CN105428257A - 一种针对大尺寸rfid标签倒封装工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，包括以下步骤：对天线基板进行放料，设定两个以上点胶位置并进行点胶；采用多顶针装置将芯片从WAFER盘上顶起；将顶起的芯片进行翻转后，使用贴装头放置到点好胶水的天线基板上；使用热压头对天线基板及芯片进行热压，使胶体固化，将天线基板与芯片进行固定，同时保证芯片焊盘和天线导体之间可靠电气连接；对热压后的产品进行在线检测，对不合格的产品进行标识；对于多道天线基板的产品，进行多道变单道的联线分切和收卷。本发明提出了多点点胶和多顶针的方式，并结合热压时间和温度等工艺参数的修改，能保证较大芯片在传统倒装键合的工作流程的不变的情况下，具有较好的产品品质。

Description

一种针对大尺寸RFID标签倒封装工艺
技术领域
本发明提供了一种RFID标签的倒封装工艺，尤其涉及一种大尺寸的RFID标签倒封装工艺，属于RFID电子标签生产加工工艺技术领域。
背景技术
在芯片倒封装的过程中目前采用的点胶方式一般就两种：单点点胶或喷胶方式。单点点胶方式经济适用，运用于面积在1*1mm以下的芯片封装时，正方形或圆形芯片在受力面的作用下很容易向四周均匀扩散，只要把控好工艺参数即可满足要求；而对于长方形且芯片尺寸超大，如1mm×3mm和2mm×2mm及以上芯片，长和宽方向同时受压，胶的扩散过程中，周边的均匀性难以保证，在宽度方向容易溢胶，同时胶在受压向周边扩散时常因面积过大容易出现较大的气泡，气泡在焊盘处将导致焊盘接触不良，从而影响芯片与天线之间的电气连接效果和芯片在天线基板上的热固强度，最终影响标签的读取效果和推拉力(附着力)。喷胶方式可以通过改善喷胶头的形状解决喷胶形状、面积和均匀性，但其成本昂贵，对于小批量多批次产品生产，根据不同胶水需求每次更换喷头非常不划算。上述两种方式都存在胶量用量较大，容易造成成本浪费，并容易产生大面积溢胶影响后期标签读取。
同时，顶针组件是RFID标签倒封装设备——取片过程中一个关键部分，通过对WAFER盘上面RFID芯片的顶出，完成RFID芯片与WAFER盘的有效剥离。目前已有设备多采用单顶针取片，常规这种单顶针顶出的芯片多是0.3mm×0.3mm、0.38mm×0.38mm、0.6mm×0.6mm、0.8mm×0.8mm正方形小芯片，对于1mm×3mm、2mm×2mm及以上的大芯片，单顶针驱动就受到了局限，按照常规工艺顶针在顶大芯片时明显无法正常顶起；调整气压后，顶针力大容易损坏芯片，并影响周边芯片，造成周边芯片松动和WAFER盘变形，从而丢失芯片，造成浪费，且RFID芯片与WAFER盘得不到有效剥离，设备正常拾取和贴片受到影响，且这样顶针轴往往需要把轴定向，需要另外的定向机构结构复杂。
发明内容
本发明提供了一种针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，解决了背景技术中的不足，该工艺提出了多点点胶和多顶针的方式，并结合热压时间和温度等工艺参数的修改，能保证较大芯片在传统倒装键合的工作流程的不变的情况下，具有较好的产品品质。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，所述的RFID标签芯片的尺寸不小于1X2.5mm或1.5X1.5mm，所述工艺包括以下步骤：
(1)、对天线基板进行放料，根据芯片和天线基板的电气连接点即焊盘以及芯片受力点的数量和位置，通过倒封装设备系统的上位机设定两个以上点胶位置，胶头逐次移动至天线基板点胶位置处并进行点胶，单次点胶的胶滴半径不超过0.5mm；通过视觉识别系统对点胶位置进行纠偏，并对点胶量进行观察和控制；
(2)、采用多顶针装置将芯片从WAFER盘上顶起，所述的多顶针装置中的针夹上均匀分布有两根以上的针体，所述针体排列成直线状、三角形状或矩阵状；
(3)、将顶起的芯片使用翻转头进行翻转后，使用贴装头放置到点好胶水的天线基板上，在此过程中，通过视觉识别系统对芯片的放置位置和角度进行纠偏；
(4)、使用热压头对天线基板及芯片采用150～180℃的热压温度进行热压，热压时间为8～15秒，使胶体固化，将天线基板与芯片进行固定，同时保证芯片焊盘和天线导体之间可靠电气连接；
(5)、对热压后的产品进行在线检测，对不合格的产品进行标识；
(6)、对于多道天线基板的产品，进行多道变单道的联线分切和收卷，在此过程中设有纠偏和张力控制系统对天线基板进行纠偏和张力控制。
步骤(1)中当芯片的长宽比＜2时，选取芯片的四个边角处为点胶位置；当芯片的长宽比≥2时，选取芯片的左右两侧边以及中心部位为点胶位置。
步骤(2)中所述的多顶针装置中针体固定于针夹身上，针夹中均匀分布有轴向的针槽，针体的下部固定于针槽中，针体的上部由针夹的顶部伸出，所述针夹呈柱状，针夹的底部固定于轴的顶端，所述的轴、针夹以及针体三者固定在一起，并且可以同时上下移动；轴的下部套有轴套，轴的上部以及针夹和针体上套有顶针罩，所述顶针罩的底端与轴套的顶端通过螺帽相连接固定，轴套与轴之间以及顶针罩与轴之间均设置有直线轴承，顶针罩的顶部设置有与针体对应的通孔，轴、针夹以及针体三者能够在轴套以及顶针罩内上下移动，且针体由通孔内伸出；所述的轴的中部设置有凸台，轴的中部套有压簧，压簧的顶部顶在簧座上，当轴的底部受到推力时向上运动并挤压压簧，并带动针夹以及针体向上运动，使得针体从顶针罩顶部的通孔伸出，当推力消失时轴在压簧的作用下复位，针体缩回至顶针罩内。
所述针夹中的针槽均对应设置有弹性缝，所述弹性缝沿着针体的径向设置，弹性缝的一端与针槽连通，其另一端通向外界，弹性缝的长度≤针夹的半径，且弹性缝的宽度≤针体的直径，针夹受到径向的挤压后弹性缝缩小，从而使针槽将针体夹紧；所述的针夹与轴之间设置有连接套，连接套的两端分别连接在针夹和轴上，连接套的两端均设置有螺纹，螺纹上对应安装有锥螺母，所述锥螺母将连接套固定在轴和针夹上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、多顶针装置中当针夹中仅安装一个针体时，与传统的单顶针结构效果相同；当芯片的尺寸较大，单顶针无法完成作业时，可根据芯片的尺寸选择安装多个顶针的位置，如对于1mm×3mm尺寸的芯片，可选择三根针体位于同一直线上；如对于2mm×2mm尺寸的芯片，可选择四根呈矩阵分布的针体。因此上述多功能顶针结构适用范围广，结构简单，安装拆卸方便。2、本发明中根据大芯片的特点将单点点胶方式改为多点点胶方式。在加工面积1*2.5mm及以上或1.5*1.5mm及以上较大的芯片时，可以通过倒封装设备系统上位机软件设定，确定芯片和天线基板的电气连接点(焊盘)和芯片受力点的数量和位置，通过采用对点胶位置的准确定位和胶量的精微控制实现多点精确点胶。从而有效的解决在大芯片在倒封装过程中胶体出现气泡的问题，保障芯片和天线之间的电气连接效果和芯片在天线基板上的热固强度。并且能够有效控制导电胶用量，节约加工成本，消除大面积溢胶的现象。3、对点胶方式采用多点点胶方式进行改进的同时，也对热压的时间和温度的工艺常数进行了修改，通过降低原来热压的温度，同时增加压合时间的办法，例如：将原加工常小芯片时通常采用的180℃,8秒的热压参数，改成165℃,15秒的热压参数，能在保证面积较大芯片倒封装的电气连接和固化效果的情况下，也能够有效减免胶体内气泡产生的数量。
附图说明
图1为本发明中所提供的多顶针装置的整体结构示意图；
图2为针夹的俯视图；
图中：1轴、2轴套、3直线轴承、4钢丝挡圈、5压簧、6簧座、7锥螺母、8连接套、9针夹、10针体、11顶针罩、12螺帽、13O型密封圈、14密封圈座、15针槽、16弹性缝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本实施例中以尺寸为1X3mm的RFID标签举例说明。本实施例中所提供的倒封装工艺包括以下步骤：(1)、对天线基板进行放料，通过倒封装设备系统的上位机设定两个以上点胶位置，胶头逐次移动至点胶位置并进行点胶，单次点胶的胶滴半径不超过0.5mm；本实施例中芯片的尺寸为1X3mm，因此选取芯片的左右两侧边以及中心部位为点胶位置。
(2)、采用多顶针装置将芯片从WAFER盘上顶起，所述的多顶针装置中的针夹上均匀分布有三根针体，所述三根针体排列成直线状。
(3)、将顶起的芯片使用翻转头进行翻转后，使用贴装头放置到天线基板上，在此过程中，通过视觉识别系统对芯片的放置位置和角度进行纠偏。
(4)、采用热压头对天线基板及芯片进行热压，使胶体固化，将天线基板与芯片固定；热压温度为165℃，热压时间为15秒；同时保证芯片焊盘和天线导体之间可靠电气连接。
(5)、对热压后的产品进行100％在线检测，对不合格的产品进行标识。
(6)、对于多道天线基板的产品，进行多道变单道的联线分切和收卷，在此过程中设有纠偏和张力控制系统对天线基板进行纠偏和张力控制。
步骤(2)中所使用的多顶针装置的结构如图1所示，包括针体10，所述的针体10设置有一根以上，本实施例中设置有三根。针体10固定于针夹9身上，针夹9中均匀分布有轴向的针槽15，针体10的下部固定于针槽15中，针体10的上部由针夹9的顶部伸出，所述针夹9呈柱状，针夹9的底部固定于轴1的顶端，所述的轴1、针夹9以及针体10三者固定在一起，并且可以同时上下移动；本实施例中针夹的结构如图2所示，针槽15设置有三个，且三个针槽位于同一直线上，针槽均对应设置有弹性缝16，所述弹性缝16沿着针体的径向设置，弹性缝16的一端与针槽15连通，其另一端通向外界，弹性缝的长度≤针夹的半径，且弹性缝的宽度≤针体的直径，针夹9受到径向的挤压后弹性缝缩小，从而使针槽15将针体10夹紧。所述的针夹9与轴1之间设置有连接套8，连接套8的两端分别连接在针夹9和轴1上，连接套8的两端均设置有螺纹，螺纹上对应安装有锥螺母，所述锥螺母将连接套固定在轴和针夹上，并对针夹挤压。
轴1的下部套有轴套2，轴1的上部以及针夹和针体上套有顶针罩11，所述顶针罩11的底端与轴套2的顶端通过螺帽12相连接固定，轴套2与轴1之间以及顶针罩11与轴1之间均设置有直线轴承3，顶针罩11的顶部设置有与针体10对应的通孔，轴1、针夹9以及针体10三者能够在轴套2以及顶针罩11内上下移动，且针体由通孔内伸出；所述的轴1的中部设置有凸台，轴1的中部套有压簧5，压簧5的底部安装在轴1的凸台上，压簧5的顶部顶在簧座6上，当轴1的底部受到推力时向上运动并挤压压簧5，并带动针夹9以及针体10向上运动，使得针体10从顶针罩11顶部的通孔伸出，当推力消失时轴1在压簧5的作用下复位，针体10缩回至顶针罩11内。
所述的轴套2的内壁上设置有一圈朝内凸起的钢丝挡圈4，所述钢丝挡圈4的下方设置有密封圈座14，所述密封圈座14套在轴1上，O型密封圈13位于密封圈座14内，且套在轴1上。
本发明提供的多顶针装置的工作原理如下：在使用前根据芯片的尺寸先装一个针体或多个针体放入针夹然后调整乌针高度并锁紧锥螺母将针体固定，盖上顶针罩并锁紧螺帽，顶针结构即安装完毕。将顶针结构安装于顶针总成装置中，实际操作控制流程是压缩气体流经气缸后推动上联板与顶针结构一起向上运动到顶起高度，然后与真空气发生器相连的气管使顶针结构内产生负压内部形成真空腔，顶针罩吸附蓝膜，然后伺服电机转动带动凸轮转动，卡在凸轮里面的凸轮轴承随动器带动轴1随之上升，并带动针体10达到与蓝膜上芯片接触的高度，给予芯片一定作用力，实现预顶松，顶出后完成RFID芯片与WAFER盘的有效剥离。

Claims (4)

1.一种针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，所述的RFID标签芯片的尺寸不小于1X2.5mm或1.5X1.5mm，其特征在于所述工艺包括以下步骤：
(1)、对天线基板进行放料，根据芯片和天线基板的电气连接点即焊盘以及芯片受力点的数量和位置，通过倒封装设备系统的上位机设定两个以上点胶位置，胶头逐次移动至天线基板点胶位置处并进行点胶，单次点胶的胶滴半径不超过0.5mm；通过视觉识别系统对点胶位置进行纠偏，并对点胶量进行观察和控制；
(2)、采用多顶针装置将芯片从WAFER盘上顶起，所述的多顶针装置中的针夹上均匀分布有两根以上的针体，所述针体排列成直线状、三角形状或矩阵状；
(3)、将顶起的芯片使用翻转头进行翻转后，使用贴装头放置到点好胶水的天线基板上，在此过程中，通过视觉识别系统对芯片的放置位置和角度进行纠偏；
(4)、使用热压头对天线基板及芯片采用150～180℃的热压温度进行热压，热压时间为8～15秒，使胶体固化，将天线基板与芯片进行固定，同时保证芯片焊盘和天线导体之间可靠电气连接；
(5)、对热压后的产品进行在线检测，对不合格的产品进行标识；
(6)、对于多道天线基板的产品，进行多道变单道的联线分切和收卷，在此过程中设有纠偏和张力控制系统对天线基板进行纠偏和张力控制。
2.根据权利要求1所述的针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，其特征在于：步骤(1)中当芯片的长宽比＜2时，选取芯片的四个边角处为点胶位置；当芯片的长宽比≥2时，选取芯片的左右两侧边以及中心部位为点胶位置。
3.根据权利要求1所述的针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，其特征在于：步骤(2)中所述的多顶针装置中针体固定于针夹身上，针夹中均匀分布有轴向的针槽，针体的下部固定于针槽中，针体的上部由针夹的顶部伸出，所述针夹呈柱状，针夹的底部固定于轴的顶端，所述的轴、针夹以及针体三者固定在一起，并且可以同时上下移动；轴的下部套有轴套，轴的上部以及针夹和针体上套有顶针罩，所述顶针罩的底端与轴套的顶端通过螺帽相连接固定，轴套与轴之间以及顶针罩与轴之间均设置有直线轴承，顶针罩的顶部设置有与针体对应的通孔，轴、针夹以及针体三者能够在轴套以及顶针罩内上下移动，且针体由通孔内伸出；所述的轴的中部设置有凸台，轴的中部套有压簧，压簧的顶部顶在簧座上，当轴的底部受到推力时向上运动并挤压压簧，并带动针夹以及针体向上运动，使得针体从顶针罩顶部的通孔伸出，当推力消失时轴在压簧的作用下复位，针体缩回至顶针罩内。
4.根据权利要求3所述的针对大尺寸RFID标签倒封装工艺，其特征在于：所述针夹中的针槽均对应设置有弹性缝，所述弹性缝沿着针体的径向设置，弹性缝的一端与针槽连通，其另一端通向外界，弹性缝的长度≤针夹的半径，且弹性缝的宽度≤针体的直径，针夹受到径向的挤压后弹性缝缩小，从而使针槽将针体夹紧；所述的针夹与轴之间设置有连接套，连接套的两端分别连接在针夹和轴上，连接套的两端均设置有螺纹，螺纹上对应安装有锥螺母，所述锥螺母将连接套固定在轴和针夹上。
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