CN111191762A - 一种提高餐盘rfid电子标签性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将芯片放置到预先调测好的高速贴片机中，所述芯片的中心位置处设置有凸起，步骤二：绘制PCB基板，在所述PCB基板上蚀刻一定谐振频率的线圈，所述PCB基板上预留窗口，步骤三：PCB基板拼板，将绘制完成的所述PCB基板在环氧树脂板上进行拼板。本发明涉及电子标签制作领域，具体地讲，涉及一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法。本发明要解决的技术问题是提供一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法，采用该方法制成的电子标签在RFID餐盘的应用场景下性能参数的一致性强，寿命长，可靠性高，耐受因为反复清洗过程中受到的碰撞、高温等苛刻环境。

Description

一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法
技术领域
本发明涉及电子标签制作领域，具体地讲，涉及一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法。
背景技术
RFID餐盘是一种在餐盘(密胺材料)底部植入电子标签的可被自动识别餐具。电子标签内部包含线圈与芯片，芯片是信息的载体，记录了芯片的内容，可被符合ISO/IEC15693标准的RFID标签读卡器识读；电子标签的线圈是能量和通信的媒介，没有线圈，芯片就无法上电工作，更无法将信息接收进来、传输出去。
目前，市场上绝大多数的RFID餐盘电子标签采用的是芯片+铜丝绕线的方式，芯片是从芯片工厂直接采购，一般这样的芯片出厂时，工作稳定性、芯片的通信速率、芯片的功耗等参数的一致性都很高，基本保证了电子标签的良率。铜丝需要环绕成圈，然后和芯片焊接在一起，固定在滴胶内。这种铜丝绕线一般分人工和机器，机器的效率要高于人工，但不管是人工还是机器，铜丝绕线之后，铜丝的各项参数，包括电感量、谐振点等参数的一致性都不会很高，这就导致了由铜丝线圈和芯片组成的电子标签在应用在RFID餐盘时的一致性差。其次，铜丝和线圈在焊接时，锡量很难把控在合理范围内，这会导致铜丝与线圈焊接不牢，当电子标签收到外力时，包括受热时的热胀冷缩、餐盘清洗过程中的碰撞产生的微形变等，就会断裂，导致电子标签不良，无法使用。RFID餐盘内部的电子标签一旦损坏之后，只能将该餐盘更换，增加了运营成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法，采用该方法制成的电子标签在RFID餐盘的应用场景下性能参数的一致性强，寿命长，可靠性高，耐受因为反复清洗过程中受到的碰撞、高温等苛刻环境。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将芯片放置到预先调测好的高速贴片机中，所述芯片的中心位置处设置有凸起；
步骤二：绘制PCB基板，在所述PCB基板top面和bottom面上分别绘制一定谐振频率的线圈，所述PCB基板上预留窗口；
步骤三：PCB基板拼板，将绘制完成的所述PCB基板在环氧树脂板上进行拼板；
步骤四：PCB基板贴片，用锡膏印刷机对拼板后的所述PCB基板刷锡膏，将 PCB基板(放入高速贴片机中，高速贴片机将芯片的bottom面朝上贴放在PCB基板上，形成电子标签，使所述凸起放入所述窗口，芯片焊盘与PCB基板焊盘完全贴合；
步骤五：回流焊接，将放置好的所述电子标签放入预先设置好的回流焊炉中进行回流焊接，焊接完成后进行规范冷却；
步骤六：点胶固定，在设置好参数的滴胶机内装UV胶，首先，将所述电子标签的TOP面朝上，滴胶机对所述芯片滴胶1ml，使UV胶覆盖所述芯片，将所述电子标签top面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化，然后，将所述电子标签翻转，滴胶机在所述窗口处滴胶0.5ml，使UV填充所述窗口，将所述电子标签bottom面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化。
步骤七：将拼板进行剪切，对每个电子标签进行测试，取出不合格的所述电子标签。
所述凸起匹配所述窗口，所述窗口尺寸稍大于所述凸起的尺寸。
作为本技术方案的进一步限定，所述凸起匹配所述窗口，所述窗口尺寸稍大于所述凸起的尺寸。
作为本技术方案的进一步限定，所述线圈的电感量选择依据(式1)：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中：L为线圈的电感量，单位nH；
μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-2H/m；
N为线圈圈数；
d为线圈的平均直径，单位mm；
c为线圈的厚度，单位mm。
作为本技术方案的进一步限定，所述UV胶的型号为LOCTITE3311时，紫外线照射时间为20S。
作为本技术方案的进一步限定，所述UV胶的型号为GW8352H-1时，紫外线照射时间为5S。
作为本技术方案的进一步限定，所述PCB基板top面和bottom面上的所述线圈位置重叠。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1)采用该方法制成的电子标签在RFID餐盘的应用场景下性能参数的一致性强，寿命长，可靠性高，能够耐受因为反复清洗过程中受到的碰撞、高温等苛刻环境；
(2)利用PCB空窗工艺，将芯片嵌入到PCB板中，保证受外界应力减小或基本不受力，降低了因外界应力造成标签不良的概率，提高了标签的使用寿命；
(3)采用新研制的PCB板线圈排布方式，保证了标签线圈电感量、谐振频率、直流损耗等电参数的一致性，生产质量容易把控，同时大大提高了电子芯片的识读率；
(4)采用回流焊接，芯片收到的热冲击小，不良率降低，芯片与PCB板连接处的焊膏施放量可控，避免芯片焊盘桥接短路；
(5)此方法生产工艺简单，生产效率高，生产成本低。
附图说明
图1为本发明电子标签制作方法的流程图
图2为本发明电子标签top面的结构示意图。
图3为本发明电子标签bottom面的结构示意图。
图4为本发明电子标签批量PCB拼板图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-图4所示，本发明包括以下步骤：
步骤一：将芯片12放置到预先调测好的高速贴片机中，所述芯片12的中心位置处设置有凸起13；
步骤二：绘制PCB基板16，在所述PCB基板16top面和bottom面上分别绘制一定谐振频率的线圈14，所述PCB基板上预留窗口11；
步骤三：PCB基板16拼板，将绘制完成的所述PCB基板16在环氧树脂板上进行拼板；
步骤四：PCB基板16贴片，用锡膏印刷机对拼板后的所述PCB基板16刷锡膏，将PCB基板(16放入高速贴片机中，高速贴片机将芯片12的bottom面朝上贴放在PCB基板上，形成电子标签10，使所述凸起13放入所述窗口11，芯片焊盘与PCB基板焊盘15完全贴合；
步骤五：回流焊接，将放置好的所述电子标签10放入预先设置好的回流焊炉中进行回流焊接，焊接完成后进行规范冷却；
步骤六：点胶固定，在设置好参数的滴胶机内装UV胶，首先，将所述电子标签10的TOP面朝上，滴胶机对所述芯片12滴胶1ml，使UV胶覆盖所述芯片 12，将所述电子标签10top面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化，然后，将所述电子标签10翻转，滴胶机在所述窗口11处滴胶0.5ml，使 UV填充所述窗口11，将所述电子标签10bottom面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化。
步骤七：将拼板进行剪切，对每个电子标签10进行测试，取出不合格的所述电子标签10。
所述凸起13匹配所述窗口11，所述窗口11尺寸稍大于所述凸起13的尺寸。所述线圈14的电感量选择依据(式1)：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：L为线圈的电感量，单位nH；
μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-2H/m；
N为线圈圈数；
d为线圈的平均直径，单位mm；
c为线圈的厚度，单位mm。
所述UV胶的型号为LOCTITE3311时，紫外线照射时间为20S。
所述UV胶的型号为GW8352H-1时，紫外线照射时间为5S。
所述PCB基板16top面和bottom面上的所述线圈14位置重叠。
所述步骤三中PCB基板16拼板，具体包括以下步骤：
步骤三一：确定单个PCB基板的尺寸，长*宽＝20mm*20mm；
步骤三二：确定环氧树脂板的尺寸，长*宽＝120mm*120mm；
步骤三二：将步骤三一中的PCB基板移植到环氧树脂板上；
步骤三四：对PCB基板进行隔离与连接，在PCB基板的边沿添加邮票孔，保证整张环氧树脂板上的所有PCB基板通过邮票孔连接在一起，同时保证拼在一起的PCB基板便于分离。
本发明的工作流程为：将芯片12放置到预先调测好的高速贴片机中。
在PCB基板16上绘制一定谐振频率的线圈14，根据(式1)选择N、d及c：由于线圈14分布在PCB基板16边缘与芯片12之间，芯片12与PCB基板16是焊接在一起的，保证接芯片焊盘和PCB焊盘15不干涉线圈14。在这个前提下，尽量多布线圈14，这样L才能足够大。
当线圈14的宽和线圈14间距相等时，能够保证工作过程中，磁场线经过电子标签10时，被线圈14吸收的磁场的能量与不被吸收的能量基本相等，能保证最好的读卡效果。
用于餐盘RFID电子标签结构受限，PCB越薄越好，同时，PCB太薄会造成在植入餐盘过程中受高压变形影响读卡效果，所以我们选择了PCB厚度0.5mm，线圈14分布于TOP和BOTTOM层，为了把控L电感量的大小，TOP面与BOTTOM 层的线圈间距应该与PCB厚度相同，这样我们的线圈线宽和厚度就确定了，都是0.5mm。同时芯片12影响线圈布板的最大长度是6mm，这样top面或bottom 面线圈数量可确认，都是turns＝6。
最终选择，线圈厚度Track thickness＝0.035mm，线圈宽度Track width＝0.5mm，线圈间距Gap between tracks＝0.5mm，TOP面线圈数量Number of turns＝6，BOTTOMM面线圈数量Number of turns＝6。
线圈直径d取值是最外圈线圈和最内圈线圈的间距中点与圆心间距的2倍值。
将绘制完成的PCB基板16进行拼板，选择单个PCB基板16长宽值＝20mm*20mm。根据SMT贴片机尺寸限制进行确认，选择长*宽*厚度＝120mm*120m(此处邮票孔需要一定的宽度和长度，长度10mm，宽度5mm)*0.5mm 的环氧树脂板。将PCB基板移植到环氧树脂板上，并且按照长宽各放置5个 20mm*20mm的PCB基板。对PCB基板进行隔离与连接，在PCB基板16上添加长 10mm，宽5mm的邮票孔，保证整张环氧树脂板上的所有PCB基板通过邮票孔连接在一起。
用锡膏印刷机对拼板后的PCB基板16刷锡膏，高速贴片机将芯片12的 bottom面朝上贴放在PCB基板上，形成电子标签10，使凸起13放入窗口11，芯片焊盘与PCB基板焊盘15完全贴合。
回流焊接，将放置好的电子标签放入预先设置好的回流焊炉中进行回流焊接，焊接完成后进行规范冷却。
点胶固定，在设置好参数的滴胶机内装UV胶，首先，将电子标签10的TOP 面朝上，滴胶机对芯片12滴胶1ml，使UV胶覆盖芯片12，将电子标签10top 面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化，然后，将电子标签10 翻转，滴胶机在窗口11处滴胶0.5ml，使UV填充窗口11，将电子标签10bottom 面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化。
使用LOCTITE3311型号的UV胶时，紫外线照射时间为20S。
使用为GW8352H-1型号的UV胶时，紫外线照射时间为5S。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将芯片(12)放置到预先调测好的高速贴片机中，所述芯片(12)的中心位置处设置有凸起(13)；
步骤二：绘制PCB基板(16)，在所述PCB基板(16)top面和bottom面上分别绘制一定谐振频率的线圈(14)，所述PCB基板上预留窗口(11)；
步骤三：PCB基板(16)拼板，将绘制完成的所述PCB基板(16)在环氧树脂板上进行拼板；
步骤四：PCB基板(16)贴片，用锡膏印刷机对拼板后的所述PCB基板(16)刷锡膏，将PCB基板(16)放入高速贴片机中，高速贴片机将芯片(12)的bottom面朝上贴放在PCB基板上，形成电子标签(10)，使所述凸起(13)放入所述窗口(11)，芯片焊盘与PCB基板焊盘(15)完全贴合；
步骤五：回流焊接，将放置好的所述电子标签(10)放入预先设置好的回流焊炉中进行回流焊接，焊接完成后进行规范冷却；
步骤六：点胶固定，在设置好参数的滴胶机内装UV胶，首先，将所述电子标签(10)的TOP面朝上，滴胶机对所述芯片(12)滴胶1ml，使UV胶覆盖所述芯片(12)，将所述电子标签(10)top面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化，然后，将所述电子标签(10)翻转，滴胶机在所述窗口(11)处滴胶0.5ml，使UV填充所述窗口(11)，将所述电子标签(10)bottom面上的UV胶放在紫外线下照射，照射完毕后UV胶固化。
步骤七：将拼板进行剪切，对每个电子标签(10)进行测试，取出不合格的所述电子标签(10)。
2.根据权利要求1所述的提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于：所述凸起(13)匹配所述窗口(11)，所述窗口(11)尺寸稍大于所述凸起(13)的尺寸。
3.根据权利要求1所述的提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于：所述线圈(14)的电感量选择依据(式1)：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中：L为线圈的电感量，单位nH；
μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-2H/m；
N为线圈圈数；
d为线圈的平均直径，单位mm；
c为线圈的厚度，单位mm。
4.根据权利要求1所述的提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于：所述UV胶的型号为LOCTITE3311时，紫外线照射时间为20S。
5.根据权利要求1所述的提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于：所述UV胶的型号为GW8352H-1时，紫外线照射时间为5S。
6.根据权利要求1所述的提高餐盘RFID电子标签性能的方法，其特征在于：所述PCB基板(16)top面和bottom面上的所述线圈(14)位置重叠。
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