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RFID技术与网版印刷

2022-04-28 来源:柳州机械信息网

RFID技术与网版印刷

一、 RFID的定义

RFID 是什么? RFID 是Radio FrequencyIdentification的缩写,即射频识别,俗称电子标签。RFID 其主要核心部件是一个电子标签,直径仅为 2 mm 不到,通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波,可以读取电子标签内储存的信息,识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。

1. RFID 射频识别技术的概念

R F I D 射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预, 可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。

RFID 是一种突破性的技术。第一,可以识别单个的非常具体的物体,而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二,其采用无线电射频,可以透过外部材料读取数据,而条形码必须靠激光来读取信息;第三,可以同时对多个物体进行识读,而条形码只能一个一个地读。此外,储存的信息量也非常大。

2. RFID 的基本组成

最基本的RFID 系统由三部分组成。

标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有惟一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;

阅读器(Reader):读取标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。

3. RFID 技术的基本工作原理

RFID 技术的基本工作原理并不复杂,标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

二、RFID 技术的应用

1. 物流和供应管理; 2. 生产制造和装配; 3. 航空行李处理; 4.邮件/快运,包裹处理;5.文档追踪/图书馆管理; 6.动物身份标识; 7.运动计时; 8.门禁控制/电子门票; 9.道路自动收费。

三、RFID 技术标准

通常情况下,RFID 阅读器发送的频率称为RFID 系统的工作频率或载波频率。RFID 载波频率基本上有3个范围:低频(30~300 kHz)、高频(3~30 MHz)和超高频(300 MHz~3 GHz)。常见的工作频率有低频125 kHz 与134.2 kHz、高频13.56 MHz、超高频433 Mhz、860~930 MHz、2.45 GHz 等。

$分页符$ 四、智能标签特点及网印技术

智能标签的印刷与传统标签的印刷有着很大的区别,由于智能标签及其芯片的特殊性,不能承受印刷机的压力,所以,除喷墨印刷外,一般是采用先印刷面层,再与芯片层复合、模切的工艺。传统的条形码标签在各行各业的广泛应用和其方便快捷的作用以及一定的防伪功能已成为人们的共识,但随着人们对商品的生产、贮运、保质、防伪、管理等诸多方面更高更全的信息需求,传统的条形码标签显然是力不从心了,它不但无法提供商品生产、管理等方面的信息,不能警示商品保质需要的温度等情况,在防伪效果上,也由于其印刷单一、容易仿造而逐渐失去商品的防伪效果。随着科技的进步及在标签制作领域的应用,一种全新、多功能、有良好防伪效果的智能标签已开始广泛应用,它将为标签印刷带来新的生机和活力。

1. 智能标签的特点及应用

智能标签(SmartLabel)也有人称之为无线射频识别标签,它是标签领域高新技术产品,如今已在产品包装中发挥重要的作用,逐步替代传统的产品标签和条形码。智能标签是标签领域的新秀,它具有超越传统标签的功能,是电子和计算机等高新技术在标签制印上的结晶。智能标签包含无线射频识别技术电子标签,隐蔽或公开的商标保护指示器或提示产品状况的传感器。电子标签主要由芯片和天线组成,芯片主要用于接收和传送数据,通过由阅读器发出的无线射频信号来读取,阅读器与天线和计算机网络相连,形成一个电子模块,阅读器发送来自其天线的特殊信号给特定区域的电子标签,再将反馈信息处理后传送给计算机网络,从而使管理人员得到商品的特殊信息。

智能标签可以帮助厂商和消费者实时了解商品库存、流通、保质等情况,为厂商监控其产品在供应链中的状况和位置起到很大的作用。例如,许多食品和药品等的包装必须在特定的温度和低污染环境下储存运输,一般的标签无法了解和监控产品保存的温度和保质情况,而智能标签就可以在产品贮运过程中适时监控对温度要求敏感、易腐烂产品的温度,它凭借特殊的芯片、天线、传感器等,测量贮运过程中的温度,警示厂商防止温度变化对产品的影响。还有,如仓库管理员可以利用智能标签了解货架上的产品种类和数量的信息,来核对产品库存数据而判断产品的销售情况。此外,智能标签提高了传统标签的防伪效果,尤其在药品包装中,它的防伪功能已大大超过传统的条形码标签。

智能标签的核心是含有IC芯片的射频电路和传感器,内部装有可程序化的集成电路和天线,可通过无线射频信号与读写装置进行信息的接收和传输,具有产品鉴别、防伪、防盗、管理等多种功能,是目前广泛使用的产品条形码标签的升级和更新的产品。智能标签具有小、薄、柔(制作的产品厚度可达到0.1 mm 左右,大小从几毫米到近20 cm,可随意扭曲、弯折)的优点,以及具有读取数据信息快,并可依特殊命令读取ID 号码和一些特殊信息等特点。

智能标签有防冲撞的读写特性,并且能同时读写多个电子标签。它可以携带数据,并可将其芯片中存储的数据通过专门的读卡器以无线的方式快速读取,在工作过程中还可非常方便地对其数据进行改写。智能标签在使用时可以做到无需连线、无需电源、无需接触,且还可在射频频率上进行丰富的变化。在智能标签中,可植入多种材料的内部特性和可读取功能被广泛地应用于无线识别领域,如产品识别、质量监控、票证、资产管理和提供系列追踪管理等。智能标签为防伪、物流管理领域提供了多变的新工具。 2. 智能标签的网印技术

智能标签的印刷与传统标签的印刷有着很大的区别,目前,我国传统标签的印刷技术已具有很高的水平,商标印刷业中不乏有经验丰富的企业,也生产出许多设计精美和高品质的产品,但对于智能标签,有人认为它并无特殊之处,只要用普通标签给它外覆一件美丽的外衣,这对于高品质标签的印刷企业来说并不困难,但这样单纯地添加美丽外衣的智能标签,其高附加值却是令人担忧的,否则会造成重要的损失。那么,与传统标签印刷相比,智能标签印刷有什么特点呢?

首先,从智能标签的定义上来看,智能,是由芯片、天线等组成的射频电路;而标签是由标签印刷工艺使射频电路具有商业化的外衣。从印刷的角度来看,智能标签的出现会给传统标签印刷带来更高的含金量。智能标签的芯片层可以用纸、PE、PET 甚至纺织品等材料封装并进行印刷,制成不干胶贴纸、纸卡、吊标或其他类型的标签。芯片是智能标签的关键,由其特殊的结构决定,不能承受印刷机的压力,所以,除喷墨印刷外,一般是采用先印刷面层,再与芯片层复合、模切的工艺。

1)印刷方法。印刷主要是以网版印刷为首选,因为网印在集成电路板、薄膜开关等方面的印刷质量是其他印刷方法所无法比拟的。在智能标签印刷中,要使用导电油墨,而印刷导电油墨较好的丝网是镍箔穿孔网。它是一种高技术丝网,而不是由一般的金属或尼龙等丝线编织成的丝网,是由镍箔钻孔而成的箔网,网孔呈六角形,也可用电解成形法制成圆孔形。整个网面平整匀薄,能极大地提高印迹的稳定性和精密性,用于印刷导电油墨、晶片及集成电路等高技术产品,效果较好,能分辨0.1 mm 的电路线间隔、定位精度可达0.01 mm。还可以选择61~100T/ mm丝网制溶剂印版印刷,印刷导电油墨后在60 ℃下烘干。

2)导电油墨的应用。导电油墨是一种特种油墨,主要是由导电填料(包括金属粉末、金属氧化物、非金属和其他复合粉末)、连接剂( 主要有合成树脂、光敏树脂、低熔点有机玻璃等) 、添加剂(主要有分散剂、调节剂、增稠剂、增塑剂、润滑剂、抑制剂等)、溶剂(主要有芳烃、醇、酮、酯、醇醚等)等组成。该油墨是一种功能性油墨,在印刷中主要有碳浆、银浆等导电油墨。碳浆油墨是一液型热固型油墨,成膜固化后具有保护铜箔和传导电流的作用,具有良好的导电性和较低的阻抗力;它不易氧化,性能稳定,耐酸、碱和化学溶剂的侵蚀;具有耐磨性强、抗磨损、抗热冲击性好等特点。银浆油墨是由超细银粉和热塑性树脂为主体组成的一液型油墨,在PET、PT、PVC 片材上均可使用,有极强的附着力和遮盖力,可低温固化,具有可控导电性和很低的电阻值。另外,可将具有导电性的纳米级碳墨加入油墨制成导电油墨,也可将导电油墨中金属粉(如银粉)制成纳米级银粉来制造导电油墨,这种导电油墨不仅印刷的膜层薄,均匀光滑,性能优良,而且还可大量节省材料。

在智能标签印刷中,导电油墨主要用于印制RFID天线,替代传统的压箔法或腐蚀法制作的金属天线。它具有两个主要的优点,首先,传统的压箔法或腐蚀法制作的金属天线,工艺复杂,成品制作时间长,而应用导电油墨印刷天线是利用高速的印刷方法,高效快速,是印刷天线和电路中首选的既快又便宜的方法。如今,导电油墨已开始取代各频率段的蚀刻天线,如超高频段(860~950 MHz)和微

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