CN107944538B - 一种耐高温高压uhf_rfid标签的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺，该制作工艺采用喷射300℃以上的高分子材料进行UHF_RFID标签的灌封。本发明制作的标签高分子材料固化后可以有效保护RFID芯片等内部结构，射频标签可经受175℃、100MPa的高温高压环境考验；该发明结构简单，安装方便，具有废品率低、成本低的优势。
Description
技术领域
本发明涉及UHF_RFID标签制作技术领域，尤其涉及一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺。
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工地井下作业面时，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耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺，用以解决现有产品价格高、成品率低的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺，制作工艺采用喷射300℃以上的高分子材料进行UHF_RFID标签的灌封。
UHF_RFID标签的制作方法为：
S1、将RFID芯片焊接到印制板上；
S2、用环氧保护胶将RFID芯片、焊点密封保护；
S3、通过激光焊将支撑柱的外环与金属壳体连接成一体；
S4、通过定位销钉将初步装配后的印制板固定到金属壳体上；
S5、通过灌封孔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，并进行标识。
高分子材料灌封的具体过程为：
将高分子材料加热至300℃以上，将加热后的高分子材料以100MPa喷射压力，通过UHF_RFID标签的印制板上的缺口喷入UHF_RFID标签的内部，等高分子材料完全冷却凝固后，对UHF_RFID标签的外形进行打磨。
制作工艺在UHF_RFID标签的各个零件完成安装和焊接后，进行高分子材料灌封；高分子材料采用热塑性树脂或特种工程塑料。
UHF_RFID标签的主体为圆形，包括金属壳体和印制板；
印制板通过金属销钉固定在金属壳体内部；高分子材料经灌封过程填充在金属壳体内，并对印制板进行包覆封装。
印制板为圆形或方形或菱形，且左右两侧设有灌封孔；高分子材料由灌封孔喷入金属壳体内部；
印制板的覆铜一侧朝向UHF_RFID标签的内部，且焊接有芯片。
芯片的焊盘处设有阻焊层；
在进行高分子材料灌封前，芯片、芯片的焊点、阻焊层均使用环氧保护胶或聚氨酯或硅树脂进行封装。
印制板的上下均设有定位孔，金属壳体上设有圆柱形的支撑柱；金属销钉穿过定位孔和支撑柱，将印制板与金属壳体固定；
定位孔均设置为金属化孔，且金属壳体与金属销钉接触的部分进行覆铜处理。
支撑柱与金属销钉通过过盈配合或螺纹连接，紧密结合；
印制板的印制线通过定位孔，金属销钉，支撑柱与金属壳体连接。
灌封孔为弧形缺口，对称开设在印制板的两侧，印制板的厚度为1mm-1.5mm。
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。高分子材料固化后可以有效保护RFID芯片等内部结构，保证射频标签可经受175℃、100MPa的高温高压环境、强烈震动、化学腐蚀和泥浆磨损等井下极端恶劣环境。
2、本发明结构简单，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为一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺生产的标签的截面图；
图2为一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺生产的标签的结构示意图；
图3为一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺生产的标签的印制板焊接示意图；
图4为一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺生产的标签的环氧胶密封示意图；
图5为一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺生产的标签的俯视图；
图中：1-金属壳体，2-支撑柱，3-高分子材料，4－印制板，5－金属销钉，6－芯片，7－阻焊层，8－定位孔，9－保护胶，10－灌封孔
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。
一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺，制作工艺采用喷射300℃以上的高分子材料3进行UHF_RFID标签的灌封。本发明过高分子材料3的高温灌封，将印制板4天线、射频标签芯片6等结构固定在金属壳体1内。高分子材料3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3的介电常数可为标签天线的整体性能提供良好支撑。
UHF_RFID标签的制作方法为：
S1、将RFID芯片6焊接到印制板4上；
S2、用环氧保护胶9将RFID芯片6、焊点密封保护；
S3、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、通过定位销钉将初步装配后的印制板4固定到金属壳体1上；
S5、通过灌封孔10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，并进行标识。
高分子材料3灌封的具体过程为：
将高分子材料3加热至300℃以上，将加热后的高分子材料3以100MPa喷射压力，通过UHF_RFID标签的印制板4上的缺口喷入UHF_RFID标签的内部，等高分子材料3完全冷却凝固后，印制板4、芯片6部分均被牢固封装在金属壳体1内部，再对UHF_RFID标签的外形进行打磨便于标签天线的后续安装，保证较低的轴向高度，便于小型化设计。
合适的灌封温度和压强，确保灌封产品的可靠性。灌封温度和压强与高分子材料3凝固后的硬度、标签产品的结构强度直接相关。
制作工艺在UHF_RFID标签的各个零件完成安装和焊接后，进行高分子材料3灌封；高分子材料3采用热塑性树脂或特种工程塑料，根据不同应用场合选择拉伸模量、压缩强度不同的高分子材料3。
UHF_RFID标签的主体为圆形，包括金属壳体1和印制板4；
印制板4通过金属销钉5固定在金属壳体1内部；高分子材料3经灌封过程填充在金属壳体1内，并对印制板4进行包覆封装。
印制板4为圆形或方形或菱形，满足射频标签电性能且留有高分子材料3灌封位置皆可使用，左右两侧设有灌封孔10；高分子材料3由灌封孔10喷入金属壳体1内部，避免高压喷射材料对印制板4的直接冲击；印制板4可设计成蝶形或其它异形，优选为主体圆形灌封孔10为圆弧形缺口，可以最大限度的有效利用标签的内部空间，有利于标签的小型化设计；高温熔融的高分子材料3由印制板4空缺部分高压注入，以最大限度减小对印制板4的损伤。
印制板4的覆铜一侧朝向UHF_RFID标签的内部，且焊接有芯片6。
芯片6的焊盘处设有阻焊层7；在进行高分子材料3灌封前，芯片6、芯片6的焊点、阻焊层7均使用环氧保护胶9或聚氨酯或硅树脂进行封装，以防高温灌封时焊锡熔化外流，同时保护芯片6。
印制板4的上下均设有定位孔8，金属壳体1上设有圆柱形的支撑柱2；金属销钉5穿过定位孔8和支撑柱2，将印制板4与金属壳体1固定；
为了保证接地良好，定位孔8均设置为金属化孔，且金属壳体1与金属销钉5接触的部分进行覆铜处理。
支撑柱2与金属销钉5通过过盈配合或螺纹连接，紧密结合；
印制板4的印制线通过定位孔8，金属销钉5，支撑柱2与金属壳体1连接。
为了保证印制板4及芯片6在高温高压灌封过程中不受损坏，印制板4采用耐高温板材，灌封孔对称开设在印制板的两侧，印制板的厚度为1mm-1.5mm。
综上所述，本发明实施例提供了一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺，本发明中，高分子材料固化后可以有效保护RFID芯片等内部结构，射频标签可经受175℃、100MPa的高温高压环境考验；该发明结构简单，安装方便，具有废品率低、成本低的优势。
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 (9)
1.一种耐高温高压UHF_RFID标签的制作工艺，其特征在于，所述制作工艺采用喷射300℃以上的高分子材料(3)进行UHF_RFID标签的灌封；
所述UHF_RFID标签的制作方法为：
S1、将RFID芯片(6)焊接到印制板(4)上；
S2、用环氧保护胶(9)将RFID芯片(6)、焊点密封保护；
S3、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、通过定位销钉将初步装配后的印制板(4)固定到金属壳体(1)上；
S5、通过灌封孔(10)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，并进行标识。
2.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，所述高分子材料(3)灌封的具体过程为：
将高分子材料(3)加热至300℃以上，将加热后的高分子材料(3)以100MPa喷射压力，通过UHF_RFID标签的印制板(4)上的缺口喷入UHF_RFID标签的内部，等高分子材料(3)完全冷却凝固后，对UHF_RFID标签的外形进行打磨。
3.根据权利要求2所述的制作工艺，其特征在于，所述制作工艺在所述UHF_RFID标签的各个零件完成安装和焊接后，进行高分子材料(3)灌封；所述高分子材料(3)采用热塑性树脂或特种工程塑料。
4.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，所述UHF_RFID标签的主体为圆形，包括金属壳体(1)和印制板(4)；
所述印制板(4)通过金属销钉(5)固定在所述金属壳体(1)内部；所述高分子材料(3)经灌封过程填充在所述金属壳体(1)内，并对所述印制板(4)进行包覆封装。
5.根据权利要求4所述的制作工艺，其特征在于，所述印制板(4)为圆形或方形或菱形，且左右两侧设有灌封孔(10)；所述高分子材料(3)由灌封孔(10)喷入所述金属壳体(1)内部；
所述印制板(4)的覆铜一侧朝向所述UHF_RFID标签的内部，且焊接有芯片(6)。
6.根据权利要求5所述的制作工艺，其特征在于，所述芯片(6)的焊盘处设有阻焊层(7)；
在进行高分子材料(3)灌封前，芯片(6)、芯片(6)的焊点、阻焊层(7)均使用环氧保护胶(9)或聚氨酯或硅树脂进行封装。
7.根据权利要求6所述的制作工艺，其特征在于，所述印制板(4)的上下均设有定位孔(8)，所述金属壳体(1)上设有圆柱形的支撑柱(2)；所述金属销钉(5)穿过定位孔(8)和支撑柱(2)，将所述印制板(4)与金属壳体(1)固定；
所述定位孔(8)均设置为金属化孔，且所述金属壳体(1)与金属销钉(5)接触的部分进行覆铜处理。
8.根据权利要求7所述的制作工艺，其特征在于，所述支撑柱(2)与金属销钉(5)通过过盈配合或螺纹连接，紧密结合；
所述印制板(4)的印制线通过定位孔(8)，金属销钉(5)，支撑柱(2)与所述金属壳体(1)连接。
9.根据权利要求8所述的制作工艺，其特征在于，灌封孔(10)为弧形缺口，对称开设在所述印制板(4)的两侧，且所述印制板的厚度为1mm-1.5mm。
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