CN1262492A - 导电性糊及其固化方法、信息收发体及其天线的形成方法 - Google Patents

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Abstract

提供利用光照射固化、表面电阻为200mΩ/sq.以下的光固化型导电性糊。该光固化型导电性糊以特定的量含有导电性粉末和光固化性树脂组合物。导电性粉末是,树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末在全导电性粉末中含有80%以上,上述树枝状导电性粉末的平均粒径是0.05~1.0μm,比表面积是0.5~5.0m2/g,上述鳞片状导电性粉末的平均粒径是1.0~10.0μm,比表面积是0.5~5.0m2/g,上述树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末的重量比是60/40~95/5。并且,提供在基材上按天线形状的图案印刷上述导电性糊,进行固化而形成的非接触型信息收发体中的天线的形成方法。

Description

导电性糊及其固化方法、信息收发体 及其天线的形成方法
本发明是关于导电性糊和导电性糊的固化方法、使用导电性糊的非接触型信息收发体用天线的形成方法及非接触型收发体。
近年来,对于标签、名牌、以ID卡等的读写装置,正在开发即使距离4、5米的状态,也能够读出·写入的所谓非接触型IC卡。作为这样的非接触型IC卡,在特开平5-166018和特开平8-216570号公报等中已有描述。这种非接触型IC卡由基体材料和覆盖部件构成,在其间夹持为了收发作为传输媒体利用电磁波的信息的天线和内藏有可写入保持或能够改写·消除该信息的功能的IC芯片而形成。
而在这样的非接触型IC卡等代表的非接触型信息收发体中,需要将连接在IC芯片上的上述天线制成薄型。形成这样的天线的方法,可以采用在上述基体材料上直接进行金属蒸镀的蒸镀法和在基体材料上预先形成金属薄层、将该薄层进行蚀刻的蚀刻法,除此之外,可以采用将另外形成的线圈粘结在基体材料上的粘结法、将导电性糊形成天线状地印刷在基体材料上形成天线的印刷法等。
在上述天线的形成方法中,以金属蒸镀法形成的天线的灵敏度比较高。但是,在基体材料的表面进行金属蒸镀时,若该基体材料的表面存在凹凸,就直接受到该表面状态的影响,在金属蒸镀面上也形成凹凸。由此,磁场分布的紊乱变大,就存在天线的灵敏度降低的不良情况。
蚀刻方法是容易使天线的形状形成任意的形状的天线形成方法。可是,需要进行抗蚀剂的涂布、对抗蚀剂的图案形成、利用蚀刻液进行蚀刻等许多的制造工序。进而,也需要高价的设备作业环境,由此提高了制造成本。除此之外,需要安全地处理在蚀刻时产生的大量废液。
利用线圈粘结法形成的天线的灵敏度是优良的。但是,因为在基体材料的表面上直接粘结金属线圈,故而作业性恶化。而且为了牢固地将金属线圈粘结在基体材料上的难点多,有生产率差的问题。
在这点上,对于上述印刷法来说,使用印刷法容易使天线的形状形成任意的形状,而且作业性也良好。即,导电性糊的丝网印刷、IC芯片和天线的结合、与封皮的贴合(或者薄膜的层压板)等各种制造工序中的生产率也由于印刷机本身的性能能够提高。
目前,在上述天线等的导电层形成中,使用热固化型导电性糊,大多利用热进行固化。这样的热固型导电性糊,一般含有溶剂,通过溶剂的挥发或者加上溶剂挥发中的粘结剂用树脂的固化来表现性能。作为粘结剂树脂,使用酚醛树脂、聚酯树脂等。
但是,利用这种热固型导电性糊形成导电层,需要在150℃以上的加热和以数十分钟作为程序的处理时间。因而,有关天线等的导电层形成的工序时间变长。并且,也不能避免设置导电层的基体材料的劣化。
另一方面,光固化型导电性糊也用于导电层形成。在使用这种光固化型导电性糊的场合,为了提高天线的导电率,需要在光固化后的后处理中,利用烧结除去有机物。因而,一旦利用光照射,在基体材料等上固定光固化型导电性糊后,利用500℃以上的后加热使有机物分解而除去,形成导电层。在上述后加热中主要使用电炉。但是,如上所述,作为后加热,因为加热至500℃以上,所以用光固化型导电性糊设置导电层的基体材料限于陶瓷等耐热材料。因此,像纸或者塑料那样的耐热性差的原材料,存在不能适用于基体材料的问题。
另一方面,在使用光固化型导电性糊的场合,若形成硬的固化物,就变脆,耐弯曲性劣化。另外,虽然单体的反应性高,但是,涂装后的渗出显著,其低聚物使固化物柔软化,在涂装时产生高粘度,而存在从版上拔下变差,难以设定涂装上的均衡的问题。
因此,本发明的目的是,通过提供在非接触型信息收发体的制造时不产生由基体材料的热引起的劣化、因而能够采用以耐热性差的原材料作为基体材料、并且可提高非接触型信息收发体的生产率的导电性糊和导电性糊的固化方法,使用导电性糊的非接触型信息收发体用天线的形成方法以及非接触型信息收发体,从而克服了上述缺陷。
为达到上述目的,本发明采取以下技术方案:
光固化型导电性糊,它是利用光照射固化、表面电阻为200mΩ/sq.以下的光固化型导电性糊,其特征在于,包含导电性粉末和光固化性树脂组合物,它们的重量比是50/50~95/5,上述导电性粉末是,树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末在全导电性粉末中含有80%以上,上述树枝状导电性粉末的平均粒径是0.05~1.0μm,比表面积是0.5~5.0m2/g,上述鳞片状导电性粉末的平均粒径是1.0~10.0μm,比表面积是0.5~5.0m2/g,上述树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末的重量比是60/40~95/5。
所述的光固化型导电性糊,其中,上述光固化性树脂组合物包含以重量比0.01/100~10/100配合芳香族锍盐引发剂和非芳香族环氧树脂构成的配合物。
所述的光固化型导电性糊,其中,上述光固化性树脂组合物包含以重量比0.01/100~10/100配合选自噻吨酮衍生物、二苯甲基硫酮衍生物、蒽醌衍生物和酰基氧化膦衍生物组成的组中的至少一种,及选自丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类组成的组中的至少一种构成的配合物。
所述的光固化型导电性糊,其特征在于,含有选自比表面积100m2/g以上、表观比重50g/L以下、平均一次粒径30nm以下的二氧化硅,软化点100℃以下、分子量1000~50000的饱和聚酯树脂,玻璃转变点(Tg)-30℃以下的聚乙烯基醚树脂和软化点100℃以上的苯氧基树脂组成的组中的至少一种涂装性·弯曲性改良剂。
光固化型导电性糊,其特征在于,包含银粉末、光反应性树脂、光固化引发剂和光增感剂组成的组中的至少一种化合物,上述化合物在300~450nm的波长区具有极大光吸收。
所述的光固化型导电性糊,其中,上述光反应性树脂是选自丙烯酸酯化合物和甲基丙烯酸酯化合物组成的组中的至少一种化合物。
所述的光固化型导电性糊,其中,上述光反应性树脂是选自脂环式环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、氧化链烯化合物、缩水甘油醚化合物和乙烯基醚化合物组成的组中的至少一种化合物。
所述的光固化型导电性糊,其中,作为上述光固化引发剂或者光增感剂使用选自〔4-(甲苯硫基)苯基〕苯基甲酮、乙基蒽醌、2,4-二乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪、对二甲氨基安息香酸异戊酯和苝组成的组中的至少一种。
导电性糊,其特征在于,含有固含量为0.2~5重量%的玻璃转变点(Tg)0℃以下的粘结性树脂。
所述的导电性糊,其中,上述粘结性树脂是选自聚乙烯基醚和聚丁二烯正丁醇组成的组中的至少一种。
所述的导电性糊,其中,上述导电性糊包含挥发性溶剂。
导电性糊的固化方法,其特征在于,以伴随发出红外线的紫外线照射灯作为光源,从该光源对导电性糊进行光照射,使其固化。
所述的导电性糊的固化方法,其中,上述紫外线照射灯是选自金属卤化物灯、高压水银灯和氙灯中的任一种灯。
非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,该方法包括以下的步骤:在配置IC芯片的基材上按上述天线的形状的图案印刷热固化型导电性糊的步骤;及对上述热固化型导电性糊的印刷面照射红外线,使该热固化型导电性糊固化的步骤。
所述的非接触型信息收发体用天线的形成方法,其中,对上述印刷面照射的红外线是近红外线。
非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,该方法包括以下的步骤:在配置IC芯片的基材上按上述天线的形状的图案印刷上述权利要求1~12中任一项所述的导电性糊的步骤;及使该导电性糊固化的步骤。
非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,上述是由天线配置成涡卷状的天线主体部和连接天线主体部的一端上、跨过天线主体部的交叉线部组成的天线,该方法包括以下的步骤:在为了配置IC芯片的基材上,利用权利要求1~12中任一项所述的导电性糊印刷形成上述天线主体部的步骤;使该导电性糊固化的步骤;在上述交叉线部的配置预定部,印刷包含环氧系紫外线固化型树脂和绝缘性无机微粒的绝缘材的步骤;利用紫外线照射使该绝缘材固化的步骤;及在已固化的绝缘材上,利用权利要求1~12中任一项所述的导电性糊印刷形成连接在天线主体部的一端上的交叉线部的步骤。
非接触型信息收发体用多层电路的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的多层电路的形成方法,该方法包括在基材上交互层叠电路和绝缘层、印刷形成多层电路的步骤。
所述的非接触型信息收发体用多层电路的形成方法,其中,利用光固化型糊印刷形成上述电路和绝缘层的至少一个。
所述的非接触型信息收发体用多层电路的形成方法,其中,上述多层电路具有天线的机能。
非接触型信息收发体,其特征在于,在使用权利要求19~20的任一项中所述的方法形成的多层电路中安装IC芯片。
非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,该方法包括以下的步骤:将在薄片状的基材的一面上印刷权利要求1~12中任一项所述的导电性糊形成的天线用环卷,在以设置在该基材上的折曲部为中心线的对称位置上作为对称图案而设置的步骤;在至少一个天线用环卷形成面上涂布糊的步骤;以及上述天线用环卷成为内侧地从折曲部折叠基材,将相对的天线用环卷贴合而进行接合的步骤;
IC芯片的安装方法,它是在基材上的电路中安装IC芯片的方法,该方法包括以下的步骤:在为了配置IC芯片的基材上,利用权利要求1~12中任一项所述的导电性糊印刷形成电路的步骤;使该导电性糊固化的步骤;利用导电性粘结物质印刷形成和该基材上的IC芯片端子的连接部的步骤;利用绝缘性粘结物质印刷形成该基材上的IC芯片的安装位置中的绝缘部的步骤;以及在安装位置配置IC芯片的步骤。
本发明提供的光固化型导电性糊,它是利用光照射进行固化、表面电阻200mΩ/sq.以下的光固化型导电性糊,其特征是,含有导电性粉末和光固化性树脂组合物,它们的重量比是50/50~95/5,上述导电性粉末中80%以上是树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末,所述树枝状导电性粉末的平均粒径是0.05~1.0μm、比表面积是0.5~5.0m2/g,所述鳞片状导电性粉末的平均粒径是1.0~10.0μm、比表面积是0.5~5.0m2/g,上述树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末的重量比是60/40~95/5。
在上述导电性糊中,上述光固化性树脂组合物最好包含以重量比0.01/100~10/100组合的芳香族锍盐引发剂和非芳香族环氧树脂而形成的组合物。
在上述导电性糊中,上述光固化性树脂组合物最好是包含选自噻吨酮衍生物、二苯甲硫酮衍生物、蒽醌衍生物和酰基氧化膦衍生物中的至少一种,丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类中的至少一种而形成的配合物,其重量比是0.01/100~10/100。
进而,在上述导电性糊中,最好含有选自比表面积100m2/g以上、表观比重50g/L以下、平均一次粒径30nm以下的二氧化硅,软化点100℃以下、分子量1000~50000的饱和聚酯树脂,玻璃转变点(Tg)-30℃以下的聚乙烯基醚树脂和软化点100℃以上的苯氧基树脂中的至少一种涂装性·弯曲性改良剂。
本发明提供的光固化型导电性糊,它含有选自银粉末、光反应性树脂、光固化引发剂和光增感剂中的至少一种化合物,上述化合物在300~450nm的波长区具有极大光吸收。
在上述导电性糊中,上述光反应性树脂最好是选自丙烯酸酯化合物和甲基丙烯酸酯化合物中的至少一种化合物。
上述光反应性树脂上述光反应性树脂最好是选自脂环族环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、氧化链烯化合物、缩水甘油醚化合物和乙烯基醚化合物中的至少一种化合物。
进而,上述光固化引发剂或者光增感剂,最好使用选自〔4-(甲基苯硫基)苯基〕苯基甲酮、乙基蒽醌、2,4-二乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪、对二甲氨基安息香酸异戊酯和苝中的至少一种。
本发明提供的导电性糊,其特征是含有固含量为0.2~5重量%的玻璃转变点(Tg)为0℃以下的粘着性树脂。上述粘着性树脂最好是选自聚乙烯基醚和聚丁二烯中的至少一种,上述导电性糊最好含有挥发性溶剂。
本发明提供的导电性糊的固化方法,其特征是,以伴随发出红外线的紫外线照射灯作为光源,从该光源对导电性糊照射光,使其固化。
上述紫外线照射灯最好是选自金属卤化物灯、高压水银灯和氙灯中的任一种。
本发明提供的在具备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,它是包括热固型导电性糊以形成天线形状的图案印刷在配置IC芯片的基体材料上的步骤;以及对上述热固型导电性糊的印刷面照射红外线,使该热固型导电性糊固化的步骤而构成的非接触型信息收发体用天线的形成方法。对上述印刷面照射的红外线最好是近红外线。
本发明提供的在具备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,它是包括上述任一种导电性糊以形成天线形状的图案印刷在配置IC芯片的基体材料上的步骤;以及使该导电性糊固化的步骤而构成的非接触型信息收发体用天线的形成方法。
本发明提供的在具备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,上述天线是由配置成涡卷状的天线主体和连接在天线主体部的一端、跨过天线主体部的交叉线部构成的天线,该方法是包括在用于配置IC芯片的基体材料上,利用上述的任一种导电性糊印刷形成上述天线主体部的步骤;使该导电性糊固化的步骤;在上述交叉线部的预定配置部印刷包含环氧系紫外线固化型树脂和绝缘性无机粒子而构成的绝缘材料的步骤;利用紫外线照射使该绝缘材料固化的步骤;在已固化的绝缘材料上,利用上述任一种导电性糊印刷形成连接在天线主体部的一端上的交叉线部的步骤;以及使该导电性糊固化的步骤构成的非接触型信息收发体用天线的形成方法。
本发明提供的在具备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的多层电路的形成方法,它是包括在基体材料上交互地层叠电路和绝缘层,印刷形成多层电路的步骤的非接触型信息收发体用多层电路的形成方法。
最好利用光固化型糊印刷形成上述电路和绝缘层的至少一个。并且,上述多层电路最好具有天线的机能。
本发明提供的非接触型信息收发体,其特征是在用上述的任何方法形成的多层电路中安装IC芯片。
本发明提供的非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在具备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,其特征是包括在薄片状的基材的一面上将上述任一种导电性糊印刷形成的天线用环圈作为对称图案而设置的步骤,该对称图案在以设置在该基材上的折曲部处于中心线的对称位置上;至少在一天线用环圈形成面上涂布糊的步骤;以及从折曲部折曲基材,以使上述天线用环圈成为内侧,贴合相反的天线用环圈的步骤。
本发明提供的IC芯片的安装方法,它是在基材上的电路中安装IC芯片的方法,包括在用于配置IC芯片的基材上,利用权利要求1~12中任一项的导电性糊印刷形成电路的步骤;使该导电性糊固化的步骤;利用导电性粘结物质印刷形成与该基材上的IC芯片端子的连接部的步骤;利用绝缘性粘结物质印刷形成该基材上的IC芯片安装位置中的绝缘部的步骤;将IC芯片配置在安装位置的步骤;以及从该IC芯片的上方进行热压而完成安装的步骤。
从以下的描述并参照附图可以清楚本发明的这些和其他目的以及优点。
图1是以曲线图表示银蒸镀面的各波长中的反射率的说明图。
图2是表示吸收率的曲线图,该吸收率是与不含磨木浆的纸比较的导电性糊的各波长区中的吸收率。
图3是表示相对消耗电功率的表面电阻值的曲线图,该消耗电功率是使用红外线照射灯作为光源时和使用紫外线照射灯作为光源时,固化后的导电性糊的每单位面积的消耗电功率。
图4是表示保持天线的基材的说明图。
图5(A)、5(B)、5(C)、5(d)、5(E)和5(F)是表示天线的形成方法的说明图。
图6(A)、6(B)是表示印刷导电性糊和绝缘性糊的版的说明图。
图7是表示天线的形成方法的一例的说明图。
图8是表示天线形成的状态的说明图。
图9是以断面表示天线的一部分的说明图。
图10是以断面表示弯曲部分的说明图。
图11(A)、11(B)、11(C)、11(d)和11(E)是表示IC芯片的安装例子的说明图。
图12(A)、12(B)、12(C)、12(d)、12(E)和12(F)是以IC芯片的安装位置断面图表示顺序的说明图。
优选的具体方案的详细说明
《导电性糊》
第1实施方式
本发明中的导电性糊的第一实施方式是光固化型导电性糊,包含以导电性粉末(A1)和光固化性树脂组合物(B1)作为必须成分而构成。
上述导电性粉末(A1)以金属粉末、尤其银粉末为佳。进而为了控制电阻值或软钎料腐蚀性,也可以添加银以外的导电性金属,例如金、铂、钯、铑等的粉末。
这些导电性粉末(A1),为了良好地控制印刷性,可以将二种以上平均粒径、比表面积、捣实密度等各种形状不同的粉末混合使用。优选的是,以(1)具有树枝状的形状(也叫做无定形)、平均粒径0.05~1.0μm、比表面积0.5~5.0m2/g、捣实密度0.3~1.0g/cm3的树枝状导电性粉末(A1-1),(2)具有鳞片状或者薄片状的形状、平均粒径1.0~10.0μm、比表面积0.5~5.0m2/g、捣实密度1.0~5.0g/cm3的导电性粉末(A1-2)作为必须成分。而且,最好使用该树枝状导电性粉末(A1-1)和鳞片状或者薄片状导电性粉末(A1-2)按60/40~95/5的重量比在全导电性粉末中包含80%以上进行配合的导电性粉末。
为了提高与包含导电性粉末(A1)的糊中的有机组合物的亲和性、提高糊中的导电性粉末的分散性,在导电性粉末的制造工序中或者在制造后最好对该粉末的表面进行处理。作为表面处理剂,可以使用表面活性剂或其他有机化合物。
上述光固化性树脂组合物(B1),包含以(1)利用光照射发生游离基活性类或者阳离子活性类的光固化引发剂(B1-1),(2)具有和这些活性类反应的官能团的光反应性树脂(B2-2)作为必须成分而构成,上述光固化引发剂和光反应性树脂以重量比0.01/100~10/100配合。
光固化引发剂(B1-1)可以使用公知的,作为产生游离基活性类的物质,最好是二苯甲酮衍生物、噻吨酮衍生物、蒽醌衍生物、三氯甲基三嗪衍生物、酰基氧化膦衍生物、α-羟基酮衍生物、α-氨基酮衍生物、苯偶姻衍生物、苄基酮缩醇衍生物、吖啶衍生物、咔唑苯酮衍生物、或者它们的组合,作为产生阳离子类的物质,最好是芳香族锍盐化合物、芳香族碘翁盐化合物或者它们的组合。
光反应性树脂(B1-2)可以使用公知的,作为以游离基进行反应的,以丙烯酸酯化合物或者甲基丙烯酸酯化合物为佳,作为以阳离子活性类进行反应的,最好是脂环族环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、氧化链烯化合物、缩水甘油醚化合物、或者乙烯基醚化合物。并且,在任何场合可以混合二种以上而使用。
这些光反应性树脂(B1-2)整体的粘度,为了保持和导电性粉末混匀或糊的印刷特性,较好是在25℃是1~5000mPa·s(厘泊),最好10~2000mPa·s(厘泊)。
为了控制反应性,也可以添加吩噻嗪衍生物、口占吨酮衍生物、噻吨酮衍生物、氨基安息香酸衍生物、蒽、菲、北等多环芳香族化合物、或者它们的组合等的光增感剂,或者羟基化合物、氨基化合物等反应助剂。此时,相对于光固化引发剂(B1-1)的重量,添加量最好是0.01~100%。
上述导电性粉末(A1)和光固化性树脂组合物(B1)的重量比较好是50/50~95/5,最好是55/45~90/10。
在不损害本发明第一实施方式的光固化型导电性糊的光固化性的范围,也可以添加公知的二氧化硅、氧化铝、云母、碳粉、颜料、染料、聚合禁止剂、增粘剂、触变剂、防沉淀剂、防氧化剂、分散剂、各种树脂、各种有机溶剂等。相对于上述导电性粉末(A1)和光固化性树脂组合物(B)的重量和,这些的添加量总和最好是35%以下。
能够添加在本发明第一实施方式的光固化型导电性糊中的树脂(以下称为树脂(C)),可以使用公知的。例如可举出酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰氨树脂、尿素树脂、二甲苯树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、偏聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、硅树脂等。它们可以一种或者二种以上的组合。
能够添加在本发明第一实施方式的光固化型导电性糊中的溶剂(以下称为溶剂(D)),可以使用公知的。但避免反应后向体系内残存,沸点最好是250℃以下。例如使用甲苯、环己烷、甲基环己烷、正己烷、戊烷等烃溶剂,异丙醇、丁醇等醇类,环己酮、甲基乙基酮、甲基异丁酮、二乙基甲酮、异佛尔酮等酮类,乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等酯类,乙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、二甘醇一甲醚、3-甲氧基-3-甲基丁基乙酸酯等二醇-醚类及其乙酸酯化物,进而使用它们的二种以上的混合溶剂。
本发明的第一实施方式中的光固化型导电性糊的制作,不限于此,但可举出使用均化器等的搅拌机将上述的混合物搅拌混合成均质后,用三根辊或者捏合机等的混炼机进一步进行均质的分散的方法。
为了使涂布性和涂布后的印刷厚度适当,本发明的第一实施方式中的光固化型导电性糊的粘度,较好是1000~100万mPa·s(厘泊),最好是1万~50万mPa·s。
作为使用本发明的第一实施方式中的光固化型导电性糊,以丝网印刷、平板印刷或者使用涂布机等公知的方法,形成图案的基材(以下,称为基材(E)),可以使用陶瓷和玻璃,无机纤维或者有机纤维的绩物或无纺布、纸、它们和热固性树脂或热塑性树脂的复合材,聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚芳酯等聚酯,聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰胺、聚酰亚胺酰胺、聚缩醛、聚醚砜、聚醚醚酮、聚砜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、硅橡胶、天然橡胶、合成橡胶等代表的塑料等公知材料。并且在这些基材的表面,为了改善涂布性或固着性,可以施行偶合剂处理或底层涂料处理等化学处理,或者电晕放电处理、等离子体处理、紫外线处理、研磨处理等物理的处理。
使用本发明的第一实施方式的光固化型导电性糊,为了在基材上形成作为导电层的图案,而得到薄片类,通常以丝网印刷法等进行涂布。通过丝网的材质(聚酯、聚酰胺或者不锈钢)、调整网眼、张力和糊的粘度,可以任意地控制印刷厚度。优选的印刷厚度是5~100μm,最好的印刷厚度是10~80μm。
作为使本发明第一实施方式的光固化型导电性糊固化的光源,可以使用高压水银灯、超高压水银灯、无电极放电灯、激元灯、金属卤化物灯、氙灯、各种激光、半导体激光等公知的光源。在300~500nm波长区保持较多的能量分布的高压水银灯和金属卤化物灯是特别合适的。
光源灯的强度,较好是40W/cm以上,最好是80W/cm以上。光固化所需要的累积光量,在300~500nm的波长区较好是100~50000mJ/cm2,最好是500~10000mJ/cm2。并且为了除去照射时的挥发成分,更好是同时设置排气和除害设施。
为了更提高固化后的特性,在光照射前、光照射后或者与光照射同时,在只要不使着色、热收缩、软化、脆化、碳化等显著的劣化下,基材利用烘箱内加热、吹热风、红外线或者微米波照射等,即使同时使用加热处理也不介意。为了防止基材劣化,加热温度最好是150℃以下,加热时间最好是15分钟以内。
以下,说明第一实施方式的光固化型导电性糊的制作、及使用该导电性糊印刷图案、进行光固化的实施例。
光固化型导电性糊的制作
实施例1~18(光固化型树脂组合物的制备)
按表1、表2所示的配方进行混合,在遮光的室温下搅拌30分钟以上,进行均匀化,得到在本发明的光固化型导电性糊中配合的光固化性树脂组合物。
                                    表1
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 M-240 100 100 - - 100 100 100 100 100
 M-360 - - 100 - - - - - -
 M-110 - - - 100 - - - - -
 BMS 5 - 5 5 - - - - -
 2-EAQ - 5 - - - - - - -
 三嗪B - - - - 0.5 - - - -
 三嗪PMS - - - - - 0.5 - - -
 KTO46 - - - - - - 1 - -
 紫外光引发剂TPO - - - - - - - 2 -
 I-819 - - - - - - - - 2
 DMBI 2 2 2 2 - - - - -
〔光反应性树脂〕                              单位:重量份数
M-240:东亚合成株式会社制ァロニックスM-240(聚乙二醇二丙烯酸酯),
M-360:东亚合成株式会社制ァロニックスM-360(三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三丙烯酸酯),
M-110:东亚合成株式会社制ァロニックスM-110(对枯烯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯)。
〔光引发剂(光固化引发剂)〕
BMS:日本化药株式会社制カャキュァBMS(〔4-(甲苯基硫)苯基〕苯基甲酮),
2-EAQ:日本化药株式会社制カャキュァ2-EAQ(乙基蒽醌),
三嗪A:PANCHIM SA制TRIAZINE B(2,4-三氯甲基(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪),
三嗪PMS:PANCHIM SA制TRIAZINE PMS(2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪),
KTO46:Lamberti公司制ESACURE KTO 46(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦和寡〔2-羟基-2-甲基-1-〔4-(1-甲基乙烯基)苯基〕丙烷〕及甲基二苯甲酮衍生物的混合物)、
紫外光引发剂TPO:BASF公司制Lucirin TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦),
I-819:Ciba Specialty Chemical公司制Irgacure819(双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦)。
〔光增感剂〕
DMBI:日本化药株式会社制カャキュァDMBI(对二甲氨基安息香酸异戊酯)
                                  表2
实施例 10 11 12 13 14 15 16 17 18
 KS-800 100 100 100 100 - - - -  85
 KS-871 - - - - 100 - - - -
 UVR-6105 - - - - - 100 - - -
 二氧化柠檬烯 - - - - - - 100 - -
 W-100 - 5 - - - - - 100 -
 XDO - - - - - - - - 15
 SP-170 - - - - - 3 3 3 1
 CP-66 - - - - - 3 3 3 1
 9-氰蒽 - 0.5 - - - - - - -
 菲 - - 0.5 - - - - - -
 吩噻嗪 - - - 0.5 - - - - -
〔光反应性树脂〕                                             单位:重量份数
KS-800:旭电化工业株式会社ァデカォプトマ-KS-800(环氧树脂和芳香族锍盐化合物的混合物),
KS-871:旭电化工业株式会社ァデカォプトマ-KS-871(环氧树脂和芳香族锍盐化合物的混合物),
UVR-6105:ュニォンカ-バィド公司制CYRACURE UVR-6105(3、4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯),
二氧化柠檬烯:Elf Atochem公司制二氧化柠檬烯(1-甲基-4-(2-甲基环氧乙烷基)-7-氧杂二环〔4,1,0〕庚烷),
W-100:新日本理化株式会社制リカレジンW-100(1,6-己二醇二缩水甘油醚),
XDO:东亚合成株式会社制XDO(1,4-双〔(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基〕苯)。
〔光引发剂(光固化引发剂)〕
SP-170:旭电化工业株式会社ァデカォプトマ-SP-170(芳香族锍盐化合物),
CP-66:旭电化工业株式会社ァデカォプトン-CP-66(芳香族锍盐化合物)。
实施例19~50
以80/20(wt/wt)、90/10(wt/wt)、85/15(wt/wt)、75/25(wt/wt)混合株式会社德力本店制的银粉シルベストE-20和该公司制的シルベストTCG-7,得到配合A、B、C、D。
作为以75/25(wt/wt)混合シルベストE-20和株式会社德力本店制的银粉シレベストTCG-1,得到配合E。
使用搅拌机,以表3和表4的配合,混合实施例1至18得到的树脂组合物和导电性粉末及各种溶剂,再用捏合机进行高剪断力混合,得到光固化型导电性糊。
使用上述的光固化型导电性糊,用180网眼、乳剂厚15μm的丝网版,在基材上进行丝网印刷,形成1mm宽×1m长的图案,得到薄片。印刷层的印刷厚度大约是15μm。
作为基材使用的纸是日本制纸株式会社制NPI-55。聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜使用东レ株式会社制ルミラ-S产品。
固化反应,实施例19~31作为光源使用80w/cm的4kw输出功率的高压水银灯,实施例32~50作为光源使用80w/cm的4kw输出功率的金属卤化物灯,以传送带式照射装置照射6秒。在本条件,作为300~500nm波长区的累积光量,高压水银灯相当于约2500mJ/cm2,金属卤化物灯相当于约5000mJ/cm2
关于所使用的溶剂,将已印刷图案的基材在100℃通风烘箱内静置5分钟后,进行光照射。
所使用的基材,在任何情况下都看不到显著的着色、热收缩、软化、脆化、碳化等的劣化。
测定固化后的图案两端间的电阻,求出表面电阻。结果示于表3、表4中。
                                                   表3
实施例19 实施例20 实施例21 实施例22 实施例23 实施例24 实施例25 实施例26 实施例27 实施例28 实施例29 实施例30 实施例31
光固化性树脂组合物 实施例1 35 20 35 - - - - - - - - - -
实施例2 - - - 40 - - - - - - - - -
实施例3 - - - - 40 - - - - - - - -
实施例4 - - - - - 40 20 - - - - - -
实施例5 - - - - - - - 45 - - - - -
实施例6 - - - - - - - - 45 - - - -
实施例7 - - - - - - - - - 45 20 - -
实施例8 - - - - - - - - - - - 45 -
实施例9 - - - - - - - - - - - - 45
导电性粉末 配合A 65 70 - - - - 70 - - - 70 - -
配合B - - 65 60 60 60 - 55 55 55 - 55 55
溶剂 异佛尔酮 - -  - - - - - - - - - - -
乙酸卡必醇酯 - 2  - - - - 2 - - - 2 - -
乙二醇一丁醚 - 3 - - - - 3 - - - 3 - -
乙酸溶纤剂 - 5 - - - - 5 - - - 5 - -
表面电阻 纸基材mΩ/sq. 150 112 127 100 186 167 95 156 119 110 75 137 123
PET基材mΩ/sq. 180 133 - - - 191 132 - - - 190 - -
注:光源使用80W/cm高压水银灯(有臭氧)。
光固化性树脂组合物、导电性粉末、溶剂的单位是重量份数。
                                            表4(1/2)
实施例32 实施例33 实施例34 实施例35 实施例36 实施例37 实施例38 实施例39 实施例40 实施例41 实施例42 实施例43
光固化性树脂组合物 实施例10 40 40 40 40 40 20 20 25 - - - -
实施例11 - - - - - - - - 45 - - -
实施例12 - - - - - - - - - 45 - -
实施例13 - - - - - - - - - - 45 -
实施例14 - - - - - - - - - - - 45
实施例15 - - - - - - - - - - - -
实施例16 - - - - - - - - - - - -
实施例17 - - - - - - - - - - - -
实施例18 - - - - - - - - - - - -
导电性粉末 配方A 60 - - - - 70 70 70 - - - -
配方B - 60 - - - - - - - - - -
配方C - - 60 - - - - - - - - -
配方D - - - 60 - - - - - - - -
配方E - - - - 36 - - - 55 55 55 55
溶剂 异佛尔酮 - - - - - - 2 - - - - -
乙酸卡必醇酯 - - - - - 5 - - - - - -
乙二醇一丁醚 - - - - - - 3 5 - - - -
乙酸溶纤剂 - - - - - 5 5 - - - - -
表面电阻 纸基材mΩ/sq. 73 105 81 103 86 55 49 40 81 80 129 80
 PET基材mΩ/sq. 130 190 165 - - 95 90 101 168 152 - 125
光固化性树脂组合物、导电性粉末、溶剂的单位为重量份数。
                               表4(2/2)
实施例44 实施例45 实施例46 实施例47 实施例48 实施例49 实施例50
光固化性树脂组合物 实施例10 - - - - - - -
实施例11 - - - - - - -
实施例12 - - - - - - -
实施例13 - - - - - - -
实施例14 - - - - - - -
实施例15 40 - - - - - -
实施例16 - 35 40 20 20 - -
实施例17 - - - - - 40 -
实施例18 - - - - - - 40
导电性粉末 配合A - 65 60 70 70 60 60
配合B - - - - - - -
配合C - - - - - - -
配合D - - - - - - -
配合E 60 - - - - - -
溶剂 异佛尔酮 - - - - 2 - -
乙酸卡必醇酯 - - - 5 - - -
乙二醇一丁醚 - - - - 3 - -
乙酸溶纤剂 - - - 5 5 - -
表面电阻 纸基材mΩ/sq. 57 46 55 32 29 57 57
PET基材mΩ/sq. 131 103 107 95 90 183 143
注:使用80W/cm金属卤化物灯(有臭氧)。
光固化性树脂组合物、导电性粉末、溶剂的单位为重量份数。
按照本发明,完全不必要对进行以往的光固化的导电性糊是必须的烧结过程,主要是仅仅光固化就能够形成表面电阻为200mΩ/sq.以下的导电图案。另外,通过光照射,能够缩短从数秒至数分钟的等级,因而大量生产性、低成本性优良。
第二实施方式
本发明第二实施方式的导电性糊,至少包含以涂装性·弯曲性改良剂(F2)作为一种必须成分。并且,优选的本发明第二实施方式的导电性糊是光固化型导电性糊,包含以导电性粉末(A2)、光固化性树脂组合物(B2)和涂装性·弯曲性改良剂(F2)作为必须成分。
在该光固化型导电性糊的场合,作为电性粉末(A2)、光固化性树脂组合物,可以使用和以上述的电性粉末(A1)和光固化性树脂组合物(B1)揭示的例子相同的物质。
作为涂装性·弯曲性改良剂(F2),可举出比表面积大、表观比重和平均粒径小的无机物或者玻璃转变点低的高分子化合物。具体的可举出:
(i)比表面积是100m2/g以上、表观比重是50g/L以下、平均一次粒径是30nm以下的二氧化硅(例如,日本ァェロジル株式会社制AEROSIL200CF、AEROSIL 300CF),
(ii)软化点100℃以下、分子量1000~50000的饱和聚酯树脂(例如,东洋纺绩株式会社制バィロン500、バィロン130),
(iii)玻璃转变点(Tg)-30℃以下的聚乙烯基醚树脂(例如,BASF公司制ルトナ-ルM40、ルトナ-ルA25),
(iv)软化点100℃以上的苯氧基树脂(指从双酚化合物和表氯醇衍生的低聚物或者聚合物)(例如,油化シェルェポキシ株式会社制ェピコト1010、ェピコト4010P)。
它们分别通过(i)由凝集力和羽毛状的结构产生的类似交联结构形成,(ii)和(iii)提高油墨整体粘度而降低涂层的Tg,(iv)由末端交联引起的实质的高分子量化,有助于作为目的的涂装性和弯曲性的改进。它们可以单独使用,也可以数种一起使用。
导电性粉末(A2)的重量与光固化性树脂组合物(B2)和涂装性·弯曲性改良剂(F2)的重量和的比,较好是50/50~95/5,最好是55/45~90/10。并且,在此范围内,光固化性树脂组合物(B2)和涂装性·弯曲性改良剂(F2)的重量比,较好是1/1~99/1,最好是3/1~80/1。
进而,在按照本发明的第二实施方式的导电性糊中,以不损害固化性的范围,也可以添加公知的二氧化硅、氧化铝、云母、碳粉、颜料、染料、聚合禁止剂、增粘剂、触变剂、沉淀防止剂、防氧化剂、分散剂、各种树脂、各种有机溶剂等。
能够添加在本发明的第二实施方式的导电性糊中的树脂是可以使用的公知树脂。作为其例子,有在上述的树脂(C)中所示的树脂。
能够添加在本发明的第二实施方式的导电性糊中的溶剂是可以使用的公知溶剂。但为了避免在反应后向体系内残存,沸点最好是250℃以下。作为其例子,有在上述的溶剂(D)中所示的溶剂。
这些添加物的总和,相对于导电性粉末(A2)和光固化性树脂组合物(B2)及涂装性·弯曲性改良剂(F2)的重量和,最好是35%以下。
本发明第二实施方式的导电性糊的制作方法和上述的例子相同。为了使涂布性和涂布后的印刷厚度适当,本发明第二实施方式的导电性糊的粘度,较好是1000~100万mPa·s(厘泊),最好是1万~50万mPa·s。
作为使用本发明第二实施方式的导电性糊,以丝网印刷、平板印刷或者使用涂布机等公知的方法形成图案的基材,可举出上述的基材(E)。
使用本发明第二实施方式的导电性糊,在基材上形成图案的方法,可以按照上述的例子。使本发明第二实施方式的导电性糊固化的光源也可以按照上述的例子。
下面,说明本发明第二实施方式的导电性糊的制作、使用该导电性糊印刷图案及进行光固化的实施例。
实施例51~63
以表5所示的配方,首先混合光固化性树脂组合物和涂装性·弯曲性改良剂,在遮光状态、室温下搅拌30分钟以上,进行均匀化。如果有必要,进行加热溶解。回到室温后,添加光固化引发剂,进行搅拌,均匀化,再混合银粉,接着,进行搅拌机混合,再用捏合机进行高剪断力混合,就得到本发明的光固化型导电性糊。
使用上述的导电性糊,用180网眼、乳剂厚15μm的丝网版,在基材上丝网印刷形成1mm宽×1m长的图案。印刷层的厚度是约15μm。
作为基材使用的纸是日本制纸株式会社制NPI-55。聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜使用东レ株式会社制ルミラ-S。
固化反应,使用160W/cm的金属卤化物灯,以1100mW/cm2(株式会社トプコン制,按照UVR-T35测定)的条件,用7m/min的传送带式照射装置照射5次。
在所使用的基材上,在任何场合都看不到显著的着色、热收缩、软化、脆化、碳化等的劣化。
测定固化后的图案两端之间的电阻,求出表面电阻。结果示于表1中。
涂装性,从油墨的伸长、版的拔下、细线间距、再现性等综合观点出发,以非常的良好=◎、良好=○、有问题=△、不能涂装=
Figure A9912246300271
进行了判定。
弯曲性试验,使用截面积约20cm2、2Kg的圆柱型分铜,在25℃下,按照以靠紧状态向内侧弯曲、施加30秒载荷→去除载荷、放置30秒→向外侧弯曲、施加30秒载荷→去除载荷、放置1分钟→测定电阻的顺序进行测定。电阻变化,以+5%以下=◎、超过+5%+10%以下=○、超过+10%+20%以下=△、超过+20%或者断线= 进行了判定。
                                                                 表5
实施例  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63
银粉(重量份数) E-20  52  56  52  52  52  52  52  52  52  52  52  52  52
TCG-7  13  14  13  13  13  13  13  13  13  13  13  13  13
光固化性树脂 二氧化柠檬烯  34  29  30  30  30  -  -  -  -  8.5  7.5  -  -
UVR-6105  -  -  -  -  -  34  30  -  -  -  -  -  -
KS-800  -  -  -  -  -  -  - 34  30  -  -  -  -
BEO-60E  -  -  -  -  -  -  -  -  -  25.5  22.5  -  -
XDO  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  34  30
光引发剂 SP-170  0.35  0.30  0.35  0.35  0.35  0.35  0.35  - -  0.35  0.35  0.35  0.35
CP-66  0.35  0.30  0.35  0.35  0.35  0.35  0.35  -  -  0.35  0.35  0.35  0.35
涂装性·弯曲性改良剂 アエロジ ル200CF  1  1  -  -  -  1  -  1  -  1  -  1  -
バィロン500  -  -  5  -  -  -  5  -  5  -  5  -  5
ルトナ-ルM40  -  -  -  5  -  -  -  -  -  -  -  -  -
ェピコ-ト4010P  -  -  -  -  5  -  -  -  -  -  -  -  -
涂装性  ◎  ○  ◎  ○  ◎  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○
表面电阻 纸基材(mΩ/sq.)  48  49  49  56  43  48  50  52  51  47  31  79  78
PET基材(mΩ/sq.)  82  90  102  111  81  90  95  101  112  122  130  140  133
弯曲性        试验  ◎  ◎  ◎  ○  ◎  ◎  ○  ◎  ○  ○  ○  ○  ○
银粉、光固化性树脂、光引发剂的单位为重量份数。
〔银粉〕
E-20:株式会社德力本店制シルベストE-20,
TCG-7:株式会社德力本店制シルベストTCG-7
〔光反应性树脂〕
KS-800:旭电化工业株式会社制ァデカォプトマ-KS-800(环氧树脂和芳香族锍盐化合物的混合物),
UVR-6105:ュニォンカ-バィド公司制CYRACURE UVR-6105(3,4-环氧环己甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯),
二氧化柠檬烯:Elf Atochem公司制二氧化柠檬烯(1-甲基-4-(2-甲基环氧乙烷基)-7-氧杂二环〔4,1,0〕庚烷〕,
BEO-60E:新日本理化株式会社制リカレジンBEO-60E(环氧乙烷改性双酚A型环氧树脂),
XDO:东亚合成株式会社制XDO(1,4-双〔(3-甲基-3-氧杂环丁烷基环氧)甲基〕苯)
〔光固化引发剂〕
SP-170:旭电化工业株式会社制ァデカォプトマ-SP-170(芳香族锍盐化合物),
CP-66:旭电化工业株式会社制ァデカォプトンCP-66(芳香族锍盐化合物)。
〔涂装性·弯曲性改良剂〕
ァェロジル200CF:日本ァェロジル株式会社制二氧化硅ァェロジル200CF,
バィロン500(比表面积200m2/g、表观比重30g/L、一次粒子平均直径12nm):东洋纺绩株式会社制聚酯バィロン500(软化点-20~10℃、分子量5000~25000),
ルトナ-ルM40:BASF公司制聚乙烯甲基醚ルトナ-ルM40(玻璃转变点-49℃),
ェピコ-ト4010P:油化シェルェポキシ株式会社制环氧树脂ェピコ-ト4010P(软化点135℃)。
比较例1~6
以如表6所示的配方,和实施例51~63相同地制成光固化型导电性糊,在印刷·固化后,进行评价。
表6
Figure A9912246300301
银粉、光固化性树脂、光引发剂的单位为重量份数。
根据表5和表6的对比,从比较例1至6可知,按照本发明的实施例51至63都是良好的。
按照本发明第二实施方式的光固化型导电性糊,除了利用光照射在早期进行固化的优点外,大幅度地改善该光固化型导电性糊的涂装性和耐弯曲性。而且,也能够适用于0.20μm以下的细间距的电路形成或50μm以下厚度的塑料、纸基材,这种电路形成或向塑料、纸等基材的电路形成变得极简单。
第三实施方式
本发明的导电性糊的第三实施方式是光固化型导电性糊,以银粉末、光反应性树脂(B3-2)和在270~700nm波长区中、在300~450nm波长区具有极大光吸收的光固化引发剂(B3-1)或者光增感剂(B3-3)的组合作为必须成分。
此时,为了良好地控制印刷性,上述银粉末可以将2种以上的平均粒径、比表面积、捣实密度等各种形状不同的粉末混合使用。另外,为了提高和粉末糊中的有机组合物的亲和性,提高糊中的粉末分散性,在粉末的制造过程中或者制造后也可以进行粉末的表面处理。表面处理剂可以使用公知的。
上述光反应性树脂(B3-2)是已产生游离基活性类或者具有和阳离子活性类反应的官能团的树脂,上述光反应性树脂(B1-2),作为例示化合物可举出已例示的化合物。为了进行快速固化,每一分子当量的平均反应基数目多者为佳,但极度的多官能化使固化收缩显著,在涂膜上产生皱纹,因此平均每一分子以4个作为上限为佳。另外,不论在任何场合,都可以混合2种以上使用。为了保持和银粉混炼或糊的印刷特性,这些上述光反应性树脂(B3-2)的整体粘度,较好是在25℃是1~5000mPa·s(厘泊),最好是10~2000mPa·s(厘泊)。
在本实施方式中,使用在270~700nm的波长区中,在300~450nm波长区具有极大吸收的光固化引发剂(B3-1)或者光增感剂(B3-3)。银的反射率,如理科年表(1986年,丸善株式会社)511页等中所记载,在300~320nm,反射率显示成为20%以下的特性(参照图1)。在该波长区,银吸收光,引起能量传递,能够激励相邻近的其他物质。此时供给的能量成为银本身激励出的能量以下,因而看不到300~320nm,由此在长波长侧,即使是光吸收物质,也可能接受激励的能量。因此通过使用符合该条件的引发剂或者增感剂,完成被认为是由金属而产生的反射或遮光的不利的光固化。但是,若过于偏离吸收波长,能量传递概率降低,是不理想的,因此即使在长波长侧也最好是450nm以下。
在本发明的第三实施方式中使用的光固化引发剂(B3-1)或者光增感剂(B3-3),可以使用公知的。如果例示,作为光固化引发剂可举出〔4-(甲基苯基硫)苯基〕苯基甲酮(例如,日本化药株式会社制商品名カャキュァBMS,吸收极大315nm)、乙基蒽醌(例如,日本化药株式会社制商品名カャキュァ2-EAQ,吸收极大325nm)、2,4-二乙基噻吨酮(例如,日本化药株式会社制商品名カャキュァDETX-S,吸收极大385nm)、2-氯噻吨酮(例如,日本化药株式会社制商品名カャキュァCTX,吸收极大385nm)、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(例如,チバ·スペシャリティ·ケミカルズ制商品名Irgacure369,吸收极大320nm)、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪(例如,PANCHIM SA制商品名TRIAZINE B,吸收极大380nm)、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪(例如,PANCHIM SA制商品名TRIAZINE PMS,吸收极大375nm)等,作为光增感剂可举出对二甲氨基安息香酸异戊酯(例如,日本化药株式会社制商品名カャキュァDMBI,吸收极大315nm)、苝(吸收极大430nm)等。从以上之中可以混合2种以上使用。再者,通过测定紫外线·可见光吸收光谱能够容易确认吸收极大波长。
另外,为了控制反应性,可以添加羟基化合物、氨基化合物等反应助剂。此时,添加量,相对于光固化引发剂(B3-1)或者光增感剂(B3-2)的重量,最好是0.01~200%。
上述银粉末和光反应性树脂(B3-2)重量比没有特别的限制,但较好是10/90~95/5,最好是30/70~90/10。
进而,在不损害本发明的效果的范围,可以添加公知的二氧化硅、氧化铝、云母、碳粉、颜料、染料、聚合禁止剂、增粘剂、触变剂、防沉淀剂、防氧化剂、分散剂、各种树脂、各种有机溶剂等。它们的添加量的总和,相对于银粉末和光反应性树脂(B3-2)的重量和最好是50%以下。
作为能够添加在本发明的导电性糊中的树脂,可以使用公知的。例如,可举出作为上述树脂(C)所示的。
能够添加在本发明的导电性糊中的溶剂,可以使用公知的。但为了避免在固化反应后向体系内残留,沸点最好是250℃以下。例如,可举出作为上述溶剂(D)所示的溶剂。
按照本发明第三实施方式的光固化型导电性糊的粘度,为了使涂布性和涂布后的印刷厚度适当,较好是10~100万mPa·s,最好是1000~30万mPa·s
使用本发明第三实施方式的光固化型导电性糊,作为用丝网印刷、平板印刷,或者以使用涂布机的公知的方法等形成图案的基材,使用作为上述基材(E)所示的例子。
使本发明的光固化型导电性糊固化的光源,可以使用和上述的例子相同的光源。
下面,说明按照第三实施方式的光固化性导电性糊制作、及使用该糊进行印刷、光固化的例子。
光固化性导电性糊(银涂料)的制作
实施例64~75
按表7所示的配方进行混合,用捏合机搅拌混合后,利用三根辊进行均质化,得到本发明的光固化性导电性糊。使用上述光固化性导电性糊,以180网眼、乳剂厚度15μm的丝网版,在基材上进行丝网印刷,形成1mm宽×1m长的图案,得到薄片。印刷层的厚度是约15μm。
作为基材使用纸(日本制纸株式会社制NPI-55),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜使用东レ株式会社制ルミラ-S。
固化反应,作为光源使用80w/cm的4Kw输出功率的高压水银灯,或者80w/cm的4Kw输出功率的金属卤化物灯,用传送带式照射装置进行光照射。
固化所需要的光能和固化后的表面的铅笔强度示于表7。
                                                        表7
实施例 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75
树脂 M-240 50 50 - - 50 50 50 50 50 - - 50
M-360 - - 40 - - - - - - - - -
M-408 - - - 40 - - - - - - - -
KS-800 - - - - - - - - - 40 - -
UVR-6105 - - - - - - - - - - 20 -
二氧化柠檬烯 - - - - - - - - - - 20 -
光引发剂 BMS 2.5 - 2 2 - - - - - - - 2.5
2-EQA - 2.5 - - - - - - - - - -
三嗪B - - - - 2.5 - - - - - - -
三嗪PMS - - - - - 2.5 - - - - - -
DETX-S - - - - - - 1 - - - - -
CTX - - - - - - - 1 - - - -
I-369 - - - - - - - - 1 - - -
SP-170 - - - - - - - - - - 0.6 -
CP-66 - - - - - - - - - - 0.6 -
增感剂 - - - - - - - - - 0.2 0.2 -
DMBI 1 1 0.8 0.8 - - 1 1 - - - 1
银粉 E-20 37.5 37.5 45 45 37.5 37.5 37.5 37.5 37.5 45 45 -
G-12 - - - - - - - - - - - 37.5
TCG-1 12.5 1.25 15 15 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 15 15 12.5
光源 Hg Hg Hg Hg Hg Hg Hg Hg Hg MH MH Hg
固化能 (mJ/cm2)(纸基材) 1000 1500 1500 500 1000 500 1000 1500 500 1000 500 250
(mJ/cm2)(PET基材) 1000 1500 500 500 500 1000 1000  1500 500 1000 500 250
铅笔硬度(JIS K5400) H H H H H H H  H H H H H
树脂、引发剂、增感剂、银粉的单位为重量份数。
〔光反应性树脂〕
M-240:东亚合成株式会社制ァロニックスM-240(聚乙二醇二丙烯酸酯),
M-360:东亚合成株式会社制ァロニックスM-360(三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三丙烯酸酯),
M-408:东亚合成株式会社制ァロニックスM-408(三羟甲基丙烷四丙烯酸酯),
KS-800:旭电化工业株式会社制ァデカォプトマ-KS-800(环氧树脂和芳香族锍盐化合物的混合物),
UVR-6105:ュニォンカ-バィド公司制CYRACURE UVR-6105(3、4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯),
二氧化柠檬烯:Elf Atochem公司制二氧化柠檬烯(1-甲基-4-(2-甲基环氧乙烷基)-7-氧杂二环〔4,1,0〕庚烷),
〔光引发剂(光固化引发剂)〕
BMS:日本化药株式会社制カャキュァBMS(〔4-(甲基苯基硫)苯基〕苯基甲酮),
2-EAQ:日本化药株式会社制カャキュァ2-EAQ(乙基蒽醌),
三嗪A:PANCHIM SA制TRIAZINE B(2,4-三氯甲基(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪),
三嗪PMS:PANCHIM SA制TRIAZINE PMS(2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪),
DETX-S:日本化药株式会社制カャキュァDETX-S(2,4-二甲基噻吨酮),
CTX:日本化药株式会社制カャキュァCTX(2-氯噻吨酮),
I-369:Ciba Specialty Chemical公司制Irgacure369(2-苄基-2-甲氨基-1-(吗啉代苯基)-1-庚烷),
Sp-170:旭电化工业株式会社制ァデカォプトマ-SP-170(芳香族锍盐化合物),
CP-66旭电化工业株式会社制ァデカォプトンCP-66(芳香族锍盐化合物),
〔光增感剂〕
DMBI:日本化药株式会社制カャキュァDMBI(对二甲氨基安息香酸异戊酯)
〔银粉〕
E-20:株式会社德力本店制シルベストE-20,
G-12:同和矿业株式会社制G-12,
TCG-1:株式会社德力本店制シルベストTCG-1。
〔光源〕
Hg:80w/cm的4kw输出功率的高压水银灯,
MH:80w/cm的4kw输出功率的金属卤化物灯。
〔固化能〕
是涂膜成为无粘性地附着在基材上所需要的光照射能,使用美国EIT仪器(Instrumentation Equipments)公司UV POWER PUCK,在320~390nm的波长区测定的光照射能。
比较例7-11
在270~700nm的波长区,是使用在300~450nm的波长区不具有极大光吸收的光固化引发剂或者光增感剂的比较例。
按表8所示的配方进行混合,和实施例64~75相同地制作,得到糊,在相同的基材上进行丝网印刷。并且使用和实施例64~75相同的装置,进行光固化反应。
固化所需要的光能量和固化后的表面的铅笔强度示于图8中。在全部之中,不达到无粘性,不能测定铅笔强度。
在此所使用的引发剂二苯甲酮的极大吸收是255nm。
                                     表8
比较例 7  8  9  10  11
树脂(重量份数) M-240 50 50 40 - -
KS-800 - - - 50 -
UVR-6105 - - - - 40
引发剂(重量份数) 二苯甲酮 2.5 2.5 2.5 - -
SP-170 - - - - 0.6
CP-66 - - - - 0.6
银粉(重量份数) E-20 37.5 - 45 37.5 45
G-12 - 37.5 - - -
TCG-1 12.5 1.25 15 12.5 15
光源 Hg Hg Hg MH MH
固化能 (mJ/cm2)(纸基材) >5000 >5000 >5000 >5000 >5000
(mJ/cm2)(PET基材) >5000 >5000 >5000 >5000 >5000
     铅笔硬度(JIS K5400) 不能测定 不能测定 不能测定 不能测定 不能测定
树脂、引发剂、银粉的单位为重量份数。
根据以上的说明,在以往以是热固化不可缺少的银为作为填料的涂料,仅仅进行光照射就能够固化。而且,热固化型作为100℃以上,必须数10分钟以上的处理时间,利用光照射可以缩短数秒至数分钟的等级。
第四实施方式
上述导电性糊是光固化性导电性糊,在得到非接触型信息收发体用天线上,作为导电性糊,除上述的之外,也使用溶剂干燥型的糊。即,按照本发明的导电性糊的第四实施方式,是含固含量为0.2~5重量%的粘着性树脂(玻璃转变点(Tg)0℃以下)的导电性糊。
如果使用上述导电性糊,在容易挠曲的基材或弯曲的某种基材上形成天线上,虽然维持溶剂挥发型具有的短时间固化、低电阻的优点,但利用本发明的导电性糊能够得到在弯曲强度高的涂膜。
上述溶剂干燥型导电性糊,选自聚乙烯醚树脂、聚丁二烯树脂、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的至少一种,相对通常的导电性油墨,添加0.2~5重量%、最好1~2重量%的玻璃转变点(Tg)为0℃以下的粘着性树脂。由此,维持短时间固化、低电阻值,提高耐弯曲性。优选的粘着性树脂是聚乙烯醚树脂、聚丁二烯树脂。
少量添加粘着性树脂,降低粘结剂的玻璃转变点(Tg),难以产生开裂。另外,即使少量添加这些粘着性树脂成分,,也有维持银粉的附着的效果。若过量添加(10重量%以上)粘着性树脂成分,电阻值就提高。另外,仅以该粘着性树脂作为导电性油墨的粘结剂成分时,也得不到低电阻值。
下面,作为评价试验,使用旭日(ァサヒ)化学制LS415CM、田中贵金属制TS5202、东洋纺制DW351作为导电性油墨,向其中添加固含量为1~2重量%的聚乙烯醚树脂、聚丁二烯时,和不添加时,测定固化后的涂膜强度(耐弯曲试验)、表面电阻。其结果示于表9。表中,A100表示聚乙烯基乙醚,M40表示聚乙烯基聚醚,%值表示添加按固含量的重量%。
耐弯曲试验,在内弯曲的导电性糊涂膜上,使约1Kg的金属柱进行一个往复转动,接着向外弯曲,使上述金属柱进行一个往复转动,将其一次计算,确认相对弯曲的耐久性。
                                  表9
表面电阻(m/cm-1)(150℃30分) 耐弯曲试验  反应终了时间(分)(150℃)
旭日(ァサヒ)化学LS415CM 不添加 20  1 25
 A100-1% 26  5以上 25
 M40-1% 25  5以上 25
 M40-2% 28  5以上 25
 聚丁二烯1% 28  5以上 25
田中贵金属TS5202  不添加 18  1 20
 A100-1% 24  5以上 20
东洋纺DW351  不添加 30  1 20
 A100-1% 36  5以上 20
 M40-1% 35  5以上 20
 M40-2% 39  5以上 20
如在表9中所见,添加固含量为1~2重量%的聚乙烯基醚、聚丁二烯,可以证实能够大幅度地改善涂膜强度。在热光固化性导电性油墨中添加聚乙烯基醚时,既提高涂膜强度,电阻值的上升率也变高。
利用上述导电性糊,仅添加固含量为0.2~5重量%的粘着性树脂,一边保持溶剂挥发型导电性油墨具有的低电阻、短时间固化的特征,一边改善是该溶剂挥发型导电性油墨的弱点的低涂膜强度。
《导电性糊的固化方法》
本发明人着眼于在紫外线固化型树脂中使用的紫外线照射灯中,与红外线照射灯相比,照射更多的红外线,并且,导电性糊的能量吸收赶上紫外线部。因此,本发明提出以伴随发出红外线的紫外线照射灯作为光源,用该光源照射导电性糊,进行固化为特征的导电性糊的固化方法。
对于作为光源的上述紫外线照射灯,可举出高压水银灯、金属卤化物灯。这些灯利用银蒸发放电管,从该放电管发出的光能作为紫外线,14.6%作为紫外线,11.3%作为可见光线,45.5%作为红外线,28.7%作为其他热能。除去紫外线部分和可见光线部分,输入光源的能的74%转换成热能。另外,即使是紫外线照射灯的氙灯,也是同样的。
与此相比,照射近红外线的卤近红外线照射灯,利用灯丝进行光照射。因此,高输出灯最大是1~2KW的输入,每单位长度的输入为70w/cm,形成86%的红外线照射效率。
另一方面,紫外线照射灯按最大级别是280w/cm。而红外线照射效率,如上所述是约45%。但是,如果考虑每单位长度的输入,作为红外线量,等于照射上述卤近红外线灯的倍量。从这点看,效率良好地对导电性糊给予热,进行干燥,就能够固化。
在图2中表示和不含磨木浆的纸进行比较的导电性糊的各波长区中的吸收率。从该图可清楚,导电性糊的吸收涉及紫外线区。因而作为紫外线照射灯的光,被照射能(除去上述其他热的28%的部分)的大体上全部的光能被利用于固化。
作为计测条件,不含磨木浆的纸使用日本制纸制NPI55,导电性糊使用旭日(ァサヒ)化学研究所LS-415-CM,在日立分光光度计U-3500上安装积分球,测定它的反射浓度。
另外,作为光源,在使用红外线照射的场合和使用紫外线照射灯的光的场合,进行上述导电性糊固化后的表面电阻的测定。在图3中表示相对于每单位面积的消耗电力的表面电阻变化。如图3所表明,若将每单位面积的消耗电力进行比较,就能确认,使用高压水银灯进行固化时,比使用近红外线照射灯时以少的消耗电力能够高效率地使导电性糊固化。图中,各符号表示以下的条件。
◇:使用红外线照射灯的场合(条件:ァィグラフィクス株式会社制コンベァ型1KW×3灯用红外线照射装置,灯QIR200/200V1000W/G 1000W×3灯照射距离4cm传送速度5m/min)
■使用紫外线照射灯的场合(条件:东芝ラィテック株式会社制东芝UV照射装置,灯M8400L/A输出240W/cm照射距离7cm传送速度12m/nih)
△:使用紫外线照射灯的场合(东芝ラィテック株式会社制东芝UV照射装置,灯M8400L/A输出280W/cm照射距离7cm传送速度12m/nin)
作为导电性糊的固化,与迄今进行的热干燥炉或红外线照射相比,能够以短时间使导电性糊固化。
《非接触型信息收发体用天线的形成方法》
第一实施方式
下面,说明将本发明导电性糊形成天线的非接触型信息收发体用天线形成方法的第一实施方式。
在本实施方式中,首先,例如使用丝网印刷法,在配置IC芯片的基材的所要位置上,将热固化型导电性糊印刷成天线形状的图案。然后,在基材上将热固化型导电性糊印刷成天线形状后,对印刷面照射红外线,使上述热固化型导电性糊固化。因而,由于热固化型导电性糊固化,在基材上形成天线。
进行对热固化型导电性糊照射红外线而产生的天线形成试验。评价基准、导电性糊的种类、红外线光源的种类如下。
(评价基准)
若以制造者推荐的条件(150℃、30分钟)使导电性糊固化,表面电阻值就约为25mΩ/sq.(1mm宽、1m长的天线的电阻值是25Ω),照射红外线时,如果得到25mΩ/sq.电阻值,则认为固化结束。
(导电性糊的种类)
使用ァサヒ化学制415CM、藤仓化成制FA333。在两者中得到几乎相同的结果。
(光源的种类)
近红外线灯(ゥシォ电机QIRI100V-1000W/D)
远红外线灯(ゥシォ电机QIRI100V-1000W/D)
从光源至导电性糊的距离是20cm。(试验结果)所得到的表面电阻值(单位:mΩ/sq.)的结果示于以下的表10中。
                   表10
近红外线照射灯 远红外线照射灯
5秒照射 42 --
8秒照射 33 --
10秒照射 26 --
15秒照射 18 --
20秒照射 18 26
30秒照射 18 26
40秒照射 -- 22
60秒照射 -- --
90秒照射 -- --
120秒照射 -- --
在利用上述近红外线照射灯照射近红外线的场合,在10~15秒达到25mΩ/sq.。在利用上述远红外线照射灯照射远红外线的场合,在30~40秒达到25mΩ/sq.。
从上述结果可知,若用近红外线照射灯、远红外线照射灯进行照射,与以往的吹热风相比,在短时间就得到目标性能。这样,在使用150℃的热风的场合,为了得到35mΩ/sq.的电阻值,用以往的方法最低也需要20分钟左右的固化时间,才能判断有充分的效果。
导电性糊通过所包含的溶剂挥发和树脂的热固化表现性能。即,上述的结果是对导电性糊有效地提供大容量的热,借此在短时间进行固化。
顺便说一下,照射10秒近红外线照射灯时的、和导电性糊相反面的纸面温度达到170℃。因而,考虑“传递至热的相反面的损失”和“(为了相反面连接在台架上的)台架引起的温度降低”,并考虑导电性糊本身的温度达到相当高温。
如以上所述,通过在导电性糊的固化中采用红外线照射,能够比以往的热风固化在短时间进行固化,由于固化时间的缩短,能够提高非接触型信息收发体的生产率。
第二实施方式
下面,参照附图,说明按照本发明非接触型信息收发体用天线的形成方法的第二实施方式。
按照本实施方式的天线形成方法,以纸材作为用于配置IC芯片的基材1。如图4所示,在基材1上,首先用导电性糊在天线内印刷形成配置成涡卷状的天线主体部2。在进行该天线主体部2的印刷形成和后述的交叉线部的印刷形成时,例如可以采用丝网印刷法。而且,在上述天线主体部2固化后,在交叉线部配置预定部3形成绝缘材4。接着,在绝缘材4上,和上述天线主体部2同样地利用导电性糊印刷连接在天线主体部2的一端上的交叉线部5。使其固化,就得到天线。
上述绝缘材4是环氧系紫外线固化型树脂和二氧化硅、滑石、氧化铝等绝缘性无机物微粒的混合物。印刷该混合物,照射紫外线,进行固化。该绝缘材4例如以约15μm的涂装厚度进行涂布,可以利用4KW、照射时间1秒左右的紫外线照射进行固化。像这样,利用稍微的紫外线照射就形成绝缘材4,因而非接触型信息收发体的形成工序的整体也变得效率良好。
上述绝缘材,仅是环氧系紫外线固化型树脂,也是高浓度的(10000mPa·s),如果是无PET等的透过性(浸透性)的基材,可以原样地使用。在以纸材作为基材时,向其中添加二氧化硅进行增粘,借此能够防止向基材内的浸透。
因此,作为绝缘材中的绝缘性无机物微粒使用二氧化硅,变化该二氧化硅的添加量,进行绝缘性评价试验。如以下所示,相对于100重量份数环氧系紫外线固化型树脂,以二氧化硅的添加量是2~8重量份数进行试验。
作为使用材料,环氧系紫外线固化型树脂,使用旭电化工业株式会社制的ァデカォプマ-KS830、ァデカォプマ-KS871,二氧化硅使用日本ァェロジル株式会社制的ァェロジル200(平均粒径0.015μm)。
形成天线主体部后,在该天线主体部上以10~20μm的涂装厚度涂布上述绝缘材,照射紫外线,使其固化(输出4KW,照射时间约1秒)。然后,在其上印刷形成交叉线部,使其固化,形成天线,制成结线。将它制作10枚,测定各自的电阻状态。
电阻状态的判定,分阶段的,表中表示:10枚被判定为绝缘状态良好时作为◎,8~9枚被判定为绝缘时作为○,5~7被判定为绝缘时作为
Figure A9912246300441
,4枚以下被判定为绝缘时作为
表11
Figure A9912246300443
从实验结果可以确认,作为绝缘材由环氧系紫外线固化型树脂和二氧化硅的混合物组成的绝缘材,可以作为非接触IC存储体的交叉线部的绝缘材使用。而且,在由纸材组成的基材上涂布绝缘材时,如上述表11的结果所示,相当于100重量份数环氧系紫外线固化型树脂,使二氧化硅达到3~8重量份数,在绝缘部分形成上是更良好的。可以断定,作为二氧化硅,像ァェロジル200那样非常细小的二氧化硅是特别有效的。即,该判断,在上述中没有作为材料表示,但1μm以上大小的二氧化硅的增粘效果小,认为是因为不进入纸材的纤维中,所以提高固着性的效果就小。
第三实施方式
下面,说明按照本发明非接触型信息收发体用多层电路的实施方式。
作为按照本发明的多层电路,最好具有天线的机能。以下,作为多层电路,取天线作为例子说明其形成方法。
具体地说,例如在由纸组成的基材上交互地印刷导电层和绝缘层而得到天线。作为制作多层而形成电路的基材,以纸为佳,纸可以使用公知的纸。另外,也可以是以高分子作为原料的合成纸或在表面涂布有机材料或无机材料的纸。将上述任何导电性糊丝网印刷在上述基材上形成天线。印刷的方法不限于丝网印刷。
将含有绝缘性粒子、粘结剂、各种添加剂的公知的绝缘性糊进行丝网印刷,形成绝缘层。印刷的方法不限于此。
上述绝缘性糊中的绝缘性粒子,可举出二氧化硅、氧化铝、滑石等。特别是平均粒径1μm以下的二氧化硅微粒有助于油墨的增粘、涂膜形状的保持,是令人满意的。但即使没有绝缘性粒子,也确保绝缘性时,这是不必须的。
绝缘性糊也可以使用浸透干燥型、溶剂挥发型、热固化型等公知的任何种材料。而且,以在粘结剂中包含光固化性树脂作为光固化型的绝缘性糊,能够进一步缩短固化时间,提高效率。
而且关于能够包含在该绝缘性糊中的光固化性树脂和光固化性引发剂,也可以采用和导电性糊时相同的。其中,绝缘性优良的、环氧树脂和光阳离子固化催化剂的组合是特别令人满意的。
在图5(A)~5(F)中表示电路的层叠方法。首先,准备作为基材的纸11(图5(A)),利用导电性糊在其上印刷形成电路12(图5(B))。经干燥、固化后,进行与成为位于上层侧的电路的连接部分,例如如图所示,作为以电路12的末端部分作为非印刷部13,在其以外的区域印刷形成绝缘性糊而设置绝缘层14(图5(C)),上述绝缘层14进行干燥、固化后,与上述非印刷部13连接地从该绝缘层14上再印刷形成电路12’。然后,使电路12’干燥、固化(图5(D))。以上述电路12’的末端部分(和上层侧的电路的连接部分)作为非印刷部13’,在其以外的区域形成绝缘层14’,使其干燥、固化(图5(E))。进而,与上述非印刷部13’连接地在该绝缘层14’上再印刷形成电路12”。使该电路12”干燥、固化(图5(F))。反复进行该顺序,交互地印刷形成电路12和绝缘层14,得到具有连接多层电路天线的印刷配线纸15。然后,在该印刷配线纸15上施加后加工,得到非接触型信息收发体。
形成了多层电路的相互的电气连接法,在此按照形成部分的非印刷部、谋求连接,在其他部分进行全面绝缘的方法。但是,本发明不限于所例示的方法。绝缘层也可以是部分的,为了可靠地形成利用非印刷部的连接,也可以在非印刷部上重新印刷导电层。并且顺序也不一定是如图所示。
向按照本发明的方法形成的多层电路安装IC芯片等各种器件,以导线连接(WB)为首,使用各向异性导电薄膜(ACF)、导电糊(ACP)、绝缘树脂(NCP)、焊糊球团等,可以公知的方法进行连接。如果是必要,也可以利用公知的未填满材或者埋填材进行连接部的保护·增强。
进而,为了从外因素保护整个多层安装电路部分,也可以使用涂料或各种膜进行包覆。
接着,以下描述关于按照本发明的多层电路形成。但本发明的范围并不限于这些。
(光固化型导电性糊的调制)
德力本店株式会社制银粉シルベストE-20和シルベストTCG(按重量比8∶2)混合物(F),Elf Atochem公司制环氧树脂、二氧化柠檬烯和旭电化工业株式会社制引发剂ァデカォプトマ-SP-170及ァデカォプトンCP-66(混合比100∶3∶3)的混合物(G),东洋纺绩株式会社制聚酯、バィロン500(H),以(F)、(G)、(H)的重量比成为65∶30∶5地混合,再使用3根辊进行混炼,得到用于本发明的光固化性导电性糊(I)。
(光固化型绝缘性糊的调制)
作为光固化性树脂组合物,将旭电化工业株式会社制ァデカォプトマ-KS-871、作为微粒二氧化硅的ァェロジル200CF以重量比92∶8进行混合,再用捏合机混炼,得到用于本发明的光固化性绝缘性糊(J)。
实施例76
作为基材使用日本制纸株式会社制NPI-55。作为导电性糊使用株式会社ァサヒ化学研究所制LS-415-M。用テトロン制180网眼、乳剂厚度15μm的图6(A)的版16进行丝网印刷。在150℃的热风烘箱中干燥30分钟,进行固化。然后,作为绝缘性糊使用株式会社旭日(ァサヒ)化学研究所制CR44B,用涤纶(テトロン)制180网眼、乳剂厚度15μm的图6(B)所示的版17二次印刷图案,以同样的条件进行干燥固化。于是,经过“利用版16的导电层印刷·干燥”→“利用版17的绝缘层印刷·干燥”→“利用版16的导电层印刷·干燥”的工序,导电层(电路)形成3层的电路图案。
实施例77
作为基材使用日本制纸株式会社制NPI-55。作为导电性糊使用像以上调整过的光固化性导电性糊(I)。用涤纶(テトロン)制180网眼、乳剂厚度15μm的图6(A)的版16进行丝网印刷。使用160W/cm的金属卤化物灯,以5000mJ/cm2(在300~500nm的波长区测定)的累计光量进行光照射,使其固化。此后,作为绝缘性糊使用上述光固化型绝缘性糊(J),用涤纶(テトロン)制180网眼、乳剂厚度15μm的图6(B)的版17进行1次图案印刷,使用相同的光照射装置,以500mJ/cm2(在300~500nm的波长区测定)的累计光量进行光照射,使其固化。于是,经过“利用版16的导电层印刷·固化”→“利用版17的绝缘层印刷·固化”→“利用版16的导电层印刷·固化”的工序,导电层(电路)形成3层的电路图案。
以下是导电电路仅一层时的比较例。
比较例12
作为基材使用日本制纸株式会社制NPI-55。作为导电性糊使用株式会社旭日(ァサヒ)化学研究所制LS-415C-M。用涤纶(テトロン)制180网眼、乳剂厚度15μm的图6(A)的版16进行丝网印刷。在150℃的热风烘箱中进行30分钟干燥·固化。
比较例13
作为基材使用日本制纸株式会社制NPI-55。作为导电性糊使用上述光固化型导电性糊(I)。用涤纶(テトロン)制180网眼、乳剂厚度15μm的图6(A)的版16进行丝网印刷。使用160W/cm的金属卤化物灯,以5000mJ/cm2(在300~500nm的波长区测定)的累计光量进行光照射,使其固化。
在上述实施例76、实施例77、比较例12、比较例13中,测定各个电路末端的表面电阻。其结果示于表12中。如表12所示,实施例76、77都比比较例12、13得到良好的结果。在图6中的版16、17中,斜线区域是糊的参与部分。
       表12
电路末端的表面电阻(mΩ/sq.)
实施例76  7
实施例77  14
比较例12  19
比较例13  40
通过按照上述方法限定的糊的电路的并联、串联化,或者大量的情报的储存,进而IC芯片的安装,实现以纸作为基材的非接触型信息收发体。
第四实施方式
下面,基于图7至图10说明不需要制造成本的提高或制成费功夫,使导电层变厚,降低电阻值的天线形成方法的第四实施方式。
图中31是薄型的天线。首先,在由纸或薄膜等构成的薄片状的基材32的一面上,设置一对天线用的环卷33。该天线用的环卷33是由丝网印刷上述导电性糊的导电层构成的。而且,使在二等分上述基材32的位置上设置的弯曲部34处于中间的对称位置上,形成对称图案,设置天线用的环卷33。
接着,在另一个天线用环卷形成面35上均匀地涂布由粘结剂或粘合剂等组成的糊36。然后,上述天线用环卷33成为内侧地从折曲部34折曲基材32。通过上述糊36,使相对的天线用环卷33重合在该折曲部上。此后,施加所需要的压力,使两个天线用环卷33贴合而接合,由此得到天线31。
图9表示按照上述方法得到的天线31的一部分断面。通过用糊36将贴合相对的天线用环卷33,在微细部分,相对的天线用环卷33彼此直接接合,形成导通状态。该相对的一对相对的天线用环卷33成为一体,形成使导电层变厚的一个天线用的环卷。由此得到电阻值降低的天线31。
再者,为了明确本发明的要点,在图中示出设置IC芯片的安装部分和跨过环卷的一部分地设置的连接线部分。
作为上述糊可以使用住友スリ-ェム株式会社制的喷涂糊55。作为其他的糊,可以利用喷涂方法、丝网印刷法、凹辊涂布法,涂布在天线用环卷形成面上。另外,也可以涂布在设置天线用环卷的基材一面的全面上。进而,除了涂布成面状外,也可以以像点、细线的图案进行涂布。
合成树脂乳胶
三菱化学ビ-ェ-ェスェフ株式会社制ァクロナ-ルYJ2301D
日本合成橡胶株式会社制AE200、AE517
日信化学工业株式会社制ビニブラン270
第一工业制药株式会社制ス-パ-フレックスSF110
天然橡胶浆
用溶剂溶解聚丁二烯、聚乙烯基醚、聚乙二醇、苯乙烯、马来酸的溶液。
关于贴合,在涂布过的糊36是薄的场合(~3g/cm2),原封不动地贴合,只要施加轻压(~2Kg/cm2)就可以。另外,在糊36是厚的场合,可以施加热和压力两者(例如,5Kg/cm2,130℃30秒)。
接着,使天线用环卷的形状形成1mm×1000mm的梳形的图案出发,利用上述贴合方法可得到薄型的天线。在进行贴合时,测定施加轻压时(单纯贴合)贴合的薄型天线和施加热和压力时贴合的薄型天线,并且测定叠合前的天线用环卷各自(天线1、天线2)的电阻值,其结果示于表13中。糊的涂布形态,分别是薄涂、厚涂、图案涂布。导电油墨是株式会社旭日(ァサヒ)化学研究所LS415CM,用丝网印刷,乳剂厚度15μm,形成天线用环卷。
                 表13
糊·薄涂 糊·厚涂 图案涂布
天线1  20  20  20
天线2  20  20  20
单纯贴合  10  20  10
加热/加压  10  10  10
(单位Ω)
如上述表13中所示可知,通过贴合降低电阻值。特别在施加热和压力时,在全部中,成为天线用环卷单体时的电阻值的半电阻值。是符合电阻的并联连接时的欧姆法则的值,可以确认有降低薄型天线的电阻值的效果。再者,在糊·厚涂中的贴合后,二个天线用环卷不导通,计测一个天线用环卷的电阻值。
像这样,利用从折曲部重合二个天线用环卷,通过糊贴合的极简易的方法得到低电阻值的薄型天线。另外,能够不发生位置偏离,使二个天线用环卷可靠地重合。因而,不需要费工就得到薄型天线。
然后,使二个天线用环卷的各自电阻值相同,施加热和压力进行贴合而接合,就得到1/2的电阻值的薄型天线。因而使用既廉价又电阻值高的原材料,即使形成天线用环卷,薄型天线的电阻值也成为1/2。而且,能够保持和使用高价、电阻值低的原材料构成的单一天线相同的特性。进而,使各个天线用环卷制成其电阻值成为特定的值。若像这样制作,基于电阻并联连接时的欧姆法则,就能够设定天线的电阻值。因而,在不准备多种的天线用环卷的导电原材料下,容易进行。根据用途的薄型天线的电阻值设定。
另外,将如上述的二枚薄片状的基材重合,使上述基材的各自天线用环卷贴合而接合,由此提高对天线的折曲耐久性。从图中可清楚这点。图10表示将上述天线31折曲时的弯曲部分。如图所示,成为山形折曲的天线用环卷33产生裂纹。但是,如上所述,相对的天线用环卷33彼此直接接合,因此,即使产生裂纹37的天线用环卷33也成为实行经过相对的天线用环卷33的导通。因此,作为天线31的整体适当确保导通。
《IC芯片的安装方法》
作为对按照上述的各种天线的形成方法形成的天线进行安装IC芯片的方法,可举出如下的方法。
在基材上应当配置IC芯片的安装位置,在形成了天线的基材上,在和IC芯片侧的端子相对应的端子部分用印刷法印刷具有导电性的粘结物质(K),形成粘结部。另外,在无端子的部分用印刷法印刷具有绝缘性的粘结物质(L),形成粘结部。从其上,对基板进行热压接粘结IC芯片,以便达到芯片的位置固定和连接可靠性。
作为基材可以使用上述基材(E)中例示的基材。
关于基材上的天线形成,使用上述的各种导电性糊,可以以印刷等公知的方法进行。
在本发明的方法中使用的导电性粘结物质(K)、绝缘层粘结物质(L)是在热压接时几乎不出现挥发成分的物质,而且,在热处理后很好地表现和IC芯片的粘结性,最好从保持安装后的可靠性(例如,耐冲击性、耐水性、耐湿性、耐热性等)的粘结物质中选择。另外,从持续地、可靠地维持在电路中固定IC芯片的状态的观点考虑,具有交联结构的、或者利用热处理形成交联结构的粘结物质是令人满意的。
上述导电性粘结物质(K),因为是保证和IC芯片的端子的导电连接性,所以包含以导电性粒子和粘结剂组成的树脂作为必须成分,而且最好使用与天线和IC芯片端子的金属的粘结性都强的导电性糊。
导电性粒子是金属粉末,尤其是银粉代表的金属粉末。银以外的导电性金属,例如可以使用金、白金、铜、镍、钴、钯、铑等。
上述绝缘性粘结物质(L)具有通过粘结进行IC芯片的位置固定、防止导电连接部彼此短路、进而保护导电连接部免遭来自外部的冲击的作用。为此,不论对于金属、基材、基材上的电路部分中的任一个,最好由粘结性高、绝缘性优良、而且能够吸收热冲击或物理冲击等产生的应力应变的树脂组成。进而,在以树脂单独难以达到绝缘的场合,也可以添加绝缘性填料,例如二氧化硅、氧化铝、玻璃、滑石、橡胶等。
成为导电性粘结物质(K)、或者绝缘性粘结物质(L)的必须成分的树脂,可以使用公知的热塑性树脂或者热固性树脂,或者使用两者。
热塑性树脂不加以限制,但例如可举出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚四氟化乙烯、硅树脂等,也可以是一种或者二种以上的组合。
热固性树脂选自固化时产生挥发成分不发生反应者,例如可举出(1)双酚A或双酚F的缩水甘油基化合物、或者以3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯代表的液状环氧树脂,和氨基化合物、苯酚化合物、酸酐化合物、有机酸化合物或者鎓盐化合物,(2)以1,1-双(4-氰氧基苯基)乙烷代表的液状氰酸酯树脂、和金属盐催化剂,(3)双顺丁烯二酰亚胺类或者双顺丁烯二酰亚胺类和二胺化合物的加成聚合物,和氨基化合物、烯丙基化合物或者自由基引发剂,(4)以邻苯二甲酸二烯丙酯代表的液状烯丙基化合物、和氨基化合物或者自由基引发剂,(5)异氰酸三烯丙酯或者异氰酸三烯丙酯、和氨基化合物或者过氧化物,(6)以聚乙二醇、己二醇、丙三醇代表的多价活性羟基化合物、和异氰酸酯化合物,(7)以聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧化物改性的三丙烯酸酯代表的液状丙烯酸酯化合物、和自由基引发剂,(8)含有乙烯基的液状聚烯烃、和自由基引发剂,(9)乙烯基硅烷化合物和具有SiH基的化合物,和白金催化剂,等等,但不限于这些。
导电性粘结物质(K)、绝缘性粘结物质(L),在IC芯片的热压接前如果能够除去溶剂,就可以含有溶剂。添加的溶剂可以使用公知的溶剂。但是为了避免在固化反应后向体系内残留,沸点最好是250℃以下。例如使用甲苯、环己烷、甲基环己烷、正己烷、戊烷等烃溶剂,异丙醇、丁醇等醇类,环己酮、甲基·乙基酮、甲基异丁基酮、二乙基甲酮、异佛尔酮等酮类,乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等酯类,乙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、二甘醇一乙醚、3-甲氧基-3-甲基丁基乙酸酯等二醇一醚类及其乙酸酯化物,进而以上列举的溶剂的一种或二种以上的混合系。
另外,粘结物质,在预先搭载芯片之前,也可以利用加热、电磁波照射或者电子束照射等,处于半固化的状态。在使用从可见光至紫外线的波长区的光照射时,添加公知的光固化性树脂组合物。如果例示的话,则是环氧树脂和光阳离子发生剂、丙烯酸树脂和光自由基引发剂的组合。
进而,也可以添加脱模剂、表面处理剂、填充剂、颜料、染料等公知的添加剂。脱模剂可举出石蜡、硬脂酸锌等,表面处理剂可举出硅烷偶合剂。填充剂可举出二氧化硅、氧化铝、滑石、陶土等。
上述导电性粘结物质(K)、绝缘性粘结物质(L),通过混合各自的各成分,或者再用捏合机、三根辊等公知的适当方法进行混炼,达到均匀地分散,然后,在印刷时基材不劣化的温度范围调整粘结物质,以使是粘稠的液状。用印刷法将其涂布在形成电路后的基材上。印刷法以公知的方法进行,但丝网印刷法是特别希望的。
另外,这些粘结物质(K)、(L),芯片安装时的最终热压接条件,在所希望的40~250℃的温度范围内、在0.1~120秒的时间范围内、在0.1~0.5MPa的压力范围内,调整反应性,以使IC芯片连接固定化。
下面,参照图11(A)~图11(E)和图12(A)~图12(F)具体地说明安装方法的一例。图12(A)~图12(F)以横断面简化地表示图11(A)~(E)的安装位置。
相对以上述的方法在表面上形成了作为天线的电路21的基材22的安装位置A,以以下的工序安装IC芯片23。
(i)在基材22上形成电路21(图11(A)、图12(A))。
(ii)除了IC芯片23的端子(在此二个部位)接触的部分,使用上述绝缘性粘结物质(L),利用印刷法涂布形成绝缘粘结部(图11(B)、图12(B))。对于该绝缘粘结部25在移至提议的工序之前,也可以进行加热、电磁波照射或者电子束照射等处理,可以原封不动地移至下面的工序。
(iii)使用导电性粘结物质(K)利用印刷法,相对上述电路21,比绝缘粘结部25厚地涂布形成端子粘结部26,以使一定接触IC芯片23的端子。即,成为(自电路的绝缘粘结部的高度d)<(自电路的端子粘结部的高度d′)(图11(C)、图12(C))。对于上述端子粘结部26,在移至提议的工序之前,也可以进行加热、电磁波照射或者电子束照射等处理,可以原封不动地移至下面的工序。
(iv)将IC芯片23组合在以上述(ii)、(iii)工序涂布形成的绝缘粘结部25、端子粘结部26的位置,以适当的方法放置(图11(D)、图12(D))。
(V)使用适当的装置热压接IC芯片23(图11(E)、图12(E))。希望上述粘结部25、26以在40~250℃的温度范围内、0.1~120秒的时间范围内、0.1~0.5MPa的压力范围内的条件进行。热压接后,为了进一步使反应结束,也可以进行利用加热、或者电磁波照射的后固化。
通过以上就完成了IC芯片23的安装(图12(F))。
再者,为了保护IC芯片的安装部,在本发明的安装后,可以用封装材或者涂覆材包覆安装部整体或者一部分。
按照此,能够使安装了IC芯片的非接触型信息收发体的制造工序简单化。
虽然已显示并描述了本发明的目前优选的实施方案,但应理解为,本发明不受其限制,在不脱离按照附属权利要求中表明的本发明的范围下,专业技术人员可以进行变更和改进。

Claims (23)

1、光固化型导电性糊,它是利用光照射固化、表面电阻为200mΩ/sq.以下的光固化型导电性糊,其特征在于,包含导电性粉末和光固化性树脂组合物,它们的重量比是50/50~95/5,上述导电性粉末是,树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末在全导电性粉末中含有80%以上,上述树枝状导电性粉末的平均粒径是0.05~1.0μm,比表面积是0.5~5.0m2/g,上述鳞片状导电性粉末的平均粒径是1.0~10.0μm,比表面积是0.5~5.0m2/g,上述树枝状导电性粉末和鳞片状导电性粉末的重量比是60/40~95/5。
2、权利要求1所述的光固化型导电性糊,其中,上述光固化性树脂组合物包含以重量比0.01/100~10/100配合芳香族锍盐引发剂和非芳香族环氧树脂构成的配合物。
3、权利要求1或2所述的光固化型导电性糊,其中,上述光固化性树脂组合物包含以重量比0.01/100~10/100配合选自噻吨酮衍生物、二苯甲基硫酮衍生物、蒽醌衍生物和酰基氧化膦衍生物组成的组中的至少种,及选自丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类组成的组中的至少一种构成的配合物。
4、权利要求1或2所述的光固化型导电性糊,其特征在于,含有选自比表面积100m2/g以上、表观比重50g/L以下、平均一次粒径30nm以下的二氧化硅,软化点100℃以下、分子量1000~50000的饱和聚酯树脂,玻璃转变点(Tg)-30℃以下的聚乙烯基醚树脂和软化点100℃以上的苯氧基树脂组成的组中的至少一种涂装性·弯曲性改良剂。
5、光固化型导电性糊,其特征在于,包含银粉末、光反应性树脂、光固化引发剂和光增感剂组成的组中的至少一种化合物,上述化合物在300~450nm的波长区具有极大光吸收。
6、权利要求5所述的光固化型导电性糊,其中,上述光反应性树脂是选自丙烯酸酯化合物和甲基丙烯酸酯化合物组成的组中的至少一种化合物。
7、权利要求5所述的光固化型导电性糊,其中,上述光反应性树脂是选自脂环式环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、氧化链烯化合物、缩水甘油醚化合物和乙烯基醚化合物组成的组中的至少一种化合物。
8、权利要求5~7中任一项所述的光固化型导电性糊,其中,作为上述光固化引发剂或者光增感剂使用选自〔4-(甲苯硫基)苯基〕苯基甲酮、乙基蒽醌、2,4-二乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪、对二甲氨基安息香酸异戊酯和苝组成的组中的至少一种。
9、导电性糊,其特征在于,含有固含量为0.2~5重量%的玻璃转变点(Tg)0℃以下的粘结性树脂。
10、权利要求9所述的导电性糊,其中,上述粘结性树脂是选自聚乙烯基醚和聚丁二烯正丁醇组成的组中的至少一种。
11、权利要求9或10所述的导电性糊,其中,上述导电性糊包含挥发性溶剂。
12、导电性糊的固化方法,其特征在于,以伴随发出红外线的紫外线照射灯作为光源,从该光源对导电性糊进行光照射,使其固化。
13、权利要求12所述的导电性糊的固化方法,其中,上述紫外线照射灯是选自金属卤化物灯、高压水银灯和氙灯中的任一种灯。
14、非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,该方法包括以下的步骤:在配置IC芯片的基材上按上述天线的形状的图案印刷热固化型导电性糊的步骤;及对上述热固化型导电性糊的印刷面照射红外线,使该热固化型导电性糊固化的步骤。
15、权利要求14所述的非接触型信息收发体用天线的形成方法,其中,对上述印刷面照射的红外线是近红外线。
16、非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,该方法包括以下的步骤:在配置IC芯片的基材上按上述天线的形状的图案印刷上述权利要求1~12中任一项所述的导电性糊的步骤;及使该导电性糊固化的步骤。
17、非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,上述是由天线配置成涡卷状的天线主体部和连接天线主体部的一端上、跨过天线主体部的交叉线部组成的天线,该方法包括以下的步骤:在为了配置IC芯片的基材上,利用权利要求1~12中任一项所述的导电性糊印刷形成上述天线主体部的步骤;使该导电性糊固化的步骤;在上述交叉线部的配置预定部,印刷包含环氧系紫外线固化型树脂和绝缘性无机微粒的绝缘材的步骤;利用紫外线照射使该绝缘材固化的步骤;及在已固化的绝缘材上,利用权利要求1~12中任一项所述的导电性糊印刷形成连接在天线主体部的一端上的交叉线部的步骤。
18、非接触型信息收发体用多层电路的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的多层电路的形成方法,该方法包括在基材上交互层叠电路和绝缘层、印刷形成多层电路的步骤。
19、权利要求18所述的非接触型信息收发体用多层电路的形成方法,其中,利用光固化型糊印刷形成上述电路和绝缘层的至少一个。
20、权利要求18所述的非接触型信息收发体用多层电路的形成方法,其中,上述多层电路具有天线的机能。
21、非接触型信息收发体,其特征在于,在使用权利要求19~20的任一项中所述的方法形成的多层电路中安装IC芯片。
22、非接触型信息收发体用天线的形成方法,它是在配备IC芯片和天线的非接触型信息收发体中的天线形成方法,该方法包括以下的步骤:将在薄片状的基材的一面上印刷权利要求1~12中任一项所述的导电性糊形成的天线用环卷,在以设置在该基材上的折曲部为中心线的对称位置上作为对称图案而设置的步骤;在至少一个天线用环卷形成面上涂布糊的步骤;以及上述天线用环卷成为内侧地从折曲部折叠基材,将相对的天线用环卷贴合而进行接合的步骤;
23、IC芯片的安装方法,它是在基材上的电路中安装IC芯片的方法,该方法包括以下的步骤:在为了配置IC芯片的基材上,利用权利要求1~12中任一项所述的导电性糊印刷形成电路的步骤;使该导电性糊固化的步骤;利用导电性粘结物质印刷形成和该基材上的1C芯片端子的连接部的步骤;利用绝缘性粘结物质印刷形成该基材上的IC芯片的安装位置中的绝缘部的步骤;以及在安装位置配置IC芯片的步骤。
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