有关电子标记的印刷技术现状及课题
详细内容
有关电子标记的印刷技术现状及课题
一、序说
说起印刷来印后设备，就是将某些情报载于纸张等的媒体上大量复制后流布于世的手段。当前互联网已成为世界规模的情报流通基础，要求印刷技术与网络检索服务、情报通信、IT技术等的协作逐渐强烈起来。于是印刷产品也从单纯的纸媒体转向电子媒体或直接与网络发生联系，进化为认证媒体，终于承担起诸如IC卡一般的电子钱包的作用。这不仅带动了技术革新，也逐渐在改变业务模式。
电子标记（Etag）就是利用无线技术上海宏景，为了将实际的物与虚拟的网络结合在一起，已成为支持生活环境不可或缺的技术，它受到各方的关注。从装载情报的媒体视角来看，属于印刷媒体的进化形态；从制造方面来看，与印刷技术的关联非常密切。这里仅就平常使用的电子标记的制作方面的现状及其课题进行介绍。
二、期待的印刷技术
对电子标记来说电子监管码，期望什么样的印刷技术，简单地归纳如下。
借助印刷达到低成本化。电子标记装置的事务价值在于与电子标记不可分的数据库情报及利用它的技术方法，尽可能多设置电子标记，让更多人利用，这便可孕育出更多的服务条件。因此政府政策及监管，可供共享的标准化密码体系和电子标记的成本做到最低化是关键。
第二、做到薄型、可塑性、诸如物流标签、纸质账单及票券等，为了应用于既有的媒体，就要求能做到薄型和可塑性，已得到认可的就是印刷半导体。在研究水平方面，已经发表有电子标记用晶体管线路等级的产品。有待于今后在材料和生产技术方面的进一步成熟。只要批量生产技术确定下来数码印刷印后加工，如同商品的条形码一样，在印刷图文的同时将电子标记也印入。
第三、达到高性能化，目前最先进的技术由于IC芯片的微小化，市场上已有一种五角钱等级的廉价电子标记，然而没有成为普及的原因覆膜，主要是不能满足用户所要求的功能水平，今后本促进通讯的稳定性、读取精度、金属品和水分的影响及可靠性等方面，有待于印刷技术的改进余地相当大。
三、电子标记的基本构造
不妨先来理解一下电子标记的基本体系。目前正在使用中的多数是无电池式的被动式电子标记。系统的基础是由IC标记、读录器、网络、数据库等构成。电子标记是根据读录器发出的电磁场波来收发IC芯片的工作电力和信号。为此，就需要连接在芯片上的天线。现今已由ISO得到国际标准化认可的仅是与读录器有关的通讯规则。尚无关于电子标记的形状及其性能的规格，只是针对各种用途下功夫。
天线的形状根据所用的频带而有所不同。现在日本占主流的是13.56MHZ的短波带标准及认证，而国际上用作物流标记的是900MHZ范围的UHF带，它被认作是世界标准。目前尚无万能的电波带，均为优缺点相兼，所以要根据应用软件选择适当的方式。当然有时与条形码等的识别技术混用，例如产品上的条形码PS版，盒装上使用短波带标记来管理库存情报，成件单位的物流，以及将存货管理放到用UHF带标记的互联网服务上进行。对象与标记相结合的数据库和利用无线做到自动识别，就能掌控商品的滞留和流通的情报。
四、天线的制造技术
天线是有赖于应用印刷技术的部件，这里姑且对它的若干制造技术作一番解说。前面已经提及频带化妆品包装，可以据此进行分类。
A.使用铜线的线圈天线
B.利用金属箔和薄片制成的蚀刻天线
C.应用导电性墨完成的印刷天线
1.使用铜线的线圈天线
主要是境外用于家畜管理或作为汽车的电子防盗键，使用125至135KHZ的长波带标记。将细铜漆线搞成空芯状或者卷到薄片上，将IC模件以焊料或熔接进行连接。尽管电动机和电感器等原有的线圈技术是基础，但是在制造上还是需要独特的生产设备和IC的连接技术。至于生产技术，即使批量生产爱克发，每生产一个天线的同时间不变，需要一个一个地来生产，所以电子标记所要求的低成本化以及不宜于rolltoroll形态，因此，它与印刷技术的关联性算是比较淡漠的技术。
2.利用金属箔和薄片制成的蚀刻天线
作为工艺流程来说电子监管码，属于印刷电路板的延伸工程。这个方法的最大优点是模型设计的灵活度和再现精度较高。不久前，面向电子标记的技术改良之后，成为可应对短波带、UHF带、微波带等较广泛的应用，并具有批量生产的技术。主要的技术改进之处如下。
第一点是善用泛用PET薄片，可生产出薄型且卷状的天线。从此与成卷的加工技术融合到一起。目前胶印机，适用于商标、卡、芯片等的电子标记，这种方式已成为主流。
第二点是蚀刻技术，铝箔和PEF薄膜的复合素材早就被用作茶叶等的包装材料。在电子线路方面的应用尚不多见。在计算机的线路板和电极方面已开始应用，以欧美为中心，用来作防盗标记的共振电路耗材，从事批量生产和设法降低成本。尤其是在防盗线路方面，作为获取层间接通方法思考的铆接技术是特点。用凹凸销机械地捅破膜片，使表里的铝配线接触而导通。这是针对软质性高的铝箔实行的手法。
这与印刷电路板采用的孔内镀敷接通相比，生产力是绝对地高。
第三点是蚀刻之前的抗蚀模型的形成技术。针对1000mm宽的原材料，采用凹版印刷机以高速来印刷抗蚀模型。这与照相平版印出的模型相比陕西北人，在精度方面可能差点，但每分钟以50米以上的速度形成模型是绝对有利的，而且由于采用轮转机来做，可获得连续性的模型这点也是最大的优点。
下面就来记述实际制造当时的关键之处。
A.对基体原材料的设计
.天线的情况，蚀刻之后除需留的线路以外收纸，靠腐蚀除掉，故对层合用的胶粘剂的选择有若干需留意之处。
.铝箔、PET薄膜的胶粘力
.胶粘剂的透明度、均匀度、对付杂质渗入的对策
.针对腐蚀的抗药性
.对付安装IC芯片的耐热性
.卷取时的抗阻塞性
B.抗蚀墨的设计
.针对腐蚀性盐酸的保护性
.针对用于剥离液的氢氧化钠水溶液的可溶性
.快干性，尤其是对重视风干的稀释溶剂的选定
C.印版的设计
.可再现模型直线性的墨孔和版架的处理
.针对防止发生条痕或擦痕而要注意版深、线数的设计，以及电镀处理
D.印刷条件
.为保持长版活的稳定性，注意刮墨力素材和角度
.传墨性要考虑防止发生气泡的油墨粘度和除泡
.遇到硬化性油墨的场合CTP，留意干燥炉温度和作业速度
.表里图案的对合精度，尤其是在电路上设有电容模型的时候
.遇到有机溶剂的场合，要有防止由于原材料带电时而引火的对策 RFID
除了凹版印刷以外，也能够形成抗蚀膜，但从图案的连续性考虑收纸，若采用网版印刷，宜用轮转方式。此外，若采用柔性版印刷时，最好开发适合于防腐蚀膜的油墨设计。
3.利用导电性油墨印刷天线
导电性油墨通常是用银薄片渗混于环氧系等的固化性树脂粘合剂中制成人民币，为了获得墨的固化和作为电子线路的导体性能，需要在印刷后及时固化，此时的加热条件，即使为低固化型也需要定在130℃左右。因此，需要有耐热性和尺寸稳定性的原材料。针对塑料膜方面化妆品包装，常用的是纵横拉伸PET和PEN，但由于无法避免加热收缩的缘故，冀希望墨的更加低温固化。为了解决这个问题，近来也提出利用紫外线或电子线来固化的方式。
利用导电印刷的天线，已在IC公用电话卡上采用洗涤用品包装，但在铁路或电子货币等非接触型IC卡方面尚未构成主流。这些卡的结构是由4至8层经热压层合而成，其表面要求具有高平滑度，便于图案印刷。因此用的主要原材料是印刷适性和热胶粘性优秀的PVC和PETG（非晶形聚酯）。只适用于这些材料的低温固化的课题透明清晰，就可以节减不必要的胶粘层。
短波带的电子标记与非接触IC卡一样属于线圈天线，工作频率13.56MHZ波长有22m.从成卷工作流程和商标的曲面裱贴等需求来说油墨，要求有柔软性，但从油墨的角度来看，有相反的要求，所以设计较难。
经过油墨生产厂家的努力，在低电阻、低温烧成、耐挠曲性方面有了改进耗材，但要想达到超出蚀刻天线的水平，有待进一步的改进。
然而，近来在实用中受到关注的UHF带、微波带的标记方面，印刷天线又被重新看好，其理由如下所示。
.由于是高频科印精品调研，天线的单体长度较短，配线电阻不会成问题
.天线的形成以单层且单纯形状即可
.高频，加上表皮效果，导体膜薄一点即可
.既便使用纸基材料，靠印刷就能制出天线
.使用原有的印刷技术和设备也能制成
除了上面所列之外质量控制，正在研究采用喷墨方式印刷天线，还有利用金属箔的冲孔而成的起模天线，以及热压印的转印天线等，总之以低成本且批量生产性高的制造技术为目标。
五、天线制造上应考虑之点
纵观电子标记的技术前景，在考虑今后印刷天线的实用化时光盘印刷，不妨谈点供启迪的意见。
1.天线设计时应考虑的事
高频带天线的形状看上去很单纯，为获得最佳性能的电磁场特性的模拟和电波的放射特性平衡解析等的设计方面更需高超技术。对于共振频率和Q值、方向性等的设定应考虑加工形态、使用环境等，大多是作个别的调整。为了设计出更佳的天线，首先要想到生产流程，同时也要考虑因加工形态和使用环境而出现的变动因素。
2.导体膜厚度应设计到什么程度才好
印刷的最大要点就是导体膜厚度拼版，从表皮效应的观点来看，应眼于最低需要厚度。信号频率愈高，电流集中于其表面，这种现象称表面效应（skineffect），其电流导流的深度称表面深度（skindepth）。由电子标记的主要频率可算出的需要膜厚政府政策及监管，UHF带和微波带仅为数m.与短波带相比，可算是绝对地薄，这充分说明可以实现印刷天线的生产。
3.如何对待模型的精密化
关于IC芯片的安装，根据低成本化和薄型化的要求，以裸芯片的直接安装为主。趋向是更加便宜的芯片主体微小化。芯片线路的接点和将天线侧的两端给电点的两点连接起来扫描，由于芯片的微小化，芯片线路的接点和将天线侧的在两端给电点的两点连接起来，要求天线垫片的间隙隔更加精密。目前主流的IC芯片的主体规格为1.0mm角上下，有可能发展为0.4mm角水平的低价格微小芯片。
六、电子标记的芯片安装
为了深入理解电子标记的技术，对芯片安装的现状作些介绍。
采用rolltoroll天线的安装流程曼罗兰，从高生产力这点来看，不仅为电子标记采用，在非接触IC卡方面的采用也在增加。目前，在电子标记的制造方面，很需要关注泛用的廉价材料的安装技术。为此政府政策及监管，遇到不安定的材料，更需要能够将芯片牢固粘合的方式。对于有代表性的PET膜片来说，一旦超过100℃，热收缩率变大，超过240℃就会溶化掉高保真印刷，像印刷电路板之类，就不能采用焊装那样的高温流程。
电子标记的场合，因为要求低成本和高生产能力，将芯片线路面直接接合到天线上的倒装片（flipchip）成为主流，这需要在IC芯片侧的电极上形成金等的凸起电极输纸，便可直接连接天线基础材料，作为凸起电极的材质，通常用的是高纯度的金。不久前，为了对付在天线配线侧进行强压入，有采用硬度高的钯凸起电极按需印刷，又从消除接点部位的变形和确保可靠性想，利用导电性树脂进行印刷而形成凸起电极的技术业已上市。
在印刷电路板上的接合方式方面，大致区分为金属接合和压焊接合。在压焊接合方式当中，从大多采用LCD的传动IC的实效考虑，使用各向异性导电薄膜的ACF方式是主流。从近来的走向来看色彩，为进一步降低生产成本，使用非导电性材料的NCP方式也已投入使用。
七、结束语
电子标记对于情报化社会来说是不可缺少的技术，而且在今后的若干年中，它将迎来普及的热潮。期间，印刷技术将大显身手。再说网络出版，从高性能、薄型、柔软化要求的技术趋势来看，借助印刷技术解决印刷半导体和条形码以及信号源标记等，期待于今后的技术拓展之处相当多。本篇详细记述了有关天线制造的技术课题，若对实际参与电子标记研发的工程技术人员有所参考，则幸甚。