KR20190091985A - 루프형 안테나 및 이를 포함하는 rfid 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 RFID 카드를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 휘어짐이 용이한 플라스틱 재질로 비접속 통신을 수행하여 출입인증 등에 이용할 수 있는 루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 안테나와 전극 플레이트간 접속되는 접속배선을 일회 이상 벤딩되는 구조로 형성함으로써 접속영역을 증가시켜 통신효율을 개선하는 동시에 외력에 의한 파손에 강한 구조를 구현함으로써, 단선 불량을 최소화하는 효과가 있다.

Description

루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드{LOOP TYPE ANTENNA AND RFID CARD INCLUDING THE SAME}

본 발명은 RFID 카드에 관한 것으로, 특히 휘어짐이 용이한 플라스틱 재질로 비접속 통신을 수행하여 출입인증 등에 이용할 수 있는 루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency Identification, 전파식별) 시스템이란 바코드, 마그네틱 등의 통신수단을 구비하고, 리더기와 더불어 초단파나 장파를 이용하여 기록된 정보를 무선으로 인식하는 시스템을 가리키는 것이다.

이러한 RFID의 원리는 안테나를 통해 RFID 모듈에 포함된 태그(tag)에 저장된 정보를 수신하여 이를 리더기(Reader)가 인식하고 분석하고, 태그가 부착된 물품의 고유정보를 취득할 수 있도록 한 것으로서, 이는 전파를 이용함에 따라 날씨 등 환경의 영향을 받지 않으며, 인식 속도가 빨라 이동 중에도 인식이 가능할 뿐만 아니라, 태그 모듈과 리더기가 일정 수단 이격거리를 갖는 상태에서도 인식이 가능하며 제조과정에서 유일한 ID를 부여하여 위조가 거의 불가능하다는 장점이 있다.

특히, 태그 모듈은 현저히 작은 크기를 갖도록 제작할 수 있음에 따라, 현재에는 카드 형태로서 교통카드, 신용카드 및 신분증 카드 등에 탑재하여 결제를 수행하거나, 신원을 인증하는 등에 널리 활용되고 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 RFID 시스템이 적용된 RFID 카드의 구조를 나타낸 도면으로서, 도 1a를 참조하면, RFID 카드는 별도로 구비되는 리더기(Reader)를 통해 그에 기록된 정보를 획득하고 연계된 서비스를 제공하기 위한 것으로서, 플라스틱 기판(10) 상에 형성되는 안테나(Antenna; 15) 및 안테나(15)의 접속배선에 전기적으로 연결되는 태그 모듈(Tag moudule; 20)로 구성되어 있다.

안테나(15)는 태그 모듈(20)과 리더 사이에서 중개역할을 담당하는데, 플라스틱 기판(10)의 외곽을 따라 폐루프를 그리는 형태로 형성될 수 있고, 전자기 유도 방식으로 태그 모듈(20)에 전력과 신호를 보내 활성화시키고, 태그 모듈(20)로부터 신호를 리더기로 송출하는 역할을 담당하게 된다.

이러한 구조의 RFID 카드에서, 태그 모듈(20)은 하부로 안테나(15)의 양 끝으로 정의되는 두 접속배선과 전기적으로 연결되는데, 플라스틱 기판(10)의 특성상 외력이 지속적으로 가해지는 경우, 그 둘 사이에 전기적 연결이 단선되는 문제가 발생 할 수 있다.

도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ' 부분을 단면도로 나타낸 도면으로서, 도 1b를 참조하면, 플라스틱 기판(10)상에는 패터닝 등의 공정으로 안테나(15)가 형성되고, 안테나(15)의 두 접속배선의 상부로 절연체(25)에 의해 매몰된 RFID 칩이 탑재되는 전극 플레이트(21)가 부착된다.

전극 플레이트(21)의 양 단은 각각 별도의 전극으로 안테나(15)의 두 접속배선에 소정의 점착제에 의해 부착됨에 따라 서로 전기적으로 연결되어 전력을 공급하고 신호를 송수신하게 되는데, 플라스틱 기판(10)에 주기적으로 외력이 가해지는 경우, 전극 플레이트(20)와 안테나(15)의 접촉부 사이에 들뜸(ck)이 발생하거나, 안테나(15)가 끊어지는 불량이 발생하게 된다.

특히, RFID 카드는 사용자가 직접 소지하여 리더기에 태깅하는 등의 외력이 가해지는 상황에 종종 노출됨에 따라, 전술한 불량이 발생할 가능성이 상당하며 러한 구조는 RFID 카드의 내구성 및 장치 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다.

공개특허공보 제10-2011-0074996호(공개일자: 2011.07.05.)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 신용카드, 출입 신분증 등에 널리 이용되는 RFID 카드에 인가되는 외력에 의해 발생하는 안테나와 전극 플레이트간 단선 불량을 개선하는 데 과제가 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 카드는, 플라스틱 기판과, 상기 플라스틱 기판의 외곽을 따라 형성되고, 양 끝이 일 회 이상 벤딩되는 제1 및 제2 접속배선을 포함하는 루프형 안테나와, 상기 제1 및 제2 접속배선의 상부로 부착되고, 상기 제1 및 제2 접속배선과 전기적으로 연결되는 RFID 칩을 포함하는 태그 모듈을 포함할 수 있다.

상기 루프형 안테나는, 상기 플라스틱 기판의 하나의 모서리 영역에서 내측방향으로 벤딩될 수 있다.

상기 태그 모듈은, 상기 제1 및 제2 접속배선에 각각 대응하는 제1 및 제2 전극을 포함하고, 일 면에 상기 RFID 칩에 탑재되는 전극 플레이트를 포함하고, 상기 RFID 칩이 몰딩되고, 상기 플라스틱 기판 상에 부착되어 상기 전극 플레이트를 고정하는 절연체를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 접속배선상에 도포되고, 상기 제1 및 제2 전극이 부착됨에 따라, 상기 제1 및 제2 접속배선과 제1 및 제2 전극을 각각 전기적으로 연결하는 점도성 점착제 또는 점도성 접착필름을 더 포함할 수 있다.

또한, 전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 루프형 안테나는, 기재상에 형성되고, 양끝이 회로 장치의 두 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 및 제2 접속배선을 포함하고, 상기 제1 및 제2 접속배선은 일 회 이상 벤딩될 수 있다.

상기 루프형 안테나는, 상기 기재의 외곽을 따라 형성되고, 상기 기재의 하나의 모서리 영역에서 내측방향으로 벤딩될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 안테나와 전극 플레이트간 접속되는 접속배선을 일회 이상 벤딩되는 구조로 형성함으로써 접속영역을 증가시켜 통신효율을 개선하는 동시에 외력에 의한 파손에 강한 구조를 구현함으로써, 단선 불량을 최소화하는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 RFID 시스템이 적용된 RFID 카드의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드의 전극 플레이트의 부착 전후를 사시도 및 평면도로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2b의 A 영역을 확대 표시한 도면이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ' 부분을 단면도로 나타낸 도면이다.

설명에 앞서, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 그리고, "포함하는", "구비하는" 및 "갖는" 등의 용어와, 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(Transition word)로서 "포함하는(Comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용된다.

또한, 본 명세서의 전반에 걸쳐 기재된 "...부(unit)", "...모듈(module)" 및 "...장치(device)" 등의 용어는 하나 또는 둘 이상의 기능이 조합된 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현될 수 있거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부", "모듈" 및 "장치" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드를 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드의 전극 플레이트의 부착 전후를 사시도 및 평면도로 나타낸 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 루프형 안테나 및 이를 포함하는 RFID 카드는 플라스틱 기판(100), 플라스틱 기판의 외곽을 따라 형성되고, 양 끝이 일 회 이상 벤딩되는 제1 및 제2 접속배선(160)을 포함하는 루프형 안테나(150) 및 상기 제1 및 제2 접속배선(160)의 상부로 부착되고, 제1 및 제2 접속배선(160)과 전기적으로 연결되는 RFID 칩을 포함하는 태그 모듈(200)을 포함할 수 있다.

플라스틱 기판(100)은 사각의 투명 또는 불투명 플라스틱 재질의 기판으로서, 일면으로 안테나(150)가 형성되고, 태그 모듈(200)이 부착되는 기재(器財)의 역할을 하게 된다.

이러한 플라스틱 기판(100)은 가로, 세로 및 두께가 각각 85.6±0.3 mm, 54.0±0.2 mm 및 0.84±0.5 mm로 형성될 수 있으나, RFID 카드의 용도에 따라 그 설계 사이즈는 가변될 수 있다.

안테나(150)는 플라스틱 기판(100)상에 그의 외곽을 따라 루프(Loop)를 그리는 형태로 형성될 수 있고, 양 끝단이 플라스틱 기판(100)의 일 모서리에서 루프의 내부 방향으로 휘어짐에 따라 확보되는 영역(A)으로 연장되어 두 접속배선(160)을 이룰 수 있다.

특히, 전술한 두 접속배선(160)이 배치되는 공간 상에는 그와 접속하는 태그 모듈(200)이 본딩(bonding)될 수 있고, 소정의 전도성 점착제 또는 전도성 접착필름 등을 통해 전극 플레이트(210)는 접속배선(160)상에 부착될 수 있다.

도면에서는 안테나 중, 하나가 안테나의 일 영역을 가로질러 플라스틱 기판의 모서리 영역을 향하여 접속배선(160)으로 연장되는 형태로 도시되어 있으나, 이는 안테나간 단락되는 것이 아닌, 서로 절연되거나, 혹은 복층구조로 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 안테나(150)는 양 끝이 연장된 두 접속배선(160)이 각각 하나의 직선 형태가 아닌, 적어도 일회 이상 벤딩(bending)되어 지그재그(zig-zag) 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 벤딩 구조는 한정된 공간에서 두 접속배선(160)과 전극 플레이트(210) 간의 접속면적을 최대화하는 동시에, 다 접점 구조를 이룸에 따라, 외력에 의해 일부분이 절단되어 배선이 단선되는 불량이 발생한다 하더라도 접속배선(160)과 전극 플레이트(210)간의 전기적 연결상태를 유지하게 된다.

이러한 안테나(150)는 전자기장에서 전자기 유도 원리에 따라 전자기파 형태의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 수동 소자로서, 출입 카드, 모바일 단말 및 무선 인식 태그에 있어 요구되는 경박단소의 특성을 가지며, 효과적으로 신호를 송수신할 수 있도록 루프형 안테나(Loop Type Antenna), 바람직하게는 루프형 안테나의 다양한 유형 중, 플렉서블(flexible) 플라스틱 회로기판(circuit board)에 적합한 형태의 루프형 안테나가 사용될 수 있다.

일 예로서, 회로기판 적용 루프형 안테나는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 레진(PET, polyethylene Terephthalate resin)의 박막 필름인 기판 상에 금속 피막을 형성하고 에칭하는 공정 또는 프린트 기법 등을 통해 제조될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 안테나(150)는 플라스틱 기판(100)의 한정된 공간에 보다 긴 회로를 형성할 수 있도록, 루프(Loop) 형태로 형성될 수 있다.

또한, 도면에 예시된 바와 같이, 안테나(150)는 플라스틱 기판(100)의 외곽을 따라 나란히 배열될 수 있고, 플라스틱 기판(100)의 네 모서리 중, 어느 하나에서 내부방향으로 벤딩되어, 전체적으로 사각형을 이루는 루프 중 어느 하나의 모서리가 함몰된 형태로 형성될 수 있다.

또한, 그 함몰된 영역상에 접속배선(160)이 형성되고, 그 상부로 태그 모듈(200)이 부착됨에 따라, RFID 카드의 외곽을 둘러싸는 형태로 안테나(150)가 형성됨과 아울러, 태그 모듈(200)은 안테나(150)과 이루는 폐루프의 외측에 배치되나, 실질적으로는 폐루프의 내측에 위치하는 것과 같은 효과를 기대할 수 있다. 이러한 구조는 특히 RFID 카드의 외곽 또는 모서리에 인가되는 외력에 의한 영향을 최소화하는 효과가 있다.

태그 모듈(200)은 일자형의 전극 플레이트(210) 및 전극 플레이트(210)의 일면으로 RFID 칩이 몰딩(molding)되는 절연체(250)를 포함할 수 있다. 이러한 태그 모듈(200)은 회로 패턴이 형성되고, RFID 칩이 중앙에 본딩되는 전극 플레이트(210) 상에 절연체(250)를 도포하는 공정에 의해 제조될 수 있다.

그리고, 태그 모듈(200)은 절연체(250)가 플라스틱 기판(100)에 형성된 두 접속배선(160) 사이에 배치되도록 부착됨에 따라, 전극 플레이트(210)의 양측 전극이 서로 절연된 형태로 각각 두 접속배선(160)에 접촉할 수 있다.

이러한 태그 모듈(200)은 리더기에 근접됨에 따라 탑재된 RFID 칩과 리더기간 무선 전파를 교환 할 수 있다. 이러한 태그 모듈(200)은 자체적으로 전원을 공급하는 능동형 및 안테나에 의해 유도된 전원을 이용하는 수동형으로 구분할 수 있고, 능동형의 경우 플라스틱 기판(100)의 일측에 전원공급수단을 탑재해야 하는 단점이 있으며, 수동형 방식이 보다 전원의 관리가 필요 없고, 박막화가 유리하며 제조단가가 상대적으로 저렴하다는 점에서 능동형 보다 유용하다.

또한, 태그 모듈(200)에 탑재되는 RFID 칩은 이이피롬(EEPRom)과 같이 정보의 저장 또는 소거가 가능한 메모리를 포함할 수 있다. 이에 따라, 리더기에 태그 모듈(200)이 인접하면, 태그 모듈(200)은 메모리에 기록된 신호를 안테나(150)를 통해 리더기에 전송하게 된다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 RFID 카드는 사용시 일정수준 이상의 외력이 인가되어 안테나의 접속배선 및 전극 플레이트의 접촉상태에 일부 변형이 발생되어도 그 전기적 연결상태는 유지할 수 있음에 따라 단선 불량을 최소화할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID 카드에 포함되는 루프형 안테나의 구조를 상세히 설명한다.

도 3은 도 2b의 A 영역을 확대 표시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 RFID 카드에 포함되는 루프형 안테나는 양 끝이 연장되어 두 접속배선(160)을 이루며, 그 접속배선(160)의 상부로 전극 플레이트(210)가 부착될 수 있다.

상세하게는, 안테나의 제1 접속배선(161) 및 제2 접속배선(162)은 일정거리 이격되어 서로 대향하도록 배치될 수 있고, 플라스틱 기판의 일 모서리 영역내 확보된 공간상에 나란히 배치될 수 있다.

이러한 두 접속배선(160)은 플라스틱 기판상에 에칭법 또는 프린트법 등의 공정을 통해 형성될 수 있고, 이에 따라 플라스틱 기판 표면에 일정 높이로 돌출된 형태로 형성될 수 있다.

전극 플레이트(210)는 양 단이 서로 다른 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)으로 구분되도록 패터닝되고, 하부면으로 RFID 칩이 몰딩된 절연체(250)가 형성되어 제1 접속배선(161) 및 제2 접속배선(162) 사이에 배치될 수 있다.

또한, 제1 접속배선(161) 및 제2 접속배선(162)상에 소정의 점착제(260)가 도포되고, 그 상부에 각각 대응하도록 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)이 가압됨에 따라 전극 플레이트(210)가 부착, 고정되게 된다. 여기서, 점착제(260)는 접속배선(160)과 전극 플레이트(210)를 서로 단락할 수 있다.

이러한 구조에서, 해당 A 영역으로 외력이 인가되어 플라스틱 기판이 휨 또는 틀어짐이 발생하여 제1 접속배선(161)의 일부에 단선(ck1)이 발생한다고 가정한다 하더라도, 제1 접속배선(161)과 제1 전극(211)간의 전기적 연결상태는 그대로 유지되게 된다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ' 부분을 단면도로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 RFID 카드에 포함되는 루프 안테나의 접속배선(160)은 플라스틱 기판(100)상에 일정 높이로 돌출된 형태로 형성될 수 있고, 전극 플레이트(210)의 양 끝을 이루는 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)은 하부로 루프형 안테나의 제1 접속배선(161) 및 제2 접속배선(162)과 각각 접속될 수 있으며, 두 접속배선(160)의 사이로 RFID 칩이 몰딩된 절연체(250)가 배치될 수 있다.

특히, 제1 접속배선(161) 및 제2 접속배선(162)은 적어도 일회 이상 벤딩되어 세로방향으로 지그재그 형상을 가짐에 따라, 플라스틱 기판(100)의 단면으로 보았을 때, 두 접속배선(160)은 각각 일정한 간격으로 복수개가 나란히 배치될 수 있다.

따라서, 접속배선이 하나인 경우와 비교하여 보면, 배선 및 전극간 접점이 적어도 3접점 이상이 되어 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)의 하부와 닿는 면적이 상대적으로 증가함에 따라 부하가 낮아지게 됨으로써, 안테나를 통해 송수신되는 신호가 높은 통신효율로 전극 플레이트(210)에 전달되게 된다.

또한, 제1 접속배선(161) 및 제2 접속배선(162)들 사이에는 고정 및 결합을 위한 점착제(260)가 인입될 수 있고, 그 상부에 각각 대응하도록 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)이 가압됨에 따라 전극 플레이트(210)가 부착, 고정되게 된다. 여기서, 점착제(260)는 접속배선(160)과 전극 플레이트(210)를 서로 단락할 수 있다.

이러한 구조에서, 해당 A 영역으로 외력이 인가되어 플라스틱 기판이 휨 또는 틀어짐이 발생하여 제1 전극(211)의 하부에 들뜸(ck2)이 발생하여 제1 접속배선(161)과 접촉이 떨어졌다고 가정한다 하더라도, 제1 접속배선(161)과 제1 전극(211)간의 전기적 연결상태는 그대로 유지되게 된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 플라스틱 기판 160 : 접속배선
161 : 제1 접속배선 162 : 제2 접속배선
200 : 태그 모듈 210 : 전극 플레이트
211 : 제1 전극 212 : 제2 전극
250 : 절연체 260 : 점착제

Claims (7)

1. 플라스틱 기판;
   상기 플라스틱 기판의 외곽을 따라 형성되고, 양 끝이 일 회 이상 벤딩되는 제1 및 제2 접속배선을 포함하는 루프형 안테나; 및
   상기 제1 및 제2 접속배선의 상부로 부착되고, 상기 제1 및 제2 접속배선과 전기적으로 연결되는 RFID 칩을 포함하는 태그 모듈
   을 포함하는 RFID 카드.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 루프형 안테나는,
   상기 플라스틱 기판의 하나의 모서리 영역에서 내측방향으로 벤딩되는 RFID 카드.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 태그 모듈은,
   상기 제1 및 제2 접속배선에 각각 대응하는 제1 및 제2 전극을 포함하고, 일 면에 상기 RFID 칩에 탑재되는 전극 플레이트를 포함하고,
   상기 RFID 칩이 몰딩되고, 상기 플라스틱 기판 상에 부착되어 상기 전극 플레이트를 고정하는 절연체
   를 포함하는 RFID 카드.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 접속배선상에 도포되고, 상기 제1 및 제2 전극이 부착됨에 따라, 상기 제1 및 제2 접속배선과 제1 및 제2 전극을 각각 전기적으로 연결하는 점착제
   를 더 포함하는 RFID 카드.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 점착제는,
   전도성 점착제 및 전도성 접착필름 중, 선택되는 어느 하나인 RFID 카드.
6. 기재상에 형성되고, 양끝이 회로 장치의 두 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 및 제2 접속배선을 포함하고,
   상기 제1 및 제2 접속배선은 일 회 이상 벤딩되는 루프형 안테나.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 기재의 외곽을 따라 형성되고, 상기 기재의 하나의 모서리 영역에서 내측방향으로 벤딩되는 루프형 안테나.
   

Images