印制RFID天線問題總結(jié)

隨著RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)的日趨成熟以及RFID標(biāo)簽價格的逐漸降低，RFID標(biāo)簽很有可能替代傳統(tǒng)的一維條形碼和二維碼。如果說，二維碼是一維碼標(biāo)簽的延伸，那么RFID的誕生或者可以稱為標(biāo)簽行業(yè)的一場革命。

絲網(wǎng)印刷RFID天線需求
RFID是一種非接觸式的自動識別技 術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。其可在各種惡劣的環(huán)境中工作，且無需人工干預(yù)。RFID標(biāo)簽的系統(tǒng)主要由三部分組成，即標(biāo)簽、閱讀器和 天線。其中天線的制造與印刷有著越發(fā)“親近”的關(guān)系——由于傳統(tǒng)制造技術(shù)銅導(dǎo)線繞制工藝的成本較高、速度慢，而金屬箔蝕刻工藝存在精度低、污染環(huán)境、防水 耐折性差的弊病，故采用印刷的方式直接印制RFID標(biāo)簽天線是近年來行業(yè)內(nèi)普遍使用的一種方式。

實(shí)則，柔版印刷、凹版印刷、噴墨印刷以及絲網(wǎng)印刷都可以完成對RFID標(biāo)簽天線的 印制工作，但從諸多方面考慮，似乎絲網(wǎng)印刷要優(yōu)于其他幾種印刷工藝，尤其墨層厚度這一因素，讓絲網(wǎng)印刷占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。在實(shí)際印制過程中，一般要求墨層 厚度要達(dá)到20μm以上，這對于墨層厚度可以達(dá)到300μm的絲網(wǎng)印刷而言自然沒有太大困難，但對于其他印刷方式，則需要依靠多次反復(fù)印刷以達(dá)到期望厚 度，這必然會對印刷精度又提出更高的要求。所以，筆者認(rèn)為絲網(wǎng)印刷是最適合印制RFID標(biāo)簽天線的印刷工藝。

非傳統(tǒng)絲印的非傳統(tǒng)法則
雖然絲網(wǎng)印刷是最適于印制RFID標(biāo)簽天線的印刷工藝，但由于RFID標(biāo)簽天線印制過程中采用的是導(dǎo)電油墨，所以在某些方面還有別于傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，在印刷過程中需要對以下問題特別注意。

1. 天線結(jié)構(gòu)的確定
天線在RFID標(biāo)簽的整個工作過程中主要起到接收及發(fā)送信號的作用，包括低頻、高頻、超高頻和微波4個工作頻段。根據(jù)頻段的不同，RFID標(biāo)簽的天線可以分為線圈型、微帶貼片型和偶極子型3種基本形式。

小于1米的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的RFID標(biāo)簽天線一般采用工藝簡單、成本較低的線圈型的天線結(jié)構(gòu)，其工作頻段主要位于低頻和高頻。線圈型天線可以采用不同的構(gòu)成方式——既可以是圓形環(huán)，也可以是矩形環(huán);基板可以采用不同的材料——既可以是柔性基材，也可以是硬質(zhì)基材。

1米以上的遠(yuǎn)距離應(yīng)用系統(tǒng)的RFID標(biāo)簽天線需要采用的是微帶貼片或偶極子型的天線結(jié)構(gòu)，其主要工作于超高頻以及微波頻段，典型的工作距離為1～10米。

2. 印刷方式的確定
絲網(wǎng)印刷方式一般分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式印刷過程中，基板與絲網(wǎng)直接接觸，刮板在絲網(wǎng)上移動進(jìn)行印刷，其優(yōu)點(diǎn)在于不會使絲網(wǎng)傾斜和變形。非接 觸式印刷過程中，絲網(wǎng)與基板之間有一固定的距離，刮板推動漿料流經(jīng)絲網(wǎng)時，使絲網(wǎng)傾斜，并與基板接觸印出圖形。由于印刷后絲網(wǎng)可即刻反彈，故不會將印刷圖 案蹭模糊。在采用接觸式印制RFID標(biāo)簽天線時，由于導(dǎo)電油墨的性能所致，極容易發(fā)生蹭臟現(xiàn)象，對精細(xì)印刷產(chǎn)生不良影響。所以為了得到良好的印刷質(zhì)量，在 實(shí)際操作中，多采用非接觸式印刷作為RFID標(biāo)簽天線的印刷方式。

3. 導(dǎo)電油墨的選擇
導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電性能會被導(dǎo)電材料種類、粒子大小、形狀、填充量、分散狀態(tài)、黏合劑種類以及固化時間等諸多因素影響。不同變量之間的搭配亦會對導(dǎo)電性能產(chǎn)生 不同的影響。鑒于RFID標(biāo)簽天線對導(dǎo)電性要求極高，故首選即為銀系導(dǎo)電油墨。油墨用銀粉主要分微米級和納米級2類，而常用的微米級銀粉包括片狀和球形2 種。為了使銀粉在連接料之間有較好的接觸，一般選用片狀銀粉做主要填料，納米銀粉輔助。

在印刷過程中，可能會遇到由于烘干不完全、印刷厚度薄而引起的油墨電阻增大現(xiàn)象。此外，倘若印前油墨攪拌不夠徹底，由于銀的比重大，容易沉積到底部，故而會導(dǎo)致油墨上層銀含量低，增大電阻，下層銀含量高，附著力降低等問題。這些都應(yīng)該引起足夠的重視。

需要特別注意的問題
在確定了印刷方式、天線結(jié)構(gòu)等基本因素后，印刷的過程也并非是一帆風(fēng)順的。采用絲網(wǎng)印刷印制RFID標(biāo)簽天線的過程中，會出現(xiàn)些許難以避免的問題，特舉例提示，以供讀者借鑒。

1. 漏墨不勻
在用絲網(wǎng)印刷方式印制RFID標(biāo)簽天線的 過程中，經(jīng)常會遇見這種情況：局部導(dǎo)電性良好，整體導(dǎo)電性差或者無明顯導(dǎo)電性，用放大鏡觀察時會發(fā)現(xiàn)有斷斷續(xù)續(xù)的線路，即承印物表面局部沒有油墨，也就是 我們常說的漏墨不勻。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，諸如絲網(wǎng)目數(shù)選擇得過高，就會導(dǎo)致油墨通透性差，目數(shù)過低則會導(dǎo)致線條精度下降，影響精細(xì)印刷品的質(zhì)量， 所以一般選擇絲網(wǎng)目數(shù)在200~300目;刮板壓印力不夠或者受力不均勻也會導(dǎo)致漏墨不勻，應(yīng)調(diào)整絲印刮板力度;油墨黏度問題也是導(dǎo)致漏墨不勻的原因之 一，黏度過高，油墨滲透力低，不能均勻地轉(zhuǎn)移到承印物上，過低則會導(dǎo)致糊版。

2. 靜電放電
靜電放電簡稱ESD(Electro Static Discharge)，是電子制造業(yè)的巨大隱患，嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。固體、液體和氣體中的任意兩種相摩擦都會產(chǎn)生靜電。在印刷時，刮墨刀的速度、壓力、 油墨量、網(wǎng)距、基材的剝離速度都會產(chǎn)生靜電，機(jī)器本身的運(yùn)作也會產(chǎn)生靜電。靜電產(chǎn)生后會吸附灰塵，使材料表面蹭臟或網(wǎng)版堵網(wǎng)，造成印刷缺陷;靜電也會引起 拉絲或飛毛現(xiàn)象，對精細(xì)薄膜線路產(chǎn)生較大的影響;過高的靜電電壓則有可能擊穿空氣，進(jìn)而產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)。

靜電危害如此之大，鑒于其不可見性、隨機(jī)性、潛在性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，對ESD現(xiàn)象要以預(yù)防為主，可以通過以下兩種措施進(jìn)行防護(hù)。

①泄放法。通過有效接地，將產(chǎn)生的靜電直接泄放到大地，從而消除靜電。
②中和法。通過釋放不同極性的靜電，中和掉標(biāo)簽基材和機(jī)器上的靜電。

3. 銀粉遷移

在日常工作中，往往會出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象：產(chǎn)品在出廠檢查時性能良好，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)完全合格，但用戶在使用一段時間后卻發(fā)現(xiàn)某些產(chǎn)品電阻增大，甚至出現(xiàn)短 路自通現(xiàn)象。究其原因，就是銀的遷移在作祟。銀遷移問題也是影響銀漿油墨應(yīng)用范圍擴(kuò)大的最大一個癥結(jié)。當(dāng)然，目前還不存在完全不發(fā)生銀遷移的銀漿，但我們 可以通過對銀粉進(jìn)行適當(dāng)處理在一定程度上抑制銀的遷移。由于銀粉對漿料的排膠性具有催化劑的作用，所以可以使用粒度為0.1~0.2μm、平均表面積為 2m2/g的超細(xì)片狀銀粉。采用氣流噴霧法制備的Ag-Pd導(dǎo)電漿料，即使在200℃和潮濕條件下，導(dǎo)電性能也比較穩(wěn)定，很少出現(xiàn)由于銀遷移造成的短路現(xiàn) 象。