在最近的幾年當(dāng)中，無線電頻率識(shí)別（RFID）技術(shù)發(fā)展顯著。在這個(gè)時(shí)段之前，缺少生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和支持不同RFID 應(yīng)用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)使這一創(chuàng)新的技術(shù)起點(diǎn)受到質(zhì)疑。

    然而，由于RFID 開發(fā)人員的堅(jiān)持使生產(chǎn)系統(tǒng)有了突破，而供應(yīng)渠道發(fā)展支持了RFID的制造。目前，大多數(shù)RFID 應(yīng)用程序已標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備印刷經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。而采用其他印刷方法的公司也進(jìn)入到RFID制造的許多方面。在本文中，我們重點(diǎn)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(shù)適合于印刷RFID標(biāo)簽和商標(biāo)的關(guān)鍵部件—天線。

    RFID 原理

    基本說來，RFID技術(shù)的產(chǎn)生是為了使識(shí)別和跟蹤產(chǎn)品的過程變得簡單、快速和精確。RFID 商標(biāo)和標(biāo)簽具有的其他好處和能力包括以下幾類：
    ● 保護(hù)產(chǎn)品真實(shí)性；
    ● 保護(hù)產(chǎn)品以防盜；
    ● 控制零售點(diǎn)、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(cuò)，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(wù)及信用卡上的磁條是識(shí)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(shè)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(shè)備中，而這樣會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理的延遲，我們?cè)诤娇掌眲?wù)柜臺(tái)和當(dāng)?shù)爻�市結(jié)賬處均經(jīng)歷過這樣的延遲。

    RFID 技術(shù)以自動(dòng)方式提示產(chǎn)品或賬目的數(shù)據(jù)，在RFID標(biāo)簽、商標(biāo)或卡片與讀出設(shè)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(shè)備，RFID 對(duì)磁輻射作出反應(yīng)。此外，存儲(chǔ)在RFID 商標(biāo)上的數(shù)據(jù)可以更新或改變。RFID 不會(huì)完全代替所有的條形碼和類似的系統(tǒng)，但會(huì)成為將來產(chǎn)品識(shí)別的主要方式。

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

    在RFID 標(biāo)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(tái)計(jì)算機(jī)相連接。以下分布描述RFID 技術(shù)是怎樣工作的：
    1 .無源RFID標(biāo)簽在閱讀器的電磁場內(nèi)移動(dòng)；
    2 .此標(biāo)簽接收來自閱讀器的信號(hào)，以此激活商標(biāo)；
    3. 通過向閱讀器傳輸發(fā)射器芯片上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，標(biāo)簽作出反應(yīng)；
    4. 閱讀器將收到的數(shù)據(jù)傳遞到主計(jì)算機(jī)， 此閱讀器還可為標(biāo)簽提供新數(shù)據(jù)，重寫現(xiàn)有數(shù)據(jù)，或使標(biāo)簽無效。

    RFID 標(biāo)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(biāo)簽定位不需要人的協(xié)助，這樣閱讀標(biāo)簽的過程可以自動(dòng)執(zhí)行。

    RFID標(biāo)簽的另一個(gè)優(yōu)勢是RFID發(fā)射器上的芯片是一個(gè)動(dòng)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(jìn)行交換，故可同時(shí)閱讀多個(gè)RFID標(biāo)簽。

    目前，RFID 標(biāo)簽通過郵政和快遞服務(wù)日益增多地用于物流和供應(yīng)鏈管理、食品工業(yè)、醫(yī)療護(hù)理和制藥工業(yè)、圖書館、出入口管理和通行費(fèi)征收、航空行李搬運(yùn)、牲畜識(shí)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(biāo)簽類型

    RFID 標(biāo)簽分兩種，即無源的和有源的。無源RFID 標(biāo)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(biāo)簽裝有電池，使商標(biāo)能夠獨(dú)立地傳遞信號(hào)。本文只關(guān)注無源RFID標(biāo)簽，它們是最常用的。

    無源RFID標(biāo)簽的天線可產(chǎn)生感應(yīng)的或電容性信號(hào)。感應(yīng)天線能將磁場轉(zhuǎn)變成電信號(hào)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(duì)電磁能不敏感，而只對(duì)電信號(hào)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(biāo)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(shè)計(jì)具體應(yīng)用的RFID天線的主要影響因素。

    RFID 標(biāo)簽可以一些頻帶為基礎(chǔ)，例如低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）及微波上。RFID 商標(biāo)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(biāo)簽常見的應(yīng)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(shí)別。

    H F 標(biāo)簽裝有由4 ～6 個(gè)銅線圈組成的天線，對(duì)13.56 MHz 的頻率敏感。這類標(biāo)簽支持的最大閱讀距離為1 m。HF 標(biāo)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(biāo)簽。

    UHF 標(biāo)簽對(duì)862～950 MHz的頻率產(chǎn)生感應(yīng)，閱讀/ 書寫距離為5 m 以上。在美國，U H F 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)簽使郵政和快遞服務(wù)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(gè)包裝。這樣的標(biāo)簽也用于汽車駕駛員的自動(dòng)繳費(fèi)卡。

    微波RFID標(biāo)簽的閱讀距離約為1 m，對(duì)2.45 GHz 或5.8 GHz 的頻率產(chǎn)生感應(yīng)。微波標(biāo)簽用于物流。H F 和U H F 標(biāo)簽是應(yīng)用最普遍的RFID 系統(tǒng)，此類標(biāo)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(luò)；

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

    ● 插件—一個(gè)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(biāo)簽或商標(biāo)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�？捎孟铝腥�種不同的方法制作H F 和U H FRFID 標(biāo)簽天線：

    ● 用銀導(dǎo)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(dǎo)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(shí)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(gè)步驟。對(duì)于直接印刷，使用溶劑基、導(dǎo)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(yīng)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(dá)到合適的導(dǎo)電性，因而網(wǎng)版印刷是制作這些天線的主要技術(shù)。網(wǎng)版印刷是產(chǎn)生厚墨層的一種理想的技術(shù)。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(dǎo)電油墨。這類油墨不含聚合物連接料，而含有導(dǎo)電的有機(jī)金屬粒子。這些粒子在高溫之下熔融在一起。用熱銀導(dǎo)電油墨印制的天線具有的導(dǎo)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(duì)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(tái)網(wǎng)版印刷機(jī)的速度慢得多，因而平臺(tái)網(wǎng)印機(jī)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(tái)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(duì)卷RFID天線的極好技術(shù)。U H F 天線的印數(shù)決定最適合的印刷技術(shù)。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(gè)通道。由于雙通道生產(chǎn)可能涉及套準(zhǔn)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(shí)叫做印刷腐蝕法），承印物是一個(gè)層壓件，它有一個(gè)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(fù)合的金屬表面上。此抗蝕膜呈天線的陽圖形狀，保護(hù)下面的金屬不受腐蝕劑侵蝕。在涂覆腐蝕性的腐蝕劑時(shí)，腐蝕劑會(huì)溶解抗蝕膜未覆蓋的金屬。然后涂上脫膜液去除抗蝕膜，進(jìn)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(dǎo)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?cè)诓牧仙�，只附著在�?dǎo)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(dá)到一定的厚度使之具有合適的導(dǎo)電性。

    RFID 技術(shù)的未來

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

    隨著對(duì)RFID 標(biāo)簽和商標(biāo)需求的增加，這些標(biāo)簽和商標(biāo)使用的芯片的價(jià)格將會(huì)下降。因此，我們可以預(yù)期，RFID 技術(shù)的應(yīng)用會(huì)擴(kuò)展。RFID 專家預(yù)計(jì)，在2010 － 2015 年間RFID產(chǎn)品的使用會(huì)有顯著增長，到那時(shí)，網(wǎng)版印刷在RFID 標(biāo)簽天線生產(chǎn)中已顯示的有效性，保證本工藝在這個(gè)市場上前途光明。(peter)