[첨단 헬로티]
NFC 태그, 종이에 직접 인쇄하는 전자 인쇄 방식을 세 가지 방법으로 제시
프랑스 그르노블 알프스(Grenoble Alpes) 대학의 연구원은 PowerCoat 용지에 금속 기반 잉크를 사용하여 NFC 13.56MHz RFID 태그에 전자 장치를 인쇄하는 방법을 개발했다. 이 시스템은 태그의 루프 안테나를 만들기 위해 전도성 잉크에 대한 두 가지 인쇄 방법과 세 가지 소결 방법으로 테스트되었다.
프랑스 그르노블 알프스(Grenoble Alpes) 대학의 연구원은 PowerCoat 용지에 금속 기반 잉크를 사용하여 NFC 13.56MHz RFID 태그에 전자 장치를 인쇄하는 방법을 개발했다.
이 시스템은 태그의 루프 안테나를 만들기 위해 전도성 잉크에 대한 두 가지 인쇄 방법과 세 가지 소결 방법으로 테스트되었다. 이 연구는 전자 회로 인쇄용으로 설계된 종이 제품 Arjowiggins 브랜드 인 PowerCoat를 사용하여 Arjowiggins 제지 회사가 후원한 Victor Thénot의 박사 논문으로 진행되었다.
‘종이에 금속 기반 잉크의 인쇄 및 선택적 소결, 산업 생산을 위한 RFID-HF 루프의 전기적 특성 최적화’라는 제목의 이 프로젝트는 선거용 인쇄용지를 위해 특별히 고안된 매끄러운 종이 기판을 활용한다.
대부분의 NFC 태그 및 기타 수동형 RFID 태그는 에칭된 구리 또는 알루미늄 안테나와 폴리이 미드 기판 또는 PET, PEN 또는 PVC 소재에 적용된 칩으로 제작된다. 전자 제품이 인쇄되는 경우, 일반적으로 플라스틱 기재의 전도성 잉크를 사용하여 인쇄한다. 그러나 그르노블 알프스(Grenoble Alpes) 연구원은 플라스틱 기재와 함께 인쇄된 버전과 인쇄되지 않은 버전의 태그는 모두 탄소 발자국이 상당하다는 점에 주목했다.
이 연구그룹은 종이에 인쇄된 RFID 태그를 사용하여 우수한 성능을 제공하면서 재생 가능한 솔루션을 제공할 방법을 찾아내기 위해 노력했다고 이 대학의 연구 엔지니어인 데니스 커틸(Denis Curtil)은 설명했다.
그들은 태그 제조업체들에 RFID 태그에 일반적으로 사용되는 플라스틱, 재활용 불가능한 소재에 대한 대안으로 인쇄 가능한 태그 시스템을 설계해 제공한다고 그는 말했다.
연구진은 종이에 존재하는 셀룰로오스 섬유가 지구상에서 가장 풍부한 고분자 역할을 하고 있으며 인쇄된 전자 장치의 기질 역할을 할 수 있는 재생 가능한 원료를 제공한다고 전했다.
이 대학의 부교수이자 프로젝트 감독관인 Nadège Reverdy-Bruas는 “이 소재는 종이이며, 이 자원은 바이오 기반이며, 재생과 재활용이 가능하다. 또 다른 장점은 인쇄 전자 제품 전용 기판에 비해 저렴하다”고 강조했다.
그르노블 알프스(Grenoble Alpes) 연구원은 가공 중에 섭씨 180도의 열을 견딜 수 있는 종이가 필요했다. 연구팀은 180도 이상의 열을 가하지 않고도 종이 위에 잉크 재료를 전도성으로 만들기 위해 잉크 도포 후 소결 공정을 사용했다. 연구원들은 스크린 인쇄와 플렉소그래픽 (flexography)과 같은 태그를 인쇄하는 두 개의 프로세스를 사용하여 각각 4턴 패턴의 NFC 안테나 루프를 만들었다. 그런 다음 태그의 잉크 기하학적 특성(예 : 두께)을 측정하고 전기 성능을 테스트했다.
스크린 인쇄의 경우, 안테나는 폴리에스테르 메쉬 스크린이 있는 ASM SMT Solutions DEK Horizon 03i 프린터를 사용하여 PowerCoat 용지에 인쇄되었다. 리베르디 브루아스( Reverdy-Bruas)는 태그를 한 결과 전기적 성능면에서 마이크로 입자 잉크의 최고 품질임을 입증했다고 한다.
플렉소그래픽 롤투롤 프로세스는 유체 잉크가 달린 애닐록스 조각 실린더(anilox-engraved cylinder)로 구성된다.
이 방법에서 잉크는 인쇄판(릴리프 모양의 포토 폴리머)으로 옮긴 다음 종이 기질 위로 옮겼다. 커틸(Curtil)은 “이 공정의 장점 중 하나는 종이와 플라스틱에 포장 및 라벨링에 널리 사용된다는 것”이라고 말했다.
플렉소그래픽 버전은 30cm 폭의 릴과 2개의 뜨거운 공기 건조기를 갖춘 릴투릴 (reel-to-reel) 기계와 분당 8미터의 속도로 적외선 및 Adphos-NIR 드라이버로 구성된다. 그러나 이 방법의 품질은 3가지 중 가장 낮았다. 최종 결과인 전기적 성능의 측면에서 보면 미세 입자를 사용한 스크린 인쇄보다 다소 낮았다.
소결은 종이 위에서 잘 작동한다고 연구자들은 판단했다. NFC 태그는 화학 에칭 태그의 감도에서 반응에 응답하지 않았다. 그러나 커틸(Curtil)은 스마트폰에 내장된 NFC 판독기를 통해 태그를 읽는 대부분의 NFC 응용 프로그램을 사용할 수 있을만큼 충분히 잘 작동한다고 말했다.
리베드디 바루아스(Reverdy-Bruas)는 이 NFC 인쇄 방법을 사용하여 플라스틱 버전보다 가격이 저렴하고 재생 가능할 뿐만 아니라 종이 제품에 더 쉽게 내장될 수 있다고 말했다. 그는 “이제 모든 인쇄 매체에 정보를 통합할 수 있게 되었다"라고 말했다.
