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Charge/discharge effects and ESD prevention at the example of RFID smart card manufacturing

 
: Jacob, Peter; Thiemann, Uwe; Weber, Johannes; Gieser, Horst; Wolf, Heinrich

:
Fulltext urn:nbn:de:0011-n-4817781 (1.3 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 49e8921b3cb9facb0b281b3fc3b13ed7
Created on: 10.2.2018


Gottschalk, A.:
15. ESD Forum 2017. Tagungsband : Vorträge gehalten auf dem 15. ESD-Forum in München, 23. - 25. Oktober 2017
Nördlingen: ESD, 2017
ISBN: 978-3-9813357-3-5
pp.31-42
ESD Forum <15, 2017, München>
English
Conference Paper, Electronic Publication
Fraunhofer EMFT ()
ESD; RFID; smart card manufacturing; CDM; antenna; CDM on flex; dual-band RFID

Abstract
Already for long time, the manufacturing of chip card inlays on carrier foil tape is a challenge from ESD point of view, since these carrier foils usually are made from non-dissipative plastics. The introduction of dual-band RFIDs (Radio Frequency Identification Devices) in chip cards created new ESD risks with unconventional discharge paths. On a plastic foil, a more or less grounded coil antenna for radio frequency (RF) is aluminum-printed on one-half of the card. On the other half, an electrical floating, but thus, highly electrostatic charged folded dipole for ultrahigh frequency (UHF) is arranged. When the chip is placed by a flip-chip assembly process, a strong discharge takes place through the RF-UHF-path of the chip. Usual ESD protective structures are only of limited use in these cases. In its first part, this paper describes the problems and introduces into the basics. The second part deals with in-process improvements in order to minimize ESD risks, presented at the example of a typical process equipment. Finally, the third part deals with a deeper understanding of discharge characteristics and verification/ testing methods. In the last part of the paper, a special setup for the characterization of carrier foils is presented and an outlook on future developments is given.

 

Die Herstellung von Chipkarten-Inlays auf Trägerfolie stellte aus ESD Sicht schon immer eine Herausforderung dar, zumal die Folien normalerweise aus nicht ableitfähigen Kunststoffen bestehen. Mit der Einführung von Zweiband-RFIDs (Funkschlüssel) in Chipkarten sind jetzt neue ESD Risiken mit unkonventionellen Entladungspfaden entstanden. Auf die eine Hälfte der Plastikfolie wird eine Spulenantenne (LF) aufgedruckt. Um diese elektrisch zu schließen, sind an der Stelle der Rückleitung beide Seiten der Folie metallisiert. Auf der anderen Hälfte befindet sich – für den UHF Bereich – ein offener Faltdipol, der keine Durchkontaktierung benötigt und daher elektrisch floatet, bzw. produktionsbedingt durch Reibung aufgeladen wird. Wird nun ein RFID-Chip in Fliptechnik auf die Antenne assembliert, so entsteht ein harter Entladekanal zwischen UHF- und HF-Antenne durch den Chip hindurch. In einem solchen Fall sind die ESD Schutzstrukturen nur von begrenztem Nutzen. Das Paper befasst sich im ersten Teil mit der Problemdarstellung und den Grundlagen. Im zweiten Teil geht es um Abhilfemaßnahmen, gezeigt an einer beispielhaften Prozessanlage. Teil 3 befasst sich mit dem vertieften Verständnis der Entladepfade und –formen, sowie einer geeigneten Testmethodik. Im letzten Teil wird ein Folienprüfstand zur Evaluation verschiedener Trägerfolien vorgestellt und ein Ausblick auf künftige Entwicklungen gegeben.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-481778.html