[发明专利]一种应用于卷对卷制备纸基RFID标签天线的一体化设备

说明书

一种应用于卷对卷制备纸基RFID标签天线的一体化设备，属于柔性电子制备技术领域，解决现有技术难以组合实现RFID标签天线的卷对卷制备，且制造成本高的问题。本发明包括一体化依次设置的纸张放卷单元、柔版印刷单元、化学沉积单元和纸张收卷单元；所述纸张放卷单元包括依次设置的纸张放卷装置和纸张放卷张力调节装置；所述柔版印刷单元包括依次设置的柔版印刷装置和复合固化装置；所述化学沉积单元包括依次设置的沉积装置和清洗干燥装置；所述纸张收卷单元包括依次设置的纸张收卷装置和纸张收卷张力调节装置。本发明用于RFID标签天线卷对卷制备。

技术领域

一种应用于卷对卷制备纸基RFID标签天线的一体化设备，用于RFID标签天线卷对卷制备，属于柔性电子制备技术领域。

背景技术

由于物联网(IoT)需求和市场的快速扩大，相关行业呈现蓬勃发展的态势。射频识别(RFID)技术是物联网的重要一环，是一种短距离通信技术，能够方便快捷的将器件采集的信息或标签内部包含的信息传递至读写器。由于价格相对低廉，体积小，可柔性化，非接触/视距，可无需电源等优点备受关注，RFID技术已在物资管理、定位和跟踪、智能制造和访问控制等各种场景中得到广泛应用。调查显示，我国每年对RFID标签的需求量超过30亿个，且这一数字仍在高速增长，RFID标签已拥有巨大的市场需求和广阔的发展前景。

阻碍RFID标签进一步取代条形码的主要原因在于成本限制，虽然RFID标签天线的设计日趋成熟和标准化，但制造技术却鲜有改进。目前绕制线圈通常用以制作低频RFID标签天线，难以适应目前高频和超高频的应用需求。而在高频和超高频标签天线制备中，可选方案有蚀刻法、直接印刷法和催化油墨法，蚀刻法首先通过设备在基材上压制一层金属箔，再涂敷感光胶，并利用化学或物理方法将未受光刻胶保护部分的材料从表面逐层清除，基材通常为PET塑料。蚀刻法的设备利用减材法制备RFID标签，属于传统制造设备，但在现阶段具有以下不足：(1)在设备设计方面较为复杂，需要多个设备分别实现涂敷感光胶、掩模曝光显影、刻蚀的步骤，难以实现一体化的制备；(2)在环保要求上难以实现，需要设计对金属离子和有害污染物的回收装置；(3)在成本方面下降空间较小，因为刻蚀法的设备加工材料必须是成本相对较高完整金属薄膜，并对基材的耐腐蚀要求也限制了低成本基材的应用；(4)且高精度设备的国产化率不高，易受外国企业制约。此外通过机械切削工艺实现卷对卷制备RFID标签天线的设备也被提出，该方案仍属于减材法制备RFID标签，虽有效降低了蚀刻法设备的工艺难度和制造成本，但当下仍具有以下缺陷：(1)由于机械切削设备图形定制化难度高，因此RFID标签天线难以实现复杂化设计；(2)采用该方案的设备加工精度低，RFID标签天线的线宽、金属层厚度均难以有效控制，成品性能低于其它方案；(3)成本下降有限，机械加工速度仍低于印制法。直接印刷法是通过设备将导电油墨印刷在基材上实现标签天线的图形化，通常需要附加后续固化或高温烧结步骤完成RFID标签天线的制备。直接印刷法的设备利用增材法制备RFID标签，属于新兴制造设备，然而目前也具有以下局限：(1)该设备常用导电油墨和碳基油墨，前者成本昂贵，而后者导电性能较差，均难以达到规模化的成本和性能要求；(2)直接印刷法的设备通常包含100～500℃的高温烧结设备，导致能耗较高，同时对基材的耐热性有较高要求，导致成本进一步上升；(3)该设备由于油墨固化环节缓慢，导致一体化制备中生产速度低于其它两类方案，因此难以用作低成本制备RFID标签天线的方案。而催化油墨法通过设备在基材上印制催化油墨实现标签天线油墨层的图形化，后续结合化学沉积或电沉积的方案实现RFID标签天线的制备。催化油墨法的设备利用增材法制备RFID标签，处于研究阶段，其优点在于：(1)该设备常用油墨通常不含或含微量贵金属，原料成本明显降低；(2)无需刻蚀或高温工艺，可以选择更多类型的基材，进一步控制了成本。虽然，催化油墨法的设备解决了现有技术制备RFID标签天线成本高的问题，但存在如下技术问题：

1.催化油墨法的设备应用较少，这是由于设备所需要采用的催化油墨组成、性质都与传统油墨存在较大区别，所需设备中的印制设备难以实现对油墨成分的有效检测和保护，油墨由于酸碱度变化容易导致粘度异常，以及由于光辐射导致油墨聚合失效或催化组分变质失效；