20世紀40年代初期，雷達的(de)改進和(hé)應用(yòng)催生了(le)無線射頻(pín)識别(RFID)技術。經曆了(le)漫長(cháng)的(de)探索階段，目前，RFID已經在公共安全、生産制造、物(wù)流管理(lǐ)等領域起到了(le)舉足輕重的(de)作用(yòng)。

RFID

無線射頻(pín)識别(RFID，RBdio Frequency Identification)技術是一項非接觸式自動識别技術，它通(tōng)過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))自動識别目标對(duì)象并獲取相關數據，以達到目标識别和(hé)數據交換的(de)目的(de)，識别工作無需人(rén)工幹預。

RFID系統的(de)基本工作原理(lǐ)：閱讀器将要發送的(de)信号，經編碼後加載在某一頻(pín)率的(de)載波信号上由天線向外發送，進入閱讀器工作區(qū)域的(de)電子标簽接收此脈沖信号，标簽内芯片中的(de)有關電路對(duì)此信号進行解調，解碼、解密，然後對(duì)命令請求，密碼，權限等進行判斷。若爲讀命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關信息，經加密、編碼，調制後通(tōng)過電子标簽内天線再發送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的(de)信号進行解調，解碼，解密後送至中央處理(lǐ)系統進行有關數據處理(lǐ);若爲修改信息的(de)寫命令，有關控制邏輯引起的(de)内部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPRQM中的(de)内容進行改寫，若經判斷其對(duì)應的(de)密碼和(hé)權限不符，則返回出錯信息。

RFID系統的(de)應用(yòng)範圍

國際物(wù)聯網時(shí)代即将到來(lái)，據悉，RFID技術已在歐美(měi)市場(chǎng)廣泛應用(yòng)，随著(zhe)中國市場(chǎng)RFID技術的(de)日趨成熟和(hé)RFID标簽價格的(de)降低，RFID電子标簽将替代傳統的(de)一維條形碼和(hé)二維碼。如果說二維碼是一維碼标簽的(de)延伸，那RFID的(de)誕生就是标簽行業的(de)一場(chǎng)革命。其應用(yòng)領域主要在以下(xià)方面：

1.物(wù)流管理(lǐ)

物(wù)流是RFID最大(dà)的(de)市場(chǎng)應用(yòng)空間，可(kě)以極大(dà)地提高(gāo)物(wù)流環節的(de)效率，并爲實現零庫存提供技術保障。全球零售業巨頭沃爾瑪以及德國麥德龍極力推廣RFID标簽的(de)應用(yòng)，均已實現在超市中利用(yòng)RFID技術來(lái)實現産品識别、反偷竊，實時(shí)庫存和(hé)産品有效期控制。

2.食品安全

食品安全問題是一個(gè)國家的(de)民生大(dà)事，RFID技術可(kě)以通(tōng)過對(duì)食品原來(lái)的(de)種植或養殖過程進行全程的(de)管理(lǐ)記錄以及對(duì)食品流通(tōng)的(de)環節進行正向跟蹤和(hé)逆向追溯，全方位保證食品安全。

3.商品防僞

商品防僞能保障正常的(de)市場(chǎng)秩序與消費信譽，具有巨大(dà)的(de)市場(chǎng)空間。采用(yòng)RFID防僞技術與無線通(tōng)訊網絡可(kě)以在任何時(shí)間、任何地點實現商品的(de)質量檢驗，目前已在煙(yān)、酒。醫藥等商品上進行試點。

4.其他(tā)領域的(de)應用(yòng)

RFID具有著(zhe)非常廣泛的(de)應用(yòng)空間，比如在交通(tōng)管理(lǐ)，軍品管理(lǐ)、安防，動物(wù)養殖與寵物(wù)管理(lǐ)，圖書(shū)館管理(lǐ)等領域，都具有巨大(dà)應用(yòng)前景。

RFID标簽天線制備技術

影(yǐng)響RFID推廣的(de)核心問題在于芯片技術以及成本。如圖2所示，RFID電子标簽主要由底材、天線及芯片組成，天線層是主要的(de)功能層，其目的(de)是傳輸最大(dà)的(de)能量進出标簽芯片。與傳統蝕刻法，繞線法相比，标簽天線的(de)直接印制法大(dà)大(dà)節約了(le)成本。

1.标簽天線的(de)傳統制造工藝

①采用(yòng)蝕刻方式加工制備标簽天線

天線在蝕刻前應先印刷上抗蝕膜，首先将PET薄膜片材兩面覆上金屬(如銅、鋁等)箔;然後采用(yòng)印刷法(絲網印刷，凹印等)或光(guāng)刻法，在基闆雙面天線圖案區(qū)域印刷抗蝕油墨，用(yòng)以保護線路圖形在蝕刻中不被溶蝕掉：然後進行蝕刻，即将印刷油墨圖案已固化(huà)的(de)片材浸入蝕刻液中，溶蝕掉未印刷抗蝕油墨層區(qū)域的(de)金屬;然後再去除薄膜片材天線圖案金屬層上的(de)抗蝕刻油墨，這(zhè)樣就得(de)到了(le)标簽天線。或者采用(yòng)光(guāng)刻法，在覆銅基闆表面預先塗布光(guāng)敏抗蝕膜，并用(yòng)相應的(de)掩膜覆合曝光(guāng)，經過顯影(yǐng)腐蝕，除去版上殘留抗蝕膜，就得(de)到一個(gè)完整的(de)天線圖形。

②繞線法制備标簽天線工藝

目前。銅導線繞制RFID标簽天線的(de)制造工藝通(tōng)常是使用(yòng)自動繞線機進行，即直接在底基載體薄膜上繞上塗覆了(le)絕緣漆，并使用(yòng)低熔點烤漆的(de)銅線作爲RFID标簽天線的(de)基材，最後用(yòng)黏合劑對(duì)導線與基材進行機械固定。其工藝流程如圖4所示。該方法可(kě)靠性較高(gāo)，但對(duì)于RF19電子标簽來(lái)說成本太高(gāo)。

2.标簽天線印制工藝

基于傳統标簽天線制備方法中存在的(de)污染環境、成本較高(gāo)的(de)弊端，且工藝複雜(zá)，成品制作時(shí)間長(cháng)，必将被新的(de)工藝所替代。采用(yòng)印刷方式直接印制RFID标簽天線是一種環保節能、低成本的(de)制造工藝。現有可(kě)行的(de)印制RFID标簽天線的(de)印刷方式有絲網印刷和(hé)噴墨印刷。

①絲網印刷法制備天線

絲網印刷是使用(yòng)模版直接印刷的(de)過程，即用(yòng)導電油墨直接印刷在紙基或塑料薄膜卷材上，其一般工藝流程爲：

标簽天線的(de)絲網印刷就是把導電油墨由網版的(de)另一側以刮闆将油墨掃壓過網版，而油墨則穿透過網版上天線圖樣的(de)網孔間隙，粘印在被印刷的(de)底材上。在進行RFID的(de)标簽天線印刷時(shí)，由于不同工作頻(pín)率的(de)RFID标簽的(de)天線線圈将對(duì)應不同的(de)圈數，線圈厚度和(hé)每一圈之間的(de)距離(如HF波段使用(yòng)13.56MHz的(de)芯片，通(tōng)常它要求線圈圈數爲6，厚度約爲20um：UHF波段使用(yòng)868MHz和(hé)950MHz的(de)芯片，線圈截面厚度約爲4um)，故所印刷的(de)墨層厚度、每一道線的(de)寬度和(hé)幹燥後的(de)圖形輪廓都有嚴格的(de)允差範圍(如兩次重疊套印的(de)誤差必須在0.1mm之内)。

網版印刷的(de)墨層厚度最多(duō)可(kě)以達到100um，是柔印、膠印和(hé)凹印的(de)幾倍，這(zhè)對(duì)于用(yòng)導電油墨印刷标簽天線是十分(fēn)有利的(de)。在實際印刷電路生産中，墨層厚度的(de)要求一般在8～12um，其幹燥則可(kě)以采用(yòng)UV，IR及熱(rè)風等方式來(lái)完成。

②噴墨印刷法制備天線

絲網印刷在一定程度上節約了(le)成本，但其油墨采用(yòng)70%左右的(de)高(gāo)銀含量的(de)導電銀漿，得(de)到15～20um之間的(de)天線，屬于厚膜印刷方式，成本高(gāo)，且印刷過程中有溶劑排放，墨層柔順性較差。采用(yòng)噴墨打印機制備導電線路，隻需要根據計算(suàn)機系統設計的(de)圖案，由噴墨打印機的(de)噴頭将導電墨水(shuǐ)噴塗到基闆上而形成導電線路。噴墨印刷方式作爲非傳統印刷，在天線制作方面由于其制作周期短、無污染、成本低等特性被廣泛關注。國内外很多(duō)知名院校、研究所長(cháng)期緻力于噴墨導電墨水(shuǐ)的(de)研究，取得(de)了(le)顯著的(de)成就。北(běi)京印刷學院以李露海教授爲帶頭人(rén)的(de)科研團隊成功研制出導電膜厚度在1um左右，電阻達到1Ω左右的(de)噴墨導電墨水(shuǐ)：美(měi)國Kovio公司在2008年推出了(le)用(yòng)噴墨打印納米矽墨水(shuǐ)制備的(de)FFD，成爲噴墨打印墨水(shuǐ)第一個(gè)商業成功的(de)案例;韓國順天大(dà)學2009年研制出基于碳納米管墨水(shuǐ)的(de)全印刷1-bit射頻(pín)标簽。

采用(yòng)噴墨印刷來(lái)進行RFID标簽的(de)制作可(kě)分(fēn)爲3種方式：①使用(yòng)噴墨印刷方式把抗蝕油墨、阻焊油墨和(hé)字符油墨等噴射到覆銅闆上，經過固化(huà)後得(de)到成品;②采用(yòng)含有納米金屬顆粒的(de)導電墨水(shuǐ)直接将電路圖形噴在聚酯片基上，經過低溫燒焙固化(huà)，形成電路：③通(tōng)過采用(yòng)相應特性的(de)墨水(shuǐ)，采用(yòng)噴墨印刷的(de)方法制造RFID标簽中的(de)電容器及電阻器等電子器件。與傳統的(de)印刷方式相比。采用(yòng)噴墨印刷的(de)方式可(kě)以達到更快(kuài)的(de)生産速度，印刷成本也(yě)有所降低，更重要的(de)是能夠增加其布線密度，從而提高(gāo)成品質量。

展望

RFID标簽以其獨特的(de)優勢，逐漸應用(yòng)在各個(gè)領域。人(rén)們緻力于研究解決傳統制備方式存在的(de)弊端，噴墨印刷作爲标簽天線新技術，依托成本低、導電性好，無污染以及天線圖案易控制等優點，将使RFID技術得(de)到更廣泛的(de)應用(yòng)。