CN106156840A - 电力多业务应用大容量长寿命电子标签 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力领域电子标签，公开了一种电力多业务应用大容量长寿命电子标签，包括基材、天线和芯片，所述天线布置于所述基材上，其特征在于，所述芯片采用CSP封装形式，通过SMT工艺焊接在所述天线上，所述基材为PI基材，所述电子标签采用SMT工艺封装成柔性电子标签。本发明的电子标签由PI基材和SMT贴片工艺制成，并且采用大容量芯片，封装后的柔性电子标签可以承载更多的电力业务数据，各结构之间连接更加牢固，占用更小的空间，并且电子标签的性能在送检后保持稳定，提高电子标签的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电子标签领域，具体涉及一种柔性电力多业务应用大容量长寿命电子标签。
背景技术
RFID(无线射频辨识：Radio Frequency Identification)智能电子标签以储存识别数据与通过无线电波来传递资料，其在物联网甚至我们的生活中起到了越来越重要的作用。在相关技术领域，RFID智能电子标签所占比重越来越大，甚至在一段时间，其起到的作用是无可替代的。
电子标签是给予物品一种类似人类的身份证的作用，对物品进行身份确认，并以此区别于其它同类物品。目前电力多业务领域中的RFID电子标签芯片的容量较小，EPC区容量大多数为128bits，user区容量为512bits。同时电子标签尤其是柔性电子标签多为pet面材，芯片与标签天线邦定时采用芯片倒封装，导电胶将芯片与天线结合。
在电力多业务实际应用中，受容量限制，标签承载的信息有限，在需要记录大量信息的场合，小容量标签是不适用的。向一些省份和实验室送检电子标签时，发现所有送检样签在做完高低温实验及交变试验后，标签性能均小幅度下降，标签频点发生偏移，读距发生变化。配网计量中，产品要求的使用寿命一般大于等于10年，产品的信息也较多，所以目前的电子标签从容量和使用寿命上均无法满足计量产品的全生命周期管理。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明主要解决提供一种在电力多业务应用领域中大容量长寿命的电子标签，尤其是一种柔性的电子标签。
为解决上述技术问题，本发明提供电力多业务应用大容量长寿命电子标签，包括：基材、天线和芯片，所述天线布置于所述基材上，其特征在于，所述芯片采用CSP封装形式，通过SMT工艺焊接在所述天线上，所述基材为PI基材，所述电子标签采用SMT工艺封装成柔性电子标签。
优选地，所述芯片的EPC区容量为128bits～528bits，user区容量为512bits～2kbits，其中，所述user区可对用户信息进行分区管理。
优选地，所述PI基材包括铜箔，所述天线通过蚀刻所述铜箔形成。
优选地，所述天线为铜制天线或者铝制天线，所述天线通过绕线或者印刷方式布置于所述基材上。
优选地，根据所述基材和/或所述芯片的容量配置所述天线的阻抗匹配。
优选地，所述电子标签还包括贴合于所述芯片上方的防护层，所述防护层由PET制成。
优选地，所述基材还可以为PCB基材或陶瓷基材。
优选地，所述电子标签为方形、圆形或者其他形状。
本发明公开的电子标签，由于采用大容量的芯片，可以承载电力多业务领域的大量信息，并且可以对用户信息进行分区管理，在提高存储的数据量的同时能够实现方便管理的效果，免去频繁更换电子标签的麻烦，提高电子标签在配电设备、计量设备和实验室设备中的应用。由于采用PI基材，PI基材具有耐高温的特性，在做完高低温实验和交变实验后，可以保证标签性能的稳固。由于采用SMT工艺，并且芯片通过CSP封装工艺进行封装，电子标签中占用的空间结构更小，且内部结构之间连接更加紧固，电子标签的使用寿命更长。由于将电子标签封装成柔性电子标签，在综合使用的基材、贴片工艺和封装工艺后，天线结构做出最优的阻抗匹配只需要在更为狭小的空间内。由于PI基材上设有铜箔，可以对铜箔进行蚀刻后形成一体化的天线，进一步提高电子标签内部结构的紧固性和紧凑性，提高电子标签的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的实施例中电力多业务应用大容量长寿命电子标签的层次结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施方式对本发明的电力多业务应用大容量长寿命电子标签，但是这只是本发明的具体实现方式，本领域技术人员在本发明实施方式的基础上所做的其他变形或等效方式，都在本发明保护的范围内。
如图1所示为本发明电力多业务应用大容量长寿命电子标签的层次结构示意图，在本实施例中，电力多业务应用大容量长寿命电子标签包括基材11、天线12、芯片13以及防护层14。天线12布置在基材11上，芯片13采用CSP封装形式，通过SMT工艺回流焊接在天线12上，该实施例的电子标签采用SMT工艺封装成柔性电子标签。
其中，基材11的制作材料为PI聚酰亚胺，是一种高分子聚合物，具有较高的耐高温性能，作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域得到广泛的应用。但是在电子标签领域，尤其是柔性电子标签领域中公开的现有资料显示柔性电子标签基材大多采用PET制作，采用粘合工艺与其他结构连接。PET材质的柔性电子标签应用到电力多业务领域时无法满足其对温度的要求，并且PET基材的使用寿命教短，无法全周期管理电力多业务领域的数据。此外，PI在电路板制作中能够经受生产印刷电路板过程中所面临的焊接剂、熔融剂等的侵蚀，但是，将PI应用到电子标签，尤其是柔性电子标签领域，限于狭小的空间和封装工艺等的因素，并没有得到实质性的应用。而且，PET的性能与PI性能差异很大，对本领域技术人员来说，采用PET和PI制作柔性电子标签不属于等同的技术方案。
可选的，基材11也可以选用PCB基材或者陶瓷基材，两者的使用寿命均大于PET基材的使用寿命，能够有效的提高电子标签的使用寿命。
可选的，芯片13通过SOC或BGA封装形式进行封装。
其中，SMT表面贴装工艺通常应用于电子电路贴装，由于将SMT工艺应用到电子标签领域中的受限于其狭小的操作空间、芯片与天线位置和基材的问题，该工艺在电子标签领域的应用没有实质性的进展。通过更换基材11的材质，改进天线12与芯片13的位置，设计电子标签的结构空间来实现SMT工艺的应用。其中，CSP作为芯片级封装技术，在同等空间下，相比较于传统的SOC封装和BGA封装可以将存储容量提高三倍。该封装技术因为电子标签中的基材材质、封装空间、天线设计异于电路板，未能在电子标签领域有所使用，但可以解决使用寿命方面的风险。尤其在本发明采用PI基材材质后，可以节省空间并且耐高温，采用芯片CSP技术封装而成的柔性电子标签，可以有效的提高使用寿命。并且对应的，本实施例的电子标签采 用的是大容量芯片，该芯片13的EPC区容量为128bits～528bits，user区容量为512bits～2kbits，其中，user区可对用户信息进行分区管理。芯片容量增大，对应的读取所需的功耗就会大，本专利在保证读距的前提下，可以存储更多的数据信息。此外，在提高芯片13的容量同时，采用该封装技术可以不用占用额外的空间。
其中，由于基材11为PI基材，在PI基材上设置有铜箔，天线12可以通过蚀刻铜箔来形成，一方面可以提高天线12和基材11的紧固程度，另一方面可以节省芯片内的空间。对本领域技术人员来说，可选的，天线12也可以通过绕线或者印刷的方式布置在基材11上，此时，天线12为独立的铜制天线或者铝制天线，本技术人员可以根据需要对材质进行更换。
天线12的设计会考虑到基材特性、尺寸、应用环境等因素。具体地，而且由于大容量芯片读取比小容量芯片读取需要功耗大，为了实现标签性能最优，需要根据大容量标签的天线12重新设计以匹配相应大容量芯片。并且采用PI基材，天线12可以直接蚀刻形成，节省空间，同时由于芯片采用CSP封装技术，将该柔性电子标签应用到电力领域后，天线12可以实现最优阻抗匹配，解决空间狭小的问题。天线12根据基材11、芯片13的容量、应用场景等进行设计调整，以此来配置天线12的阻抗匹配。
其中，防护层14贴合于芯片上方，可以通过胶黏结贴合，具体方式不做限定。该防护层由PET制成，当然也可以选用诸如PI的其他材质。
为了完善电子标签，还可以设置其他层结构，比如：印刷层，用来印刷代表产品信息的图案或标识码等。
本发明的电子标签可以设计为方形、圆形或者根据不同的作用或美观的需要设计成其他形状，这里不作具体的限制。
本发明的电子标签根据采用的基材11、芯片13容量和贴片工艺综合考虑天线12的设计，以达到最优的阻抗匹配，采用CSP芯片级封装工艺可以匹配芯片的大容量设计。通过上述整体的结构设计，本实施例的柔性电子标签可以在采用大容量芯片的同时保证电子标签的芯片不会占用额外的空间甚至比原有的芯片体积更小，并且可以提高芯片的使用寿命，尤其适用于配电设备、计量设备和实验室设备的全生命周期管理。
本发明公开的电力多业务应用大容量长寿命电子标签，由于采用了PI基 材和SMT贴片工艺，降低了高温对电子标签性能的影响，连接关系更牢固，延长了使用寿命；采用大容量芯片可以承载更多的用户信息，封装后的柔性电子标签不仅满足电力多业务领域的应用，而且极大地提高了电子标签的使用寿命。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.电力多业务应用大容量长寿命电子标签，包括：基材、天线和芯片，所述天线布置于所述基材上，其特征在于，所述芯片采用CSP封装形式，通过SMT工艺焊接在所述天线上，其中，所述基材为PI基材，所述电子标签采用SMT工艺封装成柔性电子标签。
2.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述芯片的EPC区容量为128bits～528bits，user区容量为512bits～2kbits，其中，所述user区可对用户信息进行分区管理。
3.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述PI基材包括铜箔，所述天线通过蚀刻所述铜箔形成。
4.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述天线为铜制天线或者铝制天线，所述天线通过绕线或者印刷方式布置于所述基材上。
5.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，根据所述基材和/或所述芯片的容量配置所述天线的阻抗匹配。
6.如权利要求1-5任意一项所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签还包括贴合于所述芯片上方的防护层，所述防护层由PET制成。
7.如权利要求6所述的电子标签，其特征在于，所述基材还可以为PCB基材或陶瓷基材。
8.如权利要求6所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签为方形、圆形或者其他形状。
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