KR20210028044A - 무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법 - Google Patents

무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판, 상기 기판 상에 제공되며, 신호를 송수신하는 안테나부, 상기 기판 상에서 상기 안테나부와 이격되는 집적 회로부, 상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결되는 인터럽터 및 지연 회로부를 포함하되, 상기 인터럽터는 가변부 및 상기 가변부와 대향되는 고정부를 포함하고, 상기 지연 회로부는 캐패시터 및 저항기를 포함하는 무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법을 제공한다.

Description

무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법{Radio frequency identification tag and method of manufacturing thereof}
본 발명은 무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플렉서블 소자를 포함하는 무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification, RFID)은 RFID 리더 및 RFID 태그(tag) 사이에서 무선 주파수를 사용하여 정보를 교환하는 비접촉식 인식 시스템이다. RFID 리더는 RFID 태그를 향해 신호를 송신한다. RFID 태그는 RFID 리더로부터 송신된 신호를 수신한다. RFID 태그는 수신된 신호를 변조하여 RFID 리더에 재전송한다. RFID 리더는 RFID 태그로부터 수신된 변조 신호에 따라 후속 동작을 수행한다.
RFID는 능동형 RFID 방식과 수동형 RFID 방식으로 구분된다. 능동형 RFID 방식에 따르면, RFID 태그는 전원을 구비한다. RFID 태그는 내장된 전원을 사용하여 동작한다. 수동형 RFID 방식에 따르면, RFID 태그는 별도의 전원을 구비하지 않는다. RFID 리더는 RFID 태그에 비접촉식으로 에너지를 공급한다. RFID 태그는 RFID 리더로부터 공급되는 에너지를 사용하여 동작한다.
수동형 RFID 방식은 상호 유도 방식과 전자기파 방식을 포함한다. 상호 유도 방식은 저주파 RFID에서 주로 사용되는 기술이다. 상호 유도 방식에 따르면, RFID 리더는 RFID 태그에 자기장의 형태로 에너지를 전송한다. 전자기파 방식에 따르면, RFID 리더는 RFID 태그에 전자기파의 형태로 에너지를 전송한다.
본 발명은 낮은 복잡도를 갖는 일회용 무선 주파수 식별 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 인쇄 공정을 통해 보다 용이하게 무선 주파수 식별 태그를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그는 기판, 상기 기판 상에 제공되며, 신호를 송수신하는 안테나부, 상기 기판 상에서 상기 안테나부와 이격되는 집적 회로부, 상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결되는 인터럽터 및 지연 회로부를 포함하되, 상기 인터럽터는 가변부 및 상기 가변부와 대향되는 고정부를 포함하고, 상기 지연 회로부는 캐패시터 및 저항기를 포함할 수 있다.
상기 인터럽터는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리스티렌(polystyrene), 은 나노 와이어(Ag nanowire), 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT) 및 금속 나노입자 중 적어도 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 안테나부와 연결되는 제1 도전 라인, 상기 제1 도전 라인, 상기 지연 회로부와 연결되는 제2 도전 라인, 상기 지연 회로부의 상기 캐패시터 및 상기 저항기 사이에 연결되는 제3 도전 라인, 상기 지연 회로부와 연결되며, 상기 제2 도전 라인과 이격되는 제4 도전 라인, 및 상기 제4 도전 라인 및 상기 집적 회로부와 연결되는 제5 도전 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 인터럽터는 가열에 의해 형상이 변형되도록 구성되고, 상기 인터럽터의 상기 고정부는 상기 제2 도전 라인 또는 상기 제4 도전 라인과 연결될 수 있다.
상기 기판은 상기 인터럽터와 수직적으로 중첩되는 위치에 제공되는 리세스 영역을 포함할 수 있다.
상기 기판의 상면 전체를 덮는 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 지연 회로부는 상기 캐패시터 또는 상기 저항기와 연결된 배리스터를 더 포함하되, 상기 배리스터는 적어도 두 개의 전극들 및 상기 전극들 사이의 액티브층을 포함할 수 있다.
상기 지연 회로부의 캐패시터는 상기 기판 상에 차례로 적층된 하부 전극, 유전층 및 상부 전극을 포함하되, 상기 유전층은 세라믹, 에폭시 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 집적 회로부는 상태 감지부 및 반도체 칩을 포함하고, 상기 상태 감지부는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
상기 상태 감지부는 캐패시터형 센서를 포함하고, 상기 집적 회로부는 상기 상태 감지부와 병렬 연결되는 참조 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그는 기판, 상기 기판 상에 제공되며, 신호를 송수신하는 안테나부, 상기 기판 상에서 상기 안테나부와 이격되는 집적 회로부, 상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결되는 인터럽터 및 지연 회로부를 포함하되, 상기 인터럽터는 가변부 및 상기 가변부와 대향되는 고정부를 포함하고, 상기 지연 회로부는 적어도 두 개의 전극들 및 상기 전극들 사이의 액티브층을 포함할 수 있다.
상기 지연 회로부는 세 개 이상의 전극들을 포함하되, 상기 전극들은 서로 이격되고, 상기 액티브층은 복수로 제공되고, 상기 액티브층들의 상면은 상기 전극들의 상면보다 레벨이 낮을 수 있다.
상기 전극들 각각의 폭은 100 내지 500μm이고, 상기 전극들 각각이 서로 이격되는 거리는 30 내지 100μm이고, 상기 액티브층들의 두께는 20 내지 40μm일 수 있다.
상기 액티브층은 실리콘 카바이드(SiC), 산화 아연(ZnO), 은 나노입자(Ag nanoparticle), 니켈 나노입자(Ni nanoparticle) 및 니켈(Ni)-리튬(Li) 산화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법은 기판 상에 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층 상에 안테나부, 집적 회로부, 인터럽터 및 지연 회로부를 인쇄하는 단계, 및 상기 안테나부, 상기 집적 회로부, 상기 인터럽터 및 상기 지연 회로부를 서로 연결하는 배선들을 인쇄하는 단계를 포함하되, 상기 지연 회로부는 캐패시터 및 저항기를 포함하고, 상기 인터럽터 및 상기 지연 회로부는 상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결될 수 있다.
상기 절연층의 일부를 패터닝하여 리세스 영역을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 인터럽터는 상기 리세스 영역 상에 제공될 수 있다.
상기 절연층 상에 안테나부, 집적 회로부, 인터럽터 및 지연 회로부를 인쇄하는 단계 및 상기 안테나부, 상기 집적 회로부, 상기 인터럽터 및 상기 지연 회로부를 서로 연결하는 배선들을 인쇄하는 단계는 스크린 프린팅 공정에 의해 수행될 수 있다.
상기 인터럽터는 도전성 형상 기억 폴리머를 포함하되, 상기 인터럽터는 고온에서의 가공에 의해 제1 형상을 부여하는 단계, 저온에서 제2 형상으로 변형하는 단계, 및 다시 고온으로 가열하여 제1 형상을 회복하는 단계를 통해 형성될 수 있다.
상기 인터럽터는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리스티렌(polystyrene), 은 나노 와이어(Ag nanowire), 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT) 및 금속 나노입자 중 적어도 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 지연 회로부는 상기 캐패시터 또는 상기 저항기와 연결된 배리스터를 더 포함하되, 상기 배리스터는 적어도 두 개의 전극들 및 상기 전극들 사이의 액티브층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그는 사용 용도가 끝난 경우 플렉서블 소자를 통해 별도의 전기적인 조작이나 에너지 소자의 도움 없이 동작이 정지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그는 인쇄 공정을 통해 저가격으로 용이하게 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 소자를 설명하기 위한 단면도로, 도 1을 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6a 및 도 7a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 6b 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 소자를 설명하기 위한 단면도들로, 도 6a 및 도 7a를 Ⅱ-Ⅱ'선으로 자른 단면들에 각각 대응된다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그는 기판(100), 절연층(110), 안테나부(300), 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600)를 포함할 수 있다.
기판(100) 및 절연층(110)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 평판 형태일 수 있다. 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)에 수직한 방향일 수 있다. 일 예로, 기판(100) 및 절연층(110) 각각은 제1 방향(D1)으로의 연장되는 길이가 제2 방향(D2)으로 연장되는 길이보다 작을 수 있다. 기판(100)은, 예를 들어, 플라스틱, 유리, 종이 등을 포함할 수 있다. 기판(100)은, 일 예로, 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 절연층(110)은 기판(100)의 상면 전체를 덮을 수 있다. 절연층(110)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 다만, 도시된 바와 달리 기판(100)의 절연 특성이 우수한 경우 절연층(110)은 생략될 수 있고, 안테나부(300), 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600)는 기판(100)의 상면에 제공될 수 있다.
절연층(110)의 상면에 안테나부(300), 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600)가 제공될 수 있다. 안테나부(300), 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600) 각각은 평판 또는 라인 형태일 수 있다.
안테나부(300)는 두 개의 제1 부분들(310) 및 제1 부분들(310)을 연결하는 제2 부분(320)을 포함할 수 있다. 제1 부분들(310)은 제2 부분(320)을 사이에 두고 대칭적으로 제공될 수 있다. 제2 부분(320)은 제1 부분들(310) 사이에서 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 형태일 수 있다. 제1 부분들(310)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 제2 부분(320)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 클 수 있다. 제1 부분들(310)의 제2 방향(D2)으로의 폭은 제2 부분(320)의 제2 방향(D2)으로의 폭보다 클 수 있다.
도 2를 참조하면, 안테나부(300)는 리더기(200)의 송신 안테나(210) 또는 수신 안테나(220)와 신호를 주고 받을 수 있다. 안테나부(300)는 리더기(200)의 송신 안테나(210)로부터 송출된 RF 신호를 무선 주파수 식별 태그 내부의 소자들로 전달할 수 있다. 또한, 안테나부(300)는 무선 주파수 식별 태그 내부의 소자들의 정보를 RF 신호 형태로 리더기(200)의 수신 안테나(220)로 전달할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그는 신원 확인(identification) 등의 보안 및 인증 용도로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 무선 주파수 식별 태그 내부에서 측정한 온도, 습도 등의 정보를 외부에 전달할 수 있다.
지연 회로부(400)는 캐패시터(410) 및 저항기(420)를 포함할 수 있다. 캐패시터(410)는 제1 도전 라인(L1) 및 제2 도전 라인(L2)을 통해 안테나부(300)의 제2 부분(320)과 연결될 수 있다. 캐패시터(410)는 제2 도전 라인(L2)을 통해 인터럽터(500)와 연결될 수 있다. 캐패시터(410)는 제3 도전 라인(L3)을 통해 저항기(420)와 연결될 수 있다. 저항기(420)는 제4 도전 라인(L4)을 통해 인터럽터(500)와 연결될 수 있다. 또한, 저항기(420)는 제4 도전 라인(L4) 및 제5 도전 라인(L5)을 통해 집적 회로부(600)와 연결될 수 있다. 지연 회로부(400) 및 인터럽터(500)는 제2 도전 라인(L2) 및 제4 도전 라인(L4)을 통해 서로 병렬 연결될 수 있다. 제1 도전 라인(L1), 제3 도전 라인(L3) 및 제5 도전 라인(L5)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있고, 제2 도전 라인(L2) 및 제4 도전 라인(L4)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 내지 제5 도전 라인들(L1-L5)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제5 도전 라인들(L1-L5)은 은(Ag)을 포함할 수 있다.
지연 회로부(400)의 캐패시터(410)는 절연층(110)의 상면 상에 차례로 형성된 하부 전극(BE), 유전층(DL) 및 상부 전극(TE)을 포함할 수 있다. 캐패시터(410)의 구조에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 후술한다. 지연 회로부(400)의 저항기(420)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 부분들 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 부분들을 포함할 수 있다. 저항기(420)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 부분들 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 부분들을 통해 저항을 극대화할 수 있다. 일 예로, 저항기(420)의 각 부분들의 제3 방향(D3)으로의 두께는 제3 도전 라인(L3)의 제3 방향(D3)으로의 두께 및 제 4 도전 라인(L4)의 제3 방향(D3)으로의 두께보다 작을 수 있다.
지연 회로부(400)는 안테나부(300)로 인가된 RF 신호를 변조할 수 있다. 구체적으로, 지연 회로부(400)는 임피던스 변화를 통해 RF 신호를 변조할 수 있다. 또한, 지연 회로부(400)는 인터럽터(500)가 전기적으로 단락됨에 따른 전압 상승률(dV/dt)을 제어할 수 있다. 즉, 지연 회로부(400)는 인터럽터(500)의 동작 시 발생할 수 있는 이상 전압을 차단하고, 내부 회로를 보호할 수 있다.
인터럽터(500)는 일 측의 가변부(501) 및 가변부(501)와 대향되는 고정부(503)를 포함할 수 있다. 가변부(501)는 제2 도전 라인(L2)을 통해 캐패시터(410)와 연결될 수 있고, 고정부(503)는 제4 도전 라인(L4)을 통해 저항기(420)와 연결될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 도시된 바와 달리 가변부(501)는 제4 도전 라인(L4)을 통해 캐패시터(410)와 연결될 수 있고, 고정부(503)는 제2 도전 라인(L2)을 통해 저항기(420)와 연결될 수 있다. 인터럽터(500)는, 예를 들어, 신축성 있는 전도성 물질, 무기물 금속 전극 소재 또는 형상 기억 폴리머(shape memory polymer, SMP)를 포함할 수 있다.
인터럽터(500)가 신축성 있는 전도성 물질을 포함하는 경우, 무선 주파수 식별 태그 전체가 장착된 대상의 길이가 늘어나면서 인터럽터(500)의 길이가 함께 늘어나고, 임계치를 넘어선 이후에는 자동적으로 단락이 일어날 수 있다. 무선 주파수 식별 태그가 장착되는 대상은 길이 생장하는 식물의 생장 부위(예를 들어, 잎이나 줄기)일 수 있다. 신축성 있는 전도성 물질은, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 등의 폴리머와 은 나노 와이어(Ag nanowire), 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT), 금속 나노입자 등의 전도성 나노소재를 혼합한 물질을 포함할 수 있다.
인터럽터(500)가 무기물 금속 전극 소재를 포함하는 경우, 기판(100) 및 절연층(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 이때, 인터럽터(500)는, 일 예로, 아코디언과 같은 웨이비(wavy) 구조를 가질 수 있다. 기판(100) 및 절연층(110)의 변형이 임계치에 도달하면 인터럽터(500)가 끊어질 수 있고, 이에 따라 무선 주파수 식별 태그의 동작을 정지시킬 수 있다.
인터럽터(500)가 형상 기억 폴리머를 포함하는 경우, 인터럽터(500)는 고온에서의 가공에 의해 영구적 형상을 부여하는 단계, 저온에서 원하는 임의의 형상으로 변형하는 단계 및 다시 고온으로 가열하여 원래의 영구적 형상을 회복하는 단계를 거쳐 형성될 수 있다. 형상 기억 폴리머는 일방향 형상 기억 효과 또는 가역적 쌍방향 형상 기억 효과를 가질 수 있다. 형상 기억 폴리머는, 일 예로, 폴리스티렌(polystyrene)을 포함할 수 있다. 형상 기억 폴리머는 형상 기억 합금에 비해 낮은 밀도 및 큰 인장력을 갖고, 저가격으로 쉽게 제조 가능할 수 있다. 또한, 형상 기억 폴리머는 형상 기억 합금, 형상 기억 세라믹 또는 유리 등 보다 큰 인장 강도를 가질 수 있다. 일 예로, 무선 주파수 식별 태그가 온실에서 농축산물의 생장, 생육 단계를 관리하기 위해 사용되는 경우, 사용 기간이 끝나면 무선 주파수 식별 태그의 동작을 멈출 필요가 있다. 인터럽터(500)가 형상 기억 폴리머를 포함하는 경우, 복수의 무선 주파수 식별 태그들의 동작을 하나씩 정지시키지 않고, 온실 내부의 온도를 상승시켜 일괄적으로 동작을 정지시킬 수 있다. 인터럽터(500)가 형상 기억 폴리머를 포함하는 경우, 인터럽터(500)의 가변부(501) 및 고정부(503)의 구체적인 동작에 대하여 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
집적 회로부(600)는 제5 도전 라인(L5)을 통해 제4 도전 라인(L4)과 연결될 수 있고, 제4 도전 라인(L4)을 통해 지연 회로부(400) 및 인터럽터(500)와 연결될 수 있다. 도 2를 참조하면, 집적 회로부(600)는 내부에 상태 감지부(610), 상태 감지부(610)와 병렬 연결되는 참조 캐패시터(630, reference capacitor) 및 상태 감지부(610) 및 참조 캐패시터(630)와 연결되는 반도체 칩(650)을 포함할 수 있다. 상태 감지부(610)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 상태 감지부(610)는, 일 예로, 캐패시터형 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상태 감지부(610)는 온도 센서 및/또는 습도 센서를 포함할 수 있다. 참조 캐패시터(630)는 상태 감지부(610)의 캐패시턴스 변화를 보정할 수 있다. 반도체 칩(650)은 일 측에서 접지될 수 있다.
집적 회로부(600)의 상태 감지부(610)가 감지한 정보가 지연 회로부(400) 및 인터럽터(500)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 특정한 조건에서 인터럽터(500)는 일시적 휴지 상태 또는 영구적 정지 상태로 변형될 수 있다. 다만, 특정한 조건이 만족되지 않는 경우, 인터럽터(500)는 일반적인 도전 라인과 실질적으로 동일할 수 있다. 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그는 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600)를 통해, 사용 용도가 끝난 경우 별도의 전기적인 조작이나 에너지 소자의 도움 없이 동작을 정지시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 소자를 설명하기 위한 단면도로, 도 1을 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 캐패시터(410)는 절연층(110)의 상면 상에 차례로 형성된 하부 전극(BE), 유전층(DL) 및 상부 전극(TE)을 포함할 수 있다. 하부 전극(BE)은 평판 형태일 수 있다. 하부 전극(BE)의 하면은 절연층(110)의 상면과 접촉할 수 있다. 유전층(DL)은 하부 전극(BE)의 상면의 일부를 덮을 수 있다. 즉, 하부 전극(BE)의 상면의 일부는 유전층(DL)과 제3 방향(D3)으로 중첩될 수 있다. 또한, 하부 전극(BE)의 상면의 다른 일부는 유전층(DL)과 중첩되지 않고 외부로 노출될 수 있다. 유전층(DL)의 제2 방향(D2)으로의 길이는 하부 전극(BE) 및 상부 전극(TE) 각각의 제2 방향(D2)으로의 길이보다 클 수 있다. 상부 전극(TE)은 유전층(DL)의 상면의 일부를 덮을 수 있다. 상부 전극(TE)의 일부는 유전층(DL)을 사이에 두고 하부 전극(BE)과 제3 방향(D3)으로 중첩될 수 있다. 즉, 유전층(DL)의 일부는 하부 전극(BE) 및 상부 전극(TE)과 제3 방향(D3)으로 중첩될 수 있다. 상부 전극(TE)은 제2 도전 라인(L2)과 연결될 수 있고, 하부 전극(BE)은 제3 도전 라인(L3)을 통해 저항기(420)와 연결될 수 있다.
하부 전극(BE) 및 상부 전극(TE)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(BE) 및 상부 전극(TE)은 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 유전층(DL)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 유전층(DL)은, 예를 들어, 세라믹 또는 세라믹 충진 감광성 수지(ceramic filled photo-dielectric resin)를 포함할 수 있다. 세라믹 충진 감광성 수지는, 예를 들어, 열경화성 플라스틱인 에폭시 또는 폴리이미드(polyimide)와 세라믹 분말을 혼합한 합성물일 수 있다. 유전층(DL)이 약 10μm 두께의 세라믹 충진 감광성 수지를 포함하는 경우, 단위 면적당 정전 용량은 약 5 내지 7nF/cm2일 수 있다.
캐패시터(410)의 제조 방법은 도전성 물질을 인쇄하여 하부 전극(BE)을 형성하는 단계, 절연 물질을 인쇄하여 유전층(DL)을 형성하는 단계 및 도전성 물질을 인쇄하여 상부 전극(TE)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 캐패시터(410)의 제조 방법은 각 인쇄 단계들 사이에 인쇄된 물질을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 각 인쇄 단계들은, 일 예로, 스크린 프린팅 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법은 기판(100)을 준비하는 단계, 기판(100) 상에 절연층(110)을 형성하는 단계, 절연층(110)의 일부를 패터닝하여 리세스 영역(RC)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
리세스 영역(RC)의 바닥면은 절연층(110)의 상면보다 레벨이 낮을 수 있다. 또한, 절연층(110)의 일부를 패터닝하는 과정에서 기판(100)의 일부도 패터닝될 수 있다. 이때, 리세스 영역(RC)의 바닥면은 기판(100)의 상면보다 레벨이 낮을 수 있다. 리세스 영역(RC)은 이후 인터럽터(500, 도 1 참조)가 제공될 영역을 정의할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법은 리세스 영역(RC)을 형성하는 단계 이후에 안테나부(300), 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600)를 인쇄 공정으로 형성하는 제1 인쇄 단계 및 안테나부(300), 지연 회로부(400), 인터럽터(500) 및 집적 회로부(600)를 서로 연결하는 제1 내지 제5 도전 라인들(L1-L5)을 인쇄 공정으로 형성하는 제2 인쇄 단계를 포함할 수 있다. 제1 인쇄 단계 및 제2 인쇄 단계는 동시에 또는 순서와 무관하게 수행될 수 있다. 제1 인쇄 단계 및 제2 인쇄 단계는, 일 예로, 스크린 프린팅 공정에 의해 수행될 수 있다. 지연 회로부(400)의 캐패시터(410)를 형성하는 방법은 도 3을 참조하여 전술한 바와 같을 수 있다. 지연 회로부(400)의 저항기(420)를 형성하는 방법은 도전성 물질을 인쇄하여 제1 방향(D1)으로 연장되는 부분들 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 부분들을 형성하는 단계 및 인쇄된 물질을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 방향(D1)으로 연장되는 부분들 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 부분들을 동시에 형성하는 경우, 각 부분들의 접속 부위에서 전기적 기생 성분이 유발되는 것을 방지할 수 있다. 저항기(420)를 형성하는 도전성 물질은, 예를 들어, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속, 전도성 폴리머 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT) 등의 탄소 소재 등을 포함할 수 있다. 저항기(420)가 서로 다른 다양한 물질들을 포함하는 복합 소재로 형성되는 경우, 제1 방향(D1)으로 연장되는 부분들 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 부분들의 접속 길이가 줄어들 수 있고, 이에 따라 각 부분들의 접속 부위에서 전기적 기생 성분이 유발되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 동작을 설명하기 위한 사시도이다. 구체적으로, 도 5는 형상 기억 폴리머를 포함하는 인터럽터(500a)가 전기적으로 단락된 경우를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 인터럽터(500a)는 도전성 형상 기억 폴리머를 포함할 수 있다. 인터럽터(500a)의 가변부(501)는 제2 도전 라인(L2)과 이격될 수 있다. 인터럽터(500a)의 고정부(503)는 제4 도전 라인(L4)과 접촉할 수 있다. 인터럽터(500a)의 상면 및 하면은 곡면일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐, 인터럽터(500a)는 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 인터럽터(500a)의 변형으로 인해, 인터럽터(500a) 하부의 리세스 영역(RC)이 외부로 노출될 수 있다. 인터럽터(500a)의 변형으로 인해, 무선 주파수 식별 태그의 동작이 정지될 수 있다. 일 예로, 형상이 변형된 인터럽터(500a)를 변형되기 이전의 상태로 회복시켜 무선 주파수 식별 태그를 재사용할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 사시도이다. 도 6b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 소자를 설명하기 위한 단면도로, 도 6a를 Ⅱ-Ⅱ'선으로 자른 단면에 대응된다. 이하, 앞서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 중복되는 내용은 생략한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 무선 주파수 식별 태그의 지연 회로부(400, 도 2 참조)는 캐패시터(410, 도 2 참조) 및 저항기(420, 도 2 참조) 대신 배리스터(430)를 포함할 수 있다. 배리스터(430)는 제1 도전 라인(L1) 및 제2 도전 라인(L2)을 통해 안테나부(300)와 연결될 수 있다. 배리스터(430)는 제2 도전 라인(L2)을 통해 인터럽터(500)와 연결될 수 있다. 배리스터(430)는 제3 도전 라인(L3), 제4 도전 라인(L4) 및 제5 도전 라인(L5)을 통해 집적 회로부(600)와 연결될 수 있다. 배리스터(430)는 제1 전극(EL1), 액티브층(ACT) 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)은 제2 도전 라인(L2)과 접촉할 수 있다. 제2 전극(EL2)은 제3 도전 라인(L3)과 접촉할 수 있다. 액티브층(ACT)은 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에서 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 평판 형태일 수 있다. 일 예로, 액티브층(ACT)의 상면은 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)의 상면과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)은 제1 내지 제5 도전 라인들(L1-L5)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 액티브층(ACT)은, 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC), 산화 아연(ZnO), 은 나노입자(Ag nanoparticle), 니켈 나노입자(Ni nanoparticle), 니켈(Ni)-리튬(Li) 산화물 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 액티브층(ACT)은 파우더 형태의 산화 아연(ZnO)을 포함할 수 있다. 또한, 액티브층(ACT)은 유기 용매를 더 포함하는 잉크 형태일 수 있다. 보다 구체적으로, 액티브층(ACT)은 잉크 형태의 용액을 도포하는 단계 및 열 처리를 통해 용매를 제거하는 단계를 통해 제조될 수 있다. 배리스터(430)는 납땜 공정 없이 인쇄 후 열 처리를 통해 용이하게 제조될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그의 지연 회로부(400, 도 2 참조)는, 도시된 바와 달리, 캐패시터(410, 도 2 참조) 및 저항기(420, 도 2 참조)에 직렬 또는 병렬 연결된 배리스터(430)를 포함할 수 있다. RC 지연 회로는 저주파수 대역에서 동작이 용이할 수 있고, 배리스터(430)는 고전압 또는 고전류 환경에서 동작이 용이할 수 있다. 즉, RC 지연 회로 및 배리스터(430)를 포함하는 무선 주파수 식별 태그는 다양한 환경에서 동작 가능할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그를 설명하기 위한 사시도이다. 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 무선 주파수 식별 태그의 소자를 설명하기 위한 단면도로, 도 7a를 Ⅱ-Ⅱ'선으로 자른 단면들에 각각 대응된다. 이하, 앞서 도 1 내지 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한 것과 중복되는 내용은 생략한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 배리스터(430)는 복수의 전극들(EL) 및 전극들(EL) 사이의 액티브층들(ACT)을 포함할 수 있다. 전극들(EL)은 제2 도전 라인(L2) 및 제3 도전 라인(L3) 사이에서 3개 이상 제공될 수 있다. 전극들(EL)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태일 수 있다. 전극들(EL)은 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 전극들(EL) 중 적어도 하나는 제2 도전 라인(L2)과 접촉할 수 있고, 적어도 다른 하나는 제3 도전 라인(L3)과 접촉할 수 있다. 액티브층(ACT)의 제3 방향(D3)으로의 두께는 약 20 내지 40μm일 수 있다. 전극들(EL) 각각의 제1 방향(D1)으로의 폭은 약 100 내지 500μm일 수 있다. 전극들(EL)이 제1 방향(D1)으로 서로 이격되는 거리는 약 30 내지 100μm일 수 있다. 일 예로, 전극들(EL)의 상면은 제2 도전 라인(L2) 및 제3 도전 라인(L3)의 상면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 일 예로, 액티브층들(ACT)의 상면은 전극들(EL)의 상면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 다만, 도시된 바와 달리 액티브층들(ACT)의 상면은 전극들(EL)의 상면과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리 전극들(EL)의 상면은 제2 도전 라인(L2) 및 제3 도전 라인(L3)의 상면과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리 단수의 액티브층(ACT)이 절연층(110) 상에 제공될 수 있다. 단수의 액티브층(ACT)은 제2 도전 라인(L2) 및 제3 도전 라인(L3) 사이에서 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 연장되는 평판 형태일 수 있다. 이때, 복수의 전극들(EL)은 단수의 액티브층(ACT) 상에 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판
110: 절연층
200: 리더부
300: 안테나부
400: 지연 회로부
410: 캐패시터
420: 저항기
430: 배리스터
500: 인터럽터
600: 집적 회로부

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공되며, 신호를 송수신하는 안테나부;
    상기 기판 상에서 상기 안테나부와 이격되는 집적 회로부;
    상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결되는 인터럽터 및 지연 회로부를 포함하되,
    상기 인터럽터는 가변부 및 상기 가변부와 대향되는 고정부를 포함하고,
    상기 지연 회로부는 캐패시터 및 저항기를 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터럽터는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리스티렌(polystyrene), 은 나노 와이어(Ag nanowire), 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT) 및 금속 나노입자 중 적어도 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나부와 연결되는 제1 도전 라인;
    상기 제1 도전 라인, 상기 지연 회로부와 연결되는 제2 도전 라인;
    상기 지연 회로부의 상기 캐패시터 및 상기 저항기 사이에 연결되는 제3 도전 라인;
    상기 지연 회로부와 연결되며, 상기 제2 도전 라인과 이격되는 제4 도전 라인; 및
    상기 제4 도전 라인 및 상기 집적 회로부와 연결되는 제5 도전 라인을 더 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인터럽터는 가열에 의해 형상이 변형되도록 구성되고,
    상기 인터럽터의 상기 고정부는 상기 제2 도전 라인 또는 상기 제4 도전 라인과 연결되는 무선 주파수 식별 태그.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 인터럽터와 수직적으로 중첩되는 위치에 제공되는 리세스 영역을 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상면 전체를 덮는 절연층을 더 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지연 회로부는 상기 캐패시터 또는 상기 저항기와 연결된 배리스터를 더 포함하되,
    상기 배리스터는 적어도 두 개의 전극들 및 상기 전극들 사이의 액티브층을 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지연 회로부의 캐패시터는 상기 기판 상에 차례로 적층된 하부 전극, 유전층 및 상부 전극을 포함하되,
    상기 유전층은 세라믹, 에폭시 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 집적 회로부는 상태 감지부 및 반도체 칩을 포함하고,
    상기 상태 감지부는 적어도 하나의 센서를 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상태 감지부는 캐패시터형 센서를 포함하고,
    상기 집적 회로부는 상기 상태 감지부와 병렬 연결되는 참조 캐패시터를 더 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 제공되며, 신호를 송수신하는 안테나부;
    상기 기판 상에서 상기 안테나부와 이격되는 집적 회로부;
    상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결되는 인터럽터 및 지연 회로부를 포함하되,
    상기 인터럽터는 가변부 및 상기 가변부와 대향되는 고정부를 포함하고,
    상기 지연 회로부는 적어도 두 개의 전극들 및 상기 전극들 사이의 액티브층을 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지연 회로부는 세 개 이상의 전극들을 포함하되,
    상기 전극들은 서로 이격되고,
    상기 액티브층은 복수로 제공되고,
    상기 액티브층들의 상면은 상기 전극들의 상면보다 레벨이 낮은 무선 주파수 식별 태그.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전극들 각각의 폭은 100 내지 500μm이고,
    상기 전극들 각각이 서로 이격되는 거리는 30 내지 100μm이고,
    상기 액티브층들의 두께는 20 내지 40μm인 무선 주파수 식별 태그.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 액티브층은 실리콘 카바이드(SiC), 산화 아연(ZnO), 은 나노입자(Ag nanoparticle), 니켈 나노입자(Ni nanoparticle) 및 니켈(Ni)-리튬(Li) 산화물 중 어느 하나를 포함하는 무선 주파수 식별 태그.
  15. 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 안테나부, 집적 회로부, 인터럽터 및 지연 회로부를 인쇄하는 단계; 및
    상기 안테나부, 상기 집적 회로부, 상기 인터럽터 및 상기 지연 회로부를 서로 연결하는 배선들을 인쇄하는 단계를 포함하되,
    상기 지연 회로부는 캐패시터 및 저항기를 포함하고,
    상기 인터럽터 및 상기 지연 회로부는 상기 안테나부 및 상기 집적 회로부 사이에서 병렬 연결되는 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 절연층의 일부를 패터닝하여 리세스 영역을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 인터럽터는 상기 리세스 영역 상에 제공되는 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 절연층 상에 안테나부, 집적 회로부, 인터럽터 및 지연 회로부를 인쇄하는 단계 및 상기 안테나부, 상기 집적 회로부, 상기 인터럽터 및 상기 지연 회로부를 서로 연결하는 배선들을 인쇄하는 단계는 스크린 프린팅 공정에 의해 수행되는 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 인터럽터는 도전성 형상 기억 폴리머를 포함하되,
    상기 인터럽터는 고온에서의 가공에 의해 제1 형상을 부여하는 단계, 저온에서 제2 형상으로 변형하는 단계, 및 다시 고온으로 가열하여 제1 형상을 회복하는 단계를 통해 형성되는 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 인터럽터는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리스티렌(polystyrene), 은 나노 와이어(Ag nanowire), 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT) 및 금속 나노입자 중 적어도 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 지연 회로부는 상기 캐패시터 또는 상기 저항기와 연결된 배리스터를 더 포함하되,
    상기 배리스터는 적어도 두 개의 전극들 및 상기 전극들 사이의 액티브층을 포함하는 무선 주파수 식별 태그의 제조 방법.
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