高频 識 别卡与覆晶封装 RFID Tag and Flip Chip

── 主编 白蓉生先生

一、前言

覆晶封装（ Flip Chip Package ）的优点很多，如成本低、功能高、解决多脚的难题、缩小组件体积等。目前可采用其用之于一种 令 人兴奋的产品『 RFID Tag 』，此全新观 念 的电子产品可称之为『高频 識 别卡』，即将『覆晶』封装 IC 之长处发挥到极致，几乎到 了神 奇的地步，也唯有如此 便 宜且无比方 便 的摇控式简单『贴卡』，才有机会大 量 推出广泛使用。

二、何谓 RFID

RFID 是指 Radio Frequency Identification 系统，它是一种『贴卡』式微型双面无线电波的简 易 电子产品，其商业潜 力 几将无限。是将一个简单的积体电 路 器（ IC ），只用 兩 个接点 連 到另一个方 便 的天线（ Antenna ）上，即完成可接收讯号的装置。当对其发出电磁波遥控讯号的问题时，该卡随即可以 數 位无线电波讯号回答出所要的资 料 ，对于大型货架上的万千种 類 货品的位置与 數量 ，瞬间即可一目 了 然，此即为未 來 RFID 多种用途之一。

现 行 遥控式的汽 車 门锁， 車 库遥控锁等 都 是单向 RF 的实用产品，但上述问答式（ Query-response ）双向 便 宜的 RF 产品，其观 念 却相当新颖，是一种智能型的电子品，其用途极广，如：仓储管 理 、病患遥距看护、全球卫星追踪（如汽 車 导航）、汽 車行 进中电子收费（ Electronic Tolling ）、自动遥购商品等，对人 類 生活将带 來更 多的方 便 。这种为 數 庞大的用途能否实施，首先的要件就是要 便 宜，每具 RFID 单价须在台币 5 元左右，而且要组装容 易 ，每天要出货百万片以上才 行 。

于是传统 RF-4 式的电 路 就无法考虑 了 ，代而起之的是厚膜糊（ Palymer Thick Film ; PTF ）在塑料薄膜上印刷式的线 路 ，这种简单的『板子』当然无法焊接也 不 能打线（ Wire Bond ），但却可 利 用导电胶（ Conductive Adhesive ）将『覆晶』的 IC 予以『接着』而完成互 連 。

三、 PTF 厚膜技术

厚膜线 路 是一种导电涂 料 以网印法全加成的制作技术，其线 路 本身与下游组装全无废弃物。现 行 的产品已有键盘、 滑 鼠、小型计算器、电话等板 類 ，即采用 PTF 技术，而用以互 連 的导电胶 類 的施工亦属厚膜技术，其用途亦广及平面显示器（ Flat Displays ）、电话、打印机等方面，近 來更 尝试于高密 度 内存的『覆晶』式芯片构装中，是消费性商品的 利 器。

其做法是将导电性厚膜胡涂 料 印在聚酯 類 （ Polyester ）薄膜上，经硬化后即成线 路 板，完全无需用到湿制程与复杂工序。至于下游组件之组装，则以导电胶代替高温焊接，于是 FP 式 IC 即可，采此种导电胶在板面上完成互 連 ，此法将可取代许多单价较低的传统封装产品。
 

四、均向导电胶（ ICA ）与单向导电胶（ ACA ）

4.1 ICA

利 用极小的银片（ Flake ）或银 粒 子密集堆积，使重 量 比达到 80% 以上，另外掺加液态环氧树脂与硬化剂调配成无溶剂式的膏体，即可采印刷方式进 行 导电接着点的施工，如此将可得到 X 、 Y 与 Z 之三维均向导电的效果，称之为 ICA （ Isotropic Conductive Adhesives ）均向导电胶，施工方法有网印、针管点着（ Needle Dispensed ）或接脚转移（ Pin Transferred ）等，之后可采慢速之高温硬化与性能 更 好的 140 ℃ 高温快速硬化。下图 1 即为其接着与导电的示意图。

图 1 ：左为一般性均向导电胶 ICA ，右为导电品质较好的聚合焊料示意图

由于接点将处于温湿环境中而将使银表面 不 断产生氧化或 硫 化皮膜而 老 化，其各种界面间（ Junction ）的电阻值自然会增大，致使导电性变差。此种 不良 现象可采用一种特殊『接口安定性』（ Junction-Stable ）的接着剂，使能穿透氧化皮膜而解决导电 劣 化的问题。上图 1 之右图即为这种『聚合焊 料 』（ Poly-Solder ）的 理念 ，此种曾用于 SMT 的焊 料 ，并在覆晶实际构装的用途中通过高温高湿（ 85 ℃ ， 85%RH ） 1000 小时的考验，其导电质量与焊锡无 異 。
 

4.2 ACA

若 将上述 金 属导电 粒 子的含 量 减少，故意调配使得 粒 子彼此无法接触，而使得 X 、 Y 方面变成绝缘，但在上下挤压下却可使得 Z 方向导电，此等 粒 子多为实心的 金 属小球 類 ，如 Sheldahe 公司专 利 Z-Link 就是锡铅 粒 子调配到环氧树脂而形成垂直性单向导电胶（ Anitropic Conductive Adhesive ; ACA ），且亦可将弹性微球体（ Elastsmeric Microspheres ）的外表镀上 金 属，在加温加压形成『焊点』时完成垂直单向导电的功能。并还可在单性下使接点在热膨胶考验中获得补偿。

由于 ACA 水平 不 导电，故对 Flip Chip 而言，将可采较简单的全面印刷而只在压接点处产生垂直导电，此法比起选择性只印接点区 來 要容 易 得多 了 ， 不 但对 FC 的封装可 省 去加填底胶（ Underfill ），且对密距窄垫的安装也 更 有 利 ，图 2 即为 FC 安装的一 例 。

图 2 ：此为垂直挤压而导电的单向导电胶 ACA ， 用之于覆晶安装而于接垫上达成互连的示意图

五、 FC 与 RFID 之构装

PCB 板面安装 零 件的过程称为『组装』（ Assembly ）， IC 芯片包装成为完整的组件称为封装（ Package ）， 兩 者合并称为系统『构装』（ System Packaging ）。

在 PET 薄膜板材上的 RFID 厚膜线 路 ，还须组装 FC 式 IC 后才能发挥构装之功用。其网印线 路 中较细密者即为『天线』（ 見 图 3 ），这种线宽线距 5mil/5mil 线厚 2-3mil ，在 良 好配方的厚膜糊与 連 续式网印设备作业下，每小时可产出 5000 个以上单位， 若 采 FC 组件的安装是采用 ACA 厚膜糊施工时，还可充当『填底胶』（ Underfill ）的角色，而具有强化与保护的用途。如此大 量 的产出，当然无法进 行 正统 FC 的填底胶作业。幸好 PET 透明板材在加涂 UV 式的 ACA 皮膜厚，即可采紫外线之快速硬化而完成整体构装，当然也可采用热硬化的糊 類 。

至于采用 ICA 厚膜胡涂布时，则可采顶部垂 流 胶浆而封包之做法（ Encapsnlation ）代替填底胶，但组件底部将残 留 空气， 不 过在垂直挤压导电下尚 不 致影响到导电的质量。

上述 RFID 贴卡中的天线回 路 ，既可当成讯号线的 連 通，又可当成电感性能 量 的 來 源，如此将 不 必使用电池却仍具有工作能 量 ，于是发问的讯号透过无线电波（ RF ）传 來 时，即可 讀 到所需的资 料 ，此种 RFID 贴卡除 了 静态遥控式的『问答』外， 連 动态运输中的货品也可透过卫星加以追踪，其用途之广堪称无限，故非常值得业者注意。

图 3 ：此为网印法印着厚膜糊而成的天线图形