一种轮胎植入式电子标签及组装工艺的制作方法

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：

21世纪轮胎发展的主题将是人性化，其内涵包括智能便利，绿色安全，最近10年间，以米其林为首的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，让人类更安全。

由此可知，随着信息化时代的发展，将射频识别(RFID)系统应用到轮胎中对轮胎使用状态进行实时监控的技术已成为当今轮胎的发展趋势。现有的技术已经将无线射频识别技术应用到轮胎监测领域，市场上出现了一种贴片式的电子标签，用IC芯片电连接铝膜天线组成，其厚度十分纤薄，方便封装于诸如硅胶、橡胶等材料中，但贴片式电子标签的缺点也非常明显，行驶中汽车的轮胎不断滚动产生大量的静电，此类电子标签的防静电性能欠佳。

针对该情况设计出了一系列改进的轮胎用射频识别(RFID)电子标签。如公告号CN 205176910 U的实用新型专利、公开号CN 105320985 A的发明专利申请公开的轮胎电子标签方案。

这一类的轮胎电子标签主要由射频芯片和弹簧天线构成，其中弹簧天线与射频芯片之间一般采用锡焊接的方式。但是，锡的熔点较低，常规焊锡的转化温度在150～180摄氏度，高温焊锡的转化温度为180～200摄氏度，在轮胎中植入电子标签，需要承受至少200摄氏度的高温并保持几十分钟，这是国标HG/T 4953～4956-2016轮胎用射频识别(RFID)电子标签机器植入方法、性能试验方法和编码的标准中明确规定的。

常规轮胎电子标签由于需要通过锡焊将天线和芯片焊接起来，因此天线表面通常设置了镀金层，适合锡焊。但是镀金层与橡胶的结合效果并不是最理想的，容易产生橡胶分层现象，严重的还会造成轮胎的安全隐患。

技术实现要素：

针对现有轮胎电子标签所存在的问题，本发明的目的在于提供一种高可靠性的轮胎植入式电子标签；同时在此基础上针对该电子标签提供相应的组装工艺。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一方面，提供一种轮胎植入式电子标签，所述电子标签包括：

天线；

射频芯片模块，所述射频芯片模块上具有电极；

接线端子，所述接线端子一端与天线连接，另一端与射频芯片模块上的电极冷压连接。

优选的，所述天线为弹簧式天线。

优选的，所述天线表面设置铜锌合金镀层。

优选的，所述射频芯片模块为一体化的封装结构，如由射频芯片模塑封装形成。

优选的，所述接线端子为冷压连接管。

优选的，所述电子标签还包括封装组件，所述封装组件包覆电子标签。

优选的，所述封装组件包括覆盖层，所述覆盖层包覆住天线、射频芯片模块及接线端子。

所述覆盖层由两层平面橡胶层覆合而成。

优选的，所述覆盖层由未经硫化处理的天然橡胶构成，并在覆盖层的的表面设置保护膜。

优选的所述封装组件还包括热缩套管，所述热缩套管包覆电子标签中的射频芯片模块和接线端子。

优选的，所述的热缩套管表面设置了多个小孔。

另一发面，提供了一种轮胎植入式电子标签组装工艺，包括：

封装射频芯片形成射频芯片模块；

接线端子与天线初始化铆接，再与封装体电极冷压连接；

将热缩套管放置到射频芯片模块处，通过热风加热热缩套管使其紧密包覆射频芯片模块和接线端子；

将完成的组件中心对称放置到下覆盖层，并使其固定在下覆盖层的表面；

将上覆盖层对准下覆盖层，将组件完全包覆在中间；

将上下覆盖层紧紧压合并保持适当的时间，使其完成粘合。

本发明提供的轮胎植入式电子标签，其无需焊接的机械式冷压结构能够承受300摄氏度高温而不受损伤，保证了电子标签在生产和使用中的稳定性和可靠性。同时，专为橡胶硫化设计的铜锌镀层，使天线和橡胶的结合力更强，保证了轮胎的品质和使用寿命。

再者，本发明提供的轮胎植入式电子标签为超高频、可读写的射频标签，其符合HG/T 4953～4956-2016轮胎用射频识别(RFID)电子标签机器植入方法、性能试验方法和编码的标准。

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植入式电子标签的结构示意图；

图2为本发明实例中芯片封装体的结构示意图；

图3为本发明实例中接线端子的结构示意图；

图4为本发明实例中天线的结构示意图。

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。

本实例提供一种超高频、可读写的轮胎植入式电子标签，该标签为符合ISO/IEC 18000-63空中接口要求的无源后向散射标签，其工作频段覆盖902MHz–928MHz。

参见图1，其所示为该轮胎植入式电子标签的结构示意图。由图可知，该射频标签100主要由芯片模块101、两天线102、两接线端子103、热缩套管104以及覆盖层105。

参见图2，本标签中的芯片模块101具体为芯片封装体，由射频芯片采用高可靠性模塑封装形成。

本实例中射频芯片采用ALIEN公司的HIG-3，通过模塑封装成专用模塑封装体。该芯片工作在902MHz–928MHz。

由此构成的封装体包括一长方体结构的封装本体101a以及对称分布在封装本体101a两端面的电极101b，该电极101b整体为扁平的方体结构，其一端与封装本体101a内的射频芯片电连接，另一端伸出封装本体101a。这里需要指出的，本实例中的芯片模块的方案并不限于此，具体的结构可根据实际需求进行变动，如射频芯片、封装体的结构、电极结构等都可根据实际需求进行变动，只要保证芯片模块具有良好的稳定可靠性即可。

参见图1和图3，本标签中的接线端子103用于连接芯片模块101和天线102。通过两个接线端子103使得两天线102分别与芯片模块101上的两电极101b连通。

具体实现时，该接线端子103为一冷压连接管，优选铜质冷压连接管，其外径0.9-1.2mm，内径0.7-0.8mm，长3-5mm，优选外径1.0mm，内径0.75mm，长度4mm。

由此结构的冷压连接管103，其一端与天线102初始化铆接，另一端与封装体电极101b冷压连接。

参见图1和图4，本标签中的两天线102具体为一对弹簧式天线，分布在芯片模块101两边，并分别通过接线端子103与芯片模块101上的两电极101b连通。

本实例中的单边弹簧式天线102，主要由线径0.15-0.3mm的不锈钢制成，包括弹簧本体102a和电极102b两部分。

其中，弹簧本体102a的长度38-45mm，线径0.10-0.35mm，弹簧直径1.1-1.5mm，螺距0.5-1mm；优选长度为38mm，天线线径0.25mm，弹簧直径1.2mm，螺距0.7mm。

电极102b为直线段，用于与接线端子103连接。该电极102b的长度为2-3mm，优选2.5mm。

另外，在弹簧式天线102的表面设置有铜锌合金镀层，通过该铜锌合金镀层使天线和橡胶的结合力更强，保证了轮胎的品质和使用寿命。

这种结构的弹簧式天线可以使天线的长度受到有效控制，一般在60-100mm之间就能获得860-960MHz之间的谐振。

同时，弹簧式天线结构，可以使天线具有良好的柔韧性和延展性，在轮胎中应用的时候，可以随着轮胎橡胶的变形而变形，不影响天线的性能，也不容易被损坏。

上述的两弹簧式天线102分别通过接线端子103与芯片模块101上的两电极101b连通的具体方案如下：

根据弹簧式天线与芯片模块上的电极的大小，选定合适尺寸的冷压连接管；

将封装体(即芯片模块)电极101b和天线102的电极102b分别穿在冷压连接管103(即接线端子)的两端空腔内，通过冷压工具从冷压连接管的外部进行点状加压，使冷压连接管局部变形，将置于冷压连接管内部的电极牢牢地压合并可靠导通。

本实例中采用冷压连接方式进行导体电性连接，可以获得承受高温的效果，在高温环境中不会损坏连接点，并且导通效果优良，导通电阻较小。

参见图1，本标签中的热缩套管104和覆盖层105配合构成封装组件，用于对连接有天线102的芯片模块101形成双层包覆，提高整个标签的可靠性。

其中，热缩套管104采用长度10mm，直径3mm的黑色热缩套管，该黑色热缩套管的表面设置了多个小孔，这些小孔优选均匀分布在黑色热缩套管的表面。

由此结构的黑色热缩套管，其套设在芯片模块101封装体和其两侧的接线端子103上，通过热风收缩包覆住芯片模块101封装体和其两端的接线端子103，形成第一层包覆体。其中，第一热缩套管104优选以芯片模块101为中心进行设置。

第一层包覆体可有效加强芯片模块101封装体两端的接线端子103的机械强度，提高产品的抗冲击力和抗拉力，使产品更可靠耐用。

覆盖层105，其采用两层长度100mm，宽度10mm，厚度0.5～1.5mm的未经硫化的天然橡胶贴合而成。即该覆盖层105由上覆盖层和下覆盖层贴合而成，其中上覆盖层和下覆盖层分别为长度100mm，宽度10mm，厚度0.5～1.5mm的未经硫化的天然橡胶层。

针对该覆盖层105，本实例在其表面进一步增设保护膜，以进一步提高其性能。

如此结构的覆盖层105设置在芯片模块101封装体和其两侧的接线端子103和其两侧的天线102外部，通过压合机构进一步包覆住内部器件(即将芯片模块101封装体、接线端子103以及天线102包覆在中间)，形成第二层包覆体。

由此构成的轮胎植入式电子标签，其性能符合HG/T 4953～4956-2016轮胎用射频识别(RFID)电子标签机器植入方法、性能试验方法和编码的标准。使用时，能通过RFID专用读写器连续向射频标签写入数据。

针对上述的轮胎植入式电子标签方案，本实例还提供一种快速便捷的组装工艺，基于该工艺组装本轮胎植入式电子标签的过程如下(参见图1)：

1.进行射频芯片封装，采用高可靠性模塑封装射频芯片，形成专用模塑封装体，其尺寸优选为1.55*2.65*1.05mm。

2.连接天线，优选长度为38mm，天线线径0.25mm，弹簧直径1.25mm，螺距0.7mm的一对弹簧式天线(该对弹簧式天线的表面设置有铜锌合金镀层)和铜质接线端子(即铜质冷压连接管)。连接时，将两铜质接线端子分别与两弹簧式天线初始化铆接，再与封装体上电极冷压连接，其中冷压过程如上所述。

3.热缩套管包覆，针对两侧通过铜质接线端子连接天线的封装体，优选初始直径3mm，长度10mm的热缩套管，热缩套管表面设置了若干小孔，以封装体为中心套设在封装体和其两侧的铜质接线端子上，通过热风收缩包覆住封装体和其两端的铜质接线端子，形成一层包覆体。

4.将步骤3完成的组件中心对称放置到下覆盖层上，用力(如用手或其它施力部件)使其固定在下覆盖层的表面。接着将上覆盖层对准下覆盖层，将组件完全包覆在中间，用平面压合工具将上下覆盖层紧紧压合并保持适当的时间，使其完成粘合，形成轮胎植入式电子标签。

通过上述工序能够快速便捷的完成轮胎植入式电子标签的组装，不仅效率高，而且成品率高，保证产品的大批量生产。

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。