丝网印刷用于RFID天线印制制作的技术介绍dz

RFID技术介绍

  随着RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术的日趋成熟以及RFID电子标签价格的逐渐降低，RFID电子标签很有可能替代传统的一维条形码和二维码。如果说，二维码是一维码标签的延伸，那么RFID自动识别技术的诞生或者可以称为RFID电子标签行业的一场革命。

丝网印刷正中RFID天线需求

RFID是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。其可在各种恶劣的环境中工作，且无需人工干预。RFID电子标签的系统主要由三部分组成，即RFID电子标签、RFID电子标签阅读器和天线。其中天线的制造与印刷有着越发亲近的关系由于传统制造技术铜导线绕制工艺的成本较高、速度慢，而金属箔蚀刻工艺存在精度低、污染环境、防水耐折性差的弊病，故采用印刷的方式直接印制RFID电子标签天线是近年来行业内普遍使用的一种方式。

实则，柔版印刷、凹版印刷、喷墨印刷以及丝网印刷都可以完成对RFID电子标签天线的 印制工作，但从诸多方面考虑，似乎丝网印刷要优于其他几种印刷工艺，尤其墨层厚度这一因素，让丝网印刷占据了绝对的优势。在实际印制过程中，一般要求墨层 厚度要达到20um以上，这对于墨层厚度可以达到300um的丝网印刷而言自然没有太大困难，但对于其他印刷方式，则需要依靠多次反复印刷以达到期望厚 度，这必然会对印刷精度又提出更高的要求。所以，笔者认为丝网印刷是最适合印制RFID电子标签天线的印刷工艺。

非传统丝印的非传统法则

虽然丝网印刷是最适于印制RFID电子标签天线的印刷工艺，但由于RFID电子标签天线印制过程中采用的是导电油墨，所以在某些方面还有别于传统的丝网印刷，在印刷过程中需要对以下问题特别注意。

1. 天线结构的确定

天线在RFID电子标签的整个工作过程中主要起到接收及发送信号的作用，包括低频、高频、超高频和微波4个工作频段。根据频段的不同，RFID电子标签的天线可以分为线圈型、微带贴片型和偶极子型3种基本形式。

小于1米的近距离应用系统的RFID电子标签天线一般采用工艺简单、成本较低的线圈型的天线结构，其工作频段主要位于低频和高频。线圈型天线可以采用不同的构成方式既可以是圆形环，也可以是矩形环;基板可以采用不同的材料既可以是柔性基材，也可以是硬质基材。

1米以上的远距离应用系统的RFID电子标签天线需要采用的是微带贴片或偶极子型的天线结构，其主要工作于超高频以及微波频段，典型的工作距离为1～10米。

2. 印刷方式的确定

丝网印刷方式一般分为接触式和非接触式两种。接触式印刷过程中，基板与丝网直接接触，刮板在丝网上移动进行印刷，其优点在于不会使丝网倾斜和变形。非接 触式印刷过程中，丝网与基板之间有一固定的距离，刮板推动浆料流经丝网时，使丝网倾斜，并与基板接触印出图形。由于印刷后丝网可即刻反弹，故不会将印刷图 案蹭模糊。在采用接触式印制RFID电子标签天线时，由于导电油墨的性能所致，极容易发生蹭脏现象，对精细印刷产生不良影响。所以为了得到良好的印刷质量，在实际操作中，多采用非接触式印刷作为RFID电子标签天线的印刷方式。

3. RFID天线导电油墨的选择

导电油墨的导电性能会被导电材料种类、粒子大小、形状、填充量、分散状态、黏合剂种类以及固化时间等诸多因素影响。不同变量之间的搭配亦会对导电性能产生不同的影响。鉴于RFID电子标签天线对导电性要求极高，故首选即为银系导电油墨。油墨用银粉主要分微米级和纳米级2类，而常用的微米级银粉包括片状和球形2种。为了使银粉在连接料之间有较好的接触，一般选用片状银粉做主要填料，纳米银粉辅助。

在印刷过程中，可能会遇到由于烘干不完全、印刷厚度薄而引起的油墨电阻增大现象。此外，倘若印前油墨搅拌不够彻底，由于银的比重大，容易沉积到底部，故而会导致油墨上层银含量低，增大电阻，下层银含量高，附着力降低等问题。这些都应该引起足够的重视。

RFID天线生产需要特别注意的问题

在确定了印刷方式、天线结构等基本因素后，印刷的过程也并非是一帆风顺的。采用丝网印刷印制RFID电子标签天线的过程中，会出现些许难以避免的问题，特举例提示，以供读者借鉴。

1. 漏墨不匀

在用丝网印刷方式印制RFID电子标签天线的 过程中，经常会遇见这种情况：局部导电性良好，整体导电性差或者无明显导电性，用放大镜观察时会发现有断断续续的线路，即承印物表面局部没有油墨，也就是 我们常说的漏墨不匀。造成这种现象的原因有很多，诸如丝网目数选择得过高，就会导致油墨通透性差，目数过低则会导致线条精度下降，影响精细印刷品的质量， 所以一般选择丝网目数在200~300目;刮板压印力不够或者受力不均匀也会导致漏墨不匀，应调整丝印刮板力度;油墨黏度问题也是导致漏墨不匀的原因之 一，黏度过高，油墨渗透力低，不能均匀地转移到承印物上，过低则会导致糊版。

2. 静电放电

静电放电简称ESD(Electro Static Discharge)，是电子制造业的巨大隐患，严重影响产业的发展。固体、液体和气体中的任意两种相摩擦都会产生静电。在印刷时，刮墨刀的速度、压力、 油墨量、网距、基材的剥离速度都会产生静电，机器本身的运作也会产生静电。静电产生后会吸附灰尘，使材料表面蹭脏或网版堵网，造成印刷缺陷;静电也会引起 拉丝或飞毛现象，对精细薄膜线路产生较大的影响;过高的静电电压则有可能击穿空气，进而产生火花，引起火灾。

静电危害如此之大，鉴于其不可见性、随机性、潜在性和复杂性等特点，对ESD现象要以预防为主，可以通过以下两种措施进行防护。

①泄放法。通过有效接地，将产生的静电直接泄放到大地，从而消除静电。

②中和法。通过释放不同极性的静电，中和掉标签基材和机器上的静电。

3. 银粉迁移

在日常工作中，往往会出现这样一种现象：产品在出厂检查时性能良好，各项参数指标完全合格，但用户在使用一段时间后却发现某些产品电阻增大，甚至出现短 路自通现象。究其原因，就是银的迁移在作祟。银迁移问题也是影响银浆油墨应用范围扩大的最大一个症结。当然，目前还不存在完全不发生银迁移的银浆，但我们 可以通过对银粉进行适当处理在一定程度上抑制银的迁移。由于银粉对浆料的排胶性具有催化剂的作用，所以可以使用粒度为0.1~0.2um、平均表面积为 2m2/g的超细片状银粉。采用气流喷雾法制备的Ag-Pd导电浆料，即使在200℃和潮湿条件下，导电性能也比较稳定，很少出现由于银迁移造成的短路现 象。