網印在智能標簽制作上的優勢

RFID是一種非接觸式的自動識別技術，通過射步頁信號來自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID系統大體上包含三個模塊，即智能標簽、閱讀器、射頻天線，如圖1所示。系統工作原理如下。當標簽受射頻天線島嘎 口 能標簽到系統閱讀器產生并發射的無線電射頻信號照射時，內部線路產生感應電流，芯片被激活；芯片將自身包含的信息通過標簽的內置天線(線圈)發送出去；RFID系統的射頻天線接收到標簽發送來的載波信號， 經天線調節器傳送到閱讀器；閱讀器再對接收的信號進行解調和解碼， 從而獲取標簽中包含的數據信息。

從RFID 系統的工作原理可知， 系統的閱讀器可以同時讀取多個智能標簽， 且標簽的識別完全是非接觸式的自動識別， 無需任何的人工干預， 只需要將貼有智能標簽的多種對象移經射頻區即可，如圖2所示。所以，使用智能標簽技術節省了條形碼技術所必須的人力，同時也提高了超市的售貨效率，方便了消費者，節省了消費者的時間。

標簽的成本相對較高是智能標簽推廣進程的瓶頸。市場調查表明， 目前每個標簽的單價從大約20美分到1美元不等；一般認為，對單件商品而言，可以接受的標簽價格是5美分。因此，全面推廣智能標簽主要應從兩個方面進行努力：進一步提高標簽的性能及降低標簽的制作成本。

智能標簽由(硅)芯片、內置天線(線圈)及底材三部分構成，如圖3所示。目前芯片和底材的性能、價格基本上比較穩定， 因而各種制作方法的優勢就只能體現在優化標簽內置天線的制作工序及降低天線制作成本上。判斷一種方法所制作的標簽內置天線的功能性及成本效益性高低，至少應符合三個標準：①天線應具有較高的電學性能(阻抗)；②允許在天線上很容易地安裝上芯片； ③ 能進行大批量、低成本的生產。

目前智能標簽天線制作的方法主要有三種。

· 蝕刻法。也稱做減法制作技術。采用該法首先在一個塑料薄膜上層壓一個平面銅箔片； 然后在銅箔片上涂覆光敏膠， 干燥后通過一個正片(具有所需形狀的圖案)對其進行光照； 放入化學顯影液中， 此時感光膠的光照部分被洗掉， 露出銅； 最后放入蝕刻池，所有未被感光膠覆蓋部分的銅被蝕刻掉，從而得到所需形狀的銅線圈。

· 線圈繞制法。在一個繞制工具上繞制標簽線圈并進行固定，此時要求天線線圈的匝數較多(典型匝數50～l 500匝)。對于頻率范圍較小(比如小于l 35 kHz) 的標簽， 以及不首要考慮標簽成本問題的市場應用時， 通常采用該方法。

· 導電油墨(Conductive Ink)印刷法。也稱做添加法制作技術。由于標簽天線具有相對粗糙的外形， 因而可以通過在底材上印刷(添加)導電油墨的方法來實現， 目前主要采用的是網版印刷的方法來制作UHF (超高頻)標簽天線。

網印制作標簽天線的優點

網印制作標簽內置天線采用的材料是導電油墨。導電油墨是由金屬導電微粒(銀、銅、碳)分散在連接料中形成的一種導電性復合材料， 印刷到承印物上后，起到導線、天線和電阻的作用。該油墨印刷在柔性或硬質底材(紙、PVC、PE 等)上可制成印刷電路， 用導電油墨印制的天線可接收RFID專用的無線射頻信號。智能標簽內置天線采用導電油墨網印方法較之其他方法(如銅蝕刻法)具有許多優勢，可以說是一種綠色、穩定、低成本的解決方案， 對大批量制作低成本標簽來說是一種理想的工藝方法，其優勢體現在以下幾個方面

1．成本低

采用網印導電油墨的方法來制作標簽內置天線的一個顯著的優點是成本低、操作容易。該方法的低成本特性體現在兩個方面。

(1) 網印工序。首先， 引進網印設備的投資比引進銅蝕刻設備要便宜得多； 此外， 由于網印過程中無需因環保要求而追加額外的投資，故而生產及設備的維護成本比銅蝕刻方法也要低。事實上，維護銅蝕刻生產線及處理廢料(比如化學蝕刻池中的殘渣)本身需要一個非常貴的固定成本， 因而也增加了標簽的單件成本。

(2)導電油墨。首先，從材料成本上，導電油墨要比蝕刻金屬線圈的價格低；此外，從材料耗用量上說， 蝕刻過程要消耗大量的金屬， 而導電油墨印刷天線或電路的速度快、成本低、效率高。

2．操作容易

網印技術作為一種加法制作技術，較之減法制作技術(如蝕刻)而言，本身是一種控制容易、一步到位的工藝過程。在網印過程中， 也不存在其他印刷過程比如膠印中的水墨平衡、更換橡皮布、油墨乳化及調節墨斗鍵之類的技術問題， 所以它具有操作容易的性能。

3． “綠色” 環保

由上面的介紹可知，銅蝕刻過程必須采用光敏膠及其他化學試劑。這些化學藥品都具有較強的侵蝕作用，所產生的廢料及排出物對環境造成較大的污染。而網印技術采用導電油墨直接在底材上進行印刷，無需使用化學試劑，因而具有“綠色”、環保的優點。

當然，采用繞制銅線技術來制作天線也是一道“綠色”、環保的制造工序。但如果考慮標簽的成本因素， 繞制法就明顯不如網版印刷。

4．底材選擇靈活多樣

網印能夠將導電油墨印刷在幾乎所有的承印材料上， 以制得所需要的天線。因此， 標簽底材的選擇也就更加靈活、多樣。可作為智能標簽基片的材料有聚酯、聚酰亞胺、ABS工程塑料、PVC (聚氯乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、(涂料)紙板等等。在標簽制作時，選擇哪種材料需依具體的應用而定。

相比之下，銅蝕刻技術則只能采用具有高度抗腐蝕性的底材， 即那些能夠忍受蝕刻過程中所采用的化學試劑的高度侵蝕性的底材(如聚酯)。值得一提的是， 此類底材的價格也可能要比網印所選擇的底材要貴。比如銅蝕刻過程采用的聚酯，其價格要比網印公交系統票證標簽的紙質底材要貴得多。

5．標簽樣式豐富，穩定性、可靠性好

采用網印技術能夠允許天線具有多種設計樣式，能夠印刷多種樣式的天線。因而，所制作的標簽樣式豐富， 允許被貼標對象具有不同的表面形狀，如不同曲率、角度的物體表面。此外，印刷的導電油墨天線還能夠經受住更高的外部機械壓力。

事實上， 由于網印導電油墨(或導電漿)是由導電金屬微粒分散在熱塑型聚合物黏合劑或樹脂中形咴的， 因此， 這樣制得的智能標簽天線具備黏性流體的特性，具有更好的彈性。在標簽受壓彎曲時，網印智能標簽此時表現的性能及可靠性， 蝕刻制得的智能標簽和鋁蝕刻制得的EAS(電子防盜)標簽都要高。

關于網印導電油墨

網印電油墨干燥后， 由于導電粒子I司的距離變小， 自由電子沿外加電場方向移動形成電流， 具有良好的導電性能。對于印制智能標簽內置天線而言， 一個好的導電油墨配方， 要求具有良好的印刷適性，印刷后具有附著力強、電阻率低、固化溫度低、導電性能穩定等特性。

面對RFID智能標簽將帶來的包裝、零售、物流領域的革命性變化，以及導電油墨在該標簽中的廣闊應用前景， 國內外一些企業在導電油墨研發方面也取得了突出的成績。例如，在國外，美國Flint油墨公司已將導電油墨印出的線路與銅蝕刻出來的線路在多種射頻帶中進行了xt-bL。如860-950 M Hz的超高步頁、2 450 MHz的微波及l3．56 MHz的高頻等均做過試驗，收到了很好的成效；美國Parelec公司也專門為印制智能標簽天線成功開發了Parmod導電油墨。針對不同的用途，Parmod 油墨在不同的網印方式下印刷的電路線圈的一些性能參數測試如表1所示。在國內，比如上海寶銀電子材料有限公司推出了多種系列的導電油墨(導電漿)；武漢三萊科技公司還推出了水性導電油墨。

小結

智能標簽因技術先進和方便管理而被眾多的零售商添加到商品包裝上， 以實時跟蹤商品的流動情況，其市場潛力大、前景廣1闔。在智能標簽推廣應用的過程中，如何降低標簽的成本、完善性能，乃當務之急。采用適當的導電油墨，通過網印方法在底材上印刷導電線圈，作為智能標簽的內置天線，這無疑是降低智能標簽成本的一個重要途徑。隨著射頻技術、電子封裝技術的成熟， 以及優良的導電油墨配方的推出， 網印在推進智能標簽高性能、低成本的應用上將發揮越來越重要的作用。