《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計應(yīng)用 > RFID印刷被動式電子標(biāo)簽制程良率
RFID印刷被動式電子標(biāo)簽制程良率
RFID中國網(wǎng)
匯文收編
摘要: 前言隨著RFID市場的成長,,電子標(biāo)簽的使用量也呈倍數(shù)的成長,但真正阻礙RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素卻是電子標(biāo)簽的價格成本仍高居不下,,而印刷式的電子標(biāo)簽則挾先天上成本優(yōu)勢深受市場所冀望,。印刷式電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在軟性電子、有機顯示器,、EMI防治,、紙電池及RFID等領(lǐng)域,其中又以RFID被動式的電子標(biāo)簽印刷所面臨的技術(shù)難題最多,。印刷制程RFID被動式的電子標(biāo)簽印刷主要使用之油墨俗稱為「導(dǎo)電銀膠」,。由于印刷時需使用銀粉材料,而近來原物料價格不斷攀升使得銀膠的成本居高不下,,導(dǎo)致原本佔有制造成本優(yōu)勢的印刷式電子標(biāo)簽,,一時之間成本降不下來,不過長遠(yuǎn)來看印刷式的電子標(biāo)簽,,仍
Abstract:
Key words :

  前言
  
  隨著RFID市場的成長,,電子標(biāo)簽的使用量也呈倍數(shù)的成長,但真正阻礙RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素卻是電子標(biāo)簽的價格成本仍高居不下,,而印刷式的電子標(biāo)簽則挾先天上成本優(yōu)勢深受市場所冀望,。
  
  印刷式電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在軟性電子、有機顯示器,、EMI防治,、紙電池及RFID等領(lǐng)域,其中又以RFID被動式的電子標(biāo)簽印刷所面臨的技術(shù)難題最多,。
  
  印刷制程
  
  RFID被動式的電子標(biāo)簽印刷主要使用之油墨俗稱為「導(dǎo)電銀膠」,。由于印刷時需使用銀粉材料,而近來原物料價格不斷攀升使得銀膠的成本居高不下,,導(dǎo)致原本佔有制造成本優(yōu)勢的印刷式電子標(biāo)簽,,一時之間成本降不下來,,不過長遠(yuǎn)來看印刷式的電子標(biāo)簽,仍是未來低價電子標(biāo)簽的最佳解決方桉之一,。
  
  在印刷的制程上,,光是印刷轉(zhuǎn)印油墨的方式就有網(wǎng)版、凹版,、凸版及噴墨等四大類,,而每種印刷制程特性、品質(zhì)及成本亦各有不同,,若再加入油墨及印刷底材之特性考量,,電子標(biāo)簽印刷的制程及材料特性之組配,將能決定各項電子標(biāo)簽印件所適合採用的生產(chǎn)方式,。
  
  網(wǎng)版印刷
  
  RFID電子標(biāo)簽的印刷制程採用此種方桉的桉例最多,,網(wǎng)版印刷就是把導(dǎo)電油墨由網(wǎng)版的另一側(cè)以刮刀將油墨掃壓過網(wǎng)版,而油墨則穿透過網(wǎng)版上圖樣的網(wǎng)孔間隙,,黏印在被印刷的底材上,。網(wǎng)版印刷的油墨黏度較高,且印刷膜厚最高可達(dá)100μm,而RFID電子標(biāo)簽的印刷膜厚僅約為8~12μm即可,,其后干燥則可以UV,、IR及熱風(fēng)等方式來達(dá)成。
  
  凹版印刷
  
  凹版印刷是將刻有圖樣的金屬薄版(凹刻),,固定于印刷機上的印刷轆上,,沾上印刷油墨后轉(zhuǎn)印至被印刷的底材上,詳如圖〔2〕所示,。凹版印刷的油墨黏度較網(wǎng)版印刷油墨的黏度來的低,,油墨膜厚控制最為精準(zhǔn),亦可符合RFID電子標(biāo)簽印制所需膜厚要求,,而且印刷速度更快,,極適合大量印刷生產(chǎn),缺點是需投入之設(shè)備資金較高,。
  
  凸版印刷
  
  凸版印刷是將有圖樣的橡膠厚版(凸刻),,固定于印刷機上的印刷轆上,在沾上印刷油墨后轉(zhuǎn)印至底材上,。凸版印刷的油墨黏度比凹版印刷來的低,,油墨膜厚也是遠(yuǎn)低于前二者的,且印刷導(dǎo)電銀膠時所遭遇的難題最高最難克服,,但若能克服種種難題,,直接將電子標(biāo)簽印刷在紙箱上的價格競爭力卻是前二者所不能媲美的。
  
  噴墨印刷
  
  噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展是近十年來的新興技術(shù),,其大型噴墨印刷設(shè)備的印刷精度最高可50μm左右,,此技術(shù)也是最有可能成功實現(xiàn)IC電路于制程中直接以印刷方式制作,,但缺點是印刷速度慢,設(shè)備及油墨成本也是所有印刷制程中最高的,,而油墨黏度則是四者制程中最低的,,膜厚控制精度卻是最高的。
  
  導(dǎo)電銀膠油墨特性
  
  目前導(dǎo)電銀膠的供應(yīng)商以美,、歐廠商為主,,亞洲則有日本及南韓廠商相爭,其油墨特性主要為銀粉成份,,而銀粉成份的多寡決定其導(dǎo)電阻抗的特性。另外銀粉顆粒直徑的大小,,亦是決定其印刷阻抗均一性的關(guān)鍵,,表〔1〕為目前市面上幾種導(dǎo)電銀膠油墨的商品特性比較表,由表中可見干燥烘烤溫度及時間比一般印刷油墨高且長,,新開發(fā)的導(dǎo)電銀膠特性則有朝向低溫快干低耗能及兼顧環(huán)保的趨勢,。
  
  底材
  
  在電子標(biāo)簽印刷制程中,最易被忽略的部份就是電子標(biāo)簽的底材(substrate)一般來說被動式電子標(biāo)簽的底材種類不外乎PVC,、PET,涂佈白紙,、瓦愣紙等,但若要用在UHF頻段時,,則底材材質(zhì)的介電係數(shù)會大幅影響電子標(biāo)簽的RF阻抗[5],故在設(shè)計電子標(biāo)簽天線時須考量此因素在內(nèi),。
  
  又瓦愣紙當(dāng)?shù)撞挠∷㈦娮訕?biāo)簽時,由于瓦愣紙的毛細(xì)孔相當(dāng)大,,且呈不規(guī)則分佈,。當(dāng)導(dǎo)電油墨印刷上去時,油墨會滲入毛細(xì)孔,,導(dǎo)致電子標(biāo)簽天線阻抗分佈不均,,此種現(xiàn)象在頻率愈高時問題愈嚴(yán)重。
  
  良率
  
  在此所謂的良率除了成品之電子標(biāo)簽是否能被讀寫器
所讀到外,,另外使用者更加關(guān)心應(yīng)用良率,,就是所謂穩(wěn)定的讀取距離,而影響此良率的關(guān)鍵原因就是成品的RF阻抗,。另外印刷天線之附著力,、晶片封裝及油墨特性等,則是決定此類產(chǎn)品壽命的重要因素,。
  
  導(dǎo)電阻抗
  
  印刷的電子標(biāo)簽天線,,其RF阻抗的特性將會因印刷時油墨的固形份是否均勻的分佈在油墨中、印刷后的膜厚及印刷底材的介電係數(shù)等因素所決定[7],而在印刷界的人都知道印刷出來的第一個印件到最后印出來的印件,,顏色的色差或膜厚都會有一定幅度的變動,。若再加上底材的品質(zhì)因素產(chǎn)生介電係數(shù)的變動,,則二者變動所產(chǎn)生的相加或相抵的結(jié)果,就會造成電子標(biāo)簽印刷天線阻抗超出規(guī)格而產(chǎn)生不良品,。在HF印刷被動式天線影響較為輕微,,但若是在UHF印刷被動式天線遇上此種情形,則產(chǎn)生不良品的機率將大增,。即使前二者制程變數(shù)變動程度的相加或相抵結(jié)果,,未使電子標(biāo)簽天線印刷阻抗超出規(guī)格,但仍會使印刷出的UHF電子標(biāo)簽產(chǎn)生不同讀取距離的結(jié)果,。
  
  附著力
  
  當(dāng)?shù)撞氖褂霉饣o緻材質(zhì)時,,油墨干燥后有可能產(chǎn)生容易剝離的現(xiàn)象,尤其當(dāng)在半成品或成品捲曲的時候,,干燥后之膜厚因彎曲應(yīng)力而產(chǎn)生剝離或碎裂,,但此種情形可借由油墨中樹脂的調(diào)整來改善而提昇油墨之附著力。
  
  植晶封裝
  
  植晶制程的良率主要決定于封裝導(dǎo)電膠之RF特性及印件的定位精度,,一般來講凸版印刷的精度是最差的,,若日后能在制程規(guī)劃與初期設(shè)備建置調(diào)整時就考量,將有效提昇植晶制程的良率,。
  
  生命周期
  
  印刷式的電子標(biāo)簽生命周期是比蝕刻,、沖壓或蒸鍍的方式所制成的電子標(biāo)簽來的短,原因是烘烤干燥后的銀膠與空氣中的水分子或硫分子接觸后,,極易產(chǎn)生氧化或硫化現(xiàn)象,,而有變色或變黑現(xiàn)象。
  
  若此種印刷式的電子標(biāo)簽被使用貼在會經(jīng)海運運送的貨品上時,,則所面臨的被氧化或塩化現(xiàn)象將更嚴(yán)重,。天線被氧化、塩化或硫化后電子標(biāo)簽的RF性能將會隨其變化層的深淺而有所影響,,但所幸的是變化層厚度要到一定深度時,,才會使RF阻抗有明顯的變化。
  
  結(jié)論
  
  在前述四種印刷方式使用于被動式之UHF電子標(biāo)簽印刷時,,其成本及制程良率各有不同,,詳如圖〔5〕所示,雖然凹版及凸版兩項印刷技術(shù)之良率較低,,但是這二種技術(shù)之生產(chǎn)成本及產(chǎn)能卻極具競爭力,,而日后導(dǎo)電油墨材料若能有突破時圖〔5〕的結(jié)果將完全會改觀。
  
  另外,,噴墨印刷所需成本目前高仍于凹版及凸版兩項印刷技術(shù),,但若將設(shè)備投資成本排除時,噴墨印刷所使用之導(dǎo)電油墨價格與凹版及凸版使用之導(dǎo)電油墨價格是相近,且低材料損耗,、穩(wěn)定高良率的制程特性,,反而使得總體生產(chǎn)成本最低。
  
  由于印刷天線的性能主要取決于導(dǎo)電油墨之導(dǎo)電粒子固形份含量及印刷膜厚等二樣制程參數(shù),,且此二項參數(shù)可掌控影響制程良率結(jié)果的74%,這顯示印刷被動式電子標(biāo)簽技術(shù)良率將深受導(dǎo)電油墨材料特性所影響,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。