RFID天线制造方法简介及模切技术介绍.doc
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1、RFID天线制造方法简介及模切技术介绍1.RFID天线制造方法简介天线制造技术在低频段主要是线圈绕制法,一般的超高频和高频天线制造方法主要存在蚀刻法,电镀法,印刷法。1.1 蚀刻法首先在覆有金属箔的PET薄膜上印刷抗蚀油墨来保护天线线路图形在蚀刻中不被溶蚀掉,接着烘烤,蚀刻,清洗得到我们需要的天线图案。这种方法的优点是:工艺成熟,天线生产的成品率很高,而且天线的性能一致性很好;而缺点就是:蚀刻工序很慢,导致天线生产速度慢;由于利用了减成工艺, 很大部分的铜箔都被蚀刻掉, 所以导致其成本比较高。1.2 印刷法通过导电银浆把天线图案印刷在PET基材上, 然后烘烤固化, 就得到了天线的制造过程。这种
2、方法的优点是:生产速度快,而且可以实现柔性化生产,可以适用于小批量生产。这种方法的缺点是:1 导电银浆的导电性远远不如铜箔( 大概为其1/20),天线的导体损耗比较大,导致天线效率不如蚀刻法天线;2 导电银浆对PET基材附着性不好,容易脱落,导致天线的可靠性不高。3 最近银价大涨,导致导电银浆的成本大幅增大,削弱了其成本的优势。1.3 电镀法首先用导电银浆(厚度薄于印刷法)或其他电镀种子层把天线图案直接印刷在PET基材上,烘烤接着电镀加厚,从而得到天线成品。这种方法的优点是:生产速度很快,天线导体损耗少,从而天线的性能好。缺点就是:初始的设备投资很大,而且其只适合大批量生产。1.4 真空镀膜法
3、先以印刷方式将Masking印刷在PET基材上形成RFID天线的反图案,再以真空镀膜方式镀上铝层或铜层, 最后经由De-masking制程便形成了RFID天线。这种方法的优点是:生产速度快,成本比较低;缺点就是:沉积的膜大概在2m左右,远远低于蚀刻和电镀的1 8m。天线的性能介于蚀刻和印刷之间。真空镀膜的设备大概一台1 0 0万美元, 设备投资很大。跟电镀法类似适合大批量生产。也有人尝试先印刷含铂油墨到PET基材上形成天线图案作为种子层,然后化学镀铜。它的优点是含铂油墨相比导电油墨便宜。但是化学镀铜的速度更慢而且沉积厚度大概几个微米。此外,高频天线也存在一个布线法,即把漆包线(大概在0.25m
4、m)穿过超声头,超声头按照设计的图案走线;走线过程中,漆包线与PVC基材超声连接起来。这种方法的天线性能很好,可靠性也高,就是成本相对蚀刻法还要贵一些。图1 (a)布线法超声键合头;(b)布线法制造出来的高频天线2. 模切技术介绍由于主流的蚀刻法生产速度慢,浪费材料,而且污染环境;而印刷法的导电银浆成本居高不下,天线可靠性也不高;这一切导致人们开始开发新的低成本,高性能天线制造方法。因此,我们有了采用模切技术来加工不干胶结构材料来生产RFID天线。2.1 模切技术原理模切技术其实属于一种裁切工艺,把不干胶材料放在模切机的模切台上,然后按照事先设计好的图形进行制作成的模切刀版施加压力,使刀锋对应
5、的地方受力断裂分离, 从而得到所需要的形状, 如图2。不干胶材料的模切一般仅仅将面材和胶粘层切穿,即半切穿,保留底纸和其表面的硅油涂层;最终使模切成型的标签保留在底纸上。2.2 模切材料R F I D天线一般是由一层1 8 u m厚的铝或铜加上1 0 0 u m厚的离型纸构成的。铝或铜层是作为功能层,在它上面形成RFID天线的图案形状;PET是作为天线图案的承载层,主要起着机械支撑的作用,此外,PET基材的介电常数和厚度也会影响天线的谐振频率。这种结构与传统的不干胶结构很类似,只不过不干胶中间多了一层增强层;所以我们采用天线做成不干胶结构形式。我们模切所用的材料有三层结构:带硅油的离型纸或PE
6、T(大概100m),粘胶层(大概20m),带增强层的铝箔(大概35m),如图:其中硅油主要是为了便于分离废料, 增强层主要是为了加强铝箔, 便于排废。2.3 模切机模切机主要是通过控制压力来完成模切。其工作原理是利用模切刀、钢刀、五金模具、钢线(或钢板雕刻成的模版),通过压印版施加一定的压力,将材料轧切成你所需要形状。根据模切底板和压切机构的不同,模切机可分为平压平、圆压平和圆压圆三种类型。3. RFID天线模切方案3.1 RFID天线模切特点分析模具要求:虽然我们采用不干胶的结构来制作我们的天线, 但是我们的面材是金属铝或铜。金属比较容易损耗刀模,对于非金属材料,蚀刻模一般可以模切20万次,
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