Le guide complet des étiquettes RFID – Partie I

Guide complet des étiquettes RFID

Première partie : fabrication de l’étiquette RFID personnalisée

Avec cet article, Trace ID vise à fournir un guide complet des étiquettes RFID sous la forme d’un article en ligne concis et instructif. Notre intention est de permettre à tous ceux qui ont besoin des informations les plus complètes sur les étiquettes RFID de les trouver dans un seul article accessible sur le web. Nous pensons qu’il est utile pour tout le monde et, afin de maintenir le document à jour et précis, nous espérons que les lecteurs qui souhaitent nous faire part de leurs commentaires sur le contenu n’hésiteront pas à contacter Trace ID en remplissant notre formulaire de contact.

Technologie RFID

RFID signifie Radio Frequency Identification (identification par radiofréquence) et désigne un système de collecte, de stockage et de mise à jour de données par le biais d’ondes radio. L’objectif principal d’un système RFID est la traçabilité individuelle d’objets, de personnes et d’animaux en leur attribuant un numéro de série unique stocké sur l’étiquette RFID avec laquelle ils sont marqués.
L’origine de la technologie RFID remonte aux années 1920, mais ce n’est qu’il y a quelques décennies qu’elle a été développée pour un usage civil dans l’industrie et le commerce, et qu’elle s’est répandue dans le monde entier. Vous trouverez un historique intéressant de la naissance de la technologie RFID dans notre article Comment la technologie RFID a vu le jour.

Qu’est-ce qu’un système RFID et à quoi sert-il ?

Le système RFID est la combinaison de plusieurs éléments en interaction qui stockent, reproduisent et mettent à jour des informations. Ces éléments sont les suivants

1. Une étiquette RFID.
2. Un lecteur RFID.
3. Un dispositif de stockage et de gestion des données.

Si ces éléments entrent dans la catégorie du matériel, les systèmes RFID fonctionnent grâce à des applications logicielles spécifiques, à des protocoles de communication de données et à des normes, tous créés pour permettre une gestion globale des données. Nous avons parlé en détail de ces protocoles et de ces normes dans un article précédent qui pourrait vous intéresser.

Notions de base sur les étiquettes RFID

Dans ce qui suit, nous nous concentrerons sur les étiquettes RFID elles-mêmes, et nous soulignerons plus tard la différence avec les étiquettes RFID finales.

Qu’est-ce qu’une étiquette RFID ?

Une étiquette RFID est un élément composé de.. :

1. d’une antenne.
2. Un transducteur radio.
3. Une puce fixée à l’antenne par une résine qui l’encapsule.
4. Un substrat de support pour tous ces éléments.
5. Enfin, une substance adhésive pour que l’étiquette puisse être fixée là où elle est nécessaire.

L’étiquette RFID finale peut ensuite comporter d’autres composants qui varient en fonction des besoins spécifiques du client qui l’utilisera, qu’il s’agisse d’une couverture en mousse ou d’une protection d’encapsulation, d’une prise en sandwich entre du papier ou du tissu de toutes sortes, de formes et de tailles diverses, ou encore d’une impression.

Fréquences des étiquettes RFID

La fréquence RFID fait référence à la taille des ondes radio utilisées pour communiquer entre les composants du système RFID. Plus une onde est grande, plus le nombre de répétitions qu’une onde complète peut effectuer en une seconde est faible. 1Hz correspond à une onde par seconde, 1KHz correspond à mille ondes par seconde et 1MHz correspond à un million d’ondes par seconde.
Le type de fréquence détermine certains comportements de l’ensemble du système RFID. Par exemple, plus la fréquence est basse, plus la vitesse de lecture des données est lente, mais plus la capacité de lecture à proximité de métaux ou de liquides est élevée. En revanche, plus la fréquence est élevée, plus la vitesse de lecture des données est rapide et plus la portée de lecture est grande, mais elle est malheureusement plus sensible aux interférences causées par les métaux ou les liquides présents dans l’environnement.
La basse fréquence (LF RFID) couvre une plage de 125 KHz à 134 KHz et offre une portée de lecture de 10 cm.
La haute fréquence (HF RFID) fonctionne généralement à 13,56 MHz et offre une portée de lecture de 10 cm à 1 m.
Enfin, l’ultra-haute fréquence (UHF RFID) couvre 433 MHz et va de 860 MHz à 960 MHz.
La portée de lecture des systèmes UHF peut atteindre 12 mètres et leur taux de transfert de données est plus rapide que celui des systèmes LF ou HF, mais ils sont les plus sensibles aux interférences et ne peuvent pas lire à travers le métal ou l’eau.

Formats des étiquettes RFID personnalisées

Comme indiqué ci-dessus, les formats des étiquettes RFID finales peuvent varier considérablement car ils dépendent des besoins spécifiques de chaque mise en œuvre RFID. Nous pouvons toutefois énumérer les formats les plus courants dans le secteur de la RFID.

• Sandwich: l’inlay RFID estpris en sandwich entre deux laminés. Ces laminés contiennent l’inlay et sont généralement imprimés avec des informations lisibles par l’homme.
• Encapsulation: l’encapsulation est souvent utilisée pour protéger l’inlay des liquides.
• Surmousse: la mousse fournit l’épaisseur nécessaire pour séparer l’inlay des métaux, par exemple. En effet, la fréquence radio est particulièrement affectée par la présence de métaux.

En termes de taille, les étiquettes peuvent également varier considérablement, allant de très petites étiquettes ne dépassant pas 10 mm à de grandes étiquettes de plusieurs dizaines de centimètres. Il en va de même pour les silhouettes des étiquettes, qui peuvent être très différentes en fonction de la conception du client.

Matériaux constitutifs d’une étiquette RFID

Les matériaux sont divers, allant des papiers et tissus aux plastiques. En revanche, les métaux sont à éviter car ils peuvent affecter négativement le fonctionnement de la radiofréquence. Les seuls métaux sont ceux qui entrent dans la composition de l’antenne et de la puce.

Comment les étiquettes RFID sont-elles fabriquées ?

Fabrication d’étiquettes RFID personnalisées

Lorsque la commande du client porte sur des étiquettes RFID personnalisées et non sur des étiquettes humides ou blanches, nous devons de toute façon commencer par fabriquer des étiquettes humides. Il faut toujours commencer par fabriquer des étiquettes humides, puis des étiquettes personnalisées. De plus, les matériaux de surface sont très variés.

Étapes de fabrication

Sur la même machine de transformation où nous avons réalisé les incrustations humides, nous effectuons un second processus pour ajouter la couche frontale requise par le client et pour découper la forme personnalisée de l’étiquette selon le dessin du client.

Enfin, nous avons les étiquettes individuelles attachées à une bobine de papier siliconé. Sur les photos, vous pouvez voir des exemples d’incrustations sèches, humides, blanches et d’étiquettes.

Les antennes RFID

Pour produire des étiquettes RFID, il faut d’abord concevoir une antenne en fonction de l’objectif ou du besoin que l’on souhaite couvrir. La conception de l’antenne peut être réalisée à l’aide de différents logiciels. Chez Trace ID, notre développeur conçoit les antennes RFID à l’aide de Genesys, un logiciel spécialisé très complet et à la pointe de la technologie. Une fois l’antenne conçue et les tests de performance effectués, elle peut être fabriquée.
Les antennes commercialisées par Trace ID sont en aluminium, mais d’autres peuvent être en cuivre, en encre métallique ou même des antennes composites en fibre de carbone sont en cours de développement.
Les antennes en aluminium sont fabriquées dans des bobines d’aluminium d’une épaisseur de quelques microns, qui se trouvent sur une bobine de PET. En appliquant un réservoir qui délimite la forme finale de l’antenne sur l’aluminium, l’excès d’aluminium est retiré de la bobine, qui reste à l’extérieur du réservoir, ne laissant que les antennes en aluminium sur le PET. Une fois que les rouleaux d’antennes sont prêts, ils peuvent passer à l’étape suivante de la fabrication des étiquettes RFID.

Puces RFID

Les puces RFID stockent les informations émises par ondes radio par l’antenne RFID et le lecteur. La puce est stimulée lorsqu’elle reçoit une requête de fréquence radio envoyée par un lecteur et émet à son tour par radio les informations qu’elle contient.
Cette stimulation peut être active ou passive. Une étiquette RFID est passive lorsqu’elle ne dispose pas d’une batterie intégrée produisant l’énergie nécessaire à l’émission de l’information par radio. En d’autres termes, le circuit est activé par induction et l’antenne occupe la majeure partie de l’étiquette, car elle a la double fonction de capter l’énergie qui fait fonctionner le système et d’émettre le signal radio avec les informations stockées sur la puce.
Chez Trace ID, nous équipons nos étiquettes RFID de puces provenant des deux principaux fournisseurs de puces RFID, IMPINJ et NXP.

Les machines de collage

L’étape suivante consiste à insérer les puces dans les antennes. Cette opération s’effectue dans des machines de collage. Il existe de nombreuses machines sur le marché pour la production de la technologie RFID. Chez Trace ID, nous nous équipons avec les principaux fournisseurs du secteur. Les machines de collage et les machines de conversion (dont nous parlerons plus tard), avec lesquelles nous fabriquons chez Trace ID, ont été conçues et produites par Mühlbauer.
Dans la machine de collage, la bobine d’antenne est introduite dans la machine de collage et la puce est collée en un point précis avec de la résine époxy. La bobine ainsi obtenue comporte les antennes de la puce, appelées « dry inlay » (incrustation à sec).

L’incrustation à sec

Le dry inlay est l’antenne équipée de la puce sur la bobine PET. Il n’a donc pas de forme d’étiquette ni d’adhésif, et n’est donc pas encore une étiquette RFID.

Machines de transformation

La machine de transformation est la machine dans laquelle la bobine d’incrustations sèches est transformée en bobine d’incrustations humides, ce qui signifie que la bobine ne portera plus seulement les incrustations, mais aussi les incrustations découpées à l’emporte-pièce avec la substance adhésive.

Fabrication des incrustations humides

Dans cette machine, les incrustations sèches de la couche de PET sont recouvertes d’une couche de substance adhésive sur une couche de papier siliconé. Ils sont ensuite découpés à l’emporte-pièce à la taille de l’étiquette souhaitée. Lors de la découpe, toutes les couches sont coupées à l’exception de la couche de papier siliconé. Enfin, les restes de toutes les couches sont éliminés, de sorte que seules les incrustations humides restent sur le papier siliconé. Les incrustations humides peuvent ensuite être décollées du papier siliconé et collées sur n’importe quelle surface en tant qu’étiquettes.

Fabrication d’inlays humides blancs

Le processus de fabrication des incrustations humides blanches est le même que celui des incrustations humides, mais une couche de papier est ajoutée au recto de l’étiquette.

Encodage, impression et test des étiquettes RFID

Encodage et impression

Après la production, les étiquettes RFID passent par la ligne d’encodage et, dans certains cas, par la ligne d’impression. Chez Trace ID, nous encodons les étiquettes avec des machines SATO, qui peuvent également imprimer des éléments simples ou des codes-barres.

Essai

Les étiquettes RFID sont soumises à divers contrôles de qualité concernant leurs performances, leur encodage correct, etc. Chez Trace ID, nous effectuons ce contrôle de qualité à l’aide de solutions de mesure et de test Voyantic.
Nous espérons que ces informations seront utiles à tous ceux qui s’intéressent à la technologie RFID. Si vous souhaitez continuer à approfondir le sujet, nous vous recommandons de consulter les autres articles du magazine, et en particulier la partie suivante de ce thème : Partie II : Applications des étiquettes RFID.