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丝网印刷用于RFID天线印制制作的技术介绍dz
发布时间:2016-8-16 15:53:10

RFID技术简介

随着RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术的日趋成熟以及RFID电子标签价格的逐渐降低,RFID电子标签很有可能替代传统的一维条形码和二维码。如果说,二维码是一维码标签的延伸,那么RFID自动识别技术的诞生或者可以称为RFID电子标签行业的一场革命。


RFID优点

RFID高频工作原理.jpg

丝网印刷正中RFID天线需求

RFID是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。其可在各种恶劣的环境中工作,且无需人工干预。RFID电子标签的系统主要由三部分组成,即RFID电子标签、RFID电子标签阅读器和天线。其中天线的制造与印刷有着越发亲近的关系由于传统制造技术铜导线绕制工艺的成本较高、速度慢,而金属箔蚀刻工艺存在精度低、污染环境、防水耐折性差的弊病,故采用印刷的方式直接印制RFID电子标签天线是近年来行业内普遍使用的一种方式。


实则,柔版印刷、凹版印刷、喷墨印刷以及丝网印刷都可以完成对RFID电子标签天线的 印制工作,但从诸多方面考虑,似乎丝网印刷要优于其他几种印刷工艺,尤其墨层厚度这一因素,让丝网印刷占据了绝对的优势。在实际印制过程中,一般要求墨层 厚度要达到20um以上,这对于墨层厚度可以达到300um的丝网印刷而言自然没有太大困难,但对于其他印刷方式,则需要依靠多次反复印刷以达到期望厚 度,这必然会对印刷精度又提出更高的要求。所以,笔者认为丝网印刷是最适合印制RFID电子标签天线的印刷工艺。


非传统丝印的非传统法则

虽然丝网印刷是最适于印制RFID电子标签天线的印刷工艺,但由于RFID电子标签天线印制过程中采用的是导电油墨,所以在某些方面还有别于传统的丝网印刷,在印刷过程中需要对以下问题特别注意。


RFID超高频UHF远距离抗金属资产管理标签UT9135具有优异的抗金属特性,具有很高的高性价比,高强度封装可应用于恶劣的工作环境,特殊的设计使得标签具有远距离读取能力,工作频率902~928MHz,UHF EPC Global Class1 Gen2, ISO 18000-6C。主要应用于资产管理、设备巡检、建材管理、车辆管理、仓储管理、大型户外资产、电力设备及汽车部件等管理。

丝网印刷用于RFID天线印制制作的技术介绍dz

RFID超高频UHF远距离抗金属资产管理标签UT9135

RFID高频HF图书不干胶标签HT6507是高频图书档案管理专用标签,工作频率13.56MHz,ISO/IEC  15693协议,采用独特的标签天线设计,能进行远距离多标签的读取,广泛用于图书馆管理、档案管理、无人零售、资产管理、服装管理、产线管理、设备巡检等领域。

RFID高频HF图书不干胶标签HT6507

RFID高频HF图书不干胶标签HT6507

RFID超高频UHF被服洗涤耐高温标签UT4755,采用耐高温超高频芯片模组,结合柔质纺织布封装,在保障读取性能的同时保护纺织品不会伤害纺织品,优秀的设计保障标签能经受能经受60Bars压力,180度30分钟,计200次的预干燥流程,能承受正常工业洗涤流程中的所有化料。适用于工业洗涤管理,布草租赁管理,制式服装洗涤管理,医院布草洗涤,军警用服装及被服管理,人员签到定位管理,门禁管理,消防服装及软质材料管理等RFID射频识别场合。

RFID超高频(UHF)抗金属标签UT9795

RFID超高频UHF被服洗涤耐高温标签UT4755

1. RFID天线结构的确定

天线在RFID电子标签的整个工作过程中主要起到接收及发送信号的作用,包括低频、高频、超高频和微波4个工作频段。根据频段的不同,RFID电子标签的天线可以分为线圈型、微带贴片型和偶极子型3种基本形式。


小于1米的近距离应用系统的RFID电子标签天线一般采用工艺简单、成本较低的线圈型的天线结构,其工作频段主要位于低频和高频。线圈型天线可以采用不同的构成方式既可以是圆形环,也可以是矩形环;基板可以采用不同的材料既可以是柔性基材,也可以是硬质基材。


1米以上的远距离应用系统的RFID电子标签天线需要采用的是微带贴片或偶极子型的天线结构,其主要工作于超高频以及微波频段,典型的工作距离为1~10米。


2. RFID天线印刷方式的确定

丝网印刷方式一般分为接触式和非接触式两种。接触式印刷过程中,基板与丝网直接接触,刮板在丝网上移动进行印刷,其优点在于不会使丝网倾斜和变形。非接 触式印刷过程中,丝网与基板之间有一固定的距离,刮板推动浆料流经丝网时,使丝网倾斜,并与基板接触印出图形。由于印刷后丝网可即刻反弹,故不会将印刷图 案蹭模糊。在采用接触式印制RFID电子标签天线时,由于导电油墨的性能所致,极容易发生蹭脏现象,对精细印刷产生不良影响。所以为了得到良好的印刷质量,在实际操作中,多采用非接触式印刷作为RFID电子标签天线的印刷方式。


3. RFID天线导电油墨的选择

导电油墨的导电性能会被导电材料种类、粒子大小、形状、填充量、分散状态、黏合剂种类以及固化时间等诸多因素影响。不同变量之间的搭配亦会对导电性能产生不同的影响。鉴于RFID电子标签天线对导电性要求极高,故首选即为银系导电油墨。油墨用银粉主要分微米级和纳米级2类,而常用的微米级银粉包括片状和球形2种。为了使银粉在连接料之间有较好的接触,一般选用片状银粉做主要填料,纳米银粉辅助。


在印刷过程中,可能会遇到由于烘干不完全、印刷厚度薄而引起的油墨电阻增大现象。此外,倘若印前油墨搅拌不够彻底,由于银的比重大,容易沉积到底部,故而会导致油墨上层银含量低,增大电阻,下层银含量高,附着力降低等问题。这些都应该引起足够的重视。

RFID超高频(UHF)抗金属陶瓷卡车辆管理标签UT5867,标签天线采用镀银天线,芯片焊接在天线上并用环氧树脂灌封保护,结合采用具有非常好的介电常数的陶瓷材质封装,金属表面应用具备优良的读取效果,同时陶瓷集采具有良好的防拆性能,标签用优质3M胶粘贴在标的物上便不易拆除,暴力拆除,将会破坏标签天线,损坏标签,从而使标签失去工作能力而达到标签的防转移功能。而在非金属表面,也超越同类产品的读取距离和使用性能。此产品适用于车辆管理、产品部件跟踪、石油、天然气管道巡查、资产管理及高压容器的无线射频识别管理等场合。

RFID超高频(UHF)抗金属陶瓷卡车辆管理标签UT5867

RFID超高频(UHF)抗金属陶瓷卡车辆管理标签UT5867

RFID高频(HF)人像卡IC卡电子标签HT2865,采用高频ISO 14443A协议FM1108或Ultralight EV1/Ultralight C RFID芯片,采用无氧铜绕制天线线圈,保障良好的读写性能。可根据客户要求定制尺寸、打孔、双面彩印、印刷头像、序列号、条码、二维码、加签名条等功能。主要用于人员身份标识、签到手环、车辆管理、会员管理、体育赛事、大型会议识别等领域。

RFID高频(HF)人像卡IC卡电子标签HT2865

RFID天线制作需要特别注意的问题

在确定了印刷方式、天线结构等基本因素后,印刷的过程也并非是一帆风顺的。采用丝网印刷印制RFID电子标签天线的过程中,会出现些许难以避免的问题,特举例提示,以供读者借鉴。


1. 漏墨不匀

在用丝网印刷方式印制RFID电子标签天线的 过程中,经常会遇见这种情况:局部导电性良好,整体导电性差或者无明显导电性,用放大镜观察时会发现有断断续续的线路,即承印物表面局部没有油墨,也就是 我们常说的漏墨不匀。造成这种现象的原因有很多,诸如丝网目数选择得过高,就会导致油墨通透性差,目数过低则会导致线条精度下降,影响精细印刷品的质量, 所以一般选择丝网目数在200~300目;刮板压印力不够或者受力不均匀也会导致漏墨不匀,应调整丝印刮板力度;油墨黏度问题也是导致漏墨不匀的原因之 一,黏度过高,油墨渗透力低,不能均匀地转移到承印物上,过低则会导致糊版。


2. 静电放电

静电放电简称ESD(Electro Static Discharge),是电子制造业的巨大隐患,严重影响产业的发展。固体、液体和气体中的任意两种相摩擦都会产生静电。在印刷时,刮墨刀的速度、压力、 油墨量、网距、基材的剥离速度都会产生静电,机器本身的运作也会产生静电。静电产生后会吸附灰尘,使材料表面蹭脏或网版堵网,造成印刷缺陷;静电也会引起 拉丝或飞毛现象,对精细薄膜线路产生较大的影响;过高的静电电压则有可能击穿空气,进而产生火花,引起火灾。


静电危害如此之大,鉴于其不可见性、随机性、潜在性和复杂性等特点,对ESD现象要以预防为主,可以通过以下两种措施进行防护。


①泄放法。通过有效接地,将产生的静电直接泄放到大地,从而消除静电。

②中和法。通过释放不同极性的静电,中和掉标签基材和机器上的静电。

RFID高频(HF)易碎防转移不干胶标签HT650X,由不干胶的底纸、易碎面纸、中间胶层、RFID芯片和铝蚀刻天线组成,贴于被粘贴后再揭下来就会导致天线线圈断裂损坏,标签失去读写功能,因而达到防伪标签、防揭标签、防转移标签的目的。可根据客户要求定制印刷图案、二维码、激光防伪码等信息。广泛用于证件识别管理、药品防伪、资产管理、服装管理、追踪溯源管理、防伪包装等领域。

RFID高频(HF)易碎防转移不干胶标签HT650X

RFID超高频UHF(860~930MHz)铝蚀刻不干胶标签UT6757采用独特的标签天线设计,采用EPC Global Class1 Gen2, ISO 18000-6C协议,可定制不同尺寸、铜版纸或PET材质、以及不同印刷,能进行远距离多标签的读取,广泛用于商品物流、图书管理、档案标签、仓储物流、产品标识、物品防伪等领域。

RFID超高频UHF不干胶标签UT6757

RFID超高频UHF不干胶标签UT6757

3. 银粉迁移

在日常工作中,往往会出现这样一种现象:产品在出厂检查时性能良好,各项参数指标完全合格,但用户在使用一段时间后却发现某些产品电阻增大,甚至出现短 路自通现象。究其原因,就是银的迁移在作祟。银迁移问题也是影响银浆油墨应用范围扩大的最大一个症结。当然,目前还不存在完全不发生银迁移的银浆,但我们 可以通过对银粉进行适当处理在一定程度上抑制银的迁移。由于银粉对浆料的排胶性具有催化剂的作用,所以可以使用粒度为0.1~0.2um、平均表面积为 2m2/g的超细片状银粉。采用气流喷雾法制备的Ag-Pd导电浆料,即使在200℃和潮湿条件下,导电性能也比较稳定,很少出现由于银迁移造成的短路现象。

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