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大型超市迫切需要射頻識別標簽

時間:2008-09-23 15:08:08來源:科印網作者:徐世垣

  RFID標簽(射頻識別標簽)是利用無線電波在一定頻率范圍內識別物體的技術。通過裝在標簽上的芯片對單個物體進行識別,芯片中整合的天線可將存儲的信息傳輸到閱讀器。
  超市連鎖店和百貨公司對RFID標簽技術在其營業范圍內作為所謂的“商品電子代碼”有濃厚的興趣,因為這種技術可以隨時隨地告訴你,有多少用RFID識別的包裝放在哪個售貨架上,使得在營業過程中對流通中的商品進行分析和優化成為可能。

  顧客也受益
  顧客也可以從超市的這種創新中受益。大型超市使用RFID標簽技術可大大縮短顧客在收款臺前排隊等候的時間。因為當采購的物品通過收款臺時,所有商品的信息都閃電般地被采集,并迅速結算。
  RFID標簽的芯片除可提供識別能力之外,還有附加的存儲單元,使RFID標簽可以帶上其他信息。如:可以讓冰箱顯示牛奶是否變質;一旦不耐熱的織物被高溫洗滌時,洗衣機可以發出警告。雖然目前這種洗衣機還是一種想像中的產品,但或許很快就會成為現實。

  廉價大批量生產
  為了實現超市中每個包裝上都帶有一個RFID芯片的計劃,每年需要生產約5000億枚RFID標簽。采用如今的硅半導體,滿足不了這么大的需求,而且價格昂貴。一次性芯片必須找到廉價的生產方法。研究人員認為,可以借助印刷技術來尋找快速和廉價的生產方法。

  對印刷的要求
  包裝上的RFID標簽的芯片涉及到無源應答器(發射器),之所以稱為無源,因為它沒有自己的能源。對廉價芯片來說,是通過在發射器和閱讀儀之間的電感應即電磁耦合進行供電以及數據傳輸的。
  應答器由集成電路、天線和其他無源部件構成。最重要的部件之一是由4層結構組成的場效應晶體管。最下面一層是指形結構,也就是印刷電路,對印刷分辨力要求很高。為了保證晶體管達到足夠的開關速度,要求復制精度達到幾微米。關鍵是兩個指形元件之間的距離,即信道長度L。德國媒體學院接受了這個挑戰,并借助凹印導電油墨,專門復制微米級的結構。

  凹版制版
  要實現1000線/厘米的復制精度,只有使用制作精密的印版才能實現,因此人們開始對各種制版方法的適用性進行研究。由于傳統的雕刻凹版有不可避免的鋸齒效應,所以研究人員一開始沒有考慮雕刻凹版,而是將主要精力集中在腐蝕制版技術方面。隨后對生產過程進行分析,把與每個工作步驟相關的、累積起來的誤差減少到最低限度。只有用位圖替代矢量格式輸入成像數據,才能避開有缺陷的加網過程,這種方法使復制精度有很大提高。

  替代方案
  為了確保印刷結構內的電荷轉移,研究人員還要尋找可替代的網墻結構。使用傳統的、封閉的網穴結構,由于網墻不能百分之百地阻止油墨外溢,在印制導線時總會產生一些缺陷。但由于網墻具有支撐刮墨刀的作用,不可能放棄網墻。經過反復研究,開發出一種開放的網穴結構,以及相配套的確保油墨不外溢的工藝方案。盡管先前人們放棄了雕刻制版技術,但最終還是借助金剛石刻刀才達到了最佳的效果。
  改進的雕刻技術可以使雕刻網穴在所要求的只有幾微米大小的網墻上沒有鋸齒效應。雕刻制版的優點在于直接在凹印滾筒上加工,印版在一個工序中借助金剛石刻刀成像,分辨力可達5080dpi。雖然腐蝕制版技術號稱可達到同樣高的分辨力,但要經過多道工序,不能保證以規定的像素精確地轉移。
  并且腐蝕制版還存在一些不可靠性,在微米范圍內還無法掌控。

  印刷試驗
  選擇導電油墨進行印刷試驗,旨在通過一系列分析研究,檢驗其對精細結構的印刷適應性。各種油墨之間的差異主要表現在干燥性能和顏料細度方面,研究人員試圖利用凹印試驗設備,通過改變油墨黏度、機器速度以及印刷壓力,來對導電油墨的印刷性能進行研究,并編制推薦標準。但由于試驗設備的滾筒直徑只有80mm,所以試驗中一再出現問題。因此決定使用典型生產尺寸的印版滾筒。
  導電油墨成本較高,從一開始就排除了在輪轉凹印機上進行試驗的可行性。由于建立了良好的合作關系,試驗中可以使用不同的凹印制版廠的打樣機。傳統的凹印油墨印刷僅幾微米的陰文細線,效果很好,而導電油墨出現了一些不良現象,主要是因為導電油墨的流變性較差。

  總結
  盡管使用導電油墨能夠印制出僅幾微米的高分辨力結構,但在顯微鏡觀察下,印刷墨層在厚度和均勻性方面均暴露出了一些缺陷。按照要求,這些缺陷應限制在亞微米范圍內。
  大小不等的大于幾微米的導電顏料從一開始就決定了,印刷效果不可能達到高分辨力的要求。
  為保證SD(源漏極)結構組成可靠的場效應晶體管的完整性,不可能接受較大的墨層厚度偏差。為了能夠把絕緣體放在三個足夠薄的膜層中,需要一個盡量平的底基,放在其中的半導體層只能在一定程度上補償SD的不平度。
  使用傳統的凹印油墨進行印刷試驗,取得了比較好的效果,為此可以得出以下的結論:未來能否在超市中廣泛使用RFID標簽,決定權很大程度上掌控在油墨制造廠的手中。

  受歡迎的RFID標簽
  RFID標簽是目前包裝、零售和物流業中正在流行并被經常談論的詞匯,在“條形碼”技術成功應用于上述領域之后,我們今天又迎來更先進的自動識別技術——RFID。RFID標簽是在電子技術的基礎上,以整個信息科學為基礎發展起來的,巨大的信息存儲量、靈活的數據格式、非接觸式快速讀寫的優點和較高的環境適應能力,使其在國內外的許多領域都得到了應用。RFID標簽在提高應用領域中企業管理水平和生產效率,降低生產成本以及提高產品質量方面有著遠遠優于“條形碼”技術的能力。
  在信息化、數字化、全球化的今天,人們對于可以承載大量信息且靈活方便的RFID標簽的需求正在呈幾何級數的增長。根據F&S公司對全球RFID標簽應用市場的分析與預測:到2009年,全球RFID市場將從2003年的20億美元猛增到100億美元。世界各國、各地區的各大企業正在應用或即將使用這項自動識別技術。國際的相關標準,如:EPCglobal、UID、ISO等系列標準體系已經形成,另有許多國家和地區正在制定適合自己的相應標準。可以相信,RFID技術必將得到更廣泛的應用,統一的國際標準和相關組織即將產生。很多領域,如零售、包裝、物流以及醫藥、服裝、食品、保健品與化妝品等生產行業,在應用RFID標簽后會得到更快的發展,產生更深的變化,為人們帶來更多更好的物質和精神享受。


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