JP5526691B2 - 平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム - Google Patents
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Description
本発明は、ＩＣタグ用アンテナや非接触型ＩＣカード用アンテナとして好適に用いることの出来る平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムに関する。
近年、リーダ／ライタが発した電磁波信号の送受信を非接触で行う非接触式ＩＣカードやＩＣタグが開発され実用化されている。このような非接触式ＩＣカードやＩＣタグのアンテナパターン（回路パターン）を形成した平面アンテナについては、樹脂フィルム上に、アンテナ部および接続端子部からなる回路パターンを有し、該回路パターンは、金属層と、該金属層の接続端子部の上面に設けられた熱融着性の導電性層とを有している平面アンテナが提案されている（例えば、特許文献１）。この技術は、従来のワイヤーボンディングや異方性導電シート（ＡＣＦ）等を用いずとも、ＩＣチップ等の電気部品を導電性層に直接接続することが可能であるため低コスト化に有利な技術である。この技術では、樹脂フィルム上に、回路パターンを構成する金属層を設ける工程ａと、金属層の回路パターンを構成する部分の上に保護層を設ける工程ｂと、金属層の回路パターンを構成しない部分をエッチングにて除去する工程ｃとを経て平面アンテナが作られる。
しかしながら、この方法において、工程ａで低抵抗の金属層、すなわち層厚の厚い金属層を用いて平面アンテナを設ける場合、金属層の回路パターンを構成しない部分をエッチングにて除去する工程cにおいて、回路パターンを構成する部分に剥がれやピンホールなどの欠点が発生する事がある。
本発明では上記課題を解決すべく、層厚の厚い金属層を用いて平面アンテナを設けた場合であっても、回路パターンを構成する部分に剥がれやピンホールなどの欠点が発生することのない、平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、以下のいずれかの構成からなる。
（１）樹脂フィルム上に総厚み１μｍ以上のアルミニウム金属層が積層されてなる金属積層樹脂フィルムであって、該金属層がスパッタ法によって積層された膜厚３ｎｍ〜２０ｎｍのアルミニウム金属層を介して、蒸着法によってアルミニウム金属層が積層されてなる平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム。
（２）前記スパッタ法によって積層されたアルミニウム金属層の膜厚が５ｎｍ〜１５ｎｍである請求項１に記載の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム。
（１）樹脂フィルム上に総厚み１μｍ以上のアルミニウム金属層が積層されてなる金属積層樹脂フィルムであって、該金属層がスパッタ法によって積層された膜厚３ｎｍ〜２０ｎｍのアルミニウム金属層を介して、蒸着法によってアルミニウム金属層が積層されてなる平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム。
（２）前記スパッタ法によって積層されたアルミニウム金属層の膜厚が５ｎｍ〜１５ｎｍである請求項１に記載の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム。
本発明の金属積層樹脂フィルムは、樹脂フィルム上に、スパッタ法によって積層されたアルミニウム金属層１を介して、蒸着法によって１μｍ以上のアルミニウム金属層２を設けるため、金属層の回路パターンを構成しない部分をエッチングにて除去する工程において、回路パターンを構成する部分に剥がれやピンホールなどの欠点が発生することなく、良質な平面アンテナを提供することが可能となる。
本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムは、図１に示すように、樹脂フィルム上に総厚み１μｍ以上のアルミニウム金属層が積層されてなる金属積層樹脂フィルムであって、該金属層がスパッタ法によって積層された膜厚３ｎｍ〜２０ｎｍのアルミニウム金属層１を介して、蒸着法によってアルミニウム金属層２が積層されてなる平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムである。
本発明における樹脂フィルムとは、ポリエステル、発泡性ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル等の溶融押し出し成型が可能な素材を加工して得られるフィルムで、未延伸フィルム、1軸延伸フィルム、2軸延伸フィルムの何れであっても良い。また、本発明で用いられる樹脂フィルムは、各種表面処理（例えば、コロナ放電処理、低温プラズマ処理、グロー放電処理、火炎処理、エッチング処理あるいは粗面化処理など）を施したものでもよい。
本発明におけるアルミニウム金属層１とは、アルミニウムを前記樹脂フィルムに通常公知のスパッタ装置を用い、ＤＣスパッタ法、ＲＦスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、対向ターゲット法あるいは電子サイクロトロン法にて通常１０−４Ｔｏｒｒ以下の高真空下でスパッタする事によって得られる。
本発明に係るスパッタ法によって積層された膜厚３ｎｍ〜２０ｎｍのアルミニウム金属層１の厚みは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下となるようにすることが好ましい。アルミニウム金属層１の厚みが３ｎｍ以上であると、アルミニウム金属層１上に、蒸着法によりアルミニウムからなる金属層２設け金属層の厚みを膜厚１μｍ以上とした場合であっても、エッチング法にて回路パターンを構成しない部分を除去する際に、回路パターンを構成する部分に剥がれやピンホールなどの欠点が発生することなく、良質な平面アンテナを提供することが可能となるため好ましい。また、アルミニウム金属層１の厚みが２０ｎｍ以下であると、製造速度が遅くなりすぎず、製造コストが抑えられるため好ましい。さらに、アルミニウム金属層1の厚みが５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であると、生産条件が規格範囲内でばらついた場合でも、アルミニウム金属層の厚みが３ｎｍ以上２０ｎｍ以下が担保され、平面アンテナの品質安定性を確保出来るためより好ましい。
本発明におけるアルミニウム金属層２は、アルミニウムを通常公知の蒸着機（ルツボ方式あるいはボート方式）を用い、抵抗加熱法、誘導加熱法あるいはＥＢ加熱法にて通常１０−４Ｔｏｒｒ以下の高真空下で蒸着する事によって得られる。
本発明に係るアルミニウム金属層２の表面抵抗値は、好ましくは１００ｍΩ／□以下、より好ましくは５０ｍΩ／□以下である。該表面抵抗値が１００ｍΩ／□以下であると、本発明を使用してアンテナ回路基板を作成した場合、該基板がアンテナ回路としての出力が十分となり、リーダ／ライタ側の送信出力を増加させる必要がなく実用的であり好ましい。さらに、該表面抵抗値が５０ｍΩ／□以下であると、本発明を使用して小型化や細線化されたアンテナ回路基板を作成した場合であっても、該基板がアンテナ回路としての出力が十分となるため好ましい。なお、表面抵抗を１００ｍΩ／□以下、より好ましくは５０ｍΩ／□以下に調整する方法としては、前記の何れかの蒸着方法において、製膜速度を調整することで得られる。
また、アルミニウム金属層の総厚みは１μｍ以上であり、アルミニウム金属層の総厚みを１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上５μｍ以下、さらにアルミニウム金属層２の厚みを１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上５μｍ以下となるようにすることが好ましい。アルミニウム金属層の総厚みが１μｍ以上であると、表面抵抗率ならびに高周波領域でのインピーダンスが小さくなり、非接触式ＩＣカードやＩＣタグのアンテナとして使用した際の通信特性（感度）も満足せしめることができる。また、アルミニウム金属層の総厚みが５μｍ以下であると、上記した効果に加えて、金属層の回路パターンを構成しない部分をエッチングにて除去する工程において、高速かつ精度良く不要な金属部分を除去できるため好ましい。
本発明の金属積層樹脂フィルムは、前記樹脂フィルム上に通常公知のスパッタ装置を用い、アルミニウムをＤＣスパッタ法、ＲＦスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、対向ターゲット法あるいは電子サイクロトロン法にて通常１０−４Ｔｏｒｒ以下の高真空下でスパッタする事によりアルミニウムからなる金属層１を設ける工程Ａと、金属層１上に、通常公知の蒸着機（ルツボ方式あるいはボート方式）を用い、アルミニウムを抵抗加熱法、誘導加熱法あるいはＥＢ加熱法にて通常１０−４Ｔｏｒｒ以下の高真空下で蒸着する事によりアルミニウム金属層２を設ける工程Ｂとを経て、アルミニウム金属層の総厚みが１μｍ以上のアルミニウムからなる金属層を有する平面アンテナ要金属積層樹脂フィルムを得られる。
以下、実施例を挙げて本発明を説明する。各実施例、比較例で作成したサンプルの評価方法を以下に示す。
［評価方法］
１．アルミニウム金属層１の厚み
サンプルをミクロトームにて厚み方向に切断しこの断面を１００万倍の倍率でＴＥＭを用いて観察し、各層の厚みを測定した。測定は、各項目に関して１サンプルで行い、１サンプルあたり１視野５点の測定を行い、その平均値を本発明におけるアルミニウム金属層１の厚みとした。
１．アルミニウム金属層１の厚み
サンプルをミクロトームにて厚み方向に切断しこの断面を１００万倍の倍率でＴＥＭを用いて観察し、各層の厚みを測定した。測定は、各項目に関して１サンプルで行い、１サンプルあたり１視野５点の測定を行い、その平均値を本発明におけるアルミニウム金属層１の厚みとした。
２．アルミニウム金属層（金属積層樹脂フィルム上のアルミニウム金属層の合計）の厚み
サンプルをミクロトームにて厚み方向に切断しこの断面を５万倍のＳＥＭを用いて観察し、アルミニウム金属層の厚みを測定した。測定は、各項目に関して１サンプルで行い、１サンプルあたり１視野５点の測定を行い、このアルミニウム金属層の厚みをアルミニウム金属層の厚みとした。
サンプルをミクロトームにて厚み方向に切断しこの断面を５万倍のＳＥＭを用いて観察し、アルミニウム金属層の厚みを測定した。測定は、各項目に関して１サンプルで行い、１サンプルあたり１視野５点の測定を行い、このアルミニウム金属層の厚みをアルミニウム金属層の厚みとした。
３．金属層の物理的密着性
本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムを、JIS-K5600-5-6：1999に基づき、幅方向５点の密着性を評価した。評価結果が分類０であるものを密着性良好、それ以外であるものを密着性不良とした。評価治具は、コーテックス社製クロスカットガイド「CCI−２」とニチバン社製セロテープ（登録商標）「CT-24S」を用いた。
本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムを、JIS-K5600-5-6：1999に基づき、幅方向５点の密着性を評価した。評価結果が分類０であるものを密着性良好、それ以外であるものを密着性不良とした。評価治具は、コーテックス社製クロスカットガイド「CCI−２」とニチバン社製セロテープ（登録商標）「CT-24S」を用いた。
４．金属層の化学的密着性
刷版Ｔ−２５０メッシュのスクリーン印刷法にて、平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム上に、保護層として日本化工塗料社製塗料「ＴＲ１０２Ａ−ＢＫ」をパターン印刷した後、該保護層を１００℃で１０分間加熱硬化させて回路パターンを作製した。次いで作製した回路パターンを６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液に３０秒間漬けて、平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム上の該保護層を印刷していない部分を溶解除去して、所望のパターンを得た。このようにして得られた所望のパターンの不良率を下記（１）式にて算出し、不良率１％以下を密着性良好とした。なお、本評価では、線幅0.15mmのダイポール型アンテナパターンで評価を実施した。
不良率(%)＝（欠落が見られるパターンの個数／パターン１００個）×１００ （１）式。
刷版Ｔ−２５０メッシュのスクリーン印刷法にて、平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム上に、保護層として日本化工塗料社製塗料「ＴＲ１０２Ａ−ＢＫ」をパターン印刷した後、該保護層を１００℃で１０分間加熱硬化させて回路パターンを作製した。次いで作製した回路パターンを６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液に３０秒間漬けて、平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム上の該保護層を印刷していない部分を溶解除去して、所望のパターンを得た。このようにして得られた所望のパターンの不良率を下記（１）式にて算出し、不良率１％以下を密着性良好とした。なお、本評価では、線幅0.15mmのダイポール型アンテナパターンで評価を実施した。
不良率(%)＝（欠落が見られるパターンの個数／パターン１００個）×１００ （１）式。
５．金属層の表面抵抗値
本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムの表面抵抗値を、JIS-K7194：1994に基づき測定した。測定は６サンプルについて実施し、最大値と最小値を除いた４サンプルの平均値を、本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムの表面抵抗値とした。抵抗率測定器は、株式会社ダイアインスツルメンツ製ロレスタＧＰ（タイプＭＣＰ−Ｔ６００、ＴＦＰプローブ：形式ＭＣＰ−ＴＦＰ）を用い、温度２５℃、湿度５０％ＲＨ下で評価した。
本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムの表面抵抗値を、JIS-K7194：1994に基づき測定した。測定は６サンプルについて実施し、最大値と最小値を除いた４サンプルの平均値を、本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムの表面抵抗値とした。抵抗率測定器は、株式会社ダイアインスツルメンツ製ロレスタＧＰ（タイプＭＣＰ−Ｔ６００、ＴＦＰプローブ：形式ＭＣＰ−ＴＦＰ）を用い、温度２５℃、湿度５０％ＲＨ下で評価した。
（実施例１）
樹脂フィルムとして、厚さ５０μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製、ルミラーＳ５６）を用いた。次いで、前記樹脂フィルム上に、ＤＣスパッタ法のスパッタ装置を用いて、厚さ１５ｎｍのアルミニウム層を形成しアルミニウム金属層１を得た。この際、アルミニウム層の厚さが１５ｎｍとなるように、電圧、電流、真空度、フィルム走行速度を制御し、スパッタを行った。さらに、前記金属層１上に、アルミニウム層を誘導加熱方式の蒸着装置を用いて形成しアルミニウム金属層２を得た。この際、アルミニウム層の総厚みが３μｍとなるように、誘導加熱炉の電圧、電流、真空度、フィルム走行速度を制御し、蒸着を行った。
このようにして得られた平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム上に保護層を形成するために、印刷インキ（日本化工塗料株式会社製「ＴＲ１０２Ａ−ＢＫ」）を用いて、刷版Ｔ−２５０メッシュで回路パターンをスクリーン印刷した後、１００℃で１０分間加熱乾燥して回路パターンを印刷した樹脂フィルムを得た。
最後に、この回路パターンを印刷した樹脂フィルムを、６０℃の５重量％水酸化ナトリウム水溶液で３０秒間処理し、アルミニウム蒸着層の回路パターンを印刷していない部分を溶解除去して、平面アンテナを得た。
樹脂フィルムとして、厚さ５０μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製、ルミラーＳ５６）を用いた。次いで、前記樹脂フィルム上に、ＤＣスパッタ法のスパッタ装置を用いて、厚さ１５ｎｍのアルミニウム層を形成しアルミニウム金属層１を得た。この際、アルミニウム層の厚さが１５ｎｍとなるように、電圧、電流、真空度、フィルム走行速度を制御し、スパッタを行った。さらに、前記金属層１上に、アルミニウム層を誘導加熱方式の蒸着装置を用いて形成しアルミニウム金属層２を得た。この際、アルミニウム層の総厚みが３μｍとなるように、誘導加熱炉の電圧、電流、真空度、フィルム走行速度を制御し、蒸着を行った。
このようにして得られた平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム上に保護層を形成するために、印刷インキ（日本化工塗料株式会社製「ＴＲ１０２Ａ−ＢＫ」）を用いて、刷版Ｔ−２５０メッシュで回路パターンをスクリーン印刷した後、１００℃で１０分間加熱乾燥して回路パターンを印刷した樹脂フィルムを得た。
最後に、この回路パターンを印刷した樹脂フィルムを、６０℃の５重量％水酸化ナトリウム水溶液で３０秒間処理し、アルミニウム蒸着層の回路パターンを印刷していない部分を溶解除去して、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れも密着性良好であった。
（実施例２）
厚さ５ｎｍのアルミニウム層を形成しアルミニウム金属層１を得た以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
厚さ５ｎｍのアルミニウム層を形成しアルミニウム金属層１を得た以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れも密着性良好であった。
（実施例３）
厚さ３ｎｍのアルミニウム層を形成しアルミニウム金属層１を得た以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れも密着性良好であった。
厚さ３ｎｍのアルミニウム層を形成しアルミニウム金属層１を得た以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れも密着性良好であった。
（比較例１）
アルミニウム金属層１を設けない以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れの密着性も不充分であった。
アルミニウム金属層１を設けない以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れの密着性も不充分であった。
（比較例２）
厚さ１５ｎｍのアルミニウム金属層を、アルミニウムの代わりに銅で形成した金属層１を設けた以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、物理的密着性は良好であったものの、化学的密着性において不良率が４５％となり、密着性は不充分であった。
厚さ１５ｎｍのアルミニウム金属層を、アルミニウムの代わりに銅で形成した金属層１を設けた以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、物理的密着性は良好であったものの、化学的密着性において不良率が４５％となり、密着性は不充分であった。
（比較例３）
厚さ１５ｎｍのアルミニウム金属層を、アルミニウムの代わりにニッケルで形成した金属層１を設けた以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
厚さ１５ｎｍのアルミニウム金属層を、アルミニウムの代わりにニッケルで形成した金属層１を設けた以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、物理的密着性は良好であったものの、化学的密着性において不良率が４０％となり、密着性は不充分であった。
（比較例４）
アルミニウム金属層１の厚みを１．５ｎｍとする以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れの密着性も不充分であった。
アルミニウム金属層１の厚みを１．５ｎｍとする以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れの密着性も不充分であった。
（比較例５）
アルミニウム金属層の総厚みを０．５μｍとする以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れの密着性も良好であった。しかしながら、アルミニウム金属層２の表面抵抗値が１４０ｍΩ／□となったことで、該表面抵抗値の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムを用いて作製した平面アンテナの出力が不充分となり、リーダ／ライタ側の送信出力を増加させなければならず、非実用的と判断した。
アルミニウム金属層の総厚みを０．５μｍとする以外は、実施例１と同様にして、平面アンテナを得た。
得られた平面アンテナの金属層の、物理的密着性ならびに化学的密着性を確認したところ、何れの密着性も良好であった。しかしながら、アルミニウム金属層２の表面抵抗値が１４０ｍΩ／□となったことで、該表面抵抗値の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムを用いて作製した平面アンテナの出力が不充分となり、リーダ／ライタ側の送信出力を増加させなければならず、非実用的と判断した。
各実施例、比較例の評価結果を表１に示す。
本発明の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルムを使用すれば、層厚１μ以上の厚いアルミニウム金属層を設ける場合であっても、回路パターンを構成する部分に剥がれやピンホールなどの欠点が発生することなく、良質な平面アンテナを得ることが出来る。
１．樹脂フィルム
２．アルミニウム金属層１
３．アルミニウム金属層２
２．アルミニウム金属層１
３．アルミニウム金属層２
Claims (2)
- 樹脂フィルム上に総厚み１μｍ以上のアルミニウム金属層が積層されてなる金属積層樹脂フィルムであって、該金属層がスパッタ法によって積層された膜厚３ｎｍ〜２０ｎｍのアルミニウム金属層を介して、蒸着法によってアルミニウム金属層が積層されてなる平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム。
- 前記スパッタ法によって積層されたアルミニウム金属層の膜厚が５ｎｍ〜１５ｎｍである請求項１に記載の平面アンテナ用金属積層樹脂フィルム。
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