印刷技术在RFID中的应用研究

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在产品生命周期中应用射频识别技术已成为共识,将带来大批量电子标签的应用需求。采用RFID导电油墨印刷法制作工艺制作天线比传统法制作工艺(如蚀刻法、电镀法、绕线法等)制作成本低、速度快、承印物广泛、绿色环保。其中,喷墨印刷在墨层厚度、承印材料及自动化程度上比其他印刷方式制作工艺更具优势。论文中介绍了电子标签天线的制作工艺、RFID导电材料选择及天线的主要性能参数,重点研究了RFID天线喷墨印刷墨层厚度、承印材料及天线形状等参数的优化分析。本文建立了喷墨印刷墨层厚度与球冠形墨滴模型,在满足墨层厚度的前提下,通过分析液体球冠形得出印刷接触角和铺展半径的关系式。利用液体球冠形具有铺展系数小,印刷精度高等特点,实现喷墨印刷准确定量沉积、精确控制墨层厚度,达到墨层厚度增加,导线间隙变小的目的,为印刷小型、微型天线的制作提供理论指导。本文建立了墨层厚度与天线辐射效率的关系模型,通过对天线利用Ansoft HFSS软件的有限元法对纸质蝶形天线性能进行数值分析,得到墨层厚度越厚天线辐射效率越高。利用数值模拟得出经验公式,发现辐射效率数值达不到80%。增加辐射效率的方法除了可以通过改变承印物的损耗正切值外,还可以通过天线形状进行改进,提出了分层蝶形天线模型。采用分层印刷电子标签天线的思路,在单层蝶形天线的基础上,局部增加墨层,达到提高辐射效率的目的来优化蝶形天线模拟,以此来解决印刷天线墨层厚度与辐射效率矛盾的问题,为大规模生产和应用RFID纸质标签提供一定的技术指导。
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