當(dang)導(dao)電油墨印(yin)刷上去時(shi)，油墨會滲入毛(mao)細孔，導(dao)致(zhi)電子標簽天線(xian)(xian)阻抗分佈不均，此(ci)種(zhong)現象在頻率愈高(gao)時(shi)問題(ti)愈嚴重(zhong)。印(yin)刷天線(xian)(xian)之附(fu)著力(li)、晶(jing)片封裝及(ji)油墨特性等，則是決定(ding)此(ci)類(lei)產品壽命的重(zhong)要(yao)因素。

　　前言

　　隨著RFID市(shi)場的(de)(de)(de)(de)成長(chang)，電(dian)(dian)子標(biao)簽(qian)(qian)的(de)(de)(de)(de)使用量也呈倍數的(de)(de)(de)(de)成長(chang)，但真正阻礙(ai)RFID產(chan)業發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)因素(su)卻(que)是(shi)電(dian)(dian)子標(biao)簽(qian)(qian)的(de)(de)(de)(de)價格成本(ben)(ben)仍高居(ju)不下，而印刷式(shi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子標(biao)簽(qian)(qian)則挾(xie)先天上成本(ben)(ben)優(you)勢深受市(shi)場所冀(ji)望。

　　印刷(shua)(shua)式電子(zi)技術(shu)被廣泛應(ying)用在軟性電子(zi)、有機(ji)顯示器、EMI防治、紙電池及RFID等領域(yu)，其中又以RFID被動(dong)式的電子(zi)標簽印刷(shua)(shua)所面(mian)臨(lin)的技術(shu)難題最多。

　　印刷制程

　　RFID被動式(shi)的(de)(de)電(dian)子(zi)標簽印(yin)刷(shua)(shua)主要使(shi)(shi)用(yong)(yong)之油(you)墨(mo)俗稱為「導(dao)電(dian)銀(yin)膠(jiao)」。由于印(yin)刷(shua)(shua)時(shi)需(xu)使(shi)(shi)用(yong)(yong)銀(yin)粉材(cai)料，而近來(lai)原(yuan)(yuan)物料價格不斷攀(pan)升使(shi)(shi)得(de)銀(yin)膠(jiao)的(de)(de)成(cheng)本(ben)居高(gao)不下，導(dao)致原(yuan)(yuan)本(ben)佔有制造(zao)成(cheng)本(ben)優勢的(de)(de)印(yin)刷(shua)(shua)式(shi)電(dian)子(zi)標簽，一(yi)時(shi)之間(jian)成(cheng)本(ben)降(jiang)不下來(lai)，不過長遠(yuan)來(lai)看印(yin)刷(shua)(shua)式(shi)的(de)(de)電(dian)子(zi)標簽，仍(reng)是未來(lai)低價電(dian)子(zi)標簽的(de)(de)最(zui)佳解(jie)決方桉之一(yi)。

　　在(zai)印刷(shua)(shua)的制(zhi)程(cheng)上，光是(shi)印刷(shua)(shua)轉(zhuan)印油(you)墨(mo)的方式就(jiu)有網版(ban)、凹版(ban)、凸版(ban)及噴墨(mo)等(deng)四大類(lei)，而每種印刷(shua)(shua)制(zhi)程(cheng)特(te)性(xing)、品質(zhi)及成本亦各(ge)有不同，若再加(jia)入油(you)墨(mo)及印刷(shua)(shua)底材(cai)之特(te)性(xing)考量，電子標(biao)簽印刷(shua)(shua)的制(zhi)程(cheng)及材(cai)料特(te)性(xing)之組(zu)配，將能決(jue)定各(ge)項電子標(biao)簽印件所(suo)適(shi)合採用的生產(chan)方式。

　　網版印刷

　　RFID電(dian)子(zi)標(biao)(biao)簽(qian)的(de)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)制程(cheng)採用此種方桉(an)的(de)桉(an)例最(zui)(zui)多，如圖〔1〕所示網(wang)(wang)版(ban)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)就(jiu)是(shi)把(ba)導電(dian)油(you)墨(mo)由網(wang)(wang)版(ban)的(de)另一側(ce)以刮刀將油(you)墨(mo)掃壓過網(wang)(wang)版(ban)，而(er)(er)油(you)墨(mo)則穿透過網(wang)(wang)版(ban)上圖樣(yang)的(de)網(wang)(wang)孔間(jian)隙，黏(nian)印(yin)(yin)(yin)(yin)在被印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)的(de)底材上。網(wang)(wang)版(ban)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)的(de)油(you)墨(mo)黏(nian)度較高，且(qie)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)膜厚(hou)最(zui)(zui)高可達100μm，而(er)(er)RFID電(dian)子(zi)標(biao)(biao)簽(qian)的(de)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)膜厚(hou)僅約為8~12μm即可，其后干燥則可以UV、IR及(ji)熱風等(deng)方式來達成。

圖1、網版印刷

　　凹版印刷

　　凹版(ban)印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)是(shi)將刻(ke)有圖樣的(de)金屬薄(bo)版(ban)（凹刻(ke)），固定于(yu)印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)機(ji)上的(de)印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)轆上，沾(zhan)上印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)油墨(mo)后轉印(yin)(yin)(yin)至被(bei)印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)的(de)底(di)材上，詳如圖〔2〕所(suo)示。凹版(ban)印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)的(de)油墨(mo)黏(nian)度較(jiao)網版(ban)印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)油墨(mo)的(de)黏(nian)度來的(de)低，油墨(mo)膜(mo)厚控制最為精準，亦可符合RFID電子標簽印(yin)(yin)(yin)制所(suo)需(xu)膜(mo)厚要求，而且印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)速度更(geng)快，極(ji)適合大量印(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)(shua)生產(chan)，缺點是(shi)需(xu)投入之設備資(zi)金較(jiao)高。

圖2、凹版印刷

　　凸版印刷

　　凸(tu)版印(yin)刷是將有圖樣(yang)的(de)(de)橡(xiang)膠厚版（凸(tu)刻(ke)），固定(ding)于印(yin)刷機上的(de)(de)印(yin)刷轆上，在沾上印(yin)刷油(you)(you)墨(mo)后(hou)轉印(yin)至(zhi)底材上，詳如圖〔3〕所示(shi)。凸(tu)版印(yin)刷的(de)(de)油(you)(you)墨(mo)黏(nian)度比凹版印(yin)刷來的(de)(de)低，油(you)(you)墨(mo)膜(mo)厚也是遠(yuan)低于前(qian)二者(zhe)的(de)(de)，且(qie)印(yin)刷導電銀膠時所遭遇的(de)(de)難(nan)題最高最難(nan)克服，但(dan)若能(neng)克服種種難(nan)題，直接將電子標簽(qian)印(yin)刷在紙箱上的(de)(de)價格競爭(zheng)力卻是[FS:PAGE]前(qian)二者(zhe)所不能(neng)媲美的(de)(de)。

圖3、凸版印刷

　　噴墨印刷

　　噴墨印(yin)(yin)刷(shua)(shua)技術的(de)發展是近(jin)十年來(lai)的(de)新(xin)興(xing)技術，其大型噴墨印(yin)(yin)刷(shua)(shua)設備的(de)印(yin)(yin)刷(shua)(shua)精(jing)度(du)最(zui)高可50μm左右(you)，此技術也是最(zui)有可能成(cheng)功實現IC電路(lu)于制(zhi)(zhi)程中(zhong)直接以(yi)印(yin)(yin)刷(shua)(shua)方(fang)式制(zhi)(zhi)作，但(dan)缺(que)點是印(yin)(yin)刷(shua)(shua)速(su)度(du)慢，設備及油(you)墨成(cheng)本也是所有印(yin)(yin)刷(shua)(shua)制(zhi)(zhi)程中(zhong)最(zui)高的(de)，而油(you)墨黏度(du)則是四者制(zhi)(zhi)程中(zhong)最(zui)低的(de)，膜厚(hou)控制(zhi)(zhi)精(jing)度(du)卻是最(zui)高的(de)。

　　導(dao)電(dian)銀膠(jiao)油(you)墨(mo)特性

　　目(mu)前導電(dian)銀(yin)(yin)(yin)膠(jiao)(jiao)的供應商以美、歐(ou)廠商為(wei)主(zhu)(zhu)，亞洲則(ze)(ze)有(you)(you)日本(ben)及(ji)南韓(han)廠商相爭，其(qi)油(you)墨(mo)特性(xing)主(zhu)(zhu)要為(wei)銀(yin)(yin)(yin)粉成(cheng)份，而銀(yin)(yin)(yin)粉成(cheng)份的多(duo)寡決(jue)定其(qi)導電(dian)阻抗(kang)(kang)的特性(xing)。另外銀(yin)(yin)(yin)粉顆(ke)粒直徑(jing)的大小，亦是決(jue)定其(qi)印刷阻抗(kang)(kang)均一性(xing)的關鍵，表〔1〕為(wei)目(mu)前市面上幾種導電(dian)銀(yin)(yin)(yin)膠(jiao)(jiao)油(you)墨(mo)的商品(pin)特性(xing)比(bi)較表，由表中可見干(gan)(gan)燥烘烤溫度及(ji)時間(jian)比(bi)一般印刷油(you)墨(mo)高(gao)且長，新(xin)開(kai)發的導電(dian)銀(yin)(yin)(yin)膠(jiao)(jiao)特性(xing)則(ze)(ze)有(you)(you)朝向(xiang)低溫快干(gan)(gan)低耗能(neng)及(ji)兼(jian)顧環保的趨(qu)勢。

表1、市售導(dao)電油墨特性比較表

　　底材

　　在(zai)(zai)電子標(biao)(biao)簽(qian)印刷制程中，最易被忽(hu)略(lve)的(de)(de)(de)部份就是電子標(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)(de)底(di)材(cai)（substrate）一般來說被動(dong)式電子標(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)(de)底(di)材(cai)種類(lei)不外乎PVC、PET，涂佈白紙、瓦愣紙等，但若要用在(zai)(zai)UHF頻段時(shi)，則底(di)材(cai)材(cai)質的(de)(de)(de)介電係數會大(da)幅影響電子標(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)(de)RF阻抗[5]，故在(zai)(zai)設計電子標(biao)(biao)簽(qian)天(tian)線時(shi)須考(kao)量此因素在(zai)(zai)內。

　　又瓦愣(leng)(leng)紙當(dang)底材印刷電子(zi)標簽時(shi)，由于瓦愣(leng)(leng)紙的毛細孔相當(dang)大，且呈不規則(ze)分佈(bu)，如圖(tu)〔4〕所(suo)示(shi)。當(dang)導(dao)電油墨(mo)(mo)印刷上去時(shi)，油墨(mo)(mo)會(hui)滲(shen)入毛細孔，導(dao)致電子(zi)標簽天線(xian)阻抗分佈(bu)不均，此種現象在頻率愈高時(shi)問題愈嚴(yan)重。

圖4、瓦愣紙面微觀

　　良率

　　在此(ci)所(suo)謂的(de)(de)良(liang)率除了(le)成品(pin)之電子標(biao)簽是否(fou)能被(bei)讀寫器所(suo)讀到外，另(ling)外使(shi)用(yong)者更加關心應(ying)用(yong)良(liang)率，就(jiu)是所(suo)謂穩定的(de)(de)讀取距離，而影響此(ci)良(liang)率的(de)(de)關鍵原因就(jiu)是成品(pin)的(de)(de)RF阻抗(kang)。另(ling)外印刷天線之附著(zhu)力、晶片封裝及(ji)油墨特性等，則(ze)是決定此(ci)類產品(pin)壽命(ming)的(de)(de)重要因素。

　　導電阻抗

　　印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子標簽(qian)(qian)(qian)天(tian)(tian)線，其(qi)RF阻(zu)抗(kang)的(de)(de)(de)特性(xing)將(jiang)會因(yin)(yin)(yin)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)時油墨的(de)(de)(de)固形份是否均勻的(de)(de)(de)分佈在(zai)(zai)油墨中(zhong)、印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)后的(de)(de)(de)膜厚及(ji)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)底材的(de)(de)(de)介電(dian)(dian)係(xi)數(shu)等因(yin)(yin)(yin)素所決定[7]，而在(zai)(zai)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)界(jie)的(de)(de)(de)人都(dou)知(zhi)道印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)第一個印(yin)(yin)(yin)(yin)件到最后印(yin)(yin)(yin)(yin)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)印(yin)(yin)(yin)(yin)件，顏(yan)色的(de)(de)(de)色差或膜厚都(dou)會有(you)一定幅度(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)動(dong)(dong)(dong)。若(ruo)再加上底材的(de)(de)(de)品質因(yin)(yin)(yin)素產生(sheng)介電(dian)(dian)係(xi)數(shu)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)動(dong)(dong)(dong)，則(ze)二者變(bian)(bian)動(dong)(dong)(dong)所產生(sheng)的(de)(de)(de)相加或相抵(di)的(de)(de)(de)結果(guo)，就會造成電(dian)(dian)子標簽(qian)(qian)(qian)印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)天(tian)(tian)線阻(zu)抗(kang)超出(chu)(chu)規格而產生(sheng)不良(liang)品。在(zai)(zai)HF印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)被動(dong)(dong)(dong)式天(tian)(tian)線影響較為(wei)輕微，但若(ruo)是在(zai)(zai)UHF印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)被動(dong)(dong)(dong)式天(tian)(tian)線遇上此種情形，則(ze)產生(sheng)不良(liang)品的(de)(de)(de)機率(lv)將(jiang)大增。即使前二者制程變(bian)(bian)數(shu)變(bian)(bian)動(dong)(dong)(dong)程度(du)的(de)(de)(de)相加或相抵(di)結果(guo)，未使電(dian)(dian)子標簽(qian)(qian)(qian)天(tian)(tian)線印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)阻(zu)抗(kang)超出(chu)(chu)規[FS:PAGE]格，但仍會使印(yin)(yin)(yin)(yin)刷(shua)(shua)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)UHF電(dian)(dian)子標簽(qian)(qian)(qian)產生(sheng)不同讀取距離的(de)(de)(de)結果(guo)。

　　附著力

　　當底材(cai)(cai)使(shi)用(yong)光滑緊緻材(cai)(cai)質時，油(you)墨干燥后有可(ke)能產生(sheng)容易剝離的現象，尤其當在半(ban)成品或成品捲曲的時候(hou)，干燥后之膜厚(hou)因彎(wan)曲應(ying)力而產生(sheng)剝離或碎裂，但此種情形可(ke)借由(you)油(you)墨中樹(shu)脂(zhi)的調整來改善而提昇油(you)墨之附著力。

　　植晶封裝

　　植晶制程的(de)良率(lv)主要(yao)決定(ding)于封裝導電膠之RF特性及印件(jian)的(de)定(ding)位精(jing)度，一般來講凸版印刷的(de)精(jing)度是最差的(de)，若日后(hou)能在制程規劃與初期設備(bei)建(jian)置調整時(shi)就考量，將有效(xiao)提昇植晶制程的(de)良率(lv)。

　　生命周期

　　印刷(shua)式(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)子標(biao)(biao)簽(qian)生(sheng)命周期是(shi)比蝕刻、沖壓或(huo)蒸鍍的(de)(de)方式(shi)所(suo)制成的(de)(de)電(dian)(dian)子標(biao)(biao)簽(qian)來的(de)(de)短，原(yuan)因(yin)是(shi)烘烤(kao)干燥后(hou)(hou)的(de)(de)銀膠與空氣中的(de)(de)水(shui)分(fen)子或(huo)硫分(fen)子接觸后(hou)(hou)，極易產(chan)生(sheng)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)或(huo)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)現象(xiang)(xiang)，而(er)(er)有變(bian)(bian)色或(huo)變(bian)(bian)黑現象(xiang)(xiang)。若此種印刷(shua)式(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)子標(biao)(biao)簽(qian)被使(shi)用貼在會經海運運送(song)的(de)(de)貨品上時，則(ze)所(suo)面(mian)臨的(de)(de)被氧化(hua)(hua)(hua)(hua)或(huo)塩化(hua)(hua)(hua)(hua)現象(xiang)(xiang)將(jiang)更嚴重。天線(xian)被氧化(hua)(hua)(hua)(hua)、塩化(hua)(hua)(hua)(hua)或(huo)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)(hou)電(dian)(dian)子標(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)RF性能將(jiang)會隨其變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)深淺而(er)(er)有所(suo)影(ying)響(xiang)，但所(suo)幸的(de)(de)是(shi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)厚度要到一(yi)定深度時，才會使(shi)RF阻抗有明(ming)顯的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)。

　　結論

　　在前(qian)述(shu)四(si)種(zhong)(zhong)印刷(shua)(shua)(shua)方式使(shi)用(yong)于(yu)被動式之UHF電(dian)子標簽印刷(shua)(shua)(shua)時(shi)，其成本及(ji)制程良率各有不同，詳如圖〔5〕所示，雖然凹版(ban)及(ji)凸版(ban)兩項印刷(shua)(shua)(shua)技(ji)術之良率較低，但是這二種(zhong)(zhong)技(ji)術之生產成本及(ji)產能(neng)卻極具競(jing)爭(zheng)力，而日后導電(dian)油(you)墨材料若能(neng)有突(tu)破(po)時(shi)圖〔5〕的結(jie)果(guo)將完全會改觀。

圖5、印(yin)刷(shua)成本(ben)與良率比較(jiao)

　　另外，噴墨印刷(shua)所(suo)需成(cheng)本(ben)目前高(gao)(gao)仍于凹版(ban)及(ji)凸版(ban)兩(liang)項印刷(shua)技術，但若(ruo)將設備投資成(cheng)本(ben)排除時，噴墨印刷(shua)所(suo)使(shi)用之導(dao)電油墨價(jia)格與凹版(ban)及(ji)凸版(ban)使(shi)用之導(dao)電油墨價(jia)格是相(xiang)近(jin)，且(qie)低材料(liao)損耗、穩(wen)定高(gao)(gao)良率(lv)的(de)制程特性(xing)，反而使(shi)得總(zong)體生產成(cheng)本(ben)最低。

　　由于印刷(shua)(shua)天線的性(xing)能主要(yao)取(qu)決于導(dao)(dao)電油墨(mo)之(zhi)導(dao)(dao)電粒(li)子(zi)固形份(fen)含量及印刷(shua)(shua)膜厚等二(er)樣制程參數，且此二(er)項參數可掌控影(ying)(ying)響(xiang)制程良(liang)率結果的74%，詳如圖〔6〕所示，這顯示印刷(shua)(shua)被動(dong)式電子(zi)標簽技術良(liang)率將(jiang)深受導(dao)(dao)電油墨(mo)材料特性(xing)所影(ying)(ying)響(xiang)。

圖6、印刷電子標簽制程良率因子分布