浅析纸品行业rfid电子标签产生静电的危害及解决方法

　rfid电子标签企业是未来物料网的生力军，也是众多有长远眼光的企业家们最为看好的一个领域。为了满足不同人士的需求，本文详

细地阐述了rfid电子标签上静电产生的原因和危害以及保护射频芯片的方法。

   随着射频识别技术的异军突起，rfid标签也已经进入了纸制品加工行业。设备供应商们纷纷想要成为行业内提供频射标签解决方案的

第一霸主，这样一来，也就带动了这项技术在整个行业内的迅速推广。标签的应用范围是无限的。虽然它能给人们带来无数的机会，但

随着使用人数的增加，它也会给人们带来一定程度的挑战。

   大多数的人都在问："到底什么是射频标签?"无线射频技术是一种能够对数据进行远程存储和检索的方法，它的使用载体为射频标签。

这种标签含有天线，能够接受和反射来自射频收发器的无线电波。根据射频标签供电方式的不同，可以分为两种，一种是有源射频标签，

一种是无源射频标签。有源射频标签内含有内置电池，而后者不含有内置电池。内置电池能够向较远的地方发射清晰的信号，但有远射

频标签的体积也相对较大，价格也比无源射频标签贵一些。

   射频标签是电子设备，芯片的种类是五花八门的，其中有一些抵抗静电干扰的能力比较强，尽管如此，还是有许多文件记录下了

静电释放对射频芯片造成损坏的案例。这种损坏通常会导致产品质量在短时间内的下降，更严重的还有可能造成射频芯片的失效。

   静电荷是由材料在经过不同的生产和处理阶段时互相接触和分离所产生的。当材料互相接触和分离时，它们之间的摩擦(摩擦起电)

就会产生表面电荷，或静电荷。从定义上讲，静电荷是由电荷不平衡所引起的剩余电荷。这种电荷通常产生在绝缘材料上，例如：

胶片或涂布纸，也有可能产生于与地面隔绝的导电性表面上。这是很重要的一点，因为许多材料供应商都声称他们的新型抗静电材

料能够保护射频芯片免受静电荷的干扰。但很遗憾，他们的说法并不完全正确，因为静电荷可以被转移到与地面隔绝的导电性物体

上。一旦这种导电性物体(例如射频芯片)与地面接近，电荷的转移就能够引起物体的损坏。

   当两个表面接触时，它们之间的电荷就会发生重新排列。而当两个表面分离时，就会发生电子交换。一个表面将给出自己的电子，

那么它的电荷平衡状态就会被打破，从而处于正电状态，而另一个表面的电子就会过剩或处于负电状态。涉及到的材料以及它们接

触和分离所产生的吸引力和压力等都将对电荷的数量产生巨大的影响。要想了解材料的电荷特性，你就必须要考虑材料在摩擦电序中

的排位。材料在摩擦电序表中的相对位置决定了材料之间接触和分离时产生的电荷的数量和极性。在这个序列中间隔越远的材料，它

们之间产生的电荷数量也就越多。而且，排在表中最上部的材料在与表中下部材料接触时，更容易捕获正电荷。

   由于静电是逐渐增加的，所以它会使问题变得更加复杂，每次材料与另外一个表面接触时，它所带的电荷就会增加一些。这在材料

与多个表面接触的过程中最为明显，卷筒纸加工过程中的卷筒纸紧纸辊就是如此。最重要的是要意识到应该在生产过程中，把对这些

电荷的控制看作是保护射频标签安全性计划中的一部分。容易产生大量电荷的典型生产领域有：卷筒纸转移系统——开卷装置，夹紧

辊，累加器，带有绝缘套筒的导纸辊，电晕处理装置，凹印过版辊，自动复卷装置，独立包装或上封面装置等。

    静电的直接放电所造成的损坏。当一个带电物体或个人接触射频芯片时，一些储存下来的电荷就会转移或释放到射频芯片上，或者

通过射频芯片，转移到地上。转移到射频芯片上的电荷所带有电量足以破坏芯片上的电路。能量的转移主要体现在热量上，而这种热

量将会引起设备内部一层或多层材料的熔化。

    当与地面隔绝的导电性物体暴露在静电场内时，也有可能产生静电。在这些情况下，被隔离的导体(射频芯片)就会在电场中发生极

化，而且如果这个射频芯片在这种情况下迅速与地面接触，它就会在寻求电荷平衡的情况下产生电流。这样造成的结果就是当电场被

去掉时，射频芯片就会产生相反极性的电荷，处于带电状态，那么当它第二次与地面接触时，就会产生直接放电现象。

   电磁干扰对射频芯片所造成的影响也十分危险。所谓电磁干扰，就是我们经常在电子工业中所提到的过电压。如果射频芯片遇到超

出其电路绝缘能力的瞬时电量，电压或临时电量时，就会发生损坏。

   电子产业部门做出的失败的分析报告表明静电对射频芯片造成间接或毁灭性损害的几率只有10%;在90%的情况下，它会引起潜在故

障，这些潜在故障最终会导致设备的失效。我认为这种潜在故障与玻璃上的裂缝非常相像。这块玻璃也许还能用，但它每被压一次，

裂缝就会大一些，直到这块玻璃最终被打碎为止。问题就在于，射频标签到底何时失效?更重要的是，人们在生产过程中没有办法修复

这些潜在故障;你在自己的检测站对这个射频芯片进行了最后的检测而且它工作正常，但当你的客户对它进行测试时，它就不能正常工

作了。在这一点上，制造商面对的最大一个问题就是芯片的完整性。收益率并不是它们真正需要的，它们需要为客户提供百分之百可

靠的产品。

   解决方案：

   要想控制射频芯片上的静电，你需要使用一个有源静电消除器，它能保持相对的电离平衡，而且也能够中和你在特定(速度，材料种

类等等)应用过程中产生的电荷。静电消除器的电离平衡(正负电荷保持平衡)是非常重要的，因为胶印电压能够损坏某些射频芯片。虽

然到目前为止还没有一个行业标准规定出了射频芯片能够免受静电干扰的电压值，但许多标签制造商都建议人们把电荷水平保持在500

伏特左右。举例来说，当芯片被放进标签装配线上时，它们就会变得更加结实，但许多插入设备制造商建议人们在1,500伏左右的电压

下，在标签被对插入标签承印物上时对静电荷进行控制。无论怎样，一台设计周到的电离器所带来的电离平衡都能使静电荷的数量迅速

下降到不危害射频芯片的水平上。

   不要用无源静电消除器(金属箔或导电性线绳)来保护射频芯片。虽然在某些工业环境中，无源静电消除器能够消除一些静电荷，但这

种电离器对射频装置来说非常危险，因为它们只能把静电荷减少到电离作用产生的临界电压值上。使用这种设备的危险在于无源静电消

除器的临界电压值通常会高于多数射频芯片所能承受的电压值。

   在有源静电离产品中， 现在已经被证明最有效的是加长静电棒(static bar)。它们能够中和掉高速移动(2,000 到2,500 fpm)的卷筒

纸上的静电，而且它的装配距离非常合适，能够使离子更好地混合，从而保持更好的离子平衡状态。同时，它还能使射频芯片与紧挨着

发射极的高强度电场保持相对安全的距离。当静电棒到达转移点(插入点)时，就能成功地中和标签纸(带有胶粘剂和衬纸的标签印刷材料)，

纸张或胶片上的静电荷。所谓转移点(插入点)，就是射频芯片露出的地方，同时，这也是最脆弱，最容易受到静电破坏的地方。因此，

我们使用静电棒的理念就是要每时每刻保证这个区域的静电平衡状态。

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