一种耐高温高压的石油钻杆标签及其制备方法与流程

1.本发明涉及射频识别领域，尤其是一种用于石油钻杆耐高温高压的电子标签及其制备的方法。


背景技术：

2.石油钻杆的全生命周期管理是钻探企业的一项十分重要的工作，而利用射频识别（radio frequency identification，rfid）技术对石油钻杆进行id标记及识别，改变了传统的工作方式，能够大大提升管理工作的效果和效率，是实现智能钻杆比较简易的一种技术方案，也是一项极具挑战的技术。
3.但油田钻井的工况及环境异常恶劣，普通rfid电子标签在这种工况及环境下非常容易出现读取距离变短，甚至失效等现象，通过试验发现电子标签性能恶化的主要原因是芯片焊点面积不足，容易在油田井下的工况及环境的作用下导致焊点脱落。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种结构合理，体积小，稳定性高，能够适应较深石油钻井下的高温高压环境的用于石油钻杆耐高温高压的rfid电子标签。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种耐高温高压的石油钻杆标签，适用于基材，所述基材上设有天线电路，所述基材的一端连接设有芯片；所述芯片通过pcb辅助结构连接基材上的天线电路。
6.优选地，所述pcb辅助结构包括pcb，所述pcb内嵌设有铜层电路；所述芯片通过芯片与pcb的焊点连接pcb内的铜层电路，所述pcb内的铜层电路通过pcb与基材的焊点连接天线电路。
7.优选地，所述基材外设有外壳，所述外壳与基材之间设有填充。
8.优选地，所述外壳采用不锈钢金属。
9.优选地，所述填充采用高强度塑料，通过一体注塑工艺制成。
10.优选地，所述基材采用高强度微波陶瓷，所述高强度微波陶瓷可以耐受高温高压的环境。
11.优选地，所述天线电路采用银质材质，所述天线电路通过印刷工艺涂覆在基材表面。
12.本发明还提供了一种用于石油钻杆耐高温高压的电子标签的制备方法，步骤如下：s1：将天线电路通过印刷工艺涂覆在基材表面；s2：将内嵌铜层电路的pcb焊接在基材的一端，所述铜层电路的一端通过pcb与基材的焊点连接至天线电路，所述铜层电路的另一端通过芯片与pcb的焊点连接至芯片；s3：在焊接芯片的基材外套设外壳，并在外壳与焊接芯片的基材之间通过注塑工艺注入高强度塑料制成一体结构。
13.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：本发明通过增加了pcb作为芯片与基材的中间连接及保护结构，芯片通过芯片与pcb的焊点连接至pcb的铜层电路，再通过pcb与基材的焊点连接至天线电路，从而实现加大基材的焊点面积，利于芯片快速散热和提高焊点强度的目的。采用这种结构的电子标签能够更好地适应注塑生产和油田井下的工况及环境，避免因芯片焊点面积不足，注塑时容易受高温熔化状态下塑料温度的影响导致芯片局部过热而烧损，应用时容易受油田井下工况及环境的作用而导致焊点脱落，进而导致电子标签出现读取距离变短甚至失效等现象。
附图说明
14.图1为本发明提出的一种耐高温高压的石油钻杆标签的横切面结构示意图；图2为本发明提出的一种耐高温高压的石油钻杆标签的纵切面结构示意图。
15.图中序号如下：1、外壳；2、填充；3、芯片；4、pcb；5、芯片与pcb的焊点；6、铜层电路；7、pcb与基材的焊点；8、基材；9、天线电路。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
17.如图1和图2所示，为本发明提供了一种耐高温高压的石油钻杆标签，适用于基材8；在基材8上涂覆有天线电路9，所述基材8的一端连接设有芯片3；其特征在于，所述芯片3通过pcb4连接基材8上的天线电路9。所述pcb4内嵌设有铜层电路6；所述芯片3通过芯片与pcb的焊点5连接pcb4内的铜层电路6，所述pcb4内的铜层电路6通过pcb与基材的焊点7连接天线电路9。从而实现加大基材8的焊点面积，利于芯片快速散热和提高焊点强度的目的。同时对芯片的保护起到辅助作用。
18.进一步，为了实现芯片3与基材8的连接的稳定性，在基材8外设有外壳1，外壳1采用不锈钢金属；在外壳1与基材8之间设有填充2，填充2采用高强度塑料，通过一体注塑工艺制成。
19.进一步，本发明描述的基材8采用高强度微波陶瓷，所述高强度微波陶瓷可以耐受高温高压的环境。
20.进一步，本发明描述的天线电路9采用银质材质，所述天线电路9通过印刷工艺涂覆在基材8表面。
21.本发明还提供了耐高温高压的电子标签的制备方法，步骤如下：s1：将天线电路9通过印刷工艺涂覆在基材8表面；s2：将内嵌铜层电路6的pcb4焊接在基材8的一端，所述铜层电路6的一端通过pcb与基材的焊点7连接至天线电路9，所述铜层电路6的另一端通过芯片与pcb的焊点5连接至芯片3；s3：在焊接芯片3的基材8外套设外壳1，并在外壳1与焊接芯片3的基材8之间通过注塑工艺注入高强度塑料制成一体结构。
22.本发明通过增加了pcb作为芯片与基材的中间连接及保护结构，芯片通过芯片与
pcb的焊点连接至pcb的铜层电路，再通过pcb与基材的焊点连接至天线电路，从而实现加大基材的焊点面积，利于芯片快速散热和提高焊点强度的目的。采用这种结构的电子标签能够更好地适应注塑生产和油田井下的工况及环境，避免因芯片焊点面积不足，注塑时容易受高温熔化状态下塑料温度的影响导致芯片局部过热而烧损，应用时容易受油田井下工况及环境的作用而导致焊点脱落，进而导致电子标签出现读取距离变短甚至失效等现象。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种耐高温高压的石油钻杆标签，适用于基材（8），所述基材（8）上设有天线电路（9），所述基材（8）的一端连接设有芯片（3）；其特征在于，所述芯片（3）通过pcb辅助结构连接基材（8）上的天线电路（9）。2.根据权利要求1所述的一种耐高温高压的石油钻杆标签，其特征在于，所述pcb辅助结构包括pcb（4），所述pcb（4）内嵌设有铜层电路（6）；所述芯片（3）通过芯片与pcb的焊点（5）连接pcb（4）内的铜层电路（6），所述pcb（4）内的铜层电路（6）通过pcb与基材的焊点（7）连接天线电路（9）。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种耐高温高压的石油钻杆标签，其特征在于，所述基材（8）外设有外壳（1），所述外壳（1）与基材（8）之间设有填充（2）。4.根据权利要求3所述的一种耐高温高压的石油钻杆标签，其特征在于，所述外壳（1）采用不锈钢金属。5.根据权利要求3所述的一种耐高温高压的石油钻杆标签，其特征在于，所述填充（2）采用高强度塑料，通过一体注塑工艺制成。6.根据权利要求1所述的一种耐高温高压的石油钻杆标签，其特征在于，所述基材（8）采用高强度微波陶瓷，所述高强度微波陶瓷可以耐受高温高压的环境。7.根据权利要求1所述的一种耐高温高压的石油钻杆标签，其特征在于，所述天线电路（9）采用银质材质，所述天线电路（9）通过印刷工艺涂覆在基材（8）表面。8.一种耐高温高压的电子标签的制备方法，其特征在于，步骤如下：s1：将天线电路（9）通过印刷工艺涂覆在基材（8）表面；s2：将内嵌铜层电路（6）的pcb（4）焊接在基材（8）的一端，所述铜层电路（6）的一端通过pcb与基材的焊点（7）连接至天线电路（9），所述铜层电路（6）的另一端通过芯片与pcb的焊点（5）连接至芯片（3）；s3：在焊接芯片（3）的基材（8）外套设外壳（1），并在外壳（1）与焊接芯片（3）的基材（8）之间通过注塑工艺注入高强度塑料制成一体结构。

技术总结
本发明公开了一种耐高温高压的石油钻杆标签，适用于基材，所述基材上设有天线电路，所述基材的一端连接设有芯片；所述芯片通过PCB辅助结构连接基材上的天线电路。本发明通过PCB作为芯片与基材的中间连接及保护结构，芯片通过芯片与PCB的焊点连接至PCB的铜层电路，再通过PCB与基材的焊点连接至天线电路，从而实现加大基材的焊点面积，利于芯片快速散热和提高焊点强度的目的。采用这种结构的电子标签能够更好地适应注塑生产和油田井下的工况及环境，避免因芯片焊点面积不足，注塑时容易受高温熔化状态下塑料温度的影响导致芯片局部过热而烧损，应用时容易受油田井下工况及环境的作用而导致焊点脱落，进而导致电子标签出现读取距离变短甚至失效等现象。读取距离变短甚至失效等现象。读取距离变短甚至失效等现象。


技术研发人员：吴东华 欧阳志英 余世杰 陈猛 谢孝文 罗小俊
受保护的技术使用者：上海海隆石油钻具有限公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/1/13