智能卡芯片载带条带AOI外观检测设备及系统

智能卡及其芯片载带简介

我国智能卡产业的发展始于1993年的“金卡工程”，它是一项把货币电子化，运用芯片技术来搭载电子货币应用，运用互联网技术建立从发行到受理的电子货币系统，以提高社会运作效率，方便人们工作生活为目的的系统性工程。智能卡，也称之为IC卡，是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的英文缩写，它是一种把芯片镶嵌于以PVC材料为代表的卡基内，封装成标准卡、可穿戴设备、SIM卡等形态，具有可靠性高、安全性好、存储容量大等特点，被广泛用于金融支付、社会保障、医疗健康、交通出行、园区通行等领域。当时，这样一个富含高科技的产品在“金卡工程”的宏观政策环境和产业推动下实现了从无到有的发展，在硬件产品端形成了芯片制造、卡片制造、卡片受理机具等产品的开发研制，在软件产品端配套形成了智能卡操作系统、IC数据准备系统、密钥管理系统等开发研制的一个完整产业链。

芯片载带，也称为芯片条带，是智能卡模块的前段制程的产品；制作芯片载带基底（芯片条带）需要蚀刻、曝光、分切、覆膜、电镀、冲压等工艺；在这些工艺中容易产生缺陷，大大影响到后端封测的产品良率；在芯片条带制程处管控保证品质至关重要。

早些年跟法国工程师讨论模块封装设备，他用一口标准的法国英语不停地说着“费了吗”，“费了吗”。当时离开学校已经有几年了，英语口语和听力本来就退化不少，再加上这标准的法国口音，实在是不知道究竟什么“费了吗”，后来这哥们在纸上写出了“film”，我才恍然大悟，原来说的是这个词儿，指的是封装智能卡模块所用的条带，而我们通常都习惯用“tape”这个词儿，自然和他说不到一块了。高密度的芯片载带基底如下图1所示

图1 智能卡芯片载带基底（条带）

其实把条带称作film的确有其历史渊源的。在1980年代初期，当嵌入到塑料片里的芯片卡逐渐被接受后，如何进行规模化生产加工就成了首要问题。急需一种超薄的电路板，利用对外连接的触点让封装在卡片上的芯片可以稳定、可靠地同外界进行通讯。于是当时在法国著名化工企业罗纳-普朗克工作的三个工程师受命开发出一种解决方案。他们经过多日苦思冥想不得其解之后，在一次偶然的机会看到了35毫米的电影胶片突然灵光乍现。一头扎进实验室，进行各种配比成分实验终于制造出了今天依然在沿用的智能卡模块条带。其实这就是一种基于玻璃布基体进行覆铜刻蚀的柔性PCB，在35毫米的宽度上能放置两颗模块。后来随着非接触IC卡技术的发展，又出现了用于非接触模块的框架，在35毫米的宽度上放置3个模块。如果拿35毫米的电影胶片和目前的智能卡条带来比较，实在是如出一辙；如下图2所示。

图2 智能卡芯片载带基底（条带）Film

未来几年，以中国为主导的亚太地区将在智能卡载带基地方面扮演更重要角色，除中美欧之外，日本、韩国、印度和东南亚地区，依然是不可忽视的重要市场。全球市场主要智能卡载带生产商包括Linxens、新恒汇电子、LGInnotek、中国澄天伟业等。智能卡行业发展成熟，产业竞争日趋激烈。虽然智能卡行业属于技术密集型行业，具有技术研发周期长、资质获取难度大等市场进入壁垒，潜在的竞争对手难以进入智能卡产业的相关市场。但是，过去智能卡行业的快速发展，产业链的各企业都得到政策及市场带来的红利，主要竞争对手均已发展到一定规模且在近几年里完成了上市。因此，在头部的几家企业里没有哪家企业是处在绝对优势的位置，导致企业间的竞争越来越激烈，产品同质化严重。因此市场上的主要玩家都越来越关注产品的生产品质；提升品质和良率，突破上游芯片载带基底的开发成为智能卡行业新的竞争点。

智能卡芯片载带条带的缺陷类型及其检测要求

智能卡芯片载带条带作为前端工艺的关键制程，在制造过程中容易出现的缺陷类型包括边缘有破损；边缘破洞；凹陷，凸起；划痕/压痕；窗口变形；基材上有污染；挤压痕迹；洞口有粘层物质；铜面和基材之间有异物；随意的短路；乱意洞孔或断线；正面有金属泡状；背面有红斑；正面有色差和红色斑点；正面（镀金）有光亮斑；正面上随意无镀金；镀金后有浅色白斑；镀金（正面）有污点；统计接口数量；不同条带连接或连接方向错误；线路上有缺损；线路上有孔洞；线路上有残铜；线路上有多余铜箔；正面没有完全电镀，漏镀；背面窗口没有完全电镀，漏镀等。如图3所示。

图3 智能卡生产制程的缺陷示例

同时对制程过程进行高精度尺寸测量，用于给上游工艺反馈，比如切偏等；优化工艺，提高生产效率。进行量测的产品尺寸代表性要求如图4所示，通过关键尺寸，完成产品质量管控已经成了厂家的重要手段和方法。

图4 可以测量的尺寸示例

完成完成最重要的缺陷检测指标和量测指标之外，我们还要对坏孔缺陷进行打坏孔，保证不良品被物理破坏；工艺制程，要求机器可以完成在线压坏孔的动作；并且还可以进行压坏孔之后的检测，防止坏孔缺陷的二次污染。压坏孔的全自动完成，对AOI检测设备的作业能力提出了更高的要求；给客户带来更高的价值，节省更多的人工。压坏孔及其检测功能如图5所示。

图5 自动压坏孔并在线检测

另外，针对此制程，AOI检测设备还具有自动放卷、收膜、收卷、覆膜的能力；为了让用户使用方便，并且随时查找缺陷位置，并对缺陷进行量化管理，要求AOI检测设备做丰富的检测统计和回溯能力；可以导出Excel，每一项指标可以单独分析；可以查找每一类型的缺陷图片；可以快速保存生产的图片（OK和NG图）。统计报表、图片回溯和Excel等。

智能卡芯片载带条带的缺陷AOI检测设备及其系统的实现

东莞市精驰技术有限公司的研发团队，经过不懈努力的研发。完成了国内首台智能卡芯片载带AOI检测设备的开发并取得行业领先客户的验收，达到同国外设备一流水平，如下图6所示。