JP2000286550A - 紙上多層回路の形成方法とこの方法からなるプリント配線紙 - Google Patents

紙上多層回路の形成方法とこの方法からなるプリント配線紙

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Yasuo Kagami
康夫 加賀美
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Abstract

(57)【要約】 【課題】紙上に多層にして回路を形成できるようにす
る。 【解決手段】紙1上に、回路2と絶縁層3とを交互に積
層して印刷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙上に回路と絶縁
層を積み上げて多層回路を形成する方法に関するもの
で、非接触ICメディアのアンテナ、多重周波数共振回
路などのRF−ID(Radio Frequency
IDentification)用途、3次元バーコ
ード、メモリーカード、各種集積回路などに利用するこ
とができる紙上多層回路の形成方法とこの方法から得ら
れるプリント配線紙に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】従来、紙を基材として
導電回路を形成するにあたっては、金属巻線張り付けや
エッチング、導電インキのスクリーン印刷により紙面上
に一層のみの回路を形成していた。しかしながら、紙上
には一層の回路形成に止まっており、通信距離が長距離
化する非接触ICメディアやセキュリティ対策などの用
途への対応が困難であることや、導電性向上に限界があ
るなどの問題があった。例えば前述した非接触ICメデ
ィアなどでは、通信感度を上げるためにコイルのターン
数を増やしたり、チップに合わせて細線パターン化した
り複雑化する傾向にあり、現状ではプロセス面での改良
で補ってはいるが、情報量が増え多様化するニーズに対
応するためには将来的には限界がみえてきている。また
セキュリティの面から回路を多重化したりマスクしたり
する用途も、この従来から紙基材を使用したものでは実
現できなかった。さらに環境保全の面から、多層、特に
フレキシブル基板を、従来の樹脂を主とする材料から、
処理しやすい紙などの材料へ代替するニーズも高まって
いるものの、前述した理由から実施には至っていなかっ
た。そこで本発明は上記事情に鑑み、紙上に多層にして
回路を形成できるようにすることを課題とし、上記問題
点を解決することを目的とする。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を考慮
してなされたもので、紙上に、回路と絶縁層とを交互に
積層して印刷することを特徴とする紙上多層回路の形成
方法を提供して、上記課題を解消するものである。そし
て、この発明にあっては、回路と絶縁層との少なくとも
一方を光硬化性のインキにより印刷形成することが良好
である。また、もう一つの発明は、上記方法を用いて形
成した多層回路にICチップを実装したプリント配線紙
であり、このプリント配線紙を提供して上記課題を解消
するものである。
【0004】
【発明の実施の形態】つぎに本発明を実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。本発明は、回路と絶縁層とを交互
に積層して紙に印刷するものであって、多層にして回路
を形成する上での基材となる前記紙は公知のものを用い
ることができ、高分子を原料とした合成紙や表面に有機
材料や無機材料でコートされているものでもよい。ま
た、回路の形成は、導電性粒子とバインダー、各種添加
剤を含有する公知の導電インキを基材としての前記紙に
スクリーン印刷するが、印刷の方法はこのスクリーン印
刷に限定されない。
【0005】上記導電インキ中の導電性粒子としては、
金属粉末、とりわけ銀粉末が好ましい。さらには抵抗値
や半田食われ性のコントロールのため、銀以外の導電性
金属、たとえば金、白金、パラジウム、ロジウムなど、
の粉末を添加してもよい。ただし導電インキのバインダ
ー自身が導電性を有する場合は、この導電性粒子は必須
ではない。
【0006】導電インキは浸透乾燥型、溶剤揮発型、熱
硬化型など公知のいずれの材料も使用できるが、光硬化
性樹脂をバインダーに含むことで、光硬化性のインキと
して硬化時間を短縮して効率を向上させることができ
る。上記光硬化性樹脂は、発生したフリーラジカル活性
種あるいはカチオン活性種と反応する官能基を有する反
応性樹脂であり、公知のものが使用できるが、フリーラ
ジカル活性種で反応するものとしては、アクリレート化
合物およびメタクリレート化合物が好ましく、カチオン
活性種で反応するものとしては、脂環式エポキシ化合
物、オキセタン化合物、アルケンオキシド化合物、グリ
シジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物が好まし
い。光硬化触媒は、フリーラジカル活性種を発生するも
のとしては、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘
導体、アントラキノン誘導体、トリクロロメチルトリア
ジン誘導体、アシルホスフィンオキサイド誘導体、α−
ヒドロキシケトン誘導体、α−アミノケトン誘導体、ベ
ンゾイン誘導体、ベンジルケタール誘導体、アクリジン
誘導体、カルバゾール・フェノン誘導体、あるいはそれ
らの組み合わせが好ましく、カチオン活性種を発生する
ものとしては、芳香族スルホニウム塩化合物、芳香族ヨ
ードニウム塩化合物あるいはそれらの組み合わせが好ま
しい。
【0007】一方、絶縁層の形成は、絶縁性粒子とバイ
ンダー、各種添加剤を含有する公知の絶縁インキをスク
リーン印刷することが例示されるが、印刷の方法はこれ
に限定されない。上記絶縁インキ中の絶縁性粒子として
は、シリカ、アルミナ、タルクなどを挙げることができ
る。特に平均粒径1μm以下のシリカ微粒子はインキの
増粘、塗膜形状保持に寄与して好ましい。ただし絶縁性
粒子がなくても絶縁性が確保される場合は、これは必須
ではない。
【0008】絶縁インキも浸透乾燥型、溶剤揮発型、熱
硬化型など公知のいずれの材料も使用できるが、光硬化
性樹脂をバインダーに含むことで、光硬化性のインキと
して、さらに硬化時間を短縮して効率を向上させること
ができる。そして、この絶縁インキでの光硬化性樹脂と
光硬化触媒についても上述の通りのものが採用できる
が、絶縁性に優れる、エポキシ樹脂と光カチオン硬化触
媒との組合せが好ましい。
【0009】図1に回路の積層方法が示されている。ま
ず、基材としての紙1を用意し(イ)、導電インキによ
り回路2を印刷形成する(ロ)。乾燥、硬化を経た後、
上層側に位置することになる回路との接続を行なう部
分、例えば、図示されているように回路2の末端部分を
非印刷部3としてそれ以外の領域に絶縁インキを印刷形
成して絶縁層4を設ける(ハ)。そして、前記絶縁層4
の乾燥、硬化を行なった後に、前記非印刷部3に繋がる
ようにしてその絶縁層4の上に回路2を印刷形成し、こ
の回路2を乾燥、硬化させる(ニ)。つぎに、前記回路
2の末端部分(上層側の回路との接続部分)を非印刷部
3としてそれ以外の領域に絶縁層4を形成してこれを乾
燥、硬化させる(ホ)。さらに、前記非印刷部3に繋が
るようにしてその絶縁層4の上に回路2を印刷形成し、
この回路2を乾燥、硬化させる(ヘ)。この手順を繰り
返して回路2と絶縁層4とを交互に印刷形成して多層の
回路を接続した状態のプリント配線紙5が得られる。
【0010】多層とした回路相互の電気的な接続法は、
ここでは部分的に非印刷部を形成して接続を図りその他
の部分では全面絶縁とする方法に拠ったが、この方法に
は本発明は限定されない。絶縁層が部分的でもよいし、
非印刷部による接続を確実にするために、非印刷部に導
電層を新たに重ねて印刷してもよい。また順序も必ず図
示の通りでなくてもよい。また本発明の方法によって形
成された多層回路へのICチップなどの各種デバイスの
実装は、ワイヤーボンデイング(WB)をはじめとし
て、異方性導電フィルム(ACF)、導電ペースト(A
CP)、絶縁樹脂(NCP)、クリーム半田ボールを用
いたものなど、公知の方法で接続出来る。必要であれ
ば、公知のアンダーフィル材あるいはポッティング材に
よる接続部の保護・補強を行っても良い。さらに多層実
装回路部分全体を外的要因から保護するためにコーティ
ング材や各種の膜を用いて被覆してもよい。
【0011】つぎに、本発明による多層回路形成につい
ての実施例を以下に記述する。ただしこれらに本発明の
範囲が限定されるものではない。 (本発明に利用できる光硬化性導電インキの調製)徳力
本店株式会社製銀粉、シルベストE−20とシルベスト
TCG−7を8:2の重量比で混合したもの(A)と、
Elf Atochem社製エポキシ、リモネンジオキ
サイドと旭電化工業株式会社製開始剤、アデカオプトマ
ーSP−170、アデカオプトンCP−66をそれぞれ
100:3:3で混合したもの(B)と、東洋紡績株式
会社製ポリエステル、バイロン500(C)とを、
(A)、(B)、(C)の重量比が65:30:5にな
るように混合し、3本ロールでさらに混練して光硬化性
導電インキXを得る。 (本発明に利用できる光硬化性の絶縁インキの調製)光
硬化性樹脂組成物として旭電化工業株式会社製アデカオ
プトマーKS−871、微粒子シリカとして日本アエロ
ジル株式会社製アエロジル200CFを、重量比92:
8で混合し、さらにニーダーで混練して光硬化性絶縁イ
ンキZを得る。
【0012】実施例1 紙基材として日本製紙株式会社製NPI−55を用い、
導電インキとして株式会社アサヒ化学研究所製LS−4
15−Mを用いて、テトロン製180メッシュ乳剤厚1
5μmの図2(イ)の版6でスクリーン印刷を行った。
150℃30分間熱風オーブンで乾燥・硬化させたの
ち、絶縁インキとして株式会社アサヒ化学研究所製CR
44Bを用いてテトロン製180メッシュ乳剤厚15μ
mの図2(ロ)に示すの版7でパターンを二回印刷し、
同様の条件で乾燥硬化した。この後版6による導電層印
刷・乾燥→版7による絶縁層印刷・乾燥→版6による導
電層印刷・乾燥を経て、導電層(回路)が3層の回路パ
ターンを形成した。 実施例2 紙基材として日本製紙株式会社製NPI−55を用い、
導電インキとして実施例1で得た光硬化性導電インキX
を用いて、テトロン製180メッシュ乳剤厚15μmの
図2(イ)の版6でスクリーン印刷を行った。160W
/cmのメタルハライドランプを用いて、5000mJ
/cm2 (300〜500nmの波長域にて測定)の積
算光量だけ光照射して硬化させた後、絶縁インキとして
上記光硬化性絶縁インキZを用いてテトロン製180メ
ッシュ乳剤厚15μmの図2(ロ)の版7でパターンを
1回印刷し、同じ光照射装置で500mJ/cm2 (3
00〜500nmの波長域にて測定)の積算光量だけ光
照射して硬化させた。この後版6による導電層印刷・硬
化→版7による絶縁層印刷・硬化→版6による導電層印
刷・硬化を経て、導電層(回路)が3層の回路パターン
を形成した。以下は導電回路一層のみの場合の比較例で
ある。
【0013】比較例1 紙基材として日本製紙株式会社製NPI−55を用い、
導電インキとして株式会社アサヒ化学研究所製LS−4
15C−Mを用いて、テトロン製180メッシュ乳剤厚
15μmの図2(イ)の版5でスクリーン印刷を行っ
た。150℃30分間熱風オーブンで乾燥・硬化させ
た。 比較例2 紙基材として日本製紙株式会社製NPI−55を用い、
導電インキとして上記光硬化性導電インキXを用いて、
テトロン製180メッシュ乳剤厚15μmの図2(イ)
の版5でスクリーン印刷を行った。160W/cmのメ
タルハライドランプを用いて、5000mJ/cm2
(300〜500nmの波長域にて測定)の積算光量だ
け光照射して硬化させた。
【0014】上記実施例1、実施例2、比較例1、比較
例2において、それぞれ回路末端の表面抵抗を計測し
た。その結果を表1に示している。表1に示されている
ように、実施例1、2とも比較例1、2に比べて良好な
結果が得られた。なお、図2における版6、7において
斜線領域がインキの乗る部分である。
【0015】
【表1】 回路末端の表面抵抗(mΩ/□) 実施例1 7 実施例2 14 比較例1 19 比較例2 40
【0016】
【発明の効果】以上説明した本発明により以下の効果を
奏するようになる。・従来、一層に限定されていた紙基
材への回路が多層化出来る。・限られたスペースでの回
路の並列、直列化、あるいは多量の情報の蓄積、さらに
はICチップの実装化により紙上実装回路などの実現が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多層紙上多層回路の形成方法の一
例を示す説明図である。
【図2】導電インキと絶縁インキとを印刷する版を示す
ものである。
【符号の説明】
1…紙 2…回路 3…非印刷部 4…絶縁層 5…プリント配線紙 6…版 7…版

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】紙上に、回路と絶縁層とを交互に積層して
    印刷することを特徴とする紙上多層回路の形成方法。
  2. 【請求項2】回路と絶縁層との少なくとも一方を光硬化
    性のインキにより印刷形成する請求項1に記載の紙上多
    層回路の形成方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載の方法を用いて形成した多層
    回路にICチップを実装したプリント配線紙。
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