《電子技術應用》
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RFID在印刷領域的主要應用及制印技術
摘要: 在包裝及防偽領域,傳統的條形碼標簽得到廣泛應用,但隨著人們對商品的生產、貯運、保質、防偽、管理等諸多方面更高更全的信息需求,這種條形碼標簽顯然已力不從心了,它不但無法提供商品生產、管理等方面的信息,不能警示商品保質需要的溫度等信息,在防偽效果上,也由于其印刷單一,容易仿造而逐漸失去商品的防偽效果。
Abstract:
Key words :

前言

在包裝及防偽領域,傳統的條形碼標簽得到廣泛應用,但隨著人們對商品的生產、貯運、保質、防偽、管理等諸多方面更高更全的信息需求,這種條形碼標簽顯然已力不從心了,它不但無法提供商品生產、管理等方面的信息,不能警示商品保質需要的溫度等信息,在防偽效果上,也由于其印刷單一,容易仿造而逐漸失去商品的防偽效果。隨著科技的進步及在標簽制作領域的應用,一種全新、多功能、有良好防偽效果的智能標簽已開始廣泛應用,它將為標簽制印" title="制印">制印帶來新的生機和活力。

RFID" title="RFID">RFID的主要特點

RFID(Radio Frequency Identifica-tion)即無線射頻識別系統,也稱為無線IC標簽、電子標簽、感應式電子芯片、感應卡、非接觸" title="非接觸">非接觸卡等,它是一種透過無線電波來達到非接觸的資料存取的技術,可透過無線通訊結合資料存取技術,連結背后的資料庫系統,形成一個龐大且串連在一起的系統。一個完整的RFID系統包含讀取機、感應器或晶片、天線、軟硬件系統等。其基本原理是,當卷標進入磁場區域后,接收讀取器發出的信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息,或者主動發送某一頻率的信號,讀取器讀取信息并譯碼后,送至中央信息系統進行有關的處理。

RFID標簽可分為被動式標簽:本身不會自主發出資訊電波,由讀取機發出電波產生訊號,RFID標簽的天線接收到磁場產生的感應電流,然后送出儲存在晶片中的資訊給讀取機接收判讀。主動式標簽:標簽中除了有晶片和天線外,增加了電源,可以不斷主動發出資料訊號,給讀取機接收判讀。

歸納起來,RFID主要有如下特點:

(1)數據的讀寫功能:只要通過RFID即可不需接觸,直接讀取訊息至數據庫內,且可一次處理多個標簽,并可以將物流處理的狀態寫人標簽,供下一階段物流處理的讀取判斷之用。

(2)容易小型化和多樣化的形狀:RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀之限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外,RFID更可往小型化與多樣型態發展,以應用在不同產品中。

(3)耐環境性:紙張一受到臟污就會看不到其上的信息,但 RFID對水、油和藥品等物質卻有強力的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環境之中,也可以讀取數據。

(4)可重復使用:由于RFID為電子數據,可以反復被覆寫,因此可以回收標簽重復使用。如被動式RFID,不需要電池就可以使用,沒有維護保養的需要。

(5)穿透性:RFID若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質包覆的話,也可以進行穿透性通訊。不過如果是鐵質金屬的話,就無法進行通訊。

(6)數據的記憶容量大:數據容量會隨著記憶規格的發展而擴大,未來物品所需攜帶的資料量愈來愈大,對卷標所能擴充容量的需求也增加,對此RFID不會受到限制。

RFID 在印刷領域的主要應用

事實上,RFID技術早在二次世界大戰就已開始研究應用,當時英國曾用RFID以確認進機場的是否為己方的飛機,以免遭誤擊。RFID等于是一種可以不接觸就可以讀取上面資料的標簽,因此應用的范圍非常廣,例如,門禁管制(人員出入門禁監控、管制及上下班人事管理);資產加收和廢物管理(棧板、貨柜、臺車、籠車等可回收容器管理;垃圾回收處理、廢棄物管控系統等等);貨物管理和倉儲物資處理(航空運輸的行李識別,存貨、物流運輸管理;倉庫存物清點、物資控制系統);醫療應用(醫院的病歷系統、危險或管制之生化物品管理);交通運輸(高速公路的收費系統);防盜應用(超市的防盜、圖書館或書店的防盜管理);動物監控(畜牧動物管理、寵物識別、野生動物生態的追蹤);自動化控制(汽車、家電、電子業之組裝生產);聯合票證(聯合多種用途的智能型儲值卡、紅利積點卡)等諸多方面。

在印刷領域,RFID將逐漸替代傳統的條形碼標簽。專家預測,RFID技術能在未來幾年對包裝、防偽印刷和紙張產生重要影響。對于印刷領域來說,在 RFID生產中,可利用印刷技術生產RFID的天線,這給印刷業帶來新的發展契機。

RFID 在物流、管理方面的應用目前已越來越多。在國外,美國最大的零售商沃爾瑪已于2005年1月開始要求上游各大供應商,在供貨的貨棧上加入RFID,2006年底全面使用RFID。

RFID 的制印技術

RFID制作與傳統標簽的印刷有著很大的區別,目前,我國傳統的標簽印刷技術已具有很高的水平,商標印刷業中不乏有豐富經驗的企業,也生產出許多設計精美和高品質的產品,但對于RFID,有人認為它并無特殊之處,只要用普通標簽給它外覆一件美麗的外衣,這對于高品質標簽的制印企業來說并不困難,但這樣單純地添加美麗外衣的RFID,對于它的高附加值卻會造成重要的損失。那么,與傳統標簽印刷相比,RFID印刷有什么特點呢?首先,從RFID的定義上來看,智能是指由芯片、天線等組成的射頻電路;而標簽是由標簽印刷工藝使射頻電路具有商業化的外衣。從印刷的角度來看,RFID的出現會給傳統標簽印刷帶來更高的含金量。RFID的芯片層可以用紙、PE、PET甚至紡織品等材料封裝并進行印刷,制成不干膠貼紙、紙卡、吊標或其他類型的標簽,芯片是 RFID的關鍵,由其特殊的結構決定,不能承受印刷機的壓力,所以,除噴墨印刷外,一般是采用先印刷面層,再與芯片層復合、模切的工藝。

(1)印刷方法。印刷主要是以絲網印刷為首選,這主要是絲網印刷在集成電路板、薄膜開關等方面的印刷質量是其他印刷方法所無法企及的,在RFID 印刷中,要使用導電油墨" title="導電油墨">導電油墨,而印刷導電油墨較好的絲網是鎳箔穿孔網。它是一種高技術絲網,它不是由一般的金屬或尼龍等絲線編織成的絲網,而是由鎳箔鉆孔而成箔網,網孔呈六角形,也可用電解成形法制成圓孔形。整個網面平整勻薄,能極大地提高印跡的穩定性和精密性,用于印刷導電油墨、晶片及集成電路等高技術產品效果較好,能分辨 0.1mm的電路線間隔、定位精度可達0.01mm。

(2)導電油墨的應用。導電油墨是一種特種油墨,它可在UV油墨、柔版水性油墨或特殊膠印油墨中加入可導電的載體,使油墨具有導電性。導電油墨主要是由導電填料(包括金屬粉末、金屬氧化物、非金屬和其他復合粉末)、連接劑(主要有合成樹脂、光敏樹脂、低熔點有機玻璃等)、添加劑(主要有分散劑、調節劑、增稠劑、增塑劑、潤滑劑、抑制劑等)、溶劑(主要有芳烴、醇、酮、酯、醇醚等)等組成,導電油墨是一種功能性油墨,在印刷中主要有碳漿、銀漿等導電油墨。碳漿油墨是一液型熱固型油墨,成膜固化后具有保護銅箔和傳導電流的作用,具有良好的導電性和較低的阻抗;它不易氧化,性能穩定,耐酸、堿和化學溶劑的侵蝕;具有耐磨性強,抗磨損、抗熱沖擊性好等特點。銀漿油墨是由超細銀粉和熱塑性樹脂為主體組成的一液型油墨,在PET、PT、PVC片材上均可使用,有極強的附著力和遮蓋力,低溫固化,可控導電性和很低的電阻值。另外,將具有導電性的納米級碳墨加入油墨制成的導電油墨,也可將導電油墨中金屬粉(如銀粉)制成納米級銀粉來制造導電油墨,這種導電油墨不僅印刷的膜層薄且均勻光滑,性能優良,而且還可大量節省材料。

在RFID制印中,導電油墨主要用于印制RFID大線,替代傳統的壓箔法或腐蝕法制作的金屬天線。它具有兩個主要的優點,首先,傳統的壓箔法或腐蝕法制作的金屬天線,工藝復雜,成品制作時間長,而應用導電油墨印刷天線是利用高速的印刷方法,高效快速,是印刷天線和電路中首選的既快又便宜的方法。

如今,導電油墨已開始取代各頻率段的蝕刻天線,如超高頻段(860MHz~950MHz)和微波頻段(2450MHz),用導電油墨印刷的天線可以與傳統蝕刻的銅天線相比擬。此外,導電油墨還用于印制RFID中的傳感器及線路印刷。其次,傳統的壓箔法或腐蝕法制作的金屬天線要消耗浪費金屬材料,成本較高,而導電油墨的原材料成本要低于傳統的金屬天線,這對于降低RFID的制作成本有很大的意義。

(3)獨特的工藝要求。在RFID制印中,對制作工藝有其獨特的要求,主要應注意高成品率、厚紙印刷和復合加工。

在高成品率上,由于RFID本身的價值要高于普通印刷標簽許多倍,所以給企業帶來高利潤的同時,印刷品高成品率尤為重要。尤其是許多產品都要求多色UV墨印刷、上光、上膠,印量大的標簽大多數還采用卷到卷印刷或無接口印刷(通花)等方式加工,由于加工工序多,也加大了成品的篩選難度。

對于厚紙印刷,在卡紙加工中,必須注意設備對350克厚的卡紙要有良好的印刷適性,卡紙印刷中要保持紙帶的張力穩定,保證印刷累計套印誤差降到最小。因此,如果每個畫面都套印很準,但是畫面之間的間距產生誤差較大,也會給RFID印刷后的復合和模切工序造成麻煩。至于復合加工,它是RFID加工中的關鍵工序,不僅要求每個標簽之間的尺寸不會因為張力變化而改變,而且對于薄膜類材料,還要考慮拉伸變形造成標簽間距增加程度,并做適當調整。

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