文|李浩

印刷行業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域
——RFID智能標(biāo)簽

文|李浩

每當(dāng)我們?nèi)コ羞x購(gòu)物品結(jié)賬時(shí)，通常都會(huì)看到收銀員使用一個(gè)特殊的裝置，往商品的包裝上一掃，則該商品的價(jià)格等信息馬上就被自動(dòng)識(shí)別出來(lái)，既方便又快捷。這就是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（auto identification）的一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用。此外，許多年之前，曾經(jīng)一度非常流行的IC電話卡，以及當(dāng)今我們大多數(shù)人都在使用的銀行卡等，也都應(yīng)用了自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。

但是，諸如條形碼、IC卡、磁卡等，它們都多多少少存在著一些缺陷。比如，條形碼通常只可以印刷在紙張、塑料、金屬等表面，而且需要光源才可以讀取，信息量也非常有限；再比如磁卡，由于信息的載體為磁性物質(zhì)，所以比較容易碰到被“消磁”的現(xiàn)象而導(dǎo)致存儲(chǔ)的信息無(wú)法讀取。為了克服這些缺陷，一種新的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)RFID（即Radio Frequency Identification，中文名稱為射頻識(shí)別技術(shù)，又叫智能標(biāo)簽），正逐漸被人們所接受，并得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

一、射頻識(shí)別技術(shù)及它的優(yōu)勢(shì)

射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它采用了先進(jìn)的技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類目標(biāo)在不同狀態(tài)下的自動(dòng)識(shí)別和管理。識(shí)別工作無(wú)需人式干預(yù)，而且可以工作于各種惡劣的環(huán)境中。它同時(shí)還具有信息量大，保密性好等優(yōu)點(diǎn)。表1列出了各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較。

表1 各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較

一個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成，其中電子標(biāo)簽又由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，它用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。閱讀器則是用來(lái)讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，見(jiàn)圖1。而天線是一種以電磁波形式把無(wú)線電收發(fā)機(jī)的射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的裝置，它用來(lái)在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。

二、RFID智能標(biāo)簽與印刷技術(shù)

上文已經(jīng)提到，芯片和天線是RFID標(biāo)簽中的兩個(gè)重要的元素。其中芯片可以用紙張、聚乙烯甚至紡織品等材料封裝后進(jìn)行印刷。而RFID天線制作技術(shù)主要有蝕刻天線、線圈繞制天線和印刷天線三種。

過(guò)去制作RFID天線通常都是采用蝕刻法。以銅質(zhì)天線為例，首先在一個(gè)塑料薄膜上層壓一個(gè)平面銅箔片；然后在銅箔片上涂覆光敏膠，干燥后通過(guò)一個(gè)正片對(duì)其進(jìn)行光照；放入化學(xué)顯影液中，此時(shí)感光膠的光照部分被洗掉，露出銅；最后放入蝕刻池，所有未被感光膠覆蓋部分的銅被蝕刻掉，從而得到所需形狀的銅線圈。使用這種方法制作出的的天線精度高，特性能夠與讀寫機(jī)的詢問(wèn)信號(hào)相匹配，同時(shí)在天線的阻抗、應(yīng)用到物品上的射頻性能等都很好（圖2為幾種蝕刻天線）。但是它惟一的缺點(diǎn)就是成本太高。特別是一些本身成本很低的產(chǎn)品，如果使用了RFID標(biāo)簽后造成成本大幅度上升，那消費(fèi)者顯然很難接受。

而利用線圈繞制法制作RFID標(biāo)簽時(shí)，要在一個(gè)繞制工具上繞制標(biāo)簽線圈并進(jìn)行固定，此時(shí)要求天線線圈的匝數(shù)較多，其缺點(diǎn)是成本高，生產(chǎn)速度慢。

為了克服成本上的“瓶頸”，RFID導(dǎo)電油墨印刷天線為近年來(lái)發(fā)展的一種新技術(shù)。導(dǎo)電油墨是一種允許電流流動(dòng)的特殊油墨，它是由分散的細(xì)微導(dǎo)電粒子和導(dǎo)電聚合物等組成，印刷到承印物上以后，可以起到導(dǎo)線、天線和電阻的作用。這種油墨印刷在柔性或硬質(zhì)承印物上可制成印刷電路，用導(dǎo)電油墨印制的天線就可以接收RFID專用計(jì)算機(jī)發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)。

這種印刷天線的成本比起蝕刻法和線圈繞制法做成的天線，成本大大降低。其中主要體現(xiàn)在導(dǎo)電油墨材料和絲網(wǎng)印刷工序這兩個(gè)方面的原因。從材料本身的成本上來(lái)講，油墨要比沖壓或蝕刻金屬線圈的價(jià)格低，特別是在銅、銀的價(jià)格上漲的情況下，采用導(dǎo)電油墨印刷法制作RFID天線不失為一種理想的替代方法，另外，從材料耗用量上說(shuō)，蝕刻要消耗大量金屬，而導(dǎo)電油墨印刷天線電路速度快、材料省、成本低、效率高。

絲網(wǎng)印刷工序之所以也能降低成本，原因之一是引進(jìn)印刷設(shè)備的投資比引進(jìn)銅蝕刻設(shè)備要便宜得多。此外，由于印刷過(guò)程中無(wú)需因環(huán)保要求而追加額外的投資，故而生產(chǎn)及設(shè)備的維護(hù)成本比銅蝕刻方法也要低，從而也減少了標(biāo)簽的單件成本。此外，印刷天線的主要的印刷方法也已經(jīng)從只用絲網(wǎng)印刷擴(kuò)展到膠印、柔性版印刷、凹印等制作方法，較為成熟的制作工藝為網(wǎng)印與凹印技術(shù)。印刷技術(shù)的進(jìn)步及其進(jìn)一步應(yīng)用于RFID天線的制作使RFID標(biāo)簽的生產(chǎn)成本降低，從而促進(jìn)了RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用。

三、RFID智能標(biāo)簽的發(fā)展前景

比較于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，我國(guó)的RFID產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展還較為落后。國(guó)家通過(guò)金卡工程等試點(diǎn)工程以及第二代身份證等大項(xiàng)目的積極推動(dòng)，其巨大潛在的市場(chǎng)價(jià)值已經(jīng)吸引了各方企業(yè)投入。同時(shí)，配套設(shè)施的日漸成熟，使得國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展步伐在不斷加快，產(chǎn)業(yè)鏈日漸立體化，RFID產(chǎn)品逐漸豐富，應(yīng)用領(lǐng)域在各行業(yè)擴(kuò)展的程度也在不斷加深。

RFID的這種發(fā)展趨勢(shì)，也必將會(huì)為印刷業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇?？梢哉J(rèn)為，傳統(tǒng)印刷技術(shù)必將賦予先進(jìn)的RFID技術(shù)以新的生命力。RFID智能標(biāo)簽使印刷行業(yè)和電子行業(yè)緊密結(jié)合起來(lái)，并凸顯出傳統(tǒng)印刷業(yè)在現(xiàn)代電子科技中的重要性。而利用導(dǎo)電油墨及先進(jìn)的RFID天線印刷技術(shù)，可優(yōu)化RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步促進(jìn)RFID的應(yīng)用。

此外，RFID天線的制作除了導(dǎo)電油墨外，還需要借助于先進(jìn)的印刷技術(shù)。因?yàn)闉榕浜蟁FID智能標(biāo)簽技術(shù)和導(dǎo)電油墨RFID印刷天線的發(fā)展，印刷行業(yè)將會(huì)不斷研發(fā)更加先進(jìn)的印刷技術(shù)，從而推動(dòng)印刷行業(yè)自身的飛速發(fā)展。同時(shí)也為印刷行業(yè)開(kāi)辟了新的領(lǐng)域，使之不再僅僅局限于傳統(tǒng)的紙面印刷，而是與自動(dòng)識(shí)別行業(yè)及半導(dǎo)體行業(yè)等有了交叉點(diǎn)，可以促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的共同進(jìn)步。

隨著導(dǎo)電油墨及印刷技術(shù)的發(fā)展，RFID印刷天線技術(shù)將會(huì)得到普及和大規(guī)模的使用，RFID標(biāo)簽的成本將會(huì)進(jìn)一步下降，從而推動(dòng)RFID技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。