CN106485311A - 一种新型电子标签生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种新型电子标签生产工艺，包括如下步骤：步骤一，通过现有常规工艺将印刷好的天线与基板进行烧结固化，形成天线基板；步骤二，将IC芯片放入所述天线基板的凹槽结构内，并采用常规现有技术方法将IC芯片绑定于凹槽内的天线的馈电点，但不做环氧树脂滴封保护；步骤三，提供陶瓷材料的盖；步骤四，将步骤三中的盖扣在基板的凹槽结构处，接触处预涂有氧化反应胶，盖内有IC芯片，盖的两侧是天线的端部，用于调节标签频段；步骤五，在高温下(本领域通常600‐700摄氏度范围)烧制，氧化反应胶反应后粘结使陶瓷的盖与陶瓷的基板在凹槽结构处形成一体并构成密闭空间。本发明工艺获得的产品必能适用高温及低温各种应用环境。

Description

一种新型电子标签生产工艺

技术领域

本发明涉及无线射频识别技术电子标签的制备工艺。

背景技术

传统芯片与RFID天线绑定的方式有:FLIP CHIP(倒封装)、引线键合(WIREBonding)、SMT回流波峰焊。

FLIP CHIP(倒封装)使用各向异步导电胶，通过受挤压金属球实现芯片管脚与天线之间的连接，其他处固化后的导电胶给予整体支持。但导电胶在超过250℃高温下也会变性损坏，导致连接失效。

引线键合(WIRE Bonding)：使用金线或铝线，连接芯片引脚和天线的绑定点。滴到芯片上的环氧树脂像琥珀一样把芯片和导线包裹起来，180℃烘干后由固化的环氧树脂胶对芯片与绑定线给予保护。但高温下，环氧树脂胶碳化后成为粉末状，从而失去对芯片与绑定线的保护。高低温冲击下，环氧树脂胶和焊接线(铝)两者的热胀冷缩系数不同，会由于环氧树脂拉伸导致焊接线的连接断开，最终标签失效。

SMT先进行模块封装，然后利用回流波峰焊和焊锡实现对芯片与天线之间的连接。耐高低温冲击虽相对强些，但由于模块外壳是树脂材料，在高温下(300℃)必然损坏。

当前为了使RFID电子标签能够应用于工业环境，耐受高低温冲击和酸碱腐蚀，在选择耐高温的陶瓷基材作为电子标签天线基板的同时，往往还采用在标签外面加封装的方式，选用耐高温材料进行注塑或超声波焊接方式把标签包裹起来，形成一个保护层。部分耐高温材料如PPA可以在300℃不变形，确实可以短时间保护芯片和天线的连接不损坏，但是如果标签在300℃高温下时间过长，电子标签的表面温度还是会达到同样的温度，保护绑定点的环氧树脂或者导电胶都会损坏并导致标签芯片与天线断路并失效。

另外，在本来就能耐高温的陶瓷材料、硅芯片、金属线之外增加塑料外壳材料，会大幅度增加整体的成本，导致RFID技术的应用范围受到极大的限制。有必要寻找新的生产工艺来实现高可靠耐高低温冲击和酸碱腐蚀环境的特种无线射频识别标签低成本生产。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，公开一种高可靠耐高低温冲击和酸碱腐蚀环境的特种无线射频识别标签生产制备工艺。此一体化的防护设计，对芯片绑定位置进行完全封闭、无氧环境，防水。加盖以后烧结成玻璃封装的一体标签，能够对高温环境适应、耐受高低温冲击、耐受酸碱腐蚀环境。

本发明工艺过程技术方案表征为：

一种高可靠耐高低温冲击的特种无线射频识别标签制备封装工艺，特征在于，包括如下步骤：

步骤一，通过现有常规工艺将印刷好的天线与基板进行烧结固化，形成天线基板，所述天线可以为单面、双面或多层天线，所述基板为陶瓷材料，所述基板设有凹槽结构，所述天线的馈电电极设于基板凹槽结构区域中；

步骤二，将IC芯片放入所述天线基板的凹槽结构内，并采用常规现有技术方法将IC芯片绑定于凹槽内的天线的馈电点(例如：IC芯片管脚与凹槽内的天线之间通过金属线连接、FLIP CHIP(倒封装)、引线键合(WIRE Bonding)、SMT回流波峰焊)，但不做环氧树脂滴封保护；

步骤三，提供陶瓷材料的盖，所述盖为优选带有穹形结构；

步骤四，将步骤三中的盖扣在基板的凹槽结构处，接触处预涂有氧化反应胶(如有机硅、环氧树脂等密封用的有机多分子胶，例如株洲世林聚合物有限公司生产的SL3352单组份高温环氧胶,牌号:SL3352,产品名称:SL3352单组份耐高温陶瓷胶)，盖内有IC芯片，盖的两侧是天线的端部，用于调节标签频段；

步骤五，在高温下(本领域通常600‐700摄氏度范围)烧制，氧化反应胶反应后粘结使陶瓷的盖与陶瓷的基板在凹槽结构处形成一体并构成密闭空间。烧制期间，密闭空间内的氧气耗尽，仅剩下氮气等惰性气体，密闭空间内相对外界呈负压状态，密闭性以及外壳抗冲击效应能对内部的IC保护呈永久性保持。由于无氧状态下，IC管脚与天线溃电点之间的连接金属线的无氧性能保持良好，从而永久保持良好的导电性。由于整个基板以及与盖构成的密闭空间外壳是用陶瓷材料制作，其热胀冷缩系数小，不易因瞬时的快速温差变化发生尺寸变化，能经受极端外部高温条件，另外空间隔离效应，温度不会同程度同速率地影响内部的用于连接IC管脚与天线溃电点之间的金属连接线。由于金属连接线的绑定处不再包裹其他保护材料，仅为单一的金属材料本身，即使面临瞬时的快速温差变化也能保持弹性，不会出现绑定点脱落或金属线拉断致使标签失效。

由于本发明工艺是在高温下制作完成，制作工艺的特殊“生长”环境具有自然筛选的效果，本发明工艺获得的产品必能适用高温及低温各种应用环境。(本领域300摄氏度尚属低温)

以上技术方案整体设计思路巧妙，效果显著。本发明工艺获得的电子标签能够在250℃以上的高温环境以及快速温差变化环境下长时间应用，具有广阔的应用前景。长期高温环境，例如汽车生产线的烤漆车间，轮胎企业的硫化车间，石化企业的钻井钻杆钻头，金属制品冶炼和加工等等。快速温差变化的场景如半导体加工、汽车挡风玻璃、加工淬火等等。本发明由于采用了新工艺，直接降低了整个标签的成本，可以采用自动化生产线进行自动封装与检测，可以满足大批量生产的需要，填补了特种标签生产技术的空白。

附图说明

图1为实施例1电子标签侧面示意图。

图2为实施例2电子标签侧面示意图。

图3为实施例1制作工艺。

图中：1‐4为陶瓷层，5‐天线，6‐盖，61‐盖的外延部，7‐IC芯片，8‐金属导线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步说明。

实施例1

如图1、图3所示，陶瓷RFID具体制作过程如下：

1)制作三层陶瓷层

2)分别在陶瓷层上制作天线

3)将三层陶瓷层、天线、陶瓷绝缘层组成的带有凹槽结构的多层体烧制成天线基板

4)将IC芯片放入所述天线基板的凹槽结构内，并采用常规现有技术方法将IC芯片绑定于凹槽内的天线的馈电天线电路

5)将陶瓷材料的盖扣在基板的凹槽结构处，接触处预涂有氧化反应胶

6)高温烧制成RFID

实施例2

本实施例2是实施例1的替换方案，最终产品如图2所示。参照图3所示的流程，本实施例调整为：

陶瓷RFID具体制作过程如下：

1)制作三层陶瓷层

2)分别在陶瓷层上制作天线

3)将陶瓷层、天线组成的带有凹槽结构的多层体烧制成天线基板

4)将IC芯片放入所述天线基板的凹槽结构内，并采用常规现有技术方法将IC芯片绑定于凹槽内的天线的馈电天线电路

5)将陶瓷材料的盖6扣在基板的凹槽结构处，该盖6外部延生出陶瓷边缘结构，与基板接触处都预涂有氧化反应胶

6)高温烧制成RFID，获得整个一体化的陶瓷标签。

Claims (7)

1.一种新型电子标签生产工艺，特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将印刷好的天线与基板进行烧结固化，形成天线基板，所述基板为陶瓷材料，所述基板设有凹槽结构，所述天线的馈电电极设于基板凹槽结构区域中；

步骤二，将IC芯片放入所述天线基板的凹槽结构内，将IC芯片直接绑定于凹槽内的天线的馈电点；

步骤三，提供陶瓷材料的盖；

步骤四，将步骤三中的盖扣在基板的凹槽结构处，接触处预涂有氧化反应胶，盖内有IC芯片，盖的两侧是天线的端部，用于调节标签频段；

步骤五，在高温下烧制，氧化反应胶反应后粘结使陶瓷的盖与陶瓷的基板在凹槽结构处形成一体并构成密闭空间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述天线为单面、双面或多层天线。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述将IC芯片直接绑定于凹槽内的天线的馈电点但不做环氧树脂滴封保护。

4.如权利要求1或者3所述的方法，其特征在于，步骤二中，连接方式有：IC芯片管脚与凹槽内的天线之间通过金属线连接、FLIP CHIP(倒封装)、引线键合(WIRE Bonding)、或者SMT回流波峰焊。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述盖为带有穹形结构。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，所述氧化反应胶为有机硅或者环氧树脂这类密封用的有机多分子胶。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤五中，所述高温是指600‐700摄氏度范围。