專利名稱：Rfid輪胎電子標簽及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是針對提高RFID輪胎電子標簽的魯棒性，以適應輪胎的加工過程及使用 環(huán)境，屬于橡膠機械和電子信息領域。
背景技術：
隨著輪胎制造技術的創(chuàng)新，特別是汽車制造、銷售單位計算機網(wǎng)絡管理技術的引 進結(jié)合，將RFID電子標簽作為數(shù)據(jù)信息載體、反饋終端而植入到輪胎中以實現(xiàn)對輪胎全生 命周期進行信息化管理，已不再僅是一種技術概念。植入到輪胎中的RFID電子標簽，實質(zhì)上起到“電子身份證”的作用，即帶有此類電 子標簽的輪胎從出廠、使用期間的維修及翻新、直至報廢的整個生命周期內(nèi)，所有標識碼均 完整地保存在RFID電子標簽中。在輪胎送入檢修、或者是輪胎運行的過程中，上述標識碼 等重要信息能夠被發(fā)送/接收、讀取和識別，因此輪胎使用狀態(tài)是可以實時監(jiān)控的。將RFID電子標簽植入或貼到輪胎上的方法有很多種，但每一種方法都要保證標 簽在使用過程中的魯棒性及保證輪胎的質(zhì)量不受影響。如何設計該RFID標簽以保證其能 夠承受輪胎加工及使用過程中的高溫、各種應力及曲撓形變，并且在輪胎的整個生命周期 中不會與輪胎脫層，使RFID標簽在輪胎的整個生命周期中都能與讀寫器正常通信是設計 的關鍵技術。如公開以下方案的在先申請，申請?zhí)枮閆L03808314，名稱為輪胎狀態(tài)獲取設備。在 車輪、車體一側(cè)的多個部位設置有從上述安裝部位發(fā)送的信息、獲取輪胎狀態(tài)的獲取設備， 以及發(fā)射一連串包括表示由該輪胎狀態(tài)檢測裝置檢測的輪胎狀態(tài)的輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù)的輪胎 信息的發(fā)射裝置。在上述在先申請中，未充分地說明如何在制造過程中保證各部件焊接的魯棒性、 以及如何保證各部件能承受在輪胎整個生命周期中的惡劣環(huán)境。因為輪胎全生命周期中所 經(jīng)受的高溫、周期應力及形變等都可能損壞標簽，使其不能正常與外部讀寫裝置通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的RFID輪胎電子標簽及其制造方法，其目的在于解決上述問題而提 供一種采用彈簧式天線的電子標簽結(jié)構(gòu)，同時從各部件連接結(jié)構(gòu)和加工方法提高RFID輪 胎電子標簽的穩(wěn)定性，以實現(xiàn)RFID標簽在整個輪胎生命周期中的魯棒性，使其在輪胎的整 個生命周期中都能與外部讀寫設備進行通訊。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述RFID輪胎電子標簽主要包括有，設置在基板上的射頻 模塊。在射頻模塊的兩側(cè)，對稱地連接有一組呈螺旋狀延伸的彈簧式天線。如上述基本方案，采用兩側(cè)呈螺旋狀延伸的彈簧式結(jié)構(gòu)，可以在RFID輪胎電子標 簽封裝后，提高天線的抗應力和曲撓能力，從而實現(xiàn)射頻模塊與天線之間保持良好的、穩(wěn)定 的連接性能。
同時，呈螺旋狀延伸的彈簧式結(jié)構(gòu)還有助于提高其自身韌性，以具有較好的緩解 外界應力的作用，這對于應用在高速運轉(zhuǎn)的輪胎中、或是對于輪胎運行在劇烈顛覆的路面、 輪胎內(nèi)壓不穩(wěn)定的情況下，具有至關重要的作用。另外，采用上述呈螺旋狀延伸的彈簧式結(jié)構(gòu)，在隨同輪胎橡膠進行硫化時，液態(tài)膠 料可以流入到彈簧式天線的內(nèi)腔并融合為一體，因此可輔助地提高天線自身的機械強度。為提高與輪胎橡膠的結(jié)合效果、以及與射頻模塊的焊接質(zhì)量，可采取如下改進措 施，彈簧式天線是外層鍍有黃銅的鋼絲。采用鋼絲是因為其具有較好的導電性能、彈性和韌性，較適合于在惡劣環(huán)境下完 成射頻信號的傳播。由于鋼絲不能和橡膠進行結(jié)合，在焊接時也很難與焊錫結(jié)合，因此在外面鍍上黃 銅，黃銅與橡膠中的硫磺易于發(fā)生化學反應而與橡膠形成較強的結(jié)合力。具體地，化學反應式為2Cu+S = Cu2S。又因為黃銅能很好的與焊錫結(jié)合，從而提高彈簧式天線與射頻模塊及基板的焊接質(zhì)量。為進一步改善與射頻模塊的焊接緊密性，在連接射頻模塊的彈簧式天線端部，至 少有2個螺距的彈簧固定在一起。在天線需進行焊接的端部，將至少2個螺距的彈簧進行固定，增加了焊接部位彈 簧的厚度，因此可在焊接時增加可焊性和焊接后的穩(wěn)定性。為提高射頻模塊與基板、彈簧式天線連接的穩(wěn)定性，雖然射頻芯片上只有兩個PAD 邦定點，對應兩個對稱的天線，但將射頻芯片封裝成的射頻模塊可以選用兩側(cè)為2管腳或 4管腳的表面貼裝形式封裝。采用這種封裝形式在焊接時將每一側(cè)的管腳焊接在一起，這 樣射頻模塊可以很牢固的與天線和基板進行焊接，等同于外部每一側(cè)多個管腳與內(nèi)部一個 PAD綁定點相連。為了使RFID電子標簽能夠承受輪胎加工及使用過程中的高溫及各種應力及形 變，基板在選材上要選用耐高溫，且有很好的抗曲撓特性及抗剝離特性。例如高玻璃化溫度 值的FR-4 Al級材料等?；宀牧线x定后，可進一步提高基板抗剝離強度，可在基板的一側(cè)面上設置有覆 銅層，在覆銅層上設置有通孔，在通孔上覆蓋有銅；在基板的另一側(cè)面上、通孔的邊緣上套設有銅環(huán)。在焊接射頻模塊、彈簧式天線時，液態(tài)的焊錫可以注入到通孔中，待焊錫固化以后 上述通孔就會形成類似鉚釘狀的連接結(jié)構(gòu)，從而提高基板的抗剝離強度、以及射頻模塊、彈 簧式天線與基板三者之間焊接的緊密性。覆銅層的厚度對于基板的抗剝離強度具有較為關鍵的影響力，對于同種基板材 料，銅箔厚度越大其抗剝離強度越強，經(jīng)過試驗，本發(fā)明銅箔厚度為2盎司，超過2盎司對增 加剝離強度功效不大，小于2盎司則降低剝離強度。為提高針對彈簧式天線的保護作用，防止出現(xiàn)天線過彎或斷裂，可在基板的兩側(cè) 端分別設置有一組半圓形開槽，半圓形開槽的直徑大于彈簧式天線?；谏鲜霭雸A形開槽，可以在彈簧式天線垂向彎曲時提供相應地保護，并且限制在側(cè)向上的左右彎曲程度。本發(fā)明還提供有如下制造方法即在連接于基板上的射頻模塊兩側(cè)，對稱地設置一組呈螺旋狀延伸的、外層鍍有 黃銅的鋼絲彈簧式天線；在基板的一側(cè)面上設置焊接彈簧式天線的覆銅層，在覆銅層上設置有通孔，在通 孔上覆蓋有銅；在基板的另一側(cè)面上、通孔的邊緣上套設有銅環(huán)。綜上內(nèi)容，本發(fā)明RFID輪胎電子標簽及其制造方法具有以下優(yōu)點1、采用鍍黃銅鋼絲材料的彈簧式天線結(jié)構(gòu)不僅使天線能很好的與橡膠結(jié)合，增加 可焊性，而且提高了天線的抗彎曲及抗疲勞程度；采用表面貼多引腳封裝形式的射頻模塊 提高了焊接了牢靠性；采用帶有過孔及半圓形開槽結(jié)構(gòu)的覆有銅箔的基板材料不僅保證了 了整個焊接的穩(wěn)定性，而且能有效的保護天線。2、制造出的RFID輪胎電子標簽，能夠適用于封裝在輪胎內(nèi)部、以及類似于從彈性 狀態(tài)到固態(tài)變化的加工過程，如放置在橡膠補片、玻璃裝置中。


現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明圖1是所述RFID輪胎電子標簽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是所述基板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的后視示意圖；如圖1至圖3所示，射頻模塊1，彈簧式天線2，基板3，管腳11，覆銅層31，通孔32， 半圓形開槽33，銅環(huán)34。
具體實施例方式實施例1，如圖1至圖3所示，所述RFID輪胎電子標簽主要包括有設置在基板3上的射頻模塊1，在射頻模塊1的兩側(cè)，對稱地連接有一組呈螺旋狀延伸的彈簧式天線2，彈簧式天 線2是外層鍍有黃銅的鋼絲。在連接射頻模塊1的彈簧式天線2端部，有2個螺距的彈簧固定在一起。在連接彈簧式天線2的射頻模塊1兩側(cè)端部，分別設置有4個連接射頻模塊1內(nèi) 部PAD邦定點的管腳11。如圖2所示，在基板3的一側(cè)面上設置有覆銅層31，覆銅層31的厚度為2盎司。在覆銅層31上設置有通孔32，在通孔32上覆蓋有銅。如圖3所示，在基板3的另一側(cè)面上、通孔32的邊緣上套設有銅環(huán)34。在基板3的兩側(cè)端分別設置有一組半圓形開槽33，半圓形開槽33的直徑大于彈簧 式天線2?；谏鲜鯮FID輪胎電子標簽，本實施例實現(xiàn)的制造方法是在連接于基板3上的射頻模塊1兩側(cè)，對稱地設置一組呈螺旋狀延伸的、外層鍍有 黃銅的鋼絲彈簧式天線2 ；
在基板3的一側(cè)面上設置焊接彈簧式天線2的覆銅層31，在覆銅層31上設置有通 孔32，在通孔32上覆蓋有銅；在基板3的另一側(cè)面上、通孔32的邊緣上套設有銅環(huán)34。所述制造方法的實現(xiàn)步驟如下第一步，采用紅膠工藝，在基板3上點上紅膠，然后在基板3的覆銅層31上進行絲印錫膏，并將錫膏全部 地覆蓋射頻模塊1的管腳11，并且錫膏的厚度至少達到管腳11高度的50% ；第二步，采用SMT表面貼裝工藝，將射頻模塊1粘貼到基板3上，通過模具將彈簧式天線2放置在基板3上并進行 回流焊接；第三步，清洗和噴涂，將RFID輪胎電子標簽整體地放置在弱酸或弱堿清洗液中進行浸泡和清洗，以保 證其表面沒有油污等雜質(zhì)殘留；
然后，在RFID輪胎電子標簽表面噴涂粘合劑。因為該電子標簽要應用到輪胎內(nèi) 部，但基板、射頻模塊的材料不能與橡膠進行結(jié)合，為了保證該射頻裝置應用到輪胎中且不 與橡膠脫層，可同時噴涂開姆洛克chemlok205和chemlok220型號粘合劑，或是僅噴涂開姆 洛克chemlok250型號粘合劑。第四步，封裝前的預處理，將RFID輪胎電子標簽進行烘干、性能檢測和包裝以備用。如上所述，本實施例提供的制造方法可實現(xiàn)RFID輪胎電子標簽應用于各種輪胎 的內(nèi)部，如在成型工藝中植入胎體中。或是，將RFID輪胎電子標簽預先封裝到一輪胎補片中，通過冷補或熱補的方式貼 合在胎側(cè)外壁或內(nèi)壁上。
權(quán)利要求
1.一種RFID輪胎電子標簽，包括有設置在基板C3)上的射頻模塊(1)，其特征在于在 射頻模塊(1)的兩側(cè)，對稱地連接有一組呈螺旋狀延伸的彈簧式天線O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID輪胎電子標簽，其特征在于彈簧式天線⑵是外層鍍 有黃銅的鋼絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID輪胎電子標簽，其特征在于在連接射頻模塊(1)的彈 簧式天線(2)端部，至少有3個螺距的彈簧固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的RFID輪胎電子標簽，其特征在于在連接彈簧式天線 (2)的射頻模塊(1)兩側(cè)端部，分別設置有至少2個連接射頻模塊(1)內(nèi)部邦定點的管腳 (11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID輪胎電子標簽，其特征在于在基板(3)的一側(cè)面上設 置有覆銅層(31)，在覆銅層(31)上設置有通孔(32)，在通孔(3 上覆蓋有銅；在基板(3)的另一側(cè)面上、通孔(3 的邊緣上套設有銅環(huán)(34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID輪胎電子標簽，其特征在于所述覆銅層(31)的厚度 為2盤司ο
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID輪胎電子標簽，其特征在于在基板(3)的兩側(cè)端分別 設置有一組半圓形開槽(33)，半圓形開槽(33)的直徑大于彈簧式天線O)。
8.—種RFID輪胎電子標簽的制造方法，其特征在于在連接于基板(3)上的射頻模塊 (1)兩側(cè)，對稱地設置一組呈螺旋狀延伸的、外層鍍有黃銅的鋼絲彈簧式天線O)；在基板C3)的一側(cè)面上設置焊接彈簧式天線( 的覆銅層(31)，在覆銅層(31)上設置 有通孔(32)，在通孔(32)上覆蓋有銅；在基板(3)的另一側(cè)面上、通孔(3 的邊緣上套設有銅環(huán)(34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的RFID輪胎電子標簽的制造方法，其特征在于該方法實現(xiàn)步 驟如下，第一步，采用紅膠工藝，在基板C3)上點上紅膠，然后在基板(3)的覆銅層(31)上進行絲印錫膏，并將錫膏全 部地覆蓋射頻模塊(1)的管腳(11)，并且錫膏的厚度至少達到管腳(11)高度的50% ；第二步，采用SMT表面貼裝工藝，將射頻模塊(1)粘貼到基板( 上，通過模具將彈簧式天線( 放置在基板( 上并 進行回流焊接；第三步，清洗和噴涂，將RFID輪胎電子標簽整體地放置在弱酸或弱堿清洗液中進行浸泡和清洗，以保證其 表面沒有油污等雜質(zhì)殘留；然后，在RFID輪胎電子標簽表面噴涂粘合劑；第四步，封裝前的預處理，將RFID輪胎電子標簽進行烘干、性能檢測和包裝以備用。
全文摘要
本發(fā)明所述RFID輪胎電子標簽及其制造方法，提供一種采用彈簧式天線的電子標簽結(jié)構(gòu)，同時從各部件連接結(jié)構(gòu)和加工方法提高RFID輪胎電子標簽的魯棒性，以保證該電子標簽能夠承受輪胎加工及使用過程中的高溫、各種應力及曲撓形變，并且在輪胎的整個生命周期中不會與輪胎脫層，使其能在輪胎的全生命周期中與外部讀寫設備正常通訊。該RFID輪胎電子標簽主要組成包括特殊形狀的基板、貼裝在基板上的射頻模塊和一對螺旋狀延伸的彈簧天線。經(jīng)過特殊加工的基板、射頻模塊及天線通過一定的加工工藝焊接在一起，完全能適用于輪胎的全生命周期。
文檔編號G06K19/077GK102054194SQ20091022994
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者唐利群, 王曙光, 董蘭飛, 袁仲雪, 陳顯利, 陳海軍 申請人:軟控股份有限公司, 青島科技大學