역(41, 42) 내의 복수 개의 접착점에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 커패시터 평판(22, 13) 및 상기 제2 및 제4 커패시터 평판(23, 14)은 15 ㎛ 미만으로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 커패시터 평판(22) 및 상기 제3 커패시터 평판(13)은 각각 10 mm2 초과의 중첩 영역을 가지며, 상기 제2 커패시터 평판(23) 및 상기 제3 커패시터 평판(14)은 10 mm2 초과의 중첩 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 어셈블리(10)는, 5 ㎛ 및 100 ㎛ 사이의 두께의 플라스틱 물질을 포함하며 상기 안테나 어셈블리(10)에서 상기 전자 어셈블리(20)와 반대편의 관계에 있는 측면상에 배열되는 캐리어 필름(16)을 갖는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 어셈블리(20)는, 5 ㎛ 및 100 ㎛ 사이의 두께의 플라스틱 물질을 포함하며 상기 전자 어셈블리(20)에서 상기 안테나 어셈블리(10)와 반대편의 관계에 있는 측면상에 배열되는 캐리어 필름(16)을 갖는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 어셈블리는, 5 ㎛ 및 100 ㎛ 사이의 두께의 플라스틱 물질을 포함하며 상기 전자 어셈블리에서 상기 안테나 어셈블리를 향한 측면상에 배열되는 캐리어 필름을 가지며,
    상기 안테나 코일 형태의 형상을 갖는 상기 안테나 어셈블리의 상기 전기 전도 기능층은 상기 캐리어 필름에서 상기 전자 어셈블리와 반대편의 관계에 있는 표면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)의 제3 영역(43) 및 제4 영역(44)에서, 상기 안테나 어셈블리(10)의 상기 하나 이상의 전기 전도 기능층(11) 각각의 형상은 제5(13) 및 제6(15) 커패시터 평판의 형태이며,
    상기 RFID 트랜스폰더(1)는, 상기 RFID 트랜스폰더(1)의 상기 제3 및 제4 영역(43, 44)에서 각각 서로 동전기적으로 연결된 제7 및 제8 커패시터 평판 형태의 형상을 갖는 전기 전도 기능층(30)을 가지고,
    상기 제5 및 제7 커패시터 평판 및 상기 제6 및 제8 커패시터 평판은, 발진 회로를 제공하기 위해 상기 안테나 코일(12)에 연결되는 커패시터(52, 53)를 형성하는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제7 및 제8 커패시터 평판이 구비된 상기 전기 전도 기능층(30)은, 접착층(40)에 의하여 상기 안테나 어셈블리(10)에 연결되는 금속 필름에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 금속 필름은 스트립 형상 구조이며 상기 안테나 어셈블리(10) 및 상기 전자 어셈블리(20) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 RFID 트랜스폰더(1).
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