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2008-5-23 16:57:53
可是说了这么多,听起来似乎RFID电子标签就是一个电子元件,除了他是商品包装的一部分以外,好像跟包装没有什么密切的联系。当然如果在以前,是的。但是,自从导电油墨的产生,历史将被改写,导电油墨将被印刷成电子电路而代替传统的由铜磨蚀法制作的昂贵的电路板。这样,RFID的标签制作将为印刷业带来的勃勃的商机。
“导电油墨是一种允许电流流动的特殊油墨,它是由分散的细微导电粒子和导电聚合物等组成,印刷到承印物上以后,可以起到导线、天线和电阻的作用。这种油墨印刷在柔性或硬质承印物上可制成印刷电路,用导电油墨印制的天线可以接收RFID专用计算机发出的无线电信号。但是接受效果究竟如何呢?有人曾用各种不同的发射频率检验用导电油墨替代腐蚀金属作为RFID标签天线的效果,实验证明,在超高频(860~950MHz)和微波(2450MHz)发射频率下,两者具有同样的功能:若在13.56MHz高频附近,附加一些额外处理,如高温或者进行电镀,可使导电油墨印刷的天线像铜线圈天线一样工作出色。
它主要是由导电填料(包括金属粉末、金属氧化物、非金属和其他复合粉末)、连接剂(主要由合成树脂、光敏树脂、低熔点有机玻璃等)、添加剂(主要有分散剂、调节剂、增稠剂、增塑剂、润滑剂、抑制剂等)、溶剂(主要由芳烃、醇、酮、酯、醇醚等)等组成的。可在UV油墨、柔板水性油墨或胶印油墨中加入导电载体,使油墨具有导电性。在RFID标签印刷中主要应用的有碳浆、银浆等导电油墨和纳米导电油墨。碳浆油墨成膜固化后具有保护铜箔和传导电流的作用,又有良好的导电性和较低的阻抗力。不易氧化,性能稳定耐酸、碱和化学溶剂的侵蚀,具有耐磨性强、抗磨损、抗热冲击性好等特点。银浆油墨是由超细银粉和热塑性树脂为主体组成的液体油墨,在PET、PT、PVC片材上均可使用,有极强的附着力和遮盖力,可低温固化,具有可控导电性和很低的电阻值纳米导电油墨不仅印刷的膜层薄且均匀光滑.性能优良.而且还可大量节省材料。”
RFID的天线部分之前都是用铜片、铝片来制作的,加工负杂,成本昂贵,速度很慢。现在新的技术是利用导电油墨直接将天线部分印刷在塑胶或者纸张标签上面,接下来在透过复合或者裱合的方式,来快速贴合晶片到预印的天线上去,来达到快速印刷提高产量降低生产成本。另外还可以结合传统的印刷方式将图文,说明文字,传统条码等印刷在上面。这样既保留了与传统的条码的相容性又可以将一些辨别信息,广告等同步制作上去,省去了很多道工序,提高了自动化的水平。
当然也并非那么简单,这毕竟是一种新型的印刷工艺,在工艺上还是存在着很多的技术瓶颈,需要我们这些包装工程师去努力钻研的。
1. 油墨的导电性。油墨的黏度与流动性的矛盾,是印刷中长期存在的问题,而在这里也变得至关重要,因为油墨太稀将会影响到导电性的效果。而且作为天线用的导电图线要求油墨厚薄一致,粗细一致也就是说墨层的横截面积必须一样,这就要求油墨在印刷时粘稠度必须始终保持一致,否则,导电性就会受到影响。
2. 印刷工艺。除了要保持印刷质量以外,因为RFID要求尺寸越小越好,成本越低越好,这就需要每一条导电天线之间距离要非常近,不能浪费空间,而又绝对不能有任何接触。这就给本来占据着电子电路印刷技术的绝对优势的丝网印刷工艺带来了巨大的挑战。
3. 晶体的问题。晶体与天线的结合质量是很关键的,一旦结合不好信息就无法传输。另外,目前的晶片都是从晶片产商那里购买,这就直接造成了成本无法下降。而现在的晶元蚀刻封装技术,一小时只能封装4000~5000片,对于RFID的需求产量一小时10万~20万的晶片来说,存在着很大的差距。所以有人提出使用有机晶体印刷的方式来印刷RFID中的晶片。通过有机晶体的材料技术将有机半导体材料制造成熔煤(溶液状),特性跟原来的半导体类似,这样就可以进行印刷了。在日本Sony、Seiko、Epson等一些企业都在这方面有所研究,2002年日本的产业技术研究所就发表过1伏特以下的低电压动作有机电晶体的印刷技术,与传统的多色套印的原理相同,就是将图纹改为电路图,油墨就是有机晶体熔煤了。只要这一技术能够得到突破性的提升,那么所有的RFID的标签制作就能通过印刷来完成,那么生产速度就能大大地提升,生产成本的降低就不成问题了。
4. 质量检测。现在还没有很好的质量检测设备,如果用RFID读卡器来检测的话,那么就必须要等成品出来才能检测得出质量问题,这就必然会造成很大的损失。而且,检测标准、检测手段技术、速度也都是一个很大的问题,因为RFID标签就像条码一样,在印刷生产企业中,任何问题都是严重的质量事故。要确保最终出货的质量接近100%。
5. 当然无尘印刷,干湿度、温度控制等等,一些其他的环境控制将会比以前更加严格。客户也将对印刷厂的管理,规模评估更加严格了。
未来对RFID的需求缺口将会越来越大,以印刷的方式来进行大量生产是RFID标签生产的必然趋势,各种其他的生产方式都无法跟印刷的速度相匹敌,也无法满足市场的需求。但是,成本的高昂,必然要求印刷技术需要达到一个很高超的水平上,这就是未来对印刷工业的严峻考验。所以,至少在很长的一段时间内,传统条码还将继续使用或者共同的被使用着。这就要看我们这些所谓的包装精英们如何去应对和在这方面的研究中取得各种胜利了。特别是中国的包装工程师们,难道我们还要在这场巨大的变革中置身事外,仍旧让我们的RFID印刷设备,油墨甚至连工艺技术都依赖进口吗?
最后,让我们来上RFID包装工程师的第一课。“请记住,目前在RFID标签上书写128个字符需要0.7秒,也就是说如果传输速度超过85/分钟,就必须把读取器以菊花链的形式连接起来(一种线路连接方式,见图),而且每两个读取器之间的距离需至少为三英尺,这样它才不会相互的被读取。”


文\David
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