RFID电子标签制造封装工艺.docx

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1、RFID电子标签制造封装工艺和可靠性研究深圳市惠田实业有限公司1 / 24一、目的和意义o电子标签已经成为RFID工业的主要焦点o实现低成本、大批量、高可靠性地制造电子标签是推广RFID产品应用的关键技术之一o针对RFID标签制造中核心的封装工艺开展研究， 以各向异性导电胶实现RFID芯片与天线基板的快速倒装互连，并进行工艺可靠性研究，以实现标签低成本高可靠性的制造要求，最终提出优化的RFID标签封装制造工艺，构建RFID标签示范生产线，提高国内RFID标签的制造水平，推动电子标签在国内的普及2 / 24二、电子标签的结构剖析图IC or microprocessorRFIDTagantenn

2、a3 / 24三、电子标签的封装典型工艺流程图：芯片凸点制作基板天线制作芯片贴装测试标签层压Inlay冲裁RFID标签第一次封装第二次封装4 / 24包含两次封装：不管RFID电子标签的形态千变万化，其封装制造工艺过程都包含两次封装：1、分别在RFID芯片上制作凸点，基板材料上制作天线，然后封装芯片实现芯片和基板天线的互连，经检验合格后制成RFID标签内核层（Inlay），至此完成RFID标签的第一次封装；第一次封装的另一种方法：Alien Technology、Philips首先采用的芯片引线框架法安放在引线框架上的微小芯片通过引线框架把它的 引脚延伸出来，使其外形尺寸更有利于高速组装（芯片

3、0.8 0.8mm芯片引线框架1010mm22）由于芯片引线框架还可2、R再F大ID，标就签可根采据用不更同大的的应贴用装，范需围要，经因过此层就压能、允冲许裁更、高印的刷组等装第速二度次。封装，也就是外包装，制成最终的RFID标签产品。5 / 24封装工艺的发展方向：第一次封装，即芯片与天线互连，是RFID标签封装制造的核心，也是关系到RFID标签制造成本的关键环节。它是我们课题研究的主要内容目前流行的三种封装技术：o 1、绕制天线基板（对应着引线键合封装）o 2、印刷天线基板（对应着倒装芯片导电胶封装）o 3、蚀刻天线基板（对应着倒装芯片导电胶封装或者模块铆接封装）6 / 24多采用导电胶

4、封装互连：倒装芯片芯片凸点与柔性基板焊盘互连可以采用各向同性导电胶（ICA）加底部填充（Underfill），也可采用各向异性导电胶（ACA，ACF），还可以采用不导电胶（NCA）直接压合钉头凸点的方法。 理论上采用NCA最为直接高效，但存在一定的局限性和可靠性 问题。 而采用ICA，优点是成本低，固化不需要加压。操作工艺步骤繁琐，难以降低成本，通常固化时间长，难以提高生产速度。值得一提的是若采用芯片引线框架的形式，使用快速固化的ICA是首选。 通常是使用低成本、快速固化的ACF和ACA具体做法是用普通漏版印刷技术在天线基板焊盘相应位置涂刷一层ACA，利用倒装芯片贴片机将芯片贴放到对应位置，然

5、后热压固化。7 / 24贴互连工艺过程：扭压固化18 / 24沙!,Ji 式四、电子标签ACA封装的可靠性测试1、机械性能测试天线基材-天线基材(0.050mm PET Film)剪切拉伸试验（非标准测试方法）初步估计采用ACA封装的粘结性能，本试验考察对柔性天线基材（PET Film）的粘接（因为相比较芯片、金属线路而言，高分子薄膜难粘）实验方法：将PET切成10mm宽小长条，在一端用ACA点胶粘接（点胶量及热压封装工艺与RFID芯片完全一致）， 用桌面拉伸试验机测其拉伸强度，如下图。9 / 24粘结结构示意图：心3PETF FACA10 / 24热压机11 / 24桌面拉伸试验机12 /

6、24剪切拉伸试验结果老化条件：85 C，85%RH，72h剪切速率：5mm/minACA热压条件：160，热压10s实验结果偏差较大，主要是热压机热压平面温度分布不均匀，中心热，外延冷，相差20-30 C，另外， 上下热压平面平行度不好，造成虚接所致。13 / 24最大载荷粘结面积剪切应力Nmm2Mpa15.84.63.4347815.784.43.586361.194.20.283331.274.90.259182.7150.5427.364.11.795129.714.72.0659615.554.63.3804324.454.45.55682试样编号ACA状态1 室温放置1天2 室温放置

7、1天3 室温放置1天老化4 室温放置1天老化5 室温放置1天老化6 室温放置1天老化7 室温放置1天老化8 室温放置1天老化9 室温放置1天老化14 / 2410 室温放置8天11 室温放置8天12 室温放置8天13 室温放置8天14 室温放置8天15 室温放置8天16 室温放置8天17 室温放置14天18 室温放置14天19 室温放置14天20 室温放置14天21 室温放置14天最大载荷3.3940.84754.654.51.033337.2551.4514.7652.95216.5153.30215.4253.0846.5241.639.66110.8781811.37200.568512

8、.88130.9907716.66121.3883321.64161.3525N粘结面积mm2剪切应力MPa15 / 24PET-PET粘接样品（无老化）剪切拉伸曲线：15.78NPET-PET粘接样品的载荷-位移曲线（粘结面积4.4mm216 / 24）PET-PET粘接样品（老化）剪切拉伸曲线：PET-PET粘接样品的载荷-位移曲线（粘结面积5mm217 / 24）Chip天线基材 (PET Film)测量其剥离强度或劈裂应力，评价柔性基材成卷时的抗弯曲能力18 / 24剥离强度试验：在玻璃片上均匀涂敷ACA形成8mm20mm矩形区域， 然后贴敷柔软的PET Film,热压固化形成粘结试样

9、，再用拉伸试验机测试其90 剥离强度。FACA19 / 24Chip 玻璃使用六轴拉伸剪切测量仪测量COG和COF剪切应力， 并观察断面失效情况。20 / 242 、电学性能测试四探针法接触电阻测量方案1：结构示意图如下PET FilmRCONTACT=V/I21 / 24所用的ACA室温放置9天，两片裁减好的附铝箔PET Film 十字交叉，中间涂ACA热压（160，10s）互连，实验按上图制作两个连接导通试样，恒流源供给定电流分别为10.1mA，10.9mA ,分别测得另两端电压为0.30mV和0.30mV,计算接触电阻约为28.6m。22 / 24绝缘电阻测量方案直接在封装好的电子标签器件上测量绝缘电阻开始输入电压：10-30V 绝缘电阻R=V/I8一般大于10 I23 / 242006年4月20日