KR100979992B1 - 인쇄 ｒｆｉｄ 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤인쇄방법을 이용한 ｒｆｉｄ 태그 제조 방법 - Google Patents

인쇄 ｒｆｉｄ 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤인쇄방법을 이용한 ｒｆｉｄ 태그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄 RFID 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤 인쇄방법을 이용한 RFID 태그 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 RFID 태그 회로를 구성하고 상기 RFID 태그 회로를 롤 대 롤 그라비아 인쇄기를 이용하여 인쇄하여 RFID 태그를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은 RFID 태그 회로를 따라 인쇄하되, (a) 상기 RFID 태그 회로에 따라 그라비아 인쇄기(50)를 이용하여 안테나, 전극, 배선 및 유전체 막을 인쇄하여 RFID 태그 인쇄를 위한 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계; (b) (a)단계에서 제조된 2도 인쇄 전구체(65)에 체배회로를 구성하는 3개의 인쇄 다이오드(112) 및 3개의 인쇄 캐패시터(111)를 인쇄하여 체배회로로 구성되는 인쇄 정류기(110)를 제조하는 단계; (c) (b)단계를 거친 2도 인쇄 전구체(65)에 5개 또는 7개의 인쇄 저항 부하형 인버터(121)를 인쇄하여 인쇄 저항 부하형 인버터(121)로 구성되는 인쇄 링 오실레이터(120)를 제조하는 단계; 및 (d) 2도 인쇄 전구체(65) 상에 인쇄된 인쇄 안테나(113), 인쇄 정류기(110) 및 인쇄 링 오실레이터(120)를 연결하는 배선에 패드 프린터로 은 페이스트를 인쇄하는 단계;를 포함하여 구성되어 100% 인쇄방법으로 RFID 태크를 제조하는 특징이 있다.
롤 대 롤 그라비아 인쇄, RFID 태그, 인쇄 전자 잉크, 인쇄 전자회로

Description

인쇄 ＲＦＩＤ 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤 인쇄방법을 이용한 ＲＦＩＤ 태그 제조 방법 {RFID Tag circuit and Manufacturing process the same, using Roll to Roll printing method}
본 발명은 RFID 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤 인쇄방법을 이용한 RFID 태그 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 RFID 태그 회로를 구성하고 상기 RFID 태그 회로를 롤 대 롤 그라비아 인쇄기를 이용하여 인쇄하여 상기 RFID 태그를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 RFID 태그는 구리 또는 알루미늄 박을 에칭하여 제조한 안테나에 실리콘 칩을 본딩하여 제조하였다.
전술한 제조방식의 RFID는 금속과 액체에 대한 흡수가 적어 기존의 바코드를 RFID로 대체 할 수 있는 주파수 영역인 것으로 고려되어 왔으며, 기존의 바코드 대체를 위해 RFID 태그의 제조단가를 낮추고자 하는 연구 개발이 실리콘 칩을 소형화하여 제조 단가를 낮추는 노력이 추진되어 왔으나, 궁극적으로는 실리콘 칩의 가격보다는 안테나를 제조하고, 제조된 안테나에 칩을 본딩하고, 이를 다시 상표에 라벨링 하는 가격이 전체 RFID 태그제조 비용의 75%를 차지함에 따라 아무리 실리콘 칩의 제조 가격을 낮추어도 더 이상 가격을 낮출 수 없는 가격의 한계에 도달하게 되었다.
이에 따라 롤 대 롤 인쇄 방식을 이용하여 안테나, 칩, 그리고 라벨링까지 한 번에 인쇄하는 기술은 전혀 보고되어진 바 없다.
그 주된 이유는 롤 대 롤 인쇄 방식을 이용하여 플라스틱 롤 위에 분당 5 m이상의 속도로 기존의 Si칩이 지닌 정류기, 디지털 신호 처리단위, 메모리단위, 그리고 변조기를 제조할 수 없었기 때문이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 롤 대 롤 인쇄 방식을 이용하여 RFID 태그를 인쇄하여 제조하기 위한 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, RFID 태그를 인쇄하여 제조하기 위한 회로를 이용하여 롤 대 롤 인쇄 방식으로 RFID 태그를 인쇄하여 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 롤 대 롤 인쇄 방식으로 인쇄하여 제조되는 RFID 태그를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인쇄 RFID 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤 인쇄방법을 이용한 RFID 태그 제조 방법의 인쇄 RFID 태그 회로는 RFID 리더기(10)로부터 송신되는 교류의 구동전원을 포함하는 신호를 인덕티브 커플링하여 수신하는 인쇄 송수신부(20); 상기 인쇄 송수신부(20)로부터 수신된 신호를 전송받으며 체배회로를 통해 정류하는 정류부(30); 및 복수개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어지며 정류된 신호에 의해 클록신호를 발생하며 상기 발생된 클록신호를 출력하여 상기 송수신부(20)로 상기 발생된 클록신호를 송신하는 출력부(44)가 구비되는 링 오실레이터부(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 가진다.
여기서, 상기 체배회로는 3개의 다이오드(32) 및 3개의 캐패시터(31)로 이루 어지는 것을 특징으로 가진다.
또한, 상기 체배회로로 이루어지는 정류기부(30)는 상기 교류전원을 직류 5V 내지 15V로 정류하는 것을 특징으로 가진다.
한편, 상기 링 오실레이터부(40)는 5개 또는 7개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어지며 상기 각각의 저항 부하형 인버터(41)는 트랜지스터(42) 및 저항(43)으로 구성되는 것을 특징으로 가진다.
또한, 상기 링 오실레이터부(40)의 클록신호는 145Hz 내지 155Hz로 발생되는 것을 특징으로 가진다.
한편, 상기 RFID 태그 회로도에 따라 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법은 상기 RFID 태그 회로도를 따라 인쇄하되,
(a) 상기 RFID 태그 회로에 따라 상기 그라비아 인쇄기(50)를 이용하여 안테나, 전극, 배선 및 유전체 막을 인쇄하여 RFID 태그 인쇄를 위한 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 제조된 상기 2도 인쇄 전구체(65)에 체배회로를 구성하는 3개의 인쇄 다이오드(112) 및 3개의 인쇄 캐패시터(111)를 인쇄하여 상기 체배회로로 구성되는 인쇄 정류기(110)를 제조하는 단계; (c) 상기 (b)단계를 거친 상기 2도 인쇄 전구체(65)에 5개 또는 7개의 인쇄 저항 부하형 인버터(121)를 인쇄하여 상기 인쇄 저항 부하형 인버터(121)로 구성되는 인쇄 링 오실레이터(120)를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 2도 인쇄 전구체(65) 상에 인쇄된 인쇄 안테나(113), 인쇄 정류기(110) 및 인쇄 링 오실레이터(120)를 연결하는 상기 배선에 패드 프린터로 은 페이스트를 인쇄하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 가진다.
여기서, 상기 (a)단계는, 전도성 은 나노 잉크를 이용하여 롤 대 롤 방식의 그라비아 인쇄기로 상기 안테나, 전극 및 배선을 1도 인쇄하여 1도 인쇄 전구체(60)를 제조하는 단계 및 유전체 잉크를 이용하여 상기 1도 인쇄를 통해 인쇄된 인쇄 안테나(113), 인쇄 전극 및 인쇄 배선 상측에 상기 유전체 막을 선택적으로 2도 인쇄하여 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 가진다.
이때, 상기 유전체 잉크의 유전 상수는 5 내지 15로 하고, 상기 1도 인쇄 및 2도 인쇄는 분당 4m 내지 6m의 인쇄 속도로 145℃ 내지 155℃의 열풍 건조 조건하에서 인쇄되는 것을 특징으로 가진다.
또한, 상기 그라비아 롤의 인쇄 패턴 깊이 및 압력은 각각 5 ~ 15
Figure 112008034026737-pat00001
및 20 ~ 40
Figure 112008034026737-pat00002
으로 제어하는 것을 특징으로 가진다.
한편, 상기 (b)단계는, 패드 프린터를 이용하여 전극이 되는 은 나노 잉크를 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 커패시터의 위치에 각각 인쇄된 유전체 막의 상측에 인쇄하여 인쇄 캐패시터(111)를 제조하는 것을 특징으로 가진다.
또한, 상기 (b)단계는 패드 프린터를 이용하여 ZnO 나노선 및 고분자 아닐린을 혼합한 잉크를 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 다이오드 위치에 각각 인쇄된 전극 상측에 인쇄하고 건조한 후, 상기 전극 상측의 상측에 도체 잉크를 패드 프린터로 인쇄하고 건조하여 인쇄 다이오드(112)를 제조하는 것을 특징으로 가진다.
한편, 상기 인쇄 저항 부하형 인버터(121)는 인쇄 트랜지스터(122) 및 인쇄 저항(123)으로 이루어지며, 상기 (c) 단계는, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 트랜지스터의 위치에 각각 인쇄된 상기 전극 및 유전체 막 상측에 단일벽 탄소나노 튜브 잉크를 잉크젯 인쇄기로 인쇄하여 인쇄 트랜지스터(122)를 제조하고, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 저항의 위치에 카본페이스트를 패드 프린터로 각각 인쇄하여 인쇄 저항(123)을 제조하는 것을 특징으로 가진다.
본 발명의 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 회로 및 RFID 태그 제조 방법은 RFID 태그 제조에 필수적으로 요구되는 안테나, 정류기 및 오실레이터를 인라인 인쇄로 제조되는 효과가 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 RFID 태그 회로 및 이 회로에 따라 롤 대 롤 인쇄방법을 이용한 RFID 태그 제조 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 태그 회로도이며, 도 2의 (a)는 도 1의 회로도에 따라 롤 대 롤 그라비아 인쇄기로 인쇄한 RFID 태그 인쇄를 위한 전구체의 1도 인쇄한 평면도이며, 도 2의 (b)는 도 1의 회로도에 따라 롤 대 롤 그라비아 인쇄기로 인쇄한 RFID 태그 인쇄를 위한 전구체의 2도 인쇄한 평면도이며, 도 3은 도 2의 1도 인쇄 및 2도 인쇄를 거친 전구체의 실예이며, 도 4는 본 발명에 따른 인쇄 정류기의 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 인쇄 5 스테이지 링 오실레이터의 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 RFID 태그의 평면도이며, 도 7은 롤 대 롤 그라비아 인쇄기의 실사진이며, 도 8은 본 발명에 따른 RFID 태그의 13.56 MHz 리더기로부터의 거리에 따른 직류 전압 정류 출력을 그래프로 나타낸 측정도이며, 도 9는 본 발명에 따른 RFID 태그의 정류기에 10V 직류를 가했을 때 발생하는 150Hz의 주파수를 그래프로 나타낸 측정도이며, 도 10은 본 발명에 따른 RFID 태그를 13.56 MHz 리더기에 접근 시 발생하는 150Hz의 클럭신호를 그래프로 나타낸 측정도이다.
먼저, 상기 RFID 태그 회로에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 RFID 리더기(10)로부터 송신되는 교류의 구동전원을 포함하는 신호를 인덕티브 커플링하여 수신하는 송수신부(20); 상기 송수신부(20)로부터 수신된 신호를 전송받으며 체배회로를 통해 정류하는 정류부(30); 및 복수개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어지며 정류된 신호에 의해 클록신호를 발생하며 상기 발생된 클록신호를 출력하여 상기 송수신부(20)로 상기 발생된 클록신호를 송신하는 출력부(44)가 구비되는 링 오실레이터부(40);를 포함하 여 구성된다.
여기서, 상기 체배회로는 상기 링 오실레이터부(40)를 구성하는 저항 부하형 인버터에 5V 내지 15V 정도의 충분한 동작 전압을 공급하기 위하여 3단의 전압 체배회로로 구성되는 것이 유리하여 3개의 다이오드(32) 및 3개의 캐패시터(31)로 이루어진다.
또한, 상기 링 오실레이터부(40)는 홀수의 인버터로 구성되는 것이 일반적이며 발진 안정성은 상기 링 오실레이터부(40)를 구성하는 저항 부하형 인버터의 수가 많을수록 유리하나 가격 및 효율 면에서는 적은 수의 상기 저항 부하형 인버터로 구성되는 것이 유리하므로 5개 또는 7개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어진다.
또한, 상기 각각의 저항 부하형 인버터(41)는 트랜지스터(42) 및 저항(43)으로 이루어진다.
전술한 구성의 상기 RFID 태그 회로의 회로 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 RFID 리더기(10)에서 전파신호를 RFID 태그로 송신한다.
다음, 상기 전파신호에는 RFID 태그의 구동전원이 포함되며, 상기 송수신부(20)에서는 인덕티브 커플링하여 상기 구동전원을 포함한 전파신호를 수신한다.
이때, 상기 전파신호에 포함되는 구동전원은 교류신호이므로 상기 RFID 태그 회로에서 구동전원으로 사용하기 위해 직류신호로 변환하여야 한다.
다음, 상기 교류의 구동전원은 체배회로로 이루어지는 상기 정류부(30)에 전송된다.
다음, 상기 정류부(30)는 교류의 전파신호를 정류하여 5V 내지 15V의 직류 구동전원으로 정류한다.
다음, 상기 출력부(44)를 통해 출력되는 클록신호는 상기 송수신부(20)로 전송되어 상기 RFID 리더기(10)로 송신된다.
다음, 상기 RFID 태그 회로를 이용하여 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 제조방법에 대하여 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
먼저, 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법은 상기 RFID 태그 회로를 따라 인쇄하되,
(a) 상기 RFID 태그 회로에 따라 상기 그라비아 인쇄기(50)를 이용하여 안테나, 전극, 배선 및 유전체 막을 인쇄하여 RFID 태그 인쇄를 위한 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계에서 제조된 상기 2도 인쇄 전구체(65)에 체배회로를 구성하는 3개의 인쇄 다이오드(112) 및 3개의 인쇄 캐패시터(111)를 인쇄하여 상기 체배회로로 구성되는 인쇄 정류기(110)를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계를 거친 상기 2도 인쇄 전구체(65)에 5개 또는 7개의 인쇄 저항 부하형 인버터(121)를 인쇄하여 상기 인쇄 저항 부하형 인버터(121)로 구성되는 인쇄 링 오실레이터(120)를 제조하는 단계; 및
(d) 상기 전구체 상에 인쇄된 안테나(113), 인쇄 정류기(110) 및 인쇄 링 오실레이터(120)를 연결하는 상기 배선에 패드 프린터를 이용하여 은 페이스트를 인쇄하는 단계;를 포함하여 구성된다.
다음, 상기 (a)단계의 2도 인쇄 전구체(65) 제조에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 전도성 은 나노 잉크를 이용하여 롤 대 롤 방식의 그라비아 2도 인쇄기로 상기 안테나, 전극 및 배선을 1도 인쇄하여 1도 인쇄 전구체(60)를 제조하는 단계를 수행한다.
다음, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 유전체 잉크를 이용하여 상기 1도 인쇄 전구체의 인쇄 안테나, 인쇄 전극 및 인쇄 배선 상측에 상기 유전체 막을 선택적으로 2도 인쇄하여 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계를 수행한다.
이때, 상기 유전체 잉크의 유전 상수는 5 내지 15로 하고, 상기 1도 인쇄 및 2도 인쇄는 분당 4m 내지 6m의 인쇄 속도로 히트 챔버(55)를 이용하여 145℃ 내지 155℃의 열풍 건조 조건하에서 인쇄된다.
전술한 단계에 의해 제조되는 전구체의 실 예를 도 3에 도시하였으며, 상기 2도 인쇄 전구체(65)는 도 7에 도시된 롤 대 롤 그라비아 2도 인쇄기에 의해 복수개의 2도 인쇄 전구체(65)가 제조된다.
또한, 상기 롤 대 롤 그라비아 2도 인쇄기는 인쇄되는 소자의 전기적 특성을 고려하여 은 잉크 인쇄 및 유전체 잉크 인쇄에 따라 그라비아 롤의 인쇄 패턴 깊이 및 압력은 각각 5 ~ 15
Figure 112008034026737-pat00003
및 20 ~ 40
Figure 112008034026737-pat00004
으로 제어하는 것이 바람직하다.
그라비아 롤의 인쇄 패턴의 깊이가 깊은 경우 잉크로 부터의 전이되는 패턴이 고르지 못하며, 반대로 인쇄 패턴 깊이가 낮은 경우 전도도 및 절연율의 문제가 발생한다.
또한, 그라비아 롤의 인쇄 패턴의 압력이 상기 제시한 수치보다 낮거나 높으면 본 연구에서 제조한 전극 및 절연 잉크의 패턴이 잘 형성이 되지 않아 전도도 및 절연률이 좋지 않는 특성을 보인다.
다음, 도 4를 참조하여 상기 (b)단계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 인쇄 정류기(110)는 체배회로로 이루어지며 상기 체배회로는 3개의 인쇄 캐패시터(111) 및 3개의 인쇄 다이오드(112)로 이루어진다.
먼저, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 커패시터 위치에 각각 인쇄된 유전체 막의 상측에 패드 프린터를 이용해 은 나노 잉크를 유전체 막이 인쇄된 상위에 상부 전극을 인쇄하여 인쇄 캐패시터(111)를 제조한다.
또한, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 다이오드 위치에 인쇄된 전극 상측에 패드 프린터를 이용하여 ZnO 나노선 및 고분자 아닐린을 혼합한 잉크를 각각 인쇄하고 건조한 후 그 상측에 도체 잉크를 패드 프린터를 이용하여 각각 인쇄하고 건조하여 인쇄 다이오드(112)를 제조한다.
이때, 상기 ZnO 나노선 및 고분자 아닐린 혼합한 잉크는 이는 출원번호 제 10-2008-0031339호(발명의 명칭 : 롤 투 롤 인쇄방식을 이용한 RF 인쇄 정류기, 출원일 : 2008년 4월 3일)에 명시되어 있으며 상기 ZnO 나노선 및 고분자 아닐린 혼합의 성분비는 1:5의 비율이다.
다음, 도 5를 참조하여 상기 (c)단계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 인쇄 링 오실레이터(120)는 5개 또는 7개의 인쇄 저항 부하형 인버 터(121)로 이루어지며 상기 각각의 저항 부하형 인버터(121)는 인쇄 트랜지스터(122) 및 인쇄 저항(123)으로 이루어진다.
다음, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 트랜지스터의 위치에 인쇄된 상기 전극 및 유전체 막 상측에 잉크젯 인쇄기를 이용하여 단일벽 탄소나노 튜브 잉크를 인쇄하여 인쇄 트랜지스터(121)를 제조한다.
다음, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 저항의 위치에 패드 프린터를 이용하여 카본페이스트를 인쇄하여 인쇄 저항(122)을 제조한다.
다음, 도 6을 참조하여 (d)단계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 (a)단계에서 제조된 2도 인쇄 전구체(65) 상에 상기 (b)단계에서 제조되는 인쇄 정류기(110) 및 상기 (c)단계에서 제조되는 인쇄 링 오실레이터(120)를 모두 인쇄 하고 상기 2도 인쇄 전구체(65) 상에 인쇄된 배선에 패드 프린터를 이용하여 은 페이스트를 인쇄하여 RFID 태그(100)를 제조한다.
다음, 도 6을 참조하여 RFID 태그에 대하여 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, RFID 태그(100)는 전술한 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법에 의해 제조된다.
여기서, 상기 RFID 태그(100)는 상기 RFID 리더기(10)로부터 송신되는 교류의 구동전원을 포함하는 신호를 인덕티브 커플링하여 수신하는 상기 RFID 태그 회로에 따라 인쇄되는 인쇄 안테나(113), 상기 인쇄 안테나(113)로부터 상기 신호를 전송받으며 인쇄 다이오드(112) 및 인쇄 캐패시터(111)로 이루어지는 체배회로를 통해 상기 교류의 구동전원을 직류의 구동전원으로 정류하는 인쇄 정류기(110) 및 복수개의 인쇄 저항 부하형 인버터(121)로 이루어지며 상기 직류의 구동전원을 이용하여 클록신호를 발생하고 상기 클록신호를 출력하여 상기 인쇄 안테나(113)를 통하여 상기 클록신호를 송신하는 출력부가 구비되는 인쇄 링 오실레이터(120)를 포함하여 이루어진다.
다음, 전술한 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법을 실험예를 통하여 설명하면 다음과 같다.
<실험 예 1>
도 1에 도시한 바와 같이, RFID 태그 인쇄를 위한 안테나부(20), 정류부(30) 및 링 오실레이터부(40)를 연결한 회로를 설계하여 인쇄 RFID 태그의 회로를 구비한다.
이때, 상기 RFID 태그는 발명의 이해를 돕기 위해 13.56 MHz 주파수에서 구동되는 것으로 실험하였다.
여기서, 상기 링 오실레이터부(40)는 5개의 저항 부하형 인버터(41) 또는 7개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어진다.
<실험 예 2>
상기 롤 대 롤 그라비아 2 도 인쇄기를 이용하여 상기 13.56 MHz 주파수에서 구동되는 인쇄 RFID 태그의 회로에 따라 안테나, 전극, 및 배선을 상용화된 그라비아용 은 나노 잉크를 이용하여 PET(Polyethylene-terephthalate, 폴리에틸렌테레프 탈레이트) 필름에 그라비아 롤 압력 20-40 Kgf/cm2로 분당 5 m의 인쇄 속도로 150℃의 열풍 건조기를 통과하여 1도 인쇄하여 면저항 7 mΩ/sq/mil을 얻을 수 있었다.
<실험 예 3>
상기 롤 대 롤 그라비아 2 도 인쇄기를 이용하여 특허출원번호 제10-2007-0077994호(발명의 명칭 : 전자잉크 제조용 조성물 및 그 제조방법, 출원일 : 2007.08.03)에 의해 제조되는 유전체 잉크를 상기 13.56 MHz 구동되는 인쇄 RFID 태그의 회로에 따라 소정의 지점에 미리 그라비아 인쇄를 통해 1도 인쇄된 안테나, 전극, 및 배선 상측에 열풍건조 150℃ 하에서 그라비아 롤의 인쇄 제판 깊이 5-15μm 와 롤 압력 20-40 Kgf/cm2으로 중첩 정밀도 30 μm를 유지하며 분당 5m의 인쇄 속도로 유전체 막을 2도 인쇄하였다.
이때, 상기 유전체 막은 두께 600 nm ~ 1μm이며 인쇄 후 평균적으로 얻어지는 캐패시턴스 값은 13 nF/cm2이고, 쇼트율은 1% 미만이었다.
<실험 예 4>
상기 실험예 3 및 실험예 4에서 상기 롤 대 롤 그라비아 인쇄로 제조되는 13.56 MHz RFID 태그의 2도 인쇄 전구체(65) 위에 패드 프린터를 이용하여 인쇄 다이오드(112) 3개 와 인쇄 캐패시터(111) 3개를 연결한 인쇄 체배회로를 구성하여 인쇄 정류기(110)를 제조하였다.
이때, 인쇄 다이오드(112) 제조를 위해서 (주)파루 제공의 ZnO나노선과 고분자 아닐린을 혼용한 점도 10,000 Cp의 잉크를 반도체 층 인쇄를 위해 사용하였다.
한편, 상기 인쇄 다이오드(112)의 상위 전극은 (주)파루 제공의 낮은 일함수를 지닌 Ag와 Cs혼용의 점도 300 Cp의 도체 잉크를 사용 하였다.
상기 ZnO나노선과 고분자 아닐린을 혼용한 잉크 및 Ag와 Cs을 혼용한 도체 잉크는 출원번호 제 10-2008-0031339호(발명의 명칭 : 롤 투 롤 인쇄방식을 이용한 RF 인쇄 정류기, 출원일 : 2008년 4월 3일)에 잘 나타나 있다.
또한, 상기 인쇄 캐패시터(111) 제조를 위해서 유전체 막이 인쇄된 상기 전극 위에 상위 전극을 은 페이스트를 이용하여 인쇄하여 제조하였다.
이와 같이 100% 인쇄로 제조된 렉테나(Rectenna)는 도 8에 도시한 바와 같이 13.56 MHz리더기로부터 7cm의 거리에서 가장 높은 직류 전압(A)을 정류 할 수 있다.
<실험 예 5>
상기 2도 인쇄 전구체(65) 상측에 구비된 트랜지스터의 위치에 잉크젯을 이용하여 채널길이 200μm로 드레인과 소스를 점도 10 Cp, 표면 장력 30 mN/m의 다층벽 또는 단일벽 탄소나노 튜브잉크를 이용하여 면저항 10 KΩ/sq이하를 지니도록 인쇄한 후, 도 10 Cp, 표면 장력 30 mN/m의 반도체 단일벽 탄소 나노튜브 잉크를 활성영역으로 인쇄하여 이동도 2 cm2/Vs를 지닌 인쇄 트랜지스터(122)를 제조하고 상기 인쇄 트랜지스터(122)에 점도 10,000 Cp의 카본 페이스트를 이용하여 패드 프린팅으로 인쇄 저항(123)을 연결하여 도 5에 도시한 것과 같은 인쇄 링 오실레이터(120)를 인쇄 하였다.
상기 링오실레이터는 10 V에서 150 Hz로 발진함을 도 9에 도시 하였다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 입력에 직류 전압을 인가하지 않았을 경우에는 그래프의 좌측에서 관찰할 수 있는 바와 같이 직류 출력만을 나타내는 데 반하여 입력에 10V의 직류전압을 인가한 시점 이후에는 150Hz의 발진 주파수를 가지고 발진함을 확인할 수 있다
<실험 예 6>
실험예 4와 5에서 인쇄한 방법과 동일하게 도 2에 도시한 2도 인쇄 전구체(65) 상측에 인쇄 정류기(110)와 인쇄 링 오실레이터(120)를 상기 인쇄 정류기(110)부터 우선 인쇄한 후 인쇄 링오실레이터(120)를 인쇄하고 마지막으로 패드 프린터와 은페이스트를 이용해 배선을 최종 연결함으로써 도 6에 도시한 13.56 MHz 주파수에서 구동되는 RFID 태그(100)를 100%인쇄 방법으로 제조 하였으며, 상기 13.56 MHz 주파수에서 구동되는 RFID 태그(100)를 13.56 MHz RFID 리더기에 가까이 접근함에 따라 도 10에 도시한 150 Hz의 클록 신호가 발생함을 검증 하였다.
이때, 발진된 교류 신호는 도 10에서 보는 바와 같이 한 주기가 약 6.7ms로 150Hz의 주파수를 가지며, 발진 전압은 6V의 첨두 대 첨두 전압을 가진다.
전술한 실험예 1 내지 실험예 6에서 발명의 이해를 돕기위해 13.56 MHz 주파수에서 구동되는 RFID 태그로 한정하였지만 13.56 MHz 이외의 주파수에서도 적용되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 태그 회로도이며,
도 2는 본 발명에 따른 RFID 태그 회로의 인쇄를 위한 전구체이며,
도 3은 본 발명에 따른 인쇄 정류기의 체배회로 평면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 5 스테이지 인쇄 링 오실레이터의 평면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 RFID 태그의 평면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 RFID 태그의 RFID 리더기로부터의 거리에 따른 직류 전압 정류 출력을 그래프로 나타낸 측정도이며,
도 7은 본 발명에 따른 RFID 태그의 정류기에 10V 직류를 가했을 때 발생하는 150Hz의 주파수를 그래프로 나타낸 측정도이며,
도 8은 본 발명에 따른 RFID 태그의 13.56 MHz 리더기로부터의 거리에 따른 직류 전압 정류 출력을 그래프로 나타낸 측정도이며,
도 9는 본 발명에 따른 RFID 태그의 정류기에 10V 직류를 가했을 때 발생하는 150Hz의 주파수를 그래프로 나타낸 측정도이며,
도 10은 본 발명에 따른 RFID 태그를 13.56 MHz 리더기에 접근 시 발생하는 150Hz의 클럭신호를 그래프로 나타낸 측정도이다.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
10: RFID 리더기 20: 송수신부
30: 정류부 31: 캐패시터
32: 다이오드 40: 링 오실레이터부
41: 저항 부하형 인버터 42: 트랜지스터
43: 저항 44: 출력부
50: 롤 대 롤 그라비아 2도 인쇄기 55: 히트 챔버
60: 1도 인쇄 전구체 65: 2도 인쇄 전구체
100: RFID 태그 110: 인쇄 정류기
111: 인쇄 캐패시터 112: 인쇄 다이오드
113: 인쇄 안테나 120: 인쇄 링 오실레이터
121: 인쇄 저항 부하형 인버터 122: 인쇄 트랜지스터
123: 인쇄 저항

Claims (12)

  1. 삭제
  2. RFID 리더기(10)로부터 송신되는 교류의 구동전원을 포함하는 신호를 인덕티브 커플링하여 수신하는 인쇄 송수신부(20);
    상기 인쇄 송수신부(20)로부터 수신된 신호를 전송받으며 체배회로를 통해 정류하는 정류부(30); 및
    복수개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어지며 정류된 신호에 의해 클록신호를 발생하며 상기 발생된 클록신호를 출력하여 상기 송수신부(20)로 상기 발생된 클록신호를 송신하는 출력부(44)가 구비되는 링 오실레이터부(40);를 포함하되,
    상기 체배회로는 3개의 다이오드(32) 및 3개의 캐패시터(31)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄 RFID 태그 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 체배회로로 이루어지는 상기 정류부(30)는 상기 교류의 구동전원을 직류 5V 내지 15V로 정류하는 것을 특징으로 하는 인쇄 RFID 태그 회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 링 오실레이터부(40)는 5개 또는 7개의 저항 부하형 인버터(41)로 이루어지며 상기 각각의 저항 부하형 인버터(41)는 트랜지스터(42) 및 저항(43)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 RFID 태그 회로.
  5. 삭제
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 RFID 태그 회로를 이용하여 그라비아 롤이 구비되는 롤 대 롤 방식의 그라비아 인쇄기(50)를 이용하는 롤 대롤 인쇄방법을 이용한 RFID 태그 제조 방법에 있어서,
    상기 RFID 태그 회로를 따라 인쇄하되,
    (a) 상기 RFID 태그 회로에 따라 상기 그라비아 인쇄기(50)를 이용하여 안테나, 전극, 배선 및 유전체 막을 인쇄하여 RFID 태그 인쇄를 위한 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 제조된 상기 2도 인쇄 전구체(65)에 체배회로를 구성하는 3개의 인쇄 다이오드(112) 및 3개의 인쇄 캐패시터(111)를 인쇄하여 상기 체배회로로 구성되는 인쇄 정류기(110)를 제조하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계를 거친 상기 2도 인쇄 전구체(65)에 5개 또는 7개의 인쇄 저항 부하형 인버터(121)를 인쇄하여 상기 인쇄 저항 부하형 인버터(121)로 구성되는 인쇄 링 오실레이터(120)를 제조하는 단계; 및
    (d) 상기 2도 인쇄 전구체(65) 상에 인쇄된 인쇄 안테나(113), 인쇄 정류기(110) 및 인쇄 링 오실레이터(120)를 연결하는 상기 배선에 패드 프린터로 은 페이스트를 인쇄하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    전도성 은 나노 잉크를 이용하여 롤 대 롤 방식의 그라비아 인쇄기로 상기 안테나, 전극 및 배선을 1도 인쇄하여 1도 인쇄 전구체(60)를 제조하는 단계 및 유전체 잉크를 이용하여 상기 1도 인쇄를 통해 인쇄된 인쇄 안테나(113), 인쇄 전극 및 인쇄 배선 상측에 상기 유전체 막을 선택적으로 2도 인쇄하여 2도 인쇄 전구체(65)를 제조하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유전체 잉크의 유전 상수는 5 내지 15로 하고, 상기 1도 인쇄 및 2도 인쇄는 분당 4m 내지 6m의 인쇄 속도로 145℃ 내지 155℃의 열풍 건조 조건하에서 인쇄되는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 그라비아 롤의 인쇄 패턴 깊이 및 압력은 각각 5 ~ 15
    Figure 112008034026737-pat00005
    및 20 ~ 40
    Figure 112008034026737-pat00006
    으로 제어하는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    패드 프린터를 이용하여 전극이 되는 은 나노 잉크를 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 커패시터의 위치에 각각 인쇄된 유전체 막의 상측에 인쇄하여 인쇄 캐패시터(111)를 제조하는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    패드 프린터를 이용하여 ZnO 나노선 및 고분자 아닐린을 혼합한 잉크를 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 다이오드 위치에 각각 인쇄된 전극 상측에 인쇄하고 건조한 후, 상기 전극 상측의 상측에 도체 잉크를 패드 프린터로 인쇄하고 건조하여 인쇄 다이오드(112)를 제조하는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 인쇄 저항 부하형 인버터(121)는 인쇄 트랜지스터(122) 및 인쇄 저항(123)으로 이루어지며,
    상기 (c) 단계는,
    상기 2도 인쇄 전구체(65)의 트랜지스터의 위치에 각각 인쇄된 상기 전극 및 유전체 막 상측에 단일벽 탄소나노 튜브 잉크를 잉크젯 인쇄기로 인쇄하여 인쇄 트랜지스터(122)를 제조하고, 상기 2도 인쇄 전구체(65)의 저항의 위치에 카본페이스트를 패드 프린터로 각각 인쇄하여 인쇄 저항(123)을 제조하는 것을 특징으로 하는 롤 대 롤 인쇄 방법을 이용한 RFID 태그 제조방법.
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