RFIDアンテナ記事

印刷された RFID アンテナの問題の概要

RFID (Radio Frequency Identification) 技術の成熟と RFID タグの価格の段階的な低下により、RFID タグが従来の一次元バーコードや二次元コードに取って代わる可能性があります。 二次元コードが一次元コードラベルの延長であるとすれば、RFIDの誕生はラベル業界における革命と言えるかもしれません。


スクリーン印刷の RFID アンテナ要件


RFID は、無線周波数信号を通じて対象物体を自動的に識別し、関連データを取得する非接触自動識別技術です。 手動介入なしで、さまざまな過酷な環境でも動作します。 RFIDタグのシステムは主にタグ、リーダー、アンテナの3つの部分で構成されます。 中でも、アンテナの製造と印刷はますます「密接」な関係にあります。 従来の製造技術の銅線巻線プロセスはコストが高く、速度が遅いため、金属箔エッチングプロセスでは精度が低く、環境を汚染し、耐水性と耐折性が低いという欠点があるため、 近年業界で広く使われている、RFIDタグのアンテナを印刷により直接印刷する方法。


実際、フレキソ印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷のいずれでも RFID タグ アンテナの印刷を完了できますが、多くの面でスクリーン印刷が他の印刷プロセス、特にインク層よりも優れているようです。 厚さの要因により、スクリーン印刷が絶対的に有利になります。 実際の印刷工程では、一般的にインキ層の厚さは20μm以上必要であり、インキ層厚が300μmのスクリーン印刷であれば当然それほど難しくありませんが、他の印刷方法の場合は、 繰り返し印刷する必要があります。 所望の厚さを達成するために、必然的に印刷精度に対するより高い要求が要求されることになる。 したがって、筆者は、RFID タグのアンテナの印刷にはスクリーン印刷が最適であると考えています。


非伝統的なスクリーン印刷の非伝統的なルール


スクリーン印刷はRFIDタグアンテナの印刷に最適な印刷方法ですが、RFIDタグアンテナの印刷工程では導電性インクを使用するため、従来のスクリーン印刷とは異なる点があります。 以下の問題に特別な注意を払う必要があります。


1. アンテナ構造の決定


アンテナは主に、低周波、高周波、超短波、マイクロ波の 4 つの動作周波数帯域を含む、RFID タグの動作プロセス全体で信号の送受信の役割を果たします。 RFID タグ アンテナは、さまざまな周波数帯域に応じて、コイル タイプ、マイクロストリップ パッチ タイプ、ダイポール タイプの 3 つの基本形式に分類できます。


1メートル未満の短距離アプリケーションシステムのRFIDタグアンテナは、一般にプロセスが簡単で低コストのコイル型アンテナ構造を採用しており、その使用周波数帯域は主に低周波と高周波に位置しています。 コイル アンテナは、円形または長方形のリングとしてさまざまな方法で構築でき、基板には柔軟性と剛性の両方のさまざまな材料を使用できます。


1メートルを超える長距離アプリケーションシステムのRFIDタグアンテナは、主に超短波およびマイクロ波周波数帯域で動作するマイクロストリップパッチまたはダイポールアンテナ構造を採用する必要があり、一般的な作動距離は1~10です。 メートル。


2. 印刷方法の決定


スクリーン印刷法は、大きく「接触式」と「非接触式」の2種類に分けられます。 コンタクトプリンティングのプロセスでは、基材はスクリーンに直接接触し、スキージはスクリーン上を移動して印刷されます。 利点は、画面が傾いたり変形したりしないことです。 非接触印刷プロセスでは、スクリーンと基板の間に一定の距離があります。 スキージがスラリーを押してスクリーンを通過させると、スクリーンが傾き、基板に接触してグラフィックスが印刷されます。 印刷後すぐにスクリーンがリバウンドするため、印刷パターンがかすれません。 RFIDタグのアンテナを接触印刷する場合、導電性インクの性能により非常に汚れやすく、微細な印刷に悪影響を及ぼします。 そのため、実際の運用においては、良好な印刷品質を得るために、RFIDタグアンテナの印刷方式として非接触印刷が用いられることが多い。


3. 導電性インクの選択


condの導電率使用するインクは、導電性材料の種類、粒径、形状、充填量、分散状態、バインダーの種類、硬化時間などのさまざまな要因に影響されます。 さまざまな変数の組み合わせも、導電率にさまざまな影響を与えます。 RFID タグ アンテナの非常に高い導電性要件を考慮すると、銀ベースの導電性インクが第一の選択肢となります。 インク用の銀粉はミクロンスケールとナノスケールの2種類に大別され、一般的に使用されるミクロンスケールの銀粉にはフレーク状と球状の2種類があります。 銀粉末とバインダー間の接触を良くするために、一般にフレーク銀粉末が主フィラーとして使用され、ナノ銀粉末が補助的に使用されます。


印刷工程中、乾燥が不完全で印刷の厚みが薄いため、インクの抵抗が増加する場合があります。 また、印刷前にインクを十分に撹拌しないと、銀の特異性が高いため下に沈殿しやすくなり、インク上層の銀含有率が低くなり、抵抗が増加するなどの問題が発生します。 、下層の銀含有量が高く、接着力が低下します。 これらには十分な注意が必要です。


特に注意が必要な問題


印刷方法やアンテナ構造などの基本要素を決めた後も、印刷工程は順風満帆ではありませんでした。 RFIDタグアンテナをスクリーン印刷で印刷する工程では、避けられない問題がいくつか発生します。 読者が学ぶべきいくつかの例を次に示します。


1. インクのムラ漏れ


RFIDタグのアンテナをスクリーン印刷で印刷する工程では、部分的な導電性は良いものの、全体的な導電性が悪い、あるいは導電性が全く見えず、虫眼鏡で観察すると断続的な線が見られるなどの状況がよく発生します。 つまり基板です。 表面にインクが付着していない、いわゆるインクのムラ漏れです。 この現象には多くの理由があります。 例えば、スクリーンのメッシュ数が高すぎるとインクの浸透性が悪くなり、メッシュ数が低すぎると線精度の低下を招き、ファインプリントの品質に影響を及ぼします。 メッシュ数は200〜300です。 スキージの印刷力が不十分であったり、力が不均一であると、インク漏れが不均一になります。シルク スクリーン スキージの強度を調整する必要があります。 インクの粘度の問題も不均一なインク漏れの原因の1つであり、粘度が高すぎるとインクの浸透性が低く、基材に均一に転写できません。低すぎるとペーストが発生します。


2. 静電気の放電


ESD (ElectroStatic Discharge) と呼ばれる静電気放電は、エレクトロニクス製造業界において隠れた大きな危険であり、業界の発展に深刻な影響を与えます。 固体、液体、気体の 2 つの相間の摩擦により静電気が発生します。 印刷中はスキージの速度、圧力、インク量、版間距離、基板の剥離速度などにより静電気が発生し、機械自体の動作によっても静電気が発生します。 静電気が発生すると、ホコリを吸着したり、素材の表面を汚したり、画面を目詰まりさせたりして、印刷不良の原因となります。 静電気はワイヤーの引き伸ばしや毛羽立ちの原因にもなり、フィルムの細いラインに大きな影響を与えます。 過度の静電気電圧により空気が分解され、火花が発生して火災の原因となることがあります。


静電気の危険は非常に大きいです。 ESD 現象の不可視性、ランダム性、潜在性、複雑さなどを考慮すると、ESD 現象の防止が優先され、次の 2 つの対策が考えられます。


①解除方法。 効果的なアースを行うことで、発生した静電気が直接地面に放電され、静電気が除去されます。


②中和方法。 異なる極性の静電気を放電することで、ラベル基材や機械の静電気を除去します。


3. 銀粉の移行


日常業務では、このような現象がよく起こります。工場検査では製品の性能は良好で、すべてのパラメータが完全に合格していましたが、一定期間使用した後、ユーザーは一部の製品の抵抗が増加していることに気づきました。 短絡自己接続も発生します。 。 その理由は、銀の移動が働いているためです。 銀マイグレーションの問題は、銀ペーストインキの適用範囲の拡大を左右する最大の核心でもある。 もちろん銀ペーストは入っていません銀の移行は全くありませんが、銀粉を適切に処理することで銀の移行をある程度抑えることができます。 銀粉はスラリーのゲル除去性に触媒作用を及ぼすため、粒径0.1~0.2μm、平均表面積2m 2 /gの超微粒子フレーク銀粉を使用することができる。 エアスプレー法で作製したAg-Pd導電ペーストは、200℃の高湿条件下でも比較的安定した導電性を有し、銀マイグレーションによるショート現象も少ない。


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