电子标签油墨天线制作与INLAY封装的研究.pdf

I摘 要 RFID(射频识别)是时下深受瞩目的最为先进的非接触感应识别技术，应用广泛但是 RFID 电子标签的成本因素制约了其大规模生产随着芯片的制造成本日益下降，研究降低标签印刷成本以及电子标签的封装成本的方法受到了业界的广泛关注 本文通过制备合适粒径的纳米银颗粒，合成新型导电油墨印制成 RFID 电子标签，具有更好的导电性能这项工作为开发低成本、高性能的 RFID 电子标签提供了一条很好的思路 课题以次磷酸钠为还原剂、六偏磷酸钠为分散剂、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)为保护剂，在水浴温度为 50° C，机械搅拌速度为 450r/min 条件下与硝酸银溶液反应，制得紫红色银溶胶银溶胶在机械搅拌速度为 600r/min 和 500W 功率的超声下，加入 PH 调节剂调节至 PH=3静置一段时间后，经过滤、钝化、洗涤等操作，在 60° C下真空干燥得到粒径约为 30nm 纳米的银粉 用该纳米银粉合成的的 RFID 导电油墨印制出来的电子标签，线路均匀，表面致密，在每个标签内银含量不多的情况下，具有到较低的电阻 在 RFID 电子标签的封装方面，实验小组自主开发了一种 ACA（各向异性导电胶） ，采用倒装芯片技术，用于低成本封装制造电子标签。

为了评价用于柔性 RFID标签的 ACA的性能， 采用了多种测试方式 结果发现， 从热学分析可以得出该 ACA有较低的固化温度和高的耐热性能在柔性可靠性测试中，静拉伸试验，直流电阻随着时间的增长，在开始阶段增加较快，然后变慢，最后趋向一定值；外弯曲相对于内弯曲对连接点的破坏性较大在 180 º C，12 sec，1.4 MPa 封装条件下制备的RFID 标签能够耐受 168 小时的湿热冲击总之，所制备的 ACA 适合于柔性 RFID标签的封装，表现出了较高的可靠性 关键词：电子标签，导电油墨，纳米银，各向异性导电胶，可靠性 IIA b s t r a c t RFID (radio frequency identification) is considered as the most popular attentive and advanced contactless sensor recognition technology and widely used in many areas. But the factor which prevents its wider and larger- scale use is the high price of RFID tags. With manufacturing costs of chip dropping continuously, the development of technology which reduce printing costs and Packaging costs have been widely concerned in industry. In this thesis, the nano- silver particles of appropriate size were prepared and the new conductive ink was synthesized. RFID tags that using the conductive ink has a good conductivity. The work provides a very good idea to develop low- cost ,good performance RFID tags. A silver colloid was prepared by reaction of silver nitrate solution with sodium hypophosphite ( as reducer), sodium hexametaphosphate (as disperser) and polyvinylpyrrolidone ( as protective agent ) at water bath temperature of 50° C and mechanical agitation speed of 450r/min.Then adding PH regulator to the silver colloid until the PH=3 at mechanical agitation speed of 600r/min and the ultrasonic power 500W. After standing for a period of time, the silver colloid was centrifuged and washed with a passivating agent and organic solvent. Then the product was dried in vacuum oven at 60° C. Diameters of the particles are approximate to 30nm. RFID tags that using the conductive ink which contains the nano- silver particles has excellent performance. Whose Printing line is uniform and surface is dense. Most important of all, It’ s resistance is low relatively. In the packing of RFID tags, we have developed a ACA (anisotropic conductive adhesive) to package and manufacture the low- cost RFID tags. In this thesis, ACA was prepared by mixing Ag particles into thermoset epoxy resin, and RFID flip chips were assembled on the aluminum antenna by ACA under 180 º C, 12 sec, 1.4 MPa. It was found that the ACA has a comparatively high Tg. The fractograph shows that Ag IIIconductive particles were captured by the gold bumps other than the aluminum antenna. The static tensile test and wind test reveals that the contact resistance of ACA joint rises up with the time or period increasing. Further, the outwards bend wind destructs more than the inwards bend wind on the contact conductivity of ACA due to its heavier tearing fatigue effect. The inlays remained 10 cm response distance after HHT test of 85 ° C, 85 %RH, 168 hrs. In a word, the flexible RFID tag inlay assembled by ACA prepared here has excellent flexibility and high reliability. Key word: RFID tag, Conductive ink, Nano- silver particles, ACA, Reliability 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密□ ，在_____年解密后适用本授权书 不保密□ (请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属 11 绪 言 RFID 是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)缩写。

射频识别技术是 20 世纪 90 年代开始兴起的一种自动识别技术，该技术在世界范围内正被广泛的应用，而在我国起步较晚，与先进国家相比存在很大的差距2004 年 l 月份，全球最大零售商沃尔玛公司向供应商发出通告，要求从 2005 年 1 月 1 日起，所有出口到美国的商品集装箱托盘都必须使用电子标签，而我国这项技术还处在研发阶段，研究和发展射频识别技术及其应用刻不容缓，任务紧迫[1] 目前， 我国的射频识别技术及应用处于初级发展阶段， 许多标准规范尚不完整，但是政府和许多国内企业己经开始重视，并开始实施 RFID 技术和项目，如RFIDISO18000 国家标准的制定已正式批准立项射频识别技术在我国拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力相对与条码技术而言，射频识别技术的发展和应用的推广将是我国自动识别行业的一场技术革命[2] 1.1 RFID 电子标签概述 1.1.1 RFID 定义 RFID 是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)缩写，其俗称为电子标签它利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据[3,4,5]与磁卡，IC 卡等接触式识别技术不同，RFID 系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就可完成识别，因此它可实现多目标识别，运动目标识别，可在更广泛的场合中应用。

1.1.2 RFID 技术原理 一 个 完 整 的 RFID 系 统 包 含 了 读 写 器 (Reader 、 Transceiver) 、 感 应 器(Transponder 、RF Tag)或是芯片(Chip)、天线(Antenna)、软体系统整合(middleware system, SI)，数硬体与软体各部分[6]如图 1.1 2EthernetRFID ReaderRFID TagRF AntennaNetworkWorkstation图 1.1 RFID 应用系统结构示意图 感应器或称 RFID 标签可以分成[7,8]： 被动式标签(Passive Tag)：本身不会自主发出资料电波，由读取机(Reader)发出电波产生讯号，RFID 标签的天线接收到磁场的产生感应电流，然后送出储存在晶片(Chip)中的资讯给读取机(Reader)接收判读如图 1.2 主动式标签(A。