【文章內(nèi)容簡介】 息調(diào)制反射，同時(shí)還要捕獲閱讀器發(fā)射的電磁波，為標(biāo)簽芯片提供能量 .由于 RFID 電子標(biāo)簽要粘貼 到被識(shí)別的物體上，這就需要電子標(biāo)簽?zāi)軌蜃銐蛐。瑯?biāo)簽天線不僅要求 尺寸 小，而且具有全向 的方向性 .另外，作為數(shù)據(jù)載體的微型芯片基本已模塊化，但芯片的數(shù)據(jù)信息及讀寫要求不同，芯片阻抗不確定，這就需要 RFID 電子 標(biāo)簽天線能夠?qū)崿F(xiàn)可變性，以便與芯片阻抗共軛匹配，以提供最大功率給芯片 .當(dāng)然， RFID 電子標(biāo)簽要實(shí)現(xiàn) 大規(guī)模使用，要求標(biāo)簽天線加工簡單，成品率高，制造成本低 .標(biāo)簽天線作為 RFID 系統(tǒng)中最易變的 部分，面臨著小 型化、 低損耗和低成本的實(shí)際要求，其制造在整個(gè) RFID 系統(tǒng)中占有重要地位 . 隨著“物流網(wǎng)”的發(fā)展，未來物品攜帶的信息會(huì)越來越多，對卷標(biāo)容量的需求會(huì)越來越高， RFID 技術(shù)可以很好地適應(yīng)這種形式的發(fā)展 .能夠快速、準(zhǔn)確地采集與處理 ID信息的 RFID 技術(shù)， 從 20 實(shí)際 90 年代開始發(fā)展起來后， 被專家列為繼移動(dòng)通訊 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后影響全球經(jīng)濟(jì)與人們生活的一項(xiàng)革命性的新技術(shù)， 其在生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸、流通零售、物流與供應(yīng)鏈、安全防偽、人員和動(dòng)物跟蹤以及監(jiān)管等方面都具有廣基于物聯(lián)網(wǎng)下的印刷技術(shù)研究 5 闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)已逐漸成為企業(yè)提高物流供應(yīng)鏈管理水平、 降低成本、企業(yè)管理信息化、參與國際經(jīng)濟(jì)大循環(huán)、增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力的不可缺少的工具和手段 . 現(xiàn)代印刷技術(shù)概述 21 世紀(jì)是一個(gè)以信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為主要技術(shù)特征的知識(shí)經(jīng)濟(jì) 時(shí)代，印刷的應(yīng)用越來越廣泛 .印刷出版業(yè)作為信息媒體的主要提供者，作為信息產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，其影響力將越來越突出 .當(dāng)今印刷工業(yè)的發(fā)展趨勢是既有高新技術(shù)知識(shí)的服務(wù)業(yè)性質(zhì)，又有高生產(chǎn)力的制造業(yè)性質(zhì)，印刷工業(yè)將成為信息產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分 .所以說，印刷工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了把數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化作為技術(shù)發(fā)展的方向，積極采用數(shù)字化工作流程和跨媒體出版技術(shù)的信息化進(jìn)程 . 印刷行業(yè)是一個(gè)比較特殊的行業(yè)：一方面，它需要大量的人員和生產(chǎn)設(shè)備來支撐其生產(chǎn)；另一方面，它會(huì)生產(chǎn)出許多實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品 .因此，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對于印刷行業(yè)的信息化顯得更加有意義 .盡管目前諸如條碼技術(shù)、紅外掃描等在印刷行業(yè)也已經(jīng)得到較多的應(yīng)用，然而，距離成熟的物聯(lián)網(wǎng)還很遙遠(yuǎn) .首先，物品條碼只是被動(dòng)的條碼，其記錄和處理過程僅存在于生產(chǎn)線、庫房與銷售網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，仍缺乏實(shí)時(shí)跟蹤的機(jī)制 .如果有效地引入物聯(lián)網(wǎng)的機(jī) 制，印刷企業(yè)可以給每一個(gè)人員配備一個(gè) RFID 電子標(biāo)簽，通過安裝在工廠內(nèi)部各處的 RFID 讀取設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)對工作人員的自動(dòng)識(shí)別和位置定位管理 .同樣的方法也可以應(yīng)用到印刷企業(yè)的產(chǎn)品上，這樣每一個(gè)產(chǎn)品都有了專屬于自己的“身份證號(hào)碼”，通過分布在各個(gè)流通環(huán)節(jié)的 RFID 讀取設(shè)備，就能隨時(shí)了解該產(chǎn)品所處的位置，使印刷企業(yè)對自己產(chǎn)品的行蹤和狀態(tài)了如指掌，便于管理 . 縱觀印刷技術(shù)漫長的發(fā)展歷程， 從早期的雕版印刷到后來的膠泥活字版印刷，從木活字版印刷一直到德國人谷登堡發(fā)明的鉛合金活字版印刷，印刷技術(shù)都在社會(huì)文化生活中占據(jù)著 舉足輕重的地位 .而谷登堡 的鉛合金活字版印刷為現(xiàn)代印刷技術(shù) 的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) .近代由于有了電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使制版印刷技術(shù)有了新的發(fā)展 .從20 世紀(jì) 50 年代開始，印刷技術(shù)不斷地采用電子技術(shù)、激光技術(shù)、信息科學(xué)以及高分子化學(xué)等新興科學(xué)技術(shù)所取得的成果，從而進(jìn)入了現(xiàn)代化的發(fā)展階段 .70 年代，感光樹脂凸版、 PS 版的普及，使印刷邁入了向多色高速化方向發(fā)展的階段 .80 年代，電子分色掃描機(jī)和整頁拼版系統(tǒng)的應(yīng)用，使彩色圖像的復(fù)制達(dá)到了數(shù)據(jù)化、規(guī)范化，而漢字信息處理技術(shù)及激光照排工藝的不斷完善，使文字排版技術(shù)產(chǎn)生了根本性的變革 .90 年代，彩色桌面出版系統(tǒng)的推出，表明計(jì)算機(jī)全面進(jìn)入印刷領(lǐng)域 .在中國現(xiàn)代印刷技術(shù)的發(fā)展變遷被形象地歸納成為了一句話“告別鉛與火，走過光與電，進(jìn)入 0 和 1” .從技術(shù)形態(tài)看，“鉛與火”的時(shí)代就是以鉛字、熱排工藝和照相制版為代表的模擬技術(shù)時(shí)代，“光與電”的時(shí)代是以電子分色、照相排字和計(jì)算機(jī)到膠片（ CTF）為代表的模擬與數(shù)字技術(shù)并存的時(shí)代，“ 0 和 1”的時(shí)代是以 CTP 和 CIP 為代表的數(shù)字時(shí)代 .目前，印刷正在經(jīng)歷從“光與電”向 “0 和 1”時(shí)代的轉(zhuǎn)變，計(jì)算機(jī)到印制（ CTP）和計(jì)算機(jī)集成印刷（ CIP）成為印刷技術(shù)的發(fā)展方向和熱點(diǎn)領(lǐng)域 .總之，隨著近代以來科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，印刷技術(shù)也迅速地改變著自己的面貌 .在傳統(tǒng)印刷繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)， 數(shù)字印刷和 電子印刷也應(yīng)運(yùn)而生 .江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位 論文 6 而現(xiàn)在提起的 印刷技術(shù)主要包括傳統(tǒng) 的模擬印刷技術(shù)和數(shù)字化印刷技術(shù) .傳統(tǒng)的模擬印刷技術(shù)主要是指平 、凹、 凸、 孔四大印刷技術(shù) .數(shù)字化印刷是 指把計(jì)算機(jī)處理好的數(shù)字化信息直接輸出到紙張或其他基材上去的印刷技術(shù)， 主要包括靜電照相數(shù)字印刷，噴墨數(shù)字印刷，數(shù)字膠印技術(shù)等 . 本論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 論文的第二章系統(tǒng)介紹了電子標(biāo)簽印刷，以及電子標(biāo)簽印刷的具體技術(shù)、方法，以及應(yīng)用前景等問題 . 第三章主要研究有機(jī) RFID 標(biāo)簽天線印刷產(chǎn)業(yè)的原理及發(fā)展，從整體上認(rèn)識(shí)了有機(jī)智能標(biāo)簽市場的新機(jī)遇 . 第四章主要研究 RFID 標(biāo)簽印刷中至關(guān)重要的導(dǎo)電油墨，具體探究了其組成、分類與工作原理等問題 . 第五章主要是在數(shù)字噴墨印刷的具體方式上，研究了標(biāo)簽天線印刷的流程 . 基于物聯(lián)網(wǎng)下的印刷技術(shù)研究 7 第 2 章 RFID 電子標(biāo)簽印刷 電子標(biāo)簽印刷的理論基礎(chǔ) 標(biāo)簽是日常生活中最常見的印刷品 .其雖然看上去很簡單 ，但卻包含了商品的很多信息，給我們的日常生活和工作帶來了很多便利 .近年來，隨著標(biāo)簽印刷工藝的成熟，傳統(tǒng)標(biāo)簽印刷技術(shù) 的 發(fā)展 放緩 .RFID 電子標(biāo)簽的出現(xiàn)，無疑為標(biāo) 簽印刷業(yè)注入了新的活力，為標(biāo)簽印刷技術(shù)的發(fā)展，開辟出一條更加廣闊 的道路 .事實(shí)上， RFID 并不是一項(xiàng)新技術(shù)，在其發(fā)明初期 只是用于軍工產(chǎn)業(yè)，上世紀(jì) 80 年代以后 才開始逐漸應(yīng)用于商業(yè)產(chǎn)品 .近年來，隨著電子標(biāo)簽技術(shù)瓶頸的消除和技術(shù)優(yōu)勢的顯現(xiàn)，其 受到廣大廠商的熱烈歡迎 .從美國國防部到中國標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，從全球零售業(yè)帝國沃爾瑪，到國際 IT 巨頭 IBM、惠普、微軟等， 都對電子標(biāo)簽 的發(fā)展投入了巨大的資本 . 目前，全球每天大約印刷 400 億個(gè)條碼，其中就有 1%是采取電子標(biāo)簽印刷的，這對印刷企業(yè)是一個(gè)巨大的市場 .而隨著印刷電子標(biāo)簽的市場份額的增加，使得電子標(biāo)簽的制作成本大大降低，尤其是采用先進(jìn)的印刷工藝、聯(lián)線封裝技術(shù)和導(dǎo)電油墨印刷的方法后，更是降低了 RFID 智能標(biāo)簽的成本，滿足了未 來物流領(lǐng)域的巨大需求，同時(shí)也給傳統(tǒng)的印刷行業(yè)開創(chuàng)了新的天地 .20xx 年全球 RFID市場增長勢頭強(qiáng)勁 , 市場增長主動(dòng)力是處于高峰期的中國二代身份證、圖書標(biāo)簽、 RFID 旅游卡等 , 卡片和基礎(chǔ)設(shè)備總值達(dá) 50億美元 , 使中國成為最大的 RFID 市場 .這些項(xiàng)目的射頻工作頻率仍是最常用的高頻 ( 13. 56MHz), 該頻段的市場前景十分可觀 . 隨著 RFID 市場的成長，電子標(biāo)簽的使用量也呈倍數(shù)地增加 ，但真正阻礙 RFID 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素卻是電 子標(biāo)簽的制造成本仍高居不下 .一直以來，成本問題是影響 RFID 標(biāo)簽廣泛 普及的重要原因之一 .由于 RFID 標(biāo)簽成本太高 ,不適合中、低檔的日常消費(fèi)品 ,大大阻礙了其普及和推廣 .RFID 標(biāo)簽由芯片、內(nèi)置天線及底材三部分組成 ，底材的 價(jià)格 和性能 已經(jīng)相對穩(wěn)定， 因而 只能從天線的制作方法入手 .導(dǎo)電油墨的出現(xiàn)為 RFID 電子標(biāo)簽印刷 成本的降低提供了契機(jī) .后來采用 印刷方法 制作天線 ,也 大大降低了 RFID 標(biāo)簽的制作成本 .因?yàn)?采用印刷方法制作天線 ， 操作簡單省時(shí) , 底材選擇靈活多樣 ， 印刷速度快 ，生產(chǎn)效率高 ， 還具有彈性好 ， 油墨轉(zhuǎn)移能力好和環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn) .因而印刷式的電子標(biāo)簽 具有成本優(yōu)勢 ，深受市場所冀望 .現(xiàn)如今， 印刷式電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在軟性電子、有機(jī)顯示器、 EMI 防治、紙電池及 RFID 等領(lǐng)域，其中又以 RFID 被動(dòng)式的電子標(biāo)簽印刷所面臨的技術(shù)難題最多 .當(dāng)導(dǎo)電油墨印刷上去時(shí)，油墨會(huì)滲入毛細(xì)孔，導(dǎo)致電子標(biāo)簽天線阻抗分布不均，此種現(xiàn)象在頻率愈高時(shí)問題愈嚴(yán)重 .印刷天線的附著力、晶片封裝及油墨特性等，則是決定此類產(chǎn)品壽命的重要因素 .RFID 被動(dòng)式的電子標(biāo)簽印刷 主要使用的油墨 稱為“導(dǎo)電銀膠” .由于印刷時(shí)需使用銀粉材料，而近來原料價(jià)格不斷攀升，使得銀膠的成本居高不下，導(dǎo)致原本占有制造成本優(yōu)勢的印刷式電子標(biāo)簽，一時(shí)之間成 本降不下來 .不過從長期來看，印刷式電子標(biāo)簽仍是未來低價(jià)電子標(biāo)簽的最佳解決方案之一 . 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位 論文 8 以下主要介紹 RFID 電子標(biāo)簽 天線印刷的技術(shù)方法和印刷方式 . 電子標(biāo)簽天線印刷的技術(shù)方法 目前 ，主要 有四種 電子標(biāo)簽 天線 的 制造技術(shù) ： 蝕刻天線、繞線式天線、印刷天線及印刷與電鍍混合制作天線 ， 目前國內(nèi)外主要是以蝕刻法和電鍍法為主，直接印制法 （導(dǎo)電油墨印刷法） 是最近正在興起和研究的印制技術(shù) .上述各類工藝比較見表 21. 表 21 各類天線印刷工藝比較 天線類型 設(shè)備投 入 生產(chǎn)效率 制造成 本 天線性 能 結(jié)構(gòu)靈活 應(yīng)用局 限 環(huán)保問題 印刷天線 低 高 低 良好 大 較小 較小 蝕刻天線 高 高 高 優(yōu)良 一般 有 有 繞制天線 低 低 低 優(yōu)良 小 較小 無 印刷與電鍍混合 低 較高 低 良好 大 有 有 可以看到采用印刷方式制作天線 ， 具有設(shè)備投入 少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、天線結(jié)構(gòu)應(yīng)用靈活及環(huán)保問題較少等優(yōu)點(diǎn) . （ 1）蝕刻法， 稱印制腐蝕法，或減成印制法 .先在一個(gè)底基載體（如塑料）上面覆蓋一層 20mm~25mm 厚的銅或鋁，另外制作一張?zhí)炀€陽圖的絲網(wǎng) .印刷用網(wǎng)印的方法將抗蝕劑印在銅或鋁的表面上，保護(hù)下面的銅或鋁不受腐蝕劑侵蝕；而未被抗蝕劑膜覆蓋的銅或鋁會(huì)被腐蝕劑溶化，露出底基成為天線電路線的間隔線；最后涂上脫膜液去除抗蝕膜，進(jìn)而制成天線 .工藝流程如圖 21 所示 . 圖 21 蝕刻法的工藝流程圖 （ 2） 電鍍法，也稱印制電鍍法，或加成印制法 .在底基上通過印刷涂覆一層薄的（幾微米）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，在印制之后，印過的材料再經(jīng)過電鍍過程，銅被鍍在材料上，只附著在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，進(jìn)而形成天線具體的工藝流程（以網(wǎng)印為例）如圖 22 所示 . 底 基制作 天線的陽圖底片 覆蓋 銅或鋁膜 印制 抗蝕膜 蝕 刻 去除 抗蝕膜 曬制 抗蝕膜的網(wǎng)版 制作 天線 基于物聯(lián)網(wǎng)下的印刷技術(shù)研究 9 圖 22 電鍍法的工藝流程圖 （ 3） 直接印制法，又稱導(dǎo)電油墨印刷法，是直接用導(dǎo)電油墨在絕緣底基（薄膜 、 紙張等）上印制導(dǎo)電線路，形成天線和電路，具體工藝流程見圖 23 所示 . 圖 23 導(dǎo)電油墨印刷法的工藝流程圖 導(dǎo)電油墨印刷法的優(yōu)勢 (1)導(dǎo)電油墨印刷法制作 RFID 電子標(biāo)簽與蝕刻法和電鍍法相比，主要有 3 方面的優(yōu)點(diǎn)： 用傳統(tǒng)蝕刻法和電鍍法制作 RFID 電子標(biāo)簽天線，工藝復(fù)雜，成品制作時(shí)間長；導(dǎo)電油墨印刷法制作 RFID 電子標(biāo)簽天線高效快速 .如今，直接印制法已開始取代制作各頻率段的蝕刻天線，如超高頻段（ 860MHz~950MHz）和 微 波 頻 段（ 2450MHz），同時(shí)在天線質(zhì)量方面，直接印制法制作的天線可以與傳統(tǒng)工藝制作的天線相媲美 . (2)傳統(tǒng)蝕刻法和電鍍法制作的 RFID 電子標(biāo)簽天線要消耗大量的金屬材料，成本較高；而直接印制法的原材料成本要低于傳統(tǒng)的金屬天線，這對于降低電子標(biāo)簽的制作成本有很大的意義 . (3)傳統(tǒng)蝕刻或電鍍工藝的制作過程產(chǎn)生大量含金屬和化學(xué)物質(zhì)的廢液，對環(huán)境造成較大的污染；導(dǎo)電油墨印刷法采用導(dǎo)電油墨直 接在底基上進(jìn)行印制，不含侵蝕性材料，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) . RFID 電子標(biāo)簽天線的印刷方式 天線印刷方式概述 RFID 電子標(biāo)簽是一種微結(jié)構(gòu)，對印刷的要求較高，且需要用導(dǎo)電油墨印刷，印刷的膜層要求高 .通常的膠印機(jī)由于墨膜厚度較小，并不適合這種微結(jié)構(gòu)的印刷 .為了能讓導(dǎo)電油墨均勻而極薄地涂布在很薄的基材上，必須解決兩個(gè)問題：一是導(dǎo)電油墨的研發(fā)；二是印刷設(shè)備提供商能夠提供出印刷電子標(biāo)簽的理想解決方案，如采用混合印刷技術(shù) . 德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)印刷和媒體技術(shù)研究所目前正在進(jìn)行聚合物電子印刷的項(xiàng)目底基 印制 油墨 曬制 油墨的網(wǎng)版 油墨 上電鍍銅或鋁 制作 天線的陽圖底片 制成 天線 底基 制作 天線的 陽圖 底片 曬制 導(dǎo)電油墨的 網(wǎng)版 印制 導(dǎo)電油墨 制成 天線 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位 論文 10 研究 ， 目的是研制一種適合于工業(yè)化生產(chǎn)的聚合物電子產(chǎn)品的新型印刷方法 ， 這 種研究思想就是利用現(xiàn)有的膠印機(jī)將導(dǎo)電油墨疊印在寬幅的卷筒材料上 .根據(jù)研究所介紹 ， 用一臺(tái)高效率印刷機(jī)在 40min 內(nèi)可以生產(chǎn)出傳統(tǒng)電子標(biāo)簽廠 1 年的產(chǎn)量 ， 并且制作價(jià)格也降到