網(wǎng)印在智能標簽制作上的優(yōu)勢

RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，通過(guò)射步頁(yè)信號來(lái)自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。RFID系統大體上包含三個(gè)模塊，即智能標簽、閱讀器、射頻天線(xiàn)，如圖1所示。系統工作原理如下。當標簽受射頻天線(xiàn)島嘎 口 能標簽到系統閱讀器產(chǎn)生并發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電射頻信號照射時(shí)，內部線(xiàn)路產(chǎn)生感應電流，芯片被激活；芯片將自身包含的信息通過(guò)標簽的內置天線(xiàn)(線(xiàn)圈)發(fā)送出去；RFID系統的射頻天線(xiàn)接收到標簽發(fā)送來(lái)的載波信號， 經(jīng)天線(xiàn)調節器傳送到閱讀器；閱讀器再對接收的信號進(jìn)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(shí)讀取多個(gè)智能標簽， 且標簽的識別完全是非接觸式的自動(dòng)識別， 無(wú)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(jīng)射頻區即可，如圖2所示。所以，使用智能標簽技術(shù)節省了條形碼技術(shù)所必須的人力，同時(shí)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(shí)間。

標簽的成本相對較高是智能標簽推廣進(jìn)程的瓶頸。市場(chǎng)調查表明， 目前每個(gè)標簽的單價(jià)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(jià)格是5美分。因此，全面推廣智能標簽主要應從兩個(gè)方面進(jìn)行努力：進(jìn)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(xiàn)(線(xiàn)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(jià)格基本上比較穩定， 因而各種制作方法的優(yōu)勢就只能體現在優(yōu)化標簽內置天線(xiàn)的制作工序及降低天線(xiàn)制作成本上。判斷一種方法所制作的標簽內置天線(xiàn)的功能性及成本效益性高低，至少應符合三個(gè)標準：①天線(xiàn)應具有較高的電學(xué)性能(阻抗)；②允許在天線(xiàn)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)。

目前智能標簽天線(xiàn)制作的方法主要有三種。

· 蝕刻法。也稱(chēng)做減法制作技術(shù)。采用該法首先在一個(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。

· 線(xiàn)圈繞制法。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～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(wèn)題的市場(chǎng)應用時(shí)， 通常采用該方法。

· 導電油墨(Conductive Ink)印刷法。也稱(chēng)做添加法制作技術(shù)。由于標簽天線(xiàn)具有相對粗糙的外形， 因而可以通過(guò)在底材上印刷(添加)導電油墨的方法來(lái)實(shí)現， 目前主要采用的是網(wǎng)版印刷的方法來(lái)制作UHF (超高頻)標簽天線(xiàn)。

網(wǎng)印制作標簽天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

網(wǎng)印制作標簽內置天線(xiàn)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(xiàn)、天線(xiàn)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， 用導電油墨印制的天線(xiàn)可接收RFID專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)射頻信號。智能標簽內置天線(xiàn)采用導電油墨網(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(shuō)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(lái)說(shuō)是一種理想的工藝方法，其優(yōu)勢體現在以下幾個(gè)方面

1．成本低

采用網(wǎng)印導電油墨的方法來(lái)制作標簽內置天線(xiàn)的一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作容易。該方法的低成本特性體現在兩個(gè)方面。

(1) 網(wǎng)印工序。首先， 引進(jìn)網(wǎng)印設備的投資比引進(jìn)銅蝕刻設備要便宜得多； 此外， 由于網(wǎng)印過(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。事實(shí)上，維護銅蝕刻生產(chǎn)線(xiàn)及處理廢料(比如化學(xué)蝕刻池中的殘渣)本身需要一個(gè)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(xiàn)圈的價(jià)格低；此外，從材料耗用量上說(shuō)， 蝕刻過(guò)程要消耗大量的金屬， 而導電油墨印刷天線(xiàn)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(guò)程。在網(wǎng)印過(guò)程中， 也不存在其他印刷過(guò)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(lèi)的技術(shù)問(wèn)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(guò)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)采用導電油墨直接在底材上進(jìn)行印刷，無(wú)需使用化學(xué)試劑，因而具有“綠色”、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

當然，采用繞制銅線(xiàn)技術(shù)來(lái)制作天線(xiàn)也是一道“綠色”、環(huán)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(wǎng)版印刷。

4．底材選擇靈活多樣

網(wǎng)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(xiàn)。因此， 標簽底材的選擇也就更加靈活、多樣?？勺鳛橹悄軜撕灮牟牧嫌芯埘?、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(shí)，選擇哪種材料需依具體的應用而定。

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(guò)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(lèi)底材的價(jià)格也可能要比網(wǎng)印所選擇的底材要貴。比如銅蝕刻過(guò)程采用的聚酯，其價(jià)格要比網(wǎng)印公交系統票證標簽的紙質(zhì)底材要貴得多。

5．標簽樣式豐富，穩定性、可靠性好

采用網(wǎng)印技術(shù)能夠允許天線(xiàn)具有多種設計樣式，能夠印刷多種樣式的天線(xiàn)。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(xiàn)還能夠經(jīng)受住更高的外部機械壓力。

事實(shí)上， 由于網(wǎng)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(shù)脂中形咴的， 因此， 這樣制得的智能標簽天線(xiàn)具備黏性流體的特性，具有更好的彈性。在標簽受壓彎曲時(shí)，網(wǎng)印智能標簽此時(shí)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(guān)于網(wǎng)印導電油墨

網(wǎng)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(chǎng)方向移動(dòng)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(xiàn)而言， 一個(gè)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(zhù)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(lái)的包裝、零售、物流領(lǐng)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(yè)在導電油墨研發(fā)方面也取得了突出的成績(jì)。例如，在國外，美國Flint油墨公司已將導電油墨印出的線(xiàn)路與銅蝕刻出來(lái)的線(xiàn)路在多種射頻帶中進(jìn)行了xt-bL。如860-950 M Hz的超高步頁(yè)、2 450 MHz的微波及l(fā)3．56 MHz的高頻等均做過(guò)試驗，收到了很好的成效；美國Parelec公司也專(zhuān)門(mén)為印制智能標簽天線(xiàn)成功開(kāi)發(fā)了Parmod導電油墨。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(xiàn)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(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，其市場(chǎng)潛力大、前景廣1闔。在智能標簽推廣應用的過(guò)程中，如何降低標簽的成本、完善性能，乃當務(wù)之急。采用適當的導電油墨，通過(guò)網(wǎng)印方法在底材上印刷導電線(xiàn)圈，作為智能標簽的內置天線(xiàn)，這無(wú)疑是降低智能標簽成本的一個(gè)重要途徑。隨著(zhù)射頻技術(shù)、電子封裝技術(shù)的成熟， 以及優(yōu)良的導電油墨配方的推出， 網(wǎng)印在推進(jìn)智能標簽高性能、低成本的應用上將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。