一,、前言
　　目前,，采用導(dǎo)電油墨印刷RFID標(biāo)簽天線主要應(yīng)用絲網(wǎng)或凹版印刷方式進(jìn)行設(shè)計(jì)制造， RFID標(biāo)簽天線對(duì)其導(dǎo)電率的要求越來越高,，往往需要導(dǎo)電油墨中含有較高的金屬顆粒含量,。在固液比較高的情況下，絲網(wǎng)印制具有均勻致密,、表面光滑,、分辨率高的優(yōu)質(zhì)天線線路，但研究印刷工藝參數(shù)對(duì)標(biāo)簽天線電學(xué)性能的研究國(guó)內(nèi)還不多見,，是目前采用印刷方式生產(chǎn)標(biāo)簽天線的企業(yè)所面臨的一個(gè)難題,。為了確定關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行工藝改進(jìn)，有必要對(duì)導(dǎo)電油墨印刷過程中各環(huán)節(jié)工藝與性能關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)分析,。本文采用含銀導(dǎo)電油墨和絲網(wǎng)印刷的方式印制標(biāo)簽天線,，并剖析導(dǎo)電油墨和絲網(wǎng)印刷的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)該工藝過程的影響。
　　二,、導(dǎo)電油墨絲網(wǎng)印刷方式的選擇
　　絲網(wǎng)印刷一般分為接觸式和非接觸式印刷兩種,，在接觸式印刷中基板直接與絲網(wǎng)接觸，刮板在絲網(wǎng)上移動(dòng)時(shí),，不會(huì)使絲網(wǎng)傾斜和變形,；非接觸式印刷，絲網(wǎng)和基板之間有一固定的距離,，刮板推動(dòng)漿料流過絲網(wǎng)時(shí),，使絲網(wǎng)傾斜，并與基板接觸,，印出圖形,，由于印刷后絲網(wǎng)即反彈回位，不會(huì)將印刷圖案蹭模糊,。為獲得良好的印刷質(zhì)量避免蹭臟,，一般采用非接觸式印刷作為導(dǎo)電標(biāo)簽印刷方式,，圖一為非接觸式印刷的過程示意圖。
　　圖一 非接觸式印刷的過程示意圖
　　三,、絲網(wǎng)印刷墨層厚度的計(jì)算
　　目前,，高效能應(yīng)答器線圈的墨層厚度一般為6μm以上，線圈導(dǎo)線之間的間隙根據(jù)應(yīng)答器規(guī)格而定,，小規(guī)格應(yīng)答器是發(fā)展趨勢(shì),。絲網(wǎng)印刷的墨層厚度從4μm～70μm不等，可調(diào)范圍廣,，是目前最適合印刷RFID應(yīng)答器線圈的技術(shù),。在網(wǎng)目調(diào)絲網(wǎng)印刷中，墨層厚度的控制占有重要地位,。
　　按照透墨量的內(nèi)涵不同,，可將透墨量分為兩種，即理論透墨量和實(shí)際透墨量,。
　　1.理論透墨量
　　理論透墨量是指由絲網(wǎng)技術(shù)參數(shù)所決定的單位面積內(nèi)透過絲網(wǎng)網(wǎng)孔油墨的總量,。由于理論透墨量是由絲網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)所決定的，絲網(wǎng)的基本技術(shù)參數(shù)包括絲徑,、目數(shù)和絲網(wǎng)厚度,，其它的參數(shù)都可以通過這幾個(gè)參數(shù)計(jì)算得到。
　　所以理論透墨量的函數(shù)表達(dá)式可以寫成如下形式,，即：
　　                               （1）
　　其中,，為理論透墨量，單位cm3/m2,，為絲網(wǎng)目數(shù),，單位目/cm，為絲網(wǎng)的絲徑,，單位為μm，為絲網(wǎng)厚度,，單位為μm,。圖二為絲網(wǎng)技術(shù)參數(shù)示意圖。
　　圖二 絲網(wǎng)技術(shù)參數(shù)示意圖
　　從上面的分析可以看出,，絲網(wǎng)的目數(shù)是決定理論透墨量的主要因素,，如果能找出絲網(wǎng)目數(shù)與理論透墨量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以基本上確定理論透墨量的大致范圍,。
　　決定絲網(wǎng)印刷墨層厚度Thv的關(guān)鍵因素是絲網(wǎng)開口的透墨量G,。透墨量的大小與絲網(wǎng)網(wǎng)孔的體積V成正比。而絲網(wǎng)網(wǎng)孔體積V主要由絲網(wǎng)目數(shù)M決定,，如圖三所示,。
　　圖三 絲網(wǎng)技術(shù)參數(shù)
　　絲網(wǎng)目數(shù)M是指單位長(zhǎng)度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)量,，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)L為：
　　                       （2）
　　網(wǎng)孔面積                  （3）
　　靜態(tài)時(shí)，絲網(wǎng)厚度t近似為：
　　                                  （4）
　　因此,，網(wǎng)版靜態(tài)時(shí),，一個(gè)絲網(wǎng)網(wǎng)孔的透墨量G也即絲網(wǎng)網(wǎng)孔的體積V，其值約為：
　　             （5）
　　油墨轉(zhuǎn)移到承印材料表面,，則承印材料上的墨層厚度Thv近似為透墨量/面積：
　　                   （6）
　　目前,，絲網(wǎng)網(wǎng)版的絲線直徑最小為30μm。一般來說,，絲網(wǎng)目數(shù)M越小,，絲網(wǎng)的絲線直徑d相應(yīng)增大。因此,，從公式（6）可見：理論計(jì)算的油墨層厚度Thv應(yīng)隨絲網(wǎng)網(wǎng)版的目數(shù)增大而減小,。
　　2.實(shí)際透墨量
　　由于影響透墨量的因素比較復(fù)雜，除了絲網(wǎng)技術(shù)參數(shù)外,，在印刷中還有其他因素也會(huì)對(duì)透墨量產(chǎn)生較大影響,，所以，通常把印刷中在一定印刷條件下所獲得的透墨量稱為實(shí)際透墨量,。絲網(wǎng)印刷實(shí)際墨層厚度由絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和實(shí)際印刷條件共同影響決定,。所以，絲網(wǎng)印刷的墨層厚度是絲網(wǎng)技術(shù)參數(shù)和印刷加工條件的函數(shù),。即：
　　                       （7）
　　其中：Thv-絲網(wǎng)印刷的墨層厚度,；M-絲網(wǎng)目數(shù)；m-絲網(wǎng)材料,；δ-網(wǎng)孔形狀,；θ-刮板角度；ξ-刮板硬度,；τ-油墨黏度,；α-上墨量；ρ-印刷壓力,；ν-印刷速度,；ε-印刷環(huán)境。如圖四所示,，當(dāng)印刷壓力增大,，絲網(wǎng)網(wǎng)版壓縮，圓形絲線變成橢圓形,。
　　圖四 絲網(wǎng)網(wǎng)版受壓變形示意圖
　　刮板的硬度也會(huì)影響網(wǎng)版上的透墨量,。通常刮板材料的硬度應(yīng)選擇在肖氏硬度60度左右為好。而刮板在版面上的刮印角度越大,，透墨量越少,，刮印角越小,，透墨量就越大。刮板與印版的夾角一般平面印刷時(shí)刮印角度70度左右為宜,，曲面印刷時(shí)刮印角在50度左右為宜,。刮板的移動(dòng)速度也就是絲網(wǎng)印刷速度，刮板移動(dòng)速度對(duì)油墨的轉(zhuǎn)移量以及對(duì)油墨轉(zhuǎn)移的均勻程度都有一定的影響,。刮板移動(dòng)速度越快,，透墨量越少；反之,，透墨量越多,。一般來說，當(dāng)絲網(wǎng)網(wǎng)版繃緊后網(wǎng)孔的體積比靜態(tài)時(shí)縮小15%,，在正常印刷條件下網(wǎng)版變形后的網(wǎng)孔體積又縮小15%左右,，因此，網(wǎng)版上實(shí)際墨層厚度比理論墨層厚度減少25%左右,。
　　3.論證絲網(wǎng)網(wǎng)版目數(shù)與墨層厚度的關(guān)系
　　針對(duì)以上分析得出的結(jié)論,，本實(shí)驗(yàn)采用某平面絲網(wǎng)印刷機(jī)，聚酯絲網(wǎng)網(wǎng)版,，刮板硬度為肖氏60度,，刮板角度650，刮板移動(dòng)速度為4米/分鐘,，導(dǎo)電油墨的黏度為90pa.s,，在其他印刷加工條件相同的情況下，僅改變絲網(wǎng)網(wǎng)版目數(shù),，測(cè)量墨層厚度,，分析墨層厚度H與網(wǎng)版目數(shù)n之間的關(guān)系，找出不同絲網(wǎng)目數(shù)(從10T目/inch到700T目/inch)所對(duì)應(yīng)的理論透墨量見表1,，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在良好的相關(guān)性,，并繪制出其關(guān)系曲線，如圖五所示,。
　　表1 RFID標(biāo)簽天線的印刷制造工藝參數(shù)
　　圖五 絲網(wǎng)目數(shù)與理論透墨最關(guān)系曲線
　　分析這一曲線,，可發(fā)現(xiàn)存在以下規(guī)律：
　　①隨著絲網(wǎng)目數(shù)的增加,，其理論透墨量相應(yīng)減小,。
　�,、诋�(dāng)絲網(wǎng)目數(shù)為低目數(shù)(10～50T目/inch)時(shí),，即曲線的1～2段，隨著絲網(wǎng)目數(shù)的增加,，理論透墨量急劇下降,，其理論透墨量從40μm下降到20μm,，說明絲網(wǎng)目數(shù)對(duì)理論透墨量的影響非常之大。在這種情況下,，選擇絲網(wǎng)目數(shù)時(shí)應(yīng)該特別慎重,。
　　③當(dāng)絲網(wǎng)目數(shù)為中低目數(shù)(50T～200T目/inch)時(shí),，即曲線的2～3段,，隨著絲網(wǎng)目數(shù)的增加理論透墨量相應(yīng)下降，理論透墨量從20μm下降到12μm,，說明絲網(wǎng)目數(shù)對(duì)理論透墨量的影響有所緩解,。
　　④當(dāng)絲網(wǎng)為中高目數(shù)(200T～450T目/inch)時(shí),，即曲線的3～4段,，隨著絲網(wǎng)目數(shù)的增加，理論透墨量稍有下降,，其理論透墨量從12μm下降至8μm,。
　　⑤當(dāng)絲網(wǎng)目數(shù)為高目數(shù)450～700T目/inch時(shí),，即曲線4～5段,，墨層厚度Thv變化很小，從8μm降低到7μm,，幾乎可以認(rèn)為是不變化的,。說明絲網(wǎng)目數(shù)對(duì)理論透墨量的影響更趨于平緩。因此,，在這個(gè)范圍內(nèi)選擇絲網(wǎng)時(shí),，應(yīng)盡量選擇較低目數(shù)的絲網(wǎng)。
　　由于RFID應(yīng)答器線圈在整個(gè)導(dǎo)線范圍內(nèi)均勻性要求都很高,，筆者用聚酯絲網(wǎng)網(wǎng)版進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)印刷,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低于200目/inch的絲網(wǎng)網(wǎng)版印刷得到的線圈粗糙，不能滿足RFID的工作要求,。采用250目/inch的絲網(wǎng)網(wǎng)版,、高質(zhì)量的導(dǎo)電油墨，印刷得到的線圈墨層厚度精度能滿足RFID的工作要求,。
【點(diǎn)擊查看更多精彩內(nèi)容】

相關(guān)新聞：

• 瓶標(biāo)市場(chǎng)增速逐步放緩
• 我國(guó)防偽行業(yè)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈
• 智能標(biāo)簽讓超市物流“飛”起來