网版印刷与智能标签

    射频识读标签（RFIDLabel,也称智能标签、电子标签等，以下简称智能标签）已经面世多年，但是要大批量生产，普及使用，尚需克服一些技术瓶颈。这方面迫切需要各方协同，攻克难关。例如在每一个智能标签中，金属天线是不可或缺的。网版印刷对于生产智能标签的天线线圈能做些什么呢？    

    一、什么是智能标签

    智能标签是附属在物品上的记录有详细物品信息的卡片或者吊牌。见图1。每个智能标签都带有芯片，芯片中的数据通过天线与外界交换信息。主要用于物流管理、防盗、门禁、自动缴费、珍贵动物跟踪等。智能标签不只是一种简单的标签，它是一个系统，包括阅读和写入的硬件和软件。智能标签因工作的频率不同，使用4种波段，即：LF、HF、UHF和微波。其有效的阅读/写入距离为0.1~5.0m，它的数据交换速度、储存量和能级均与天线工作的频率有关。工作频率决定了天线线圈的圈数、导线截面厚度和每一圈之间的距离。见图2。HF波段使用13.56MHz的芯片，通常它要求线圈圈数为6，厚度约为20μm。UHF波段使用868MHz和950MHz的芯片，线圈截面厚度约为4μm。这样的要求网版印刷能做到吗？

    二、天线线圈的制作方法

    目前智能标签天线线圈的制作方法有4种。

    1．铜丝绕制法。用于低频125~134k的芯片，适合于短距离内捕获磁力线。缺点是成本高，生产速度慢。

    2．化学腐蚀法。局限于以塑料薄膜为基材的智能标签，纸基的标签无法经受化学腐蚀处理。这里需要表面上覆合有铜箔或者铝箔的塑料薄膜卷材。在金属箔上面用UV油墨印刷30μm厚的抗腐蚀的天线线圈的线路图（蒙版）。干燥后，薄膜卷材经过另一个印刷单元在线圈背面用导电油墨印刷连接线。然后经过腐蚀槽去除没有蒙版保护的铜箔，用碱浴洗掉蒙版。轮转网印单元的速度根据腐蚀速度而定，一般起始速度为5m/min。

    3．电镀法。先在塑料片基上印上吸引铜的线圈电路，油墨中含有触媒物质银或金属钯，印刷方法是网印或柔印。然后浸入电镀槽，镀铜层的厚度约为10μm。这种方法比较节省材料，但是加工速度太慢。

    4．直接印刷。用银浆导电油墨直接印刷纸或塑料薄膜卷材，墨层厚度约为20μm。这里网印发挥了它的特长。

    从上述可以看出，4种制作方法中，有3种与网版印刷有关。

    网版印刷的一次印刷墨层厚度最多可以达到300μm，是柔印、胶印和凹印的好几倍。这对于用导电油墨印刷天线线圈，或者为腐蚀铜箔而印刷电路蒙版是十分有效的。实际印刷电路生产中，墨层厚度的要求一般为20μm以上。而智能标签的不同种类，对于线圈的墨层厚度和导线间隔都有不同的要求。

    三、轮转网版印刷工艺

    网版印刷有平台式和轮转式之分。平台式网版印刷时刮刀往返运动，先是给网版上墨，然后再一次刮印，此时膜版与承印物接触，并且挤压油墨使之转移过去。这种运动是间歇式的，生产效率较低。轮转式网版印刷则是连续供墨，连续印刷，印刷速度更快，油墨转移能力更好。

    瑞典StorkPrint公司在轮转网版印刷技术研究方面有40多年的历史。它为智能标签的天线线圈印刷制造了一条专用的生产线，取名为RotaryScreenIntegration（简称RSI），见图3。印刷宽度为10、16、20和24英寸（25.4cm,40.64cm,50.8cm和60.96cm）可选。网印滚筒用纯镍材料制成，使用寿命长；网孔呈六角形，油墨转移彻底。可以连续印刷50万m不停机，滚筒最多可以使用15次。目前，直接印刷生产智能标签的天线线圈的方法仍处于研究阶段，似乎只有使用溶剂型油墨才能符合这种印刷工艺。于是，溶剂的干燥就成为一种障碍。线圈图形的印刷精确度是非常重要的，烘干温度过高会影响印刷的质量。因为溶剂挥发得太快，墨层表面会产生一个个环形山状的疵点。

    印刷电路的干燥需要特别小心。如果印刷后的电路没有按照设计的轮廓成形，其导电性或许要受影响。线圈墨层的厚度、每一道线的宽度都有严格的允差范围。两次重叠套印的误差必须在0.1mm之内。线道之间过近了不行，疏远了也不行。这些印刷误差均会造成天线失灵。

    为了保证油墨固着在最佳形状，必须减小烘箱内的风速。加热温度控制在140℃，加热时间在30~120s之间。延长烘道的长度可以提高生产线的速度，印刷速度一般为10m/min。由于环保的要求越来越严格，溶剂回收是最佳的措施，不仅保护了环境，而且回收的溶剂还可以重复利用。所以生产线的烘道内应该有排气通道，让带有挥发的溶剂的气体集中起来作冷凝处理。

    油墨质量也是重要的因素。提高导电性能，降低油墨的消耗是十分必要的。

    智能标签的用途日益广泛，类似原理的身份证、电子护照、超市的计价牌等等都已投入实际使用。专家预计2005年世界市场需求量将增加8%，2006年将再增加10%，达到年产量25亿个。以平均每个销售价为1美元计，年销售额可达25亿美元。

    但是对于这个新兴的业务，普通的印刷业者要跻身进入，恐怕有难度。一是需要较大的起始投资购买加工设备，二是要有专业的人才，既要懂印刷质检又要懂软件测试。还有一个产品标准问题，目前产品尚未标准化，今日的设备能否符合两年后的标准？尽管如此，智能标签仍为大家看好，经元器件制造商和设备制造商的通力合作，制作成本不断下降，产品质量逐步改进。大规模推广使用已为期不远。