KR20060025888A

KR20060025888A - Ｒｆｉｄ용 아일렛

Info

Publication number: KR20060025888A
Application number: KR1020040074753A
Authority: KR
Inventors: 유용웅
Original assignee: (주)알에프캠프
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: WO2006031087A1; KR100633583B1

Abstract

비접촉식 식별 기능을 수행할 수 있는 RFID용 아일렛이 개시된다. RFID용 아일렛은 아일렛 베이스, 내장 안테나 및 RFID 회로모듈을 포함하며, 아일렛 베이스는 플라스틱으로 구성되며, 대상물에 밀착하는 림 및 대상물을 통과하여 고정되는 바렐부를 포함하고, 바렐부의 단부가 권취되면서 대상물에 밀착하고, 그와 동시에 내장 안테나 및 RFID 회로모듈이 대상물에 함께 고정된다. 대상물에 고정된 RFID 회로모듈은 내장 안테나를 안테나로 사용하여 외부의 리더기와 데이터를 주고 받게 되는데, 아일렛 베이스가 플라스틱 재질로 구성되어 RFID 회로모듈 및 외부 리더기는 원활하게 통신할 수 있으며, 종래의 아일렛 구조를 이용함으로써 생산량 증대, RFID 태그 비용의 절감, 안정된 결합 등 다양한 장점을 채용할 수가 있다.

RFID, 아일렛

Description

ＲＦＩＤ용 아일렛{EYELET FOR A RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 분해 사시도이다.

도 2는 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 X-X 단면도이다.

도 3은 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 내장 안테나 및 RFID 칩을 도시한 평면도이다.

도 4는 제1 실시예와 유사한 본 발명의 다른 실시예에 따른 RFID용 아일렛을 도시한 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 분해 사시도이다.

도 6는 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 평면도이다.

도 7은 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 Y-Y 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 RFID용 아일렛에서 안테나 연장부를 제공하는 방법을 설명하는 사시도이다.

도 9는 제2 실시예와 유사한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 RFID용 아일렛을 설명하기 위한 단면도이다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 분해 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100：RFID용 아일렛 110：아일렛 와셔

112：와셔홀 114：내부 마진

120：아일렛 베이스 125：림(rim)

130：바렐부(barrel) 140：RFID 칩

150：내장 안테나 152：절개부

160：안테나 연장부

본 발명은 RFID(Radio Frequency IDentification) 기술을 이용한 태그에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 자동 인식(Auto-Identification)이 필요한 대상물의 종류 및 형상 등과 무관하게 적용될 수 있으며, 다양한 용도로 사용될 수 있는 RFID용 태그에 관한 것이다.

RFID 태그는 일반적으로 IC 칩, 안테나 및 결착물(Adhesive Materials)로 이루어져 외부의 리더(Reader or Interrogator)와 소정의 데이터를 송수신하는 장치를 의미하며, 트랜스폰더(transponder)라고도 한다.

RFID 태그는 비접촉 방식으로 리더와 데이터를 송수신한다. 이용하는 주파수의 고저에 따라 유도성 결합(Inductive Coupling), 전자기 역산란 결합(Backscattering), 표면 음향파(SAW: Surface Acoustic Wave) 등을 이용할 수 있으 며, 상기 전자파를 이용한 전이중 방식(FDX: Full Duplex), 반이중 방식(HDX: Half Duplex), 및 순차적 방식(SEQ: Sequential)으로 리더와 데이터를 송수신할 수가 있다.

일 예로 RFID 태그는 비접촉 방식이라는 특성상 물품의 관리 등에 사용되고 있으며, 통화 결제를 위한 IC 카드나 통행권 등의 용도로 다양하게 사용되고 있다.

주파수 대역으로 볼 때 종래에는 135KHz, 13.56MHz 등 저주파수 대역이 많이 활용되었으나, 최근의 물류 관리에 있어 900MHz 대의 UHF(Ultra High Frequency) 영역의 사용이 현저하게 증가하고 있다. 특히 큰 유통업체인Walmart나 미국 국방성 등에서 물류 관리용으로 RFID를 사용하는데, 이때 역산란 결합(Backscattering)을 이용한 UHF 대 영역의 주파수가 주로 사용되고 있으며, 별도의 내장 배터리 없이 외부 변화에 수동으로 작동하여 필요한 전류를 생성하는 Passive Tag가 일단 표준으로 인정되고 있다.

상기의 [표 1]에 정리된 바와 같이, RFID 기술을 이용한 인식 방법으로는 태그 자체를 사용하는 방법, 라미네이팅(Laminating)에 의해 제작된 카드에 일체화 시키는 방법, 스티커와 같은 접착 매개체을 이용한 방법 및 인젝션 몰딩(Injection Molding)을 통해 태그를 일체로 성형화하는 방법 등이 있다.

소포나 의류 등에 별도의 접착 없이 태그 자체를 직접 삽입하여 사용하는 방법은 체결이 필요 없고 재사용이 가능하다는 장점이 있으나, 분실 또는 유실 등의 위험이 크며 외부 충격에 의해서 태그가 쉽게 손상될 수가 있다는 단점을 갖는다. 라미네이팅 카드의 형태는 외부의 환경 변화로부터 RFID 칩을 보호할 수 있으며 사용자가 지갑 등에 휴대하기 쉽다는 장점이 있으나, 제품에 부착 또는 체결하여 사용하기가 어렵기 대문에 활용 영역이 극히 제한된다는 단점을 지닌다. 또한, 스티 커 형태의 경우 전술한 방법에 비해 가장 많이 보급되고 보편적인 방법이 되리라고 예측되나 역시 가혹한 환경에서의 견지력 및 안정성에서 한계를 지닌다. 몰딩을 통해 성형된 태그는 내부에 RFID 칩을 보호하기 때문에 가혹한 환경에서도 사용할 수 있다는 장점이 있으나, 일단 몰딩으로 제작된 태그는 RFID부품을 별도로 분리하여 다른 용도로 사용할 수 없는 등 재활용이 불가능하고 인젝션 몰딩 자체가 다른 사용 형태에 비해 가공 공정이 복잡하고 상대적으로 고가라는 단점을 가진다.

이미 언급한 바와 같이, RFID 태그는 IC칩, 안테나 및 결착물질로 구성된다. 기본적으로 PVC, PCB, PE, PA 등 각종 플라스틱 재질로 이루어진 필름(Film) 형상의 기판이 사용되며, 상기 기판은 대체로 약 100㎛ 이내의 두께로 형성되고, 그 상부에 안테나부(Antenna)가 형성된다. 안테나부의 도선은 칩과 함께 기판 상에 장착되거나 필름 외부의 IC 칩과 Direct Bonding 방식 또는 COB(Chip On Board) 방식 등에 의해서 연결될 수 있다. RFID 태그는 IC 칩과 안테나 도선간의 연결 안정성을 위하여 에폭시(Epoxy) 수지 등으로 부분적으로 코팅될 수도 있다.

일반적으로, RFID 태그의 크기는 칩(Chip)의 사이즈, 안테나(Antenna)의 크기, 공정에 대한 기술 숙련도, 능동/수동 (Active/Passive) 방식에 따른 배터리의 장착 여부 등 다양한 특성(feature)에 의해서 결정되나, 최근 들어 칩의 사이즈 및 기술 숙련도에 대한 기술 수준이 현저하게 개선되어 RFID 태그의 크기는 주로 안테나의 크기에 의존하고 있다. 안테나의 크기는 주로 리더(Reader)에서 요구하는 인식 거리(Reading Range)가 클수록 커지며, 리더의 방사 전력이 클수록 작아질 수 있고, 사용되는 주파수가 높을수록 작아질 수 있다. 그 중 UHF 대 이상의 영역의 주파수를 이용하여 역산란(Backscattering)에 의한 데이터 송수신을 하는 경우, 역산란의 정도는 안테나의 크기, 모양, 지질, 표면구조 및 파장, 편파 등에 의존하며, 금속 재질의 안테나에서 더 좋은 효율을 가진다. 이를 종합하면, 보편으로 사용되고 있는 기존의 13.56MHz 이하 주파수 영역의 태그의 경우, 유도성 결합의 방식으로 안테나가 코일 방식으로 형성되어야 하고, 안테나의 크기도 수 미터 이상이어야 하며, 외부 하우징도 금속 재질을 사용할 수 없는 등 근본적인 제한이 있었으나, 약 900MHz 이상의 주파수 및 역산란을 이용하는 RFID 방식이 물류 등의 영역에서 보편화됨에 따라 안테나의 크기 및 하우징 재질 등이 많이 완화되고 있다. 특히, 금속성 재질의 하우징을 사용할 수 있게 되었으며, 안테나 및 태그의 크기를 더욱 줄일 수 있게 되었다. 또한, 역산란 방식의 경우 유도성 결합(Inductive Coupling) 방식에 비해 리더와 RFID 태그 간의 방향성 문제가 크게 완화됨으로써 태그의 형태에 대한 제한도 많이 완화될 수 있을 것이다.

이미 언급한 바와 같이 종래의 RFID 태그의 형태는 1) 가혹한 환경에 서의 접착 견지력의 한계가 있고, 2) 가혹한 환경에서의 칩 안정성을 유지하기가 어렵고, 3) 태그의 제조 공정, 특히 안테나를 제조하는 공정이 복잡하고 높은 비용이 발생하는 등의 문제점 중 최소한 하나 이상을 갖고 있다.

본 발명의 일 목적은 기존의 아일렛 체결장치 또는 개선된 아일렛 체결장치를 활용하여 태그를 용이하게 체결 또는 장착할 수 있는 RFID 태그를 제공하는 것이며, 그와 동시에 기존 RFID 태그에 비해 접착 견지력이나 칩의 안정성을 유지하 기에 유리한 구조를 갖는 RFID 태그를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 아일렛 베이스가 갖는 체결 및 대상물의 홀(Hole) 견지 기능 및 아일렛 와셔가 갖는 아일렛 베이스 또는 리벳(Rivet)류의 체결 보완 기능을 충족시키면서 RFID 태그 기능을 동시에 수행할 수 있는 RFID 태그를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 RFID 태그의 원자재 가격에서 우위를 차지하고, 안테나 제작 공정을 단순화하여 경제적이며, 체결을 위한 별도의 접착 물질을 사용하지 않기 때문에 제작 비용 및 공정상의 이점을 갖는 RFID 태그를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 아일렛 내에 내장 안테나 및 RFID 회로모듈을 사용함으로써 태그 자체가 차지하는 공간 및 비율을 최소화시킬 수 있는 RFID 태그를 제공하는 것이다.

끝으로, 본 발명의 또 다른 목적은 다양한 형상, 모양 및 색상을 표현할 수 있는 구조를 가지며, 태그 이외의 목적으로도 유용하게 사용할 수 있는 구조의 RFID 태그를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, RFID용 아일렛은 아일렛 베이스(eyelet base), 아일렛 베이스와 함께 대상물에 고정되어 전기적으로 서로 연결되는 내장 안테나(built-in antenna) 및 RFID 회로모듈을 포함한다. 아일렛 베이스는 일체로 형성된 림 및 바렐부를 포함하며, 아 일렛 체결장치에 의해서 바렐부의 단부가 권취되어 RFID용 아일렛을 대상물에 고정시킬 수가 있다. 종래의 아일렛과 같이, 대상물이 얇은 경우에 아일렛은 아일렛 베이스만으로 대상물에 고정될 수 있지만, 대상물이 비교적 두꺼운 경우에는 아일렛 베이스에 대응하는 아일렛 와셔를 사용함으로써 대상물에 안정되게 고정될 수가 있다.

내장 안테나는 저주파에 적합한 코일 안테나형 또는 고주파에 적합한 다이폴 안테나형 등으로 형성될 수 있으며, 내장 안테나는 RFID 회로모듈의 단자와 전기적으로 연결됨으로써 하나의 RFID 회로를 형성한다. 일 예로, 내장 안테나는 링 형상의 도체로서, 내장 안테나의 일부가 부분적으로 절개되어 절개부를 형성하고, RFID 회로모듈은 절개부에 의해서 분리된 부분에 각각 전기적으로 연결된다. 이때 내장 안테나는 RFID 회로모듈에 대해 다이-폴 안테나 또는 일부(예;by-pass)로 작동을 하며, 역산란 결합(Backscattering)을 이용한 UHF 대 영역의 주파수를 사용한다.

아일렛은 이미 여러 분야에서 사용되고 있으며, 체결장치 및 제조방법 또한 널리 보급되어 대량 생산이 유리하다는 특성을 갖는다. 따라서, 고가의 종래 RFID 태그에 비해 제작 비용을 현저하게 낮출 수 있다는 장점을 갖는다. 다만, 주로 많이 사용되는 아일렛의 크기가 작기 때문에 그 안에서 사용되는 내장 안테나의 크기도 작아져야 한다는 문제점이 있다. 약 2 GHz이상의 주파수 영역에서는 종래의 아일렛 크기에 매칭하는 내장 안테나의 크기로 충분히 안테나 기능을 수행할 수 있지만, 약 900 MHz 대의 주파수 영역에서는 종래의 아일렛 크기로는 안테나 기능을 충분히 수행할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어, 약 900MHz 대 이상의 주파수 영역에 서 다이폴 안테나는 적어도 약 15~16cm 정도여야 원활한 통신이 가능하다. 하지만, 아일렛이 약 15cm 정도의 크기로 제작되면 아일렛으로서의 본래 기능이 퇴색될 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 RFID용 아일렛은 안테나 연장부를 내장 안테나에 전기적으로 연결함으로써 RFID 회로에 안테나의 크기를 필요한 만큼 확장할 수가 있다.

안테나 연장부는 대상물 상에 부착될 수 있는 알루미늄 테이프, 전도 특성이 있는 도료, 도전성 간지 등으로 구성될 수 있으며, 대상물 상에 도포됨으로써 안테나의 크기를 필요한 만큼 확대시킬 수가 있다. 또한, 이렇게 안테나 연장부를 형성하는 과정은 간단하고 저렴하여 실제 상용화하기도 매우 용이하다.

아일렛 베이스는 대상물과의 체결시 헛돌거나 빠지는 현상을 방지하기 위하여 림 부위에 Teeth나 Spur 형태의 돌출부가 있기도 한다.

아일렛 와셔 및 아일렛 베이스는 종래에 사용되고 있는 아일렛의 구조를 이용하며, 대상물을 사이에 두고 아일렛 와셔 및 아일렛 베이스가 대향하게 배치되어 대상물에 체결된다. 또한, 폴리카보네이트(PC)와 같이 소성 변형이 용이한 플라스틱으로 구성되어 RFID 회로모듈 및 리더 간의 데이터 송수신을 방해하지 않는다.

본 명세서에서 아일렛은 단순한 고정구(Fastener)로서의 아일렛 외에도, 종이나 직물과 같이 찢기기 쉬운 재질에 형성된 구멍에 강한 금속 재질을 덧대어 상대적으로 강화된 구멍을 형성하기 위한 목적으로 사용되거나, 의류나 기타 직물 등에 장식적인 요소를 가미하기 위한 목적으로 사용되는 아일렛도 포함한다고 할 것이다. 또한, 본 발명에서 아일렛의 형상 및 종류는 종래의 아일렛 또는 그로멧 (Grommet)을 참조할 수 있다. 즉, 림 또는 아일렛 와셔의 형상에 따라 아일렛의 외형이 원형, 타원형, 사각형 등 다양하게 변경될 수 있으며, 특히 아일렛 와셔는 바렐부 이외에 리벳, 볼트, 스터드(stud), 스냅 버튼(snap button) 등과 함께 체결될 수도 있다.

아일렛을 안테나로 이용함으로써, 종래의 RFID 태그의 제조 공정과 비교하여도 RFID 태그의 제조 공정을 현저하게 단순화시킬 수 있으며, RFID 회로모듈을 효과적으로 대상물에 고정시킬 수 있어 일상적으로 사용되고 있는 종래의 아일렛 기능을 유지 및 개선할 수가 있다. 또한, 종래의 아일렛 체결장치를 그대로 활용할 수 있어 여러 측면에서 경제적이기도 하다. 아일렛 와셔 및 아일렛 베이스는 안테나로 사용되는 동시에 RFID용 IC 칩을 효과적으로 보호할 수 있으며, 대상물에 밀착되어 견고하게 고정되는 아일렛의 구조를 이용하여 가혹한 외부환경에 대해서도 견지력을 효과적으로 유지할 수가 있다.

게다가, 아일렛은 실제 생활에서 정말로 많은 분야에서 많이 사용되고 있어 그 적용 분야 및 파급 효과도 엄청나게 성장할 수가 있으며, 그 제조 및 장착 과정 역시 간단한 동시에 아일렛의 생산 설비 시스템이 이미 많이 보급되어 있기 때문에 RFID의 태그 가격을 현저하게 낮출 수 있다는 장점을 갖는다.

예를 들어, 현재 항공 또는 기차 화물, 창고 등의 재고 화물, 각종 유통 매장에서의 판매 상품 등을 식별하기 위해서 사용되는 태그에 아일렛은 사용되고 있다. 이때 종래의 평범한 아일렛을 RFID용 아일렛으로 교체하여 사용한다면, 화물에 대한 정보를 일일이 확인하지 않아도 자동으로 파악할 수 있으며, 화물 또는 상품 이 분실되거나 잘못된 배송되는 경우를 미연에 방지할 수가 있다. 또한, RFID용 아일렛은 외부의 충격이나 기타 가혹한 환경에서도 잘 견디며 내부의 RFID 칩을 보호할 수가 있고, 고무줄 또는 와이어 등을 이용하여 RFID 태그를 화물 등에 결속시킨다면 태그를 분리하여 재사용을 할 수 있어 매우 경제적이다.

이 외에도 의류 및 신발, 차광용 천막, 건설자재용 천막 등과 같이 아일렛이 사용되고 있는 분야는 물론 현재 아일렛이 사용되고 있지 않는 분야라도 종래의 아일렛 체결 장치를 사용하여 다양한 대상물에 RFID용 아일렛을 간단하게 고정할 수 있으며, RFID용 아일렛을 통해 RFID를 이용한 비접촉식 식별 기술을 다양한 분야에 적용할 수가 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 분해 사시도이며, 도 2는 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 X-X 단면도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 내장 안테나 및 RFID 칩을 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 RFID용 아일렛(100)은 아일렛 베이스(120), RFID 칩(140) 및 내장 안테나(150)를 포함하며, RFID 칩(140)은 내장 안테나(150)에 전기적으로 연결되어 RFID 회로를 형성하고, RFID 칩(140) 및 내장안테나(150)는 림(125) 및 대상물(OBJ) 상이에 개재되어 견고하게 고정되고 아 일렛 베이스(120)에 의해서 보호된다.

아일렛 베이스(120)는 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱 재질로 구성되며, 원형 외곽을 갖는 림(125) 및 림(125)과 일체로 형성된 바렐부(130)를 포함한다. 바렐부(130)는 원통형으로 형성되며, 대상물(OBJ)의 홀을 통과하며, 후술하는 바와 같이 권취되어 RFID용 아일렛(100)을 대상물(OBJ)에 고정시킨다.

대상물을 통해 외부로 돌출된 바렐부(130)는 아일렛 체결 장치인 펀치 프레스에 의해서 가압되고, 펀치 프레스의 환형 홈에 의해 바렐부(130)는 단부에서부터 권취되기 시작한다. 바렐부(130)가 단부부터 지속적으로 권취되어 대상물에 밀착 고정됨으로써 아일렛 베이스(120), 내장 안테나(150), 및 RFID 칩(140)이 대상물(OBJ)에 견고하게 고정된다(W).

내장 안테나(150)는 철, 구리, 알루미늄과 같은 도전성 물질로 구성되며, 링(ring) 형상의 원형으로 형성된다. 그리고, 내장 안테나(150)에는 링 형상을 깨는(break) 절개부(152)가 형성되며, 절개부(152)에 의해서 내장 안테나(150)의 내외를 연결하는 슬릿이 형성된다. 따라서, 절개부(152)를 기준으로 전류의 흐름이 차단되며, 절개부(152)에 의해서 분리된 부분은 RFID 칩(140)에 의해서 전기적으로 연결된다.

RFID 칩(140)의 단자는 절개부(152)의 양단에 전기적으로 연결된다. RFID 칩(140)은 절개부(152)의 사이 또는 상하부에 장착될 수 있으며, RFID 칩(140)은 에폭시(epoxy) 등으로 코팅되어 보호된다. RFID 칩(140)은 별도의 안테나를 포함할 수도 있지만, 기본적으로는 내장 안테나(150)를 다이폴 안테나로 이용하는 것을 특 징으로 한다.

본 실시예에 따른 RFID용 아일렛(100)은 아일렛 와셔 없이 아일렛 베이스(120)만으로 RFID 칩(140) 및 내장 안테나(150)를 대상물(OBJ)에 고정 시킬 수 있으며, 이는 대상물(OBJ)이 얇은 경우에 해당한다. 하지만, 대상물(OBJ)의 두께가 두껍거나 보다 견고한 결속이 요구되는 경우에는 아일렛 와셔를 사용하여 아일렛과 대상물 간의 결합을 더욱 견고하게 유지할 수가 있다.

도 4를 참조하면, RFID용 아일렛은 아일렛 와셔(110)를 더 포함한다. 아일렛 와셔(110)는 원형으로 형성되며, 아일렛 베이스(120)와 마찬가지로 폴리카보네이트와 같은 플라스틱 재질로 구성된다. 아일렛 와셔(110)의 중앙에는 와셔홀(112)이 형성되며, 와셔홀(112)을 통해 아일렛 베이스(120)의 바렐부(130)가 통과한다. 그리고, 바렐부(130)의 단부가 펀치 프레스의 환형 홈을 따라 권취되면서 아일렛 와셔(110)의 내부 마진(114)에 밀착하게 된다.

실시예 2

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 분해 사시도이며, 도 6는 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 평면도이고, 도 7은 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛의 Y-Y 단면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 제2 실시예에 따른 RFID용 아일렛(200)은 아일 렛 와셔(210), 아일렛 베이스(220), RFID 칩(240), 내장 안테나(250) 및 안테나 연장부(260)를 포함한다. 내장 안테나(250) 및 안테나 연장부(260)가 전기적으로 연결되고, RFID 칩(240)은 내장 안테나(250) 및 안테나 연장부(260)를 안테나로 사용하는 RFID 회로를 형성한다. RFID 칩(240) 및 내장안테나(250)는 림(225) 및 대상물(OBJ) 상이에 개재되어 견고하게 고정되며, 동시에 안테나 연장부(260)는 내장 안테나(250)와 전기적으로 연결된다.

아일렛 와셔(210)는 원형으로 형성되며, 폴리카보네이트와 같은 플라스틱 재질로 구성된다. 아일렛 와셔(210)의 중앙에는 와셔홀(212)이 형성되며, 와셔홀(212)을 통해 아일렛 베이스(220)의 바렐부(230)가 통과한다.

아일렛 베이스(220) 역시 플라스틱 재질로 구성되며, 원형 외곽을 갖는 림(225) 및 림(225)과 일체로 형성된 바렐부(230)를 포함한다. 바렐부(230)는 원통형으로 형성되며, 대상물(OBJ)의 홀 및 와셔홀(212)을 통과한다. 바렐부(230)의 단부가 펀치 프레스의 환형 홈을 따라 권취되면서 아일렛 와셔(210)의 내부 마진(214)에 밀착하게 되고, 그 결과 아일렛 와셔(210) 및 아일렛 베이스(120)가 대상물에 고정된다. 그와 동시에, 내장 안테나(250) 및 RFID 칩(240)도 아일렛 와셔(210) 및 아일렛 베이스(220)에 의해서 보호되며, 대상물(OBJ)에 견고하게 고정된다.

내장 안테나(250)는 철, 구리, 알루미늄과 같은 도전성 물질로 구성되며, 링(ring) 형상의 원형으로 형성된다. 그리고, 내장 안테나(250)에는 링 형상을 깨는(break) 절개부(252)가 형성되며, 절개부(252)에 의해서 내장 안테나(250)의 내외를 연결하는 슬릿이 형성된다. 따라서, 절개부(252)를 기준으로 전류의 흐름이 차 단되며, 절개부(252)에 의해서 분리된 부분은 RFID 칩(240)에 의해서 전기적으로 연결된다.

RFID 칩(240)의 단자는 절개부(252)의 양단에 전기적으로 연결된다. RFID 칩(240)은 절개부(252)의 사이 또는 상하부에 장착될 수 있으며, RFID 칩(240)은 에폭시(epoxy) 등으로 코팅되어 보호된다. RFID 칩(240)은 별도의 안테나를 포함할 수도 있지만, 기본적으로는 내장 안테나(250) 및 안테나 연장부(260)를 안테나로 이용하여 역산란 결합(backscattering)에 의한 신호를 송수신할 수 있다.

제1 실시예에서와 같이, 내장 안테나(250)만을 다이폴 안테나로 사용하여 신호를 송수신할 수가 있다. 하지만, 아일렛에 내장되는 내장 안테나(250)의 크기가 작기 때문에 약 2GHz 대의 주파수를 사용하는 리더에서는 적당할 수 있지만, 약 900MHz 대의 주파수를 사용하는 리더에 대해서는 데이터의 송수신이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 왜냐하면, 다이폴 안테나가 용이하게 송수신 할 수 있는 안테나의 크기는 파장의 절반 길이(λ/2)이기 하는데, 약 900MHz 대의 주파수 영역에서 파장의 절반은 대략 15cm의 길이에 해당하기 때문이다. 약 15cm의 안테나 길이를 갖는 아일렛은 크기가 너무 크기 때문에 막상 실용적이지 못하다는 단점을 갖는다.

따라서, 본 실시예에 따른RFID용 아일렛(200)은 도전성 물질로 구성된 안테나 연장부(260)를 포함하며, 안테나 연장부(260)의 길이를 적절하게 조절하여 리더 및 RFID용 아일렛(200) 간의 데이터 송수신을 용이하게 할 수가 있다.

본 실시예에서의 안테나 연장부(260)는 대상물(OBJ) 상에 프린트된 상태로 제공된다. 즉, 도전성 물질을 포함하는 도료를 준비하고, 대상물(OBJ)에 인쇄를 하 는 과정이나 인쇄를 하기 전후에 준비된 도료를 라인 형상으로 도포하면서 제공된다. 도료가 도전성 물질을 포함하고 있기 때문에 안테나 연장부(260)는 안테나로서의 기능을 할 수 있으며, 아일렛 와셔(210) 및 아일렛 베이스(220)가 체결되는 과정에서, 안테나 연장부(260)가 내장 안테나(250)와 전기적으로 연결되고, RFID칩(240)과 하나의 RFID 회로를 형성하게 된다.

도 8의 (a)를 참조하면, 안테나 연장부(260-2)는 아일렛을 장착하기 전에 아일렛이 장착되는 위치에 알루미늄 테이프를 도포함으로써 제공될 수가 있다. 즉, 알루미늄 도포장치(C)는 알루미늄 박막 및 이형지로 구성된 테이프 롤러를 포함하며, 테이프 롤러로부터 알루미늄 박막 및 이형지는 외부를 경유하여 다시 장치 내부로 유입된다. 기존의 교정 테이프 장치(Correction Tape Applicator)와 같이, 알루미늄 박막과 이형지를 대상물에 접한 상태를 유지하면서 알루미늄 도포장치(C)를 이동하게 되면, 알루미늄 박막 및 이형지가 분리되면서 대상물 상에 알루미늄 박막이 도포되고, 그 결과 대상물 상에는 안테나 연장부(260-2)가 제공될 수가 있다.

또한, 도 8의 (b)를 참조하면, 안테나 연장부(260-3)는 핫스탬핑(hot stamping) 방법에 의해서 인쇄된 형태로 제공될 수도 있다. 핫스탬핑 등의 방법에 의해서 단순한 테이프 형상이 아니라, 상표 및 상호 등 다양한 디자인을 표현할 수 있다.

RFID용 아일렛(200)이 리더(미도시)에 근접하게 통과하면서, 리더-라이터장 치로부터 데이터 요청에 대한 신호를 받고, 안테나 연장부(260) 및 내장 안테나(250)로부터 수신된 신호에 대응하여 RFID 칩(240)은 신호를 생성하거나 내부적으로 저장된 데이터를 수정할 수가 있다. 이때 RFID 칩 (240)은 금속으로 구성된 아일렛 와셔(210) 및 아일렛 베이스(220)에 의해서 물리적으로 보호된다.

대상물(OBJ)은 화물 등에 결속되어 화물의 도착지 및 출발지를 표시하는 태그가 될 수 있으며, 각종 우편물, 소포류, 물류 포장재, 의류용 태그, 화물 차량용 천막 등은 물론, 대형 유통 마트에서 판매되는 제품의 포장에도 사용될 수가 있다.

또한, 아일렛 와셔(210) 및 아일렛 베이스(220) 사이에는 페라이트(Ferrite)와 같은 자성체 차단재가 개재될 수 있다. 자성체 차단재는 대상물과 RFID 칩(240) 사이에 개재될 수 있으며, 아일렛 와셔(210)과 RFID 칩(240) 사이에 개재될 수도 있다.

도 9를 참조하면, 아일렛 베이스(220)의 림(225) 저면에 돌출부(227)가 형성된다. 돌출부(227)는 바렐부(230)의 주변을 따라 림(225)의 저면으로부터 돌출되며, 균일한 간격으로 형성되어 있다. 따라서 펀치 프레스에 의해서 아일렛 와셔(210)와 아일렛 베이스(220)이 대상물에 고정되면서, 돌출부(227)가 내장 안테나(250)를 가압하게 되고, 내장 안테나(250) 및 안테나 연장부(260)가 더 안정되게 전기적으로 연결된다.

실시예 3

도 10을 참조하면, 제3 실시예에 따른 RFID용 아일렛(101)은 제1 실시예에서 설명된 아일렛 베이스(120), RFID 칩(140) 및 내장 안테나(150)을 동일하게 포함하되, RFID 칩(140) 및 내장 안테나(150)가 림(125)에 대향하게 배치된다. 따라서 RFID 칩(140) 및 내장 안테나(150)는 대상물(OBJ) 및 권취되는 아일렛 베이스(130)의 단부 사이에 개재된다.

또한, RFID 칩(140)은 다이렉트 와이어 본딩(Direct Wire Bonding)에 의해서 내장 안테나(150)에 전기적으로 연결되어 RFID 회로를 형성하고, RFID 칩(140) 주변으로 에폭시 등을 이용한 보호 수지층(142)을 형성한다.

아일렛 베이스(120)는 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱 재질로 구성되며, 원형 외곽을 갖는 림(125) 및 림(125)과 일체로 형성된 바렐부(130)를 포함한다. 바렐부(130)는 원통형으로 형성되며, 대상물(OBJ)의 홀을 통과하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 권취되어 RFID용 아일렛(100)을 대상물(OBJ)에 고정된다. 구체적으로 대상물(OBJ)을 통해 외부로 돌출된 바렐부(130)는 아일렛 체결 장치인 펀치 프레스에 의해서 가압되고, 펀치 프레스의 환형 홈에 의해 바렐부(130)는 단부에서부터 권취되기 시작한다. 바렐부(130)가 단부부터 지속적으로 권취되어 대상물에 밀착 고정됨으로써 내장 안테나(150)의 저면에 닿게 되고, 그와 동시에 아일렛 베이스(120), 내장 안테나(150), 및 RFID 칩(140)이 대상물(OBJ)에 견고하게 고정된다.

내장 안테나(150)는 철, 구리, 알루미늄과 같은 도전성 물질로 구성되며, 내장 안테나(150)에 형성된 절개부(152)에 의해서 내장 안테나(150)의 내외를 연결하는 슬릿이 형성된다. 그리고, RFID 칩(140)의 단자는 절개부(152)의 양단에 전기적으로 연결된다. RFID 칩(140)은 절개부(152)의 사이 또는 상하부에 장착될 수 있으며, RFID 칩(140)은 에폭시(epoxy) 등으로 코팅되어 보호된다.

본 실시예에 따른 RFID용 아일렛(101)에서 내장 안테나(150)가 안테나 외에도 아일렛 와셔 역할을 하기 때문에 아일렛 베이스(120)를 대상물(OBJ)에 견고하게 고정 시킬 수 있다.

실시예 4

도 11을 참조하면, 제4 실시예에 따른 RFID용 아일렛(300)은 아일렛 베이스(320), RFID 칩(340) 및 내장 안테나(350)을 동일하게 포함하되, RFID 칩(340) 및 내장 안테나(350)가 림(325)에 대향하게 배치된다. 도 2에 도시된 것과 유사하게, 아일렛 베이스(330)의 단부는 펀치 프레스에 의해서 권취될 수 있으며, 권취된 아일렛 베이스(330)의 단부가 내장 안테나(350)의 저면을 가압함으로써 RFID 칩(340) 및 내장 안테나(350)를 대상물(OBJ)에 고정시킬 수가 있다.

내장 안테나(350)는 안테나 기판(352) 및 안테나 기판(352)에 형성된 코일부(354)로 구성된다. 코일부(354)는 안테나 기판(352)의 중앙 홀 주변으로 형성되며, RFID 칩(340)과 전기적으로 연결되어 RFID 태그의 주요 부품으로서 기능을 한다. 코일부(354)는 도전성을 갖는 금속으로 구성되며, 안테나 기판(352)의 표면에 형성되거나 그 내부에 형성될 수가 있다. 구체적으로 코일부(354)가 안테나 기판(352)의 내부에 형성되기 위해서는, 안테나 기판(352)는 복층의 구조를 가지며, 특정 층 구조의 사이에 코일부(354)가 형성됨으로써 안테나 기판(352)에 위치할 수가 있다.

또한, RFID 칩(340)은 다이렉트 와이어 본딩(Direct Wire Bonding)에 의해서 내장 안테나(350)의 코일부(354)에 전기적으로 연결되어 RFID 회로를 형성하고, RFID 칩(340) 주변으로 에폭시 등을 이용한 보호 수지층을 형성할 수가 있다.

아일렛 베이스(320)는 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱 재질로 구성되며, 원형 외곽을 갖는 림(325) 및 림(325)과 일체로 형성된 바렐부(330)를 포함한다.

본 실시예에 따른 RFID용 아일렛(300)에서 내장 안테나(350)가 안테나 외에도 아일렛 와셔 역할을 하기 때문에 아일렛 베이스(320)를 대상물(OBJ)에 견고하게 고정 시킬 수 있으며, 약 13.56MHz 대의 주파수를 이용하는 리더기에 대응하여 원활한 데이터 송수신을 수행할 수가 있다.

본 발명에 따른 RFID용 아일렛은 아일렛 자체를 안테나로 사용함으로써 종래의 RFID 태그의 제조공정과 비교하여 현저히 공정을 단순화할 수 있고, RFID 칩을 대상물에 효과적으로 고정시킬 수 있으며, 일상적으로 사용되고 있는 종래의 아일렛 기능을 유지 및 개선할 수 있는 등 많은 장점을 갖는다. 또한, 종래의 아일렛 체결장치를 그대로 활용할 수가 있어 여러 측면에서 경제적이며, 바로 양산 체계로 전환할 수가 있어 산업 발전에 유용하다고 할 수 있다. 아일렛의 종류가 다양한 만큼 아일렛은 생활의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 제조 및 장착 과정 역시 간단한 동시에 생산 설비 역시 널리 보급되어 있기 때문에 RFID 태그 가격을 현저하게 낮출 수 있다는 장점을 갖는다.

플라스틱 재질의 아일렛 와셔 및 아일렛 베이스는 RFID 칩과 리더 간의 데이터 송수신을 방해하지 않으며, 내장 안테나 및 RFID 칩을 안전하게 보호할 수가 있다. 또한, 아일렛 와셔 및 아일렛 베이스가 대상물에 밀착하여 RFID 칩을 보호하기 때문에 가혹한 외부환경에서도 견지력을 훌륭하게 유지할 수 있다는 장점을 갖는다.

UHF 주파수 대 이상의 영역에서 금속성 재질의 아일렛이 가지는 역산란의 장점을 활용하여 아일렛 베이스 또는 아일렛 와셔 또는 이들과 결합된 단위 자체 또는 알루미늄 테이프 등을 추가로 활용한다. 따라서 종래의 RFID 태그의 제조공정을 현저하게 단순화하고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 대량 생산에서도 상당한 이점을 가질 수 있다.

또한, 여러 형상 및 여러 디자인의 아일렛이 현재 사용되고 있는 만큼, RFID용 아일렛 역시 다양한 형상 및 모양, 색상을 표현할 수 있으며, 상품 또는 장식적인 물품으로서의 가치도 매우 크다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

플라스틱으로 구성되며, 대상물에 밀착하는 림 및 상기 림과 일체로 형성되며 상기 대상물을 통과하여 상기 대상물에 고정되는 바렐부를 포함하고, 상기 바렐부의 단부가 권취되는 소성 변형에 의해서 상기 대상물에 고정되는 아일렛 베이스;

상기 아일렛 베이스와 함께 상기 대상물에 고정되는 내장 안테나; 및

상기 내장 안테나에 전기적으로 연결되어 상기 내장 안테나를 안테나로 사용하는 RFID 회로모듈; 을 구비하는 RFID용 아일렛.
제1항에 있어서,

상기 내장 안테나에는 절개부가 형성되며, 상기 RFID 회로모듈은 상기 절개부에 의해서 분리된 부분에 각각 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제1항에 있어서,

상기 내장 안테나와 전기적으로 연결되고, 상기 내장 안테나와 함께 상기 RFID 회로모듈의 안테나로 사용되는 안테나 연장부를 더 구비하는 RFID용 아일렛.
제3항에 있어서,

상기 안테나 연장부는 상기 대상물 상에 도포된 것을 특징으로 하는 RFID 용 아일렛.
제4항에 있어서,

상기 안테나 연장부는 상기 대상물 상에 도전성 물질을 포함하는 테이프를 부착함으로써 상기 대상물 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제4항에 있어서,

상기 안테나 연장부는 상기 대상물 상에 도전성 물질을 포함하는 도료를 도포함으로써 상기 대상물 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제1항에 있어서,

상기 내장 안테나는 상기 림 및 상기 대상물의 사이 또는 권취된 상기 바렐부의 단부 및 상기 대상물의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제7항에 있어서,

상기 내장 안테나에 연결된 상기 RFID 회로모듈의 주위로 보호 수지층이 형성된 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제7항에 있어서,

상기 림 및 상기 대상물의 사이로 개재되는 상기 내장 안테나를 고정하기 위 해, 상기 림의 내면으로는 상기 내장 안테나를 가압하여 고정하기 위한 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제1항에 있어서,

상기 내장 안테나는 상기 바렐부에 대응하여 홀이 형성된 안테나 기판 및 상기 홀을 중심으로 상기 안테나 기판의 표면 또는 내부에 형성된 코일 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제1항에 있어서,

상기 RFID 회로모듈에 인접하게 자성체 차단재가 제공되는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.
제1항에 있어서,

상기 대상물을 기준으로 상기 아일렛 베이스에 대향하게 제공되는 아일렛 와셔를 더 구비하며, 상기 아일렛 와셔는 와셔홀을 포함하고, 상기 와셔홀을 통해 상기 바렐부의 단부가 권취되어 상기 아일렛 와셔에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 RFID용 아일렛.