一种用于轮胎的贴片式电子标签及其制备方法与流程

1.本发明涉及电子标签领域，具体指有一种用于轮胎的贴片式电子标签及其制备方法。


背景技术：

2.轮胎在生产的过程中，需要对其进行编号追溯，通过编号跟踪其整个生产的流程，并在后续的保修等过程中识别轮胎的编号从而得到轮胎的生产信息。用于轮胎的防伪溯源，防止出现假冒、串货、以次充好、以假乱真。目前国内普遍采用的轮胎追溯标识一般是采用植入式轮胎标签，将电子标签在轮胎成型阶段植入至生胶中，轮胎在生产过程中需要经历高温、高压的环境进行成型等步骤，同时轮胎在装入车辆使用的过程中也会遇到高温、高压、扭曲、高速旋转等情况，电子标签的抗恶劣环境的性能难以满足要求，同时轮胎中的塑胶、帘布等会对电子标签产生信号干扰，电子标签中的弹簧丝在拉伸、高温、高压、曲挠形变中会影响标签的性能，一旦标签破坏，无法保障轮胎追溯性。
3.现有的轮胎标签结构为，参考申请号cn201821505681.7的专利，主天线和附属天线粘接于不同的粘结层再将不同的粘结层粘接至基材的上下两面，如图1所示。其结构包含上下两面对应设置的金属材质需要套准设置，如果上下两面对应设置的金属材质出现偏离，将出现射频识别性能变化。由于套准过程对工艺要求较高，现有的制备工艺在制备工程中，成品的上下两面对应设置的金属材质之间的套准情况各不相同，导致整批次的产品质量残次不齐。
4.针对上述的现有技术存在的问题设计一种用于轮胎的贴片式电子标签及其制备方法是本发明研究的目的。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种用于轮胎的贴片式电子标签及其制备方法，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
6.本发明的技术方案是：
7.一种用于轮胎的贴片式电子标签，包括：
8.基材；
9.主天线，附着于所述基材的一面，所述主天线包含环形天线和蛇形天线，所述环形天线是以一条金属导线绕制成的8字形结构，所述环形天线狭缝设置，所述蛇形天线的数量为两个，分别电连接于所述环形天线的左右两端；
10.射频芯片，电连接于所述环形天线的狭缝处。
11.进一步地，所述环形天线是方形的8字形结构，所述环形天线的下回路大于所述环形天线的上回路，所述环形天线的下回路狭缝设置。
12.进一步地，所述射频芯片与所述主天线共轭匹配。
13.进一步地，所述环形天线的周长为70mm－75mm。
14.进一步地，所述蛇形天线和所述环形天线等高设置，所述蛇形天线的高为5.9mm－6.1mm，所述蛇形天线的长为11.5mm－12mm。
15.进一步地，所述蛇形天线的间距为0.3mm－0.5mm。
16.进一步地，所述主天线的宽度为39mm－40mm。
17.进一步地，所述射频芯片通过导电胶粘接于所述环形天线的狭缝处。
18.进一步地，所述基材为聚酰亚胺制成，且所述基材的厚度为40－70μm。
19.进一步提供一种用于轮胎的贴片式电子标签的制备方法，包含以下步骤：
20.将铝箔复合并固化在基材；
21.印刷所述主天线的图案；
22.蚀刻并脱墨，制得所述主天线；
23.通过导电橡胶粘接所述射频芯片至所述主天线，热压温度为160℃－220℃，热压时间为7－12s，热压力度为1－1.8n；
24.待导电橡胶烘干，制得所述轮胎标签。
25.因此，本发明提供以下的效果和/或优点：
26.本发明通过在基材的表面附着有主天线，主天线由蛇形天线和环形天线组成，通过蛇形天线可以缩短主天线的尺寸，通过环形天线可以增加主天线的周长，从而能够与阅读器的电波波长λ共轭匹配，并且性能稳定，满足要求。
27.主天线的蛇形天线和所述环形天线等高设置，主天线的高度能够对标签提供合适的带宽，确保在标签被共轭匹配激活的时间内有足够的带宽发射信号。
28.本发明采用的导电胶具有橡胶的弹性，使得轮胎标签在后续的使用过程中，能够适应高速旋转、挤压等环境，为射频芯片提供一定的缓冲作用，防止射频芯片脱落。
29.本发明采用的基材，具有一定的耐弯折特性，从而降低胎压的制备过程中对轮胎标签的形态产生影响。
30.应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
31.图1为现有的轮胎标签的结构示意图。
32.图2为本发明的结构示意图。
33.图3为本发明的尺寸标示图。
34.图4为高温高湿老化对比实验的剪切力实验数据。
35.图5为本发明的灵敏度曲线图。
36.图6为本发明的性能曲线图。
37.图7为本发明的测试实验现场图。
38.图8为本发明的读距测试数据表。
39.图9为生产方法中不同热压参数对本发明的参数影响数据。
40.图10是不同热压参数对本发明的剪切力影响数据。
具体实施方式
41.为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
42.参考图2，一种用于轮胎的贴片式电子标签，包括：
43.基材1；本实施例中，基材1用于提供绝缘且具备已经弯曲性能的基底，同时基材还需要耐高温，用于附着主天线2和射频芯片3。针对轮胎成型的高温高压硫化工艺条件，同时又需要具有耐候性，既要耐高温，又要耐低温，采用耐温200℃以上聚酰亚胺(pi)材料，其中，基材1的厚度具体为50μm，令基材1具有一定的耐弯折特性，从而降低胎压的变化对轮胎标签的形态产生影响。
44.主天线2，附着于所述基材1的一面，所述主天线2包含环形天线201和蛇形天线202，所述环形天线201是以一条金属导线绕制成的8字形结构，所述环形天线201狭缝设置，所述蛇形天线202的数量为两个，分别电连接于所述环形天线201的左右两端。本实施例中，蛇形天线202是以方形为边界，在方形内部s形缠绕的形状。并且，蛇形天线202是从环形天线201的两端分别引出，而不是从狭缝处引出。并且，本实施例中，主天线2的厚度为15μm
45.本实施例中，环形天线201是将一根金属导线绕成一定形状，如圆形、方形、三角形等，以导体两端作为输出端的结构。环形天线201可以绕制多圈或单圈。其中，本实施例的环形天线201的绕制圈数为单圈，其为吕字形绕制，其中间位置叠合在一起。
46.射频芯片3，电连接于所述环形天线201的狭缝处，从而接收主天线2与射频激励产生的电信号。本实施例中，环形天线201设置有狭缝，即环形天线201的一端不闭合，且存在狭小的缝隙，该缝隙用于电连接与射频芯片3的两个引脚上，与射频芯片3共轭匹配并提供电信号。
47.进一步地，所述环形天线201是方形的8字形结构，所述环形天线201的下回路大于所述环形天线201的上回路，所述环形天线201的下回路狭缝设置。本实施例中，环形天线201的上回路的宽为14.6mm，下回路的宽为15.8mm，上回路的高为1.85mm，下回路的高为4.15mm。从而形成下回路大于上回路的形状，下回路的宽和高均大于上回路的宽和高。在其他实施例中，环形天线201也可以是三角形、椭圆形等形状，环形天线201的形状对环形天线201的影响小，在此不做限定。
48.进一步地，所述射频芯片3与所述主天线2共轭匹配。
49.进一步地，所述环形天线201的周长为70mm－75mm。环形天线201的周长能够决定天线的电感值，70mm－75mm能够与阅读器的电波波长λ共轭匹配。本实施例中，环形天线201的周长为72.8mm。
50.进一步地，所述蛇形天线201和所述环形天线201等高设置，所述蛇形天线202的高为5.9mm－6.1mm，所述蛇形天线202的长为11.5mm－12mm。即，本实施例中，所述蛇形天线202的长为11.5mm－12mm，主天线2的蛇形天线201和所述环形天线201等高设置，这是因为，主天线2的高度能够对标签提供合适的带宽，确保在标签被共轭匹配激活的时间内有足够的带宽发射信号。本实施例中，所述蛇形天线202的高为6mm，所述蛇形天线202的长为11.8mm。
51.进一步地，所述蛇形天线202的间隙与所述蛇形天线202的线宽相同，均为0.4mm。所述蛇形天线202的间距为0.3mm－0.5mm。进一步地，所述主天线2的宽度为39mm－40mm。本
实施例中，所述蛇形天线202的间距0.4mm，所述主天线2的宽度为39.4mm。蛇形天线202通过蛇形缠绕的方式有效地缩减了主天线2的整体长度，并且根据蛇形天线202的长、宽、高的合理设置，可以有效地与射频芯片3共轭，同时与阅读器的电波波长λ共轭匹配。
52.进一步地，所述射频芯片3通过导电胶粘接于所述环形天线201的狭缝处。导电胶具有橡胶的弹性，使得轮胎标签在后续的使用过程中，能够适应高速旋转、挤压等环境，为射频芯片3提供一定的缓冲作用，防止射频芯片3脱落。本实施例中，采用各向异性导电胶作为导电胶。
53.进一步地，所述基材1为聚酰亚胺制成，且所述基材1的厚度为40－70μm。本实施例中，
54.本实施例中，贴片式电子标签需在轮胎制程过程中就贴于轮胎内表面，经高温高压硫化等一系列工艺成型完成加工后放入仓库，便于盘点、出货等仓储管理。为了适应轮胎在生产过程中需要经历高温、高压的环境进行成型等步骤，针对轮胎成型的高温高压硫化工艺条件，采用耐温200℃以上聚酰亚胺(pi)材料，其中，基材1的厚度具体为50μm，令基材1具有一定的耐弯折特性，从而降低胎压的制备过程中对轮胎标签的形态产生影响。
55.其中，基材1的厚度具体为50μm，令基材1具有一定的耐弯折特性，从而降低胎压的变化对轮胎标签的形态产生影响，根据芯片与天线需共轭匹配使标签性能最大化的基本设计原理，采用cad进行天线线型的初步设计，在使用ansofthfss仿真软件模拟并修改天线参数，结合轮胎样品进行测试验证并反复调整，从而确认现有的天线线型，射频芯片3连接于主天线2。
56.进一步提供一种用于轮胎的贴片式电子标签的制备方法，包含以下步骤：
57.s1，将铝箔复合并固化在基材；本实施例采用的铝箔和基材复合在一起的材料为现有技术的采用，在此不具体介绍铝箔如何复合。本实施例中，铝箔的厚度为13－17μm。
58.s2，印刷所述主天线的图案。采用柔性电路印刷设备进行印刷，从而在基材的一面印刷所述主天线的图案。
59.s3，蚀刻并脱墨，制得所述主天线；
60.s4，通过导电橡胶粘接所述射频芯片至所述主天线，热压温度为160℃－220℃，热压时间为7－12s，热压力度为1－1.8n；
61.s5，待导电橡胶烘干，制得所述轮胎标签。
62.实验数据
63.采用实施例一提供的数据的轮胎标签，在温度85℃、湿度95％rh的环境下老化24小时后，随机抽取60片轮胎标签进行测试。
64.参考图4－5，图4是本发明的剪切力实验数据，图5是本发明的老化后的灵敏度曲线图，图4－5说明了芯片与天线之间的牢靠性好，标签性能稳定。
65.参考图6，图6是本发明的性能曲线图，图6说明了标签的一致性良好。
66.参考图7－8，图7为本发明的测试实验现场图，图8是本发明的读距测试数据表。选择空旷的场所，电子标签贴于轮胎表面，轮胎距离底面高于1米，手持机atid和手持机with统一功率设置为28db进行读距测试，手持机with平均读距6.228m，手持机atid平均读距6.146m，说明本发明的性能温度，读距在合格的范围内。
67.参考图9－10，图9为不同热压参数对本发明的参数影响数据，图10是不同热压参
数对本发明的剪切力影响数据，剪切力(n)＞8.7。说明本制备方法中，该参数范围内的参数均能够满足生产需求，
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。