RFID标签天线印刷设计的特性及其对导电油墨性能的需求

　　RFID标签由芯片、天线和底材三部分构成，天线的制作方法主要有三种：蚀刻法、线圈绕制法和导电油墨印刷设计法。其中，导电油墨印刷设计法由于具有成本低、精度高、印刷设计速度快、承印材料多样、天线形状易根据需求改变等优点，被大量应用于RFID天线的印刷设计。

　　导电油墨分为有机导电油墨和无机导电油墨两类。目前有机导电油墨在实际生产中应用较少，在印刷设计中常用的是无机导电油墨，包括碳质导电油墨、银质导电油墨等。

　　（一）RFID天线印刷设计的特点

　　目前，印刷设计RFID天线的主要方法有四种：丝网印刷设计、凹印、柔印和胶印。鉴于导电油墨组分的特殊性以及RFID天线的特殊要求，RFID天线印刷设计有其自身特点，比如：精确的印刷设计定位，精细的印刷设计线条和严格的油墨附着量。除了以上共性外，不同的印刷设计方式也各具特点。

　　1.丝网印刷设计

　　目前，在RFID标签天线印刷设计中，丝网印刷设计是应用最广泛的方式。丝网印刷设计的墨膜厚度为0.2～100μm，其最高分辨力较低，通常在50l/cm以下，而且其印刷设计速度较慢。印刷设计导电油墨效果较好的丝网是镍箔穿孔网，由镍箔钻孔而成，网孔呈六角形，也可用电解成形法制成圆孔形。整个网面平整匀薄，能极大地提高印迹的稳定性和精确性，能分辨0.1mm的天线间隔、定位精度可达0.01mm。

　　用丝网印刷设计RFID天线时需要注意两个问题。

　　(1)根据RFID天线导电层的厚度来决定网版图形的厚度，在印刷设计时既要保持厚度的均匀性，又要保持每件产品的一致性。因为天线重要的参数之一就是电阻率，所以在印刷设计完成后需要对电阻率进行测定，待电阻率控制在允许的技术范围之内，再实施丝网印刷设计。

　　(2)用丝网印刷设计方式印刷设计天线虽然可以批量生产，但多用于单面印刷设计，双面印刷设计时两面印刷设计位置的对位重合较难，主要原因是收卷张力很难控制。只有一些性能较好的全自动双面丝网印刷机对位重合较为准确。

　　2.凹印

　　凹印印版耐印力高，可达50万印以上，承印材料广泛，如薄纸、纸板、塑料薄膜等，油墨黏度约为10～50Pa·s，墨膜厚度在8～12μm，分辨力与制版精度有关，如采用激光雕刻可达1000l/cm。

　　凹印印刷设计RFID天线的优点为：图形准确、厚度一致均匀、印出的图形能满足导电性能要求。但要注意导电油墨的干燥时间，印完后导电油墨的干燥时间对天线质量有一定影响，干燥时间过长不利于天线尺寸的稳定性，且凹印的墨层较厚，所以在印刷设计过程中要尽量缩短

　　墨层的干燥时间。

　　3.柔性版印刷设计

　　柔印速度快效率高，油墨黏度在0.01～0.1Pa·s。但柔印分辨力较低，通常在60l/cm左右精细印刷设计可达80l/cm，墨膜厚度在6～8μm，适合于天线印刷设计。

　　随着技术的发展，柔性版印刷设计的印刷设计精度也不断提高。其印刷设计RFID天线的不足之处在于：印迹的边缘部分有印纹出现，这是由印刷设计压力使印版变形所致。印纹的出现使得天线线路边缘印迹不规则，会影响线路的电阻率，容易产生废品。

　　4.胶印

　　胶印应用于RFID天线印刷设计具有高效率、高精度及高分辨力的优点，但是胶印墨膜厚度较小，天线的阻抗较大，该问题可以通过多次印刷设计来解决。然而这对于精细线路的套印控制又造成了新的困难，所以要求胶印导电油墨具有较好的导电性能，尽量减少反复印刷设计的次数。

　　（二）RFID天线印刷设计对导电油墨性能的要求

　　不同的印刷设计方式具有不同的特点，这些特点也给导电油墨的性能提出了要求。

　　1.导电性能的要求

　　天线的重要参数之一就是电阻率，导电油墨中导电组分是影响电阻率的重要因素。提高导电性能的方法有以下三种：增加导电油墨中导电组分的含量；根据应用领域选择导电组分的种类；控制导电组分的粒子形貌、颗粒度和颗粒度分布。但导电组分的价格较高，天线生产厂商在满足天线电阻率和尺寸要求的情况下，应尽可能减少导电油墨中导电组分的含量，以降低成本。

　　
2.流变性的要求

　　导电油墨的流变性能主要包括：黏度、触变性、流平性、黏弹性等。导电油墨流变参数的选择受印刷机的速度、墨路的长短等因素制约不同的印刷设计方式要求的油墨流变参数范围不同。所以，导电油墨的流变参数应与印刷设计方式相适合，以达到较好效果。在实际生产中，常用触变剂、流平剂、消泡剂、增稠剂和撤黏剂等来调节导电油墨的流变性能。但要注意，所用助剂尽量不能降低导电油墨的导电性能。

　　3.干燥速度的要求

　　导电油墨彻底干燥后，导电性能才能比较稳定，才能达到最佳状态。另外，印刷设计完的导电油墨如果干燥速度慢，天线的尺寸会发生变化，所以应根据导电油墨自身特点选择干燥方式，如挥发型干燥、渗透性干燥和反应型干燥等方式，并加入适量的利于油墨干燥的物质，以缩短干燥时间。

　　4.耐摩擦性的要求

　　在天线的印刷设计和使用过程中，导电油墨的墨层难免与其他材料发生摩擦，所以要求导电油墨具备一定的耐摩擦性，以保持墨层尺寸的稳定，否则天线的性能会受到影响。

　　5.适应承印材料的要求

　　承印材料的特性影响着导电油墨的印刷设计效果。平滑度高的承印材料的表面纤维排列紧密，填充料之间的空隙较小，对油墨中导电材料的渗透也就很少；表面粗糙的承印材料对油墨中导电材料的渗透就较多，容易造成导电材料的不连续性，导电性能就会变差。所以应根据承印材料的不同选择性能不同的导电油墨。另外，对于一些表面能较低、难于黏附的承印物，要在印刷设计前进行适当的预处理，如电晕放电、等离子处理等。

　　6.乳化率的要求

　　在胶印中，乳化率是油墨的重要参数之一。当油墨中溶入一定量的水后就会发生乳化，油墨乳化后影响印品的光泽度、网点容易变形、干燥速度也会变慢。导电油墨发生乳化后导电性会变差。选择合适的连结料种类和数量可以改善乳化率，使其保持在最佳范围。