RFID电子标签模切工艺解析

 酒类不干胶标签设计印刷   |  来源:雷火电竞网页版  作者:雷火电竞登录    2022-09-07 02:35:03

RFID电子标签模切工艺解析

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  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。

  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;

  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。

  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 导电银浆对PET基材附着性不好,容易脱落,导致天线 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。

  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P E T基材上,烘烤接着电镀加厚,从而得到天线成品。

  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D e - m a s k i n g制程便形成了RFID天线。

  缺点就是:沉积的膜大概在2μm左右,远远低于蚀刻和电镀的1 8μm。天线的性能介于蚀刻和印刷之间。线万美元, 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P E T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mm)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。

  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 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。

  RFID天线 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,P E T基材的介电常数和厚度也会影响天线的谐振频率。

  3;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。

  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。

  2、RFID天线图案比较精细复杂,间距也比较小,一般线mm左右。所以我们选择精度高的蚀刻刀或者是雕刻模,而且一般选择单峰刀模,有斜角的面朝外,没有斜面的朝内,这样保证切出来的线mm,而且平直。如下图所示:

  前面提到面材的强度对排废具有很大的影响。我们所用的铝箔一般在1 8μm左右, 此时它的强度十分弱, 基本上用手一扯就破了;直接采用一单层铝箔或铜箔作为面材,强度明显不够。为此,我们在铝箔的背面增加了一层增强层,在这里我们选择为10μm厚的PET,具体可见图3.

  RFID超频天线图案精细复杂,导致模切工艺的排废异常困难。这也是模切天线的困难之所在。具体说来存在以下几个特点(我们以NXP提供的参考天线、存在闭合环, 一般偶极子天线为了把阻抗调到与芯片共轭匹配,其天线结构中都存在T型匹配结构或电感耦合结构;这些阻抗匹配结构基本上是一个闭合的圆环。直接排废基本上不可能。

  3、偶极子天线为了小型化, 一般采用了弯折线技术。弯折线mm左右。弯折高度大概在8mm左右。这些细长的弯折线是比较难排废。我们在加了增强层以后, 发现一端的弯折线间隙可以直接排掉,另一端的弯折线、同样为了小型化, 天线末端有时也会存在折合结构, 这相当于大半个闭合环,给排废带来了比较大的困难。

  针对R F I D天线精细复杂的情况,我们提出了两次模切两次排废的天线制造方案。我们把天线分为内部图案和框架图案两大部分。框架图案是一个很规则的图案可以直接排废;而内部属于比较难排的图案,我们把其分为一个个分离的图案,用粘胶把其粘掉排废。见下图:

  粘胶排废主要是基于粘接力的相对大小来达到排废的目的。如图7所示,紫色部分为要排废的部分,它们是一个个分离的“孤岛”。要保留的图案部分是整体连接在一起的。粘胶带附在要排废的图案上面。当粘胶揭起经过“孤岛”时,由于“孤岛”部分面积相对而言很小,粘胶带队“孤岛”部分的粘接力大于“孤岛”部分与离型纸的粘接力,“孤岛”部分被转移到胶粘带上。

  当粘胶带要经过要保留的图案时,要保留的图案的面积很大, 胶粘带对孤岛” 部分的粘接力小于要保留图案部分与离型纸的粘接力,所以要保留的图案继续留在离型纸上。这样的话,分离的“孤岛”本分就被粘胶带带出,而要保留的图案层继续留在离型纸上,从而达到了排废的目的。

  按照粘胶排废方案, 我们选择两台3 0 0 m m宽平刀模切机。两台复合机,一台贴合机、一台剥离机。

  贴合即负责把胶带贴合到不干胶上面的铝箔上,剥离机负责把粘了废料的胶带回收起来。由于离型纸上的硅油作用,铝箔对离型纸的黏力很小(50g就算超重剥离力),一般的胶带粘接力都可以达到100g以上,所以粘接力一般没有问题。粘胶带的宽度一般比最大废料的宽度要窄一些。

  我们按照前面提到的流程,把天线图案按照内部和外框分别开了两副模具,为了提高产出率,我们在一副模具上做了三排图案,具体见下图:

  2.生产速度:模切机的速度是3次每秒,假定刀模有3个图案,机器一天工作1 2小时,那么我们每天可以生产天线万张,这不仅远远高于蚀刻法的速度,而且比印刷法还要快。

  3.图案精细方面:蚀刻法精度可到0 . 2 m m,适合芯片直接倒装在天线上;模切法的精度大概在0 . 5 m m左右, 所以必须通过模组转移的方式来完成天线.图案的确定性:蚀刻法天线图案是牢牢粘在P E T基底上面,而模切法制出的天线由于其离型纸上的硅油,天线图案不是固定的,容易滑动造成图案失真。这需要生产过程中尽可能的减少人工的干预。

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