RFID电子标签模切工艺

1.RFID天线生产方法概述天线生产技术在低频段主要是线圈绕行制法，一般的超高频和高频天线生产方法主要不存在转印法，电镀法，印刷法。1.1转印法首先在覆有金属箔的PET薄膜上印刷抗蚀油墨来维护天线线路图形在转印中不被岩溶掉，接着烤制，转印，清除获得我们必须的天线图案。

这种方法的优点是：工艺成熟期，天线生产的成品率很高，而且天线的性能一致性很好;而缺点就是：转印工序极快，造成天线生产速度慢;由于利用了减成工艺，很大部分的铜箔都被转印掉，所以造成其成本较为低。1.2印刷法通过导电银浆把天线图案印刷在PET基材上，然后烤制烧结，就获得了天线的生产过程。这种方法的优点是：生产速度快，而且可以构建柔性化生产，可以限于于小批量生产。

这种方法的缺点是：1导电银浆的导电性远远不如铜箔(大约为其1/20)，天线的导体损耗较为大，造成天线效率不如转印法天线;2导电银浆对PET基材附着性很差，更容易开裂，造成天线的可靠性不低。3最近银价大上涨，造成导电银浆的成本大幅度减小，巩固了其成本的优势。

1.3电镀法首先用导电银浆(厚度厚于印刷法)或其他电镀种子层把天线图案必要印刷在PET基材上，烤制接着电镀加厚，从而获得天线成品。这种方法的优点是：生产速度迅速，天线导体损耗较少，从而天线的性能好。

缺点就是：初始的设备投资相当大，而且其只合适大批量生产。1.4真空镀膜法再行以印刷方式将Masking印刷在PET基材上构成RFID天线的反图案，再行以真空镀膜方式镀上铝层或铜层，最后经由De-masking制程之后构成了RFID天线。

这种方法的优点是：生产速度快，成本较为较低;缺点就是：沉积的膜大约在2μm左右，相比之下高于转印和电镀的18μm。天线的性能介于转印和印刷之间。真空镀膜的设备大约一台100万美元，设备投资相当大。跟电镀法类似于合适大批量生产。

也有人尝试再行印刷不含铂油墨到PET基材上构成天线图案作为种子层，然后化学镀铜。它的优点是不含铂油墨比起导电油墨低廉。

但是化学镀铜的速度更快而且沉积厚度大约几个微米。此外，高频天线也不存在一个布线法，即把漆包线(大约在0.25mm)穿越成像头，成像头按照设计的图案回头线;回头线过程中，漆包线与PVC基材成像连接起来。这种方法的天线性能很好，可靠性也低，就是成本比较转印法还要喜一些。图1(a)布线法超声键合头;(b)布线法生产出来的高频天线2.模切技术讲解由于主流的转印法生产速度慢，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，天线可靠性也不低;这一切造成人们开始研发新的低成本，高性能天线生产方法。

因此，我们有了使用模切技术来加工不干胶结构材料来生产RFID天线。2.1模切技术原理模切技术只不过归属于一种剪裁工艺，把不干胶材料放到模切机的模切台上，然后按照事前设计好的图形展开制作出的模切刀版施加压力，使刀锋对应的地方受力脱落分离出来，从而获得所必须的形状，如图2。

不干胶材料的模切一般意味着将面材和胶粘层切穿，即半切穿，保有底纸和其表面的硅油涂层;最后使模切成型的标签保有在底纸上。2.2模切材料RFID天线一般是由一层18um薄的铝或铜再加100um薄的离型纸包含的。

铝或铜层是作为功能层，在它上面构成RFID天线的图案形状;PET是作为天线图案的支撑层，主要起着机械承托的起到，此外，PET基材的介电常数和厚度也不会影响天线的谐振频率。这种结构与传统的不干胶结构很类似于，只不过不干胶中间多了一层强化层;所以我们使用天线制成不干胶结构形式。

我们模切所用的材料有三层结构：带上硅油的离型纸或PET(大约100μm)，粘胶层(大约20μm)，带上强化层的铝箔(大约35μm)，如图3;其中硅油主要是为了便于分离出来废料，强化层主要是为了强化铝箔，便于排废。2.3模切机模切机主要是通过掌控压力来已完成模切。

其工作原理是利用模切刀、钢刀、五金模具、钢线(或钢板雕刻出的模板)，通过力滚筒产生一定的压力，将材料碾小块你所必须形状。根据模切底板和压切机构的有所不同，模切机可分成平压平、圆压平和圆压圆三种类型。3.RFID天线模切方案3.1RFID天线模切特点分析(1)模具拒绝：1、虽然我们使用不干胶的结构来制作我们的天线，但是我们的面材是金属铝或铜。金属较为更容易损耗刀模，对于非金属材料，转印模一般可以模切20万次，对于金属来说大约在2万次左右就必需修模或荒废。

所以我们自由选择好一点的模具材料也可以对刀锋处展开热处理来提升刀锋的硬度。2、RFID天线图案较为细致简单，间距也较为小，一般线宽在1mm左右。所以我们自由选择精度高的转印刀或者是雕刻模，而且一般自由选择单峰刀模，有斜角的面朝外，没斜面的朝内，这样确保切出来的线宽是1mm，而且弯曲。

如下图右图：图4单峰刀模模切效果图(2)模切材料拒绝前面提及面材的强度对排废具备相当大的影响。我们所用的铝箔一般在18μm左右，此时它的强度十分很弱，基本上用手一甩就斩了;必要使用一单层铝箔或铜箔作为面材，强度显著过于。为此，我们在铝箔的背面减少了一层强化层，在这里我们自由选择为10μm薄的PET，明确可见图3.为了节约成本，我们自由选择离型纸作为天线基材。

粘胶为了排废和模切的便利，我们自由选择水乳性的胶作为我们的胶粘层。胶层厚度在20μm左右。(3)排废难题分析RFID超频天线图案细致简单，造成模切工艺的排废出现异常艰难。这也是模切天线的艰难之所在。

具体说来不存在以下几个特点(我们以NXP获取的参照天线为事例，图5)：1、不存在开口的环，一般偶极子天线为了把电阻调往与芯片共轭给定，其天线结构中都不存在T型给定结构或电感耦合结构;这些阻抗匹配结构基本上是一个开口的圆环。必要排废基本上不有可能。

2、天线结构中为了调节天线的实部部分，T型给定结构只是与天线电磁辐射部分在中间部分连接。T型结构其他部分与天线电磁辐射部分不存在一个间隙。

此间隙与转弯折线和长时间的印刷方向横向，一般很差排废。3、偶极子天线为了小型化，一般使用了弯折线技术。转弯折线的间距一般在1mm-2mm左右。刀柄高度大约在8mm左右。

这些细长的转弯折线是较为无以排废。我们在特了强化层以后，找到一端的转弯折线间隙可以必要排掉，另一端的转弯折线间隙很差排掉。4、某种程度为了小型化，天线末端有时也不会不存在折算结构，这相等于大半个开口的环，给排废带给了较为大的艰难。图5RFID超高频天线的几个排废难题3.2粘胶模切排废方案针对RFID天线细致简单的情况，我们明确提出了两次模切两次排废的天线生产方案。

我们把天线分成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必要排废;而内部归属于较为难排的图案，我们把其分成一个个分离出来的图案，用粘胶把其粘掉排废。闻右图:图6模切排废图(黑色线为外框图案，绿色线为内部图案)(1)粘胶排废原理粘胶排废主要是基于硬接力赛的比较大小来超过排废的目的。

如图7右图，紫色部分为要排废的部分，它们是一个个分离出来的“孤岛”。要保有的图案部分是整体相连在一起的。

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”部分面积相对而言较小，粘胶带队“孤岛”部分的粘接力赛小于“孤岛”部分与离型纸的粘接力赛，“孤岛”部分被移往到胶粘带上。

当粘胶带要经过要保有的图案时，要保有的图案的面积相当大，胶粘带对孤岛”部分的粘接力赛大于要保有图案部分与离型纸的粘接力赛，所以要保有的图案之后回到离型纸上。这样的话，分离出来的“孤岛”有为就被粘胶带上道出，而要保有的图案层之后回到离型纸上，从而超过了排废的目的。图7粘合排废原理图(2)排废流程图与图案过程变化图明确流程闻右图以NXP获取的参考天线为事例，图9是模切过程中的天线图案的逐步变化图图9NXP获取的参照天线排废过程图案变化图(3)具体实施过程按照粘胶排废方案，我们自由选择两台300mm长平刀模切机。两台复合机，一台契合机、一台剥离机。

契合即负责管理把胶带契合到不干胶上面的铝箔上，剥离机负责管理把硬了废料的胶带重复使用一起。由于离型纸上的硅油起到，铝箔对离型纸的黏力较小(50g就算超载挤压力)，一般的胶带硬接力赛都可以超过100g以上，所以硬接力赛一般没问题。粘胶带上的宽度一般比仅次于废料的宽度要较宽一些。

我们按照前面提及的流程，把天线图案按照内部和外框分别进了两副模具，为了提升产出率，我们在一副模具上做到了三排图案，明确闻右图：图10(a)内部图案模切模具;(b)外框模切模具模切过程实物图：3.3模切天线与转印天线性能较为(1)边缘规整性：由于模切天线是机械切割，它的边缘十分平坦。而转印法生产的天线，由于化学生锈的侧蚀起到，边缘是凹凸不平的。

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