RFID新型耗材高效印刷方式的分析与探讨
RFID新型耗材高效印刷方式的分析与探讨
当导电油墨印刷上去时，油墨会渗入毛细孔，导致电子标签天线阻抗分布不均，此种现象在频率愈高时问题愈严重。印刷天线之附着力、晶片封装及油墨特性等，则是决定此类产品寿命的重要因素。& 　　前言& 　　随着RFID市场的成长，电子标签的使用量也呈倍数的成长．但真正阻碍RFID产业发展的因素却是电子标签的价格成本仍高居不下，而印刷式的电子标签则挟先天成本优势深受市场所冀望。&&
　　当导电油墨印刷上去时，油墨会渗入毛细孔，导致电子标签天线阻抗分布不均，此种现象在频率愈高时问题愈严重。印刷天线之附着力、晶片封装及油墨特性等，则是决定此类产品寿命的重要因素。& 　　前言& 　　随着RFID市场的成长，电子标签的使用量也呈倍数的成长．但真正阻碍RFID产业发展的因素却是电子标签的价格成本仍高居不下，而印刷式的电子标签则挟先天成本优势深受市场所冀望。&& 　　印刷式电子技术被广泛应用在软性电子、有机显示器、EMI防治、纸电池及RFID等领域，其中又以RFlD被动式的电子标签印刷所面临的技术难题最多。&& 　　印刷制程&& 　　RFlD被动式的电子标签印刷主要使用之油墨俗称为“导电银胶”。由于印刷时需使用银粉材，而近来原物料价格不断攀升使得银胶的成本居高不下，导致原本占有制造成本优势的印刷式电子标签，一时之间成本降不下来，不过长远来看印刷式的电子标签，仍是未来低价电子标签的最佳解决方案之一。&& 　　在印刷的制程上，光是印刷转印油墨的方式就有网版、凹版、凸版及喷墨等四大类，而每种印刷制程特性、品质及成本亦各有不同，若再加入油墨及印刷底材之特性考量，电子标签印刷的制程及材料特性之组配，将能决定各项电子标签印件所。适合采用的生产方式。&& 　　网版印刷&& 　　RFJD电子标签的印刷制程采用此种方案的案例最多，网版印刷就是把导电油墨由网版的另一侧以刮刀将油墨扫压过网版，而油墨则穿透过网版上图样的网孔间隙，黏印在被印刷的底材上。网版印刷的油墨黏度较高，且印刷膜厚最高可达100um，而RFID电子标签的印刷膜厚仅约为8—12um即可，其后干燥则可以UV、IR及热风等方式来达成。&& 　　凹版印刷&& 　　凹版印刷是将刻有图样的金属薄版(凹刻)，固定于印刷机上的印刷辘上，沾上印刷油墨后转印至被印刷的底材上。凹版印刷的油墨黏度较网版印刷油墨的黏度来的低，油墨膜厚控制最为精准，亦可符合RFlD电子标签印制所需膜厚要求，而且印刷速度更快，极适合大量印刷生产，缺点是需投入之设备资金较高。&& 　　凸版印刷&& 　　凸版印刷是将有图样的橡胶厚版(凸刻)，固定于印刷机上的印刷辘上，在沾上印刷油墨后转印至底材上。凸版印刷的油墨黏度比凹版印刷来的低，油墨膜厚也是远低于前二者的，且印刷导电银胶时所遭遇的难题最高最难克服，但若能克服种种难题。直接将电子标签印刷在纸箱上的价格竞争力却是前二者所不能媲美的。&& 　　喷墨印刷&& 　　喷墨印刷技术的发展是近十年来的新兴技术，其大型喷墨印刷设备的印刷精度最高可50um左右，此技术也是最有可能成功实现lC电路于制程中直接以印刷方式制作，但缺点是印刷速度慢。设备及油墨成本也是所有印刷制程中最高的，而油墨黏度则是四者制程中最低的，膜厚控制精度却是最高的。&& 　　导电银胶油墨特性&& 　　目前导电银胶的供应商以美、欧厂商为主，亚洲则有日本及南韩厂商相争，其油墨特性主要为银粉成份，而银粉成份的多寡决定其导电阻抗的特性。&& 　　底材&& 　　在电子标签印刷制程中，最易被忽略的部份就是电子标签的底材(substraie)一般来说被动式电子标签的底材种类不外乎PVC、PET，涂布白纸、瓦愣纸等，但若要用在UHF频段时，则底材材质的介电系数会大幅影响电子标签的RF阻抗，故在设计电子标签天线时须考量此因素在内。&& 　　使用瓦愣纸当底材印刷电子标签时，由于瓦愣纸的毛细孔相当大，且呈不规则分布。当导电油墨印刷上去时，油墨会渗入毛细孔，导致电子标签天线阻抗分布不均，此种现象在频率愈高时问题愈严重。&& 　　良率&& 　　在此所谓的良率，除了成品之电子标签是否能被读写器所读到外，另外使用者更加关心应用良率，就是所谓稳定的读取距离，而影响此良率的关键原因就是成品的RF阻抗。另外印刷天线之附着力、晶片封装及油墨特性等，则是决定此类产品寿命的重要因素。&& 　　导电阻抗&& &&&&& 　　印刷的电子标签天线，其RF阻抗的特性，将会因印刷时油墨的固形份是否均匀的分布在油墨中、印刷后的膜厚及印刷底材的介电系数等因素所决定，而在印刷界的人都知道印刷出来的第一个印件到最后印出来的印件，颜色的色差或膜厚都会有一定幅度的变动。若再加上底材的品质因素产生介电系数的变动，则二者变动所产生的相加或相抵的结果，就会造成电子标签印刷天线阻抗超出规格而产生不良品。在HF印刷被动式天线影响较为轻微，但若是在UHF印刷被动式天线遇上此种情形，则产生不良品的机率将大增。即使前二者制程变数变动程度的相加或相抵结果，未使电子标签天线印刷阻抗超出规格，但仍会使印刷出的UHF电子标签产生不同读取距离的结果。&& 　　附着力&& 　　当底材使用光滑紧致材质时，油墨干燥后有可能产生容易剥离的现象，尤其当在半成品或成品卷曲的时候，干燥后之膜厚因弯曲应力而产生剥离或碎裂，但此种情形可借由油墨中树脂的调整，来改善而提升油墨之附着力。&& 　　植晶封装&& 　　植晶制程的良率主要决定于封装导电胶之RF特性及印件的定位精度，一般来讲凸版印刷的精度是最差的，若日后能在制程规划，与初期设备建置调整时就考量，将有效提升植晶制程的良率。&& 　　生命周期&& 　　印刷式的电子标签生命周期是比蚀刻、冲压或蒸镀的方式所制成的电子标签来的短，原因是烘烤干燥后的银胶，与空气中的水分子或硫分子接触后，极易产生氧化或硫化现象，而有变色或变黑现象。若此种印刷式的电子标签被使用，贴在会经海运运送的货品上时，则所面临的被氧化或墟化现象将更严重。天线被氧化、蠕化或硫化后，电子标签的RF性能，将会随其变化层的深浅而有所影响，但所幸的是变化层厚度要到一定深度时，才会使RF阻抗有明显的变化。&& 　　结论&& 　　在前述四种印刷方式使用于被动式之UHF电子标签印刷时，其成本及制程良率各有不同，虽然凹版及凸版两项印刷技术之良率较低，但是这二种技术之生产成本及产能却极具竞争力，而日后导电油墨材料若能有突破时，图(1)的结果将完全会改观。印刷成本与良率比较另外，喷墨印刷所需成本目前高仍于凹版及凸版两项印刷技术，但若将设备投资成本排除时，喷墨印刷所使用之导电油墨价格，与凹版及凸版使用之导电油墨价格是相近，且低材料损耗、稳定高良率的制程特性，反而使得总体生产成本最低。由于印刷天线的性能主要取决于导电油墨之导电粒子固形份含量，及印刷膜厚等二样制程参数，且此二项参数可掌控影响制程良率结果的74％，这显示印刷被动式电子标签技术良率，将深受导电油墨材料特性所影响。&
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印刷耗材的成本控制措施
蔺建明在国内印刷企业产能过剩、竞争日益激烈、“微利时代”到来的今天，严格控制生产成本、构建印刷标准化体系已成为企业提升核心竞争力、提高生产效率、稳定印品质量，实现可持续发展的必经之路。众所周知，印刷耗材成本在印刷成本中占绝大部分，所以耗材成本的控制对于降低印刷成本至关重要。本文将主要介绍纸张、油墨和橡皮布的成本控制措施和注意事项，其他印刷耗材的成本控制措施和注意事项也大同小异，在此不做介绍。纸张的成本控制及注意事项1.采购成本控制技巧纸张采购量大，采购成本浮动也大，要求采购人员必须拥有相当长时间的纸张采购经验，并且非常熟悉各种纸张的市场价格、特性等。采购纸张时，必须遵循三大原则。一是优质：对于印刷生产来说，纸张品质越好，印刷质量也会相应提升，而且好的纸张会减少油墨等其他原材料的消耗，但选择纸张时也不能一味追求高品质。因为纸张品质越高，价格也就越贵，同时由于现有印刷条件的限制，印刷品质也不会因纸张质量的提升而大幅度提高，因此采购人员应根据所接订单的档次选择性价比较高的纸张。二是优价：与其他商品的采购一样，纸张采购也要遵循“物美价廉”的原则，可以从三方面着手，即“量大从优”“合适的付款方式”“合理的采购时机”。三是适量：主要体现在常规纸张正常备货和特规纸张控制采购量两个方面。2.采购时应留意生产日期纸张生产日期很容易被忽略。而通常如果纸张（尤其是轻型纸）的生产日期太新（最近一个月之内），在裁切过程中纸张叼口和后口拖梢处就容易卷曲，造成纸张不平整。这是因为新生产的纸张含水量比较大，在没有经过一定时间放置的情况下，开包裁切时，纸张和空气接触后水分会挥发，容易形成卷曲或者“荷叶边”。这种纸张在上机印刷时，会造成输纸困难，使得印刷效率低下。我们在印刷过程中经常碰到这种情况，最终只能换纸，既浪费时间又浪费纸张，造成不必要的成本浪费。所以采购人员采购纸张时一定要留意生产日期，各类纸张的生产时间与使用时间需要间隔多久，必须做到心里有数，否则没有专业经验和知识的盲目采购最终会给印刷过程造成很大影响。3.裁切环节注意事项在纸张裁切时，应认真检查纸张的尺寸、定量、数量、颜色和平整度，遇到不合格的纸张应及时和库房人员联系进行退换，把握纸张质量，避免纸张故障问题流入印刷环节。另外，裁切完的纸张要及时用缠绕膜包裹，避免纸张长时间接触空气造成变形。需要特别注意的是，切掉的纸边不要浪费，如纸边大小大于十开，往往可以用于小幅面印刷机印刷或其他用途，这样又能节约3%～5%的纸张成本。4.印刷车间注意事项印刷机台是控制纸张消耗的重要环节。印刷机台人员要对纸张尤其是特种纸的特性非常了解，并且能够根据活件提出印刷注意事项。机长在跑墨色或者印刷过程中擦拭橡皮布时，最好让助手放一些单面白纸或者其他纸张，尽量节约好纸。因为有些要求高的活件在印刷过程中擦拭橡皮布的次数比较多，不放单面白纸或其他纸张就会造成好纸的浪费。另外，印刷出来的半成品一定要及时用缠绕膜包裹起来，避免半成品变形。印刷车间每个月应对因纸张所产生的质量事故和影响印刷生产成本控制的故障进行详细登记，并召开专题会议提出下个月的预案，对于涉及其他部门的问题及时沟通，提前做好预防工作，避免类似的故障发生，以提高生产效率，降低印刷耗材成本。油墨的成本控制及注意事项对于油墨的成本控制，笔者在这里提倡的是降低油墨的采购成本以及使用成本。1.采购成本由于一般印刷企业使用的油墨只有一两种品牌，所以油墨采购相比纸张采购简单得多，油墨采购的基本原则为：质量好、适应性好、价格合适；数量大、质量要求严的活件，尽量选择大厂商生产的油墨；购买的每批油墨都应进行记录，保持可追溯性；根据生产情况控制好采购量，一般备够两个星期用的油墨量即可，这样油墨都是最新生产的，不存在过期问题，并遵循“先进先用”的原则。2.使用成本在使用油墨的过程中，要严格注意细节问题，从而提高油墨的使用率，减少浪费，具体事项如下。（1）油墨在搬运和储存过程中要注意放置好，不要出现因碰撞而导致墨盒漏油墨或者墨盒盖打卡的现象。因为当墨盒打开放置一天后，油墨表面就会形成墨皮，从而给印刷带来很大麻烦，影响油墨的使用效率和印品质量。（2）印刷机台领取油墨时必须按需领取，最多领取不超过2天的油墨量，以免油墨超过保质期。（3）印刷机长根据活件使用油墨量的多少，提醒助手加放合适的油墨量。禁止机台人员一上班就大量添加油墨，以免造成油墨浪费。（4）在印刷过程中油墨表面因和空气接触极易形成墨皮，一般一个小时就需要助手用墨铲搅动油墨一次，以增加油墨的流动性，减少墨皮的产生。（5）每天下班时将剩余的油墨放置好，遇到夏季气温较高时，可以在剩余的油墨表面喷一层防干燥剂，保持油墨表面不被氧化，这样一个星期左右油墨表面也不会有墨皮的产生，第二天上班后印刷机台人员就可以直接使用旧油墨，或者如果碰到印刷质量要求高的活件时，也可以将旧油墨存储，在遇到质量要求不高的活件时再利用，以达到节约油墨的目的。（6）在印刷过程中可根据车间温度的高低，在油墨中添加辅助剂以提高油墨的使用效率，如冬季气温较低时可以添加调墨油或者添加剂，增加油墨的流动性；夏季气温较高时可以添加干燥剂，使印品干燥更快。橡皮布的成本控制及注意事项橡皮布成本控制的重点在于正确使用橡皮布。首先，橡皮布在库房放置时必须平整堆放，上面禁止堆压任何物体，避免压伤。其次，橡皮布在使用过程中，要注意以下事项。（1）严格按照操作手册安装橡皮布。（2）走纸时防止出现双张，否则极易压伤橡皮布。遇到闷车或者走纸不顺时的打空，必须将烂纸取出，并从第一个色组开始点车检查机器里面、压印滚筒和传纸滚筒中间是否有残余的烂纸。（3）擦橡皮布时，应擦干净整块橡皮布，绝对不允许只擦部分橡皮布。我们曾经遇到过印刷4开活件时，助手只擦了印有内容的4开大小的橡皮布，其他地方的橡皮布没擦，在印刷过程中因油墨量比较大，一天下来，橡皮布上没有印刷内容的地方油墨堆积比较严重，尤其是后口拖梢部位油墨堆积很厚，将橡皮布严重压伤。（4）印刷机台人员在上纸过程中要仔细将纸堆中的包装纸或者折皱的纸张取出来，避免掺杂在白纸中传到印刷机里压坏橡皮布。（5）印刷过程中即使再怎么细致，难免会有压伤橡皮布的时候，橡皮布的压伤处理办法为：压伤之后，一般不建议更换新的橡皮布，印刷机台人员应尽最大努力首先对橡皮布的背面“画地图”，垫适合压伤区域大小的一定厚度的纸张，使压伤的凹处能基本平整起来。如果这样处理仍然不行，则可将橡皮布调换方向使用。如果仍然不行，则可考虑更换新的橡皮布。上述注意事项都是节约纸张、油墨和橡皮布等印刷耗材的有效措施，目的是更好地控制纸张、油墨、橡皮布等印刷耗材的浪费。笔者建议印刷企业各部门管理人员可以制定“印刷耗材的使用办法和规则”，将每个人每个月使用的纸张、油墨和橡皮布等印刷耗材的数量和产量挂钩，对于节约行为给予一定奖励，对于超出规定量的行为进行处罚，从而做好印刷耗材的成本控制工作。
印刷技术·数字印艺
2016年11期
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高价买耗材白送设备 印刷企业怎么看？
　　&耗材价格高是阻碍企业上马数字特别大的阻力。&北京京华虎彩印刷有限公司总经理王吉银在接受记者采访时如是分析。对此，中国印刷及设备器材工业协会印刷器材分会秘书长袁建湘表示了认同，同时他指出：&其实数字印刷所用的耗材价格都偏高，墨水、喷头都是成本大项，尤其是喷头，当前都主要依赖进口。&
　　当记者问到国内是否有相关知名的制造企业时，袁建湘想了片刻后很无奈地说：&说不上来有哪个企业做得特别出色。&他说，目前国内虽然也有相应的生产企业，但质量还不够稳定，所以现在大多数上了数字印刷机的企业都是用的原厂配套耗材。
　　在耗材价格偏高的市场状况下，一些设备制造企业甚至想出了白送设备、只赚耗材钱的营销方式。袁建湘说，这相比购置设备的一次性投入，很多印刷企业更愿意接受如上模式。这也直接影响了耗材价格的居高不下。
　　然而正如袁建湘一直强调的：&我觉得这只是限制数字印刷发展的一个方面而已。&影响数字印刷设备安装的限制因素有很多，耗材成本高仅代表其中的一个方面，并不起决定性作用，&一定要客观来看&。（责编：解萌）
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