RFID標簽的各種測試和測量方法

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)特定應用，衍變?yōu)橐豁棡槲锪鞴舅毡椴捎玫募夹g(shù)，例如，用于包裹標簽或機場(chǎng)行李標簽中加密信息的讀取。IDTechEx的一份市場(chǎng)調研顯示，全球RFID市場(chǎng)，包括標簽、讀卡器和軟件/服務(wù)等，預計2009年將達到55.6億美元（2008年為52.5億美元）。RFID標簽的市場(chǎng)規模也將從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標簽種類(lèi)繁多，其基本結構卻是一樣的——即微型芯片與電磁耦合單元的線(xiàn)圈或天線(xiàn)相連接。

確保芯片與天線(xiàn)間的可靠固定和接觸是實(shí)現RFID正常工作的必要條件。常用的方法是把RFID芯片用膠粘接至標簽天線(xiàn)；這樣一來(lái)，一方面實(shí)現了導電功能，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在芯片和天線(xiàn)基材之間建立緊密的材料連接。有鑒于此，選擇恰當的粘接過(guò)程參數顯得尤為重要，否則，RFID標簽可能無(wú)法滿(mǎn)足應達到的要求。例如，新型PVC和PC材料對溫度升高更加敏感。由此，高溫下的固化過(guò)程更加復雜。

準備工作：選膠和制程參數

由于必須考慮眾多的參數，例如，芯片類(lèi)型、基材、組裝設備、膠粘劑以及對產(chǎn)品的后續要求等，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)程也因此遠無(wú)法做到簡(jiǎn)單的“即插即用”?；膹S(chǎng)商、膠粘劑供應商和廠(chǎng)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)不應只考慮粘接強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）。

幾秒內固化首先，在天線(xiàn)表面的芯片粘接預留位置涂膠（參見(jiàn)圖2）。精確并可重復的點(diǎn)膠控制成為了首先需要解決的問(wèn)題。根據客戶(hù)要求以及實(shí)際使用的設備情況，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，當今倒裝芯片設備均能實(shí)現這種精度。芯片放好后，使用例如紐豹公司的熱壓設備（參見(jiàn)圖4）來(lái)固化膠粘劑。在實(shí)驗室中，通常使用小型機臺進(jìn)行初測以調試各類(lèi)參數。然而，這種熱壓方式并不符合

幾秒內固化

首先，在天線(xiàn)表面的芯片粘接預留位置涂膠（參見(jiàn)圖2）。精確并可重復的點(diǎn)膠控制成為了首先需要解決的問(wèn)題。根據客戶(hù)要求以及實(shí)際使用的設備情況，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，當今倒裝芯片設備均能實(shí)現這種精度。

芯片放好后，使用例如紐豹公司的熱壓設備（參見(jiàn)圖4）來(lái)固化膠粘劑。在實(shí)驗室中，通常使用小型機臺進(jìn)行初測以調試各類(lèi)參數。然而，這種熱壓方式并不符合生產(chǎn)線(xiàn)上的實(shí)際情況。實(shí)驗室的固化步驟也必須依據實(shí)際操作情況使用熱壓方式來(lái)進(jìn)行調試；因此，實(shí)驗室內測得的溫度、壓力和時(shí)間等各類(lèi)參數可直接用于實(shí)際操作設備上使用。

各種測量和測試方法

由于粘接件在實(shí)際的使用中會(huì )受到多種應力考驗，我們在實(shí)驗室內會(huì )進(jìn)行不同的測試以確保粘接質(zhì)量。常用做法是測試用目前生產(chǎn)設備制作的RFID標簽。芯片的定位情況我們可通過(guò)視覺(jué)系統檢測，標簽的性能可通過(guò)讀卡系統來(lái)進(jìn)行測試。圖5a和圖5b展示了生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)使用照相機或電腦監控設備所能夠避免的一些粘接錯誤。

除了這些生產(chǎn)設備自帶的快速測試方法外，還有更加詳細的后續測試方法，用來(lái)測試粘接質(zhì)量。

芯片的剪切力：利用剪切力測試機的刀具從基材上將芯片推離。剪切測試中，膠粘劑、芯片和基材間粘接力的理想數值應不低于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)檢測膠粘劑在選定的參數范圍內是否完全固化（參見(jiàn)圖6）。該測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(xiàn)的程度（參見(jiàn)圖7）。壓力不足會(huì )導致芯片接觸不良，壓力太大又會(huì )導致芯片或基材破損。

測定讀取距離：在本測試中，保持讀卡器的功率不 變，將待測標簽持續遠離讀卡器，直到提示讀卡錯誤?；蛘?，持續增大讀卡器發(fā)射功率，直到標簽開(kāi)始發(fā)送數據；這種情況下，標簽和讀卡器間距離已提前設定好。

測量接觸阻抗：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)測試連接質(zhì)量（參見(jiàn)圖8）。為測得精確數值，我們在此使用4點(diǎn)測試法。

老化試驗：可通過(guò)更多的持續老化試驗來(lái)測試RFID的穩定性（參見(jiàn)圖9）。

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

• 溫度沖擊測試，例如-40… +85oCRFID標簽中使用的不同材質(zhì)（天線(xiàn)基材、芯片、膠粘劑）在溫度變化時(shí)延展情況不同。這個(gè)測試用來(lái)檢驗膠粘劑平衡各種應力的能力。如果最糟糕情況出現，這些應力會(huì )削弱粘接部分甚至會(huì )出現脫膠。

彎折測試：通過(guò)不同的卷軸旋轉預先拉緊的天線(xiàn)，來(lái)模擬實(shí)際使用中可能出現的各類(lèi)彎折力（參見(jiàn)圖10）。此測試特別適用于測試膠粘劑的彎折特性。測試中，粘有芯片的基材受到不同方向的應力，用來(lái)模擬剝離應力。標簽復合：每個(gè)測試方法不盡相同，這主要取決于測試的是復合的還是非復合RFID標簽。對于復合標簽和非復合標簽，也可使用下述測試曲線(xiàn)來(lái)評價(jià)復合過(guò)程帶來(lái)的影響（參見(jiàn)圖11、圖12）。

多種測試確保高質(zhì)量的粘接

上述各類(lèi)檢測和測試方法結合起來(lái)能夠對特定應用中膠粘劑的粘接情況做出有效的評估。另外，這些測試和分析都是對大批量、穩定的生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程監控，這對客戶(hù)來(lái)說(shuō)意味著(zhù)多方面的優(yōu)勢，因為DELO公司不只為客戶(hù)提供膠粘劑，而且也提供固化和可靠性測試方面的廣泛信息。