1.智能卡模塊包裝技術(shù)簡(jiǎn)介

智能卡符合IS07810、7816標準集成電路芯片卡。法國人RolandMoreno于1974年發(fā)明。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，智能卡已經(jīng)進(jìn)入了我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。

智能卡按數據傳輸方式可分為：接觸式智能卡(Contactcard)、非接觸式智能卡(Contactlesscard)雙界面式智能卡(Hybridcard或Combi—card)。接觸式智能卡最常用的形式是手機SIM卡；非接觸式智能卡最常用的形式是公交一卡通；雙界面智能卡剛剛起步，未來(lái)將主要用于金融銀行卡。

作為智能卡產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節，智能卡模塊封裝在智能卡產(chǎn)品質(zhì)量中起著(zhù)決定性的作用。芯片設計公司設計完成后，智能卡芯片由芯片制造公司制造，芯片制造公司首先將其加工成晶圓(wafer)，然后將其切割成無(wú)數分離的芯片(die)，芯片和基材(1eadframe)用環(huán)氧樹(shù)脂膠水加熱固定(此工序稱(chēng)為貼片工序，DieAttaching)。

然后，芯片上的焊點(diǎn)使用直徑為1mi1的金絲(金含量為99.99%)(pad)與載帶上的第二個(gè)焊點(diǎn)連接(此工序稱(chēng)為焊接工序，WireBonding)。然后，使用環(huán)氧樹(shù)脂塑料密封(EMC，epoxymoldingcompound)或環(huán)氧樹(shù)脂填料(UV—curingencapsulant)將芯片和金絲包裹起來(lái)，起到保護芯片和金絲的作用(此工序稱(chēng)為模封工序Molding或滴膠工序Encapsulation)，此時(shí)的產(chǎn)品稱(chēng)為智能卡模塊。最后，對包裝后的模塊進(jìn)行電性能檢測，選擇有問(wèn)題的模塊(此工序稱(chēng)為電性能測試工序，ElectrICalPerformancetesting)。

智能卡包裝包括上述貼片工藝、焊接工藝、模具密封或滴膠工藝和電氣性能測試工藝。由于產(chǎn)品類(lèi)型不同，接觸式產(chǎn)品和非接觸式產(chǎn)品在模封或滴膠過(guò)程中以不同的方式保護芯片和金絲。接觸式產(chǎn)品采用環(huán)氧樹(shù)脂填料，含有紫外線(xiàn)（紫外線(xiàn)）感光，附著(zhù)在芯片和金絲表面，通過(guò)紫外線(xiàn)照射固化固體；非接觸式產(chǎn)品采用熱敏環(huán)氧樹(shù)脂材料附著(zhù)在芯片和金絲表面，加熱至175'C后固化對固體起到保護作用。

2.非接觸模塊的包裝趨勢和困難

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，非接觸式智能卡的應用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。中國第二代居民身份和公交一卡通是非接觸式智能卡的實(shí)際應用。

根據摩爾定律的發(fā)展，芯片尺寸正朝著(zhù)兩個(gè)極端方向發(fā)展。對于功能固定的應用，芯片尺寸越?。╟hipslze低于0.5mm*0.5mm);芯片尺寸對于功能越來(lái)越復雜的應用越來(lái)越大(chiPSize已經(jīng)超過(guò)3.5mm*3.5mm)。將芯片放置在基材上的chipad標準尺寸為3.5ram*3.4mm。

面對小芯片，金絲從芯片上的焊點(diǎn)連接到基材上的第二焊點(diǎn)之間的距離過(guò)長(cháng)，電弧過(guò)長(cháng)，電弧穩定性越差?；「叩牟▌?dòng)范圍應控制在90um~120um之間，這對焊接過(guò)程是一個(gè)巨大的挑戰?；?Loop)各種工藝參數的選擇和配合優(yōu)化必須到位。在連接到第二個(gè)焊點(diǎn)的過(guò)程中，金絲與chippad邊緣的垂直距離非常容易小于30um。在后續的模具密封過(guò)程中，熱敏環(huán)氧液體沖擊金絲，導致其~Uchippad接觸。一旦發(fā)生這種情況，它將導致非接觸模塊的功能故障和不可避免的損失。對于芯片尺寸超過(guò)chippad的情況，模具密封完成后，芯片邊緣很容易因接觸基底而損壞芯片，導致非接觸模塊故障，也會(huì )造成不可避免的損失。

除上述兩個(gè)問(wèn)題外，非接觸模塊包裝的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是，第二個(gè)焊點(diǎn)在模具密封和電氣性能測試過(guò)程后容易與金絲分離。這種情況與基材和EMC本身的性質(zhì)密切相關(guān)?；挠?O或80um厚的銅箔沖壓，表面均勻電鍍一層非常薄的銀組成。由于基材表面的銀很容易氧化，在加熱、沖擊和超聲波的作用下，金絲在鍵和基材上的銀之間容易出現鍵和不足，導致虛擬斷裂。然后，在后道工序的生產(chǎn)加工中，由于EMC與基材、金絲之間熱膨脹系數的巨大差異以及溫度引起的機械特性的增加而斷裂，非接觸模塊失效不合格。

3.解決非接觸式模塊封裝中存在的問(wèn)題

對于芯片尺寸較小的情況，可將芯片放置在chippad偏向第二焊點(diǎn)的一側，芯片尺寸長(cháng)度為0.5mm*O.對于5mm左右的產(chǎn)品，在貼片過(guò)程中將芯片貼到chippad中心，偏向第二焊點(diǎn)一側約0.3-0.4mm?？s短線(xiàn)弧線(xiàn)程可以在很大程度上解決線(xiàn)弧過(guò)長(cháng)導致弧高不穩定的問(wèn)題。同時(shí)，還可以在一定程度上增加金絲與chippad邊緣的垂直距離，避免金絲與chippad邊緣接觸導致模塊失效。

對于芯片尺寸過(guò)大的情況，有兩種解決方案。一個(gè)是專(zhuān)門(mén)為這個(gè)芯片設計開(kāi)發(fā)匹配的基材，但是這個(gè)方案價(jià)格昂貴，周期長(cháng)，對于常規的小批量應用是不可行的。另一種方案需要在貼片工藝中使用膠水(Die，attachadhesive)上調整。膠中間隔顆粒的直徑直接控制著(zhù)膠層的厚度。傳統使用的間隔粒子直徑為lo-15um，用直徑為25-45um的間隔粒子代替|，可將膠層厚度提高1o-20um，從而在很大程度上避免芯片接觸基材，從而避免模塊故障。

對于第二焊點(diǎn)的牢固度不穩定，容易斷裂，使用的金絲和基材不能改變，只能從使用的焊接工藝中進(jìn)行優(yōu)化。為了避免類(lèi)似情況的發(fā)生，可以用金線(xiàn)連接芯片☆在焊接點(diǎn)之前，先焊接基材的第二個(gè)焊點(diǎn)，然后切斷，然后開(kāi)始常規的焊接芯片上的焊點(diǎn)，然后焊接基材上的第二個(gè)焊點(diǎn)?；暮徒鸾z可以通過(guò)這種方法燒制金球(FreeAirBaH，1FAB)之間的接觸面積擴大，金絲與基材之間的鍵和更充分地實(shí)現。當第二個(gè)焊點(diǎn)再次焊接時(shí)，金絲與基材上金球之間的分子鍵和，在很大程度上避免了內部融合不良，導致虛擬斷裂。使用此方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增加金絲與chippad之間的垂直距離(可增加15-20tua)，可以更好地避免金絲與chippad邊緣接觸導致后道工序加工過(guò)程中模塊功能失效。

4.總結

未來(lái)，智能卡的包裝形式將更加多樣化。相信未來(lái)會(huì )出現越來(lái)越多的新技術(shù)、新技術(shù)，實(shí)現智能卡功能的不斷提升和成本的逐步降低。