JP2002290009A

JP2002290009A - 導電回路の形成装置

Info

Publication number: JP2002290009A
Application number: JP2001089015A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Endo; 康博遠藤; Mitsugi Saito; 貢斎藤
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクや印刷用の版を予め作製することな
く、様々なパターンの導電回路を迅速に且つ安価に随時
形成することのできる導電回路の形成装置。【解決手段】所定のパターンを有する導電回路（３）
を基材（１）上に形成する装置。導電材を排出するため
の排出部（２）と、排出部と基材とを相対移動させるた
めの駆動部（５）と、所定のパターンに対応した信号に
基づいて、排出部と基材との相対移動および排出部の導
電材の排出タイミングを制御するための制御部（６）と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電回路の形成装
置に関し、特に非接触型のＩＣカードやＩＣラベルやＩ
ＣタグのようなＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency IDentifi
cation）メディア用のアンテナを構成する導電回路の形
成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、導電回路は、金属箔接着基材のエ
ッチングや、基材への導電ペーストのスクリーン印刷な
どにより形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の形成装
置では、マスクや印刷用の版を予め作製する必要がある
ので、迅速な対応やコスト削減に限界があった。また、
従来の形成装置は、少品種の大量生産には適している
が、多品種の少量生産には適していなかった。

【０００４】特に、非接触型のＩＣカードなどでは、リ
ーダー・ライターに対するＩＣチップの電気特性（周波
数など）を最適化するために、その設計段階や試作段階
においてアンテナの幅、長さ、巻き数などを変化させた
様々なパターンの導電回路を迅速に且つ安価に形成する
必要がある。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、マスクや印刷用の版を予め作製することな
く、様々なパターンの導電回路を迅速に且つ安価に随時
形成することのできる、導電回路の形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、所定のパターンを有する導
電回路を基材上に形成する装置において、導電材を排出
するための排出部と、前記排出部と前記基材とを相対移
動させるための駆動部と、前記所定のパターンに対応し
た信号に基づいて、前記排出部と前記基材との相対移動
および前記排出部の導電材の排出タイミングを制御する
ための制御部とを備えていることを特徴とする導電回路
の形成装置を提供する。

【０００７】第１発明の好ましい態様によれば、前記排
出部は、導電材を排出するための単一の排出ヘッドを有
し、前記制御部は、二次元的なパターンを有する導電回
路を形成するために、前記排出部と前記基材とを二次元
的に相対移動させる。あるいは、前記排出部は、導電材
をそれぞれ排出するための一次元的に配列された複数の
排出ヘッドを有し、前記制御部は、二次元的なパターン
を有する導電回路を形成するために、前記排出部と前記
基材とを一次元的に相対移動させることが好ましい。あ
るいは、前記排出部は、導電材をそれぞれ排出するため
の二次元的に配列された複数の排出ヘッドを有し、前記
制御部は、二次元的なパターンを有する導電回路を形成
するために、前記複数の排出ヘッドの各々における導電
材の排出タイミングを制御することが好ましい。

【０００８】本発明の第２発明では、所定のパターンを
有する導電回路を基材上に形成する装置において、導電
材をそれぞれ排出するための二次元的に配列された複数
の排出ヘッドと、前記所定のパターンに対応した信号に
基づいて、前記複数の排出ヘッドの各々における導電材
の排出タイミングを制御するための制御部とを備えてい
ることを特徴とする導電回路の形成装置を提供する。

【０００９】本発明の第３発明では、第１発明または第
２発明の形成装置により形成された導電回路を有するこ
とを特徴とするＲＦ−ＩＤメディア用のアンテナを提供
する。

【００１０】本発明の第４発明では、第１発明または第
２発明の形成装置により形成されたアンテナとしての導
電回路を有することを特徴とするＲＦ−ＩＤメディアを
提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の典型的な態様によれば、
基材に対して接触状態あるいは非接触状態で導電材を排
出するための排出部と、排出部と基材とを相対移動させ
るための駆動部とを備えている。そして、制御部が、所
定のパターンに対応した信号に基づいて、排出部と基材
との相対移動および排出部の導電材の排出タイミングを
制御する。こうして、基材上には、所定のパターンを有
する導電回路が形成される。

【００１２】具体的には、排出部が導電材を排出するた
めの単一の排出ヘッドを有する場合、排出部と基材とを
二次元的に相対移動させることにより、二次元的なパタ
ーンを有する導電回路を形成する。また、排出部が導電
材をそれぞれ排出するための一次元的に配列された複数
の排出ヘッドを有する場合、排出部と基材とを一次元的
に相対移動させることにより、二次元的なパターンを有
する導電回路を形成する。

【００１３】さらに、排出部が導電材をそれぞれ排出す
るための二次元的に配列された複数の排出ヘッドを有す
る場合、複数の排出ヘッドの各々における導電材の排出
タイミングを制御することにより、二次元的なパターン
を有する導電回路を形成する。こうして、本発明の導電
回路の形成装置では、マスクや印刷用の版を予め作製す
ることなく、様々なパターンの導電回路を迅速に且つ安
価に随時形成することができる。

【００１４】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる導電回路
の形成装置の構成を概略的に示す図である。また、図２
は、図１の形成装置の構成を具体的に示す斜視図であ
る。

【００１５】本実施形態の形成装置は、図１および図２
に示すように、基材１に対して接触状態あるいは非接触
状態で導電材を排出するための排出部２を備えている。
排出部２には、導電材を排出するための単一の排出ヘッ
ド２ａが設けられている。本実施形態では、単一の排出
ヘッド２ａを有する排出部２を用いて、所定のパターン
を有する導電回路３を基材１上に形成する。

【００１６】また、本実施形態の形成装置は、排出部２
に導電材を供給するためのタンクユニットのような供給
部４と、基材１の面に沿って排出部２を二次元的に駆動
するための駆動部５とを備えている。なお、駆動部５に
は、排出部２をＸ方向に案内するための第１ガイド部材
５ａ、Ｙ方向に案内するための第２ガイド部材５ｂ、お
よびＺ方向に案内するための第３ガイド部材５ｃ（ただ
し５ａ〜５ｃは図１では不図示）が設けられている。

【００１７】さらに、本実施形態の形成装置は、供給部
４から排出部２への導電材の供給、駆動部５を介した排
出部２の二次元的な移動、および排出ヘッド２ａからの
導電材の排出タイミングを制御するための制御部６を備
えている。なお、制御部６には、たとえば空気圧などに
よって導電材の吐出量やタイミングを制御するポンプユ
ニット（不図示）が設けられている。また、制御部６に
は、コンピュータのような処理部７から、基材１上に形
成すべき導電回路３のパターンに対応した電気信号、す
なわち可変データが供給される。

【００１８】ここで、可変データとは、顕な形あるいは
暗号化された形の導電回路パターン情報を表すものであ
って、コンピュータ上のソフトウエアで作製された数字
データあるいは画像データ、あるいはハードディスクや
ＣＤ−ＲＯＭなどの媒体から読み出した上記データ、あ
るいはＣＣＤなどの画像記録素子から直接読み込まれた
データ、あるいは個々のデータをあるアルゴリズムで変
換して数字データあるいは画像データにしたもの、ある
いは個々のデータを１対１あるいは多対１などの変換表
で対応させた数字データあるいは画像データなどを指
す。

【００１９】なお、図２において図示を省略したが、基
材１を所定の経路に沿って供給あるいは排出するための
搬送ユニット、基材１を固定するための吸着ユニット、
雰囲気調整のための被覆あるいはエアカーテンユニット
などを設けることができる。また、画像処理ユニット、
制振ユニット、静電気除去ユニット、さらには導電材の
流動性等を適切にするための温度制御ユニットあるいは
撹拌ユニットなどを設けることもできる。

【００２０】こうして、本実施形態では、処理部７から
供給された電気信号に応じて動作する制御部６が、駆動
部５を介して排出部２を二次元的に移動させるととも
に、排出ヘッド２ａからの導電材の排出タイミングを制
御する。その結果、基材１上には、排出部２の移動軌跡
にしたがって、二次元的な所望のパターンを有する導電
回路３が形成される。換言すると、本実施形態の導電回
路の形成装置では、従来技術におけるマスクや印刷用の
版を予め作製することなく、様々なパターンの導電回路
を迅速に且つ安価に随時形成することができる。

【００２１】図３は、本実施形態にかかる導電回路の形
成装置の変形例を示す図である。図３（ａ）に示す第１
変形例では、図１の排出部２に対応する排出部１２が、
導電材をそれぞれ排出するための一次元的に配列された
複数の排出ヘッド１２ａ〜１２ｆを有する。なお、図３
（ａ）では、図面の明瞭化のために６つの排出ヘッド１
２ａ〜１２ｆを表示しているが、実際には必要に応じて
さらに多数の排出ヘッドが一次元的に配列される。この
場合、制御部６は、各排出ヘッド１２ａ〜１２ｆにおけ
る導電材の排出タイミングを独立的に制御する。

【００２２】また、駆動部５は、基材１の面内において
排出ヘッド１２ａ〜１２ｆの配列方向と直交する方向に
沿って、排出部１２を一次元的にスキャン駆動する。し
たがって、第１変形例では、処理部７から供給された電
気信号に応じて動作する制御部６が、駆動部５を介して
排出部１２を一次元的に移動させるとともに、各排出ヘ
ッド１２ａ〜１２ｆからの導電材の排出タイミングを独
立的に制御する。その結果、基材１上には、排出ヘッド
１２ａ〜１２ｆの移動軌跡に対応した矩形状の領域にお
いて、二次元的な所望のパターンを有する導電回路３が
形成される。

【００２３】一方、図３（ｂ）に示す第２変形例では、
図１の排出部２に対応する排出部２２が、導電材をそれ
ぞれ排出するための二次元的に（マトリックス状に）配
列された複数の排出ヘッド２２ａａ〜２２ｆｆを有す
る。なお、図３（ｂ）では、図面の明瞭化のために３６
個の排出ヘッド２２ａａ〜２２ｆｆを表示しているが、
実際には必要に応じてさらに多数の排出ヘッドが二次元
に配列される。この場合も、第１変形例と同様に、制御
部６は、各排出ヘッド２２ａａ〜２２ｆｆにおける導電
材の排出タイミングを独立的に制御する。

【００２４】しかしながら、第２変形例では第１変形例
とは異なり、駆動部５は、導電回路の形成中において排
出部２２を連続移動させない。すなわち、第２変形例で
は、処理部７から供給された電気信号に応じて動作する
制御部６が、固定された各排出ヘッド２２ａａ〜２２ｆ
ｆからの導電材の排出タイミングを独立的に制御する。
その結果、基材１上には、複数の排出ヘッド２２ａａ〜
２２ｆｆに対応する矩形状の領域において、二次元的な
所望のパターンを有する導電回路３が形成される。

【００２５】なお、第１変形例および第２変形例では、
１つの矩形状の領域において二次元的なパターンを有す
る導電回路を形成した後に、排出部１２および排出部２
２をステップ移動させて別の矩形状の領域において二次
元的なパターンを有する導電回路を形成することができ
る。すなわち、駆動部５の作用により排出部１２および
排出部２２のステップ移動を繰り返すことにより、互い
に隣接する複数の矩形状領域に導電回路を形成し、ひい
ては所望の大きさを有する領域に二次元的なパターンを
有する導電回路を形成することができる。

【００２６】なお、基材１としては、ガラス繊維、アル
ミナ繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の無機
または有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙ある
いはこれらを組み合わせたもの、あるいはこれらに樹脂
ワニスを含浸させて成形した複合基材、ポリアミド系樹
脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹
脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン・ビニルアル
コール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基
材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系
樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート
系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重
合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などの
プラスチック基材、あるいはこれらにマット処理、コロ
ナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照
射処理、フレームプラズマ処理およびオゾン処理、ある
いは各種易接着処理などの表面処理を施したもの、など
の公知のものから選択して用いることができる。

【００２７】また、導電材としては、熱硬化型、光硬化
型、あるいは電子線硬化型のバインダと導電性粒子とを
必須成分とする導電ペースト、導電粒子の表面にバイン
ダをコーティングした導電固体、ナノオーダーの金属粒
子を溶剤あるいはバインダに分散させたコロイドペース
トなど公知のものを用いることができる。

【００２８】導電材を固定化するためには、熱、光を含
む電磁波、電子線などを用いることができ、これらの方
法を混成して行ってもよい。加熱方法は公知の方法を用
いてもよく、赤外線や高周波などを併用してもよい。赤
外光から紫外光の波長範囲の一般的な光源としては、高
圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極放電ランプ、エキシマ
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、各種
レーザー、半導体レーザーなど公知のものを用いること
ができる。

【００２９】以下、光硬化型導電ペーストについて好ま
しいものに関して詳細に説明する。導電性粉末として
は、金属粉末、とりわけ銀粉末が代表的である。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。

【００３０】これらの導電性粉末は、印刷性や焼結性を
良好にコントロールするため平均粒径、比表面積、タッ
プ密度などの各種形状の異なる粉末を２種以上混合して
用いてもよい。好ましくは、（１）不定形あるいは樹枝
状とよばれるものの中で、平均粒径０．０５〜１．０μ
ｍ、比表面積０．５〜５．０ｍ²／ｇ、タップ密度０．
３〜１．０ｇ／ｃｍ³のものと、（２）鱗片状あるいは
フレーク状と呼ばれるものの中で、平均粒径１．０〜１
０．０μｍ、比表面積０．５〜５．０ｍ²／ｇ、タップ
密度１．０〜５．０ｇ／ｃｍ³のものとを必須成分と
し、（１）と（２）を６０／４０〜９５／５の重量比
で、全導電性粉末中８０％以上含まれるような配合のも
のを用いる。

【００３１】また、粉末のペースト中の有機組成物との
親和性を向上させて、ペースト中での粉末の分散性を向
上させるために、粉末の製造工程中あるいは製造後に粉
末の表面の処理を行うことも好ましく行われる。表面処
理剤は、界面活性剤や有機化合物を用いることができ
る。

【００３２】一方、カチオン硬化性樹脂組成物として
は、（Ａ）熱、光、電磁波照射によりカチオン活性種を
発生させる開始剤と、（Ｂ）その活性種と反応する官能
基を有する反応性樹脂とを、重量比０．０１／１００〜
１０／１００で配合したものを必須成分とする。

【００３３】（Ａ）の開始剤としては公知のものが使用
できるが、芳香族スルホニウム塩化合物、芳香族ホスホ
ニウム塩化合物、芳香族ヨードニウム塩化合物、ジアゾ
ニウム塩化合物、及び鉄アレーン錯体化合物あるいはそ
れらの組み合わせによる、カチオン活性種を発生するも
のが好ましい。これらの内、塩化合物については、対ア
ニオンか、六フッ化アンチモンアニオン、六フッ化リン
アニオン、テトラキス（ペンタフロロフェニル）ホウ素
アニオン、であるものが好ましい。また、特公平６−６
２６９２号公報に開示されているような、（ｉ）ビスシ
クロペンタジエニル鉄誘導体とキノイド類との電荷移動
錯体と、（ｉｉ）テトラフルオロホウ酸塩、へキサフル
オロリン酸塩及びヘキサフルオロアンチモン酸塩でなる
群から選ばれる少なくとも一つの塩とを相互作用させて
得られる複合体も好ましく使用できる。

【００３４】（Ｂ）の反応性樹脂としては公知のものが
使用できるが、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、プロペニルエーテル化合物
などが好ましく、特には低粘度である、リモネンジオキ
シド、3,4‐エポキシシクロヘキシルメチル‐3,4‐エポ
キシシクロヘキシルカルボキシレート、1,4‐ビス［（3
‐エチル‐3‐オキセタニルメトキシ）メチル］ベンゼ
ンが好ましい。また、いずれの場合にも２種以上を混合
して用いてもよい。

【００３５】また、反応性をコントロールするために、
ヒドロキシ化合物、炭化水素などの水素ドナーとなる反
応助剤を添加してもよく、さらに光による反応の場合に
は、フェノチアジン誘導体、キサントン誘導体、チオキ
サントン誘導体、アミノ安息香酸誘導体、アントラセ
ン、フェナントレン、ペリレンなどの多環芳香族化合
物、あるいはそれらの組み合わせなどの光増感剤を添加
しても良い。

【００３６】また、上掲の光硬化性導電ペーストにとど
まらず、導電材に共通なこととして、本発明の効果を損
なわない限りにおいて、公知の、シリカ、アルミナ、マ
イカなどの無機フィラー、各種有機フィラー、炭素粉、
顔料、染料、重合禁止剤、増粘剤、チキソトロピー剤、
沈殿防止剤、酸化防止剤、分散剤、各種樹脂、各種溶剤
などを加えてもよい。

【００３７】導電材に添加できる樹脂として、公知のも
のが使用可能である。例えば、フェノール樹脂、メラミ
ン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹
脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート化合
物、シアネート化合物、フェノキシ樹脂などの熱硬化樹
脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、Ａ
ＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアル
コール、ポリビニルエーテル、ポリアセタール、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリス
ルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリ
アリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ
化エチレン、シリコーン樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げ
られ、一種または二種以上の組み合わせも可能である。

【００３８】導電材に添加できる溶剤は、公知のものが
使用可能である。ただし硬化反応の後に系内への残存を
避けるため、沸点は２５０°Ｃ以下が好ましい。例え
ば、トルエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、ｎ−ヘキサン、ペンタンなどの炭化水素溶媒、イソ
プロビルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコー
ル類、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、ジエチルケトン、イソホロンなどの
ケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなど
のエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロビレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、３‐メトキシ‐３
‐メチルブチルアセテートなどのグリコールモノエーテ
ル類およびそれらのアセテート化物、さらに以上挙げた
溶剤の１種ないしは２種以上の混合系が用いられる。

【００３９】分散剤としては、ポリエチレングリコール
エステル化合物、ポリエチレングリコールエーテル化合
物、ポリオキシエチレンソルビタンエステル化合物、ソ
ルビタンアルキルエステル化合物、脂肪族多価カルボン
酸化合物、燐酸エステル化合物、ポリエステル酸のアマ
イドアミン塩、酸化ポリエチレン系化合物、脂肪酸アマ
イドワックスなどが挙げられるが、特に、ソルビタンア
ルキルエステル化合物、酸化ポリエチレン系化合物、脂
肪酸アマイドワックスが好ましく、これらは単独で用い
ても混合して用いて良い。

【００４０】本発明の導電ペーストの作製方法は、上記
の混合物をホモジナイザーなどの攪拌機で均質に攪拌混
合した後、３本ロールあるいはニーダーなどの混練機で
さらに均質に分散する方法が挙げられるが、これに限定
されない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の導電回路
の形成装置では、従来技術におけるマスクや印刷用の版
を予め作製することなく、様々なパターンの導電回路を
迅速に且つ安価に随時形成することができる。なお、本
発明の形成装置は、ＲＦ−ＩＤメディア用のアンテナ形
成、プリント回路基板の回路形成および層間接続導電層
形成、ディスプレイ装置の電極形成などに利用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる導電回路の形成装置
の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の形成装置の構成を具体的に示す斜視図で
ある。

【図３】本実施形態にかかる導電回路の形成装置の変形
例を示す図である。

【符号の説明】

１基材２，１２，２２排出部２ａ排出ヘッド３導電回路４供給部５駆動部６制御部７処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のパターンを有する導電回路を基材
上に形成する装置において、導電材を排出するための排出部と、前記排出部と前記基材とを相対移動させるための駆動部
と、前記所定のパターンに対応した信号に基づいて、前記排
出部と前記基材との相対移動および前記排出部の導電材
の排出タイミングを制御するための制御部とを備えてい
ることを特徴とする導電回路の形成装置。
【請求項２】前記排出部は、導電材を排出するための
単一の排出ヘッドを有し、前記制御部は、二次元的なパターンを有する導電回路を
形成するために、前記排出部と前記基材とを二次元的に
相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の導電
回路の形成装置。
【請求項３】前記排出部は、導電材をそれぞれ排出す
るための一次元的に配列された複数の排出ヘッドを有
し、前記制御部は、二次元的なパターンを有する導電回路を
形成するために、前記排出部と前記基材とを一次元的に
相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の導電
回路の形成装置。
【請求項４】前記排出部は、導電材をそれぞれ排出す
るための二次元的に配列された複数の排出ヘッドを有
し、前記制御部は、二次元的なパターンを有する導電回路を
形成するために、前記複数の排出ヘッドの各々における
導電材の排出タイミングを制御することを特徴とする請
求項１に記載の導電回路の形成装置。
【請求項５】所定のパターンを有する導電回路を基材
上に形成する装置において、導電材をそれぞれ排出するための二次元的に配列された
複数の排出ヘッドと、前記所定のパターンに対応した信号に基づいて、前記複
数の排出ヘッドの各々における導電材の排出タイミング
を制御するための制御部とを備えていることを特徴とす
る導電回路の形成装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
形成装置により形成された導電回路を有することを特徴
とするＲＦ−ＩＤメディア用のアンテナ。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
形成装置により形成されたアンテナとしての導電回路を
有することを特徴とするＲＦ−ＩＤメディア。