KR20150030438A

KR20150030438A - 알에프아이디 어셈블리

Info

Publication number: KR20150030438A
Application number: KR20130109671A
Authority: KR
Inventors: 류정기
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-20

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리는, 슬릿이 형성된 메인 인쇄회로기판; 및 상기 슬릿의 일부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 RFID 태그;를 포함하며, 상기 RFID 태그는, 연성회로기판과, 상기 연성회로기판상에 형성되는 안테나 패턴과, 상기 연성회로기판에 상에 구비되는 RFID 칩을 포함한다.

Description

알에프아이디 어셈블리{RFID ASSEMBLY}

본 발명은 알에프아이디 태그(RFID Tag)가 메인 인쇄회로기판에 형성된 슬릿 위에 배치되도록 한 알에프아이디 어셈블리(RFID Assembly)에 관한 것이다.

알에프아이디(RFID, Radio Frequency Identification)는 전파를 이용하여 서로 떨어져 있는 사람 또는 물건의 개별 정보를 인식하는 기술 또는 시스템을 의미한다.

알에프아이디(RFID)의 구현을 위해서는, 알에프아이디(RFID) 태그와, 알에프아이디(RFID) 판독기가 필요하다. 그리고, 알에프아이디 태그는 집적회로와 안테나를 포함하여 이루어진다.

따라서, 알에프아이디 태그의 집적회로 안에 기록된 정보는 안테나를 통해 알에프아이디 판독기에 송신되며, 알에프아이디 판독기(리더라고도 함)는 이 정보를 기초로 하여, 알에프아이디 태그가 부착된 대상(사람 또는 물건)의 정보를 식별할 수 있게 된다.

이러한 알에프아이디는 먼 거리에 있는 태그에 기록된 정보를 읽어낼 수 있으며, 중간에 다른 물체가 존재하는 경우에도 정보를 읽어낼 수 있다는 특징이 있다.

RFID 태그는 전원의 유무에 따라 능동형과 수동형으로 구분할 수 있다.

수동형의 RFIC 태그는 내부에 전원이 구비되어 있지 않으므로 외부로부터 에너지를 수신하여 태그 칩의 전원으로 사용하여야 한다. 그리고 수동형 RFID 태그는 원거리에서의 인식을 위하여 첫째, 태그 칩이 자신을 동작시키기 위한 충분한 에너지를 외부로부터 수신할 수 있어야 하고, 둘째, 리더는 태그 칩으로부터 변조된 신호를 수신하고, 수신한 신호에서 정보를 판독할 수 있어야 한다.

도1은 공개특허공보 제10-2010-0043925호에 개시된, 종래의 알에프아이티 태그가 구비된 인쇄회로기판을 도면이다. 전자제품에 알에프아이디를 적용하는 경우, 인쇄회로기판(131)에 집적회로(133)를 실장시키고, 안테나(132)를 패턴으로 인쇄한다.

그러나, 인쇄회로기판(131)에 집적회로(133)를 실장시키고 안테나(132)를 패턴으로 인쇄회로기판상에 인쇄하는 경우, 인쇄회로기판(131) 내부에 알에프아이티 태그의 안테나를 위한 별도의 공간이 필요하며, 다양한 형태 및 용도의 인쇄회로기판에 적용하기 위해서는 각각의 인쇄회로기판에 적합하도록 안테나를 튜닝해야 한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 슬릿을 형성하고, 상기 슬릿 상에 연성회로기판으로 이루어지는 RFID 태그를 위치시킴으로써, 효율적인 공간 활용을 가능하게 하고, 인쇄회로기판의 설계 자유도를 높이며, 간단한 구조로도 안테나 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 인쇄회로기판에는, 상기 RFID 태그가 결합되는 위치를 표시하는 위치표시부가 구비될 수 있다.

상기 RFID 태그는 어느 한 방향으로 연장되는 제1 가장자리와, 상기 제1 가장자리에 교차하는 방향으로 연장되는 제2 가장자리를 포함하며, 상기 위치 표시부는, 상기 제1 가장자리가 배치되는 위치를 표시하는 제1 위치 표시부와, 상기 제2 가장자리가 배치되는 위치를 표시하는 제2 위치 표시부를 포함할 수 있다.

상기 위치 표시부는, 상기 제1 가장자리와 상기 제2 가장자리는 서로 직교하는 방향으로 연장될 수 있다.

상기 위치 표시부는 상방을 향해 돌출 형성될 수 있다.

상기 안테나 패턴은, 단일 루프로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면 메인 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 슬릿을 형성하고, 상기 슬릿 상에 연성회로기판으로 이루어지는 RFID 태그를 위치시킴으로써, 효율적인 공간 활용이 가능해 지며, 인쇄회로기판의 설계 자유도를 높일 수 있게 되고, 간단한 구조로도 안테나 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도1은 종래 RFID 태그가 결합된 인쇄회로기판을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리에 있어서, 메인 인쇄회로기판에 RFID 태그가 결합되기 이전 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리에 있어서, 메인 인쇄회로기판에 RFID 태그가 결합된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 RFID 어셈블리에 있어서, 메인 인쇄회로기판에 RFID 태그가 결합되기 이전 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 RFID 어셈블리에 있어서, 메인 인쇄회로기판에 RFID 태그가 결합된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리를 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리(200)에 있어서, 메인 인쇄회로기판(400)에 RFID 태그(300)가 결합되기 이전 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리(200)는, RFID 태그(300)와 메인 인쇄회로기판(400)을 포함한다. 이하, RFID 태그(300)의 구성을 먼저 설명한 후, 인쇄회로기판(400)의 구성을 상세히 설명한다.

먼저 RFID 태그(300)의 구성을 상세히 설명한다. RFID 태그(300)는, 연성회로기판(310), 안테나 패턴(320) 및 RFID 칩(330)을 포함한다.

연성회로기판(310, FPCB, Flexible Printed Circuit Board)은 회로를 유연한 절연 필름 위에 형성한 회로 기판으로, 연성 재료인 Polyester(PET) 또는 Polyimide(PI)와 같은 내열성 플라스틱 필름을 사용하는 기판이다. 연성 재료를 사용하므로, 휨, 겹침, 접힘, 말림, 꼬임 등의 유연성을 가질 수 있다. 재질이 딱딱한 경성 기판과는 달리 얇고 유연해, 전자제품의 경량화에 도움이 된다.

안테나 패턴(320)는 상기 연성회로기판(310)에 형성되는 패턴으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 패턴(320)는 구리 등의 통전 가능한 소재로 이루어지는 루프 안테나일 수 있다. 또한, 상기 안테나 패턴(320)는 단일(single)의 루프를 갖는 안테나 일 수 있다. 상기 RFID 태그(300)는 후술하는 메인 인쇄회로기판(400)의 슬릿(410) 위에 배치되므로, 단일의 루프로 형성되더라도 충분한 방사 성능을 가질 수 있게 된다.

RFID 칩(330)은 메모리와 RFID 통신 모듈을 포함한다.

메모리에는 전자 제품의 관리를 위한 고유 정보가 저장된다. 상기 고유 정보는 전자 제품의 생산, 유통, 보관 및 소비에 관한 모든 정보를 포함할 수 있다.

RFID 통신 모듈은 도시되지 않은 RFID 리더와 통신할 수 있다. 보다 상세하게는 메모리에 저장된 고유 정보를 RFID 리더(미도시)로 전달 할 수 있다. 참고로, RFID 리더는 안테나를 구비하여 전파를 발산하는데, 전파를 발산하는 동안, 고유 정보가 저장된 RFID 태그(300, passive tag)가 그 자기장 내로 들어가게 되면, RFID 태그(300)가 활성화되어 자신이 가지고 있던 고유 정보를 RFID 리더로 전송하게 된다. RFID 리더는 전송된 고유 정보를 처리하여 필요한 서비스를 제공하게 된다.

이하, 메인 인쇄회로기판(400)의 구성을 상세히 설명한다.

메인 인쇄회로기판(400)은 전자 제품 내부에 통상적으로 구비되는 경성 인쇄회로기판이다. 이 메인 인쇄회로기판은 페놀이나 에폭시 등의 절연판에 구리 등 도체 패턴(pattern)을 형성하여 이루어질 수 있으며, 각종 전자 부품 및 반도체를 전기적으로 연결시켜 주며, 지지해 주는 역할을 한다. 따라서, 반도체 등의 전자 부품은 인쇄회로기판에 장착되어야 회로 연결이 가능해 지며, 그 기능을 발휘할 수 있게 된다. 상기 메인 인쇄회로기판에는 전자 제품의 구동 및 제어와 관련된 여러 소자들이 실장될 수 있다. 예컨대, 마이크로프로세서 등이 실장 된다.

참고로, 마이크로프로세서(미도시)는 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)를 하나 또는 다수의 집적회로(IC) 칩에 집적시켜 만든 반도체 소자이다. MPU(Microprocessing Unit)이라고 부르기도 한다.

상기 메인 인쇄회로기판(400)에는 슬릿(410)이 형성된다.

상기 슬릿(410)은 어느 한 방향을 따라 길게 형성된다. 슬릿(410)의 폭은, 사용 주파수를 고려하여 λ/2(여기서 λ는 사용 주파수의 파장)로 형성될 수 있다.

상기 슬릿(410)은 메인 인쇄회로기판(400)을 상하로 관통하여 형성된다. 이때, 슬릿(410)이 형성되는 부분에는 통전 가능한 소재로 이루어지는 층, 즉 도체 층이 구비될 수 있다. 이 도체층은 금속에 의해 형성될 수 있다. 이 도체층은 상기 메인 인쇄회로기판(400)의 상면 또는 저면 상에 구비될 수 있으며, 메인 인쇄회로기판(400)이 다수의 층으로 형성되는 경우, 그 중 어느 하나의 층일 수 있다.

상기 메인 인쇄회로기판(400)에는 상기 RFID 태드(300)가 배치되는 위치를 표시하는 위치 표시부(420)가 구비된다.

상기 위치 표시부(420)는 RFID 안테나 성능이 최대가 될 수 있는 지점을 표시할 수도 있으며, 다른 소자와의 위치 관계상, 공간활용을 극대화 할 수 있는 위치를 표시할 수도 있다.

상기 위치 표시부(420)는 상기 RFID 태그(300)의 폭방향 위치와 길이 방향 위치를 모두 표시할 수 있도록 구비된다. 보다 상세히 설명하면, 예컨대, 상기 RFID 태그가 대략 직사각형의 평면을 갖는다고 할 때, 즉, 상기 RFID 태그가 어느 한 방향으로 연장되는 제1 가장자리와, 상기 제1 가장자리에 교차하는 방향으로 연장되는 제2 가장자리를 포함한다고 할 때, 상기 위치 표시부(420)는, 상기 제1 가장자리가 배치되는 위치를 표시하는 제1 위치 표시부(421)와, 상기 제2 가장자리가 배치되는 위치를 표시하는 제2 위치 표시부(422)를 포함할 수 있다. 한편, 상기 RFID 태그(300)가 라운드 진 형상, 예를 들어 원형의 평면을 갖는 경우, 상기 제1 위치 표시부(421)와 상기 제2 위치 표시부(422)는 소정 거리만큼 이격되어 RFID 태그(300)의 가장자리 부근에 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 위치 표시부(421)와 상기 제2 위치 표시부(422)는 상기 RFID 태그(300)의 중심으로부터 서로 90도의 각도를 가지도록 배치될 수 있다.

상기 위치 표시부(420)는 상기 메인 인쇄회로기판(400)의 상부로 돌출될 수 있다. 또한, 상기 위치 표시부(420)는 상기 RFID 태그의 가장자리와 인접하게, 상기 RFID 태그의 외측에 위치할 수도 있다. 따라서, 상기 RFID 태그(300)를 메인 인쇄회로기판(400) 상에 부착시킴에 있어, 상기 위치 표시부(420)를 가리지 않도록 배치하는 것으로, 상기 RFID 태그(300)를 최적의 위치에 부착시킬 수 있게 된다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 어셈블리(200)에 있어서, 메인 인쇄회로기판(400)에 RFID 태그(300)가 결합된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 도3에서는 위치 표시부(420)가 상기 RFID 태그(300)의 외측에 중첩되지 않도록 구비되어 있다. 이 때, 상기 RFID 태그(300)와 상기 메인 인쇄회로기판(400)은 양면 테이프 또는 기타 다른 접착 물질에 의해 결합될 수 있다.

그러나, 도2 및 도3에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니며, 위치 표시부(420)와 RFID 태그(300)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 서로 중첩되도록 배치될 수도 있다. 도4 및 도5는 상기 위치 표시부(420)가 상기 RFID 태그(300)와 중첩될 수 있도록, 도2 및 도3에 도시된 예와 비교할 때, 좀 더 좁은 영역에 설쳐 구비된 것만을 제외하면, 나머지 구성은 모두 동일하다.

도4 및 도5에 도시된 예에서는, 상기 RFID 태그(300)를 메인 인쇄회로기판(400)의 슬릿(410) 상에 배치할 때, 모든 위치 표시부(420)를 커버하도록 배치하는 것으로, RFID 태그(300)가 최적의 위치에 배치될 수 있게 된다.

한편, 상기 RFID 태그(300)의 안테나 패턴(320)과 메인 인쇄회로기판(400)의 슬릿(410)은, RFID 안테나를 구성할 수 있다. 따라서, RFID 안테나는, 상기 RFID 태그(300)의 안테나 패턴(320)과 메인 인쇄회로기판(400)의 슬릿(410)을 포함한다. 상기 RFID 안테나에서, 상기 안테나 패턴(320)은 상기 슬릿(410)의 연장 방향과 교차되도록 배치된다. 예를 들면 서로 수직으로 직교할 수 있다. 이는 곧, 상기 안테나 패턴(420)이 상기 슬릿(410) 상에서 상기 슬릿(410)의 폭방향으로 연장된다는 것을 의미한다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 RFID 어셈블리의 작용을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 태그(300)는 수동형 RFID 태그이다. 따라서, 자체 전원을 가지고 있지 않으므로, RFID 리더(미도시)로부터 인가되는 에너지를 효율적으로 추출하여 RFID 칩(330)에 동작 전압을 공급해야 한다. 그러므로, RFID 안테나는 RFID 칩(330)에 최대 에너지를 공급할 수 있도록 하기 위해, RFID 칩(330)과 컨쥬게이트 매칭(conjugate matching)을 해야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 안테나는, RFID 칩(330)과 소형 폐루프 형태를 가지는 안테나 패턴(320)과, 슬릿(410)이 형성된 부분에 구비되는 도체층 사이의 근접 결합에 의해 구동된다.

이러한 근접 결합으로, RFID 안테나를 구현하는 경우, 폐루프의 안테나 패턴(320)의 형태 및 크기에 의해, 슬릿(410)에 임피던스를 매칭시켜 인식 거리를 향상시킬 수 있게 된다. 이는 소형의 폐 루프 안테나 패턴(320)에 의해 슬릿(410)을 포함하는 전체 RFID 안테나에 인덕티브 리액턴스(Inductive Reactance)를 구현하기 때문으로서, 이는 커패시티브 리액턴스(Capacitive Reactance)를 갖는 RFID 칩(330)에 컨쥬게이트 매칭이 가능하기 때문이다.

따라서, 메인 인쇄회로기판(400)의 도체층이 형성된 부분에 슬릿(410)을 형성하고, 상기 슬릿(410)의 상부에 RFID 태그(300)를 위치시킴으로써, RFID 안테나의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, RFID 태그(300)는 연성 인쇄회로기판(310)에 의해 이루어지므로, 자유롭게 휘어질 수 있어, 좁은 공간에도 효율적으로 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 메인 인쇄회로기판 상에 RFID 태그(300)를 실장하기 위한 별도의 공간을 고려하지 않아도 되므로, 인쇄회로기판(400)의 설계 자유도를 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 위치 표시부(420)는 상기 RFID 태그(300)와 가장자리와 중첩(overlap) 되게 위치할 수도 있다. 상기 위치 표시부(420)가 상기 RFID 태그(300)와 중첩되게 위치하는 경우, 상기 위치 표시부(420)는 양면 테이프 등의 접착 가능한 부재를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 RFID 태그(300)는 상기 위치 표시부(420)를 통해 상기 메인 인쇄회로기판에 부착될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200: RFID 어셈블리
300: RFID 태그
310: 연성 인쇄회로기판
320: 안테나 패턴
330: RFID 칩
400: 메인 인쇄회로기판
410: 슬릿
420: 위치 표시부
421: 제1 위치표시부
422: 제2 위치표시부

Claims

슬릿이 형성된 메인 인쇄회로기판; 및
상기 슬릿의 일부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 RFID 태그;를 포함하며,
상기 RFID 태그는,
연성회로기판과,
상기 연성회로기판상에 형성되는 안테나 패턴과,
상기 연성회로기판에 상에 구비되는 RFID 칩을 포함하는
RFID 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판에는,
상기 RFID 태그가 결합되는 위치를 표시하는 위치표시부가 구비되는
RFID 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 RFID 태그는 어느 한 방향으로 연장되는 제1 가장자리와,
상기 제1 가장자리에 교차하는 방향으로 연장되는 제2 가장자리를 포함하며,
상기 위치 표시부는,
상기 제1 가장자리가 배치되는 위치를 표시하는 제1 위치 표시부와,
상기 제2 가장자리가 배치되는 위치를 표시하는 제2 위치 표시부를 포함하는
RFID 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 위치 표시부는,
상기 제1 가장자리와 상기 제2 가장자리는 서로 직교하는 방향으로 연장되는
RFID 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 위치 표시부는 상방을 향해 돌출 형성 되는
RFID 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 안테나 패턴은,
단일 루프로 이루어지는
RFID 어셈블리.