国内RFID封装技术的现状分析及研究

引言

物联网的英文名称是“InternetofThings",由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通信。物联网的严格定义是：通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议,把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络"

物联网的关键技术是射频识别（Radio Fre-quency Identification,RFID）技术，俗称电子标签。RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

近期，各国相继提出并大力发展物联网技术，物联网有四个关键性的应用技术——RFID、传感器、智能技术（如智能家庭和智能汽车）以及纳米技术。作为物联网发展的排头兵,RFID成为市场最为关注的技术,行业发展前景广阔。据有关部门预测，到2011年,我国产业规模将突破100亿元，未来5年，我国的RFID电子标签的需求量将达到44亿个。但是，目前居高不下的封装成本已成为阻碍RFID电子标签广泛应用的瓶颈之一，这也是RFID技术迟迟没有普及的主要原因。

1 RFID封装技术

目前，市场上广泛应用的RFID电子标签的封装形式主要有以下3种：卡片类、标签类以及异性类。

1.1RFID的封装方法

由于RFID芯片微小超薄（如Hitachi公司最近发布的RFID芯片大小为0.15mmX0.15mm,厚度仅为7.5卩m）、工作频率高（高达2.4GHz）,通常采用基于低温导电胶固化的倒装键合工艺实现芯片与柔性基板互连。

RFID倒装键合装备包括基板进料、上胶、芯片翻转、贴装、热压固化、测试、基板收料等工艺模块，是集光、机、电、气、液于一体的高精技术装备，目前只有3家国外公司可以提供该类装备，且单台售价在1000万人民币以上。研制高性能、低成本、柔性化的封装工艺与装备已成为RFID市场应用的迫切需求。

RFID标签的生产链虽然不长，但需要的设备却不少。从制造过程来看，分为芯片制造、天线制造、芯片倒贴、合成材料印刷、层压或覆膜合成几大工序。

1.3.1天线合成设备

天线可以釆用传统的腐蚀天线或印刷天线。腐蚀天线可以是铝箔或铜箔，生产商需要…套丝网印刷设备和一套腐蚀设备。比较而言，两种天线的制作成本基本相同，但长期而言，印刷天线具备更强的灵活性。就目前而言，由于导电油墨的价格不菲以及印刷天线本身的强度，腐蚀天线仍然是市场的主要产品。天线腐蚀对环境污染很大，所以很多公司致力于印刷天线的研制。最新型的导电银浆已经通过了平压圆和平压平式丝网印刷机的试印，将于不远的将来面世，价格也较现有的银浆低很多。腐蚀天线防腐蚀油墨的印刷比较简单，可以用轮转式（圆压圆）丝印机。但导电银浆的印刷对丝印机要求较高，国外各大公司采用的都是平网平压平或平压圆式。这类丝印机真正过关的不多，从印刷速度、套色准确性、干燥塔性能比较讲，德国KINZEL ieb-druckmaschine GmbH和KLEMM GmbH的丝印线是一流的，可是KLEMM已经倒闭。

1.3.2芯片倒贴

芯片生产属于高科技领域，至今能够做好的只有几家，主要有T1、西门子英飞凌、菲利普等制造大头，国内最领先的是上海复旦微电子。到目前为止，国内还没有一家工厂具备芯片嵌入能力。不过已经有几家公司在准备芯片嵌入设备，如美国的、德国的纽豹等设备。国内也有两家公司在加紧组装，估计不久就会问世。

1.3.3合成材料印刷设备

通常釆用普通单张纸印刷机来完成，比如海德堡、罗兰和高宝。由于绝大部分的合成材料较一般纸张要厚，因此从印刷上讲，高宝的印刷机更适合印刷。不论所采用的是哪一种印刷机，卷对卷生产，500mm印幅是基本要求，否则就降低了整条生产线的自动化程度。

1.3.4层压覆膜设备

整合能力最强和加工能力最强的设备，莫过于德国碧罗马帝和KINZELGmbH的RFID合成生产线了。可以联线完成mlay预检测、合成、联线模切、再检测、废品切断与再接等诸项工作。

这两家公司的合成工艺有些不同。碧罗马帝是把贴好芯片的Inly单张合成到印刷好的表层材料内。设备的工作宽度为10cm左右，适合小批量生产。KINZEL的层压覆膜线是在丝印和倒贴片设备相同工作宽度（500mm）的基础上，把整张的Inly一次性模切、覆膜合成，或者层压、模切。这种工艺减少了裸露天线在分切过程中放卷复卷造成的损伤，这对比较敏感的银浆印制天线尤其重要，同时生产速度也高很多。等产品从该生产线上下来，RFID标签的整套工艺就结束了。

2 国内主要RFID设计生产概况

2.1主要冋题

本世纪初,RFID已经开始在中国进行试探性应用，并很快得到政府的大力支持,2006年6月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》，标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。到2008年底，中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链，据专家估计，2008年中国RFID相关产值达到80亿元左右，并将在未来5〜10年保持快速发展。但时至今日，在中国真正实施RFID技术的物流企业还屈指可数。经济危机爆发以来，很多业内人士也开始对RFID产业的未来发展产生怀疑和失望，那么到底是什么因素阻碍了这一新兴产业在我国的发展呢？

首先是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。RFID作为一种信息技术手段,其基本功能是实现数据的精准快速采集。釆集这些数据后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，RFID的实施，往往需要企业信息化达到一定水平，使RF1D系统与企业既有的ERP.CRM等信息集成在一起，才能充分发挥其作用。

其次,RFID实施成本还比较高，使很多企业望而却步。不仅仅对中国企业，即便对西方企业，RFID的高成本也是一个巨大障碍。正如前文所言,RFID的基本技术原理在60几年前就产生了，但直到20世纪后期,RF1D的应用才逐歩推广到民用领域，正是高成本阻碍了RFID技术的实际应用。目前在国内，一张RFID标签一般都在1元以上，ETC的车载单元要400多元，高成本使得RFID的投资回报具有很大风险，使其应用大多局限于高价值或高利润商品领域。

再次，行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。尽管RFID起源很早，但目前还没有形成全球统一的技术标准，中国在标准制定领域起步较晚，由于关乎各国经济利益，相信标准之争还会持续一定时间。在这种情况下，贸然投入,必然给企业经营带来很大风险。蓝光获得DVD标准之争的胜利，给HI>DVD阵营带来的巨大伤害，是处于标准之争产业里的企业不得不慎重考虑的问题，这也是很多企业对实施RFID抱观望态度的原因。

最后，我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了RFID的实际应用。与西方企业相比，由于技术和管理处于劣势地位，我国大多行业都存在过度竞争，价格成为市场竞争的主要手段，这就使得很多制造企业利润率维持在相当低的水平，产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。而RFID技术只有在整个供应链上协同实施，实现供应链信息透明和分享，才能最大程度发挥出RFID的作用，这在目前情况下还很难做到。另外，实施RFID的一个主要益处是节省人工成本，沃尔玛称RFID每年为其节省数十亿美元的人力成本开支，而中国较低的工资水平也使得很多企业没有积极性去实施RFID技术。

尽管中国企业目前信息化程度还比较低，但中国企业前进的步伐相当快。今年中国已有40多家企业闯入世界500强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给RFID带来良好的发展机遇。随着中国企业信息化的进程，RFID的应用将会由点到面，逐歩拓展到更广的领域。而RFID的实施成本，必然随着RF1D应用的推广和市场的扩大而逐步降低-RF1D的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后,从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润产品，而这些领域，正是RF1D用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。

近几年来，随着我国政府和相关企业对RFID技术发展和应用的重视程度提升，我国在RFID芯片的制造、机具产品的研发、标准的制定以及测试技术等方面都取得了一定的成果，拥有了一批芯片设计与封装、终端与标签生产和系统集成商。国内的厂商已经逐步掌握了集成及部分核心技术，初步形成了国内的RFID产业链。

2.2国内卡片式RF1D封装

在国内，由于RFID的应用最主要还是以卡片的形式出现（如中国第二代居民身份证、公交卡等），经过多年的发展，RFID卡片形式的封装技术已经相当成熟。

卡片形式RFID的封装主要包括模块封装（芯片装配）、制卡（天线制作）和印刷三个主要环节，目前国内在各个环节上均拥有大量的加工厂商。其中：

模块封装厂商有上海长丰智能卡公司、上海伊诺尔信息技术有限公司、中电智能卡有限责任公司、山东山铝电子技术有限公司等。

制卡厂商主要有东信和平智能卡股份有限公司、北京中安特科技有限公司、深圳市明华澳汉科技股份有限公司、上海浦江智能卡系统有限公、上海鲁能中卡智能卡有限公司、黄石捷德万达金卡有限公司、天津环球磁卡股份有限公司、合隆科技（杭州）有限公司、深圳市华阳微电子有限公司、深圳毅能达智能卡制造有限公司、中山市达华智能科技有限公司等。

RFID印刷方面的主要企业有上海凸版印刷有限公司、上海市印刷三厂、众多制卡厂等。

目前，卡片形式封装在国内还是以传统的引线键合（WireBonding）模块封装和绕线制卡技术为主。但随着薄型卡片、自粘型电子标签等新封装形式的RF1D应用需求的逐渐升温，倒装芯片（FlipChip）、印刷天线等新封装技术得到了快速的发展，已经有部分的厂商能够提供相关的封装服务，新封装形式也进入了实际的应用，如；上海市轨道交通单程卡（波形卡片）、上海市烟花爆竹管理电子标签（自粘型电子标签)等。