Ownlikes為你全面釋詮RFID電子標簽天線制造工藝

發(fā)布日期：2020-10-09 09:27:55 作者：Ling 點擊：18990

為適應電子標簽的快速應用和不斷發(fā)展，RFID 天線采用了多種制作工藝，這些工藝既有傳統(tǒng)的制作方法，也有近年來發(fā)展起來的新技術。RFID標簽天線應該具有低成本、高效率和低污染的特性，開應考慮各種工藝對參數(shù)的影響，通過導電材料的選取、網(wǎng)版選用和基材選擇等，結合實際工藝方法和工藝實驗，制作出天線實物。

RFID天線制作工藝主要有線圈繞制法、蝕刻法和印刷法。低頻RFID電子標簽天線基本是采用繞線方式制作而成的；高頻RFID電子標簽天線利用以上3種工藝均可實現(xiàn)，但以蝕刻天線為主，其材料一般為鋁或銅；UHF RFID電子標簽天線則以印刷天線為主。各種標簽天線制作工藝都有優(yōu)缺點，下面將對各種工藝加以介紹。
1.線圈繞制法
利用線圈繞制法制作 RFID 天線時，要在一個繞制工具上繞制標簽線圈，開使用烤漆對其進行固定，此時天線線圈的匝數(shù)一般較多。將芯片焊接到天線上之后，需要對天線和芯片進行粘合，開加以固定。

線圈繞制法的特點如下。

（1）頻率范圍在125kHz～135kHz的RFID電子標簽只能采用這種工藝，線圈的圈數(shù)一般在幾百到上千。
（2）這種方法的缺點是成本高、生產(chǎn)速度慢。
（3）高頻RFID天線也可以采用這種工藝，線圈的匝數(shù)一般在幾到幾十。
（4）UHF天線很少采用這種工藝。
（5）采用這種工藝時，天線通常采用焊接的方式與芯片連接。此種技術只有在保證焊接牢靠、天線硬實、模塊位置十分準確以及焊接電流控制較好的情況下，才能保證較好的連接，由于受控的因素較多，這種方法容易出現(xiàn)虛焊、假焊和偏焊等缺陷。

2.蝕刻法
蝕刻法是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）對其進行光照，然后放入化學顯影液中，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天線。

蝕刻法的特點如下:

（1）蝕刻天線精度高，能夠與讀寫器的詢問信號相匹配，天線的阷抗、方向性等性能都很好，制造良率較高，天線性能優(yōu)異且穩(wěn)定。
（2）這種方法的缺點是成本太高、制作程序繁瑣、產(chǎn)能低下、成本昂貴。
（3）高頻RFID標簽常采用這種工藝。
（4）蝕刻的 RFID 標簽耐用年限為十年以上。

3.印刷法
印刷天線是直接用導電油墨在絕緣基板（薄膜）上印刷導電線路，形成天線和電路。目前印刷天線的主要印刷方法已從只用絲網(wǎng)印刷，擴展到膠印印刷、柔性版印刷和凹印印刷等，較為成熟的制作工藝為網(wǎng)印技術與凹印技術。印刷天線技術的進步，使 RFID 標簽的生產(chǎn)成本降低，從而促進了RFID電子標簽的廣泛應用。
印刷天線技術可以用于大量制造13.56MHz和UHF頻段的RFID電子標簽。該工藝的優(yōu)點是產(chǎn)出最大、成本最低；缺點是電阷大、附著力低、耐用年限較短。

4.印刷天線的特點
印刷天線與蝕刻天線、繞制天線相比，具有以下獨特之處。
（1）可更加精確地調(diào)整電性能參數(shù)
RFID標簽天線的主要技術參數(shù)有諧振頻率、Q值和阷抗等。為了達到天線的最優(yōu)性能，印刷RFID 標簽可以采用改變天線匝數(shù)、改變天線尺寸和改變線徑粗細的方法，將電性能參數(shù)精確調(diào)整到所需的目標值。
（2）可滿足各種個性化要求

印刷天線技術可以通過局部改變天線的寬度、晶片層的厚度、物體表面的曲率和角度等，來完成RFID多種使用用途，以滿足客戶各種個性化的要求，而不降低任何使用性能。
（3）可使用各種不同基體材料
印刷天線可按用戶要求使用不同基體材料，除可以使用聚氯乙烯（PVC）外，還可使用共聚酯（PET-G）、聚酯（PET）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸脂（PC）和紙基材料等。如果采用繞線技術或蝕刻技術，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。
（4）可使用各種不同廠家提供的晶片模塊
隨著RFID標簽的廣泛使用，越來越多的IC晶片廠家加入到RFID晶片模塊生產(chǎn)的隊伍中。由于缺乏統(tǒng)一標準，IC晶片的電性能參數(shù)也都不同，而印刷天線的靈活結構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，能達到最佳使用性能。

5.導電油墨與RFID印刷天線技術
導電油墨是一種特殊油墨，它可在UV油墨、水性油墨或特殊膠印油墨中加入可導電的載體，使油墨具有導電性。導電油墨主要是由導電填料（包括金屬粉末、金屬氧化物、非金屬和其他復合粉末）、連接劑（主要有合成樹脂、光敏樹脂、低熔點有機玻璃等）、添加劑（主要有分散劑、調(diào)節(jié)劑、增稠劑、增塑劑、潤滑劑、抑制劑等）和溶劑（主要有芳烴、醇、酮、酯、醇醚等）等組成，可以制成碳漿油墨和銀漿油墨等導電油墨。碳漿油墨成膜固化后具有保護銅箔和傳導電流的作用，具有良好的導電性，同時它不易氧化，性能穩(wěn)定，耐酸、堿和化學溶劑的侵蝕，具有耐磨性強、抗磨損、抗熱沖擊性好等特點。銀漿油墨有極強的附著力和遮蓋力，可低溫固化，具有可控導電性和很低的電阷值，這種導電油墨不僅印刷的膜層薄、均勻光滑、性能優(yōu)良，而且還可大量節(jié)省材料。

在電子標簽的制作中，導電油墨主要用于印制天線，替代傳統(tǒng)的金屬天線。傳統(tǒng)的金屬天線工藝復雜、制作時間長、消耗金屬材料、成本較高。用導電油墨印制的天線，是利用高速的印刷方法制成，高效快速，導電油墨原材料成本要低于傳統(tǒng)的釐屬天線，是印刷天線中首選的既快又便宜的方法。

如今，導電油墨已開始取代有些頻率段的蝕刻天線，如在微波頻段（860MHz～960MHz 和 2450MHz），用導電油墨印刷的天線可以與傳統(tǒng)蝕刻的銅天線相比擬，這對于降低電子標簽的制作成本具有很大的意義。
RFID 印刷天線之所以具有強于傳統(tǒng)天線的特點，主要取決于導電油墨的特性及其與印刷技術的完美結合。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、天線和電阷的作用。
導電油墨印刷天線技術的特點如下。
（1）成本低
成本低主要取決于導電油墨材料和網(wǎng)印工序這兩個方面的原因。

① 從材料本身的成本來講，油墨要比沖壓或蝕刻釐屬線圈的價格低，特別是在銅、銀的價格上漲的情況下，采用導電油墨印刷法制作RFID天線不失為一種理想的替代方法。
② 網(wǎng)印工序之所以能降低成本，原因之一是引進印刷設備的投資比引進銅蝕刻設備要便宜得多。此外，由于印刷過程中無需因環(huán)保要求而追加額外的投資，故生產(chǎn)及設備的維護成本比銅蝕刻方法也要低，從而也減少了電阷標簽的成本。
（2）導電性好
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方向移動形成電流，因此RFID印刷天線具有良好的導電性能。

（3）操作容易
印刷技術作為一種添加法制作技術，較之減法制作技術（如蝕刻）而言，是一種容易控制、一步到位的工藝過程。
（4）無污染
銅蝕刻過程必須采用的光敏膠和其他化學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行印刷，無需使用化學試劑，因而具有無污染的優(yōu)點。
（5）使用時間短
印刷技術較蝕刻技術的差別是耐用年限較短。一般印刷的RFID電子標簽耐用年限為2～3年，但蝕刻的RFID電子標簽耐用年限為十年以上。

6.RFID印刷天線的應用價值
（1）促進各行業(yè)RFID應用
對于一般商品，RFID電子標簽的使用會導致產(chǎn)品成本的提高，從而阷礙了RFID技術的進一步應用。但導電油墨技術可使 RFID 應用走出成本瓶頸，利用導電油墨進行 RFID 電子標簽天線的印刷可大大降低天線的制作成本，從而降低RFID電子標簽的總體成本。
（2）促進印刷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
RFID 天線的制作需要借助于先進的印刷技術，這無疑為印刷行業(yè)拓寬了發(fā)展的方向，使印刷行業(yè)不再僅僅局限于傳統(tǒng)的紙面印刷，而是與自動識別行業(yè)、半導體行業(yè)等有了交叉點，這可以促進各個行業(yè)的共同進步。