JP2006139394A

JP2006139394A - 微小構造体付きシートの製造装置及び微小構造体付きシートの製造方法

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Publication number: JP2006139394A
Application number: JP2004326643A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Okuda; 勝巳奥田; Shinichi Ono; 信一小野
Original assignee: Osaka Sealing Printing Co Ltd
Current assignee: Osaka Sealing Printing Co Ltd
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】微小構造体付きシートを製造するにあたり、不良品の発生を少なくして、微小構造体付きシートを効率よく製造できるようにする。
【解決手段】シート基材50の所定位置に微小構造体10を取り付けた微小構造体付きシートを製造するにあたり、微小構造体を収容させる収容凹部21が外周面に設けられた保持ロール20を回転させると共に、供給装置30により微小構造体を配列させて保持ロールに設けられた収容凹部に微小構造体を供給する一方、シート搬送装置40により所定位置に接着層52が設けられたシート基材50を微小構造体が収容凹部に収容された保持ロールと対向する位置に導き、収容凹部に収容された微小構造体をシート基材に設けられた接着層に付着させて、シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けるようにした。
【選択図】図８

Description

この発明は、シート基材の所定位置にＩＣチップ等の微小構造体を取り付けた微小構造体付きシートを製造する微小構造体付きシートの製造装置及びその製造方法に係り、不良品の発生を少なくして、微小構造体付きシートを効率よく製造できるようにした点に特徴を有するものである。

近年、飲食品等の各種の商品の包装体等に、ＩＣチップとアンテナ回路等を設けた非接触通信機能を有するＩＣラベル等を装着させることが行われるようになった。

ここで、このようなＩＣラベルを製造するにあたっては、例えば、図１に示すように、エンボス加工等によりフィルム２にＩＣチップからなる微小構造体１を収容させる凹部２ａを多数形成し、このフィルム２を上記の微小構造体１を分散させた展開液（図示せず）中に導き、この展開液中において、図２（Ａ）に示すように、このフィルム２の凹部２ａ内に微小構造体１を収容させるようにする。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、微小構造体１を収容させたフィルム２の上をカバーフィルム３で被覆すると共に、このカバーフィルム３に微小構造体１に達する一対の導通孔３ａを設け、図２（Ｃ）に示すように、この導通孔３ａを通して微小構造体１と接続するようにして一対の電極４，４を形成し、図３に示すように、上記のフィルム１に多数のストラップＳを連続して形成する。

そして、このように多数のストラップＳが形成されたフィルム１をカットして、図４に示すようなストラップＳを得るようにする。

一方、図５に示すようなアンテナ回路６が設けられたシート基材５を用い、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記のストラップＳに設けられた一対の電極４，４を、導電性の接着層７を介してこのシート基材５に設けられたアンテナ回路６の端部にそれぞれ接着させて、ＩＣラベルを製造するようにしている。

しかし、このようにフィルム２に多数のストラップＳを連続して形成した後、これを各ストラップＳにカットし、このようにカットしたストラップＳに設けられた一対の電極４，４を、シート基材５に設けられたアンテナ回路６の端部に接着させることは非常に面倒であり、生産性が悪い等の問題があった。

そして、近年においては、樹脂と揮発性溶剤とを含む展開液中にＩＣチップ等の微小構造体を分散させ、微小構造体を収容させる凹孔が設けられた凹孔付きロールの一部をこの展開液中に浸漬させて回転させ、このように回転する凹孔付きロールの表面にドクター刃を接触させて、この凹孔付きロールの表面に設けられた凹孔内に上記の微小構造体を収容させると共に、余分な展開液及び微小構造体を除去し、この凹孔付きロールと圧銅との間に基材フィルムを導き、この基材フィルムに上記の凹孔内に収容された微小構造体を転移させ、これを乾燥させて展開液中の樹脂を固化させ、微小構造体を基材フィルムに固着させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、この特許文献１においては、上記の基材フィルムに予めアンテナパターンを形成しておき、このアンテナパターンに接続させるようにして、微小構造体を基材フィルムに固着させることも提案されている。

しかし、上記のように微小構造体を分散させた展開液中に凹孔付きロールの一部を浸漬させて回転させ、このように回転する凹孔付きロールの表面にドクター刃を接触させて、この凹孔付きロールの表面に設けられた凹孔内に上記の微小構造体を収容させるようにした場合、凹孔付きロールの凹孔内に微小構造体が確実に供給されるとはいえず、このため、基材フィルムに微小構造体が付与されないことがあり、微小構造体が付与されてない不良品が発生しやすくなるという問題があった。

また、上記のように微小構造体をアンテナパターンに接続させるようにして基材フィルムに固着させる場合、この微小構造体とアンテナパターンとの間に展開液に用いた樹脂が介在して、微小構造体とアンテナパターンとが電気的に十分に接続されなくなるおそれもあった。
特開２００４−１１８２５５号公報

この発明は、シート基材の所定位置にＩＣチップ等の微小構造体を取り付けた微小構造体付きシートを製造する場合における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものであり、上記のような微小構造体付きシートを製造するにあたり、不良品の発生を少なくして、微小構造体付きシートを効率よく製造できるようにすることを課題とするものである。

この発明における微小構造体付きシートの製造装置においては、上記のような課題を解決するため、シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けるように構成されており、上記の微小構造体を収容させる収容凹部が外周面に設けられた回転する保持ロールと、上記の微小構造体を配列させて、回転する保持ロールに設けられた収容凹部に微小構造体を供給する供給装置と、所定位置に接着層が設けられたシート基材を微小構造体が収容凹部に収容された保持ロールと対向する位置に導き、収容凹部に収容された微小構造体をシート基材に設けられた上記の接着層に接触させて付着させるように、上記の回転する保持ロールと同期させてシート基材を移動させるシート搬送装置とを設けるようにした。

また、この発明における微小構造体付きシートの製造方法においては、上記のような課題を解決するため、シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けた微小構造体付きシートを製造するにあたり、上記の微小構造体を収容させる収容凹部が外周面に設けられた保持ロールを回転させると共に、供給装置により微小構造体を配列させて微小構造体を回転する保持ロールに設けられた収容凹部に供給する一方、シート搬送装置により所定位置に接着層が設けられたシート基材を微小構造体が収容凹部に収容された保持ロールと対向する位置に導き、収容凹部に収容させた微小構造体をこのシート基材に設けられた接着層に付着させて、シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けるようにした。

また、上記のようにして微小構造体付きシートを製造するにあたっては、上記のシート基材に予めアンテナ回路等の回路パターンを形成し、この回路パターンに電気的に接続させるようにして、上記の微小構造体をシート基材に取り付けることができる。

また、上記のように回路パターンに電気的に接続させるようにして、微小構造体をシート基材に取り付けるにあたっては、回路パターンに導電性の接着層を設け、この導電性の接着層により微小構造体を取り付けるようにすることができ、また、上記の回路パターンに異方導電性の接着層を設け、この異方導電性の接着層により微小構造体をシート基材に付着させた後、圧力を加えて微小構造体と回路パターンとを電気的に接続させるようにすることもできる。

この発明においては、シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けた微小構造体付きシートを製造するあたり、供給装置により微小構造体を配列させて、回転する保持ロールに設けられた収容凹部に微小構造体を供給し、このように収容凹部に供給された微小構造体をシート基材に設けられた接着層に付着させるようにしたため、シート基材の所定位置に微小構造体が確実に付与されるようになり、微小構造体が付与されてない不良品の発生が防止されるようになる。

また、上記のようにして微小構造体付きシートを製造するにあたり、上記のシート基材に予めアンテナ回路等の回路パターンを形成し、この回路パターンに電気的に接続させるようにして、上記の微小構造体をシート基材に取り付けるようにすると、ストラップを作成して微小構造体付きシートを製造する従来の場合に比べて、微小構造体付きシートを簡単に効率よく製造できるようになる。

また、上記のように微小構造体を回路パターンに電気的に接続させるようにしてシート基材に取り付けるにあたり、上記のように回路パターンに導電性の接着層を設け、この導電性の接着層により微小構造体を回路パターンに取り付けて電気的に接続させるようにし、或いは、回路パターンに異方導電性の接着層を設け、この異方導電性の接着層により微小構造体をシート基材に付着させた後、この微小構造体と回路パターンとの間に圧力を加えて、微小構造体と回路パターンとの間に結ぶ方向に導電性を発現させるようにすることにより、微小構造体が回路パターンに確実に電気的に接続されるようになり、不良品の発生が抑制されるようになる。

以下、この発明の実施形態に係る微小構造体付きシートの製造装置及び微小構造体付きシートの製造方法について具体的に説明する。なお、この発明に係る微小構造体付きシートの製造装置及び微小構造体付きシートの製造方法は、特に下記の実施形態に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

ここで、この発明において用いる上記の微小構造体としては、例えば、ＩＣチップ等の半導体素子、圧電素子、温度センサー等の各種のセンサー等が挙げられる。また、この微小構造体の形状は特に限定されず、例えば、立方体、長方体、四角錐台、円錐台等の様々な形状になったものを用いることができる。

また、この発明において用いる上記のシート基材としては、一般の包装材料やプリント配線に使用するフレキシブルな樹脂フィルムや紙類等を使用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴやＰＢＴ等のポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン６やナイロン６６等のポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、テトラフルオロエチレン、アクリル、酢酸セルロース等の樹脂フィルムや、板紙、被覆したカートン紙、ダンボール紙、上質紙、樹脂含浸紙、クラフト紙等の紙類を使用することができる。

次に、この発明の実施形態に係る微小構造体付きシートの製造装置及び微小構造体付きシートの製造方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。

この実施形態においては、微小構造体１０として、図７に示すように、片面側に向かってテーパー状に収縮した四角錘台になったＩＣチップを用いるようにした。

そして、この実施形態においては、図８に示すように、上記の微小構造体１０を収容させる収容凹部２１が外周面に設けられた保持ロール２０を回転させると共に、供給装置３０により微小構造体１０を配列させて、この微小構造体１０を上記の回転する保持ロール２０に設けられた収容凹部２１に供給するようにした。

また、上記のように回転する保持ローラ２０と同期させて、回転駆動されるシート搬送装置４０の搬送ロール４１により、シート基材５０を微小構造体１０が収容凹部２１に収容された保持ロール２０と対向する位置に導き、収容凹部２１に収容された微小構造体１０をこのシート基材５０の所定位置に供給するようにした。

ここで、この実施形態においては、上記の保持ロール２０として、図９に示すように、その軸方向に収容凹部２１を複数（図に示す例では３つ）設けると共に、このような収容凹部２１の列をその周方向に複数列（図に示す例では４列）設けたものを用いるようにした。また、上記の微小構造体１０が面積の大きな面を外にして上記の各収容凹部２１に収容されるようにするため、各収容凹部２１を保持ロール２０の回転中心に向かってテーパー状に狭くした逆四角錘台に形成するようにした。

また、上記の供給装置３０においては、図１０に示すように、上記の微小構造体１０をポッパー３１内に収容させると共に、このポッパー３１の底部に、上記の保持ロール２０の軸方向に設けられた収容凹部２１に対応するようにして、所要間隔を介して複数（図に示す例では３つ）の案内路３２を設けるようにし、各案内路３２を通してそれぞれ微小構造体１０を保持ロール２０側に送るようにした。

ここで、各案内路３２を通して微小構造体１０を保持ロール２０側に送るにあたっては、上記の微小構造体１０における面積の大きな面が上になった状態で搬送されるようにするため、案内路３２の形状を上方に向かいテーパー状に広がった溝型状に形成し、面積の大きな面が上になった微小構造体１０だけが、この案内路３２内に入り込んで搬送されるようにした。

一方、上記のシート基材５０としては、図１１に示すように、その表面に各種の印刷等により、その搬送方向に沿って順々に回路パターン５１のアンテナ回路を送り方向と直交する幅方向に複数（図に示す例では３つ）形成すると共に、この回路パターン５１の分離された端部相互に架け渡すようにして異方導電性の接着層５２を設けたものを用いるようにした。

そして、上記のように保持ロール２０の収容凹部２１に収容された微小構造体１０を、図１２及び図１３に示すように、このシート基材５０に設けられた異方導電性の接着層５２の上に上記の回路パターン５１の分離された端部相互に架け渡すようにして付着させた後、上記の微小構造体１０をシート基材５０に押し付けて、上記の異方導電性の接着層５２に、微小構造体１０と回路パターン５１とを結ぶ方向の導電性を発現させ、その後、必要に応じて、図１４に示すように、上記の微小構造体１０を保護するようにオーバーコート材５３を設け、複数のＩＣラベル６０を連続して製造するようにした。その後は、このように複数のＩＣラベル６０が形成されたシート基材５０をカットして、図１５に示すようなＩＣラベル６０を得るようにした。

ここで、上記のように微小構造体１０をシート基材５０に押し付けて、上記の異方導電性の接着層５２に微小構造体１０と回路パターン５１との間の導電性を十分に発現させるため、図１６に示すように、上記の微小構造体１０の異方導電性の接着層５２と接触する面に、メッキなどによって端子１１を突出するように設けることが好ましい。

なお、上記のシート基材５０としては、予め回路パターン５１と接着層５２とを設けたものを用いる他、予め回路パターン５１だけが形成されたシート基材５０を用い、このシート基材５０を保持ロール２０と対向する位置に導く途中において、このシート基材５０に接着層５２を形成するようにしたり、回路パターン５１や接着層５２が形成されていないシート基材５０を用い、このシート基材５０を保持ロール２０と対向する位置に導く途中において、このシート基材５０に回路パターン５１と接着層５２とを形成することも可能である。

また、この実施形態においては、微小構造体１０を回路パターン５１に電気的に接続させるようにしてシート基材５０に取り付けるにあたり、異方導電性の接着層５２を設けるようにしたが、回路パターン５１の分離された端部にそれぞれ導電性の接着層を設けて微小構造体１０を取り付けることも可能である。

さらに、この実施形態においては、上記のようにシート基材５０に多数のＩＣラベル６０を設けるようにしたが、飲食品等の各種の商品の包装袋や包装箱に用いるシート基材に直接回路パターンを形成して微小構造体を取り付け、包装袋や包装箱自体にＩＣラベルを設けるようにすることも可能である。

また、この発明に係る微小構造体付きシートの製造装置及び微小構造体付きシートの製造方法を用いて、従来例で示すようなストラップを製造することも可能である。

従来例においてストラップを製造するのに用いた凹部が多数形成されたフィルムの概略平面図である。従来例のストラップを製造する工程を示し、（Ａ）は上記のフィルムの凹部内に微小構造体を収容させた状態を示した断面説明図、（Ｂ）は上記の微小構造体を収容させた上をカバーフィルムで被覆すると共に、カバーフィルムに微小構造体に達する一対の導通孔を設けた状態を示した断面説明図、（Ｃ）は上記の導通孔を通して微小構造体と接続するようにして一対の電極を形成した状態を示した断面説明図である。従来例において、フィルムに多数のストラップを連続して形成した状態を示した概略平面図である。従来例において作成したストラップの概略平面図である。従来例において使用したアンテナ回路が設けられたシート基材の概略平面図である。従来例において、（Ａ）はアンテナ回路が設けられたシート基材にストラップを取り付けて作成したＩＣラベルの概略平面図、（Ｂ）は断面説明図である。この発明の一実施形態において使用した微小構造体の斜視図である。同実施形態において、微小構造体付きシートのＩＣラベルを製造する状態を示した概略説明図である。同実施形態において使用した収容凹部が設けられた保持ロールの概略平面図である。同実施形態において、微小構造体を保持ロールの収容凹部に供給する供給装置の概略説明図である。同実施形態において、シート基材に回路パターンを形成すると共に、この回路パターンの分離された端部相互に架け渡すようにして異方導電性の接着層を設けた状態を示した概略平面図である。同実施形態において、シート基材に設けられた異方導電性の接着層の上に、微小構造体を回路パターンの分離された端部相互に架け渡すように取り付けて複数のＩＣラベルを連続して製造する状態を示した概略平面図である。同実施形態において、シート基材に設けられた異方導電性の接着層の上に、微小構造体を回路パターンの分離された端部相互に架け渡すように取り付けた状態を示した断面説明図である。同実施形態において、微小構造体を保護するようにしてオーバーコート材を設ける状態を示した断面説明図である。同実施形態において製造したＩＣラベルの概略平面図である。同実施形態において、異方導電性の接着層と接触する微小構造体の面に端子を突出するように設けた状態を示した概略正面図である。

符号の説明

１０微小構造体
１１端子
２０保持ロール
２１収容凹部
３０供給装置
３１ポッパー
３２案内路
４０シート搬送装置
４１搬送ロール
５０シート基材
５１回路パターン
５２接着層
６０ＩＣラベル

Claims

シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けた微小構造体付きシートを製造する微小構造体付きシートの製造装置であって、上記の微小構造体を収容させる収容凹部が外周面に設けられた回転する保持ロールと、上記の微小構造体を配列させて、回転する保持ロールに設けられた収容凹部に微小構造体を供給する供給装置と、所定位置に接着層が設けられたシート基材を微小構造体が収容凹部に収容された保持ロールと対向する位置に導き、収容凹部に収容させた微小構造体をシート基材に設けられた上記の接着層に接触させて付着させるように、上記の回転する保持ロールと同期させてシート基材を移動させるシート搬送装置とを備えたことを特徴とする微小構造体付きシートの製造装置。
シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けた微小構造体付きシートを製造するにあたり、上記の微小構造体を収容させる収容凹部が外周面に設けられた保持ロールを回転させると共に、供給装置により微小構造体を配列させて微小構造体を回転する保持ロールに設けられた収容凹部に供給する一方、シート搬送装置により所定位置に接着層が設けられたシート基材を微小構造体が収容凹部に収容された保持ロールと対向する位置に導き、収容凹部に収容させた微小構造体をこのシート基材に設けられた接着層に付着させて、シート基材の所定位置に微小構造体を取り付けることを特徴とする微小構造体付きシートの製造方法。
請求項２に記載の微小構造体付きシートの製造方法において、上記の微小構造体にＩＣチップを用いたことを特徴とする微小構造体付きシートの製造方法。
請求項２又は請求項３に記載の微小構造体付きシートの製造方法において、上記のシート基材に予め回路パターンを形成し、この回路パターンに接続させるようにして、上記の微小構造体をシート基材に取り付けることを特徴とする微小構造体付きシートの製造方法。
請求項４に記載の微小構造体付きシートの製造方法において、上記の微小構造体を上記の回路パターンに接続させるようにしてシート基材に取り付けるにあたり、回路パターンに導電性の接着層を設け、この導電性の接着層により微小構造体を取り付けることを特徴とする微小構造体付きシートの製造方法。
請求項４に記載の微小構造体付きシートの製造方法において、上記の微小構造体を上記の回路パターンに接続させるようにしてシート基材に取り付けるにあたり、回路パターンに異方導電性の接着層を設け、この異方導電性の接着層により微小構造体をシート基材に付着させた後、圧力を加えて微小構造体と回路パターンとを電気的に接続させるようにしたことを特徴とする微小構造体付きシートの製造方法。
請求項４〜請求項６の何れか１項に記載の微小構造体付きシートの製造方法において、上記のシート基材に形成する回路パターンがアンテナ回路であることを特徴とする微小構造体付きシートの製造方法。