高温RFID标签的评估

简介

RFID技术作为现代数据采集解决方案的应用逐年稳步增长，全球RFID市场预计到2023年接近320亿美元。RFID的增长主要归因于其作为解决方案的多功能性、可行应用的潜在投资回报率以及安装后的相对易用性。

RFID曾主要用于开门和追踪动物，但从成本和能力角度来看，现在比以往任何时候都更可行。更不用说，可作数据的价值达到了历史新高。供应链、医疗保健、制造业和大麻只是众多利用RFID技术实现更高效运行的行业中的一部分。尽管近年来RFID和整个技术行业都有了增长，高温RFID应用领域仍有增长空间——特别是需要长时间暴露在高于150+摄氏度（302+华氏度）温度下的RFID标签应用。

那么，高温到底有什么问题呢？高温RFID标签难道不是已经有了吗？

市场上有几款令人印象深刻的高温标签，但应用的可行性也存在限制。为了全面理解高温带来的障碍，我们首先要了解RFID标签的组成、其工作原理以及其结构。

RFID标签的组成部分

被动式RFID标签比主动RFID标签更常用于高温应用，因为它们更具成本效益。被动标签的开发通常从三个基本组成部分开始：

• 天线——通常由导电金属、金属箔或印刷的金属墨水制成，天线用于接收和发射无线电信号。
• 集成电路——通常称为芯片或集成电路，集成电路大小约为针头，由硅制成，是标签的“大脑”，用于存储数据。
• 基板——一层薄材料，通常是塑料，用来将芯片和天线连接在一起。

此时，会再覆盖一层称为“面”的材料，覆盖暴露的天线和芯片，形成“镶嵌”。镶嵌要么出售给终端用户，要么经过另一个开发阶段，最终成为成品标签或标签。对于大多数高温标签，镶嵌材料被热塑性塑料、陶瓷或其他耐热材料包裹，这些材料可以保护标签的工作部件免受高温和恶劣工业环境的影响。

被动RFID标签的工作原理

简而言之，当RFID读取器通过天线发射射频波时，标签内部的天线在读取器范围内将无线电波能量传导到标签芯片。无线电波的能量激活芯片，芯片将能量与标签数据调制，并将调制信号传回读取器和/或天线。

问题所在

RFID芯片的大小通常比作针尖或沙粒，必须固定在非常薄的金属标签天线上，才能让天线传递能量激活芯片并访问存储的数据。芯片通常焊接在天线上或用环氧树脂固定。标签芯片与天线之间的这种连接是标签最脆弱的部分。

脆弱性源于用于将芯片与天线结合的材料的物理结构。即使是最强的环氧树脂和焊接金属，长时间暴露在高温下也会熔化。如果粘合剂被削弱，芯片会与天线分离，使标签失效。

高温标签

这两个术语对于评估高温标签至关重要：

• 工作温度——指RFID标签在整个生命周期内能够正常工作的温度范围。
• 最大暴露温度——指RFID标签能够承受的最高温度，同时不影响标签的结构和/或性能。

通过保持在最大曝光温度以下，芯片应能保持原位，标签材料也能保持完整。大多数高温标签制造商也会根据广泛测试提供重要的标签暴露时间间隔。

如果高温标签暴露在高温下，重要的是确保标签本身温度未达到其工作温度范围时才读取标签。这是因为将芯片与天线结合的材料可能并非固态物理，因此无法如预期那样导电射频能量。在高温下尝试读取标签可能会破坏芯片数据。高温暴露后，高温标签的封装设计用以保持标签内部结构并散热，帮助标签恢复到工作温度。

高温标签评估技巧

• 了解你需要标签承受的绝对温度。
• 要明白标签需要冷却时间，流程需要考虑这一点。
• 如果你感兴趣的标签，可以调查制造商如何检测其产品。你可能会看到声称极高的最大暴露温度，但有些可能意味着数小时的暴露，有些则可能是几分钟甚至几秒钟。
• 了解你希望跟踪的资产材料，以及应用环境中可能干扰的材料和其他因素。
• 考虑标签如何贴在资产上。铆钉或螺丝可能容易耐高温，但如果使用环氧树脂或粘合剂，务必检查其施加温度以确保存活性。

高温射频识别标签及应用

以下是三种高质量、高温的RFID标签选项及其标签规格：

这种独特设计的标签设计成嵌入物品中，同时也可以通过其他方式固定。这种灵活的设计也比大多数IP等级IP69K的标签更耐用。

• 工作温度：-50°至+80°C（-58°至+176°F）
• 最大曝光温度：-50°至+200°C（-58°至392°F）
• 奇普：外星人希格斯3
• 最大读取距离：根据应用情况，最高可达2米（6.6英尺）
• 标签材料：聚烯烃热塑性塑料
• 常见应用：纺织品追踪、工具追踪、托盘跟踪

• 工作温度：-40°至85°C（-40°至185°F）
• 最大曝光温度：-40°至+230°C（-40°至446°F）
• 奇普：外星人希格斯3
• 最大读取距离（固定读卡器）：最长4米（13.1英尺）
• 最大读取距离（手持阅读器）：最长2米（6.6英尺）
• 标签材料：高温合成标签
• 常见应用：制造、汽车喷漆工艺、电子应用

用于极端高温和反复暴露于腐蚀性液体下。该标签也通过IP68防护，读距比其他高温标签更长。

• 工作温度：-30°至65°C（-22°至+185°F）
• 最大曝光温度：-40°至250°C（-40°至+482°F）
• 奇普：外星人希格斯3
• 最大阅读距离：最长10米（33英尺）
• 标签材料：工程级尼龙聚合物，无硅
• 常见应用：高压灭菌器、热水清洗循环、后喷漆工艺和汽车喷漆工艺