자성시트, 자성시트와 일체화된 방사체 패턴을 구비한 무선 식별 안테나 및 그 제조방법 document_id A220623111508

최근, IC칩을 구비한 트랜스폰더(transponder)와 리더/라이터 사이 또는 트랜스폰더와 리더 사이에서 데이터를 교신하는 무선 식별 시스템(radio frequency identification system, 이하 "RFID 시스템"이라 함)이 보급되고 있다. 이 RFID 시스템은 트랜스폰더(transponder) 및 리더/라이터 각각에 구비된 안테나를 사용하여 무선으로 데이터를 교신하기 때문에, 이들을 접촉시키지 않고 트랜스폰더를 리더/라이터로부터 수 mm 내지 수 cm 떨어뜨려도 통신이 가능하고, 오염이나 정진기 등에 강하므로 공장의 생산관리, 물류 유통 및 재고 관리, 입퇴실 관리 등의 여러 분야에서 이용되고 있다. 예컨대, 최근 RFID 시스템을 이용하는 기기로서 휴대전화가 있다. 휴대전화의 RFID 시스템은 핸드폰의 새로운 기능으로서 교통결제 및 신용결제를 할 수 있도록 해준다. 상기 휴대전화의 RFID 시스템은 데이터를 주고받는 안테나(antenna)와 안테나 신호의 안정성 및 주변 금속물질에 의해 신호가 감쇠되는 것을 보완하기 위한 자성 시트가 부착되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 안테나는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 제조되며, 일반적으로 0.3～0.8mm 두께로 구성되어 있다. 구체적으로, 리더 안테나에서는 135kHz 이하 혹은 13.56MHz의 주파수를 사용하며, 특히 인덕티브(inductive) 방식을 사용한 RFID 휴대전화는 13.56MHz 주파수를 주로 사용하여 무선 전자기파인 사인파가 만들어지며, 이에 의하여 리더 안테나는 태그, 즉 트랜스폰더 안테나 쪽으로 에너지를 전달하고 태그 쪽으로부터 데이터를 받게 된다. 자성시트는 투자율이 높은 페라이트 및 연자성 금속분말의 구형 혹은 편상의 형태로 제조하여 연성이 높은 플라스틱 혹은 고무와 혼합하여 제조하고 있다. 안테나에서 유도되는 전압은 패러데이 법칙(Faraday''s law)과 렌쯔 법칙(Lenz''s law)에 의하여 결정되므로, 높은 전압 신호를 얻기 위해서는 트랜스폰더 안테나 패턴과 쇄교하는 자속의 양이 많을수록 유리하다. 자속의 양은 트랜스폰더 안테나 코일에 포함된 연자성 재료의 양이 많을수록, 그리고 재료의 투자율이 높을수록 크게 된다. 특히, RFID 시스템은 본질적으로 비접촉에 의한 데이터 통신이기 때문에 리더 안테나에서 만들어지는 무선 전자기파를 태그 안테나로 집속시키기 위해서는 투자율이 높은 자성재료로 이루어진 자성시트가 필요하다. 자성시트는 일반적으로 0.1mm～0.5mm 두께로 구성되어 있다. 이 때, 자성시트는 두께가 두꺼울수록 인덕턴스가 높아져 신호의 인지거리 향상 및 신호의 안정성에 도움을 준다. 그러나, 최근 휴대전화의 박형화 및 소형화는 이러한 자성시트 두께 증가를 제한하게 된다. 종래 기술에서 안테나와 자성시트를 접착층(최소 0.02mm)을 사용하여 물리적으로 결합하는 경우 RFID 시스템은 0.3～0.8mm의 두께를 가진다. 이때, 핸드폰 두께 감소에 따라 RFID 시스템 두께를 낮추기 위해서는 자성시트 두께를 감소시켜야 하는데, 이는 인지거리 및 신호의 안정성에 영향을 주기 때문에 두께 감소가 쉽지 않다. 또한, 0.1mm 이하의 얇은 두께의 자성시트를 제조하기 위해서는 미세 분말화를 거쳐 분말의 편평화 공정 등의 복잡한 공정을 거쳐야 하는 문제가 있고 제조 시 두께가 불균일하여 인덕턴스의 편차가 심한 문제가 있었다.