印刷科技的新契机——RFID

一、前言

RF技术最早使用于国防军事作战方面，发展至今，可常见于门禁管制、防伪、偷窃、动物芯片、以及运输、自动控制仓储等各种领域之中，而应用的范围更遍及制造、物流、医疗、运输、零售等行业。知名厂商沃尔玛、宝碱以及金吉列公司首先导入使用，而美国国防部也宣称军品管理将全面采用RFID、食物与药物管制局亦宣布将采用RFID来监控非法药物与产品、台湾EAN在三年前便开始推广RFID应用，结合产、官、学、研业界专家组织「RFID服务团」，扩大推动产业应用，目前已有多家企业参加服务团，陆续还有业界相继加入，希望及早掌握标准发展趋势及商机。

在RFID的应用上，1999年MITAuto ID Center成立后，流通业方面便考虑全面导入整体供应链的应用。2003年，EAN与UCC合资成立EPC global，推动RFID/EPC全球共通标准，RFID的商业应用可说是正式起飞了，然而RFID技术是否能真正成功的关键除了天线之设计、波段之标准化、设备之认证之外，最重要的是卷标（Tag）的价格，而以印刷的方式印制RFID天线不但快速更是一个降低成本的好方法，将印刷应用于RFID势必将成为印刷产业未来的趋势。

本文即就RFID相关标准及印刷业与RFID的关联上做简要的探讨。

二、RFID相关标准

为了要达到全球普及化的效应，RFID必须要有统一的规格与标准，EPC global在2003年即正式宣布了RFID之标准EPC，其中包括RFID数据编码标准与EPC Network机制的设计，目标是设立一个全球网络，把计算机与数以万亿计的日常电子产品连接起来。麻省理工学院(MIT)的Auto-ID中心，在芝加哥举行的电子产品程序代码(EPC)研讨会的开幕式上公开了这一计划，表示将在研讨会上为射频识别(RFID)产品供货商提供有关各种无线频率的硬件和软件接口的详尽规格和文件。针对RFID标准，以下将RFID规格书、EPC网络区块与构件、无线电波等介绍分述如下：

(一) RFID规格书

为了建构EPC网络机制，EPC global发布了RFID相关的规格书，该规格书提供所有的系统定义，并说明各个子系统必要的功能要求；依不同网络区块，公布的规格书版本1.0有七项，另外卷标数据规格已进行到1.1版，摘要说明如下：

(二) EPC网络区块与构件

EPC网络要建构的区块主要包括RFID的标签牌、扫读器、EPC数据、Savant、对象命名服务系统与EPC信息系统，分别解释于下：

(三)无线电波

在无线电波方面，为避免各国无线电频率使用标准不一，造成使用上的混乱与困扰，国际上大多遵守国际电信联合会(ITU)的规范。目前RFID使用的频率有6种，分别为135KHz以下、13.56MHz、433.92MHz、860M~930MHz（即UHF）、2.45GHz以及5.8GHz。对此Auto ID Center发布了以下频率标准：超高频方面0级 (Class 0) 采用900MHz，1级(Class 1)采用860-930MHz，高频方面1级采用13.56MHz 。

为了实现EPC网络，更进一步的建立一个称之为「因特网对象」的平台。为此，研究人员开发了硬件和网络软件协议--此网络包括一个叫做Savant的专用软件包，担任神经系统的运作，负责收集、储存RF读卡器发射的信息并采取相应行动。Savant软件随后与物品名称服务系统(ONS)一同工作，该系统可以将本地计算机自动引导至包含待查询产品信息的因特网位置，而卷标信息用实体标记语言(PML)写成，它是MIT开发的一种程序代码形式，基于广为人知的可扩展标记语言(XML)，放在专用实体标记语言服务器中的实体标记语言程序代码可作为描述所有实物、过程和环境的一个标准。

三、印刷产业新契机

(一)RFID深具发展潜力

根据ABI research市场研究机构的分析，全球RFID市场在2002至2008年中，RFID-Tag（电子卷标）市场规模将从每年200亿元提高至750亿元；解读机市场规模则从每年91亿元提高至330亿元，软件应用系统市场规模从每年121亿元提高至每年300亿元，总计RFID的总产值从每年410亿元提高至每年1,368亿元，年复合成长率（CAAG）高达22%，其发展潜力相当惊人。但另一市场研究公司VDC（Venture Development Corporation）专研RFID技术的资深分析师Michael Liard表示：「阻碍Wal-Mart RFID进程的障碍之一是高昂的成本。RFID技术带来的最大效益是提高供应链效率。但单个RFID标签的成本在25至30美分左右，对大多数企业来说，单位成本需要降至5美分或更少，RFID带来的物流成本节约才能和装置费用相抵。工研院系统中心徐明主任指出，台湾具备成熟的半导体生产制造封装体系以及电子生产组装产业，并已具有建立自动化设备开发能力，这样的整体环境有利于RFID降低成本与提高产能，也说明台湾是一个非常适合RFID开发的国家。

(二)RFID与印刷的关系

在有了标准的订定之后，下一步便是RFID如何将普及化，因成本问题一直是阻碍RFID普及的主要原因之一，而印刷比起传统铜皮腐蚀法的方式更快速且成本更低，所以利用印刷的方式将天线印刷到RFID上是既经济又有效率的方式，已有某些RFID的市场供应者期望网版印刷能使RFID天线的印刷速度每小时超过50,000-80,000个，以符合随之而来的庞大需求。网版印刷最大的优势在于--只要利用网目与模板的不同，即可以使用不同的油墨材料来印制所需的产品，也就是说使用的油墨可以是非常多样的，而其中对于RFID最有助益的便是所谓的导电油墨。就被印材料而言，若是利用印刷的方式，天线便可以被印制到多种的标签材料上，其中包含聚酯(polyester)、PVC甚至是纸上。在印制天线的过程中，只要根据需要将所需的天线形状印于被印物上即可，不必像传统的蚀刻方式破坏被印物的本身，不但可以省下许多成本，并且可以减少化学的浪费与污染，更进一步的说明，印刷可以使制造天线的本身变的更自动化，利用结合其它印刷单位，加强卷标与microchip的自动装置，如此一来，就能使RFID的制造过程更加快速。

导电油墨在印刷RFID天线时扮演着非常重要的角色，通常这类的油墨会包括银或是碳。在近几年来已有多家RFID卷标的制造厂商正在测试导电聚合物应用在印刷上的可行性。一般的导电油墨是利用银与碳形成PTF pastes 的型态，而PTF最常见于印刷电路板上。由于Silver PTF有较低的电阻率，对于RFID标签而言是最佳的印墨系统，另外有利用铜所形成的PTF，但是由于铜氧化的非常快速，因此并不适合运用在RFID上。

由于印刷有上述几项优势，再加上RFID的快速发展，印制RFID天线将为印刷产业带来另一波新的商机，最明显的例子便是RFID将取代原有的条形码。条形码标签原本就是包装印刷业的一大业务分支，采用RFID卷标后，印刷有了另一项新任务--以导电油墨来印刷其天线。成本一直是RFID标签推广中的一大阻力，目前RFID标签的成本大约在每枚3角~6角美元之间，对于贵重商品来说当然毫无问题，可是对低价商品来说就行不通了，利用导电油墨印RFID卷标的天线或线路，不仅工效高，更是降低成本的一种有效方法，还减省大量铜质既腐蚀液的污染。

(三)从Drupa 2004印刷展透视RFID技术

在本次的2004 Drupa大展中，结合各种制程的印刷机在今年大放异彩，从这里可看出印刷机的机械结构持续进步当中，其中RFID也成为本次大展重点之一，如美国的Flint油墨公司(图一)，已专门为此项业务设立了开发部门，并已与麻省理工学院的自动识别中心(auto-ID center)合作，旨在研发全球性的RFID数据收集网络，建立起联系。而Flint油墨公司已以导电油墨印出的线路与铜腐蚀出来的线路在多种射频带进行了比对。如860~950MH的超高频、2.45GMHz的微波及13.56MHz的高频等均做过试验。还对采用哪种印刷技术作了试验，包括平印、凹印、柔印、网印等。最近已以平印线路术与R.T.线路板公司签订独家协议。，除此之外，与RFID技术相关的印刷机还包括Melzer ST-L400、OCE VarioStream 6100、MANROLAND R700…，其中Melzer与RFID产品结合的加工机，也有制 RFID 的天线机(图二)、VarioStream 6100 适用于高品质的 RFID 条形码打印，在展场中有秀出 RFID 的应用，最主要是采用 LED 雷射呈像，闪光熔合的方式(图三) 而MANROLAND则展示新的RFID印刷技术(图四)。

四、结语

当RFID的标准订定与成本下降之后，RFID即将成为生活中的一部分，而其深入民生的部份将是可以预期的，举例来说，在2004年7月20日中时晚报的国际新闻中就曾报导：「日本的学童即将配备一种兼具辨识身分及追踪功能的『聪明卡』上学，这种使用『无线射频辨识系统(RFID)』技术的聪明卡，可在学生出入学校时被阅读机器纪录，父母即使不在子女身旁亦可掌握孩子的情况。」经由此种「聪明卡」家长就能利用校门等位置所安装的阅读机，经过机器读取记录学童的数据，便可由电子邮件或电话实时了解学童上学及下课的情形，如此一来可大大减少孩童遭绑架的危险。在台湾方面，近日来常出现黑心电视、黑心床垫、黑心复印机…，搞得大家买家电时都必须小心翼翼，害怕买到假货或旧货。资工系教授张瑞雄就曾说：「如果我们买的物品上都有RFID芯片，那么将旧品回收再以新品出售的可能将会降低，因其需要移除旧品上的旧RFID芯片，并嵌入新的RFID芯片，如果我们再控制RFID芯片的序号和其分配的管道和途径，所有的旧品将无法隐藏。」如果更进一步的利用在人体方面，加拿大Zarlink Semiconductor公司发明了一种新的无线应用，为所谓的人体网络(body area networks)研究体内天线设计(in-body antenna design)，开发一系列人体植入医疗组件，以帮助老年人和残疾人士。从印刷面来看，在过去几年来「条形码」一直是包装印刷最大业务之一，如今RFID的出现更为印刷带来另一项的变革，不仅是技术的突破，更是考验着印刷人的勇气及创意，因为RFID的技术与应用比条形码复杂，牵涉的标准范围更广泛，试想，当初不被看好的传统条形码也是经过多年的努力才有今日的成就，更为印刷产业带来庞大的商机，如今新科技RFID的出现，由于印刷可大大降低RFID标签的成本，因此印刷有极大的机会可以进入此项科技，并使之普及化，相信在不久的将来，RFID将成为未来生活的新方式。