印刷型NFC傳感器設備，例如佩戴式的溫度監(jiān)測器或篡改檢測設備等，并不需要在電路板上提供電源、插頭或有線的連接方式，跳線上的集成芯片在靠近具有NFC功能的讀取器或蜂巢設備時才會啟動。生產(chǎn)NFC傳感器系統(tǒng)需要NFC功能元件及傳感器功能元件。現(xiàn)在，透過采用印刷型銀柔性制造和裝配工藝，可以提高這兩類主要功能元件的制造效率。

 

最近在銀墨和印刷技術上的發(fā)展，可以將每個NFC標簽鑲嵌層或設備所需的導電天線線圈走線印刷到高度耐久、高度靈活的聚合物基板上。與同等的銅電路相比，聚酯上的導電墨水可以顯著降低基板的成本。在相同的基板上可以形成傳感器，或者將傳感器連接到其上，而且這一工藝支持添加微控制器（MCU）單元及其他電子元件，實現(xiàn)全整合的解決方案。從貨運和物流業(yè)直到藥物與醫(yī)療設施中的病人監(jiān)護，NPC印刷型傳感器系統(tǒng)現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)移到要求一次性使用的眾多產(chǎn)業(yè)。

 

 

在為給定的應用指定導電墨水和基板材料時，必須認真的考慮多個因素。當從傳統(tǒng)的剛性電路或柔性銅電路過渡到具有NFC功能的印刷型銀柔性傳感器系統(tǒng)時，這種做法尤其正確。NFC需要依賴于天線線圈走線的導電性，蝕刻的銅走線是一種高導電性的基體材料，寬度可能小至0.003英寸。然而，印刷型銀電路的導電性要低于作為基體材料的銅，所以印刷的走線需要更寬一些，由于聚合物基板在元件的正常使用過程中會屈曲，較寬的走線特別可以保持印刷走線的完整性。

 

成功的轉(zhuǎn)換到銀柔性元件，需要具備相關的知識來進行必要的調(diào)整，從而正確的形成更寬的走線，并且設計出功能與基于銅的元件相同的天線。應當部署富有經(jīng)驗的設計開發(fā)團隊簡化這一流程，采用先進、專有的鈑金制造與滾動式制造工藝可以簡化智慧標簽、傳感器跳線，以及其他大批量產(chǎn)品上銀走線的印刷工藝。與FR-4或銅柔性電路板不同的是，印刷型銀柔性技術增加了進行進一步轉(zhuǎn)換的選項和能力，例如可以形成一卷具有NFC功能的傳感器標簽，或者采用圖形貼紙來進行美化。

 

根據(jù)印刷型傳感器設計的復雜性及其預期的功能，從FR-4電路板過渡到成本更低的聚合物基板上的印刷型銀電路，可能就是最佳的方案。對于復雜的應用來說，例如，如果印刷電路板上超微型化的元件間距過于稠密，那么傳統(tǒng)上使用銅的FR-4電路板非常有可能作為首選的技術。對于元件數(shù)量較少（約為20件或更少一些）的應用，銀柔性技術的優(yōu)勢則會更加明顯，原因在于可以降低銀走線覆蓋住的基板區(qū)域的占比。

 

比如說，佩戴式的健身或醫(yī)療傳感器上的跳線可以提供充裕的空間，支持更寬的銀走線，并且需要更加柔軟易彎的基板材料，例如聚酯等。聚合物上的印刷型銀柔性技術重量更輕、在三維（3D）上具有極高的靈活性，因此以上任一種應用都還可從該技術中獲益。另一項優(yōu)勢則在于與銅相比，銀更加環(huán)保，其制造過程也更加清潔，這是因為增材型的銀印刷工藝不會產(chǎn)生有害的化學蝕刻廢料。

 

圖1：在聚酯基板上展示了具有代表性的Molex SilverFlex電路，顯示了電路的小尺寸與柔性

 

一般來說，在電池供電的設備中，任何無線資料通訊協(xié)定消耗的功率在所需的總功率中都會占很大的比重。使用NFC則可以降低設備的總功率要求，因為無線資料通訊的全部功率都是從NFC讀取器中輸送過來。提供無線讀出功能、啟用了NFC的傳感器系統(tǒng)并不需要消耗功率，讀取器可以將供電和資料指令發(fā)送到具有NFC功能的傳感器系統(tǒng)，然后系統(tǒng)會將資料發(fā)送回讀取器，作出回應。為基于印刷的制造工藝設計無線NFC傳感器系統(tǒng)，可以采用多種方案。在設計階段，則應盡早辨別出最佳的方法。

 

圖2：olex NFC溫度即時讀出標簽

 

 

一體化的NFC和MCU芯片的系統(tǒng)架構(gòu)相對簡單一些。單芯片可提供定義明確的功能，成本效益極高。然而，成品的功能將受到硬件的局限，因此一體化的設計最適合用來滿足高度專一的應用的要求，相互獨立的NFC和MCU芯片則通?？梢愿玫臑閺碗s性較高的設備提供支持。雙芯片的封裝會提高工程上的要求、增加工程成本，但是又允許更高程度的定制，例如，可以支持多種應用或多條產(chǎn)品線，并且對仍在發(fā)展中的需求進行監(jiān)控。在設計和開發(fā)的周期中，雙芯片的解決方案可以提高多功能性，使資料記錄功能獨立于資料通訊部分而單獨存在，提供更加復雜而又穩(wěn)健的功能。MCU可以隨著時間而逐漸的執(zhí)行資料記錄功能，而且無需為NFC加電，進而延長設備的電池壽命。

 

NFC傳感器系統(tǒng)可以整合到智慧標簽和其他設備中，適合需要資料記錄功能的應用，并且有益于產(chǎn)品保質(zhì)期方面的時間記錄和溫度記錄，或者對熱敏或環(huán)境敏感型產(chǎn)品的監(jiān)測。條碼或RFID讀取器只是以單向的方式將資料從標簽傳遞到讀取器，與此不同的是，移動電話中嵌入的NFC芯片可以在讀取器-寫入器的模式下部署，供資料獲取應用使用。然后，移動電話可透過蜂巢資料連接或Wi-Fi連接來促進已采集資料向服務器及云端的遠距離傳輸。

 

根據(jù)芯片和天線的不同，啟動NFC傳感器設備的典型距離有所不同，但是一般在4公分(cm)的范圍以內(nèi)。非輻射的NFC訊號的近場范圍可使電磁干擾降至最低，在降低了資料外泄或資料入侵風險的同時，可以提供一個更為安全的通訊平臺。從功率的觀點來說，與藍牙無線技術相比，NFC設備消耗的總功率要低一些，這就意味著可以為傳感器系統(tǒng)延長電池壽命。

 

圖3：Molex NFC溫度測井智慧標簽，顯示了柔性和透明度

 

 

對于安全訪問、電子支付系統(tǒng)和其它短距無線應用來說，NFC都是一種久經(jīng)考驗的技術，但是直到最近才被現(xiàn)代的手機和家庭及辦公場所中的許多種平板電腦所完全采用。這一發(fā)展趨勢代表了向前邁進的一大步，可以建立起所需的基礎設施，將NFC的部署提升一個層次。

 

印刷制造技術中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮囊粋€方面就是存在著潛力來推動數(shù)字時代的創(chuàng)新。結(jié)合NFC和蜂巢通訊來充分利用銀印刷型傳感器系統(tǒng)的應用，可以在前所未有的程度上提供一種可資利用而又受資料驅(qū)動的深入洞察力。移動設備與移動應用可以提供基于時間的靈敏度、位置服務，以及遠端電力通訊之類的固有功能，為NFC傳感器系統(tǒng)使用的新應用的開發(fā)工作提供支持。

 

NFC可經(jīng)定制來滿足一系列眾多應用的要求，透過減少資料讀出所需的能量，正在重新塑造傳感器系統(tǒng)的架構(gòu)。這一技術還可在無需電池的情況下實現(xiàn)持續(xù)的自動化監(jiān)控，這樣就可以顯著的延長設備的壽命，或者降低傳感器系統(tǒng)的物料清單成本。NFC功能可以與銀柔性印刷工藝與制造工藝良好的結(jié)合。