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RFID標(biāo)簽的各種測(cè)試和測(cè)量方法
作者：Karl Bitzer博士
來源：DELO工業(yè)膠粘劑公司
日期：2011-07-04 09:43:05
摘要：本文敘述了RFID標(biāo)簽的各種測(cè)試和測(cè)量方法，各類檢測(cè)和測(cè)試方法結(jié)合起來能夠?qū)μ囟☉?yīng)用中膠粘劑的粘接情況做出有效的評(píng)估。
在過去的幾年中，RFID技術(shù)一直在不斷地發(fā)展。RFID已由過去的某個(gè)特定應(yīng)用，衍變?yōu)橐豁?xiàng)為物流公司所普遍采用的技術(shù)，例如，用于包裹標(biāo)簽或機(jī)場(chǎng)行李標(biāo)簽中加密信息的讀取。IDTechEx的一份市場(chǎng)調(diào)研顯示，全球RFID市場(chǎng)，包括標(biāo)簽、讀卡器和軟件/服務(wù)等，預(yù)計(jì)2009年將達(dá)到55.6億美元（2008年為52.5億美元）。RFID標(biāo)簽的市場(chǎng)規(guī)模也將從2008年的19.7億個(gè)增至2009年的23.5億個(gè)。
PVC或PV等新型基材也像越來越高效和微型化的芯片一樣被逐步采用。雖然RFID標(biāo)簽種類繁多，其基本結(jié)構(gòu)卻是一樣的——即微型芯片與電磁耦合單元的線圈或天線相連接。
確保芯片與天線間的可靠固定和接觸是實(shí)現(xiàn)RFID正常工作的必要條件。常用的方法是把RFID芯片用膠粘接至標(biāo)簽天線；這樣一來，一方面實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電功能，另一方面，這種粘接方法可以在批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化。每單位部件上小于1毫克的膠通過熱壓后足可以幾秒內(nèi)在芯片和天線基材之間建立緊密的材料連接。有鑒于此，選擇恰當(dāng)?shù)恼辰舆^程參數(shù)顯得尤為重要，否則，RFID標(biāo)簽可能無法滿足應(yīng)達(dá)到的要求。例如，新型PVC和PC材料對(duì)溫度升高更加敏感。由此，高溫下的固化過程更加復(fù)雜。
準(zhǔn)備工作：選膠和制程參數(shù)
由于必須考慮眾多的參數(shù)，例如，芯片類型、基材、組裝設(shè)備、膠粘劑以及對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)要求等，在RFID領(lǐng)域中開發(fā)切實(shí)可行的粘接方案變得極為困難，其粘接過程也因此遠(yuǎn)無法做到簡單的“即插即用”?；膹S商、膠粘劑供應(yīng)商和廠房建造商必須緊密合作，以便共同開發(fā)出最優(yōu)化的解決方案。
選膠時(shí)不應(yīng)只考慮粘接強(qiáng)度和良好的耐溫耐濕等特性，同時(shí)也要確保膠粘劑精確符合全自動(dòng)生產(chǎn)過程的工藝要求（參見圖1）。
首先，在天線表面的芯片粘接預(yù)留位置涂膠（參見圖2）。精確并可重復(fù)的點(diǎn)膠控制成為了首先需要解決的問題。根據(jù)客戶要求以及實(shí)際使用的設(shè)備情況，可以采用多種點(diǎn)膠方式，例如，時(shí)間壓力控制、絲網(wǎng)印刷或噴射點(diǎn)膠。膠量通?？刂圃诿總€(gè)部件0.1毫克。為確保粘接到位，點(diǎn)膠量不能太少，但是出于成本考慮，過多的膠量也是需要避免的。
點(diǎn)膠后，通過拾放工具將待粘接芯片置于液態(tài)膠上 （ 參見圖3 ） 。為確保芯片定位精確，通常使用定位精度<15 μm的固晶機(jī)，當(dāng)今倒裝芯片設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)這種精度。
芯片放好后，使用例如紐豹公司的熱壓設(shè)備（參見圖4）來固化膠粘劑。在實(shí)驗(yàn)室中，通常使用小型機(jī)臺(tái)進(jìn)行初測(cè)以調(diào)試各類參數(shù)。然而，這種熱壓方式并不符合生產(chǎn)線上的實(shí)際情況。實(shí)驗(yàn)室的固化步驟也必須依據(jù)實(shí)際操作情況使用熱壓方式來進(jìn)行調(diào)試；因此，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)得的溫度、壓力和時(shí)間等各類參數(shù)可直接用于實(shí)際操作設(shè)備上使用。
各種測(cè)量和測(cè)試方法
由于粘接件在實(shí)際的使用中會(huì)受到多種應(yīng)力考驗(yàn)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)會(huì)進(jìn)行不同的測(cè)試以確保粘接質(zhì)量。常用做法是測(cè)試用目前生產(chǎn)設(shè)備制作的RFID標(biāo)簽。芯片的定位情況我們可通過視覺系統(tǒng)檢測(cè)，標(biāo)簽的性能可通過讀卡系統(tǒng)來進(jìn)行測(cè)試。圖5a和圖5b展示了生產(chǎn)過程中通過使用照相機(jī)或電腦監(jiān)控設(shè)備所能夠避免的一些粘接錯(cuò)誤。
芯片的剪切力：利用剪切力測(cè)試機(jī)的刀具從基材上將芯片推離。剪切測(cè)試中，膠粘劑、芯片和基材間粘接力的理想數(shù)值應(yīng)不低于25 N/mm2。
膠粘劑的固化程度：可使用DSC分析（差分掃描量熱法）來檢測(cè)膠粘劑在選定的參數(shù)范圍內(nèi)是否完全固化（參見圖6）。該測(cè)試法能夠反映出由于固化時(shí)間過短或溫度過低而出現(xiàn)的異常情況。
測(cè)量接觸阻抗：除了確定讀取距離外，分析芯片凸點(diǎn)與基材的接觸阻抗也可以用來測(cè)試連接質(zhì)量（參見圖8）。為測(cè)得精確數(shù)值，我們?cè)诖耸褂?點(diǎn)測(cè)試法。
• 溫度沖擊測(cè)試，例如-40… +85oCRFID標(biāo)簽中使用的不同材質(zhì)（天線基材、芯片、膠粘劑）在溫度變化時(shí)延展情況不同。這個(gè)測(cè)試用來檢驗(yàn)?zāi)z粘劑平衡各種應(yīng)力的能力。如果最糟糕情況出現(xiàn)，這些應(yīng)力會(huì)削弱粘接部分甚至?xí)霈F(xiàn)脫膠。
上述各類檢測(cè)和測(cè)試方法結(jié)合起來能夠?qū)μ囟☉?yīng)用中膠粘劑的粘接情況做出有效的評(píng)估。另外，這些測(cè)試和分析都是對(duì)大批量、穩(wěn)定的生產(chǎn)進(jìn)行過程監(jiān)控，這對(duì)客戶來說意味著多方面的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镈ELO公司不只為客戶提供膠粘劑，而且也提供固化和可靠性測(cè)試方面的廣泛信息。
PVC或PV等新型基材也像越來越高效和微型化的芯片一樣被逐步采用。雖然RFID標(biāo)簽種類繁多，其基本結(jié)構(gòu)卻是一樣的——即微型芯片與電磁耦合單元的線圈或天線相連接。
確保芯片與天線間的可靠固定和接觸是實(shí)現(xiàn)RFID正常工作的必要條件。常用的方法是把RFID芯片用膠粘接至標(biāo)簽天線；這樣一來，一方面實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電功能，另一方面，這種粘接方法可以在批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化。每單位部件上小于1毫克的膠通過熱壓后足可以幾秒內(nèi)在芯片和天線基材之間建立緊密的材料連接。有鑒于此，選擇恰當(dāng)?shù)恼辰舆^程參數(shù)顯得尤為重要，否則，RFID標(biāo)簽可能無法滿足應(yīng)達(dá)到的要求。例如，新型PVC和PC材料對(duì)溫度升高更加敏感。由此，高溫下的固化過程更加復(fù)雜。
準(zhǔn)備工作：選膠和制程參數(shù)
由于必須考慮眾多的參數(shù)，例如，芯片類型、基材、組裝設(shè)備、膠粘劑以及對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)要求等，在RFID領(lǐng)域中開發(fā)切實(shí)可行的粘接方案變得極為困難，其粘接過程也因此遠(yuǎn)無法做到簡單的“即插即用”?；膹S商、膠粘劑供應(yīng)商和廠房建造商必須緊密合作，以便共同開發(fā)出最優(yōu)化的解決方案。
選膠時(shí)不應(yīng)只考慮粘接強(qiáng)度和良好的耐溫耐濕等特性，同時(shí)也要確保膠粘劑精確符合全自動(dòng)生產(chǎn)過程的工藝要求（參見圖1）。
首先，在天線表面的芯片粘接預(yù)留位置涂膠（參見圖2）。精確并可重復(fù)的點(diǎn)膠控制成為了首先需要解決的問題。根據(jù)客戶要求以及實(shí)際使用的設(shè)備情況，可以采用多種點(diǎn)膠方式，例如，時(shí)間壓力控制、絲網(wǎng)印刷或噴射點(diǎn)膠。膠量通?？刂圃诿總€(gè)部件0.1毫克。為確保粘接到位，點(diǎn)膠量不能太少，但是出于成本考慮，過多的膠量也是需要避免的。
點(diǎn)膠后，通過拾放工具將待粘接芯片置于液態(tài)膠上 （ 參見圖3 ） 。為確保芯片定位精確，通常使用定位精度<15 μm的固晶機(jī)，當(dāng)今倒裝芯片設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)這種精度。
芯片放好后，使用例如紐豹公司的熱壓設(shè)備（參見圖4）來固化膠粘劑。在實(shí)驗(yàn)室中，通常使用小型機(jī)臺(tái)進(jìn)行初測(cè)以調(diào)試各類參數(shù)。然而，這種熱壓方式并不符合生產(chǎn)線上的實(shí)際情況。實(shí)驗(yàn)室的固化步驟也必須依據(jù)實(shí)際操作情況使用熱壓方式來進(jìn)行調(diào)試；因此，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)得的溫度、壓力和時(shí)間等各類參數(shù)可直接用于實(shí)際操作設(shè)備上使用。
各種測(cè)量和測(cè)試方法
由于粘接件在實(shí)際的使用中會(huì)受到多種應(yīng)力考驗(yàn)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)會(huì)進(jìn)行不同的測(cè)試以確保粘接質(zhì)量。常用做法是測(cè)試用目前生產(chǎn)設(shè)備制作的RFID標(biāo)簽。芯片的定位情況我們可通過視覺系統(tǒng)檢測(cè)，標(biāo)簽的性能可通過讀卡系統(tǒng)來進(jìn)行測(cè)試。圖5a和圖5b展示了生產(chǎn)過程中通過使用照相機(jī)或電腦監(jiān)控設(shè)備所能夠避免的一些粘接錯(cuò)誤。
芯片的剪切力：利用剪切力測(cè)試機(jī)的刀具從基材上將芯片推離。剪切測(cè)試中，膠粘劑、芯片和基材間粘接力的理想數(shù)值應(yīng)不低于25 N/mm2。
膠粘劑的固化程度：可使用DSC分析（差分掃描量熱法）來檢測(cè)膠粘劑在選定的參數(shù)范圍內(nèi)是否完全固化（參見圖6）。該測(cè)試法能夠反映出由于固化時(shí)間過短或溫度過低而出現(xiàn)的異常情況。
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測(cè)量接觸阻抗：除了確定讀取距離外，分析芯片凸點(diǎn)與基材的接觸阻抗也可以用來測(cè)試連接質(zhì)量（參見圖8）。為測(cè)得精確數(shù)值，我們?cè)诖耸褂?點(diǎn)測(cè)試法。
• 溫度沖擊測(cè)試，例如-40… +85oCRFID標(biāo)簽中使用的不同材質(zhì)（天線基材、芯片、膠粘劑）在溫度變化時(shí)延展情況不同。這個(gè)測(cè)試用來檢驗(yàn)?zāi)z粘劑平衡各種應(yīng)力的能力。如果最糟糕情況出現(xiàn)，這些應(yīng)力會(huì)削弱粘接部分甚至?xí)霈F(xiàn)脫膠。
上述各類檢測(cè)和測(cè)試方法結(jié)合起來能夠?qū)μ囟☉?yīng)用中膠粘劑的粘接情況做出有效的評(píng)估。另外，這些測(cè)試和分析都是對(duì)大批量、穩(wěn)定的生產(chǎn)進(jìn)行過程監(jiān)控，這對(duì)客戶來說意味著多方面的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镈ELO公司不只為客戶提供膠粘劑，而且也提供固化和可靠性測(cè)試方面的廣泛信息。
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