关于RFID天线的制作技术及RFID印刷天线的前景分析

2020-03-31

随着物联网的迅猛发展,RFID技术的应用也越来越多,目前已应用于物流、零售、仓储、图书、档案等多个领域。因此,RFID技术也需要不断进步,去适应不同行业不同领域应用需求。利用导电油墨及先进的RFID天线印刷技术,可优化RFID电子标签的应用价值,进一步促进RFID的应用。



在RFID系统中,天线分为标签天线和读写器天线两种。标签天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片:发射时,把电流转换为电磁波;接收时,把电磁波转换为电流。


RFID天线制作技术

RFID天线制作技术主要分为线圈绕制法、蚀刻法和印刷天线三种。其中,RFID导电油墨印刷天线为近年来发展的一种新技术。以上RFID标签天线的制作方法分别适用于不同频率的RFID电子标签产品。低频RFID电子标签天线基本是绕线方式制作而成,高频RFID电子标签天线利用以上三种方式均可实现,但以蚀刻天线为主,其材料一般为铝或铜,UHF RFID电子标签天线则以印刷天线为主。


(1)线圈绕制法

线圈绕制法要在一个绕制工具上绕制标签线圈并进行固定,此时要求天线线圈的匝数较多(典型匝数50-l500匝)。这种方法用于频率范围在125-134 KHz 的RFID标签,其缺点是成本高,生产速度慢。


(2)蚀刻法

蚀刻法首先要在一个塑料薄膜上层压一个平面铜箔片;然后在铜箔片上涂覆光敏胶,干燥后通过一个正片(具有所需形状的图案)对其进行光照;放入化学显影液中,此时感光胶的光照部分被洗掉,露出铜;最后放入蚀刻池,所有未被感光胶覆盖部分的铜被蚀刻掉,从而得到所需形状的铜线圈。用蚀刻法制作的天线精度高,特性能够与RFID读写器的询问信号相匹配,同时在天线的阻抗、射频性能等都很好,但成本太高。


(3)印刷天线

印刷天线是直接用导电油墨在绝缘基板(薄膜)上印刷导电线路,形成天线和电路。其主要的印刷方法已从只用丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等制作方法发展成较为成熟的网印与凹印技术。



RFID印刷天线有哪些优势?

1、无污染

铜蚀刻过程必须采用的光敏胶和其他化学试剂都具有较强的侵蚀作用,所产生的废料及排出物对环境造成较大的污染。而采用导电油墨直接在基材上进行印刷,无需使用化学试剂,因而具有无污染的优点。


2、导电性能好

导电油墨干燥后,由于导电粒子间的距离变小,自由电子沿外加电场方向移动形成电流,因此RFID印刷天线具有良好的导电性能。


3、操作容易

印刷技术作为一种添加法制作技术,较之减法制作技术(如蚀刻)而言,本身是一种容易控制、一步到位的工艺过程。


4、基材选择灵活多样

导电油墨几乎能印刷在所有的承印材料上,包括聚酯、聚酰亚胺、ABS工程塑料、PVC (聚氯乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、(涂料)纸板等。而铜蚀刻技术则只能采用具有高度抗腐蚀性的基材如聚酯,这类基材的价格一般要比印刷所选择的基材高。


印刷的导电油墨天线还能够经受住更高的外部机械压力。此外,利用导电油墨制作的RFID标签印刷天线具有更好的弹性和更高的可靠性。


5、成本低

RFID印刷天线成本的降低主要取决于导电油墨材料和网印工序这两个方面的原因。从材料本身的成本上来讲,油墨要比冲压或蚀刻金属线圈的价格低,特别是在铜、银的价格上涨的情况下,采用导电油墨印刷法制作RFID天线不失为一种理想的替代方法;从材料耗用量上说,蚀刻要消耗大量金属,而导电油墨印刷天线电路速度快、材料省、成本低、效率高。


网印工序之所以能降低成本,原因之一是引进印刷设备的投资比引进铜蚀刻设备要便宜得多。此外,由于印刷过程中无需因环保要求而追加额外的投资,故而生产及设备的维护成本比铜蚀刻方法也要低,从而也减少了标签的单件成本。


鸿陆超高频RFID天线


在利用导电油墨印刷RFID天线时,以下几方面的操作需格外注意,以达到最好的印刷效果。


前处理:要保证印刷面清洁无污染、无油脂及氧化物等,印刷面处理后停留的时间越短越好,以防止被氧化或污染。

操作环境:印刷环境的选择对印刷效果有直接的影响,应尽量减少印刷区的灰尘及异物污染,环境的要求至少是100000级以上的净化室。

稀释:油墨调好粘度后,加少量的稀释剂,可以改善自动印刷的印刷效果。用前须充分搅拌10分钟。

预烘干:温度和时间可根据特定的生产工艺来调整。

保存:温度在20-25度保存,避光、避热。


由此可见,利用导电油墨制作RFID印刷天线时对工艺具有较高的要求。对于导电油墨本身而言,应具有附着力强、电阻率低、固化温度低、导电性能稳定等特性,以满足RFID天线的功能要求。


当然,RFID印刷天线之所以具有强于传统天线的特点,主要取决于导电油墨的特性及其与印刷技术的完美结合。


导电油墨由细微导电粒子或其他特殊材料(如导电的聚合物等)组成,印刷在柔性或硬质承印物上可制成印刷电路,起到导线、天线和电阻的作用。导电油墨从较大程度上决定了RFID印刷天线的阻抗这一关系RFID天线性能的重要参数。


(图文来源于网络,侵删)

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