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RFID Inlay的生產(chǎn):過程謹(jǐn)須完美

2008-04-28 08:45 德國(guó)德路工業(yè)粘合材料兩合公司

導(dǎo)讀:RFID—這個(gè)承載著供應(yīng)鏈管理及物流領(lǐng)域用戶無(wú)限期望的關(guān)鍵詞,由于技術(shù)和系統(tǒng)集成上的原因,在2007年其發(fā)展曾短暫中斷。究其根本,主要是技術(shù)問題(比如在UHF方面)亟待解決。隨著RFID在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用,越來(lái)越多的用戶能夠清晰意識(shí)到RFID在生產(chǎn)、物流和防偽中的重要價(jià)值。用戶數(shù)量的激增以及在實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)的過程中所積累的知識(shí)都預(yù)示著RFID應(yīng)用近期將有可持續(xù)的發(fā)展。

  RFID—這個(gè)承載著供應(yīng)鏈管理及物流領(lǐng)域用戶無(wú)限期望的關(guān)鍵詞,由于技術(shù)和系統(tǒng)集成上的原因,在2007年其發(fā)展曾短暫中斷。究其根本,主要是技術(shù)問題(比如在UHF方面)亟待解決。隨著RFID在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用,越來(lái)越多的用戶能夠清晰意識(shí)到RFID在生產(chǎn)、物流和防偽中的重要價(jià)值。用戶數(shù)量的激增以及在實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)的過程中所積累的知識(shí)都預(yù)示著RFID應(yīng)用近期將有可持續(xù)的發(fā)展。 

  在價(jià)值鏈中,德路工業(yè)粘合材料精心致力于滿足RFID inlay的生產(chǎn)率及其質(zhì)量方面的需求(請(qǐng)參見圖1)。德路公司為芯片和天線基材的粘接而開發(fā)的膠粘劑在HF和UHF inlay工作效率方面具有主導(dǎo)作用。

Substrate production
基材生產(chǎn)

Antenna production
天線生產(chǎn)

Inlay production
Inlay生產(chǎn)

Label production/conversion
標(biāo)簽生產(chǎn)/復(fù)合

Application
應(yīng)用

Paper, PET, PI etc
紙、PET、PI等

Cu/Al lamination
Cu/Al層

Print with conductive ink
導(dǎo)電油墨印刷

Etching
蝕刻

Alternative methods
其他方法

Chip 
芯片

Strap
strap

Adhesive for assembly
組裝用膠粘劑



圖1:RFID inlay生產(chǎn)的價(jià)值鏈
 


  為了清晰地說(shuō)明膠粘劑所起到的作用,請(qǐng)參照下面RFID inlay開盤式生產(chǎn)過程的圖解。


圖2:RFID inlay的典型生產(chǎn)過程圖示:首先點(diǎn)膠,其次置入芯片,之后通過后續(xù)熱壓確保接觸。

  預(yù)制的天線呈卷狀上料至機(jī)器。天線材質(zhì)主要為覆銅或鋁層的PET。另外,也有銀漿印刷的天線。紙質(zhì)天線或聚酰亞胺天線也是較常用的基材。

生產(chǎn)周期減至數(shù)秒

  Inlay生產(chǎn)的第一步是把膠粘劑涂布于天線上待粘接芯片的位置。如圖2中所示,點(diǎn)膠方式可選用針頭點(diǎn)膠,如果基材寬度加大并有多排天線時(shí),亦可采用絲網(wǎng)印刷的方式。隨后,芯片被倒裝置入天線上的膠粘劑中。之所以這樣操作的原因是,帶有觸點(diǎn)的芯片導(dǎo)電側(cè)是豎直向上的,并且是開放的,僅當(dāng)該面朝向天線時(shí)芯片才能正常工作,所以芯片必須被“倒裝”。
  置入芯片后,進(jìn)入緩沖區(qū),目的是用熱壓系統(tǒng)接著固化膠粘劑(參見圖3)。為此,用上下兩個(gè)熱壓頭給系統(tǒng)加溫。除了加熱的作用外,熱電極還能夠以特定的力將芯片壓至天線實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。之后,進(jìn)入檢驗(yàn)工序(功能測(cè)試),以檢測(cè)部件是否齊全并確保后道工序同樣能夠識(shí)別。(即,標(biāo)簽復(fù)合)


圖3:在熱壓工序中,芯片被壓入天線實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通,并且通過加熱固化膠粘劑。

  原則上講,膠粘劑產(chǎn)品—無(wú)論是非導(dǎo)電性貼片膠還是各向異性導(dǎo)電膠(在單一方向)—都必須將微型芯片可靠地粘接至特定位置。除了單純的機(jī)械功能外,膠粘劑還要確保導(dǎo)電性。
 
  對(duì)于具有尖形和Pd觸點(diǎn)的芯片來(lái)說(shuō),導(dǎo)電性不是通過膠粘劑直接實(shí)現(xiàn)的。這些不同的觸點(diǎn)各自具有非常鋒利的不同形狀的表面,以確保將芯片置入天線基材時(shí)觸點(diǎn)可直接刺進(jìn)金屬層實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性。這時(shí),非導(dǎo)電性膠粘劑NCP(Non Conductive Paste)只確保芯片三維精確定位。即使芯片極微距地離開基材,都會(huì)因失去連接而導(dǎo)致inlay無(wú)法使用。


圖4:放大的尖形觸點(diǎn),它直接刺進(jìn)天線的金屬層(圖3)并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。

圖5:尖形觸點(diǎn)(黃色)連接的示意圖。膠粘劑(藍(lán)色)確保將芯片定位在精確位置。
 

  除了機(jī)械固定和定位之外,另外一種叫做各向異性導(dǎo)電膠粘劑ACP(Anisotropic Conductive Paste)能夠通過充滿特殊粒子的環(huán)氧樹脂聚合物確保導(dǎo)電性。ACP主要用于具有幾何均勻且扁平的Au或NiAu觸點(diǎn)的芯片上,這些觸點(diǎn)無(wú)法刺進(jìn)天線的金屬層。很顯然,這些膠粘劑必須還擁有與NCP同樣的特性,即不允許芯片在天線上能夠進(jìn)行任何方向的位移。 


圖6:扁平狀金觸點(diǎn)(黃色)的導(dǎo)電示意圖。它通過充滿導(dǎo)電粒子(銀)的膠粘劑(藍(lán)色)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。

使用新型膠粘劑實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化

  當(dāng)前,德路公司為您提供三代膠粘劑,可滿足對(duì)可靠性的最高需求并可在低溫下以極快速度實(shí)現(xiàn)固化,即使用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備在140攝氏度溫度下5秒即可固化,而在先前技術(shù)下,加熱頭溫度高達(dá)210攝氏度,固化時(shí)間高達(dá)10秒曾是公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。德路公司的高速固化膠粘劑可將標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線的生產(chǎn)率提高至每小時(shí)25000片。另外,低固化溫度允許使用成本較低的熱穩(wěn)定性差的基材。

  上述兩種優(yōu)勢(shì)無(wú)疑為您節(jié)約了不菲的生產(chǎn)成本。因此,德路公司在價(jià)格敏感的產(chǎn)線上為優(yōu)化成本做出了積極的貢獻(xiàn)。當(dāng)然,膠粘劑中也包含不同的微型粒子以及粒子混合物,由此,我們能夠?yàn)閹缀跛械奶炀€芯片組合、工藝要求和可靠性需求開發(fā)出相對(duì)應(yīng)的成本優(yōu)化方案。