網(wǎng)印在智能標(biāo)簽制作上的優(yōu)勢

RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射步頁信號來自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)大體上包含三個模塊，即智能標(biāo)簽、閱讀器、射頻天線，如圖1所示。系統(tǒng)工作原理如下。當(dāng)標(biāo)簽受射頻天線島嘎 口 能標(biāo)簽到系統(tǒng)閱讀器產(chǎn)生并發(fā)射的無線電射頻信號照射時，內(nèi)部線路產(chǎn)生感應(yīng)電流，芯片被激活；芯片將自身包含的信息通過標(biāo)簽的內(nèi)置天線(線圈)發(fā)送出去；RFID系統(tǒng)的射頻天線接收到標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號， 經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器；閱讀器再對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼， 從而獲取標(biāo)簽中包含的數(shù)據(jù)信息。

從RFID 系統(tǒng)的工作原理可知， 系統(tǒng)的閱讀器可以同時讀取多個智能標(biāo)簽， 且標(biāo)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(yù)， 只需要將貼有智能標(biāo)簽的多種對象移經(jīng)射頻區(qū)即可，如圖2所示。所以，使用智能標(biāo)簽技術(shù)節(jié)省了條形碼技術(shù)所必須的人力，同時也提高了超市的售貨效率，方便了消費(fèi)者，節(jié)省了消費(fèi)者的時間。

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

智能標(biāo)簽由(硅)芯片、內(nèi)置天線(線圈)及底材三部分構(gòu)成，如圖3所示。目前芯片和底材的性能、價格基本上比較穩(wěn)定， 因而各種制作方法的優(yōu)勢就只能體現(xiàn)在優(yōu)化標(biāo)簽內(nèi)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(biāo)簽內(nèi)置天線的功能性及成本效益性高低，至少應(yīng)符合三個標(biāo)準(zhǔn)：①天線應(yīng)具有較高的電學(xué)性能(阻抗)；②允許在天線上很容易地安裝上芯片； ③ 能進(jìn)行大批量、低成本的生產(chǎn)。

目前智能標(biāo)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(shù)。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(jìn)行光照； 放入化學(xué)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(biāo)簽線圈并進(jìn)行固定，此時要求天線線圈的匝數(shù)較多(典型匝數(shù)50～l 500匝)。對于頻率范圍較小(比如小于l 35 kHz) 的標(biāo)簽， 以及不首要考慮標(biāo)簽成本問題的市場應(yīng)用時， 通常采用該方法。

· 導(dǎo)電油墨(Conductive Ink)印刷法。也稱做添加法制作技術(shù)。由于標(biāo)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(dǎo)電油墨的方法來實(shí)現(xiàn)， 目前主要采用的是網(wǎng)版印刷的方法來制作UHF (超高頻)標(biāo)簽天線。

網(wǎng)印制作標(biāo)簽天線的優(yōu)點(diǎn)

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

1．成本低

采用網(wǎng)印導(dǎo)電油墨的方法來制作標(biāo)簽內(nèi)置天線的一個顯著的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作容易。該方法的低成本特性體現(xiàn)在兩個方面。

(1) 網(wǎng)印工序。首先， 引進(jìn)網(wǎng)印設(shè)備的投資比引進(jìn)銅蝕刻設(shè)備要便宜得多； 此外， 由于網(wǎng)印過程中無需因環(huán)保要求而追加額外的投資，故而生產(chǎn)及設(shè)備的維護(hù)成本比銅蝕刻方法也要低。事實(shí)上，維護(hù)銅蝕刻生產(chǎn)線及處理廢料(比如化學(xué)蝕刻池中的殘?jiān)?本身需要一個非常貴的固定成本， 因而也增加了標(biāo)簽的單件成本。

(2)導(dǎo)電油墨。首先，從材料成本上，導(dǎo)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(dǎo)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(wǎng)印技術(shù)作為一種加法制作技術(shù)，較之減法制作技術(shù)(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(wǎng)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(diào)節(jié)墨斗鍵之類的技術(shù)問題， 所以它具有操作容易的性能。

3． “綠色” 環(huán)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(xué)試劑。這些化學(xué)藥品都具有較強(qiáng)的侵蝕作用，所產(chǎn)生的廢料及排出物對環(huán)境造成較大的污染。而網(wǎng)印技術(shù)采用導(dǎo)電油墨直接在底材上進(jìn)行印刷，無需使用化學(xué)試劑，因而具有“綠色”、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，采用繞制銅線技術(shù)來制作天線也是一道“綠色”、環(huán)保的制造工序。但如果考慮標(biāo)簽的成本因素， 繞制法就明顯不如網(wǎng)版印刷。

4．底材選擇靈活多樣

網(wǎng)印能夠?qū)?dǎo)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(biāo)簽底材的選擇也就更加靈活、多樣?？勺鳛橹悄軜?biāo)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(biāo)簽制作時，選擇哪種材料需依具體的應(yīng)用而定。

相比之下，銅蝕刻技術(shù)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(xué)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(wǎng)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(wǎng)印公交系統(tǒng)票證標(biāo)簽的紙質(zhì)底材要貴得多。

5．標(biāo)簽樣式豐富，穩(wěn)定性、可靠性好

采用網(wǎng)印技術(shù)能夠允許天線具有多種設(shè)計(jì)樣式，能夠印刷多種樣式的天線。因而，所制作的標(biāo)簽樣式豐富， 允許被貼標(biāo)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(dǎo)電油墨天線還能夠經(jīng)受住更高的外部機(jī)械壓力。

事實(shí)上， 由于網(wǎng)印導(dǎo)電油墨(或?qū)щ姖{)是由導(dǎo)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(biāo)簽天線具備黏性流體的特性，具有更好的彈性。在標(biāo)簽受壓彎曲時，網(wǎng)印智能標(biāo)簽此時表現(xiàn)的性能及可靠性， 蝕刻制得的智能標(biāo)簽和鋁蝕刻制得的EAS(電子防盜)標(biāo)簽都要高。

關(guān)于網(wǎng)印導(dǎo)電油墨

網(wǎng)印電油墨干燥后， 由于導(dǎo)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(dǎo)電性能。對于印制智能標(biāo)簽內(nèi)置天線而言， 一個好的導(dǎo)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(qiáng)、電阻率低、固化溫度低、導(dǎo)電性能穩(wěn)定等特性。

面對RFID智能標(biāo)簽將帶來的包裝、零售、物流領(lǐng)域的革命性變化，以及導(dǎo)電油墨在該標(biāo)簽中的廣闊應(yīng)用前景， 國內(nèi)外一些企業(yè)在導(dǎo)電油墨研發(fā)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(dǎo)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(jìn)行了xt-bL。如860-950 M Hz的超高步頁、2 450 MHz的微波及l(fā)3．56 MHz的高頻等均做過試驗(yàn)，收到了很好的成效；美國Parelec公司也專門為印制智能標(biāo)簽天線成功開發(fā)了Parmod導(dǎo)電油墨。針對不同的用途，Parmod 油墨在不同的網(wǎng)印方式下印刷的電路線圈的一些性能參數(shù)測試如表1所示。在國內(nèi)，比如上海寶銀電子材料有限公司推出了多種系列的導(dǎo)電油墨(導(dǎo)電漿)；武漢三萊科技公司還推出了水性導(dǎo)電油墨。

小結(jié)

智能標(biāo)簽因技術(shù)先進(jìn)和方便管理而被眾多的零售商添加到商品包裝上， 以實(shí)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(biāo)簽推廣應(yīng)用的過程中，如何降低標(biāo)簽的成本、完善性能，乃當(dāng)務(wù)之急。采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電油墨，通過網(wǎng)印方法在底材上印刷導(dǎo)電線圈，作為智能標(biāo)簽的內(nèi)置天線，這無疑是降低智能標(biāo)簽成本的一個重要途徑。隨著射頻技術(shù)、電子封裝技術(shù)的成熟， 以及優(yōu)良的導(dǎo)電油墨配方的推出， 網(wǎng)印在推進(jìn)智能標(biāo)簽高性能、低成本的應(yīng)用上將發(fā)揮越來越重要的作用。