一种三维一体铭牌电子标签及其制作方法

技术领域

本发明涉及电子标签技术估领域，特别涉及一种三维一体铭牌电子标签及其制作方法。

背景技术

无线射频识别即射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。

无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。电子标签作为通讯技术中较为常用的一种数据载体，其通过与特定读取设备进行无接触的射频耦合，实现数据的无线加密读取传输。尤其在于某些对数据传输安全性、保密性要求较高的场合下，电子标签具有显著的技术优势。

然而，现有针对一些精密仪器、设备等金属表面物品的RFID应用场景，金属会影响标签谐振频率及辐射方向，普通标签受金属干扰无法工作。

发明内容

基于此，本申请实施例提供了一种三维一体铭牌电子标签及其制作方法，能够将传统的设备金属铭牌与电子标签结合，具备抗金属功能，并且，配合RFID读写器可以快速的对设备铭牌标签进行识别盘点，实现设备全生命周期的数字化管理。

第一方面，提供了一种三维一体铭牌电子标签，该电子标签自顶到底依次包括面层金属板，标签Inlay，塑胶中板，底层金属板：

所述面层金属板的表面激光雕刻有设备的铭牌信息；所述铭牌信息中还包括有二维码信息；

所述面层金属板上设置有标签缝隙，并通过模内注塑工艺将塑胶中板顶部的标签Inlay结合于所述标签缝隙；其中，标签芯片中存储设备ID编码及设备信息；

所述底层金属板通过超声波焊接工艺焊接于塑胶中板底面的塑胶柱上。

可选地，标签Inlay基材为PFC柔性板制作，基材选用0.25mm厚度的PI聚酰亚胺镀铜柔性板，选用0.5mm厚度PI聚酰亚胺板作为局部补强片。

可选地，通过模内注塑工艺将塑胶中板顶部的标签Inlay结合于所述标签缝隙，包括：

将标签Inlay、面层金属板植入注塑模具，使用PC聚碳酸酯塑料，注塑后塑胶中板与标签Inlay、面层金属板结合为一体。

可选地，将塑胶中板上的塑胶柱穿过底层金属板的固定孔，使用超声波焊接机，将塑胶柱顶部熔成蘑菇头结构，以固定底层金属板。

第二方面，提供了一种三维一体铭牌电子标签的制作方法，用于制作上述第一方面的电子标签，该制作方法包括：

标签Inlay制造、金属钣金件冲压、模内注塑、超声波焊接、射频性能检测、激光雕刻、ID写入。

可选地，所述标签Inlay制造具体包括：

电子料来料检验、锡膏印刷钢网制作、锡膏印刷、SPI锡膏检查、SMT元件贴装、回流焊接、AOI光学检测、PI局部补强、分板裁切、TS频点检测。

可选地，所述金属钣金件冲压具体包括：

卷材上料、钣金冲压、全检外观，钣金件材质可选铝合金片材、铜合金片材、不锈钢片材。

可选地，所述模内注塑具体包括：

将标签Inlay、面层金属板植入注塑模具，使用PC聚碳酸酯塑料，注塑后塑胶中板与标签Inlay、面层金属板结合为一体。

可选地，所述超声波焊接具体包括：

将塑胶中板上的塑胶柱穿过底层金属板的固定孔，使用超声波焊接机，将塑胶柱顶部熔成蘑菇头结构，以固定底层金属板。

可选地，所述射频性能检测，包含TF检测为使用Tagformance射频测试仪扫描中心频点以确保符合设计、TS检测为使用Tagsurance测试仪检测产品射频一致性；

所述激光雕刻，具体包括使用激光雕刻机，将设备铭牌信息雕刻在面层金属板上；

所述ID写入，具体包括使用RFID射频发卡器，将设备ID编码写入产品芯片存储。

本申请实施例提供的技术方案中电子标签自顶到底依次包括面层金属板，标签Inlay，塑胶中板，底层金属板；面层金属板的表面激光雕刻有设备的铭牌信息；面层金属板上设置有标签缝隙，并通过模内注塑工艺将塑胶中板顶部的标签Inlay结合于标签缝隙；底层金属板通过超声波焊接工艺焊接于塑胶中板底面的塑胶柱上。另外还提供了一种制作方法包括标签Inlay制造、金属钣金件冲压、模内注塑、超声波焊接、射频性能检测、激光雕刻、ID写入。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

(1)三维一体铭牌电子标签的金属铭牌，及面层金属板结构，与标签Inlay形成耦合馈电天线，标签Inlay主要起到阻抗匹配的作用，面层金属板作为辐射单元，向外辐射信号。同时面层金属板表面可以激光雕刻或印刷设备铭牌信息。

(2)三维一体铭牌电子标签的底层金属板可以作为反射体，将天线的后瓣辐射能量反射并叠加向正面，增加天线的正向辐射增益，实现抗金属属性，适用于金属设备表面安装。

(3)标签芯片存储区可以存储设备ID编码及设备信息，配合RFID读写器可以快速的对设备铭牌标签进行识别盘点，实现设备全生命周期的数字化管理。

(4)确定了三维一体铭牌电子标签的制作方法的全部生产流程，依照此生产流程可以实现批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

图1为本申请实施例提供的一种三维一体铭牌电子标签整体结构分解图；

图2为本申请实施例提供的一种三维一体铭牌电子标签示意图；

图3为本申请实施例提供的一种三维一体铭牌信息布局图；

图4为本申请实施例提供的一种三维一体铭牌电子标签制作流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本发明的描述中，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。

本申请涉及三维一体铭牌电子标签和制作方法及其应用。该电子标签同时具备金属铭牌、二维码、RFID电子标签功能，将三种功能有机结合实现三维一体。同时本专利公布了其制造流程，包含标签Inlay制造、金属钣金件冲压、一体注塑Insert_Molding、超声波焊接、射频性能检测、激光雕刻等生产工艺流程。该工艺流程可以应用于批量生产制造，且制作的三维一体铭牌电子标签适用于复杂环境，可以应用于各种金属及非金属设备，不但表面具有传统铭牌的设备信息，还可以利用其RFID标签功能对设备进行资产盘点、追本溯源等，实现设备全生命周期的数字化管理。

在本申请中Inlay是智能卡行业专用术语，是指一种由多层PVC片材含有芯片及线圈层合在一起的预层压产品。一般由两层或三层组成。表面无任何印刷图案，Inlay产品适用多品种卡片的前期大量生产。Inlay上下再覆上有不同印刷图案的材料通过再次层压就组成了丰富多彩的非接触卡片。

Insert_Molding具体是指模内注塑，具体将待注塑用品等放入模具里面注塑的一种工艺。

具体地，请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种三维一体铭牌电子标签，产品整体由面层金属板，标签Inlay，塑胶中板，底层金属板组成。其结构具体包括了：

电子标签自顶到底依次设置有面层金属板，标签Inlay，塑胶中板，底层金属板：面层金属板的表面激光雕刻有设备的铭牌信息；铭牌信息中还包括有二维码信息；面层金属板上设置有标签缝隙，并通过模内注塑工艺将塑胶中板顶部的标签Inlay结合于标签缝隙；使用Insert_Molding注塑工艺，将标签Inlay、面层金属板、塑胶中板一体注塑，使结构强度更高，各部件结合更紧密。

如图2，给出了电子标签示意图。其中，标签芯片中存储设备ID编码及设备信息；底层金属板通过超声波焊接工艺焊接于塑胶中板底面的塑胶柱上。

在本申请实施例中，标签Inlay基材为PFC柔性板制作，基材选用0.25mm厚度的PI聚酰亚胺镀铜柔性板，选用0.5mm厚度PI聚酰亚胺板作为局部补强片。通过模内注塑工艺将塑胶中板顶部的标签Inlay结合于标签缝隙包括将标签Inlay、面层金属板植入注塑模具，使用PC聚碳酸酯塑料，注塑后塑胶中板与标签Inlay、面层金属板结合为一体。

具体地，标签Inlay整体采用PI聚酰亚胺材质制作的FPCA，厚度0.25mm，其表面贴合0.5mm厚度的局部补强片。标签Inlay位于塑胶中板和面层金属板之间，三者通过Insert_Molding注塑工艺结合。标签Inlay主要起到阻抗匹配的作用，面层金属板作为辐射单元，向外辐射信号。本申请实施例中使用PI聚酰亚胺板材做局部补强，可以填补面层金属板辐射单元的孔，同时作为二者的组合定位，补强片表面还可以打印设备编码的二维码信息。

面层金属板位于最顶层，表面可以进行激光雕刻设备铭牌信息。如图3，给出了本申请的铭牌信息布局图。

底层金属板位于最低层，塑胶中板之下，通过超声波焊接工艺将底层金属板焊接在塑胶中板背面的塑胶柱上。

底层金属板作为反射体，将天线的后瓣辐射能量反射并叠加向正面，增加天线的正向辐射增益，实现抗金属属性，适用于金属设备表面安装。面层金属板作为耦合天线辐射体，还具备传统铭牌功能，可雕刻、印刷设备铭牌信息。

在本申请实施例中，电子标签芯片的存储区可以存放设备、资产的ID编码，通过读写设备利用电磁波实现快速、非接触式的读取和存储，降低资产管理成本，实现数字化管理。三维一体铭牌电子标签为抗金属设计，底层金属板作为反射体，将天线的后瓣辐射能量反射并叠加向正面，增加天线的正向辐射增益，因此标签可以应用于各种金属及非金属资产表面。

创造了三维一体铭牌电子标签的制作方法，可以实现批量化生产。

如图4，本申请还提供的一种三维一体铭牌电子标签的制作方法，制作方法包含三维一体铭牌电子标签及批量生产制作流程，主要包含标签Inlay制造、金属钣金件冲压、注塑Insert_Molding、超声波焊接、射频性能检测、激光雕刻、ID写入等生产工艺流程，及实现设备全生命周期的数字化管理的应用。

具体地，标签Inlay制造过程，包含电子料来料检验、锡膏印刷钢网制作、锡膏印刷、SPI锡膏检查、SMT元件贴装、回流焊接、AOI光学检测、PI局部补强、分板裁切、TS频点检测，其中标签Inlay基材为PFC柔性板制作，基材选用0.25mm厚度的PI聚酰亚胺镀铜柔性板，PI局部补强选用PI聚酰亚胺板，厚度在0.5mm左右，或根据实际结构要求选用适用厚度。

其中，SPI锡膏检查具体通过SPI锡膏测厚仪，检测锡膏印刷质量。AOI光学检测包括通过AOI自动光学检测仪，检测锡膏印刷、贴装以及回流焊接有无不良。PI局部补强用于填充金属板天线孔及装配定位。

金属钣金件冲压过程，包含卷材上料、钣金冲压、全检外观，钣金件材质可选铝合金片材、铜合金片材、不锈钢片材等。

注塑Insert_Molding过程，包括将标签Inlay、面层金属板植入注塑模具，使用PC聚碳酸酯塑料，注塑后塑胶中板与标签Inlay、面层金属板结合为一体。

超声波焊接过程，包括将塑胶中板上的塑胶柱穿过底层金属板的固定孔，使用超声波焊接机，将塑胶柱顶部熔成蘑菇头结构，以固定底层金属板，最终将底层金属板金件通过超声波焊接到塑料中板件上。

射频性能检测过程，包含TF检测为使用Tagformance射频测试仪扫描中心频点以确保符合设计、TS检测为使用Tagsurance测试仪检测产品射频一致性。

激光雕刻过程，为使用激光雕刻机，将设备铭牌信息雕刻在面层金属板上。

ID写入过程，为使用RFID射频发卡器，将设备ID编码写入产品芯片存储。

在ID写入过程之后可以还包括将电子标签进行外观全检以及包装。

综上可以看出，本申请所公开的三维一体铭牌电子标签解决了如下问题：

(1)将传统的设备金属铭牌与电子标签结合。

一般电子标签表面不能使用金属材质，会屏蔽电子标签的射频磁场。三维一体铭牌电子标签的金属铭牌，及面层金属板结构，与标签Inlay形成耦合馈电天线，标签Inlay主要起到阻抗匹配的作用，面层金属板作为辐射单元，向外辐射信号。同时面层金属板表面可以激光雕刻或印刷设备铭牌信息。

(2)标签具备抗金属功能。

针对一些精密仪器、设备等金属表面物品的RFID应用场景，金属会影响标签谐振频率及辐射方向，普通标签受金属干扰无法工作。三维一体铭牌电子标签的底层金属板可以作为反射体，将天线的后瓣辐射能量反射并叠加向正面，增加天线的正向辐射增益，实现抗金属属性，适用于金属设备表面安装。

(3)实现设备全生命周期的数字化管理。

标签芯片存储区可以存储设备ID编码及设备信息，配合RFID读写器可以快速的对设备铭牌标签进行识别盘点，实现设备全生命周期的数字化管理。

(4)实现了三维一体铭牌电子标签的批量化生产。

确定了三维一体铭牌电子标签的制作方法的全部生产流程，依照此生产流程可以实现批量化生产。

综上可以看出，本发明提供的三维一体铭牌电子标签的制作方法及应用，工艺流程可用于大批量生产制造，且制造出的三维一体铭牌电子标签能够适用于复杂环境中。其本身的铭牌功能及RFID标签功能，可应用于各种设备的全生命周期管理，例如电力设备中的各种开关柜、环网柜、变压器、互感器、电容器等，为电力行业提供资产盘点、追本溯源、周期管理等服务。

基于三维一体铭牌电子标签的赋予电力资产的唯一ID编码，在发展、建设、物资、设备、调控等专业管理活动中，开展基于资产实物“ID”的业务应用，围绕规划设计、生产供应、安装调试、运维检修等环节现场业务应用，建立设备、装备、人员的互联互通关系，完成全过程数据积累，大幅度提升现场作业效率，确保业务数据的完整性和可靠性，促进现场作业便捷化、高效化、智能化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。