如今,RFID技術已經進入了各行各業,在不同應用場景和環節中發揮強大的數字采集能力。不過,在實際應用中,標簽的識別往往會遭遇各種不同挑戰,既包括了環境因素,也包括產品工藝等等。對于應用RFID系統的廠商而言,好用的RFID標簽是項目成功的一大關鍵所在。那么,RFID電子標簽有什么特點,有哪些制作工藝呢?
RFID電子標簽的特點
1、使用時間長,數據保留時間長達10年。
2、識別速度快,一次性可批量讀取多個RFID標簽。
3、可重復使用,數據存儲容量大。RFID電子標簽具有重復添加、刪除、修改存儲數據的功能,方便新舊數據的替換和更新,RFID電子標簽的最大容量是幾兆字節,可以存儲更多的數據信息。
4、RFID標簽擁有全球唯一的ID碼,數據內容加密保護,安全保密性強,不易被偽造和模仿。
5、動態實時通訊,RFID電子標簽出現在RFID讀寫器的有效識別范圍內,可以對其位置進行動態跟蹤和監控。
6、RFID電子標簽數據讀取無需可見光源,可通過外包裝盒讀取內部RFID電子標簽信息。
7、滲透當紙、木、塑料等非金屬材料被包裹或分離時,RFID標簽可以通過這些非金屬材料被讀取。
8、抗污染能力和耐久性標簽采用防水、防油等材料制成外殼,對水、油、化學品等物質的抵抗力強,使用壽命長。
9、體積小型化,造型多樣化RFID電子標簽不受形狀和尺寸的限制,也朝著小型化、多樣化的方向發展,可以應用于更多不同的產品。
RFID電子標簽工作原理示意圖
RFID電子標簽常用的制作工藝
RFID電子標簽的制作工藝主要有以下三種:銅導線燒制工藝、金屬蝕刻工藝和印刷工藝。其中,印刷工藝主要采用絲網印刷工藝,因為受導電漿料導電性能和導電機理的限制,只能采用高銀含量的導電銀漿和低網線數的絲網網版。此外,受油墨黏度、延展性、流動性、刮印壓力、網版拉伸、網線干擾等多個因素的影響,印制的RFID電子標簽導線結構易出現變形、邊界粗糙、短路、斷路、實際輻射效率與理論輻射效率相差很大等問題。
導電銀漿絲網印刷制造RFID電子標簽示意圖
絲網印刷RFID電子標簽導線的局部放大圖
目前,行業普遍使用鋁箔蝕刻法制造超高頻RFID電子標簽,而普及應用超高頻RFID電子標簽的主要瓶頸是標簽的價格、尺寸和環境適應性。鋁箔蝕刻法制作天線的過程包括金屬貼合、光阻印刷、金屬蝕刻等,流程較為繁雜、成本偏高且不環保。
其中,在印刷天線油墨方面,根據成分不同,包括銀漿、鋁漿、銅漿與碳漿等,以金屬漿料印刷的天線效果最好。然而,目前鋁、銅金屬漿需高溫脫氧燒結才能展現導電性,使得天線底材受到一定限制,而傳統碳漿導電性未達天線應用的電阻要求,且銀漿天線的制程繁瑣、價格昂貴,導電性能會因彎折而降低,使得目前在市場上利用印刷方式來制作RFID天線的方式仍無法大規模生產并無法取代目前的鋁蝕刻天線。
而采用RFID電子標簽導電漿料制作天線,其制程環保、簡單且無污染,價格便宜且質量輕,適合各種無線天線的印制,在市場上無論從性能方面,還是價格方面來說,都具備十足的競爭力。
RFID電子標簽的封裝工藝
電子標簽的封裝形式較多,不受標準形狀和尺寸的限制,而且其構成也是千差萬別,甚至需要根據各種不同要求進行特殊的設計。目前已得到應用的Transponder的尺寸從¢6mm到76×45mm,小的甚至使用微米級芯片制成、包括天線在內也只有0.4×0.4mm的大小;存儲容量從64-200bit的只讀ID號的小容量型到可存儲數萬比特數據的大容量型(例如EEPROM32Kbit);封裝材質從不干膠到開模具注塑成型的塑料。對于電子標簽的各種封裝形式,其材質、構成等各不相同。
1、卡片類(PVC、紙、其他)
層壓式
有熔壓和封壓兩種。熔壓是由中心層的INLAY片材和上下兩片PVC材加溫加壓制作而成。PVC材料與INLAY熔合后經沖切成ISO7816所規定的尺寸大小。當芯片采用Transponder時芯片凸起在天線平面之上(天線厚0.01~0.03mm),可以采用另一種層壓方式,即封壓。此時,基材通常為PET或紙,芯片厚度通常為0.20~0.38mm,制卡封裝時僅將PVC在天線周邊封合,不是熔合,芯片部位不受擠壓,可以避免出現芯片被壓碎。
膠合式
采用紙或其他材料通過冷膠的方式使Transponder上下材料膠合成一體,再模切成各種尺寸的卡片。
2、標簽類
粘貼式
成品可制成為人工或貼標機揭取的卷標形式,是應用中最多的主流產品,即商標背面附著電子標簽,直接貼在被標識物上。如航空用行李標簽、托盤用標簽等。
吊牌式
對應于服裝、物品采用吊牌類產品,特點是尺寸緊湊,可以回收。
3、異形類
金屬表面設置型(抗金屬電子標簽)
大多數電子標簽不同程度地會受到(甚至附近的)金屬的影響而不能正常工作。這類標簽經過特殊處理,可以設置在金屬上并可以讀寫。用于壓力容器、鍋爐、消防器材等各類金屬件的表面。所謂特殊處理指的是需要增大安裝空隙、設置屏蔽金屬影響的材料等。產品封裝可以采用注塑式或滴塑式。
腕帶型
可以一次性或重復使用(如:游樂場、海灘浴場;監獄的防拆電子腕帶等等)。
動、植物使用型
封裝形式可以是注射式玻璃管、懸掛式耳標、套扣式腳環、嵌入式識別釘等。
RFID電子標簽發展趨勢
據當前行業需求情況,預計未來5年我國超高頻RFID發展有如下三個趨勢:
1、應用領域更加廣泛
隨著技術的發展與普及,超高頻RFID將不斷滲入智能制造、汽車電子標識、紡織洗滌、醫療等領域。同時,受全球能源日益短缺、居民對環境的重視等因素影響,油氣管道、電網、汽車、建筑以及其他行業也將會成為超高頻RFID應用發展的重點領域。
2、市場規模不斷增長
RFID技術是“萬物互聯”的關鍵技術。未來,全球RFID行業市場規模將持續增長,而超高頻RFID則是增長最快的領域,我國會是應用增速最快的國家。
3、產品向多功能發展
未來,全球超高頻RFID技術將與傳感器、GPS、生物識別結合,由單一識別向多功能識別發展,實現跨領域、跨行業的應用。
據VDC研究機構的《RAIN RFID市場研究報告》預計,全球RFID標簽電路的發貨量到2028年有望達到885億枚,而中國RFID市場規模2021至2025年均復合增長率仍可維持在12%左右,到2026年我國RFID的市場規模將接近2500億元。
審核編輯 黃宇
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