KR20220137119A - 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스 (rfid) - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (개인화된) 칩이 없는 무선 주파수 식별 디바이스 (RFID) 에 관한 것으로서, 특히 칩리스 (chipless) RFID 태그로서도 지칭되는, (개인화된) 칩이 없는 RFID 태그에 관한 것이다.
Description
본 발명은 칩이 없는 무선 주파수 식별 (개인화된) 디바이스 (RFID) 에 관한 것으로서, 특히 "칩리스 (chipless) RFID 태그" 로서도 지칭되는, 칩이 없는 RFID (개인화된) 태그에 관한 것이다.
"디바이스" 란 청구된 칩리스 RFID 태그를 포함하는 포장, 문서, 특히 보안 문서 또는 가능하게는 임의의 물체를 의미한다.
무선 주파수 식별 기술을 사용하는 데이터 전송 시스템은 적응된 디바이스 (태그) 를 지니고 있는 모든 유형의 물체 및 생물 (예를 들어, 동물 또는 인간) 을 식별하는 데 널리 사용된다. 최근 수십 년 동안 RFID 기술은 정보 저장 및 전송에 점점 더 많이 사용되고 있다.
이 RFID 기술은 물체 상에 배치되는 ("트랜스미터" 와 "리스폰더" 의 축약어인) 트랜스폰더 (transponder) 라고도 하는 무선 태그와 무선 태그를 판독하고 식별하는, 질문기 (interrogator) 라고도 하는 판독기를 사용한다. RFID 기술은 일반적으로 "능동" 또는 "수동" 무선 태그로 분류된다. 능동 무선 태그들은 그들이 판독기에 신호를 보내는 데 사용하는 로컬 에너지 소스 (예를 들어, 배터리) 를 갖는다; 따라서 그들은 일반적으로 비교적 긴 전송 신호 범위를 특징으로 한다. 그러나, 수동 무선 태그들은 그들의 신호 전송 에너지가 판독기 자체, 특히 판독기에 의해 전송된 신호의 수신에서 나오기 때문에 내부 전원 공급 장치를 갖지 않는다; 따라서, 수동 무선 태그들은 일반적으로 8 미터 미만인 훨씬 더 약한 신호 범위를 갖는다.
실용적인 관점에서, RFID 기술은 광 신호보다 훨씬 더 높은 물질 침투 특성을 갖는 무선 주파수 ("RF") 를 사용한다. 따라서 바코드와 비교할 때 RFID 기술은 훨씬 더 가혹한 환경에서의 사용을 가능하게 할 것이다; 예를 들어, RFID 태그는 종이, 판지, 나무, 페인트, 물, 흙, 먼지, 동물 또는 인체, 콘크리트와 같은 모든 종류의 재료를 통해 또는 태그를 갖는 아이템 자체 또는 그것의 포장을 통해 판독될 수 있다. 이 특성은 RFID 태그들에 대한 광범위한 애플리케이션들을 열었고, 그것들 중에서 지불 수단, 예를 들어 은행권, 수표 또는 레스토랑 바우처와 같은 모든 보안 문서 또는 신분증, 비자, 여권 또는 운전 면허증 또는 복권, 교통 티켓 또는 문화 또는 스포츠 행사 입장권과 같은 신원 문서는 말할 것도 없고, 예를 들어 재산 및 사람 식별, 특히 포장, 자동차 (주차장, 통행료), 재고 관리, 전자 액세스 카드를 들 수 있다.
두 가지 주요 유형의 RFID 태그들, 즉 IC 태그라고 하는 전자 집적 회로를 포함하는 태그와 일반적으로 칩리스 RFID 태그라고 하는 전자 집적 회로를 포함하지 않는 태그가 존재한다.
(능동 또는 수동) RFID IC 태그는 일반적으로 안테나, 전자 회로 및 식별 코드를 저장하는 메모리를 포함한다.
전자 회로는 특히 판독 디바이스에 의해 전송된 신호를 수신하고 메모리에 저장된 식별 코드를 포함하는 변조된 신호의 형태로, 결정된 주파수 대역에서, 응답을 전송하는 데 사용된다. 수동 RFID IC 태그의 경우, 판독 디바이스에 의해 전송된 전파에 의해 운반되는 에너지의 일부가 칩에 전력을 제공하는 데 사용된다.
IC RFID 태그 내에 전자 회로가 있기 때문에 이러한 태그는 무시할 수 없는 비용가격 (cost price) 을 갖는다. 우리가 칩리스 태그 개발을 제안한 것은 이 비용가격을 줄이는 것을 목표로 한다. 이러한 유형의 RFID 태그는 집적 회로도, 예를 들어 트랜지스터 및/또는 코일 및/또는 커패시턴스 및/또는 안테나와 같은 개별 전자 부품도 필요로 하지 않는다; 특히 공진기 유형의 특정 거동을 생성하는 것은 바로 전도성 기하학적 특성이다. 이러한 설정된 주파수 공진 특성은 칩리스 RFID 태그가 기존 RFID 태그보다 저렴한 비용으로 물체에서 직접 판독되는 것을 가능하게 한다.
칩리스 무선 주파수 식별 디바이스의 인코딩 용량의 증가 뿐아니라 이러한 디바이스의 제조, 특히 판별 장치의 산업적 제조는 선행 기술에 있어 상당한 도전과제이다.
"Microsystems Technologies"(volume24, pages 4373 - 4382 (2018)) 에서, Zhong-Hua Ma, JianHong Yang, Chili-Cheng Chen 및 Cheng-Fu Yang 은 다수의 CSRR 공진기가 탑재된, 2개의 직교 편파 송수신 마이크로스트립 광대역 모노폴 안테나로 구성되는, UWB 주파수 대역에서 동작하는 하이(high)-Q CSRR 구조를 기반으로 하는 재전송 칩리스 태그를 제안한다. 이 기사의 실험 부분인 6장과 7장에서, 가장 먼저 사용되는 것은 Rogers 4350 유형 유전체 기판이고 (상대 유전 상수 3.66, 손실 탄젠트 0.004, 두께 0.508mm - 여러 두께들 (각각 0.3, 0.508 및 0.8mm) 이 또한 테스트되고, 이 유전체 기판은 그후 플라스틱 기판 (상대 유전 상수 3.1, 손실 탄젠트 0.008 및 두께 1mm) 으로 뿐아니라 폼 (foam) (상대 유전 상수 1.06, 손실 탄젠트 0.0015, 두께 1mm) 으로 각각 대체되며, 이러한 변경들로부터 도출되는 유일한 결론은 임의의 다른 표시 없이 "출력 스펙트럼이 인코딩 상태를 올바르게 표시한다"는 것이다.
간행물 "2013 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), Conference: 7-13 July 2013, IEEE Xplore: 27 January 2014, INSPEC Accession Number: 14058155, DOI: 10.1109/APS.2013.6711573, pages1828-1829" 에서, Peixeiro Custodio 는 "녹색 라디오" 기술에 대한 EU 연구 프로젝트의 일환으로 개발된 고효율 마이크로스트립 패치 안테나 엘리먼트들 제시한다. 도 1 은 3층의 Rogers Duroid 5880 및 하나의 10mm 두께 폼 층을 포함하는 기판들을 갖는 광대역 애퍼처 (broadband aperture) 와 결합된 적층 패치 구성을 나타낸다. 이러한 안테나는 본 발명의 칩리스 태그와 동일한 기능/유용성을 갖지 않으며 - 따라서 설계 문제들이 상이하다.
[IEEE Access (Volume: 7) / Page(s): 138707 - 138720/ Publication Date: 14 August 2019/ Electronic ISSN: 2169-3536 / INSPEC Accession Number: 19088375 / DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2935258] 에서, Svanda Milan 등은 "고 인코딩 용량 다이폴 어레이-플레이트 칩리스 RFID 태그들" 을 기술한다. 20-비트 칩리스 RFID 태그 토폴로지와 관련된 섹션 III 의 마지막 단락에서, 기판이 Rogers RO4350 (상대 유전 상수 3.66, 손실 탄젠트 0.003 및 두께 0.1mm) 및 폼 층 (상대 유전 상수 1.3, 손실 탄젠트 0.02 및 두께 1mm) 으로 구성되어 있다고 진술되어 있다.
간행물 [2019 IEEE International Conference on RFID Technology and Applications (RFID-TA) - Date of Conference: 25-27 Sept. 2019 - INSPEC Accession Number: 19135523 - pages 174-177] 에서, Laura Corchia 등은 "웨어러블 애플리케이션을 위한 칩리스 습도 센서", 즉 의류용 습도 센서를 기술한다.
IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Pages: 4547 - 4558 of Volume: 67, Issue: 11, Nov. 2019 - "Scalar Method For Reading of Chipless RFID Tags Based on Limited Ground Plane Backed Dipole Resonator Array") 에서 공개된 기사에서, Jan Kracek 은 칩리스 RFID 태그를 판독하는 스칼라 방법을 기술한다. 이 간행물은 도 9(a)에서 비유전율이 3.66이고 손실 탄젠트가 0.003인 0.1mm 두께의 RO4350 기판 (Rogers 유형 유전체) 뿐아니라 1.3 의 비유전율 및 0.02 의 손실 탄젠트를 갖는, 접지 평면과 기판 사이에 삽입된 1mm 두께의 폼 층으로 구성된 중간 층들을 갖는 접지 평면을 갖는 다이폴 공진기 어레이를 포함하는 칩리스 RFID 태그를 기술한다.
칩리스 RFID 기술은 밝은 미래를 가지고 있지만 그럼에도 불구하고 칩리스 RFID 태그 판독 성능에 대한 개선이 여전히 모색되고 있는 것이 사실이다. 판독 성능이란 측정 노이즈 또는 태그에 가까운 다른 물체에 의해 후방 산란된 신호와 같은 다른 신호와 비교하여 예를 들어 태그의 신호 레벨 (태그 정보를 전달하는 원하는 신호) 을 증가시킴으로써 판독 및 식별될 태그의 용량을 의미한다. 태그 자체 및 특히 태그를 구성하는 재료에 대한 특정 작업은 이러한 태그의 제조 및 비용뿐만 아니라 판독 성능 문제를 해결하는 데 필수적이다. 태그를 만드는 데 사용되는 재료는 태그에 의해 후방 산란된 원하는 신호에 직접적인 영향을 미친다.
본 발명
따라서, 본 발명은 칩이 없는 새로운 무선 주파수 식별 (개인화된) 디바이스들 (RFID) 중 하나, 특히 "칩리스 RFID 태그" 로서도 지칭되는, 칩이 없는 RFID (개인화된) 태그를 제안함으로써 이러한 문제에 대한 유망한 해결책을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스들, 바람직하게는 칩리스 RFID 태그들에 관한 것으로, 그것들은 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들로 덮인 특정 유전체 기판; 바람직하게는 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들로 덮인, 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 또는 직물 (예를 들어, 면, 대마, 아마 또는 나일론, 폴리아미드 또는 비스코스와 같은 합성 재료에 얽힌 실이나 섬유로 구성된 재료) 로 만들어진 유전체 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음의 설명에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 고체 폼이란 바람직하게는 견고하거나 유연할 수 있고, 상당한 비율의 공기 또는 기체 버블을 포함하고 따라서 특정 부피를 차지하지만 매우 적은 고체 상태 재료를 포함하는 유전체 재료를 의미하며, 고체 상태는 바람직하게는 분자들 또는 이온들 사이에 자유가 없는 것을 특징으로 하는 물질의 상태이고, 따라서 폼은 일반적으로 1 에 가까운 매우 낮은 비유전율을 특징으로 하며, 1 은 공기의 유전율 값이다.
실제로, 본 출원인은 본 발명에 따른 이러한 유전체 및 전도성 패턴 어셈블리가 우수한 방사 효율을 제공하면서 최적의 공진 특성뿐만 아니라 우수한 판독 성능을 제공하는 디바이스들이 획득되는 것을 가능하게 한다는 것을 우연히 관찰했다; 따라서, 본 발명에 따른 디바이스의 공진 특성을 정의하는 것은 적어도 2개의 층들, 즉 유전체 및 전도성 패턴의 합이다. 본 출원에서 입증된 바와 같이, 제조를 용이하게 하는 동시에 대응하는 디바이스들을 쉽게 식별하는 것이 가능하기 때문에 (그들의 RF 서명은 인식 가능한 상태로 남아 있음), 이러한 발견은 칩리스 RFID 태그들의 영역에서 광대한 분야의 새로운 애플리케이션들을 열어준다. 태그 표면 전도성 특성을 보존하는 것이 제조 요건이므로 태그가 사용 가능한 무선 주파수 신호를 유지할 수 있다는 것이 선행 기술에 알려져 있었기 때문에 이것은 훨씬 더 예상치 못한 것이며 반직관적이다; 강한 유전율을 갖는 기판의 존재가 태그의 공진 능력이 개선되는 것 (태그 공진기들의 품질 팩터에 있어서의 증가) 을 가능하게 할 수 있다는 것이 선행 기술에서 알려져 있었기 때문에 이것은 훨씬 더 예상치 못한 것이고 반직관적이다. 실제로, 기판의 유전율이 높을수록 전도성 층 근처에 존재하는 유전체의 수준에 필드가 더 많이 저장되고 공진이 더 좋아진다(품질 팩터의 증가). 그러나, 높은 품질 팩터는 RFID 태그 이외의 물체를 포함하는 실제 환경에서의 태그를 판독하는 판독기의 능력의 근본적인 기준인 것으로 알려져 있다. 품질 팩터가 높을수록 태그에 의해 전송된 신호를 환경 신호에서 시간적으로 분리할 가능성이 높아지고, 이것은 태그의 올바른 측정을 가능하게 하고, 따라서 이것이 실제로 추구되는 구성이다.
본 발명에서, 청구된 디바이스들/태그들에 대한 수식어 "개인화된" 의 사용은 디바이스/태그를 식별/판별하는 것이 가능함을 아주 간단하게 확인시켜준다.
유전체 기판
따라서, 본 발명에 따른 칩리스 RFID 디바이스/태그는 특정 유전체 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 특정 유전체 기판은 다음의 조건들 중 적어도 하나를 충족시키는 유전체 기판들 중에서 선택되는 것이 유리하다.
예를 들어, 이 비유전율은 1.10보다 작다. 본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 이 비유전율은 1에 가까울 것이다. 이 비유전율은 바람직하게는 1.001보다 클 것이다. 예를 들어, 이 비유전율은 1.01보다 클 것이고, 및/또는
이 특정 유전체 기판은 유리하게는 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 또는 직물 (예를 들어, 면, 대마, 아마 또는 나일론, 폴리아미드 또는 비스코스와 같은 합성 재료에 얽힌 실이나 섬유로 구성된 재료) 로 만들어진 유전체 기판들 중에서 선택될 것이다.
이 유전체 기판은 유리하게는 견고하거나 또는 가요성일 것이며; 그것은 바람직하게는 필름 형태로 제공된다.
유전체 기판의 두께는 유리하게는 0.1mm보다 클 것이다. 이 두께는 바람직하게는 0.5mm보다 클 것이다. 예를 들어 이 두께는 0.75mm보다 클 것이다. 유전체 기판의 두께는 유리하게는 3mm 미만일 것이다. 이 두께는 바람직하게는 1.5mm 미만일 것이다. 예를 들어 이 두께는 1.25mm 미만일 것이다.
본 발명에 따른 판독, 공진 및 판별 성능 목표를 충족시키는 임의의 유전체 기판은 본 발명의 틀 내에서 유리하게 사용될 수 있다. 설명을 위해 , 직물 (예를 들어, 면, 대마, 아마 또는 나일론, 폴리아미드 또는 비스코스와 같은 합성 재료에 얽힌 실 또는 섬유로 구성된 재료), 골판지, 셀룰러 판지, 폼 보드, 고체 폼, 예를 들어 폴리머 또는 바이오폴리머를 들 수 있다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 유전체 기판은 250 kg.m-3 미만, 예를 들어 100 kg.m-3 미만인 벌크 밀도를 특징으로 한다. 벌크 밀도는 예를 들어 칭량과 같은 적절한 방법으로 측정할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 벌크 밀도는 정상 대기압(1,013 hPa)에서 20 ℃ 의 온도에서 본체에 대해 제공된다. 따라서 유전체 기판으로 선택된 재료의 유형에 적용할 수 있는 임의의 ASTM 또는 ISO 방법은 이 벌크 밀도를 측정하는 데 유리하게 사용될 수 있다; 따라서, 선택된 (그리고 선택된 재료 유형에 적용 가능한) ASTM 또는 ISO 방법에 관계없이, 벌크 밀도의 측정은 바람직하게는 250 kg.m-3 미만, 예를 들어 100 kg.m-3 미만이다.
본 발명에 따른 특정의 실시형태에서, 유전체 기판은 그의 유전 특성, 즉 3 미만, 바람직하게는 2 미만의 비유전율을 특징으로 한다. 이 비유전율은 1.25보다 작을 것이다. 예를 들어, 이 비유전율은 1.10보다 작다. 본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 이 비유전율은 1에 가까울 것이다. 이 비유전율은 바람직하게는 1.001보다 클 것이다. 예를 들어, 이 비유전율은 1.01보다 클 것이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 유전체 기판은 그의 유전 특성, 즉 10-2 미만, 바람직하게는 10-3 미만, 예를 들어 2.10-4 미만인 손실 탄젠트 값을 특징으로 한다.
다시 말해서, 유전율은 전기장이 물질에 인가될 때 물질의 반응을 설명하는 물리적 특성이고; 손실 탄젠트는 또한 유전 손실률이라고도 한다.
비유전율 및 손실 탄젠트 ("tanδ") 는 임의의 적절한 방법으로 측정할 수 있다. 설명을 위해 일반적으로 사용되는 유전체 분석 기술인 유전체 분광기 또는 공진기 공동의 사용을 인용할 수 있다. 이러한 기술은 주어진 주파수 또는 심지어 주어진 온도에서도 샘플의 복소 임피던스를 측정하는 것을 기반으로 한다. 본 발명은 주위 온도(일반적으로 -20℃와 +80℃ 사이) 주변의 온도에 대한 애플리케이션들에 관한 것으로, 이 온도 범위에서, 우리 주변에 일반적으로 존재하는 유전 물질의 유전율 및 유전 손실은 특히 3GHz 와 10GHz 사이의 ULB 대역폭인 관심 대역폭에서 비교적 일정한 것으로 간주될 수 있다.
이 방법은 예를 들어 주어진 주파수에서 재료의 유전율 값과 tanδ 손실률에 대한 액세스를 제공한다. 이 설명과 뒤따르는 청구범위에 표시된 값은 20℃의 온도에서 3GHz 내지 10GHz의 주파수 대역 내의 임의의 주파수에서 측정된 값에 해당한다.
특히, 후속하는 예들에 표시된 값들은 유전체 기판의 유전율에 대한 우수한 추정을 제공하는 Damaskos 08 모델("Thin Sheet Tester - Cavity")을 사용하여 측정되었다; 이 Damaskos 박막 테스터는 또한 우리의 기판에 특히 적합한 비파괴 방식으로 800-4000MHz 대역에서 유전체의 손실 탄젠트를 측정한다. 측정은 매우 우수한 반복성을 제공하는 Damaskos 의 "Cavity" 소프트웨어에 의해 수행되는 데이터 처리와 함께 Damaskos 장비로 제어되는 일반적인 벡터 및 스칼라 분석기에서 수행된다.
고체 폼
고체 폼(예를 들어, 폴리머 폼)은 단열, 방음, 포장, 자동차 산업 등과 같은 다양한 응용 분야에서 사용되는 고체 폼이다. 이러한 폼은 폼의 특성(밀도, 가벼움)이 고체의 특성과 결합되는 것을 가능하게 하는 트랩핑된 (trapped) 기체 버블들 (보통 공기) 을 포함하는 연속 고체 네트워크로 동화될 수 있다.
고체 폼은 유리하게는 그의 특성, 밀도, 폐쇄 또는 개방 셀 구조, 그 버블의 크기 및 공간에서 상기 버블의 배열을 특징으로 할 수 있다.
고체 폼은 90% 이상의 가스를 포함할 때 밀도가 낮다고 하며, 이는 100 kg.m-3 미만의 벌크 밀도에 해당한다. 평균 밀도의 폼은 100 내지 600 kg.m-3 의 벌크 밀도를 갖는다. 마지막으로 고밀도 고체 폼은 600 kg.m-3 이상의 벌크 밀도에 해당하는 60% 미만의 가스를 포함한다. 벌크 밀도는 예를 들어 칭량과 같은 적절한 방법으로 측정할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 벌크 밀도는 정상 대기압(1,013 hPa)에서 20 ℃ 의 온도에서 본체에 대해 제공된다.
본 발명에 사용된 고체 폼는 바람직하게는 250 kg·m-3 미만의 벌크 밀도를 가질 것이다. 예를 들어, 그것은 100 kg.m-3 미만의 벌크 밀도를 가질 것이다.
본 발명에 사용된 고체 폼는 바람직하게는 104 내지 109 버블들/cm3 의 셀 밀도를 가질 것이다. 예를 들어, 그것은 105 내지 108 버블들/cm3 의 버블 밀도를 가질 것이다. 본 발명에 사용되는 고체 폼는 바람직하게는 평균 직경이 5 미크론 내지 1 밀리미터인 버블 크기를 가질 것이다. 예를 들어, 그것은 20 미크론 내지 200 미크론의 평균 직경을 갖는다.
본 발명에 따라 청구된 폼 특성을 나타내는 임의의 재료가 유리하게 선택될 수 있다. 설명을 위해, 우리는 폼 보드, 폴리머 또는 바이오폴리머를 인용할 수 있다. 폴리머란 일반적으로 여러 거대분자(수많은 하위 단위의 반복으로 구성된 분자)의 집합을 의미하며, 일반적으로 재료의 몰 질량이 2,000g/mole 보다 클 때 폴리머라고 한다.
본 발명에 따른 특정 실시양태에서, 고체 폼는 폴리머 폼, 예를 들어 폴리우레탄, 에폭사이드 등과 같은 열경화성 폴리머 중에서, 또는 바람직하게는 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 와 같은 열가소성 수지 중에서 선택된 폴리머 및/또는 인용된 이들 폴리머 중 하나 이상의 혼합물일 것이다. 80 중량% 초과, 예를 들어 90 중량% 초과의 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 폼가 본 발명의 프레임워크에서 유리하게 선택될 것이다.
폼의 형태, 특히 버블의 크기 및 밀도는 임의의 적절한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예시적인 목적으로, 폼(예를 들어, 폴리머 폼)는 폴리머의 유리 전이 온도 아래에 위치되도록 액체 질소 하에서 파쇄되고; 파면이 깨끗하기 때문에 버블이 변형되지 않고 예를 들어 현미경으로 관찰할 수 있다. 버블의 수를 카운트할 수 있고, 또한 각 이미지에 대한 버블의 평균 표면적을 계산할 수 있는 이미지 분석 소프트웨어와 결합된 전자 현미경을 사용하는 것이 바람직하며, 이것은 버블이 구형이 아닐 때 등가 평균 직경 뿐아니라 버블의 평균 직경이 결정되는 것을 가능하게 한다 - 버블 밀도 (cm3 당 버블의 수) 는 공식 (n/A)(3/2) 에 의해 결정되며, 여기서 n은 이미지 내의 버블의 수이고 A는 이미지의 표면적이다.
폴리머 폼은 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 설명을 위해, 기체 주입 (예를 들어, CO2 또는 질소(N2)) 을 통한 물리적 발포 또는 발포제 (예를 들어, 5-페닐테트라졸, p-톨루엔 술포닐 세미카바지드, 디니트로스포엔타-메틸렌테트라민, p-톨루엔 술포닐 히드라지드, p.p-옥시비스(벤젠)술포닐 히드라지드 및/또는 바람직하게 사용되는 아조디카본아미드) 의 첨가 및 분해를 통한 화학적 발포를 인용할 수 있다.
취입 압출 공정은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 폴리머 폼 필름을 제조하는 데 특히 적합하다.
조핵제는 작은 버블이 얻어질 수 있게 하는 폴리머에 유리하게 첨가될 수 있다. 설명을 위해, 우리는 무기 부하(예를 들어, 스테아르산, 스테아르산칼슘, 스테아르산아연, 탄산칼슘, 규산마그네슘, 활석, 안식향산나트륨, 엘라스토머 및/또는 고무 입자와 같은 유기상, 카본 블랙 및/또는 예를 들어 나노클레이 또는 탄소 나노입자 (예를 들어, 나노튜브) 와 같은 나노입자)를 인용할 수 있다.
본 발명에 따른 특정 실시양태에서, 고체 폼는 상표명 Carton Plume으로도 공지된 폼 보드들 중에서 선택될 것이다; 이러한 유형의 재료는 일반적으로 외부에 예를 들어 종이 또는 플라스틱과 같은 미세한 필름으로 코팅된 폴리머 폼(예를 들어, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET))의 하나의 주요 내부 층을 포함하는 3개의 층을 포함한다. 전도성 물질의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들로 덮인 유전체 기판의 선택적 상위 층을 나타내는 종이 또는 플라스틱의 유형은 아래에서 자세히 설명하는 고체 폼의 두께에 비해 얇은 두께를 나타내므로 중요하지 않다.
일반적으로, 그리고 본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 여기서 설명 및/또는 청구된 것과 같은 특성을 갖는 유전체 기판(예를 들어, 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼)은 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들이 배치되는 유전체 기판 전체의 적어도 부피에서 95% 및/또는 두께에서 95% 및/또는 중량에서 95%, 바람직하게는 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들이 배치되는 유전체 기판 전체의 적어도 부피에서 99% 및/또는 두께에서 99% 및/또는 중량에서 99% 를 설명한다. 따라서, 본 발명은 또한 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들이 배치되는 미세한 유전체 층으로 덮인, 본 명세서에서 설명 및/또는 청구된 것과 같은 특성을 갖는 유전체 기판으로 자체 구성되는 유전체 기판으로 구성된 칩리스 RFID 태그에 관한 것이다;
따라서 이러한 미세 유전체 층(예를 들어, 종이, 또는 판지 또는 플라스틱 재료 필름(예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET))은 유리하게는 유전체 기판 전체 두께의 5% 미만, 또는 심지어 1% 미만을 나타낸다.
처음부터 선택적이고 중요하지 않지만, 출원인은 이러한 미세 유전체 층 또는 유전 필름이 일부 바람직한 요건이 충족될 때 청구된 RFID 태그에 수많은 추가 이점을 제공한다는 것을 관찰했다.
첫째, 청구된 태그의 해당 유전체 스택의 재생 유전율 및 손실 탄젠트의 "상대" 값은 항상 청구된 특성 값을 충족하는 값을 가질 것이라는 것을 언급하는 것이 중요하다; 따라서 유전체 어셈블리에 대한 추가의 유전체 필름의 영향은 이러한 기준과 관련하여 중요하지 않다.
그리고 이것은 본 발명에 따른 실시형태에서 상당한 이점이며, 본 출원인은 전도성 패턴이 배치된 유전체 표면의 평탄도 및/또는 표면 상태가 태그를 만드는데 있어서 추가의 문제를 나타낼 수 있다는 것을 관찰했다; 실제로, 태그의 주 유전체(예를 들어, 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼)의 상위 층이 충분한 평탄도 및/또는 양호한 표면 조건을 제공하지 않는 경우가 종종 있기 때문에, 추가 유전체 필름의 사용은 무엇보다도 이것이 추구하는 이러한 평탄도 및/또는 표면 조건을 제공하기 때문에 더 나은 결과/성능이 달성되는 것을 가능하게 했다. 따라서, 이 유전체 막 상에 직접 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들을 배치함으로써, 더 나은 성능이 얻어졌다. 전도성 필름의 이러한 평탄도 및/또는 표면 상태를 특성화하기 위해 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다. 설명을 위해 그리고 구현하기 어려운 측정 고려 사항에 관여해야 하는 것을 피하기 위해, 청구된 태그는 이롭게는 100 미크론 미만, 바람직하게는 50미크론 미만, 예를 들어 40미크론 미만, 20미크론 미만, 10미크론 미만, 또는 심지어 예를 들어 2미크론 미만만큼 변화하는 태그의 모든 포인트에서의 총 두께를 특징으로 할 것이다. 이 유전체 필름 상에 직접적으로 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들의 포지셔닝은 본 설명에서 하기 설명된 바와 같은 임의의 적절한 방법을 사용하여, 예를 들어 인쇄에 의해, 예를 들어 잉크젯 인쇄에 의해 수행될 수 있다. 그런 다음, 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들로 덮인 유전체 필름이 임의의 방향/순서로 주요 유전체 기판(고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼)에 추가될 수 있다; 출원인은 심지어 다음의 순서로 엘리먼트들을 적층하는 데 있어서 이점을 발견했다: (1) 주 유전체 기판, (2) 전도성 패턴, (3) 유전체 필름 - 이는 이러한 적층 순서가 전도성 패턴들이 태그의 핸들링 및/또는 사용 동안 이롭게 보호되는 것을 가능하게 했기 때문이며, 이는 이러한 패턴들이 주 유전체 기판에 의해 한 면에서 보호되고 다른 면이 유전체 필름에 의해 동시에 보호되기 때문이다.
특정 실시형태에서, 유전체 필름은 다음 특성들 중 하나, 둘 또는 그 이상을 특징으로 한다:
- 주 유전체 기판(고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼)의 주파수보다 큰 3 내지 10GHz 의 임의의 주파수에서 측정된 비유전율, 바람직하게는 1.25보다 큰, 예를 들어 2보다 큰 비유전율; 바람직하게는 3.5 미만의 비유전율, 및/또는
- 주 유전체 기판(고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼)의 주파수보다 큰 3 내지 10GHz 의 임의의 주파수에서 측정된 손실 탄젠트 값, 바람직하게는 2.10-2 보다 작은 손실 탄젠트 값, 및/또는
- 주 유전체 기판(고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼)의 두께보다 적어도 10배 더 얇은 두께; 바람직하게는 100 미크론 미만, 예를 들어 50 미크론 미만의 두께; 및/또는
- 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 플라스틱 재료로 구성됨.
특정 실시형태에서, 유전체 필름의 주요 화학적 구성은 주 유전체 기판의 화학적 구성과 동일하다. 설명을 위해, 주 유전체 기판이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폼인 경우, 추가 유전체 필름도 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 기반으로 한다.
판지
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유전체 기판은 예시를 위해 골판지 또는 셀룰러 판지 중에서 선택될 수 있다. 예시를 위해 골판지는 B-플루트 보드(PC라고도 함, 일반적으로 2.5 ~ 3.5mm 의 두께를 가짐), E-플루트 보드(마이크로 플루트 보드라고도 하며 일반적으로 2 ~ 1.5mm 사이의 두께를 가짐); F-플루트 보드(일반적으로 약 1.2mm의 두께를 갖는 미니-마이크로 (Mini-micro) 라고도 함), 두께가 약 0.8mm인 G- 또는 N-플루트 보드(나노-플루트라고 함), 두께 약 0.5mm 를 갖는 O-플루트 보드, 또는 위에서 언급한 판지들 중 2종 이상 혼합 중에서 선택될 것이다.
본 발명에 사용된 판지는 바람직하게는 250 kg·m-3 미만의 벌크 밀도를 가질 것이다. 예를 들어, 그것은 100 kg.m-3 미만의 벌크 밀도를 가질 것이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 전도성 물질의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들로 덮인 유전체 기판으로 구성된 칩리스 RFID 태그는 유전체 기판의 상부가 전도성 물질 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들과 접촉하는 것을 특징으로 한다. 사실,
위에서 언급한 유전체 기판 상부의 평탄한/매끄러운 표면과 관련된 이점에 추가하여, 출원인은 또한 두 층들 (기판/선택적 필름/전도성 패턴) 사이에 임의의 다른 물질의 존재를 피하는 것, 설명을 위해, 태그의 이들 두 부분들 사이에는 접착제가 사용되지 않는 것이 바람직하다는 것을 발견했다.
전도성 층
따라서, 본 발명에 따른 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스, 바람직하게는 칩리스 RFID 태그는 전도성 물질의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들로 덮인 특정 유전체 기판으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 특정한 특정한 경우에, 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스, 바람직하게는 칩리스 RFID 태그는 또한 유전체 기판 아래에 하나 이상의 전도성 재료 층을; 바람직하게는 유전체 기판의 전체 표면 아래에, 포함한다. 두 개의 전도성 층들, 유전체 기판 아래에 하나 및 유전체 기판 위에 있는 패턴 또는 패턴들을 포함하는 구성은 접지 평면을 갖는 태그에 대한 설명에서 아래에 설명된 바와 같이 본 발명(두 개의 전도성 층 사이에 끼워진 유전체 기판)에 대한 특히 흥미로운 경우이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 패턴을 구성하는 전도성 층의 재료는 흑연, 구리, 니켈, 은, 알루미늄, 백금 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 구리 및/또는 은 및/또는 알루미늄을 포함한다 (또는 바람직하게는 이들로 이루어진다).
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 패턴을 구성하는 전도성 층은 100 nm 보다 큰 전도성 재료 두께를 특징으로 한다. 예를 들어 150 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 200 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 250 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 300 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 400 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 500 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 패턴을 구성하는 전도성 층은 20 미크론 미만의 전도성 재료 두께를 특징으로 한다. 전도성 재료 두께는 바람직하게는 10미크론 미만, 또는 심지어 2미크론 미만일 것이다. 예를 들어 1.5 미크론 미만의 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 1 미크론 미만의 두께가 사용될 것이다.
전도성 재료의 층은 임의의 적절한 증착 방법에 의해 바람직하게는 유전체 기판 또는 선택적인 유전체 필름 상에 직접 증착될 수 있다.
본 발명에 따르면 및 특정 제조 방법에서, 유전체 기판은 일반적으로 직사각형 또는 정사각형 차원들을 갖는 필름, 예를 들어 유전체 필름을 사용하는 선택적 모드에서 두꺼운 시트 또는 미세 필름의 형태로 제공된다. 이 시트(또는 필름)은 일반적으로 기판 이송 시스템을 통해 인쇄 기계 내로 종축을 따라 배향된 운송 경로를 따라 상기 인쇄 가능 및/또는 개인화 가능한 기판을 공급하는 적어도 하나의 입구 저장소로부터 본 발명에 따라 전도성 재료의 패턴으로 덮인, 인쇄된 및/또는 개인화된 기판을 수용하는 적어도 하나의 출구 저장소로 이동한다. 기판의 "측면 에지"는 이 종축의 양 측면에 위치된 2 개의 에지들이며; 전방 및/또는 후방 에지들은 그것의 횡방향 에지들이다. 기판은 또한 릴-릴 유형 기계에서 릴의 형태로 존재할 수 있다.
설명의 목적으로 청구된 디바이스/태그의 적절한 제조 방법, 전도성 잉크 인쇄 방법, 특히 디지털 전도성 잉크 인쇄 방법, 보다 구체적으로 주문형 잉크젯 디지털 전도성 잉크 인쇄 방법을 인용한다. 이러한 주문형 잉크젯 전도성 잉크 인쇄는 바람직하게는 압전 프린트 헤드를 사용한다.
우리는 또한 예시적인 목적을 위해 전도성 물질 층으로 구성된 패턴을 증착하는 방법에 대한 대안적인 적절한 방법, 인쇄 제품, 바람직하게는 잉크, 바니시 및/또는 토너와 같은 유전체로 구성된 초기 패턴의 디지털 인쇄 단계, 이에 후속하여 전도성 필름 및 인쇄 제품과 접촉하는 도포 필름을 포함하는 전도성 필름으로 구성된 동일한 패턴을 제1 인쇄된 패턴 상에 오버레이하는 것에 의한 증착 단계를 포함하는 방법을 인용한다. 설명을 위해 제 1 패턴을 인쇄하는 단계에 적절한 방법으로서, 모든 디지털 인쇄 방법, 특히 주문형 잉크젯 디지털 인쇄를 인용한다. 이 주문형 제트 인쇄는 바람직하게는 압전 인쇄 헤드를 사용한다. 예시를 위해, 제 1 패턴상의 필름 적용 단계는 예를 들어 핀치 롤러의 하나 이상의 세트 및/또는 하나 이상의 압력 롤러에 의해 인쇄 제품과 필름의 적용 필름 사이에 선택적 공동 접착을 야기하는 압력 및 온도 조건에서 수행된다.
우리는 또한 예시적인 목적으로 전도성 재료의 열 전달에 의한 방법인 전도성 재료 층으로 구성된 패턴을 증착하는 방법에 대한 대안적인 적절한 방법을 인용할 것이다.
우리는 또한 예시적인 목적을 위해 절단 전 또는 후에 선택적 운반 필름(예를 들어, PET)에 증착될 수 있으며, 이어서 폼 층, 그 다음 전도성 필름(예를 들어, 알루미늄 층)이 뒤따르는 전도성 필름 (예를 들어, 5 내지 20 μm 의 예시적인 두께를 갖는 절단된 알루미늄 층) 의 개발을 포함하는 서로 간에 필름들의 연속적인 조립의 방법을 태그 제조를 위한 대안적인 적절한 방법으로서 인용할 것이다. 적절한 접착제를 사용하여 필름/층을 함께 고정할 수 있다; 그러나 아래에 설명된 것과 같은 랩핑 (wrapping) 또는 용접 방법은 접착제가 필요하지 않기 때문에 선호될 것이다. 예시적인 도식적 관점에서 이것은 2개의 "복합체" 층들의 생성 및 1개의 절단 단계를 특징으로 하는 태그 제조에 대응한다; 예를 들어, 하나의 "복합체" 금속 층이 접착제를 갖는 ALU/PET 로 제조된다 (알루미늄의 예에 의해 이하의 예시에서 표시됨):
-------- ALU -------- 5 내지 20 μm 의 예시적인 두께를 가짐
-------- 접착제 --------
-------- PET --------
그런 다음 이 층을 잘라내어 태그를 만든다. 그런 다음 마지막 "복합체" 금속 층이 폼/ALU 로 만들어져야 한다 (알루미늄의 예에 의해 이하의 예시에서 표시됨):
-------- 폼 --------
-------- ALU --------
마지막으로 이 2개의 복합체 층들은 태그를 형성하기 위해 조립되어야 한다
-------- ALU -------- 5 내지 20 μm 의 예시적인 두께를 가짐
-------- 접착제 --------
-------- PET --------
-------- 폼 --------
-------- ALU --------
우리는 또한 예시를 위해 태그 제조를 위한 대안적인 적절한 방법으로서 2개의 "복합체" 층들의 생성 및 1개의 화학 반응 단계를 인용할 것이다. 먼저, "복합체" 금속 층이 ALU/PET 로 만들어져야 한다 (알루미늄의 예에 의해 이하의 예시에서 표시됨):
-------- ALU -------- 5 내지 20 μm 의 두께를 가짐 (12 μm 에서 테스트)
-------- 접착제 -------- (선택적)
-------- PET --------
그런 다음 알루미늄 면에 태그의 그림을 형성하기 위해 보호 바니시가 증착된다 (바니시는 태그에 유용한 알루미늄만 보호한다).
그런 다음 바니시를 갖는 이러한 층은 바니시로 보호되지 않는 알루미늄을 제거하는 케미컬 배스에 침지될 것이다. 그런 다음 마지막 "복합체" 금속 층이 폼/ALU 로 만들어져야 한다 (알루미늄의 예에 의해 이하의 예시에서 표시됨):
-------- 폼 --------
-------- ALU --------
마지막으로 이 2개의 복합체 층들은 태그를 형성하기 위해 조립되어야 한다; 대응하는 연속 층들의 예시가 아래에 표시된다.
-------- 바니시 -------- 태그를 나타냄
-------- ALU -------- 5 내지 20 μm 의 두께의 태그를 나타냄
-------- 접착제 -------- (선택적)
-------- PET --------
-------- 폼 --------
-------- PET --------
-------- 접착제 -------- (선택적)
-------- ALU --------
스카치/알루미늄의 사용이 또한 태그를 제조하기 위해 고려될 수 있다. 선택된 적절한 기판에 접착될 전도성 패턴을 잘라내는 것으로 충분하다.
우리는 또한 예시의 목적을 위해 태그의 제조를 위한 대안적이고 바람직한 적절한 방법으로서, 상기 층들의 말단에서 랩핑하거나 용접함으로써 태그 층들의 연속적으로 조립의 방법을 인용할 것이다. 이 특정 실시형태에서, 목표는 RFID 태그의 층들의 연속적인 접촉 표면들 사이의 접착제에 대한 필요성을 제거하면서 상기 표면들 사이의 긴밀한 접촉을 보장하는 것이며; 이 이중 목표를 달성하기 위한 적절한 수단이 유리하게 사용될 수 있다. 층들을 랩핑하고 상기 층들의 표면들 사이의 접촉을 유지하는 기술이 성공적으로 실험되었다. (태그의 바깥쪽 에지에 가까운) 층들의 말단에서 용접하는 기술도 성공적으로 수행되었다; 예시의 목적으로, 이 용접은 태그의 적층된 층이 먼저 감겨진 다음 롤 아웃된 다음 적절한 위치에서 용접되어 주 유전체 기판(예를 들어, 고체 폼)을 먼저 절단하는 것이 필요 없이 태그를 캡처 및 조립하는 릴릴 유형 디바이스에 의해 유리하게 수행될 수 있다.
따라서, 이것은 본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 구성하고, 칩리스 RFID 태그는 다음으로 아래에서 위로 연속적으로 구성될 것이다:
- 선택적이지만 바람직한 전도성 층,
- 그 위에 선택적이지만 바람직한 유전체 필름이 장착됨,
- 그 위에 주 유전체 기판이 장착됨 (예를 들어, 고체 폼, 폼 보드,
골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼),
- 그 위에 유전체 필름이 장착되고, 그 위에 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들이 배치되며,
상기 전도성 패턴은 태그의 상부 또는 유리하게는 주 유전체 기판과 유전체 필름 사이에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명은 디바이스, 바람직하게는 공진 특성을 갖는 태그에 관한 것이다. 본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 청구된 태그는 청구된 유전체 기판 및 청구된 전도성 층으로 구성된다.
태그
예시를 위해, 본 발명에 따른 칩리스 RFID 태그(개인화됨)는 다음과 같은 특징을 갖는다:
o 바람직하게는 비대칭적인 적어도 하나 또는 그 이상 또는 모든 패턴을 갖는 지오메트리를 특징으로 하는 전도성 패턴 또는 전도성 패턴들의 세트,
o 적어도 하나의 fr 공진 주파를 포함하는 식별자, 및 바람직하게는 적어도 하나 Q 품질 팩터
o 500MHz 이상, 바람직하게는 3.1 내지 10.6GHz 의 대역폭을 특징으로 하는 초광대역 주파수 대역(UWB)에서 공진
o 접지 평면을 갖거나 갖지 않음
o 분극 또는 바람직하게는 탈분극.
태그 - 기하학
청구된 방법에 의해 제공되는 인코딩 가능성 덕분에 출원인은 또한 전체 범위의 새로운 태그 제품군을 개발했다. 따라서, 특정 실시형태에서, 태그는 바람직하게는 적어도 하나의 패턴, 바람직하게는 적어도 2개의 비대칭 패턴으로 구성될 것이다. 예를 들어, 도 1은 본 발명의 프레임워크에서 특별히 개발된 접지 평면이 있는 태그를 보여준다. 이 도 1 은 각각 6개의 공진기가 있는 4개의 태그를 보여준다. 두 가지 제품군의 공진기들 (짙은 회색의 이중 L 자 형상 및 밝은 회색의 45°기울기를 가진 이중 평행선) 이 태그 성능을 최적화하는 데 사용된다. 각 태그의 공진 주파수가 위치하는 주파수 대역이 청구된 방법과 관련하여 개발된 각 태그의 서로 다른 태그 지오메트리의 왼쪽 하단에 표시된다.
태그 - 식별자
본 발명에 따른 태그는 바람직하게는
적어도 하나의 fr 공진 주파를 포함하는 식별자, 및 바람직하게는 적어도 하나 Q 품질 팩터를 특징으로 할 것이다.
공진 태그
따라서, 본 발명에 따른 태그는 500MHz 이상, 바람직하게는 3.1 내지 10.6GHz의 대역폭을 특징으로 하는 초광대역 주파수 대역(UWB)에서 공진한다.
수동 태그
도입 부분에서 이미 설명된 바와 같이, 우리의 타입의 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스는 집적 회로도, 별개의 전자 부품들, 이를 테면, 예를 들어 트랜지스터 및/또는 코일 및/또는 커패시터 및/또는 안테나도 필요로 하지 않는다. 따라서 이러한 유형의 디바이스는 로컬 전원(예를 들어, 배터리)을 통합해서는 안 되므로 수동 거동을 특징으로 한다.
상기하자면, "디바이스"란 칩리스 RFID 에 의한 식별의 표시가 수행될 수 있거나 표시를 지니고 있는 홀더가 배치될 수 있는 포장, 문서, 태그, 특히 보안 문서 또는 가능하게는 임의의 물체 및/또는 생명체를 의미한다.
접지 평면을 갖거나 갖지 않는 태그
본 발명에 따른 태그는 접지 평면을 갖거나 갖지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. 가장 간단한 표현으로, 본 발명 따른 접지 평면을 갖는 태그는 2개의 금속층(상기 유전체 기판에 실장된 전도성 패턴의 층과 유전체 기판 아래에 위치하는 다른 전도성 층) 사이에 끼워져 있는 두께가 일반적으로 3mm 미만이고 일반적으로 100 μm 보다 큰 평평한 유전체 기판을 특징으로 하는 구조로 정의된다.
예시적인 목적을 위해, 기판 아래에 위치된 전도성 층의 두께는 유리하게 다음 두께 중에서 선택될 것이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 기판 아래에 위치된 전도성 층은 100 nm 보다 큰 전도성 재료 두께를 특징으로 한다. 예를 들어 150 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 200 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 250 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 300 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 400 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 500 nm 보다 큰 두께가 사용될 것이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 기판 아래에 위치된 전도성 층은 20 미크론 미만, 예를 들어 10 미크론 미만, 또는 심지어 2 미크론 미만의 전도성 재료 두께를 특징으로 한다. 예를 들어 1.5 미크론 미만의 두께가 사용될 것이다. 예를 들어 1 미크론 미만의 두께가 사용될 것이다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 전체의 층들 (전도성 패턴 - 유전체 - 전도성 층) 은 예를 들어 0.1 내지 3mm의 두께를 가질 수 있다.
접지 평면을 갖거나 갖지 않는 태그에 대해 이야기하지만 기술적으로 "접지 평면" 이라는 용어는 종종 그 표면이 바람직하게는 기판의 표면에 전체적으로 대응하는 (기판 아래에 위치된) 금속층과 연관된다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 접지 평면을 구성하는 전도성 층의 재료는 흑연, 구리, 니켈, 은, 알루미늄, 백금 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 구리 및/또는 은 및/또는 알루미늄을 포함한다 (또는 바람직하게는 이들로 이루어진다). 본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 접지 평면을 구성하는 전도성 층의 재료는 전도성 패턴의 재료와 상이하거나 동일하며, 바람직하게는 동일하다.
제 2 금속 층 (패턴(들)) 은 (도 1 에 표시된 패턴과 같은) 태그 패턴에 해당하는 특정 기하학적 모양을 나타내는 방식으로 만들어진다. 따라서 접지 평면을 갖는 태그는 두 개의 금속층을 갖는 구조인 반면 접지 평면이 없는 태그는 하나의 단일 층, 즉 태그 패턴을 포함하는 층만을 가질 것이다. 접지 평면을 갖는 태그는 일단 물체의 접지 평면 측에 위치하면 태그를 물체로부터 전자기적으로 절연한다는 이점을 갖는다. 이 경우, 태그에 대한 물체의 영향은 접지 평면이 없는 태그에 비해 적다.
또한 접지 평면이 있는 태그는 기판이 그 사이에 끼워져 있는 두 개의 금속층을 갖는 태그의 특정 경우임을 알 수 있다. 실제로, 이러한 바람직한 구성에서, 2개의 층 중 하나는 바람직하게는 전체적으로 금속화된다. 그러나 중간 태그 구성이 가능하며, 우리는 예를 들어 특정 거동이 달성되는 것을 가능하게 하기 위해 접지 평면 측상에 애퍼처 (금속 영역 침잠 (withdrawal)) 가 만들어지는 접지 평면을 갖는 태그를 인용할 수 있다. 이것은 예를 들어 새로운 공진이 얻어지거나 제1 전도성 층 상의 기존 공진이 수정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 그들은 또한 제 2 금속 층에서 서로 다른 공진기의 절연을 선호할 수 있으므로 이러한 공진의 디커플링을 개선하고 따라서 태그 판독 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.
접지 평면 전도성 재료의 층은 임의의 적절한 증착 방법에 의해 바람직하게는 유전체 기판 상에 직접 증착될 수 있다. 예시적인 목적으로 전도성 패턴을 증착하기 위해 위에서 언급한 증착 방법을 반복할 것이다.
우리는 또한 중간에 유전체 층이 있는 2개의 전도성 층을 갖는 칩리스 태그가 비용상의 이유로 예를 들어 접음으로써 전도성 층으로 기판을 둘러쌈으로써 만들어 질 수 있음을 알 수 있다. 이 경우에, 전도성 층은 기판의 표면보다 적어도 2배 더 큰 표면을 가질 수 있고, 전형적으로 동일한 길이에 대해 적어도 2배 더 큰 폭을 가질 수 있다. 일단 전도성 패턴 및/또는 접지 평면을 포함하는 이 표면이 만들어졌으면, 그것은 유전체 층 주위에서 한 번의 작업으로 유리하게 이월될 것이다. 이것은 그것을 빙 둘러 접음으로써 가능하다. 기존 접근 방식(유전체의 각 면에 하나씩 두 개의 금속 층이 전달됨)과의 유일한 차이점은 유전체의 한 면 이상에 금속화된 층이 있다는 것이다. 이 부분이 금속화되지 않은 경우 기존 접근 방식과 큰 차이가 없다. 그러나 이 부분(유전체의 하나 이상의 측면들)을 금속화할 가능성은 더 복잡한 구조가 만들어 질 수 있게 하며, 이것은 금속 벽으로 된 공진기 공동과 같이, 품질 팩터를 향상시킬 수 있다. 따라서, 당업자는 더 적은 제조 단계를 필요로 하기 때문에 또한 제조하기 더 쉬운 이러한 구조를 이용할 수 있다. 실제로 이 후자의 접근 방식은 기술적 단계들의 수를 감소시킨다: 하나의 단일 도체 매체를 인쇄, 및 하나의 단일 지지대를 또한 결합.
본 발명에 따른 특정 응용에서, (접지 평면이 있거나 없는) 유전체 기판은 본 발명에서 청구된 특성에 상응하는 특성을 갖는 단열 또는 방음에 사용되는 일반적으로 판매되는 재료 중에서 선택될 것이며; 원하는 전도성 패턴이 이들 일반적으로 판매되는 재료들에 직접 배치될 것이다.
따라서 본 발명은 접지 평면이 없는 태그와 접지 평면이 있는 태그 모두에 유리하게 적용된다.
탈분극 태그
본 발명에 따른 태그는 바람직하게는 그것이 분극화하거나 바람직하게는 탈분극화한다는 사실을 특징으로 할 것이다. 탈분극 태그는 입사 편광에 수직으로 배향된 편광을 가진 파동을 방출할 수 있는 태그이다 (교차 편광이라고 함).
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 칩리스 RFID 태그는 2 보다 큰, 유전체 기판의 전체 상부 표면과 전도성 재료의 층을 포함하는 패턴(들)으로 덮인 유전체 기판의 상부 표면 사이의 비를 갖는다.
본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 접지 평면을 갖는 칩리스 RFID 태그는 0.9 보다 큰, 전도성 재료의 층으로 덮인 유전체 기판의 하부 표면과 유전체 기판의 전체 하부 표면 사이의 비를 갖는다.
판독기
예시를 위해, 본 발명의 프레임워크에서, 판독기는 전자파를 송수신하는 판독기이고; 상기 판독기의 작동 원리는 그것의 지오메트리 (및 예를 들어, 그것의 특정 공진 특성) 및 판독기에 의한 상기 반사된 신호의 캡처에 의존하여, 전자기 신호를 반사할 식별 디바이스(예를 들어, 태그)의 방향으로 상기 전자기 신호의 방출을 기반으로 하며 - 따라서, (특히 디코딩 단계를 통한) 수신된 신호의 프로세싱은 디바이스 (예를 들어, 태그) 에 포함된 정보에 대한 액세스를 가능하게 할 것이다.
따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스는 감시 컴퓨터에 또는 예를 들어 기존 데이터베이스와 링크를 행할 수 있는 프로세싱을 수행하는 전자 보드에 그들 자신이 연결되거나 연결되지 않은 하나 이상의 RFID 판독기를 또한 포함하는 RFID 시스템의 일부이다. 따라서 이러한 판독기들은 그것들에 부착된 RFID 태그를 통해 물체를 식별하는 데 사용되며, 상기 칩리스 RFID 태그는 특정 전자기 서명을 가진 정적 레이더 표적에 동화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정 실시형태에서, 칩리스 RFID 판독기는 따라서 작동 면에서 레이더에 동화가능하며, 예를 들어 규모 및 전력비 내에서 항공기의 서명을 검출하는 에어 레이더에 동화가능하다. 설명을 위해 칩리스는 RFID 태그는 특정 타이밍 또는 주파수 서명을 가진 레이더 표적으로 보여질 수 있다. RFID 태그에 의해 다시 방출된 신호를 수신/식별하기에 적합한 임의의 유형의 레이더가 본 발명의 프레임워크에서 유리하게 사용될 수 있으며; 이에 제한되지 않고 설명을 위해 임펄스 레이더를 인용할 것이다. 본 발명에 따른 칩리스 무선 주파수 식별 디바이스에 의해 획득된 인코딩 용량은 획득된 태그가 적어도 40비트의 정보를 가질 수 있게 하고 이것이 EAN 13 유형 바코드에 대응하기 때문에 시행 중인 표준을 충족한다. 설명을 위해, 신용 카드 형식에 대한 40비트 이상의 값 [즉, 40/(85.60 X 53.98mm) = 40/46 비트/cm2] 이 획득되었고; 따라서 본 발명에 따른 특정 실시형태에서, 청구된 디바이스는 0.85비트/cm2 보다 큰, 예를 들어 1비트/cm2 보다 큰, 2비트/cm2 보다 큰, 심지어 5비트/cm2 보다 큰 인코딩 용량 값을 특징으로 한다.
본 발명의 변형에서, 청구된 태그는 임의의 유형의 물체 및/또는 생물(예를 들어, 동물 또는 인간)에 배치될 수 있다. 본 발명의 변형에서, 태그가 부착될 (바람직하게는 접착될) 물체는 금속, 종이, 직물, 플라스틱, 예를 들어 메타크릴 공중합 수지, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및/또는 폴리염화비닐, 또는 예를 들어 목재 또는 합판과 같은 셀룰로오스 유형 재료 또는 유리 또는 세라믹과 같은 결정질 재료, 예를 들어 우유 상자와 같은 컴포넌트들 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료를 비제한적 예로서 들 수 있는 광범위한 재료로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 변형에서 그리고 청구된 태그의 유전체 기판이 청구항 1 내지 13 중 하나 이상의 요건을 충족한다는 조건하에, 상기 유전체 기판은 종이, 직물, 플라스틱, 예를 들어 메타크릴 공폴리머 수지, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및/또는 폴리비닐 클로라이드, 또는 심지어 예를 들어 목재 또는 합판과 같은 셀룰로오스 유형 재료 또는 유리 또는 세라믹과 같은 결정질 재료, 예를 들어 우유 상자와 같은 이러한 컴포넌트들 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료를 비제한적 예로서 들 수 있는 광범위한 재료로부터 선택될 수 있다.
본 출원은 도면 및/또는 다양한 실시형태들를 참조하여 다양한 기술적 특징 및 이점을 설명한다. 당해 기술 분야의 당업자는 주어진 실시형태의 기술적 특징이, 반대의 표시가 명시적으로 언급되지 않는 한 또는 이들 특징이 양립할 수 없거나 결합이 본 출원에서 언급된 기술적 문제들 중 적어도 하나에 해결책을 제공하지 않는 것이 명백하지 않은 한, 실제로 다른 실시형태의 특징들과 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 주어진 실시형태에 설명된 기술적 특징은 반대의 표시가 명시되지 않는 한 본 실시형태의 다른 특징들과 분리될 수 있다.
본 발명이 청구된 바와 같은 본 발명의 적용 분야로부터 벗어남 없이 다수의 다른 특정 형태의 실시형태를 가능하게 한다는 것이 당업자에게는 명백하다. 결과적으로, 본 실시형태들은 예시의 목적으로서 고려되어야 하지만, 첨부된 청구항의 범위에 의해 정의된 분야 내에서 수정될 수 있으며, 본 발명은 상기에서 제시된 세부 사항으로 한정되어서는 안된다.
예시
포장 재료 - 특성
유전체 기판으로서 기성품으로 이용가능하고 위에 표시된 특성을 갖는 포장 재료를 사용함으로써, 다음 특성을 갖는 접지 평면이 있는 태그를 만들었다:
- 기판의 전체 표면 아래에 10 미크론 두께의 알루미늄 층,
- 알루미늄으로 제조되고 10 미크론 두께인 도 1 의 전도성 패턴들과 유사한 전도성 패턴들.
이러한 태그들은 상이한 식별자들 및 더 높은 품질 팩터들을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 특정의 실시형태에서, 칩리스 RFID 태그는 다음으로 연속적으로 구성될 것이다:
- 두께가 200 nm 와 20 미크론 사이, 예를 들어 10미크론 미만, 또는 심지어 2미크론 미만인 선택적이지만 바람직한 전도성 층,
- 그 위에 두께가 5 미크론과 100 미크론 사이인 선택적이지만 바람직한 유전체 필름이 장착됨,
- 그 위에 두께가 0.5mm와 3mm 사이인 주 유전체 기판이 장착됨 (예를 들어, 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼),
- 그 위에 두께가 5미크론과 100미크론 사이인 유전체 필름이 장착되며,
그 위에 두께가 200 nm 와 20 미크론 사이, 예를 들어 10 미크론 미만, 또는 심지어 2 미크론 미만인, 전도성 물질의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들이 배치된다.
이 RFID 태그는 또한 신용 카드 또는 은행 카드와 유사한 모든 층들 (물론 전도성 패턴은 제외) 의 너비 및 길이 치수를 특징으로 한다; 설명을 위해, 이러한 치수는 길이가 86mm ± 2mm 이고 너비가 54 ± 2mm 인 것이 바람직하다 (더 정확한 치수는 85.725 X 53.975mm 가 바람직함).
Claims (23)
- 전도성 재료의 층으로 이루어진 패턴 또는 패턴들이 장착된 유전체 기판을 포함하는 칩리스 RFID 태그로서,
상기 유전체 기판은 3 과 10 GHz 사이의 임의의 주파수에서 측정된 1 과 2 사이의 비유전율, 및 3 과 10 GHz 사이의 임의의 주파수에서 측정된 10-3 미만의 손실 탄젠트 값을 갖는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 1.001 과 1.25 사이의 비유전율을 갖는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 손실 탄젠트 값은 2.10-4 미만인 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판의 벌크 밀도가 250 kg.m-3 미만, 바람직하게는 100 kg.m-3 미만인 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 전도성 재료의 층으로 구성된 상기 패턴 또는 패턴들이 그 위에 배치되는 유전체 필름, 예를 들어 종이, 판지 또는 플라스틱의 시트가 그 위에 장착되는, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 유전체 기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 5 항에 있어서,
상기 유전체 필름은 다음의 특성들 중 하나, 둘 또는 그 이상을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그:
- 주 유전체 기판보다 큰 3 내지 10 GHz 의 임의의 주파수에서 측정된 비유전율, 바람직하게는 1.25 보다 큰, 예를 들어 2 보다 큰 비유전율, 바람직하게는 3.5 미만의 비유전율, 및/또는
- 주 유전체 기판보다 큰 3 내지 10 GHz 의 임의의 주파수에서 측정된 손실 탄젠트 값, 바람직하게는 2.10-2 보다 작은 손실 탄젠트 값, 및/또는
- 주 유전체 기판보다 적어도 10 배 더 얇은 두께; 바람직하게는 100 미크론 미만, 예를 들어 50 미크론 미만의 두께; 및/또는
- 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 플라스틱 재료로 구성됨. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판의 상부는 전도성 재료의 층으로 구성된 패턴 또는 패턴들과 접촉하는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판의 두께가 0.5 mm 보다 큰, 예를 들어 0.75 mm 보다 큰 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판의 두께는 3 mm 미만, 예를 들어 1.5 mm 미만인 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴을 구성하는 상기 전도성 층은 200 nm 초과 20 미크론 미만의 전도성 재료 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴을 구성하는 상기 전도성 층은 400 nm 초과 2 미크론 미만의 전도성 재료 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판 아래, 바람직하게는 상기 유전체 기판의 전체 표면 아래에 전도성 재료의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 평면을 갖는 칩리스 RFID 태그. - 제 12 항에 있어서,
상기 유전체 기판 아래의 상기 전도성 재료의 층은 200 nm 초과 20 미크론 미만의 전도성 재료 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판 아래의 상기 전도성 재료의 층은 400 nm 초과 2 미크론 미만의 전도성 재료 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 또는 직물로 제조된 유전체 기판들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 15 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 고체 폴리머 폼인 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 16 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 104 내지 109 버블들/cm3 의 버블 밀도를 갖는 고체 폴리머 폼인 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 평균 직경이 20 미크론 내지 200 미크론인 버블 크기를 갖는 고체 폴리머 폼인 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판의 전체 상부 표면과 전도성 재료의 층을 으로 이루어진 상기 패턴(들)으로 덮인 상기 유전체 기판의 상부 표면 사이의 비는 2 보다 큰 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 재료의 층으로 덮인 상기 유전체 기판의 하부 표면과 상기 유전체 기판의 전체 하부 표면 사이의 비는 0.9 보다 큰 것을 특징으로 하는 접지 평면을 갖는 칩리스 RFID 태그. - 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칩리스 RFID 태그는 다음으로 연속적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그:
- 선택적이지만 바람직한 전도성 층,
- 그 위에 선택적이지만 바람직한 유전체 필름이 장착됨,
- 그 위에 주 유전체 기판이 장착됨 (예를 들어, 고체 폼, 폼 보드,
골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼),
- 그 위에 전도성 재료의 층으로 구성된 상기 패턴 또는 패턴들이 배치되는 유전체 필름이 장착되고, 상기 전도성 재료의 층은 바람직하게는 상기 주 유전체 기판의 상부 표면과 접촉한다. - 제 21 항에 있어서,
- 상기 전도성 층은 200 nm 내지 20 미크론, 예를 들어 10 미크론 미만, 또는 심지어 2 미크론 미만의 두께를 갖고,
- 그 위에 두께가 5 미크론과 100 미크론 사이인 유전체 필름이 장착되며,
- 그 위에 두께가 0.5 mm 와 3 mm 사이인 상기 주 유전체 기판 (예를 들어, 고체 폼, 폼 보드, 골판지, 셀룰러 판지 및/또는 직물, 바람직하게는 고체 폼) 이 장착되고,
- 그 위에 두께가 200 nm 와 20 미크론 사이, 예를 들어 10 미크론 미만, 또는 심지어 2 미크론 미만인, 전도성 재료의 층으로 구성된 상기 패턴 또는 패턴들이 배치되는, 두께가 5 미크론과 100 미크론 사이인 유전체 필름이 장착되는 것을 특징으로 하는 칩리스 RFID 태그. - 태그를 구성하는 층들의 말단에서 랩핑 또는 용접하여 상기 층들을 접착하지 않고 상기 층들을 접촉된 상태로 유지하는 것에 의한 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 칩리스 RFID 태그의 제조 방법.
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