智慧標籤RFID封裝用膠粘劑

1。1RFID技術概念

RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫,即射頻識別技術,俗稱電子標籤。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它透過射頻訊號自動識別目標物件並獲取相關資料,識別工作無須人工干預,可工作於各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體並可同時識別多個標籤,操作快捷方便。

2。2RFID系統的基本組成部分

智慧標籤RFID封裝用膠粘劑

最基本的RFID系統由三部分組成:標籤(Tag)、閱讀器(Reader)、天線(Antenna),一套完整的系統還需具備資料傳輸和處理系統。

智慧標籤RFID封裝用膠粘劑

1。3RFID技術的基本工作原理

RFID技術的基本工作原理並不複雜:標籤進入磁場後,接收解讀器發出的射頻訊號,憑藉感應電流所獲得的能量傳送出儲存在晶片中的產品資訊,或者主動傳送某一頻率的訊號;解讀器讀取資訊並解碼後,送至中央資訊系統進行有關資料處理。

2RFID封裝技術

2。1封裝方法

印刷天線與晶片的互連上,因RFID標籤的工作頻率高、晶片微小超薄,最適宜的方法是倒裝晶片(FlipChip)技術,它具有高效能、低成本、微型化、高可靠性的特點,為適應柔性基板材料,倒裝的鍵合材料要以導電膠來實現晶片與天線焊盤的互連。柔性基板要實現大批次低成本的生產,以及為了更有效地降低生產成本,採用新的方法進行天線與晶片的互連是目前國際國內研究的熱點問題。

為了適應更小尺寸的RFID晶片,有效地降低生產成本,採用晶片與天線基板的鍵合封裝分為兩個模組分別完成是目前發展的趨勢。其中一具體做法是:大尺寸的天線基板和連線晶片的小塊基板分別製造,在小塊基板上完成晶片貼裝和互連後,再與大尺寸天線基板透過大焊盤的粘連完成電路導通。與上述將封裝過程分兩個模組類似的方法是將晶片先轉移至可等間距承載晶片的載帶上,再將載帶上的晶片倒裝貼在天線基板。該方法中,晶片的倒裝是靠載帶翻卷的方式來實現的,簡化了晶片的拾取操作,因而可實現更高的生產效率。

2。2RFID標籤封裝工藝

RFID標籤因不同的用途呈現多種封裝形式,因而在天線製造、凸點形成、晶片鍵合互連等封裝過程工藝也呈多樣性。

(1)天線製造

繞制天線基板(對應著引線鍵合封裝)

印刷天線基板(對應著倒裝晶片導電膠封裝)

蝕刻天線基板(對應著引線鍵合封裝或者模組鉚接封裝)

(2)凸點的形成

目前RFID標籤產品的特點是品種繁多,但並非每個品種的數量能形成規模。

因此,採用柔性化製作凸點技術具有成本低廉,封裝效率高,使用方便,靈活,工藝控制簡單,自動化程度高等特點。不僅可解決微電子工業中可變加工批次、高密度、低成本封裝急需的難題,還為目前正蓬勃興起的RFID標籤的柔性化生產提供條件。

(3)RFID晶片互連方法

RFID標籤製造的主要目標之一是降低成本。為此,應儘可能減少工序,選擇低成本材料,減少工藝時間。

倒裝晶片凸點與柔性基板焊盤互連可採用三種方式:各向同性導電膠(ICA)加底部填充,各項異性導電膠(ACA,ACF),不導電膠(NCA)直接壓合釘頭凸點的方法。理論上,應優先考慮NCA互連,可以同點膠凸點相配合實現低成本製造,但存在一定的侷限性和可靠性。

採用ICA,優點是成本低,固化不需要加壓。操作工藝步驟繁瑣,難以降低成本,通常固化時間長,難以提高生產速度。在採用先製造連線晶片的小塊基板,再與大尺寸天線基板連線的形式下,透過ICA的粘連完成電路導通是首選。通常是使用低成本、快速固化的ACF和ACA,具體做法是用普通漏版印刷技術在天線基板焊盤相應位置塗刷一層ACA,利用倒裝晶片貼片機將晶片貼放到對應位置,然後熱壓固化。

還有另一種鍵合方式是先製造RFID模組,然後將其與天線基板進行鉚接組裝。

2。3RFID標籤封裝裝置

目前RFID產品的封裝裝置只有國外一些廠商提供,柔性基板的標籤均選用從捲到卷的生產方式,該生產線包括基板進料、上膠、晶片翻轉貼裝(倒裝)、熱壓固化、測試、基板收料等工藝流程。另一種生產方式為先製造RFID模組,然後將其與天線基板進行鍵合組裝。該方法由獨立的可精密定位的晶片轉移裝置將晶片置於載帶構成晶片模組,再由晶片模組將晶片轉移至天線基板,其優點是兩次轉移可獨立並行執行,晶片翻轉透過載帶的盤卷方式實現,因而生產效率得以提高。

柔性基板的標籤透過全自動高速卷對卷的裝置生產,非接觸Transponder的生產透過將導電膠準確附於天線的引腳,倒扣晶片封裝,並對每個Transponder檢測以達到最佳的產品質量。裝置點膠採用鋼箔網印技術,應用視覺定位系統,使用兩組機械手臂高精準取放晶片,透過可調溫度、時間與壓力的熱壓頭封裝,讀卡頭自動全檢ISO標準Transponder並統計合格率。

2。4電子標籤的封裝形式

從實際應用看,電子標籤的封裝形式較多,不受標準形狀和尺寸的限制,而且其構成也是千差萬別,甚至需要根據各種不同要求進行特殊的設計。目前已得到應用的Transponder的尺寸從¢6mm到76×45mm,小的甚至使用微米級晶片製成、包括天線在內也只有0。4×0。4mm的大小;儲存容量從64-200bit的只讀ID號的小容量型到可儲存數萬位元資料的大容量型(例如EEPROM32Kbit);封裝材質從不乾膠到開模具注塑成型的塑膠。對於電子標籤的各種封裝形式,其材質、構成等各不相同。

(1)卡片類(PVC、紙、其他)

層壓式,有熔壓和封壓兩種。

熔壓是由中心層的INLAY片材和上下兩片PVC材加溫加壓制作而成。PVC材料與INLAY熔合後經衝切成ISO7816所規定的尺寸大小。當晶片採用Transponder時晶片凸起在天線平面之上(天線厚0。01~0。03mm),可以採用另一種層壓方式,即封壓。此時,基材通常為PET或紙,晶片厚度通常為0。20~0。38mm,制卡封裝時僅將PVC在天線周邊封合,不是熔合,晶片部位不受擠壓,可以避免出現晶片被壓碎。膠合式,採用紙或其他材料透過冷膠的方式使Transponder上下材料膠合成一體,再模切成各種尺寸的卡片。

(2)標籤類

貼上式,成品可製成為人工或貼標機揭取的卷標形式,是應用中最多的主流產品,即商標背面附著電子標籤,直接貼在被標識物上。如航空用行李標籤,托盤用標籤等。吊牌式,對應於服裝、物品採用吊牌類產品,特點是尺寸緊湊,可以回收。

(3)異形類

金屬表面設定型,大多數電子標籤不同程度地會受到金屬的影響而不能正常工作。這類標籤經過特殊處理,可以設定在金屬上並可以讀寫。用於壓力容器、鍋爐、消防器材等各類金屬件的表面。

腕帶型,可以一次性(如醫用)或重複使用(如遊樂場)。

動、植物使用型,封裝形式可以是注射式玻璃管、懸掛式耳標、套扣式腳環等。電子標籤技術以其突破性的技術特點和廣泛的適用性,越來越多的得到了市場的認可。隨著晶片製造工藝、封裝工藝的進一步改善,以及封裝裝置和材料的日趨成熟,電子標籤必將更加適合我們的需求。同時也留給我們一系列新的課題,有待我們去改進和完善。