JP2005124025A - 無線タグ用アンテナおよび無線タグ用アンテナの形成方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の熱処理に比して十分に短時間でアンテナを形成し、導電ペーストにより形成されたアンテナを有する無線タグを低コストで作製できる無線タグ用アンテナの形成方法および無線タグ用アンテナを提供する。
【解決手段】 絶縁基材に導電ペースト（特に金属銀とバインダーからなる銀ペースト）を塗布し、無線タグ用のアンテナを形成し、その上に、押出し温度２５０℃以上の熔融した熱可塑性樹脂（特にポリオレフィン樹脂）を押出し、被覆させたことを特徴とする。
【選択図】無し

Description

本発明は、無線タグ用アンテナ及び、その形成方法に関するものである。

無線タグ用アンテナの形成方法として、直接銅線をコイル状にする方法、金属箔をエッチングする方法、導電ペーストを印刷する方法等が挙げられる。

上記アンテナを形成する方法として現在主流となっている方法は、金属箔をエッチングするサブトラクティブ法である。しかしながら、この方法は、必要な部分を残すように金属材料を取り除く方法であり、材料に無駄が多い。また、取り除いた金属材料を再利用しようとすると、多大なコストを要する。加えて、エッチングでは廃液が発生するため、これを処理するためにも多大なコストが必要となる。

これを回避する方法として、導電ペーストを印刷するアディティブ法が挙げられる。この方法は、アンテナ形成に必要な分量だけ導電ペーストを印刷すれば良く、サブトラクティブ法に比して材料に無駄が少なく、また廃液も出ないため、コストの観点から有利な方法である。

しかしながら、ここで用いられる導電ペーストは、従来から、導電性を発現させる金属粉以外に、基材への固着の役割を担う樹脂分、それらをインクとして分散させるための溶剤を成分として含有し、通常数１０分単位の長時間にわたる熱処理工程が必須であった（例えば、特許文献１参照）。

この熱処理工程の時間が印刷コストの殆どを占めており、より低コストでのアンテナ製造のためには短時間での熱処理工程が望まれている。

以下に公知文献を示す。
特開平１１−３４５３０１号公報（第４頁）

そこで、本発明は上記事情に鑑み、従来の熱処理に比して十分に短時間でアンテナを形成し、導電ペーストにより形成されたアンテナを有する無線タグを低コストで作製することを課題としている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明は、絶縁基材に導電ペーストを塗布し、無線タグ用のアンテナを形成し、その上に、押出し温度２５０℃以上の熔融した熱可塑性樹脂を押出し、被覆させたことを特徴とする無線タグ用アンテナである。

本発明の請求項２の発明は、前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の無線タグ用アンテナである。

本発明の請求項３の発明は、前記導電ペーストが１５０℃以上で分解し金属銀が残る有機銀からなる有機銀ペーストであることを特徴とする請求項１または２記載の無線タグ用アンテナである。

本発明の請求項４の発明は、前記導電ペーストが金属銀とバインダーからなる銀ペーストであることを特徴とする請求項１または２記載の無線タグ用アンテナである。

本発明の請求項５の発明は、絶縁基材に導電ペーストを塗布し、無線タグ用のアンテナを形成し、その上に、押出し温度２５０℃以上の熔融した熱可塑性樹脂を押出し、被覆することを特徴とする無線タグ用アンテナの形成方法である。

本発明によれば、絶縁基材に導電ペーストを塗布し、無線タグ用のアンテナパターンを形成し、その上に２５０℃以上の熱可塑性樹脂を押出し、この樹脂温で導電ペーストを乾燥硬化させることにより、従来の熱処理工程で作製したものに劣らない通信距離を有するアンテナを形成することができ、無線タグを低コストで作製することが可能な無線タグ用アンテナの形成方法および無線タグ用アンテナとすることができる。

つぎに本発明を実施の最良の形態に基づいて以下に詳細に説明する。

絶縁基材は、配線パターン間の絶縁性を保持できる材料であれば使用可能である。例えば、ポリエステル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂など、公知のプラスチックフィルムもしくはシート、また、セラミック、ガラス、無機繊維、有機繊維、紙、それらと熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂との複合材の中から適宜選択して用いることができる。

絶縁基材の厚みとしては特に限定されるものではなく、無線タグの用途に応じて適宜選定すればよい。

また、これらの基材表面は必要に応じて、カップリング剤処理やプライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理等を施して、基材に積層させる導電ペーストの印刷性や密着性を改良することができる。

導電ペーストの組成としては、特に限定されない。ペースト中に含まれる導電粒子としては、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウム等の金属粒子、ナノ金属微粒子、金属酸化物、有機金属またはそれらの混合物等が挙げられるが、必要な導電性に応じて適宜選定すれば良い。特に導電性とコストの観点から、銀、銅、アルミを主体とするものが好ましい。

さらに、導電性の観点から、有機銀などの有機金属タイプのものが好ましい。これは、有機銀が１５０℃以上の温度で分解し銀だけが残り、銀同士が融着し、バルクの銀に近づくためである。

また、上記絶縁基材への密着を高めるために、必要に応じて導電ペーストにバインダ樹脂を混合させることができる。導電ペーストに含まれるバインダ樹脂としては公知のものが使用可能であり、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば各種熱硬化性樹脂及びモノマー、光硬化性樹脂及びモノマーなどを用いることができる。これらは、一種または二種以上の組み合わせも可能である。

導電ペーストには溶剤を加えてもよく、公知のものが使用可能である。但し、反応完了後に塗膜に残存するのを避けるため、沸点２５０℃以下のものが好ましい。溶剤は、一種
または二種以上の組み合わせが使用可能である。

導電ペーストの作製方法としては、混合物をホモジナイザーなどの攪拌機で均一に混合した後、三本ロールなどで更に均一にする方法が挙げられるがこれに限定されない。更に分散性を高めるために、超音波、高周波照射等が利用可能である。

アンテナの塗布方法としては、公知の方法を用いることが出来るが、印刷法、例えばスクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法等が好ましい。

アンテナは基材と導電パターンよりなり、該導電ペーストからなる導電パターン上に、押し出し温度が２５０℃以上の熱可塑性樹脂を被覆し冷却することにより、基材上の導電ペーストを短時間で乾燥硬化させる。

２５０℃以上で被覆する熱可塑性樹脂としては、熱可塑性樹脂であれば何れでも良く特に限定する必要はないが、
被覆方法として、一般的に熱可塑性樹脂を加工する方法；押出法により被覆、射出成形により被覆する方法が好ましい。このため、この方法で加工できる樹脂、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の熱可塑性樹脂が利用できるが、特にポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィンのポリオレフィンが好ましく用いられる。

被覆する温度は、高ければ高い程、導電性ペーストの乾燥効率が良くなるため、好ましい。例えば、ポリエチレンを押出して被覆する際の温度としては３１０℃以上３５０℃以下のラミ加工の温度が好ましい。

２５０℃以上の熱可塑性樹脂を被覆する前に、予め導電性ペーストを熱オーブンで乾燥しても良い。

また、２５０℃以上の熱可塑性樹脂で被覆する前に、導電性ペーストを塗布した表面にアンカーコート剤，接着剤等を塗布しても良い。

以上のようにしてアンテナを形成した後、被覆した熱可塑性樹脂の一部を切り取り、ＩＣチップを実装して無線タグを作製する。前記ＩＣチップは公知のものが使用可能である。ＩＣチップとアンテナを接続する接着材料としては、公知の異方導電性フィルム、異方導電性ペースト、絶縁性ペースト等を用いてよく、塗布方法としては、ディスペンス法、印刷法等が挙げられる。また、接着材料を介しての実装の際に、必要に応じて圧力、熱、光、高周波、超音波等のエネルギーを加えてもよい。また、実装自体を超音波によって行ってもよい。実装後に、ＩＣチップ接続部を衝撃から守るために、実装部全体または一部を被覆保護してもよい。

また、ＩＣチップの実装方法としては、絶縁基材に導電性ペーストでアンテナを塗布する前に、絶縁基材に予め、ＩＣチップを貼り付けておき、その上に導電性ペーストでアンテナを形成し、２５０℃以上の熱可塑性樹脂で被覆しても良い。

基材にポリエチレンテレフタレート（三菱化学ポリエステルフィルム製Ｓ−１００）を用い、藤倉化成（株）製、反応タイプの有機銀導電ペーストを用いて、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、５０℃２０分の予備乾燥を経て、アンテナ回路を予備形成した。その上に温度３２０℃の三井住友ポリオレフィン（株）製ポリエチレン樹脂１４Ｐを押出し、銀ペーストの乾燥，有機物の分解並びに保護層の形成を行った。上記導電ペーストは、
熱を与えたときに、含有される酸化銀の自己還元作用と、有機銀化合物の分解が起こることにより、バルクの銀に近い導電性の塗膜を形成する特徴があり、高温で長時間処理すればするほど、回路の抵抗値が下がる傾向にある。このようにして形成されたアンテナ回路の抵抗値も押出し樹脂の熱により、十分乾燥，反応が進み、長さ１ｍ、幅０．３ｍｍ，厚み２０μｍのアンテナ回路の抵抗値が８Ωと、純粋な金属の抵抗値に近い値を示していた。

基材にポリエチレンテレフタレート（三菱化学ポリエステルフィルム製Ｓ−１００）を用い、該ＰＥＴ基材上にフィリップ製のＩＣタグ用ＩＣチップＩ−ＣＯＤＥを載せ、該ＩＣを中心に、東洋インキ製造（株）製、導電性粒子として銀粉を含む導電ペーストと絶縁ペーストを用いて、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、該アンテナ回路を予備形成した。その上に温度３２０℃の三井住友ポリオレフィン（株）製ポリエチレン樹脂１４Ｐを押出し、銀ペーストの乾燥，絶縁ペーストの乾燥並びに保護層の形成を行いカードサイズのＩＣ−タグを得た。該ＩＣタグは問題なくＩ−ＣＯＤＥ対応、数１０ｃｍ離してもリーダライタで読み書きできた。

本例は、比較のための例１である。

実施例１と同様の導電ペーストを用いて、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、５０℃２０分の予備乾燥を経て、１５０℃３０分の熱処理を行うことでアンテナを形成させた。該アンテナ（長さ１ｍ、幅０．３ｍｍ，厚み２０μｍ）のアンテナ回路の抵抗値が２０Ωと、実施例１に比べ、抵抗値が高く、乾燥の熱量が足らないことがわかった。

本例は、比較のための例２である。

導電性粒子として銀粉を含む導電ペーストを実施例１と同様の方法で、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、５０℃２０分の予備乾燥を経て、１５０℃３０分の熱処理を行うことでアンテナを形成させた。ＩＣチップを実装して通信テストを行ったところ、無線タグをリーダライタに接触させて読める程度の通信距離となった。

Claims (5)

1. 絶縁基材に導電ペーストを塗布し、無線タグ用のアンテナを形成し、その上に、押出し温度２５０℃以上の熔融した熱可塑性樹脂を押出し、被覆させたことを特徴とする無線タグ用アンテナ。
2. 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の無線タグ用アンテナ。
3. 前記導電ペーストが１５０℃以上で分解し金属銀が残る有機銀からなる有機銀ペーストであることを特徴とする請求項１または２記載の無線タグ用アンテナ。
4. 前記導電ペーストが金属銀とバインダーからなる銀ペーストであることを特徴とする請求項１または２記載の無線タグ用アンテナ。
5. 絶縁基材に導電ペーストを塗布し、無線タグ用のアンテナを形成し、その上に、押出し温度２５０℃以上の熔融した熱可塑性樹脂を押出し、被覆することを特徴とする無線タグ用アンテナの形成方法。