文|李浩

印刷行業(yè)發(fā)展的新領域
——RFID智能標簽

文|李浩

每當我們?nèi)コ羞x購物品結賬時，通常都會看到收銀員使用一個特殊的裝置，往商品的包裝上一掃，則該商品的價格等信息馬上就被自動識別出來，既方便又快捷。這就是自動識別技術（auto identification）的一個簡單應用。此外，許多年之前，曾經(jīng)一度非常流行的IC電話卡，以及當今我們大多數(shù)人都在使用的銀行卡等，也都應用了自動識別技術。

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)象而導致存儲的信息無法讀取。為了克服這些缺陷，一種新的自動識別技術RFID（即Radio Frequency Identification，中文名稱為射頻識別技術，又叫智能標簽），正逐漸被人們所接受，并得到了越來越廣泛的應用。

一、射頻識別技術及它的優(yōu)勢

射頻識別技術是一種非接觸式的自動識別技術，它采用了先進的技術手段，可以實現(xiàn)對各類目標在不同狀態(tài)下的自動識別和管理。識別工作無需人式干預，而且可以工作于各種惡劣的環(huán)境中。它同時還具有信息量大，保密性好等優(yōu)點。表1列出了各種自動識別技術的比較。

表1 各種自動識別技術的比較

一個射頻識別系統(tǒng)通常由電子標簽、閱讀器和天線三部分組成，其中電子標簽又由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，它用于標識目標對象。閱讀器則是用來讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，見圖1。而天線是一種以電磁波形式把無線電收發(fā)機的射頻信號功率接收或輻射出去的裝置，它用來在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

二、RFID智能標簽與印刷技術

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

過去制作RFID天線通常都是采用蝕刻法。以銅質(zhì)天線為例，首先在一個塑料薄膜上層壓一個平面銅箔片；然后在銅箔片上涂覆光敏膠，干燥后通過一個正片對其進行光照；放入化學顯影液中，此時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，特性能夠與讀寫機的詢問信號相匹配，同時在天線的阻抗、應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標簽后造成成本大幅度上升，那消費者顯然很難接受。

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

為了克服成本上的“瓶頸”，RFID導電油墨印刷天線為近年來發(fā)展的一種新技術。導電油墨是一種允許電流流動的特殊油墨，它是由分散的細微導電粒子和導電聚合物等組成，印刷到承印物上以后，可以起到導線、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，用導電油墨印制的天線就可以接收RFID專用計算機發(fā)出的無線電信號。

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)在導電油墨材料和絲網(wǎng)印刷工序這兩個方面的原因。從材料本身的成本上來講，油墨要比沖壓或蝕刻金屬線圈的價格低，特別是在銅、銀的價格上漲的情況下，采用導電油墨印刷法制作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，蝕刻要消耗大量金屬，而導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，原因之一是引進印刷設備的投資比引進銅蝕刻設備要便宜得多。此外，由于印刷過程中無需因環(huán)保要求而追加額外的投資，故而生產(chǎn)及設備的維護成本比銅蝕刻方法也要低，從而也減少了標簽的單件成本。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。印刷技術的進步及其進一步應用于RFID天線的制作使RFID標簽的生產(chǎn)成本降低，從而促進了RFID電子標簽的應用。

三、RFID智能標簽的發(fā)展前景

比較于歐美等發(fā)達國家或地區(qū)，我國的RFID產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展還較為落后。國家通過金卡工程等試點工程以及第二代身份證等大項目的積極推動，其巨大潛在的市場價值已經(jīng)吸引了各方企業(yè)投入。同時，配套設施的日漸成熟，使得國內(nèi)市場發(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，應用領域在各行業(yè)擴展的程度也在不斷加深。

RFID的這種發(fā)展趨勢，也必將會為印刷業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇?？梢哉J為，傳統(tǒng)印刷技術必將賦予先進的RFID技術以新的生命力。RFID智能標簽使印刷行業(yè)和電子行業(yè)緊密結合起來，并凸顯出傳統(tǒng)印刷業(yè)在現(xiàn)代電子科技中的重要性。而利用導電油墨及先進的RFID天線印刷技術，可優(yōu)化RFID電子標簽的應用價值，進一步促進RFID的應用。

此外，RFID天線的制作除了導電油墨外，還需要借助于先進的印刷技術。因為為配合RFID智能標簽技術和導電油墨RFID印刷天線的發(fā)展，印刷行業(yè)將會不斷研發(fā)更加先進的印刷技術，從而推動印刷行業(yè)自身的飛速發(fā)展。同時也為印刷行業(yè)開辟了新的領域，使之不再僅僅局限于傳統(tǒng)的紙面印刷，而是與自動識別行業(yè)及半導體行業(yè)等有了交叉點，可以促進各個行業(yè)的共同進步。

隨著導電油墨及印刷技術的發(fā)展，RFID印刷天線技術將會得到普及和大規(guī)模的使用，RFID標簽的成本將會進一步下降，從而推動RFID技術在更多領域的應用。