IC卡记录芯片封装胶带的研制

    1 引言 

    目前，IC卡已经被广泛地应用于社会的各个领域，仅2005年全球的发行量达38．6亿张。主要应用于通信、银行、医疗、交通、超市购物、学校收费以及网上交易等。Ic卡进入我国的时间较晚，但在“金卡工程”的大力推动下，发展十分迅速，已经成为世界上Ic卡发行使用速度最快的国家。2005年中国发行Ic卡67950万张，总销售额达到了652320万元，发卡量和销售额与2004年相比分别实现了19．1％和29．3％的增长。面对如此巨大的市场和发行量，IC卡传统的生产工艺(滴液生产线)已经不能适应时代的需求。这种生产方式容易造成胶液的溢流，污染芯片；而且粘接过程所用的胶量或多或少，使产品质量不稳定；此外，滴液生产线的生产效率低，工人工作环境差。为了提高生产效率及产品质量，并改善工作环境，我们将所选用的胶粘剂制成封装胶带，将芯片模块与胶带预粘后通过冲裁，最后再粘到PVC卡片上。这种封装胶带非常适合于自动化流水线生产。目前国内有少数厂家在研制这种封装胶带，但其性能还不能很好的满足连续生产线的要求。因此IC卡生产厂家主要依靠从国外进口封装胶带来进行生产。这就使Ic卡的生产成本增加，对企业效益的保证和竞争力的提升产生不利影响。

    2 实验部分 

    芯片的封装是IC卡生产过程中一道必不可少的关键工序。对IC卡的整体质量和使用寿命起着非常重要的作用。这就对封装胶带本身的质量和工艺适应性能提出了较高的要求。为此，我们在了解封装工艺的基础上进行了研制试验。

    2．1 试验用原材料 

    热塑性聚氨酯胶粘剂、CaCO 、滑石粉、邻苯二甲酸二辛酯、偶联剂、触变剂、混合溶剂 

    2．2 试验设备 

    烘箱、搅拌机、球磨机、涂布机、分切机、封装机 

    2．3 试验工艺 

    (1)填料的预处理，在100oC对CaCO 、滑石粉、SiO 进行烘干处理；(2)胶液的制备，将一定量的胶粘剂材料溶解在混合溶剂中，依次加入填料和助剂，进行搅拌、球磨分散；(3)在一定的温度、速度下对胶粘剂进行涂覆试验及防粘纸与胶液表面张力的匹配试验；(4)进行分切；(5)进行IC卡芯片封装适应性试验。根据试验结果确定Ic卡记录芯片封装胶带的配方及生产工艺。

    3 结果与讨论 

    3．1 胶粘剂主要性能对工艺性能的影响 

    从IC卡芯片封装流程可以知道，在IC卡的生产过程中要求封装胶带的胶层容易从带基上剥离，同时要求胶层和芯片预粘时间短并要有良好的冲裁性能，关键是芯片最后粘接到PVC卡片上时，要求胶层在设定温度下快速熔融并在1—2s内固化，而且要有足够的粘接强度。在封装胶带的制作工艺中，首先要选择合适的胶粘剂和带基，那么怎样使胶粘剂能均匀的分布在带基上并且不会自动脱离，而且封装胶带还能够满足Ic卡连续生产线的要求，这就对胶带的制作工艺过程提出了特定的要求。为此，我们选用热塑性胶粘剂作为研究对象。根据所用基础树脂的不同，热塑性胶粘剂主要可以分为：乙烯一醋酸乙烯(EVA)类、聚酰胺(PA)类、聚酯(PET)类、聚氨酯(PU)类。 

    通过对几类热塑性胶粘剂的性能比较，我们首先选择粘接性和工艺性都好的聚氨酯热塑性胶粘剂作为本实验的原材料。同时考虑到聚氨酯热塑性胶粘剂的种类繁多，根据其在成分、性能和用途上的差异，选用TDI系列的热塑性胶粘剂并对其具体的物理性能和工艺性进行比较试验。结果如下表：

    表1 热塑性聚氨酯胶粘剂性能比较

    从IC卡的生产工艺过程来看，PVC卡片和胶层的粘接需要在1—2s的时间内完全固化，而且要求达到一定的粘接强度，所以在选用胶的时候需要考虑它的固化速度和粘接强度。从表1可以看出，在粘接强度较好的前提下，当玻璃化温度低且结晶速度快时，不但固化速度快而且粘接强度好。而当玻璃化温度较高，结晶速度慢的情况下，固化速度较慢而且工艺性也差。在综合考虑工艺可能性等各项性能的情况下，选用玻璃化温度比较低，而且结晶速度也较快T-5201 H作为制作粘接胶带的原材料。 

    3．2 防粘纸对工艺性能的影响 

    在整个工艺过程中，防粘纸的选择也是一个比较重要的环节。本实验选用2种防粘纸，一种有PE膜，另一种无PE膜。每一种选取3种不同克数的纸进行试涂。实验结果如下表所示：

    表2 防粘纸涂布效果比较

    通过试涂发现，没有PE膜的防粘纸上胶液可以均匀分布，而且胶层干燥之后没有剥离脱落现象。经分析认为，液体与固体表面接触时，界面区的两种分子既受到界面同侧同种分子的吸引作用，叉受到另一侧异种分子的吸引作用，此两种吸引力的合力称为界面张力。如果固体是低表面能的，其吸引力低于液体相分子的吸引力，界面区的液体分子有向液体内部收缩的张力，这就是非润湿状态；如果固体是高表面能固体，其吸引力高于液体相分子的吸引力。则界面区的液体分子有一种被吸附于固体的压力，就会形成润湿状态，使液体和固体界面结合较紧，对于试验目的而言，不利于胶层的剥离。如果选择固体和液体的表面能相近时，胶液既能很均匀的分布在固体表面，而且界面结合也不是很紧密，又利于胶层的剥离。涂了PE膜，纸的表面张力减小，胶液的表面张力大于纸的表面张力，胶液就有收缩现象。当使用无膜的防粘纸时，胶液和防粘纸的表面张力比较接近，胶液就可以很均匀的分布在防粘纸的表面同时亦符合易于剥离的要求。通过试验分析，再结合纸本身在韧性、冲切、不吸湿性和经济I生等方面的因素，最终选用90g无PE膜的防粘纸。