KR101181946B1 - 트랜스폰더 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 1 이상의 칩(15) 및 적어도 1 이상의 안테나(11)를 갖는, 특히 트랜스폰더 카드, 신분 증명서 등에 대한 트랜스폰더 유닛에 관한 것이며, 상기 안테나는 안테나 기판(14) 상에 배치되고 안테나 기판에 영구적으로 연결되는 금속 도체로부터 형성되며, 상기 도체에는 도체에 통합하여 연결되고 도체보다 더 높은 인장 응력 또는 더 높은 파손시 연신율을 갖는 복합 도체(12)를 형성하도록 의도되는 구조체 디바이스가 제공된다.

Description

트랜스폰더 유닛{TRANSPONDER UNIT}
본 발명은 적어도 1 이상의 칩 및 적어도 1 이상의 안테나를 갖는, 특히 트랜스폰더 카드(transponder card), 신분 증명서(identification document) 등에 대한 트랜스폰더 유닛에 관한 것이며, 상기 안테나는 안테나 기판 상에 배치되고 안테나 기판에 영구적으로 연결되는 금속 도체로부터 형성된다.
처음에 언급된 형태의 트랜스폰더 유닛들은 잘 알려져 있으며, 통상적으로 트랜스폰더 카드, 신분 증명서, 신용 카드(charge card) 또는 유사한 적용들의 제조시에 사용된다. 종래에 알려진 트랜스폰더 유닛들에서는, 안테나 기판이 안테나 및 안테나와 연결된 칩에 대한 지지체 역할을 하며, 상기 안테나 및 칩이 기판과 영구적으로 연결된다. 안테나는 실질적으로 순수한 구리로 구성되고, 갈바닉 공정(galvanic process)들에 의해 안테나 기판 상으로의 와이어 배치 기술(wire laying technology)에서 도체 경로 또는 와이어로서 형성된다. 구리 와이어가 사용되는 경우, 이 와이어는 베이크된 에나멜(baked enamel)로 코팅될 수 있으며, 이는 와이어의 교차(crosswise) 배치뿐만 아니라 안테나 기판과의 우수한 연결을 가능하게 한다. 이러한 방식으로 형성된 트랜스폰더 유닛들은, 일반적으로 복수의 커버층(cover layer)들 사이에 수용되며, 트랜스폰더 카드를 형성하도록 커버층들과 라미네이션(laminate)된다. 특히, DE 103 38 444 A1 및 DE 10 2004 004 469 A1로부터, 와이어 배치 기술로 생성된 트랜스폰더 유닛을 갖는 신분 증명서들이 알려져 있다.
예를 들어, 사람들은 신분증, 여권, 은행 카드(bank card) 및 크레디트 카드(credit card)와 같은 신분 증명서들 및 신용 카드들을 통상적으로 가지고 다니며, 이것들은 의도된 사용 외에는 지갑, 빌폴드(billfold) 등에 영구적으로 보관된다. 본질적 가치로 인해 지갑 및 빌폴드를 신체 상의 의복 내에, 예를 들어 뒷주머니에 지니기 때문에, 그 안에 보관된 트랜스폰더 카드는 계속적인 신체의 움직임으로 인하여 예를 들어 앉는 경우에 높고 변하기 쉬운 굽힘(bending) 및 비틀림 응력(torsional stress)들에 노출된다. 카드의 층 구조체는 일반적으로 비교적 우수한 탄성을 갖는 플라스틱 재료들 또는 플라스틱 복합 재료들로 구성되기 때문에, 트랜스폰더 카드가 구부러진 경우, 층들 사이에 배치된 금속 안테나는 트랜스폰더 카드의 구부러진 라인에 대한 안테나의 위치에 따라 높은 인장, 압축 및 굴곡 응력(flexural stress)들에 노출된다. 이러한 응력들은 의도된 사용 중에 트랜스폰더 카드의 기계적 응력에 더하여 안테나의 파손을 초래할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 트랜스폰더 카드의 굽힘 및 비틀림 응력에 의해 영향을 받는 안테나의 파손 작용(break behavior)이 종래의 안테나들에 비해 개선되는 트랜스폰더 유닛을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 또는 청구항 2의 특징들을 갖는 트랜스폰더 유닛에 의해 달성된다.
제 1 해결책에 따르면, 본 발명에 따른 트랜스폰더는 도체에 통합하여 연결되고 도체보다 더 높은 인장 응력을 갖는 복합 도체(composite conductor)를 형성하도록 의도되는 구조체 디바이스가 제공된 도체를 포함한다. 따라서, 트랜스폰더 유닛은 유리한 방식으로 트랜스폰더 유닛과 연결된 안테나를 통하는 굴곡 및 비틀림 응력들을 견딜 수 있다. 안테나의 파손 강도는 실질적으로 종래의 도체를 갖는 안테나에 비해 복합 도체의 더 높은 지지가능한(supportable) 기계적 인장 응력에 의해 개선된다.
제 2 해결책에 따르면, 본 발명에 따른 트랜스폰더 유닛은 도체에 통합하여 연결되고 도체보다 더 높은 기계적 파손시 연신율(mechanical elongation at break)을 나타내는 복합 도체를 형성하도록 의도되는 구조체 디바이스가 제공되는 도체를 포함한다. 복합 도체의 인장 응력과 함께 더 높은 기계적 파손시 연신율로부터 더 높은 탄성 변형 능력 및 플라스틱 변형 능력이 각각 발생된다. 이러한 복합 도체는 종래의 도체보다 비교적 더 탄성이므로, 이러한 복합 도체로부터 형성되는 안테나를 갖는 트랜스폰더 유닛은 종래의 안테나를 갖는 트랜스폰더 유닛보다 상당히 더 유연하다. 이로 인해, 상당히 더 낮은 저항이 굽힘 및 비틀림 응력들로 인한 트랜스폰더 유닛의 변형을 견디므로, 안테나의 파손이 유리한 방식으로 회피될 수 있다.
이는 도체의 구조체 디바이스가 실질적으로 적어도 1 이상의 금속 재료로 구성되는 경우에 특히 유리하다고 판명된다. 따라서, 금속 도체와 구조체 디바이스 사이에, 금속 도체와 구조체 디바이스를 형성할 수 있는 복수의 금속 재료들 사이에 각각 우수한 통합 연결이 간단히 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도체의 구조체 디바이스는 적어도 도체의 합금 구성요소일 수 있다. 따라서, 복합 도체의 형성은 합금 재료로부터의 구조체 디바이스 및 입자 복합물 내의 구조체 디바이스를 각각 이용하여 간단한 방식으로 가능하다. 도체의 합금화를 위해 사용된 재료는 금속 또는 비-금속의 상이한 재료 구성요소들을 포함할 수 있다.
도체의 구조체 디바이스가 적어도 도체의 커버층인 경우, 복합 도체는 도체 상의 금속 재료의 용해 또는 갈바닉 적용을 통해 간단히 형성될 수 있다. 또한, 도체를 둘러싸고 원하는 방식으로 기계적 특성들에 영향을 주는 복합 재료 또는 비-금속 재료로부터 코팅 층이 형성될 수 있다.
이는 도체의 커버층이 확산에 의해 형성되는 경우에 특히 유리하다고 판명된다. 도체가 금속 재료로 코팅되는 경우, 커버층은 어닐링(annealing)에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어 이는 금속 재료와 도체의 재료 사이의 커버층의 부분들에서 계속적이거나 규칙적인 전이(transition)에 의해 특성화된다.
굽힘 및 인장 강도에 관한 로프 및 리츠 와이어(litz wire) 각각의 유리한 특성들은, 리츠 와이어 또는 로프로부터 도체의 구조체 디바이스가 형성되는 경우에 도체에 대하여 유용하다. 로프 및 리츠 와이어 각각은 도체의 코어(core)로서 형성될 수 있으며, 상기 도체는 로프 및 리츠 와이어 상에 각각 용해된다. 또 다른 실시예들에서, 로프 및 리츠 와이어 각각은 완전히 또는 부분적으로 도체를 둘러쌀 수 있다.
안테나 기판과 관계없이 복합 도체의 간단한 형성은, 도체가 와이어로서 형성되는 경우에 가능하다. 그러므로, 복합 도체는 안테나 기판과의 연결 이전에 형성될 수 있으며, 이로 인해 복합 도체의 제조가 실질적으로 간소화된다.
일 실시예에서, 도체는 에칭에 의해 형성된 안테나 기판의 코팅으로서 형성될 수 있다. 따라서, 복합 도체의 형성은 복합 도체의 형성 이후에 안테나 기판과 복합 도체 간의 연결을 구성할 필요 없이, 간단히 안테나 기판과의 동시 연결을 이용하여 가능하다.
다음 설명에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 더 상세히 설명된다.
도면들에서:
도 1은 트랜스폰더 유닛의 평면도;
도 2는 커버층을 갖는 트랜스폰더 유닛의 도 1로부터의 라인 Ⅲ-Ⅲ를 따르는 단면도;
도 3은 복합 도체의 단면도의 제 1 실시예를 나타내는 도면;
도 4는 복합 도체의 단면도의 제 2 실시예를 나타내는 도면;
도 5는 복합 도체의 단면도의 제 3 실시예를 나타내는 도면;
도 6은 복합 도체의 단면도의 제 4 실시예를 나타내는 도면;
도 7은 복합 도체의 단면도의 제 5 실시예를 나타내는 도면;
도 8은 복합 도체의 단면도의 제 6 실시예를 나타내는 도면; 및
도 9는 복합 도체의 단면도의 제 7 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1은 안테나(11)를 갖는 트랜스폰더 유닛(10)을 나타내며, 이는 복합 도체(12)로부터 형성된다. 복합 도체(12)는 안테나 기판(14) 상에 복수의 권선(winding: 13)들을 갖는 와이어 배치 방법으로 배치되며, 안테나 기판(14)에 연결된다. 또한, 복합 도체(12)는 칩(15)과 연결되며, 안테나 기판(14) 상에 위치된다. 본 명세서에 나타낸 예시에서, 안테나 기판(14)은 복수의 트랜스폰더 카드들을 제조하는 패널 시트(panel sheet: 16)의 형태이며, 이로부터 본 명세서에서 점선으로 나타낸 윤곽(17)을 갖는 트랜스폰더 카드들이 후속 작업 단계에서 분리된다. 트랜스폰더 유닛(10)을 덮는 커버층은 이 도면에서 도시되지 않는다.
더 상세히 나타내지 않은 트랜스폰더 카드의 원리 구조는 도 1 및 도 2의 전반적인 도면으로부터 알 수 있다. 도 2는 안테나 기판(14) 상에 복합 도체(12)의 권선들(13)을 갖는 도 1로부터의 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면을 나타낸다. 안테나 기판(14) 및 권선들(13)은 트랜스폰더 유닛(10)을 갖는 트랜스폰더 카드를 형성하도록, 예를 들어 라미네이션에 의해 커버층(19)에 영구적으로 연결된다. 트랜스폰더 카드를 형성하기 위해, 본 명세서에 나타내지 않은 다른 커버층들이 안테나 기판(14) 및 커버층(19)에 적용될 수 있다.
도 3은 복합 도체(20)의 단면의 제 1 실시예를 나타낸다. 복합 도체(20)는 원형 단면(21)으로 형성되며, 금속 도체(24)와 통합하여 연결된 입자 복합물 내의 합금 재료의 입자들(23)로 구성된 구조체 디바이스(22)를 포함한다. 합금 재료의 선택에 따라, 예를 들어 복합 도체(20)는 도체(24)에 비해 더 높은 기계적 파손시 연신율 및 더 높은 기계적 인장 응력을 나타낼 수 있다.
도 4는 구조체 디바이스가 커버층(27)으로서 형성되는 복합 도체(25)를 나타낸다. 커버층(27)은 예를 들어 금속 재료로부터 형성되며, 복합 도체(25)를 형성하도록 갈바닉 공정 또는 용해에 의해 도체(28)에 적용된다.
도 4에 나타낸 복합 도체(25)로부터 시작하여, 도 5에 예시된 복합 도체(29)가 형성될 수 있다. 커버층 30은 도체(28) 내로의 커버층 27의 확산에 의해 형성되어, 커버층 27의 재료가 도체(28)의 재료를 갖는 커버층 30을 형성하는 합금으로 전환된다. 이로 인해, 커버층(30)은 도체(31)까지 감소되거나, 커버층의 부분들 내에서 균일한 농도(concentration)인 합금 구성요소들의 농도를 포함한다.
도 6은 로프(34)로서 형성되는 구조체 디바이스를 갖는 복합 도체(32)를 나타낸다. 로프(34)는 복수의 와이어들(35)로부터 형성된다. 와이어들(35)은 예를 들어 고인장강(high tensile steel)으로 구성될 수 있으며, 로프(34)를 둘러싸는 도체(36)는 구리로 구성될 수 있다.
도 7은 안테나 기판(38) 상에 에칭함으로써 형성되는 복합 도체(37)를 나타낸다. 복합 도체(37)의 구조체 디바이스(39)는 도 3의 설명과 유사한 도체(40)의 합금 구성요소 및 입자 복합물 각각의 형태로 형성된다. 도 3에 대조적으로, 복합 도체(37)는 도체 경로로서 직사각형 단면(41)으로 형성된다.
도체(43)를 부분적으로 둘러싸는 커버층(44)을 갖는 안테나 기판(38) 상의 복합 도체(42)가 도 8에 도시된다. 커버층(44)은 도체(43)를 완전히 둘러싸지 않는데, 이는 커버층(44)이 안테나 기판(38) 상에 도체(43)를 형성한 이후에만 갈바닉 방법 또는 용해에 의해 도체(43) 상에 적용되었기 때문이다.
확산 방법으로 형성된 커버층(46)을 갖는 복합 도체(45)가 도 9에 도시된다. 커버층 46의 형성은 커버층 44를 갖는 도체(43)를 이용하여 도 5에 설명된 커버층(30)의 형성과 유사하게 발생한다. 그러므로, 커버층(46)은 도체(47)를 완전히 둘러싸지 않는데, 이는 도체(47)의 측표면이 안테나 기판(38)에 의해 덮이기 때문이다.
본 명세서에서, 커버층이 복합 도체를 완전히 둘러싸는 안테나 기판 상의 복합 도체는 예시되지 않는다. 이 복합 도체를 형성하기 위해서는, 우선 안테나 기판에 커버층 재료가 적용된 후, 도체 재료가 적용되고, 최종적으로 커버층 재료가 도체를 둘러싼다. 후속하여, 합금 커버층을 형성하기 위해 확산 공정이 수행될 수 있다.

Claims (9)

  1. 적어도 1 이상의 칩(15) 및 적어도 1 이상의 안테나(11)를 갖는, 특히 트랜스폰더 카드(transponder card), 신분 증명서(identification document) 등에 대한 트랜스폰더 유닛(10)에 있어서,
    상기 안테나는 금속 도체(24, 28, 31, 36, 40, 43, 47)로부터 형성되며, 이는 안테나 기판(14, 38) 상에 배치되고 상기 안테나 기판에 영구적으로 연결되며,
    상기 금속 도체에는 상기 금속 도체에 통합하여 연결되고 상기 금속 도체보다 더 높은 인장 응력(tensile stress)을 갖는 복합 도체(composite conductor: 12, 20, 25, 29, 32, 37, 42, 45)를 형성하도록 의도되는 구조체 디바이스(22, 39)가 제공되는 트랜스폰더 유닛.
  2. 적어도 1 이상의 칩(15) 및 적어도 1 이상의 안테나(11)를 갖는, 특히 트랜스폰더 카드, 신분 증명서 등에 대한 트랜스폰더 유닛(10)에 있어서,
    상기 안테나는 금속 도체(24, 28, 31, 36, 40, 43, 47)로부터 형성되며, 이는 안테나 기판(14, 38) 상에 배치되고 상기 안테나 기판에 통합하여 연결되며,
    상기 금속 도체에는 상기 금속 도체에 통합하여 연결되고 상기 금속 도체보다 더 높은 파손시 연신율(elongation at break)을 갖는 복합 도체(12, 20, 25, 29, 32, 37, 42, 45)를 형성하도록 의도되는 구조체 디바이스(22, 39)가 제공되는 트랜스폰더 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 도체(24, 28, 31, 36, 40, 43, 47)의 상기 구조체 디바이스(22, 39)는 실질적으로 적어도 1 이상의 금속 재료로 구성되는 트랜스폰더 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 도체(31, 34, 40, 47)의 상기 구조체 디바이스(22, 39)는 적어도 상기 금속 도체의 합금 구성요소(23)인 트랜스폰더 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 도체(28, 31, 43, 47)의 상기 구조체 디바이스는 적어도 상기 금속 도체의 커버층(cover layer: 27, 30, 44, 46)인 트랜스폰더 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 도체(31, 47)의 상기 커버층(30, 46)은 확산에 의해 형성되는 트랜스폰더 유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 도체(36)의 상기 구조체 디바이스는 리츠 와이어(litz wire) 또는 로프(rope: 34)로부터 형성되는 트랜스폰더 유닛.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 도체(24, 28, 31, 36)는 와이어로 형성되는 트랜스폰더 유닛.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 도체(40, 43, 47)는 상기 안테나 기판(38)의 코팅으로서 에칭함으로써 형성되는 트랜스폰더 유닛.
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