RFID印刷天線(xiàn)技術(shù)及應用價(jià)值

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術(shù)如今已成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)，其系統的基本組件包括RFID電子標簽、RFID讀寫(xiě)器和天線(xiàn)。其中，天線(xiàn)是一種以電磁波形式把無(wú)線(xiàn)電收發(fā)機的射頻信號功率接收或輻射出去的裝置。在RFID系統中，天線(xiàn)分為標簽天線(xiàn)和讀寫(xiě)器天線(xiàn)兩種。標簽天線(xiàn)的目標是傳輸最大的能量進(jìn)出標簽芯片：發(fā)射時(shí)，把高頻電流轉換為電磁波；接收時(shí)，把電磁波轉換為高頻電流。

RFID天線(xiàn)有多種制作工藝，本文將對RFID天線(xiàn)的制作技術(shù)進(jìn)行總結與分析，重點(diǎn)對RFID天線(xiàn)的最新的制作方法——RFID印刷天線(xiàn)及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行闡述，并展望其前景。

三種RFID天線(xiàn)制作技術(shù)

RFID天線(xiàn)制作技術(shù)主要有蝕刻法、線(xiàn)圈繞制法和印刷天線(xiàn)三種。其中，RFID導電油墨印刷天線(xiàn)為近年來(lái)發(fā)展的一種新技術(shù)。

以上RFID標簽天線(xiàn)的制作方法分別適用于不同頻率的RFID電子標簽產(chǎn)品。低頻RFID電子標簽天線(xiàn)基本是繞線(xiàn)方式制作而成，高頻RFID電子標簽天線(xiàn)利用以上三種方式均可實(shí)現，但以蝕刻天線(xiàn)為主，其材料一般為鋁或銅，UHF RFID電子標簽天線(xiàn)則以印刷天線(xiàn)為主。

蝕刻法也稱(chēng)為減法制作技術(shù)。其制作流程如下（以銅質(zhì)天線(xiàn)為例）：首先在一個(gè)塑料薄膜上層壓一個(gè)平面銅箔片；然后在銅箔片上涂覆光敏膠，干燥后通過(guò)一個(gè)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(shí)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(xiàn)圈。

蝕刻印制天線(xiàn)因為其精度高，特性能夠與讀寫(xiě)機的詢(xún)問(wèn)信號相匹配，同時(shí)在天線(xiàn)的阻抗、應用到物品上的射頻性能等都很好，但是它惟一的缺點(diǎn)就是成本太高。

利用線(xiàn)圈繞制法制作RFID標簽時(shí)，要在一個(gè)繞制工具上繞制標簽線(xiàn)圈并進(jìn)行固定，此時(shí)要求天線(xiàn)線(xiàn)圈的匝數較多(典型匝數50-l500匝)。這種方法用于頻率范圍在125-134 KHz 的RFID標簽，其缺點(diǎn)是成本高，生產(chǎn)速度慢。

印刷天線(xiàn)是直接用導電油墨在絕緣基板（薄膜）上印刷導電線(xiàn)路，形成天線(xiàn)和電路，又叫添加法制作技術(shù)。主要的印刷方法已從只用絲網(wǎng)印刷擴展到膠印、柔性版印刷、凹印等制作方法，較為成熟的制作工藝為網(wǎng)印與凹印技術(shù)。印刷技術(shù)的進(jìn)步及其進(jìn)一步應用于RFID天線(xiàn)的制作使RFID標簽的生產(chǎn)成本降低，從而促進(jìn)了 RFID電子標簽的應用。

印刷天線(xiàn)本身與蝕刻天線(xiàn)、繞制天線(xiàn)相比，具有以下獨特之處：

一、印刷天線(xiàn)制造可更加精確地調整電性能參數，將卡片使用性能最佳化。

RFID標簽的主要技術(shù)參數有：諧振頻率、Q值和阻抗。為了達到最優(yōu)性能，所有RFID標簽制造技術(shù)都可以采用改變天線(xiàn)匝數、天線(xiàn)尺寸大小和線(xiàn)徑粗細的方法來(lái)獲得。印刷天線(xiàn)技術(shù)還可以通過(guò)局部改變線(xiàn)的寬度，改變晶片層的厚度等精確調整到所需的目標值。

二、印刷天線(xiàn)制造可以任意改變線(xiàn)圈形狀，以適應用戶(hù)表面加工要求。

針對RFID卡片的多用途使用，以及各種個(gè)性化的要求越來(lái)越多，印刷天線(xiàn)可按要求方便地改變成任何形狀，如不同曲率、角度的物體表面，以滿(mǎn)足客戶(hù)要求，而不降低任何使用性能。

三、印刷天線(xiàn)可使用各種不同卡基體材料。

印刷式天線(xiàn)可按用戶(hù)要求使用不同卡體材料，除PVC（聚氯乙烯）外，還可使用PET-G（共聚酯）、PET（聚酯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PC（聚碳酸脂）和紙基材料等。如果采用繞線(xiàn)技術(shù)，就很難用PC等材料生產(chǎn)出適應惡劣環(huán)境條件的RFID標簽。

四、印刷天線(xiàn)制造適合于各種不同廠(chǎng)家提供的晶片模塊。

隨著(zhù)RFID標簽的廣泛使用，越來(lái)越多的IC晶片廠(chǎng)家都加入到生產(chǎn)RFID晶片模塊的隊伍。由于缺乏統一的標準，電性能參數也不同，而印刷天線(xiàn)結構的靈活性，可分別與各種不同晶片以及采用不同封裝形式的模塊相匹配，以達到最佳使用性能。

RFID導電油墨與印刷天線(xiàn)技術(shù)

RFID印刷天線(xiàn)之所以具有強于傳統天線(xiàn)的特點(diǎn)，主要取決于導電油墨的特性及其與印刷技術(shù)的完美結合。

導電油墨由細微導電粒子或其他特殊材料（如導電的聚合物等）組成，印刷在柔性或硬質(zhì)承印物上可制成印刷電路，起到導線(xiàn)、天線(xiàn)和電阻的作用。導電油墨從較大程度上決定了RFID印刷天線(xiàn)的阻抗這一關(guān)系RFID天線(xiàn)性能的重要參數。

目前，富林特（Flint）公司、Parelec公司、杜邦（DuPont）公司、韓國ABC納米技術(shù)公司、上海寶銀公司、北京力拓達科技公司、武漢三萊科技發(fā)展有限公司分別研發(fā)了各種RFID印刷天線(xiàn)用導電油墨。

根據制造工藝的不同，導電油墨可以分為間接法導電油墨和直接法導電油墨。

按導電油墨中所含導電因子的成分，導電油墨包括碳漿油墨、銅漿油墨、銀漿油墨和金漿油墨。由于銀漿油墨有較低的電阻率，對于RFID標簽而言是最佳的選擇。另外由于銅氧化速度非?？?，因此并不適合用于RFID天線(xiàn)的印刷。

從未來(lái)的發(fā)展看，RFID印刷天線(xiàn)技術(shù)將成為主流的RFID天線(xiàn)制作技術(shù)，這源于利用導電油墨進(jìn)行天線(xiàn)印刷的下列優(yōu)勢：

成本低

成本的降低主要取決于導電油墨材料和網(wǎng)印工序這兩個(gè)方面的原因。從材料本身的成本上來(lái)講，油墨要比沖壓或蝕刻金屬線(xiàn)圈的價(jià)格低，特別是在銅、銀的價(jià)格上漲的情況下，采用導電油墨印刷法制作RFID天線(xiàn)不失為一種理想的替代方法；從材料耗用量上說(shuō)，蝕刻要消耗大量金屬，而導電油墨印刷天線(xiàn)電路速度快、材料省、成本低、效率高。

網(wǎng)印工序之所以能降低成本，原因之一是引進(jìn)印刷設備的投資比引進(jìn)銅蝕刻設備要便宜得多。此外，由于印刷過(guò)程中無(wú)需因環(huán)保要求而追加額外的投資，故而生產(chǎn)及設備的維護成本比銅蝕刻方法也要低，從而也減少了標簽的單件成本。

導電性能好

導電油墨干燥后，由于導電粒子間的距離變小，自由電子沿外加電場(chǎng)方向移動(dòng)形成電流，因此RFID印刷天線(xiàn)具有良好的導電性能。

操作容易

印刷技術(shù)作為一種添加法制作技術(shù)，較之減法制作技術(shù)(如蝕刻)而言，本身是一種容易控制、一步到位的工藝過(guò)程。

無(wú)污染

銅蝕刻過(guò)程必須采用的光敏膠和其他化學(xué)試劑都具有較強的侵蝕作用，所產(chǎn)生的廢料及排出物對環(huán)境造成較大的污染。而采用導電油墨直接在基材上進(jìn)行印刷，無(wú)需使用化學(xué)試劑，因而具有無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。

基材選擇靈活多樣

導電油墨幾乎能印刷在所有的承印材料上，包括聚酯、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。而銅蝕刻技術(shù)則只能采用具有高度抗腐蝕性的基材如聚酯，這類(lèi)基材的價(jià)格一般要比印刷所選擇的基材高。

印刷的導電油墨天線(xiàn)還能夠經(jīng)受住更高的外部機械壓力。此外，利用導電油墨制作的RFID標簽印刷天線(xiàn)具有更好的彈性和更高的可靠性。

在利用導電油墨印刷RFID天線(xiàn)時(shí)，以下幾方面的操作需格外注意，以達到最好的印刷效果。

操作環(huán)境：印刷環(huán)境的選擇對印刷效果有直接的影響，應盡量減少印刷區的灰塵及異物污染，環(huán)境的要求至少是100000級以上的凈化室。

前處理：要保證印刷面清潔無(wú)污染、無(wú)油脂及氧化物等，印刷面處理后停留的時(shí)間越短越好，以防止被氧化或污染。

稀釋?zhuān)河湍{好粘度后，加少量的稀釋劑，可以改善自動(dòng)印刷的印刷效果。用前須充分攪拌10分鐘。

預烘干：溫度和時(shí)間可根據特定的生產(chǎn)工藝來(lái)調整。

保存：溫度在20-25度保存，避光、避熱。

由此可見(jiàn)，利用導電油墨制作RFID印刷天線(xiàn)時(shí)對工藝具有較高的要求。對于導電油墨本身而言，應具有附著(zhù)力強、電阻率低、固化溫度低、導電性能穩定等特性，以滿(mǎn)足RFID天線(xiàn)的功能要求。

RFID印刷天線(xiàn)應用價(jià)值

RFID技術(shù)目前已應用于物流、零售、軍事、城市管理、圖書(shū)管理、食品安全追溯等多個(gè)領(lǐng)域。特別是在零售領(lǐng)域，RFID電子標簽因技術(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(shí)跟蹤商品的流動(dòng)情況。沃爾瑪、麥德龍等國際大零售商都要求其供應商在其提供的商品上貼加RFID標簽。

因而，RFID及相關(guān)技術(shù)需不斷進(jìn)步，以適應不同行業(yè)不同領(lǐng)域應用需求。而利用導電油墨及先進(jìn)的RFID天線(xiàn)印刷技術(shù)，可優(yōu)化RFID電子標簽的應用價(jià)值，進(jìn)一步促進(jìn)RFID的應用。所以，RFID天線(xiàn)印刷技術(shù)的應用價(jià)值，主要集中在以下兩個(gè)方面：

首先，降低標簽成本，促進(jìn)各行業(yè)RFID應用。

標簽成本高一直以來(lái)都是困擾RFID業(yè)界及用戶(hù)的難題，RFID標簽成本在RFID各個(gè)環(huán)節所占比重最大。因此，在RFID電子標簽推廣應用的過(guò)程中，如何降低標簽的成本、完善性能，是當務(wù)之急。

對于一般商品，RFID標簽的使用會(huì )導致產(chǎn)品成本的提高從而阻礙了RFID技術(shù)的進(jìn)一步應用。但導電油墨技術(shù)則可使RFID應用走出成本瓶頸。利用導電油墨進(jìn)行RFID標簽天線(xiàn)的印刷可大大降低HF及UHF天線(xiàn)的制作成本，從而降低RFID標簽的總體成本。
導電油墨RFID印刷天線(xiàn)已用于我國公交乘車(chē)系統中使用的RFID電子標簽車(chē)票。醫藥及其它領(lǐng)域的產(chǎn)品防偽也是RFID電子標簽可以大顯身手的領(lǐng)域。標簽價(jià)格的降低使之可以大規模的應用于醫藥、酒類(lèi)等附加值高的產(chǎn)品的防偽系統中。

其次，促進(jìn)印刷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

RFID天線(xiàn)的制作除了導電油墨外，還需要借助于先進(jìn)的印刷技術(shù)。這無(wú)疑為印刷行業(yè)拓寬了發(fā)展的方向和道路，使之不再僅僅局限于傳統的紙面印刷，而是與自動(dòng)識別行業(yè)、半導體行業(yè)等有了交叉點(diǎn)，可以促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的共同進(jìn)步。

另外，為配合RFID電子標簽技術(shù)和導電油墨RFID印刷天線(xiàn)的發(fā)展，印刷行業(yè)將會(huì )不斷研發(fā)更加先進(jìn)的印刷技術(shù)，從而推動(dòng)印刷行業(yè)自身的飛速發(fā)展。

隨著(zhù)導電油墨及印刷技術(shù)的發(fā)展，RFID印刷天線(xiàn)技術(shù)將會(huì )得到普及和大規模的使用，RFID標簽的成本將會(huì )進(jìn)一步下降，從而推動(dòng)RFID技術(shù)在更多領(lǐng)域的應用。