射频识别电子标签天线模切工艺方案

　　RFID天线制造方法

　　天线制造技术在低频主要是线圈卷绕制法，一般的超高频和高频天线制造方法主要有蚀刻法、电镀法、印刷法。

　　1 .蚀刻法

　　首先，在间谍金属箔的P E T薄膜上印刷抗蚀剂油墨，保护天线线路图案不在蚀刻中溶解，然后烘烤、蚀刻、清洗，得到必要的天线图案。

　　该方法的优点是工艺成熟，天线生产成品率高，而且天线性能一致性好。 缺点是蚀刻工序慢，天线生产速度慢。 因为利用了减成工艺，所以大部分铜箔都被蚀刻了，所以成本很高。

　　2 .印刷法

　　通过导电性银膏在P E T基材上印刷天线图案，然后烘烤固化，得到了天线的制造过程。 这个方法的优点是生产速度快，而且可以柔软化生产，也适用于少量生产。

　　该方法的缺点是，1导电性银膏的导电性远远不如铜箔(约1/20 )，天线的导体损耗比较大，天线效率比蚀刻法天线差。 2导电性银膏对PET基材的密合性差，容易脱落，天线的可靠性不高。 3最近银价格高涨，导电性银膏的成本大幅增大，损害了其成本的好处。

　　3 .电镀法

　　首先，使用导电性银膏(厚度比印刷法薄)和其他电镀种子层将天线图案直接印刷在P E T基材上，烧成后加厚电镀厚度，得到天线产品。 该方法的优点是生产速度快，天线导体损耗少，天线性能好。 缺点是初期的设备投资大，只适合大量生产。

　　4 .真空涂层法

　　以Masking为印刷方式，在PET基材上形成RFID天线的反图案，以真空涂层方式电镀铝层或铜层，最后经过D e - m a s k i n g工艺形成RFID天线。

　　该方法的优点是生产速度快，成本比较低。 缺点是堆积的膜大约为2m左右，远远低于蚀刻和电镀的1 8m。 天线的性能介于蚀刻和印刷之间。 真空镀膜设备约1台10万美元，设备投资很大。 类似于电镀法适于大量生产。

　　首先，有人在P E T基材上形成天线图案作为种子层，然后尝试化学镀铜。 含铂墨水比导电性墨水有便宜的优点。 但是，化学镀铜的速度更慢，堆积厚度为数微米左右。

　　另外，高频天线也有将漆包线(约0.25mm )通过超声波头，按照设计布置超声波头的配线法。 行驶中，漆包线与PVC基材的超声波连接。 该方法天线性能好，可靠性高，与蚀刻法相比成本高。二

　　模具切割技术

　　主流的蚀刻法由于生产速度慢，浪费材料，污染环境。 印刷法的导电性银膏成本高，天线的可靠性也不高。 这一切都开始为人们开发新的低成本、高性能天线的制造方法。 因此，我们利用模切技术加工干膜结构材料，制造了RFID天线。

　　1 .模具切割技术的原理

　　切割技术实际上是切割技术，在切割机的切割台上放置无胶材料，对预先设计的图案制作的切割版施加压力，在刀尖对应的地方受到力而断裂分离，得到必要的形状。 如图2所示。 无胶材料的模具一般只切割面材和粘接层，即半切割，留下衬纸及其表面的硅油涂层。 最终把模切型的标签留在衬纸上。

　　2 .模具材料

　　R F I D天线一般是1层1 8 u m厚的铝或铜加上1 8 u m厚的脱模纸。 铝或铜层是作为功能层在其上形成RFID天线图案形状的层。 PET是天线图案的载流子层，主要作为机械支撑发挥作用，另外PET基材的介电常数和厚度也影响天线的谐振频率。 这个结构和传统的无胶结构很相似，但在无胶中间增加了一层加强层。 所以我们用天线做了干膜结构。 切割时使用的材料是带硅油的脱模纸或PET (约100m )、粘接层(约20m )、带加强层的铝箔(约35m )的3层结构。

　　其中硅油主要是为了容易分离废弃物，加强层主要是为了加强铝箔，容易废弃。

　　3 .切割机

　　切割机主要通过控制压力来完成压铸。 其工作原理是利用切割机、钢刀、模具、钢丝(或用钢板雕刻的模板)，用印刷版施加一定的压力，将材料轧制成所需的形状。

　　根据模架和冲压机构，压铸机可以分为平压平、圆压平、圆压圆三种。

　　三

　　RFID天线的模切方式

　　RFID天线的模切特性分析

　　模具要求：

　　我们用无胶的结构制造天线，我们的面材是金属铝或铜。 金属是比较容易消耗的刃型，对于非金属材料，蚀刻型一般可以切割20万次，对于金属，约2万次左右必须修改和废弃模具。 因此我们即使选择一点模具材料也可以对刀尖实施热处理来提高刀尖的硬度。

　　RFID天线图案比较细致复杂，间距也比较小，一般线宽为1mm左右。

　　因此我们选择高精度的蚀刻刃或雕刻型。 另外，一般选择单峰刃型。 有倾斜角的面朝向外侧，没有斜面的面朝向内侧。 这样，切出的线宽为1mm，变平。模具材料要求：

　　前面提到的面材强度对报废有很大的影响。 我们使用的铝箔一般在1 8m左右，这时强度非常弱，基本上用手拉就破了。 如果直接使用单层铝箔或铜箔作为面材，则强度显着不足。 因此，在铝箔的背面追加了加强层。 这里选择厚度10m的PET。 具体参见图3。

　　为了节约成本，我选择了脱模纸作为天线基材。 粘胶为了废弃和脱模的方便，选择了水乳性橡胶作为粘结层。 橡胶层厚度为20m左右。

　　排废难点分析：

　　RFID的超频天线图案微细复杂，芯片切割工艺异常困难。 这也是切割天线的难处。 具体地说，具有以下特征(以NXP提供的参考天线为例，图5 )。

　　存在闭环，一般的偶极天线为了使阻抗与芯片的共轭匹配，在其天线结构中存在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封闭的圆环。 直接报废基本上是不可能的。

　　在天线结构中，为了调节天线的实部部分，t型匹配结构只是通过天线辐射部分和中间部分连接。 t型结构的其他部分与天线辐射部分有间隙。 该间隙与折线和通常的排版方向垂直，一般难以废弃。

　　偶极天线为了小型化，一般使用折线技术。 折线的间距通常为1mm-2mm左右。 弯曲高度约为8mm左右。 这些细长的折线比较难废弃。 追加加强层后，发现一端的折线间隙可以直接排出，另一端的折线间隙不能排出。

　　同样，为了小型化，有时在天线终端上存在折叠结构，这相当于大半的闭环，给排废带来了很大的困难。

　　2 .粘胶的开模废案

　　针对R F I D天线微细复杂的情况，提出了2次分型2次废弃天线制造方案。 我们把天线分为内部模式和帧模式两大部分。 框架模式是非常规则的模式，可以直接丢弃。 内部是比较难排出的模式，我们把它分成一个分离的模式，用粘合剂粘合排出。

　　粘胶淘汰原理：

　　粘胶排污主要基于粘接力的相对大小来达到排污的目的。 如图7所示，紫色部分是废弃的部分，它们是分离的“孤岛”。 留下的图案部分整体上是相连的。 在要排纸的图案上有胶带。 胶剥离通过“孤岛”后，“孤岛”部分的面积相对较小，因此胶带队的“孤岛”部分的粘接力大于“孤岛”部分与脱模纸的粘接力，“孤岛”部分移到胶带上。 通过粘合带保留的图案时，保留的图案面积大，带对“孤岛”部分的粘接力比保留的图案部分与脱模纸的粘接力小，因此保留的图案继续留在脱模纸上。 这样，分离的“孤岛”的本分就用胶带带出来，留下的图案层继续留在脱模纸上，达到了废弃的目的。

　　具体实施步骤：

　　根据粘胶排废案，我选择了两台3 0 0 m m宽平刃切割机。 两台复合机，一台粘合机，一台剥离机。

　　贴合有责任将胶带贴在糨糊上的铝箔上，剥离机有责任回收贴有废弃物的胶带。 在脱模纸上硅油的作用下，铝箔对脱模纸的粘合力小(50g即使是超重剥离力)，一般的胶带粘合力都达到100g以上，所以粘合力一般没有问题。 胶带的宽度一般比最大废料的宽度窄一些。

　　3 .模切天线与蚀刻天线的性能比较

　　边缘对齐性：

　　因为芯片切割天线是机械切割的，所以其边缘非常平坦。 另一方面，用蚀刻法制造的天线由于化学蚀刻的侧蚀刻作用，边缘呈凹凸状。