金龙:各位前辈、各位朋友们下午好!我是昆山汉白精密设备有限公司的金龙,我演讲的题目是倒装芯片ACF激光焊接技术在RFID生产工艺中的最新应用。ACF激光焊接技术是由韩国郭鲁兴(谐音)先生研发成功的,由于语言的关系,由我来用中文演讲,如果大家有什么疑问,可以向郭先生提问。
我在接待从北京到深圳的参观者的时候,发现很多朋友对ACF不太了解。我先简单介绍一些,ACF是异方性导电膜,结构为9微米组成的中间媒体。由于消费者对大尺寸超薄型设备的要求越来越高,所以多年前此领域就开始使用TCP、COG、FOG等焊接技术。目前使用的两种焊接原料分别是ACP和ACF,其中ACP是热量焊接,而ACF用的是自动焊接设备。
ACF厚度一般在15—35微米,宽度可依据产品类型定制,从几毫米到十几毫米都有。直径在3—10微米的导电金属球最多,在8度到正负10度的环境下,一秒以内就可以完成预焊接。把芯片贴上之后,可完成最后的焊接。此项工艺由于受高温热压冲击,所以会出现各种问题。而最大的问题就是热冲击,尤其是热压焊接的时候,因为温度高、时间长,设备本身会变形,产品本身被热冲击后也会弯曲或伸长。将来可以用ACF做细线路,必须用自动生产线,到时候对它的热变形要求更严格,所以为了这样的市场我们推出了这种设备。这就是在LCD里面的传统用途,这个与LPC和LCT联系的,已经小于35微米,肉眼无法识别,所以用激光替代。它与下面线路板上的线路相连接的时候,我们也使用过ACF的焊接,导热方式是热压和激光,目前我们用的是激光。这样的技术在LCD半导体里面已经很成熟了,我们把它引入到RFID倒装芯片焊接,用激光的方式去做,这在全球还是首家。
我们使用的激光波长是808—980纳米,红外线有助于透过芯片把热量传到下部去,这一特性使得ACF在很短的时间内就能接受60%以上的激光能量,所以两秒钟就可以完成。[视图]这是一种数据展示,激光强度与焊接强度的对比,在这个图里我们可以看出对比非常明显。我们的焊接强度大概可以达到3.4公斤甚至更高,而其他的只能达到0.8公斤左右,差别很大。
把这项技术导入其中之后,可以看到[视图]我们的天线材料大致分这么多,有些是PI,有些是PET,像这个是线路板。我们的激光产品对材料没有要求,不会烧毁电线。我们曾经烧毁过上万个电线,不过后来我们研发成功了,无论是低频还是高频的芯片,对激光都不受影响。另外我们的芯片只要是大于400微米,都可以倒装上去。以上这些都是传统工艺和最新工艺的区别。
[视图]ACF和ACT的超声波焊接是传统的工艺,这个工艺用得很多,但是问题是电线绑定的时候,微电子线路方面肯定不如直接焊接。这是我们的工艺,用透明的玻璃压住,然后透过这个芯片把热转达到下面的ACF膜,大概用两秒,升温到185度是没有问题的,然后和天线连接。
这是比较焊接强度的数据,我们从一些公开的文献中拿到的数据,大概是0.8公斤左右,激光焊接是3.48公斤左右。这个是读写距离的比较,第一行是激光焊接后的读写距离,在测到50厘米的时候,焊接方式都不在同一个材料下、同一个事情下做的,读不下去了。这个是新数据,为什么这里的频率是14.51而不是13.54呢?原因是芯片没封装时,直接测出的频率就是如此,完全封装后会达到13点多。因为焊接强度非常好,不同的条件下测的读写距离几乎是不变的。有些材料上我们做过500度以下的测试也是没有问题的。
关于生产效率,ACF贴芯片的地方,一秒钟之内就把ACF膜贴上去,一两秒内可完成倒装,所以产能非常快。如果全手工的话,大概4—6秒钟可以生产出高信赖的产品,直接封装就可以了。
最后总结一下,相比传统工艺我们的倒装芯片ACF激光焊接技术有以下优点:
一是生产工艺流程节省好几步。二是效率更高。相比传统热压ACP或ACF的热压方式提高5倍,它的热压是8—10秒左右,而我们只需要两秒左右。当然我们的设备比较少。三是减少投资、节省空间,降低日常管理费。四是焊接强度大,信赖性相应提高。五是适用任何芯片,我们400微米的芯片已经通过了测试。六是适应未来超细线路的焊接要求。