Rich Handley
Aproximadamente 25 bilhões de etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) são produzidas em todo o mundo a cada ano para identificação automática e sem contato, de acordo com o RAIN RFID Alliance, e essa tendência está aumentando. Um desafio enfrentado pelos fabricantes de RFID envolve o processo de inserção de matriz, durante o qual um chip semicondutor e uma antena são conectados. Para contornar esse problema, o fornecedor italiano de soluções e etiquetas RFID LAB ID fez parceria com empresa alemã de adesivos industriais DELO.
O LAB ID oferece etiquetas RFID e NFC (Near Field Communication) personalizadas de ultra-alta frequência (UHF), bem como etiquetas RFID de dupla frequência que combinam as duas tecnologias. A DELO, por sua vez, fornece adesivos e equipamentos personalizados para aplicações em indústrias de alta tecnologia como automotiva, aviação, optoeletrônica e eletrônica.
De acordo com Stefano Farina, engenheiro de vendas da DELO para o sul da Europa, a empresa auxilia os clientes na implementação da tecnologia RFID e oferece uma variedade de serviços. Isso, diz ele, inclui design de inlay, integração de software e hardware e uma plataforma de leitura de tags. As tags RFID UHF são usadas principalmente em logística, gerenciamento da cadeia de suprimentos e gerenciamento de armazém, diz ele, enquanto as tags NFC são utilizadas para proteção da marca, bem como para transmitir informações do produto por meio de smartphones.
“Para atingir um alto rendimento e atender à crescente demanda por etiquetas RFID, a produção precisa ser otimizada nos mínimos detalhes”, afirma Farina. “O processo de fixação da matriz, que inclui a conexão do chip e da antena, é exigente e apresenta uma série de desafios.” Um problema, ele explica, é que os chips estão se tornando cada vez menores devido à tendência contínua de miniaturização.
“Os chips de hoje têm um comprimento de borda de apenas 250 a 600 micrômetros [0,01 a 0,02 polegadas] e uma altura de 75 a 90 micrômetros [0,003 a 0,004 polegadas]”, diz Farina. “Para efeito de comparação, um cabelo humano tem cerca de 70 micrômetros [0,0027 polegadas] de espessura. Isso deixa uma pequena área de colagem que ainda requer alta resistência para atingir a vida útil desejada e a resistência ao envelhecimento para coisas como o número de ciclos de lavagem. Bom contato elétrico também é essencial para o funcionamento confiável das tags e um amplo alcance de leitura. “
O design do processo também é essencial, observa Farina. “Todos os parâmetros, desde o tipo de chip, substrato e sistema de dispensação até requisitos de adesivo e produto final”, diz ele, “devem ser reproduzíveis para implementar processos de manufatura automatizados e eficientes.” Para enfrentar esses desafios, o LAB ID emprega resinas epóxi condutoras da DELO; o fabricante de RFID usa os produtos MONOPOX AC da empresa há mais de dez anos.
“Eles foram desenvolvidos especialmente para aplicações de fixação de matriz e garantem a máxima produtividade”, diz Farina. “Os adesivos têm uma função dupla. Eles garantem a fixação imediata do chip na antena e fornecem contato elétrico.” Segundo Farina, os adesivos incorporam partículas de metal que se acomodam entre a saliência e o substrato. Após o processo de cura, ele acrescenta, eles conduzem a corrente especificamente em apenas uma direção.
Antes dos adesivos serem usados na produção, Farina diz, testes funcionais extensivos foram realizados para garantir a qualidade e durabilidade das etiquetas RFID. Os testes mostraram resultados fortes em termos de alcance de leitura e resistência à flexão, relata ele, mesmo após envelhecimento simulado. Isso incluiu armazenamento a +85 graus Celsius (+185 graus Fahrenheit) e 85 por cento de umidade relativa, bem como testes de choque de temperatura conduzidos de -40 graus a +85 graus Celsius (-40 graus a +85 graus Fahrenheit). De acordo com Farina, a resistência ao cisalhamento dos adesivos em substratos padrão como plástico e alumínio é de 50 MPa.
O LAB ID produz as etiquetas em um processo de fixação de matriz totalmente automatizado, com todas as etapas ocorrendo em sucessão direta em uma única linha. “O adesivo é aplicado primeiro na almofada da antena sem contato, usando uma válvula de jato de alta precisão”, explica Farina. “Um chip é então retirado do wafer e colocado na gota adesiva. As boas propriedades de adesão química evitam que o chip escorregue. As câmeras verificam se ele está corretamente posicionado e alinhado para que um ajuste automático possa ser acionado, se necessário.”
Na próxima etapa, diz Farina, a cura ocorre a 200 graus Celsius (392 graus Fahrenheit) por meio de um termodo integrado ao processo. “Dentro de um a dois segundos”, relata ele, “o adesivo está completamente curado e o contato elétrico com a antena é garantido.
Como o adesivo e os parâmetros do processo são ajustados com precisão, Farina diz, “a produção é executada de maneira confiável e estável em ciclos de poucos segundos”. Mais de 400 milhões de etiquetas saem de suas linhas de produção anualmente, ele observa – não apenas etiquetas RFID contendo plástico ou alumínio, mas também aquelas feitas de papel e outras matérias-primas renováveis. “Neste caso, os adesivos DELO selecionados para uso no processo de fixação de matriz curam a temperaturas abaixo de 180 graus Celsius” (356 graus Fahrenheit).
Farina diz que a produção de etiquetas RFID é um processo complexo devido à alta demanda por precisão no alcance do micrômetro. “Além de adesivos especiais que garantem a fixação do chip e da antena, ao mesmo tempo em que fornecem contato elétrico e atendem a elevados requisitos funcionais”, afirma, “tal complexidade exige processos projetados para lidar com grandes volumes de produção e ainda manter um alto nível de confiabilidade. A cooperação estreita entre RFID e os fabricantes de adesivos é essencial para implementar processos de fabricação eficientes e apoiar os usuários finais com tecnologia RFID de alto desempenho”.