KR20230010022A - 적어도 전자레인지에서 사용될 수 있는 rfid 태그를 포함하는 디바이스, 및 적어도 하나의 그러한 디바이스가 제공되는 리셉터클 또는 패키징 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 RFID 태그()를 포함하는 디바이스(E)에 관한 것으로서, 상기 태그(1)는, 상기 태그의 면(12, 13) 중 하나의 면(12) 상에 보호 재료의 층(14, 14A)이 제공되고, 상기 재료는 실리콘에 기반하고 공기의 유전체 유전율의 적어도 3배 초과의 유전체 유전율을 갖고, 상기 재료의 층(14, 14A)은 적어도 6 밀리미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한, 이러한 종류의 디바이스가 제공된 리셉터클 또는 패키징에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 적어도 전자레인지에서 사용될 수 있는 RFID 태그를 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 적어도 하나의 그러한 디바이스가 제공되는 리셉터클(receptacle) 또는 패키징(packaging)에 관한 것이다.
RFID 태그(Radio Frequency IDentification)는 정의된 주파수로 전파들을 이용하여 데이터를 원격으로 저장 및 송신하기 위한 디바이스이다. 데이터는, 일반적으로 작은 두께를 갖는 캐리어에 고정된 전자 칩 상에 저장되며, 전자 칩은 전자 칩과 전용 원격 판독기 사이의 데이터 교환을 가능하게 하는 안테나를 또한 포함한다. RFID 태그들은, 이들이 다수의 물체들 또는 제품들에 고정되거나 통합될 수 있도록 하는 치수들로 이루어지며, 그에 따라, 그에 관련된 상보적 정보의 식별, 추적 및/또는 제공을 보장한다. 이들의 이식의 용이함 및 이들의 치수들로 인해, RFID 태그들은, 제한적인 환경들 또는 RFID 태그를 손상시킬 수 있는 환경들에서 발견될 수 있는 다양한 물체들 또는 제품들 상에 존재한다.
특히, 식품 또는 다른 제품들을 위한 패키징 또는 리셉터클들 상에 존재하는 RFID 태그들은, 패키징 또는 리셉터클에 포함된 제품의 해동, 요리 또는 재가열 시에, 전자레인지에 의해 방출된 마이크로파들을 견디어야 할 수 있다. 그러한 경우, RFID 태그들은 또한, 통상적으로 50 ℃ 초과의 높은 온도들을 겪는다. RFID 태그의 속성들 및 기능을 보존하고 이에 따라 RFID 태그와 판독기 사이의 데이터의 저장 및 송신을 보장하기 위해, RFID 태그는 전자레인지에 의해 방출된 마이크로파들에 의해 영향을 받지 않거나 또는 약간만 영향을 받는 것이 바람직하다. 기록을 위해, 마이크로파들은 전파들과 적외선 방사 사이에 위치된 전자기파들이다. 통상적으로, 전자레인지의 경우, 가정용 장치들에 대해 통상적으로 직면하는, 일반적으로 600 W 내지 2000 W인 전자레인지 전력들에 대해, 전자레인지의 파장들은 12.5 cm이고 그들의 주파수들은 2.45 GHz이다. 전자레인지의 경우, 고전력 전자기장이 생성되며, 이는 RFID 태그들의 주파수 대역이 무엇이든 간에 RFID 태그들을 파괴한다. 이를 극복하기 위해, 전자 칩의 영역에서 그리고/또는 안테나의 영역에서 RFID 태그를 차폐하기 위한 다양한 솔루션들이 알려져 있다. 알려진 솔루션들 중에서, 온도가 증가할 때 안테나가 파손될 수 있는 것이 가능한 전자 칩에 대한 차폐 솔루션을 설명하는 EP-A-3 563 299가 인용될 수 있다. US-B-10 311 355는 안테나에 대한 용량성 차폐를 개시하며, 차폐는 안테나에 의해 수신된 에너지를 열의 형태로 배기시키는 것을 가능하게 한다. US-A-2008 143 480은 전자레인지의 파장의 1/6 미만의 표면적을 안테나에 제공하는 안테나의 특정 형상(다각형)을 설명한다. WO-A-2021 079 265는 안테나에 의해 한정된 공간에 전압을 제한하기 위해, RFID 태그를 지지하는 캐리어의 측면 상의 차폐를 개시한다. WO-A-2021 072 966에 의해 제공되는 솔루션은 2-부분 안테나로 이루어지며, 그 부분들 사이에 마이크로파들에 대한 낮은 임피던스를 갖는 브리지가 한정된다. EP-A-3 136 298은 실리콘계 상부 및 하부 보호 층을 포함하는 RFID 태그에 관한 것이다. WO-A-2009/119828은 비접촉식 트랜시버에 관한 것이며, 따라서, 이는 또한, 특히 열에 대한 보호 요소로서 실리콘을 포함하는 RFID 태그에 관한 것이다. US-A-2012/298758은 물체들, 즉, RFID 태그들을, 금속을 함유하는 물체들에 이식하기 위한 방법을 설명한다. RFID 태그들은 실리콘을 포함할 수 있는 내열성 코팅으로 캡슐화된다. KR-B-101 508 765는 금속 층 및 내열성 수지 층에 의해 형성된 차폐 층이 제공되는 RFID 태그를 개시한다. 이러한 다양한 솔루션들은 구현하기에 다소 복잡하다.
본 발명은, 태그를 적어도 전자레인지에서 사용가능하게 하기 위해, RFID 태그 전체, 즉, 안테나 및 전자 칩을 간단한 방식으로 그리고 저비용으로 보호하는 것을 가능하게 하는 솔루션을 제안한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은, 평면 지지부에 고정되는 안테나 및 RFID 칩을 포함하는 RFID 태그를 포함하는 디바이스에 관한 것이며, 상기 태그는, 태그의 면 중 적어도 하나 상에, 안테나 및 전자 칩을 커버하는 보호 재료의 층을 포함하고, 상기 재료는 실리콘에 기반하고 공기의 유전체 유전율의 적어도 3배 초과의 유전체 유전율을 갖고, 상기 재료의 층은 적어도 6 밀리미터의 두께를 갖고, RFID 태그에, 일 면 상에는 실리콘계 재료의 층이 제공되고, 반대 면 상에는 실리콘계 재료의 층 또는 전기 전도성 금속 재료의 층으로부터 선택된 재료의 층이 제공되고, 전기 전도성 금속 재료는 2.45 GHz에서 금속 재료로의 마이크로파들의 침투 깊이의 적어도 3배의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
재료의 주 성분인 실리콘의 유전체 유전율 및 그에 따른 전기장에 대한 실리콘의 응답은 4 정도인데, 즉, 특히 전자레인지에서 일반적으로 마이크로파들의 초기 전파 매질인 공기보다 더 전기적으로 절연성인 재료이다. 따라서, 공기와 실리콘계 재료 사이의 매질 변화가 발생하고, 이는 무엇보다도 중요한데, 그 이유는, 선택된 최소 두께에서, 2.45 GHz의 영역에서 전자레인지에서 일반적으로 직면하는 주파수를 갖는 마이크로파들이 RFID 태그에 도달하지 않거나 또는 약간만 도달하면서 868 MHz의 영역에 있는 RFID 태그의 동작 주파수에서 RFID 태그가 기능을 유지하도록 허용하기 때문이다. 식품-등급 실리콘을 사용하는 것은, 그에 따라 보호되는 RFID 태그를, 식품 제품을 수용하는 리셉터클 또는 패키징에 통합하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 유리하지만 필수적이지는 않은 양상들에 따르면, 이러한 종류의 디바이스는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
RFID 태그의 2개의 면은 상기 면에 견고하게 연결되고 적어도 6 밀리미터의 두께를 갖는 실리콘계 재료를 포함한다.
실리콘계 재료는 식품-등급 실리콘으로 형성된다.
실리콘계 재료는 4의 유전율을 갖는다.
금속 재료는 얇은 플레이트로서 형성된 구리이다.
재료는 얇은 플레이트로서 형성된 알루미늄이다.
금속 재료의 플레이트는 2.45 GHz에서 금속 재료 내로의 마이크로파들의 침투 깊이의 10배의 두께를 갖는다.
금속 재료의 층은, 리셉터클 또는 패키징과 접촉하도록 의도되는, 디바이스의 면을 한정하는, RFID 태그의 평면 지지부의 면에 견고하게 연결된다.
본 발명은 또한, 이전의 특징들 중 임의의 특징에 따른 적어도 하나의 디바이스가 제공된 리셉터클 또는 패키징에 관한 것이다.
본 발명의 유리하지만 필수적이지는 않은 양상들에 따르면, 이러한 종류의 리셉터클 또는 패키징은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
일 면 상에는 실리콘계 재료의 층이 제공되고, 반대 면 상에는 실리콘계 재료의 층 또는 전기 전도성 금속 재료의 층으로부터 선택된 재료의 층이 제공되는 RFID 태그를 포함하는 적어도 하나의 디바이스 - 전기 전도성 금속 재료는 2.45 GHz에서 금속 재료로의 마이크로파들의 침투 깊이의 적어도 3배의 두께를 가짐 - 는, 리셉터클 또는 패키징의 높이에 따라 배향되는 리셉터클 또는 패키징의 벽 상에 위치된다.
단지 비-제한적인 예로서 그리고 첨부된 도면들을 참조하여 주어지는 다음의 설명을 읽는 것으로부터, 본 발명은 더 잘 이해될 것이고, 본 발명의 추가 이점들은 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그의 간략화된 평면도이다.
도 2는 전자레인지 및 그 구성 부분들의 다른 축척의 간략화된 사시도 및 부분 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그의 상이한 축척의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RFID 태그의 상이한 축척의 측면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그의 간략화된 평면도이다.
도 2는 전자레인지 및 그 구성 부분들의 다른 축척의 간략화된 사시도 및 부분 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그의 상이한 축척의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RFID 태그의 상이한 축척의 측면도이다.
도 1은 통상적으로 접하게 되는 RFID 태그(1)를 간략화된 방식으로 도시한다. 이러한 종류의 태그(1)는 태그(1)와 연관될 물체 또는 제품과 관련된 정보가 저장되는 전자 칩(2)을 포함한다. 칩(2)은 또한, 원격 판독기와 통신하기 위한 통신 수단을 포함한다. 태그(1)와 판독기(향상된 가독성을 위해 도시되지 않음) 사이의 정보의 송신은 안테나(3)를 통한 지상 라디오 수신에 의해 발생한다. 안테나(3)는, 일 단부가 칩(2)에 고정되는 다이폴 유형의 와이어 요소에 의해 형성된다. 변형으로, 안테나는 나선형이 되도록 형성된다. 태그(1)를 구성하는 요소들(2 및 3)은 얇은 두께로 이루어지며, 유리하게는 리프(leaf) 유형의 평면 지지부에 고정되며, 칩(2) 또는 안테나(3)에 대해 비활성이다. 따라서, 태그(1)는, 제품 또는 물체의 공칭 치수들을 실질적으로 수정하지 않으면서, 태그(1)가 이산 방식으로 제품들 또는 물체들 상에 조립될 수 있게 하는 치수들, 특히 태그의 두께를 갖는다. 예로서, RFID 태그는 일반적으로, 폭이 15 mm 내지 25 mm이고 길이가 30 mm 내지 80 mm인 직사각형 형상이며, 그의 두께는 0.5 mm 내지 1.5 mm이다.
태그(1)는, 예를 들어, 식품과 접촉할 수 있는 리셉터클(receptacle) 또는 패키징을 구비하기 위한 것이다. 물체가 "식품과 접촉하는" 것의 특징은, 물체를 만드는 재료가, 생명체에 의해 섭취되고 물체의 정상 사용 조건들 하에서 물체와 접촉하는 식품들, 음료들, 약제들, 또는 다른 제품들에 대해 물체에 의해 유발되는, 인간 또는 동물에 대한 독성의 위험이 없다는 것을 보장하는 규제 및/또는 규범적 요건들을 충족한다는 것을 의미한다. 태그(1)가 제공된 패키징 또는 리셉터클이 준비된 식품들 또는 준비된 식사들을 포함할 때, 사용자는 종종, 준비된 식품들 또는 준비된 식사들의 요리를 해동하거나, 재가열하거나, 또는 완료한다. 패키징으로부터 또는 리셉터클로부터 식품들 또는 식사들을 제거할 가능성에 부가하여, 사용자는 또한, 가열 기기 내에 직접적으로 리셉터클 또는 패키징을 배치할 가능성(패키징 또는 리셉터클이 이러한 종류의 사용에 적합한 경우)을 갖는다. 이 경우, 패키징 또는 리셉터클은, 요리 오븐 또는 일반적으로 그리고 바람직하게는 전자레인지일 수 있는 요리 기기에 따라, 판지, 베이킹 파치먼트(baking parchment), 왁스 페이퍼(wax 종이), 플라스틱 재료, 나무 등에 기초한다.
해동, 요리 또는 재가열이 전자레인지에서 수행될 때, 이는 이러한 유형의 오븐의 동작으로 인해 특정 제한들을 수반한다. 도 2에 개략적으로 도시된 오븐(4)과 같은 전자레인지에서, 복수의 자기 블레이드들로 형성된 마그네트론(5)은 매우 높은 주파수, 즉 2.450 GHz를 갖는 자기장을 생성한다. 안테나(6)는 마그네트론(5)에 의해 방출된 자기장을 수집하고, 이를 도파관(7)을 향해 지향시킨다. 파동들은 파동 교차-연결부(9)에 의해 오븐(4)의 유용한 체적(8) 내로 전송되며, 이는 체적(8)에서의 파동들의 분산을 보장한다. 체적(8)을 한정하는 금속 벽들은 금속이며, 리바운드(rebound)에 의해, 체적(8)의 내부를 향해 파동들을 복귀시킨다. 체적(8) 내에서 파동들의 통과 동안, 마이크로파들은, 본 명세서에서 리셉터클(10)로 표현된 비-금속 리셉터클들 대부분 및 패키징, 및 이들이 포함하는 식품 또는 제품들을 통과한다. 물이 식품, 및 더 일반적으로는 생물학적 기원의 임의의 생성물의 주성분이기 때문에, 마이크로파들은 물 분자들이 회전하는 전기장 방향으로 자신들을 배향시키게 한다. 따라서, 물 분자들은 자기장의 주파수, 즉 2.45 GHz에서 발진하며, 상기 진동은 열을 생성한다. 리셉터클(10) 내의 열을 균일하게 분배하기 위해, 리셉터클(10)은 턴테이블(11) 상에 배치된다. 식품들의 가열 속도는 전자레인지(4)의 전력에 의해 결정된다. 가정용 오븐들(4)의 경우, 전력들은 일반적으로 700 W 내지 1200 W이다.
모든 경우들에서, 오븐(4)의 전력에 관계없이, 전자기장은 전도성 재료들, 예컨대 RFID 태그(1)를 구성하는 재료들의 존재 시에 높은 세기의 전류들을 생성하도록 하는 전력을 갖는다. 태그(1)를 구성하는 재료들을 가열하는 것 이외의 이러한 강한 전류들은, RFID 태그(1)의 각도 전도성 부분들의 구역에서, 포인트 효과로 인해 전기 아크들을 발생시키며, 이는 RFID 태그(1)의 빠른 파괴로 이어진다.
오븐(4)에서의 통과 동안 마이크로파들에 대한 내성에 부가하여, RFID 태그(1)는 또한, 오븐(4)에서의 통과 동안 뿐만 아니라 리셉터클(10)이 오븐(4)을 떠난 후에도 종종 사용되는 UHF 주파수들, 즉 860 MHz 내지 930 MHz에서 동작할 수 있어야 한다. 본 발명에 의해 구현되는 솔루션은 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시된다.
이 솔루션은 마이크로파 전파 매체에 변화를 초래하며, 이는 주파수를 변경하지 않으면서 마이크로파 전파 속도를 수정하는 효과를 갖는다. 그러나, 파동의 주파수가 높을수록, 재료 내로의 파동의 침투 깊이는 더 작아질 것이다. 예로서, 전자레인지에서, 냉동육, 과일 또는 야채 기반 제품들의 경우 대략 0.5 cm 내지 2 cm의 깊이에 걸쳐 침투가 존재하며, 냉동이어서 더 많은 물을 함유한 제품들에 대해서는 최대 30 cm까지의 깊이를 넘어설 수 있다.
도 3 및 도 4로부터 명백한 바와 같이, RFID 태그(1)는 이의 면(12 또는 13) 중 적어도 하나 상에 실리콘계 재료를 포함한다.
도 3의 디바이스(E)의 실시예에 따르면, 각각의 층(14, 14A)은, 각각의 층(14, 14A)이 제자리에 있을 때 RFID 태그(1)를 완전히 커버하도록 각각의 면(12, 13)의 전체 표면적에 걸쳐 RFID 태그(1)의 각각의 면(12, 13)에 각각 견고하게 연결된다. 판독의 용이함을 위해, 이 경우, 층(14, 14A)은 RFID 태그(1)의 면(12, 13)에 고정되지 않는 것으로 표현된다.
각각의 층(14, 14A)을 구성하는 실리콘계 재료는, 유리한 실시예에 따르면, 식품-등급 실리콘이다. 실리콘들 또는 폴리실록산들은 실리콘/산소 사슬로 형성된 무기 화합물들이며, 여기서, 실리콘 원자들에 기들이 결합된다. "식품-등급 실리콘"이라는 명칭은, 일반적으로 2-성분이고 주변 온도 또는 고온 가황(hot vulcanization)에 의해 가교되고 실리콘 엘라스토머를 지칭한다. 따라서, 식품-등급 실리콘은, 식품 내로의 입자들의 이동을 방지하면서, 고온들에 내성이 있다. 모든 식품-등급 실리콘들은 식품과 접촉하는 제품들과 관련하여 시행중인 표준들 및/또는 규제들을 준수해야 한다. 식품-등급 실리콘은 고무 유형의 액체 또는 고체 형태로 제공되고, 이 경우 실리콘은 증가된 레벨의 가단성을 갖는다. 따라서, 접착제 결합과 같은 자체로 공지된 기법들을 통해 실리콘을 성형하고 캐리어 상에 고정시키는 것이 용이하다.
모든 경우들에서, 사용되는 실리콘계 재료는 전자레인지(4) 내의 마이크로파들의 초기 전파 매질의 유전율보다 더 큰 유전율을 가져야 한다. "초기"는, 파동 교차-연결부(9)에 의해 분산되면 리셉터클(10) 내로 침투하기 전에, 마이크로파들이 먼저 통과하는 매질을 나타낸다. 따라서, 이는 전자레인지(4)의 체적(8)에 존재하는 공기의 체적이다. 유전체 재료 또는 매질, 예컨대 공기는 전류를 전도할 수 없는 재료 또는 매질이다. 그럼에도 불구하고, 전기장의 존재 시에 유전체의 거동은 매우 가변적이다. 실제로, 재료 또는 매질을 구성하는 원자들은 외부 전기장과 상호작용할 수 있다. 상기 상호작용은, 외부 전기장에 연결된 재료 또는 매질의 분극화, 및 그에 따라, 전기장의 작용 하에서, 재료 또는 매질을 구성하는 원자들의 배향을 유도한다. 유전율, 더 정확하게는 유전체 유전율은 주어진 재료 또는 매질에서 전하들의 조직에 전기장이 영향을 미치는 방식을 설명하는 물리적 속성이다. 유전율은, 1인 것으로 정의되는 진공의 유전율에 대해 상대적인 또는 일정한 유전체 유전율일 때, 비차원적(adimensional)이다.
공기의 유전율은 진공의 유전율에 매우 가깝고, 확장하면, 또한, 1과 동일한 것으로 간주된다. 결과적으로, 초기 전파 매질의 유전율은 그에 따라 1과 동일한 것으로 간주된다. 본 발명에서 사용되는 실리콘들은, 실리콘들의 조성에 따라, 4에 가까운 유전율, 일반적으로는 3.2 내지 4.7의 유전율을 갖는다. 따라서, 이들의 거동은 마이크로파들의 존재 시의 공기의 거동과 매우 상이하고, 또한, 가열 또는 요리를 목적으로 리셉터클(10)에 배치된 식품 또는 제품들의 거동과 상이하다. 이러한 식품 및 이들 제품들이 주로 물을 포함하는 한, 이들은 공기 및 실리콘보다 양호한 전도체들이다. 따라서, 식품 또는 제품들과 실리콘 사이에서 매질의 상당한 변화가 발생하며, 이는 마이크로파들의 반사 및 회절을 생성한다. 매질의 변화는 일반적으로, 줄 효과(Joule effect)에 의한 열 방출, 즉, 마이크로파들의 통과 동안의 재료의 가열을 동반한다. 결과적으로, 실리콘계 층(14, 14A)을 가로지를 수 있는 마이크로파들의 양 뿐만 아니라, 실리콘계 재료에 의해 수용되는 열의 양이 감소된다.
또한, 각각의 층(14, 14A)에 대해 준수되어야 하는 최소 두께는 층(14, 14A) 내로의 마이크로파들의 침투 깊이를 제한하며, 이는 마이크로파들에 대한 RFID 태그(1)의 감도를 추가로 제한하는 것을 가능하게 한다. 태그(1)의 면(12, 13) 상에 고정된 실리콘계 재료의 각각의 층(14, 14A)의 6 mm의 최소 두께는, 그 사용 주파수, 즉, 이 경우 868 MHz에서 기능적으로 유지되는 RFID 태그(1)에 상당히 영향을 미치지 않으면서 2.45 GHz 주파수에서 상기 태그가 마이크로파들에 사실상 보이지 않게 하는 것을 가능하게 하는 것으로 결정되었다. 마이크로파 전파 매질의 변화를 발생시키기 위해 유전율을 갖는 재료의 각각의 층(14, 14A)의 최소 두께를 연관시킴으로써, 태그(1)의 공칭 치수들 또는 리셉터클(10)에 고정되고 그리고/또는 통합될 디바이스(E)의 능력을 상당히 수정하지 않으면서 마이크로파들로부터 RFID 태그(1)의 보호를 최적화하는 디바이스(E)가 형성된다. 따라서, 실리콘계 재료의 층(14, 14A)을 갖고 2개의 면(12, 13) 상에 제공된 RFID 태그(1)로 형성된 디바이스(E)의 두께는 13 mm 내지 15 mm이다. 도 3에 도시된 실시예에 따르면, RFID 태그(1)의 면(12 및 13)에 고정된 층(14, 14A)은 조성 및 두께가 동일하다. 도시되지 않은 변형에서, 면(12 및 13)에 고정된 층(14, 14A)은 두께 및/또는 조성이 상이하다. 따라서, 재료 층(14)은 전자 칩(2) 및 안테나(3)의 캐리어에 대해, 그리고/또는 디바이스(E)가 고정되고 그리고/또는 디바이스(E)가 통합되는 리셉터클(10)의 일부에 대해 조정된다.
테스트들은 국제 표준들, EPC 글로벌 클래스 1 Gen 2 ISO 18000-6C를 준수하는, 예컨대, Ucode 8이라는 명칭으로 NXP 사에 의해 시판되는 RFID 태그(1)를 사용하여 수행되었다. 이러한 종류의 직사각형 태그(1)의 경우, 전자 칩(2)은 70 ㎛ 두께에 대해 48 mm × 22 mm로 측정되고, 안테나(3)는 42 mm × 16 mm로 측정된다. RFID 태그(1)의 전체 공칭 치수들은 전자 칩(2)의 두께에 가까운 두께에 대해 50 mm x 22 mm이다. 재료의 2개의 층(14, 14A)이 제공되면, 디바이스(E)는 12.07 mm의 두께, 즉 실리콘의 층(14, 14A)의 누적 두께들에 가까운 두께에 대해 60 mm x 27 mm로 측정된다. 디바이스(E)는 상이한 종류들의 리셉터클들(10)에 고정되었지만, 리셉터클들(10)은 종종, 전자레인지에서 식품을 요리하거나 또는 재가열하기 위해 사용되며, 이 경우에는 원통형 유리 병 및 직사각형 플라스틱 박스에 고정된다. 직사각형 유리 리셉터클을 사용하는 테스트들이 또한 수행되었다. 리셉터클들(10)은 850 W의 전력으로 동작하는 전자레인지(4)의 턴테이블(11) 상에 동시에 배치되었다.
마이크로파들에 대한 디바이스(E)의 내성은 리셉터클(10)의 유형 및/또는 리셉터클(10)의 형상과는 독립적이며, 플라스틱 상자 및 유리 병 또는 상자에 대해 거동들이 동일하다는 것이 밝혀졌다. 대조적으로, 본 출원인은, 리셉터클(10) 상의 디바이스(E)의 위치가 마이크로파들에 대한 RFID 태그(1)의 내성에 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 특히, 디바이스(E)가 수직 벽 또는 대체로 수직인 벽, 즉, 리셉터클(10)의 높이에 따라 배향된 벽에 고정될 때, RFID 태그(1)는, 심지어 표면 열화의 경우에도, 단위 테스트 동안 전자레인지(4)에서 10분 초과, 그리고 복수의 테스트들에 걸쳐 누적으로 30분 초과 동안 기능을 유지한다. 그러나, 디바이스(E)가 수평 또는 대체로 수평인 벽, 즉, 플레이트(11) 상의 리셉터클(10)의 접촉 구역을 따라 배향된 벽 상에 위치될 때, RFID 태그(1)는 더 짧은 시간 동안, 즉, 오븐(4) 내에서의 테스트들 동안 누적으로 3분 초과의 시간 동안 기능을 유지한다. 따라서, 마이크로파들이 90°에 가까운 방향을 따라 재료의 층(14, 14A) 상에 도달할 때, 그리고/또는 디바이스(E)가 파동 교차-연결부(9)에 가장 가깝고 따라서 마이크로파 소스에 가장 가까울 때, 마이크로파들에 대한 감도가 더 큰 것으로 나타난다. 따라서, 교차-연결부(9) 부근에서, 마이크로파들의 분산은 낮고, 마이크로파들의 세기는 높다.
RFID 태그(1)에 고정된 층(14 및 14A)이 면(12, 13) 상에서 각각 층(14)에 대해 4 mm 및 층(14A)에 대해 1 mm인 상이한 두께들을 갖는 디바이스(E)를 사용하여 수행된 테스트들은, 디바이스(E)가 리셉터클(10)의 높이를 한정하는 벽 상에 위치될 때, 즉, 오븐(4)에서 10 분 초과 및 누적으로 30 분 초과 동안 유지될 때 전술된 것과 동일한 결과들을 제공하였다. 상이한 두께들의 층(14, 14A)을 갖는 이러한 종류의 디바이스(E)는, RFID 태그(1)가 플레이트(11) 상의 리셉터클(10)의 접촉 구역에 따라 배향된 벽 상에 위치될 때, 1 분의 RFID 태그(1)의 내성을 나타내었다.
마이크로파들에 대한 내성과 독립적으로 열에 대한 RFID 태그(1)의 내성을 식별하기 위해, 층(14, 14A) 중 하나에 대해, 동일한 두께들, 즉 6 mm 및 다른 층에 대해 상이한 두께들, 즉, 4 mm 및 1 mm인 실리콘들을 포함하는 디바이스(E)를 사용하는 테스트들, 즉, "종래의" 요리 오븐에서의 테스트들이 또한 수행되었다. 위의 테스트들에 대해, RFID 태그들(1)은 전자레인지(4)에서의 테스트들을 위해 사용된 것들과 동일한 리셉터클들(10) 상에 위치되었다. 디바이스들(E)이 온도 상승 동안 오븐에 이미 존재했다면, 디바이스들(E)의 RFID 태그들(1)은 10분의 온도 상승 시간을 갖는 207℃의 오븐에서 20분, 이어서 30분 동안 내성을 가졌다. 놀랍게도, 본 출원인은, 실리콘 층(14, 14A)의 두께에 관계없이, RFID 태그들(1)의 온도가 80℃에 도달할 때, RFID 태그들(1)이 기능, 즉 데이터의 수신 및 송신을 중단하고, 또한 RFID 태그(1)가 열화되지 않는다는 것에 주목하였다. RFID 태그들(1)은, 층(14, 14A)의 두께들에 관계없이, RFID 태그들(1)의 온도가 80℃ 미만으로 복귀될 때, 다시 기능을 하는데, 즉, 수신 및 송신한다.
따라서, RFID 태그(1)의 각각의 면(12, 13)에 고정된, 공기의 유전체 유전율의 적어도 3배 초과의 유전체 유전율을 갖는 6 mm의 실리콘계 재료의 최소 두께는 재료의 층(14, 14A)을 포함하는 RFID 태그(1)에 의해 형성된 디바이스(E)가 리셉터클의 높이를 한정하는 리셉터클의 벽 상에 위치된 경우 몇 분, 또는 실제로는 수십 분 동안 최적의 보호를 보장하는 것으로 보인다. 이러한 보호는 RFID 태그(1)에 대한 열의 영향뿐만 아니라 마이크로파들의 영향에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스(E)를 이용하여, 전자레인지에서 마이크로파들을 겪을 수 있거나 또는 통상적인 요리 오븐에서 가열될 수 있는 리셉터클들 또는 패키징을 제공하는 것이 가능하다. 이에 따라 구비된 리셉터클 또는 패키징은 RFID 태그(1)의 기능에 대해 어떠한 주목할 만하고 지속적인 영향을 미치지 않으면서 전자레인지(4) 또는 종래의 요리 오븐에서 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 판독의 용이함을 위해, 도 3의 요소들과 공통인 요소들은 100만큼 증가된 동일한 참조 부호들을 갖는다. 이 경우, RFID 태그(101)에는, RFID 태그(101)의 면(112) 상에 위치된, 6 mm의 두께의 실리콘계 재료의 층(114)이 제공된다. 대향 면(113)에는, 예컨대 구리 또는 구리계 합금, 또는 알루미늄 또는 알루미늄계 합금의 금속 전도체(15)의 층이 제공된다. 금속 전도체(15)는, RFID 태그(101), 더 구체적으로는 안테나가 전자레인지(4)에 의해 방출되는 2.45 GHz의 고주파수의 마이크로파들에 노출될 때 안테나에 의해 생성되는 전기를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이는 프린지(fringe) 효과 또는 스킨 효과에 의해 획득된다. 이는, 더 높은 주파수에서, 전류가 전도체들의 표면에서만 흐르는 경향이 있는 결과를 갖는 전자기 현상이다. 이는 전도체의 저항의 증가를 초래한다. 따라서, 금속 전도체 층(15)의 표면에서 생성된 전류는 RFID 태그(101)의 안테나에 의해 생성된 전류에 대향하고, 그에 따라, RFID 태그(101)에 대한 마이크로파들의 효과의 감쇠가 사실상 획득된다.
이 실시예에서, 실리콘 층(114)은 디바이스(E100)의 상부 층을 한정하며, 금속 전도체 층(15)은 디바이스(E100)가 고정되는 리셉터클(10)의 표면 반대편에 있다. 금속 층, 즉, 이 경우 구리 또는 알루미늄은 금속 재료 내로 2.45 GHz에서의 마이크로파들의 침투 깊이의 적어도 3배의 두께를 가지며, 리셉터클 또는 패키징과 접촉하도록 의도된 디바이스(E100)의 면을 한정하는 태그(101)의 평면 지지부의 면에 견고하게 연결된다. 금속 재료의 플레이트, 즉, 이 경우 구리 또는 알루미늄의 플레이트는 2.45 GHz에서 금속 재료 내로의 마이크로파들의 침투 깊이의 10배의 두께를 갖는다. 이 예에서, 금속 재료가 구리 또는 알루미늄일 때, 층(15)의 두께는 대략 16 ㎛이고, 2.45 GHz에서의 마이크로파들의 침투 깊이는 각각 1.36 ㎛ 및 1.66 ㎛이다. 다시 말하면, 층(15)은 리셉터클(10) 또는 패키징 상에 디바이스(E100)의 고정 수단을 형성한다. 이 실시예에서, 디바이스(E100)는 마이크로파들에 노출된 RFID 태그(101)에 의해 생성된 전류를 감소시키는 전자기 차폐와 마이크로파 전파 매질의 변화를 연관시킨다.
디바이스(E)를 사용하는 테스트들에 대해 사용된 것들과 동일한 리셉터클들에 고정된 디바이스(E100)를 850 W의 전력의 전자레인지(4)에 배치함으로써 수행된 테스트들은, 디바이스(E100)가 위치되는 리셉터클(10)의 구역에 관계없이, RFID 태그(101)가 10분 초과 및 복수의 테스트들에 걸쳐 누적으로 30분 초과 동안 기능을 유지하는 것을 보여주었다.
다시 말해서, 이러한 종류의 솔루션은, 매질의 변화에만 기초한 솔루션과는 대조적으로, 리셉터클(10) 상의 디바이스(E100)의 위치와 독립적이다.
종래의 오븐에서의 성능 테스트들은 또한, 디바이스(E)를 사용한 테스트들의 조건들과 유사한 조건들 하에서, 디바이스(E100)와 함께 제공된 리셉터클들을 사용하여 수행되었다. 획득된 결과들은 유사하며, 즉, 80℃ 초과에서는 칩(2)의 기능이 중단되고, 80℃ 미만에서는 정상으로 복귀된다.
고려되지만 예시되지 않은 다른 솔루션은 안테나(3) 및 금속 전도체 층(15) 대신에 장착된 도파관을 사용하는 것으로 이루어진다. 조립체는 실리콘 층 상에 오버몰딩되거나 배열된다. 식품과 접촉하는 제품들에 관한 규제들을 준수하기 위해, 도파관이 오버몰딩되는 것이 바람직하다. 이 경우, 실리콘 층의 두께는 디바이스(E)에서 층의 두께의 대략 1/3로 감소될 수 있다.
도파관은 파동을 2개로 분리하는 것, 및 2.45 GHz의 주파수에서, 2개의 파동들이 도파관의 출력에서 만날 때, 이들이 서로 위상이 반대이고 이에 따라 서로를 상쇄시키는 것을 보장하는 것을 가능하게 한다. RFID 태그 대신에 도파관들을 사용하는 테스트는 2.45 GHz에서 RFID 태그에 의해 수신된 전력을 100으로 나눈 것을 나타내었다.
그럼에도 불구하고, 850 W에서의 전자레인지(4)에서의 테스트 동안, 디바이스가 유리 리셉터클에 고정될 때이든 또는 플라스틱 리셉터클에 고정될 때이든, RFID 태그는 단지 20초 동안만 기능을 유지하였다. 실제로, 전력은 그러한 정도까지 증가되고, 따라서 전기장의 세기는, RFID 태그의 일부인 전자 칩의 항복 전압에 신속하게 도달되는 정도까지 증가된다. 더욱이, 20 초의 끝에서 RFID 태그에 의해 도달되는 온도는 50 ℃에 가깝다. 다시 말해서, RFID 태그는 매우 빠르게 가열되고, 표면 전류들은 강하다. 또한, 테스트들 동안 전자레인지에서 전기 아크들이 형성된다.
따라서, 도 3 및 도 4에서 설명된 솔루션은, 적어도 하나의 층(14, 14A)을 갖는 전파 매질에서의 적어도 하나의 변화를 이용하고; 필요하다면, 금속 재료(15)의 층에 의한 스킨 효과에 의해 전자기 차폐와 연관되는 실리콘계 재료(114)는, 비용, 구현 및 유효성 사이에서 최적의 절충안을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 의해, RFID 태그(1 또는 101)를 포함하는 적어도 하나의 디바이스(E 또는 E100)를 갖는, 전자레인지(4) 또는 실제로 종래의 요리 오븐에서 적어도 하나의 통과를 겪을 리셉터클들(10) 및 패키징을 제공하는 것이 가능하여, 패키징 또는 리셉터클, 및/또는 이의 내용물에 관한 데이터를 교환하는 것을 가능하게 한다. 실리콘계 재료의 2개의 층(12, 13)을 갖는 복수의 디바이스들(E 및/또는 E100)(이들 중 적어도 하나는 디바이스(E)임)이 리셉터클(10) 또는 패키징에 제공될 때, 디바이스(E)는 디바이스 상으로의 마이크로파들의 직교 도달을 제한하기 위해, 리셉터클 또는 패키징의 높이에 따라 배향되는, 리셉터클 또는 패키징의 벽 상에 위치된다.
따라서, 본 발명은, 홈 케이터링(catering) 분야, 건강관리 시설이든, 요양 시설이든 또는 휴가 시설이든 집단 케이터링 분야, 학교 또는 전문 매점 케이터링 분야, 항공사, 철도 또는 선박 케이터링 분야에서 적용가능하다. 본 발명은 또한, 제약, 화학, 및 식품-가공 분야들에 적용가능하다.
Claims (10)
- 평면 지지부에 고정되는 안테나(2) 및 RFID 칩(3)을 포함하는 RFID 태그(1; 101)를 포함하는 디바이스(E; E100)로서,
상기 태그(1; 101)는, 상기 태그의 면(12, 13; 112, 113) 중 적어도 하나(12; 112) 상에, 상기 안테나(2) 및 상기 RFID 칩(3)을 커버하는 보호 재료의 층(14, 14A; 114)을 포함하고, 상기 재료는 실리콘에 기반하고 공기의 유전체 유전율의 적어도 3배 초과의 유전체 유전율을 갖고, 상기 재료의 층(14, 14A; 114)은 적어도 6 밀리미터의 두께를 갖고, 상기 RFID 태그(1; 101)에, 일 면(112) 상에는 실리콘계 재료의 층(114)이 제공되고, 반대 면(113) 상에는 실리콘계 재료의 층 또는 전기 전도성 금속 재료의 층(15)으로부터 선택된 재료의 층이 제공되고, 상기 전기 전도성 금속 재료는 2.45 GHz에서 상기 금속 재료로의 마이크로파들의 침투 깊이의 적어도 3배의 두께를 갖는 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 RFID 태그(1)의 2개의 면(12, 13)은 상기 면(12, 13)에 견고하게 연결되고 적어도 6 밀리미터의 두께를 갖는 실리콘계 재료를 포함하는 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 실리콘계 재료는 식품-등급 실리콘으로 형성되는 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 실리콘계 재료는 4의 유전율을 갖는 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 금속 재료는 얇은 플레이트(15)로서 형성된 구리인 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 재료는 얇은 플레이트로서 형성된 알루미늄인 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 금속 재료의 층(15)은 2.45 GHz에서 상기 금속 재료 내로의 상기 마이크로파들의 침투 깊이의 10배의 두께를 갖는 것인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 금속 재료의 층(15)은, 리셉터클(10) 또는 패키징과 접촉하도록 의도되는, 상기 디바이스(E100)의 면을 한정하는, 상기 RFID 태그(101)의 평면 지지부의 면에 견고하게 연결되는 것인,
디바이스. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 디바이스(E; E100)가 제공되는 리셉터클(10) 또는 패키징.
- 제9항에 있어서,
일 면(112) 상에는 실리콘계 재료의 층(114)이 제공되고, 반대 면(113) 상에는 실리콘계 재료의 층 또는 전기 전도성 금속 재료의 층(15)으로부터 선택된 재료의 층이 제공되는 RFID 태그(1; 101)를 포함하는 적어도 하나의 디바이스(E) - 상기 전기 전도성 금속 재료는 2.45 GHz에서 상기 금속 재료로의 마이크로파들의 침투 깊이의 적어도 3배의 두께를 가짐 - 가, 상기 리셉터클 또는 상기 패키징의 높이에 따라 배향되는 상기 리셉터클 또는 상기 패키징의 벽 상에 위치되는 것인,
리셉터클(10) 또는 패키징.
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