CN100414678C - Rfid标签及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在利用超声波使半导体芯片(RFID芯片)接合在压延金属箔等构成的天线上来形成RFID标签时，抑制施加在半导体芯片上的压力，避免对该半导体芯片产生损坏。因此，本发明提供一种RFID标签，把半导体芯片上设置的金突起压接在天线元件上，通过施加超声波使该金突起与金属箔接合，在该金属箔上形成光泽度低的无泽面，或者在该金属箔上形成压延条痕浅的面，使该面与该金突起接合。

Description

RFID标签及其制造方法
技术领域
本发明涉及把个体识别信息(ID信息)存储在存储器内的RFID芯片(无线识别芯片)与天线电连接的RFID标签及其制造方法。
背景技术
专利文献1(特开2003-203946号公报)中记载了一种以前的RFID标签制造方法。
专利文献1中记载的制造方法是首先制造金属箔叠层，通过尿烷系树脂粘接剂在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜的单面上重叠硬质铝箔，在150℃、5kg/平方厘米的条件下经过热压层叠制造金属箔叠层体。然后，在金属箔叠层体的上面覆盖所述热可塑性树脂粘接剂。并且对具有金突起的半导体裸芯片施加超声波，进一步加热到150℃，使所述半导体裸芯片与被热可塑性树脂粘接剂覆盖的金属箔叠层体的金属箔接合。
而且，一般的铝箔是利用压延辊进行压延来制造的。已知与所述压延辊接触的面由于摩擦而带有光泽。而且，已知在压延得更薄的情况下，使多层铝箔重叠，然后压延制造，但是经过了所述制造工序的铝箔与压延辊接触的面变成光泽度高的光亮面(光泽面)，铝箔相互之间的接合面为光泽度低的无泽面(非光泽面，例如比上述光泽面粗糙的面)。
专利文献1：特开2003-203946号公报。
发明内容
用专利文献1中记载的制造方法所制造的RFID标签没有考虑到使用什么样的铝箔较理想。
本发明人发现，利用超声波振动而摩擦，形成金属间的混合层时，能够在压延铝系材料时对非光泽面施加比所形成的光泽面更低的载荷。
即，本发明的目的是通过减小施加的载荷使得不容易对RFID芯片产生损伤来提高可靠性。
实现上述目的的方案有多种，其中代表性的方案如下所述。
(1)把半导体芯片的金突起压接在金属箔的非光泽面上，通过施加超声波使之接合的结构；
(2)把半导体芯片的金突起压接在金属箔的压延条痕浅的面上，通过施加超声波使之接合的结构；
由于这些结构即使减小载荷也能够接合，不容易损坏RFID芯片，因此能够提高可靠性。
特别是，在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚萘二甲酸乙二醇酯等树脂薄膜作为支撑构成天线的金属箔的基材情况下，由于能够减小载荷，缩短超声波振动时间，因此上述课题从生产的角度是有效的。
根据本发明，因不容易损坏RFID芯片，从而能够提高可靠性。
附图说明
图1是展示RFID标签结构的图；
图2是展示上述RFID标签制造的流程图；
图3是展示上述RFID标签制造的流程图；
图4是半导体芯片承载部的RFID标签的放大图；
图5是展示上述RFID标签制造的流程图；
图6是半导体芯片承载部的RFID标签的放大图。
具体实施方式
以下对制造本发明的RFID标签的最佳实施方式进行说明。
实施例1
图1是展示RFID标签的立体图。
该RFID标签1具有：半导体芯片2、金属箔叠层体10、兼作保护层的成为防蚀涂层的树脂层11。
半导体芯片2大小为400μm见方，在功能面上具有间隔300μm的4个半径为63μm的圆形金突起。
金属箔叠层体3是被加工成能够发送接收2.45GHz频率的电磁波的形状的金属箔(铝箔)12粘接在构成该金属箔基材的PET薄膜13(展延聚对苯二甲酸乙二醇酯而形成的薄膜)上。而且，金属箔12的形状是设有L字形间隙部的长方形结构。
图4展示该接合状态，它是金突起与金属箔电连接，树脂层11包围半导体芯片的金突起周围的结构。
图2和图3展示该RFID标签的制造流程。
图1所示的RFID标签依次通过如下工序制造：(A)金属箔叠层体的制造工序；(B)树脂层的形成工序；(C)天线图案的制造工序；(D)超声波组装工序；(E)切割成单片引入线的工序。
(A)金属箔叠层体的制造工序
首先，准备20μm厚的铝箔12和25μm厚的PET薄膜13作为基材。
在PET薄膜13的单面(图中为上面)通过利用粘接剂配置20μm厚的铝箔12，在150℃、5kg/cm2压力的条件下对铝箔12的光泽面和PET薄膜13进行热层积，金属箔就被粘接在作为树脂层的PET薄膜上，形成作为非光泽面露在表面的叠层体的金属箔叠层体10。
(B)树脂层的形成工序
利用照相凹版印刷在工序(A)中制造的金属箔叠层体10的铝箔12的表面形成加工成所需要的天线图案形状的4～6μm左右的树脂层11。该树脂层11在下面的工序中通过蚀刻形成铝箔12时用作起抗蚀功能的材料。
该树脂层11不仅可以利用照相凹版印刷方式形成，也可以不在金属箔叠层体10的铝箔12的表面上加工图案而是涂敷光硬化树脂，使用掩膜使光硬化树脂硬化为特定的图案，除去特定图案之外的部分，利用所谓的普通光刻技术形成。该涂敷厚度根据所承载的芯片的突出尺寸及形状进行调整。
而且，虽然在本实施例中没有采用，但是假如设置链轮孔在PET薄膜13上夹住树脂层11的天线图案，或者预先设置在其间形成树脂层11的图案的话，就可以利用卷轴到卷轴的方式生产。而且，在该工序中，在设有链轮孔的情况下，最好以如下方式形成，即在PET薄膜13上形成与天线图案独立的两层树脂层11，夹住树脂层11的图案，通过剪线钳从树脂层11一侧冲裁金属箔叠层体10。这是因为树脂层11起到润滑剪线钳刃口的作用。
(C)天线图案的制造工序
然后，通过蚀刻处理除去从树脂层11的天线图案的抗蚀层露出部分的铝箔区域。通过该蚀刻形成天线。该蚀刻例如是在作为蚀刻液的氯化亚铁水溶液中在50℃的条件下浸泡从抗蚀层图案7露出的铝箔区域来进行的。
(D)超声波组装工序
把RFID芯片2对准由在作为基材的PET薄膜13上形成有金属箔12的天线图案的金属箔叠层体10和树脂层11层叠起来所形成的层叠体上的预订承载位置，进行定位。
在本实施例中，金属箔12和树脂层11上形成的L字形的间隙部14的拐角设置成在半导体芯片2的中心。即，形成用4个金突起3夹持间隙部14的结构。在这种设置中，在倾斜方向设置信号用突起的情况下，由于在间隙部两边被围绕的金突起3的接合区域内设置一个信号用的突起，即使另一个信号用突起多少有些偏移也能够确保电连接，因此提高了定位自由度。
然后，施加压力把金突起3压在树脂层11上，使500μm见方的悬臂凹模4与RFID芯片2的上面接触，对金突起的被承载面施加超声波5。
通过所述超声波振动，把金突起4压在树脂层11上，与铝箔12接触并接合。此时的温度设定成比PET薄膜13的玻化温度温度更低的室温。而且，超声波为对负载0.2kg以振动频率63.5kHZ、输出功率2W施加大约0.5秒。
而且，虽然本实施例中是在室温下施加超声波，但是如果是在玻化温度以下，也可以加热。
(E)形成单片引入线的工序
然后，以与树脂层11和金属箔12的图案即天线图案的尺寸大致相等的、下端形成锋利的刃的金属框20，使之从树脂层11的上方降下，把承载了半导体芯片2的RFID(引入线)标签切成单片。所谓引入线是指使在半导体芯片2上如上述那样安装天线(金属箔12的图案)的形态，本工序是把在PET薄膜13的主面上形成有多个的该形态分成一个一个。
而且，在上述实施例中，虽然构成叠层体1的树脂基材使用的是PET薄膜13，但是也可以使用PEN薄膜(展延聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜)或者它们的混合膜(展延PET和PEN的混合材料的薄膜)以代替PET薄膜13。在这种情况下，由于一般聚萘二甲酸乙二醇酯的玻化温度大约为100℃-120℃，采用比该温度更低的温度。
从上述实施方式可以知道以下情况。
(1)把具有金突起的半导体芯片压在通过压延辊压延的金属箔上，通过施加超声波使所述金突起与所述金属箔接合的RFID中，采用金属箔的光泽度低的无泽面与半导体芯片的金属突起接合的结构的话，由于用于把半导体芯片压在金属箔上的力较小，因此不容易损坏RFID芯片。
而且，在金属箔具有光泽度高的光亮面情况下，必须选择使用无泽面，能够获得显著效果。
(2)把具有金突起的半导体芯片压在通过压延辊压延的金属箔上，通过施加超声波使该金突起与该金属箔接合的RFID中，即使采用金属箔的压延条痕浅的面与半导体芯片的金属突起接合的结构，由于用于把半导体芯片压在金属箔上的力较小，因此不容易损坏RFID芯片。
而且，在金属箔具有压延条痕深的面的情况下，必须选择使用压延条痕浅的面，能够获得更显著效果。
(1)或(2)的结构具有如下特点。
a、在金属箔的非承载半导体芯片的面上具有树脂层的情况下，通过在树脂层的玻化温度以下温度施加超声波进行接合，由于能够抑制树脂层的变形，从而提高了金突起与金属箔之间的接合可靠性。
b、如果上述a中的接合在室温环境下进行的话，由于不需要控制温度，因此对制造有利。
c、作为金属箔，如果使用铝或者铝系合金的话，则可以显著降低接合所需要的温度。
d、如果上述a中所述的树脂层，如果使用聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚萘二甲酸乙二醇酯的话，由于能够抑制以前树脂层很大的变形，因此是理想的。
e、即使在金属箔的半导体芯片承载面上形成树脂层11的情况下，也具有同样的效果。
f、在金属箔的半导体芯片的承载面上通过印刷方法形成树脂层11，在金属箔上形成天线(或者放电电极)形状的情况下，如果对光亮面，换句话说也就是压延条痕深的面，进行印刷的话，则沿着形成该铝系金属箔时产生的压延条痕树脂层渗出，难以保证形状的精度。与此相反，如果在非光泽面上进行印刷的话，由于可以减少树脂层11的渗出方向性，从而容易确保形状的精度。
实施例2
图5和图6展示的是其他实施例。
虽然在实施例1的工序(C)中，天线图案的树脂层11被残留下来，但是在本实施例中，如图5和图6所示，树脂层11被除去。除去的方法是使用通常的光刻工艺来进行的。通过该方法能够制造出只是不具有图1中的树脂层11的结构。
因此，实施例1中的制造工序(C)-(E)变为(C’)-(E’)。
(C’)天线图案的制造工序
通过蚀刻处理除去从树脂层11的天线图案的抗蚀层露出部分的铝箔区域。通过该蚀刻形成天线。该蚀刻是例如在50℃的条件下在作为蚀刻液的氯化亚铁水溶液中浸泡除去从抗蚀层图案露出部分的铝箔区域来进行的。
然后，通过抗蚀层去除剂除去起抗蚀层作用的树脂层11的图案。
把半导体芯片2对准在构成基材的PET薄膜13上形成有金属箔12的天线图案的金属箔叠层体10上的承载预定位置进行定位。
在本实施例中，金属箔12上形成的L形状的间隙部14的拐角设置成在RFID芯片2的中心。即，采用以4个金突起3夹持间隙部14的结构。在这种设置中，在倾斜方向设置信号用的突起情况下，由于在间隙部在两边被围绕的金突起3的接合区域内设置一个信号用的突起，即使另一个信号用突起多少有些偏移也能够确保电连接，因此提高了定位自由度。
然后，如图5(D’)所示，施加压力把金突起3压在金属箔12上，使500μm见方的悬臂凹模4与RFID芯片2的上面接触，对金突起4的非承载面上施加超声波5。
通过所述超声波振动，把金突起4压在树脂层11上，与铝箔12接触并接合。此时的温度设定成比PET薄膜13的玻化温度温度更低的室温。而且，超声波为对负载0.2kg以振动频率63.5kHZ、输出功率2W施加大约0.5秒。
而且，虽然本实施例中是在室温下施加超声波，但是如果是在玻化温度以下，加热也可以。
(E’)、形成单片引入线的工序
然后，以与树脂层11和金属箔12的图案即天线图案的尺寸法大致相等的、下端形成锋利的刃的金属框20，使之从树脂层11的上方降下，把承载了半导体芯片2的RFID(引入线)标签切成单片。这样，如图5(E’)所示，在PET薄膜13上形成的金属箔12的图案被分成分别承载半导体芯片2的两个RFID标签。
图6展示位于半导体芯片承载部的RFID标签的放大图。
由于在图2的工艺(C)中树脂层被除去，因此在半导体芯片2和金属箔12之间有间隙。在需要提高接合可靠性的情况下，也可以在该间隙内填充树脂。
而且，实施例2与实施例1比较，除了结构上是除去金属箔和半导体芯片之间的树脂情况，不通过树脂层把金突起压在金属箔上之外，其他与实施例1相同。
实施例3
实施例1和2中，虽然使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜或者PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜，但是可以用纸代替它们。
除了用纸代替实施例1和2中的PET薄膜13之外，其他完全相同。
但是，虽然纸没有玻化温度，采用纸与金属箔的粘合剂不发生变形或者劣化的温度。因此，考虑到不需要特别的加热装置，最好在室温下进行。

Claims (5)

1. 一种RFID标签，其特征在于：
具备：
第一树脂膜(13)，
天线(12)，在该第一树脂膜(13)上粘接，
第二树脂膜(11)，在该天线(12)上形成，以及
半导体芯片(2)，具有形成了将该第二树脂膜(11)压接而与该天线(12)接触并接合的金突起(3)的面；
在所述第一树脂膜(13)上，以用压延辊而在一侧具有光泽面并在另一侧具有非光泽面的方式制造的金属箔(12)的该光泽面通过热层积而被粘接，且该第一树脂膜(13)和该金属箔(12)构成具有由该金属箔(12)的该非光泽面形成的表面的金属箔叠层体(10)；
所述天线(12)，在所述金属箔叠层体(10)的所述金属箔的非光泽面所形成的表面上通过由所述第二树脂膜(11)形成的该天线图案所进行的该金属箔(12)的蚀刻而形成；
所述半导体芯片(2)的所述金突起(3)和所述天线(12)的接合通过在该第一树脂膜(13)的玻化点以下的温度下施加超声波来完成。
2. 根据权利要求1所述的RFID标签，其特征在于：所述金属箔(12)是铝或者铝系合金。
3. 根据权利要求1所述的RFID标签，其特征在于：在所述金属箔(12)的所述非光泽面上较浅地形成了由所述压延辊形成的压延条痕，且在所述光泽面上较深地形成了该压延条痕。
4. 根据权利要求1所述的RFID标签，其特征在于：所述第一树脂膜(13)由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯构成。
5. 根据权利要求1所述的RFID标签，其特征在于：所述半导体芯片(2)的所述金突起(3)和所述天线(12)的所述接合是在室温环境下进行的接合。
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