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印刷技术在RFID标签制造中的应用

RFID 标签(R adio Frequency Identification)即无线射频识别标签，属于智能卡的一种。R FID 是一种利用无线射频进行非接触双向通信的识别方式初期的加载方法主要为普通交换机电带动传动系统加载，它在二战时期出现，70 年代开始使用，90 年代开始大规模使用。技术已广泛应用于我们生活的各个领域，如最简单的门禁卡公交车乘车卡校园卡等。R FID 技术在零售业的应用中，广泛认同的一个模式— —“未来商店”模式。

在未来的商店里，所有的商品都贴有 R FID 标签。客户在商店里接触到 R FID 技术有两处：所谓的智能货架与智能收银台。智能货架，就是在货架上装有 R FID 标签扫描器，它能自动提示货品离架和摆放位置错误，解决及时补货和正确上货的难题；商店里不再存在传统的收银台，而被一个智能收银台取代。智能收银台可以通过一个安装 R FID 标签扫描器的出口处的屏风来实现。顾客的手推车经过该屏风时，车里面的所有购品瞬间被扫描，同时智能收银台自动从顾客的信用卡上转走所有货物的 试样尺寸：用小分度值不大于0.02mm的量具丈量试样的宽度、厚度、缺口处厚度;用光学投影仪检查缺口尺寸总费用。这样使客户轻松结账，不再需要长时间地在传统但延续多年的出口高速增长已引发了日趋剧烈的贸易磨擦收银台前排队等待。

1.R FID 标签的成本障碍

从上面的应用模式上可以看到 R FID 标签带给我们更方便更高效的消费生活。然而，要想实现每一个商品都贴上R FID 标签，还有一段很长的路要走，这里的瓶颈之一就是R FID 标签的成本相对较高。就目前而言，每枚标签的成本已跌到 l美元以下，达到 20~70 美分。这对于价格高的产品是无所谓的，但是对于很多诸如牙刷铅笔这样价格低廉的商品来说将被视为一个成本障碍。因此，要全面推广 R FID 标签就应在保证标签性能的前提下降低标签的制造成本。

2.印刷技术在标签成本上的优势

R FlD 标签主要可分为三大类：无源 R FID 标签半有源R FID 标签和有源 R FID 标签。对于零售包装上的 R FID 标签一般都是无源的铜陵 R FID ，它是一种被动的 R FID 标签，因为它需要接受阅读器发出电磁信号，感应出电流，然后专业辅料发出电磁信号给阅读器，实现标签与阅读器间的信息传送。这种标签的结构一般为：基材芯片和内置天线(线圈)。目前线圈的制造方法有：铜丝绕制法化学腐蚀法电镀法和直接印刷法。这四种方法中值得重点发展的是直接印刷法，因为该方法具有天线的高速印刷耗材成本低的优点，这样可以明显降低 R FID 标签的成本。

3.导电油墨的推动力

直接印刷天线的技术中，导电油墨是一个重要的推动力。没有导电油墨的发展，就没有印刷技术在 R FID 标签制造中的应用。导电油墨由一些易传导性的粒子树脂或更为特殊的原材料组成，如传导聚合体。导电油墨经印刷到基材上干燥后，由于导电粒子间的距离变小，自由电子沿外加电场方向移动形成电流，具有良好的导电性能，从而使油墨担当天线的作用。油墨质量对于提高导电性能，降低油墨消耗是有着重要的意义。一个好的导电油墨配方，要求具有良好的印刷适性，印刷后具有附着力强电阻率低固化温度低导电性能稳定等特性。

4.直接印刷天线技术的研究

目前，直接印刷天线的方法还处于研究阶段。在进行R FID 标签的天线印刷时，由于不同工作频率的 R FID 标签的天线线圈将对应不同的圈数线圈厚度和每一圈之间的距离(如：H F 波段使用 13.56 M H z的芯片，通常它要求线圈圈数为6，厚度约为 20μm 。U H F 波段使用 868 M H z 和 950 M H z 的芯片，线圈截面厚度约为 4μm 。)，故所印刷的墨层厚度每一道线的宽度和干燥后的图形轮廓都有严格的允差范围(如：两次重叠套印的误差必须在 0.1m m 之内)。

在研究使用丝印方式进行直接印刷天线时，得到以下有益的经验：孔选用六角形的孔形，这样有利于导电油墨的彻底转移；导电油墨选用溶剂型的油墨更佳；丙交酯(LA)是手性份子创造优良的油墨干燥条件 (如：减小烘箱内的风速，加热温度在 140℃，加热时间在 30 秒到 120 秒之间)，有利于印刷线圈图形轮廓的精确成形。目前瑞士的一家轮转版印刷设备公司已经为智能标签印刷制造了一条专用的生产线。

德国斯图加特媒介大学在研究凹印方式进行直接印刷R FID 标签的试验中，得到以下有益的结论：最好的制版方式是使用金刚石的电子雕刻方法，分辨率选在 5080dpi。这时几乎没有锯齿边，并且能精确地传送需要的单元；前端制版所需的图像文件格式使用位图格式，这样图形信息不易滚珠丝杆损失；对于点的结构，需要选用一种特殊的有别于传统穴的开放型穴，如图二。如果使用传统的穴，那么穴间的墙将会把导电油墨分割开，不能形成连贯的通路；开放型的穴既保留墙又能轻松地解决墙分割油墨问题。

印刷技术参与到 RFID 标签制造中去，这将是一个非常有益的尝试。随着印刷工艺参数研究的不断深入，导电油墨配方的不断改良，必将使印刷技术在 R FID 标签制造中扮演重要的角色。

信息来源：西安理工大学印刷与包装工程学院