KR20220152076A - 타이어 매설 타입 uhf 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알에프아이디 칩; 상기 알에프아이디 칩에 전기적으로 연결되는 안테나; 및 상기 알에프아이디 칩을 보호하기 위하여 상기 알에프아이디 칩을 둘러싸서 보호하는 칩 몰드 패키징(Hollow Type Chip Mold Packaging);을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그를 제공한다.
Description
본 발명은 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온, 고압의 환경의 타이어 제조공정 중에 타이어의 내부에 실장되어 생산초기부터 제품 출하까지의 타이어 제조 이력 관리가 가능하고, 이후 타이어가 자동차에 장착되어 운용되면서 발생되는 타이어의 굴신운동에서도 내구성을 유지하여 태그의 칩 파손 및 타이어로부터 태그 탈락이 발생되지 않도록 할 수 있으며, 따라서 타이어의 수명이 다할 때까지 RFID 통신이 원활하게 이루어질 수 있는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 알에프아이디(RFID: Radio Frequency IDentification) 기술이란 전파를 이용해 일정 거리 이격된 위치에서 무선으로 정보를 인식하는 기술을 말한다. 알에프아이디 기술을 구현하기 위해서는 알에프아이디 태그(tag)와, 알에프아이디 리더(reader)가 필요하다. 알에프아이디 태그는 안테나와 집적 회로인 알에프아이디 칩을 포함하는데, 알에프아이디 칩 내에 사전에 필요한 정보를 기록하고 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다. 통상 알에프아이디 칩 내에 저장된 정보는 알에프아이디 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용된다.
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 가시거리가 확보되지 않는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있는 장점을 갖는다.
이러한 알에프아이디 태그는 다양한 제조품의 생산 관리, 재고 관리에 적용되고 있으며, 특히 타이어 제조 공정 및 재고 관리 과정에도 활발하게 적용되고 있다.
타이어 제조 시 생산 관리나 제조 후 재고 관리 등의 전사적 자원 관리(ERP: Enterprise Resource Planning) 시스템 적용을 위해서 타이어 제조의 성형 단계에서부터 알에프아이디 태그를 부착 또는 매설하는 경우, 그 뒤 공정인 가류 공정의 가혹한 제조환경 즉, 150℃~ 230℃ 이상의 고온 환경과 30 Bar 이상의 고압 환경에 알에프아이디 태그가 노출되면서 제조 공정 중 알에프아이디 태그가 손상되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 알에프아이디 태그가 타이어 내부에 매설되도록 함으로써, 기존의 부착 타입 알에프아이디 태그는 예를 들어 주행 중 타이어의 반복되는 굴신운동으로 인하여 타이어로부터 탈락하거나, 타이어 안쪽의 표면에 부착되어 있으므로, 육안으로 그 위치가 노출되며 이를 인위적으로 탈착함으로써 훼손할 수 있는 한계점을 극복할 수 있도록 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 알에프아이디 칩을 포함하는 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging)과 코일 안테나가 타이어에 단단히 결합되어 타이어의 폐기시까지 영구적으로 동작할 수 있도록 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 안테나로서 코일형 스프링을 적용하는 경우에는 타이어 구성물질이 코일형 스프링의 외부와 결착될 뿐 아니라 내부까지 침투하며, 코일형 스프링의 내부와 외부의 타이어 구성물질이 서로 가교되면서 코일형 스프링을 단단히 고정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은, 알에프아이디 칩을 포함하는 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging)이 PCB에 실장 되지 않고 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging) 자체적으로 코일 안테나와 결합되므로 PCB가 필요 없고, 솔더링(soldering) 공정을 생략할 수 있으므로 친환경적이며, PCB 제작과 솔더링(soldering) 공정이 배제되므로 빠른 공정 속도의 구현이 가능하고 원가 절감의 효과가 가능하도록 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 알에프아이디 칩을 보호하기 위한 칩 몰드 패키징을 금형을 통한 사출 성형 방법으로 형성할 수 있으며, 이 때 복수의 IC칩에 대하여 복수의 칩 몰드 패키징을 동시에 형성할 수 있도록 함으로써, 공정 속도의 개선이 가능하도록 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 칩 몰드 패키징 내부에 장착된 알에프아이디 칩과 안테나를 간단히 결착할 수 있도록 함으로써, 제조과정을 단순화한 매설형 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 알에프아이디 칩을 PCB에 실장하지 않기 때문에 PCB 실장시 필수 공정인 납땜 공정을 생략할 수 있으며, 따라서 납땜 수행 인력을 배제하여 인건비를 절감하고, 중금속 취급공정으로 인한 환경오염의 우려를 완화하며, 납땜 오류에 의한 불량품 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 매설형 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 알에프아이디 칩; 상기 알에프아이디 칩에 전기적으로 연결되는 안테나; 및 상기 알에프아이디 칩을 보호하기 위하여 상기 알에프아이디 칩을 둘러싸서 보호하는 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging);을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그를 제공한다.
상기 알에프아이디 칩과 상기 안테나 사이에 리드프레임이 더 포함되어 알에프아이디 칩과 안테나를 전기적으로 가교하는 것이 바람직하다.
상기 리드프레임의 일부는 상기 칩 몰드 패키징의 외부로 돌출되고, 안테나가 상기 칩 몰드 패키징에 결합될 때, 외부로 돌출된 리드프레임에 안테나가 접촉연결되는 것이 바람직하다.
상기 안테나는 코일형 안테나이며, 상기 칩 몰드 패키징 중 양단부의 외주부에 상기 안테나가 억지끼움 또는 나사 결합되는 것이 바람직하다.
상기 안테나는, 코일의 선경이 0.15 ~ 0.35mm이고 내경이 0.6 ~ 1.0mm, 외경이 0.8 ~ 1.6mm이며, 코일의 피치는 0.6 ~ 1.0mm으로서, 한쪽 안테나 턴수는 25[turns] ~ 45[turns]인 것이 바람직하다.
상기 안테나는, 칩 몰드 패키징에 결합되는 부위의 피치의 간격을 상대적으로 더 작게하여서 코일의 수축/팽창 유연성을 높임으로써, 타이어의 굴신운동에도 내구성을 향상시키는 것이 바람직하다.
상기 안테나는, 서로 다른 타이어에 적용하는 경우 피치 간격을 조절하여 타이어 구성물질이 안테나 내부에까지 채우도록 함으로써, 타이어의 물성치가 다름으로 인한 가류과정의 공기 유입을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 안테나는, 그 종단을 칩 몰드 패키징의 내부에 끼우고 리드선과 물리적인 전기적 접촉을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 칩 몰드 패키징은 안테나가 결합되는 부분에 도전성 잉크 또는 도금을 하고, 상기 안테나가 결합되는 부분이 리드프레임과 전기적으로 접촉됨으로써 안테나와 리드프레임이 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 안테나는, 재질이 강선(steel wire) 혹은 스테인레스(stainless steel)인 것이 바람직하다.
상기 안테나는, 구리와 주석 또는 구리와 아연의 합금을 도금하여 타이어 매설 시 코팅 공정을 생략할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 태그는, 타이어 제조 과정에서 자동 부착기에 의해 타이어 인너라이너 안쪽 사이드 월(side wall)에 매설하되, 태그 중앙이 비드의 중앙으로부터 10mm 내지 100mm 이격된 임의의 위치에 매설되는 것이 바람직하다.
상기 안테나는 직사각형의 코일형 안테나이며, 타이어 성형공정에서 태그 매설시, 직사각형의 단변(짧은 변)이 타이어 가압방향과 동일한 방향으로 매설되며, 이로써, 타이어 구성성분의 유입을 용이하게 하고, 안테나의 유연성을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 태그는, 포장 방식이 롤 타입의 릴(Reel) 또는 시트 타입의 트레이 포장에 의하여 포장되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 알에프아이디 태그가 타이어 내부에 매설되도록 함으로써, 기존의 부착형 알에프아이디 태그는 예를 들어 주행 중 타이어의 반복되는 굴신운동으로 인하여 타이어로부터 탈락하거나, 타이어 안쪽의 표면에 부착되어 있으므로, 육안으로 그 위치가 노출되며 이를 인위적으로 탈착함으로써 훼손할 수 있는 한계점을 극복할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 알에프아이디 칩을 포함하는 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging)과 코일 안테나가 타이어에 단단히 결합되어 타이어의 폐기시까지 영구적으로 동작할 수 있도록 하는 효과가 기대된다. 즉, 본 발명은 안테나로서 코일형 스프링을 적용하는 경우에는 타이어 구성물질이 코일형 스프링의 외부와 결착될 뿐 아니라 내부까지 침투하며, 코일형 스프링의 내부와 외부의 타이어 구성물질이 서로 가교되면서 코일형 스프링을 단단히 고정할 수 있다.
또한, 본 발명은 알에프아이디 칩을 포함하는 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging)이 PCB에 실장 되지 않고 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging) 자체적으로 코일 안테나와 결합되므로 PCB가 필요 없고, 솔더링(soldering) 공정을 생략할 수 있으므로 친환경적이며, PCB 제작과 솔더링(soldering) 공정이 배제되므로 빠른 공정 속도의 구현이 가능하고 원가 절감의 효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 알에프아이디 칩을 보호하기 위한 칩 몰드 패키징을 금형을 통한 사출 성형 방법으로 형성할 수 있으며, 이 때 복수의 IC칩에 대하여 복수의 칩 몰드 패키징을 동시에 형성할 수 있도록 함으로써, 공정 속도의 개선이 가능하도록 하는 효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 칩 몰드 패키징과 안테나를 간단히 결착할 수 있도록 함으로써, 제조과정을 단순화하는 효과가 기대된다.
본 발명은 알에프아이디 칩을 PCB에 실장하지 않기 때문에 PCB 실장시 필수 공정인 납땜 공정을 생략할 수 있으며, 따라서 납땜 수행 인력을 배제하여 인건비를 절감하고, 중금속 취급공정으로 인한 환경오염의 우려를 완화하며, 납땜 오류에 의한 불량품 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프아이디 칩(a, b)을 납땜에 의하여 PCB에 실장하여 제작한 기존의 타이어태그(c)와 함께 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 직접 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 리드프레임을 매개로 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 리드프레임을 매개로 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 칩 몰드 패키징의 양 단부에 돌기가 형성되거나 나사산이 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 칩 몰드 패키징의 안테나 결합 부분에 도전성 잉크 또는 도금을 통하여 도금층을 형성하고, 안테나가 리드프레임과 전기적으로 접촉되면서 결합되도록 하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 칩 몰드 패키징을 미리 조합된 리드프레임과 알에프아이디 칩에 사출성형방법에 의하여 생성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나가 직사각형 형태인 것과, 타이어 매설시 타이어에 대한 가압방향을 화살표로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의하여 대량으로 생산된 타이어 태그의 롤 타입 릴(Reel) 포장을 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이어 태그의 타이어에서의 매설 위치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 직접 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 리드프레임을 매개로 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 리드프레임을 매개로 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 칩 몰드 패키징의 양 단부에 돌기가 형성되거나 나사산이 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 칩 몰드 패키징의 안테나 결합 부분에 도전성 잉크 또는 도금을 통하여 도금층을 형성하고, 안테나가 리드프레임과 전기적으로 접촉되면서 결합되도록 하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 칩 몰드 패키징을 미리 조합된 리드프레임과 알에프아이디 칩에 사출성형방법에 의하여 생성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나가 직사각형 형태인 것과, 타이어 매설시 타이어에 대한 가압방향을 화살표로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의하여 대량으로 생산된 타이어 태그의 롤 타입 릴(Reel) 포장을 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이어 태그의 타이어에서의 매설 위치를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 매설형 타이어 태그(100)는 알에프아이디 칩(111), 상기 알에프아이디 칩(111)에 결선부(113)를 통하여 전기적으로 연결되는 안테나(130), 및 상기 알에프아이디 칩(111)을 보호하기 위하여 상기 알에프아이디 칩(111)을 둘러싸서 보호하는 칩 몰드 패키징(110)(Chip Mold Packaging)을 포함한다.
알에프아이디 칩(111)은 통상적인 것을 사용하며, 다만, 본 발명에서는 알에프아이디 칩(111)을 PCB(Printed Circuit Board)상에 실장하지 않고, 칩 몰드 패키징(110)에 내장하여 구성한다. PCB에 실장하는 경우에 비하여 납땜의 곤란성을 배제할 수 있는데, 납땜 인력을 배제하여 인건비를 절감함으로써 제조 단가를 낮출 수 있고, 납 취급으로부터 비롯되는 중금속의 오염을 방지할 수 있으며, 납땜 과정에서 자주 발생되는 오류로 인하여 제품 불량률이 높아지는 문제점을 해소할 수 있다.
한편, 칩 몰드 패키징(110)에는 예를 들어 칩이 그 내부에 매립되어 있다. 즉, 칩 몰드 패키징(110)은 칩의 전체를 그 내부에 내장하여 타이어의 굴신운동 등 다양한 방식에 의하여 작용하는 외력으로부터 칩을 충실히 보호한다. 아울러, 안테나(130) 또는 후술하는 바와 같은 리드프레임(리드선)(115)이 칩에 연결된 상태를 공고히 하므로 연결상태의 안정성 또한 확보할 수 있다. 칩 몰드 패키징(110)의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니며, 단면 형상은 다각형, 곡면형 등으로서 다양하게 구현될 수 있다. 칩 몰드 패키징(110)은 합성수지로서, 예를 들어 주행중 타이어에서 발생되는 고열을 견딜 수 있는 내열성이 확보된 에폭시로 제작될 수 있으나, 내열성을 확보할 수 있는 한 다른 재질도 가능하다. 칩 몰드 패키징(110)의 내구성이 떨어지면 피보호체인 알에프아이디 칩(111) 및 리드프레임(115)이 보호될 수 없기 때문이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 알에프아이디 칩(111)이 전파를 원활하게 인식하기 위해서는 안테나(130)와 전기적으로 연결되어야 하는데, 리드프레임(리드선)(115)과 PCB를 매개로 연결되는 것이 통상적인 반면, 본 발명에서는 안테나(130)를 직접 알에프아이디 칩(111)에 결선하고 안테나(130)를 칩 몰드 패키징(110)을 이용하여 고정하였다. 칩 몰드 패키징(110)은 알에프아이디 칩(111)을 보호하는 역할을 수행함과 동시에, 안테나(130)가 알에프아이디 칩(111)에 대한 연결상태를 정상적으로 유지할 수 있도록 역할한다.
즉, 본 발명은 PCB 없이도 타이어 태그(100)를 제작할 수 있고, 내구성을 확보하면서 오랜 기간 사용할 수 있도록 한 것이다. 이 때, 칩 몰드 패키징(110)은 안테나(130)가 그 칩 몰드 패키징 금형 내부로 삽입되어 있는 상태로 성형된다.
도 2는 안테나(130)를 칩 몰드 패키징(110)의 내부로 삽입된 형태이다.이 경우, 칩 몰드 패키징(110)의 외부로 리드프레임(115)의 일부가 노출되지 않아도 무방하다. 내부로 삽입되는 안테나(130)는 리드프레임(115)과 칩 몰드 패키징(110) 내부에서 직접 물리적인 전기적 접촉이 이루어진다. 리드프레임(115)이 칩 몰드 패키징(110)의 외부로 노출될 수 있는지의 여부는 금형을 그와 같이 설계함으로써 결정된다.
한편, 도 3 및 도 4는 본 발명의 각 실시예들에 의한 알에프아이디 칩에 안테나가 리드프레임을 매개로 연결된 상태에서 칩 몰드 패키징을 설치한 것을 나타내는 투시도이다.
도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130)를 연결하는 방법에 있어서 이를 직접 연결하는 방법이 아닌 리드프레임(리드선)(115)이라는 매개체를 사용할 수도 있다. 이 경우, 안테나(130)는 칩 몰드 패키징(110)의 외주부 단부에 장착되며, 리드프레임(115)이 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130) 사이를 전기적으로 매개하게 된다.
즉, 알에프아이디 칩(111)을 리드프레임(115)에 통전가능하도록 연결하며, 리드프레임(115)에 안테나(130)를 연결함으로써 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130)를 전기적으로 연결한다.
본 발명의 칩 몰드 패키징(110)을 형성하는 방법은 예시적으로 설명하면, 사출성형공정을 이용할 수 있다. 첫째, 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130)가 결선된 상태의 복수의 조합체 또는 알에프아이디 칩(111)과 리드프레임(115)이 연결된 복수의 조합체를 금형에 장착하고, 여기에 에폭시 등 액상의 사출물질을 금형에 주입하여 가온 경화 또는 상온 경화시킴으로써 칩 몰드 패키징(110)을 형성한다. 금형은 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130)가 결선된 상태의 복수의 조합체 또는 알에프아이디 칩(111)과 리드프레임(115)이 연결된 복수의 조합체가 안착될 수 있는 영역과 칩 몰드 패키징(110)이 형성될 수 있는 영역으로 구성되어 있으며, 이로써, 칩 몰드 패키징(110)을 일괄적으로 복수개 형성할 수 있다. 리드프레임(115)의 형상은 도시되지는 않았으나, 특정한 형상으로 제한되는 것은 아니다.
첫번째, 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130)가 결선된 상태에서 칩 몰드 패키징(110)을 형성하는 경우 곧바로 타이어 태그(100)가 제작된다. 두번째, 알에프아이디 칩(111)과 리드프레임(115)이 연결된 복수의 조합체에 칩 몰드 패키징(110)을 형성하는 경우, 안테나(130)를 추가적으로 연결하여야 한다. 이 때, 알에프아이디 칩(111)과 안테나(130)를 전기적으로 가교하여야 하는데, 상기 리드프레임(115)의 일부가 상기 칩 몰드 패키징(110)의 외부로 일부 돌출될 수 있도록 성형을 수행한다. 칩 몰드 패키징(110)의 외부로 돌출된 리드프레임(115)은 칩 몰드 패키징(110)에 안테나(130)를 결합할 때, 리드프레임(115)에 안테나(130)가 접촉연결된다.
안테나(130)의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 안테나(130)가 타이어에 매설되도록 설치되기 때문에, 타이어 성분이 잘 침투되도록 하여 타이어와 접촉면적을 최대화할 수 있는 코일형 안테나(130)가 바람직하다. 특히 코일형 안테나(130)의 경우 타이어의 굴신운동에 따라서 가해지는 반복응력에도 가장 내구성이 좋은 것으로 확인되었다. 이는 코일형 안테나(130)는 전반적으로 라운드 형태를 이루기 때문에 타이어의 굴신운동시 응력이 집중되는 영역이 존재하지 않는다. 만일 안테나(130) 중 타이어 굴신운동에 의하여 응력이 집중되는 영역이 존재한다면 그 부분이 먼저 파손이 되고 따라서 타이어 태그(100)가 본연의 기능을 제대로 하지 못하거나 기능을 상실하게 된다.
아울러, 도 5에서 도시된 바와 같이, 칩 몰드 패키징(110)은 연결되는 안테나(130)가 그 고정상태를 유지함으로써 타이어 태그(100) 본연의 기능을 충실히 수행할 수 있도록 예를 들어 양 단부에 돌기가 형성되거나 나사산(114)이 형성되어 있으므로 억지끼움에 의하여 장착된 안테나(130)에 대하여 돌기가 스토퍼의 역할을 수행하거나, 나사산(114)에 코일형 안테나(130)를 나사결합함으로써 고정할 수 있다.
상기 안테나(130)는, 코일의 선경이 0.15 ~ 0.35mm이고 내경이 0.6 ~ 1.0mm, 외경이 0.8 ~ 1.6mm이며, 코일의 피치는 0.6 ~ 1.0mm으로서, 한쪽 안테나(130) 턴수는 25[turns] ~ 45[turns]인 것이 바람직하다. 이러한 이유는 타이어 제조 시 타이어 제조사별로 사용하는 고무의 성분과 점도가 상이하므로 타이어 제조사별로 안테나(130)의 형상을 최적화해야 하기 때문이다. 특히 타이어 가류 시 코일형 안테나(130) 내부로 타이어 구성물질이 충분히 유입되어 코일형 안테나(130) 내부에 공기가 차는 현상을 방지하기 위함이다. 만일 코일형 안테나(130)의 내부까지 타이어 구성물질이 유입되지 않으면 안테나(130)의 내부공간에는 대신 공기가 잔류하게 되며, 이는 타이어의 굴신운동에 따라서 타이어 내부 파열 발생으로 이어지며, 자칫 큰 사고를 야기할 수 있는 바, 이와 같이 타이어의 구성물질이 타이어 태그(100)와 같은 이종의 구성물에 의하여 내부 공기가 생성되는 것은 반드시 피해야만 한다. 그 밖에도 안테나(130)를 타이어 내부에서 단단히 고정함으로써 타이어 태그(100)의 내구성을 증진하는 효과도 있다.
아울러, 선경이 너무 가늘면, 타이어의 굴신운동으로 안테나(130)가 끊어질 수 있고, 너무 두꺼우면 안테나(130)의 유연성이 떨어져 타이어의 굴신운동에 유연하게 대처하기 어려우며, 타이어 또한 국부적으로 굴신운동이 방해를 받는 결과, 타이어에 응력이 발생되면서 종국에는 타이어가 파손될 가능성이 존재한다. 아울러, 코일의 피치가 너무 작으면 전술한 바와 같이 타이어 구성물질이 안테나(130) 내부로 유입하기 어려우며, 너무 크면 안테나(130)의 유연성이 타이어의 굴신운동과 매칭되지 못하여 안테나(130)가 파손될 수 있다. 그러므로, 위 수치의 범위는 그 상한과 하한에서 임계적 의의가 있다.
또한, 상기 안테나(130)는, 서로 다른 타이어에 적용하는 경우 피치 간격을 조절하여 타이어 구성물질이 안테나(130) 내부에까지 채우도록 함으로써, 타이어의 물성치가 다름으로 인한 가류과정의 공기 유입을 방지하도록 할 수 있다. 예를 들어서, 타이어의 점성이 큰 경우에는 안테나(130)의 피치 간격이 큰 경우에 안테나(130) 내부로 타이어 구성물질이 침투할 수 있으며, 반면 타이어의 점성이 작은 경우에는 흐름성이 좋으므로 안테나(130)의 피치 간격이 상대적으로 작은 경우에도 안테나(130) 내부로 타이어 구성물질이 침투할 수 있다.
도 5에는 나사산(114)상에 형성된 가공홈(112)이 도시되며, 도 3(a) 및 도 4(a)의 리드프레임(115)이 상기 가공홈(112)을 통하여 외부로 노출된다. 가공홈(112)의 형상은 리드프레임(115)의 형상에 대응되도록 형성된다. 그러므로, 도 3(a)에 의한 리드프레임(115)과 도 4(a)에 의한 리드프레임(115)에 대응되는 가공홈(112)의 형상은 상이하다.
한편, 상기 코일형 안테나(130)는, 칩 몰드 패키징(110)에 결합되는 부위의 피치의 간격을 나머지 부분의 피치에 비하여 상대적으로 더 작게 하여서, 안테나(130)와 칩 몰드 패키징(110)의 결합력을 제고할 수 있으며, 이로써 타이어의 굴신운동을 잘 견딜 수 있도록 하였다. 피치를 작게하는 경우 칩 몰드 패키징(110)과 안테나(130)의 접촉면적이 더 커지며 따라서 마찰력, 결착력 등이 더 커지게 되는 효과가 있다. 특히 기구적인 결합력이 가장 취약한 부분이 이 부분이기 때문에 피치 간격을 작게 함으로써 결합력을 높이고 코일형 안테나(130)의 유연성을 배가하여 타이어의 굴신운동에 효과적으로 대응하도록 하였다.
또한, 도 6에서와 같이 상기 칩 몰드 패키징(110)은 안테나(130)가 결합되는 부분에 도전성 잉크 또는 도금을 통하여 도금층(150)을 형성하고, 상기 안테나(130)가 결합되는 부분이 리드프레임(115)과 전기적으로 접촉되도록 함으로써, 안테나(130)와 리드프레임(115)이 전기적으로 연결될 수도 있다. 이 경우에는 안테나(130)가 리드프레임(115)과 직접 접촉하지 않아도 되며, 도금층(150)이 리드프레임(115)과 안테나(130)간 전기적 가교역할을 수행하게 된다.
한편, 안테나(130)는 재질이 강선(steel wire) 혹은 스테인레스(stainless steel)이며, 도전성이 존재하는 한, 이와 같은 재질에 한정되지는 않고, 각종 합금도 가능하다. 상기 안테나(130)는, 구리와 주석 또는 구리와 아연의 합금을 도금하여 사용할 수 있다. 이 경우, 타이어와 안테나(130)의 정합성을 높여주며, 타이어 매설시 별도의 코팅공정을 생략할 수 있는 장점이 존재한다. 코팅공정은 타이어와 안테나(130)의 정합을 위하여 수행하는데, 통상 딥 코팅 혹은 스프레이 공정에 의하나, 안테나(130)의 크기가 매우 작기 때문에 코팅을 수행하는 것은 현실적인 어려움이 있으며, 따라서 예를 들어 미리 도금을 한 강선을 코일형태로 권선하여 사용하면 공정상 어려운 코팅의 공정을 생략할 수 있는 장점이 존재한다. 타이어의 금속 매설에 통상 적용하는 코팅제는 Lord사의 상품명 CHEMLOK시리즈로서, 액상이며 쉽게 굳기 때문에 지속적으로 교반을 해주어야 한다. 아울러, 균질한 코팅이 어렵다는 문제점이 있어 이의 개선책이 필요해왔으며, 본 발명을 이를 해소한 것이다.
상기 태그(100)는, 타이어 제조 과정에서 자동 부착기에 의해 타이어 인너라이너 안쪽 표면에 매설하되, 태그(100) 중앙이 타이어의 비드에서 10mm 내지 100mm 이격된 임의의 위치에 매설되는 것이 바람직하다. 위 범위값을 갖는 위치는 타이어 내부 비드/트레드의 금속 와이어 영향으로 부터 안테나(130)의 특성, 특히 인식거리 확보가 용이하다. 또한 이 수치에서 벗어나서 비드/트레드로 부터 너무 가까이 있으면 비드/트레드의 금속 와이어 영향으로 태그(100)와 리더기의 인식거리가 줄어든다. 좀 더 참고적으로 설명하면, 예를 들어서, 비드에서 10mm 미만으로 이격되면 비드 부위의 굴신 운동량이 다른 부위보다는 작으므로 태그(100)의 기구적인 신뢰성은 더 보장이 되나, 비드로 부터 안테나(130)가 너무 가까이 있기 때문에 인식거리는 줄어든다. 이와 관련하여 도 10과 도 11에 본 발명의 타이어 태그(100)의 매설 위치를 나타내었다.
또한, 100mm를 초과 하는 경우는 타이어 굴신 운동량이 많아 태그의 파손 위험이 크며, 사이드월의 폭이 작은 일부 타이어 규격은 태그가 트래드(Thread) 부위에 너무 근접하여, 트래드에 포함되어 있는 금속 와이어로 인한 영향으로 인식거리가 감소하는 문제점이 존재한다.
따라서, 태그의 매설위치는 위 수치 범위에서 그 임계적 의의가 있다.
도 7에서는 칩 몰드 패키징(110)을 미리 조합된 리드프레임(115)과 알에프아이디 칩(111)에 사출성형방법에 의하여 생성하는 방법을 나타낸 것이다. 양방향 화살표는 칩 몰드 패키징(110)의 원료물질인 예를 들어 에폭시가 이동하는 경로를 나타내는 것이다. 이로써, 통상적인 사출성형방식으로 칩 몰드 패키징(110)을 구현함으로써, 타이어 태그(100)를 대량생산 방식으로 생산할 수 있게 된다. 도 7의 리드프레임(115)에는 일 실시예로서 돌기가 형성되며, 위 돌기가 칩 몰드 패키징(110)의 가공홈(112)을 통해 외부로 돌출될 수 있다. 도 7의 공정에 따라서 도 4와 같은 형태의 타이어 태그를 제작할 수 있다.
한편, 도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나(130)가 직사각형 형태인 것과, 타이어 태그(100) 매설시 타이어에 대한 가압방향을 화살표로 나타내었는데, 특히 상기 안테나(130)는 직사각형의 코일형 안테나이며, 타이어 성형공정에서 타이어 태그(100) 매설시, 직사각형의 단변(짧은 변)이 타이어 가압방향과 동일한 방향으로 매설되며, 이로써, 안테나(130)의 내부 영역에 대하여 타이어 구성성분의 유입을 용이하게 하고, 안테나(130)의 유연성을 유지할 수 있으며, 타이어 내부 기공의 형성을 방지할 수 있다. 이 경우, 특히 타이어 태그(100)와 타이어의 결합력이 크게 높아져 타이어 태그(100)의 내구성 향상이 이루어질 수 있으며, 타이어 또한 파열의 위험을 최대한 제거할 수 있다.
이러한 과정에 의하여 제작되는 타이어 태그(100)를 식별하기 위하여 식별 이중화를 위한 바코드, 문자, 숫자 또는 QR코드가 칩 몰드 패키징(110) 또는 개별 릴 포장지에 인쇄 또는 레이저 마킹에 의하여 형성할 수 있다. 포장 방식은 도 8에 도시된 바와 같이 롤 타입의 릴(Reel) 포장으로 수행할 수 있다.
기존의 타이어 태그(100)는 PCB에 납땜하는 구조이다. 그러나 PCB의 원단은 롤 타입이 없고 시트(Sheet) 타입이므로 상기 안테나(130)를 최대한 배열을 하여도 PCB 원단 길이인 2m 이내의 배열 구성에 한정된다. 그러나 현장에서는 2m 단위로 사람이 수동으로 계속 시트를 교체하면서 사용할 수는 없다. 따라서 대량의 롤 형태가 적합하다. 도 9에서와 같이 롤 형태로 태그(100)를 제작하면 시트 보다 더 많은 태그(100)를 한꺼번에 실장하여 인건비를 절감할 수 있다. 또한 태그(100)를 타이어에 부착할 때 자동부착기를 사용하는 경우 시트는 자동 부착기가 태그(100)의 위치를 전부 기억하고 있어야 하는 반면, 롤 타입은 롤의 지관이 기구물에 장착되어 있어 동일 위치에 반복해서 자리하는 태그(100)를 자동 부착기가 타이어의 같은 위치에 장착할 수 있게 된다.
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 타이어 태그
110 : 칩 몰드 패키징
111 : 칩 112 : 가공홈
113 : 결선부 114 : 나사산
115 : 리드프레임(리드선) 130 : 안테나
150 : 도금층
111 : 칩 112 : 가공홈
113 : 결선부 114 : 나사산
115 : 리드프레임(리드선) 130 : 안테나
150 : 도금층
Claims (14)
- 알에프아이디 칩;
상기 알에프아이디 칩에 전기적으로 연결되는 안테나; 및
상기 알에프아이디 칩을 보호하기 위하여 상기 알에프아이디 칩을 둘러싸서 보호하는 칩 몰드 패키징(Chip Mold Packaging);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제1항에 있어서,
상기 알에프아이디 칩과 상기 안테나 사이에 리드프레임이 더 포함되어 알에프아이디 칩과 안테나를 전기적으로 가교하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제2항에 있어서,
상기 리드프레임의 일부는 상기 칩 몰드 패키징의 외부로 돌출되고, 안테나가 상기 칩 몰드 패키징에 결합될 때, 외부로 돌출된 리드프레임에 안테나가 접촉연결되는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제3항에 있어서,
상기 안테나는 코일형 안테나이며,
상기 칩 몰드 패키징 중 양단부의 외주부에 상기 안테나가 억지끼움 또는 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제4항에 있어서,
상기 안테나는, 코일의 선경이 0.15 ~ 0.35mm이고 내경이 0.6 ~ 1.0mm, 외경이 0.8 ~ 1.6mm이며, 코일의 피치는 0.6 ~ 1.0mm으로서, 한쪽 안테나 턴수는 25[turns] ~ 45[turns]인 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제4항에 있어서,
상기 안테나는, 칩 몰드 패키징에 결합되는 부위의 피치의 간격을 상대적으로 더 작게하여서 칩 몰드 패키징과의 결합력을 높이고, 유연성을 확보함으로써, 타이어의 굴신운동에도 내구성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제4항에 있어서,
상기 안테나는, 서로 다른 타이어에 적용하는 경우 피치 간격을 조절하여 타이어 구성물질이 안테나 내부에까지 채우도록 함으로써, 타이어의 물성치가 다름으로 인한 가류과정의 공기 유입을 방지하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제4항에 있어서,
상기 안테나는, 그 종단을 칩 몰드 패키징의 내부에 끼우고 리드선과 물리적인 전기적 접촉을 수행하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제3항에 있어서,
상기 칩 몰드 패키징은 안테나가 결합되는 부분에 도전성 잉크 또는 도금을 하고, 상기 안테나가 결합되는 부분이 리드프레임과 전기적으로 접촉됨으로써 안테나와 리드프레임이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제1항에 있어서,
상기 안테나는, 재질이 강선(steel wire) 혹은 스테인레스(stainless steel)인 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제1항에 있어서,
상기 안테나는, 구리와 주석 또는 구리와 아연의 합금을 도금하여 타이어 매설 시 코팅 공정을 생략할 수 있는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제1항에 있어서,
상기 태그는, 타이어 제조 과정에서 자동 부착기에 의해 타이어 인너라이너 안쪽 사이드 월(side wall)에 매설하되, 태그 중앙이 비드에서 10mm 내지 100mm 이격된 임의의 위치에 매설되는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제1항에 있어서,
상기 안테나는 직사각형의 코일형 안테나이며,
타이어 성형공정에서 태그 매설시, 직사각형의 단변이 타이어 가압방향과 동일한 방향으로 매설되며, 이로써, 타이어 구성성분의 유입을 용이하게 하고, 안테나의 유연성을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그. - 제1항에 있어서,
상기 태그는, 포장 방식이 롤 타입의 릴(reel) 또는 시트 타입의 트레이 포장에 의하여 포장되는 것을 특징으로 하는 타이어 매설 타입 UHF 대역 알에프아이디 타이어 태그.
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| KR102212693B1 (ko) | 2019-05-14 | 2021-02-05 | 아시아나아이디티 주식회사 | 타이어 굴신운동에 대한 완충성능이 우수한 영구 부착형 uhf 대역 알에프아이디 타이어태그 |
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2021
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