NFC傳感器系統的生產(chǎn)需要NFC功能組件和傳感器功能組件。目前，印刷銀軟制造和裝配工藝可以提高生產(chǎn)效率。

無(wú)線(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步為軟電子學(xué)開(kāi)辟了新的機遇。近距離無(wú)線(xiàn)通信(NFC)可實(shí)現雙向短程無(wú)線(xiàn)通信，屬于一種新興技術(shù)，其市場(chǎng)定位是形成軟印刷傳感器系統的架構。印刷NFC傳感器設備，如可穿戴的溫度監測器或篡改檢測設備，不需要在電路板上提供電源、插頭或有線(xiàn)連接。當接近NFC功能的讀取器或蜂窩設備時(shí)，跳躍在線(xiàn)集成芯片將啟動(dòng)。NFC傳感器系統的生產(chǎn)需要NFC功能組件和傳感器功能組件。目前，這兩種主要功能組件的生產(chǎn)效率可以通過(guò)印刷銀軟制造和裝配工藝來(lái)提高。

最近，隨著(zhù)銀墨和印刷技術(shù)的發(fā)展，每個(gè)NFC標簽鑲嵌層或設備所需的導電天線(xiàn)圈可以印刷到高度耐用和靈活的聚合物基板上。與相同的銅電路相比，聚酯上的導電墨水可以顯著(zhù)降低基板的成本。傳感器可以在相同的基板上形成，也可以將傳感器連接到其上，這個(gè)過(guò)程支持添加微控制器(MCU)實(shí)現單元等電子組件的全集成解決方案。NPC印刷傳感器系統現在正在轉移到許多需要一次性使用的行業(yè)，從貨運和物流行業(yè)到藥品和醫療設施中的患者監護。

圖1 代表性的Molex顯示在聚酯基板上 SilverFlex電路顯示了電路的小尺寸和柔軟度。

　指定成功轉化為銀軟技術(shù)

在指定導電墨水和基板材料的給定應用中，必須認真考慮多個(gè)因素。這種做法特別正確，從傳統的剛性電路或軟銅電路到具有NFC功能的印刷銀軟傳感器系統。NFC需要依靠天線(xiàn)線(xiàn)圈的導電性，蝕刻銅線(xiàn)是一種高導電性的基體材料，寬度可能小于0.003英寸。然而，印刷銀電路的導電性低于作為基體材料的銅，因此印刷布線(xiàn)需要更寬。由于聚合物基板在組件正常使用過(guò)程中會(huì )彎曲，因此更寬的布線(xiàn)特別能保持印刷布線(xiàn)的完整性。

成功轉換為銀軟組件需要有相關(guān)知識進(jìn)行必要的調整，以正確形成更寬的布線(xiàn)，并設計與銅組件相同的天線(xiàn)。應部署經(jīng)驗豐富的設計開(kāi)發(fā)團隊，簡(jiǎn)化這一過(guò)程，采用先進(jìn)、專(zhuān)有的鈑金制造和滾動(dòng)制造工藝，簡(jiǎn)化智能標記、傳感器跳線(xiàn)等大批量產(chǎn)品的印刷工藝。與FR-4或銅軟電路板不同，印刷銀柔性技術(shù)增加了進(jìn)一步轉換的選項和能力，如形成一個(gè)具有NFC功能的傳感器標記，或使用圖形貼紙進(jìn)行美化。

根據印刷傳感器設計的復雜性及其預期功能，從FR-4電路板到低成本聚合物基板上的印刷銀電路可能是***方案。例如，對于復雜的應用程序，如果印刷電路板上的超威部件間距過(guò)密，傳統上使用銅的FR-4電路板很可能是***技術(shù)。對于組件數量較少（約20件或更少）的應用，銀軟技術(shù)的優(yōu)勢將更加明顯，因為它可以降低銀線(xiàn)覆蓋的基板區域的比例。

例如，可穿戴健身或醫療傳感器上的跳線(xiàn)可以提供足夠的空間來(lái)支持更寬的銀線(xiàn)，并需要更柔軟和彎曲的基板材料，如聚酯。印刷銀軟技術(shù)在聚合物上重量較輕，在三維(3D)上靈活性極高，因此上述任何應用都可以從該技術(shù)中受益。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與銅相比，銀更環(huán)保，制造工藝更清潔，因為添加劑銀印刷工藝不會(huì )產(chǎn)生有害的化學(xué)蝕刻廢物。

一般來(lái)說(shuō)，在電池供電設備中，任何無(wú)線(xiàn)數據通信協(xié)議消耗的功率都將占所需總功率的很大比例。由于無(wú)線(xiàn)數據通信的所有功率都是由NFC讀取器輸送的，因此使用NFC可以降低設備的總功率要求。提供無(wú)線(xiàn)讀取功能和啟用NFC的傳感器系統不需要功耗。讀取器可以將電源和數據指令發(fā)送到具有NFC功能的傳感器系統，然后系統將數據發(fā)送回讀取器進(jìn)行響應。無(wú)線(xiàn)NFC傳感器系統設計為基于印刷的制造工藝，可采用多種方案。在設計時(shí)間上，應盡快識別出***方法。

圖2 Molex 實(shí)時(shí)讀取NFC溫度的卷標。

　NFC傳感器系統架構由應用驅動(dòng)

一體化NFC和MCU(單片機)芯片的系統架構相對簡(jiǎn)單。單芯片可提供定義明確的功能，成本效益高。然而，成品的功能將受到硬件的限制，因此綜合設計最適合滿(mǎn)足高度統一的應用要求，而獨立的NFC和MCU芯片通?？梢愿玫刂С指鼜碗s的設備。雙芯片包裝將提高工程要求，增加工程成本，但允許更高程度的定制。例如，它可以支持多種應用程序或多條產(chǎn)品線(xiàn)，并監控仍在發(fā)展中的需求。在設計開(kāi)發(fā)周期中，雙芯片解決方案可以提高多功能性，使數據記錄功能獨立于數據通信部分，提供更復雜、更穩定的功能。隨著(zhù)時(shí)間的推移，MCU可以逐步執行數據記錄功能，并且不需要為NFC加電，從而延長(cháng)設備的電池壽命。

NFC傳感器系統可集成到智能標記等設備中，適用于需要數據記錄功能的應用，有利于產(chǎn)品保質(zhì)期的時(shí)間記錄和溫度記錄，或對熱敏或環(huán)境敏感產(chǎn)品的監控。條形碼或RFID讀取器只以單向的方式將數據從標記傳輸到讀取器，不同之處在于移動(dòng)電話(huà)嵌入式NFC芯片可以部署在讀取器-寫(xiě)入器模式下，用于數據采集和應用。然后，移動(dòng)電話(huà)可以通過(guò)蜂窩數據連接或Wi-Fi連接促進(jìn)已采集數據的遠程傳輸到服務(wù)器和云。

根據芯片和天線(xiàn)的不同，啟動(dòng)NFC傳感器設備的典型距離不同，但一般為4cm(cm)在范圍內。非輻射N(xiāo)FC信號的近場(chǎng)范圍可以***限度地減少電磁干擾，同時(shí)降低數據泄漏或數據入侵的風(fēng)險，提供更安全的通信平臺。從功率的角度來(lái)看，NFC設備的總功率低于藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)，這意味著(zhù)它可以延長(cháng)傳感器系統的電池壽命。

圖3 Molex 智能標記NFC溫度測井，顯示柔軟度和透明度。

　推動(dòng)數字時(shí)代創(chuàng )新

NFC是一項經(jīng)驗豐富的技術(shù)，用于安全訪(fǎng)問(wèn)、電子支付系統和其他短距離無(wú)線(xiàn)應用，但直到最近才被現代手機、家庭和辦公場(chǎng)所的許多平板電腦完全采用。這一發(fā)展趨勢代表了前進(jìn)的一大步，可以建立所需的基礎設施，將NFC的部署提高到一個(gè)更高的水平。

在印刷制造技術(shù)中，發(fā)展潛力***的一個(gè)方面就是存在促進(jìn)數字時(shí)代創(chuàng )新的潛力。結合NFC和蜂窩通信，充分利用銀印傳感器系統的應用，可以在數據驅動(dòng)下提供前所未有的深入洞察力。移動(dòng)設備和移動(dòng)應用程序可以提供基于時(shí)間靈敏度、位置服務(wù)和遠程電力通信的固有功能，以支持NFC傳感器系統使用的新應用程序的開(kāi)發(fā)。

NFC可以通過(guò)定制來(lái)滿(mǎn)足許多應用程序的一系列要求，并通過(guò)減少數據讀取所需的能量來(lái)重塑傳感器系統 架構。該技術(shù)還可以在沒(méi)有電池的情況下實(shí)現持續的自動(dòng)監控，從而顯著(zhù)延長(cháng)設備的使用壽命，或降低傳感器系統的材料列表成本。NFC功能可以與銀軟印刷工藝和制造工藝相結合。