丝网印刷：印制RFID天线的最佳选择

　　随着RFID(Radio Frequency Identification)技术的日趋成熟以及RFID标签价格的逐渐降低，RFID标签很有可能替代传统的一维条形码和二维码。如果说，二维码是一维码标签的延伸，那么RFID的诞生或者可以称为标签行业的一场革命。

　　丝网印刷正中RFID天线需求

　　RFID是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。其可在各种恶劣的环境中工作，且无需人工干预。RFID标签的系统主要由三部分组成，即标签、阅读器和天线。其中天线的制造与印刷有着越发“亲近”的关系——由于传统制造技术铜导线绕制工艺的成本较高、速度慢，而金属箔蚀刻工艺存在精度低、污染环境、防水耐折性差的弊病，故采用印刷的方式直接印制RFID标签天线是近年来行业内普遍使用的一种方式。

　　实则，柔版印刷、凹版印刷、喷墨印刷以及丝网印刷都可以完成对RFID标签天线的印制工作，但从诸多方面考虑，似乎丝网印刷要优于其他几种印刷工艺，尤其墨层厚度这一因素，让丝网印刷占据了绝对的优势。在实际印制过程中，一般要求墨层厚度要达到20μm以上，这对于墨层厚度可以达到300μm的丝网印刷而言自然没有太大困难，但对于其他印刷方式，则需要依靠多次反复印刷以达到期望厚度，这必然会对印刷精度又提出更高的要求。所以，笔者认为丝网印刷是最适合印制RFID标签天线的印刷工艺。

　　非传统丝印的非传统法则

　　虽然丝网印刷是最适于印制RFID标签天线的印刷工艺，但由于RFID标签天线印制过程中采用的是导电油墨，所以在某些方面还有别于传统的丝网印刷，在印刷过程中需要对以下问题特别注意。

　　1. 天线结构的确定

　　天线在RFID标签的整个工作过程中主要起到接收及发送信号的作用，包括低频、高频、超高频和微波4个工作频段。根据频段的不同，RFID标签的天线可以分为线圈型、微带贴片型和偶极子型3种基本形式。

　　小于1米的近距离应用系统的RFID标签天线一般采用工艺简单、成本较低的线圈型的天线结构，其工作频段主要位于低频和高频。线圈型天线可以采用不同的构成方式——既可以是圆形环，也可以是矩形环;基板可以采用不同的材料——既可以是柔性基材，也可以是硬质基材。

　　1米以上的远距离应用系统的RFID标签天线需要采用的是微带贴片或偶极子型的天线结构，其主要工作于超高频以及微波频段，典型的工作距离为1～10米。

　　2. 印刷方式的确定

　　丝网印刷方式一般分为接触式和非接触式两种。接触式印刷过程中，基板与丝网直接接触，刮板在丝网上移动进行印刷，其优点在于不会使丝网倾斜和变形。非接触式印刷过程中，丝网与基板之间有一固定的距离，刮板推动浆料流经丝网时，使丝网倾斜，并与基板接触印出图形。由于印刷后丝网可即刻反弹，故不会将印刷图案蹭模糊。在采用接触式印制RFID标签天线时，由于导电油墨的性能所致，极容易发生蹭脏现象，对精细印刷产生不良影响。所以为了得到良好的印刷质量，在实际操作中，多采用非接触式印刷作为RFID标签天线的印刷方式。

　　3. 导电油墨的选择

　　导电油墨的导电性能会被导电材料种类、粒子大小、形状、填充量、分散状态、黏合剂种类以及固化时间等诸多因素影响。不同变量之间的搭配亦会对导电性能产生不同的影响。鉴于RFID标签天线对导电性要求极高，故首选即为银系导电油墨。油墨用银粉主要分微米级和纳米级2类，而常用的微米级银粉包括片状和球形2种。为了使银粉在连接料之间有较好的接触，一般选用片状银粉做主要填料，纳米银粉辅助。

　　在印刷过程中，可能会遇到由于烘干不完全、印刷厚度薄而引起的油墨电阻增大现象。此外，倘若印前油墨搅拌不够彻底，由于银的比重大，容易沉积到底部，故而会导致油墨上层银含量低，增大电阻，下层银含量高，附着力降低等问题。这些都应该引起足够的重视。

　　需要特别注意的问题

　　在确定了印刷方式、天线结构等基本因素后，印刷的过程也并非是一帆风顺的。采用丝网印刷印制RFID标签天线的过程中，会出现些许难以避免的问题，特举例提示，以供读者借鉴。

　　1. 漏墨不匀

　　在用丝网印刷方式印制RFID标签天线的过程中，经常会遇见这种情况：局部导电性良好，整体导电性差或者无明显导电性，用放大镜观察时会发现有断断续续的线路，即承印物表面局部没有油墨，也就是我们常说的漏墨不匀。造成这种现象的原因有很多，诸如丝网目数选择得过高，就会导致油墨通透性差，目数过低则会导致线条精度下降，影响精细印刷品的质量，所以一般选择丝网目数在200~300目;刮板压印力不够或者受力不均匀也会导致漏墨不匀，应调整丝印刮板力度;油墨黏度问题也是导致漏墨不匀的原因之一，黏度过高，油墨渗透力低，不能均匀地转移到承印物上，过低则会导致糊版。

　　2. 静电放电

　　静电放电简称ESD(Electro Static Discharge)，是电子制造业的巨大隐患，严重影响产业的发展。固体、液体和气体中的任意两种相摩擦都会产生静电。在印刷时，刮墨刀的速度、压力、油墨量、网距、基材的剥离速度都会产生静电，机器本身的运作也会产生静电。静电产生后会吸附灰尘，使材料表面蹭脏或网版堵网，造成印刷缺陷;静电也会引起拉丝或飞毛现象，对精细薄膜线路产生较大的影响;过高的静电电压则有可能击穿空气，进而产生火花，引起火灾。

　　静电危害如此之大，鉴于其不可见性、随机性、潜在性和复杂性等特点，对ESD现象要以预防为主，可以通过以下两种措施进行防护。

　　①泄放法。通过有效接地，将产生的静电直接泄放到大地，从而消除静电。

　　②中和法。通过释放不同极性的静电，中和掉标签基材和机器上的静电。

　　3. 银粉迁移

　　在日常工作中，往往会出现这样一种现象：产品在出厂检查时性能良好，各项参数指标完全合格，但用户在使用一段时间后却发现某些产品电阻增大，甚至出现短路自通现象。究其原因，就是银的迁移在作祟。银迁移问题也是影响银浆油墨应用范围扩大的最大一个症结。当然，目前还不存在完全不发生银迁移的银浆，但我们可以通过对银粉进行适当处理在一定程度上抑制银的迁移。由于银粉对浆料的排胶性具有催化剂的作用，所以可以使用粒度为0.1~0.2μm、平均表面积为2m2/g的超细片状银粉。采用气流喷雾法制备的Ag-Pd导电浆料，即使在200℃和潮湿条件下，导电性能也比较稳定，很少出现由于银迁移造成的短路现象。