簡介

RFID技術(shù)作為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集解決方案的應(yīng)用逐年穩(wěn)步增長，全球RFID市場預(yù)計到2023年接近320億美元。RFID的增長主要歸因于其作為解決方案的多功能性、可行應(yīng)用的潛在投資回報率以及安裝后的相對易用性。

RFID曾主要用于開門和追蹤動物，但從成本和能力角度來看，現(xiàn)在比以往任何時候都更可行。更不用說，可作數(shù)據(jù)的價值達(dá)到了歷史新高。供應(yīng)鏈、醫(yī)療保健、制造業(yè)和大麻只是眾多利用RFID技術(shù)實現(xiàn)更高效運行的行業(yè)中的一部分。盡管近年來RFID和整個技術(shù)行業(yè)都有了增長，高溫RFID應(yīng)用領(lǐng)域仍有增長空間——特別是需要長時間暴露在高于150+攝氏度（302+華氏度）溫度下的RFID標(biāo)簽應(yīng)用。

那么，高溫到底有什么問題呢？高溫RFID標(biāo)簽難道不是已經(jīng)有了嗎？

市場上有幾款令人印象深刻的高溫標(biāo)簽，但應(yīng)用的可行性也存在限制。為了全面理解高溫帶來的障礙，我們首先要了解RFID標(biāo)簽的組成、其工作原理以及其結(jié)構(gòu)。

RFID標(biāo)簽的組成部分

被動式RFID標(biāo)簽比主動RFID標(biāo)簽更常用于高溫應(yīng)用，因為它們更具成本效益。被動標(biāo)簽的開發(fā)通常從三個基本組成部分開始：

• 天線——通常由導(dǎo)電金屬、金屬箔或印刷的金屬墨水制成，天線用于接收和發(fā)射無線電信號。
• 集成電路——通常稱為芯片或集成電路，集成電路大小約為針頭，由硅制成，是標(biāo)簽的“大腦”，用于存儲數(shù)據(jù)。
• 基板——一層薄材料，通常是塑料，用來將芯片和天線連接在一起。

此時，會再覆蓋一層稱為“面”的材料，覆蓋暴露的天線和芯片，形成“鑲嵌”。鑲嵌要么出售給終端用戶，要么經(jīng)過另一個開發(fā)階段，最終成為成品標(biāo)簽或標(biāo)簽。對于大多數(shù)高溫標(biāo)簽，鑲嵌材料被熱塑性塑料、陶瓷或其他耐熱材料包裹，這些材料可以保護標(biāo)簽的工作部件免受高溫和惡劣工業(yè)環(huán)境的影響。

被動RFID標(biāo)簽的工作原理

簡而言之，當(dāng)RFID讀取器通過天線發(fā)射射頻波時，標(biāo)簽內(nèi)部的天線在讀取器范圍內(nèi)將無線電波能量傳導(dǎo)到標(biāo)簽芯片。無線電波的能量激活芯片，芯片將能量與標(biāo)簽數(shù)據(jù)調(diào)制，并將調(diào)制信號傳回讀取器和/或天線。

問題所在

RFID芯片的大小通常比作針尖或沙粒，必須固定在非常薄的金屬標(biāo)簽天線上，才能讓天線傳遞能量激活芯片并訪問存儲的數(shù)據(jù)。芯片通常焊接在天線上或用環(huán)氧樹脂固定。標(biāo)簽芯片與天線之間的這種連接是標(biāo)簽最脆弱的部分。

脆弱性源于用于將芯片與天線結(jié)合的材料的物理結(jié)構(gòu)。即使是最強的環(huán)氧樹脂和焊接金屬，長時間暴露在高溫下也會熔化。如果粘合劑被削弱，芯片會與天線分離，使標(biāo)簽失效。

高溫標(biāo)簽

這兩個術(shù)語對于評估高溫標(biāo)簽至關(guān)重要：

• 工作溫度——指RFID標(biāo)簽在整個生命周期內(nèi)能夠正常工作的溫度范圍。
• 最大暴露溫度——指RFID標(biāo)簽?zāi)軌虺惺艿淖罡邷囟?，同時不影響標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)和/或性能。

通過保持在最大曝光溫度以下，芯片應(yīng)能保持原位，標(biāo)簽材料也能保持完整。大多數(shù)高溫標(biāo)簽制造商也會根據(jù)廣泛測試提供重要的標(biāo)簽暴露時間間隔。

如果高溫標(biāo)簽暴露在高溫下，重要的是確保標(biāo)簽本身溫度未達(dá)到其工作溫度范圍時才讀取標(biāo)簽。這是因為將芯片與天線結(jié)合的材料可能并非固態(tài)物理，因此無法如預(yù)期那樣導(dǎo)電射頻能量。在高溫下嘗試讀取標(biāo)簽可能會破壞芯片數(shù)據(jù)。高溫暴露后，高溫標(biāo)簽的封裝設(shè)計用以保持標(biāo)簽內(nèi)部結(jié)構(gòu)并散熱，幫助標(biāo)簽恢復(fù)到工作溫度。

高溫標(biāo)簽評估技巧

• 了解你需要標(biāo)簽承受的絕對溫度。
• 要明白標(biāo)簽需要冷卻時間，流程需要考慮這一點。
• 如果你感興趣的標(biāo)簽，可以調(diào)查制造商如何檢測其產(chǎn)品。你可能會看到聲稱極高的最大暴露溫度，但有些可能意味著數(shù)小時的暴露，有些則可能是幾分鐘甚至幾秒鐘。
• 了解你希望跟蹤的資產(chǎn)材料，以及應(yīng)用環(huán)境中可能干擾的材料和其他因素。
• 考慮標(biāo)簽如何貼在資產(chǎn)上。鉚釘或螺絲可能容易耐高溫，但如果使用環(huán)氧樹脂或粘合劑，務(wù)必檢查其施加溫度以確保存活性。

高溫射頻識別標(biāo)簽及應(yīng)用

以下是三種高質(zhì)量、高溫的RFID標(biāo)簽選項及其標(biāo)簽規(guī)格：

這種獨特設(shè)計的標(biāo)簽設(shè)計成嵌入物品中，同時也可以通過其他方式固定。這種靈活的設(shè)計也比大多數(shù)IP等級IP69K的標(biāo)簽更耐用。

• 工作溫度：-50°至+80°C（-58°至+176°F）
• 最大曝光溫度：-50°至+200°C（-58°至392°F）
• 奇普：外星人希格斯3
• 最大讀取距離：根據(jù)應(yīng)用情況，最高可達(dá)2米（6.6英尺）
• 標(biāo)簽材料：聚烯烴熱塑性塑料
• 常見應(yīng)用：紡織品追蹤、工具追蹤、托盤跟蹤

• 工作溫度：-40°至85°C（-40°至185°F）
• 最大曝光溫度：-40°至+230°C（-40°至446°F）
• 奇普：外星人希格斯3
• 最大讀取距離（固定讀卡器）：最長4米（13.1英尺）
• 最大讀取距離（手持閱讀器）：最長2米（6.6英尺）
• 標(biāo)簽材料：高溫合成標(biāo)簽
• 常見應(yīng)用：制造、汽車噴漆工藝、電子應(yīng)用

用于極端高溫和反復(fù)暴露于腐蝕性液體下。該標(biāo)簽也通過IP68防護，讀距比其他高溫標(biāo)簽更長。

• 工作溫度：-30°至65°C（-22°至+185°F）
• 最大曝光溫度：-40°至250°C（-40°至+482°F）
• 奇普：外星人希格斯3
• 最大閱讀距離：最長10米（33英尺）
• 標(biāo)簽材料：工程級尼龍聚合物，無硅
• 常見應(yīng)用：高壓滅菌器、熱水清洗循環(huán)、后噴漆工藝和汽車噴漆工藝