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印刷技術(shù)的迅速發(fā)展，源于社會對信息需求的大量增加。采用印刷的方法復(fù)制圖文信息，可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，而且得到的印刷品式樣統(tǒng)一，美觀耐用。技術(shù)的發(fā)展，使印刷工藝可在各種承印材料上施印，除了文字線條外，還可以進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)的疊印，得到彩色連續(xù)調(diào)圖文。電子工業(yè)及油墨技術(shù)的發(fā)展，開辟了印刷工藝的新領(lǐng)域，如PCB印刷線路板及新興的RFID智能電子標(biāo)簽的印刷生產(chǎn)等。
一、智能電子標(biāo)簽
智能標(biāo)簽(SmartLabel)也有人稱之為無線射頻識別標(biāo)簽，是電子和計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)在標(biāo)簽制印上的結(jié)晶。智能標(biāo)簽包含無線射頻識別技術(shù)(RFID)電子標(biāo)簽，隱蔽或公開的商標(biāo)保護(hù)指示器或提示產(chǎn)品狀況的傳感器。
電子標(biāo)簽主要由芯片和天線組成，芯片主要用于接收和傳送數(shù)據(jù)，通過由閱讀器發(fā)出的無線射頻信號來讀取，閱讀器與天線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連，形成一個(gè)電子模塊，閱讀器發(fā)送來自其天線的特殊信號給特定區(qū)域的電子標(biāo)簽，再將反饋信息處理后傳送給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從而使管理人員得到商品的特殊信息。RFID智能標(biāo)簽在商品的生產(chǎn)、貯運(yùn)、保質(zhì)、防偽、管理等諸多方面滿足了更高更全的信息需求。與傳統(tǒng)的條形碼標(biāo)簽相比，功能多、防偽效果好。
目前電子標(biāo)簽的天線多采用沖壓及蝕刻的方法制作，成本較高，阻礙了其推廣使用。而通過印刷導(dǎo)電油墨的方法制作天線，無論是從材料成本，還是材料消耗以及生產(chǎn)效率上來看，都是最佳的選擇，可以大大提高其制作效率并降低生產(chǎn)成本。
智能標(biāo)簽的印刷在目前階段還包括表面條碼信息的印制，這樣做是為了防止標(biāo)簽損壞而不能被讀取而采用的補(bǔ)充手段。這樣來說，RFID的印刷既是標(biāo)簽印刷的范疇，也屬于線路印刷的一種。生產(chǎn)過程對印刷要求比較嚴(yán)格，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面：首先是精確的印刷位置；嚴(yán)格的油墨(印料)附著量，如對導(dǎo)電漿料膜的厚度和導(dǎo)電微粒的數(shù)量都有嚴(yán)格控制；另外一個(gè)因素是印刷分辨率的大小。選擇印刷工藝可從印刷量的大小，承印材料的表面性能，油墨或印料的附著性質(zhì)，成本，工藝過程的特點(diǎn)等方面綜合考慮。
線路印刷中使用的功能型導(dǎo)電油墨，也叫做印料。它是在UV油墨、柔版水性油墨或特殊膠印油墨中加入可導(dǎo)電的金屬粉末，金屬氧化物粉末等載體，使油墨具有導(dǎo)電性。當(dāng)然與傳統(tǒng)的印刷油墨相似，印料也有復(fù)雜的流變特性，并在很大程度上影響著印刷的過程。由于生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，印料要耐溶劑，耐光，及耐摩擦等。
二、印刷工藝比較
目前的印刷方法可分為傳統(tǒng)印刷和數(shù)字印刷工藝兩種，膠印，凹印，凸印及絲網(wǎng)印刷屬于傳統(tǒng)印刷方法，采用的是有壓印刷方式。噴墨印刷，靜電攝影等數(shù)字印刷方式是無壓印刷工藝，圖文從計(jì)算機(jī)直接被轉(zhuǎn)印到承印材料。
膠印是應(yīng)用最為普遍的方法，80%的出版物印刷采用膠印的方式。其承印材料廣泛，如紙張、紙板、金屬、塑料等都可進(jìn)行印刷。印數(shù)可從500到100萬不等，速度快，效率高。
采用預(yù)涂感光版，印刷時(shí)根據(jù)油水相斥的原理，在印版上形成圖文部分覆蓋油墨，空白部分覆蓋水的分布形式，油墨先被轉(zhuǎn)移到橡皮布上，然后由橡皮布轉(zhuǎn)印到承印材料上。油墨粘度很大，約為l～50Pa.s，極性較小。
膠印的另一種方式是無水膠印，印版上的空白部分由硅膠樹脂組成，硅樹脂在印刷時(shí)不吸附油墨。由于沒有了“水”的影響，生產(chǎn)中操作更加方便，質(zhì)量更穩(wěn)定，印刷精度更高。印刷得到的墨膜厚度約在0.5～3μm之間。
膠印應(yīng)用于線圈印刷有著效率、精度及分辨率的優(yōu)勢，但是膠印墨膜厚度較小，不符合線路印刷的要求。當(dāng)然這一點(diǎn)可以通過反復(fù)印刷多次來完成，但是這對于精細(xì)線路的套準(zhǔn)控制又提出了新的挑戰(zhàn)，新型的、導(dǎo)電能力更好的油墨也可以在較小的厚度下達(dá)到需要的阻抗性能。
柔版印刷主要應(yīng)用于包裝裝潢印刷，承印材料包括紙張，紙板(尤其是瓦楞紙板印制)，塑料薄膜等。這是一種直接印刷的方式，用1～5mm厚的柔性感光樹脂制版，采用卷筒紙印刷，速度快，效率高。油墨粘度在0.01～0.1Pa.s之間，可采用水基油墨，溶劑型油墨及UV固化油墨。但柔印分辨率較低，通常在60L/cm左右，精細(xì)印刷可達(dá)80L/cm，墨膜厚度在6～8μm，適合于天線印刷的要求。
隨著薄版技術(shù)的發(fā)展，柔性版印刷的分辨率和印刷精度也不斷提高。其不足之處在于：印跡的邊緣部分有印紋出現(xiàn)，這是由印刷過程的壓力使印版變形所致。印紋的出現(xiàn)使得線路邊緣印跡不規(guī)則，會影響到油墨附著的精度及線路的阻抗性，容易生產(chǎn)出廢品。
凹版印刷也是主要的包裝出版印刷方式，占到大約18%的市場份額。耐印力大，可達(dá)50萬印以上，承印材料廣泛，如薄紙，紙板，塑料薄膜等。油墨粘度約為10～50mPa.s，主要用溶劑型油墨。分辨率與網(wǎng)紋穴的雕刻有關(guān)，采用激光雕刻，可達(dá)1000L/cm，墨膜厚度在8～12μm之間。但是由于其印刷壓力太大，在RFID的天線印刷中存在困難。
絲網(wǎng)印刷是一種模版印刷方式，先將絲網(wǎng)繃于網(wǎng)框之上，曝光曬版后，印版上的圖文部分能透過油墨，空白部分被感光膠覆蓋，印刷時(shí)，油墨在刮板壓力作用下透過絲網(wǎng)在承印物上形成圖文。絲網(wǎng)印刷的油墨粘度在0.1～10Pa.s之間，印刷可形成厚度不同的墨膜，可從200nm～100μm不等。絲網(wǎng)印刷的不足就是其最大分辨率較小，通常在50L/cm以下，而且其印刷速度與其他印刷方式相比較小。但對于線路板的蝕刻生產(chǎn)而言，絲網(wǎng)印刷可以大大提高效率。
絲網(wǎng)印刷可以說是目前最適合印刷RFID天線的首選方式。絲網(wǎng)印刷在集成電路板、薄膜開關(guān)等方面的印刷質(zhì)量是其他印刷方法所無法企及的。在智能標(biāo)簽印刷中，要使用導(dǎo)電油墨，而印刷目前的導(dǎo)電油墨較好的絲網(wǎng)是鎳箔穿孔網(wǎng)。該網(wǎng)由鎳箔鉆孔而成，網(wǎng)孔呈六角形，也可用電解成形法制成圓孔形。整個(gè)網(wǎng)面平整勻薄，能極大地提高印跡的穩(wěn)定性和精密性，用于印刷導(dǎo)電油墨、晶片及集成電路等高技術(shù)產(chǎn)品效果較好，能分辨0.1mm的電路線間隔、定位精度可達(dá)0.01mm。
噴墨印刷是近年來發(fā)展最快的一種印刷方式，其多功能性是其他印刷方式無法相比的。這種無壓力的方式可將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信息直接噴涂到任何形狀的材料上。其油墨系統(tǒng)較為復(fù)雜，使用的油墨可以是水基的，熱熔型的，或是UV固化型的，其粘度在10mPa.s左右。
噴墨印刷分為連續(xù)噴墨和按需噴墨兩種方式。
總體上說，溫變油墨包裝印刷的主要結(jié)論是油墨具有良好的溫變色靈敏性、穩(wěn)定性及印刷適應(yīng)性；最佳的印刷方式與工藝；避免各工序引起的高溫，特別是長時(shí)間的高溫與光照對溫變效果的損壞。
按需噴墨的墨滴容量可在5pl之下，也就是說墨滴的直徑在2lμm，可以獲得很高的分辨率。當(dāng)然，這種方式存在著噴墨位置的偏差，影響印刷質(zhì)量的小墨滴會出現(xiàn)在空白部分，產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。
靜電攝影又叫做靜電復(fù)制或激光印刷技術(shù)，是另一種主要的電子印刷技術(shù)，當(dāng)然，目前還沒有發(fā)現(xiàn)有其可用于智能標(biāo)簽生產(chǎn)的優(yōu)勢。
三、印刷工藝應(yīng)用
使用印刷的方法制作標(biāo)簽天線的優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
1.成本低，操作容易
采用印刷的方法，生產(chǎn)量大，節(jié)省時(shí)間，工序較少。
2.采用輪轉(zhuǎn)的方法印刷速度更快，可大大提高生產(chǎn)效率，油墨轉(zhuǎn)移能力更好
如瑞典StorkPrint公司為智能標(biāo)簽的天線線圈印刷制造的RotaryScreenIntegration(簡稱RSI)絲網(wǎng)印刷標(biāo)簽專用生產(chǎn)線，可以連續(xù)印刷50萬米不停機(jī)。
3.“綠色”、環(huán)保
傳統(tǒng)的蝕刻等過程有廢料排出，對環(huán)境造成較大的污染。印刷技術(shù)采用導(dǎo)電油墨直接在底材上進(jìn)行印刷，化學(xué)試劑的使用較少或沒有，具有“綠色”、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
4.底材選擇靈活多樣
可在各種承印材料上印刷導(dǎo)電油墨以制得所需要的天線。若采用有“萬能印刷方式”之稱的絲網(wǎng)印刷，標(biāo)簽底材的選擇也就更加靈活。
5.標(biāo)簽樣式豐富，穩(wěn)定性、可靠性好
印刷技術(shù)能夠允許天線具有多種設(shè)計(jì)樣式，能夠印刷多種樣式的天線。因而，所制作的標(biāo)簽樣式豐富，允許被貼標(biāo)對象具有不同的表面形狀，如不同曲率、角度的物體表面。此外，印刷的導(dǎo)電油墨天線還能夠經(jīng)受住更高的外部機(jī)械壓力。印刷導(dǎo)電油墨制得的智能標(biāo)簽天線具備黏性流體的特性，具有更好的彈性。在標(biāo)簽受壓彎曲時(shí)，表現(xiàn)出的性能及可靠性更好。
電子文檔系統(tǒng)基金會(TheElectronicDocumentSystemsFoundation)的一項(xiàng)調(diào)查顯示，7l%的受訪企業(yè)認(rèn)為在未來幾年中，RFID類電子標(biāo)簽的印刷生產(chǎn)，將主要采用數(shù)字印刷的方法。有19%的企業(yè)認(rèn)為柔印會被采用。當(dāng)然，目前最為流行的方式還是絲網(wǎng)印刷，IBM公司，Printronix以及Zebra等公司對RFID的打印機(jī)印刷方式也開發(fā)了一些解決方案。
如Printronix的RFID打印機(jī)———SL5000rMP2，它能提供真正符合EPCglobalGen規(guī)范要求的Gen2RFID。這些打印機(jī)集成了EPCglobalGen2CertifiedHardwareRFIDSmart編碼技術(shù)，可滿足許多應(yīng)用要求和全球頻率要求。這一系列的打印機(jī)均具備智能化RFID標(biāo)記管理功能，可確定并重?fù)舨环蠘?biāo)準(zhǔn)的RFID智能標(biāo)簽，防止它們進(jìn)入供應(yīng)鏈。這些打印機(jī)打印的是已經(jīng)做好的RFID標(biāo)簽，在正面生成條碼。但絲印和噴墨打印與其他印刷方式相比，其效率和產(chǎn)量卻很難在未來幾年內(nèi)滿足市場需求，而隨著RFID技術(shù)的提高，表面起到補(bǔ)充作用的條碼印刷將不再使用，關(guān)鍵的印刷技術(shù)還是解決天線的制作問題。
前幾年，曼羅蘭公司就研究過收發(fā)器的天線是否能被直接印刷在基材上。研究表明，采用膠印或其他印刷方法，合適的導(dǎo)電油墨或基于金屬或?qū)щ娋酆衔锏恼辰觿┦强梢灾苯佑∷⑦M(jìn)行的。早在Drupa2004上，曼羅蘭就展示了采用基于金屬油墨印刷的RFID天線。這種方式使天線與基材結(jié)合在一起，只能通過將其破壞的方式除去它。在印刷機(jī)上采用特殊油墨印刷簡單有效，同時(shí)在設(shè)計(jì)包裝的過程中就可以將收發(fā)器也考慮進(jìn)去，直接將天線印刷在基材上。當(dāng)然，一個(gè)重要前提是用度量的方法在下道工序進(jìn)行電路的功能檢驗(yàn)。因此，曼羅蘭將其作為開發(fā)直接印刷RFID天線的前提加以考慮。目前，德國西門子公司正在采用網(wǎng)印，凹印和柔版印刷技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室制作帶聚合物電極、絕緣體和半導(dǎo)體的塑料集成電路，但是所用的導(dǎo)電聚合物價(jià)格卻十分高昂。如果卷筒至卷筒的技術(shù)開發(fā)完成，則印刷電子標(biāo)簽就會像印刷報(bào)紙一樣。
通過以上分析，在RFID智能標(biāo)簽生產(chǎn)的初期，將主要采用網(wǎng)版印刷的方法，但最終將會被速度更快的膠印和凹印等工藝所取代。更加精細(xì)，導(dǎo)電性更好的新型油墨的研究使用，也使電子標(biāo)簽印刷采用膠印，柔印的工藝成為可能。大大拓寬印刷領(lǐng)域的同時(shí)，為RFID智能標(biāo)簽的生產(chǎn)普及打下了基礎(chǔ)。
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