JP2013164990A - 電極、電極の製造方法およびそれを用いた電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】安価に製造でき、かつ、基材との密着性および低抵抗性に優れた導電部を有する電極、電極の製造方法およびそれを用いた電子デバイスを提供する。
【解決手段】基材と、該基材上に形成された導電部を有する電極であって、導電部が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び金属粒子を含有する導電性組成物からなり、導電部の表面は、算術平均粗さが４０ｎｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極、電極の製造方法およびそれを用いた電子デバイスに関し、詳しくは、安価に製造でき、かつ、基材との密着性および低抵抗性に優れた導電部を有する電極、電極の製造方法およびそれを用いた電子デバイスに関する。

従来、プリント配線板やＲＦＩＤ（ラジオ周波数認識）の電極等の導電部の形成は、エッチング法により行われていた。エッチング法は、アルミニウム箔や銅箔を絶縁性樹脂にラミネートした基板をエッチングすることにより、アルミニウム箔または銅箔からなる所望の導電部を形成するものである。しかしながら、エッチング法には、エッチングレジストの塗布、エッチングレジストの剥離等の工程が含まれているため作業工程が多く、印刷法と比較して生産性が悪いという問題を有している。さらに、エッチング法には廃液処理等の問題もあり、環境面からも好ましくない。

これに対し、印刷法による導電部の形成は、低コストで多量の製品を効率よく製造することができるため、既に実用的に用いられている。しかしながら、印刷法にて高い導電性を持つ導電部を形成する場合、その材料として導電性に優れた銀等を用いる必要があり、材料コストが上昇してしまうという問題を有している。また、形成した導電部に含まれるバインダー成分等を高温で焼成して除去する必要もあり、印刷法においては、ガラス等の耐熱性硬質基板上に導電部が形成されることがほとんどである。

一方で、近年の電子デバイスとして、フレキシブルシートディスプレイやフレキシブルＲＦＩＤシステム等の急速な普及が期待されている。これらのフレキシブルなデバイスを実現するには、可撓性を持つプラスチックフィルム上に導電部を形成しなければならない。しかしながら、可撓性をもつプラスチックフィルムの多くは、高温で軟化・溶融してしまうため、印刷法によりプラスチックフィルム上に導電部を形成することは困難である。

かかる課題に対して、例えば、特許文献１では、粒子径がナノオーダーの金属粒子を基材基板上に塗布し、低温（２００〜３００℃）にて加熱することによって、低抵抗率（約１０μΩ・ｃｍ）の導電部を作製することが可能な導電性ナノ粒子ペーストが提案されている。しかしながら、特許文献１で提案されているような、粒径がナノオーダーの金属粒子は一般的に高価であるため、導電部を安価に製造することは困難である。

また、特許文献２では、ナノオーダーの金属粒子を使用せず、高温加熱を要せず、安価に樹脂性基板上に導電部を作製した配線基板、およびこの配線基板を作製する方法が提案されている。具体的には、基材基板の表面に所望の導電部状に導電性ペーストを塗布し、得られた導電部を加圧ローラで加圧した後、１５０℃以下の温度にて加熱する。これにより、基材基板と導電部とが強固に密着した配線基板を製造するというものである。

特開２００４−２７３２０５号公報 特開２０１０−２１４７０号公報

特許文献２で提案されている配線基板の製造方法においては、金属粒子として銀が用いられているが、銀はアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）と比較して高価である。そこで、さらなるコストダウンを狙って、金属粒子としてアルミニウムや銅を用いることも考えられる。しかしながら、特許文献２に記載の配線基板の製造方法に、アルミニウムや銅を用いた導電性ペーストを用いた場合、形成された導電部と基材との間の密着性は、必ずしも十分なものではなかった。

そこで、本発明の目的は、安価に製造でき、かつ、基材との密着性および低抵抗性に優れた導電部を有する電極、電極の製造方法およびそれを用いた電子デバイスを提供することにある。

本発明者らは上記課題を解消するために鋭意検討した結果、導電部を有する基材に対して加圧することで、少なくとも導電部の表面を平坦化し、かつ、導電部のバインダー樹脂として熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用することにより、導電性粒子としてアルミニウムや銅等の銀以外の金属粒子を用いた場合であっても、導電部と基材との密着性を改善しながら、低抵抗性に優れる電極を得ることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の電極は、基材と、該基材上に形成された導電部を有する電極であって、
前記導電部が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び金属粒子を含有する導電性組成物からなり、
前記導電部の表面は、算術平均粗さが４０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。ここで、算術平均粗さとは、表面の原子間力顕微鏡像により、測定範囲を２５μｍ×２５μｍとして粗さ曲線から求めたときの値（Ｒａ）である。

また、本発明の電極の製造方法は、上述の電極の製造方法であって、基材上に導電性組成物を塗布して導電部を形成する塗布工程と、
前記塗布工程により形成された前記導電部を熱硬化する熱硬化工程と、
前記熱硬化工程により熱硬化された前記導電部を有する前記基材を加圧する加圧工程を含むことを特徴とするものである。

さらに、本発明の電子デバイスは、上記本発明の電極を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、金属粒子として銀以外の廉価な材料を用いることで安価に製造でき、かつ、基材との密着性および低抵抗性に優れた導電部を有する電極、電極の製造方法およびそれを用いた電子デバイスを提供することができる。

本発明の電極の製造方法を示すフローチャートである。 導電性組成物を基材に塗布する塗布工程を示す模式図である。 塗布された導電性組成物に対して加圧を行う加圧工程を示す模式図である。 加圧処理回数を変えた場合の、導電部表面の原子間顕微鏡写真であり、（ａ）は加圧回数が０回、（ｂ）は加圧回数が１回、（ｃ）は加圧回数が２回、（ｄ）は加圧回数が４回、の場合である。 加圧処理回数を変えた場合の、導電部表面の表面粗さを示すチャートであり、（ａ）は加圧回数が０回、（ｂ）は加圧回数が１回、（ｃ）は加圧回数が２回、（ｄ）は加圧回数が４回、の場合である。 実施例１〜３の電極を備える電子デバイスにおける送受信性能を評価した結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
＜電極＞
本発明の電極は、基材と、基材上に形成された導電部を有する電極であって、導電部が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び金属粒子を含有する導電性組成物からなり、導電部の表面は、算術平均粗さ（測定範囲２５μｍ×２５μｍ）が４０ｎｍ以下であることを特徴としている。後述するが、本発明の電極は、その製造工程において、ローラ等の加圧体で基材上に形成された導電部が加圧されて製造されるものであるが、その際、導電部の表面近傍の金属粒子が変形する結果、表面の算術平均粗さは４０ｎｍ以下まで低減されている。このような表面状態であるため、隣接する金属粒子同士は良好に接触しており、電極の抵抗率は大幅に低減している。従って、導電部の表面の算術平均粗さは、好ましくは、２０ｎｍ以下、より好ましくは１５ｎｍ以下、さらにより好ましくは１０ｎｍ以下である。一方、算術平均粗さが４０ｎｍを超える場合、電極の抵抗率が大きすぎるため、電極として十分機能しない。

また、本発明の電極は、加圧処理にて表面の算術平均粗さが４０ｎｍ以下であるため、導電部の表面が平滑であり、本発明の電極をＲＦＩＤ等の電子デバイスに適用した場合、広範囲な通信距離で効率よく送受信が可能である。

本発明の電極においては、導電部における金属粒子の割合は、溶媒を除く導電性組成物全量（固形分換算）中で、６０〜９５容量％であることが好ましく、さらに好ましくは、６５〜９５容量％である。

また、電極の抵抗率は、加圧処理後１×１０^−２Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１×１０^−３Ω・ｃｍ以下であり、さらにより好ましくは、１×１０^−４Ω・ｃｍ以下である。
なお、導電部の抵抗率は低いほど好ましいが、導電部の抵抗率を低下させるために金属粒子の添加量を多くすると、相対的にバインダー樹脂の量が減少してしまい、導電部と基材との密着性が低下するおそれがある。

以下、本発明の電極を構成する導電性組成物および基材について詳細に説明する。
＜熱可塑性樹脂＞
本発明に係る導電性組成物においては、導電性組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、フェノキシ系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６ナイロン等のポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはフッ素樹脂等が挙げられる。本発明に係る導電性組成物においては、これら熱可塑性樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、ポリエステル系樹脂およびフェノキシ系樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。

ポリエステル系樹脂としては、不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸のうちから選ばれた１種類以上とグリコール類のうちから選ばれた１種類以上を公知の方法により常圧または減圧下で重縮合して得られたものを使用できる。例えば、不飽和脂肪酸としては、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸等が挙げられる。飽和脂肪酸としては、ヘット酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、２，２，４−トリメチルペンタン−１，３−ジオール、水素化ビスフェノールＡ、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、トリメチレングリコール、２−エチル１，３−ヘキサンジオール等が挙げられる。

また、フェノキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＦ骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＳ骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＭ骨格（４，４’−（１，３−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール骨格）を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＰ（４，４’−（１，４）−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール骨格）骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＺ（４，４’−シクロヘキシィジエンビスフェノール骨格）骨格を有するフェノキシ樹脂等のビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ノボラック骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、フルオレン骨格を有するフェノキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノキシ樹脂、ノルボルネン骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。

このような熱可塑性樹脂は、数平均分子量（Ｍｎ）が２０００〜２０００００であることが好ましく、５０００〜１０００００の範囲であることがより好ましい。数平均分子量が２，０００未満であると、印刷時の転移不良が発生しやすくなり良好な導電部の形成が困難となる場合がある。一方、数平均分子量が２０００００を超えると印刷時に導電性組成物の糸引きに起因するヒゲ欠陥やラインのうねり等が発生しやすくなり印刷適性を損なう場合があるので好ましくない。なお、数平均分子量は、ゲルパーメーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて測定した標準ポリスチレン換算の値である。

＜熱硬化性樹脂＞
本発明に係る導電性組成物において、導電性組成物を構成する熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミド樹脂等を用いることができる。なかでも、エポキシ系樹脂を用いることが好ましい。本発明に係る導電性組成物においては、これら熱硬化性樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、アミノクレゾール型エポキシ樹脂、アルキルフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。

このような熱硬化性樹脂は、数平均分子量（Ｍｎ）が１００〜５００００であることが好ましく、１５０〜１００００の範囲であることがより好ましい。数平均分子量がかかる範囲から逸脱すると基材との密着性を損なう場合があるので好ましくない。

以上説明したようなバインダー樹脂としての熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とは、質量比で９５：５〜３０：７０の割合で配合することが好ましく、より好ましくは９０：１０〜５０：５０の割合で配合する。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との配合割合を上記範囲とすることにより、基材との密着性に優れた導電部を形成することができ、また、併せて導電部の抵抗値を低下させることができる。なお、バインダー樹脂としての配合量は、導電性組成物中に固形分換算で１〜２５質量％であることが好ましく、３〜２０質量％の範囲であることがより好ましい。バインダー樹脂は多いほど、基材との優れた密着性を確保することができるが、十分な導電性が得られなくなる場合がある。一方、バインダー樹脂が少なくなると、基材との密着性を損なう場合がある。

＜硬化剤＞
本発明に係る導電性組成物において、導電性組成物を構成する硬化剤としては、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を硬化させることができるものであれば特に制限はなく、公知のものを適宜用いることができる。例えば、フェノール樹脂、イミダゾール化合物、酸無水物、脂肪族アミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン、第３級アミン、ジシアンジアミド、グアニジン類、またはこれらのエポキシアダクトやマイクロカプセル化したもののほか、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム、テトラフェニルボレート等の有機ホスフィン系化合物、特開平０６−７３１５６号公報に記載されているようなエポキシアダクトの表面を、ホウ酸エステル化合物等を用いて処理することにより得られる一液性エポキシ配合物、例えば、エポキシ−フェノール−ホウ酸エステル配合物等を用いることができる。これらの硬化剤は、単独用いてもよく、または２種以上を併用して用いてもよい。

このような硬化剤の配合量は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、１〜２０質量部が好ましい。硬化剤の配合量をかかる範囲とすることにより、導電部の熱硬化性樹脂を良好に硬化させ、導電部中の金属粒子を保持すると共に基材との優れた密着性を確保することが可能となる。なお、硬化剤の添加量は、導電性組成物中に固形分換算で０．０１〜５質量％であることが好ましく、０．０５〜３質量％の範囲であることがより好ましい。

＜金属粒子＞
本発明に係る導電性組成物において、導電性組成物を構成する金属粒子としては、アルミニウムや銅、銀、金等の粒子を挙げることができるが、コストや加圧処理、マイグレーションの観点から、アルミニウムおよび銅の粒子が好ましい。これら金属粒子は、電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１００００倍で観察したランダムな１０個の金属粒子の平均粒径で、０．１〜１５μｍであることが好ましく、０．５〜５μｍの範囲であることがより好ましい。これらの金属粒子は、平均粒径が小さいほど金属粒子同士の接触状態を良好とすることができ、形成される導電部の導電性を向上させることが可能となるが、金属粒子の平均粒径がナノオーダーになると加圧処理の効果が十分に得られない場合がある。一方、金属粒子の平均粒径が大きくなると基材との密着性を損なう場合がある。

本発明に係る導電性組成物においては、使用する金属粒子の形状については特に制限はないが、球状がより加圧処理には好適である。このような金属粒子の配合量は、導電性組成物中に固形分換算で５０〜９０容量％であることが好ましく、６０〜８５容量％の範囲であることがより好ましい。金属粒子の配合量が５０容量％未満であると、導電部での金属粒子どうしの接触点が減少し、十分な導電性を得ることができなくなるおそれがある。一方、金属粒子の配合量が９０容量％を超えると、相対的にバインダー樹脂の量が減少するので、導電部と基材との密着性が低下するおそれがある。なお、質量比では、導電性組成物中に固形分換算で６５〜９９質量％であることが好ましく、７５〜９７質量％の範囲であることがより好ましい。

なお、本発明に係る導電性組成物には、例えば、印刷適性を損なわない範囲で、金属分散剤、チクソトロピー性付与剤、消泡剤、レベリング剤、希釈剤、可塑化剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、カップリング剤や充填剤等の添加剤を配合してもよい。

本発明に係る導電性組成物を用いて、基材上に導電部を印刷する場合、通常、本発明に係る導電性組成物は溶剤で希釈して用いられるが、かかる溶剤としては、金属粒子の分散性がよく揮発性のあるものを用いるのが好ましい。例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等を挙げることができる。これら溶剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。

＜基材＞
本発明の電極に用いる基材については特に制限はなく、従来から、基材の材料として使用される樹脂材料が使用可能である。特に基材として樹脂製の基材を用いる場合は、例えば、ポリイミド、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）等を挙げることができ、好適には、ポリエステル系樹脂を用いることができる。

＜電子デバイス＞
本発明に係る導電性組成物は、フレキシブルシートディスプレイやフレキシブルＲＦＩＤシステム等の電子デバイスの導電部に好適に用いることができる。例えば、本発明に係る導電性組成物を用いて形成した電極をＲＦＩＤシステムに適用した場合、電極が低抵抗率であるため、従来のＲＦＩＤシステムと比較して通信可能距離を向上させることができる。

＜電極の製造方法＞
次に、本発明の電極の製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の電極の製造方法を示すフローチャートである。本発明の電極の製造方法は、図１に示す通り、基材上に導電性組成物を塗布して導電部を形成する塗布工程（Ｓ１）と、塗布工程により形成された導電部を熱硬化する熱硬化工程（Ｓ２）と、熱硬化工程により熱硬化された導電部を有する基材を加圧する加圧工程（Ｓ３）を含むことを特徴としている。

塗布工程（Ｓ１）では、上記本発明に係る導電性組成物を所定のパターン状に基材表面に塗布する。図２は、塗布工程（Ｓ１）の例を示す模式図であり、図示例においては、所定の導電部を印刷可能なスクリーン版５を基材１上に配置し、このスクリーン版５上に導電性組成物４を配置する。次いで、スクリーン版５上に配置された状態の導電性組成物４を、スキージー６を使用して基材１側に押し付けながら伸ばす。これにより、基材１上に所定の導電部状に導電性組成物４が塗布された状態となる。なお、本発明の電極の製造方法においては、塗布工程における導電性樹脂組成物の塗布方法としては、このようなスクリーン印刷法に限られるものではなく、既知の手法を採用することができる。

熱硬化工程（Ｓ２）工程では、導電部を加熱処理することにより、基材上に塗布された導電性樹脂組成物を熱硬化させ、基材と良好な密着性を実現している。ここで、熱硬化条件は、好ましくは８０〜２００℃で１〜１２０分、より好ましくは１００〜１７０℃で１０〜６０分とする。かかる条件であれば、基材の材料として比較的熱に弱い樹脂性材料を使用した場合でも、基材の物性に影響を及ぼすことなく導電部を形成することが可能である。

加圧工程（Ｓ３）では、電極と加圧体の間に水平方向の圧力が印加されるように加圧体を駆動させる。本発明の電極の製造方法では、導電部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が４０ｎｍ以下となる条件であれば、加圧圧力や加圧回数は制限されないが、例えば、圧力を１０〜２００ＭＰａとして、加圧回数を１〜複数回とする。これにより、上述した本発明の電極を得ることができる。すなわち、このような加圧工程を経ることにより、金属粒子に好適なずり応力を与えることができ、その結果、導電部の表面の算術平均粗さが４０ｎｍ以下となり、導電部の低抵抗化を実現できるのである。

なお、本発明の電極の製造方法の加圧工程における加圧手段としては、例えば、図３に示すように、熱硬化した導電部を構成する導電性組成物４上に加圧体７を置き、水平方向の圧力が印加されるように加圧体７を駆動させ導電性組成物４を加圧する方法を採用することができる。図示例においては、加圧体７として加圧ローラを用いているが、本発明の電極の製造方法においては、加圧体７は加圧ローラに限られるものではなく、上記加圧条件を満足させることができるものであれば、いずれの手法を採用してもよい。また、必要に応じて、加圧工程（Ｓ３）において低抵抗化処理された状態の導電部を加熱してもよい。

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
熱可塑性樹脂８３質量部（非晶性ポリエステル樹脂：東洋紡（株）社製 バイロン２９０）、熱硬化性樹脂１７質量部（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ＤＩＣ（株）社製 ＥＰＩＣＬＯＮ８４０）、有機溶剤２８９質量部（ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート）、硬化剤（１）１．７質量部（エポキシ−フェノール−ホウ酸エステル配合物：四国化成工業（株）社製 Ｌ−０７Ｎ）、硬化剤（２）３．２質量部（エポキシイミダゾールアダクト：四国化成工業（株）社製 Ｐ０５０５）、レベリング・消泡剤５質量部（共栄社化学（株）社製 ポリフローＮｏ．９０）、表面改質剤５質量部（シランカップリング剤：東レ・ダウコーニング（株）社製 Ｚ−６０４０）およびアルミニウム粒子６７５質量部（球状粉、平均粒径２μｍ）をディゾルバーにて５００ｒｐｍ、２０分間撹拌した。その後、７インチサイズセラミックス製３本ロールにて３回混練して導電性組成物を作製した。なお、アルミニウム含有量は、導電性組成物中に固形分換算で７０容量％であった。

得られた導電性組成物を用いてＲＦＩＤ用電極を作製した。まず、基材としてはポリイミドフィルム５０μｍを用い、この基材の上に、得られた導電性組成物を用いてスクリーン印刷（パターン印刷）により導電部を形成し、ＲＦＩＤ用電極とした。スクリーン印刷には、３００メッシュのポリエステルスクリーン版を用いた。また、比抵抗値測定用の基板の導電部は、０．１ｃｍ×４０ｃｍとし、密着性評価用の基板の導電部は２ｃｍ×５ｃｍとした。次いで、基材上に形成した導電部を、１５０℃で３０分間の条件にて乾燥および熱硬化し、その後、後述する加圧処理を行って電極を作製した。

スクリーン印刷した導電性組成物により形成された導電部を有するＲＦＩＤ用電極を加圧機ステージに真空チャックにより設置し、加圧体と導電部の表面との間にずり応力が発生するように加圧機ステージと加圧体の速度を調整した。
このとき発生するずり応力はプレスケール（富士フィルム（株）社製）により計測し、３０ＭＰａとし、加圧処理回数を１回とした。得られた配線基板にＲＦＩＤ用電極にｉｍｐｉｎｊ製のＩＣチップ（Ｍｏｎｚａ３）をマウントした。その後、マウントしたＩＣチップを補強のためエポキシ樹脂で包埋した。

＜実施例２＞
加圧処理回数を２回に増やしたこと以外は、実施例１と同様の手法で電極を作製した。

＜実施例３＞
加圧処理回数を４回に増やしたこと以外は、実施例１と同様の手法で電極を作製した。

＜比較例１＞
加圧処理しなかった以外は、実施例１と同様の手法で電極を作製した。

＜比較例２＞
導電性組成物として、以下の組成物を用いた以外は、実施例１と同様の手法で電極を作製した。
熱可塑性樹脂１００質量部（非晶性ポリエステル樹脂：東洋紡（株）社製 バイロン２９０）、有機溶剤３３８質量部（ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート）、レベリング・消泡剤５質量部（共栄社化学（株）社製 ポリフローＮｏ．９０）、表面改質剤５質量部（シランカップリング剤：東レ・ダウコーニング（株）社製 Ｚ−６０４０）およびアルミニウム粒子６４８質量部（球状粉、平均粒径２μｍ）をディゾルバーにて５００ｒｐｍ、２０分間撹拌した。その後、７インチサイズセラミックス製３本ロールにて３回混練して導電性組成物を作製した。なお、アルミニウム含有量は、導電性組成物中に固形分換算で７０容量％であった。

＜抵抗率＞
加圧処理を施した抵抗値測定用の導電部（０．１ｃｍ×４０ｃｍ）について、三菱化学アナリティック製のロレスタＧＰに微小サンプル用四探針プローブ（ＰＳＰ）を装着し四探針法により測定を行なった。試料の膜厚はミツトヨ製デジマチックマイクロメータ（ＭＤＣ−２５ＭＪ）を用いて測定した。得られた結果を、下記表１に示す。

＜導電部の表面の評価＞
導電部の表面の評価は、原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンツ（株）社製：ＳＰ１３８００プローブステーション）にておこなった。評価結果は、表１の算術平均粗さ（Ｒａ）、図４の原子間顕微鏡写真および図５の表面粗さのチャート（（ａ）：比較例１、（ｂ）：実施例１、（ｃ）：実施例２、（ｄ）：実施例３）に示す通りである。

＜送受信性能評価＞
実施例１〜３の電極を、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステム（オムロン（株）社製：Ｖ７５０シリーズ）を用いて通信可能距離を計測した。計測にあたっては、円偏波アンテナ（Ｖ７５０−ＨＳ０１−ＣＡ−ＪＰ）に対するＵＨＦ−ＲＦＩＤの角度を３０°ずつ変えて行った。得られた結果を図６に示す。

＜密着性＞
加圧処理を施した密着性評価用の基板の導電部（２ｃｍ×５ｃｍ）について、クロスカット法（ＪＩＳ Ｋ−５６００）に準拠して、１ｍｍ間隔の格子状に導電部を２５個切り込んだ。その上にテープを貼り、剥がした時の状態により密着性の評価を行った。剥離がないものを○、剥離があるものを×とした。得られた結果を下記表１に示す。

※１ 熱可塑性樹脂Ａ：非晶性ポリエステル樹脂：東洋紡（株）社製 バイロン２９０
※２ 熱硬化性樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ＤＩＣ（株）社製 ＥＰＩＣＬＯＮ８４０
※３ 硬化剤１：エポキシ−フェノール−ホウ酸エステル配合物：四国化成工業（株）社製 Ｌ−０７Ｎ
※４ 硬化剤２：エポキシイミダゾールアダクト：四国化成工業（株）社製 Ｐ０５０５
※５ 金属粒子Ａ：アルミニウム粒子、球状粉、平均粒径２μｍ
※６ レベリング・消泡剤：アルリル系レベリング・消泡剤：共栄社化学（株）社製 ポリフローＮｏ．９０
※７ 表面改質剤：シランカップリング剤：東レ・ダウコーニング（株）社製 Ｚ−６０４０
※８ 有機溶剤：ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
※９ 測定不能（非導電性）

上記表１より、実施例１〜３の電極では、基材と導電部との密着性が向上し、かつ、導電性に優れていることがわかる。さらに、図６より、特に実施例２，３の電極を用いたＲＦＩＤデバイスは、通信可能距離が向上していることがわかる。また、高価な材料を用いず、かつ、配線基板を印刷法にて作製しているため、製造コストを下げることができる。さらに、実施例１〜３では、Ａｌを含有する導電性組成物を用いた電極について評価したが、Ｃｕを含有する導電性組成物を用いた場合についても同様の結果が得られることがわかった。なお、比較例２は十分な密着性が得られなかったため、抵抗率および算術平均粗さ（Ｒａ）は測定しなかった。

１ 基材
２ バインダー樹脂（熱硬化性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物）
３ 金属粒子
３ａ 変形した金属粒子
４ 導電性組成物
５ スクリーン版
６ スキージー
７ 加圧体

Claims (3)

1. 基材と、該基材上に形成された導電部を有する電極であって、
   前記導電部が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び金属粒子を含有する導電性組成物からなり、
   前記導電部の表面は、算術平均粗さが４０ｎｍ以下であることを特徴とする電極。
2. 請求項１記載の電極の製造方法であって、
   基材上に導電性組成物を塗布して導電部を形成する塗布工程と、
   前記塗布工程により形成された前記導電部を熱硬化する熱硬化工程と、
   前記熱硬化工程により熱硬化された前記導電部を有する前記基材を加圧する加圧工程を含むことを特徴とする電極の製造方法。
3. 請求項１記載の電極を有することを特徴とする電子デバイス。