淺談絲網(wǎng)印刷在智能標(biāo)簽制作上的優(yōu)勢(shì)

1、淺談絲網(wǎng)印刷在智能標(biāo)簽制作上的優(yōu)勢(shì)· 智能標(biāo)簽作為RFID(射頻識(shí)讀)系統(tǒng)的應(yīng)答器，是目前最為先進(jìn)的非接觸感應(yīng)技術(shù)。它具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，比如數(shù)據(jù)記憶容量大，數(shù)據(jù)密度高，抗污染能力和耐久性好，對(duì)水、油和化學(xué)藥品的污染幾乎沒有影響，閱讀距離長(zhǎng)，速度快，數(shù)據(jù)安全性能好等等。事實(shí)已經(jīng)證明，隨著RFID和材料技術(shù)的發(fā)展，智能標(biāo)簽將取代目前流行的條碼，成為零售、包裝、物流的新寵。RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)來自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)大體上包含三個(gè)模塊，即智能標(biāo)簽、閱讀器、射頻天線。系統(tǒng)工作原理如下。當(dāng)標(biāo)簽受射頻天線能標(biāo)簽到系統(tǒng)閱讀器產(chǎn)生并發(fā)射的無線電

2、射頻信號(hào)照射時(shí)，內(nèi)部線路產(chǎn)生感應(yīng)電流，芯片被激活;芯片將自身包含的信息通過標(biāo)簽的內(nèi)置天線(線圈)發(fā)送出去;RFID系統(tǒng)的射頻天線接收到標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器;閱讀器再對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，從而獲取標(biāo)簽中包含的數(shù)據(jù)信息。從RFID系統(tǒng)的工作原理可知，系統(tǒng)的閱讀器可以同時(shí)讀取多個(gè)智能標(biāo)簽，且標(biāo)簽的識(shí)別完全是非接觸式的自動(dòng)識(shí)別，無需任何的人工干預(yù)，只需要將貼有智能標(biāo)簽的多種對(duì)象移經(jīng)射頻區(qū)即可。所以，使用智能標(biāo)簽技術(shù)節(jié)省了條形碼技術(shù)所必須的人力，同時(shí)也提高了超市的售貨效率，方便了消費(fèi)者，節(jié)省了消費(fèi)者的時(shí)間。標(biāo)簽的成本相對(duì)較高是智能標(biāo)簽推廣進(jìn)程的瓶頸。市場(chǎng)調(diào)查表明，目前每個(gè)

3、標(biāo)簽的單價(jià)從大約20美分到1美元不等;一般認(rèn)為，對(duì)單件商品而言，可以接受的標(biāo)簽價(jià)格是5美分。因此，全面推廣智能標(biāo)簽主要應(yīng)從兩個(gè)方面進(jìn)行努力：進(jìn)一步提高標(biāo)簽的性能及降低標(biāo)簽的制作成本。智能標(biāo)簽由(硅)芯片、內(nèi)置天線(線圈)及底材三部分構(gòu)成。目前芯片和底材的性能、價(jià)格基本上比較穩(wěn)定，因而各種制作方法的優(yōu)勢(shì)就只能體現(xiàn)在優(yōu)化標(biāo)簽內(nèi)置天線的制作工序及降低天線制作成本上。判斷一種方法所制作的標(biāo)簽內(nèi)置天線的功能性及成本效益性高低，至少應(yīng)符合三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：天線應(yīng)具有較高的電學(xué)性能(阻抗);允許在天線上很容易地安裝上芯片;能進(jìn)行大批量、低成本的生產(chǎn)。目前智能標(biāo)簽天線制作的方法主要有三種。·蝕刻法。也稱做減

4、法制作技術(shù)。采用該法首先在一個(gè)塑料薄膜上層壓一個(gè)平面銅箔片;然后在銅箔片上涂覆光敏膠，干燥后通過一個(gè)正片(具有所需形狀的圖案)對(duì)其進(jìn)行光照;放入化學(xué)顯影液中，此時(shí)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銅線圈。·線圈繞制法。在一個(gè)繞制工具上繞制標(biāo)簽線圈并進(jìn)行固定，此時(shí)要求天線線圈的匝數(shù)較多(典型匝數(shù)50l500匝)。對(duì)于頻率范圍較小(比如小于l35kHz)的標(biāo)簽，以及不首要考慮標(biāo)簽成本問題的市場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，通常采用該方法。·導(dǎo)電油墨(ConductiveInk)印刷法。也稱做添加法制作技術(shù)。由于標(biāo)簽天線具有相對(duì)粗糙的

5、外形，因而可以通過在底材上印刷(添加)導(dǎo)電油墨的方法來實(shí)現(xiàn)，目前主要采用的是網(wǎng)版印刷的方法來制作UHF(超高頻)標(biāo)簽天線。 網(wǎng)印制作標(biāo)簽天線的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)印制作標(biāo)簽內(nèi)置天線采用的材料是導(dǎo)電油墨。導(dǎo)電油墨是由金屬導(dǎo)電微粒(銀、銅、碳)分散在連接料中形成的一種導(dǎo)電性復(fù)合材料，印刷到承印物上后，起到導(dǎo)線、天線和電阻的作用。該油墨印刷在柔性或硬質(zhì)底材(紙、PVC、PE等)上可制成印刷電路，用導(dǎo)電油墨印制的天線可接收RFID專用的無線射頻信號(hào)。智能標(biāo)簽內(nèi)置天線采用導(dǎo)電油墨網(wǎng)印方法較之其他方法(如銅蝕刻法)具有許多優(yōu)勢(shì)，可以說是一種綠色、穩(wěn)定、低成本的解決方案，對(duì)大批量制作低成本標(biāo)簽來說是一種理想的工

6、藝方法，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.成本低采用網(wǎng)印導(dǎo)電油墨的方法來制作標(biāo)簽內(nèi)置天線的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作容易。該方法的低成本特性體現(xiàn)在兩個(gè)方面。(1)網(wǎng)印工序。首先，引進(jìn)網(wǎng)印設(shè)備的投資比引進(jìn)銅蝕刻設(shè)備要便宜得多;此外，由于網(wǎng)印過程中無需因環(huán)保要求而追加額外的投資，故而生產(chǎn)及設(shè)備的維護(hù)成本比銅蝕刻方法也要低。事實(shí)上，維護(hù)銅蝕刻生產(chǎn)線及處理廢料(比如化學(xué)蝕刻池中的殘?jiān)?本身需要一個(gè)非常貴的固定成本，因而也增加了標(biāo)簽的單件成本。(2)導(dǎo)電油墨。首先，從材料成本上，導(dǎo)電油墨要比蝕刻金屬線圈的價(jià)格低;此外，從材料耗用量上說，蝕刻過程要消耗大量的金屬，而導(dǎo)電油墨印刷天線或電路的速度快、成本低、效

7、率高。2操作容易網(wǎng)印技術(shù)作為一種加法制作技術(shù)，較之減法制作技術(shù)（如蝕刻）而言，本身是一種控制容易、一步到位的工藝過程。在網(wǎng)印過程中，也不存在其他印刷過程比如膠印中的水墨平衡、更換橡皮布、油墨乳化及調(diào)節(jié)墨斗鍵之類的技術(shù)問題，所以它具有操作容易的性能。· 3“綠色”環(huán)保由上面的介紹可知，銅蝕刻過程必須采用光敏膠及其他化學(xué)試劑。這些化學(xué)藥品都具有較強(qiáng)的侵蝕作用，所產(chǎn)生的廢料及排出物對(duì)環(huán)境造成較大的污染。而網(wǎng)印技術(shù)采用導(dǎo)電油墨直接在底材上進(jìn)行印刷，無需使用化學(xué)試劑，因而具有“綠色”、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，采用繞制銅線技術(shù)來制作天線也是一道“綠色”、環(huán)保的制造工序。但如果考慮標(biāo)簽的成本因素，繞制法

8、就明顯不如網(wǎng)版印刷。4底材選擇靈活多樣網(wǎng)印能夠?qū)?dǎo)電油墨印刷在幾乎所有的承印材料上，以制得所需要的天線。因此，標(biāo)簽底材的選擇也就更加靈活、多樣?？勺鳛橹悄軜?biāo)簽基片的材料有聚酯、聚酰亞胺、ABS工程塑料、PVC（聚氯乙烯）、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、（涂料）紙板等等。在標(biāo)簽制作時(shí)，選擇哪種材料需依具體的應(yīng)用而定。相比之下，銅蝕刻技術(shù)則只能采用具有高度抗腐蝕性的底材，即那些能夠忍受蝕刻過程中所采用的化學(xué)試劑的高度侵蝕性的底材（如聚酯）。值得一提的是，此類底材的價(jià)格也可能要比網(wǎng)印所選擇的底材要貴。比如銅蝕刻過程采用的聚酯，其價(jià)格要比網(wǎng)印公交系統(tǒng)票證標(biāo)簽的紙質(zhì)底材要貴得多。5標(biāo)簽樣式豐富，穩(wěn)定性、可靠

9、性好采用網(wǎng)印技術(shù)能夠允許天線具有多種設(shè)計(jì)樣式，能夠印刷多種樣式的天線。因而，所制作的標(biāo)簽樣式豐富，允許被貼標(biāo)對(duì)象具有不同的表面形狀，如不同曲率、角度的物體表面。此外，印刷的導(dǎo)電油墨天線還能夠經(jīng)受住更高的外部機(jī)械壓力。事實(shí)上，由于網(wǎng)印導(dǎo)電油墨（或?qū)щ姖{）是由導(dǎo)電金屬微粒分散在熱塑型聚合物黏合劑或樹脂中形咴的，因此，這樣制得的智能標(biāo)簽天線具備黏性流體的特性，具有更好的彈性。在標(biāo)簽受壓彎曲時(shí)，網(wǎng)印智能標(biāo)簽此時(shí)表現(xiàn)的性能及可靠性，蝕刻制得的智能標(biāo)簽和鋁蝕刻制得的EAS（電子防盜）標(biāo)簽都要高。關(guān)于網(wǎng)印導(dǎo)電油墨網(wǎng)印電油墨干燥后，由于導(dǎo)電粒子間的距離變小，自由電子沿外加電場(chǎng)方向移動(dòng)形成電流，具有良好的導(dǎo)電性

10、能。對(duì)于印制智能標(biāo)簽內(nèi)置天線而言，一個(gè)好的導(dǎo)電油墨配方，要求具有良好的印刷適性，印刷后具有附著力強(qiáng)、電阻率低、固化溫度低、導(dǎo)電性能穩(wěn)定等特性。面對(duì)RFID智能標(biāo)簽將帶來的包裝、零售、物流領(lǐng)域的革命性變化，以及導(dǎo)電油墨在該標(biāo)簽中的廣闊應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外一些企業(yè)在導(dǎo)電油墨研發(fā)方面也取得了突出的成績(jī)。例如，在國(guó)外，美國(guó)Flint油墨公司已將導(dǎo)電油墨印出的線路與銅蝕刻出來的線路在多種射頻帶中進(jìn)行了xt-bL。如860-950MHz的超高頻、2450MHz的微波及l(fā)356MHz的高頻等均做過試驗(yàn)，收到了很好的成效；美國(guó)Parelec公司也專門為印制智能標(biāo)簽天線成功開發(fā)了Parmod導(dǎo)電油墨。針對(duì)不同的用途，Parmod油墨在不同的網(wǎng)印方式下印刷的電路線圈的一些性能參數(shù)測(cè)試如表1所示。在國(guó)內(nèi)，比如上海寶銀電子材料有限公司推出了多種系列的導(dǎo)電油墨（導(dǎo)電漿）；武漢三萊科技公司還推出了水性導(dǎo)電油墨。小結(jié)智能標(biāo)簽因技術(shù)先進(jìn)和方便管理而被眾多的零售商添加到商品包裝上，以實(shí)時(shí)跟蹤商品的流動(dòng)情況，其市場(chǎng)潛力