WO2013094812A1 - 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 유에이치에프 알에프아이디 태그 - Google Patents

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dipole
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loop
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강민석
양영미
구영란
한승준
이현미
허순영
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주식회사 이그잭스
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    • H01Q9/065—Microstrip dipole antennas

Definitions

  • the present invention relates to a UHF RFID tag consisting of a separate roof portion sheet and a dipole portion sheet.
  • the UHF RFID tag consists of an antenna formed on an insulating sheet and an Rfid chip coupled thereto.
  • a dipole part for transmitting and receiving radio waves and an electromotive force is formed of a loop part which is combined with an Rfid chip to form a closed loop, and the dipole part and the loop part are electrically connected or close to each other. And formed on the same sheet.
  • the UHF Rfid tag is manufactured with various types of antennas according to the requirements of the reader, such as frequency of use, sensitivity and recognition distance.
  • the antenna of the UHF Rfid tag is formed by photolithography technology using a copper thin film laminated insulating sheet as in a general printed circuit board manufacturing method.
  • UHF Rfid tag is completed by electrically bonding the RFID chip to the formed antenna by using surface mounting technology and cutting by tag.
  • Antenna formation using such photolithography technology involves resist pattern formation and etching like conventional FPCB manufacturing, which makes the manufacturing process complicated and the technology is different from the surface mounting of Rfid chip that requires precision. Is difficult. Therefore, all antenna designs must be different according to the product type, and the surface mounting of the Rfid chip must be adjusted according to the product.
  • the present inventors have completed the present invention in view of the fact that the loop portion of the antenna of the UHF RFID tag coupled to the Rfid chip to form a closed loop is very simple in structure and can separate the dipole portion and the loop portion.
  • An object of the present invention is to provide a highly adaptable UHF Rfid that can cope with Rfid chip bonding processes requiring precision.
  • a UHF RFID tag consisting of a roof portion sheet and a dipole portion sheet separate from the roof portion sheet to which the Rfid chip is coupled to form a closed loop.
  • the roof part sheet and the dipole part sheet may be spaced apart from each other in a range in which induced electromotive force may be generated to satisfy a recognition distance as much as necessary.
  • An insulator such as a paper wrapper having a thickness of 5 mm or less, may vary between the roof sheet and the dipole sheet, depending on the intermediate publication material. In general, the recognition distance decreases linearly with the thickness of the insulator.
  • the degree of matching between the roof sheet and the dipole sheet allows an error range of less than 4 cm in the x-axis and 10 mm in the y-axis in the antenna length direction if the length of the antenna is 10 cm.
  • a dipole portion sheet may be attached to the inside of the wrapping paper and the roof portion sheet may be attached to the outside of the wrapping paper, or vice versa, to achieve aesthetically aesthetic purpose.
  • the roof part sheet and the dipole part sheet may be manufactured by an etching method using photolithography using a conventional copper thin film laminated insulating sheet, but preferably, a direct printing method using a conductive ink on a substrate is preferable. .
  • the conductive ink includes a metal powder and / or a metal precursor and a binder of an organic metal.
  • the metal of the metal precursor and the metal powder is preferably silver.
  • the metal paste and silver paste for forming the conductive pattern are described in detail in Korean Patent Nos. 709724 and 711505 filed by the applicant of the present invention.
  • the sheet-based material is not particularly limited but may be a plastic resin having heat resistance of 80 ° C. or higher, for example, polyester, polycarbonate, polyimide and various kinds of paper.
  • Direct printing includes screen printing, flexographic printing, rotary printing, gravure printing, offset printing and printing methods such as inkjet.
  • the roof sheet and the dipole sheet are printed by a loop and a dipole pattern on the substrate, and then fixed by heat treatment.
  • the Rfid chip is placed on the roof portion and then bonded by a thermocompression bonding process.
  • Such printing and heat treatment are preferably carried out continuously in a roll-to-roll manner.
  • the manufacture of the roof sheet and the mounting of the Rfid chip may be a uniform operation.
  • the adhesive means may be a conductive adhesive means such as carbon tape or an insulating adhesive means such as a general double-sided tape.
  • the RFID UHF tag when the RFID UHF tag is manufactured in a detachable manner, a relatively simple form of the roof part sheet is manufactured in large quantities for each type of small parts, and the loop part sheet for joining the Rfid chip is manufactured by precision work, and this is produced in various types of dipoles.
  • the Rfid chip bonding process can be simplified, and various dipole part sheets can be combined with the loop part sheet of the prop type bonded with the manufactured Rfid chip and various application to the product environment.
  • FIG. 1 and 2 respectively show a loop portion and a dipole portion of a detachable RFID UHF tag fabricated and chip bonded in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph illustrating a matching position and a degree of registration measurement of the loop part and the dipole part manufactured and chip bonded in Example 1.
  • 4 to 6 is a three-dimensional image of the recognition distance according to the matching degree of the loop part and the dipole part manufactured in Example 1 and chip bonded at 870Mhz, 910Mhz and 920Mhz, respectively.
  • the silver paste is used to print 50 ⁇ m thick PET sheets using the flat screen printing machine as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the printed matter including the matrix is heat-treated at 150 ° C. for 20 minutes in an oven to remove organic matter inside the paste, thereby producing a roof sheet and a dipole sheet, respectively.
  • the prepared loop was bonded to the Rfid chip by an anisotropic conductive paste (ACP) containing nickel powder.
  • ACP anisotropic conductive paste
  • the portable reader 28dBm, 5dbi was used to measure the recognition distance of the chip bonded loop part, and the results are shown in Table 1.
  • a general insulating double-coated tape was used to attach the roof part sheet and the dipole part sheet of the detachable Rfid UHF tag manufactured in the same manner as in Example 1, and the insulating double-coated tape was overlapped to determine the reduction in recognition distance according to the tape thickness. While attaching, the recognition distance value of Rfid UHF tag was measured. This value is shown in Table 4 and FIG. The recognition distance was measured in an antireflection chamber. Although the recognition distance decreases linearly with the insulation thickness, it can be seen that the insulation thickness of less than 1mm shows only acceptable recognition distance reduction.

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Abstract

본 발명은 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그에 관한 것으로 Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부 시트와 이와는 별도인 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그를 제공한다. 본 발명에 의하여, 분리형으로 Rfid UHF 태그를 제조하면, 비교적 단순한 형태의 루프부 시트를 소품종으로 각 종류마다 다량 제조하고 이에 Rfid칩을 접합하는 루프부 시트를 정밀작업으로 제조하여 이를 다품종의 다이폴부 시트와 결합함으로써 Rfid칩 본딩 공정을 단순화할 수 있으며 이렇게 제조된 Rfid칩을 접합한 소품종의 루프부 시트와 다양한 다이폴부 시트를 조합하여 제품 환경에 다양하게 적용할 수 있다.

Description

별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 유에이치에프 알에프아이디 태그
본 발명은 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그에 관한 것이다.
일반적으로 UHF Rfid 태그는 절연시트 상에 형성된 안테나와 이에 결합된 Rfid칩으로 이루어진다. UHF Rfid 태그의 안테나도 다시 구조적으로 세분하면 라디오파를 송수신하고 기전력을 발생시키는 다이폴부와 Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부로 이루어지고 상기 다이폴부와 상기 루프부는 전기적으로 접속되어 있거나 근접되어 있으며 동일 시트 상에 형성된다.
이러한 UHF Rfid 태그는 리더의 사용 주파수, 감도와 인식거리 등의 요구조건에 따라 다양한 형태의 안테나가 제조된다. UHF Rfid 태그의 안테나는 일반적인 인쇄회로기판 제조 방법과 마찬가지로 구리박막 적층 절연시트를 사용하여 포토리소그라피 기술로 형성한다.
형성된 안테나에 Rfid칩을 표면실장기술을 이용하여 전기적으로 접합하고 태그 별로 절단하면 UHF Rfid 태그가 완성된다. 이러한 포토리소그라피 기술을 이용한 안테나 형성은 종래 FPCB 제조와 마찬가지로 레지스트 패턴 형성과 식각 등을 포함하므로 제조 공정이 복잡하며, 정밀도를 요구하는 Rfid칩의 표면실장과는 기술의 성격이 달라 일관적으로 작업하기는 어렵다. 따라서 제품 종류에 따라 안테나 디자인을 전부 달리하여야 하고 Rfid칩의 표면실장도 제품에 따라 조정이 되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명자들은 UHF Rfid 태그의 안테나에서 다이폴부에 비해서 Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부가 그 구조가 매우 단순하고 다이폴부와 루프부를 분리할 수 있다는 데 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 정밀도를 요구하는 Rfid칩 접합공정을 일관화 할 수 있고 적응성이 높은 UHF Rfid를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의하여, Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부 시트와 이와는 별도인 다이폴부 시트로 이루어진 UHF RFID 태그가 제공된다.
본 발명에서 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 합지되거나 필요한 만큼의 인식거리를 충족하는 유도 기전력이 발생할 수 있는 범위에서 이격될 수 있다. 중간 게재 재료에 따라 차이가 있으나 5mm 이하의 두께를 갖는 종이 포장지와 같은 절연체가 루프부 시트와 다이폴부 시트 사이에 게재될 수 있다. 일반적으로 절연체의 두께에 따라 선형적으로 인식거리가 감소한다. 또한, 루프부 시트와 다이폴부 시트의 정합도는 게재물 없이 합지되는 경우 안테나의 길이 가 10cm라면 안테나 길이 방향인 x축에서 4cm 이내, y축에서 10mm 이내의 오차범위를 허용하므로 최종 사용자 수준에서 물품에 이를 합지하거나 게재물을 사이에 두고 부착하는 것은 정밀한 작업을 필요로 하지 않아 충분히 가능하다. 또한, 경우에 따라, 다이폴부 시트를 포장지 안쪽에 부착하고 루프부 시트를 포장지 바깥 쪽에, 또는 서로 반대로, 부착하여 보안상 미관상 목적을 달성할 수 있다.
상기 루프부 시트와 다이폴부 시트는 종래의 구리박막 적층 절연시트를 사용하여 포토리소그라피를 이용하는 에칭 방법으로 제조가능하나, 바람직하게는, 기지 위에 도전성 잉크를 사용한 직접인쇄방식에 의하여 제조하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 잉크는 금속 파우더 및/또는 유기 금속의 금속 전구체와 바인더를 포함한다. 상기 금속 전구체와 금속 파우더의 금속은 바람직하게는 은이다. 이러한 도전성 패턴 형성을 위한 금속 페이스트와 은 페이스트에 대해서는 본 발명의 출원인에 의하여 출원된 한국 특허 709724호와 711505호에 자세히 기재되어 있다.
상기 시트 기지의 재료는 특별히 제한은 없으나 80℃ 이상의 내열성을 갖춘 플라스틱 수지, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드와 각종의 종이가 사용될 수 있다.
직접인쇄방식은 스크린인쇄, 프렉소인쇄, 로터리인쇄, 그라비어인쇄, 옵셋 인쇄와 잉크젯 등의 인쇄 방법 등을 포함한다. 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 기지 위에 각각 루프와 다이폴 패턴으로 인쇄한 뒤에 열처리하여 고정시킨다. 루프부 시트는 인쇄한 후 루프부에 Rfid칩을 올린 후 열 압착 공정에 의해 접합한다. 이러한 인쇄와 열처리는 롤투롤 방식으로 연속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 루프부 시트의 제조와 Rfid칩의 장착이 일관작업으로 될 수도 있다.
상기 다이폴부 시트와 루프부 시트는 접착수단에 의해 합지하거나 서로 부착 고정하는 경우 인쇄된 면이 서로 마주 보도록 하여 루프와 다이폴이 부착 방식에 따라 도통되게 하거나, 나란하게 하여 시트 절연에 의하여 이격되도록 할 수 있다. 상기 접착수단은 카본테이프와 같은 도전성 접착수단이나 일반 양면테이프와 같은 절연 접착수단을 사용할 수 있다.
본 발명에 의하여, 분리형으로 Rfid UHF 태그를 제조하면, 비교적 단순한 형태의 루프부 시트를 소품종으로 각 종류마다 다량 제조하고 이에 Rfid칩을 접합하는 루프부 시트를 정밀작업으로 제조하여 이를 다품종의 다이폴부 시트와 결합함으로써 Rfid칩 본딩 공정을 단순화할 수 있으며 이렇게 제조된 Rfid칩을 접합한 소품종의 루프부 시트와 다양한 다이폴부 시트를 조합하여 제품 환경에 다양하게 적용할 수 있다.
도 1과 도2는 각각 본 발명의 실시예 1에서 제작하고 칩 본딩 한 분리형 RFID UHF 태그의 루프부와 다이폴부 그림
도 3은 실시예 1에서 제작하고 칩 본딩한 루프부 및 다이폴부의 정합된 위치와 정합도 측정 모눈종이 그림
도4 내지 6은 각각 870Mhz, 910Mhz와 920Mhz에서 실시예 1에서 제작하고 칩 본딩한 루프부 및 다이폴부의 정합도에 따른 인식거리 3차원 그림
도7은 테이프의 종류와 배열 방향에 따른 인식거리 그래프
도8은 테이프의 두께에 따른 인식거리 그래프
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
실시예1
은 페이스트를 사용하여 두께 50μm PET 시트에 평판 형 스크린인쇄기를 이용하여 도1과 도2의 타입으로 인쇄를 한다. 기지를 포함한 인쇄물은 오븐에서 150 ℃에서 20분간 열처리를 실시하여 페이스트 내부의 유기물을 제거하여 각각 루프부 시트와 다이폴부 시트를 제조한다.
제조한 루프는 니켈 파우더가 함유된 이방성전도페이스트 (Anisotropic Conductive Paste, ACP)로 Rfid칩을 본딩하였다. 칩이 본딩된 루프부의 인식거리를 측정하기 위하여 휴대용 리더기(28dBm, 5dbi)를 이용하였으며, 결과는 표 1에 나타내었다.
표 1
루프의 인식거리
샘플 번호 인식거리(cm)
1 8.3
2 8.1
3 8.6
4 9.7
5 8.8
6 8.0
평균 8.583
실시예2
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형Rfid UHF 태그의 루프와 다이폴을 부착하기 위하여 도전성 카본 테이프와 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, 루프와 다이폴을 마주보는 방향(이를 "정방향"이라 함)과 나란한 방향(이를 "역방향"이라 함)으로 구분하였다. 부착된 Rfid UHF 태그의 인식거리, 감도값의 경우에는 표2와 도7에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 도전성 카본테이프를 사용하고 인쇄된 면이 서로 마주 보도록 하여 루프와 다이폴이 도통하는 경우 미미한 인식거리 상승효과가 있었다.
표 2
루프와 다이폴의 합지
감도(dBm) 인식거리(m)
주파수(Mhz)
방향 및 테이프 재질 870 880 910 920 870 880 910 920
정방향 카본 테이프 -0.5 -1 -0.5 -1 2.76 2.91 2.84 3.11
역방향 카본 테이프 -1 -1.5 -1.5 -1.5 2.93 3.08 3.19 3.29
정방향 절연성 양면 테이프 -0.5 -1 -1 -1 2.76 2.91 3.01 3.11
역방향 절연성 양면 테이프 -1 -1.5 -1 -1 2.93 3.08 3.01 3.11
실시예 3
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형 Rfid UHF 태그의 루프부 시트와 다이폴부 시트를 부착하기 위하여 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, A4지에 모눈 하나를 2cm로 하여 측정판을 제작하였다. 상기 측정판 상에 정합된 루프부와 다이폴부의 그림은 도3에 나타내었다. 다이폴부는 그대로 두고 루프부의 위치를 각 눈금의 교차점에 칩이 위치하게 부착하여 Rfid UHF 태그의 주파수[870Mhz(유럽전기통신표준협회), 910Mhz(미국연방통신위원회)과 920Mhz]에 따른 인식거리, 감도 값을 측정하였다. 이 값은 표 3과 도 4 내지 6에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 루프부 시트와 다이폴부 시트의 정합도가 게재물 없이 합지되는 경우 안테나 길이 방향인 x축에서 4cm(좌표 값으로는 2) 이내, y축에서 10mm(좌표 값으로는 0.5) 이내의 오차범위를 허용함을 보여준다.
표 3
좌표별 인식거리
감도(dBm) 인식거리(m)
주파수(Mhz)
좌표 870 880 910 920 870 880 910 920
(0,0) -1 -1.5 -1.5 -1.5 2.93 3.08 3.19 3.29
(1,0) 3 2 1 1 1.85 2.06 2.39 2.47
(2,0) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
(3,0) 7 5 4.5 4.5 1.17 1.46 1.6 1.65
(-1,0) 4.5 4.5 3.5 4 1.55 1.54 1.79 1.75
(-2,0) 6 5.5 5.5 6 1.31 1.38 1.43 1.39
(-3,0) 20 20 7.5 9.5 0.26 0.26 1.13 0.93
(0,0.25) 4.5 3 2 2 1.55 1.83 2.13 2.2
(0,0.5) 20 20 6 6 0.26 0.26 1.35 1.39
(0,0.75) 20 20 9.5 11 0.26 0.26 0.9 0.78
(0,-0.25) 2 1.5 1.5 1 2.07 2.18 2.26 2.47
(0,-0.5) 4.5 3.5 2 1.5 1.55 1.73 2.13 2.33
(0,-0.75) 20 20 5.5 5.5 0.26 0.26 1.43 1.47
(-1,-1) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
(1,-1) 20 20 20 12 0.26 0.26 0.27 0.7
(0.5,0.5) 20 20 6 6 0.26 0.26 1.35 13.9
(-0.5,0.5) 20 20 6.5 7 0.26 0.26 1.27 1.24
(-0.5,-0.5) 3.5 2.5 1 1 1.74 1.94 2.39 2.47
(0.5,-0.5) 5 3.5 2 2 1.47 1.73 2.13 2.2
(0.25,0.25) 4 3 2 2 1.65 1.83 2.13 2.2
(-0.25,0.25) 4 3 1.5 1.5 1.65 1.83 2.26 2.33
(-0.25,-0.25) 5 4.5 3.5 3.5 1.47 1.54 1.79 1.85
(0.25,-0.25) 3.5 3.5 3 2.5 1.74 1.73 1.9 2.08
(0.75,0.75) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
(-0.75, 0.75) 20 20 20 11 0.26 0.26 0.27 0.78
(-0.75,-0.75) 20 20 10 5.5 0.26 0.26 0.85 1.47
(0.75,-0.75) 20 20 8.5 6 0.26 0.26 1.01 1.39
실시예 4
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형 Rfid UHF 태그의 루프부 시트와 다이폴부 시트를 부착하기 위하여 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, 테이프 두께에 따른 인식거리 감소를 알아보기 위하여, 절연성 양면 테이프를 겹쳐 붙이면서 Rfid UHF 태그의 인식거리 값을 측정하였다. 이 값은 표 4와 도8에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 인식거리는 절연 두께에 따라 선형적으로 줄어들지만 1mm이하의 절연 두께의 경우는 수용할 만한 인식거리 감소만을 보임을 알 수 있다.
표 4
테이프 두께에 따른 인식거리 감소 형태(t=70μm)
테이프를 겹붙인 횟수(번) 인식거리(m) 총 두께(μm)
1 2.69 70
2 2.54 140
3 2.54 210
4 2.54 280
5 2.39 350
6 2.39 420
7 2.26 490
8 2.13 560
9 2.13 630
10 2.13 700
실시예 5
실시예 1에서와 동일하게 제조된 분리형Rfid UHF 태그의 루프부 시트와 다이폴부 시트를 부착하기 위하여 일반 절연성 양면 테이프를 사용했으며, 두께와 재질에 차이가 있는 5종류의 포장지[종이컵(t=0.5mm), Box1(t=1mm), Box2(t=3mm)과 Box3(t=5mm), 보드락(t=5mm)]를 20cm x 20cm의 크기로 제작하고, 부착된 차원을 달리하기 위해 포장지의 앞, 뒤에 각각 루프부 시트와 다이폴부 시트를 정합되도록 붙여 Rfid UHF 태그의 인식거리, 감도 값을 측정하였다. 이 값은 표5에 나타내었다. 인식거리 측정은 무반사 챔버에서 실시하였다. 5mm두께에서는 인식거리가 현저하게 감소함을 보여준다.
표 5
가운데 다른 평면 상에 부착된 분리형 태그의 인식거리
감도(dBm) 인식거리(m)
주파수(Mhz)
870 880 910 920 870 880 910 920
측정 좌표는모두 원점 종이컵 (t=0.5mm) 1.5 0.5 -0.5 -0.5 2.2 2.45 2.84 2.94
BOX1 (t=1mm) 0 -1 -1 -0.5 2.61 2.91 3.01 2.94
BOX2 (t=3mm) 6.5 5 4.5 4.5 1.23 1.46 1.6 1.65
BOX3 (t=5mm) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28
보드락 (t=5mm) 20 20 20 20 0.26 0.26 0.27 0.28

Claims (5)

  1. Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부 시트와 이와는 별도인 다이폴부 시트로 이루어진 UHF Rfid 태그
  2. 제1항에 있어서, 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 도전성 잉크를 사용한 직접인쇄방식에 의하여 제조되는 UHF Rfid 태그
  3. 제1항에 있어서, 상기 루프부 시트 또는 상기 다이폴부 시트의 기지는 폴리에스테르, 종이 또는 폴리이미드인 UHF Rfid 태그
  4. 제2항에 있어서, Rfid칩이 결합되어 폐쇄 루프를 형성하는 루프부 시트는 롤투롤 방식으로 연속으로 제조되는 UHF Rfid 태그
  5. 제1항에 있어서, 상기 루프부 시트와 상기 다이폴부 시트는 5mm 두께 이하의 포장지로 이격되어 부착되거나 안테나 길이 방향으로 4cm이내 폭 방향으로 10mm 이내로 정합 부착되는 UHF Rfid 태그
PCT/KR2012/000796 2011-12-22 2012-02-01 별도의 루프부 시트와 다이폴부 시트로 이루어진 유에이치에프 알에프아이디 태그 WO2013094812A1 (ko)

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