電子標簽印刷綜述

RFID(RadioFrequencyIdentification)的中文名稱為射頻識別技術，這一技術早在上世紀80年代初就由美國國防部和世界第一大商品零售商———沃爾瑪公司首先提出并進行研究。目的是讓人們通過采用一些先進的技術手段，實現對各類目標(人或物)在不同狀態(靜止、移動，甚至惡劣環境)下的自動識別和管理，從而實現商品生產過程中的控制，提高生產效率：實現商品流程過程中的控制，提高流通效率，減少商品流失現象：在安檢部門可以實現無接觸的安全檢查：在交通部門可以實現對交通工具的實時監測等等。
1射頻識別技術
射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。射頻識別系統通常由電子標簽(圖1)和閱讀器兩部分組成。
閱讀器向RFID標簽發出一定頻率的查詢信號，標簽得到信號后，發出反饋信號，再由閱讀器將信號處理后傳給計算機網絡。RFID電子標簽也由兩部分組成，RFID電子標簽由耦合元件(專用天線)和芯片(圖3)集成在薄膜上來完成數據的存儲、發送和搜集數據的。經過人們多年的研究，目前電子標簽芯片的厚度越來越薄，足以用在包裝產品的一些柔性材料上。
電子標簽以其獨特的優勢，逐漸被廣泛應用于工業自動化、商業自動化和交通運輸控制管理，汽車、火車等交通監控：高速公路自動收費系統：停車場管理系統：物品管理：流水線生產自動化：安全出入檢查：倉儲管理：動物管理：車輛防盜等。
電子標簽目前應用得最成功的地方就是物流管理和商品流通領域，譬如:某一超市要追蹤某一品牌牙膏銷售狀況，通常做法是超市管理人員用掃描器直接閱讀商品的條形碼，如果貨架上有幾十種商品，掃描牙膏的條形碼就會耗用大量時間。假若我們使用RFID技術，可以在幾秒鐘之內自動完成對所有牙膏的信息采集：而且，一旦有新的商品被填充到貨架，系統會自動更新商品目錄，并在缺貨時自動發單訂貨。RFID技術還可以快捷地登記商品，解決了超市交款排隊等候和商品被盜等問題。
說到此，大家也許不禁要問射頻識別技術(RFID)的發展跟現在采用的傳統印刷有什么關系呢?目前，它們之間的聯系關系確實不密切，但是可以肯定在不久的將來射頻識別系統將借助于印刷技術來推廣應用。傳統印刷技術將賦予先進的RFID技術以新的生命力，RFID標簽將把印刷行業和電子行業更加緊密地結合起來。雖然傳統的線路板和傳統印刷行業關系不是很大，但是智能標簽出現以后印刷的重要性就很突出了。
2電子標簽天線印刷
過去RFID標簽中的天線通常是用銅腐蝕法來制作，由于腐蝕銅制作天線不僅不利于環境保護，同時制作成本也比較昂貴，這對于那些高檔產品而言，增加數美元成本費用也許能夠被廠商和消費者接受，而對于中、低檔的日常消費品，RFID標簽就不易接受了，因為誰也不愿意接受一支因為使用RFID標簽而漲了數美元的普通牙膏。所以，許多大公司都在積極尋找降低RFID標簽成本的辦法，人們設想使用印刷的方式來制作導電天線去代替腐蝕法制作天線。這一技術被認為是降低RFID標簽制作成本的一大創新，同時，RFID標簽給印刷業帶來勃勃商機。
國內外印刷電子標簽的最常用的工藝是絲網印刷，但是并不是最理想的工藝。電子標簽印刷天線的厚度一般為0.01～0.04mm，這就要求絲網印刷機必須能印出足夠細的細線，并且，相鄰的兩根細線之間的間隙越小越好，這樣可以確保電子標簽做得小巧，然而，在通常的網印機上，把間隙做得很小是非常困難的。此外，為了確保天線的導電性能，印刷電子標簽時也要求網印機的印刷厚度均勻一致，否則如果在印刷天線時出現一些微小的裂縫或凹陷，將會影響導電性能。天線印刷過程中對環境的要求很高，因為如果在印刷過程中環境里存在粉塵的話，也將影響到導線之間的導電性能。
德國開姆尼茨工業大學印刷和媒體技術研究所目前正在進行聚合物電子印刷的項目研究，目的是研制一種適合于工業化生產的聚合物電子產品的新型印刷方法，這種研究思想就是利用現有的膠印機將導電油墨疊印在寬幅的卷筒材料上。根據研究所介紹，用一臺高效率印刷機在40min內可以生產出傳統電子標簽廠1年的產量，并且制作價格也降到每枚1歐分以下。
RFID電子標簽的發展將有力地促進著未來印刷技術的革新，因為RFID電子標簽是一種微結構的印刷技術，而通常的膠印機并不適合這種微結構的印刷，但是為了能夠讓導電油墨均勻而極薄地涂布在很薄的基材上。在此必須要解決兩個問題，一是導電油墨的研發：二是印刷設備提供商能夠提供出印刷RFID電子標簽的理想解決方案，譬如:采用混合印刷技術。
3導電油墨
導電油墨是一種允許電流流動的特殊油墨，它是由分散的細微導電粒子和導電聚合物等組成，印刷到承印物上以后，可以起到導線、天線和電阻的作用。這種油墨印刷在柔性或硬質承印物上可制成印刷電路，用導電油墨印制的天線可以接收RFID專用計算機發出的無線電信號。但是接受效果究竟如何呢?有人曾用各種不同的發射頻率檢驗用導電油墨替代腐蝕金屬作為RFID標簽天線的效果，實驗證明，在超高頻(860～950MHz)和微波(2450MHz)發射頻率下，兩者具有同樣的功能：若在13.56MHz高頻附近，附加一些額外處理，如高溫或者進行電鍍，可使導電油墨印刷的天線像銅線圈天線一樣工作出色。過去，導電油墨多應用于絲網印刷，而現在它不僅可以應用于絲網印刷，也可以應用到膠印、凹印、柔性版印刷等各種印刷工藝上，從而大大拓寬應用范圍。
4電子標簽的印刷前景
現今全球每天大約印刷400億個條碼，假若這400億個條碼中有1%采用電子標簽印刷，這對印刷企業來說無疑是一個巨大市場!但是條碼和電子標簽將會同時存在很長的一段時間。據不完全統計，2004年全球RFID標簽市場規模達40億美元，2006年有望突破70億美元。2005年在上海舉行的RFID研討會上，專家預計，2010年全球RFID市場將達3000億美元。
目前電子標簽的應用領域主要還是集裝箱或大包裝商品或單品價值較高的商品(圖6)。在這個領域，電子標簽能夠將供應鏈各環節結為一個有機的整體，在提高物流效率、降低物流成本，以及在產品質量追溯和產品信息加載上具有顯著的優勢，已表現出強勁的發展勢頭。
但是，電子標簽作為日常消費品的編碼標識還為時過早，最直接的原因是成本。可以相信，隨著電子標簽的印刷成本下降，電子標簽的市場將越來越大。