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澳门星际开户代理:用纳米铜油墨印刷RFID标签天线

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作者:本站收录 来源:科钛网 2020-01-15 11:05:42

摘要:印刷线路板 (PCB)和柔性电路板 (FPCB)、电子标签 (RFID)采用刻蚀技术制作电路图案 ,这是目前的主流技术 ,但存在工艺流程长、废料废水多和不环保的缺点,业界一直在寻找替代的方法。

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在电子行业中 ,制造导电线路是必需的 ,也是至关重要的。印刷线路板 (PCB)和柔性电路板 (FPCB)、电子标签 (RFID)采用刻蚀技术制作电路图案 ,这是目前的主流技术 ,但存在工艺流程长、废料废水多和不环保的缺点,业界一直在寻找替代的方法。

纳米导电油墨

近年来 ,随着微纳材料及微纳制造技术的发展和成熟,印刷电子产业 ( Printed Electronics)应运而生 ,它采用高速低廉的印刷方法制造电子部件及线路 ,在平板显示( Flat Panel Display) 、电磁屏蔽层 ( EMI Shielding )、电子标签( RFID Tag)、有机发光二极管( OLED)、印制线路板 (PCB)和触摸屏 (Touch Screen)、光伏薄膜 (PV Film)等应用中显示出强劲的上升趋势” 。纳米导电油墨印刷电子线路是其中的代表之一 ,极具潜力替代传统PCB线路制造工艺。

纳米导电油墨形成电子线路的原理是 ,通过油墨载体将纳米粒子分散 ,再印刷在基材上形成线路图案 ,在后续的烧结中,由于纳米粒子表面活性强 ,在低温下可将纳米粒子烧结成连续体 ,导电性提高 ,克服了以往导电油墨电阻率高的缺点,成为电子产业的一个研究热点。

贵金属 (如金和银)纳米导电油墨已被广泛深入研究 ,并已有产品出现 ,它们具有高导电性和高的抗氧化性能,但是过于昂贵 (金:300 元/g~4 00元/g,银:5元/g-7元/g),用于替代普通的电子线路显然不现实。若采用碳粉、导电聚合物和有机金属化合物,其导电性又不够好。相比之下,铜是一个极好的候选材料 ,其导电性好,成本低(铜:0.05元/g-0.07元/g),抗电迁移性能好,是最有潜力普及应用的印刷电子材料之一。

目前HF和UHF电子标签天线的主流制造技术仍是蚀刻技术,与PCB制造相似,但是线路更简单。因此,本文采用纳米铜导电油墨试做了RFID电子标签的天线电路,以方便地评估其性能和成本。

1 RFID标签制作实验

1.1 印刷RFID标签天线

本文采用了三种印刷方案在聚酰亚胺(PI)柔性基板上制作天线线路,分别是喷墨打印、丝网印刷和刻蚀法,并专门为每种方法设计了黏度不同的纳米导电铜油墨配方。

喷墨打印采用富士公司的Dimatix Materials Printer DMP-2800系列喷墨打印机(如图1所示)。一般来说,喷墨打印中影响印刷质量的两个关键参数是油墨性能和打印系统参数设置。导电油墨的主要性能参数有黏度、表面张力和分散稳定性。打印设置关键参数包括喷射墨滴大小、喷头移动速度、印刷频率和喷墨温度等。我们将喷墨打印头和基材的间距保持在0.5mm,喷墨温度设定在30℃。喷墨打印头如图1(b)所示。

2.3 阅读距离

阅读举距离是评估UHF RFID标签读写性能的关键性指标。本文选用RRU1861型读写器搭建测量平台,如图13所示。该标签工作频率902MHz-928MHz,采用ISO18000-6C通信协议,标签和阅读器固定在同一高度,贴有标签的支架可以沿水平导轨移动。

测量结果表明,阅读距离可达到3m,这样的读写距离已经可以满足门票、供应链管理和门禁等方面的应用。

2.4 性能提升

在聚酰亚胺基材上成功印刷出纳米铜线路是一个好的开端。成本低廉的纳米铜粉制作的导电油墨,为制造廉价可靠的电子线路提供了一个极好的选择。我们期望将这种低成本高效率的印刷电子线路技术逐步推向PCB及相关领域的市场。

我们的研究还表明,控制墨水固化形态、控制基材收缩、提高印刷线路的可靠性和互连工艺以及提高烧结线路的抗氧化性是未来需要突破的关键。

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