在最近的幾年當中，無線電頻率識別（RFID）技術發(fā)展顯著。在這個時段之前，缺少生產(chǎn)標準和支持不同RFID 應用的基礎結(jié)構(gòu)使這一創(chuàng)新的技術起點受到質(zhì)疑。

    然而，由于RFID 開發(fā)人員的堅持使生產(chǎn)系統(tǒng)有了突破，而供應渠道發(fā)展支持了RFID的制造。目前，大多數(shù)RFID 應用程序已標準化，這些產(chǎn)品的市場如生產(chǎn)的公司數(shù)量有了顯著增長。在這些開發(fā)RFID 市場的公司中，都是具有工業(yè)網(wǎng)版印刷背景的企業(yè)，尤其是那些具有電子設備印刷經(jīng)驗的企業(yè)。而采用其他印刷方法的公司也進入到RFID制造的許多方面。在本文中，我們重點介紹什么是RFID 以及它的功能如何。我們還將弄清楚怎樣證明網(wǎng)版印刷和其他印刷技術適合于印刷RFID標簽和商標的關鍵部件—天線。

    RFID 原理

    基本說來，RFID技術的產(chǎn)生是為了使識別和跟蹤產(chǎn)品的過程變得簡單、快速和精確。RFID 商標和標簽具有的其他好處和能力包括以下幾類：
    ● 保護產(chǎn)品真實性；
    ● 保護產(chǎn)品以防盜；
    ● 控制零售點、倉庫和圖書館等的產(chǎn)品庫存；
    ● 控制通往建筑物、停車場、道路和其他場所的入口；
    ● 通過防止數(shù)據(jù)輸入過程中發(fā)生的差錯，提高數(shù)據(jù)處理速度并降低其成本。

    在RFID 之前，產(chǎn)品包裝上的條形碼和銀行業(yè)務及信用卡上的磁條是識別、跟蹤產(chǎn)品和交易的主要方式。要取得條形碼或磁條上的數(shù)據(jù)需要用讀出設備掃描條碼、磁條或卡片，必須人工將產(chǎn)品或卡片放置在讀出設備中，而這樣會導致數(shù)據(jù)處理的延遲，我們在航空票務柜臺和當?shù)爻�市結(jié)賬處均經(jīng)歷過這樣的延遲。

    RFID 技術以自動方式提示產(chǎn)品或賬目的數(shù)據(jù)，在RFID標簽、商標或卡片與讀出設備之間并無直接接觸。通過將產(chǎn)品或卡片上附有的數(shù)據(jù)返回到讀出設備，RFID 對磁輻射作出反應。此外，存儲在RFID 商標上的數(shù)據(jù)可以更新或改變。RFID 不會完全代替所有的條形碼和類似的系統(tǒng)，但會成為將來產(chǎn)品識別的主要方式。

    不管是用作標簽固定于產(chǎn)品上，還是嵌入信用卡或銀行業(yè)務卡中，RFID標簽的結(jié)構(gòu)基本相同。這種標簽會有RFID 脈沖發(fā)射器，它有一個附著于天線上的芯片。此天線實際上是一簡單的線圈，產(chǎn)生磁感應或電壓。

    在RFID 標簽與閱讀器/ 書寫器的天線之間發(fā)生數(shù)據(jù)交換，閱讀器/ 書寫器與一臺計算機相連接。以下分布描述RFID 技術是怎樣工作的：
    1 .無源RFID標簽在閱讀器的電磁場內(nèi)移動；
    2 .此標簽接收來自閱讀器的信號，以此激活商標；
    3. 通過向閱讀器傳輸發(fā)射器芯片上存儲的數(shù)據(jù)，標簽作出反應；
    4. 閱讀器將收到的數(shù)據(jù)傳遞到主計算機， 此閱讀器還可為標簽提供新數(shù)據(jù)，重寫現(xiàn)有數(shù)據(jù)，或使標簽無效。

    RFID 標簽優(yōu)于條形碼的重要之處是無需閱讀器一行行地觀察即可閱讀，不像條形碼那樣，RFID 標簽定位不需要人的協(xié)助，這樣閱讀標簽的過程可以自動執(zhí)行。

    RFID標簽的另一個優(yōu)勢是RFID發(fā)射器上的芯片是一個動態(tài)的數(shù)據(jù)載體，這意味著數(shù)據(jù)既可從芯片上閱讀，也可書寫到芯片上。由于數(shù)據(jù)通過電磁輻射進行交換，故可同時閱讀多個RFID標簽。

    目前，RFID 標簽通過郵政和快遞服務日益增多地用于物流和供應鏈管理、食品工業(yè)、醫(yī)療護理和制藥工業(yè)、圖書館、出入口管理和通行費征收、航空行李搬運、牲畜識別、文件跟蹤、產(chǎn)品鑒定或防假冒產(chǎn)品。為了防止服裝假冒和盜竊，一些公司甚至于將RFID 天線直接印刷到紡織品上。

    RFID 標簽類型

    RFID 標簽分兩種，即無源的和有源的。無源RFID 標簽在傳遞它們攜帶的數(shù)據(jù)之前需要通過閱讀器系統(tǒng)激活。有源RFID 標簽裝有電池，使商標能夠獨立地傳遞信號。本文只關注無源RFID標簽，它們是最常用的。

    無源RFID標簽的天線可產(chǎn)生感應的或電容性信號。感應天線能將磁場轉(zhuǎn)變成電信號或其他形式，這些天線看似纏繞的線圈。另一種是電容性天線，它對電磁能不敏感，而只對電信號敏感，電容性天線可根據(jù)其偶極子的形狀加以分辨。

    電磁輻射的頻率決定著標簽支持的閱讀距離。收集數(shù)據(jù)所要求的最小閱讀距離是設計具體應用的RFID天線的主要影響因素。

    RFID 標簽可以一些頻帶為基礎，例如低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）及微波上。RFID 商標閱讀和書寫的距離為10～500 cm。

    L F 天線支持的頻率為125 kHz。天線由纏繞200 多次的銅線圈組成，此種天線用于不超過5 0 c m 的比較短的閱讀距離。L F 標簽常見的應用包括出入口管理（即大門入口/ 安全卡）以及牲畜和家畜的識別。

    H F 標簽裝有由4 ～6 個銅線圈組成的天線，對13.56 MHz 的頻率敏感。這類標簽支持的最大閱讀距離為1 m。HF 標簽可用作“智能卡”，如圖書館頒發(fā)的閱讀卡，航空行李處理系統(tǒng)中的行李標簽。

    UHF 標簽對862～950 MHz的頻率產(chǎn)生感應，閱讀/ 書寫距離為5 m 以上。在美國，U H F 標準頻率是915 MHz。在世界的其他地方可使用不同的頻率。大的閱讀距離需要偶極天線。這樣的標簽使郵政和快遞服務能確定堆放在架子上的產(chǎn)品的性質(zhì)而無需檢查每一個包裝。這樣的標簽也用于汽車駕駛員的自動繳費卡。

    微波RFID標簽的閱讀距離約為1 m，對2.45 GHz 或5.8 GHz 的頻率產(chǎn)生感應。微波標簽用于物流。H F 和U H F 標簽是應用最普遍的RFID 系統(tǒng)，此類標簽主要由三部分組成：

    ● 天線—銀質(zhì)、銅質(zhì)或鋁質(zhì)天線通過傳輸和接收數(shù)據(jù)與閱讀器聯(lián)絡；

    ● 芯片—芯片裝在天線上并存儲供傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

    ● 插件—一個插件是承載片上的芯片和天線的組合體。RFID 插件可固定在膠紙上或塑料片上，以起到標簽或商標的作用，也可裝在塑料卡上。

    制作RFID 天線

    制作天線是RFID生產(chǎn)工藝的開始步驟。可用下列三種不同的方法制作H F 和U H FRFID 標簽天線：

    ● 用銀導電油墨直接印刷；

    ● 用腐蝕方法去除層壓件上的銅或鋁（減法）；

    ● 涂上導電介質(zhì)， 然后電鍍（加法）。

    制作RFID 天線的各種方法均可用印刷方法完成。根據(jù)天線所要求的使用時間和特性，可用柔印、凹印和網(wǎng)印印制。

    直接印刷：直接印刷使天線一次操作即可生產(chǎn)，而其他方法需要多個步驟。對于直接印刷，使用溶劑基、導電、銀聚合物厚膜（P T F ）油墨在塑料或紙基承印材料上印刷天線。這一應用使用的U V 油墨目前正在開發(fā)之中。

    H F 天線要求比較厚的墨層，以達到合適的導電性，因而網(wǎng)版印刷是制作這些天線的主要技術。網(wǎng)版印刷是產(chǎn)生厚墨層的一種理想的技術。通過轉(zhuǎn)換為不同線數(shù)的絲網(wǎng)，即可容易地調(diào)節(jié)墨層厚度。印刷之后，熱空氣干燥使油墨中的銀離子連接起來，以此形成電路，即最終的天線。

    除PTF 油墨之外，還有熱銀導電油墨。這類油墨不含聚合物連接料，而含有導電的有機金屬粒子。這些粒子在高溫之下熔融在一起。用熱銀導電油墨印制的天線具有的導電性比用P T F 油墨更好。

    U H F 天線一般比H F 天線薄，因而，其他印刷方法比網(wǎng)版印刷更適合印制U H F 天線。柔印和凹印比網(wǎng)印的墨層薄得多，但對于U H F 天線足夠了。這兩種印刷方法一般用于印量大的活件。

    柔印和輪轉(zhuǎn)凹印的印刷速度為1 0 0～5 0 0 英尺/ m i n（3 0 ～150 m/min），平臺網(wǎng)版印刷機的速度慢得多，因而平臺網(wǎng)印機通常只用于印制樣品和印數(shù)很小的活件。相反，輪轉(zhuǎn)網(wǎng)印的印刷速度約為80 ～200 英尺/min（2 5 ～60 m/min），處于平臺網(wǎng)印與柔印/ 凹印中間的突出位置上。

    輪轉(zhuǎn)網(wǎng)印、柔印和凹印是大量生產(chǎn)卷對卷RFID天線的極好技術。U H F 天線的印數(shù)決定最適合的印刷技術。一般地說，與使用輪轉(zhuǎn)網(wǎng)印的單通道相比，使用柔印和凹印印制H F 天線需要兩個通道。由于雙通道生產(chǎn)可能涉及套準問題，所以輪轉(zhuǎn)網(wǎng)印就成為制作所有尺寸的H F 天線的主要方法。它也用于印制短至中等印數(shù)的U H F 天線。

    減法：用減法制作RFID 天線（有時叫做印刷腐蝕法），承印物是一個層壓件，它有一個塑料（如聚酯）底基，上面覆蓋一層2 0 ～25 mm 厚的銅或鋁膜。用網(wǎng)印的方法將抗蝕劑印在復合的金屬表面上。此抗蝕膜呈天線的陽圖形狀，保護下面的金屬不受腐蝕劑侵蝕。在涂覆腐蝕性的腐蝕劑時，腐蝕劑會溶解抗蝕膜未覆蓋的金屬。然后涂上脫膜液去除抗蝕膜，進而制成天線。

    加法：加法又稱印刷電鍍片，與減法類似。在塑料底基上涂一層薄的（幾微米）導電起催化作用的油墨，呈天線的陽圖形狀。此種特殊油墨含有金屬顆粒，在印刷之后，印過的材料再經(jīng)過電鍍過程，銅被鍍在材料上，只附著在導電油墨形成的圖形上。電鍍過程持續(xù)到材料上沉積的銅的量達到一定的厚度使之具有合適的導電性。

    RFID 技術的未來

    由于RFID標簽使用的芯片的價格仍然較高，在近期，RFID的應用將局限于多次應用的H F標簽。這些應用包括個人識別產(chǎn)品，以及跟蹤圖書和文件的標簽。不是用在單一產(chǎn)品識別， 各種UHF標簽將用在物流方面，如標簽箱、托盤和多種產(chǎn)品的貨柜上。

    隨著對RFID 標簽和商標需求的增加，這些標簽和商標使用的芯片的價格將會下降。因此，我們可以預期，RFID 技術的應用會擴展。RFID 專家預計，在2010 － 2015 年間RFID產(chǎn)品的使用會有顯著增長，到那時，網(wǎng)版印刷在RFID 標簽天線生產(chǎn)中已顯示的有效性，保證本工藝在這個市場上前途光明。(peter)