KR20100122456A

KR20100122456A - Ｉｃ태그용 안테나 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100122456A
Application number: KR1020100043850A
Authority: KR
Inventors: 고이치 사카나시
Original assignee: 가부시키가이샤 프로비덴토; 가부시키가이샤 고무라테크
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-11-22
Also published as: JP2010268073A; TW201106380A; CN101888014A

Abstract

본 발명은 종래보다 얇은 막두께로, 비접촉형 기억 매체에 필요로 되는 저전기 저항을 달성할 수 있는 IC태그용 안테나와, 상기 IC 태그용 안테나를 저비용이고 또한 효율적으로 생산할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것으로, 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크에 의해 기재(3)의 표면에 전자파를 송수신하는 안테나부(1)와, IC칩(4)과 접속되는 접속부(2)를 구비하는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막 안테나를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＩＣ태그용 안테나 및 그 제조 방법{ANTENNA FOR IC TAG AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 IC 태그, IC 카드 등, 무선통신에 의해 정보를 교환하는 비접촉형 기억 매체에 탑재되는 안테나와, 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 그 일부에 자기 테입을 매설한 캐시 카드나 크레디트 카드 등의 접촉형 기억 매체를 대신하여, 무선 통신에 의해 비접촉으로 정보의 판독이나 재작성이 가능한 IC 카드 등이 보급되어 오고 있다. 또한, 상기 IC 카드의 통신·기억을 담당하는 IC 칩과 통신 회로(안테나)만으로 이루어진 소형의 IC 태그가 제안되고, 상기 IC태그를 사용한 RFID(Radio Frequency IDentification)시스템은 바코드를 대신하는 차세대의 상품 관리 방법으로서 개발이 재촉되고 있다.

이들 IC 카드, IC 태그(RFID 태그) 등의 비접촉형 기억 매체의 인식·재작성 방법에는 현재, 전자파 유도 방식과 전파 방식의 2종류가 있지만, 어떤 방식에서도 이들의 통신을 담당하는 안테나부는 데이터 송수신 가능 거리의 확대와, 송수신시의 손실 저감을 위해 저저항인 것이 필수가 되고 있다.

이와 같은 IC 태그용 안테나 회로를 형성하는 방법으로서, 종래 구리선의 코일이나 철사 등을 안테나로서 이용하는 방법이나, 동박이나 알루미늄박의 금속박을 기재(基材)에 전사(轉寫)하는 방법, 또는 플라스틱 필름 등의 기재에 적층한 금속박에, 내에칭성 잉크를 안테나 회로 패턴에 인쇄한 후, 이 금속박을 에칭하는 방법 등이 사용되어 왔다.

그러나, 이들의 방법은 그 생산성에는 한계가 있어 대량 생산에는 적합하지 않은 점에서, 요즈음 IC 태그용 안테나 회로(도전 회로)를 고속으로 대량으로 생산하는 방법으로서, 도전성 페이스트(도전 잉크)를 스크린 인쇄 등에 의해 형성하는 방법이 개발되어 실용화되고 있다. 이와 같은 방법에 사용하는 도전성 페이스트는 바인더로서 주로 폴리에스테르 수지나 에폭시 수지를 사용한 것이고, 형성되는 안테나 회로로서는 체적 저항값이 10^-5 Ω·㎝ 오더인 것이 얻어져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1~5 등을 참조).

일본 공개특허공보 2000-260224호 일본 공개특허공보 2003-16836호 일본 공개특허공보 2003-110225호 일본 공개특허공보 2005-56778호 일본 공개특허공보 2005-259546호

그런데, 상기와 같은 종래의 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 IC 태그용 안테나는 소요의 체적 저항값을 얻기 위해, 수 ㎛~수십 ㎛(건조시)의 막두께가 필요하고, 이 두께의 도전막을 기재상에 고착시키기 위해서는 100℃ 이상에서 또한 수분~수십분 정도의 건조 공정을 설치하지 않으면 안된다. 그 때문에, 이들의 점이 병목이 되어 IC 태그 용도로서의 생산성 및 비용 경쟁력 등이 향상되지 않는다는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 IC 태그용 안테나를 제조(인쇄)하는 공정에, 비교적 인쇄 속도가 늦은 인쇄 방법인 플래트 실크 스크린 인쇄(인쇄 속도: 1~2m/분), 또는 로터리 실크 스크린 인쇄(인쇄 속도: 5~20m/분)이 사용되고 있고, 이들 실크 스크린 인쇄에서는 가장 가는 스크린 메시를 사용해도, 스크린사 두께가 약 20㎛ 이상이 되어 막두께 5 ㎛ 이하의 피막의 형성이 어렵다는 문제도 있다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로 종래보다 얇은 막두께로, 비접촉형 기억 매체에 필요로 되는 저전기 저항을 달성할 수 있는 IC 태그용 안테나와, 상기 IC 태그용 안테나를 저비용으로 또한 효율적으로 생산할 수 있는 제조 방법의 제공을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크에 의해, 기재의 표면에 전자파를 송수신하는 안테나부와 IC 칩과 접속되는 접속부를 구비하는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막이 형성되어 있는 IC 태그용 안테나를 제 1 요지로 한다.

또한, 본 발명은 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크를, 그 표면에 소정 패턴의 잉크 유지부가 형성된 플렉소 인쇄판에 유지시키는 공정과, 상기 플렉소 인쇄판에 기재를 밀착시키고 상기 잉크 유지부에 유지된 수성 도전성 잉크를 기재의 표면에 전사하는 공정과, 상기 전사후에 상기 전사된 잉크를 가열하여 상기 기재의 표면에 안테나부 및 IC 칩 접속부를 갖는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막을 형성하는 공정을 구비하는 IC칩용 안테나의 제조 방법을 제 2 요지로 한다.

그리고, 본 발명은 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크의 액체 방울을 복수의 노즐로부터 토출하고, 기재의 표면에 소정 패턴의 인쇄층을 형성하는 공정과, 상기 인쇄후에 상기 인쇄층의 잉크를 가열하여 상기 기재의 표면에 안테나부 및 IC칩 접속부를 갖는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막을 형성하는 공정을 구비하는 IC 태그용 안테나의 제조 방법을 제 3 요지로 한다.

즉, 본 출원인은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하여 그 결과, 은 입자와 바인더 및 용매로서의 물로 이루어진 수성 도전성 잉크를 사용하여, 플렉소 인쇄 또는 잉크젯 인쇄 수법 등에 의해, 기재의 표면상에 박막 형상의 소정 회로 패턴의 도전막을 형성함으로써, IC 태그 등의 비접촉형 기억 매체에 탑재되는 통신 수단에 적합한 특성의 안테나를 구성할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 도달했다.

본 발명은 이상과 같은 견지에 기초하여 이루어진 것으로, 본 발명의 IC 태그용 안테나는 은 입자와 바인더 및 물을 함유하는 수성 도전성 잉크에 의해 형성되어 있는 점에서, 그 제작시나 소각시 등에도 유해 가스의 발생이 없고, 재이용되지 않고 대량 소비되는 IC 태그(RFID 태그) 용도 등에 사용해도, 유기 용제를 함유하는 도전성 페이스트를 사용한 종래의 IC 태그용 안테나에 비해 환경으로의 부하가 적다. 따라서, 본 발명의 IC 태그용 안테나는 지구 환경에 우수한 IC 태그용 안테나로 하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에서 그 중에서도 상기 도전막이 플렉소 인쇄에 의해 형성된 플렉소 인쇄 도전막인 것, 또는 잉크젯 인쇄에 의해 형성된 잉크젯 인쇄 도전막인 것은, 상기 수성 도전성 잉크를 사용함으로써 종래의 스크린 인쇄를 사용한 IC 태그용 안테나에 비해 매우 얇은 도전막을 형성할 수 있어 바람직하다. 따라서, 상기 IC 태그용 안테나는 상기 수성 도전성 잉크의 양, 더 나아가서는 상기 잉크에 포함되는 고가의 은(은 입자)의 사용량을 삭감할 수 있다. 또한, 은(은 입자)의 사용량이 적은 점에서, 상기 IC 태그용 안테나의 비용을 감소시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서 그 중에서도 특히 상기 은 입자의 평균 입경이 0.2~100㎚인 것은 상기 플렉소 인쇄 또는 잉크젯 인쇄로 도전막(안테나)을 형성한 경우, 박막이면서 표면 거칠음이 적고, 그 표면으로부터 은 입자가 돌출되지 않는, 평탄하고 균일한 도전막을 형성할 수 있다는 이점을 갖는다.

또한, 상기 수성 도전성 잉크에 함유되는 은 입자의 평균 입경이 0.2㎚미만인 경우, 또는 은 입자의 평균 입경이 100㎚을 초과하는 경우에는 균일하고 평활한 도전막을 형성할 수 없을 우려가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 도전막에서의 안테나부의 막두께가 0.1~5㎛이고, 상기 안테나부의 체적 저항값이 1.0×10^-4Ω·㎝ 이하인 것은 종래의 스크린 인쇄를 사용하여 형성된 IC 태그용 안테나보다 얇은 안테나이면서 IC 태그 등의 비접촉형 기억 매체 용도에 요구되는 체적 저항값을 클리어할 수 있다. 상기 IC 태그용 안테나의 성능은 본 발명의 구성인, 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크를 사용한 도전막에 의해 달성된 것이다.

그리고, 본 발명에서 그 중에서도 특히 상기 도전막에서의 IC칩 접속부의 막두께가 상기 안테나부의 막두께(즉, 안테나에서의 상기 접속부 이외의 부위)보다 두껍게 형성되어 있는 것은 상기 IC칩과 접촉되는 부위(단자부, 리드부 등)가 강화되어 하중 등에 대한 내성이 향상된다. 따라서, 상기 IC 태그용 안테나는 상기 안테나의 접속부에 IC칩 등을 실장(압착)하기 위한 하중이 가해진 경우에도 상기 안테나의 IC칩 접속부의 파손이 방지된다.

다음에, 본 발명의 IC태그용 안테나를 제조하는 제 1 방법은 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크를, 그 표면에 소정 패턴의 잉크 유지부가 형성된 플렉소 인쇄판에 유지시키는 공정과, 상기 플렉소 인쇄판에 기재를 밀착시키고, 상기 잉크 유지부에 유지된 수성 도전성 잉크를 기재의 표면에 전사하는 공정과, 상기 전사후에 상기 전사된 잉크를 가열하여 상기 기재의 표면에, 안테나부 및 IC칩 접속부를 갖는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막을 형성하는 공정을 구비한다.

또한, 본 발명의 IC 태그용 안테나를 제조하는 제 2 방법은 은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크의 액체 방울을 복수의 노즐로부터 토출하고, 기재의 표면에 소정 패턴의 인쇄층을 형성하는 공정과, 상기 인쇄 후에 상기 인쇄층의 잉크를 가열하여 상기 기재의 표면에 안테나부 및 IC칩 접속부를 갖는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막을 형성하는 공정을 구비한다.

상기 2개의 제조 방법에 의하면 IC 태그 등의 비접촉형 기억 매체용으로 적합한 특성의 안테나를, 저비용으로 또한 고속·효율적으로 생산할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 그 중에서도 상기 수성 도전성 잉크의 점도가 0.5~1000mPa·s로 조정되어 있는 경우에는 박막이면서 표면 거칠음이 적고, 평탄하고 균일한 표면의 도전막 안테나를 효율 좋게 생산할 수 있다. 또한, 상기 수성 도전성 잉크의 점도는 상기 플렉소 인쇄 및 상기 잉크젯 인쇄에 적합한 것인 점에서, 상기 수성 도전성 잉크의 사용량, 더 나아가서는 상기 잉크에 포함되는 고가의 은(은 입자)의 사용량이 삭감되어 상기 IC 태그용 안테나의 비용을 저감할 수 있다. 또한, 상기 수성 도전성 잉크의 점도가 0.5mPa·s 미만의 경우, 또는 1000mPa·s를 초과하는 경우에는 균일한 도전막을 도공할 수 없을 우려가 있다.

그리고, 본 발명의 플렉소 인쇄법에 의한 IC 태그용 안테나의 제조에 사용되는 상기 플렉소 인쇄판의 잉크 유지부에서, 상기 IC 칩 접속부를 형성하기 위한 패턴 영역이 상기 안테나부를 형성하기 위한 패턴 영역보다 많은 잉크를 유지하도록 설계되어 있는 경우에는, 상기 도전막에서의 IC 칩과 접촉되는 부위(단자부, 리드부 등)의 막두께가 그 밖의 안테나 부위(안테나부 등) 보다 두껍게 형성된다. 따라서, 상기 IC 태그용 안테나의 제조 방법은 상기 안테나의 접속부에 IC칩을 실장(압착)하기 위한 하중이 가해진 경우에도, 상기 안테나의 IC칩 접속부가 파손되는 것이 방지된다.

또한, 본 발명의 잉크젯 인쇄법에 의한 IC 태그용 안테나의 제조에서 상기 IC칩 접속부를 형성하는 패턴 영역에 대한 단위 면적 당의 잉크 토출량이 상기 안테나부를 형성하는 패턴 영역에 대한 단위 면적 당의 잉크 토출량보다 많아지도록 제어되어 있는 경우에도 동일하게, 상기 도전막에서의 IC칩과 접촉되는 부위(단자부, 리드부 등)의 막두께가 그 밖의 안테나 부위(안테나부 등) 보다 두껍게 형성된다. 따라서, 상기 IC 태그용 안테나의 제조 방법도, 상기 안테나의 접속부에 IC칩을 실장(압착)하기 위한 하중이 가해져도 상기 안테나의 IC칩 접속부가 파손되는 것이 방지된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나의 평면도,
도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나의 측면도,
도 3은 본 발명의 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나를 제조하는 플렉소 인쇄 방법을 설명하는 개략 구성도,
도 4는 상기 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나의 안테나부를 제조하는 데에 사용되는 플렉소 인쇄판의 구조를 도시한 모식도로, (a)는 그 평면도, (b)는 (a)의 A-A선 단면도, 및
도 5는 본 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나의 IC칩 접속부를 제조하는 데에 사용되는 플렉소 인쇄판의 구조를 도시하는 모식도로, (a)는 그 평면도, (b)는 (a)의 B-B선 단면도이다.

다음에, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나를 위에서 본 평면도, 도 2는 상기 IC 태그용 안테나를 옆에서 본 측면도이다. 또한, 이들 도면은 두께를 강조하여 그리고 있다.

본 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나는 IC 카드, IC 태그(RFID 태그) 등에 사용되는 것이고, 통상 그 단자 부위(IC 칩 접속부(2))에 IC칩(4) 등이 실장되고, 상기 IC칩(4) 등과 일체로 라미네이트(인렛 가공)되어 무선 통신에 의해 정보를 교환하는 비접촉형 기억 매체로서 사용된다.

또한, 상기 IC 태그용 안테나는 나노 오더 사이즈 또는 미크론 오더 사이즈의 은 입자를 함유하는 수성 도전성 잉크를, 플렉소 인쇄를 사용하여 필름 형상의 기재(3)의 표면(상면)에 도포하는 방법에 의해 형성되어 있고, 도 1의 평면도와 같이 거의 사각형 형상의 안테나부(1)와, 이들 좌우의 각 안테나부(1) 끼리를 전기적으로 접속하는 브리지부와, 상기 브리지부로부터 중앙측을 향하여 연장되는 리드 형상의 IC칩 접속부(2)로 이루어진, 소정 안테나 패턴의 도전막으로서 구성되어 있다. 또한, 안테나부(1)의 평면 형상(회로 패턴)은 상기 사각형(베타) 형상 이외에, 소용돌이 코일 형상이나, 그 밖에 특수한 파형 형상 등, 대상으로 하는 주파수대에 따라 여러 가지의 패턴이 존재한다.

또한, 도 2의 측면도와 같이 상기 안테나의 브리지부 및 IC 칩 접속부(2)는 상기 안테나의 안테나부(1)보다 두껍게 형성되어 있고, IC칩(4)의 실장 작업(압착)에 따른 하중에도 견디도록 설계되어 있다.

상기 기재(3)는 수지 또는 종이 등으로 이루어진 필름 형상 또는 시트 형상이고, 종이 기재로서는 코트지, 비코트지 이외에 합성지, 폴리에틸렌코트지, 함침지, 내수 가공지, 절연 가공지 등의 각종 가공지를 사용할 수 있다.

또한, 기재(3)를 구성하는 수지로서는 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐알콜, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리아미드, 폴리이미드나, 이들의 공중합체 등, 상기 카드나 태그에 사용되는 수지를 들 수 있다.

또한, 상기 수성 도전성 잉크와의 밀착성을 높일 목적에서, 기재(3)의 표면(잉크 도공면)에 미리 플라즈마 처리나 콜로나 처리 등의 표면 처리(이접착처리(易接着處理))를 실시하거나, 앵커 코팅제나 각종 바니시 등을 도공하여 두어도 좋다. 본 실시 형태에서는 기재(3)로서 콜로나 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용했다.

또한, 상기 IC 태그용 안테나를 구성하는 수성 도전성 잉크는 은 입자와 바인더와 물을 주성분으로 하는 것(저온 소성 은 도전성 잉크)이다. 여기에서, 주성분이라는 것은 전체의 과반을 차지하는 성분을 말하고, 전체가 주성분만으로 이루어진 경우도 포함하는 취지이다.

상기 은 입자는 그 입자 형상이 구형상, 프레이크 형상, 비늘 조각 형상 등의 은 분말이고, 가열(소성)전의 평균 입경(또는 평균원 상당 직경)이 0.2~100㎚의 범위내에 있는 것이다. 또한, 상기 은 입자의 평균 입경은 동적 광산란 입자 해석 장치를 사용하여 광자(光子) 상관 분광법에 의해 측정된 것이고, 은 입자의 평균 입경이 100㎚를 초과하는 경우에는 도전성이 저하되거나, 또는 잉크의 유동성을 저해하여 상기 수성 도전성 잉크의 안정성이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 평균 입경은 입자의 형상이 비교적 깨끗하게 정돈된 구 형상의 은 입자를 대상으로 한 것이고, 은 입자가 프레이크 형상, 비늘 조작 형상 등의 부정형일 때에는 그 측정 방향에 따라서, 평균 입경이 상기 범위를 크게 벗어나는 미크론 오더 사이즈의 입자가 혼재하는 경우도 있다. 그러나, 이와 같이 큰 입자가 혼입된 경우에도 플렉소 인쇄법에서는 특히 큰 문제는 되지 않는다. 또한, 얻어지는 IC 태그용 안테나의 물성도 동등한 것을 확인했다.

또한, 상기 바인더는 예를 들어 아크릴계, 아세트산 비닐계, 폴리비닐알콜계와 같은 친수성을 갖는 수지 등을 사용하여 구성된 것이나, 은 입자의 주위에(보호 콜로이드로서의)아민계 분자를 배위(配位)시킨 유기 착체 화합물 등이고, 수성 도전성 잉크 중에서는 상기 은 입자의 분산 안정화제로서 기능하고, 가열(소성)후의 IC 태그용 안테나 중에서는 주로 은 입자 상호간의 고정, 및 은 입자와 기재 사이의 밀착성 향상에 기여한다.

그리고, 본 실시 형태에서는 상기 바인더와 상기 은 입자가 물을 매체(분산 용매)로 하여 균일하게 분산되어 있고, 상기 플렉소 인쇄에서의 작업(인쇄)성이나 마무리성 등을 고려하여 그 수성 도전성 잉크의 점도가 0.5~1000mPa·s가 되도록 상기 수성 도전성 잉크가 조정되어 있다. 이와 관련하여, 잉크젯 인쇄를 사용하여 IC 태그용 안테나를 제조하는 경우에는 상기 플렉소 인쇄를 사용하여 제조하는 경우에 비해 동일한 잉크 고형분의 경우에도 그 점도가 낮아지도록 조정된다.

또한, 본 실시 형태에서의 수성 도전성 잉크에는 필요에 따라서 가소제, 활제(滑劑), 분산제, 레벨링제, 소포제, 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 첨가해도 좋다. 또는 유기·무기계의 충전제를 적절하게 첨가해도 좋다.

다음에, 상기 IC 태그용 안테나를 플렉소 인쇄기를 사용하여 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나를 제조하는 플렉소 인쇄기의 개략 구성도이고, 도면 중의 부호 "11"은 인쇄판, "12"는 판 몸체, "13"은 아니록스 롤, "14"는 스테이지, "15"는 스퀴지, "16"은 잉크 탱크를 나타낸다.

또한, 도 4 및 도 5는 상기 플렉소 인쇄기에서 사용되는 인쇄판(11)의 표면 구조(잉크 유지부)를 설명하는 모식도이고, 도 4의 (a), (b)는 IC 태그용 안테나의 안테나부(1)를 인쇄하기 위한 인쇄판(11)의 표면 구조(안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a))를, 도 5의 (a), (b)는 IC 태그용 안테나의 IC칩 접속부(2)를 인쇄하기 위한 인쇄판(11)의 표면 구조(접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b)를 나타낸다.

우선, 본 실시 형태에서의 IC태그용 안테나의 제조에 사용되는 플렉소 인쇄판에 대해서 설명한다. 상기 인쇄판(11)은 우레탄계 아크릴레이트의 프레폴리머와, 아크릴레이트 올리고머와, 아크릴레이트 모노머, 광중합 금지제, 광중합 개시제 등의 혼합물을, 네가필름을 통한 자외선 조사에 의해 경화시켜, 성형한 볼록 인쇄판이다.

상기 인쇄판(11)의 표면(잉크 유지면)에는 소정 형상의 안테나 패턴을 따른 미세한 요철이 형성되어 있고, 각각 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)와 접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b)로 된다.

상기 인쇄판(11)의 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)는 도 4(a)의 평면도와 같이, 규칙적으로 배치된 다수의 둥근 형태의 볼록부와, 상기 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)를 구획하는 리브 형상의 가장자리부로 이루어지고, 이들 사이에 형성된 오목부(도 4의 (b)의 단면도 참조)에 상기 수성 도전성 잉크가 유지된다. 또한, 상기 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)에 유지되는 단위 면적 당의 잉크량은 약 0.1~10㎖/㎡로 설정되어 있다.

상기 인쇄판(11)의 접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b)는 도 5의 (a)의 평면도와 같이 동심 형상으로 배치된 복수조의 리브 형상 볼록부와, 상기 접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b)의 윤곽을 구성하는 가장자리부로 이루어지고, 상기 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)와 동일하게, 이들 사이에 형성된 오목부(도 5의 (b)의 단면도 참조)에, 상기 수성 도전성 잉크가 유지된다. 또한, 상기 접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b)는 상기 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)보다도 많은 잉크를 유지할 수 있도록 설계되어 있고, 그 단위 면적 당의 잉크 유지량은 약 1~15 ㎖/㎡로 설정되어 있다.

상기와 같은 구조의 플렉소 인쇄판(11)을 사용한 IC용 태그용 안테나의 제조 방법은 기본적으로는 통상의 플렉소 인쇄와 동일한 수순이다. 우선, 잉크 탱크(16)로부터 공급된 잉크(수성 도전성 잉크)를 아니록스롤(13)을 통하여 인쇄판(11)에 공급하고, 상기 인쇄판(11)의 표면에 형성된 소정의 안테나 패턴의 잉크 유지부(11a, 11b)에, 소정량의 수성 도전성 잉크를 유지시킨다. 다음에, 상기 인쇄판(11)을 판 몸체(12)와 함께 회전시키면서, 스테이지(14)상에 배치된 기재(3)를 동기(同期)하여 이동시키고, 상기 기재(3)를 상기 인쇄판(11)에 밀착(키스터치)시킴으로써, 상기 각 잉크 유지부(11a, 11b)에 유지된 수성 도전성 잉크를, 상기 기재(3)의 표면(인쇄면)에 전사한다.

이 때 앞서 설명한 바와 같이, 상기 IC칩 접속부(2)를 형성하기 위한 패턴 영역(접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b))가 상기 안테나부(1)를 형성하기 위한 패턴 영역(안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a))보다 많은 잉크를 유지하도록 설계되어 있는 점에서, 상기 안테나의 IC칩 접속부(2)에는 상기 안테나의 안테나부(1) 보다 많은 잉크가 표면에 부풀어 오르도록 전사된다(도 2의 측면도 참조).

그 후, 상기 수성 도전성 잉크가 전사된 후의 기재(3)를, 오븐 등의 건조기에 투입하고 수성 도전성 잉크를 가열함으로써, 상기 잉크 중의 수분이 증발하고 또한 상기 잉크 중의 은 입자가 소성되어 도전성막이 성막된다. 그리고, 그 결과, 상기 IC칩 접속부(2)의 막두께가 상기 안테나부(1)의 막두께보다 두껍게 형성된, 본 실시 형태의 IC 태그용 안테나가 얻어진다.

상기의 방법에 의해 안테나부(1)의 막두께가 0.1~5㎛이고, 또한 상기 안테나부(1)의 체적 저항값이 1.0×10^-4Ω·㎝ 이하의 IC 태그용 안테나를 제조할 수 있었다.

또한, 본 실시 형태에서의 IC 태그용 안테나는 상기와 같이 IC칩 접속부(2)의 막두께가 상기 안테나부(1)의 막두께 보다 두껍게 형성되어 있는 점에서, IC칩(4)과 접촉되는 부위(단자부, 리드부 등)이 강화되고, 하중 등에 대한 내성이 향상된다. 따라서, 상기 IC태그용 안테나는 상기 IC칩 접속부(2)에 IC칩(4) 등을 실장(압착)하기 위한 하중이 가해진 경우에도 상기 안테나의 균열이나 파손 등이 방지된다.

또한, 상기 IC칩 접속부(2)를 형성하기 위한 접속부 인쇄용 잉크 유지부(11b)가 상기 안테나부(1)를 형성하기 위한 안테나부 인쇄용 잉크 유지부(11a)보다 많은 잉크를 유지하도록 설계되어 있는 점에서, 상기 실시 형태에서의 IC태그용 안테나의 제조 방법은 1회의 공정 통과(원패스)로 상기 구성의 IC 태그용 안테나를 제조하는 것이 가능하고, 플렉소 인쇄 공정의 고속성(인쇄 속도: 20m/분 이상)과 함께, IC 태그 등의 비접촉형 기억 매체용으로 적합한 특성의 안테나를, 저비용으로 또하 고속·효율적으로 생산할 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 IC 태그용 안테나를 플렉소 인쇄기를 사용하여 제조하는 방법에 대해서만 상술했지만, 동일한 IC 태그용 안테나는 잉크젯 인쇄기를 사용해도 제조할 수 있다. 또한, 상기 잉크젯 인쇄를 사용한 제조 방법에 의해서도 상기 플렉소 인쇄를 사용한 제조 방법과 동일하게, 1회의 공정 통과(원패스)로 상기 구성의 IC 태그용 안테나를 제조할 수 있다. 따라서, 잉크젯 인쇄를 사용한 IC 태그용 안테나의 제조 방법에 의해서도, IC 태그 등의 비접촉형 기억 매체용으로 적합한 특성의 안테나를, 저비용으로 고속·효율적으로 생산하는 것이 가능하다.

또한, 잉크젯 인쇄법에 의한 IC 태그용 안테나의 제조에서 기재(3)상의 상기 IC칩 접속부(2)에 상당하는 패턴 영역에 대한 단위 면적 당 잉크 토출량을 상기 안테나부(1)에 상당하는 패턴 영역에 대한 단위 면적 당 잉크 토출량보다 많아지도록 제어한 경우에는 상기 플렉소 인쇄를 사용한 제조 방법과 동일하게, IC칩 접속부(2)의 막두께가 상기 안테나부(1)의 막두께 보다 두껍게 형성된다.

따라서, 잉크젯 인쇄를 사용한 IC 태그용 안테나의 제조 방법에 의해서도, 상기 IC칩(4)과 접촉되는 부위(단자부, 리드부 등)이 강화되고, IC 칩(4) 등의 실장(압착)에 기인하는 안테나의 균열이나 파손 등이 방지된다.

이와 관련하여, 잉크 젯 인쇄법에 의한 IC 태그용 안테나의 제조의 경우, 사용되는 수성 도전성 잉크의 일례로서는 노즐로부터의 토출을 고려하여 점도 3~30mPa·s 정도로 조정한 것이 사용된다. 또한, 그 노즐의 구경(선단 개구경)이나 그리는 안테나 패턴에도 따르지만, 수성 도전성 잉크에 함유되는 은 입자로서는 그 평균 입경이 10~30㎚ 정도의 것이 바람직하게 채용된다. 그리고, IC칩 접속부(2)에 대한 잉크 토출량(잉크젯 인쇄에서는 단위 면적 당의 액체 방물의 도트수)를 상기 안테나부(1)에 대한 잉크 토출량의 약 1.5배~10배 정도로 제어함으로써 상기 플렉소 인쇄를 사용하여 제조한 안테나와 동등한 성능을 갖는 IC 태그용 안테나를 얻을 수 있었다.

다음에, 실시예에 대해서 비교예와 함께 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

상기 실시예에서는 수성 도전성 잉크를 사용하여 플렉소 인쇄에 의해 제작한 IC 태그용 안테나 [실시예 1]~[실시예 3] 및 [비교예 1], [비교예 2]와, 상기 수성 도전성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄에 의해 제작한 IC태그용 안테나 [비교예 3]과, 알루미늄박을 에칭함으로써 얻어진 종래의 IC 태크용 안테나 [비교예 4]를 사용하여 이들의 IC태그용 안테나의 안테나부(1)의 두께(㎛)와, 상기 안테나부(1)의 체적 저항값(비저항: Ω·㎝) 등을 비교했다.

실시예 1~3과 비교예 1, 2에는 이하의 수성 도전성 잉크(저온 소성 나노 은 도전성 잉크)와 기재를 사용했다.

〔나노은 잉크〕

A: InkTec Co., Ltd.사(한국) 제조 TEC-PR-030

성분 은입자-평균 입경: 20~50㎚ 함유율: 40wt% 이하

바인더(유기 착체 화합물) 함유율-35wt% 이하

2-프로판올-10wt% 이하

점도-500mPa·s

B: InkTec Co.,Ltd.사(한국) 제조 TEC-C0-010

성분 은입자-평균 입경: 20~50㎚ 함유율: 10wt% 이하

바인더(유기 착체 화합물) 함유율-10wt% 이하

2-이소프로판올-20wt% 이하

점도-30mPa·s

〔기재〕

PET 필름 도레사 제조 루미라(등록 상표) U34

두께-75㎛ 양면에 콜로나 처리

또한, 실시예 1~3과 비교예 1, 2에 사용한 플렉소 인쇄기는 이하의 가공 조건으로 사용했다(플렉소 인쇄의 개략 구성은 도 3을 참조).

〔플렉소 인쇄기〕

MT테크사 제조 FC-33S

〔플렉소 인쇄판〕

고무라테크사 제조-상기 실시 형태에서 상세한 내용을 기재한 플렉소 인쇄판을 사용.

판 두께-2.25㎜

안테나부 인쇄용 잉크 유지부의 잉크 유지량: 0.1~1.5㎖/㎡

IC 칩 접속부 인쇄용 잉크 유지부의 잉크 유지량: 2~3㎖/㎡

단, 안테나부와 IC칩 접속부에서 잉크 유지량이 다른 것은 실시예 1 및 실시예 3에 사용한 인쇄판만. 실시예 2와 비교예 1, 2에 사용한 인쇄판은 안테나부와 IC칩 접속부의 잉크 유지량이 동량이다. 또한, 잉크 유지부의 잉크 유지량이 0.5㎖/㎡ 미만인 경우에는 측정 오차가 커지므로, 평균 잉크 유지량(예를 들어, 잉크 유지량의 범위가 0.1~0.5㎖/㎡인 경우에는 중앙값인 0.3㎖/㎡)를 채용했다.

〔아니록스롤〕

100~400선/inch 셀용량(셀용적):3~30㎖/㎡

〔플렉소 인쇄 조건〕

·인쇄 속도(인쇄 스테이지 이동량): 20m/분

·아니록스롤 속도: 100rpm

·아니록스롤 인쇄판간 닙폭: 4~8㎜(조정)

·인쇄판-기재간 닙폭: 8~12㎜(조정)

·인쇄 챔버의 환경(분위기)

온도:15~30℃ 습도: 40~70% RH

·인쇄후의 건조 조건

온도:80~150℃ 시간: 30초~5분

[실시예 1]

안테나부의 잉크 유지량: 1.0㎖/㎡, 칩 접속부의 잉크 유지량: 2.0㎖/㎡의 인쇄판을 사용하여, 상기 플렉소 인쇄기에 의해, 잉크 A를 PET 기재상에 인쇄 전사하고, 120 ℃×2분 건조시킨 후 실시예 1의 IC 태그용 안테나를 얻었다.

[실시예 2]

잉크 유지량: 0.3㎖/㎡의 인쇄판을 사용하여, 상기 플렉소 인쇄기에 의해 잉크 A를 PET 기재상에 인쇄 전사하고, 120℃×2분 건조시킨 후, 실시예 2의 IC태그용 안테나를 얻었다.

[실시예 3]

안테나부의 잉크 유지량: 1.5㎖/㎡, 칩 접속부의 잉크 유지량: 3.0㎖/㎡의 인쇄판을 사용하여 상기 플렉소 인쇄기에 의해, 잉크 A를 PET 기재상에 인쇄 전사하고, 120℃×2분 건조시킨 후 실시예 3의 IC 태그용 안테나를 얻었다.

[비교예 1]

잉크 유지량: 0.3㎖/㎡의 인쇄판을 사용하여 상기 플렉소 인쇄기에 의해, 잉크 B를 PET 기재상에 인쇄 전사하고, 120℃×3분 건조시킨 후 비교예 1의 IC 태그용 안테나를 얻었다.

[비교예 2]

잉크 유지량: 1.5㎖/㎡의 인쇄판을 사용하여 상기 플렉소 인쇄기에 의해 잉크 B를 PET 기재상에 인쇄 전사하고, 120℃×3분 건조시킨 후, 비교예 2의 IC 태그용 안테나를 얻었다.

상기 실시예 1~3과 비교예 1, 2의 플렉소 인쇄의 가공 조건과, 수득된 IC용 안테나의 막두께를 「표 1」에 정리하여 나타낸다.

또한, 상기 「표 1」에서 실시예 3의 IC태그용 안테나는 제작에 사용한 플렉소 인쇄판의 칩 접속부의 잉크 유지량(3.0㎖/㎡)을, 실시예 1의 제작에 사용한 플렉소 인쇄판의 칩 접속부의 잉크 유지량(2.0㎖/㎡)보다 많게 했음에도 불구하고 얻어진 IC칩 접속부의 막두께가 역전하여, 오히려 얇아지는 결과가 되었다(실시예 3: 0.15㎛, 실시예 1: 0.75㎛). 이는 플렉소 인쇄판에서의 칩 접속부에 상당하는 부위의 유지 공간(잉크 유지부의 용적)이 너무 커져, 아니록스롤로부터 공급된 잉크가 충분히 기재에 전사되지 않은(소위 「잉크가 묻지 않은」 상태가 되고 기재측에 전사된 수성 도전성 잉크가 묻지 않은 부분이 생겼기 때문이라고 생각된다.

그러나, 상기 잉크가 잘 묻지 않은 것은 상기 플렉소 인쇄판에서의 칩 접속부에 상당하는 부위의 잉크 유지량의 변경(인쇄판의 단면 형상이나 패턴 형상 등의 변경 등)이나, 아니록스 롤과의 사이의 밸런스 개량(改良)(아니록스 롤의 셀 용량 변경, 아니록스 롤 플렉소 인쇄판간의 유지량비 변경 등)에 의해 개선할 수 있다.

[비교예 3]

200메시의 폴리에스테르제 스키린을 감광성 수지로 패터닝한 스크린 인쇄판을 사용하여 일반적인 스크린 인쇄기에 의해, 앞서 설명한 종래의 스크린 인쇄용 도전성 페이스트(도전 잉크)를 PET 기재상에 인쇄하고, 500℃×10분 건조시킨 후, 비교예 3의 IC 태그용 안테나를 얻었다. 또한, 건조후의 IC 태그용 안테나의 안테나부의 막두께는 8㎛였다.

[비교예 4]

상기 PRT 기재상에 증착에 의해 알루미늄층(박)을 형성하고, 내에칭성 잉크를 안테나 회로 패턴에 인쇄한 후, 에칭 가공에 의해 IC 태그용 안테나를 수득했다. 또한, 수득된 IC 태그용 안테나의 막두께는 15.5㎛였다.

이상의 실시예 1~3 및 비교예 1~4의 샘플을 사용하여 IC 태그용 안테나의 물성의 비교를 실시했다.

〔체적 저항값(비저항)〕

디지털 멀티메이터(아도반테스토사제 R6551)를 사용하여 사단자법(四端子法)으로 저항값을 측정했다. 또한, 전자 현미경(닛폰 덴시샤 제조 JSM-5500)을 사용하여 단면을 관찰하고, 은 입자에 의해 형성된 층의 두께를 측정하여 이들 측정값으로부터 체적 저항값(비저항)을 산출했다.

〔밀착성〕

JIS K5400-8.5(JIS D0202) 바둑판 눈금 시험에 준하여 평가했다. 컷(절단?) 간격은 1㎜이고 도전막을 컷한 후, 점착 테입을 부착하고 나서 1분 후에 테입의 끝을 쥐고 도막면에 직각으로 순간적으로 떼고 그 박리 상태를 육안으로 관찰하여 평가했다. 또한, 점착 테입은 셀로판 테입 CT-12(니치반사 제조)를 사용했다.

평가 기준:

기재로부터의 박리가 전혀 인정되지 않는다. - ○

기재로부터의 박리가 부분적으로 인정된다. - △

기재로부터의 박리가 전체적으로 인정된다. - ×

〔통신 거리〕

Alien Technology사 제조 IC 스트랩을 사용하여 IC태그용 안테나의 접속부에 IC칩을 실장하여 IC태그를 제작했다. 그리고, Alien Technology사 제조 2.45㎓ 패시브 개발 키트를 사용하여 본 실시예에서 얻어진 IC태그와의 통신 가능 거리(㎝)를 측정했다.

이상의 시험 결과를 「표 2」에 나타낸다.

이 표에서 본 발명에 관한 실시예 1~3의 IC태그용 안테나와, 비교예 1, 2의 IC 태그용 안테나는 그 안테나부의 막두께가 0.1~0.5㎛로 매우 얇음에도 불구하고, IC 태그용 안테나에 필요로 되는 체적 저항값의 기준(1.0×10^-4Ω·㎝ 이하)를 달성하고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 비교예 3, 4의 IC태그용 안테나는 체적 저항값의 기준을 만족하고 있지만, 그 막두께가 각각 8㎛, 15.5㎛로 종래의 IC용 안테나와 동등하다.

또한, 실시예 1~3의 IC태그용 안테나가 기재(PET)와의 충분한 밀착성을 나타내고 있는 것에 대하여 비교예 1, 2의 IC 태그용 안테나는 기재(PET)와의 밀착성이 떨어지는 결과가 되었다. 그러나, 기재와의 밀착성은 그 가공 조건이나 기재의 종류에 따라서 바뀔 가능성이 높고, 이 조건만으로는 안테나의 적합 여부를 결정할 수 없다.

그리고, IC칩을 실장(인렛)한 태그의 상태에서의 통신 시험은 비교예 1, 2의 IC 태그용 안테나를 제외하고 충분한 거리가 되었다. 특히, 본 발명에 관한 실시예 중에서도 특히 실시예 1의 IC 태그용 안테나는 0.5㎛의 막두께로 9.0×10^-6Ω·㎝의 체적 저항값(비저항)을 나타내고, 인렛 상태에서의 통신 거리도, 140㎝로 실용상 문제가 없는 수치를 기록했다.

상기에 추가하여 상기 실시예 1의 IC 태그용 안테나는 표 1에 나타낸 바와 같이 그 IC칩 접속부가 안테나부에 비해 약 1.5배의 두께를 갖고, 상기 IC칩의 실장 작업에서도 그 IC칩 접속부에 파손의 발생이 보이지 않았다.

또한, 상기 [실시예 1]~[실시예 3]에서 플렉소 인쇄기를 대신하여 잉크젯 인쇄기를 사용한 경우에도, 이들 [실시예 1]~[실시예 3]의 IC태그용 안테나보다 약간 성능은 떨어지지만, 충분히 만족할 수 있는 IC 태그용 안테나가 얻어졌다.

본 발명의 IC태그용 안테나 및 그 제조 방법은 IC 태그, IC 카드 등, 무선 통신에 의해 정보를 교환하는 비접촉형 기억 매체에 탑재되는 안테나와, 그 제조 방법에 적합하다. 특히, IC 태그용 안테나를 저비용이고 또한 효율적으로 생산할 수 있다.

1: 안테나부 2: IC칩 접속부
3: 기재 4: IC칩

Claims

은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크에 의해 기재의 표면에, 전자파를 송수신하는 안테나부와 IC칩과 접속되는 접속부를 구비하는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 도전막이 플렉소 인쇄에 의해 형성된 플렉소 인쇄 도전막인 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 도전막이 잉크젯 인쇄에 의해 형성된 잉크젯 인쇄 도전막인 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 은 입자의 평균 입경이 0.2~100㎚인 것을 특징으로 하는 IC태그용 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 도전막에서의 안테나부의 막두께가 0.1~5㎛이고, 상기 안테나부의 체적 저항값이 1.0×10^-4Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 IC태그용 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 도전막에서의 IC칩 접속부의 막두께가 상기 안테나부의 막두께보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나.
은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크를, 그 표면에 소정의 패턴의 잉크 유지부가 형성된 플렉소 인쇄판에 유지시키는 공정과, 상기 플렉소 인쇄판에 기재를 밀착시키고 상기 잉크 유지부에 유지된 수성 도전성 잉크를 기재의 표면에 전사하는 공정과, 상기 전사후에 상기 전사된 잉크를 가열하여 상기 기재의 표면에 안테나부 및 IC칩 접속부를 갖는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나의 제조 방법.
은 입자와 바인더와 물을 함유하는 수성 도전성 잉크의 액체 방울을, 복수의 노즐로부터 토출하여 기재의 표면에 소정 패턴의 인쇄층을 형성하는 공정과, 상기 인쇄후에 상기 인쇄층의 잉크를 가열하여 상기 기재의 표면에, 안테나부 및 IC칩 접속부를 갖는 소정 회로 패턴의 박막 형상 도전막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나의 제조 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 수성 도전성 잉크의 점도가 0.5~1000mPa·s로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 플렉소 인쇄판의 잉크 유지부에서 상기 IC칩 접속부를 형성하기 위한 패턴 영역이, 상기 안테나부를 형성하기 위한 패턴 영역보다 많은 잉크를 유지하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 IC태그용 안테나의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 IC칩 접속부를 형성하는 패턴 영역에 대한 단위 면적 당의 잉크 토출량이 상기 안테나부를 형성하는 패턴 영역에 대한 단위 면적당의 잉크 토출량보다 많아지도록 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 IC 태그용 안테나의 제조 방법.