KR20130108068A - Ｒｆｉｄ 인레이의 제조 - Google Patents

Abstract

안테나 기판(402) 상에, 또는 캐리어 기판(252) 상의 접착층(274) 내에 와이어(110), 박막, 또는 도전성 물질(244)이 감겨져 있는 형태(turn)의 안테나 구조체(420)를 형성하고, 이 안테나 구조체를 인레이 기판(402) 상의 대응되는 트랜스폰더 구역(404)으로 하나씩(도 5a) 또는 한번에 여러 개를(도 6f) 전사하고, 트랜스폰더 구역에 있는 RFID 칩모듈(408)의 단자 영역(408a/b)과 여기에 정렬된 안테나 구조체의 연결단(420a/b)을 연결한다. 전사(transferring) 공정은 적층(열 및 압력에 의한)에 의해 수행할 수 있다. 안테나 기판은 웹(두루말이) 형태(도4a, 5e) 또는 쉬트 형태(도 6d)일 수 있다. 자동화된 제조 공정이 개시되어 있다. 인레이 기판, 인레이, 보안 문서의 제작을 위한 구성품(800, 810, 820, 830, 840, 850, 860)으로 구성되는 키트가 개시되어 있다. 인레이 기판과 칩모듈의 다양한 기능들(도 9a~9j)이 개시되어 있다.

Description

ＲＦＩＤ 인레이의 제조 {MANUFACTURING RFID INLAYS}

본 발명은 전자여권, 전자신분증, 스마트 카드 등의 "보안 문서"용 "인레이(inlay)"의 제작에 사용되는 "인레이 기판"에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 예를 들어, 인레이 기판에 안테나 와이어를 어떻게 설치하는지(그리고, 인레이 기판 위에 배치되어 있는 RFID(무선주파수 식별)칩 또는 칩모듈에 안테나 와이어를 어떻게 연결하는지)에 관한 것이다.

"인레이(inlay)"(또는 "트랜스폰더(transponder)")는 RFID 기술을 이용하여 "스마트 카드"나 "전자여권"과 같은 보안 문서에 집적할 수 있으며, 다음과 같은 요소로 구성된다.

- 다수의 트랜스폰더 구역(transponder site)을 포함하고 있는 인레이 기판,

- 도체가 수 회 감겨서 형성되는 안테나(보통은 평면 코일 형태임),

- 인레이 기판의 위 또는 안에(보통은 수용부(recess) 속에) 배치되는 RFID 칩(또는 칩모듈). 안테나 와이어의 "연결단(terminal end)"(종단, 말단부, 연결부)이 이 칩모듈의 "단자 영역(terminal area)"에 연결(접합)됨.

도 la와 도 1b는 인레이 기판, 칩모듈, 안테나를 포함하는 인레이를 도시하고 있는데, 미국특허 US 6,233,818에 개시되어 있다. 이 문헌을 참고문헌으로서 본 출원에 포함시킨다.

인레이 기판은 PVC(염화폴리비닐), PC(폴리카보네이트), PE(폴리에틸렌), PET(도핑한 PE), PETE(PE 유도체), TYVEK, Teslin™, 종이 또는 면/노일(noil) 등으로 된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어서, 356 미크론 두께의 비코팅 단일층의 Teslin™을 사용할 수 있다. 이하의 본문 설명에서는, Teslin™ 또는 폴리카보네이트(PC)로 된 인레이 기판에 대해서 설명하기로 한다.

안테나 도체로는, 구리, 알루미늄, 도핑된 동선, 금, 리츠선(litz wire) 등의 금속심(그 단면은 보통, 원형이지만 반드시 원형일 필요는 없음)을 포함하는 자기접합선(self-bonding wire) 또는 자기부착 와이어(self-adhering wire)를 사용할 수 있으며, 그 직경은 0.010~0.50mm일 수 있다. 안테나 와이어의 제1코팅 또는 "기본 피복"은 폴리우레탄 변종으로 구성되며, 그 두께는 수μm 정도이다. 그리고 제2코팅은 폴리비닐부티럴(polyvinylbutyral) 또는 폴리아미드(polyamide)로 구성되며, 그 두께는 수μm 정도이다.

칩모듈은 리드프레임 형태 또는 에폭시글라스 형태의 칩모듈일 수 있다. 이하의 본문 설명에서는 리드프레임 형태의 칩모듈에 대해서 설명할 것인데, 이 형태에서는 RFID 칩을 두 개의 단자 영역을 갖는 리드프레임에 지지 및 연결하고 몰드물(mold mass)로 씌운다(encapsule). 몰드물은 대략 두께 240μm, 폭 5mm이며, 리드프레임은 대략 두께 80μm, 폭 8mm이다. 예를 들어 두께가 대략 356μm인 인레이 기판에 사용되는 리드프레임 모듈의 전체 두께가 320μm일 수 있다. 일반적으로, 칩모듈은 인레이 기판에 형성한 수용부(recess) 속에 배치하여 그 속에 감추어지게 된다.

칩모듈을 수용하는 수용부(즉, 빈 공간)는 인레이 기판의 "상면"으로부터 기판 속으로 형성할 수 있는데, 인레이 기판을 완전히 통과하여 "하면"까지 "관통형(window type)"으로 형성할 수도 있고, 인레이 기판의 하면을 향해 일부분만 함입되되도록 한 "함입형(pocket type)"으로 형성할 수도 있다. 이 수용부의 단면 형상은 "직선형"일 수도 있고, "계단형"일 수도 있다. 일반적으로, 수용부의 크기와 형상은, 칩모듈의 크기와 형상이 이 수용부 속에 잘 들어갈 수 있도록 결정한다.

종래에 안테나 와이어를 인레이 기판 위에 설치할 때에는 진동접합기(sonotrode)(초음파) 장비를 사용하여, 진동에 의해 캐필러리(capillary)로부터 와이어를 인출하고 이를 평면 코일의 형태로서 인레이 기판의 표면에 매립 또는 부착하고, 이 안테나 와이어의 연결단(또는 말단부)을 칩모듈의 단자 영역에 열압착(TC: thermo compression) 접합방식으로 연결한다. 이에 대해서는, 미국특허 6,698,089와 6,233,818을 참고바란다. 이들 특허를 본 발명의 참고문헌으로서 여기에 포함시킨다.

도 1a와 도 1b는 인레이 기판(102)에 안테나 와이어를 탑재하고, 인레이기판(의 트랜스폰더 구역)에 형성된 수용부(106) 속에 설치된 칩모듈(108)에 이 안테나 와이어를 연결하는 선행기술의 기법을 나타낸다. 인레이 쉬트(100)에 다수의 트랜스폰더 구역이 포함될 수 있는데, 도면에서는 그 중 한 구역만 도시하고 있다. 도 1a의 점선은, 도시한 트랜스폰더 구역의 상하 좌우로 다른 트랜스폰더 구역들이 배치됨을 나타내기 위하여 표시한 것이다.

함입형(포켓형) 수용부(106)가 인레이 기판(102)에 형성되어 있고, 이 속에 리드프레임형 RFID 칩모듈(108)(리드프레임(114) 아래에 위치하는 몰드물(112)을 포함함)이 수용된다. 여기서는 인레이 기판(102)을 단일층 기판으로 도시하였지만, 2층 이상의 기판을 사용하는 것도 가능하다. 칩모듈(108)의 리드프레임(114)에는 두 개의 단자 영역(108a 및 108b)이 있다. 안테나 와이어(110)를 인레이 기판(102)에 탑재한 다음에 그 연결단(연결부(connection portion), 말단(end), 말단부(end portion))을 칩모듈(108)의 단자 영역(108a 및 108b)에 연결한다.

도 1a에 가장 잘 나타낸 것처럼, 지점 부호("a", "b")가 안테나 와이어(110)에 표기되어 있다. 안테나 와이어의 여러 부분을 설명하기 위해 이하의 용어를 사용할 수 있다.

안테나 와이어(110)는 인레이 기판(102)에 "a"와 "b" 지점 사이에서 매립되고(기호 "×"로 표시), "b"와 "c" 지점 사이에서 칩모듈(108)의 제1단자(108a) 위를 지나가고(매립되지는 않음), "c"와 "d" 지점 사이에서 안테나 형태로 감겨서 매립되고, "d"와 "e" 지점 사이에서 칩모듈(108)의 제2단자(108b) 위를 지나가고, "e"와 "f" 사이에서 짧은 길이가 매립된다. 안테나는 4~5회 감아서 형성할 수 있으며, 전체 안테나 와이어(110) 길이는 대략 104cm 정도일 수 있다. 안테나 와이어를 감을 때에는, 선이 교차하는 부분(점선 원 표시)이 생길 수 있는데, 이때에는 절연선을 사용해야 한다. 일부의 경우에, 안테나 와이어 자체를 교차시킬 필요가 없는 경우도 있다(미국 특허 US 6,698,089의 FIG. 4 참조). 매립 절차(예컨대, "c"와 "d" 지점 사이)는, 몇 군데 지점에서는 연속적이지 않고 불연속적일 수 있다. 그 다음 절차(제2절차)에서는, 단자 영역(108a 및 108b)을 지나가는 안테나 와이어(110)의 "연결" 부위를, 예컨대, 열압착 접합법으로 단자 영역에 연결시킨다. 접합이 잘 되도록 하기 위하여 안테나 와이어의 연결 부위의 절연물을 절제해야 하는 것은 공지의 사항이다. Teslin^TM에는 매립이 어렵기 때문에, 자재에 선이 약간 침투해서 부착되는 "자기접합선"(self-bonding wire)을 사용하는 것은 공지의 사항이다.

도 1a와 도 1b에서 설명한 안테나 설치(및 연결) 과정은 스크라이빙(scribing)(일반적으로는 초음파 매립)에 의해 인레이 기판에 안테나 와이어를 형성하고 칩모듈의 단자 영역에 안테나 와이어의 연결단(connection end) 또는 말단부(end portion)를 연결하는 "공통 기판 기법(common substrate)"으로 지칭할 수 있다. 안테나를 설치하는 또 다른 방법으로서, 인레이 기판과 별도로 안테나 와이어를 미리 형성하고(preformed) 이 안테나 와이어를 인레이 기판에 설치하는(때로는 칩모듈을 미리 안테나 와이어의 연결단에 장착함) "코일 권선 기법(coil winding)"으로 지칭할 수 있다. 이들 기법은 다음과 같은 특허에 기재되어 있다 - US 5,809,633(Mundigl), EP 0 839 360(Finn 외), US 6,295,720(Finn 외), EP 1 352 551(Michalk), US 6,088,230(Finn 외), US 6,233,818(Finn 외), US 6,698,089(Finn 외), US 6,626,364(Taban). 이들 문헌을 참고문헌으로서 본 출원에 포함시킨다.

코일 권선 기법에는, 열 및 압력으로 코일을 기판에 가압하는 과정이 필요할 수 있는데, 이는 신뢰성이 낮고, 느리며, 대량 생산을 위한 자동화가 어렵다. 또한 장비의 마모에 의해 코일의 기하학적 치수가 달라지는 결과가 발생할 수 있다. 코일 권선 기법의 주된 단점 중 하나는, 안테나를 구성하는 도체선 사이의 간격을 크게 형성할 수 없다는 것이다.

공통 기판 기법은 안테나 품질 및 처리량의 관점에서 코일 권선 기법에 비해 개선된 것이지만, 그 단점으로서, 인레이 형식이 달라지면 기계적 변경이 필요하게 되어, 특히 전자여권("2up" 또는 "3up" 형식)용 인레이 생산의 경우에서와 같이 트랜스폰더 구역의 수가 매우 적은 적은 경우에는 장비의 가동이 중단되고 비효율적 사용이 되는 결과가 발생한다. 또한, Teslin™과 같은 기판에 안테나 와이어를 매립하는 것은 어려울 수 있다.

참고문헌으로서 본 출원에 포함시킨 미국특허 US 7,229,022(Rietzler)와 US 2008/0314990(Rietzler)은, 동일한 형식으로 RFID 칩들을 탑재하고 있는 기판마다 별도로 안테나 어레이를 설치하는 방법을 개시하고 있다. 그런 다음, 안테나 기판을 RFID 칩 어레이가 탑재되어 있는 기판 위에 올려 놓고, 각 안테나의 단자 영역을 각 트랜스폰더 구역 상의 각 칩에 인력으로 연결한다. 각 안테나의 와이어 선단은 안테나 기판에 형성된 개구부(opening) 위를 지나는 브리지를 형성하고, 따라서 이 개구부를 지나는 와이어 브리지와 다른 기판 상에 있는 칩모듈 사이에 일정 거리가 유지된다. 이러한 방법에서는 칩모듈의 단자 영역에 와이어 연결단을 정렬하는 것이 어려운바, 손으로 연결하기 위하여 와이어 연결단을 인력으로 정렬해야 할 필요가 있을 수 있다.

보안 문서(security document)로는 다층(2층) 인레이 기판 및 추가 층(상부 외층 및 하부 외층)을 포함하는 국가신분증(National ID Card)(또는 전자신분증; "eID" 카드)을 들 수 있다. 이 추가적인 상부 외층과 하부 외층은 스크래치 방지층일 수 있으며, 인레이 기판(들)을 보호할 수 있다. 스마트 카드를 위한 인레이 기판의 층에는 PVC(폴리염화비닐)이 포함될 수 있다. 국가신분증을 위한 인레이 기판의 층에는 PVC보다 내구성이 더 좋을 수 있는 PC(폴리카보네이트)가 포함될 수 있다.

보안 문서로는 또한, Teslin™ 인레이 기판(102)을 포함하는 전자여권(120)을 들 수 있다. 도 1c, 1d, 1e를 참조하면, 커버층(104)이 인레이(인레이 기판(102)과 칩모듈(108)과 안테나(110)를 포함) 위에 배치될 수 있다. 커버층(104)의 소재로는 가죽 같은 외관에 화학 코팅이 된 천 제품인 "Holliston 직물"(www.holliston.com 참조)을 사용할 수 있다. 커버층(일반적으로 350μm 두께)은 고온 용융 폴리우레탄 접착층(103)(일반적으로 50~80μm 두께)을 사용하여 인레이 기판(일반적으로 356μm 두께)에 적층(접착)할 수 있다. 접착 과정 이전에, 안테나 와이어(110)가 Teslin™ 기판의 표면 위로 돌출(확장)하지 않도록, 즉, 안테나 와이어가 완전히 인레이 기판에 매립되도록 인레이 기판(102)을 미리 압착할 수 있다.

인레이의 규격은 일반적으로 "3up"(한 번에 세 장의 여권 커버를 만들기 위한 구조)이며, 대표적으로 전체 크기가 404.81mm×182.56mm×0.70mm(두께)인 대략적인 평면 및 직사각형이다. 세 커버(A, B, C)의 각각은 대략적으로 직사각형이며, 그 대표적인 크기는 (404.81mm/3)=134.94mm×182.56mm이고 두께는 0.70mm이다.

도 1d에서 "A", "B", "C"는 각각, 소정 여권 커버(120)를 위한 "트랜스폰더 구역"을 나타낸다. 각 트랜스폰더 구역별로, 여권 커버(들)의 "앞" 부분과 "뒤" 부분을 떨어뜨리기 위해 힌지 간극(122)을 형성할 수 있다. RFID 칩모듈(108)은 인레이 기판(102)에 형성된 수용부(106)에 설치할 수 있다. 안테나 와이어(110)는 인레이 기판(102)에 장착되어 칩모듈(108)에 연결될 수 있다.

폴리아미드계 비반응형(non-reactive) 접착제는 일반적으로, 보안상 이유 때문에 전자여권에 사용하지 않는데, 그 이유는 적층되어 있는 소재를 열을 가하여 분리할 수 있기 때문이다. 대신에, 수분 경화(moisture curing) 폴리우레탄계 고온 용융(핫멜트) 접착제인 반응형(reactive) 접착제를 사용한다. 이 접착제의 특징은 초기 접착력(initial tack)이 크고, 공기중 방치 시간(open time)이 길거나(수 분) 또는 경화 시간(setting time)이 짧다(수 초). 후자의 경우는, 커버층을 인레이에 부착하기 전에 적외선을 사용하거나 소정 시간 이내(1~2시간 내)에 고온으로 적층하여 접착제를 재활성화시켜야 한다. 접착제는 수분이 있는 경우에만 경화되며, 최종 강도는 3~7일 후에 얻을 수 있다. 접착제는 대략 150℃에서 50~80 미크론(μm)의 층으로 커버층(커버 자재)에 도포될 수 있다. 그물 또는 쉬트 형태의 커버층(커버 자재)에 인레이를 놓은 다음에 롤 프레스를 사용하여 함께 적층한다. 그런 다음, 적층된 커버층(커버 자재) 및 인레이를 크기에 맞게 절단하여 온도와 습도 조절이 되는 보관소에 3~7일간 쌓아서 보관한다.

홀더 페이지(holder-page) 여권용 또는 국가신분증용 인레이 제조를 위한 종래의 방법에서는, 두 개의 두루말이(web)로부터 두 층의 기판 자재를 인출하여 이들을 몇 가지 제작 단계를 수행하는 기계에 공급한 다음에 두 층의 인레이를 절단하여 쉬트 형태로 만든다. 이 제작 공정은 순차 공정(sequential process)으로서, 그 진행 주기(사이클 시간)와 생산 처리량은, 가장 느린 제작 단계(일반적으로, 인레이 기판에 안테나를 매립하는 단계)에 의해 결정된다. 이 제작 공정은, 원하는 인레이 규격으로 미리 절단해 놓은 인레이 쉬트로부터 시작할 수도 있다. 이 인레이 쉬트는, 구동 장치에 의해 이송되는 트레이 위에 수동으로 올려놓는다. 인레이 쉬트 처리 장치가 이 트레이 위에 올려진 각 인레이 쉬트를 매 공정 단계에서 처리한다. 각 제작 설비 및 이송 장치는 서로 연계되어 있기 때문에, 기계적 또는 소프트웨어적 문제가 발생하면 기계가 완전히 중단된다.

본 발명은 다양한 기법을 개시한다. 즉, 안테나 기판(캐리어 또는 전사 기판, 또는 필름 또는 층) 상의 다수의 안테나 구역에서 이 안테나 기판 상에 다수의 안테나 기판을 형성한다; 캐리어 상의 접착층에 안테나 구조체를 형성할 수 있다; 안테나 기판(또는 캐리어)은 긴 두루말이(web) 형태 또는 쉬트 형태일 수 있다; 안테나 기판으로부터 인레이 기판으로 안테나 구조체를 하나씩 또는 한번에 여러 개씩 전사(transfer) 시에, 다양한 수단과 공정을 이용하여 안테나 구조체를 인레이 기판으로 전사할 수 있다. 전사 공정 중에 안테나 구조체를 안테나 기판으로부터 완전히 분리시킬 수도 있고, 전사 공정 후에 안테나 기판을 제거하여 재사용할 수 있다. 안테나 구조체가 안테나 기판 위 또는 속에 먼저 배치되기 때문에, 안테나 구조체와 그 연결단(연결부, 말단부)을 전사하여 트랜스폰더 구역과 칩모듈에 장착하는 동안에도 안테나 구조체의 피치(안테나 와이어들 사이 또는 도체 선로들 사이의 거리)와 형태는 실질적으로 그대로 유지된다. 인레이 기판 위로 또는 속으로 안테나 구조체를 고정하는 것은 열 및 압력을 가함으로써 이루어질 수 있다.

안테나 기판 상에 안테나 구조체를 형성하고 이 안테나 구조체를 인레이 기판으로 전사하는 공정을 자동화하기 위한 다양한 기법이 개시된다. 인레이 및 보안 문서를 제작하기 위한 키트의 다양한 구성품이 개시된다.

본 발명의 몇 가지 실시예에서, RFID 인레이를 형성하는 방법은, 칩모듈을 포함하는 인레이 기판을 트랜스폰더 구역에 제공하는 과정; 안테나 구조체를 포함하는 안테나 기판을 제공하는 과정; 인레이 기판으로 안테나 구조체를, 예컨대 적층에 의해 전사하는 과정을 포함한다. 안테나 구조체를 전사한 후에 안테나 기판을 제거할 수 있다. 안테나 구조체의 연결단을 칩모듈의 단자 영역에 연결할 수 있다. 안테나 기판은 쉬트 형태 또는 웹(릴) 형태일 수 있다. 안테나 구조체는, 안테나 기판의 위 또는 속에 있는 와이어 또는 그 밖의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 안테나 구조체는 안테나 기판 상에, 또는 안테나 기판 상의 접착층에 형성할 수 있다. (대안으로서, 안테나 구조체를 코일 권선 기법으로 형성하여 안테나 기판 위에 배치한 후, 후속적으로 인레이 기판으로 전사할 수 있다.) 안테나 구조체는 인레이 기판 상의 대응되는 트랜스폰더 구역(들)으로 한번에 하나씩 또는 한번에 여러 개가 전사될 수 있다. 안테나 구조체를 안테나 기판으로부터 완전히 석방될 수도 있고, 또는, 안테나 기판의 일부가 안테나 구조체와 함께 남아있을 수도 있다. 남아 있는 안테나 기판 자재는 제거할 수 있다. 칩모듈은 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역에 있는 수용부 내에 배치할 수 있다. (대안으로서, 칩모듈을 안테나 구조체에 장착한 다음에 이들을 함께 인레이 기판으로 전사할 수 있다.) 인레이 기판에는 안테나 구조체(및 이에 수반되는 모든 안테나 기판 자재)를 수용하는 광폭 트렌치를 마련할 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시예의 RFID 인레이 제작을 위한 키트는, 안테나 기판 및 이 안테나 기판 상에 형성된 다수의 안테나 구조체를 포함하는 안테나 구성품; RFID 인레이용 안테나의 원하는 길이에 상응하는 거리만큼 떨어져 있는, 절연물이 제거된 부분을 갖는 절연선을 포함하는 와이어 구성품; 칩모듈을 수용하는 수용부가 마련되어 있는 인레이 기판 및 [안테나 와이어를 수용하기 위한 채널, 안테나 구조체의 적어도 일부를 수용하기 위한 광폭 트렌치, 칩모듈의 단자 영역을 수용하기 위하여 말단부에 뇌문이 있는 안테나 와이어, 수용부 근방으로 또는 수용부 내로 연장 형성된 트렌치, 수용부의 측변에 형성되어 핀이 삽입되는 노치, 칩모듈이 수용부에 설치되어 있을 때 칩모듈이 움직이지 않도록 안정시키기 위하여, 수용부의 측변으로부터 연장 형성되는 범프, 수용부에 칩모듈을 지지하기 위하여 수용부에 인접하여 배치되는 슬롯, 그리고 수용부 주위에 배치되는 천공] 중 적어도 하나를 포함하는 인레이 기판 구성품 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 RFID 인레이 제작을 위한 키트는 칩모듈 구성품, 접착제 구성품, 및 커버 자재 구성품을 추가로 포함할 수 있다.

상기 안테나 구성품은 웹 형태 또는 쉬트 형태로 공급될 수 있으며, 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 종이, 테플론, 및 폴리우레탄으로 구성된 그룹 중 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 상기 인레이 기판은 폴리카보네이트(PC)와 Teslin™으로 구성된 그룹 중 선택된 합성 재료를 포함할 수 있다. 상기 안테나 와이어는 이 와이어로 형성된 안테나의 연결단에 해당되는 부분에서 절연물이 제거된 절연선일 수 있으며, 이 부분에는 보호층이 형성될 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시예는 인레이 기판을 형성하는 종래의 기법들에 대한 개선사항을 제공할 수 있다. 즉, 인레이 기판 상에 안테나를 형성할 필요가 없고(US 6,233,818 참조), 인레이 기판 상의 안테나 장치의 형식(개수, 레이아웃, 모양)과 적층판(또는 적층 기판) 상의 칩모듈 사이의 높은 상응성을 요하지 않고(Rietzler의 US 7,229,022, US 2008/0314990 참조), 대량 생산에 부적합한 코일 권선 기법(Mundigl 외, US 5,809,633)을 사용할 필요가 없다.

본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명할 것인바, 이 실시예의 제한적이지 않은 예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 도면은 전반적으로 개략도(diagram)로 작성되었으며, 일부 구성요소는 과장 표현되어 있을 수도 있고 설명의 명확성을 위해 생략되었을 수도 있다. 본 발명은 다양한 예시적 실시예의 맥락에서 일반적으로 설명되어 있지만, 본 발명이 특정 실시예들에 제한되는 것을 의도한 것은 아니며, 다양한 실시예의 개별적 기능은 서로 결합될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역의 평면도이다.
도 1b는 종래 기술에 따라, 인레이 기판에 와이어가 설치되어 칩모듈의 단자에 접합되는 것을 도시하는 단면도이다.
도 1c는 종래 기술에 따른 전자여권 커버의 사시도이다.
도 1d는 종래 기술에 따른 여권 커버용 인레이의 평면도이다.
도 1e는 도 1d의 여권 커버의 단면도이다.
도 2a는 기판에 수용부를 형성하는 것을 보여주는 부분 사시도이다.
도 2b는 기판에 채널을 형성하고 이 채널에 와이어를 설치하는 것을 보여주는 부분 단면도이다.
도 2c는 수용부와, 이 수용부의 측변에서 연장되는 채널의 일부 평면도이다.
도 2d는 기판에서 서로 교차하고 있는 채널 부분의 사시도이다.
도 2e는 기판 상의 접착층에 형성된 채널에 안테나 와이어를 설치하는 것을 도시하는 단면도이다.
도 2f는 채널에 도전성 물질을 채우기 위해 기판의 표면에 유동성의 도전성 물질을 도포한 것을 도시하는 단면도이다.
도 2g는 기판에 형성된 접착층의 채널에 도전성 물질을 채우기 위해 기판에 유동성의 도전성 물질을 적용한 것을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 안테나 구조체의 감긴 와이어(turn)를 개별적으로 수용하는 채널들을 기판에 형성하는 것을 도시하는 단면도이다.
도 3b는 안테나 구조체를 수용하기 위한 광폭 트렌치를 기판에 형성하는 것을 도시하는 단면도이다.
도 3c~3f는 여권 커버 자재의 층에 접착제를 도포하기 위한 기술 단계를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 안테나 기판에 안테나 구조체를 형성하는 것을 도시한 평면도이다.
도 4b는 인레이 기판 상에 트랜스폰더 구역을 준비하는 것을 도시한 평면도이다.
도 4c는 트랜스폰더 구역(들)에 안테나 구조체(들)가 있는 인레이를 도시한 평면도이다.
도 5a~5d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 기판으로부터 인레이 기판으로 안테나 구조체를 전사하는 것을 도시하는 단면도이다.
도 5e는 본 발명의 실시예에 따른, 웹(두루말이) 형태의 안테나 기판에 다수의 안테나 구조체를 형성하는 것을 도시한 평면도이다.
도 5f는 도 5d를 5f-5f선에서 절단한 부분 단면도이다.
도 5g는 도 5f의 기법의 다음 단계를 도시한 단면도이다.
도 6a~6c는 본 발명의 실시예에 따라, 안테나 기판 상에 다수의 안테나 구조체를 형성하고 이를 인레이 기판으로 전사하는 것을 보여주는 부분 단면도이다.
도 6d는 본 발명의 실시예에 따라, 안테나 기판 상에 다수의 안테나 구조체를 형성하는 것을 도시하는 사시도이다.
도 6e는 본 발명의 실시예에 따라, 인레이 기판 상에 다수의 트랜스폰더 구역을 형성하는 것을 보여주는 사시도이다.
도 6f는 본 발명의 실시예에 따라, 안테나 기판으로부터 인레이 기판으로 안테나 구조체를 전사하는 것을 도시하되, 도 6d와 도 6e를 6f-6f 선에서 절단한 단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따라, 안테나 구조체와 함께 안테나 기판을 준비하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따라, 인레이 기판을 준비하는 것을 도시한 개략도이다.
도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 인레이 생산 라인의 개략도이다.
도 8a~8g는 본 발명의 몇 가지 실시예들에 따른 인레이 제작 키트의 구성품의 개략도 또는 모습을 도시하고 있다. 구체적으로, 도 8a는 안테나 구성품의 평면도, 도 8b는 와이어 구성품의 사시도, 도 8c는 인레이 기판 구성품의 평면도, 도 8d는 칩모듈 구성품의 개략도, 도 8e는 접착제 구성품의 개략도, 도 8f는 커버 자재 구성품의 개략도, 도 8g는 인레이 제작 키트의 기타 구성품의 개략도이다.
도 9a~9j는 본 발명의 몇 가지 실시예들에 따른, 인레이 기판 구성품의 실시예 또는 특징의 개략도 또는 모습을 도시하고 있다. 구체적으로, 도 9a는 인레이 기판 구성품의 사시도, 도 9b는 도 9a의 인레이 기판의 평면도, 도 9c는 인레이 기판 구성품의 평면도, 도 9d는 인레이 기판 구성품의 사시도, 도 9e는 인레이 기판 구성품의 사시도, 도 9f는 도 9e의 인레이 기판의 측면도, 도 9g는 인레이 기판 구성품 및 칩모듈 구성품의 분해 평면도, 도 9h는 인레이 기판 구성품의 사시도, 도 9i는 도 9h의 인레이 기판의 측면도, 도 9j는 인레이 기판 구성품의 평면도이다.

본 발명(들)의 사상을 설명하기 위하여 다양한 실시예를 설명할 것인바, 이들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 해석해야 한다. 본문에서는 실시예 설명을 위해서, 리드프레임 모듈을 갖는 인레이 기판을 구비한 전자여권을 예로 들어 설명할 것이다.

기판에 수용부를 형성

도 2a는 레이저(230)를 사용하여 기판(202)(예컨대, 인레이 기판)에 수용부(206)를 형성하기 위한 기술(200)을 도시하고 있다. 인레이 기판(202)은 356μm의 두께 "t"를 갖는 단일 층의 Teslin™(예시임)일 수 있다. 리드프레임과 칩모듈을 수용하는 수용부(206)의 일반적인 크기(폭 치수)는 약 5mm×8mm이다. 수용부는 "관통형(window-type)" 수용부의 경우에는 인레이 기판을 통해 완전히 관통 형성할 수 있고, "함입형(pocket-type)" 수용부(도 1b가 함입형 수용부를 도시하고 있음)의 경우에는 인레이 기판을 부분적으로, 가령, 260μm 까지 파낼 수 있다.

레이저(230)는 기판에서 소재를 절제하여 수용부를 형성하기 위해, 기판에 레이저빔(점선 표시)을 조사한다. 빔의 직경은 약 15~60μm일 수 있다. 수용부(206) 형성 영역에서 빔을 앞뒤로 여러번 스캔하여 지나가도록 할 수 있다. 빔의 직경이 수용부의 길이 또는 폭보다 많이 작은 것이 일반적이므로(예컨대, 10~100배 작음), 수용부의 전체 면적과 깊이를 파내려면 많은 회수로 빔을 스캔해야 할 것이다. 빔은 미러스캔(scanning mirror)과 같은 적절한 방식으로 스캔할 수 있다. 기판으로의 침투력(fluence)을 조절함으로써 빔의 세기를 조절 또는 변경할 수 있다. 예를 들어, 펄스폭 변조(PWM) 빔을 사용할 수 있다. 레이저로는 출력이 15~50w인 UV 레이저(355nm)를 사용할 수 있다.

종래의 권선식 밀링 장비가 아니라 레이저를 사용하는 이러한 공정을 (예컨대) "레이저 밀링"이라고 지칭할 수 있다. 레이저 밀링은 Teslin™ 및 폴리카보네이트(PC) 기판에 매우 효과적일 수 있다. 폴리염화비닐(PVC)의 경우에는 레이저 밀링이 덜 효율적이다.[독일특허 DE 199 15 765 (2000년 10월 19일, die Kavitaten durch laserbewirkte Thermoplastablation erzeugt werden) 참조]

기판에 채널을 형성

안테나 와이어는 초음파를 이용하여 인레이 기판의 표면 속으로 매립(묻음)하여 설치할 수 있다. 안테나 와이어를 완전히 매립하여 최종 제품의 사용자가 안테나를 볼 수 없도록("와이어 목격(witnessing the wire)"이라고 알려져 있음) 인레이 기판의 상부 표면과 같은 높이로 또는 그 아래에 위치하도록 하는 것이 이상적일 것이다. 초음파 매립의 경우에 와이어는 부분적으로만 매립될 수 있으며, Teslin™의 경우에 초음파를 이용하여 안테나 와이어를 매립하는 것은 매우 어려운 일이다. 자기접합선를 사용할 수 있으며, 기판에 와이어를 설치한(보통은, 일련의 지점에 따라 간헐적으로) 후에 (그리고 안테나 와이어 권선(turn)을 형성한 후에), 이 안테나의 권선을 열 및/또는 압력을 이용한 적층 공정을 통해 기판 속으로 적층할 수 있다.

도 2b는 레이저(232)를 사용하여 기판(202)(예컨대, 인레이 기판)의 표면에 채널(홈(groove), 트렌치(trench))(222)을 형성하기 위한 기술(220)를 도시하고 있다. 채널이 형성되면, 와이어(210)를 간단한 가압(프레스) 장비(또는 휠)(224)를 사용하여 채널(222) 속에 안착시킬 수 있다. 와이어(210)를, 레이저(232)로부터의 거리 "u"만큼 뒤따라가면서(왼쪽으로부터), 채널(222) 형성 과정과 동시에 채널(222) 내에 설치할 수도 있다. 또는, 전체 채널(222) 형성을 완료한 후에 와이어(210)를 설치할 수도 있다. 와이어(210)는 자기접합식 와이어(코팅된 자기접착식 와이어)를 사용할 수 있다. 기판에 와이어 설치용 채널을 먼저 형성하면 몇 가지 장점이 실현될 수 있는데, 예컨대, 안테나 와이어를 초음파로 매립할 때에 연계되는 가압(프레싱) 공정이 필요없게 된다. 가열 요소(226)로는, 와이어(210)에 뜨거운 공기를 불어내는 노즐을 이용할 수 있다. 가열 요소(226)로서, 와이어에 있는 접착제 코팅을 활성화시킬 수 있는 가열 범위에서 동작하는 레이저를 이용할 수도 있다.

레이저빔의 직경이 (채널의 원하는 폭에 상응하도록) 충분히 넓고, (채널의 원하는 깊이까지 침투하도록) 충분한 침투력을 갖는 경우에는, 레이저를 한 번 조사하여 채널을 형성할 수 있다. 채널의 구조적 품질(예컨대, 질감)의 향상을 위해서는 레이저를 임계 침투력보다 작은 침투력으로 소재 위에 여러 번 지나가면서 소재를 절제하는 초고속(피코세컨드(ps) 또는 펨토세컨드(fs) 급) 레이저를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 높은 침투력에 대해서는, 소재 절제의 속도와 에칭 품질 간에 절충해야 한다.

레이저를 기판에 여러 번 지나가도록 하여 형성한 채널(222)은 U자형 또는 경사형(테이퍼형) 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 레이저가 첫 번째 지나갈 때에 약 100μm 폭(예컨대, 97μm) 및 5μm 깊이(레이저 펄스의 에너지 및 반복 속도에 따라 달라짐)를 갖는, 채널의 제1부분을 형성할 수 있다. 레이저가 두 번째 및 그 후에 여러번 지나가면서 이전에 형성된 채널 부분의 97μm 폭은 유지하면서 그 깊이를 점점 더 깊게 형성하여 45μm 또는 50μm의 채널 중간 깊이(이 깊이는 원하는 채널 전체 깊이의 절반임)가 될 때까지 그 깊이를 확장할 수 있다. 그런 다음, 레이저의 정렬상태를 유지한 채로, 레이저가 지나갈 때마다 레이저빔의 폭을 줄이면, 채널의 바닥부(채널의 반)가 아래로 경사져서 형성된다. 이러한 방법으로, 와이어의 단면과 유사한 단면의 채널을 형성할 수 있다. 이로써, 채널의 벽에 안테나 와이어가 밀착될 가능성이 커질 수 있다. 다른 방식으로서, 여러 개의 마스크를 사용하여 레이저빔의 일부를 차단함으로써, 깊이가 깊어질수록 폭을 단계적으로 좁히는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다.

레이저에 대한 대표적인 동작 조건은 다음과 같다.

- 30~40kHz의 펄스 반복(약 30 마이크로세컨드(ms)당 1 펄스)으로 레이저를 구동,

- 각 펄스 주기는 약 10 피코세컨드 미만.

낮은 듀티 사이클(상대적으로 긴 주기의 상대적으로 짧은 레이저 펄스)은, 소재를 상당한 정도로 가열하지 않는 "냉간 절제(cold ablation)"의 경우에 유익할 수 있다. 기판은 레이저 절제가 용이한 다공성 폴리머로 구성할 수 있으며, 절제는 불활성 분위기(inert atmosphere)에서 수행할 수 있다. 절제 과정에서 발생하는 분상체는 흡입 장치를 통해 제거할 수 있다.

도 2c는, 레이저 절제 방식 또는 기타 적절한 방식(예컨대, 파내기(gauging) 또는 성형(moding))을 사용하여 기판(예컨대, 인레이 기판. 도시하지는 않았음)에 생성하여, 다회 감긴 형태, 즉, 권선 형태의 안테나 와이어(110, 210)(도 1a에 표시된 같은)를 수용하기 위한 채널(222)의 2차원 패턴을 형성할 수 있음을 나타내고 있다. 이 채널(들)(222)은 칩모듈(108)을 수용하기 위한 수용부(206)의 측변에서부터 연장될 수 있다.

도 2d는, 도 1a에 표시한 것과 같이 자체적으로 와이어가 교차되어야 하는 안테나 와이어(이 경우에는 절연선을 사용하는 것이 적절할 수 있음)를 수용하기 위해 기판(202)(예컨대, 인레이 기판)에 채널(또는 전체 채널의 일부)의 패턴을 형성하는 방법을 도시하고 있다. 얕은 채널(222a)이 깊은 채널(222b) 위를 넘어가는 것을 도시하였다. 채널 222a와 채널 222b는 하나의 전체 채널(222)의 서로 다른 부분일 수 있다. 얕은 채널 222a에 설치되는 와이어(210a)는 깊은 채널 222b에 설치되는 와이어(210b) 위를 넘어간다. 와이어 210a와 와이어 210b는 하나의 전체 와이어(210)의 서로 다른 부분일 수 있다. 구체적인 크기를 예시적으로 소개하면 다음과 같다.

- 와이어(210)의 직경은 80μm

- 채널(들)(222)의 폭은 100μm

- 얕은 채널(222a)의 깊이는 100μm

- 깊은 채널(222b)의 깊이는 200μm

- 기판(202)의 두께는 350μm

와이어(또는 와이어 일부분)(210b)는 와이어(또는 와이어 일부분)(210a)과 단락되지 않는 상태로 그 아래로 지나간다.

접착층에 채널 형성

도 2e는 기판(252)(예컨대, 인레이 기판)의 표면에 있는 접착제로 된 층(274)에 채널(272)을 형성할 수 있고, 간단한 기계 장비(224)를 사용하여 이 채널(272)에 와이어(210)를 설치할 수 있음을 설명하고 있다. 예를 들어, 접착층(274)은 50~80μm 두께의 폴리우레탄으로 형성할 수 있으며, 채널(272)은 접착층(274)을 통해 적어도 부분적으로 연장 형성될 수 있다(점선 표시를 주목바람). 폴리우레탄은 일단 그 "방치 시간"이 지나면 경화되어 채널 형성에 이상적으로 된다. 후속하는 적층 공정을 위해, 적외선 등의 열원으로 이를 재활성화할 수 있다. 접착제는, 용이한 채널 형성을 위해, 채널 형성하기 전 충분한 시간 전에(예컨대, 1~10분 전) 도포할 수 있다.

기판 또는 접착층의 채널을 채움

도 2f는 채널(들)(222)이 상부 표면에 형성되어 있는 기판(252)(예컨대, 인레이 기판)과, 다수의 유동성 도전성 물질(244)을 기판 표면에 적용하는 것을 도시하고 있다. 도전성 물질(244) 중 일부가 채널(222) 속으로 들어갈 수 있다. 도전성 물질(244)은 금속 분말 또는 도전성 접착제와 같이 점성을 가질 수 있다. 밀대(squeegee)(246)를 기판(252) 위로 내려서 기판 표면에서 밀어서 도전성 물질(244)을 채널(222) 속으로 밀어넣는다. 잔류 도전성 물질(244)은 기판(252)의 표면에서 사실상 깨끗하게 제거되지만, 별도의 청소 단계를 추가할 수도 있다.

도 2g는 기판(252)("캐리어")의 표면에 형성되어 있는 접착층(274)에 채널(들)(272)을 형성하고 이 안에 도전성 물질(244)을 채울 수 있음을 도시하고 있다. 이 예에서, 접착층(274)은 80μm 두께의 접착제(glue)가 도포된 층이다. 채널(홈, 트렌치)(262)은 예를 들어, 60~80μm의 깊이로 형성할 수 있다. 채널(262)은 접착층(274)을 완전히 통과하여 기판(252) 쪽으로 들어가도록 형성될 수도 있다.

채널 또는 홈에 안테나를 설치

도 3a는 기판(302)(예컨대, 인레이 기판)의 채널(322) 또는 4 개의 채널 부분(322a, 322b, 322c, 322d)에 안테나 와이어(310)의 4부분(310a, 310b, 310c, 310d)(예컨대, 4회 감긴 안테나 권선)을 각각 대응하는 위치에 삽입하는 모습을 나타내고 있다. 권선 형태의 안테나를 기판 위에 설치하기 위하여 와이어의 각 부분을, 초음파 장비를 사용하여 해당되는 채널 부분으로 차례로(안테나 권선별로) 삽입(설치)할 수 있다. 채널(322)은 레이저 절제 방식에 의해 형성할 수 있다. 완성된 안테나를, 다음 도면에서 설명하는 것과 같이 "안테나 구조체"로 지칭할 수 있다. 이 안테나 구조체의 연결단(연결부)은 인레이 기판에 배치된 칩모듈의 대응되는 단자 영역에 연결시킬 수 있다. (도 3a 및 다른 도면에서는, 와이어가 서로 간격을 두고 수회 감겨서 형성된 "평면 코일" 형태로 형성되는 안테나 구조체를 도시하였다. 이 간격은 도면에 나타낸 것보다 훨씬 더 클 수 있다(예컨대, 와이어 직경의 10~20배).)

도 3b는 광폭의(넓은) 안테나 트렌치(또는 채널, 홈)(332) 하나가 기판(302)(예컨대, 인레이 기판)에 형성된 것을 도시하고 있다. 안테나 와이어(320a,b,c,d)를 4회 감아서 형성한 안테나 구조체(320)(평면 코일)가 상기 광폭의 안테나 트렌치(332)에 배치(그 안에 설치)되는 것을 도시하고 있다. 안테나 트렌치(332)는, 이 하나의 광폭 트렌치에 다회 감긴 안테나 구조체가 들어갈 수 있도록 와이어(그 단면이 반드시 원형일 필요는 없음)의 직경(또는 단면 크기)보다 수 배 더 넓게 형성할 수 있다. 예를 들어, 450μm 폭의 안테나 트렌치(322) 안에, 4회 감기고 각 와이어의 간격이 40μm인 직경 80μm의 와이어를 설치할 수 있다. 광폭의 안테나 트렌치(332)의 (기판 내로 패인) 깊이는, 안테나 구조체(320)의 평면 코일이 트렌치 안에 적어도 같은 평면 높이로 수용되어서 설치 후에도 기판의 표면 위로 돌출하지 않도록 하기 위하여, 안테나 구조체(320)를 이루는 와이어의 직경과 대략적으로 같아야 한다. 트렌치(특히 폭이 넓은 채널을 일컬음)는 레이저 절제에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로 안테나 구조체(320)의 권선은 서로 약간씩 떨어져 이격될 것이다.

안테나 구조체(320)의 권선을 초음파 진동접합(sonotrode) 장비를 사용하여 트렌치 속에 순차적으로(권선별로) 형성(금긋기(scribe))할 수 있다(US 6,233,818에 개시됨). 다른 방식으로서는, 안테나 구조체를 미리 구성해서 광폭 트렌치에 하나의 단위체로서 설치할 수 있다. 트렌치 내에 안테나 구조체(320)를 형성(권선별 형성이든 단일 단위체로서의 배치든)함과 함께, 트렌치 내에 형성하는 안테나의 연결부(연결단, 말단부)를 칩모듈의 단자에 연결할 수 있다.

미리 구성해놓은 안테나 구조체의 와이어의 종단부(연결부, 연결단, 말단부)는, 광폭의 안테나 트렌치에 안테나 구조체를 설치하기 전에 칩모듈(도시하지 않았음)의 단자에 연결시킬 수도 있다. 칩모듈과 함께 안테나 구조체를 기판 위에 설치하는 것은 US 5,809,633(Mundigl)에 개시되어 있다. 이 특허를 참고문헌으로서 본 출원에 포함시킨다.

접착제는, 안테나 트렌치에 형성(매립) 또는 설치(예컨대, 다음에 설명할 안테나 구조체의 이송)될 수 있는 안테나 구조체의 전체 너비만큼, 광폭의 안테나 트렌치에 투입할 수 있다. 안테나 구조체를 수용하는 트렌치에는 부분적으로 접착제를 채울 수도 있다. 다른 방식으로는, 접착제 층을, 안테나 구조체가 설치되는 트렌치 및 칩모듈 수용부 모두를 덮도록(모두가 들어가도록) 인레이 기판의 전체 면적에 형성할 수도 있다. (레이저로 절제하여 형성한) 수용부에 칩 또는 칩모듈을 배치하는 데 있어서, 접착제는, 특히 폴리카보네이트(PC) 카드에서 미세 균열이 생길 위험을 줄이기 위한 침식방지 매체(anti-fretting medium)의 역할을 할 수 있다.

와이어를 사용하는 대신에, 펀치가공(또는 스탬프가공)한 금속 박막(foil)과 같은 구리 박막(들)을 안테나 트렌치(332) 내에 설치할 수 있다. 리본(예컨대, 구리 리본)을 사용할 수도 있다. 채널(예컨대, 레이저 절제로 형성한 채널)에 배치된 도전성 물질도 또한 사용할 수 있다. 구리층의 선택적 증착 및 형성에 관련된 프로세스는 "http://www.kinegram.com/kinegram/com/home.nsf/contentview/~kinegram-rfid"에 설명되어 있다. 이 사이트를 참고문헌으로서 본 출원에 포함시킨다.

커버층 자재의 준비

전자여권의 커버층 자재는, 가죽 같은 모양의 화학적 코팅된 천 제품 (Holliston 직물)일 수 있다. 일반적으로, 커버 자재는 웹(두루말이) 형태로 공급되고 짧은 방치 시간의 접착제를 도포한 후에 인레이층을 적층(코팅)한다. 이러한 두루말이 코팅 및 적층 시스템은 Nordson에 의해 제공된다. 그러나 직물 재료의 속성 및 공급 업체의 제조 공정 때문에, 흡집, 긁힘, 격자선 발생, 직조되지 않은 표면, 가장장리 휨, 움푹 패인 곳 등, 웹 형태로 공급될 때에는 커버층에 많은 결함이 생길 수 있다. 이러한 결함의 선별은 커버층 공급 업체가 최선을 다해 수행하지만, 이 문제로 인해, 공급가능한 커버층의 규격이 쉬트 형태에 국한된다.

Holliston 직물 쉬트의 두께는, 그 상부 표면에 코팅된 수 마이크론의 아크릴 코팅을 포함해서 약 360μm이다. 각 쉬트의 길이는 300mm이고 너비는 200mm로 만들 수 있다. 커버 자재의 개별 쉬트에 접착제를 코팅하기 위하여 이 쉬트를 무한한 두루말이(web) 형태로 변환(접합)할 수 있다. 그런 다음, 코팅된 커버층 자재 직물을 쉬트로 절단하여 인레이 기판을 적층해서 전자여권용 커버를 만들 수 있다. 각 쉬트의 반대편 끝단을 서로 약 1cm 정도 겹쳐서 고온 스탬프나 초음파 장비를 사용하여 한 점씩(예컨대, 2cm 간격의 지점마다) 또는 연속적으로 서로 접합한다. 커버 자재는 그 아크릴 코팅 때문에 쉽게 접합된다. 이러한 방식으로 대량의 쉬트를 접합하여 두루말이(롤)로 만들 수 있다. 예를 들어서, 각각 30cm 길이의 쉬트 100장으로 연속 두루말이 30m를 만들 수 있다. 중첩 영역은 잘라낼 수 있다.

쉬트는 다른 합성 재료(예를 들어, Teslin™)일 수도 있다. 쉬트(또는 기판)의 측면 연장부 또는 가장자리 영역을, 밀링 또는 레이저 절제에 의해, 기판의 원래 두께의 수분의 1로(가령, 기판의 원래 두께의 약 50%로) 얇게 할 수 있다. 기판의 가장자리 영역을 얇게 함으로써, 다른 쉬트 또는 다른 요소(플라스틱 플랩(flap))와 "겹치기 접합"을 할 수 있다. 쉬트나 기판의 얇게 만든 가장자리 영역을 따라, 별도의 요소(예컨대, 플라스틱 플랩. 도시하지 않았음)에 있는 구멍에 끼우기 위한(또는 그 반대) "스터드(stud)"를 만들기 위해 레이저 절제 방식을 이용할 수 있다. 이러한 기법은 US 6,213,702에 개시된 소책자를 만드는 방법으로서 유용할 수 있다. 이 특허를 참고문헌으로서 본 출원에 포함시킨다.

도 3c~3f는 여권 커버를 인레이에 접착 부착시키는 것을 용이하게 하기 위하여, 전자여권과 같은 커버 자재, 특히, 힌지 영역에서의 균일한(smooth) 접착제 코팅 및 균일한 접착제 마감 기법을 설명하고 있다. 커버층의 소재로는 PVC가 코팅된 옵셋 보드(offset board) 또는 아크릴 코팅된, 엠보싱 형성되고 내열성이 있는 면직(cotton)을 사용할 수 있다. 직물 자재의 경우에, 뒷면 코팅은, 물 기반(water-base) 코팅(수성/비용매(aqueous/non-solvent) 또는 합성 코팅이거나, 코팅을 하지 않을 수 있다. 앞면 코팅에는, 두 층의 기초 코팅 및 한 층의 아크릴 상부 코팅을할 수 있다. 아크릴 코팅에 대한 대안으로서 페록실렌(peroxylene) 기반 코팅(니트로셀룰로스)을 적용할 수 있다. 직물은 직조 내에 강한 (대각선으로의) 바이어스(bias)가 있을 수 있기 때문에(선형 직조와 반대되는 드릴 직조), 높은 인장 강도를 제공하며, 늘어나는 것이 제한된다. 가죽모양으로 엠보싱된 표면은 새끼 염소나 양(론 가죽)의 가죽과 유사한 질감을 가질 수 있고, 엠보싱용 실린더 드럼을 사용하여 대략 180℃에서 60톤의 압력으로 형성한다. 앞면과 뒷면에 코팅을 하기 때문에 직물은 다공성이 아니다. 커버층의 자재로 Holliston 직물을 사용할 수 있다.

쉬트 가공에 있어서, 슬롯 노즐 시스템(일반적으로 두루말이 자재 가공시에 사용됨) 대신에 롤러 코팅 시스템을 사용하는 경우도 있다. 롤러 코팅 시스템은 기본적으로, 권선 롤러를 이용해 커버 자재에 접착제를 도포한다. 롤러 코팅 시스템의 단점은 롤러의 흔적(움푹 패인 자국)이 접착층에 남게 되어서, 조직 표면에 거친(불균일한) 면이 발생한다는 점이다. 이 문제는 전자적 커버 인레이의 힌지 영역에서 특히 문제가 되는데, 인레이 커버에 여권 책자를 부착시킬 면이 고르지 못하게 된다.

커버 자재 상에 균일한 접착제 코팅을 수행하는 것은, 테플론™과 같은 전사 기판(transfer substrate)에 접착층을 코팅하고 나서 여기에 열을 가하여 접착층을 재활성화시키고, 이 접착층의 매끈한 면을 커버 자재에 전사함으로써 실현할 수 있다. 커버 자재의, 특히 힌지 영역에서 균일한 접착층 마감을 형성함으로써, 인레이 커버에 여권 책자를 접착 부착시키는 것이 용이하게 될 수 있다. 이 공정의 일부는 본 명세서에 기재된 공정에도 적용할 수 있으며, 다음의 단계로써 수행될 수 있다.

도 3c는 도포 롤러(application roller)와 접촉 가압 롤러(contact pressure roller)(실리콘으로 덮여 있음)를 갖는 종래의 롤러 코팅 시스템을 사용하여, 매우 균일한 표면을 갖는 전사 기판(305)(예컨대, 두께가 0.230mm인 쉬트 형상 또는 연속된 띠 형상의 테플론™)에 접착층(303)을 형성하는 것을 도시하고 있다. 이 접착층(303)(예컨대, 폴리우레탄의 반응성 접착제)은 약 150℃에서 최소의 압력으로 전사 기판에 도포할 수 있다. 따라서 전사 기판(305)의 상부 표면(도시한 것과 같음)에는 매우 균일한, 즉, 두께가 거의 일정한 접착층(303)이 형성된다.

도 3d는 전사 기판(305)에 접착층(303)을 도포한 후에, 커버 자재층(304)을, 접착제 코팅된 전사 기판 위에 배치할 수 있음을 도시하고 있다. 도 3e는, 그 다음의 벨트 적층부(belt lamination station)에서, 접착층(303)을 재활성화하고, 코팅된 전사 기판(303/305)과 커버 자재(304)로 이루어진 "샌드위치"에 열 및 압력을 가하여(화살표 참조) 접착층(303)이 커버 자재(304)로 전사되는 것을 도시하고 있다. 벨트 적층기에 의해 상기 샌드위치에 가해지는 압력은 약 2.5N(뉴튼)일 수 있다. 재활성화 온도는 약 160℃이다. 접착층은 수 초의 방치 시간이 지난 후에 경화된다. 도 3f는 마지막 단계로서, 커버 자재(304)(현재, 표면에 접착층이 붙어 있음)를 전사 기판(305)에서 분리함으로써, 커버 자재(304)의 내부 표면에 접착층(303)이 전사되는 것을 도시하고 있다. 그 결과, 커버 자재(또는 커버층, 또는 단순히 "커버")가 거의 균일하게 형성된 접착층(303)과 함께 준비되어 차후에 인레이에 적층할 수 있게 된다.

안테나 기판에 안테나 구조체를 형성하고 이들을 인레이 기판으로 전사하기

일반적으로 다수의 안테나 구조체(또는 단순히 '안테나')를 '안테나 기판' 상의 다수의 안테나 구역에서 형성(제작)할 수 있다(이 안테나 기판은 인레이 기판과는 다른, 별도의 것임). 그런 다음, 안테나 구조체를 안테나 기판에서 인레이 기판으로 전사해(한 개씩 또는 한번에 여러 개씩), 후속적으로 안테나 구조체의 연결단을 접합시키기 위해 칩모듈의 단자 영역 위에 정렬함과 함께, 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역에 있는 칩모듈과 연결시킨다. 인레이 기판에는 안테나 구조체를 수용하기 위한 광폭 트렌치를 마련할 수 있다(예컨대, 칩모듈이 설치되어 있는 수용부로부터 연장되도록). 다른 방식으로는, 칩모듈을 안테나 기판 위의 안테나 구조체에 장착하여 연결하고, 이 안테나 구조체 및 칩모듈의 조합(들)을 트랜스폰더 구역(들)으로 전사할 수 있다.

안테나 기판용 자재는 인레이 기판용 자재와 무관하며 다를 수 있다. 예를 들어, 인레이 기판은 PC 또는 Teslin™일 수 있다. 안테나 기판은 PC, 또는 PVC, 또는 테플론과 같은 합성물, 또는 알루미늄이나 종이와 같은 비합성물일 수 있으며, 폴리우레탄(PU) 접착층에 대한 캐리어(carrier) 층으로서의 역할을 할 수 있다. 인레이 기판은 전형적으로 Teslin™ 또는 PC이다.

안테나 기판은 합성물이 길게 연속된 두루말이(web)(또는 띠(strip)) 형태일 수 있는데, 그 위에는 다수의 안테나 구조체가 서로 일렬로 순차로(즉, "n" 개의 안테나 구조체가 일렬로) 형성될 수 있다. 이러한 "웹 형태"의 안테나 기판은, 예를 들어 대략, 하나의 안테나 구조체에 해당되는 폭(예컨대, 수 cm의 폭) 및 수 개(n)의 안테나 구조체에 해당되는 길이(예컨대, 수 미터 길이)일 수 있다. 이러한 웹 형태에서, 안테나 기판 상의 수 개(n)의 안테나 구조체의 패턴 및 배치(레이아웃)는, 인레이 기판 상에 있는 대응되는 다수의 트랜스폰더 구역의 패턴 및 배치와 무관할 수 있으며, 그리고, 일반적으로, 안테나 구조체가 인레이 기판 위에 있는 선택된 트랜스폰더 구역으로 하나씩 전사될 것이다.

안테나 기판은 쉬트 형태일 수 있으며, 인레이 기판 상에 있는 대응되는 다수의 트랜스폰더 구역으로 한번에 다수를 전사하기 위하여 2차원 어레이(예컨대, "n"행 및 "m"열)의 안테나 구조체를 안테나 기판 위에 형성할 수 있다. 이 경우에, 안테나 기판 상의 (n×m) 안테나 구조체의 패턴 및 배치와 인레이 기판 상의 대응되는 트랜스폰더 구역의 패턴 및 배치와 서로 상응관계에 있을 수 있다.

주어진 인레이 기판의 전체 트랜스폰더 구역의 개수를 채우기 위해, 적어도 당연히 안테나 기판 위에 배치할 안테나 구조체의 개수는 충분하게 있어야 하지만, 그 레이아웃(안테나 기판 상에서의 서로 간의 배치 또는 위치)은, 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역의 레이아웃(배치 또는 위치)과 완전히 무관해도 된다.

인레이 기판에 안테나를 형성하기 위한 대부분의 기법은, 전선이나 자기접합선 등을 사용하여 안테나 기판에 안테나 구조체를 형성하는 과정(위에서 설명했음), 기판 내에 또는 기판 상의 접착층 위에 채널을 형성하는 과정, 그리고 이 채널에 도전 물질을 채워넣는 과정에 적용할 수 있다.

전사 공정은 기계적 수단에 의하거나, 간단하게 열과 압력을 이용하여(적층 공정) 실행할 수 있다. 전사 공정에서, 안테나만을 단독으로 전사할 수도 있고, 안테나와 전사 기판(또는 접착층)의 일부를 함께 인레이 기판으로 전사할 수도 있다.

안테나와 칩모듈이 설치된 인레이 기판에 다양한 커버층 및 하부층을 부가할 수 있으며, 여러 개의 트랜스폰더 구역을 서로 분리하여 전자여권이나 ID 카드와 같은 개인 보안 문서를 만들 수 있다.

여기서 설명한 몇몇 실시예에서는, 안테나 기판 상의 하나의 안테나 구역에 있는 하나의 안테나 구조체를 설명하고 있는데, 이는, 안테나 기판 상의 다른 안테나 구역에 있는 여러 개의 다른 안테나 구조체를 대표하는 것으로 설명할 수 있다. 인레이 기판 상의 하나의 칩모듈(또는 단순히, 칩모듈을 수용하기 위한 수용부)을 보여주고 있는 하나의 트랜스폰더 구역은, 인레이 기판 상에 있는 다른 트랜스폰더 구역을 대표하는 것으로 설명할 수 있다.

전사 공정 - 일반

도 4a, 4b, 4c는 안테나 기판(442) 상의 안테나 구역(444)에 안테나 구조체(420)를 형성하는 과정(도 4a)과, 트랜스폰더 구역(444)의 수용부(406)에 있는 칩모듈(408)과 함께 준비할 수 있는 인레이 기판(402) 상의 선택된 트랜스폰더 구역(404)으로 안테나 구조체(420)를 전사하는 과정(도 4b)과, 보안 문서용 인레이로 사용할 수 있는 결과물(도 4c)을 도시하고 있다. 전사 처리의 다양한 예시적인 실시예에 대해서는 후속 도면에 도시되어 있다.

도 4a는 안테나 기판(442) 위의 다수의 안테나 구역(444)을 도시하고 있다. 수 회(예컨대, 4, 5회) 감겨 있고 두 개의 연결단(420a, 420b)을 갖는 평면 코일 안테나의 형태인 안테나 구조체(420)를, 상술한 모든 기법(앞에서 인레이 기판에 관해 설명한, 기판(202, 302) 또는 접착층(274)에 와이어(110)를 매립하는 과정, 채널(222, 272)을 형성하는 과정, 채널에 도전성 물질(244)을 채우는 과정)을 사용하여 각 안테나 구역(444)에 형성할 수 있다. (넓은 의미로 안테나 구조체는, 안테나 판 또는 인레이 기판 상의 소정 층의 위 또는 그 내부에 형성된 도전재(와이어 등)의 선로(track)를 포함한다.) 도면에는 두 곳의 안테나 구역(442)만을 표시하였지만, 도면상의 점선 표시는 도시된 안테나 구역(442)의 상하좌우에 추가로 안테나 구역이 위치할 수 있음을 나타낸다. 안테나 기판(442)은 여러 개의 안테나 구조체(420a)가 일렬로(1×n) 길게 형성되어 있는 긴 두루말이(또는 릴) 형태이거나, 두 개 이상의 안테나 구역이 행과 열(예컨대, 3×3 어레이)로 형성된 쉬트 형태일 수 있다.

도 4b는 인레이 기판(402) 위에 있는 다수의 트랜스폰더 구역(404)을 도시하고 있다. 각 트랜스폰더 구역(404)에는 두 개의 단자 영역(408a, 408b)을 갖는 칩모듈(408)을 수용하기 위한 수용부(406)를 마련할 수 있다. 도면에는 두 곳의 트랜스폰더 구역(404)만을 표시하였지만, 도면상의 점선 표시는 도시된 트랜스폰더 구역(404)의 상하좌우에 추가로 트랜스폰더 구역이 위치할 수 있음을 나타낸다. 인레이 기판(422)은 여러 개의 트랜스폰더 구역(404)이 일렬로(1×n) 길게 형성되어 있는 긴 두루말이(또는 릴) 형태이거나, 두 개 이상의 트랜스폰더 구역이 행과 열(예컨대, 3×3 어레이)로 형성된 쉬트 형태일 수 있다. 인레이 기판(402)에는, 감긴 형태의 안테나 구조체를 수용하기 위한 앞에서 설명한 광폭의 안테나 트렌치(332)를 마련할 수 있다.

도 4c는 인레이 기판(402) 상의 트랜스폰더 구역(404) 중에서 선택된 구역(하나를 도시하였음)으로 안테나 구조체(420)를 전사하고, 안테나 구조체(420)의 연결단(420a, 420b)을 칩모듈(408)의 단자 영역(408a, 408b)에 연결시켜서 보안 문서용 인레이(또는 트랜스폰더)(400)를 형성하는 것을 나타낸다. 안테나 기판(442)은 제거된 상태이다. 안테나 구조체(420)는 트랜스폰더 구역(404) 중에서 선택된 해당 구역으로 하나씩 또는 한번에 다수 전사될 수 있다. 도면에서는, 하나씩 전사되는 것을 설명하기 위하여, 하나의 트랜스폰더 구역(404)에만 안테나 구조체가 전사되어 있는 상태를 도시하고 있다(다른 트랜스폰더 구역은 안테나 구조체의 전사를 기다리고 있는 중임). 다양한 전사 기법에 대해서 아래에서 설명할 것이다. 커버층 및/또는 상부층(또는 하부층)을 보안 문서(전자여권 또는 ID 카드 등)와 같은 최종 제품에 구비시킬 수 있다.

마킹 등의 보안 기능을 인레이 기판(402)에 통합시킬 수 있다(예컨대, 안테나 구조체(420)의 주변부 또는 하부에 그래픽 디자인을 넣을 수 있다). 홀로그램을 인레이 기판(402)의 하부에 (예컨대, 칩모듈 맞은 편에) 레이저를 사용하여 형성할 수 있다.

일부 인레이 기판은 폴리카보네이트(PC)로 구성되며, 칩모듈의 영역(수용부 주위)에서 미세 균열을 확장시키는 경향이 있다. 칩모듈(408)이 설치된 위치에서의(수용부(406)의 가장자리 주위의) 폴리카보네이트(PC) 재료에서 확장되는 미세 균열의 발생을 줄이기(방지하기) 위해 인레이 기판(402)의 소재를, 임계 침투력(fluence)(인큐베이션 효과(incubation effect)로써, 절제되는 지점 바로 아래)에서 열처리(annealing)하는 식으로 레이저 처리할 수 있다.

도 4a를 다시 참조하면, 와이어 도체를 초음파 매립 등의 방식으로 자재 위로 또는 속으로 새겨 넣음으로써, 안테나 기판(442)(또는 캐리어에 형성된 막 또는 층) 위 또는 내부에 안테나 구조체(420)를 설치할 수 있다. 80~112μm 직경의 와이어를, 두께 50~80μm의 접착제 막에 부분적으로 매립할 수 있다. 와이어 도체는 절연선이거나 자기접합선일 수 있다. 안테나 와이어(210)를 수용하는 채널(222)을 안테나 기판(442)에 형성할 수 있지만, 일반적으로는 이것이 필요하지는 않다. 안테나 기판(442)에 안테나 와이어(210)를 매립하거나 붙이는 공정은 연속적이지 않고, 몇몇 지점에서 불연속적으로 이루어질 수 있다. 일반적으로, 여기서 개시한 일부 실시예에서 인레이 기판 상에 와이어를 매립시에 와이어를 완전히 매립하는 것이 바람직한 것과 달리, 전사 공정에서는 안테나 구조체(420)가 사실상 완전하게 안테나 기판(442)으로부터 분리될 것을 의도해야 하며, 이 경우에 (일반적으로 와이어로써 형성된) 안테나 구조체는 안테나 기판에 부분적으로만 또는 약간만 매립하거나, 인레이 기판 표면에 단순히 붙이기만 할 수 있다. 다른 실시예에서는, 전사 공정에서 안테나 기판(442)의 일부가 안테나 구조체(420)에 수반될 수 있는데, 이 경우에는, 안테나 구조체를 사실상 완전하고 안전하게 안테나 기판에 매립하는 것이 바람직할 수 있다.

안테나 구조체(420)는 산화 방지를 위한 매우 얇은(옹스트롬 급) 보호층(passivation layer)이 형성된 동박 등의 금속 쉬트로 형성할 수 있으며, 안테나의 형태와 선로는 피코세컨드급 UV 레이저를 이용해 동박을 절삭하여 형성할 수 있다.

안테나 기판(442)(캐리어 층, 캐리어 필름)에는 도체선, 전자 잉크, 도전성 페이스트, 전기 하전된 나노입자, 기타 모든 전기 전도 매체를 수용하기 위한 채널이 제공될 수 있다. 레이저를 사용하여 이들 전기 전도 매체를 활성화시킬 수 있다. 도전성 물질로는, 채널 내에 보다는 기판의 표면에 안테나 구조체의 선로를 형성할 수 있다.

안테나 구조체(420)는 종래의 방법에 따른 코일 권선 기법(레이디얼(radial) 또는 플라이어(flyer) 방식)을 사용하여 안테나 기판에 형성하여 설치할 수 있다.

안테나 구조체(420)와 그 연결단을 안테나 기판(캐리어 층, 캐리어 필름)으로부터 분리하는 것은, 인레이 기판 위 또는 속에 전사해 설치하기 전에, 다이 펀치, 레이저 절단, (열 및 압력에 의한) 적층 등의 다양한 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 접촉 전사(적층의 한 형식일 수 있음) 공정도 또한 사용가능하다.

전사 공정의 변형예로서, 전사 공정을 진행하기 전에, 칩모듈을 안테나 기판 위의 안테나에 장착하고 안테나와 칩모듈의 조합(들)을 함께 트랜스폰더 구역(들)으로 전사할 수 있다.

안테나 구조체를 전사하는 몇 가지 기법들

도 5a는 안테나 기판으로부터 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역으로 안테나 구조체를 옮기는 기법을 도시하고 있다. 대표적인 안테나 구조체(520)(420에 상응함)가 안테나 기판(542)(442에 상응함) 상의 대표적인 안테나 구역(544)(444에 상응함)에 형성되고, 이 안테나 구조체는 대표적인 연결단(520a)(두 연결단 중 하나만 표시하였음. 420a 및 420b에 상응함)을 갖는다. 인레이 기판(502)(402에 상응함) 상의 대표적인 트랜스폰더 구역(504)(404에 상응함)이 수용부(표시되지 않음)(406에 상응함)에 배치되고 대표적인 단자 영역(508a)(두 영역 중 하나만 표시하였음. 408a와 408b에 상응함)을 갖는 칩모듈(508)(408에 상응함)을 포함한다.

종래의 "집어서 놓는" 갠트리(pick & place gantry)(550) 등의 장비를 사용하여 안테나 기판(542)의 각 안테나 구조체(520)를 집어 올려서 하나하나씩 정렬된 상태로 인레이 기판(502) 상의 선택된 트랜스폰더 구역(504)으로 전사한다. 이때 안테나의 연결단(520a)을 칩모듈(508)의 단자 영역(508a)과 위치 정렬되도록 하여, 추후에 연결, 즉, 접합(518)(118에 상응함)할 수 있게 한다. 안테나 구조체(520)를, 집어 올려진 안테나 기판(542) 위에서는 점선으로 표시하고, 전사되어 놓이는 인레이 기판(502) 위에서는 실선으로 표시하였다.

도 5a의 기법은 안테나 기판 상의 안테나 구조체의 레이아웃이 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역의 배치(및 이 트랜스폰더 구역 내에서의 칩모듈의 위치)와 완전히 무관할 수 있음을 도시하고 있다.

도 5b는 안테나 기판으로부터 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역으로 안테나 구조체를 전사하는 기술을 도시하고 있다. 대표적인 연결단(510a)을 갖는 대표적인 안테나 구조체(520)가 안테나 기판(542) 상의 대표적인 안테나 구역(544)에 형성되어 있다. 인레이 기판(502) 상의 대표적인 트랜스폰더 구역(504)이 수용부에 배치되고 대표적인 단자 영역(508a)을 갖는 칩모듈(508)을 포함한다.

이 실시예에서, 안테나 기판(544)의 해당 부분은 아래를 향해서 배치될 수 있다. 즉, 안테나 구조체(520)가 인레이 기판(502) 상의 트랜스폰더 구역(504)의 위에 약간 떨어진 간격을 두고 정렬된다. 안테나 기판(542)과 인레이 기판(502) 사이의 간격을 도 5b의 분해도에서는 매우 과장해서 표현하였다.

안테나 기판 또는 그 일부를 옮기기(전사) 위하여 집어서 놓는 장비(도시하지 않았음)(도 5a의 집어서 놓는 갠트리에 해당됨)를 사용할 수도 있고, 안테나 구조체가 올려져 있는 안테나 기판을, 이 집어서 놓는 장비의 마이크로홀을 통하는 진공을 이용하여 붙잡을 수도 있다. 기계적 수단(552)을 이용하여 안테나 기판(542)으로부터 트랜스폰더 구역(504) 위로 안테나 구조체(520)를 정렬된 상태로 석방(분리, 떼어냄)시킬 수 있다. 이때, 대표적인 연결단(510a)이 대표적인 단자 영역(508a) 위에 위치하도록 정렬하여 추후에 서로 접합할 수 있도록 한다. (다른 쪽 연결단도 마찬가지로 다른 쪽 단자 영역 위에 정렬된다.) 기계적 수단(532)에는 안테나 기판(542)의 뒷면(도면에서는 위쪽)을 누르는 핀(들)이 포함될 수 있다. 이 핀은 안테나 기판(542)에 형성된 구멍(도시하지 않았음)을 관통하도록 돌출되어 안테나 구조체(520)에 직접 작용할 수 있다. 기계적 수단(532)은 안테나 기판(542)을 휘거나 구부릴 수 있어서, 안테나 기판(542)이 이에 의해 변형됨에 따라 안테나 구조체(520)가 스스로 안테나 기판으로부터 분리(팝업)되도록 한다. 안테나 구조체(520)(및 그 연결단(510a)를 안테나 기판(512)에서는 점선으로 표시하였고(전사 전), 인레이 기판(502)에서는 실선으로 표시하였다(전사 후). 만일 전사하기 전에 칩모듈(508)을 먼저 안테나 구조체(520)에 장착하고 연결한다면, 안테나 구조체의 연결단의 정렬상태를 유지하는 데 도움이 되고 안테나 기판으로부터 안테나 구조체를 분리하는 것이 용이해질 수 있다.

대안으로서, 안테나 기판(542)으로부터 안테나 구조체(520)를 분리하기 위한 기계적 수단(552)으로는, 안테나 기판(542)으로부터 인레이 기판(502) 위로 안테나 구조체(520)를 분리시키기 위하여(또는 분리를 돕기 위하여), (안테나 기판(542)의 앞면에 있는) 안테나 구조체(520)의 족적 또는 아웃라인 경로를 따라(trace) 안테나 기판(542)의 뒷면에 조사되는 레이저(빔)를 사용할 수 있다. 레이저의 침투력은 안테나 기판(542)을 관통하지 않으면서도 안테나 기판(542)의 일부를 가열하여 연화(softening)시키거나 일그러뜨릴(distorting) 정도의 세기이어야 한다.

도 5c는 안테나 구조체(520)에 수반되는 안테나 기판 자재가 인레이 기판(502)에 거의 남아있지 않도록, 안테나 구조체(520)의 사실상 전체를 안테나 기판(542)으로부터 분리하는 전사 공정을 설명한다. 안테나 구조체(520)의 본체 부분(즉, 말단부 이외의 부분)은 인레이 기판(502)의 광폭 트렌치(532)(332에 상응함)에 수용될 수 있다(도면에서는 설명의 명확성을 위해, 안테나 구조체(520)의 해당 부분만 표시하였음). 안테나 구조체(520)는, 전사 공정 중에 분리가 용이하도록, 제작 및 처리 시에 와이어를 제자리에 붙들고 있을 정도로만 부분적으로(예컨대, 와이어 직경의 10~20%) 안테나 기판(542)에 매립할 수 있다. 전사 공정이 완료되면 안테나 기판(542)을 제거(및 재사용)할 수 있다.

도 5d는, 와이어(210에 상응함)를, "캐리어"(전사 기판(305)에 상응함) 역할을 하는 안테나 기판(542)에 있는 접착층(574)(274에 상응함)에 매립하는 전사 공정을 도시하고 있다. 접착층(574)은 폴리우레탄 재질일 수 있다. 와이어 직경(예컨대, 100μm)이 접착층(574)의 두께(예컨대, 80μm)보다 클 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이로써, 와이어 배선시(안테나 구조체(520)의 형성시) 접착층의 절제가 가능해진다. 적층(또는 접촉 전사)에 의한 전사 공정(아래에서 설명함) 중에, 안테나 구조체(520)의 본체 내부(도시하였음) 및 안테나 와이어의 각 권선(도시하지 않았음) 사이에 남아있는 접착층(574)의 "잔여" 부분을 제거해야 할 경우가 있을 수 있다.

도 5e, 5f, 5g는, 안테나 기판(542)이 웹 형태이며, 안테나 구조체(520)가 안테나 기판(542)으로부터 인레이 기판(502)으로 전사될 때에 안테나 구조체(520)의 권선부(연결단(520a, 520b)은 제외)를 지지하고 있는 안테나 기판(542)의 일부분(542a)이 안테나 구조체(520)와 함께 남을 수 있도록 천공되어 있는 실시예를 나타낸다. 보다 구체적으로, 일렬의 천공(543)(또는 환(ring))을 안테나 구조체(520)의 권선부의 내부에(안쪽에 인접하여) 형성하고, 일렬의 천공(545)(또는 환)을 안테나 구조체(520)의 외부에(바깥쪽에 인접하여) 형성할 수 있다.(즉, 천공들이 안테나 구조체의 본체의 내부 및 외부 변에 형성된다.) 천공(543, 545)들은, 앞에서 설명한 것처럼 채널, 광폭 트렌치, 수용부를 형성하는 것과 유사한 방식으로, 안테나 기판 자재에 대해 레이저 절제 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 안테나 구조체(520)는 안테나 기판(542)에 매립된 와이어일 수 있다. 와이어 매립 후에는 매립 과정에서 발생할 수 있는 장력(tension)을 완화시키기 위해 안테나 기판에 열처리(예컨대, 적층)하는 것이 바람직할 수도 있다.

도 5e는 안테나 구조체(520)들이 일렬로 있는 긴 캐리어 필름(두루말이) 형태의 안테나 기판(542)을 도시하고 있다. 구멍(547)("정렬" 구멍)을 안테나 기판(542)에 형성할 수 있는데, 이는 (i) 안테나 구조체(520)의 위치를 표시하고, (ii) 안테나 기판(542)에 안테나 구조체(520)를 형성하고 인레이 기판(502)에 안테나 구조체(520)를 전사하는 작업 설비로 이 두루말이를 진행시키기 위한 "스프로켓" 홀의 기능을 한다.

도 5f는 안테나 기판(542)의 안테나 구조체(520)와 함께 남는 부분(542a)이, 내측 및 외측의 일렬의 천공(522 및 524) 사이의 안테나 구조체(520)를 지지하고 있는 환형의 안테나 기판 자재를 포함하고 있음을 도시하고 있다. (안테나 구조체의 본체 부분으로부터 연결단이 연장되는 각도를 도 5e에서 도시한 것과 도 4a에서 도시한 것이 다른데, 그 이유는 다양한 안테나 구성이 가능함을 암시한다.)

천공(543, 545)들은 전사 중에 안테나 구조체(520)와 함께 남게 되는 안테나 기판(542)의 부분(542a)이 안테나 구조체(520)의 연결단(520a 및 520b)을 지지하도록 배치될 수 있다. 연결부를 칩모듈의 단자에 연결하기 편하도록 하기 위해 상기 부분(542a)에 구멍(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다.

도 5f는 안테나 기판(542)에서 안테나 구조체(520)를 분리하기 전 상태의, 안테나 구조체(520)(4회 감긴 권선을 포함)의 해당 부분을 도시하고 있다. 이 도면에서 나타내는 바, 안테나 구조체(520)는 안테나 기판(542)이 "위를 향하도록" 안테나 기판(542) 상에 형성될 수 있다. 전사하기 전에, 안테나 구조체(520)와 함께 안테나 기판(542)을 적층(열 및 압력을 가함)하여 균일한 표면을 만들고, 안테나 구조체(520) 주위를 "실링(sealing)" 할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 안테나 기판의 일부 자재(박막)의 일부가 안테나 구조체(520)에 붙어있고 남게 되어, 후속하는 전사 공정에서 안테나 구조체의 안정성이 보다 더 커질 수 있게 된다. 기계적 수단(도 5b의 532)을 사용하여 안테나 구조체(520)를 안테나 기판(542)에 수반되는 부분(542a)(또는 안테나 기판 상의 접착층)과 함께 안테나 기판(542)으로부터 분리하여 인레이 기판(502)으로 옮길 수 있다.

도 5g는 안테나 기판(542)에서 분리된 후의 "독자적(안테나 기판(542)에서 분리된)" 안테나 구조체(520)(4회 감긴 권선을 포함)의 해당 부분을 도시하고 있다. 이 도면에 도시된 것과 같이, 먼저, 안테나 기판(542)에서 남는 부분(542a)과 함께 안테나 구조체(520)를 뒤집은 다음에(아래를 향하도록) 이 안테나 구조체(520)를 인레이 기판(502)으로 옮길 수 있다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 안테나 구조체(520)(및 이에 수반된 안테나 기판(512)의 부분(512a))는 인레이 기판(502)에 형성되어 있는 광폭 트렌치(532)에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 안테나 구조체(520)는 인레이 기판(542) 속에 양호하게 매립될 수 있다.(반면에 도 5c에서는 안테나 구조체가 안테나 기판에 약간만 매립될 뿐이다.)

여기서 설명한 모든 기법에 있어서, 전사 공정을 마친 후에, 앞에서 설명한 것과 같이(예를 들어, 도 4c), 안테나 구조체의 연결단을, 이를 연결하기 위한 칩모듈의 단자 영역에 정렬시킨다. 인레이 기판에 다수의 트랜스폰더 구역을 채울 수 있도록 하기 위하여, 안테나 기판에는 충분한 수의 안테나 구조체를 사전 형성해 놓을 수 있다.

적층 또는 접촉 전사

트랜스폰더 구역(들)으로의 안테나 구조체(들)의 전사 공정은, 먼저, 안테나 기판(캐리어 웹)의 해당 부분을 하나씩 또는 한번에 여러개씩 트랜스폰더 구역(들)과 접촉(또는 거의 접촉)시키고, 다음에, 안테나 구조체(들)를 트랜스폰더 구역(들)으로 전사(점착 또는 접착을 포함함)시키고, 그 다음에, 안테나 기판을 제거하는 것으로 이루어질 수 있다. 이 전사 시에는, 안테나 구조체와 함께, 안테나 기판의 전사은 전혀 없이 수행될 수도 있고(도 5c), 접착층의 일부가 함께 전사될 수도 있고(도 5d), 또는 안테나 기판의 일부가 함께 전사될 수도 있다(도 5g). 전사 공정은 인레이 기판과 안테나 기판의 자재를 다른(이종) 소재를 사용함으로써 도움을 받을 수(촉진될 수) 있으며, 또한 예컨대 밴드 라미네이터나 롤 코팅기 등을 사용하여 적층 공정을 수행함으로써 장려될 수 있다. 코팅 와이어, 절연선, 또는 자기접합선를 안테나 구조체에 사용할 수 있으며, 표면 장력, 또는 단순 접착은 안테나 구조체(와이어든, 박막이든, 도전성 물질이든)의 와이어를 인레이 기판의 이종 재료에 "유치(attracting)"시키는 작업에 있어서의 원칙이될 수 있다. 전사 공정 전에, 채널 또는 광폭 트렌치를 인레이 기판에 형성할 수 있는데, 이 구조도 또한 전사 공정에 도움이될 수 있다.

도 6a는 안테나 기판(642) 상의 대표적인 안테나 구역(644)에 형성된 대표적인 안테나 구조체(620)의 일부를 도시하고 있다. 안테나 구조체의 연결단은 설명의 명확성을 위해 생략한다. 안테나 기판(642)은 PVC(약 250~340μm) 또는 종이로 구성할 수 있다. 안테나 구조체(620)는 절연된 자기접합선(약 80~112μm)으로 구성할 수 있다.

도 6b는 안테나 기판(642)이 역방향으로("아래를 향하도록") 인레이 기판(602) 상의 대표 트랜스폰더 구역(604)에 배치됨을 도시하고 있다. 트랜스폰더 구역에 배치될 수 있는 칩모듈(단자 영역을 가짐)은 설명의 명확성을 위해 생략하였다. 인레이 기판(602)은 Teslin(약 350μm) 또는 PC(80~200μm)로 구성할 수 있다. 안테나 기판(642)과 인레이 기판은(602), 상부 롤러(또는 밴드)(662) 및 하부 롤러(또는 밴드)(664)를 갖는 밴드 라미네이터(band laminator)(도 3c에 상응함)와 같은 적층장치로 들어간다. PVC 쉬트로부터 Teslin 쉬트로의 안테나의 전사 작용을 위한 몇 가지 예시적인 파라미터를 들자면, 적용 압력 및/또는 열은 75~80℃에서 25n/m²일 수 있고, 밴드 라미네이터에 공급되는 두 쉬트(기판)의 공급속도는 2m/sec일 수 있다. 이는 냉각 없이도 수행할 수 있다.

도 6c는, 적층 후, 안테나 구조체(620)가 인레이 기판(602)에 설치된 채로 남기고 안테나 기판(642)을 제거하는 것을 나타낸다. 안테나 구조체(520)의 권선부(본체 부분)를 수용할 깊은 트렌치(도시하지 않았음. 532번을 참조바람)를 제공할 수 있다.

이상의 적층 전사 공정에서, "아래를 향할" 수 있는 안테나 기판(642)과 "위를 향할" 수 있는 인레이 기판(602)을 서로 마주 보도록 접촉시키고, 안테나 구조체(620)를 안테나 기판(642)으로부터 인레이 기판(602)으로 전사하기에 충분한 압력, 열, 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 적층 공정(laminating process) 등의 물리적 공정을 적용할 수 있다. 이 과정은 "접촉 전사(contact transfer)" 공정으로 지칭할 수 있다. 적층 후에(또는 본 명세서에서 설명한 다른 전사 기법 또는 이와 동등한 기법을 진행한 후에) 안테나 구조체의 연결단을 칩모듈의 단자 영역 위에 물리적으로 배치시켜서, 차후에 (열압착 접합 등으로) 연결하게 할 수 있다. 별도의 후속 접합 공정을 진행할 필요없이, 전사 공정(적층 공정 또는 그 외) 도중에 안테나 구조체의 연결단과 칩모듈의 단자 영역 사이의 전기적 연결을 행할 수도 있다. 예를 들어서, 안테나 구조체를 전사하기 전에 도전성 접착제를 칩모듈의 단자 영역에 도포하여서, 안테나 구조체의 연결단과 칩모듈의 단자 영역을 전기적으로 연결시킬 수 있다.

접촉 전사 공정에서 언급한 물리적 공정은, 안테나 기판과 인레이 기판을 서로 다른 온도가 되도록 하여 이들을 서로 접촉시키는 다른 방식의 적층 방식일 수도 있다. 예를 들어, 안테나 기판은 가열된 롤러나 컨베이어로 이송되는 웹 형태이고, 인레이 기판은 실온(안테나 기판보다 낮은 온도임)이거나 냉각될 수 있다. 이 경우의 "물리적 공정"은 단순히 안테나 기판과 인레이 기판 사이의 온도 차이를 일으킬 것이다. 이 물리적 공정에서는 안테나 기판과 인레이 기판의 대향하는 표면 사이에 공기 흐름(또는 불활성 가스의 흐름)이 발생시켜서 안테나 기판으로부터 인레이 기판으로 안테나 구조체(들)이 전사되는 것을 도울 수 있다.

안테나 기판으로부터 인레이 기판으로의 안테나 구조체의 전사을 촉진하기 위해 안테나 와이어 및/또는 안테나 기판 및/또는 인레이 기판의 물리적 특성(또는 속성)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 안테나 기판을, 인레이 기판보다 낮은 유리 전이 온도(glass transition temperature)로 선택할 수 있다 (http://plastics.inwiki.org/Glass_transition_temperature 참조). 표면 장력 또한 한 요소가 될 수 있다. 중력도 영향을 미칠 수 있는데, 그 이유는 전사 공정에서 인레이 기판은 보통, 안테나 기판의 아래에 위치할 수 있기 때문이다. 전사을 행하기 전에 칩모듈을 안테나 구조체에 연결시킬 수도 있다.

안테나 구조체 어레이의 전사

웹 형태의 안테나 기판 상에 안테나 구조체를 형성하고 이들을 쉬트 형태의 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역에 하나씩 전사하는 것에 대해서 위에서 중점 설명하였다. 안테나 기판을, 안테나 구조체의 어레이를 쉬트 형태으로 만들 수 있고, 안테나 구조체를 한번에 여러 개씩 인레이 기판으로 전사할 수 있다.

도 6d는 안테나 기판(662)(442에 상응함) 상의 2×2 어레이로 배열된 (4개의) 안테나 구역(664)(444에 상응함)에 형성된 다수의 안테나 구조체(670)(420에 상응함)를 도시하고 있다. 안테나 구조체(670)에는 연결단(670a, 670b)(420a, 420b에 상응함)이 있으며, 설명을 명료하게 하기 위해 각각 1회의 턴수로 감긴 것을 도시하고 있다. 앞에서 설명한 것과 같이 안테나 기판(662)은 200μm 두께의 PVC 층 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 안테나 구조체(670)는 앞에서 설명한 것과 같이, 와이어, 박막, 또는 기타 도전성 물질을 포함할 수 있다. 안테나 구조체(670)는 앞에서 설명한 구성요소 574번과 같이 접착층 내에 형성될 수 있다. 안테나 기판에는 앞에서 설명한 바와 같이, 안테나 구조체의 본체 주변에 천공(543, 545)을 형성할 수 있다.

도 6e는 인레이 기판(652)(402에 상응함) 상의 2×2의 어레이로 배열된 트랜스폰더 구역(654)(404에 상응함)에 형성된 다수의 칩모듈(658)(408에 상응함)을 도시하고 있다. 각 칩모듈(658)에는 두 개의 단자 영역(658a, 658b)(408a, 408b에 상응함)이 있다. 인레이 기판의 수용부는 설명의 명확성을 위해 생략한다. 인레이 기판(652)은 356μm 두께의 Teslin™ 층을 포함할 수 있다. 각 트랜스폰더 구역(654)에 표시된 점선은 안테나 구조체(670)가 (전사 후에) 배치될 위치를 나타내고, 안테나 구조체(670)의 본체를 수용하기 위하여 인레이 기판(652)에 형성되는 광폭 트렌치(도시하지 않음. 332 참조)가 있을 수 있다.

도 6f는 적어도 하나의(두개로 도시된) 안테나 구조체(670)를 안테나 기판(662)으로부터 인레이 기판(652)으로 전사하기 위해, 안테나 기판(662)을 인레이 기판(652)과 대면 접촉 또는 근접 접촉(거의 접촉)시키는 것을 도시하고 있다. 이 도면은 분해도이다. 앞에서 설명한 물리적 공정(압력, 온도, 온도차, 공기 흐름)중 하나를 실행하는 수단을 포함할 수 있는 적층 수단(666)을 사용하여, 다수의 안테나 구조체(670)를 안테나 기판(662)으로부터 인레이 기판(652) 상의 다수의 트랜스폰더 구역(654)으로 거의 한번에 모두가 전사되도록 하거나 전사되는 것을 돕는다. 이 때에, 안테나 구조체(670)의 연결단(한쪽 연결단(670a)만 단면도에서 볼 수 있음)이 칩모듈(658)의 단자 영역(한쪽 단자 영역(658a)만 단면도에서 볼 수 있음)에 정렬되도록 하여 추후에 이들을 연결시킬 수 있도록 한다. 적층 수단(666)은 롤 프레스 또는 벨트 라미네이터일 수 있다. 상기 연결단과 단자 영역의 연결은 전사 후에 또는 전사와 함께 수행할 수 있다.

사전제작된 안테나 구조체를 트랜스폰더 구역에 설치

이와 같이, 안테나 구조체가 설치된, 안테나 기판의 적어도 하나의 안테나 구역을, 칩모듈을 갖는 인레이 기판의 적어도 하나의 트랜스폰더 구역으로 전사할 수 있는 기법들의 다양한 실시예를 도시하였다. 안테나 기판은 트랜스폰더 구역의 레이아웃과 완전히 무관한 안테나 구조체가 일렬로 배치된 "웹 형태"으로 만들 수 있다. 안테나 기판은, 다수의 안테나 구조체가, 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역의 레이아웃에 대응되는 안테나 구역의 레이아웃(예컨대, n×m 어레이)으로 구성될 수 있는 "어레이 형식"으로 만들 수 있다. 절연 안테나 와이어의 연결단(연결 부분)에서는 절연피복을 제거할 수 있다. 안테나 구조체를 안테나 기판으로부터 인레이 기판으로 하나씩(전형적으로, 웹 형태에서) 또는 한번에 여러 개씩(전형적으로, 쉬트 형태에서만) 전사될 수 있다. 인레이 기판에는 안테나 구조체를 수용하기 위한 광폭 트렌치를 형성할 수 있다. 따라서 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역의 전체 배열에 안테나 구조체를 채울 수 있게 된다. 이 전사 공정에 의해서, 트랜스폰더 구역에 있는 RFID 칩 또는 칩모듈의 해당 단자 영역과 안테나 구조체(들)의 연결단을 연결(예컨대, 접합)하기 위한 하나 이상의 트랜스폰더 구역에 하나 이상의 안테나 구조체를 정렬하여 위치시킬 수 있게 된다. 전사을 수행한 후, 안테나 구조체의 연결단이 연결될 칩모듈 단자 영역 위에 위치하도록 안테나 구조체를 남겨두고 인레이 기판을 제거할 수 있다. 최종 인레이에 커버층 등을 부가함으로써, 전자여권 또는 ID 카드 등의 보안 문서를 구성할 수 있다.

일반적으로, 본 발명이 개시하는 기술을 사용함으로써, 서로 다른 형식의 인레이(인레이 쉬트 상의 트랜스폰더 구역의 다른 배치)를 쉽게 수용하게 되어, - 인레이 기판(트랜스폰더 구역)에 안테나 구조체를 어느 위치에 설치할지 - 간단한 프로그래밍 변경만 있으면 된다. "목표(target)" 트랜스폰더 구역의 위치를 프로그래밍할 수 있어서, 그렇지 않으면 인레이 기판에 안테나를 형성해야 할 경우가 될, 다른 인레이 형식에 대해서도 기계적 조정을 하지 않아도 된다.

상면에 안테나 구조체("사전제작된(pre-fabricated)")가 형성되는 안테나 기판(캐리어 기판)의 재료는 인레이 기판의 재료와 같거나 다를 수 있고, 안테나 구조체를 형성하고 전사하기 위해 최적화된 것을 사용할 수 있다. 안테나 기판은 일반적으로 최종 결과물인 보안 문서의 일부를 구성하지 않는다(단, 예컨대, 천공된 안테나 기판의 일부가 안테나 구조체와 함께 전사되는 경우는 예외임. 도 5g 참조요).

본 발명에 따른 기법, 특히, 안테나 구조체를 생산라인 밖에서(off-line) 준비하는 절차의 장점은, 일반적으로, 자재 준비 설비에서 보안 요구사항이 없어도 된다는 것이다. 인레이 기판 상에 안테나 구조체를 형성하는 단계(예컨대, US 6,233,818에서와 같이)는 "병목"이 된다. 안테나를 매립할 수 있는 만큼 빠른 속도로 인레이를 생산할 수 있다. 안테나 구조체를 라인 밖에서 생산함으로써,이 병목 현상이 없어진다. 일반적으로, 미리 형성되어 있는 안테나 구조체를 인레이 기판에 전사하는 것이 인레이 기판 위에 안테나를 형성하는 것보다 더 빠르고 더 쉽다. 전사 장비의 비용도 또한 매립을 시행하는 것보다 상당액 더 적게 들 수 있다. 최종 사용자(고객)는, 자신이 원하는 만큼 많은 양의 최종 제품을 생산할 수 있게 된다. 고객은 칩의 보안에 대해서 염려할 필요없이, 릴 또는 쉬트 형태로 안테나 기판을 보관하고 있다가, 인레이 기판을 제작하면 된다. 보안 문서의 주문에 훨씬 더 빨리 준비하여 납품할 수 있어서(칩 탑재 제품에 대한 "JIT(just in time)" 생산), 높은 보안을 요구하는 제품을 보관해 놓을 필요가 없다.

보안 문서용 인레이의 자동 생산

안테나 구조체가 탑재되는 다수의 안테나 기판은, 가령 웹 형태인 경우에, 한번에 여러 개의 안테나 구조체 릴을 미리 준비해놓을 수 있다. 안테나 구조체는 안테나 기판에 매립된 구리 와이어일 수도 있고, 또는 안테나 기판 위 또는 속(예컨대, 채널 속)에 있는 도전성 물질일 수 있다. 각 웹(또는 릴) 제조 장치에는 와이어 매립을 위한 자체 진동접합기(sonotrode)(및 캐필러리)가 포함될 수 있다. 칩모듈과 안테나 구조체를 수용하는 다수의 인레이 기판은, 가령 웹 형태인 경우에, 한번에 여러 개의 인레이 기판 릴을 미리 준비해놓을 수 있다. 생산 라인에서, 안테나 구조체가 형성되어 있는 안테나 기판의 릴과 인레이 기판의 릴을 함께 투입하여, 칩모듈을 부착하고, 인레이를 제작할 수 있다.

도 7a는 긴 두루말이(웹) 형태일 수 있는 안테나 기판 상에 다수의 안테나 구조체(안테나)를 형성(공급)하고(다수의 안테나 구조체가 일렬로 형성됨. 도 5e와 비교바람), 추후에 안테나 구조체를 인레이 기판으로 전사하기 위하여 릴 형태로 격납하는 기계(700)(또는 작업 설비)의 실시예를 도시하고 있다. 종이나 합성 종이와 같은 안테나 기판 자재(744)를 공급 릴(704)에 공급할 수 있다. 안테나 구조체를 안테나 기판 자재에 탑재한 다음에(그리고 다른 작업을 아래에 설명한 바와 같이 수행한 다음에), 안테나 구조체가 탑재된 완성 안테나 기판 두루말이를 고객에게 납품하기 위하여(또는 창고에 저장하기 위하여) 출력 릴(706)에 감을 수 있다(격납).

안테나 기판 자재(744)를 종래의 컨베이어 시스템의 (도면에서 볼 때) 왼쪽에서 오른쪽으로 공급할 수 있는데, 이 컨베이어 시스템의 소정 길이 떨어져 설치된 공급 릴(704)과 출력 릴(706) 사이에 안테나 기판이 누워 있게 되는데 그 길이를 따라 여러 위치에서 다양한 작업이 이루어질 수 있다.

제1위치에서, 안테나 구조체(720c)를 형성하는 종래의 방식으로, 안테나 와이어(710)가 공급 스풀(spool)(712)로부터 캐필러리(716)를 통해 공급되어 안테나 기판에 장착될 수 있다(예를 들어, US 6,233,818 참조).

제2위치에는 안테나 구조체(720b)의 연결단(연결 부분)의 절연물을 제거하기 위하여 레이저(730) 등의 수단이 안테나 구조체에 빔을 조사하는 것이 도시되어 있다. 예를 들어 US 7,546,671을 참조바람(여기에는 또한 매립 전에 절연물을 제거하는 것이 개시되어 있다).

제3위치에서는 스프레이 노즐(740) 등의 수단에 의해, 와이어의, 특히, 절연물이 제거된 부분의 산화를 방지하기 위해 보호층(passivation)을 코팅하는 것이 도시되어 있다. 다른 목적(예컨대, 인레이 기판으로 안테나 구조체를 연속적으로 전사하는 것을 증진시키기 위한 목적, 또는, 인레이 기판에 안테나 구조체를 형성하는 것을 증진시키기 위한 목적)을 위해서 다른 스프레이를 채용할 수 있다.

제4위치(제1위치와 제2위치 사이에 도시하였음)에서는, 다이 펀치(750) 등의 수단이, 안테나 구조체의 위치의 지표의 역할 또는 스프로킷용 구멍의 역할을 하는 홀을 기판 자재에 형성하기 위해 제공된다(도 5e의 홀(547)에 상응함).

안테나 기판 자재(744)를 릴(704)에 공급시에 안테나 기판 자재에 미리 펀치가공을 할 수 있는데, 이 경우에는 안테나 구조체들(720a, 720b 및 720c)(총괄해서 720)의 형성 위치를, 스프로켓/타이밍 홀(513)에 대한 기지의 위치와 타이밍이 맞도록 해야 할 것이다. 이와 동일한 또는 다른 펀칭 메커니즘을 사용하여, 앞에서 설명한 것과 같이(도 5e의 천공(543 및 545)), 안테나 구조체의 바깥 쪽 및 안쪽 주변으로 안테나 기판을 천공할 수 있다. 그 밖의 마크(mark), 표시(indicia), 기준(fiducials) 일련 번호 및/또는 보안 표시를 이 장비 또는 다른 장비를 사용하여 안테나 기판에 표시할 수 있다.

다른 프로세스(가령, 안테나 와이어를 수용하기 위한 채널의 레이저 절제 형성)를, 공급 및 출력 릴 사이에서 안테나 기판 자재(744)의 길이를 따라 다른 위치에서 수행할 수 있다(예를 들어 US 2008/0179404 참조). 또는, 기계적 장비나 초음파 스탬프 장비를 사용하여 기판의 표면에 홈을 형성할 수 있고, 또는, 열을 사용하여 성형하는 프로세스를 채택할 수 있다(예를 들어 US 2009/0315320 참조).

안테나 구조체를 와이어로 형성할 필요는 없다. 대신에, 레이저 절제로 안테나 기판에 채널을 형성하여 이 안에 도전성 물질을 채울 수 있다(예를 들어 US 2009/0315320 참조). 도전성 물질은 금속 분말 또는 도전성 접착제와 같이 점성을 가질 수 있다. 아니면, 채널이 아니라, 안테나 기판의 표면에 도전성 물질로 선로를 형성하거나 깔 수 있다. 안테나 기판 상에 원하는 전사이능 평면 코일 안테나 구조체를 형성하되, 그 연결단을 칩모듈의 단자 영역 위에 정렬 위치시키고 연결시키도록 하기 위하여, 본 명세서 또는 그 밖의 곳에 개시된 모든 기법을 다양하게 조합하여 인레이용 안테나를 형성할 수 있다.

도 7b는 릴(704)에 공급되는 두루말이 형태의 안테나 기판 자재(744) 상에 다수의 안테나 구조체(안테나)를 형성(공급)하고, 절단기(727)로 절단하여 쉬트 형태(729)로 만들기 전의 많은 프로세스를 진행하기 위한 기계(701)(또는 작업 설비)의 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는, 와이어 및 캐필러리의 공급은 필요하지 않으며, 자기접합선로부터 절연 피복을 제거할 필요가 없다. 대신에, 채널 성형 수단(760)이 제공된다. 이 수단(760)은 안테나 기판의 소재를 절제해 내는 레이저일 수 있다. 설명의 명확성을 위해 채널(721c)이 기판 위에 있는 것으로 도시되어 있지만, 이 채널이 기판의 표면 속으로 확장될 수 있음을 이해하게 될 것이다(이전에 형성된 채널(721b 및 721a)도 기판 위에 표시하였음). 전술한 도전성 물질이나 접착제 등을 채널에 채워넣고 밀대를 사용하여 채널에 이들 물질이 잘 채워지도록 하고 잔여 물질을 기판 표면에서 제거하는 수단(770)이 제공된다. 펀칭 메커니즘(750)과 스프레이 헤드(740)가 제공될 수 있다.

도 7c는 인레이 기판의 생산을 위한 기계(703)(또는 작업 설비)의 예를 도시하고 있다. 인레이 기판 자재(702)가 공급 릴(784)에 제공되고 많은 작업 설비(또는 공정)를 지나서 출력 릴(786)에서 출력된다. 예를 들어, 781 위치에서는 구멍이나 힌지 간격(122)을 펀칭 형성한다. 783 위치에서는, 칩모듈 수용부가 형성될 수 있다. 785 및 787 위치에서는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되었을 수 있는 다른 공정이 진행될 수 있다.

도 7d는 인레이 생산 라인(790)의 예를 도시하고 있다. 안테나 구조체(720)가 있는 안테나 기판 자재(744)는 입력 릴(706)(도 7a에서는 출력 릴이었음)에 의해 공급된다. 칩모듈을 수용하기 위한 수용부가 형성되어 있는 인레이 기판 자재(702)는 입력 릴(786)(도 7c에서는 출력 릴이었음)에 의해 공급된다. 791 위치에서 칩모듈(708)이 수용부에 삽입될 수 있다(설명의 명확성을 위해, 기판에 수용부가 아닌 칩모듈이 있는 것으로 표시하였음). "짝맞춤(collating)" 단계에서, 안테나 구조체(720)가 포함된 안테나 기판(744)을 칩모듈(708)이 포함된 인레이 기판(702)의 상단에 놓이도록 해서 적층 위치(793)를 통과시켜서, 앞에서 설명한 것과 같이 칩모듈의 단자 영역에 안테나 구조체의 연결단이 정렬되도록, 인레이 기판 상의 트랜스폰더 구역으로 안테나 구조체(720)를 전사한다. 793 적층 위치를 통과한 다음에, 안테나 기판 자재(844)(안테나 구조체(820)는 떨어져나갔음)를 되감기 릴(take-up reel)(707)에서 되감아서("짝분리(de-collate)") 재사용하도록 할 수 있다. 이 적층 위치(793)를 통과한 다음에, 칩모듈(708) 및 안테나 구조체(720)가 포함된 인레이 기판(702)은 795 위치를 지나가면서, 앞에서 설명한 것과 같이 칩모듈(708)의 단자 영역에 안테나 구조체(720)의 연결단이 연결된다. 그런 다음, 인레이(인레이 기판과 칩모듈과 안테나 구조체를 포함)를 절단기(797)를 사용하여 쉬트 형태(799)로 절단할 수 있다. 아니면, 두루말이 형태의 인레이 릴로서 출력할 수도 있다.

인레이 제작 키트

발명의 일부 실시예들에 따르면, 인레이 및 보안 문서 제작을 위한 "키트(kit)"를 제공할 수 있다. 이 키트는 아래에서 설명할 하나 이상의 구성품 및 이들의 다양한 조합으로 구성되는(그러나 이들에 국한되지는 않음) 다양한 형태로 제공할 수 있다. 일반적으로, 여기에서 설명한 키트 구성품들의 일부는 '생산라인 밖'에서 대량으로 생산할 수 있으며, 이들이 '개인화'된 것이 아니며 높은 수준의 처리상 보안을 필요로 하지 않는다는 관념에서 볼 때 일반 구성품이다. 차후에, 이들 구성품에 개인화된 (보안) 칩모듈을 병합하여 보안 문서를 제작할 수 있다.

안테나 구성품(800)

위에서 설명한 것과 같이, 안테나 구조체는 생산라인 밖에서, 와이어 또는 기타 도전성 물질을 사용하여, 안테나 기판 위에 또는 속에(가령, 채널 속에) 사전제작 할 수 있다. 앞에서 설명한 것과 같은, 인레이 기판 상에 안테나를 장착하거나 형성하는 다양한 기법 또는 이들의 변형 기법을 사용하여 안테나 구조체를 안테나 기판에 형성할 수 있다. 안테나 기판의 재료는 일반적으로 인레이 기판의 재료와 무관하다. 안테나 구조체를 안테나 기판으로부터 인레이 기판 상의 선택된 트랜스폰더 구역으로 개별적으로(하나씩) 또는 일괄적으로(한 번에 여러 개) 전사 시키기 위한 다양한 기법은 위에서 설명되어 있다.

도 8a는 보안 문서용 인레이 제작 키트에 포함될 수 있는 안테나 구성품(800)을 도시하고 있다. 안테나 구성품(800)은 다수의 안테나 구역(444)을 갖는 안테나 기판(442)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 구역(444)에는 안테나 구조체(420)가 형성된다. 안테나 구성품(800)은 다음과 같은 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.

- 안테나 기판은 릴에 의해 공급되는 웹(두루말이) 형식으로 만들 수 있음

- 안테나 기판을 쉬트 형태으로 만들 수 있음

- 접착층이 안테나 기판 상에 형성될 수 있으며, 안테나 와이어가 이 접착층에 배치될 수 있음

- 채널이 안테나 기판, 또는 안테나 기판 상에 형성된 접착층에 형성될 수 있고, 이 채널에 도전성 물질을 채울 수 있음

- 자기접합선로 구성되는 안테나 구조체는, 안테나 기판에 원하는 패턴을 연속적으로 또는 다수의 개별 지점마다 부착(깊이 매립하지 않음을 의미)함으로써, 채널 없이 형성될 수 있음

- 안테나 구조체는 도전성 잉크 등을 이용한 인쇄 공정을 통해 기판의 표면에 형성될 수 있음

- 최종 결과물의 안테나 구조체는 와이어, 박막, 도전 선로 등이 적어도 1회(예컨대 4회 또는 5회) 감기며 두 개의 연결단을 갖는 평면(사실상의 평면) 코일 형태일 수 있음

- 안테나 와이어가 절연선인 경우, 칩모듈의 단자 영역에 연결(접합)될 안테나 와이어의 연결단(420a, 420b)에서 절연물을 제거할 수 있음.

일반적으로, 다수의 안테나 구조체를 안테나 기판에 미리 구성해놓고, 차후에 "요구가 있을 때" 인레이 기판 상의 선택된 트랜스폰더 구역으로 전사하고, 이 트랜스폰더 구역에 있는 RFID 칩(또는 칩모듈)에 연결할 수 있다. 옵션 사항으로서, 칩모듈을 안테나 구조체에 연결할 수 있다.

와이어 구성품(810)

위에서 설명한 것과 같이, 후속적으로 칩모듈의 단자에 안테나 절연선(예컨대, 자기접합선)를 접합시에 절연선의 연결단에서 절연물을 제거하는 것이 유리할 수 있으며, 또한, 이 절연물 제거된 부분에 얇은 "보호층(passivation layer)"을 재코팅하는 것이 산화 방지를 위해 유리하다. 이 보호층은 원래의 절연층보다도 더 "열판 접합 친화적(thermode-friendly)"이다.

안테나 와이어로는 절연선 및/또는 자기접합선를 사용할 수 있다. 절연선을 사용하는 경우에는, 예컨대 엑시머 레이저(UV)를 사용하여 연결부(안테나 와이어의 말단부, 연결 부분, 안테나, 연결단)에서 절연층(및 자기접합층)을 제거할 수 있다. 예를 들어, 안테나의 전체 길이가 114cm인 경우에, 모든 114cm에 대해서 절연물을 1~2cm 제거할 수 있다. 향후의 산화를 방지하기 위해서, 와이어에서 절연물을 벗겨낸 부분(구리 부분)에, 열압착 접합시 저온에서 증발하는 매우 얇은 절연층을 코팅할 수 있다.

도 8b는 절연층(들)(812)을 갖는 긴 안테나 와이어를 포함하는 안테나 구성품(810)을 도시하고 있다. 이는, 예컨대 미국특허 US 7,546,671의 도 6에 도시된 절연선에 상응하는 것이다. 와이어의 길이를 따라서 선택한 위치(영역)에서 절연물을 제거할 수 있다. 절연물이 제거된 두 위치(814a 및 814b)가 도시되어 있다. 예를 들어, 각 위치의 길이는 약 2cm일 수 있으며, 이들 위치는 안테나 구조체의 원하는 전체 길이(가령, 약 112cm)에 상응하는 거리만큼 이격되어 위치할 수 있다. 절연물을 벗겨낸 각 위치(814a 및 814b)는 소정 안테나 구조체(820)의 하나의 연결단 및 다른 안테나 구조체(후속/다음 안테나 또는 앞선 안테나)의 반대편 연결단을 포함할 정도로 충분히 길다(예컨대, 2cm).

모든 적절한 기법을 절연물 제거에 이용할 수 있다. 예를 들어, 레이저(815)가(730에 상응함)를 사용하여 안테나 와이어에서 절연물(812)를 제거할 수 있다. 아니면, 화염을 이용하여 위치(812a 및 812b)에서 절연물(812)을 기화시킬 수 있다. 절연물을 제거한 후에 보호층을 도포할 수 있는데, 이는, 예컨대 와이어 전체에 또는 절연물이 제거된 부분에만 분사기(817)(740에 상응함)로 도포할 수 있다. 절연물을 벗겨낸 와이어 위치(812a, 812b)에 보호층을 제공하기 위해 와이어를 용액 속에 담글 수도 있다. 와이어 구성품(810)용 절연선은 스풀에 감긴 형태로 공급되어 작업 설비(도시하지 않음)에서 풀리고, 도면상의 좌측에서 우측으로 이동시켜 절연물 제거 장비(815)와 보호층 도포 장비(817)를 통과시킨 후에, 인레이 기판(예컨대, 402) 또는 안테나 기판(442) 중 하나 위에 안테나 구조체(420에 상응함)를 만들기 위한 와이어 구성품(712에 상응함)으로 사용할 수 있도록 건조시키고 다시 스풀에 감는다.

이러한 방법에 의해, 공급된 절연 안테나 와이어의, 안테나 구조체의 연결단(말단부)에 해당하는 위치에서 절연물을 제거하여, 차후에 칩모듈의 단자 영역에 상기 연결단을 용이하게 접합할 수 있게 함으로써, 인레이 기판에 안테나(110에 상응함)를 설치하거나 안테나 구조체(720에 상응함)를 전사할 때에 절연물을 제거해야 할 필요성이 없어진다. 이는, 일련 번호, 생산 번호 및/또는 제조자 코드 등을 부가적 보안 기능으로서 와이어에 추가하여 와이어를 "개인화"하기 위해서, 레이저(815) 또는 스탬핑을 이용해 와이어에 마킹("1 2 3")을 표시할 수 있다.

인레이 기판 구성품(820)

도 8c는 칩모듈(408)을 수용하기 위한 기판(402)을 포함하는 인레이 기판 구성품(820)을 도시하고 있다. 이 기판(402)에는 전형적으로, 칩모듈(408)을 수용하기 위한 수용부(406)가 포함된다(도 2a 참조). 인레이 기판 구성품(820)은 쉬트 양식 또는 웹 양식일 수 있으며, 아래와 같은 다양한 특징들(그러나 이들에만 국한되는 것은 아님) 중 하나 이상을 갖도록 준비할 수 있다(아래 특징들은 다른 도면에서 도시되어 있다).

- 안테나 와이어(110)를 올려놓기 위해 채널(222)(도 2c 참조)을 2차원 패턴ㅇ으로 형성(도 3a 참조), 또는 안테나를 형성하기 위해 채널에 도전성 물질(244)을 채움(도 2f 참조). 채널은 서로 교차할 수 있음(도 2d 참조).

- 안테나 구조체(420)(도 4a 참조)를 수용하기 위한 광폭 트렌치(도 3b 참조)

- 안테나의 말단부를 수용부의 저부 내로 확장시킬 수 있음(도 9a 참조)

- 안테나 와이어의 양쪽 말단을 구불구불한 뇌문으로 형성(도 9c 참조)

- 수용부(406) 내에 칩모듈(408, 908)을 지지하고, 응력을 완화하고(도 9d, 9e 9f, 9h 참조) 부정행위(tampering)를 입증하기 위한(도 9j 참조) 다양한 기능

- 일련 번호, 홀로그램 등과 같은 "보안 기능"

- 전자기적 공격 여부를 알리기 위한 용단선(fusible link)(다음에 설명함)

인레이 기판 구성품(820)은 또한, 인레이 기판의 안테나가 있는 면으로부터, 와이어의 양 연결단(말단부)이, 그 사이에 칩모듈이 들어가도록 충분히 이격된 간격만큼 떨어지도록, 안테나 와이어를 장착하여 준비될 수 있다.

후속적으로, 와이어의 양 말단부를 접합 단자 위로 움직이거나, 칩모듈 또는 기판을 움직여 안테나 와이어의 말단부로 가져가서, 앞에서 설명한 것과 같이 칩모듈의 단자와 정렬시킨다. 참고로, 예를 들어, US 7,546,671, US 7,581,308와 US 2008/0073800을 설명한다(이들 특허를 본 명세서에 참고문헌으로서 포함시킴). 이들 특허에 개시된 내용은, 안테나가 형성되어 있는 인레이 기판으로서, 그 안테나의 말단부는 기판을 관통하도록 형성된 구멍에 걸쳐 있고, 기판 측에 설치된 칩모듈이 안테나와 반대쪽에 있다.

칩모듈 구성품(830)

도 8d는 보안 문서 제작 키트의 구성품(830)으로서 제공될 수 있는 칩모듈(예컨대, 108, 408)을 도시하고 있다. 칩모듈은 일반적으로 리드프레임 타입과 에폭시 글라스 타입으로 구성됨이 잘 알려져 있다. 칩모듈은 생체 인식 데이터와 같이 사용자에게 맞춤화 된(개인화) "보안 품목"일 수 있다. 다른 구성품(안테나 기판, 안테나 와이어, 인레이 기판, 접착제, 커버 자재 등)는 일반적으로 "보안" 구성품이 아니라, 개인화된 칩모듈이 인레이 기판에 설치되기 전까지는 일반 품목이다. 물론, 이러한 구성품 중 일부(예컨대, 인레이 기판, 커버 자재, 심지어는 와이어도)에 이들이 일반 품목이든(예컨대, 홀로그램 이미지) 개인화 품목이든(예컨대, 일련번호) 관계없이 보안 표시를 할 수는 있다. 칩모듈 구성품(830)에는, 위에서 설명한 것과 같이, 와이어, 박막, 도전성 페이스트 등으로 형성될 수 있는 안테나 구조체의 연결단을 수용하도록 특별히 형성된 연결 패드(단자 영역)와 같은 다른 기능이 통합될 수 있다. 칩모듈의 리드프레임(914)은 특별히 형성된 수용부의 기능에 상응하도록 특별히 형성될 수 있다(도 9g 참조).

접착제 구성품(840)

도 8e는 인레이 제작 키트와 함께 제공될 수 있는 접착제 구성품(840)을 도시하고 있다. 접착제 구성품(840)은 다수의 상호 연결된 접착편(844)으로 구성되는 접착 띠(842) 또는 필름을 포함할 수 있다. 각 접착편(842)들 사이에는 천공(843)들이 형성되어서 접착 띠(842)를 용이하게 분리(개별화)할 수 있도록 한다. 다른 방식으로서, 여러 개의 개별적인 접착편들이 제공될 수 있다. 접착편(842)은 인레이 기판의 트랜스폰더 구역의 수용부 내에 위치하여, 이 수용부 내에서 칩모듈을 부착시키도록 할 수 있다. 이를 위해, 이 접착편은 수용부보다 작은 크기의 직사각형으로 형성할 수 있다(일반적으로, 수용부는 직사각형임).

커버 자재 구성품(850)

도 8f는 커버 자재 구성품(850)을 도시하고 있다. 커버 자재는 일반적으로 쉬트 형태로서, 그 위에 도포된 평탄하고 균일한 접착층과 함께 (칩모듈과 안테나 와이어를 갖는) 인레이 기판에 바로 적층하여 보안 문서를 완성할 수 있도록 준비되어 있다(도 3f 참조).

커버 자재(104)의 재질에는 아크릴로 코팅할 수 있기 때문에, (인레이에 커버를 적층하기 전에) 칩모듈(108) 및 안테나(110)에 해당되는 영역 주위의 아크릴을 UV 레이저를 사용하여 부분적으로 절제하고, 코팅 전에 온도를 가함으로써(온도 증가) 자재의 표면 장력을 줄이는 것이 유리할 수 있다. 후자의 절차는 Teslin™ 등의 인레이 층(102)에 적층 한 후에 소재가 휘는 것을 방지하며, 접착 및 전단 강도를 증대시키는 절차가 될 수 있다. 이러한 방식으로 커버층 구성품(850)을 준비할 수 있다.

기타 구성품(860)

도 8g는 키트의 구성품들의 사용을 용이하게 하고 보안 문서의 모든 제조 측면을 실현하기 위하여 필요한 다양한 공구(tool), 비품(fixture), 소모품(perishable), 소프트웨어 등을 키트의 구성품(860)으로서 제공할 수 있음을 나타낸다. 예를 들면 다음과 같다.

- US 7,546,671에 개시된, 안테나 와이어의 말단부를 조작하기 위한 공구: 고정되어 있지 않은 루프를 칩모듈의 단자쪽으로 밀기 위한 오목한 선단부(962)를 갖는 긴 부재와 같은 간단한 기계 공구(960), 또는 와이어(966)를 단자 위쪽으로 끌어당기기 위한 후크 형태로 된 "당김" 공구(978),

- 기능부(예컨대, 홈, 트렌치, 채널, 슬롯, 천공 등)의 레이저 절제 공정을 제어하는 소프트웨어.

몇 가지 키트 구성들

위에서 언급한 바와 같이, 보안 문서용 인레이 제작 "키트"는 본 명세서에서 설명한 하나 이상의 구성품들을 다양하게 조합하여 구성할 수 있다. 예를 들자면 다음과 같다(그러나 이하는 예시적인 구성으로서, 이하 구성에 국한되는 것은 아니다).

- 안테나 구조체가 이미 형성되어 있는 안테나 기판 구성품(800)

- 인레이 기판 구성품(820)을 추가로 포함

- 접착제 구성품(840)을 추가로 포함

- 커버 자재 구성품(850)을 추가로 포함

- 인레이 기판 구성품(820)

- 절연선 구성품(810)을 추가로 포함

인레이 기판 구성품

도 9a, 9b는 키트 구성품(820)으로서 사용할 수 있는 인레이 기판(902)을 도시하고 있다. 칩모듈(908)을 수용하기 위한 계단식 함입형 수용부(906)가 기판(902)에 형성되는데, 이 수용부는 칩모듈(908)(108에 상응함)의 리드프레임(914)(114에 상응함)을 위한 넓은 상부(906a)와, 칩모듈(908)의 몰드물(112에 상응함)를 위한 좁은 하부(1006b)로 구성된다. 채널 내에 배치된, 와이어 또는 도전성 물질로 형성될 수 있는 도전 선로가, 상기 수용부(906) 내에서 그 저부(906b)를가로질러 전개되는 연결단(920a, 920b)을 갖는 안테나(920)를 구성하고 있다. 자기접합선를 사용하는 경우에는, 연결단(920a, 920b)으로부터 절연체를 제거하여, 칩모듈(908)의 리드프레임(914)의 단자 영역(908a, 908b)에 용이하게 연결되도록 할 수 있다. 도 9b에서 가장 잘 볼 수 있는바, 리드프레임(914)의 단자 영역(908a, 908b)를 관통하는 구멍(909a, 909b)이 형성된다. 이들 구멍(909a, 909b)은 칩모듈(908)의 금속제 리드프레임(914)의 각 단자 영역(908a, 908b) 위치에 진동 드릴링(percussion drill)으로 형성한 마이크로홀일 수 있다. 이는, 안테나(920)의 각 연결단(920a, 920b)(920)에 리드프레임 단자를 용접(예컨대, 레이저 "L"을 사용하여), 납땜, 또는 크림핑(crimping)이 가능하도록 하기 위한 것이다. 도 1c에서는(예시임) 안테나 와이어(110)의 말단부(110a, 110b)가 리드프레임(114)의 몰드물(112) 반대편에 연결되는 것을 주목해야 한다. 이와 반대로, 도 9c에서는, 안테나(와이어)(920)의 연결단(920a, 920b)이 리드프레임의 몰드물과 같은 쪽에 연결된다.

본 명세서에서 개시된 기판의 채널과 수용부는 UV(자외선), VIS(가시광) 또는 IR(적외선)에서 동작하는 나노세컨드(ns), 피코세컨드(ps) 또는 펨토세컨드(fs) 급 레이저를 이용하여 절제 형성할 수 있다. 기판은 다공성(Teslin™) 또는 비다공성(폴리카보네이트)의 폴리머로 만들거나, 또는, 레이저 절제 공정을 용이하게 하도록 도핑을 할 수 있다. 절제 공정은 불활성 분위기에서 시행할 수 있고, 레이저 처리를 하기 전에 폴리머를 가열하거나 냉각시킬 수 있다. 레이저 절제는 특히 다공성 폴리머에 유용한데, 그 다공성에 의해서 절개 과정이 용이해지기 때문이다.

인레이 기판 구성품

도 9c는 두 연결단(920a, 920b)을 갖는 안테나(920)를 구성하고 있는 도전 선로를 갖는 인레이 기판(902)을 도시하고 있다. 안테나(920)는 안테나 기판에 ㅁ미미리 형성되어 인레이 기판으로 전사되는 안테나 구조체일 수 있다. 인레이 기판(902)은 다양한 적층 쉬트로 구성될 수도 있고, PVC와 같은 합성 재료로 만들 수도 있고, 신용카드 형태일 수도 있고, 그 두께는 약 250μm(마이크론)일 수 있다. 안테나(920)는 다수의 턴수로 감긴 권선(110에 상응함)을 갖는 단파(HF) 안테나일 수 있다.

안테나(920)의 말단부(또는 연결단)(920a 및 920b)에는 구불구불한 뇌문(squiggle 또는 meander)을 형성함으로써, 칩모듈(예컨대, 듀얼 인테페이스(DI) 칩 모듈)의 단자 영역을 수용하고 이에 연결되는 표면적을 넓힐 수 있다. 이 뇌문을 "접촉 면적"으로 간주할 수 있으며, 일반적으로는 칩모듈(도시하지 않았음)이 기판(902)에 장착될 면에 있는 트랜스폰더 구역(906)(점선 참조)의 반대편에 위치하게 된다. 트랜스폰더 구역(906)은 있을 필요가 없으며, 일반적으로는 수용부가 아니다.

안테나(920)가 이미 매립되어 있는 기판(902)을 릴 또는 쉬트 형태로 키트 구성품으로서 제공할 수 있다. 아니면, 말단부(920a, 920b)에 상응하는 부분(814a, 814b)에서 절연체가 제거된 절연선을 포함하는 안테나 와이어 구성품(810)과 같은 안테나 와이어를 수용하기 위한 채널을 기판(902)에 형성할 수 있다.

추가 인레이 기판의 기능

와이어를 수용하기 위한 수용부 및/또는 채널을 형성하는 것 이외에도, 다른 기구적 기능 및 보안상 기능을, 예컨대 레이저 절제 방식을 사용하여 인레이 기판 구성품(820)에 포함시킬 수 있다.

도 9d는 인레이 기판(902)에 형성된 수용부(906)를 도시하고 있다. 인레이 기판(902)은 국가 ID 카드용으로 사용할 수 있으며, Teslin™ 또는 폴리카보네이트(PC)로 구성할 수 있다. 수용부는, 예를 들어, 5mm×8mm로 만들 수 있다. 수용부(906)에 배치되는 칩모듈은 에폭시 글라스 모듈로 만들 수 있다(설명의 명확성을 위해 도시는 하지 않았음). 좁은 슬롯 또는 천공 형태의 트렌치(923)를 수용부(906) 근처에(인접되게 또는 옆에) 대략 수 밀리미터 이내의 거리에 형성할 수 있다. 이 트렌치는 짧은 선분(가령, 폭 0.5mm 길이 2mm)으로 형성할 수 있고, 수용부(906)의 주변부로부터 방사상으로 배치할 수 있으며, 수용부의 주위 경계선 근처까지 전개되거나 완전히 수용부까지 전개되도록 형성될 수 있다. 트렌치(923)는 인레이 기판(902)을 통해(기판의 앞면에서부터 뒷면을 향해) 적어도 부분적으로 연장되도록 형성되며, 커버층(도시하지 않았음)을 인레이 기판(902)에 적층하는 동안에 인레이 기판(902)의 응력을 완화시키는 역할을 한다.

예를 들어, 80μm 두께의 인레이 기판의 경우에, 이 "응력 완화" 트렌치를 기판을 통해서 약 40μm 깊이로만 형성할 수 있다. 트렌치(923)는 열에 의한 적층시에 인레이 기판(902)이 비틀리지 않고 유연하게 휠 수 있도록 한다. 그렇지 않으면, 인레이 기판(902)의 앞면이 울퉁불퉁해지거나 움푹 패이게 될 수 있다.

칩모듈을 정위치에 지지하기 위한 노치(notch)

도 9e, 9f는 인레이 기판 구성품(820)이 될 수 있는 인레이 기판(902)에 형성된 수용부(906)를 도시하고 있다. 노치(notch)(907)가 레이저 절제 또는 스탬핑 등에 의해 수용부(906)의 측변에 형성될 수 있다. 노치(907)는 수용부(906)의 하나 이상의 측변 속으로 반원 또는 삼각형(예시임)으로 확장되도록 형성할 수 있다. 예컨대 쐐기형 핀과 같은 핀(909)을 노치에 삽입하여 수용부의 횡단 치수(cross-dimension)를 줄임으로써, 추후의 추가 공정 진행시에(접착제와 커버층을 적용시에) 칩모듈(도시하지 않았음)이 정위치에 고정되어 있도록 한다. 이 핀(909)의 횡단 치수(직경)가 노치(907)의 횡단 치수보다 약간 더 크게 만듦으로써, 핀(909)을 노치(907)에 삽입시에, 노치(907)과 수용부(906) 사이의 인레이 기판 자재가 칩모듈 쪽으로 편향되어 칩모듈을 정위치에 지지할 수(잡고 있을 수) 있게 된다. 노치(907)와 핀(909)을 이용함으로써, 칩모듈을 정위치에 접착시킬 필요가 없어지며 와이어 매립 및 연결 공정 동안에 인레이 기판(902)의 취급이 용이해질 수 있다. 도 9e는 또한, 고유의 일련 번호(0123456789)가 인레이 기판(902)에 에칭 또는 다른 방식으로 표시된 보안 기능을 도시하고 있다.

칩모듈의 회전을 방지하기 위한 범프(bump)

도 9g는 칩모듈(908) 수용부(906)를 가지며 리드프레임(914)과 몰드물(912)를 포함하는 키트 구성품(820)으로 제공할 수 있는 인레이 기판(902)을 도시하고 있다. 수용부의 측벽에 노치를 형성하는 대신에, 범프(906a, 906b, 906c, 906d)가 수용부의 측벽으로부터 수용부(906) 개구부 쪽으로 돌출되어, 칩모듈(908)이 수용부(906) 내에 있을 때 움직이지 못하도록(예컨대, 회전하지 못하도록) 안정화시킨다. 도 9g의 아래 그림은 리드프레임(914) 상에 몰드물(912)(이 안에 RFID 칩이 있음)가 있는 리드프레임 타입 칩모듈(도 1c와 비교바람)인 칩모듈(908)을 도시하고 있다. 점선은 칩모듈(908)이 수용부(906) 내에 설치된다는 것을 나타낸다. 리드프레임(914)에 형성된 노치(914a, 914b, 914c, 914d)가 수용부(906)의 측벽에서 돌출되는 범프(906a, 906b, 906c, 906d)에 대응된다.

본 명세서에 개시된 몇 가지 실시예들에서 명백한 바, 다양한 '기구적' 기능을 수용부 및/또는 칩모듈에 제공할 수 있다. 예로서, 레이저로 절제한 수용부(성형에 의한 관통형(윈도우형) 수용부도 또한 충족됨)에 삽입형 노치를 펀치 가공하여 폴리카보네이트(PC) 카드 본체에 적층한 후 칩모듈의 침식을 방지하기 위한 스터드 또는 범프와 정합되도록 구성된 칩모듈을 들 수 있다.

칩모듈을 정위치에 지지하기 위한 슬롯

도 9h, 9i는 인레이 제작 키트의 인레이 구성품(820)이 될 수 있는 인레이 기판(902)에 형성된 수용부(906)를 도시하고 있다. 인레이 기판(902)은 국가 ID 카드용으로 사용할 수 있으며, Teslin™ 또는 폴리카보네이트(PC)로 구성할 수 있다. 수용부(906)는, 예를 들어, 5mm×8mm로 만들 수 있다. 칩모듈(908)은 에폭시 글라스 모듈로 만들 수 있다. 슬롯(911)은 다른 레이저 절제 기능(예컨대, 전술한 노치, 트렌치, 홈, 채널, 천공, 작은 수용부)과 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 슬롯(911)은 수용부 바깥쪽에 배치되지만, 수용부 근방에(인접하여) 배치될 수 있다. 슬롯(911)은 5~8mm×1mm의 직사각형으로 형성될 수 있고, 수용부(906)의 측변에 거의 평행하게 배치될 수 있으며, 인레이 기판을 통해서(기판의 앞면에서부터 뒷면 쪽으로) 적어도 일부분 통과하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 60μm 깊이의 함입형 수용부를 갖는 80μm 두께의 인레이 기판에, 슬롯(911)을 이 수용부의 깊이 만큼 형성할 수 있다. 앞에서 설명한(도 9e, 9f) 노치/핀(907/909)과 유사한 방식으로, 특히, 트랜스폰더 구역을 갖는 인레이 기판을 한 생산공정에서 다음 공정으로 이동시에, 이 슬롯(911)에 의해서 칩모듈(908)을 정위치에 지지할 수 있다. 슬롯(911)에 의해서 칩모듈(908)을 정위치에 접착할 필요가 없어질 수 있다. 인레이 기판에 칩모듈(908)을 접착제로 접착하는 것은, 적층 후의 인레이 기판(902)의 표면 마감에 의해서, 보안상의 위험이 있는 전자여권이나 국가신분증에 있는 찹모듈의 위치가 부각되어 보이는 단점을 갖는다. 선택사항(옵션)으로서, 쐐기 모양의 핀을 슬롯(911)에 삽입하여 수용부(906)의 횡단 치수를 줄임으로써, 추후 작업시(접착제 도포 및 커버층 적용시)에 칩모듈(908)을 정위치에 지지할 수 있게 된다. 핀의 횡단 치수(직경)가 슬롯(908)의 횡단 치수보다 약간 더 크다면, 핀을 슬롯(911)에 삽입시에, 슬롯(911)과 수용부(906) 사이의 인레이 기판이 칩모듈(908) 쪽으로 편향되어 정위치에 지지하게(잡게) 된다.

인레이 기판 구성품을 위한 몇 가지 추가 기능

도 9i, 9j는 키트 구성품(820)이 될 수 있는 인레이 기판(902)을 도시하고 있다. 칩모듈(908)이 수용부(906) 내에 배치됨을 도시하고, 칩모듈(908)의 단자 영역에 연결되는 연결단을 갖는 안테나(920)(인레이 기판으로 전사된 안테나 구조체일 수도 있음)를 도시하고 있다. 수용부(906) 주변(예컨대, 수용부(906)에서 수 mm 떨어진 거리)의 기판(902)을 적어도 일부 통과하도록 천공(913)이 형성되어 수용부(906) 주위에 "보호 영역"을 만든다. 천공(913)은 이 보호 영역을 적어도 일부 둘러싸도록 임의의 적절한 모양으로 배치할 수 있다. 다른 방식으로서, 천공(913)은 보호 영역을 통과해 지나가는 하나의 선 또는 여러 개의 선일 수 있다. 천공이 직선이 아닐 수도 있고(예를 들어 "S"자형), 서로 중첩 및/또는 교차할 수도 있다. 커버 자재로부터 인레이 기판을 벗겨내려는 시도가 이루어질 경우에, 이 천공(913)에 의해 인레이 기판(902)이 찢어지면서 인레이를 박리시켜서 칩모듈(908)에 가해지는 부정행위(tamper)를 효과적으로 저지할 수 있게 된다.

홀로그램(도시하지 않았음)을 인레이 기판의 하면(예컨대, 칩모듈의 반대면)에 형성할 수 있다.

폴리카보네이트(PC) 인레이 기판은 칩모듈의 영역(수용부 주위)에서 미세균열을 확대시키는 경향을 갖고 있다. 이러한 경향을 줄이기 위해 수용부 영역 내 및 주변의 인레이 기판의 소재를 임계 침투력(fluence)(인큐베이션 효과(incubation effect)로써, 절제되는 지점 바로 아래)에서 열처리(annealing)하는 식으로 레이저 처리할 수 있다.

전자여권의 전자적 기능은 강한 전자기장(예컨대, 마이크로파 전자기파에서 방출될 수 있음)에 의해서 파괴될 수 있다. 누군가가 의도적으로 이런 행위를 해도 이를 알 수 있는 방법이 전혀 없기 때문에, 칩을 자세히 조사해야 할 필요가 있을 것이다. 이러한 부정행위(tamper)를 알리기 위하여, 마이크로파 전자기 에너지가 가해지면 끊어질 수 있는 눈에 보이는 용단선(fusible link)을 인레이 기판에 설치할 수 있다. 이 용단선은 눈에 보이는 와이어 브리지를 인레이 기판에 설치한다.

이상에서 본 발명을 몇 가지 실시예에 국한해서 설명하였지만, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라, 실시예의 몇 가지 예시라고 해석해야 한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 개시된 내용에 근거하여 본 발명의 범위 내에서 다른 가능한 변형, 변경, 및 실시를 생각해낼 수 있을 것이다.

108, 408, 508, 658 칩모듈
102, 202, 252, 302, 402, 502, 602, 652, 702, 820, 902 인레이 기판
404 트랜스폰더 구역
444, 514 안테나 구역
574 접착층
532 광폭 트렌치
222, 272, 322 채널
244 도전성 물질
444, 542, 642, 662, 744 안테나 기판
420, 520, 620, 720 안테나 구조체
420a/b, 520a/b, 670a/b 연결단
408a/b, 508a, 658a/b 단자 영역
730 절연물
800 안테나 구성품
814a, 814b 절연물이 제거된 부분
810 와이어 구성품
206, 406, 1006 수용부
909 핀
907 노치
906a,b,c,d 범프
911 슬롯
913 천공
820 인레이 기판 구성품
830 칩모듈 구성품
840 접착제 구성품
850 커버 자재 구성품
817 보호층

Claims (15)

1. 칩모듈(108, 408, 508, 658)을 포함하는 다수의 트랜스폰더 구역(404)을 갖는 인레이 기판(102, 202, 252, 302, 402, 502, 602, 652, 702, 820, 902)을 포함하는 RFID 인레이를 제조하는 방법으로서,
   안테나 기판(442, 542, 744, 800) 상의 다수의 안테나 구역(444, 514)에 다수의 안테나 구조체(420)를 형성하는 과정,
   상기 안테나 구조체를 상기 트랜스폰더 구역 중 선택된 하나로 전사하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, RFID 인레이 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전사 공정을 수행한 후에, 상기 안테나 기판을 제거하는 과정(도 5d, 6c, 7d)이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 안테나 기판 상의 접착층(574)에 상기 안테나 구조체를 형성하는 과정이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 적층에 의해서 상기 안테나 구조체를 전사하는 과정(도 6b)이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 트랜스폰더 구역에, 이 트랜스폰더 구역으로 전사될 상기 안테나 구조체(도 5c, 5g)의 적어도 일부를 수용하기 위한 광폭 트렌치(532)를 마련하는 과정이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 안테나 구조체는 절연선을 포함하며,
   상기 전사 공정을 수행하기 전에, 상기 안테나 구조체의 적어도 일부의 연결단에서 절연물(730)을 제거하는 과정이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 안테나 구조체는
   상기 안테나 기판에 채널(222, 272, 322)를 형성하는 과정, 및
   상기 채널에 도전성 물질(244)을 채우는 과정에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, RFID 인레이 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 안테나 구조체의 연결단(420a/b, 520a/b, 670a/b)을 상기 칩모듈의 대응하는 단자 영역(408a/b, 508a, 658a/b)에 연결하는 과정이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 안테나 구조체를 상기 트랜스폰더 구역으로 하나씩 또는 한 번에 여러 개씩 전사하는 과정이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제조 방법.
10. RFID 인레이 제작용 키트에 있어서,
    안테나 기판(444, 542, 642, 662, 744) 및 이 안테나 기판 상에 형성된 다수의 안테나 구조체(420, 520, 620, 720)를 포함하는 안테나 구성품(800);
    RFID 인레이용 안테나의 원하는 길이에 상응하는 거리만큼 떨어져 있는, 절연물이 제거된 부분(814a, 814b)을 갖는 절연선을 포함하는 와이어 구성품(810);
    칩모듈(408, 508, 658, 1008)을 수용하는 수용부(206, 406, 1006)가 마련되어 있는 인레이 기판(404) 및,
    - 안테나 와이어를 수용하기 위한 채널(222, 272, 322),
    - 안테나 구조체의 적어도 일부를 수용하기 위한 광폭 트렌치(322),
    - 칩모듈의 단자 영역을 수용하기 위하여, 그 말단부(920a, 920b)에 뇌문이 있는 안테나 와이어(920),
    - 수용부 근방으로 또는 수용부 내로 연장 형성된 트렌치(923),
    - 수용부의 측변에 형성되어 핀(909)이 삽입되는 노치(907),
    - 칩모듈이 수용부에 설치되어 있을 때 칩모듈이 움직이지 않도록 안정시키기 위하여, 수용부의 측변으로부터 연장 형성되는 범프(906a,b,c,d),
    - 수용부에 칩모듈을 지지하기 위하여 수용부에 인접하여 배치되는 슬롯(911),
    - 수용부 주위에 배치되는 천공(913)
    중 적어도 하나를 포함하는 인레이 기판 구성품(820)을 포함하는, RFID 인레이 제작 키트.
11. 제10항에 있어서, 칩모듈 구성품(830), 접착제 구성품(840), 및 커버 자재 구성품(850) 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, RFID 인레이 제작 키트.
12. 제10항에 있어서, 상기 안테나 구성품은 웹 형태(542, 704)로 공급되는, RFID 인레이 제작 키트.
13. 제10항에 있어서, 상기 안테나 기판은 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 종이, 테플론, 및 폴리우레탄으로 구성된 그룹 중 선택된 하나 이상의 재료를 포함하는, RFID 인레이 제작 키트.
14. 제10항에 있어서, 상기 인레이 기판 구성품은 폴리카보네이트(PC)와 Teslin™으로 구성된 그룹 중 선택된 합성 재료를 포함하는, RFID 인레이 제작 키트.
15. 제10항에 있어서, 상기 와이어 구성품에, 적어도 절연물이 제거된 부분에 적용되는 보호층(817)이 추가로 포함되는, RFID 인레이 제작 키트.

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