RFID電子標(biāo)簽天線制造技術(shù)在低頻段主要采用線圈繞制法,超高頻和高頻天線制造方法主要有蝕刻法、電鍍法、印刷法;由于主流的蝕刻法生產(chǎn)速度慢,浪費材料,而且污染環(huán)境;而印刷法的導(dǎo)電銀漿成本居高不下,天線可靠性也不高,因此有了采用模切技術(shù)來加工不干膠結(jié)構(gòu)的材料來生產(chǎn)RFID天線.
之前介紹過RFID標(biāo)簽天線制造技術(shù)在低頻段主要采用線圈繞制法,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;當(dāng)然還有其他的一些方法如:真空鍍膜法、布線法(適用高頻天線)。
由于主流的蝕刻法生產(chǎn)速度慢,浪費材料,而且污染環(huán)境;而印刷法的導(dǎo)電銀漿成本居高不下,天線可靠性也不高;這一切導(dǎo)致人們開始開發(fā)新的低成本、高性能天線制造方法,因此,有了采用模切技術(shù)來加工不干膠結(jié)構(gòu)的材料來生產(chǎn)RFID天線。
模切技術(shù)原理
模切技術(shù)其實屬于一種裁切工藝,把不干膠材料放在模切機(jī)的模切臺上,然后按照事先設(shè)計好的圖形進(jìn)行制作成的模切刀板施加壓力,使刀鋒對應(yīng)的地方受力斷裂分離,從而得到所需要的形狀。不干膠材料的模切一般僅僅將面材和膠粘層切穿,即半切穿,保留底紙和其表面的硅油涂層;最終使模切成型的標(biāo)簽保留在底紙上。
模切材料
RFID天線一般是由一層18um厚的鋁或銅加上100um厚的離型紙構(gòu)成的。鋁或銅層是作為功能層,在它上面形成RFID天線的圖案形狀;PET是作為天線圖案的承載層,主要起著機(jī)械支撐的作用,此外,PET基材的介電常數(shù)和厚度也會影響天線的諧振頻率。這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的不干膠結(jié)構(gòu)很類似,只不過不干膠中間多了一層增強(qiáng)層;所以采用天線做成不干膠結(jié)構(gòu)形式。模切所用的材料有三層結(jié)構(gòu):帶硅油的離型紙或PET(大概100μm)、粘膠層(大概20μm)、帶增強(qiáng)層的鋁箔(大概35μm),其中硅油主要是為了便于分離廢料,增強(qiáng)層主要是為了加強(qiáng)鋁箔,便于排廢。
模切機(jī)
模切機(jī)主要是通過控制壓力來完成模切,其工作原理是利用模切刀、鋼刀、五金模具、鋼線(或鋼板雕刻成的模版),通過壓印版施加一定的壓力,將材料軋切成所需要形狀。根據(jù)模切底板和壓切機(jī)構(gòu)的不同,模切機(jī)可分為平壓平、圓壓平和圓壓圓三種類型。
RFID天線模切特點分析
1、模具要求
金屬比較容易損耗刀模,對于非金屬材料,蝕刻模一般可以模切20萬次,對于金屬來說大概在2萬次左右就必須修?;驈U棄,所以選擇好一點的模具材料也可以對刀鋒處進(jìn)行熱處理來提高刀鋒的硬度。RFID天線圖案比較精細(xì)復(fù)雜,間距也比較小,一般線寬在1mm左右,所以選擇精度高的蝕刻刀或者是雕刻模,而且一般選擇單峰刀模,有斜角的面朝外,沒有斜面的朝內(nèi),這樣保證切出來的線寬是1mm,而且平直。
2、模切材料要求
面材的強(qiáng)度對排廢具有很大的影響,鋁箔一般在18μm左右, 此時它的強(qiáng)度十分弱, 基本上用手一扯就破了,直接采用一單層鋁箔或銅箔作為面材,強(qiáng)度明顯不夠,為此在鋁箔的背面增加了一層增強(qiáng)層,選擇10μm厚的PET。為了節(jié)約成本,選擇離型紙作為天線基材,粘膠為了排廢和模切的方便,選擇水乳性的膠作為膠粘層,膠層厚度在20μm左右。
3、排廢難點分析
RFID超頻天線圖案精細(xì)復(fù)雜,導(dǎo)致模切工藝的排廢異常困難,這也是模切天線的困難之所在,具體說來存在以下幾個特點(以NXP天線為例)。
1) 存在閉合環(huán),一般偶極子天線為了把阻抗調(diào)到與芯片共軛匹配,其天線結(jié)構(gòu)中都存在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)基本上是一個閉合的圓環(huán),直接排廢基本上不可能。
2) 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)只是與天線輻射部分在中間部分相連,T形結(jié)構(gòu)其他部分與天線輻射部分存在一個間隙,此間隙與彎折線和正常的排版方向垂直,一般不好排廢。
3) 偶極子天線為了小型化,一般采用彎折線技術(shù),彎折線的間距一般在1mm-2mm左右,彎折高度大概在8mm左右,這些細(xì)長的彎折線是比較難排廢,在加了增強(qiáng)層以后,一端的彎折線間隙可以直接排掉,另一端的彎折線間隙不好排掉。
4) 同樣為了小型化,天線末端有時也會存在折合結(jié)構(gòu),這相當(dāng)于大半個閉合環(huán),給排廢帶來了比較大的困難。
4、 模切天線與蝕刻天線性能比較
電子標(biāo)簽邊緣整齊性:由于模切天線是機(jī)械切出,它的邊緣非常平整;而蝕刻法制造的天線,由于化學(xué)腐蝕的側(cè)蝕作用,邊緣是凹凸不平的。生產(chǎn)速度:模切機(jī)的速度是3次每秒,假定刀模有3個圖案,機(jī)器一天工作1 2小時,那么每天可以生產(chǎn)天線4 0萬張,這不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蝕刻法的速度,而且比印刷法還要快。圖案精細(xì)度:蝕刻法精度可到0.2mm,適合芯片直接倒裝在天線上;模切法的精度大概在0.5mm左右,所以必須通過模組轉(zhuǎn)移的方式來完成天線與芯片的互聯(lián)。圖案的確定性:蝕刻法天線圖案是牢牢粘在PET基底上;而模切法制出的天線由于其離型紙上的硅油,天線圖案不是固定的,容易滑動造成圖案失真,這需要生產(chǎn)過程中盡可能的減少人工的干預(yù)。