RFID晶片結構對標籤靈敏度影響分析

2020-12-13 RFID世界網

1 引言

卷到卷電子標籤生產線是滿足RFID市場對電子標籤海量需求的設備。生產中很多因素會影響電子標籤的性能,尤其是會影響電子標籤靈敏度一致性。電子標籤靈敏度一致性在實際應用中反映了在同一環境下讀取不同電子標籤的可靠程度,它直接影響或代表著RFID系統運行的可靠性。自從全球零售巨頭Walmart在零售行業引入RFID技術後,Walmart對RFID電子標籤的需求就受到電子標籤供應商們的矚目。尤其是Walmart對供應商提供的RFID電子標籤驗收標準(包括對電子標籤靈敏度一致性的要求)備受電子標籤製造商們關注。因此,電子標籤製造商必須重視影響電子標籤靈敏度一致性的各種因素,在生產中加以控制,以滿足通過Walmart公司對電子標籤的驗收。可能會影響電子標籤靈敏度一致性的因素很多,找出影響電子標籤靈敏度一致性的主要因素,對指導電子標籤生產具有實際意義。

因為,RFID UHF電子標籤靈敏度一致性對系統運行影響較大,所以,本文只研究UHF電子標籤靈敏度一致性問題。

2 實驗測試

2.1 各種因素分組及測試設備和測試環境

可能影響電子標籤靈敏度一致性的因素有:倒封裝貼片生產線的溫度、壓力、時間等參數;表面未敷膜晶片和敷膜晶片;天線表面潔淨狀態;不同金屬天線;天線饋點寬縫隙和窄縫隙等。將不同因素分別組合製作成電子標籤,每個組合取30枚電子標籤測試其靈敏度,並用Minitab軟體做產品製程能力分析。測試設備主要有芬蘭Voyantic公司的Tagformance UHF電子標籤測試儀、計算機等;測試環境在微波暗室中。

2.2 測試結果

2.2.1電子標籤測試儀靈敏度曲線分析

通過電子標籤測試儀對大量電子標籤測試後得到的結果舉例如下:

(1)未敷膜晶片的電子標籤在900MHz頻點上靈敏度增益一般在-18dBm~-12 dBm之間,離散性較大,如圖1所示。

(2)敷膜晶片的電子標籤在900MHz頻點上靈敏度增益一般在-15dBm~-12 dBm之間,一致性較好,如圖2所示。

(3)未敷膜晶片與寬縫隙天線組合的電子標籤比與窄縫隙天線組合的電子標籤靈敏度一致性稍好。

(4)天線表面潔淨狀態;倒封裝貼片時的溫度、壓力、時間等參數;不同金屬天線等因素對電子標籤靈敏度一致性影響不明顯。

圖1未敷膜晶片電子標籤靈敏度曲線[2]圖2敷膜晶片電子標籤靈敏度曲線[2]

2.2.2 產品製程能力分析

將電子標籤測試儀在900MHz頻點上的靈敏度增益數據用Minitab軟體做產品製程能力分析。取規格下限(LSL)為-16dBm,規格上限(USL)為-12 dBm,樣本數為30。

參考圖表如下:

圖3未敷膜晶片某種組合Cpk=0.63 [2]圖4未敷膜晶片某種組合Cpk=0.44[2]

圖5敷膜晶片某種組合Cpk=1.42 [2] 圖6敷膜晶片某種組合Cpk=1.10[2]

製程能力判斷標準

Cpk

級別

判斷結論

Cpk≥1.67

特級

製程能力過分充裕

1.67>Cpk≥1.33

A

製程能力充分

1.33>Cpk≥1.00

B

製程能力合格,但不太充分

1.00>Cpk≥0.67

C

製程能力不足,需要提升能力

Cpk<0.67

D

製程能力嚴重不足,不可接受

圖3、圖4為未敷膜晶片在不同壓力、不同潔淨度下製作的電子標籤的製程能力分析,因Cpk<0.67,為D級,說明製程能力嚴重不足,不可接受。

圖5、圖6為敷膜晶片在不同壓力、不同潔淨度下製作的電子標籤的製程能力分析,因Cpk≥1.0,為B級,說明製程能力合格,可以接受。

通過對電子標籤上萬枚次的測試、對比分析,得到結果:表面未敷膜晶片與窄縫隙天線貼合製作的電子標籤靈敏度一致性較差;其他因素對電子標籤靈敏度一致性影響不明顯。

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