射頻識別電子標簽天線模切工藝方案

　　RFID天線制造方法

　　天線制造技術(shù)在低頻主要是線圈卷繞制法，一般的超高頻和高頻天線制造方法主要有蝕刻法、電鍍法、印刷法。

　　1 .蝕刻法

　　首先，在間諜金屬箔的P E T薄膜上印刷抗蝕劑油墨，保護天線線路圖案不在蝕刻中溶解，然后烘烤、蝕刻、清洗，得到必要的天線圖案。

　　該方法的優(yōu)點是工藝成熟，天線生產(chǎn)成品率高，而且天線性能一致性好。 缺點是蝕刻工序慢，天線生產(chǎn)速度慢。 因為利用了減成工藝，所以大部分銅箔都被蝕刻了，所以成本很高。

　　2 .印刷法

　　通過導(dǎo)電性銀膏在P E T基材上印刷天線圖案，然后烘烤固化，得到了天線的制造過程。 這個方法的優(yōu)點是生產(chǎn)速度快，而且可以柔軟化生產(chǎn)，也適用于少量生產(chǎn)。

　　該方法的缺點是，1導(dǎo)電性銀膏的導(dǎo)電性遠遠不如銅箔(約1/20 )，天線的導(dǎo)體損耗比較大，天線效率比蝕刻法天線差。 2導(dǎo)電性銀膏對PET基材的密合性差，容易脫落，天線的可靠性不高。 3最近銀價格高漲，導(dǎo)電性銀膏的成本大幅增大，損害了其成本的好處。

　　3 .電鍍法

　　首先，使用導(dǎo)電性銀膏(厚度比印刷法薄)和其他電鍍種子層將天線圖案直接印刷在P E T基材上，燒成后加厚電鍍厚度，得到天線產(chǎn)品。 該方法的優(yōu)點是生產(chǎn)速度快，天線導(dǎo)體損耗少，天線性能好。 缺點是初期的設(shè)備投資大，只適合大量生產(chǎn)。

　　4 .真空涂層法

　　以Masking為印刷方式，在PET基材上形成RFID天線的反圖案，以真空涂層方式電鍍鋁層或銅層，最后經(jīng)過D e - m a s k i n g工藝形成RFID天線。

　　該方法的優(yōu)點是生產(chǎn)速度快，成本比較低。 缺點是堆積的膜大約為2m左右，遠遠低于蝕刻和電鍍的1 8m。 天線的性能介于蝕刻和印刷之間。 真空鍍膜設(shè)備約1臺10萬美元，設(shè)備投資很大。 類似于電鍍法適于大量生產(chǎn)。

　　首先，有人在P E T基材上形成天線圖案作為種子層，然后嘗試化學(xué)鍍銅。 含鉑墨水比導(dǎo)電性墨水有便宜的優(yōu)點。 但是，化學(xué)鍍銅的速度更慢，堆積厚度為數(shù)微米左右。

　　另外，高頻天線也有將漆包線(約0.25mm )通過超聲波頭，按照設(shè)計布置超聲波頭的配線法。 行駛中，漆包線與PVC基材的超聲波連接。 該方法天線性能好，可靠性高，與蝕刻法相比成本高。二

　　模具切割技術(shù)

　　主流的蝕刻法由于生產(chǎn)速度慢，浪費材料，污染環(huán)境。 印刷法的導(dǎo)電性銀膏成本高，天線的可靠性也不高。 這一切都開始為人們開發(fā)新的低成本、高性能天線的制造方法。 因此，我們利用模切技術(shù)加工干膜結(jié)構(gòu)材料，制造了RFID天線。

　　1 .模具切割技術(shù)的原理

　　切割技術(shù)實際上是切割技術(shù)，在切割機的切割臺上放置無膠材料，對預(yù)先設(shè)計的圖案制作的切割版施加壓力，在刀尖對應(yīng)的地方受到力而斷裂分離，得到必要的形狀。 如圖2所示。 無膠材料的模具一般只切割面材和粘接層，即半切割，留下襯紙及其表面的硅油涂層。 最終把模切型的標簽留在襯紙上。

　　2 .模具材料

　　R F I D天線一般是1層1 8 u m厚的鋁或銅加上1 8 u m厚的脫模紙。 鋁或銅層是作為功能層在其上形成RFID天線圖案形狀的層。 PET是天線圖案的載流子層，主要作為機械支撐發(fā)揮作用，另外PET基材的介電常數(shù)和厚度也影響天線的諧振頻率。 這個結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的無膠結(jié)構(gòu)很相似，但在無膠中間增加了一層加強層。 所以我們用天線做了干膜結(jié)構(gòu)。 切割時使用的材料是帶硅油的脫模紙或PET (約100m )、粘接層(約20m )、帶加強層的鋁箔(約35m )的3層結(jié)構(gòu)。

　　其中硅油主要是為了容易分離廢棄物，加強層主要是為了加強鋁箔，容易廢棄。

　　3 .切割機

　　切割機主要通過控制壓力來完成壓鑄。 其工作原理是利用切割機、鋼刀、模具、鋼絲(或用鋼板雕刻的模板)，用印刷版施加一定的壓力，將材料軋制成所需的形狀。

　　根據(jù)模架和沖壓機構(gòu)，壓鑄機可以分為平壓平、圓壓平、圓壓圓三種。

　　三

　　RFID天線的模切方式

　　RFID天線的模切特性分析

　　模具要求：

　　我們用無膠的結(jié)構(gòu)制造天線，我們的面材是金屬鋁或銅。 金屬是比較容易消耗的刃型，對于非金屬材料，蝕刻型一般可以切割20萬次，對于金屬，約2萬次左右必須修改和廢棄模具。 因此我們即使選擇一點模具材料也可以對刀尖實施熱處理來提高刀尖的硬度。

　　RFID天線圖案比較細致復(fù)雜，間距也比較小，一般線寬為1mm左右。

　　因此我們選擇高精度的蝕刻刃或雕刻型。 另外，一般選擇單峰刃型。 有傾斜角的面朝向外側(cè)，沒有斜面的面朝向內(nèi)側(cè)。 這樣，切出的線寬為1mm，變平。模具材料要求：

　　前面提到的面材強度對報廢有很大的影響。 我們使用的鋁箔一般在1 8m左右，這時強度非常弱，基本上用手拉就破了。 如果直接使用單層鋁箔或銅箔作為面材，則強度顯著不足。 因此，在鋁箔的背面追加了加強層。 這里選擇厚度10m的PET。 具體參見圖3。

　　為了節(jié)約成本，我選擇了脫模紙作為天線基材。 粘膠為了廢棄和脫模的方便，選擇了水乳性橡膠作為粘結(jié)層。 橡膠層厚度為20m左右。

　　排廢難點分析：

　　RFID的超頻天線圖案微細復(fù)雜，芯片切割工藝異常困難。 這也是切割天線的難處。 具體地說，具有以下特征(以NXP提供的參考天線為例，圖5 )。

　　存在閉環(huán)，一般的偶極天線為了使阻抗與芯片的共軛匹配，在其天線結(jié)構(gòu)中存在t型匹配結(jié)構(gòu)或電感耦合結(jié)構(gòu)。 這些阻抗匹配結(jié)構(gòu)基本上是封閉的圓環(huán)。 直接報廢基本上是不可能的。

　　在天線結(jié)構(gòu)中，為了調(diào)節(jié)天線的實部部分，t型匹配結(jié)構(gòu)只是通過天線輻射部分和中間部分連接。 t型結(jié)構(gòu)的其他部分與天線輻射部分有間隙。 該間隙與折線和通常的排版方向垂直，一般難以廢棄。

　　偶極天線為了小型化，一般使用折線技術(shù)。 折線的間距通常為1mm-2mm左右。 彎曲高度約為8mm左右。 這些細長的折線比較難廢棄。 追加加強層后，發(fā)現(xiàn)一端的折線間隙可以直接排出，另一端的折線間隙不能排出。

　　同樣，為了小型化，有時在天線終端上存在折疊結(jié)構(gòu)，這相當于大半的閉環(huán)，給排廢帶來了很大的困難。

　　2 .粘膠的開模廢案

　　針對R F I D天線微細復(fù)雜的情況，提出了2次分型2次廢棄天線制造方案。 我們把天線分為內(nèi)部模式和幀模式兩大部分。 框架模式是非常規(guī)則的模式，可以直接丟棄。 內(nèi)部是比較難排出的模式，我們把它分成一個分離的模式，用粘合劑粘合排出。

　　粘膠淘汰原理：

　　粘膠排污主要基于粘接力的相對大小來達到排污的目的。 如圖7所示，紫色部分是廢棄的部分，它們是分離的“孤島”。 留下的圖案部分整體上是相連的。 在要排紙的圖案上有膠帶。 膠剝離通過“孤島”后，“孤島”部分的面積相對較小，因此膠帶隊的“孤島”部分的粘接力大于“孤島”部分與脫模紙的粘接力，“孤島”部分移到膠帶上。 通過粘合帶保留的圖案時，保留的圖案面積大，帶對“孤島”部分的粘接力比保留的圖案部分與脫模紙的粘接力小，因此保留的圖案繼續(xù)留在脫模紙上。 這樣，分離的“孤島”的本分就用膠帶帶出來，留下的圖案層繼續(xù)留在脫模紙上，達到了廢棄的目的。

　　具體實施步驟：

　　根據(jù)粘膠排廢案，我選擇了兩臺3 0 0 m m寬平刃切割機。 兩臺復(fù)合機，一臺粘合機，一臺剝離機。

　　貼合有責(zé)任將膠帶貼在糨糊上的鋁箔上，剝離機有責(zé)任回收貼有廢棄物的膠帶。 在脫模紙上硅油的作用下，鋁箔對脫模紙的粘合力小(50g即使是超重剝離力)，一般的膠帶粘合力都達到100g以上，所以粘合力一般沒有問題。 膠帶的寬度一般比最大廢料的寬度窄一些。

　　3 .模切天線與蝕刻天線的性能比較

　　邊緣對齊性：

　　因為芯片切割天線是機械切割的，所以其邊緣非常平坦。 另一方面，用蝕刻法制造的天線由于化學(xué)蝕刻的側(cè)蝕刻作用，邊緣呈凹凸狀。