RFID标签的印刷

　 　 RFID（Radio Frequency Identification）即无线射频识别系统，也称为无线IC标签、电子标签、感应式电子芯片、感应卡、非接触卡等。它是一种透过无线电波来达到非接触的资料存取的技术，可透过无线通讯结合资料存取技术，连结背后的资料库系统，形成一个庞大且串连在一起的系统。其系统的基本组件包括RFID电子标签、RFID读写器和天线。其中天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。

　 　 RFID系统的工作流程
　 　 阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线的工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内的内置天线发送出去：系统接收天线接收到的从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

 
　 　 RFID标签 

RFID系统的工作流程图

　 　 RFID电子标签的制作工艺
　 　 电子标签的外观看似简单，其实设计以及调试还是比较烦琐，目前还不能形成一步到位的设计，特别是标签天线的设计以及配合芯片后的进一步性能优化，必须经过反复多次的调整；生产过程也比较繁多，各工艺环节也必须严格控制，才能使成品标签满足设计要求和客户使用需要。那么如何使用现有设备制作RFID标签呢？下面介绍几种方法：
　　1．湿式嵌入法
　　在这个工作流程中，先在标签面材上印刷图像，然后剥离标签底纸。通过标签面材背面的胶黏剂。湿式内嵌(由于内嵌上涂布有胶黏剂，并使用剥离底纸，所以被称为湿式内嵌)可以被固定在标签面材的背面。然后再把标签面材与底纸层合。经过模切、收卷、排废，完成RFID标签的加工。
　　2．干式嵌入法
　　干式嵌入法需要很精确的嵌入系统。在此工作流程中，标签图像先印刷到标签面材上。然后将标签底纸剥离。利用一个伺服驱动的裁切辊。把干式内嵌(由于内嵌上没有涂布胶黏剂。不使用底纸，所以被称为干式内嵌)裁切为单个的嵌体。然后通过标签面材背面的胶黏剂，将其固定在标签面材的背面。最后，带有内嵌的标签面材与经过二次涂布热熔胶的标签底纸层压，经过模切、收卷、排废，完成RFID标签的加工。在标签面材与标签底纸层压时，胶黏剂就已经冷却。
　　3．签带粘贴法
　　制作超高频RFID标签，一般使用签带粘贴法，该方法可以直接把导电油墨印刷在标签面材的背面，但还有两种不同的形式。
　　(1) 没有涂布胶黏剂的标签面材作为主要的卷筒材料
　　在签带粘贴过程中，需要用导电油墨在标签面材的背面印刷天线。但是导电油墨很难在标签的胶黏剂层上印刷。解决方法就是标签面材与标签底纸单独放卷。此时，标签面材上还没有胶黏剂，可以顺利印刷导电油墨。然后使用喷胶头向标签面材的背面喷涂导电胶黏剂。同时，用胶带粘贴的签带被由伺服电机控制的签带裁切辊切割成单独的个体，然后借助层压辊将其粘贴到背面涂布导电胶黏剂的标签面材上。紧接着，标签面材通过一条热风干燥烘道，对之前涂布的导电胶黏剂进行干燥。此时，一个宽幅的连续热熔胶涂布喷头对单独放卷的底纸喷涂胶黏剂，然后底纸与标签面材进行层合，经过模切、收卷排废。完成RFID标签的加工。

　　(2) 不干胶材料作为主要卷筒材料
　　此工艺是先将标签图像印刷在不干胶标签面材上，然后底纸剥离。此时，标签面材的背面由于有胶黏剂层，不利于导电油墨的印刷。所以先在胶黏剂层上局部涂布一层底漆并进行干燥，然后再用导电油墨印刷天线并进行干燥。此时，使用喷胶头向标签面材的背面喷涂导电胶黏剂，以便黏结签带。同时，用胶带粘贴的签带被由伺服电机控制的裁切辊裁切成单独的个体，然后粘贴到背面涂布导电胶黏剂的标签面材上。紧接着，标签面材通过一条热风干燥烘道，对之前涂布的导电胶黏剂进行干燥。而被剥离的标签底纸经过热熔胶涂布，再次与标签面材层合，最后经过模切，收卷，排废后，完成RFID标签的加工。

　 　 RFID电子标签的生产工艺案例
　 　 以中山市达华智能科技有限公司为例，典型电子标签生产工艺流程框图，它包括以下三个主要部分：　　
　 　 1) 各种原材料 → 复合成天线基材 → 天线设计图＋蚀刻 → 天线制成品；
　 　 2) 天线制成品 → 放置IC芯片 → 焊接芯片 → 层间包装 → 测试计数 → 芯料制成品；
　 　 3) 芯料制成品＋图案设计＋制板＋印刷＋双面胶 → 复合模切 → 测试计数等 → 最终得到电子标签成品。

　 　 RFID电子标签静电的产生与消除
　 　 现在市场上的RFID电子标签的质量参差不齐，有许多买回来不能用，拆开一看原来是电路坏了。其实，这种情况在RFID电子标签的生产中经常发生，主要原因是标签的电路在印刷过程中被静电烧毁了。
　　1、静电的产生
　　在RFID标签的印刷过程中，静电是经常出现的。印刷时，一般静电最先从送纸辊产生，然后经过其他一系列棍子和设备，使得静电越积越多，最终达到击穿标签电路的电压。而一般在标签印刷中，静电的产生有两种方式：一是挤压和摩擦起电；二是接触和分离起电。
　　1) 接触和分离起电
　　两种不同材料的固体在短时间内接触、分离时，很容易发生电子的转移。这样，失去电子的带正电，得到电子的带负电。这时在两种材料之间就产生一个接触电势差。在标签印刷时，承印材料先从卷简上进入印刷机的输纸部分，在印刷机运转时，承印材料与设备在不停地接触、分离，这时就产生了静电。然后承印材料被叼牙叼住，迅速地环绕滚筒表面印刷，之后又从压印滚筒剥离。承印物与压印滚筒的接触距离骤然增大，使得原来的电势差瞬间增大几十倍，从而堆积大量的静电荷。一般，在标签印刷机中，静电的最高电势差能达到5000V～1O000V。平常的物体对500V的电压就很敏感，而RFID电子标签的电路本来就比较精密，所以在静电的作用下很容易被烧毁。
　　2) 挤压和摩擦起电
　　大家知道，在印刷机上，标签承印材料通过吸纸嘴随着滚筒旋转，印版与版台做往复运动，依靠滚筒与印版的接触压力完成图文的转移。承印物同时受到印版和滚筒的强力挤压。在高速运转的状态下，印版、纸张、滚筒、油墨等相互间剧烈摩擦，就产生了静电。
　　2、静电的消除
　　在防止RFID电子标签印刷中的静电问题上，一般可以采用以下的几种方法去除RFID标签印刷中的静电。
　　1) 安装一个主动型静电排除器，通过高压放电消除承印物表面上的静电荷。这是一种最有效的方法。但不能安装如绳子之类的被动型静电排除器，这样做一定程度上会降低静电电压，但是电压可能通过承印物流向地面，这时反而很容易将RFID电路烧毁。
　　2) 在印刷车间安装恒温、恒湿装置。这样做能保持车间的温度、湿度平衡，温度低、湿度大的环境下，静电不易产生，这只是一种辅助的方法。
　　3) 提高RFID电路的抗电击性能，这一步要在印刷线路时考虑进去。

　 　 RFID电子标签的印刷方式
　 　 RFID的印刷与传统标签的印刷有着很大的区别。从RFID的定义上来看，智能是指由芯片、天线等组成的射频电路；而标签是由标签印刷工艺使射频电路具有商业化的外衣。从印刷的角度来看，RFID的出现会给传统标签印刷带来更高的含金量。RFID的芯片层可以用纸、PE、PET甚至纺织品等材料封装并进行印刷，制成不干胶贴纸、纸卡、吊标或其他类型的标签，芯片是RFID的关键，由其特殊的结构决定，不能承受印刷机的压力，所以，除喷墨印刷外，一般是采用先印刷面层，再与芯片层复合、模切的工艺。而天线则有蚀刻法、线圈绕制法和印刷天线三种制作技术。其中，RFID导电油墨印刷天线为近年来发展的一种新技术。

　　1)天线的印刷方式
　　印刷天线是直接用导电油墨在绝缘基板上印刷导电线路，形成天线和电路，又叫添加法制作技术。主要的印刷方法已从只用丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等制作方法，较为成熟的制作工艺为网印与凹印技术。印刷技术的进步及其进一步应用于RFID天线的制作使RFID标签的生产成本降低，从而促进了RFID电子标签的应用。

　　2) 丝网印刷RFID标签
　　RFID印刷主要是以网版印刷为首选，在智能标签印刷中，要使用导电油墨，而印刷导电油墨较好的丝网是镍箔穿孔网。它是一种高技术丝网，而不是由一般的金属或尼龙等丝线编织成的丝网，是由镍箔钻孔而成的箔网，网孔呈六角形，也可用电解成形法制成圆孔形。整个网面平整匀薄，能极大地提高印迹的稳定性和精密性，用于印刷导电油墨、晶片及集成电路等高技术产品，效果较好，能分辨0.1mm的电路线间隔、定位精度可达0.01mm。还可以选择61～100T/mm丝网制溶剂印版印刷，印刷导电油墨后在60℃下烘干。

 
 
丝网印刷RFID的优势

　　3) 胶版印刷RFID标签
胶印是应用最为普遍的方法。其承印材料广泛，速度快，效率高。胶印应用于线圈印刷有着效率、精度及分辨率的优势，但是胶印墨膜厚度较小，不符合线路印刷的要求。当然这一点可以通过反复印刷多次来完成，但是这对于精细线路的套准控制又提出了新的挑战，新型的、导电能力更好的油墨也可以在较小的厚度下达到需要的阻抗性能。

　　4) 柔版印刷RFID标签
柔版印刷是一种直接印刷的方式，用1～5mm厚的柔性感光树脂制版，采用卷筒纸印刷，速度快，效率高。油墨粘度在0.01～0.1Pa.s之间，可采用水基油墨，溶剂型油墨及UV固化油墨。但柔印分辨率较低，通常在60L/cm左右，精细印刷可达80L/cm，墨膜厚度在6～8μm，适合于天线印刷的要求。

    随着薄版技术的发展，柔性版印刷的分辨率和印刷精度也不断提高。其不足之处在于：印迹的边缘部分有印纹出现，这是由印刷过程的压力使印版变形所致。印纹的出现使得线路边缘印迹不规则，会影响到油墨附着的精度及线路的阻抗性，容易生产出废品。

　　5) 凹版印刷RFID标签
　　凹版印刷耐印力大，承印材料广泛。油墨粘度约为10～50mPa.s，主要用溶剂型油墨。分辨率与网纹穴的雕刻有关，采用激光雕刻，可达1000L/cm，墨膜厚度在8～12μm之间。但是由于其印刷压力太大，在RFID的天线印刷中存在困难。

　　6) 喷墨印刷RFID标签
　　喷墨印刷是近年来发展最快的一种印刷方式，其多功能性是其他印刷方式无法相比的。这种无压力的方式可将计算机中的数字信息直接喷涂到任何形状的材料上。其油墨系统较为复杂，使用的油墨可以是水基的，热熔型的，或是UV固化型的，其粘度在10mPa.s左右。但是喷墨印刷存在着喷墨位置的偏差，影响印刷质量的小墨滴会出现在空白部分，产生边缘效应。 

PRINTRONIX电子标签打印机SL4M

　　7) 综合印刷RFID标签方式
利用印刷技术与镀金相结合的方式生产无线标签（RFID标签）天线图案。不使用蚀刻，也就是说可以避免将材料切掉，因此能以更低的成本生产无线标签天线。
无线标签天线的制造工序如下：
      1）首先使用水溶性特殊墨水，利用印刷技术或喷墨技术，在采用PET等方法形成了天线图案的柔性底板上绘制出天线图案；
      2）然后将柔性底板放入镀液中镀铜。经过上述处理后，就能在利用特殊墨水绘制的布线图案上形成铜膜。这里使用的特殊墨水是指将两种金属形成粒径数十纳米的微粒后溶于水而制成的溶液；
　 　 这种方式没有对铜箔进行蚀刻、即“减法”工序，只是将材料置于底板上，因此通常称为“加法”方式。而且铜布线本身是利用电镀技术形成的，不需热处理等高温烧结。因此可使用低耐热性的柔性底板材料。天线两端之间的电阻不足0.4Ω。尽管从块状铜来说，非常大，但作为无线标签天线完全没有问题。对于布线的加工精度，在开始的工序中就使用印刷技术，将能够实现80μm的布线间隔。但喷墨技术有飞沫产生，因此精度略有下降，布线间隔稍宽一点。
　 　 RFID的印刷既是标签印刷的范畴,也属于线路印刷的一种。生产过程对印刷要求比较严格,印刷位置要精确，严格的油墨附着量,如对导电浆料膜的厚度和导电微粒的数量都有严格控制，并且要考虑印刷分辨率的大小。选择印刷工艺可从印刷量的大小,承印材料的表面性能,油墨或印料的附着性质,成本,工艺过程的特点等方面综合考虑。对于印刷领域来说，可利用印刷技术生产RFID的天线，这给印刷业带来新的发展契机。