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时间:2019-06-01
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1、RFID电子标签天线工艺RFID电子标签技术又称RFID(RadioFrequencyIdentification)射频识别技术,是一种非接触式的自动识别技术,通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波,可以读取RFID电子标签内储存的信息,识别RFID电子标签所代表的物品、人和器具的身份。这种技术最早由美国海军研究试验室(NRL)开发用于敌我识别系统(IFF),将盟军的飞机和敌方的飞机区别开来。目前在全球范围内,RFID电子标签技术正逐渐被应用到人们生活的方方面面。RFID电子标签技术与其它自动识别技术,例如与条形码识别技术相比,具有如下特点
2、:RFID电子标签的阅读器能透过泥浆、污垢、油污、木材、水泥、塑料、蒸汽等非金属材料阅读标签,不必一定与标签直接接触;RFID电子标签的数据存储容量大,标签上数据可以加密、随时更新;RFID电子标签实现了“免接触”,不需要直线瞄准扫描操作,读写速度快,读取距离大;RFID电子标签的体积小、易封装,外形多样;RFID电子标签的使用寿命可长达10年以上,读写10万次,无机械磨损、无机械故障;RFID电子标签的编号独一无二,而且可以加入防伪识别码。RFID电子标签和条形码的主要区别是数据被电子化储存在RFID电子标签的存储单元内,采用专用芯片的RFID读
3、卡机能根据每件货物唯一的序列标识号来进行识别,并可以进行密钥认证,保障数据安全。另外,值得一提的是,RFID电子标签因具有上述的读写速度快,读取距离远,数据容量大等特点,被应用在物流过程和供应链管理之中,使交易成本减少,管理水平得到提高。一、RFID电子标签的构成与使用RFID电子标签通常由标签天线(或线圈)及标签芯片组成,是射频技术的核心。其结构图见图1。标签天线在整个RFID系统中起着很重要的作用,它不仅要将RFID电子标签所存储的信息调制反射,同时还要捕获阅读器发射的电磁波,为标签芯片提供能量。由于RFID电子标签要粘贴到被识别的物体上,这就
4、需要RFID电子标签能够足够小,标签天线不仅要求小尺寸,而且具有全向或半球覆盖的方向性。另外,作为数据载体的微型芯片基本已模块化,但芯片的数据信息及读写要求不同,芯片阻抗不确定,这就需要标签天线能够实现可变性,以便与芯片阻抗共轭匹配,以提供最大功率给芯片。当然,RFID电子标签需要大规模使用,要求标签天线加工简单,成品率高,制造成本低。标签天线作为RFID系统中最易变的部分,面临着小型化、共形化、低损耗和低成本的实际要求,其制造在整个RFID系统中占有重要地位。二、RFID电子标签天线的印刷1.RFID电子标签天线的印刷方法RFID电子标签天线制造
5、常用的技术方法有:蚀刻法、电镀法和直接印制法(导电油墨印刷法),都属于天线的印制技术。目前国内外主要是以蚀刻法和电镀法为主,直接印制法是最近正在兴起和研究的印制技术。(1)蚀刻法。也称印制腐蚀法,或减成印制法。先在一个底基载体(如塑料)上面覆盖一层20mm~25mm厚的铜或铝,另外制作一张天线阳图的丝网印版,用网印的方法将抗蚀剂印在铜或铝的表面上,保护下面的铜或铝不受腐蚀剂侵蚀;而未被抗蚀剂膜覆盖的铜或铝会被腐蚀剂溶化,露出底基成为天线电路线的间隔线;最后涂上脱膜液去除抗蚀膜,进而制成天线。工艺流程如图2所示。(2)电镀法。也称印制电镀法,或加成印
6、制法。在底基上通过印刷涂覆一层薄的(几微米)起催化作用的油墨,呈天线的阳图形状。此种特殊油墨含有金属颗粒,在印制之后,印过的材料再经过电镀过程,铜被镀在材料上,只附着在油墨形成的图形上。电镀过程持续到材料上沉积的铜的量达到一定的厚度使之具有合适的导电性,进而形成天线。具体的工艺流程(以网印为例)如图3所示。(3)直接印制法是直接用导电油墨在绝缘底基(薄膜、纸张等)上印制导电线路,形成天线和电路,具体工艺流程见图4。直接印制法制作RFID电子标签与蚀刻法和电镀法相比,主要有3方面的优点:①用传统蚀刻法和电镀法制作RFID电子标签天线,工艺复杂,成品制
7、作时间长;直接印制法制作RFID电子标签天线高效快速。如今,直接印制法已开始取代制作各频率段的蚀刻天线,如超高频段(860MHz~950MHz)和微波频段(2450MHz),同时在天线质量方面,直接印制法制作的天线可以与传统工艺制作的天线相媲美。②传统蚀刻法和电镀法制作的RFID电子标签天线要消耗大量的金属材料,成本较高;而直接印制法的原材料成本要低于传统的金属天线,这对于降低电子标签的制作成本有很大的意义。③传统蚀刻或电镀工艺的制作过程产生大量含金属和化学物质的废液,对环境造成较大的污染;直接印制法采用导电油墨直接在底基上进行印制,不含侵蚀性材料
8、,化学试剂的使用较少或没有,具有“绿色”环保的优点。2.导电油墨的使用直接印制法印刷的RFID电子标签天线之所以具有强于传
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