KR20120067358A - Rfid-라벨 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐리어 기판, 상기 캐리어 기판상에 배치된 RFID-트랜스폰더 안테나 및 상기 RFID-트랜스폰더 안테나에 연결된 RFID-트랜스폰더 칩, 그리고 적어도 2개의 추가 층들을 포함하는 RFID-트랜스폰더 라벨에 관한 것으로서, 이 경우 상기 추가의 층 구조는 제 1 자기 활성 재료(first magnetically acive material)를 갖는 제 1 층과 제 2 자기 활성 재료(second magnetically active material)를 갖는 제 2 층으로 이루어지며, 그리고 상기 제 1 자기 활성 재료 및 제 2 자기 활성 재료는 상이한 자기적 특성들(magnetic properties)을 갖는다.

Description

RFID-라벨 {RFID LABEL}
본 발명은 식별될 물체들의 상이한 표면들 상에 제공될 수 있는 RFID-트랜스폰더 라벨에 관한 것으로서, 이 경우 상기 RFID-트랜스폰더 라벨에 의해서 식별될 물체의 표면의 상이한 재료들은 각각의 표면과 다를 바 없이 트랜스폰더의 작동에 영향을 미치고, 상기 RFID-트랜스폰더 라벨은 현재까지 공지된 해결책들에 비해 확연히 더 낮은 전체 높이를 갖는다. 그 결과로 얇은 라벨이 논의될 수 있다.
RFID-트랜스폰더 라벨과, RFID-트랜스폰더 안테나가 결합된 라이터기/리더기(write/read-device) 간 데이터 통신은 전자파(electromagnetic wave)들에 의해서 이루어지고, 상기 전자파들의 전파는 상이한 재료들, 특히 금속 재료들에 의해 영향을 받거나 방해를 받는다. 전자파들에 영향을 미치는 표면들을 갖는 물체들을 식별하기 위해서는, 물체의 표면과 트랜스폰더의 직접적인 접촉을 막는 배열체(arrangement)들이 요구된다. 본 출원에서 RFID-트랜스폰더는 RFID-트랜스폰더 안테나 및 상기 RFID-트랜스폰더 안테나에 연결된 RFID-트랜스폰더 칩으로 구성된 배열체를 의미한다. RFID-트랜스폰더 라벨은 캐리어 또는 기판상에 배치된 RFID-트랜스폰더의 배열체를 의미한다.
예컨대, 금속 표면들과 같은 전자파들에 영향을 미치는 물체들의 표면상에 제공되어야 하는 RFID-트랜스폰더 또는 RFID-트랜스폰더 라벨의 기능은, RFID-트랜스폰더가 그 위에 제공되는 표면과 이 RFID-트랜스폰더 사이에 적어도 RFID-트랜스폰더와 표면 사이의 거리를 구현하는 추가의 층들이 배치됨으로써 개선될 수 있다.
상기와 같은 추가의 중간층을 삽입함으로써, RFID-트랜스폰더 라벨의 전체 높이가 현저히 증가되고, 이러한 전체 높이의 증가는 적용 예에서 뚜렷한 제한을 초래한다. 상기와 같은 유형의 중간층들은 예를 들어 전기적으로 절연되는 층들일 수 있다.
이에 대한 대안으로서는 절연층 대신에 강자성 활성 층(ferromagnetic active layer)이 사용될 수 있다. 이것에 관한 실시 예들은 하기에 열거되어 있다.
"RFID-안내서(핀켄첼러(finkenzeller), ISBN 3-446-19376-6, 1998년 발행, 75쪽, 챕터 4.1.8.3 "금속 환경 내 페라이트 차폐")"에는 예를 들어 도자성이 높은성(high permeable) 페라이트의 삽입에 의해 와전류의 발생이 전반적으로 방지될 수 있다는 내용이 기술되어 있다. 원문 인용: "그러나 자성체 안테나들을 금속 표면 바로 위에 장착하는 것은 불가능하다. 코일과 금속 표면 사이에 도자성이 높은 페라이트를 삽입함으로써, 와전류 발생이 전반적으로 방지될 수 있다. 그에 따라, 금속 표면들 상에 안테나를 설치하는 것도 가능해진다."
DE 601 02 577호에는 적어도 하나의 전자 소자 및 코일을 갖는 전자 라벨이 기술되어 있으며, 상기 라벨의 경우에 코일은 적어도 하나의 자기 방식으로 반사하는 소자를 포함하고, 상기 소자는 전자 컴포넌트와 코일로 형성된 어셈블리와는 무관하다. 따라서, 전술한 물리학적 기본 원리를 받아들여 전자 라벨의 응용 예에 적용한 배열체가 소개된다.
US 6,371,380 (1999)호에서는 IC 메모리 태그(IC-Memory Tag) 아래에서 자기 방식으로 흡수하는 플레이트의 사용이 논의되고 있다. 상기와 같은 플레이트의 사용은 금속 표면들 상에서도 접촉 없이 정보들의 판독이 가능하도록 한다. 상기 문서는 마이크로 칩을 갖는 기판상에서의 RFID-트랜스폰더 안테나의 사용을 기술하며, 상기 마이크로 칩은 자기장을 변조함으로써 송신기에 의한 데이터 판독 및 기록을 가능하게 한다. 접착되는 층은 단지 IC 메모리 태그 아래에 있는 자기장만을 흡수한다. 이러한 층의 도자율(permeability)은 10보다 크거나 같다.
OS JP 2001 068916호에는 페라이트에 의하여 공명 변위를 보정하기 위해, 전도성이 우수한 층과 조합된 페라이트 층의 사용이 기술되어 있다. 이러한 금속 층은 베이스와 트랜스폰더 사이의 간격을 증가시키기 위해 추가로 사용된다. 구조는 전자기 유도 또는 마이크로파 시스템, 상부 페라이트 층 및 전도성이 우수한 하부 층을 기반으로 하는 송신기/수신기로서 작동하는 데이터 캐리어의 조합으로 이루어진다.
DE 101 49 126 그리고 DE 103 43 188호는 적어도 하나의 칩 및, 응용 주문형의 입체적 연장부를 갖는 RFID-트랜스폰더 안테나 구조물을 구비하는 트랜스폰더용 차폐부를 제조하기 위한 방법을 내용으로 하며, 이 경우 차폐부는 기판상에 형성된다. 상기 방법은 적어도 RFID-트랜스폰더 안테나 구조물의 입체적 연장부를 갖는 기판 영역 상에서의 강자성 입자들의 제공 및 정렬을 포함한다. 상기 입자들은 직류 필드(DC field)에 의해 정렬된 다음 이어서 고정된다.
WO 03/067512 A1호에서는, 연자성 제작 재료로서 페라이트 입자가 그 내부에 삽입된 연성 플라스틱 박막의 존재 여부가 이미 공지된 것으로 가정된다. 상기 박막 내에 있는 페라이트는 도자율을 상승시키는 작용을 한다. 상기 박막은 적어도 1.5 ㎜의 두께 및 μ>10의 도자율을 갖는다. 0.3 ㎜ 내지 0.8 ㎜의 두께 축소는 13 내지 17의 도자율의 상승에 의해서만 달성된다. 그로 인해 달성된 공명 계수는 20 내지 30이다.
그 결과, 도자율과 박막 두께의 매칭 및 그와 더불어 특정 베이스에의 적용이 필수적인 것으로 나타난다.
DE 10 2007 037 293.2호에는 전체 표면의 구성 변이형의 위치에서 RFID-트랜스폰더 아래에 있는 개별 페라이트 스트립들의 사용이 기술된다. 이러한 도자성이 높은 차폐 재료는 비등방성 도자율을 갖거나, 또는 주요 섹션들 내에서 서로 평행하게 정렬되며, 이 경우 스트립들의 종방향 에지들은 전류 전도 방향으로 RFID-트랜스폰더 안테나 구조물의 주요 섹션들을 포함한다.
또한, DE 197 33 849호에는 주파수와 관련하여 연자성 소자와의 조합에 의해 인터로게이터(interrogator)에 매칭될 수 있는 도난 방지 태그가 기술된다.
식별될 물체들의 상이한 표면들 상에 제공될 수 있는 RFID-트랜스폰더 라벨들에 대한 수요가 존재하며, 이 경우 RFID-트랜스폰더 라벨에 의해 식별될 물체 표면의 상이한 재료들은 각각의 표면과 다를 바가 없이 RFID-트랜스폰더의 기능에 영향을 미치고, RFID-트랜스폰더 라벨은 현재까지 공지된 해결책들에 비해 확연히 더 낮은 전체 높이를 갖는다.
본 발명에 따르면 상기 과제는, 식별될 물체들의 표면들에 대해 RFID-트랜스폰더를 전자기적 결합 해제하기 위하여, RFID-트랜스폰더와 식별될 물체들의 표면 사이에 자기적으로 상이한 활성 재료로 이루어진 적어도 2개의 층들이 설치되는 방식으로 해결된다.
본 발명에 따른 RFID-라벨의 한 가지 실시 예에서는 이 목적을 위해, 장착된 RFID-트랜스폰더 칩을 구비한 RFID-트랜스폰더 안테나로 이루어진 RFID-트랜스폰더 상에 제 1 자기 활성 재료의 제 1 층 및 제 2 자기 활성 재료의 제 2 층이 제공되며, 이 경우 상기 2개의 자기 활성 재료들의 자기적 특성들은 서로 구별된다.
이러한 경우에는 RFID-트랜스폰더 라벨이 식별될 물체들의 표면에 제공됨으로써, 자기 활성 층들은 식별될 물체와 RFID-트랜스폰더 사이에 배치되어 있다.
발생 가능한 또 다른 추가의 층들, 예를 들어 셀프-접착 층들, 압착된 상부 층들 등은 최종 제품을 위해 일반적으로 공지된 타입의 RFID-트랜스폰더 라벨을 보완한다.
본 발명에 따른 RFID-라벨의 한 가지 실시 예에서, 강자성 층은 RFID-트랜스폰더(RFID-트랜스폰더 칩이 장착된 RFID-트랜스폰더 안테나) 아래에 배치되고 상기 강자성 활성 층 위에는 제 2의 반자성 활성 층이 배치된다.
2개의 상이한 자기 활성 층들의 이와 같은 조합에 의해 달성되는 사실은, 트랜스폰더의 기능이 식별될 물체들의 상이한 표면들 상에 제공되는 - 이 경우 식별될 물체의 표면은 상이한 재료들로 이루어짐 - RFID-트랜스폰더 라벨에 상이한 표면들과 다를 바 없이 영향을 미치게 된다는 점이다.
동시에, 이러한 배열체에 의해, 전체적으로 그리고 특히 자기 활성 층들의 RFID-트랜스폰더 라벨의 뚜렷하게 더 낮은 전체 높이가 달성된다. 2개의 상이한 자기 활성 층들의 조합에 의해서, 최대 0.3 ㎜의 자기 방식으로 작용하는 층의 전체 높이가 구현된다. 2개의 자기 활성 층들은, 이 자기 활성 층들이 상호 조합으로 RFID-트랜스폰더 라벨이 배치된 표면의 재료의 바람직하지 않은 영향들을 보정하도록 서로 매칭되어 있다.
그와 달리, WO 03/067512호에는 적어도 1.5 ㎜의 페라이트 층의 필수 두께로부터 출발한다. "0.3 ㎜ 내지 0.8 ㎜의 두께 축소는 13 내지 17 범위의 도자율 상승에 의해서만 달성된다."
본 발명의 출원인의 고유한 연구들에서 나타난 바에 따르면, RFID-라벨에 필요한 강자성 층의 두께는 0.05 ㎜ 내지 0.2 ㎜이고, 상기 강자성 층의 도자율은 10 < μ < 60이어야 한다. 도자율이 1보다 작은 반자성 층의 두께는 최대 0.1 ㎜이다.
도 1에는 한 가지 실시 예가 도시되어 있다.
도면에서 강자성 활성 재료로 된 제 1 층 및 비강자성 활성 재료로 된 제 2 층을 갖는 자기 활성 층구조에는 도면 부호 1이 제공되었다. 상기 실시 예에서 비강자성 활성 재료로 된 층은 반자성 활성 층으로 구현되어 있다. 그러나 상기 층은 상자성(paramagnetic) 활성 층으로도 구현될 수 있다.
도면 부호 2는 RFID-트랜스폰더 안테나 및 상기 RFID-트랜스폰더 안테나 상에 장착된 RFID-트랜스폰더 칩을 포함하는 RFID-트랜스폰더를 지시한다. RFID-트랜스폰더 안테나 및 RFID-트랜스폰더 칩은 실시 예에서 캐리어 재료 위에 설치되어 있다. 상기 캐리어 재료는 별도로 도시되어 있지 않은데, 왜냐하면 자기 활성 층들(1)이 캐리어 재료의 상부면에, 즉 RFID-트랜스폰더 안테나와 RFID-트랜스폰더 칩 아래에, 또는 캐리어 재료의 하부면에 배치될 수 있기 때문이다. 후자, 즉 자기 활성 층들이 캐리어 재료의 하부면에 배치된 경우에는, 기판이 자기 활성층들(1)과 RFID-트랜스폰더 안테나 및 RFID-트랜스폰더 칩을 갖는 RFID-트랜스폰더 사이에 분리 층을 형성한다.
RFID-트랜스폰더(2)는 예를 들어 금속 재료로 이루어진 식별될 물체들의 표면(3) 상에 설치될 수 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어 접착제 층은 RFID-트랜스폰더 라벨의 하부면에 설치될 수 있으며, 상기 접착제 층은 자기 활성 층들(1)이 기판의 하부면에 배치된 경우에는 상기 자기 활성 층들을 직접 덮는 반면에, 자기 활성 층들(1)이 기판의 상부면에 배치된 경우에는 상기 접착제 층은 기판의 하부면을 덮는다.
자기 활성 층들의 물리학적 기능은 하기에 기술된다:
강자성 활성 층은 RFID-리더기에 의해 생성된 전자파들 수렴하여 RFID-트랜스폰더의 RFID-트랜스폰더 안테나 표면 영역에서 상기 전자파들을 집중시킨다. 따라서, RFID-리더기로부터 시작되는 전자파들은 RFID-트랜스폰더 안테나 바로 근처에서 방해 없이 금속 표면에 부딪히고, 그에 따라 식별될 물체의 표면에서(금속 층 내에서) 와전류(상기 와전류는 도달되는 전자파들을 직접적으로 향하여 상기 전자파들을 "발생"시킴)가 형성되는 것이 엄격하게 제한된다. 이러한 작용을 달성하기 위해서는, 도자율이 주어진 경우, 최소 0.3 ㎜ 내지 0.8 ㎜의 상기 강자성 활성 층의 최소 두께가 요구된다(이에 대해서는 WO 03/067512도 참조)
한 실시 예에 기술된, 반자기적 특성들을 갖는, 예를 들어 도자율이 1보다 작은 배치된 제 2 자기 활성 층은 전자파들의 산란 및 그와 더불어 필드(filed) 변위를 야기한다.
따라서, 강자성 층의 작용에 의해 RFID-트랜스폰더 안테나의 표면 영역에 수렴된 전자파들이 다시 산란되어 의도한 바대로 외부로 안내된다. 이러한 효과는, RFID-트랜스폰더 안테나 아래에서 전자기 활성 파들의 개수가 확연히 축소되고, 그와 더불어 표면에서 와전류의 형성이 마찬가지로 확연히 감소되도록 한다. 동시에, 반자성 층의 작용에 의해서는 표면상에서의 전자기파들의 전반사가 대규모 축소됨으로써 마찬가지로 리더기로부터 RFID-트랜스폰더에 공급되는 에너지도 상승된다.

Claims (16)

  1. 캐리어 기판, 상기 캐리어 기판상에 배치된 RFID-트랜스폰더 안테나 및 상기RFID-트랜스폰더 안테나에 연결된 RFID-트랜스폰더 칩, 그리고 적어도 2개의 추가 층들을 포함하는 RFID-트랜스폰더 라벨로서,
    상기 추가의 층 구조가 제 1 자기 활성 재료를 갖는 제 1 층과 제 2 자기 활성 재료를 갖는 제 2 층으로 이루어지고, 상기 제 1 자기 활성 재료 및 제 2 자기 활성 재료가 상이한 자기적 특성들을 갖는,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2개의 상이한 자기 활성 층들의 구조적 치수들(길이, 폭)의 크기가 상이한,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 자기 활성 층들의 구조적 치수들(길이, 폭)과 상기 RFID-트랜스폰더의 크기(특히, 상기 트랜스폰더 안테나의 면적)가 상이한,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 활성 층들 자체가 다수의 개별적인 자기 활성 층들로 이루어진,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    박막 재료로 된 하나 이상의 자기 활성 층이 하나 또는 다수의 층으로 이루어진,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 활성 재료가, 자체적으로는 자기 활성 특성들을 갖지 않는 절연 캐리어 상에 제공된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 최대 0.3 ㎜의 두께를 갖는 강자성 활성 층인,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 반자성 재료로 이루어지고, 상기 층 내에 반자성 제작 재료들, 예들 들어 금, 황, 납, 비스무트 또는 이들의 조합물들이 포함된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항 혹은 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 유기 및/또는 무기 페이스트들 또는 자기 활성 입자들과 이들의 혼합물들을 사용하여 제조된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  10. 제 9항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 프린팅 공정에 의해 제조된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  11. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 진공 증착, 갈바니 전기적 증착 또는 무전해 증착에 의해 제조된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  12. 제 11항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 비자기 활성 캐리어 상에 제공된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  13. 제 11항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 자기 활성 층 및/또는 자기 활성 캐리어 상에 제공된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층이 추가로 구조화된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면 구현시 하나 이상의 자기 활성 층의 표면이 구조화된
    RFID-트랜스폰더 라벨.
  16. 제 15항에 있어서,
    하나 이상의 자기 활성 층의 표면이 자기 활성 공정에 의해, 예컨대 압축 몰딩에 의해 구조화된,
    RFID-트랜스폰더 라벨.
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