KR20130142005A - 알에프아이디 태그 - Google Patents

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Abstract

금속 표면에 장착되는 알에프아이디 태그는 베이스, 상기 베이스의 일면 및 상기 금속 표면 사이에 개재되며 외부로부터 전파를 수신하는 패치부 및 상기 패치부와 연결되며 하단부가 상기 금속 표면 중 가장 인접하는 인접 단부로부터 이격 거리로 슬롯부를 구비한 안테나 및 상기 슬롯부의 실장 영역에 장착되며, 상기 안테나로터 수신된 전파를 이용하는 급전 회로를 구비하는 RFID 칩을 포함한다.

Description

알에프아이디 태그{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG}
본 발명은 알에프아이디 태그에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 칩과 전파를 이용하여 식품, 동물, 사물 등의 다양한 개체의 정보를 관리할 수 있는 인식 기술인 알에프아이디(Radio Frequency Identification; RFID) 기술에 적용될 수 있는 알에프아이디 태그에 관한 것이다.
일반적으로 알에프아이디 태그는 절연시트 상에 형성된 안테나 및 상기 안테나와 결합된 칩을 포함한다.
상기 안테나는 도전성이 상대적으로 우수한 귀금속을 이용하는 포토리소그라피 공정을 통하여 절연시트 상에 형성된다. 이후, 상기 안테나 상에 칩이 실장될 수 있다. 상기 포토리소그라피 기술을 이용한 안테나는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정 및 이후 식각액을 이용하는 식각 공정을 통하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 안테나를 형성하는 공정들이 복잡하며 귀금속을 이용함에 따라 상대적으로 경제성이 악화되며, 나아가 상기 식각액을 이용함에 따라 여러 가지 문제가 발생한다.
특히 상기 알에프아이디 태그를 이용하여 주류 용기와 같이 알루미늄 도는 주석과 같은 금속으로 이루어진 금속 캡슐로 이루어진 용기를 밀봉할 경우 상기 금속 캡슐 상에 장착할 수 있다. 하지만, 외부 안테나로부터 수신되어야 하는 유도 자장이 금속 표면에 의해 반사되며 산란되는 현상으로 인하여 유도전류가 제대로 형성되지 못하는 문제점이 있고, 이에 따라 RFID 태그의 인식률이 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 이에 따라 최근에는 RFID 태그가 금속 표면에 부착됨에 따른 전자기적 간섭을 방지하고 그에 따른 성능 저하를 방지할 수 있도록 한 RFID 태그에 관한 여러 가지 검토가 이루어지고 있으나 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 상대적으로 우수한 인식 성능을 갖고 금속 표면에 장착될 수 있는 알에프아이디 태그를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 표면에 장착되는 알에프아이디 태그는, 베이스, 상기 베이스의 일면 및 상기 금속 표면 사이에 개재되며 외부로부터 전파를 수신하는 패치부 및 상기 패치부와 연결되며 하단부가 상기 금속 표면 중 가장 인접하는 인접 단부로부터 이격 거리로 슬롯부를 구비한 안테나 및 상기 슬롯부의 실장 영역에 장착되며, 상기 안테나로터 수신된 전파를 이용하는 급전 회로를 구비하는 RFID 칩을 포함한다. 여기서, 상기 안테나는 은(Ag), 구리(Cu), 은 코팅된 구리(Ag coated Cu) 및 은 코팅된 철(Ag coated Fe) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이격 거리는 구동 주파수가 950Mhz일 경우, 5 내지 8mm 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그는 상기 안테나 및 상기 금속 표면 사이에 개재되며 상기 안테나를 상기 금속 표면에 접착하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실장 영역은 상기 슬롯부의 일측 최하단에 배치되며, 상기 슬롯부는 상기 실장 영역으로부터 상기 인접 단부와 평행하게 연장된 연장 영역을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하여, 금속 표면으로부터 RFID칩이 실장되는 슬롯부를 이격 거리만큼 이격시킴에 따라 알에프아이디 태그를 금속 표면으로부터 이격시키기 위한 별도의 이격 부재를 생략할 수 있다. 또한, 구동 주파수가 950 Mhz일 경우 상기 이격 거리를 조절함으로써 상기 알에프아이디 태그의 인식 거리가 조절될 수 있다. 또한, RFID 칩이 본딩되는 실장 영역은 상기 슬롯부의 일측 최하단에 배치되며, 상기 슬롯부는 상기 실장 영역으로부터 상기 인접 단부와 평행하게 연장된 연장 영역을 포함함으로써 상기 연장 영역이 최대 길이를 가질 수 있음에 따라 상기 슬롯부를 포함하는 안테나가 향상된 전파 수신 기능을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 알에프아이디 태그를 금속 표면에 장착한 상태의 평면도이다.
도 3은 도1의 안테나를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 알에프아이디 태그에 관하여 주파수 변경에 따른 민감도를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그를 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 알에프아이디 태그를 금속 표면에 장착한 상태의 평면도이다. 도 3은 도1의 안테나를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 알에프아이디 태그(100)는 베이스(110), 안테나(130) 및 RFID 칩(150)을 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 알에프아이디 태그(100)는 용기를 밀봉하는 금속 표면(15)에 적용됨으로써, 용기 내부에 수용된 제품의 정보, 예를 들면, 생산일자, 생산 롯트(lot), 크기, 가격 등에 관한 정보를 확인할 수 있도록 구비될 수 있다.
상기 베이스(110)는 상기 용기의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스(110)는 종이로 이루어질 수 있다. 이와 다르게, 상기 베이스(110)는 내열성 고분자 수지를 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스(110)는 에틸렌계 수지 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다.
상기 안테나(130)는 상기 베이스(110)의 일면 상에 배치된다. 상기 안테나(130)는 외부로부터 전파를 수신하고, 나아가, 상기 RFID칩(150)이 상기 안테나(130)를 통하여 응답신호를 리더(미도시)에 전송한다.
상기 안테나(130)는 패치부(131) 및 슬롯부(136)를 포함할 수 있다. 상기 패치부(131)는 상기 베이스(110) 및 상기 금속 표면(15) 사이에 개재된다. 상기 패치부(131)는 외부로부터 전파를 수신한다. 예를 들면 상기 패치부(131)는 상기 리더로부터 입력되는 전파를 수신할 수 있다.
한편, 상기 패치부(131)는 평면적으로 직사각형 형상을 갖고 그 일측이 리세스된 리세스(133)를 가질 수 있다. 따라서, 상기 패치부(131)는 상대적으로 우수한 인식 거리 및 민감도(sensitivity)를 가질 수 있다.
상기 슬롯부(136)는 패치부(131)와 연결된다. 상기 슬롯부(136)는 하단부가 상기 금속 표면(15) 중 가장 인접하는 인접 단부로부터 이격된 이격 거리(d1)로 이격되어 배치된다. 상기 슬롯부(136)가 상기 금속 표면(15)으로부터 상기 이격 거리(d1)로 이격됨에 따라 상기 금속 표면(15)에 의한 전파의 산락이 억제될 수 있다.
상기 슬롯부(136)는 상기 RFID 칩(150)이 실장되는 실장 영역(135a) 및 그 내부에 슬롯이 형성된 슬롯 영역을 구비한다. 즉, 상기 실장 영역(135a)에는 상기 RFID칩의 본딩 패드가 칩 본딩 방식으로 실장될 수 있도록 랜드(135b)가 형성된다. 따라서, 상기 RFID칩(150)을 패키징하지 않고 상기 RFID 칩(150)을 직접 상기 실장 영역(135a)에 본딩할 수 있음으로써 별도의 패키징 공정이 생략될 수 있다. 또한, 상기 슬롯부(136)는 그 크기와 형태가 변경됨에 따라 상기 안테나(130)의 유도성 리액턴스를 변경시킬 수 있다.
한편, 상기 안테나(130)는 도전성 금속 페이스트 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들면 은, 구리, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 철 및 도전성 탄소를 적어도 하나 포함할 수 있다. 따라서, 상기 안테나(130)는 안정적인 전기 전도도를 가짐에 따라 외부의 리더로부터 상기 RFID 칩(120)에 안정적으로 전파를 공급할 수 있다.
상기 안테나(130)는 상기 도전성 금속 페이스트 물질을 이용하는 프린팅 공정을 통하여 상기 베이스(110) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 프린팅 공정의 예로는, 스크린 인쇄, 프렉소 인쇄, 로터리 인쇄, 그라비어 인쇄, 옵셋 인쇄 등을 들 수 있다. 상기 인쇄 공정에 이용되는 도전성 페이스트는 유기물을 포함하므로 상기 유기물을 제거하기 위한 열처리 공정이 후속하여 수행될 수 있다. 이로써 RFID 칩(150)이 실장되는 실장 영역(135a)을 구비한 슬롯부(136) 및 상기 패치부(131)를 포함하는 안테나(130)가 형성될 수 있다.
상기 RFID 칩(150)은 상기 실장 영역(135a)에 장착된다. 상기 RFID 칩(150)은 상기 안테나(130)를 통하여 인가되는 전파를 정류하여 구동 전원으로 사용하기 위한 급전 회로를 포함할 수 있다. 상기 급전 회로는 쇼트키계열 다이오드 및 커패시터로 구성될 수 있다. 상기 급전 회로에는 용량성 리액턴스가 존재한다.
또한, 상기 RFID 칩(150)은 그 하부에 상기 슬롯부(136)와 전기적으로 연결되는 본딩 패드(미도시)를 구비한다. 따라서, 상기 본딩 패드 및 상기 슬롯부(136)에 형성된 랜드(135b) 사이에 개재된 이방성 도전 페이스트(ACP)층(미도시)을 이용하여 상기 RFID칩(150)이 안테나(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이격 거리(d1)는 950Mhz 구동시 5 내지 8mm 의 범위를 가질 수 있다. 상기 950Mhz는 구동 주파수에 해당하며, 865 내지 923 Mhz 범위의 유럽, 미국 및 한국에서 사용되는 일반적인 UHF의 주파수보다 상대적으로 높은 주파수에 해당한다. 따라서, 상기 950Mhz는 구동 주파수가 적용됨에 따라 유리 등으로 이루어진 용기로부터 산란 현상이 억제될 수 있다.
또한, 상기 이격 거리(d1)는 950Mhz 구동시 5 내지 8mm 의 범위를 가질 경우, 상기 알에프아이디 태그(100)는 25cm 내지 60cm 범위의 인식 거리를 가질 수 있다. 상기 이격 거리(d1)가 5mm 미만일 경우, 상기 인식 거리는 10cm 이하의 값을 가짐에 따라 상기 알에프아이디 태그(100)의 특성이 저하되는 문제가 있다. 한편, 상기 이격 거리(d1)가 8mm 초과일 경우 상기 인식거리는 80cm 이상의 가짐에 따라 인접하는 알에프아이디 태그(100)들 간의 전파의 간섭 현상이 발생할 수 있다. 예를 들면 알에프아이디 태그(100)들을 갖는 용기가 서로 인접하게 배치될 경우, 리더로부터 발생하는 전파가 목표 알에프아이디 태그(100)에 인접하는 다른 알에프아이디 태그에도 영향을 미침에 따라 오작동할 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
이하, 상기 알에프아이디 태그의 이격 거리가 변경됨에 따라 인식 거리를 측정값이 표1에 도시되어 있다.
이격 간격(d1)/mm 인식 거리/cm
3 5
4 10
5 25
6 45
7 50
8 60
9 80
본 발명의 일 실시예에 따른 알에프아이디 태그(100)는 접착층(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 접착층(160)은 안테나(130) 및 상기 금속 표면(15) 사이에 개재된다. 상기 접착층(160)은 상기 안테나(130)를 상기 금속 표면(15)에 접착한다. 상기 접착층(160)은 예를 들면 접착성을 갖는 고분자 물질로 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 영역(135a)은 상기 슬롯부(136)의 일측 최하단에 배치된다. 또한, 상기 슬롯부(136)는 상기 실장 영역(135a)으로부터 상기 금속 표면(15) 중 가장 인접하는 인접 단부와 평행하게 연장된 연장 영역을 포함할 수 있다. 이로써 상기 연장 영역이 최대 길이를 가질 수 있음에 따라 상기 슬롯부(136)를 포함하는 안테나(130)가 향상된 전파 수신 기능을 확보할 수 있다.
도 4는 주파수값의 변화에 따른 알에프아이디 태그의 민감도(sensitivity)를 설명하기 위한 그래프이다.
본 알에프아이디 태그에 포함된 안테나는 13mm의 길이 및 40mm의 폭을 갖는다. 상기 알에프아이디 태그가 950MHz 구동시 최대 이득인 -24.85 dBm 값을 가질 수 있다. 이때, 상기 임피던스 정합이 발생하여 상기 알에프아이디 태그가 충분한 인식 거리를 가질 수 있다.

Claims (5)

  1. 금속 표면에 장착되는 알에프아이디 태그에 있어서,
    베이스;
    상기 베이스의 일면 및 상기 금속 표면 사이에 개재되며 외부로부터 전파를 수신하는 패치부 및 상기 패치부와 연결되며 하단부가 상기 금속 표면 중 가장 인접하는 인접 단부로부터 이격 거리로 슬롯부를 구비한 안테나; 및
    상기 슬롯부의 실장 영역에 장착되며, 상기 안테나로터 수신된 전파를 이용하는 급전 회로를 구비하는 RFID 칩을 포함하는 알에프아이디 태그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 은(Ag), 구리(Cu), 은 코팅된 구리(Ag coated Cu) 및 은 코팅된 철(Ag coated Fe)이 이루는 전도성 금속 페이스트 물질군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이격 거리는 구동 주파수가 950Mhz일 경우, 5 내지 8mm 인 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안테나 및 상기 금속 표면 사이에 개재되며 상기 안테나를 상기 금속 표면에 접착하는 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
  5. 상기 실장 영역은 상기 슬롯부의 일측 최하단에 배치되며 상기 슬롯부는 상기 실장 영역으로부터 상기 인접 단부와 평행하게 연장된 연장 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프아이디 태그.
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