一种适于RFID标签生产ACA多点固化的气动力控方案及实现.pdf

l 訇 似 一 种适于R F I D标签生产AC A多点固化的 气动力控方案及实现 A bar om et r i c cont r oI s chem e and r eal i za t i on appl i cab l e t o ACA m ul t i p oi nt cur i ng pr ocess i n RFI D chi p p ackagi ng 王冠 ，陈建魁 ，尹周平 W ANG Gu an 。CHEN J i a n k u i ．YI N Zh o u ． p i n g 华中科技大学 数字制造技术与装备国家重点实验室，武汉 4 3 0 0 7 4 摘 要在R F ID 标签各向异性导电胶封装工艺中，热压固化工序是保证芯片与天线的可靠互连的重要 环节。为提高生产效率实际生产工况中广泛采用阵列热压头，同时对多排芯片一天线施加压力 促导电胶多点同步固化 ，但该方案面临多点压力稳定性与一致性的力控难题。本文在一款新 型热压头装置设计基础上提出了一种适用于各项异性导电胶多点固化的气动力控方案，批量 生产典型U H F 标签9 6 6 2 实验数据表明，该方案多点力控压力偏差小于5 ％，压力控制精度满足 R F ID 标签主流芯片与天线A O A 固化所需压力要求，适于标签批量生产。 关键词R F ID ；各向异性导电胶； 热压头；多点力控；气动力控 中囹分类号T P 2 4 9 文献标识码 A 文章编号1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 4 0 6 下 -O l 3 1 - 0 4 D o i 1 0 ． 3 9 6 g l／ J ． I s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 4 ． 0 6 下 ． 3 6 0 引言 射频识 I] R F I D 是一种利用射频通信实现非 接触式 自动识别的技术 ，在物流 、制造 、交通 、 军事 等领域 具有大规模应用前景 ，被认 为是2 l 世 纪最 有发展前途 的信息技 术之 一 。RF I D标签批 量生产通常采用基 于各项异性导电胶 a n i s o t r o p i c c o n d u c t i v e a d h e s i v e ， AC A 固化的倒装键合工艺 实现芯片与柔性基板 的互连 。采用ACA工艺 的 R F I D标签封装设备通常包括基板输送、检测、点 胶、贴装和热压五个工艺模 。热压模块通过热 压 头对已经对位的芯片与天线的加热和加压 ，使 芯片与天 线之间AC A固化 ，完成芯片与天 线的电 气互联。A CA主要 由基体和导电颗粒组成 ，其固 化过程 中 ，固化的温度 、压力和时 间对芯 片与天 线互连 的机 械性能和 电气性能都有重要影响 ’ 。 ， 直接影响R F I D标签的性能与质量 。 通过 ACA热 压 固化 连接 芯 片 与天 线时 ，热 压头 所施加的压力过小会导致连接强度不足 ；而 压 力过 大 ，会使天线焊盘明显破裂 、残余胶体过 薄 ，同样造 成剪切强度下降 ；合适的固化压力 ， 是获得足够 的剪切强度和稳定的电性能的保证 。 为了提 高标签生产效率 ，一般采用多套热压头 同 时对 多个芯 片施压 ，多点力控的稳定性和一致性 是控制关键 。传统压力控制策略方案较 难满足要 求，急需一种适用于R F I D标签生产AC A多点固化 的力控方案 。 1 气动力控方案 RF I D标签的制造过 程 中， 热压头通 常成对 使 用，在上热压头 或下热压头配备驱动以进行压力 输 出。根 据需要配 置ACA固化温度， 固化压 力则 根 据芯 片、天线 类型和胶体所需压强决定，通常 为取1 N- 4 N；固化时 间由固化温度和ACA类型决 定，一般为6 s 1 0 s ，压力精度要求为0 ． I N，多点压 力偏差率小于5 ％ 。 本文所提 出的AC A热压气动 力控方案中 ，在 下热压头 配置气缸部件 以提供 固化压力 ，热压头 发热组件安装在气缸输出端部，通过对气压压强的 控制来实现对热压头 的压力控制砸 】 。本文所采用的 AC A固化热压气路控制系统原理图，如图1 所示。 图1 气路控制原理 图 气缸 收稿日期2 0 1 4 - 0 2 -1 3 基金项目国家重点基础研究发展计划 9 7 3 专项 2 o 0 9 c B 7 2 4 2 0 4 ；武汉市东湖高新区科技创新项目 2 0 1 3 0 1 0 作者简介王冠 1 9 9 0一 ，女，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向为R F I D热压固化。 第3 6 卷第6 期2 0 1 4 - 0 6 下 [ 1 3 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 訇 地 使用矢量 网络分析仪测试芯片两端 的阻抗 。 所测试 l 0 组产 品产 品实部 0 以上数值 、虚部 0 以下数值 绝对值比理想值标签小 ，阻抗性能 差距为5 5 i 以内，偏差较小。 由以上 检 测结 果可 以得 出 ，标签 良品率 在 9 9 ． 8 5 ％以上 ，芯 片在基 板上 的键合 凸点较为 一 致，破坏性剪切力范围为1 ． 1 k g F 1 ． 4 k g F 符合要求， 最小功率测试与样品偏差在0 ． 5 d B m，读距均达到 8 m以上，产品试验结果良好。因此，该气动力控方 案能保证多个热压头输 出力的一致性与稳定性。 4 结论 R F I D芯片封装过程中，热压工序必须严格控 制温度和压 力，才能保证实现芯片与天线的机械 和 电气互连 。对于需要多点固化 的场合 ，多点压 力 的稳定性 与一致性是热压模块力控的重难点 。 对此 ，本文提 出了一种适用于多点固化的气动力 控方案 ，设计 了一种可微调高度的热压头 ，并且 进行 了方案 的验证与实现 。实验证 明，压 力精度 可达0 ． 1 N以内 ，多点力控压 力偏差可控 制在5 ％ 以内，控压范围满足AC A固化需求；所试验产 品 UH F 标签9 6 6 2 标签 良品率达9 9 ． 8 5 ％以上 ，芯 片键 合 凸点较一致 ，破坏性剪切力达到 要求，读距均 达到8 m以上且一致性较好 ，整体结果 良好。本文 所提出的气动力控方案满足R F I D标 签制备AC A热 压固化工艺 中对压力控制系统 要求 ，同时也可作 为其它压力控制系统 的压力控制方案 ，为多点压 力控制系统的实现提供参考 。 参考文献 [ I ]Ro b e r t s C M． Ra d i o f r e q u e n c y i d e n t i fi c a t i o n [ J ] ．Co mp u t e r s ＆ S e c u r i t y ， 2 0 0 6 ． 2 5 1 8 2 6 ． 【 2 】董靥薇， 陈平易， 贺立龙． 国内RF I D封装技术的现状分析 及研究【 J ] ． 物联网技术， 2 0 1 l ， 3 4 4 4 8 ． [ 3 】鄢黎． 浅谈R F I D电子标签及卷到卷电子标签生产线【 J 1 _ 物联网技术， 2 0 1 3 ， 6 3 1 3 3 ． 【 4 】周良杰 ， 黄扬， 吴丰顺． 电子封装用纳米导电胶的研究进展 [ J ] ． 电子工艺技术， 2 0 1 3 ， 1 1 - 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