RFID標(biāo)簽的各種測(cè)試和測(cè)量方法

在過(guò)去的幾年中，RFID技術(shù)一直在不斷地發(fā)展。RFID已由過(guò)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(lái)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(lái)，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(guò)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^(guò)程參數(shù)顯得尤為重要，否則，RFID標(biāo)簽可能無(wú)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(guò)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(kāi)發(fā)切實(shí)可行的粘接方案變得極為困難，其粘接過(guò)程也因此遠(yuǎn)無(wú)法做到簡(jiǎn)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(kāi)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(guò)程的工藝要求（參見(jiàn)圖1）。

幾秒內(nèi)固化首先，在天線表面的芯片粘接預(yù)留位置涂膠（參見(jiàn)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(wèn)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(guò)多的膠量也是需要避免的。

點(diǎn)膠后，通過(guò)拾放工具將待粘接芯片置于液態(tài)膠上（ 參見(jiàn)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(jiàn)圖4）來(lái)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

幾秒內(nèi)固化

首先，在天線表面的芯片粘接預(yù)留位置涂膠（參見(jiàn)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(wèn)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。膠量通常控制在每個(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(guò)多的膠量也是需要避免的。

點(diǎn)膠后，通過(guò)拾放工具將待粘接芯片置于液態(tài)膠上 （ 參見(jiàn)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(jiàn)圖4）來(lái)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(lái)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(guò)視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)，標(biāo)簽的性能可通過(guò)讀卡系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。圖5a和圖5b展示了生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)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。

除了這些生產(chǎn)設(shè)備自帶的快速測(cè)試方法外，還有更加詳細(xì)的后續(xù)測(cè)試方法，用來(lái)測(cè)試粘接質(zhì)量。

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(lái)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(jiàn)圖6）。該測(cè)試法能夠反映出由于固化時(shí)間過(guò)短或溫度過(guò)低而出現(xiàn)的異常情況。

顯微照片：芯片和基材的顯微照片可顯示出芯片及其凸點(diǎn)壓入天線的程度（參見(jiàn)圖7）。壓力不足會(huì)導(dǎo)致芯片接觸不良，壓力太大又會(huì)導(dǎo)致芯片或基材破損。

測(cè)定讀取距離：在本測(cè)試中，保持讀卡器的功率不 變，將待測(cè)標(biāo)簽持續(xù)遠(yuǎn)離讀卡器，直到提示讀卡錯(cuò)誤?；蛘撸掷m(xù)增大讀卡器發(fā)射功率，直到標(biāo)簽開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)；這種情況下，標(biāo)簽和讀卡器間距離已提前設(shè)定好。

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(lái)測(cè)試連接質(zhì)量（參見(jiàn)圖8）。為測(cè)得精確數(shù)值，我們?cè)诖耸褂?點(diǎn)測(cè)試法。

老化試驗(yàn)：可通過(guò)更多的持續(xù)老化試驗(yàn)來(lái)測(cè)試RFID的穩(wěn)定性（參見(jiàn)圖9）。

• 不同的濕度/高溫儲(chǔ)，例如85oC/85 % R.H.,60oC/90 % R.H.。將溫度和濕度共同作用于天線基材和粘接部位，來(lái)模擬老化加速過(guò)程。

• 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(lái)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。

彎折測(cè)試：通過(guò)不同的卷軸旋轉(zhuǎn)預(yù)先拉緊的天線，來(lái)模擬實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的各類彎折力（參見(jiàn)圖10）。此測(cè)試特別適用于測(cè)試膠粘劑的彎折特性。測(cè)試中，粘有芯片的基材受到不同方向的應(yīng)力，用來(lái)模擬剝離應(yīng)力。標(biāo)簽復(fù)合：每個(gè)測(cè)試方法不盡相同，這主要取決于測(cè)試的是復(fù)合的還是非復(fù)合RFID標(biāo)簽。對(duì)于復(fù)合標(biāo)簽和非復(fù)合標(biāo)簽，也可使用下述測(cè)試曲線來(lái)評(píng)價(jià)復(fù)合過(guò)程帶來(lái)的影響（參見(jiàn)圖11、圖12）。

多種測(cè)試確保高質(zhì)量的粘接

上述各類檢測(cè)和測(cè)試方法結(jié)合起來(lái)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(guò)程監(jiān)控，這對(duì)客戶來(lái)說(shuō)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。