ｆ技术交流』
智能标签及印刷技术
引言
近年来物品的自动识别技术在服务领域、生产
领域、流通领域等各领域都得到了快速的普及和推
广。自动识别技术即智能标签技术具有一系列突出 的优点，比如数据记忆容量大，数据密度高，抗污染
能力和耐久性好，对水、油和化学药品的污染几乎没 有影响，阅读距离长，速度快，数据安全性能好等
等。事实已经证明，随着ＲＦＩＤ￣材料技术的发展，智
能标签即将取代目前流行的条形码，成为零售、包
装、物流的新宠。可以毫不夸张的预测，任何～种应
用如果成为现实，都将会孕育一个庞大的市场。基于
ＲＦＩＤ的智能标签将是未来一个新的经济增长点。
智能标签概述
１．智能标签概念与原理
智能标签（Ｓ ｍ ａ ｒ ｔ ｔ ａ ｇ）即电子标签，
又称射频识别标签Ｒ ＦＩ Ｄ（Ｒ ａ ｄ１ ０ Ｆ ｒｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃＹ
ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉＯｎ），是电子和计算机等高新技术与 印刷的完美结合。射频识别技术是一项利用射频信
号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触
信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技
术。射频识别系统通常由电子标签（图１）和阅读 器（图２）两部分组成。阅读器向ＲＦＩ Ｄ标签发出一
定频率的查询信号，标签得到信号后，发出反馈信
号，再由阅读器将信号处理后传给计算机网络。
ＲＦＩＤ电子标签也由两部分组成，ＲＦＩＤ电子标签
由天线和芯片集成在薄膜上来完成数据的存储、发
０蠢 印刷质量与标准化２０１ ２．２ 文／李丽孙宝卫
送和搜集数据的。经过人们多年的研究，目前电子
标签芯片的厚度越来越薄，足以用在包装产品的一
些柔性材料上。
２．智能标签的应用
射频识别技术早在上世纪８０年代初就由美国国
防部和世界第一大商品零售商～沃尔玛公司首先提
出并进行研究。目的是让人们通过采用一些先进的
技术手段，实现对各类目标（人或物）在不同状态
图１ 电子标签图
图２ 阅读器 （静止、移动，甚至恶劣环境）下的自动识别和管
理，从而实现商品生产过程中的控制，提高生产效
率：实现商品流程过程中的控制，提高流通效率。
在安检部门可以实现无接触的安全检查；在交通部
门可以实现对交通工具的实时监测等等。射频识别
技术在国外发展得很快，ＲＦＩＤ产品种类很多，象德
，』１、ｌ精仪Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、摩托罗拉Ｍｏｔｏｒｏｌａ、菲
￥Ｕ￣Ｐｈｌｌｉｐｓ、日立Ｈｉｔａｃｈｉ、微软ＭｉｃｒｏＳｏｆｔ等等世
界著名厂家都生产Ｓｍａ ｒｔ Ｔａｇ产品，并且它们的产
品各有特点，白成系列。
射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商 业自动化、物流控制管理等众多领域。汽车、火车
等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理
系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检
查；仓库管理；动物管理；车辆防盗等等，ＲＦＩＤ的
应用几乎覆盖所有领域。②基于成本，目前电子标
签的应用领域主要还是集装箱或大包装商品或单品
价值较高的商品。电子标签目前应用得最成功的地
方就是物流管理和商品流通领域。
二、智能标签与印刷技术与
油墨性能分析
电子标签主要由芯片和天线组成，标签芯片根
据读写器的指令作出相应的操作和响应。标签天线
是读写器和标签芯片进行信号和能量传递的中介。
天线是智能标签的重要组成部分，天线的制作成本
直接关系着智能标签的成本，影响着智能标签的
广泛推广。目前，天线的制作方法主要有： 蚀刻
法、线圈绕制法和导电油墨印刷法及印刷与电镀混
合制作法，各类工艺比较见表１。
表１ 各类天线制作工艺比较 从表１可以看到采用印刷方式制作天线，具有
设备投入少、生产效率高、制造成本低、天线结构
应用灵活、局限小及环保问题较少等特点，因此天
线制作大多采用导电油墨印刷法。
１．天线印刷技术
那么导电油墨印刷法是采用什么方式印刷呢？
我们来看一下智能标签天线印刷的印刷方式。
目前，印刷ＲＦＩＤ天线的主要方法有四种：丝网
印刷、凹印、柔印和胶印。鉴于导电油墨组分的特
殊性以及ＲＦＩＤ天线的特殊要求，ＲＦＩＤ天线印刷有其
自身特点，比如：精确的印刷定位、精细的印刷线
条和严格的油墨附着量。
丝网印刷是制造印刷电子产品的最成熟的技
术，丝网印刷以其高效率、高可靠性、灵活性在
ＲＦＩＤ标签天线印刷中应用也最为广泛。它多采用感
光胶，通过曝光制备网版，使用刮刀将黏性油墨通
过网版上的通孔（图案）印刷到基板上。丝网印刷
的墨膜厚度为Ｏ．２一ｉ００ ｍ，其最高分辨力较低，
通常在５０Ｌ／ｃｍ以下，并且其印刷速度较慢。印刷导 电油墨效果较好的丝网是镍箔穿孔网，网孔呈六角
形或圆孔形，整个网面平整匀薄，能极大地提高 印迹的稳定性和精密性，用于印刷导电油墨效果
较好，能分辨０．１ｍｍ的电路线间隔、定位精度可达
Ｏ．０１ｍ ｍ。丝网印刷的不足就是其最大分辨率较小， 而且其印刷速度与其他印刷方式相比较慢。
胶印是电子标签天线印刷中应用较为普遍的
方法，用于线圈印刷有效率高、精度高及分辨率高
的优势，但是墨膜厚度较小，不符合线路印刷的要
求。当然可通过反复印刷多次来完成，但对于精细
线路的套准控制有一定的困难，当然新型的、导电
能力更好的油墨也可
以在较小的厚度下达
到需要的阻抗性能。
柔版印刷也是
ＲＦＩＤ天线印刷中较为
适合的方法，油墨黏
Ｊ 一 印刷质量与标准化２０１２．２
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度在０．０１～０．１Ｐ ａ・ｓ之间，可采用水基油墨、溶剂
型油墨及Ｕ Ｖ固化油墨，且印刷速度快、印刷精度
高、效率高。但柔印分辨率较低，通常在６０１／ｃ ｍ左
右，精细印刷可达８０ｌ／ｃｍ，墨膜厚度在６～８ ｍ，且
印迹的边缘部分有印纹出现，使得线路边缘印迹不 规则，影响到油墨附着的精度及线路的阻抗性，容
易生产出废品。
通过以上分析，在ＲＦＩＤ智能标签生产的初期，
最常用最流行的还是丝网印刷，而且短期内还将主
要采用网版印刷的方法，但最终将会被速度更快的
胶印等工艺所取代。更加精细，导电性更好的新型
油墨的研究使用，也使电子标签印刷采用胶印，柔
印的工艺成为可能。
２．导电油墨性能 既然天线大量采用导电油墨印刷法，导电油墨
也就成为业内人士关注的焦点。
（１）导电油墨概念与原理 导电油墨是一种允许电流流动的特殊油墨，它 是由分散的细微导电粒子和导电聚合物等组成，印
刷到承印物上以后，可以起到导线、天线和电阻的
作用。导电油墨分为有机导电油墨和无机导电油墨 两类。目前有机导电油墨在实际生产中应用较少， 在印刷中常用的是无机导电油墨包括碳质导电油
墨、银质导电油墨等。
这种油墨印刷在柔性或硬质承印物上可制成
印刷电路，用导电油墨印制的天线可以接收ＲＦＩ Ｄ专
用计算机发出的无线电信号。但是接受效果究竟如 何呢？有人曾用各种不同的发射频率检验用导电油 墨替代腐蚀金属作为ＲＦ Ｉ Ｄ标签天线的效果，实验证
明，在超高频（８６０～９５０ＭＨｚ）和微波（２４５０ＭＨｚ）
发射频率下，两者具有同样的功能；若在１３．５６Ｍ ＨＺ
高频附近，附加一些额外处理，如高温或者进行电
镀，可使导电油墨印刷的天线像铜线圈天线一样工
作出色。过去，导电油墨多应用于丝网印刷，而现 在它不仅可以应用于丝网印刷，也可以应用到胶 印、凹印、柔性版印刷等各种印刷工艺上，从而大
大拓宽应用范围。
（２）导电油墨性能
＿鬟 印刷质量与标准化２０１ ２．２ 不同的印刷方式具有不同的特点，这些特点也
给导电油墨的性能提出了要求。
①导电性能的要求
天线的重要参数之一就是导电率。怎样提高导
电性能呢？可以通过以下三点：①增加导电油墨中
导电组分的含量。②选择合适的导电组分。③控制
导电组分的粒子外貌，颗粒度和颗粒度分布。但导
电组分的价格较高，天线生产厂商在满足天线电阻
率和尺寸要求的情况下，应尽可能减少导电油墨中
导电组分的含量，以降低成本。 ②流变性要求 导电油墨的流变性能主要包括： 私度、触变性
流平性、私弹性等。导电油墨流变参数的选择受印刷
机的速度，墨路的长短等因素制约不同的印刷方式要 求的油墨流变参数范围不同。所以导电油墨的流变参
数应与印刷方式相适合，以达到较好效果。在实际生
产中，常用触变剂、流平剂、消泡剂、增稠剂和撤钻
剂等来调节导电油墨的流变性能。但要注意，所用助
剂尽量不能降低导电油墨的导电性能。 ③干燥速度的要求
导电油墨彻底干燥后，导电性能才能比较稳
定，才能达到最佳状态。另外，印刷完的导电油墨
如果干燥速度慢，天线的尺寸会发生变化所以应根
据导电油墨自身特点选择干燥方式，如挥发型干
燥、渗透性干燥和反应型干燥等方式．并加入适量
的利于油墨干燥的物质以缩短干燥时间。 ④耐摩擦性的要求
在天线的印刷和使用过程中导电油墨的墨层难
免与其他材料发生摩擦．所以要求导电油墨具备一
定的耐摩擦性以保持墨层尺寸的稳定否则天线的性
能会受到影响。
⑤适应承印材料的要求 承印材料的特性影响着导电油墨的印刷效果。
平滑度高的承印材料的表面纤维排列紧密、填充料
之间的空隙较小对油墨中导电材料的渗透也就很
少： 表面粗糙的承印材料对油墨中导电材料的渗
透就较多，容易造成导电材料的不连续性，导电性
能就会变差。所以应根据承印材料的不同选择性能