Análisis en profundidad: componentes de una etiqueta RFID

La IO se considera como la tercera ola de la industria de la información después de la informática e Internet. En el proceso de su realización, necesita la cooperación de muchas tecnologías nuevas y avanzadas. RFID, como una de las diez tecnologías más importantes del siglo XXI, es una piedra angular importante del IoT. Combinado con Internet, la comunicación y otras tecnologías, RFID puede lograr seguimiento global e intercambio de información. Las etiquetas RFID son la parte más crítica y conocida, que ha penetrado profundamente en nuestra vida diaria.

Hoy en día, las etiquetas RFID aparecen en nuestra visión de diversas formas, haciendo nuestra vida más cómoda e inteligente. Los chips RFID se pueden colocar en casi cualquier lugar: ropa, zapatos, vehículos, contenedores e incluso plantas, animales y humanos (como implantes). Los microchips incluso se adhieren a los insectos. Hoy, echemos un vistazo más de cerca a la etiqueta RFID y desvelemosla.

Componentes de una etiqueta RFID

La etiqueta RFID es uno de los componentes importantes del sistema RFID, que se compone principalmente de tres partes: chip, antena y sustrato. El chip contiene una unidad de control lógica, memoria y transceptor para decodificar, descifrar y verificar errores. La antena se utiliza para recibir señales de RF del lector o para transmitir su información de identificación. El sustrato es el portador del chip y la antena, manteniéndolos juntos.

Estas tres partes son indispensables. Determinan y afectan el rendimiento y el entorno de aplicación de las etiquetas RFID. Se pueden combinar diferentes chips, diseños de antenas y sustratos de diferentes materiales en etiquetas RFID con diferentes características funcionales para cumplir con una variedad de requisitos.

Chip RFID (IC)

La Chip RFID, también conocido como IC (abreviatura de circuito integrado), generalmente está diseñado y fabricado por fabricantes de semiconductores. Es un pequeño microprocesador, que tiene una unidad lógica que toma decisiones y proporciona memoria para almacenar datos.

Los circuitos integrados necesitan energía para funcionar. Esta energía puede provenir de la batería en la etiqueta (en la etiqueta activa) o la energía de radio irradiada por la antena del interrogador (en la etiqueta pasiva). Parte del circuito integrado se utiliza para controlar la fuente de alimentación.

Los circuitos integrados pueden integrar una gran cantidad de micro transistores en un pequeño chip. En 2006, el área del chip variaba desde unos pocos milímetros cuadrados hasta 350 mm ², con hasta un millón de transistores por mm ².

En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología de semiconductores, los circuitos integrados están disponibles en un tamaño más pequeño, de modo que cada chip puede encapsular más circuitos. El número de transistores en los circuitos integrados se duplica cada 1.5 años. Esto aumenta la capacidad por unidad de área, lo que reduce los costos y aumenta la funcionalidad. La etiqueta IC es más eficiente en el uso de energía y requiere menos energía para funcionar, aumentando el rango de lectura de la etiqueta pasiva.

Clasificación de chips RFID

CategoríaFrecuenciaProtocoloChip común
Chip RFID LF125kHz ~ 134.2kHzISO7814, ISO7815TK4100,EM4200,T5577,EM4305,SIC7888
Chip RFID de alta frecuencia13.56MHzISO14443, ISO15693, ISO18000-3MMIFARE Classic EV1, NTAG 213/215/216, SRI512, ICODE SLIX
Chip RFID UHF860MHz ~ 960MHzISO / IEC 18000-6CHiggs 3, Higgs 4, EM4325, EM4423, Monza 4QT, Ucode HSL

Antena de etiqueta RFID

La antena de etiqueta RFID es un tipo de antena de inducción de comunicación conectada con el circuito integrado de etiqueta, que es una parte importante del transpondedor de etiqueta RFID. La antena recibe la señal del interrogador, luego transmite o refleja la señal recibida según el tipo de etiqueta. Para etiquetas activas, transmite señales; para etiquetas semi-pasivas o pasivas, refleja las señales. Para las etiquetas pasivas, la antena también recolecta energía de las ondas de radio y alimenta el circuito integrado.

La geometría de la antena está determinada por la frecuencia a la que funciona la etiqueta. Aunque la etiqueta puede usar el mismo IC, los cambios en el diseño de la antena permiten que la etiqueta tenga características y comportamiento completamente diferentes. La antena puede tomar la forma de una bobina en espiral, un dipolo simple, un dipolo doble (uno perpendicular al otro) o un dipolo plegado.

Entre estos tipos básicos, existen muchas variaciones en la forma de la antena, dependiendo de los requisitos específicos de la aplicación y las habilidades del diseñador. Las diferentes frecuencias y materiales también pueden afectar el diseño de la antena. Por ejemplo, la antena HF y la antena UHF tienen diferentes diseños de antena debido a sus diferentes principios de funcionamiento. También existen diferencias en la fabricación de antenas. Parámetros básicos e indicadores técnicos de las dos antenas (como se muestra en la siguiente tabla):

Antena de alta frecuencia
MaterialFrecuencia
aluminio30 μm / 10 μm13.56 ± 0.2 M Hz
MASCOTA38μm
Antena de frecuencia ultra alta
MaterialFrecuencia
aluminio10μm860 ~ 960MHz
MASCOTA50μm

Clasificación de antena

Debido a la diferencia en el material del cable, la estructura del material y el proceso de fabricación, la antena de etiqueta RFID se puede dividir en las siguientes categorías: antena grabada, antena impresa, antena enrollada, antena adicional, antena cerámica, etc.

1, antena grabada (antena grabada en cobre y antena grabada en aluminio)

La antena grabada es el proceso de fabricación principal de la antena RFID, que tiene la mayor participación de mercado y la tecnología más madura. Hay dos métodos: el método de grabado tradicional y el método de grabado de precisión.

La mayor diferencia entre los dos es que la antena de grabado de precisión tiene líneas suaves y una pequeña tolerancia del ancho de línea. El ancho de línea mínimo de grabado de aluminio puede alcanzar 0.1 mm, y el ancho de línea mínimo de la antena de grabado de cobre puede alcanzar 0.05 mm, pero el costo será relativamente alto.

A partir del material, se puede dividir en antena PET, antena PI (poliimida), antena PCB, etc., en la que la antena PI se utiliza principalmente para resistencia a altas temperaturas, resistencia química y otros entornos especiales, mientras que la antena PCB es adecuada. para etiquetas anti-metal.

2,Antena impresa (incluida la antena impresa en 3D)

La antena impresa debe usar directamente tinta conductora especial o pasta de plata para imprimir el circuito de la antena en el sustrato. El proceso más maduro es el huecograbado o la serigrafía. Tiene la ventaja de no tener grabado, sin contaminación evidente, proceso tecnológico corto, entrega rápida y bajo costo.

Sin embargo, debido a la gran resistencia de la tinta conductora o la pasta de plata y la gran diferencia en el rendimiento de los materiales conductores, el rendimiento disminuirá con el tiempo. Y todavía existen algunos problemas en la consistencia y durabilidad de la antena UHF.

3 Antena enrollada (antena enrollada de cobre)

La antena de cobre enrollado, utilizando el método de enrollado de bobina, enroló la bobina en la herramienta de enrollado y la fijó. Enrollaba un cierto número de vueltas de acuerdo con diferentes requisitos de frecuencia. La antena se utiliza principalmente para etiquetas de baja frecuencia (125-134 kHz) y alta frecuencia (13.56 MHz), pero rara vez para UHF (excepto para la antena acoplada con micromódulos UHF).

La mayor ventaja es que todavía muestra un buen rendimiento en el caso de un área o volumen de antena pequeños. Pero sus desventajas: baja eficiencia de producción, alto costo, alto espesor del producto, no resistente a la flexión.

4 、 antena de cerámica

La antena de cerámica utiliza un sustrato cerámico (alúmina) como sustrato y pasta de plata como el cuerpo del alambre. Y el patrón de antena se imprime en el sustrato y luego se sinteriza a alta temperatura para formar un circuito de antena.

La antena de cerámica presenta un rendimiento estable y una gran adaptabilidad al medio ambiente. Pero cuesta demasiado y no es fácil de instalar. Es adecuado para etiquetas anti-metal UHF y etiquetas anti-desmontaje de parabrisas de automóviles.

5 、 Antena frágil

La característica de la antena frágil es darse cuenta de la singularidad de las etiquetas RFID. A menudo se convierte en una etiqueta y se coloca en una superficie plana y limpia, como sellado, vidrio, plástico o envases de cartón. Y cuando la descubras, la antena se destruirá y no podrá reciclarse.

Sustrato de etiqueta RFID

El sustrato de la etiqueta RFID es un soporte que mantiene juntos el chip RFID y la antena. La antena de etiqueta se deposita o se imprime en el sustrato, y luego se conecta el IC a esta antena. Los sustratos suelen estar hechos de materiales flexibles como PVC, PET, papel, pero también pueden estar hechos de materiales rígidos como PCB.

El sustrato debe poder soportar una variedad de condiciones ambientales, como alta temperatura, alta humedad, luz solar, corrosión química, desgaste, etc. Y los materiales del sustrato deben proporcionar disipación de la acumulación electrostática, superficies impresas lisas para el diseño de la antena, durabilidad y estabilidad en diversas condiciones de funcionamiento, y protección mecánica de antenas, chips y sus interconexiones.

Además, el material del sustrato puede afectar la frecuencia de diseño de la antena; por lo tanto, la influencia del material del sustrato debe tenerse en cuenta al sintonizar correctamente la antena.

Encapsulación de etiquetas RFID

Hay muchas formas de empaque de etiquetas RFID, y no están restringidas por el tamaño y la forma estándar, y su composición también es diferente. Por lo tanto, los procesos de empaquetado como la fabricación de antenas, la formación de protuberancias, la unión de chips y la interconexión también son diversos.

1,Inlay RFID

La incrustación RFID es la forma más simple de etiqueta RFID. Puede verlo como un semiacabado porque todas las etiquetas RFID comienzan como una incrustación, pero en realidad, es una etiqueta RFID con todas las funciones. Una incrustación está hecha de IC, antena, que se adjunta al sustrato.

2,Etiqueta RFID

Tipo de adhesivo: Es el producto más común en aplicaciones prácticas. Esta etiqueta tiene una capa adhesiva y es fácil de pegar a los objetos, apta para etiquetas de equipaje aéreo, etiquetas para paletas, etc.

Tipo de etiqueta: Es muy utilizado en prendas de vestir y artículos, que se caracteriza por el tamaño compacto y puede ser reciclado.

3,tarjeta RFID

Tipo laminado: Hay dos tipos: presión de fusión y presión de sellado. La fusión y el prensado están hechos de láminas de incrustaciones y láminas de PVC superior e inferior mediante calentamiento y prensado. El material de PVC se fusiona con incrustaciones y luego se perfora y se corta al tamaño especificado.

Tipo de encolado: Los materiales superior e inferior del transpondedor se pegan con papel u otros materiales con pegamento frío y luego se troquelan en tarjetas de varios tamaños.

4, etiqueta de forma especial

Pulseras RFID: Las pulseras RFID son fáciles de usar y están disponibles en una variedad de materiales, como pulseras de silicona, pulseras tejidas, pulseras de papel, pulseras de PVC, que se pueden usar desechables (como médicas) o reutilizadas. Son muy utilizados en parques de atracciones, baños de playa, eventos o actividades a gran escala, etc.

RFID Mando: Generalmente está hecho de ABS y materiales de goteo de pegamento, pequeños y exquisitos. El llavero RFID viene en una variedad de formas, como gotas de agua, círculos, cuadrados, formas de animales, etc. Es fácil de transportar y se puede colgar en un llavero o bolso, ampliamente utilizado para la gestión del control de acceso.

Etiquetas de animales: Las etiquetas de animales son diferentes de otras etiquetas. Para la conveniencia del manejo de animales, las etiquetas de animales a menudo tienen la forma de tubos de vidrio de inyección, crotales, brazaletes con hebilla, alfileres de identificación incrustados, etc.

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