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【技术】RFID电子标签天线模切工艺方案

跟着RFID电子标签的遍及与使用,其工艺技能也逐渐完善与老练。下文就为咱们介绍RFID电子标签天线的制作办法和模切工艺。

【技术】RFID电子标签天线模切工艺方案

一、RFID天线制作办法

天线制作技能在低频段首要是线圈绕制法,一般的超高频和高频天线制作办法首要存在蚀刻法,电镀法,印刷法。

1、蚀刻法

首先在覆有金属箔的P E T薄膜上印刷抗蚀油墨来维护天线线路图形在蚀刻中不被溶蚀掉,接着烘烤,蚀刻,清洗得到咱们需求的天线图画。

这种办法的长处是:工艺老练,天线出产的制品率很高,并且天线的功用一致性很好;而缺陷便是:蚀刻工序很慢,导致天线出产速度慢;因为使用了减成工艺, 很大部分的铜箔都被蚀刻掉, 所以导致其本钱比较高。

2、印刷法

经过导电银浆把天线图画印刷在P E T基材上, 然后烘烤固化, 就得到了天线的制作进程。这种办法的长处是:出产速度快,并且能够完结柔性化出产,能够适用于小批量出产。

这种办法的缺陷是:1 导电银浆的导电性远远不如铜箔( 大约为其1/20),天线的导体损耗比较大,导致天线功率不如蚀刻法天线;2 导电银浆对PET基材附着性欠好,简单掉落,导致天线的可靠性不高。3 最近银价大涨,导致导电银浆的本钱大幅增大,削弱了其本钱的优势。

3、电镀法

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画直接印刷在P E T基材上,烘烤接着电镀加厚,然后得到天线制品。这种办法的长处是:出产速度很快,天线导体损耗少,然后天线的功用好。缺陷便是:初始的设备出资很大,并且其只合适大批量出产。

4、真空镀膜法

先以印刷办法将Masking印刷在PET基材上构成RFID天线的反图画,再以真空镀膜办法镀上铝层或铜层, 最终经由D e - m a s k i n g制程便构成了RFID天线。

这种办法的长处是:出产速度快,本钱比较低;缺陷便是:堆积的膜大约在2μm左右,远远低于蚀刻和电镀的1 8μm。天线的功用介于蚀刻和印刷之间。真空镀膜的设备大约一台1 0 0万美元, 设备出资很大。跟电镀法相似合适大批量出产。

也有人测验先印刷含铂油墨到P E T基材上构成天线图画作为种子层,然后化学镀铜。它的长处是含铂油墨比较导电油墨廉价。可是化学镀铜的速度更慢并且堆积厚度大约几个微米。

此外,高频天线也存在一个布线法,即把漆包线(大约在0.25mm)穿过超声头,超声头依照规划的图画走线;走线进程中,漆包线与PVC基材超声衔接起来。这种办法的天线功用很好,可靠性也高,便是本钱相对蚀刻法还要贵一些。

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二、模切技能

因为干流的蚀刻法出产速度慢,糟蹋资料,并且污染环境;而印刷法的导电银浆本钱居高不下,天线可靠性也不高;这一切导致人们开端开发新的低本钱,高功用天线制作办法。因而,咱们有了选用模切技能来加工不干胶结构资料来出产RFID天线。

1、模切技能原理

模切技能其实归于一种裁切工艺,把不干胶资料放在模切机的模切台上,然后依照事前规划好的图形进行制作成的模切刀版施加压力,使刀锋对应的当地受力开裂别离, 然后得到所需求的形状, 如图2。不干胶资料的模切一般仅仅将面材和胶粘层切穿,即半切穿,保存底纸和其外表的硅油涂层;最终使模切成型的标签保存在底纸上。

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2、模切资料

R F I D天线一般是由一层1 8 u m厚的铝或铜加上1 0 0 u m厚的离型纸构成的。铝或铜层是作为功用层,在它上面构成RFID天线的图画形状;PET是作为天线图画的承载层,首要起着机械支撑的效果,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。这种结构与传统的不干胶结构很相似,只不过不干胶中心多了一层增强层;所以咱们选用天线做成不干胶结构方法。咱们模切所用的资料有三层结构:带硅油的离型纸或PET(大约100μm),粘胶层(大约20μm),带增强层的铝箔(大约35μm),如图:

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其间硅油首要是为了便于别离废料, 增强层首要是为了加强铝箔, 便于排废。

3、模切机

模切机首要是经过操控压力来完结模切。其作业原理是使用模切刀、钢刀、五金模具、钢线(或钢板雕琢成的模版),经过压印版施加必定的压力,将资料轧切成你所需求形状。

依据模切底板和压切组织的不同,模切机可分为平压平、圆压平缓圆压圆三种类型。

三、RFID天线模切计划

1、RFID天线模切特色剖析

模具要求:

尽管咱们选用不干胶的结构来制作咱们的天线, 可是咱们的面材是金属铝或铜。金属比较简单损耗刀模,关于非金属资料,蚀刻模一般能够模切20万次,关于金属来说大约在2万次左右就有必要修模或抛弃。所以咱们挑选好一点的模具资料也能够对刀锋处进行热处理来进步刀锋的硬度。

RFID天线图画比较精密杂乱,距离也比较小,一般线宽在1mm左右。

所以咱们挑选精度高的蚀刻刀或者是雕琢模,并且一般挑选单峰刀模,有斜角的面朝外,没有斜面的朝内,这样确保切出来的线宽是1mm,并且平直。如下图所示:

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模切资料要求:

前面说到面材的强度对排废具有很大的影响。咱们所用的铝箔一般在1 8μm左右, 此刻它的强度十分弱, 基本上用手一扯就破了; 直接选用一单层铝箔或铜箔作为面材,强度显着不行。为此,咱们在铝箔的反面增加了一层增强层,在这里咱们挑选为10μm厚的PET,详细可见图3。

为了节省本钱,咱们挑选离型纸作为天线基材。粘胶为了排废和模切的便利,咱们挑选水乳性的胶作为咱们的胶粘层。胶层厚度在20μm左右。

排废难点剖析:

RFID超频天线图画精密杂乱,导致模切工艺的排废反常困难。这也是模切天线的困难之地点。详细说来存在以下几个特色(咱们以NXP提供的参阅天线为例,图5):

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。

天线结构中为了调理天线的实部部分,T型匹配结构仅仅与天线辐射部分在中心部分相连。T型结构其他部分与天线辐射部分存在一个空隙。此空隙与弯折线和正常的排版方向笔直,一般欠好排废。

偶极子天线为了小型化, 一般选用了弯折线技能。弯折线的距离一般在1mm-2mm左右。弯折高度大约在8mm左右。这些细长的弯折线是比较难排废。咱们在加了增强层今后, 发现一端的弯折线空隙能够直接排掉,另一端的弯折线空隙欠好排掉。

相同为了小型化, 天线结尾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。

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2、粘胶模切排废计划

针对R F I D天线精密杂乱的状况,咱们提出了两次模切两次排废的天线制作计划。咱们把天线分为内部图画和结构图画两大部分。结构图画是一个很规矩的图画能够直接排废;而内部归于比较难排的图画,咱们把其分为一个个别离的图画,用粘胶把其粘掉排废。见下图:

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粘胶排废原理:

粘胶排废首要是根据粘接力的相对巨细来到达排废的意图。如图7所示,紫色部分为要排废的部分,它们是一个个别离的“孤岛”。要保存的图画部分是全体衔接在一起的。粘胶带附在要排废的图画上面。当粘胶揭起经过“孤岛”时,因为“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”部分被搬运到胶粘带上。当粘胶带要经过要保存的图画时,要保存的图画的面积很大, 胶粘带对"孤岛” 部分的粘接力小于要保存图画部分与离型纸的粘接力,所以要保存的图画持续留在离型纸上。这样的话,别离的“孤岛”本分就被粘胶带带出,而要保存的图画层持续留在离型纸上,然后到达了排废的意图。

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排废流程图与图画进程变化图:

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以N X P提供的参照天线为例,图9是模切进程中的天线图画的逐渐变化图

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NXP提供的参阅天线排废进程图画变化图

详细施行进程:

依照粘胶排废计划, 咱们挑选两台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。

贴合即担任把胶带贴合到不干胶上面的铝箔上,剥离机担任把粘了废料的胶带收回起来。因为离型纸上的硅油效果,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能够到达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。

咱们依照前面说到的流程,把天线图画依照内部和外框别离开了两副模具,为了进步产出率,咱们在一副模具上做了三排图画,详细见下图:

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模切进程实物图:

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3、模切天线与蚀刻天线功用比较

边际规整性:

因为模切天线是机械切出,它的边际十分平坦。而蚀刻法制作的天线,因为化学腐蚀的侧蚀效果,边际是高低不平的。详细见下图:

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出产速度:

模切机的速度是3次每秒,假定刀模有3个图画,机器一天作业1 2小时,那么咱们每天能够出产天线4 0万张,这不只远远高于蚀刻法的速度,并且比印刷法还要快。

图画精密方面:

蚀刻法精度可到0 . 2 m m,合适芯片直接倒装在天线上; 模切法的精度大约在0 . 5 m m左右, 所以有必要经过模组搬运的办法来完结天线与芯片的互联。

图画确实定性:

蚀刻法天线图画是牢牢粘在P E T基底上面,而模切法制出的天线因为其离型纸上的硅油,天线图画不是固定的,简单滑动形成图画失真。这需求出产进程中尽可能的削减人工的干涉。


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