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RFID電子標簽?zāi)Ｇ泄に?/h1>
作者：傳麒視界
來源：RFID世界網(wǎng)
日期：2018-04-12 09:32:52
摘要：天線制造技術(shù)在低頻段主要是線圈繞制法，一般的超高頻和高頻天線制造方法主要存在蝕刻法，電鍍法，印刷法。
1.RFID天線制造方法簡介
天線制造技術(shù)在低頻段主要是線圈繞制法，一般的超高頻和高頻天線制造方法主要存在蝕刻法，電鍍法，印刷法。
1.1 蝕刻法
首先在覆有金屬箔的P E T薄膜上印刷抗蝕油墨來保護天線線路圖形在蝕刻中不被溶蝕掉，接著烘烤，蝕刻，清洗得到我們需要的天線圖案。
這種方法的優(yōu)點是：工藝成熟，天線生產(chǎn)的成品率很高，而且天線的性能一致性很好;而缺點就是：蝕刻工序很慢，導(dǎo)致天線生產(chǎn)速度慢;由于利用了減成工藝， 很大部分的銅箔都被蝕刻掉， 所以導(dǎo)致其成本比較高。
1.2 印刷法
通過導(dǎo)電銀漿把天線圖案印刷在P E T基材上， 然后烘烤固化， 就得到了天線的制造過程。這種方法的優(yōu)點是：生產(chǎn)速度快，而且可以實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，可以適用于小批量生產(chǎn)。
這種方法的缺點是：1 導(dǎo)電銀漿的導(dǎo)電性遠遠不如銅箔( 大概為其1/20)，天線的導(dǎo)體損耗比較大，導(dǎo)致天線效率不如蝕刻法天線;2 導(dǎo)電銀漿對PET基材附著性不好，容易脫落，導(dǎo)致天線的可靠性不高。3 最近銀價大漲，導(dǎo)致導(dǎo)電銀漿的成本大幅增大，削弱了其成本的優(yōu)勢。
1.3 電鍍法
首先用導(dǎo)電銀漿(厚度薄于印刷法)或其他電鍍種子層把天線圖案直接印刷在P E T基材上，烘烤接著電鍍加厚，從而得到天線成品。這種方法的優(yōu)點是：生產(chǎn)速度很快，天線導(dǎo)體損耗少，從而天線的性能好。缺點就是：初始的設(shè)備投資很大，而且其只適合大批量生產(chǎn)。
1.4 真空鍍膜法
先以印刷方式將Masking印刷在PET基材上形成RFID天線的反圖案，再以真空鍍膜方式鍍上鋁層或銅層， 最后經(jīng)由D e - m a s k i n g制程便形成了RFID天線。
這種方法的優(yōu)點是：生產(chǎn)速度快，成本比較低;缺點就是：沉積的膜大概在2μm左右，遠遠低于蝕刻和電鍍的1 8μm。天線的性能介于蝕刻和印刷之間。真空鍍膜的設(shè)備大概一臺1 0 0萬美元， 設(shè)備投資很大。跟電鍍法類似適合大批量生產(chǎn)。
也有人嘗試先印刷含鉑油墨到P E T基材上形成天線圖案作為種子層，然后化學(xué)鍍銅。它的優(yōu)點是含鉑油墨相比導(dǎo)電油墨便宜。但是化學(xué)鍍銅的速度更慢而且沉積厚度大概幾個微米。
此外，高頻天線也存在一個布線法，即把漆包線(大概在0.25mm)穿過超聲頭，超聲頭按照設(shè)計的圖案走線;走線過程中，漆包線與PVC基材超聲連接起來。這種方法的天線性能很好，可靠性也高，就是成本相對蝕刻法還要貴一些。
圖1 (a)布線法超聲鍵合頭;(b)布線法制造出來的高頻天線
2. 模切技術(shù)介紹
由于主流的蝕刻法生產(chǎn)速度慢，浪費材料，而且污染環(huán)境;而印刷法的導(dǎo)電銀漿成本居高不下，天線可靠性也不高;這一切導(dǎo)致人們開始開發(fā)新的低成本，高性能天線制造方法。因此，我們有了采用模切技術(shù)來加工不干膠結(jié)構(gòu)材料來生產(chǎn)RFID天線。
2.1 模切技術(shù)原理
模切技術(shù)其實屬于一種裁切工藝，把不干膠材料放在模切機的模切臺上，然后按照事先設(shè)計好的圖形進行制作成的模切刀版施加壓力，使刀鋒對應(yīng)的地方受力斷裂分離， 從而得到所需要的形狀， 如圖2。不干膠材料的模切一般僅僅將面材和膠粘層切穿，即半切穿，保留底紙和其表面的硅油涂層;最終使模切成型的標簽保留在底紙上。
圖4 單峰刀模模切效果圖
(2)模切材料要求
前面提到面材的強度對排廢具有很大的影響。我們所用的鋁箔一般在1 8μm左右， 此時它的強度十分弱， 基本上用手一扯就破了; 直接采用一單層鋁箔或銅箔作為面材，強度明顯不夠。為此，我們在鋁箔的背面增加了一層增強層，在這里我們選擇為10μm厚的PET，具體可見圖3.
為了節(jié)約成本，我們選擇離型紙作為天線基材。粘膠為了排廢和模切的方便，我們選擇水乳性的膠作為我們的膠粘層。膠層厚度在20μm左右。
(3)排廢難點分析
RFID超頻天線圖案精細復(fù)雜，導(dǎo)致模切工藝的排廢異常困難。這也是模切天線的困難之所在。具體說來存在以下幾個特點(我們以NXP提供的參考天線為例，圖5)：
1、存在閉合環(huán)， 一般偶極子天線為了把阻抗調(diào)到與芯片共軛匹配，其天線結(jié)構(gòu)中都存在T型匹配結(jié)構(gòu)或電感耦合結(jié)構(gòu); 這些阻抗匹配結(jié)構(gòu)基本上是一個閉合的圓環(huán)。直接排廢基本上不可能。
2、天線結(jié)構(gòu)中為了調(diào)節(jié)天線的實部部分，T型匹配結(jié)構(gòu)只是與天線輻射部分在中間部分相連。T型結(jié)構(gòu)其他部分與天線輻射部分存在一個間隙。此間隙與彎折線和正常的排版方向垂直，一般不好排廢。
3、偶極子天線為了小型化， 一般采用了彎折線技術(shù)。彎折線的間距一般在1mm-2mm左右。彎折高度大概在8mm左右。這些細長的彎折線是比較難排廢。我們在加了增強層以后， 發(fā)現(xiàn)一端的彎折線間隙可以直接排掉，另一端的彎折線間隙不好排掉。
4、同樣為了小型化， 天線末端有時也會存在折合結(jié)構(gòu)， 這相當于大半個閉合環(huán)，給排廢帶來了比較大的困難。
圖5 RFID 超高頻天線的幾個排廢難點
圖6 模切排廢圖(黑色線為外框圖案，綠色線為內(nèi)部圖案)
(1)粘膠排廢原理
粘膠排廢主要是基于粘接力的相對大小來達到排廢的目的。如圖7所示，紫色部分為要排廢的部分，它們是一個個分離的“孤島”。要保留的圖案部分是整體連接在一起的。粘膠帶附在要排廢的圖案上面。當粘膠揭起經(jīng)過“孤島”時，由于“孤島”部分面積相對而言很小，粘膠帶隊“孤島”部分的粘接力大于“孤島”部分與離型紙的粘接力，“孤島”部分被
轉(zhuǎn)移到膠粘帶上。當粘膠帶要經(jīng)過要保留的圖案時，要保留的圖案的面積很大， 膠粘帶對"孤島” 部分的粘接力小于要保留圖案部分與離型紙的粘接力，所以要保留的圖案繼續(xù)留在離型紙上。這樣的話，分離的“孤島”本分就被粘膠帶帶出，而要保留的圖案層繼續(xù)留在離型紙上，從而達到了排廢的目的。
圖7 粘結(jié)排廢原理圖
(2)排廢流程圖與圖案過程變化圖
具體流程見下圖
以N X P提供的參照天線為例，圖9是模切過程中的天線圖案的逐步變化圖
圖9 NXP提供的參考天線排廢過程圖案變化圖
(3)具體實施過程
按照粘膠排廢方案， 我們選擇兩臺3 0 0 m m寬平刀模切機。兩臺復(fù)合機，一臺貼合機、一臺剝離機。
貼合即負責(zé)把膠帶貼合到不干膠上面的鋁箔上，剝離機負責(zé)把粘了廢料的膠帶回收起來。由于離型紙上的硅油作用，鋁箔對離型紙的黏力很小(50g就算超重剝離力)，一般的膠帶粘接力都可以達到100g以上，所以粘接力一般沒有問題。粘膠帶的寬度一般比最大廢料的寬度要窄一些。
我們按照前面提到的流程，把天線圖案按照內(nèi)部和外框分別開了兩副模具，為了提高產(chǎn)出率，我們在一副模具上做了三排圖案，具體見下圖：
圖10 ( a)內(nèi)部圖案模切模具; ( b)外框模切模具
模切過程實物圖：
1.RFID天線制造方法簡介
天線制造技術(shù)在低頻段主要是線圈繞制法，一般的超高頻和高頻天線制造方法主要存在蝕刻法，電鍍法，印刷法。
1.1 蝕刻法
首先在覆有金屬箔的P E T薄膜上印刷抗蝕油墨來保護天線線路圖形在蝕刻中不被溶蝕掉，接著烘烤，蝕刻，清洗得到我們需要的天線圖案。
這種方法的優(yōu)點是：工藝成熟，天線生產(chǎn)的成品率很高，而且天線的性能一致性很好;而缺點就是：蝕刻工序很慢，導(dǎo)致天線生產(chǎn)速度慢;由于利用了減成工藝， 很大部分的銅箔都被蝕刻掉， 所以導(dǎo)致其成本比較高。
1.2 印刷法
通過導(dǎo)電銀漿把天線圖案印刷在P E T基材上， 然后烘烤固化， 就得到了天線的制造過程。這種方法的優(yōu)點是：生產(chǎn)速度快，而且可以實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，可以適用于小批量生產(chǎn)。
這種方法的缺點是：1 導(dǎo)電銀漿的導(dǎo)電性遠遠不如銅箔( 大概為其1/20)，天線的導(dǎo)體損耗比較大，導(dǎo)致天線效率不如蝕刻法天線;2 導(dǎo)電銀漿對PET基材附著性不好，容易脫落，導(dǎo)致天線的可靠性不高。3 最近銀價大漲，導(dǎo)致導(dǎo)電銀漿的成本大幅增大，削弱了其成本的優(yōu)勢。
1.3 電鍍法
首先用導(dǎo)電銀漿(厚度薄于印刷法)或其他電鍍種子層把天線圖案直接印刷在P E T基材上，烘烤接著電鍍加厚，從而得到天線成品。這種方法的優(yōu)點是：生產(chǎn)速度很快，天線導(dǎo)體損耗少，從而天線的性能好。缺點就是：初始的設(shè)備投資很大，而且其只適合大批量生產(chǎn)。
1.4 真空鍍膜法
先以印刷方式將Masking印刷在PET基材上形成RFID天線的反圖案，再以真空鍍膜方式鍍上鋁層或銅層， 最后經(jīng)由D e - m a s k i n g制程便形成了RFID天線。
這種方法的優(yōu)點是：生產(chǎn)速度快，成本比較低;缺點就是：沉積的膜大概在2μm左右，遠遠低于蝕刻和電鍍的1 8μm。天線的性能介于蝕刻和印刷之間。真空鍍膜的設(shè)備大概一臺1 0 0萬美元， 設(shè)備投資很大。跟電鍍法類似適合大批量生產(chǎn)。
也有人嘗試先印刷含鉑油墨到P E T基材上形成天線圖案作為種子層，然后化學(xué)鍍銅。它的優(yōu)點是含鉑油墨相比導(dǎo)電油墨便宜。但是化學(xué)鍍銅的速度更慢而且沉積厚度大概幾個微米。
此外，高頻天線也存在一個布線法，即把漆包線(大概在0.25mm)穿過超聲頭，超聲頭按照設(shè)計的圖案走線;走線過程中，漆包線與PVC基材超聲連接起來。這種方法的天線性能很好，可靠性也高，就是成本相對蝕刻法還要貴一些。
圖1 (a)布線法超聲鍵合頭;(b)布線法制造出來的高頻天線
2. 模切技術(shù)介紹
由于主流的蝕刻法生產(chǎn)速度慢，浪費材料，而且污染環(huán)境;而印刷法的導(dǎo)電銀漿成本居高不下，天線可靠性也不高;這一切導(dǎo)致人們開始開發(fā)新的低成本，高性能天線制造方法。因此，我們有了采用模切技術(shù)來加工不干膠結(jié)構(gòu)材料來生產(chǎn)RFID天線。
2.1 模切技術(shù)原理
模切技術(shù)其實屬于一種裁切工藝，把不干膠材料放在模切機的模切臺上，然后按照事先設(shè)計好的圖形進行制作成的模切刀版施加壓力，使刀鋒對應(yīng)的地方受力斷裂分離， 從而得到所需要的形狀， 如圖2。不干膠材料的模切一般僅僅將面材和膠粘層切穿，即半切穿，保留底紙和其表面的硅油涂層;最終使模切成型的標簽保留在底紙上。
圖4 單峰刀模模切效果圖
(2)模切材料要求
前面提到面材的強度對排廢具有很大的影響。我們所用的鋁箔一般在1 8μm左右， 此時它的強度十分弱， 基本上用手一扯就破了; 直接采用一單層鋁箔或銅箔作為面材，強度明顯不夠。為此，我們在鋁箔的背面增加了一層增強層，在這里我們選擇為10μm厚的PET，具體可見圖3.
為了節(jié)約成本，我們選擇離型紙作為天線基材。粘膠為了排廢和模切的方便，我們選擇水乳性的膠作為我們的膠粘層。膠層厚度在20μm左右。
(3)排廢難點分析
RFID超頻天線圖案精細復(fù)雜，導(dǎo)致模切工藝的排廢異常困難。這也是模切天線的困難之所在。具體說來存在以下幾個特點(我們以NXP提供的參考天線為例，圖5)：
1、存在閉合環(huán)， 一般偶極子天線為了把阻抗調(diào)到與芯片共軛匹配，其天線結(jié)構(gòu)中都存在T型匹配結(jié)構(gòu)或電感耦合結(jié)構(gòu); 這些阻抗匹配結(jié)構(gòu)基本上是一個閉合的圓環(huán)。直接排廢基本上不可能。
2、天線結(jié)構(gòu)中為了調(diào)節(jié)天線的實部部分，T型匹配結(jié)構(gòu)只是與天線輻射部分在中間部分相連。T型結(jié)構(gòu)其他部分與天線輻射部分存在一個間隙。此間隙與彎折線和正常的排版方向垂直，一般不好排廢。
3、偶極子天線為了小型化， 一般采用了彎折線技術(shù)。彎折線的間距一般在1mm-2mm左右。彎折高度大概在8mm左右。這些細長的彎折線是比較難排廢。我們在加了增強層以后， 發(fā)現(xiàn)一端的彎折線間隙可以直接排掉，另一端的彎折線間隙不好排掉。
4、同樣為了小型化， 天線末端有時也會存在折合結(jié)構(gòu)， 這相當于大半個閉合環(huán)，給排廢帶來了比較大的困難。
圖5 RFID 超高頻天線的幾個排廢難點
圖6 模切排廢圖(黑色線為外框圖案，綠色線為內(nèi)部圖案)
(1)粘膠排廢原理
粘膠排廢主要是基于粘接力的相對大小來達到排廢的目的。如圖7所示，紫色部分為要排廢的部分，它們是一個個分離的“孤島”。要保留的圖案部分是整體連接在一起的。粘膠帶附在要排廢的圖案上面。當粘膠揭起經(jīng)過“孤島”時，由于“孤島”部分面積相對而言很小，粘膠帶隊“孤島”部分的粘接力大于“孤島”部分與離型紙的粘接力，“孤島”部分被
轉(zhuǎn)移到膠粘帶上。當粘膠帶要經(jīng)過要保留的圖案時，要保留的圖案的面積很大， 膠粘帶對"孤島” 部分的粘接力小于要保留圖案部分與離型紙的粘接力，所以要保留的圖案繼續(xù)留在離型紙上。這樣的話，分離的“孤島”本分就被粘膠帶帶出，而要保留的圖案層繼續(xù)留在離型紙上，從而達到了排廢的目的。
圖7 粘結(jié)排廢原理圖
(2)排廢流程圖與圖案過程變化圖
具體流程見下圖
以N X P提供的參照天線為例，圖9是模切過程中的天線圖案的逐步變化圖
圖9 NXP提供的參考天線排廢過程圖案變化圖
(3)具體實施過程
按照粘膠排廢方案， 我們選擇兩臺3 0 0 m m寬平刀模切機。兩臺復(fù)合機，一臺貼合機、一臺剝離機。
貼合即負責(zé)把膠帶貼合到不干膠上面的鋁箔上，剝離機負責(zé)把粘了廢料的膠帶回收起來。由于離型紙上的硅油作用，鋁箔對離型紙的黏力很小(50g就算超重剝離力)，一般的膠帶粘接力都可以達到100g以上，所以粘接力一般沒有問題。粘膠帶的寬度一般比最大廢料的寬度要窄一些。
我們按照前面提到的流程，把天線圖案按照內(nèi)部和外框分別開了兩副模具，為了提高產(chǎn)出率，我們在一副模具上做了三排圖案，具體見下圖：
圖10 ( a)內(nèi)部圖案模切模具; ( b)外框模切模具
模切過程實物圖：
