最火印制电路市场新领域RFID标签

印制电路市场新领域: RFID标签

RFID 技术相关的报道在电子信息行业媒体上不断出现，让这项历史其实并不短的电子技术在短时间内成为国际追逐的焦点。陪随着RFID 的发展， 将会把印制电路带入一个新的领域， 应引起印制板行业密切关注。

1 什么是RFID技术

什么是RFID？RFID是Radio Frequency Identification的英文缩写，即射频识别，俗称感应式电子晶片或感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等等。RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。

RFID 在历史上的首次应用可以追溯到第二次世界大战期间 ，其当时的功能是用于分辨出敌方飞机与我方飞机。我方的飞机上装载有高耗电量的主动式标签，向雷达发出适当的响应，藉以识别出自己是友军或是敌军。目前世界上的飞行安全管制系统仍是以此为概念。到了上世纪70 年代末期，美国将RFID 技术转移到民间应用。今日来讲，RFID 技术已经被广泛应用于各个领域，从门禁管制、牲畜管理，到物流管理，皆可以见到其踪迹。自2004 年以来，从全球巨型商业帝国沃尔玛，到国际IT 巨头IBM、HP、微软等等，从美国国防部到中国国家标准委员会，全都在RFID 魔棒的指挥下舞蹈起来。

射频标识与现在已有的条形码， 这两者有什么不同？射频技术与条形码是两种不同的技术。和传统条形码识别技术相比，RFID 有以下优势：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。更重要的是目前全世界每年生产超过五亿种商品，而全球通用的商品条形码，由十二位排列出来的条形码号码已经快要用光了。所以条形码是有可能被RFID标签替代的。

2 RFID的基本组成与工作原理

2.1 最基本的RFID 系统由三部分组成

（1）标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；

（2）读写器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

（3）天线（Antenna）：在标签和读写器间传递射频信号 （天线可附属于读写器与标签） 如温度变化达不到实验温度值时。

2.2 RFID 技术的基本工作原理是

RFID 技术的基本工作原理并不复杂，标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流驱动标签内信息存储芯片， 发送出存储在芯片中的产品信息；RFID 读写器的任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传送至中央信息系统（计算机系统）进行有关数据处理。RFID 标签的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且芯片密码是唯一的，安全可靠。

3 PCB 在RFID 中角色

RFID的制造， 包括芯片设计与制造封装， 天线设计与制造， 标签封装， 读写器设计与制造等。

一般意义上的射频标签都包含有射频标签天线以及标签电路。由于标签芯片、标签天线的装配封装都必需有载体和电路连接， 而担当此角色的就是印制电路。

天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。在RFID 系统中，天线分为标签天线和读写器天线两种情况。标签天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片，这需要天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。常规RFID 芯片需要用一个外部天1.食品包装用聚氨酯胶粘剂：可耐120～135 ℃高温蒸煮或无溶剂型线来实现它们与外部读写器的通信， 而采取RFID 芯片与天线集成的方法缩小标签体积， 因此研制出装载微芯片的片状天线。

读写器天线对于近距离RFID 系统，一般和读写器集成在一起。对于远距离的RFID 系统，天线和读写器采取分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆连接6.支座跨距及其与摆锤冲击刀的相对位置以跨距找正块调剂首先松开螺钉到一起。读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展，天线面临新的挑战。开始研究读写器应用的智能波束扫描天线阵，增大系统覆盖范围。

目前，有三种天线制造技术，蚀刻天线（etchedantenna）、印刷天线（printed antenna）和绕线式天线。除绕线式天线外， 另两种天线制造技术是属印制板制造技术。

目前在国际上采用蚀刻/ 冲压天线为主，其导电材料一般为铝或者铜，由覆铜箔或铝箔的绝缘基板（薄膜）经印制蚀刻形成线圈状图形， 成为天线， 同时是装载芯片元件的电路载板， 如图3。蚀刻印制天线因为其精度高， 特性上能与读写机的询问信号相匹配，同时在天线的阻抗，应用到物品上的射频性能等方面都很好，但是它唯一的缺点就是成本太高。

印刷天线是直接用导电油墨在绝缘基板（薄膜）上印刷导电线路， 形成天线和电路。而现在从只用丝印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等，印刷技术的进步促进了RFID 标签的生产成本在降低， 增加使用。现在随着新型导电油墨的不断开发，印刷天线的优势越来越突出。导电油墨是由细微导电粒子或其它特殊材料（如导电的聚合物等）组成，印刷到承印物上后，起到导线、天线和电阻的作用。其印刷工艺是在纸板、聚脂、聚苯乙烯等绝缘材料上用含金属与聚合物的导电油墨（主要成分为银和铝等金属）印刷出天线图形。这种油墨印刷在挠性或硬质承印物上的制成品也即印制电路， 挠性基板天线也适合成卷生产。用导电油墨印制的天线可接收RFID 专用的无线电信号。其优势表现在导电效果出色和成本降低， 而印刷技术的印刷分辨率、套准精度、必要的隔离层还有待改善和提高。

标签封装技术上， 有印刷天线与芯片的互连。因RFID 标签的工作频率高、芯片微小超薄，最适宜的方法是倒装芯片（Flip Chip）技术，它具有高性能、低成本、微型化、高可靠性的特点，为适应挠性基板材料，倒装的键合材料要以导电胶来实现芯片与天线焊盘的互连。

采用新的方法进行天线与芯片的互连是目前的热点问题。RFID 标签因不同的用途呈现多种封装形式，在天线制造、凸点形成、芯片键合互连等封装过程工艺也呈多样性。因此， 对于载芯片天线的导体凸点与键合盘的表面处理有相应要求。

RFID 标签作为一种智能标签，在推广使用中，最大的问题就是成本。那么以导电油墨来印刷其天线，代替铜箔腐蚀法，可达到高工效、低成本， 而且节省材料与减少化学腐蚀液的污染。国外有远见的油墨供货商，已专门为此项业务设立了开发部门，收集全球性的RFID 数据络，以导电油墨印出的线路与铜腐蚀出来的线路在多种射频范围进行了对比与做试验。还有， 在过去导电油墨只是用丝印刷方式，如今已将导电油墨扩展到了胶印、柔性版印刷、凹印， 这又是个重要的技术进步，有人曾用各种不同的发射频率检验用导电油墨替代腐蚀金属作为RFID 标签天线的效果，实验证明，在超高频（860 MHz~950MHz）和微波（2 450MHz）发射频率下，两者具有同样的功能；若在13.56MHz高频附近，附加一些额外处理，如高温或者在进行电镀，可使导电油墨印刷的天线像铜线圈天线一样工作出色。

另外， 有报道韩国开发喷黑打印制造工艺， 生产RFID产品， 与原先制造成本相比减少十分之一， 每个识别标签1 日元至5 日元（合0.004 美元）。

除把印制板线路图形作为天线功能外， 又有把RFID 器件或铝工业触及铝土矿、氧化铝、炭素电极、电力供应、电解铝、铝材加工、废杂铝再生循环等1系列部门芯片埋置于PCB内层， 由埋置元件PCB构成了RFID 标签， 这将是更新的PCB 应用与制作技术。芬兰的印制板制造公司Aspocomp 已将目标瞄准RFID 市场。Aspocomp 公司正和芬兰的一家技术研究中心合作开发一种新的RFID 标签。据文章透露，传统的RFID 标签不能很好地用金属表面， Aspocomp公司已经解决了这一问题。Aspocomp 公司可能只为那些高要求的公司提供其RFID 标签， 如已经在德国奔驰公司进行其产品的测试，其结果反映良好。

4 RFID的应用前景

RFID 技术的典型应用是什么？如物流和供应管理， 利用RFID追踪产品流向， 并改良库存管理， 自购买行为一发生，即可同时追溯至原物料的传递行为。如航空行李处理， 在行李标识上用RFID 来替代现行的条形码，不仅有利于行李管理，更可确保安全。又如邮件/快运包裹处理， 文档追踪/图书馆管理， 动物身份标识， 可以当作物品的“身份证”。还如门禁控制/电子门票， 可使用个人身份辨识，作为门禁管理之用。RFID 的应用范围之广泛，举不胜举， 并在不断地发展新领域。

例如据零售业分析师估计，通过采用RFID，零售商沃尔玛每年可以节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。RFID 有助于解决零售业两个最大的难题：商品断货和损耗（因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品），而现在单是盗窃一项，沃尔玛一年的损失就差不多有20 亿美元。估计，这种RFID 技术能够帮助把失窃和存货水平降低25%。

也有与印制电路行业相关连和熟悉的RFID 应用例子， 如PCB中埋入射频识别（RFID）标记， 用RFID管理PCB 生产。

德国的通信设备制造商Funktel公司尚试一项在每块用P C B 中埋入一个小圆柱形射频识别（RFID）标记的制造工艺。这项新颖制造工艺是由德国制程自动化控制