在制造过程使用射频识别技术（RFID）的实际目标是可以提高物料的可见性，同时减少与条形码技术相关的人工扫描。射频识别技术能提供具实际意义而且高性价比的解决方案，它会使整个制造过程更高效，出错率更少。

要成功应用RFID，首先要清楚地了解不同类型的RFID技术能做什么，不能做什么。每个领域、每种物料和每个环境都有独特的需求和限制条件。无论何种情况，将RFID技术应用在特定的物料和设备过程中的应用工程存在实际技术挑战。

不同类型的RFID：主动式和被动式技术

目前市场上有已商用的各种类型的RFID技术。一个RFID系统包括RFID标签、阅读器天线。标签本身就包含了与RF天线通信的电子元器件。主动式标签需要有能源支持以与阅读器通信，通常是各种电池。被动式标签不需要电池，因为它们能通过阅读器天线的微波磁场获得能量而激活，通常主动式标签覆盖范围大，但它们尺寸更大，也比被动式标签贵。不同类型标签设计的工作频率不同，最常见的频率包括125KHz低频、13.56MHz高频和GHz频段的超高频。

应用工程

RFID和条形码技术的主要区别在于RFID需要更高层次的应用工程支持。最优系统设计取决于待识别的物料和标签必须阅读的环境，外在因素包括周边射频基站系统、金属表面和发动机等，这些都会制造电磁场噪声和屏蔽，从而对阅读过程造成严重影响。一个好的系统应该尽可能实现100％的识别率。

便携式、RT LS与短距离

常见的商用RFID系统有几种基本结构，其中最常见的类型是“便携式”检测方法，这种情况下，无论是主动式或被动式标签，通过一个装备阅读器天线的便携式设备时，就会被检测到。常见的应用包括高速公路和防盗系统。在制造领域，这种类型的系统可以用来追踪托盘或箱子进出仓库，不能用来追踪某个物料在车间的具体位置。

还有一种方法是实时定位系统（RTLS），在概念上它接近于在一个建筑物内的局部GPS系统。典型的RTLS系统需要有主动式标签和几个天线，这些天线位于建筑物内的关键区域。采用三角测量或相似的技术，系统可以在覆盖区域内判断RF标签的大致位置。这一方法适用于在有限区域定位非常昂贵或关键物料。典型的应用是在医院内追踪医疗设备，此类应用所需标签的成本和尺寸决定了它不能应用于在生产车间追踪物料，此外，这种方法通常不足以定位特定物料的大致位置。举例来说，知道某一盘或卷料目前在某个贴片机或某个存储区域，就可以限制搜索区域在几米范围内的几百个物料，但不能精确到带标签物料的确切位置。更为重要的是，这种方法不能进行其它物料追踪应用，如机器设置确认、物料的可追溯性等。

第三种方法是使用“短距离”接近阅读器去识别带标签的物料（当它位于天线的几英寸范围内时），这种方法通常用于接入控制和自动化支付等场合。在电子制造条件下，这种方法有很大的实用价值，因为电子制造有许多小物料，放在狭小的空间内，所以RFID标签尺寸要小是一个关键因素，例如贴片机或存储区域上的元器件卷带或盘式包装。实际上许多物料都在紧贴金属表面（如贴片机送料器、货架等）的条件下操作，这也使短距离低频RFID标签适用于这样的环境，因为它们对这些外在因素的敏感性较低。

供应链与工厂自动化

与条形码技术类似，RFID可用于在制造过程某一节点上自动化数据获取过程，也可以用来对成品进行标记和识别，从而实现整个供应链的信息传递。通常这是两种截然不同的应用，它们有各自的特定需求。

回顾条形码技术的业界应用经验就会发现：实现供应链应用需要很长的时间，因为这依赖于是否有业界标准及标准的接受程度。需要注意的是，在电子制造领域目前还没有标识标准物料（如卷带或盘式SMT元器件）的标准。每个元器

件供应商都定义各自的用于卷带识别的标签，还没有标准规定标识上应该含有的内容和标识信息的格式，不论是只能手工识别、标准条形码格式或二维条码、有没有前缀等。

应用RFID进行物料识别

从实际应用角度，不可能对每种和每个元器件都用RFID进行标识，因为元器件通常是以塑料托盘或卷带方式进行包装和操作，所以在这些包装上添加标签是最实际的。

对于卷带包装，存在的一个挑战就是它们的物理外形定义较宽松，外形尺寸已有明确的业界标准规定，但在两侧的开口则差异很大，有些卷带包装甚至没有足够大的平表面用于贴最小的标签。显然，信息的数量和形式受制于已有的空间。这样，由于RFID标签的尺寸较小，所以它比传统条形码标签更具优势（参见图1）。

大尺寸和价格昂贵的电子元器件通常是用符合JEDEC标准的托盘包装。这些托盘的空余表面更小，从而通常根本无法标识；在大多数制造运作中，托盘在上料到贴片机前一直都保存在原始供应商包装袋中。当然，这就意味着在贴片机、干燥箱及烘箱等环节的元器件上下料时，可能存在丢失实际托盘和标签信息之间联系的巨大风险。

托盘和卷带的可复用RFID标签

由于没有标准标签，为了实现在生产线实现物料追踪自动化，大多数组装业者不得不在所有托盘和卷带上用自己的标签重新标识。

在一封闭环境下，作为这一概念的自然延伸，可将RFID标签作为临时附加部件，充分发挥RFID的优势，这样，在接收或配给物料时，将可复用RFID标签粘附在卷带或托盘上，当包装或托盘物料用完时，将RFID标签收回。RFID标签可以使不同工艺过程实现很高层次的自动化，同时标签成本的均摊时间也很长。

每种物料包装上的标签必须定做，标签应该容易粘附、摘除，同时应该粘附物料牢固，它们应该与物料使用处的工艺和设备兼容。例如，对于标准的JEDEC阵列托盘，RFID标签应该集成到客户定做的弹簧夹上，这样粘附到标准阵列托盘上的标准吊钩型凸台（如图2所示）。这些夹子的材料是特殊工程树脂、防ESD、耐温范围与托盘一样，一般可高达150℃。通过将夹子的爪打开或沿着托盘边缘滑动，夹子可以容易粘附或摘除。这样的夹子设计在常规托盘操作过程中是不会脱落的，夹子不会影响正常的托盘堆叠操作，一叠托盘可以用一个夹子进行识别，也可以每个托盘都有一个夹子，夹子不会对贴片机送料器产生影响。这样，RFID标签在整个制造过程各个工序就都可以一直粘附在托盘上。

PCBA的可复用RFID标签

与上述原因一样，在PCBA（印制电路板组件）上应用R F I D标签的实际而经济的方法，是将标签临时粘附在PCBA上，这种情况下，RFID标签可以增加自动传送生产线和工作站的自动化程度。

目前大多数自动化PCB追踪都是在PCB上使用条形码识别，数据获取的挑战在于单板上条码位置没有一致性，临时粘附RFID标签可以使PCBA上标签的形状和位置更具柔性，这使得阅读器在传送带和工作站上的集成更具柔性。

由于RFID避免了调整固定式条码扫描设备，避免了对生产线操作员在PCB上不同位置上手工扫描的依赖，所以RFID具有很大的优势，有利于WIP追踪、工艺路线控制和可追溯性等。

另一个方法就是将RFID标签直接粘附在各工序周转PCBA用的包装上，包装包括储料台、周转箱、料架和其它周转工具。用这种方法，阅读器可安装在储料台的上下料装置和传送带上。

用RFID进行工装夹具的识别

电子制造业界也会使用各种各样的专用工具，包括但不限于送料器、单板支撑夹具、钢网和刮刀等，这些物品也需要有它们自己的识别和追踪方法。首要的目标就是要确保在组装某个产品时，在特定的设备／工艺上使用正确的工装夹具。另外，同样的追踪系统也可以用于快速定位工装夹具是否在生产线，跟踪工装夹具的使用、维修保养情况等。

RFID灵敏送料器

SMT贴片机的卷带送料器是RFID应用的最佳场合，每个印制电路板组装工厂会为每种贴片机和每种元器件配置大量的各种各样的送料器，其投资也非常大。有时在送料器上的投资甚至会超过贴片机本身的投资。如果知道所有卷带送料器确切的状况和位置，确保送料器需要时就可应用，就会使生产计划更有效率。

在送料器上使用RFID标签也能实现贴片机上的送料器和卷带验证自动化。在设备设置阶段，要减少换线时间，避免人为错误，关键因素就是要实现快速而可靠的送料器设置验证。

大多数先进的送料器设置验证系统都会由贴片机供应商提供，验证系统包括了应用所谓的“灵敏（smart）”送料器，这些送料器表现出某种形式的智能，有可编程存储器或标识唯一身份，它们与存储在中央数据库中的送料器和元器件的信息相联系。当送料器安装在贴片机时，通过电接触实现通信。这种系统相当昂贵，而且仅限于特定品牌或型号的设备，这也意味着不同的设备有不同层次的验证方法和不同的用户界面。更为重要的是，送料器不在贴片机上时，这些系统并不能提供送料器的实时库存清单。RFID提供了一种非常低成本的解决方案，其控制水平等于或优于任何类型的专用灵敏送料器。除了低成本外，这一方法的主要优势就是它可以在任何类型贴片机基础上进行改进。在这种应用中，RFID标签粘附在每个送料器和送料器存储架上，阅读器安装在贴片机送料器界面上（如图3所示）。系统必须如此设计，以精确检测在每个送料器位置上安装了哪个送料器。如果阅读器安装在移动送料器存储架上，也可以支持离线库存和设置验证。因为这种方法不涉及到电接触，所以不存在弹簧触针及其它部件的保养和可靠性问题。

理论上，与送料器相关的所有追踪应用都可以利用同样的标签和阅读器，这就意味着送料器“从生到死”都可以被识别和追踪，包括整个保养历史记录。把不同的应用结合起来就可实现最高层次的制造控制，例如，贴片器卷带送料器在经过若干个小时、拾取循环或误吸后，就会自动地送去进行预防性保养。

在实现追踪生产车间内所有托盘和卷带位置的同时，也可以将贴片机和追踪系统集成，这样就可以自动更新从贴片器下料时卷带中剩余的数量。这样，就可以提高实时库存的精确性，避免了每次退料存储时要手工清点卷带上剩余物料数量。

物料的可追溯性

电子OEM在制造工艺过程中收集数据和提供物料可追溯性的需求不断增长，从记录每批单板上的少数关键器件的批次代码信息，到保证完整的物料和工艺可追溯性，如记录每个单板或组件所涉及的所有元器件、化学品、工装夹具等

信息。

无铅和RoHS指令对物料可追溯性提出更高要求，因为组装业者有责任证明用在某个产品上的所有物料都符合指令要求。RFID可以实现这种应用，同时由于减少了条形码扫描所必须的各种辅助操作，所以更具操作性、更可靠和更具性价比。

潮湿敏感器件（MSD）控制

这种应用要求跟踪含有潮敏元器件的每个托盘或卷带从干燥袋中取出到贴片和回流前的开封暴露时间。使用RFID进行这种应用和自动MSD控制系统存在几个独有的问题，业界已经成功解决并应用了许多年。

具体参见以前的论文（参考文献3和4）。

结论

在电子制造业界，RFID的应用能降低物料成本，减少生产线操作步骤，提高整个生产效率。和其它技术一样，在投入人力和财力规划具体的实施策略前，要考虑好其实际期望和目标。实用的方法是先在工厂内以闭环方式应用RFID，同时明确未来供应链应用的路标。在选择RFID技术的战略伙伴时，要注意确保合作伙伴能关注你具体的产业需求，它们应该有成功交付可靠解决方案的已有经验，同时有一整套现成的专用RFID标签和阅读器组合。许多公司有很好的概念，但很少有在实际生产环境下处理多系统业务的成功经验。

1. RFID (Radio Frequency Identification): Impact on Electronic Products andManufacturing A Quarterly Forum Report, Technology Forecasters, Inc. ThirdQuarter 2004

请联系Vincent Dubois：vdubois@cocliscan.com。