JP2006140670A

JP2006140670A - 電子情報伝達処理用ｉｃシート類のアンテナパターン形成方法

Info

Publication number: JP2006140670A
Application number: JP2004327336A
Authority: JP
Inventors: Akira Takeshima; 晃竹島
Original assignee: Toppan Label Co Ltd
Current assignee: Toppan Infomedia Co Ltd
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】各種商品本体や商品包装容器等に貼着したり添付して使用するＩＣラベルやＩＣタグ等の電子情報伝達処理用ＩＣシート類に搭載するＩＣチップの回路駆動用アンテナパターンを紙製シート基材上にパターン形成する方法であり、水性、油性の薬液に対して耐性強度の低い紙製のシート基材上に、再現性の優れた精度の良いマイクロアンテナパターンを生産収率良く安価に実生産できるようにすることにある。
【解決手段】紙製のシート基材１上に熱レーザービーム２１の照射により除去可能な導電性塗料を塗布して導電性塗料層２を設け、未乾燥状態の該導電性塗料層２上の所定位置にＩＣチップ１０を載置して乾燥させて接合する前又は後に該導電性塗料層２をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービーム走査露光にて除去して非導電性パターン２ａと導電性のアンテナパータン３を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種商品本体や商品包装容器等に貼着したり添付して使用するＩＣラベルやＩＣタグ等の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法に関する。

従来から、プラスチックボトルやガラス瓶をはじめとする各種商品の包装容器や商品本体等に貼着したり添付したりして使用する電子情報伝達処理用のＩＣラベルやＩＣタグ等の情報伝達処理用ＩＣシート類があり、近年においては、その商品の情報表示や、商品の宣伝広告効率、あるいは商品の在庫管理等の商品物流情報処理の迅速化において、その電子情報伝達処理の必要性は増大している。

ＩＣラベルやＩＣタグ等の情報伝達処理用ＩＣシート類は、そのシート基材の表面に、任意のラベル印刷を施したり、基材の裏面には必要に応じて貼着用の粘着剤層を備えているとともに、近距離にて電子情報を無線交信可能なプロトコル手段として、ＩＣチップ（ＣＰＵ、メモリを備えた集積回路）や、該ＩＣチップの回路を駆動させる導電体からなるコイル形状パターンやリニア形状パターン等の各種形状パターンのマイクロアンテナを搭載している。

この情報伝達処理用ＩＣシート類のシート基材上にマイクロアンテナをパターン形成する方法としては各種のパターン形成技術があり、その一つとして、例えばパターンエッチング方式がある。

このエッチング方式は、シート基材上に被覆形成した導電性の金属層にフォトレジストをコーティングした後、アンテナ形状にパターン露光して光硬化したアンテナ形状のフォトレジストパターン以外の部分を、所定の溶剤（現像液）にて現像除去して金属層を露呈させ、その後に所定の金属エッチング液にて、その露呈した金属層をエッチング除去することによりシート基材上にアンテナ形状の金属層をパターン形成するものである。

しかしながら、このパターンエッチング方式は、微細形状のマイクロアンテナを形成する方法としては、微細形状の再現性や良品収率の点でも最適であるが、その形成工程にはフォトレジスト塗布工程、パターン露光現像工程、金属エッチング工程等があって複雑であり、また使用するシート基材は、パターン形成工程において使用する所定の現像液やエッチング液等の水性、油性の薬液に対して、十分な耐性強度のあるプラスチック製シートや金属製シート等の材料に限定されていた。

また、シート基材上にアンテナをパターン形成する方法として印刷方式があるが、シート基材上に、銀ペースト等の導電性インキや印刷版を用いて、スクリーン印刷やグラビア印刷方式にて、微細形状のアンテナ形状パターンの印刷画像を施すことは、その微細形状パターンの再現性において、また再現性の優れた良品パターンの生産収率や効率の点において極めて高い精度を要求されるものであり、コスト高となって実生産においては困難であった。

以下に、本発明の技術に関連する公知の特許文献を記載する。
特公平７−１００２９号公報特許第２６６００２２号特開２００１−１１１２１７号公報特開２００１−６２９８６号公報特開２００１−１０２８３７号公報特開２００２−２９０００８号公報特開２００２−３６６９１５号公報特開２００１−５９３１号公報特開２００１−１５６５２６号公報

本発明の課題は、各種商品本体や商品包装容器等に貼着したり添付して使用するＩＣラベルやＩＣタグ等の電子情報伝達処理用ＩＣシート類に搭載するＩＣチップの回路駆動用アンテナパターンを紙製シート基材上にパターン形成する方法であり、水性、油性の薬液に対して耐性強度の低い紙製のシート基材上に、再現性の優れた精度の良いマイクロアンテナパターンを生産収率良く、安価に実生産できるようにすることにある。

本発明の請求項１に係る発明は、紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布乾燥して導電性塗料層を設け、該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法である。

本発明の請求項２に係る発明は、紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布して導電性塗料層を設け、未乾燥状態の該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去した後に、未乾燥状態の該導電性塗料層を乾燥固化することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布乾燥して導電性塗料層を設け、該導電性塗料層上の所定位置に、導電性接着剤を介してＩＣチップを載置して接合した後、該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布して導電性塗料層を設け、未乾燥状態の該導電性塗料層上の所定位置にＩＣチップを載置して該未乾燥状態の該導電性塗料層を乾燥固化させ接合した後、該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法である。

本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法によれば、紙製のシート基材上に設けた導電性塗料層を、ＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することにより、アンテナパターンを形成するので、そのアンテナパターン形成工程には、フォトレジスト塗布工程、パターン露光現像工程、金属エッチング工程等の複雑な工程が必要なく、また、シート基材を劣化させるような現像液やエッチング液等の水性、油性の薬液は使用せず、シート基材には、導電性塗料を使用して導電性塗料層を形成するだけであるため、プラスチック製や金属製のシート基材の材料に限定されることなく、そのために紙製のシート基材に対してアンテナパターンを形成することができる。

また、紙製のシート基材上のアンテナパターンは、熱レーザービームの走査露光により導電性塗料層を、例えば、最小再現線数が１ライン／ｍｍ〜１０ライン／ｍｍ、最大再現線数が１００ライン／ｍｍ〜１５０ライン／ｍｍ、又はそれ以上の微細な解像度によってパターン形成することが可能となるものであり、紙製のシート基材上に再現性の優れた極めて精度の高いアンテナパターンを、高い生産収率と効率をもって安価に実生産できる効果がある。

本発明のアンテナパターン形成方法によりパターン形成したアンテナを搭載するＩＣラベルやＩＣタグ等の電子情報伝達処理用ＩＣシート類としては、各種商品本体や商品本体を包装する包装ケース等の商品の開封部分に、不正に開封ができないように、該ＩＣシート類のシート基材１の裏面に設けた接着剤層若しくは粘着剤層を介して、封印ラベルやシートとして貼着封印でき、ＩＣシート類に搭載するＩＣチップ１０とコイル形状又はリニア形状（例えば直線状）のアンテナ３から発信される、その商品に関するラベル識別情報信号を、リーダーライター手段（図示せず）により受信して読み取りすることができ、また、その商品に関する必要なラベル識別情報を信号として書き込みすることができる。

また、本発明のアンテナパターン形成方法によりパターン形成したアンテナを搭載するＩＣシート類としては、ラベルやシールの偽造を防止するための真贋判定用の識別情報の読み取りや、書き込みができるＩＣチップ１０が組み込まれており、封印ラベル又はシールを剥がして不正開封しようとするとＩＣシート類に設けたアンテナ３が破断して、商品本体やケースの開封部分を再封印した場合には、識別情報の読み取りは不能となり、ＩＣシート類が不正剥離や不正開封されていることを明確に認識できるものである。

本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法を、その実施の形態について、図１〜図３に基づいて以下に詳細に説明する。

図１（ａ）の平面図、（ｂ）の側面図に示すように、まず、適宜なる形状サイズの紙製のシート基材１の片面に、導電性塗料を塗布、乾燥させて導電性塗料層２を形成する。

次に、図２（ａ）の側面図に示すように、シート基材１平面の上方に２次元Ｘ−Ｙ平面内にて移動走査可能に配置した熱レーザービーム照射手段２０（ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー等）により照射可能な熱レーザービーム２１の照射相当点２１ａを、ＩＣチップ搭載相当部分１０Ａ及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分以外のレーザー走査開始位置に設置する。

そして、シート基材１上に、熱レーザービーム照射手段２０（又は熱レーザービーム２１）を熱レーザービーム２１を照射しながら、シート基材１の２次元Ｘ−Ｙ平面内にて、迅速に移動走査させて、図２（ｂ）の側面図に示すようにＩＣチップ搭載相当部分及びＩ
Ｃチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分以外の導電性塗料層２を、熱レーザービーム２１の走査露光によりシート基材１上から焼去させて、非導電性のパターン部２ａを形成する。

このようにして、図３の平面図に示すように、シート基材１上の熱レーザービームが照射されなかったＩＣチップ搭載相当部分１０Ａ及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分には、それ以外の部分における非導電性のパターン部２ａの形成によって、導電性のアンテナパターン部３が、四角コイル形状パターンに形成され、又は円、楕円コイル形状パターン、リニア（直線）形状パターン等の適宜形状に形成される。

続いて、図４（ａ）の平面図、図４（ｂ）の側面図に示すように、紙製のシート基材１上にパターン形成された導電性のアンテナパターン部３のＩＣチップ搭載相当部分１０Ａ上に、高分子樹脂による接着剤中に導電性フィラーを混合した導電性接着剤を介してＩＣチップ１０を載置して接合固定し、該ＩＣチップ１０裏面に設けた接続端子部１０ａ（アンテナ誘導電流の入力端子部）とＩＣチップ搭載相当部分１０Ａのアンテナパターン部３とを導通させた導電性のアンテナパターン部３を形成する。なお、本発明においては、例えば、アンテナパターン部３の形成されていないシート基材１裏面側、又はアンテナパターン部３の形成された表面側に、必要に応じて、シート貼着用の粘着剤層と易剥離可能なセパレータ層（剥離シート層）とをこの順に積層形成することは可能である。

本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法の他の実施の形態について、図１〜図３に基づいて以下に詳細に説明する。

図１（ａ）の平面図、（ｂ）の側面図に示すように、まず、適宜なる形状サイズの紙製のシート基材１の片面に、導電性塗料を塗布して、未乾燥状態の導電性塗料層２を形成する。

そして、前記導電性塗料層２が未乾燥状態の間に、シート基材１上に、熱レーザービーム照射手段２０（又は熱レーザービーム２１）を、熱レーザービーム２１を照射しながらシート基材１の２次元Ｘ−Ｙ平面内にて、迅速に移動走査させて、図２（ｂ）の側面図に示すようにＩＣチップ搭載相当部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分以外の導電性塗料層２を、熱レーザービーム２１の走査露光によりシート基材１上から焼去させて、非導電性のパターン部２ａを形成する。

このようにして、図３の平面図に示すように、シート基材１上の熱レーザービームが照射されなかったＩＣチップ搭載相当部分１０Ａ及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分には、それ以外の部分における非導電性のパターン部２ａの形成によって、未乾燥状態の導電性のアンテナパターン部３が四角コイル形状パターンに形成され、又は真円、あるいは楕円コイル形状パターン、リニア（直線）形状パターン等の適宜形状に形成される。

続いて、図４（ａ）の平面図、図４（ｂ）の側面図に示すように、紙製のシート基材１上にパターン形成された未乾燥状態の導電性のアンテナパターン部３のＩＣチップ搭載相当部分１０Ａ上に、ＩＣチップ１０を載置した後、アンテナパターン部３を乾燥固化させ
て（必要に応じて高分子樹脂による接着剤中に導電性フィラーを混合した導電性接着剤を介して）接合固定し、該ＩＣチップ１０裏面に設けた接続端子部１０ａ（アンテナ誘導電流の入力端子部）とＩＣチップ搭載相当部分１０Ａのアンテナパターン部３とを導通させた導電性のアンテナパターン部３を形成する。

また、本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法のその他の実施の形態について、図５〜図７に基づいて以下に詳細に説明する。

図５（ａ）の平面図、（ｂ）の側面図に示すように、まず、適宜なる形状サイズの紙製のシート基材１の片面に、導電性塗料を塗布乾燥させて導電性塗料層２を形成する。

次に、前記導電性塗料層２上の所定位置に、ＩＣチップ１０（ＣＰＵ、メモリを備えた集積回路）を、高分子樹脂による接着剤中に導電性フィラーを混合した導電性接着剤を介して載置して接合固定し、該導電性塗料層２と接触するＩＣチップ１０裏面の接続端子部１０ａ（アンテナ誘導電流の入力端子部）を、該導電性塗料層２に対して電気的に導通接続させる。なお、ＩＣチップ１０の端子部１０ａは、ＩＣチップ１０の裏面における全面若しくは部分面に形成されていてもよいし、あるいはＩＣチップ１０の外周端縁部から外側に突出するように延設されて形成されていてもよい。

次に、図６（ａ）に示すように、シート基材１平面の上方に２次元Ｘ−Ｙ平面内にて移動走査可能に配置した熱レーザービーム照射手段２０（ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー等）により照射可能な熱レーザービーム２１の照射相当点２１ａを、ＩＣチップ１０相当部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分以外のレーザー走査開始位置に設置する。

そして、シート基材１上に、熱レーザービーム照射手段２０（又は熱レーザービーム２１）を熱レーザービーム２１を照射しながら、シート基材１の２次元Ｘ−Ｙ平面内にて、迅速に移動走査させて、図６（ｂ）に示すようにＩＣチップ１０相当部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分以外の導電性塗料層２を、熱レーザービーム２１の走査露光によりシート基材１上から焼去させて非導電性のパターン部２ａを形成する。

このようにして、図７の平面図に示すように、シート基材１上の熱レーザービームが照射されなかったＩＣチップ１０相当部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分には、それ以外の部分における非導電性のパターン部２ａの形成によって、ＩＣチップ１０の裏面端子部１０ａと導通する導電性のアンテナパターン部３が、四角コイル形状パターンに形成され、又は円、楕円コイル形状パターン、リニア（直線）形状パターン等の適宜形状に形成される。なお、本発明においては、例えば、アンテナパターン部３の形成されていないシート基材１裏面側、又はアンテナパターン部３の形成された表面側に、必要に応じて、シート貼着用の粘着剤層と易剥離可能なセパレータ層（剥離シート層）とをこの順に積層形成することは可能である。

図５（ａ）の平面図、（ｂ）の側面図に示すように、まず、適宜なる形状サイズの紙製のシート基材１の片面に、導電性塗料を塗布して導電性塗料層２を形成する。

次に、前記導電性塗料層２が未乾燥状態の間に、該導電性塗料層２上の所定位置に、ＩＣチップ１０（ＣＰＵ、メモリを備えた集積回路）を載置して、該導電性塗料層２を乾燥させることにより、該導電性塗料層２とＩＣチップ１０との接触面を該導電性塗料層２を
接着剤層として（必要に応じて高分子樹脂による接着剤中に導電性フィラーを混合した導電性接着剤を介して）接合固定するとともに、該導電性塗料層２と接触するＩＣチップ１０裏面の接続端子部１０ａ（アンテナ誘導電流の入力端子部）を、該導電性塗料層２に対して電気的に導通接続させる。なお、ＩＣチップ１０の端子部１０ａは、ＩＣチップ１０の裏面における全面若しくは部分面に形成されていてもよいし、あるいはＩＣチップ１０の外周端縁部から外側に突出するように延設されて形成されていてもよい。

このようにして、図７の平面図に示すように、シート基材１上の熱レーザービームが照射されなかったＩＣチップ１０相当部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン相当部分には、それ以外の部分における非導電性のパターン部２ａの形成によって、ＩＣチップ１０の裏面端子部１０ａと導通する導電性のアンテナパターン部３が、四角コイル形状パターンに形成され、又は円、楕円コイル形状パターン、リニア（直線）形状パターン等の適宜形状に形成される。

本発明方法において使用する紙製のシート基材１としては、天然パルプ繊維、合成パルプ繊維、天然と合成の複合パルプ繊維等により抄紙したパルプ紙であって、少なくともその片面に薄いクレイコート層を備えた通常の印刷用紙である上質紙やコート紙、又は厚いクレイコート層を備えたアート紙等が使用でき、紙製シート基材１の厚さとしては、本発明においては限定されるものではないが、例えば、０．１〜０．２ｍｍ程度、あるいは０．２〜０．３ｍｍ程度が適当である。

また、紙製のシート基材１には、熱レーザービーム２１の熱によるシート変色や劣化の影響を考慮して、シート基材１のレーザービーム照射面（抄紙したパルプ紙の片面）に、耐熱性樹脂（熱硬化性樹脂若しくは熱可塑性樹脂）、又はクレーコーティング剤を塗布して耐熱性コーティング層を設け、シート基材１表面に耐熱性（表面難燃性）を付与するようにしてもよい。

本発明において使用する導電性塗料及び導電性接着剤は、本発明においては特に限定されるものではないが、熱レーザービームの照射によって焼失、除去が可能な導電性高分子を用いた塗料やインキであり、室温〜２００℃程度で乾燥硬化するものであり、例えば導電性フィラーを高分子樹脂材料（又は接着性高分子樹脂）に混ぜた複合材料による二液硬化型の塗料やインキ、無溶剤型の塗料やインキ、又は溶剤揮散型の塗料やインキが使用できる。

導電性塗料や導電性インキ（例えば体積固有抵抗；２×１０^-5〜２×１０^-3Ω・ｃｍ）としては、アクリル樹脂、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいはフェノール樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂による高分子樹脂中に、銀、銅、ニッケル、銀メッキ銅等の各種金属粉体のうちの１種又は１種以上により形成される導電性
フィラーを混合し、適宜に有機溶剤や分散剤を添加したものがある。

また、その他の導電性塗料や導電性インキ（例えば体積固有抵抗；２×１０^-2Ω・ｃｍ以上）としては、導電性フィラーとして、カーボンブラック、グラファイト等の粉体を混合したものがある。

（ａ）は本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法におけるシート基材の平面図、（ｂ）はその側面図。（ａ）〜（ｂ）は本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法における熱レーザービーム照射によるアンテナパターン形成方法を説明する側面図。本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法により形成されたアンテナパターンを説明する平面図。本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法により形成されたアンテナパターンと接続したＩＣチップを説明する平面図。（ａ）は本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法の他の実施の形態におけるシート基材の平面図、（ｂ）はその側面図。（ａ）〜（ｂ）は本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法における熱レーザービーム照射によるアンテナパターン形成方法を説明する側面図。本発明の電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法により形成されたアンテナパターンと接続したＩＣチップを説明する平面図。

符号の説明

１…紙製のシート基材
２…導電性塗料層
２ａ…非導電性パターン部
３…導電性アンテナパターン
１０…ＩＣチップ
１０ａ…ＩＣ端子部
２０…熱レーザービーム照射手段
２１…熱レーザービーム
２１ａ…照射点部

Claims

紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布乾燥して導電性塗料層を設け、該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法。
紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布して導電性塗料層を設け、未乾燥状態の該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去した後に、未乾燥状態の該導電性塗料層を乾燥固化することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法。
紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布乾燥して導電性塗料層を設け、該導電性塗料層上の所定位置に、導電性接着剤を介してＩＣチップを載置して接合した後、該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法。
紙製のシート基材上に熱レーザービームの照射により除去可能な導電性塗料を塗布して導電性塗料層を設け、未乾燥状態の該導電性塗料層上の所定位置にＩＣチップを載置して該未乾燥状態の該導電性塗料層を乾燥固化させ接合した後、該導電性塗料層をＩＣチップ載置部分及びＩＣチップ回路駆動用アンテナパータン部分を残して熱レーザービームの走査露光により除去することを特徴とする電子情報伝達処理用ＩＣシート類のアンテナパターン形成方法。