CN202782110U - 形成天线的柔版印刷设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用以形成天线的柔版印刷设备，其包含放卷装置、墨水印刷装置、加热装置与收卷装置。本设备用以印刷导电墨水于板材上，然后进行干燥以制作出具有天线的板材。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种用以形成天线的柔版印刷设备。
背景技术
无线射频辨识技术是一种无线通讯技术。其可通过无线电信号辨别特定物件，并读取相关数据，而无须透过识别系统与物件间直接接触。举例来说，在射频辨识系统中，读取器内建的天线可将信号传送至射频辨识标签。此信号会激发该射频辨识标签，而可将储存的信息反向散射至读取器。接着，读取器对此信息进行解码。以目前来说，无线射频辨识技术已广泛应用于各种用途，如用于防止产品伪造、控制通行、电子收费系统及物流管理等。
一般而言，天线可利用金属箔蚀刻制程来制造，此金属箔可例如为铜箔或铝箔。但蚀刻制程会浪费部分材料以及造成环境污染。所以，使用印刷技术将用于天线的材料直接印刷至一板材上，可解决传统蚀刻制程所面临的问题。
然而，由于印刷制程中所使用的板材为柔性(flexible)材料，且天线面积受限于可携式电子装置日益微型化，所以仍需要一种新颖的设备来印刷制造出功效更佳的天线以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种形成天线的柔版印刷设备。
本实用新型的一方面是在提供一种形成天线的柔版印刷设备，其包含放卷装置、墨水印刷装置、加热装置与收卷装置。放卷装置用以展开板材卷料，以输送板材。墨水印刷装置是设置以接收放卷装置展开并输送的板材，并以导电墨水印刷一图案至板材的表面上。加热装置设置以接收经墨水印刷装置印刷后的板材，并干燥图案以于板材的表面上形成天线。其中加热装置是包含一加热元件，其选自一或多个由热风加热元件、红外线(IR)照射元件及其组合所组成的群组。收卷装置是设置以卷收表面上形成有天线的板材。
在一实施方式中，导电墨水包含纳米金属粒子。
在一实施方式中，纳米金属粒子包含纳米银粒子。
在一实施方式中，上述板材是纸、聚对苯二甲酸二乙酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)。
在一实施方式中，还包含一辅助油墨印刷装置以印刷板材，是设置以接受输送自放卷装置的板材并输送至墨水印刷装置，或设置以接受输送自墨水印刷装置印刷后的板材并输送至加热装置。
在一实施方式中，还包含一紫外线(UV)照射装置以照射板材，是设置以接收经辅助油墨印刷装置印刷后的板材并输送至加热装置。
在一实施方式中，墨水印刷装置包含墨水槽、沾墨辊、网纹辊、印版辊与压印辊。墨水槽用以容置导电墨水。沾墨辊用以自墨水槽中取出导电墨水。网纹辊用以接触沾墨辊上的导电墨水以转移至网纹辊的表面。印版辊用以接触网纹辊的表面上的一部分导电墨水，以形成图案。压印辊用以支撑板材。当板材的两表面大致同时分别接触印版辊及压印辊时，转印图案至板材上。
在一实施方式中，网纹辊的表面具有一墨水量为约10至约15cc/m2。
在一实施方式中，板材的温度是加热至150℃至200℃。
在一实施方式中，板材的输送速度是20米/秒至30米/秒。
在一实施方式中，加热元件与板材的距离为25至75毫米(mm)。
在一实施方式中，加热元件是红外线照射元件，且红外线照射元件与板材间的距离为30毫米。
在一实施方式中，加热元件是热风加热元件。
由此可知，可应用本设备印刷含纳米导电粒子的导电墨水于纸板材上，然后进行干燥程序，而可于纸板材上形成天线。相较于已知以蚀刻制程制作铝天线的设备来说，本设备具有提升生产速度、减少材料浪费和降低环境污染等优点，且可大幅降低制程成本。此外，由于印版辊上的橡胶层易于替换，因此更换不同图案的印版辊十分方便，而有益于生产多样化的产品。
由上述可知，利用本设备，可于一制造流程中进行墨水印刷、油墨印刷、加热及紫外线照射等制程。所以成品除了有天线外，还可具有彩色的油墨图案，因而富有变化性。
附图说明
为让本实用新型的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是显示依照本实用新型一实施方式的一种柔版印刷设备的示意图；
图2是显示依照本实用新型一实施方式的一种柔版印刷设备的结构示意图；
图3是显示依照本实用新型一实施方式的一种加热装置的结构示意图；
图4是显示依照本实用新型另一实施方式的一种加热装置的结构示意图；
图5是显示依照本实用新型另一实施方式的一种柔版印刷设备的示意图；
图6是显示依照本实用新型一实施方式的一种印刷图案的示意图；
图7是显示依照本实用新型另一实施方式的一种印刷图案的示意图。
【主要元件符号说明】
100：柔版印刷设备
110：放卷装置
120：墨水印刷装置
121：墨水槽
121a：导电墨水
122：沾墨辊
123：网纹辊
124：印版辊
125：压印辊
130：加热装置
130a：入口
130b：出口
132：加热元件
134：红外线照射元件
136：热风加热元件
140：收卷装置
150：辅助油墨印刷装置
160：紫外线照射装置
212：板材卷料
214：板材
220：导电墨水图案
230：天线
D：加热元件与板材间的距离
具体实施方式
以下将以附图露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
图1是绘示依照本实用新型一实施方式的一种柔版印刷设备的示意图。图2是绘示依照本实用新型一实施方式的一种柔版印刷设备的结构示意图。在本实施方式中，柔版印刷设备用以印刷导电墨水于板材上，然后进行干燥以制作出具有天线的板材。具体来说，可应用于生产射频辨识天线(Radio-frequencyidentification antenna)。
在本实施方式中，柔版印刷设备100包含有放卷装置110、墨水印刷装置120、加热装置130与收卷装置140。
放卷装置110用以展开板材卷料212，以输送板材214至墨水印刷装置120。放卷装置110可包含套有板材卷料212的辊轮及多个提供张力的辊轮。当套有板材卷料212的辊轮往其中一方向转动时，板材卷料212被展开。通过其他辊轮的带动，将板材214输送至墨水印刷装置120。张力的范围可取决于板材214材质本身的机械特性。板材214的材质可为纸或聚对苯二甲酸二乙酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)。例如当使用铜版纸板材时，张力可为130N左右。
墨水印刷装置120设置以接收放卷装置110展开并输送的板材214，并印刷导电墨水图案220至板材214上。在一实施方式中，墨水印刷装置包含墨水槽121、沾墨辊122、网纹辊123、印版辊124与压印辊125。
墨水槽121用以容纳导电墨水121a。在一实施方式中，导电墨水121a包含纳米金属粒子，例如可包含纳米银粒子。例如印刷于板材表面上后，可低温烧结以形成导电线路的纳米银导电墨水。纳米银导电墨水可包含纳米银粒子、分散剂和溶剂等物质。分散剂可例如为水溶性树脂或酸类。水溶性树脂可为构成单元中具有胺基(amino group)的树脂。酸类可为有机羧酸或硝酸。由于分散剂会存在于纳米银粒子的周围，所以可避免纳米银粒子相互聚集。溶剂例如可为水、醇类或其组合。
沾墨辊122局部地浸泡在墨水槽121中。当沾墨辊122转动时，可自墨水槽121中连续地沾取导电墨水121a。
网纹辊123接触沾墨辊122上的导电墨水121a，以将其转移至网纹辊123的表面。网纹辊123上配置有数个沟槽。所以，当沾墨辊122及网纹辊123分别往不同方向转动时，沾墨辊122上的导电墨水121a会散布到网纹辊123的表面上及沟槽内。通过沟槽尺寸的设计，可控制网纹辊123携带的墨水量。在一实施例中，网纹辊123上沟槽的密度为200线/in。在一实施例中，网纹辊123沟槽容纳的墨水量为10至15cc/m2。
网纹辊123另接触具有凹凸图案的印版辊124，而可将网纹辊123上的一部分导电墨水121a转至印版辊124上。换言之，也就是在印版辊124上形成墨水图案。印版辊124可例如由中心的钢轮和外围的橡胶层所组成，且橡胶层可利用粘贴的方式贴在钢轮上。橡胶层设有欲形成的天线的图案。
压印辊125设置于印版辊124的对侧，用以在印刷时支撑板材214。也就是说，当板材214的两表面大致同时分别接触印版辊124及压印辊125时，导电墨水图案220可被转印至板材214上。
加热装置130设置以接收经墨水印刷装置120印刷后的板材214，以干燥图案220而形成天线230。加热装置130包含加热元件132，其选自一或多个由热风加热元件、红外线照射元件及其组合所组成的群组。
在一实施方式中，加热元件132为红外线照射元件134，如图3所示。此红外线照射元件134可为红外线灯管。在一实施例中，红外线照射元件134与板材214间的最短距离D为25至75mm，又一实施例中将红外线照射元件134与板材214间的距离D控制在约30mm。红外线照射元件134与板材214间的距离D可视所选用的红外线照射元件134功率的不同而进行调整。
在另一实施方式中，加热元件132为热风加热元件136，如图4所示。热风加热元件136可包含至少一加热线圈以及一封闭的热风箱体。在一实施例中，热风加热元件136的热风箱体中可维持在150℃以上的恒温，使每个具有天线图案的板材214从进入到离开热风箱体的时间约为30秒，以达到干燥的功效。
在一实施方式中，将板材214加热至150℃至200℃，以使导电墨水图案220完全干燥。通常，可以在加热装置130的入口130a或出口130b量测板材的温度。而上述150℃至200℃的温度是指由出口130b量测到的板材温度。例如可使用非接触式的红外线温度计来测量温度。
在一实施方式中，板材214的输送速度是20米/秒至30米/秒。
收卷装置140设置于加热装置130之后，用以卷收表面上形成有天线230的板材214。收卷装置140例如可包含卷收成品用的辊轮及多个提供张力的辊轮。卷收成品用的辊轮会往其中一方向转动，以将含天线230的板材214卷收成卷。
由此可知，可应用本设备印刷含纳米导电粒子的导电墨水于纸板材上，然后进行干燥程序，而可于纸板材上形成天线。相较于已知以蚀刻制程制作铝天线的设备来说，本设备具有提升生产速度、减少材料浪费和降低环境污染等优点，且可大幅降低制程成本。此外，由于印版辊上的橡胶层易于替换，因此更换不同图案的印版辊十分方便，而有益于生产多样化的产品。
图5是绘示依照本实用新型另一实施方式的一种柔版印刷设备的示意图。在本实施方式中，柔版印刷设备100更包含辅助油墨印刷装置150，其设置的位置可依照原料特性及其制程需求来调整。辅助油墨印刷装置150例如可设置以接受输送自放卷装置110的板材214并输送至墨水印刷装置120，或可设置以接受输送自墨水印刷装置120印刷后的板材214并输送至加热装置130。图5所示的油墨印刷装置150是设置于墨水印刷装置120与加热装置130间。油墨印刷装置150与墨水印刷装置120类似，可包含油墨槽、沾墨辊、网纹辊、印版辊与压印辊。换言之，上述两装置的差异在于印刷用的原料分别为油墨和墨水。
在一实施方式中，柔版印刷设备100还包含紫外线照射装置160，设置以接收经辅助油墨印刷装置150印刷后的板材214并输送至加热装置130，如图5所示。紫外线照射装置160可用以照射油墨，使油墨组成中感光的部分交联硬化。
由上述可知，利用本设备，可于一制造流程中进行墨水印刷、油墨印刷、加热及紫外线照射等制程。所以成品除了有天线外，还可具有彩色的油墨图案，因而富有变化性。
实施例
以下的实施例是用以详述本实用新型的特定方式，并使本实用新型所属技术领域中具有通常知识者得以实施本实用新型。以下的实施例不应用以限制本实用新型。
实施例1：以不同输送速度制造的一种天线的电阻
本设备的加热元件为十支红外线灯管，其功率为1.95至2.5kW，温度可达1000℃。红外线灯管与板材的最短距离为30mm。而本实验是将设备的输送速度分别设定为20、25与30米/秒，其余设备参数维持不变，然后分别测试天线成品的电阻值，以得到较适当的输送速度。
在此实施例中，首先将铜版纸板材由放卷装置输送至墨水印刷装置，然后在纸板材上印刷出导电墨水图案。导电墨水为纳米银导电墨水，其是利用将墨水印刷于板材上后，进行低温烧结以在板材表面上形成导电线路。导电墨水图案的厚度约为1微米，其图案请参照图6。其中，墨水印刷装置中的印版轮，每米的板材上可印出约22个图案。随后，将具有图案的纸板材输送至加热装置加热干燥而形成天线，并于加热装置的出口处测试板材的温度。然后，卷收表面形成有天线的纸板材。
接着，将不同输送速度生产出的天线进行电阻测试，其测试方式为测量天线电路图案中相距最远的两点间的电阻值。测试结果请参照表一。
表一：输送速度与板材温度、天线电阻值
由实验例1至实验例3可知，当输送速度20至30米/秒之间，输送速度愈低者，其生产出的天线的电阻值较低，代表其导电性较佳。而根据实验结果得知，印刷上述图案时，输送速度控制在20-30米/秒之间，其生产出的天线效能皆可符合实际应用的需求。
实施例2：以不同输送速度制造的另一种天线的电阻
本实施例的测试条件，如设备、设备参数和制造流程等，皆与实施例1相同。差异仅在于本实施例所印刷的图案较为稠密，其图案请参照图7。其中墨水印刷装置中的印版轮，于每米的板材上可印出约200个图案。
同样地，在制程中，于加热装置的出口处测试板材的温度。最后，将不同输送速度生产出的天线进行电阻测试。其测试结果请参照表二。
表二：输送速度与板材温度、天线电阻值
由实验例4至实验例6可知，当输送速度20至30米/秒之间，输送速度愈低者，其生产出的天线的电阻值较低，代表其导电性较佳。而根据实验结果得知，印刷上述图案时，输送速度控制在20-30米/秒之间，其生产出的天线效能皆可符合实际应用的需求。
虽然本实用新型已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，包含：
放卷装置，用以展开一板材卷料以输送一板材；
墨水印刷装置，是设置以接收该放卷装置展开并输送的该板材，并以一导电墨水印刷一图案至该板材的一表面上；
加热装置，是设置以接收经该墨水印刷装置印刷后的该板材，并干燥该图案以于该板材的该表面上形成一天线，其中该加热装置是包含一加热元件，其选自一或多个由热风加热元件、红外线照射元件及其组合所组成的群组；以及
收卷装置，是设置以卷收该表面上形成有该天线的该板材。
2.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该导电墨水为纳米金属导电墨水。
3.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该导电墨水为纳米银导电墨水。
4.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该板材是纸、聚对苯二甲酸二乙酯、聚氯乙烯或聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，还包含一辅助油墨印刷装置以印刷该板材，是设置以接受输送自该放卷装置的该板材并输送至该墨水印刷装置，或设置以接受输送自该墨水印刷装置印刷后的该板材并输送至该加热装置。
6.根据权利要求5所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，还包含一紫外线照射装置以照射该板材，是设置以接收经该辅助油墨印刷装置印刷后的该板材并输送至该加热装置。
7.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该墨 水印刷装置包含：
墨水槽，用以容置该导电墨水；
沾墨辊，用以自该墨水槽中取出该导电墨水；
网纹辊，用以接触该沾墨辊上的该导电墨水以转移至该网纹辊的表面；
印版辊，用以接触该网纹辊的该表面上的一部分该导电墨水，以形成该图案；以及
压印辊，用以支撑该板材，当该板材的两表面同时分别接触该印版辊及该压印辊时，转印该图案至该板材上。
8.根据权利要求7所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该网纹辊的该表面具有一墨水量为10至15cc/m2。
9.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该板材的温度是加热至150℃至200℃。
10.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该板材的输送速度是20米/秒至30米/秒。
11.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该加热元件与板材的距离为25至75毫米。
12.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该加热元件是该红外线照射元件，且该红外线照射元件与该板材间的距离为30毫米。
13.根据权利要求1所述的形成天线的柔版印刷设备，其特征在于，该加热元件是该热风加热元件。
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Cited By (2)
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| CN103302877A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-18 | 青岛理工大学 | 嵌入式共固化复合材料中带复杂图案阻尼薄膜的制作工艺 |
| CN105818517A (zh) * | 2015-01-05 | 2016-08-03 | 中国科学院化学研究所 | 一种水性油墨平版印刷系统 |
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2012
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