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ITEC将半导体制造应用于RFID标签生产
作者：Martijn Zwegers
产品总监Martijn Zwegers于2022年底加入ITEC，主要负责公司的高科技裸片粘接机，包括用于RFID嵌体的Tagliner。半导体行业工作经验近20年，曾在半导体行业后端设备的主要制造商处任职。
IDTechEx等行业预测机构预计，RFID标签和标签的年增长率将达到两位数。但是，条形码几乎是免费的，那么，为什么人们转而将RFID作为一种替代技术呢？其中必然会涉及到商业利益。与条形码一样，RFID标签通过向读卡器传输数据来识别跟踪对象。RFID标签通常会保存日期、项目和批次等数据。
“RFID标签……无需置于读卡器可视线范围内，也无需人员手动进行扫描。”
RFID标签具有独特的优势。它们无需置于读卡器可视线范围内，也无需人员手动进行扫描。虽然条形码读卡器易于设置，而且非常可靠，但RFID读卡器可以同时扫描100个或更多的项目。RFID标签上的数据相较于条形码上的数据更加持久安全，还可以实现数据加密。它们的用途也更加广泛，例如可以嵌入到卡片中。
不过，与其他半导体相比，RFID标签的制造仍处于起步阶段。为了与条形码竞争，标签的生产成本必须比现在更低。
缓慢的胶水固化过程限制了传统贴片机的吞吐量
纸品加工行业对RFID技术非常感兴趣，然而传统的RFID贴片机仍然占主导地位。在该行业中，由于采用的是低温胶固化工艺，这会导致生产速度相对较慢。尽管该工艺足够稳固，但需要超过一秒钟的时间才能实现固化。
这需要大规模并联运行（＞100个热电极）才能达到一定的吞吐量。反过来，这又意味着需要更多的活动部件，因此可能会导致短期产品生产的吞吐量下降，特别是当需要调整热电极时。这还会影响可靠性，并且由于出现故障的可能性更大，需要更频繁的维护。
而且，传统贴片机不具备市场所需的准确性和可重复性，无法保证小裸片和小特征尺寸的可靠性＞99.5%良率。
将半导体制造优势应用于RFID标签制造中
几年前，我们曾收到请求，要求开发一种贴片机，以降低生产成本。我们之所以感兴趣，是因为从根本意义上而言，RFID标签是一种半导体技术，而我们拥有30多年的半导体经验。我们已在其他市场安装了数千套类似的大批量芯片贴装系统。
经过多年的质量和生产率改进，半导体行业的工艺控制也变得更加先进。将半导体制造技术应用到RFID行业是一项突破，并且Tagliner是市场上较为先进的机器。
缓慢的胶水固化过程限制了传统贴片机的吞吐量
纸品加工行业对RFID技术非常感兴趣，然而传统的RFID贴片机仍然占主导地位。在该行业中，由于采用的是低温胶固化工艺，这会导致生产速度相对较慢。尽管该工艺足够稳固，但需要超过一秒钟的时间才能实现固化。
这需要大规模并联运行（＞100个热电极）才能达到一定的吞吐量。反过来，这又意味着需要更多的活动部件，因此可能会导致短期产品生产的吞吐量下降，特别是当需要调整热电极时。这还会影响可靠性，并且由于出现故障的可能性更大，需要更频繁的维护。
而且，传统贴片机不具备市场所需的准确性和可重复性，无法保证小裸片和小特征尺寸的可靠性＞99.5%良率。
将半导体制造优势应用于RFID标签制造中
几年前，我们曾收到请求，要求开发一种贴片机，以降低生产成本。我们之所以感兴趣，是因为从根本意义上而言，RFID标签是一种半导体技术，而我们拥有30多年的半导体经验。我们已在其他市场安装了数千套类似的大批量芯片贴装系统。
经过多年的质量和生产率改进，半导体行业的工艺控制也变得更加先进。将半导体制造技术应用到RFID行业是一项突破，并且Tagliner是市场上较为先进的机器。
“我们之所以十分看重Tagliner，正是因为其具备操作简便、安装时间短、高产能、芯片贴装定位精确的特点。”
- ITEC客户
它的性能在业内数一数二。Tagliner机器每小时可生产48,000个单位，位置和旋转精度十分出色，优于9微米和0.67°/西格玛。与市场上的其他产品相比，速度快3倍，精确度高30%。它已经可以精确处理最小200微米的裸片，并且在未来还会得到进一步提升。与传统RFID贴片机相比，Tagliner功能更丰富，更易于使用、调整和维护。其中许多功能都是半导体行业必须具备的，因此对ITEC而言运用起来十分自然，但对于其他制造商来说则是一个巨大的进步。
Tagliner可处理8英寸和12英寸晶圆，并标配自动晶圆更换功能。这意味着您可以将10个晶圆装入载体匣，其中每个晶圆通常可承载超过250,000个裸片。以每小时48,000个单位计算，需要5个小时才能消耗完毕，而且当裸片用完时，机器会自动更换晶圆。
简单单轨设计，便于操作。无需100多个热电极，而只需两个热电极。高速伺服控制热压固化可对冲击力、力度和高度实现精确控制，固化时间仅为65毫秒，远远小于传统机器所需的时间，从而实现吞吐时间在行业内领先。
设置快速简便，缩短了更换产品线的转换时间，这对于短期产品生产和合同制造至关重要。我们的传输系统能保持其吞吐量，同时不受标签间距的影响。对于传统机器，当标签间距变大时，吞吐量会迅速下降，大间距标签的吞吐量会下降20%。
摄像头检查工艺的每个阶段
用于汽车和其他要求同样苛刻的行业的半导体芯片无法接受器件出现故障。我们需要将产品销往这些市场，因此我们会在每个工艺步骤前后都通过摄像头对产品进行检测。其中会将检查设备放置在适当的位置，以便Tagliner可以处理透明衬底（如PET）和不透明材料（如纸张）。
我们不断收集有关准确性和其他关键参数的统计数据，因此我们对每个裸片的放置方式、位置和旋转都了如指掌。旋转准确性尤为重要。天线上的裸片稍有转动，就可能意味着所有触点均无法正常运作，进而可能产生一系列无效标签。随着裸片尺寸越来越小，这一点将变得越来越关键。
当摄像头检测到裸片即将偏离校准或限值时，就会作出纠正反馈，以在必要时重新校准或剔除器件。我们可以筛除直观缺陷，甚至检测出难以发现的微小缺陷和裂缝。
“Tagliner的总拥有成本在业内是最低的，这在对价格尤为敏感的市场中至关重要。”
在使用优质材料的情况下，我们的产量始终保持在99.5%以上。其工艺完全符合各大芯片供应商的要求，并满足行业严格的温度、湿度和机械可靠性要求。相比于其他同类产品，Tagliner的总拥有成本在业内是最低的，这在对价格尤为敏感的市场中至关重要。
摄像头检查工艺的每个阶段
用于汽车和其他要求同样苛刻的行业的半导体芯片无法接受器件出现故障。我们需要将产品销往这些市场，因此我们会在每个工艺步骤前后都通过摄像头对产品进行检测。其中会将检查设备放置在适当的位置，以便Tagliner可以处理透明衬底（如PET）和不透明材料（如纸张）。
我们不断收集有关准确性和其他关键参数的统计数据，因此我们对每个裸片的放置方式、位置和旋转都了如指掌。旋转准确性尤为重要。天线上的裸片稍有转动，就可能意味着所有触点均无法正常运作，进而可能产生一系列无效标签。随着裸片尺寸越来越小，这一点将变得越来越关键。
当摄像头检测到裸片即将偏离校准或限值时，就会作出纠正反馈，以在必要时重新校准或剔除器件。我们可以筛除直观缺陷，甚至检测出难以发现的微小缺陷和裂缝。
“Tagliner的总拥有成本在业内是最低的，这在对价格尤为敏感的市场中至关重要。”
在使用优质材料的情况下，我们的产量始终保持在99.5%以上。其工艺完全符合各大芯片供应商的要求，并满足行业严格的温度、湿度和机械可靠性要求。相比于其他同类产品，Tagliner的总拥有成本在业内是最低的，这在对价格尤为敏感的市场中至关重要。
新应用
我们发现，企业对新机器的接受度特别高，这为半导体行业带来了许多优势。我们已经成功实施了一些令人印象深刻的机器投放，包括大型零售商的产品标签、地铁票和大型航空公司的行李标签。其他项目正在评估机器在汽车标签、门禁控制、货运集装箱等方面的应用。
我们在奈梅亨和中国香港科技园设立了标签组装演示设备，并吸引了大量关注。我们借此机会为客户运行样品，或邀请客户与我们一起运行样品，亲身体验我们的机器。
图1.使用铝箔作为衬底材料，采用刻蚀（减法）或印刷（加法）形成天线。然后将芯片制造商提供的RF裸片固化到衬底上。
半导体路线图
由于Tagliner采用模块化结构，因此我们还可以提供机器终身升级服务，确保机器不会过时。这是一项具有前瞻性的投资。在未来，我们计划升级到更高的机器吞吐量，适应更小的芯片尺寸，而传统设备供应商还在为200微米的芯片所烦恼。这些方面的进步将帮助我们让Tagliner的生产率达到与半导体市场的高峰需求相匹配的状态。