CN108198789B - 一种uhf_rfid标签及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种UHF_RFID标签及其制备方法，UHF_RFID标签的印制板通过金属销钉与金属壳体连接，且UHF_RFID标签的内部通过高分子材料进行灌封。本发明通过高分子材料的高温灌封，将印制板天线、射频标签芯片等结构固定在金属壳体内。高分子材料优异的机械特性和耐热性能，可保证射频标签可承受钻井平台下恶劣的工程环境；射频标签正常读写时，高分子材料的介电常数可保证标签天线具有良好的整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及UHF_RFID标签技术领域，尤其涉及一种UHF_RFID标签及其制备方法。
背景技术
射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)是一种非接触的自动识别技术。相对于传统识别技术，RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签数据可加密、存储数据容量大、存储信息便捷等优点。
RFID标签主要由天线、射频前端、数字基带和EEPROM组成。天线用于接收和发射信号；射频前端主要包括时钟产生电路、包络检波电路、调制解调电路及电源管理电路；EEPROM实现数据的存储；数字基带模块主要实现既定通信协议，如数据的编解码、防碰撞算法、CRC码的校验与生成，识别读写器发出的指令并执行。
RFID系统的基本工作原理是：标签进入读写器发射电磁场后，标签天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将携带的模拟控制信息通过射频前端电路变为数字信号送入逻辑控制电路进行处理，需要回复的信息则从标签存储器发出，经逻辑控制电路送回射频前端电路，并通过天线发送至读写器。
目前RFID技术的应用包罗万象，遍及各个领域，涉及到图书馆、门禁系统、食品安全溯源、自动收费、健康与医疗应用、航空行李跟踪、供应链等诸多领域。尤其是随着物联网的发展，RFID技术更是无所不在。
UHF_RFID标签工作于UHF频段。射频标签应用于钻探平台井下作业面时，需承受高温、高压、强酸碱等严苛工程环境。目前国内没有满足应用条件的产品，国外可供选择的标签产品十分有限，且存在价格高昂、成品率低的缺点。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种UHF_RFID标签及其制备方法，用以解决现有UHF_RFID标签废品率高、成本高的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种UHF_RFID标签，UHF_RFID标签的印制板通过金属销钉与金属壳体连接，且UHF_RFID标签的内部通过高分子材料进行灌封。
印制板上下端设有定位孔，用来与金属壳体连接和对印制板的位置进行定位；定位孔为金属化孔。
印制板的左右两侧设有灌封孔，灌封孔为圆弧形缺口，使印制板呈蝶形，高分子材料通过缺口喷入实现灌封。
印制板的背面覆铜，且焊接有RFID芯片，RFID芯片的四周均设有阻焊层；
RFID芯片、RFID芯片的焊脚、阻焊层均使用保护胶进行封装保护。
金属壳体为圆柱桶形，印制板安装在金属壳体的内部，且印制板的主体形状与金属壳体的截面形状形同；
金属壳体内部设有支撑柱，支撑柱为圆柱形上端设有安装孔；金属销钉通过定位孔、支撑柱将印制板与金属壳体连接。
金属壳体的内侧设有限位环，用来防止高分子材料脱落；
金属壳体的底面上设有用来指示UHF_RFID标签方位角的阴刻的标识。
一种该UHF_RFID标签的制备方法，UHF_RFID标签制备方法的步骤为：
S1、将RFID芯片焊接到印制板上，使用高温焊料将RFID芯片管脚与印制板焊盘连接；
S2、用保护胶均匀涂封RFID芯片四周，使密封胶完全固化，用保护胶将RFID芯片、焊点密封保护；
S3、将支撑柱的外环安放在壳体内侧的位置后，通过激光焊将支撑柱的外环与金属壳体连接成一体；
S4、印制板的定位孔与支撑柱外环对准后，将定位销钉穿过印制板定位孔，通过定位销钉与外环的过盈配合将定位销压接紧固，完成初步装配；
S5、完成初步装配的壳体和印制板放入灌封工装，将高温熔融高分子材料由印制板缺口处的喷射入壳体内，进行高分子材料灌封；
S6、高分子材料自然冷却后，对标签外形修整打磨，并采用激光刻蚀的方法标识产品编号等信息。
高分子材料喷射压力为100MPa。
步骤S4中，定位结构与金属销钉通过螺纹连接或过盈配合，紧密连接。
步骤S4中，印制板的定位孔、金属销钉、支撑柱、金属壳体，需有效接触，并实现电气连接。
本发明有益效果如下：
1、本发明制作射频标签选用的高分子材料(如特种工程塑料)在含有硫化物、甲烷、盐水和原油的高温环境中具有非常优异的耐化学腐蚀性，并具备很低的吸湿率、出众的机械性能、优异的耐磨性和很低的热膨胀系数。
2、本发明采用的高分子材料固化后可以有效保护RFID芯片等内部结构，保证标签可承受175℃高温100MPa高压、强烈震动、化学腐蚀和泥浆磨损等井下极端恶劣环境。
3、该发明结构简单，安装方便，成品率、制作成本与同类产品相比优势明显，成品率可达95％以上，成本低于国外同类产品价格的三分之一。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为一种UHF_RFID标签及其制备方法中RFID芯片与印制板的焊接示意图；
图2为一种UHF_RFID标签及其制备方法中保护胶的密封示意图；
图3为一种UHF_RFID标签及其制备方法中金属壳体和支撑柱的示意图；
图4为一种UHF_RFID标签及其制备方法中印制板与金属壳体的安装示意图；
图5为一种UHF_RFID标签及其制备方法中UHF_RFID标签示意图；
图6为一种UHF_RFID标签及其制备方法中UHF_RFID标签的截面图；
图中：1-金属壳体，2-支撑柱，3-高分子材料，4－印制板，5－定位销钉，6－RFID芯片，7－阻焊层，8－定位孔，9－保护胶。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
一种UHF_RFID标签，UHF_RFID标签的印制板4通过金属销钉与金属壳体1连接，且UHF_RFID标签的内部使用高分子材料3进行灌封，高分子材料3优选为特种工程塑料，在含有硫化物、甲烷、盐水和原油的高温环境中具有非常优异的耐化学腐蚀性，并具备很低的吸湿率、出众的机械性能、优异的耐磨性和很低的热膨胀系数。
印制板4上下端设有定位孔8，用来与金属壳体1连接和对印制板4的位置进行定位；定位孔8为金属化孔，印制板4、金属销钉、定位孔8、金属壳体1实现电气连接，构成标签的接地结构
印制板4的左右两侧设有灌封孔，灌封孔为圆弧形缺口，使印制板4呈蝶形，高分子材料3通过缺口喷入实现灌封，防止高分子材料3在灌封时，在标签内部产生气室，影响标签的结构强度和耐高温耐腐蚀的效果。
印制板4的背面覆铜，且焊接有RFID芯片6，RFID芯片6的四周均设有阻焊层7，防止焊接过程中焊料外流，呆滞电路断路或短路，破坏印制板4的电气性能；
RFID芯片6、RFID芯片6的焊脚、阻焊层7均使用保护胶9进行封装保护，防止高温熔融的高分子材料3灌封时对芯片、焊料等造成损坏。
金属壳体1为圆柱桶形，印制板4安装在金属壳体1的内部，且印制板4的主体形状与金属壳体1的截面形状形同；
金属壳体1内部设有支撑柱2，支撑柱2为圆柱形上端设有安装孔；金属销钉通过定位孔8、支撑柱2将印制板4与金属壳体1连接。
金属壳体1的内侧设有限位环，用来防止高分子材料3脱落；结构简单，安装方便，成品率、制作成本与同类产品相比优势明显，成品率可达95％以上，成本低于国外同类产品价格的三分之一。
金属壳体1的底面上设有用来指示UHF_RFID标签方位角的阴刻的标识。
一种该UHF_RFID标签的制备方法，UHF_RFID标签制备方法的步骤为：
S1、将RFID芯片6焊接到印制板4上，使用高温焊料将RFID芯片6管脚与印制板4焊盘连接；
S2、用保护胶9均匀涂封RFID芯片6四周，使密封胶完全固化，用保护胶9将RFID芯片6、焊点密封保护；
S3、将支撑柱2的外环安放在壳体内侧的位置后，通过激光焊将支撑柱2的外环与金属壳体1连接成一体；
S4、印制板4的定位孔8与支撑柱2外环对准后，将定位销钉5穿过印制板4定位孔8，通过定位销钉5与外环的过盈配合将定位销压接紧固，完成初步装配；定位结构与金属销钉通过螺纹连接或过盈配合，紧密连接；印制板4的定位孔8、金属销钉、支撑柱2、金属壳体1，需有效接触，并实现电气连接。
S5、完成初步装配的壳体和印制板4放入灌封工装，将高温熔融高分子材料3由印制板4缺口处的喷射入壳体内，进行高分子材料3灌封；高分子材料3先加热到300℃以上，再从印制板4左右两侧的缺口喷入UHF_RFID标签，完成灌封；高分子材料3喷射压力为100MPa左右。高分子材料3固化后可以有效保护RFID芯片6等内部结构，保证标签可承受175℃高温100MPa高压、强烈震动、化学腐蚀和泥浆磨损等井下极端恶劣环境。
S6、高分子材料3自然冷却后，对标签外形修整打磨，并采用激光刻蚀的方法标识产品编号等信息。
综上所述，本发明实施例提供了一种UHF_RFID标签及其制备方法，本发明通过高分子材料的高温灌封，将印制板天线、射频标签芯片等结构固定在金属壳体内。高分子材料优异的机械特性和耐热性能，可保证射频标签可承受井下恶劣的工程环境；射频标签正常读写时，高分子材料的介电常数可保证标签天线具有良好的整体性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述UHF_RFID标签的制备方法的步骤为：
S1、将RFID芯片(6)焊接到印制板(4)上，使用高温焊料将RFID芯片(6)管脚与印制板(4)焊盘连接；
S2、用保护胶(9)均匀涂封RFID芯片(6)四周，使密封胶完全固化，用保护胶(9)将RFID芯片(6)、焊点密封保护；
S3、将支撑柱(2)的外环安放在壳体内侧的位置后，通过激光焊将支撑柱(2)的外环与金属壳体(1)连接成一体；
S4、印制板(4)的定位孔(8)与支撑柱(2)外环对准后，将定位销钉(5)穿过印制板(4)定位孔(8)，通过定位销钉(5)与外环的过盈配合将定位销压接紧固，完成初步装配；
S5、完成初步装配的壳体和印制板(4)放入灌封工装，将高温熔融高分子材料(3)由印制板(4)缺口处的喷射入壳体内，进行高分子材料(3)灌封；
S6、高分子材料(3)自然冷却后，对标签外形修整打磨，并采用激光刻蚀的方法标识产品编号等信息。
2.根据权利要求1所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述S5中，高分子材料(3)先加热到300℃以上，再从印制板(4)左右两侧的缺口喷入UHF_RFID标签，完成灌封；
高分子材料(3)喷射压力为100MPa。
3.根据权利要求2所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述S4中，定位结构与金属销钉通过螺纹连接或过盈配合，紧密连接。
4.根据权利要求3所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述S4中，印制板(4)的定位孔(8)、金属销钉、支撑柱(2)、金属壳体(1)，需有效接触，并实现电气连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述UHF_RFID标签的印制板(4)通过金属销钉与金属壳体(1)连接，且所述UHF_RFID标签的内部通过高分子材料(3)进行灌封。
6.根据权利要求5所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述印制板(4)上下端设有定位孔(8)，用来与所述金属壳体(1)连接和对所述印制板(4)的位置进行定位；所述定位孔(8)为金属化孔。
7.根据权利要求6所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述印制板(4)的左右两侧设有灌封孔，灌封孔为圆弧形缺口，使所述印制板(4)呈蝶形，所述高分子材料(3)通过所述缺口喷入实现灌封。
8.根据权利要求7所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述印制板(4)的背面覆铜，且焊接有RFID芯片(6)，所述RFID芯片(6)的四周均设有阻焊层(7)；
所述RFID芯片(6)、RFID芯片(6)的焊脚、阻焊层(7)均使用保护胶(9)进行封装保护。
9.根据权利要求8所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述金属壳体(1)为圆柱桶形，所述印制板(4)安装在所述金属壳体(1)的内部，且印制板(4)的主体形状与所述金属壳体(1)的截面形状形同；
所述金属壳体(1)内部设有支撑柱(2)，所述支撑柱(2)为圆柱形上端设有安装孔；所述金属销钉通过定位孔(8)、支撑柱(2)将所述印制板(4)与金属壳体(1)连接。
10.根据权利要求9所述的UHF_RFID标签的制备方法，其特征在于，所述金属壳体(1)的内侧设有限位环，用来防止所述高分子材料(3)脱落；
所述金属壳体(1)的底面上设有用来指示所述UHF_RFID标签方位角的阴刻的标识。
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