KR101038494B1

KR101038494B1 - Ｒｆｉｄ 태그용 안테나 제조 방법

Info

Publication number: KR101038494B1
Application number: KR1020040113696A
Authority: KR
Inventors: 곽재현; 임세진; 김수호
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2011-06-01
Also published as: US20060143898A1; JP2006191529A; KR20060075129A; JP4936697B2; CN100543767C; CN1797438A; US7421775B2

Abstract

본 발명의 목적은 제조 공정 시간을 단축하고 소재의 소모량을 절약하여 제조 비용을 절감할 수 있는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 전도성 물질이 포함된 유체 표면 상측에 기판을 배치하는 단계(S1); 상기 기판의 상측에 안테나 패턴 형상으로 만들어진 전극을 배치하고, 상기 전극에 강한 전류를 인가하여 전기장을 형성하여, 전자기력에 의해 전도성 물질이 상기 기판에 상기 안테나 패턴의 형상으로 부착되도록 하는 단계(S2); 및 상기 기판 하측의 전도성 물질을 고정시키는 단계(S3)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공한다. 또한 본 발명에서는, 형성하고자 하는 패턴의 형상을 가지는 자석 패턴의 상측에 박판을 배치하는 단계(S11); 상기 박판의 상측에 소정량의 전도성 입자를 뿌려 상기 자석 패턴의 형상에 따라 전도성 입자가 패턴을 형성하도록 하는 단계(S12); 하측에 접착제가 도포된 기판을 상기 박판의 상측에 형성된 전도성 입자 패턴에 면접촉시켜 전도성 입자가 패턴 형상을 유지하면서 상기 기판에 접착되도록 하는 단계(S13); 및 상기 접착제에 부착된 전도성 입자를 경화시키는 단계(S14)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공한다.

Description

ＲＦＩＤ 태그용 안테나 제조 방법{Method for manufacturing antenna of radio frequency identification tag}

도 1은 RFID 태그의 일례의 구성을 보여주는 평면도.

도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도.

도 3은 RFID 태그의 다른 예의 구성을 보여주는 평면도.

도 4는 도 3의 III-III 선을 따라 취한 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 개략적으로 보여주는 도면.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 순차적으로 보여주는 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10, 20: RFID 태그 11: 안테나

12: RFID 집적 회로 칩 13: 이방 도전성 필름

14: 크림핑 연결부 15: 알루미늄 포일

16: 기판 25: 은 접속 단자

27: 솔더 레지스트 101, 111: 안테나 패턴

200, 210: 자석 220: 박판

230: 접착제 240: 패턴 보호용 시트

300: 전도성 물질 액

본 발명은 RFID 태그(Radio Frequency IDentification Tag)용 안테나의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 간이하고 신속하게 저비용으로 RFID 태그용 안테나를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

RFID 태그는, 단일 안테나 또는 적어도 하나의 단일 폐루프를 형성하는 안테나와, 적어도 하나의 안테나와 전기적으로 연결된 집적 회로 칩을 포함하여 구성되고, 상기 안테나를 통하여 외부로부터의 정보가 집적 회로 칩에 저장 및 갱신되거나 집적 회로 칩에 저장된 정보가 외부로 송신되는 장치를 말한다.

RFID 태그는 집적 회로 칩에 다양한 정보를 입력하여 물류 관리 표식, 전자 신분증, 전자 화폐, 신용 카드 등의 다양한 응용분야에 적용될 수 있다. 이러한 RFID 태그는 접촉식 또는 비접촉방식으로 초기 설정데이터가 입력된다. 즉, 전자 무선 인식 장치 상에 형성된 접촉기판이 단말기의 입력단자와 접촉함으로써 소정의 작동이 수행되어지거나, RFID 태그용 라이터기(writer) 등에 의하여 초기 정보가 기록이 된다. 일단 초기 정보가 기록이 된 후의 실제 사용에 있어서는 무선 주파수를 이용하여 RFID 태그와 단말기 사이의 통신에 의해 비접촉식으로 데이터의 송수신이 이루어진다.

도 1 및 도 3에는 전자 무선 인식 장치의 일례로, RFID 태그의 평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같이, RFID 태그(10, 20)는 RFID 집적 회로 칩(12) 및 안테나(11)를 포함한다.

상기 RFID 집적 회로 칩(12)은 상기 안테나(11)와 연결되어 상기 안테나(11)에 페러데이(Faraday)의 전자기 유도 법칙에 따라 유도되는 전자기장에 의해 발생하는 에너지에 의해 작동하여 소정의 정보를 저장하고 연산한다. 상기 RFID 집적 회로 칩(12)은 이방 도전성 필름(Anisotropic Conductive Film: ACF)(13)과 같은 소재를 통해 상기 안테나(11)의 단자와 전기적으로 연결된다.

상기 안테나(11)는 RFID 태그의 테두리를 따라 코일 형상으로 폐회로를 이루도록 형성되고 상기 RFID 집적 회로 칩(12)과 연결되어 있다. 이러한 안테나(10)는 소정의 공진주파수를 가지도록 설계되어 리더기(미도시)와의 무선통신을 통해 새로운 정보를 수신하여 상기 집적 회로 칩(12)에 저장하거나, 저장된 정보를 리더기로 송신한다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 안테나(11)가 폐회로를 이루도록 하기 위해서, 코일 형상으로 배치된 상기 안테나(11)의 양 단부(11a, 11b)는 알루미늄 포일(aluminum foil)(15)과 크림핑(crimping)연결부(14)를 통해 연결될 수 있다.

또는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 안테나의 양 단부는, 솔더 레 지스트(27)로 절연된 부위를 경유하여 은으로 만들어진 단자에 의해 연결될 수도 있다.

이러한 구성을 가지는 RFID 태그의 안테나를 제작함에 있어서는, 종래에는 주로 에칭(etching)을 이용하여왔다. 즉, 절연성 필름 상에 PR(Photo Resist)을 도포하고 미리 준비된 포토 마스크(photo mask)를 이용하여 노광(exposure) 공정을 거친 후 선택적으로 필요 없는 부분을 에칭으로 제거하여 안테나를 제작하였다.

또는, 절연성 필름 위에 스크린 마스크(screen mask)를 이용하여 잉크로 안테나 형상의 패턴을 인쇄하고, 잉크로 형성된 패턴을 경화시켜 그 외의 부분을 에칭으로 제거함으로써 안테나를 제작하였다.

그러나 이러한 방법들은 모두 제거되어야 하는 소재가 남아서 안테나를 형성하는 소재보다 많다는 단점이 있다. 또한, 공정 자체도 시간이 많이 소요되고 복잡한 여러 단계의 공정으로 이루어지는 단점이 있다. 이와 함께, 노광을 위한 포토 마스크나 인쇄 공정을 위한 스크린 마스크의 제조 비용이 고가이어서, 제조 비용이 증가되는 단점이 있어 왔다. 이에 이를 개선할 수 있는 새로운 안테나 제조 방법을 개발할 필요성이 크게 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 제조 비용을 절감할 수 있는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공하는 것이다. 특히, 제조 공정 시간이 단축되어 빠르게 안테나를 제작할 수 있고, 제조 공정 상에서 필요한 장치들을 사용하는 것을 지양하며, 소재의 사용량을 절감할 수 있는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전도성 물질이 포함된 유체 표면 상측에 기판을 배치하는 단계(S1); 상기 기판의 상측에 안테나 패턴 형상으로 만들어진 전극을 배치하고, 상기 전극에 강한 전류를 인가하여 전기장을 형성하여, 전자기력에 의해 전도성 물질이 상기 기판에 상기 안테나 패턴의 형상으로 부착되도록 하는 단계(S2); 및 상기 기판 하측의 전도성 물질을 고정시키는 단계(S3)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 단계(S3)는 상기 전극에 의해 형성된 전기장에서의 전자기력이 유지된 상태로 수행되는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적은, 형성하고자 하는 패턴의 형상을 가지는 자석 패턴의 상측에 박판을 배치하는 단계(S11); 상기 박판의 상측에 소정량의 전도성 입자를 뿌려 상기 자석 패턴의 형상에 따라 전도성 입자가 패턴을 형성하도록 하는 단계(S12); 하측에 접착제가 도포된 기판을 상기 박판의 상측에 형성된 전도성 입자 패턴에 면접촉시켜 전도성 입자가 패턴 형상을 유지하면서 상기 기판에 접착되도록 하는 단계(S13); 및 상기 접착제에 부착된 전도성 입자를 경화시키는 단계(S14)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 단계(S14)에서 경화된 패턴 상측에 분말 고정용 액체를 분사하거나 패턴 보호용 시트를 부착하는 단계(S15)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적은, 형성하고자 하는 패턴의 형상을 가지는 자석 패턴의 상측에 기판을 배치하는 단계(S21); 상기 기판의 상측에 소정량의 전도성 입자를 뿌려 상기 자석 패턴의 형상에 따라 파우더가 패턴을 형성하도록 하는 단계(S22); 및 상기 기판 상의 전도성 입자를 경화시키는 단계(S23)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 단계(S23)에서 형성된 패턴 상측에 분말 고정용 액체를 분사하거나 패턴 보호용 시트를 부착하는 단계(S24)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 RFID 태그용 안테나 제조 방법의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다. 종래기술에서 언급한 부재와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재번호를 사용한다.

도 5에는 본 발명에 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 RFID 태그용 안테나 제조 방법은 전도성 물질이 포함된 유체(300)를 담고 있는 용기 상측에 전극(200)을 설치하고, 상기 전극(200)에 의해 형성되는 전기장에 의해 전도성 물질이 원하는 패턴을 형성하도록 함으로써 안테나를 제조하는 방법이다.

즉, 먼저 전도성 물질이 포함된 유체(300)의 표면 상측에 기판(16)을 배치한다. 그 다음, 상기 기판(16)의 상측에 안테나 패턴 형상으로 만들어진 전극(200)을 배치하고, 상기 전극(200)에 강한 전류를 인가하여 전기장을 형성한다. 형성된 전기장에 의해 전자기력을 받는 전도성 물질의 입자들이 이동하여 상기 기판(16)의 하측에 안테나 패턴(101)의 형상으로 부착된다. 그 다음, 상기 기판(16)에 부착된 전도성 물질의 입자를 고정하여 안테나 패턴(101)을 형성한다. 전도성 입자를 고정할 때는 전도성 입자가 포함된 유체의 성분을 증발시키는 방법이 사용될 수 있다.

그 다음, 상기 기판(16)을 단위 안테나 패턴(11) 별로 절단하고, RFID용 집적회로 칩을 연결하고, 안테나 패턴(11)의 양 단자부를 서로 전기적으로 연결한 후, 보호용 시트를 덮어 RFID 태그를 완성한다(미도시).

상기 전도성 물질은 안테나의 주성분으로 사용되어야 하므로 전도성과 자성을 모두 갖추고 있는 물질이어야 한다. 즉, 수용액에 담긴 양전하를 띄는 금속이온이거나, Fe, Co, Ni 등의 자성체의 미세 입자일 수 있다.

상기 기판(16)은 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)과 같은 얇은 기판으로, 전극(200) 주변에 형성되는 전기장에 의한 전자기력이 그 이면에도 작용하는데 문제가 없는 경우이면 어떠한 기판이라도 가능하다. 한편, 기판(16) 그 자체는 자성체가 아닌 재질인 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 바람직하게는 종이나 PET(PolyEthylene Terephthalate) 필름일 수 있다. 상기 PET 필름은 오디오나 비디오용 자기 테이프 및 식품포장용 필름에도 사용되는 것으로, 동일한 두께를 가지는 타소재 필름에 비하여 투명성, 열안정성, 인장강도 등이 우수하여 두께가 얇고 균일하며 라미네이팅, 인쇄, 코팅 등의 후가공성도 뛰어나다.

한편, 상기 기판(16)에 부착된 전도성 물질을 고정시키는 작업 중에 전도성 물질이 기판(16)으로부터 이탈되는 것을 막기 위해, 상기 전극(200)에 의한 전자기 력이 유지된 상태로 상기 기판(16) 및 전도성 물질에 의해 형성된 안테나 패턴의 고정 작업이 수행되도록 할 수도 있다. 또는, 상기 기판(16)의 재질을 잉크를 흡수하는 재질로 사용하여 전극(200)을 고정을 위해 이동하지 않아도 되도록 할 수도 있다.

도 6a 내지 6e에는 본 발명에 따른 RFID 태그용 안테나 제조 방법을 순차적으로 설명하는 도면이 도시되어 있다.

먼저, 형성하고자 하는 안테나 패턴(11) 형상을 가지는 자석(210)의 상부에 박판(220)을 배치하고, 상기 박판(220)의 상면에 전도성 입자를 뿌린다. 전도성 입자는 상기 자석(210)의 자기력에 의해 상기 자석(210)의 안테나 패턴 형태를 따라 안테나 패턴(11)을 형성하게 된다(도 6a). 이렇게 안테나 패턴(11)이 형성된 상태에서 안테나 패턴(11)을 형성하고자 하는 기판(16)의 표면에 접착제(230)를 도포하고(도 6b), 상기 박판(220) 상의 안테나 패턴(11)에 접촉하여 상기 접착제(230) 상에 상기 안테나 패턴(11)이 부착되도록 한다(도 6c). 접착제(230)에 안테나 패턴(11)이 부착된 상태에서 상기 파우더와 접착제(230)를 경화(curing)시켜 기판(16) 상에 원하는 안테나 패턴(11)을 완성한다(도 6d). 그 다음, 분말 고정용 액체를 추가적으로 분사할 수도 있고, RFID 태그를 완성하기 위한 RFID용 집적 회로 칩의 연결 및 폐회로 형성 등의 후가공 공정을 추가로 수행할 수도 있다. 안테나 패턴(11)과 RFID용 집적 회로 칩을 보호하기 위해 패턴 보호용 시트(240)를 상기 안테나 패턴(11) 상부에 부착할 수도 있다(도 6e).

또한, 이러한 RFID 태그용 안테나 제조 방법은 사용하는 박판(220)을 최종적 으로 안테나 패턴(11)이 형성되어야할 기판(16)으로 선택하는 경우에는 다음과 같이 간이한 공정으로 제작될 수도 있다.

즉, 형성하고자 하는 안테나 패턴의 형상을 가지는 자석의 상측에 기판을 배치하고, 상기 기판의 상측에 소정량의 전도성 입자를 뿌려 상기 자석의 형상에 따라 파우더가 안테나 패턴을 형성하도록 한다. 그 다음, 상기 기판 상의 전도성 입자를 경화시키고, 안테나 패턴 상측에 분말 고정용 액체를 분사하거나 패턴 보호용 시트를 부착하여 안테나 패턴을 완성한다.

상기 자석(210)은 바람직하게는 강자성체 코어(core)와 그 주위에 감긴 코일을 포함하는 전자석일 수 있다. 전자석을 사용하는 경우, 자기력을 발생시키거나 제거하는 것을 손쉽게 제어할 수 있어서, 공정을 설계하기에 편리하다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명에 따른 RFID 태그용 안테나 제조 방법은 기판 상에 형성되는 무선 통신에 사용되는 안테나의 제조는 물론, 전자 회로 패턴의 형성 등에도 사용될 수 있다.

기존의 에칭을 이용하는 방법에 비하여 공정 단계가 감소하여 고속으로 안테나 및 회로 패턴의 제작이 가능하고, 이에 따라 비용 절감 효과가 매우 크다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존의 에칭을 이용하는 방법에 비하여, 별도의 마스크나 패턴을 제조하기 위한 부가적인 공정이 필요가 없어, 공정 단계가 감소하여 고속으로 안테나 및 회로 패턴의 제작이 가능하며, 이에 따라 제조 비용 절감 효과가 매우 크다.

또한, 에칭을 이용하여 안테나 패턴을 제조하는 경우에는 에칭에 의해 제거되는 소재가 거의 소재의 70 내지 80%에 이르는 등 재료의 손실이 큰데, 본 발명에 의하는 경우에는 이러한 재료의 손실을 크게 감소시킬 수 있어 매우 유리하다.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 한다.

Claims

전도성 물질이 포함된 유체 표면 상측에 기판을 배치하는 단계(S1);

상기 기판의 상측에 안테나 패턴 형상으로 만들어진 전극을 배치하고, 상기 전극에 전류를 인가하여, 전자기력에 의해 전도성 물질이 상기 기판 하측에 상기 안테나 패턴의 형상으로 부착되도록 하는 단계(S2); 및

상기 기판 하측에 부착된 전도성 물질을 고정시키는 단계(S3)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계(S3)는 상기 전극에 의해 형성된 전기장에서의 전자기력이 유지된 상태로 수행되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
형성하고자 하는 패턴의 형상을 가지는 자석 패턴의 상측에 박판을 배치하는 단계(S11);

상기 박판의 상측에 소정량의 자성을 가지는 전도성 입자를 뿌려 상기 자석 패턴의 형상에 따라 전도성 입자가 패턴을 형성하도록 하는 단계(S12);

하측에 접착제가 도포된 기판을 상기 박판의 상측에 형성된 상기 전도성 입자 패턴에 면접촉시켜 전도성 입자가 패턴 형상을 유지하면서 상기 기판에 접착되도록 하는 단계(S13); 및

상기 접착제에 부착된 전도성 입자를 고정시키는 단계(S14)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 단계(S14)에서 경화된 패턴 상측에 분말 고정용 액체를 분사하거나 패턴 보호용 시트를 부착하는 단계(S15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 자석은 강자성체 코어와 그 주위에 감긴 코일을 포함하는 전자석인 것을 특징으로 하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
형성하고자 하는 패턴의 형상을 가지는 자석 패턴의 상측에 기판을 배치하는 단계(S21);

상기 기판의 상측에 소정량의 전도성 입자를 뿌려 상기 자석 패턴의 형상에 따라 입자가 패턴을 형성하도록 하는 단계(S22); 및

상기 기판 상의 전도성 입자를 고정시키는 단계(S23)를 포함하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 단계(S23)에서 형성된 패턴 상측에 입자 고정용 액체를 분사하거나 패턴 보호용 시트를 부착하는 단계(S24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 자석은 강자성체 코어와 그 주위에 감긴 코일을 포함하는 전자석인 것을 특징으로 하는 RFID 태그용 안테나 제조 방법.