CN106599970A - 具有rfid标签的金属产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属产品的RFID标签，包括金属产品的金属本体；在所述金属本体上设置RFID芯片(3)，所述RFID芯片(3)的两个天线引脚相间预定距离分别电连接所述金属本体，以所述金属本体作为天线。将金属产品的金属本体改造成与标签芯片相连的RFID标签天线，大大增大了RFID标签的天线，提高了RFID标签的灵敏度，扩展了RFID标签的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及自动识别领域。特别是涉及一种具有RFID标签的金属产品。
背景技术
射频识别即RFID(Radio Frequency Identification，RFID)技术，又称电子标签，是一种20世纪90年代兴起的通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
电子标签又称射频标签、应答器、数据载体，由天线、耦合元件及芯片组成。天线主要由金属构成，与一个塑料薄片一起嵌入到标签基材内，是一个超薄环路，与基材中的芯片连接。基材采用绝缘塑料。
RFID系统由电子标签、读写器和应用软件系统等组成。电子标签进入磁场后，接收读写器发出的电磁波，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号；读写器读取信息并解码后，送至应用软件系统进行有关数据处理。
电磁波能够穿透纸张、木材和塑料等非金属材质，进行穿透性通信，可同时辨识读取数个电子标签。对于非金属材质，电子标签可以安装在任何位置，读写器可在多个角度读取数据，极大的增加了RFID系统应用的便利性。
中国专利文献CN204876889U公开了一种基于RFID的智能门锁与钥匙感应匹配系统，该系统是由门锁、钥匙、门锁上的感应模块、钥匙上的响应匹配模块和终端管理模块组成；感应模块安装在门锁上，用于发射信号，内部封装了初级线圈，用于感应与门锁对应的开锁钥匙；响应匹配模块安装在钥匙上，用于应答门锁上发射的感应信号，内部封装了次级线圈；终端管理模块用于系统管理，用于门锁上的感应模块、钥匙上的响应匹配模块中信息的写入。然而，通常来说防盗门为了安全起见，门扇及门框都是采用整体金属材料的面板制成。而电磁波无法穿透金属，RFID技术中所采用的高频交流变化电磁波实际上是无法穿过安全门门扇的金属面板的，而如果采用开窗的方式来为RFID技术提供电磁波的通路，则会完全损害安全门的完全性能。显然该现有技术仅仅提出了一个理念，还没有实施的可能性。目前，在生产管理方面的现有技术必须将电子标签安装在金属产品表面，面向电磁波发射方向与读写器进行通讯。然而对于防盗门一类的产品来说，生产过程中时常要将产品叠放在一起，此时受叠压的前后产品的金属面板影响，阻碍了电磁波的通路，此时读写器难以读出叠放在中间的产品上的电子标签的数据。因而，在现实生产中，当带有电子标签的金属产品叠放在一起时，读写器要实现同时读取数个电子标签，对电子标签固定在金属产品表面的位置和金属产品叠放方式有很高的要求。给生产、仓储、物流管理带来很多不便。即便将RFID标签安装在门框边缘卷边上，但卷边形状狭窄，只能固定体积较小的RFID标签，局限了天线的大小，而天线的大小是RFID标签性能的一大决定因素，天线越大，RFID标签的读取距离越远。因此设置在门框边缘卷边上的RFID标签由于天线太小，进而局限了标签的性能。此外，在安全门的生产过程中，需要对半成品门进行酸洗，还要经过半小时左右的260℃以上的高温烘烤。常规的纸标签及PCB标签在此环境下会变形甚至燃烧。由于这样的问题，目前在安全门或类似产品的生产线上，还没有涉及产品的RFID标签的应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于RFID技术在金属产品上应用的限制，实现读写器在通讯距离内从任何角度都可与安装在金属产品上的RFID标签正常通讯。可同时辨别读取数个不同金属产品上的RFID标签。
为此，本发明的一种具有RFID标签的金属产品，包括金属产品的金属本体；设置在所述金属本体上的RFID芯片，所述RFID芯片的两天线引脚相间预定距离分别电接连接所述金属本体，以所述金属本体作为天线。
进一步地，所述RFID芯片的两个天线引脚分别通过一个导电端子与所需安装的金属本体电连接，在所述导电端子与所述金属本体之间设置有电连接机构。
所述RFID芯片固定在一个绝缘基体上，在所述基体上还固定有两导电端子，两所述导电端子之间电绝缘。
所述导电端子为贴合在所述基体上的金属箔。
优选地，以上所述电连接机构包括贯穿所述导电端子及绝缘基体的连接孔及穿过所述连接孔将所述导电端子连接到所述金属本体上的导体材质的固定件。
优选地，所述绝缘基体采用聚四氟乙烯材料制成。
所述RFID芯片的两个天线引脚与所述导电端子之间采用锡焊点焊接，至少在焊点采用热固性树脂进行点胶将所述焊点封固。
具体地，所述金属产品为金属安全门，在所述安全门上开一个槽口，所述槽口让出所述RFID芯片工作所需的空间。
进一步地，所述安全门的边缘处成型有卷边结构，所述槽口成型在所述安全门的边缘卷边结构任意位置。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
将金属产品的金属本体改造成与标签芯片相连的RFID标签天线，大大增大了RFID标签的天线，天线功能的金属门接收读写器发射过来的射频信号并转换为能量，获得的能量给标签芯片供电。当获取的能量足够时，标签芯片被激活，并根据读写器的询问指令完成相应的动作，将芯片上存储的标签信息通过反向散射调制的方法反射给读写器。在读写器功率为32dBm、天线增益为9dBic的环境下，单个该金属门的最远识别距离可达12米。
将金属产品的金属本体直接作为RFID标签的天线，具有辐射阻抗大，辐射效率高的特点。克服了普通天线靠近金属时辐射电阻会迅速减小，阻值小于2欧姆，而芯片的实部阻抗约为15欧姆，两者完全不匹配导致性能下降的缺陷。可以有效降低金属靠近的影响。
通过热固性树脂将焊点封固，在酸洗过程中，隔绝了焊点的焊料与酸洗液等腐蚀性物质的接触，避免了加工过程中对焊点的腐蚀。同时由于热固性树脂具有一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动的特性，封固在点胶的空腔中的焊接料即便融化也被保持在该空腔中，待过后环境温度低于熔点温度时，重新凝固在所述空腔中，因此良好地保持了RFID芯片与金属产品之间的电连接。
电子标签的性能由敷铜结构来调节，针对不同的金属产品，只需调节敷铜尺寸即可。
附图说明
图1是本发明的RFID芯片模块的结构示意图；
图2图1中RFID芯片焊接电连接结构示意图；
图3图2中焊接结构剖视图；
图4是一种安全门的边缘卷边结构上开的一个槽口结构示意图；
图5是本发明的RFID芯片模块在图2所示槽口上安装固定后的结构示意图。
其中附图标记1-基体，2-导电端子，3-RFID芯片，4-焊点，5-热固性树脂，6-连接孔，7-固定螺钉，8-安全门，9-槽口，10-安装孔，11-缺口。
具体实施方式
参见图1，本发明的RFID芯片模块，包括一个聚四氟乙烯材质的基体1，贴合在所述基体1上相互电绝缘的两个铜箔导电端子2，以及一个RFID芯片3。本实施例中，所述RFID芯片3固定在所述基体1的中间，而两所述导电端子2相对地设置在所述所RFID芯片3的两侧并向相反方向向外延伸。述RFID芯片3的两天线引脚分别与两个所述导电端子2锡焊点焊接电连接，在所述焊接的焊点4采用热固性树脂5进行点胶将所述焊点4封固，图2中显示了焊接结构的示意图，图3中通过剖视显示了图2中焊接结构处各层的结构。两所述导电端子2的外端分别设置有与所应用的金属产品的金属本体电连接机构。所述电连接机构包括贯通成型在所述导电端子2及所述基体1上的连接孔6，及穿过所述连接孔6将所述导电端子2连接到所述金属本体上的金属固定螺钉7。
本文中所述金属本体是指为实现相应的功能而构成金属产品一部分的金属构件。参见图2，本实施例中，所述金属产品为金属安全门8，则金属本体即指安全门金属门扇。在所述安全门8的边缘处成型有卷边结构，如图中阴影部分所示。在所述安全门8的边缘卷边结构任意位置上开一个槽口9，所述槽口9让出所述RFID芯片3工作所需的空间；在所述槽口9附近对应于所述连接孔6的位置成型有适于所述固定螺钉7连接固定的安装孔10，其中一个所述安装孔10为沿两所述安装孔10的中心的连线延伸的长孔。所述安装孔10具有延伸到所述槽口9的缺口11，所述安装孔10的孔径略小于所述固定螺钉7的最小径向尺度，所述安装孔10利用所述缺口11产生的变形紧密地连接到所述固定螺钉7上。
参见图3，将图1所示的RFID芯片模块安放在所述槽口9上，并使所述连接孔6与成型在所述安全门8上的的安装孔10对正。用固定螺钉7穿过所述连接孔6，并挤入所述安装孔10中通过螺纹啮合紧密地使所述固定螺钉7与所述安全门8电连接。并因此将所述RFID芯片3组连接到成型在所述安全门8的所述槽口9上。由于固定螺钉7的螺帽紧密地压合在所述导电端子2上，这样就完成了所述RFID芯片3与金属安全门8之间的电连接。此时，金属安全门8的整体构成了所述RFID芯片3的天线，由此所述金属安全门8与所述RFID芯片3一同构成了一个RFID标签。
在上述实施例中，设置了RFID芯片模块的金属安全门8在加工过程中经过酸洗工序时，由于有热固性树脂5的遮挡，所述焊点4不与酸洗液接触，避免了酸洗液对焊点的焊接锡料的腐蚀。当进行加温烘烤工序时，由于起封固作用的热固性树脂已经固化，而热固性树脂具有一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动的特性，被加温熔化的锡焊的所述焊点4虽然熔化了，但是有热固性树脂5形成的外壳的封固，仍然保持在封固壳体内，同时热固性树脂5也保持了所述RFID芯片3不因锡焊的所述焊点4的熔化而脱落，仍然保持所述RFID芯片3与所述导电端子2之间的电连接。当设置了RFID芯片模块的金属安全门8离开所述烘烤工序后，被封固在所述热固性树脂5形成的封固壳体内的熔化焊锡重新凝固，恢复了锡焊连接。由此可见，在金属安全门8的各个加工环节中，具有天线功能的金属安全门8接收读写器发射过来的射频信号，并由此获得能量，进而用该能量给所述RFID芯片3供电。当所述RFID芯片3获取的能量足够时，所述RFID芯片3被激活，并根据读写器的询问指令完成相应的动作，将芯片上存储的RFID标签信息通过反向散射调制的方法反射给读写器。在读写器功率为32dBm、天线增益为11dBic的环境下，单个该金属产品的最远识别距离可达12米。
在上述实施例中，单单就RFID标签而言，所述绝缘基体1并不是一个必要的部件。如果安装条件允许，所述RFID芯片3可以直接或通过导线直接连接到金属产品的金属本体上。
在使用环境对温度、耐腐蚀性等要求不苛刻的情况下，以上实施例中的绝缘基体1可以替换为任意绝缘材质，甚至可以采用各种类型的PCB板。
在上述实施例中，所述电连接机构可以替换为采用螺钉螺母的固定连接方式。也可以替换为设置在安全门8上的槽口9边上的一对夹槽。每个所述夹槽中，一个螺钉穿过成型在所述夹槽一侧夹臂上的孔而螺接在成型在另一夹臂上的螺孔中。通过调节所述螺钉加紧插入所述夹槽中的导电端子2。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种具有RFID标签的金属产品，包括金属产品的金属本体；其特征在于：在所述金属本体上设置RFID芯片(3)，所述RFID芯片(3)的两个天线引脚相间预定距离分别电连接所述金属本体，以所述金属本体作为天线。
2.根据权利要求1所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述RFID芯片(3)的两个天线引脚分别通过一个导电端子(2)与所需安装的金属本体电连接，在所述导电端子(2)与所述金属本体之间设置有电连接机构。
3.根据权利要求2所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述RFID芯片(3)固定在一个绝缘基体(1)上，在所述基体(1)上还固定有两导电端子(2)，两所述导电端子(2)之间电绝缘。
4.根据权利要求3所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述导电端子(2)为贴合在所述基体(1)上的金属箔。
5.根据权利要求3或4所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述电连接机构包括贯穿所述导电端子(2)及绝缘基体(1)的连接孔(6)及穿过所述连接孔(6)将所述导电端子(2)连接到所述金属本体上的导体材质的固定件(7)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述绝缘基体(1)采用聚四氟乙烯材料制成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述RFID芯片(3)的两个天线引脚与所述导电端子(2)之间采用锡焊点焊接，至少在焊点(4)采用热固性树脂(5)进行点胶将所述焊点(4)封固。
8.根据权利要求1-7任一项所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述金属产品为金属安全门(8)，在所述安全门(8)上开一个槽口(9)，所述槽口(9)让出所述RFID芯片(3)工作所需的空间。
9.根据权利要求8所述的具有RFID标签的金属产品，其特征在于：所述安全门(8)的边缘处成型有卷边结构，所述槽口(9)成型在所述安全门(8)的边缘卷边结构任意位置。
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