RFID的印刷解决方案

RFID(Radio Frequency Identification)即无线射频识别系统,又称无线射频识别系统IC标签、电子标签、感应电子芯片、感应卡、非接触卡等。它是一种通过无线电波实现非接触数据访问的技术。它可以通过无线通信与数据访问技术相结合,连接背后的数据库系统,形成一个庞大而串联的系统。系统的基本组件包括RFID电子标签、RFID读写器和天线。天线是一种接收或辐射无线电收发机射频信号功率的装置。

RFID系统工作流程

读者通过发射天线发送一定频率的射频信号。当射频卡进入发射天线的工作区域时,会产生感应电流,激活射频卡获得的能量;射频卡通过卡中的内置天线发送自己的代码和其他信息:系统接收从射频卡接收到的载波信号,通过天线调节器传输到读者,读者解调和解码接收到的信号,然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑操作判断卡的合法性,对不同设置进行相应的处理和控制,并发出指令信号控制执行机构的行动。 

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图1 RFID标签

 

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图2 RFID系统工作流程图

RFID的印刷方式

RFID印刷与传统标签印刷有很大区别。从RFID从定义上讲,智能是指由芯片、天线等组成的射频电路;标签是由标签印刷工艺制成的商业外衣。从印刷的角度来看,RFID传统标签印刷的出现会带来更高的含金量。RFID芯片层可以用纸,PE、PET甚至纺织品和其他材料也被包装和印刷,制作不干胶贴纸、纸卡、标签或其他类型的标签,芯片是RFID关键是由其特殊的结构决定,不能承受印刷机的压力。因此,除喷墨印刷外,一般采用先印刷面层,再与芯片层复合模切的工艺。天线有三种生产技术:蚀刻法、线圈绕制法和印刷天线。其中,RFID导电油墨印刷天线是近年来发展起来的一种新技术。

1)天线印刷

      印刷天线直接用导电墨在绝缘基板上印刷导电线,形成天线和电路,又称添加法生产技术。主要的印刷方法已从丝网印刷扩展到胶印、柔性印刷、凹印等生产方法,较为成熟的生产工艺是网印和凹印技术。印刷技术的进步及其进一步应用RFID制作天线RFID降低了标签的生产成本,促进了标签的生产成本RFID应用电子标签。

2) 丝网印刷RFID标签

      RFID印刷主要是印刷的首选。在智能标签印刷中,应使用导电墨,而印刷导电墨较好的丝网为镍箔穿孔网。它是一种高科技丝网,而不是由普通金属或尼龙等丝网编织而成。它是一种由镍箔钻孔而成的箔网。网是六角形的,也可以通过电解成型制成圆孔。整个网面光滑均匀,可大大提高印刷的稳定性和精度,用于印刷导电墨、晶片、集成电路等高科技产品,效果好,可分辨0.1mm电路线间隔和定位精度可达0.01mm。61~1000也可以选择T/mm丝网溶剂印刷印刷,导电墨印刷60℃下烘干。 

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图3 丝网印刷RFID的优势

3) 胶版印刷RFID标签

      胶印是最常用的应用方法。其承印材料广泛,速度快,效率高。胶印在线圈印刷中的应用具有效率、精度和分辨率的优点,但胶印墨膜厚度较小,不符合线路印刷的要求。当然,这可以通过反复打印来完成,但这对精细线路的准确控制提出了新的挑战,新的导电性更好的油墨也可以在较小的厚度下达到所需的阻抗性能。

4) 柔版印刷RFID标签

      柔版印刷是一种直接印刷方式,1~5mm厚柔性感光树脂制版,卷筒纸印刷,速度快,效率高。油墨粘度在0.01~0.1Pa.s水基油墨、溶剂油墨和UV固化油墨。但柔印分辨率较低,通常为60L/cm精细印刷可达80左右L/cm,墨膜厚度为6~8μm,适用于天线印刷的要求。

    随着薄版技术的发展,柔性版印刷的分辨率和印刷精度也在不断提高。缺点是印刷边缘有印刷,这是印刷过程压力造成的。印刷的出现使线路边缘印刷不规则,影响油墨附着的精度和线路的阻抗性,容易产生废物。

5) 凹版印刷RFID标签

      凹版印刷耐印性大,承印材料广泛。油墨粘度约为10~50mPa.s,主要使用溶剂型油墨。分辨率与网纹穴的雕刻有关。激光雕刻可达1万L/cm,墨膜厚度为8~12μm之间。但由于印刷压力过大,在RFID天线印刷有困难。

6) 喷墨印刷RFID标签

喷墨印刷是近年来发展最快的印刷方法,其多功能性是其他印刷方法无法比拟的。这种无压方法可以直接将计算机中的数字信息喷涂到任何形状的材料上。其油墨系统比较复杂,使用的油墨可以是水基、热熔或UV固化型的粘度为10mPa.s左右。但喷墨印刷存在喷墨位置偏差,影响印刷质量的小墨滴会出现在空白处,产生边缘效应。  

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图4PRINTRONIX电子标签打印机SL4M

7) 综合印刷RFID标签方式

     无线标签采用印刷技术与镀金相结合的方式生产(RFID标签)天线图案。无蚀刻,即可避免切割材料,因此无线标签天线可以以更低的成本生产。
无线标签天线的制造工艺如下:

      1)首先使用水溶性特殊墨水,使用印刷技术或喷墨技术PET在天线图案的柔性底板上绘制天线图案;

      2)然后将柔性底板放入镀液中镀铜。经过上述处理后,铜膜可以在用特殊油墨绘制的布线图案上形成。这里使用的特殊油墨是指将两种金属形成几十纳米粒子后溶解在水中的溶液;

      这种方法没有蚀刻铜箔,即减法工艺,只是把材料放在底板上,所以通常被称为加法。铜线本身是由电镀技术形成的,不需要热处理等高温烧结。因此,柔性底板材料具有低耐热性。天线两端电阻小于0.4Ω。虽然块状铜很大,但作为无线标签天线没有问题。对于布线的加工精度,在开始过程中使用印刷技术将能够实现80μm布线间隔。但是喷墨技术有飞沫,所以精度略有下降,布线间隔略宽。

结语

      RFID印刷不仅是标签印刷的范畴,也是一种线路印刷。生产过程对印刷有严格的要求,印刷位置准确,油墨附着严格,如严格控制导电浆膜的厚度和导电颗粒的数量,并考虑印刷分辨率的大小。印刷工艺的选择可以综合考虑印刷量、承印材料的表面性能、油墨或印刷材料的附着性、成本和工艺特点。印刷技术可用于印刷领域的生产RFID天线给印刷业带来了新的发展机遇。 
本文来源:rfid世界网
本文标签:天线印刷