KR20150079139A - 가축 개체 인식용 이어 태그 - Google Patents
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Abstract
무선 통신의 감도의 향상을 통해 통신 가능 거리를 변화를 최소화 하며, 가축에 부착한 후 외부 충격에 의해 분리되는 현상을 감소시킬 수 있도록 인장력을 개선한 가축 개체 인식용 이어 태그가 개시된다. 상기 가축 개체 인식용 이어 태그는, 중앙부에 테이퍼부의 안착을 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면과, 상기 상면과 하면 사이에 상기 삽입홀에 대응되는 영역에 홀이 형성된 인쇄회로기판을 갖는 무선통신 회로부를 포함하는 제1 구조물; 및 상기 제1 구조물의 하부에서 상부 방향으로 상기 돌출부가 갖는 공간에 삽입되는 상기 테이퍼부 및 상기 테이퍼부의 하부로 연장된 기둥부를 포함하는 제2 구조물을 포함하며, 상기 인쇄회로기판에 형성된 홀의 직경은 상기 돌출부가 갖는 공간의 직경보다 작게 형성되어, 상기 돌출부가 갖는 공간에 안착된 상기 테이퍼부가 하부로 이탈하는 것을 방지한다.
Description
본 발명은 가축 개체 인식용 이어 태그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신의 감도의 향상을 통해 통신 가능 거리를 변화를 최소화 하며, 가축에 부착한 후 외부 충격에 의해 분리되는 현상을 감소시킬 수 있도록 인장력을 개선한 가축 개체 인식용 이어 태그에 관한 것이다.
일반적으로, 소, 돼지와 같은 가축을 사육하는 농가에서는 가축 개체에 대한 정보를 기록하는 인식표를 가축의 귀 등에 부착하여 관리의 편의를 도모하고 있다.
최근, 다양한 무선 통신 기술의 개발에 따라 가축 개체를 관리하기 위한 인식표에도 무선 통신 기술을 접목하여 가축 개체 관리의 효율성을 증대하고자 다양한 형태의 인식표가 개발되고 있다.
이러한 무선 통신을 접목한 가축 개체 관리 기술 중 알에프아이디(RFID: Radio Frequency IDentification) 기술을 적용한 가축 개체 관리 기술이 다양한 장점을 바탕으로 널리 채용되고 있는 실정이다.
알에프아이디 기술이란 를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술을 말한다. 여기에는 알에프아이디 태그와, 알에프아이디 판독기가 필요하다. 알에프아이디 태그는 와 로 이루어지는데, 집적 회로 안에 정보를 기록하고 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다. 이 정보는 알에프아이디 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용된다. 즉, 알에프아이디 태그는 와 비슷한 기능을 한다. 알에프아이디가 바코드 시스템과 다른 점은 빛을 이용해 판독하는 대신 전파를 이용한다는 것이다. 따라서 바코드 판독기처럼 짧은 거리에서만 작동하지 않고 먼 거리에서도 태그를 읽을 수 있으며, 심지어 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있다.
알에프아이디는 사용하는 전력의 형태에 따라 분류될 수 있다. 판독기의 전력만으로 칩의 정보를 읽고 통신하는 알에프아이디를 수동형(Passive) 알에프아이디라 한다. 반수동형(Semi-passive) 알에프아이디란 태그에 건전지가 내장되어 있어 칩의 정보를 읽는 데는 그 전력을 사용하고, 통신에는 판독기의 전력을 사용하는 것을 말한다. 마지막으로 능동형(Active) 알에프아이디는 칩의 정보를 읽고 그 정보를 통신하는 데 모두 태그의 전력을 사용한다.
또한, 알에프아이디는 사용 전력의 종류 대신 통신에 사용하는 전파의 주파수로 구분될 수도 있다. 낮은 주파수를 이용하는 알에프아이디를 엘에프알에프아이디(LF RFID: Low-Frequency IDentification)이라 하며, 120~140 kHz의 전파를 사용한다. 에이치에프알에프아이디(HF RFID: High-Frequency IDentification)는 13.56 MHz를 사용하며, 그보다 한층 높은 주파수를 이용하는 장비인 유에이치에프알에프아이디(UHF RFID: UltraHigh-Frequency IDentification)는 868 ~ 956 MHz 대역의 전파를 이용한다.
이러한 알에프아이디 기술을 채용한 가축 개체 관리 시스템에서, 각각의 가축 개체에는 알에프아이디 태그, 즉 안테나와 알에프아이디 통신용 집적회로인 칩셋을 구비하는 인식표가 부여된다. 통상, 가축에 부여되는 인식표는 주로 가축의 귀를 천공하여 부착되므로 이를 이어 태그(ear tag)라 명명하기도 한다.
알에프아이디 기술을 적용한 가축 관리 시스템은 가축의 개체를 관리하는데 높은 효율과 편의성을 제공할 수 있으나, 가축이 주로 집단 사육되는 협소한 축사 내에서 가축 간의 마찰이나 충돌 또는 가축이 물어 뜯는 것과 같은 외력에 의해 가축에 부착된 이어 태그가 분리되어 가축으로부터 이탈하거나, 가축 신체 등의 영향으로 인해 이어 태그를 인식할 수 있는 거리가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 무선 통신의 감도의 향상을 통해 통신 가능 거리를 변화를 최소화 하며, 가축에 부착한 후 외부 충격에 의해 분리되는 현상을 감소시킬 수 있도록 인장력 개선을 개선한 가축 개체 인식용 이어 태그를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
중앙부에 테이퍼부의 안착을 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면과, 상기 상면과 하면 사이에 상기 삽입홀에 대응되는 영역에 홀이 형성된 인쇄회로기판을 갖는 무선통신 회로부를 포함하는 제1 구조물; 및
상기 제1 구조물의 하부에서 상부 방향으로 상기 돌출부가 갖는 공간에 삽입되는 상기 테이퍼부 및 상기 테이퍼부의 하부로 연장된 기둥부를 포함하는 제2 구조물을 포함하며,
상기 인쇄회로기판에 형성된 홀의 직경은 상기 돌출부가 갖는 공간의 직경보다 작게 형성되어, 상기 돌출부가 갖는 공간에 안착된 상기 테이퍼부가 하부로 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 구조물은, 중앙부에 상기 테이퍼부를 안착하기 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면을 갖는 제1 커버부; 상기 돌출부가 삽입된 홀이 중앙부에 형성된 원형을 갖는 상기 인쇄회로기판; 상기 돌출부가 삽입된 홀이 중앙부에 형성된 원형을 가지며 무선 통신용 칩 및 안테나 패턴을 포함하는 인레이; 및 상기 인쇄회로기판 및 상기 인레이를 커버하도록 상기 제1 커버부와 접합되는 제2 커버부를 포함하며, 상기 인쇄회로기판 및 상기 인레이는 상기 제1 커버부 상면에 순차적으로 적층되며, 상기 돌출부의 외주면 하부에는 상기 인쇄회로기판의 두께에 대응되는 높이를 가지며, 상기 인쇄회로기판의 중앙부에 형성된 홀을 형성하는 영역이 삽입 고정되도록 중앙 방향으로 형성된 홈부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 구조물은, 상기 테이퍼부가 삽입되는 홀이 중앙부에 형성된 제1 커버부; 상기 제1 커버부 상면에 배치되며, 상기 테이퍼부가 삽입되는 홀이 중앙부에 형성된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상면에 배치되며, 상기 테이퍼부가 삽입되는 홀이 중앙부에 형성되고, 무선 통신용 칩 및 안테나 패턴을 포함하는 인레이; 및 상기 인레이 상에 배치되고, 중앙부에 상기 테이퍼부를 안착하기 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면을 가지며, 상기 인쇄회로기판 및 상기 인레이를 커버하도록 상기 제1 커버부와 접합되는 제2 커버부를 포함하며, 상기 인쇄회로기판에 형성된 홀 및 상기 제2 커버부의 하면에 형성된 홀의 직경은 상기 돌출부가 갖는 공간의 하부 직경보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인쇄회로기판은 상기 인레이에 포함된 안테나 패턴에 대응되는 제1 도전층이 상기 인레이가 부착되는 면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인레이는, 수지필름; 상기 수지필름의 상면에 부착된 무선 통신용 칩; 및 상기 무선 통신용 칩과 전기적으로 연결되도록 상기 수지필름의 상면에 형성된 상기 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 안테나 패턴은, 상기 수지필름의 상면 중 상기 무선 통신용 칩이 부착된 영역을 제외한 나머지 영역의 전면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인쇄회로기판은, FR4 층; 및 상기 FR4 층의 상면에 형성된 상기 제1 도전층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인쇄회로기판은, 상기 FR4 층의 하면에 형성된 제2 도전층; 및 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층을 전기적으로 연결하도록 상기 FR4층의 내부에 형성된 도전성 비아를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 도전층은, 상기 FR4 층의 하면의 전면에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가축 개체 인식용 이어 태그의 제조 공정 및 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 인장력을 향상시켜 가축의 신체에 부착된 이어 태그가 분리되는 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가축 개체 인식용 이어 태그 내에 적용된 무선통신 회로의 안테나 지향성을 개선할 수 있으며, 그에 따라 이어 태그의 인식 거리를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 견고한 인쇄회로기판을 채용함으로써 무선통신 회로의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인레이를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인레이를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인쇄회로기판을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인쇄회로기판을 도시한 평면도이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그에 적용된 안테나의 특성을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 인장력을 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인레이를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인레이를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인쇄회로기판을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인쇄회로기판을 도시한 평면도이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그에 적용된 안테나의 특성을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 인장력을 실험한 결과를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 분해사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그는, 크게 무선통신을 위한 무선통신부를 갖는 제1 구조물(10)과 가축의 신체 일부분을 사이에 두고 상기 제1 구조물(10)과 결합되는 제2 구조물(20)을 포함할 수 있다.
제1 구조물(10)은 제1 커버부(11)와, 인레이(12), 인쇄회로기판(13) 및 제2 커버부(14)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그는, 제1 커버부(11)의 중앙부에 제2 구조물(20)의 테이퍼부(22)를 삽입 및 안착하기 위한 공간(S)을 형성하기 위한 돌출부(111)을 구비할 수 있다. 즉, 제1 커버부(11)는 하부면에 제2 구조물(20)의 테이퍼부(22)를 삽입하기 위한 홀(H)을 포함하며, 홀(H)으로 삽입되는 테이퍼부(22)가 안착되는 캐비티 형태의 공간(S)를 제공하는 돌출부(111)를 포함할 수 있다.
제1 커버부(11)의 상부에는 상면 및 하면을 갖는 링 형상의 인레이(12)와 인쇄회로기판(13)이 배치된다. 인레이(12)와 인쇄회로기판(13)의 중앙에 형성된 홀에는 제1 커버부(11)의 공간(S) 형성 구조인 돌출부(111)가 삽입될 수 있다.
제1 커버부(11)의 돌출부(111)의 외주면 하부에는 인쇄회로기판(13)의 두께에 대응되는 높이를 가지며 인쇄회로기판(13) 중앙에 형성된 홀을 형성하는 영역이 삽입 고정되는 홈부가 형성될 수 있다. 이 홈부에 의해 제1 커버부(11) 하면에 형성된 홀(H)의 지름이 결정될 수 있으며, 돌출부(111)에 의해 형성된 공간의 하부는 제1 커버부(11) 하면에 형성된 홀(H)의 지름보다 큰 지름을 갖게 될 수 있다.
이러한 구조를 통해, 인쇄회로기판(13)의 중앙에 형성된 홀 주변 영역은, 테이퍼부(22)가 돌출부(111)가 형성하는 공간(S)에 삽입된 이 후 후퇴하여 탈락하는 것을 방지하기 위한 방지 부재로서 작용할 수 있다. 즉, 도 2에서, 인쇄회로기판(13)의 중앙부 홀인 주위 영역이 돌출부(111)에 의해 형성된 공간보다 ‘P’ 만큼 더 홀(H)의 중앙부로 돌출되므로 테이퍼부(22)가 삽입된 후 후퇴할 때 걸림턱의 역 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 돌출부(111)의 테이퍼부(22) 안착 공간(S) 내에 별도의 탈락 방지 부재를 형성하지 않더라도 내부의 인쇄회로기판(13)을 통해 테이퍼부(22)의 탈락을 방지할 수 있으므로, 제조 공정 및 단가를 감소시킬 수 있으며, 나아가 가축용 이어 태그의 인장력을 개선할 수 있다.
인레이(12) 및 인쇄회로기판(13)은 무선 통신을 위한 회로 구조를 형성한 것으로 이후 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
제2 구조물(20)은 가축의 신체를 사이에 두고 제1 구조물(10)과 고정 결합되는 요소이다. 제2 구조물은 제1 구조물의 방향으로 돌출된 기둥부(21)와 기둥부(21)의 일단에 형성되어 기둥부(21)와 멀어질수록 직경이 감소하는 원추 형상을 갖는 테이퍼부(22)를 포함할 수 있다. 가축의 신체에 가축 개체 인식용 이어 태그가 부착될 때 꼭지점이 형성된 원추 형상의 테이버부(22)에 의해 가축의 신체가 천공되고, 가축 개체 인식용 이어 태그가 부착된 상태에서는 기둥부(21)에 가축의 신체 일부가 통과한 상태로 유지될 수 있다. 상기 테이퍼부(22)는, 가축 신체의 천공을 용이하게 하기 위해, 원추 형상의 꼭지점 영역에 형성된 금속팁(221)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 분해사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시형태는 도 1 및 도 2에 도시된 실시형태와 유사하나, 제1 커버부(11)와 제2 커버부(12)의 구조에서 차이점을 갖는다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시형태에서, 제1 커버부(11)는 제2 구조물(20)의 테이퍼부(22)를 안착하기 위한 공간을 형성하는 돌출부를 갖지 않는다. 대신 제1 커버부(11)는 인레이(12) 및 인쇄회로기판(13)을 안착하기 위한 공간을 형성하기 위해 중앙부에 홀을 형성한다. 제1 커버부(11) 상에서 인레이(12)와 인쇄회로기판(13)의 중앙에 형성된 홀들이 정렬될 수 있도록, 제1 커버부(11)의 중앙부 홀의 주변에는 안착용 턱이 형성될 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 실시형태는 제2 커버부(14)에 테이퍼부(22)를 안착시키기 위한 공간(S)을 갖는 돌출부(141)가 형성될 수 있다. 즉, 제2 커버부(14)의 하면 중앙에는 테이퍼부(22)가 삽입되는 홀(H)이 형성될 수 있으며, 이 홀의 상부에는 돌출부(141)에 의해 형성되는 테이퍼부(22) 삽입 공간(S)이 마련된다. 특히, 제2 커버부(14)의 하면에 형성된 홀(H)의 직경은 돌출부(141)에 의해 형성되는 테이퍼부(22)의 공간(S)의 하부 직경보다 작게 형성되고, 인쇄회로기판(13)의 중앙에 형성된 홀의 직경이 돌출부(141)에 의해 형성되는 공간(S)의 직경보다 작게 형성됨으로써, 인쇄회로기판(13)의 중앙부 홀인 주위 영역이 돌출부(111)에 의해 형성된 공간보다 ‘P’ 만큼 더 홀(H)의 중앙부로 돌출되는 구조가 형성될 수 있다.
이러한 구조를 통해, 인쇄회로기판(13)의 중앙에 형성된 홀 주변 영역은, 테이퍼부(22)가 돌출부(111)가 형성하는 공간(S)에 삽입된 이 후 후퇴하여 탈락하는 것을 방지하기 위한 방지 부재로서 작용할 수 있다. 즉, 도 4에서, 인쇄회로기판(13)의 중앙부 홀인 주위 영역이 돌출부(111)에 의해 형성된 공간보다 ‘P’ 만큼 더 홀(H)의 중앙부로 돌출되므로 테이퍼부(22)가 삽입된 후 후퇴할 때 걸림턱의 역할을 할 수 있다.
따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 실시형태 역시 돌출부(111)의 테이퍼부(22) 안착 공간(S) 내에 별도의 탈락 방지 부재를 형성하지 않더라도 내부의 인쇄회로기판(13)을 통해 테이퍼부(22)의 탈락을 방지할 수 있으므로, 제조 공정 및 단가를 감소시킬 수 있으며, 가축용 이어 태그의 인장력을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 도 1 내지 도 4를 통해 설명된 제1 구조물(10) 및 제2 구조물(20)을 포함하는 가축 개체 인식용 이어 태그에 적합한 무선 통신 회로 구조를 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 통신 회로 구조는, 중앙부에 홀이 형성된 원형 구조의 인레이(12) 및 중앙부에 홀이 형성된 원형 구조의 인쇄회로기판(13)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인레이를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인레이를 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개치 인식용 이어 태그에 적용되는 무선 통신 회로구조의 인레이(12)는, 중앙부에 홀이 형성된 원형의 수지필름(121), 수지필름(121) 상면에 부착된 통신용 칩(122) 및 수지필름(121) 상면에 형성되며 통신용 칩(122)과 전기적으로 연결된 안테나 패턴(123)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 수지필름(121)은 인레이(12)의 기체가 되는 요소로서 통상 고분자 필름인 폴리이미드(polyimide: PI) 필름이 채용될 수 있다. 폴리이미드(polyimide: PI)는 1950년대말 듀폰(DuPont)사의 스루그(Sroog)에 의하여 발명된 이래 그 우수한 내열성과 기계적 특성 때문에 항공우주 분야 및 전자재료 분야에서 폭넓게 연구되어 왔고 실용화되어 있는 내열 플라스틱이다. 항공우주 분야에서는 NASA(미항공우주국)를 시작으로 하여 각처에서 구조체의 프리프레그 재료로서 가교기를 가진 열경화성 폴리이미드의 연구가 재료 메이커를 중심으로 전개되어 왔다. 전기 산업에 있어서의 폴리이미드의 용도는 주로 에나멜선용 피복재료로서 1960년대 후반에 듀폰(DuPont)사에 의해 액상 수지인 [Pyre ML]가 판매된 이래 급속히 퍼지기 시작했다. 또 필름 재료 및 성형 재료로서도 잇따라 [Kapton H] 필름 및 [Vespel] 수지가 상품화되었다.
통신용 칩(122)은 수지필름(121)의 상면에 부착 고정될 수 있으며 RFID 칩셋으로 구현될 수 있다.
안테나 패턴(123)은 수지필름(121)의 통신용 칩(122)이 부착된 면에 도전성 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 안테나 패턴(123)은 다양한 형상으로 구현될 수 있으나, 본 발명의 발명자들은 도 6에 도시된 것과 같이 안테나 패턴(123)이 통신용 칩(122)의 부착된 영역을 제외한 나머지 수지필름(121)의 상면 전체에 형성되는 경우 가장 우수한 통신 특성을 나타냄을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다. 이는 안테나 패턴이 갖는 면적이 넓을수록 이후에 설명하는 인쇄회로기판(13) 상의 도전 패턴에 의한 커플링 효과를 최대화 할 수 있어 지향성 및 인식 거리가 향상되는 효과를 더욱 양호하게 구현할 수 있기 때문이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인쇄회로기판을 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 제1 구조물에 포함된 인쇄회로기판을 도시한 평면도이다.
인쇄회로기판(13)은, 중앙에 홀을 갖는 원형으로 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(13)은 중앙에 홀을 갖는 원형으로 형성되며 기체의 역할을 하는 FR4층(131)과 FR4층(131)의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 형성된 도전층(132, 133)을 포함할 수 있다. 인레이(12)와 직접 대면하는 인쇄회로기판(13) 상부에 형성된 도전층(132)은 인레이(12)의 안테나 패턴(122)과 대응되는 형상으로 FR4층(131)의 상면에 형성될 수 있으며, 인쇄회로기판(13) 하부에 형성된 도전층(133)은 접지층의 역할을 수행할 수 있도록 FR4층(131) 하면의 전면에 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, FR4층(131)의 상면 및 하면에 모두 도전층(132, 133)이 형성되는 구조에, 상하면의 도전층(132, 133)은 FR4층(131) 내부에 형성된 도전성 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 것과 같은, 안테나 구조는, 인레이(12)에 형성된 안테나 패턴(122)과 인쇄회로기판(13)에 형성된 도전층(132, 133) 사이의 전기적 커플링 효과에 의해 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있으며, 인식거리가 줄어드는 현상을 해소할 수 있다. 특히, 가축개체 인식용 이어 태그에 적용되는 경우, 접지층의 역할을 하는 인쇄회로기판(13)의 하면에 형성된 도전층이 가축 개체의 신체측을 향하게 함으로써 가축 신체에 의해 무선통신에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 비교적 견고한 강도를 갖는 인쇄회로기판(13)에 의해 회로의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그에 적용된 안테나의 특성을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
특히, 도 9 내지 도 11은 이어 태그의 커버부를 형성하지 않은 상태에서 인레이(12)와 인쇄회로기판(13)만으로 구성된 구조에서 안테나의 S11과 2차원 방사 패턴과 3차원 플롯을 각각 도시한 것이다. 또한, 도 12 내지 도 14는 이어 태그의 커버부(폴리우레탄 재질) 내에 인레이(12)와 인쇄회로기판(13)를 안착시킨 상태에서 안테나의 S11과 2차원 방사 패턴과 3차원 플롯을 각각 도시한 것이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 공진 주파수 대역에서 약간의 차이가 있을 뿐이며, 커버부가 존재하지 않는 상태 및 커버부가 존재하는 상태 공히 안테나의 우수한 방사 특성이 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그의 인장력을 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 15에서 화살표로 표시된 것과 같이, 종래의 가축 개체 인식용 이어 태그에 비해 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그는 약 100N의 인장력 개선의 효과가 있음이 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그 및 무선통신 회로부의 구조는 가축 개체 인식용 이어 태그의 제조 공정 및 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 현저한 인장력 개선의 효과를 가져올 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가축 개체 인식용 이어 태그 및 무선통신 회로부의 구조는 안테나 지향성을 개선하고 인식 거리를 향상시킬 수 있으며, 회로 구조의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 제1 구조물 11: 제1 커버부
12: 인레이 121: 수지필름
122: 무선 통신용 칩 123: 안테나 패턴
13: 인쇄회로기판 131: FR4 층
132, 133: 도전층 14: 제2 커버부
20: 제2 구조물 21: 기둥부
22: 테이퍼부 221: 금속팁
12: 인레이 121: 수지필름
122: 무선 통신용 칩 123: 안테나 패턴
13: 인쇄회로기판 131: FR4 층
132, 133: 도전층 14: 제2 커버부
20: 제2 구조물 21: 기둥부
22: 테이퍼부 221: 금속팁
Claims (9)
- 중앙부에 테이퍼부의 안착을 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면과, 상기 상면과 하면 사이에 상기 삽입홀에 대응되는 영역에 홀이 형성된 인쇄회로기판을 갖는 무선통신 회로부를 포함하는 제1 구조물; 및
상기 제1 구조물의 하부에서 상부 방향으로 상기 돌출부가 갖는 공간에 삽입되는 상기 테이퍼부 및 상기 테이퍼부의 하부로 연장된 기둥부를 포함하는 제2 구조물을 포함하며,
상기 인쇄회로기판에 형성된 홀의 직경은 상기 돌출부가 갖는 공간의 직경보다 작게 형성되어, 상기 돌출부가 갖는 공간에 안착된 상기 테이퍼부가 하부로 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제1항에 있어서, 상기 제1 구조물은,
중앙부에 상기 테이퍼부를 안착하기 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면을 갖는 제1 커버부;
상기 돌출부가 삽입된 홀이 중앙부에 형성된 원형을 갖는 상기 인쇄회로기판;
상기 돌출부가 삽입된 홀이 중앙부에 형성된 원형을 가지며 무선 통신용 칩 및 안테나 패턴을 포함하는 인레이; 및
상기 인쇄회로기판 및 상기 인레이를 커버하도록 상기 제1 커버부와 접합되는 제2 커버부를 포함하며,
상기 인쇄회로기판 및 상기 인레이는 상기 제1 커버부 상면에 순차적으로 적층되며, 상기 돌출부의 외주면 하부에는 상기 인쇄회로기판의 두께에 대응되는 높이를 가지며, 상기 인쇄회로기판의 중앙부에 형성된 홀을 형성하는 영역이 삽입 고정되도록 중앙 방향으로 형성된 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제1항에 있어서, 상기 제1 구조물은,
상기 테이퍼부가 삽입되는 홀이 중앙부에 형성된 제1 커버부;
상기 제1 커버부 상면에 배치되며, 상기 테이퍼부가 삽입되는 홀이 중앙부에 형성된 인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판 상면에 배치되며, 상기 테이퍼부가 삽입되는 홀이 중앙부에 형성되고, 무선 통신용 칩 및 안테나 패턴을 포함하는 인레이; 및
상기 인레이 상에 배치되고, 중앙부에 상기 테이퍼부를 안착하기 위한 공간을 갖는 돌출부가 형성된 상면과 상기 돌출부 하부에 상기 테이퍼부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 하면을 가지며, 상기 인쇄회로기판 및 상기 인레이를 커버하도록 상기 제1 커버부와 접합되는 제2 커버부를 포함하며,
상기 인쇄회로기판에 형성된 홀 및 상기 제2 커버부의 하면에 형성된 홀의 직경은 상기 돌출부가 갖는 공간의 하부 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 인레이에 포함된 안테나 패턴에 대응되는 제1 도전층이 상기 인레이가 부착되는 면에 형성된 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제4항에 있어서, 상기 인레이는,
수지필름;
상기 수지필름의 상면에 부착된 무선 통신용 칩; 및
상기 무선 통신용 칩과 전기적으로 연결되도록 상기 수지필름의 상면에 형성된 상기 안테나 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제5항에 있어서, 상기 안테나 패턴은,
상기 수지필름의 상면 중 상기 무선 통신용 칩이 부착된 영역을 제외한 나머지 영역의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제5항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
FR4 층; 및
상기 FR4 층의 상면에 형성된 상기 제1 도전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제7항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
상기 FR4 층의 하면에 형성된 제2 도전층; 및
상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층을 전기적으로 연결하도록 상기 FR4층의 내부에 형성된 도전성 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그. - 제8항에 있어서, 상기 제2 도전층은,
상기 FR4 층의 하면의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 가축 개체 인식용 이어 태그용 무선통신 회로.
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