絲網(wǎng)印刷：印制RFID天線(xiàn)的最佳選擇

隨著(zhù)RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)的日趨成熟以及RFID標簽價(jià)格的逐漸降低，RFID標簽很有可能替代傳統的一維條形碼和二維碼。如果說(shuō)，二維碼是一維碼標簽的延伸，那么RFID的誕生或者可以稱(chēng)為標簽行業(yè)的一場(chǎng)革命。

絲網(wǎng)印刷正中RFID天線(xiàn)需求
RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。其可在各種惡劣的環(huán)境中工作，且無(wú)需人工干預。RFID標簽的系統主要由三部分組成，即標簽、閱讀器和天線(xiàn)。其中天線(xiàn)的制造與印刷有著(zhù)越發(fā)“親近”的關(guān)系——由于傳統制造技術(shù)銅導線(xiàn)繞制工藝的成本較高、速度慢，而金屬箔蝕刻工藝存在精度低、污染環(huán)境、防水耐折性差的弊病，故采用印刷的方式直接印制RFID標簽天線(xiàn)是近年來(lái)行業(yè)內普遍使用的一種方式。

實(shí)則，柔版印刷、凹版印刷、噴墨印刷以及絲網(wǎng)印刷都可以完成對RFID標簽天線(xiàn)的 印制工作，但從諸多方面考慮，似乎絲網(wǎng)印刷要優(yōu)于其他幾種印刷工藝，尤其墨層厚度這一因素，讓絲網(wǎng)印刷占據了絕對的優(yōu)勢。在實(shí)際印制過(guò)程中，一般要求墨層 厚度要達到20μm以上，這對于墨層厚度可以達到300μm的絲網(wǎng)印刷而言自然沒(méi)有太大困難，但對于其他印刷方式，則需要依靠多次反復印刷以達到期望厚 度，這必然會(huì )對印刷精度又提出更高的要求。所以，筆者認為絲網(wǎng)印刷是最適合印制RFID標簽天線(xiàn)的印刷工藝。

非傳統絲印的非傳統法則
雖然絲網(wǎng)印刷是最適于印制RFID標簽天線(xiàn)的印刷工藝，但由于RFID標簽天線(xiàn)印制過(guò)程中采用的是導電油墨，所以在某些方面還有別于傳統的絲網(wǎng)印刷，在印刷過(guò)程中需要對以下問(wèn)題特別注意。

1. 天線(xiàn)結構的確定
天線(xiàn)在RFID標簽的整個(gè)工作過(guò)程中主要起到接收及發(fā)送信號的作用，包括低頻、高頻、超高頻和微波4個(gè)工作頻段。根據頻段的不同，RFID標簽的天線(xiàn)可以分為線(xiàn)圈型、微帶貼片型和偶極子型3種基本形式。

小于1米的近距離應用系統的RFID標簽天線(xiàn)一般采用工藝簡(jiǎn)單、成本較低的線(xiàn)圈型的天線(xiàn)結構，其工作頻段主要位于低頻和高頻。線(xiàn)圈型天線(xiàn)可以采用不同的構成方式——既可以是圓形環(huán)，也可以是矩形環(huán);基板可以采用不同的材料——既可以是柔性基材，也可以是硬質(zhì)基材。

1米以上的遠距離應用系統的RFID標簽天線(xiàn)需要采用的是微帶貼片或偶極子型的天線(xiàn)結構，其主要工作于超高頻以及微波頻段，典型的工作距離為1～10米。

2. 印刷方式的確定
絲網(wǎng)印刷方式一般分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式印刷過(guò)程中，基板與絲網(wǎng)直接接觸，刮板在絲網(wǎng)上移動(dòng)進(jìn)行印刷，其優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì )使絲網(wǎng)傾斜和變形。非接 觸式印刷過(guò)程中，絲網(wǎng)與基板之間有一固定的距離，刮板推動(dòng)漿料流經(jīng)絲網(wǎng)時(shí)，使絲網(wǎng)傾斜，并與基板接觸印出圖形。由于印刷后絲網(wǎng)可即刻反彈，故不會(huì )將印刷圖 案蹭模糊。在采用接觸式印制RFID標簽天線(xiàn)時(shí)，由于導電油墨的性能所致，極容易發(fā)生蹭臟現象，對精細印刷產(chǎn)生不良影響。所以為了得到良好的印刷質(zhì)量，在實(shí)際操作中，多采用非接觸式印刷作為RFID標簽天線(xiàn)的印刷方式。

3. 導電油墨的選擇
導電油墨的導電性能會(huì )被導電材料種類(lèi)、粒子大小、形狀、填充量、分散狀態(tài)、黏合劑種類(lèi)以及固化時(shí)間等諸多因素影響。不同變量之間的搭配亦會(huì )對導電性能產(chǎn)生不同的影響。鑒于RFID標簽天線(xiàn)對導電性要求極高，故首選即為銀系導電油墨。油墨用銀粉主要分微米級和納米級2類(lèi)，而常用的微米級銀粉包括片狀和球形2種。為了使銀粉在連接料之間有較好的接觸，一般選用片狀銀粉做主要填料，納米銀粉輔助。

在印刷過(guò)程中，可能會(huì )遇到由于烘干不完全、印刷厚度薄而引起的油墨電阻增大現象。此外，倘若印前油墨攪拌不夠徹底，由于銀的比重大，容易沉積到底部，故而會(huì )導致油墨上層銀含量低，增大電阻，下層銀含量高，附著(zhù)力降低等問(wèn)題。這些都應該引起足夠的重視。

需要特別注意的問(wèn)題
在確定了印刷方式、天線(xiàn)結構等基本因素后，印刷的過(guò)程也并非是一帆風(fēng)順的。采用絲網(wǎng)印刷印制RFID標簽天線(xiàn)的過(guò)程中，會(huì )出現些許難以避免的問(wèn)題，特舉例提示，以供讀者借鑒。

1. 漏墨不勻
在用絲網(wǎng)印刷方式印制RFID標簽天線(xiàn)的 過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )遇見(jiàn)這種情況：局部導電性良好，整體導電性差或者無(wú)明顯導電性，用放大鏡觀(guān)察時(shí)會(huì )發(fā)現有斷斷續續的線(xiàn)路，即承印物表面局部沒(méi)有油墨，也就是 我們常說(shuō)的漏墨不勻。造成這種現象的原因有很多，諸如絲網(wǎng)目數選擇得過(guò)高，就會(huì )導致油墨通透性差，目數過(guò)低則會(huì )導致線(xiàn)條精度下降，影響精細印刷品的質(zhì)量， 所以一般選擇絲網(wǎng)目數在200~300目;刮板壓印力不夠或者受力不均勻也會(huì )導致漏墨不勻，應調整絲印刮板力度;油墨黏度問(wèn)題也是導致漏墨不勻的原因之 一，黏度過(guò)高，油墨滲透力低，不能均勻地轉移到承印物上，過(guò)低則會(huì )導致糊版。

2. 靜電放電
靜電放電簡(jiǎn)稱(chēng)ESD(Electro Static Discharge)，是電子制造業(yè)的巨大隱患，嚴重影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。固體、液體和氣體中的任意兩種相摩擦都會(huì )產(chǎn)生靜電。在印刷時(shí)，刮墨刀的速度、壓力、 油墨量、網(wǎng)距、基材的剝離速度都會(huì )產(chǎn)生靜電，機器本身的運作也會(huì )產(chǎn)生靜電。靜電產(chǎn)生后會(huì )吸附灰塵，使材料表面蹭臟或網(wǎng)版堵網(wǎng)，造成印刷缺陷;靜電也會(huì )引起 拉絲或飛毛現象，對精細薄膜線(xiàn)路產(chǎn)生較大的影響;過(guò)高的靜電電壓則有可能擊穿空氣，進(jìn)而產(chǎn)生火花，引起火災。

靜電危害如此之大，鑒于其不可見(jiàn)性、隨機性、潛在性和復雜性等特點(diǎn)，對ESD現象要以預防為主，可以通過(guò)以下兩種措施進(jìn)行防護。

　?、傩狗欧?。通過(guò)有效接地，將產(chǎn)生的靜電直接泄放到大地，從而消除靜電。
　?、谥泻头?。通過(guò)釋放不同極性的靜電，中和掉標簽基材和機器上的靜電。

3. 銀粉遷移

在日常工作中，往往會(huì )出現這樣一種現象：產(chǎn)品在出廠(chǎng)檢查時(shí)性能良好，各項參數指標完全合格，但用戶(hù)在使用一段時(shí)間后卻發(fā)現某些產(chǎn)品電阻增大，甚至出現短 路自通現象。究其原因，就是銀的遷移在作祟。銀遷移問(wèn)題也是影響銀漿油墨應用范圍擴大的最大一個(gè)癥結。當然，目前還不存在完全不發(fā)生銀遷移的銀漿，但我們 可以通過(guò)對銀粉進(jìn)行適當處理在一定程度上抑制銀的遷移。由于銀粉對漿料的排膠性具有催化劑的作用，所以可以使用粒度為0.1~0.2μm、平均表面積為 2m2/g的超細片狀銀粉。采用氣流噴霧法制備的Ag-Pd導電漿料，即使在200℃和潮濕條件下，導電性能也比較穩定，很少出現由于銀遷移造成的短路現 象。