CN109508777A - 一种轮胎贴附式rfid电子标签及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎贴附式RFID电子标签及实现方法，本电子标签包括薄膜型天线、RFID模块、轮胎结合胶，薄膜型天线由薄膜基材、导电层、面层补强层和底层补强层构成，导电层成型在薄膜基材上，面层补强层覆盖在导电层上表面，并且在对应于RFID模块安装位置设置了镂空区域，底层补强层设置在所述面层补强层镂空区域的背面。本方案形成的产品，适合用于轮胎内贴式RFID电子标签，具有可靠性高，寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电子标签，具体涉及轮胎用射频识别(RFID)电子标签。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，汽车轮胎也随之发生了重大的变化。最近10年间，以一些大型大轮胎制造商已开发出多种智能轮胎技术及产品，轮胎智能化不仅仅是轮胎自身的一场革命，还将带动轮胎制造工艺与生产设备产生变革，让轮胎多一些智慧，让用户更安全。
在这个过程中，将RFID电子标签系统应用到轮胎中对轮胎状态进行追溯的技术已成为当今轮胎智能化发展的重要手段。现有的技术已经将RFID电子标签技术应用到轮胎监测领域，市场上出现了一种表面贴片式的RFID电子标签，其采用RFID芯片薄膜天线进行倒封装进行连接，工艺简单，成本低廉，其厚度十分纤薄。但普通贴片式RFID电子标签的缺点也非常明显，标签在硫化工艺中的高温就容易对倒封装的芯片产生影响，导致倒封装胶连接不稳定，造成电子标签失效。
针对该情况，行业企业设计出了一系列改进的轮胎贴附式RFID电子标签。首先将基材提升为耐高温的聚酰亚胺材质，机械强度也同步提升，再者将倒封装工艺改成耐高温表面焊接工艺，提升标签在轮胎生产工艺中的高温耐受能力。但是，行驶中汽车的轮胎不断滚动产生变形，对标签形成连续不断的扭曲和拉扯力，使RFID电子标签的天线折断或者芯片焊点脱焊，造成电子标签失效率较高。
究其原因，主要问题还是标签天线本身的抗弯折、抗扭曲和抗拉扯能力较弱，芯片焊接部位容易被轮胎橡胶的变形力损坏造成的。
发明内容
针对现有轮胎表面贴附式RFID电子标签结构所存在的问题，需要一种新的轮胎贴附式RFID电子标签方案来实现RFID电子标签的可靠表面贴装。
为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种轮胎贴附式RFID电子标签，并提供一种实现方法，可实现高可靠的轮胎RFID电子标签表面贴装。
为了解决上述技术问题，本发明提供的轮胎贴附式RFID电子标签，包括薄膜型天线、RFID模块、轮胎结合胶，所述薄膜型天线由薄膜基材、导电层、面层补强层和底层补强层构成，所述导电层成型在薄膜基材上，所述面层补强层覆盖在导电层上表面，并且在对应于RFID模块安装位置设置了镂空区域，所述底层补强层设置在所述面层补强层镂空区域的背面。
进一步的，所述薄膜基材为聚酰亚胺材质的薄膜基材，厚度为25um-200um之间。
进一步的，所述面层补强层为聚酰亚胺材质的薄膜基材，厚度为40um-240um之间。
进一步的，所述面层补强层上的镂空区域的面积比RFID模块稍大。
进一步的，所述面层补强层与RFID模块之间填入耐高温补强胶。
进一步的，所述的底层补强层的面积大于镂空区域。
进一步的，所述的导电层由铜或铝膜经过蚀刻工艺，形成了特定形状的导电图形，附着在薄膜基材的上表面。
进一步的，所述RFID模块包括:
芯片，所述芯片具有若干可用于引线的焊盘，其固定安装在框架的芯片承载区域；
用于承载芯片的框架，所述框架设置芯片承载区和若干焊盘，该焊盘和芯片上焊盘通过引线焊接的方式进行电导通；
模塑封装体；所述模塑封装体为包覆在芯片和框架外部的保护体，且模塑封装体的底部露出至少两个焊盘，封装体的厚度要求很薄，厚度控制在200～400um之间。
进一步的，所述轮胎结合胶通过涂布和压合布设在RFID模块安装面和面层补强层的整个上表面。
为了解决上述技术问题，本发明提供的轮胎贴附式RFID电子标签实现方法，所述方法包括：
封装RFID芯片形成RFID模块；
将聚酰亚胺基材表面的导电层形成特定的导电图形；
将RFID模块通过耐高温表面贴装工艺与天线的焊盘进行焊接；
将形成的组件以RFID模块为中心对称，在天线表面覆合面层补强层，并在面层补强层和RFID模块之间缝隙中，填入耐高温补强胶，使得耐高温补强胶覆盖住RFID模块的四周以及RFID模块与天线的焊接部；
将形成的组件以RFID模块为中心对称，在聚酰亚胺基材的背面覆合下层补强层；
将轮胎结合胶涂布在RFID模块安装面的整个上表面，通过压合装置紧紧压合并保持适当的时间，使其完成粘合。
进一步的，所述方法还包括对面层补强层进行表面粗化处理的步骤。
进一步的，所述方法还包括将完成的产品通过冲切工艺，去除多余废料，形成规则形状产品的步骤。
本发明提供的轮胎贴附式RFID电子标签方案，通过面层补强层和底层补强层从外侧提升天线本身的机械结构强度，再进一步采用超薄化设计RFID模块基于嵌入式安装在天线上，同时配合模块补强工艺，在嵌入结构中在面层补强层与RFID模块之间填入耐高温补强胶，通过耐高温补强胶覆盖住RFID模块的四周以及RFID模块与天线的焊接部，大大提高了RFID模块与天线焊接结构的可靠性，解决了标签在轮胎使用过程中轮胎的变形力对天线和芯片焊接部位造成的损伤的问题。再者，本拿方案在基于轮胎结合胶的有效贴合方案，能够在轮胎成型硫化前，通过表面贴合情况下，实现高可靠的轮胎RFID电子标签表面贴装。
再者，本轮胎贴附式RFID电子标签方案，能够实现在沿用大部分生产设备和工艺的前提下，以相同的生产成本，并获得高可靠性的电子标签产品，该产品的应用过程中，能够经受更严苛的条件，承受更大的应力和冲击力，保障产品可靠耐用。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中轮胎贴附式RFID电子标签结构示意图；
图2为本发明实例中轮胎贴附式RFID电子标签中的芯片结构示意图；
图3为本发明实例中轮胎贴附式RFID电子标签中天线焊接处结构示意图；
图4为本发明实例中轮胎贴附式RFID电子标签芯片和天线焊接补强结构示意图；
图5为本发明实例中轮胎贴附式RFID电子标签覆轮胎结合胶结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，其所示为本实例给出的轮胎贴附式RFID电子标签的结构示意图。
由图可知，本轮胎贴附式RFID电子标签主要由加强型薄膜型天线10、RFID模块20、轮胎结合胶层30相互配合构成。
本实例中的RFID模块20采用超薄化设计，这样既能够降低整个电子标签的厚度，又能够保证芯片信号的可靠性。
参见图2，其所示为本实例采用的RFID模块3的一种结构示例。
由图可知，该示例RFID模块20主要包括芯片，用于承载芯片的框架，以及模塑封装体相互配合构成。
其中，芯片具有若干可用于引线的焊盘，其固定安装在框架的芯片承载区域。
框架设置芯片承载区和若干焊盘，该焊盘和芯片上焊盘通过引线焊接的方式进行电导通。
模塑封装体为包覆在芯片和框架外部的保护体，且模塑封装体的底部露出至少两个焊盘21、22，封装体的厚度要求很薄，厚度控制在200～400um之间。
为了配合上述超薄型的RFID模块20，本实例中的加强型薄膜型天线10主要由薄膜基材11、导电层12、面层补强层13和底层补强层14构成。
参见图1和图3，本实例中的薄膜基材11聚酰亚胺材质的薄膜基材，厚度为25um-200um之间。
导电层12整体成型在薄膜基材11上，其由铜或铝膜经过蚀刻工艺，形成有特定形状的导电图形，并直接附着在薄膜基材11的上表面。
为了提高构成导电层的导电图形的可靠性，避免在标签使用过程产生的形变对导电图形的影响，本实例在导电图形12(即导电层12)上形成一个柔性保护层15，该柔性保护层15覆盖住整个薄膜基材11上表面，继而覆盖住整个导电图形12，同时该柔性保护层15能够随薄膜基材11的形变进行对应的移动，继而对导电图形12形成保护。
再者，本实例在导电层上还形成有对应于RFID模块20的若干焊盘，同时在焊盘中间形成有吸附凹槽16，该吸附凹槽16用于在RFID模块20焊接后，填入耐高温补强胶，以从底部对RFID模块20进行粘结加强固定，以提高RFID模块20与导电层12之间的焊接结构的可靠性。
本实例中的面层补强层13通过连接胶层直接设置在导电层12的上表面上，以用于加强导电层的强度。该面层补强层13优选为聚酰亚胺材质的薄膜基材，厚度为40um-240um之间。
本实例中的面层补强层13在RFID模块安装处(即导电层上设置的若干焊盘区域)设置了镂空区域18，该镂空区域18的面积比RFID模块稍大，由此在加强型薄膜型天线10上形成一个与RFID模块20相配合的安置凹槽，使得RFID模块20能够嵌入在加强型薄膜型天线10中，以保证后续RFID模块20与天线之间焊接结构的可靠性。
根据需要，本实例在面层补强层13的上表面进一步设置粗化结构，以加强后续的粘结可靠性。
本实例中的底层补强层设14设置在面层补强层13镂空区域18的背面，面积大于镂空区域，用于与面层补强层13配合，加强RFID模块20与天线之间焊接结构的可靠性，继而保证整个加强型薄膜型天线10的可靠性。
参见图4，在上述结构的加强型薄膜型天线10的基础上，本实例将RFID模块20嵌设在加强型薄膜型天线10上相应的镂空区域18中，并与加强型薄膜型天线10中的导电层12进行焊接固定，同时在面层补强层的镂空区域和RFID模块的缝隙中，填入耐高温补强胶40，耐高温补强胶40从四周包括住整个RFID模块20，从侧四周RFID模块20整体固定在加强型薄膜型天线10上，提高整个RFID模块20与天线10之间焊接结构的可靠性。同时，该耐高温补强胶40还填充满天线10上位于RFID模块20底部的凹槽16，从底部对RFID模块20进行粘结加强固定，以提高RFID模块20与导电层12之间的焊接结构的可靠性。
参见图5，本实例中的轮胎结合胶层30最终布设在嵌设在加强型薄膜型天线10上的RFID模块20安装面的整个上表面，通过涂布和压合结构，使轮胎结合胶层30和面层补强层13的上表面及芯片20有效结合。
由此构成的轮胎贴附式RFID电子标签中，通过面层补强层和底层补强层从外侧提升天线本身的机械结构强度，再进一步采用超薄化设计RFID模块基于嵌入式安装在天线上，同时配合模块补强工艺，在嵌入结构中在面层补强层与RFID模块之间填入耐高温补强胶，通过耐高温补强胶覆盖住RFID模块的四周以及RFID模块与天线的焊接部，大大提高了RFID模块与天线焊接结构的可靠性，解决了标签在轮胎使用过程中轮胎的变形力对天线和芯片焊接部位造成的损伤的问题。再者，本拿方案在基于轮胎结合胶的有效贴合方案，能够在轮胎成型硫化前，通过表面贴合情况下，实现高可靠的轮胎RFID电子标签表面贴装。
针对上述轮胎贴附式RFID电子标签方案，本实例通过沿用大部分生产设备和工艺的前提下，以相同的生产成本，并获得高可靠性的电子标签产品，具体过程如下(参见图1-图5)：
封装RFID芯片形成RFID模块；
将聚酰亚胺基材表面的导电层形成特定的导电图形；
将RFID模块通过耐高温表面贴装工艺和天线的焊盘进行焊接；
将完成的组件以RFID模块为中心对称，在天线表面覆合面层补强层；
将完成的组件以RFID模块为中心对称，在聚酰亚胺基材的背面覆合下层补强层；
在面层补强层的镂空区域和RFID模块的缝隙中，填入耐高温补强胶，使RFID模块和天线的结合更牢固；
对面层补强层进行表面粗化处理，提高轮胎结合的结合力；
将轮胎结合胶涂布在RFID模块安装面的整个上表面，通过压合装置紧紧压合并保持适当的时间，使其完成粘合。
将完成的产品通过冲切工艺，将多余的废料去除，形成规则形状的产品。
最后，将得到的电子标签产品进行测试，其产品的应用过程中能够经受更严苛的条件，承受更大的应力和冲击力，能够保障产品可靠耐用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.轮胎贴附式RFID电子标签，包括薄膜型天线、RFID模块、轮胎结合胶，其特征在于，所述薄膜型天线由薄膜基材、导电层、面层补强层和底层补强层构成，所述导电层成型在薄膜基材上，所述面层补强层覆盖在导电层上表面，并且在对应于RFID模块安装位置设置了镂空区域，所述底层补强层设置在所述面层补强层镂空区域的背面。
2.根据权利要求1所述的轮胎贴附式RFID电子标签，其特征在于，所述薄膜基材为聚酰亚胺材质的薄膜基材，厚度为25um-200um之间。
3.根据权利要求1所述的轮胎贴附式RFID电子标签，其特征在于，所述面层补强层为聚酰亚胺材质的薄膜基材，厚度为40um-240um之间。
4.根据权利要求1所述的轮胎贴附式RFID电子标签，其特征在于，所述面层补强层上的镂空区域的面积比RFID模块稍大。
5.根据权利要求4所述的轮胎贴附式RFID电子标签，其特征在于，所述面层补强层与RFID模块之间填入耐高温补强胶。
6.根据权利要求4所述的轮胎贴附式RFID电子标签，其特征在于，所述的底层补强层的面积大于镂空区域。
7.根据权利要求1所述的轮胎贴附式RFID电子标签，其特征在于，所述轮胎结合胶通过涂布和压合布设在RFID模块安装面和面层补强层的整个上表面。
8.轮胎贴附式RFID电子标签实现方法，其特征在于，所述方法包括：
封装RFID芯片形成RFID模块；
将聚酰亚胺基材表面的导电层形成特定的导电图形；
将RFID模块通过耐高温表面贴装工艺与天线的焊盘进行焊接；
将形成的组件以RFID模块为中心对称，在天线表面覆合面层补强层，并在面层补强层和RFID模块之间缝隙中，填入耐高温补强胶，使得耐高温补强胶覆盖住RFID模块的四周以及RFID模块与天线的焊接部；
将形成的组件以RFID模块为中心对称，在聚酰亚胺基材的背面覆合下层补强层；
将轮胎结合胶涂布在RFID模块安装面的整个上表面，通过压合装置紧紧压合并保持适当的时间，使其完成粘合。
9.根据权利要求8所述的轮胎贴附式RFID电子标签实现方法，其特征在于，所述方法还包括对面层补强层进行表面粗化处理的步骤。
10.根据权利要求8所述的轮胎贴附式RFID电子标签实现方法，其特征在于，所述方法还包括将完成的产品通过冲切工艺，去除多余废料，形成规则形状产品的步骤。
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