RFID各向異性導(dǎo)電膠類型和可靠性

各向異性導(dǎo)電膠能夠?qū)崿F(xiàn)單方向?qū)щ?，即垂直?dǎo)電而水平不導(dǎo)電。各向異性導(dǎo)電膠的固體成分是多樣的，可以是Ag顆粒，聚合物和合金焊粉。固化溫度范圍很廣，涵蓋100到200多攝氏度。RFID芯片在與基板鍵合時可以使用各向異性導(dǎo)電膠，焊接后可以實(shí)現(xiàn)芯片與基板的電信號。如果固化時間不夠優(yōu)化，RFID嵌體的質(zhì)量就會惡化。因此，應(yīng)研究各向異性導(dǎo)電膠材料和固化條件及其帶來的鍵合可靠性變化。

圖1. 使用各向異性導(dǎo)電膠的RFID倒裝鍵合流程。

為了測試使用各向異性導(dǎo)電膠進(jìn)行鍵合的RFID芯片的焊接效果，Lee等人做了一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。Lee等人進(jìn)行點(diǎn)膠將各向異性導(dǎo)電膠涂覆在PET基板上，然后將RIFD芯片對準(zhǔn)焊盤并進(jìn)行放置和熱壓焊。焊料固化后完成鍵合。制造天線圖案的方法有銅箔蝕刻和漿狀A(yù)g油墨蝕刻。

表1. 兩種各向異性導(dǎo)電膠性質(zhì)(ACP-1, ACP-2)。

測試結(jié)果

表2總結(jié)了不同天線材料和鍵合時間下使用ACP-1和ACP-2進(jìn)行鍵合的天線的鍵合強(qiáng)度和斷裂表面形式。對于銅箔制成的天線圖案，當(dāng)加熱時間為5s時剪切強(qiáng)度最小。而加熱10s能帶來最大的剪切強(qiáng)度 (15.7N)。當(dāng)加熱時間為5s時，焊點(diǎn)主要斷裂結(jié)構(gòu)為分層。對于Ag墨水制成的天線圖案而言也是加熱時間10s時剪切強(qiáng)度最大。此外Lee等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)各向異性導(dǎo)電膠充分硬化時，Ag墨水與PET基板的粘附力不足導(dǎo)致了天線圖案的分層。但是Ag墨水制成的天線圖案的剪切強(qiáng)度比銅箔制成的天線高13%?14%。

表2. 天線鍵合剪切強(qiáng)度和失效表面 (ACP-1)。

表3. 天線鍵合剪切強(qiáng)度和失效表面 (ACP-2)。

使用了ACP-2后焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度能夠進(jìn)一步提升，比ACP-1剪切強(qiáng)度提高了20%以上。因此ACP-2能帶來更加優(yōu)秀的粘附力。但是ACP-2和ACP-1一樣，在剪切強(qiáng)度達(dá)到峰值后很快就會下降。

不同于以Ag粒子/聚合物為填充物的各向異性導(dǎo)電膠，深圳市福英達(dá)能夠生產(chǎn)以錫基焊粉為固體填充物的各向異性導(dǎo)電膠。福英達(dá)的各向異性導(dǎo)電膠在能用于半導(dǎo)體和微電子的焊接，焊后導(dǎo)電性優(yōu)秀，環(huán)氧樹脂固化后能給芯片提供更加強(qiáng)大的應(yīng)力和腐蝕保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

Lee, J.S., Kim, J.K., Kim, M.S., Kang, N. & Lee, J.H. (2011). Reliability of flip-chip bonded RFID die using anisotropic conductive paste hybrid material. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 21, pp.175-181.