RFID电子标签加工的倒装工艺

RFID电子标签加工的倒装工艺

 

倒装对于半导体封装领域的人员而言，是再熟悉不过的了。一般我们看到的集成电路多数以塑封为主，半导体芯片和外界进行信息沟通的通道，靠的就是集成电路的管脚。如果把集成电路外面的封装去掉，会发现每个集成电路内部有框架、芯片和塑封料。其中框架的管脚都和内部半导体芯片的一个焊盘通过引线连接在一起。芯片的 “正”和“倒”本质上是和半导体加工工艺有关的，在半导体前道（Front End process称作前道工序是指从单晶硅变成半导体晶圆Wafer的过程，Back End process称作后道工序是指半导体芯片封装测试，最终成为集成电路的过程）加工过程中，芯片是按照从下到上的顺序逐层加工出来的，最底层是硅衬底，最后加工的是导电金属层，也就是焊盘所在层，所以通常把有金属焊盘的一面称为顶端，一般来说顶端都是朝上的，这样便于芯片和框架之间的焊线，而如果顶端朝下面向框架自然也就是“倒装”了。

倒装技术的好处，主要是尺寸可以被减少，管脚数目可以增大。因为如果是正常通过引线进行封装的话，管脚只能被放置在芯片周边，可是“倒装”的话在整个芯片面积范围内都可以排放管脚（比如BGA封装的集成电路）。倒装芯片在英文中叫做Flip-Chip(CF)。

在倒装工艺中需要芯片的焊盘有一个“凸点(bump)”，这样才能够保证芯片和外界的有效连接。而凸点和凸点之间的空隙则需要填充来增加强度。对于RFID而言，也就是需要芯片利用这个凸点和天线线圈（可以看多是集成电路的框架）连在一起。对于倒装芯片的凸点可以通过焊料形成，也可以通过金丝引线形成，还可以利用导电胶形成，每种凸点形成技术都有各自的优缺点以及适用范围。

其中导电胶也是倒装工艺中不可缺少的单元，为了保证芯片凸点能够和天线形成良好的连接，可以通过高温的方式让凸点和天线的焊盘融合在一起，当然也可以利用导电胶把凸点和天线粘合在一起。

如果进一步延伸下来，导电胶还分各向同性导电胶ICA（Isotropic Conductive Adhesive）以及各向异性导电胶ACA（Anisotropic Conductive Adhesive）。所谓各向同性就是指在XYZ三个空间坐标轴上导电特性是完全一样的，而各向异性则是指在XY轴上不导电，而在Z轴上因为受到挤压而导通。

所以如果采用各向同性的导电胶，那么只能在焊盘位置滴胶，为了加固芯片，在其他位置需要填充非导电胶。而如果采用各向异性的导电胶，则可以在整个芯片面积内全部滴胶，而后经过压合凭借凸点和天线之间的压力使导电胶在Z轴上导通。而没有凸点的位置则起到非导电胶的加固作用。

从技术上看倒装芯片技术在 RFID领域算不得是什么创新之举，RFID封装更大的挑战是来自封装速度，通常每小时要封装5000到10000片，而填充的固化胶无论是采用加温加热固化还是机械加压固化都会严重影响RFID的产能以及可靠性。比较先进的是一种可以利用紫外线进行固化的填充胶，这样只要有足够的紫外线就能够实现快速固化。而RFID天线多数都是被加工在透明的薄膜上，这样就大大改善了生产工艺，从而满足了RFID的生产速度。这样才能够生产出低成本的RFID，逐步取代现在的条形码。