KR20110063436A - Ｒｆ 태그 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

RF 태그는, 제 1 유전체층 (20a) 과, 그 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 각각 적층된 프리프레그층 (30a, 30b) 을 포함하는 프리프레그판을 포함한다. 제 1 유전체층 (20a) 은,
Figure pct00022
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체로부터 얻어지는 중합체 (a) 60 ∼ 85 질량부에, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 70 ∼ 95 질량% 및 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 5 ∼ 30 질량% 를 함유하는 방향족 비닐 단량체 (b) 15 ∼ 40 질량부를 중합한 그래프트 공중합체이다. 각 프리프레그층 (30a, 30b) 은, 에폭시 수지 함침 유리 섬유 기재이다. 안테나 회로 (10) 및 상기 금속박층 (40) 은, 프리프레그판의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 열 압착에 의해 각각 접합된다.

Description

ＲＦ 태그 및 그 제조 방법{RF TAG AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은, 비접촉 접속형의 RF 태그 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리프레그 시트를 개재하여 각 층을 열 압착함으로써 형성되는 비접촉 접속형 RF 태그 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고도 정보화 사회의 진전에 수반되어, 통신 기기 등에 사용되는 신호의 주파수대는, 극초단파 (UHF) 대나 센티미터파 (SHF) 대 등, 정보 밀도의 보다 높은 전송이 가능해지는 고주파 대역으로 이행하고 있다. 최근 큰 주목을 받고 있는 RFID〔Radio Frequency Identification〕시스템에 있어서도 동일하다고 할 수 있다. RFID 시스템이란, 비접촉 상태에서 정보의 판독 및 기입이 가능한 기억 매체의 데이터를 읽고 씀으로써 정보의 송수신을 행하는 것이다. 반도체 기술의 향상에 의해, RF 태그용으로서 사용되는 기억 매체의 소형화, 고성능화가 진행되고 있고, 통신 거리의 확장이나 통신 안정도의 향상 등에 의해, RF 태그의 폭넓은 분야에 있어서의 활용이 기대되고 있다. 특히, 고주파수 대역을 이용한 RF 태그에서는 전파를 사용하여 RF 태그의 기억 매체에 전력을 공급하고 있으므로, 통신 거리는 대폭 향상되고, 통신 거리가 짧은 RFID 시스템에서는 실현이 곤란했던 복수 장의 RF 태그의 일괄 판독이나, 이동하고 있는 RF 태그의 판독 등도 가능해지고 있다.
RFID 시스템의 고주파화에 의해, 이용 범위는 대폭 확장되지만, 그것에 수반되어 이용 환경도 엄격해진다. 한랭지나 냉동 설비 내부에서의 사용, 여름철의 더운 날씨에서의 사용은 물론이고, 또한 선박 적재 컨테이너와 같이 설치 대상물이 금속인 경우에는, 흡열, 방열의 조건도 추가되기 때문에, 온도 변화의 폭이 넓어 매우 엄격한 사용 환경이 된다.
한편, RF 태그는 고주파 대역을 이용하는 것에서도 기술적 난도 (難度) 를 가지고 있다. 전기 신호는 주파수가 높아질수록 전송 손실이 커지는 성질이 있기 때문에, 고주파 대역에 대응할 수 있는 우수한 고주파 전송 특성을 갖는 전기 절연 재료가 강하게 요구되고 있다. 절연 재료와 접촉한 회로에 있어서의 전송 손실은, 안테나 회로의 형상, 표피 저항, 특성 임피던스 등에 의해 정해지는 도체손 (導體損) 과, 회로 주위의 유전체층의 유전 특성에 의해 정해지는 유전체손 (誘電體損) 으로 이루어지고, 특히 고주파 회로에서는 유전체손으로서 방출되어 전자 기기의 오작동의 원인이 된다. 유전체손은, 비유전율 (ε) 과 재료의 유전손실 (tanδ) 의 곱에 비례하여 커진다. 따라서, 유전체손을 조금이라도 작게 하기 위해서는, 저유전율과 저유전손실이라는 특성을 갖는 재료를 사용할 필요가 있다.
고분자 절연 재료 중에서도 열가소성 수지는, 저유전율과 저유전손실이 우수하고 가공도 용이하므로, RF 태그의 유전체층에 사용하는 재료로서 적합하다. 특허문헌 1 에는, 금속박층과 안테나 회로 사이에, 열가소성 수지의 사출 성형에 의해 유전체층을 형성한 RF 태그가 개시되어 있고, 설치 대상에 도전성 물질과 비도전성 물질의 구별 없이, 통신 거리를 떨어뜨리지 않고 설치 가능하다는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2008-9514호
본원 발명자는, 종래 기술의 단점을 깨달았다. 즉, 종래 기술에서는, 선팽창 계수가 크고 상이한 부재가 접착되어 있기 때문에, 부재 간에 잔류 응력이 발생한다. 따라서, RF 태그에 가열과 냉각의 반복 등의 부하가 가해진 경우에 부재간의 층간 박리가 발생할 우려가 있고, 사출 성형시에 내부에 약간의 공극이 잔존한 경우에는 국부적인 팽창 수축이 발생하기 때문에, 더욱 층간 박리의 가능성이 높아진다.
RFID 시스템은 사용 주파수와 기억 매체의 임피던스 정합을 조정함으로써 목적하는 방사 패턴이나 이득 등의 기능을 발휘하는 것인데, 이 조정은 RF 태그의 비유전율 및 유전체층의 두께에도 매우 크게 관계된다. 따라서, 층간 박리가 발생하여 유전체층에 공기층이 더해지는 것에 의한 RF 태그 전체의 유전율 변화나, 선팽창 계수가 상이한 부재를 접착하는 것에 의한 응력 변형으로부터 발생하는 두께 제어의 곤란성은, RFID 시스템을 계속적으로 이용하는 데에 있어서 치명적인 문제점이다. 또, 층간 박리가 발생하기 쉬운 RF 태그를 1 시스템 당 수천 ∼ 수만개 사용하는 것은 사용자측에 있어서 큰 재정적 리스크를 짊어지게 될 뿐만 아니라, 그러한 RF 태그는 재이용성에 난점이 있기 때문에 제조 비용의 증가로도 연결되게 된다.
그래서, 본원 발명의 목적은, 고주파 대역에 있어서 우수한 전송 특성을 갖고, 온도 변화가 엄격한 환경에 있어서도, 층간 박리 등의 문제를 일으키지 않고, 소기의 전송 특성을 유지할 수 있는 신뢰성이 높은 RF 태그를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 종래 기술의 단점을 해소하기 위하여 예의 검토한 결과, 유전체층으로서 특정 구조의 그래프트 공중합체를 사용하고, 유전체층과 안테나 회로 및 금속박층을 접합하는 데에 특정의 유리포 기재 에폭시 수지 프리프레그로 이루어지는 열경화성 시트를 사용한다는 해결 수단에 도달하였다.
일 양태의 RF 태그는, 제 1 유전체층 (20a) 과, 상기 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 각각 적층된 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 으로 형성된 프리프레그판과, 상기 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 각각 적층된 안테나 회로 (10) 및 금속박층 (40) 을 구비한다. 상기 제 1 유전체층 (20a) 은,
Figure pct00001
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위로 이루어지는 중합체 (a) 60 ∼ 85 질량부에, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 70 ∼ 95 질량% 및 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 5 ∼ 30 질량% 를 함유하는 방향족 비닐 단량체 (b) 15 ∼ 40 질량부를 그래프트 중합하여 이루어지는 그래프트 공중합체로 구성된다. 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 의 각각은, 유리 섬유 기재에 에폭시 수지를 함침시켜 얻어진 에폭시 수지 함침 유리 섬유 기재이다. 상기 안테나 회로 (10) 는, 제 1 도전체층 (12a) 과, 상기 제 1 도전체층 (12a) 에 실장되어 정보의 판독 및 기입이 가능한 기억 매체 (11) 를 포함한다. 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 은, 상기 제 1 유전체층 (20a) 의 상기 2 개의 주면에 열 압착에 의해 각각 접합되어 있다. 상기 안테나 회로 (10) 및 상기 금속박층 (40) 은, 상기 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 열 압착에 의해 각각 접합되어 있다.
이 구성에 의하면, 제 1 유전체층 (20a) 은, 특정의 그래프트 공중합체로 구성되어 있고, 이 그래프트 공중합체는, 실질적으로 탄화수소기단으로 형성되고, 극성기단을 갖지 않기 때문에, 저유전율 및 저유전손실을 나타내어 고주파 특성이 우수하다. 또한 이 그래프트 공중합체는, 방향족 비닐 단량체 (b) 에 기초하는 단량체 단위가 매트릭스로서의 중합체 (a) 에 대해 도메인을 형성한 구조를 구비하므로, 유기 용제에 대한 용해성이 부분적이고, 융점 이상의 온도에서도 그래프트 공중합체는 열에 의한 성능 저하를 일으키지 않는다. 그 때문에, 프리프레그층 (30a, 30b) 의 열 압착에 대응할 수 있고, 제 1 유전체층 (20a) 과 프리프레그층 사이의 공극의 형성이 억제되어, 양 층의 밀착성은 향상된다. 또한, 프리프레그층 (30a, 30b) 은, 유리 섬유 기재 (S1) 에 에폭시 수지 (S2) 를 함침한 프리프레그 시트이며, 예를 들어 140 ∼ 180 ℃ 에서 열 압착함으로써 경화된다. 프리프레그층 (30a, 30b) 은, 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면과 안테나 회로 (10) 및 금속박층 (40) 의 접합을 강고하게 할 수 있어, 접합 후에 소기의 내구성을 유지할 수 있다.
따라서, RF 태그는, 우수한 고주파 전송 특성을 가짐과 함께, 사용 환경의 온도 변화에 대해서도 소기의 전송 특성을 유지할 수 있다.
일례에서는, 상기 제 1 도전체층 (12a) 과 상기 금속박층 (40) 이 전기적으로 도통하고 있다. 이 구성에 의하면, 제 1 도전체층 (12a) 에 정보의 판독 및 기입이 가능한 기억 매체 (11) 가 실장된 안테나 회로 (10) 가 갖는 안테나 기능을 금속박층 (40) 에 부여하는 것이 가능해진다. 이것은, RF 태그의 소형화에 기여한다.
일례에서는, 상기 제 1 도전체층 (12a) 의 표면 중 상기 프리프레그층 (30b) 과는 반대측의 면에 이 순서로 적층된 제 2 유전체층 (20b) 과 제 2 도전체층 (12b) 을 구비하고, 상기 제 1 도전체층 (12a) 과 상기 제 2 도전체층 (12b) 이 전기적으로 도통하고 있고, 상기 제 2 유전체층 (20b) 은,
Figure pct00002
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위로 이루어지는 중합체 (a) 60 ∼ 85 질량부에, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 70 ∼ 95 질량% 및 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 5 ∼ 30 질량% 를 함유하는 방향족 비닐 단량체 (b) 15 ∼ 40 질량부를 그래프트 중합하여 이루어지는 그래프트 공중합체로 구성되고, 상기 제 1 도전체층 (12a) 과 상기 제 2 유전체층 (20b) 과 상기 제 2 도전체층 (12b) 은, 열 압착에 의해 이 순서로 접합되어 있다. 이 구성에 의하면, 더욱 RF 태그의 소형화를 행할 수 있다.
일 양태의 RF 태그의 제조 방법은, 공정 (A) 및 공정 (B) 를 구비하고, 상기 공정 (A) 는, 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 을 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 열 압착에 의해 각각 접합하여, 상기 프리프레그판을 제조하는 공정이고, 상기 공정 (B) 는, 상기 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 상기 안테나 회로 (10) 및 상기 금속박층 (40) 을 열 압착에 의해 각각 접합하는 공정이다. 이 구성에 의하면, 층간 접합 강도가 향상된 RF 태그를 간단한 공정에 의해 효율적으로 제조할 수 있다.
도 1 은, 일 실시형태에 따른 RF 태그의 분해 단면도.
도 2(a) ∼ 도 2(c) 는 도 1 의 RF 태그의 제조 공정을 나타내는 단면도. 도2(d) 는, 기억 매체가 스폿 페이싱부에 수용되어 있는 변경예의 RF 태그의 단면도.
도 3 은, 변경예에 따른 RF 태그의 단면도.
도 4(a) ∼ 도 4(e) 는 전기적 도통을 위한 구성을 갖는 RF 태그의 모식적인 사시도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 RF 태그는, 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 이 열 압착에 의해 각각 접합된 프리프레그판과, 이 프리프레그판의 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 각각 열 압착된 안테나 회로 (10) 및 금속박층 (40) 을 구비한다. 이와 같은 RF 태그는, 고주파 대역에서 높은 전송 특성을 갖고, 온도 변화에 대해 소기의 성능을 유지할 수 있다. 다음으로, 이러한 RF 태그의 구성 요소에 대해 순서대로 설명한다.
[유전체층 (20)]
이 유전체층 (20) 은,
Figure pct00003
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위로 이루어지는 중합체 (a) 에 방향족 비닐 단량체 (b) 를 그래프트 중합하여 이루어지는 그래프트 공중합체로 구성된다. 유전체층 (20) 의 구성 단위를 이루는 것은,
Figure pct00004
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 중합체 (a) 단위와, 방향족 비닐 단량체 (b) 에 기초하는 단위이며, 어느 단위도 실질적으로 탄화수소기단으로 구성되어 있다. 따라서, 이들 단위는 높은 쌍극자 능률을 갖는 극성기단을 갖지 않기 때문에, 중합체로 했을 때에 저유전율 및 저유전손실을 나타낸다. 따라서, 유전체층 (20) 은 양호한 고주파 특성을 갖는다.
또한 유전체층 (20) 은
Figure pct00005
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체의 단량체 단위로 이루어지는 중합체 (a) 에, 방향족 비닐 단량체 (b) 가 그래프트된 그래프트 공중합체로 구성된다. 이 그래프트 공중합체의 분자 형태에서는, 중합체 (a) 단위가 매트릭스를 형성하고, 방향족 비닐 단량체 (b) 단위가 도메인을 형성하는 것으로 생각된다. 이 때문에, 유전체층 (20) 은, 유기 용제 등에 대해 부분적인 용해성을 나타낼 뿐이고, 융점 이상의 온도에서도 액상으로 유동하지 않고, 열에 의한 성능 저하를 잘 일으키지 않는다는 특성을 갖는다. 중합체 (a) 단위가 그 그래프트 공중합체의 주사슬 구조체 (줄기 (幹) 성분) 를 형성하고, 방향족 비닐 단량체 (b) 단위가 그 그래프트 공중합체의 측사슬 구조 (그래프트체, 가지 (枝) 성분) 를 형성한다.
상기
Figure pct00006
-올레핀 단량체는, 구체적으로는 일반식 R-CH=CH2 (식 중 R 은 탄소수 1 ∼ 16 개의 알킬기를 나타낸다) 로 나타내는 탄소수가 3 ∼ 18 인
Figure pct00007
-올레핀이다.
Figure pct00008
-올레핀 단량체로는, 예를 들어 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 옥텐-1, 데센-1, 4-메틸펜텐-1, 4-메틸헥센-1,4,4-디메틸펜텐-1 등을 들 수 있다. 이들 중, 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 및 4-메틸펜텐-1 에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다.
또, 사슬형 공액 디엔 단량체는, 구체적으로는 탄소수 3 ∼ 10 의 사슬형 공액 디엔 화합물이다. 사슬형은 직사슬 또는 분기사슬을 의미한다. 사슬형 공액 디엔 단량체로는, 예를 들어 이소프렌, 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔 등을 들 수 있다. 이들 중, 이소프렌 및 1,3-부타디엔이 바람직하고, 1,3-부타디엔이 특히 바람직하다.
그래프트 공중합체의 주사슬 구조체는, 상기의
Figure pct00009
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위로 이루어지는 중합체이다. 여기서, 중합체란 단독 중합체여도 되고 공중합체여도 되며, 호모/공중합체로 기재하는 경우도 있다. 주사슬 구조체가 공중합체인 경우에는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 중 어느 것이어도 된다. 그리고,
Figure pct00010
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위는, 이종 (異種) 의 것이 복수 혼합하여 형성되어 있어도 된다. 또, 주사슬 구조체 중의 사슬형 공액 디엔 단량체 단위는, 부분적으로 수소화되어 있어도 된다.
상기의 주사슬 구조체에 그래프트되는 방향족 비닐 단량체는, 구체적으로는 탄소수 8 ∼ 18 의 방향족 비닐 화합물이다. 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 로는, 스티렌, p-메틸스티렌,
Figure pct00011
-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체를 들 수 있다. 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 로는, 디비닐벤젠, 1,3-디비닐나프탈렌 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 각각 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
그래프트 공중합체를 형성하는 경우의 중합체 (a) 와 방향족 비닐 단량체 (b) 의 비율은, 중합체 (a) 60 ∼ 85 질량부와 방향족 비닐 단량체 (b) 15 ∼ 40 질량부이며, 바람직하게는 중합체 (a) 65 ∼ 75 질량부와 방향족 비닐 단량체 (b) 125 ∼ 35 질량부이다. 방향족 비닐 단량체 (b) 의 비율이 15 질량부보다 적은 경우에는, 그래프트 공중합체는
Figure pct00012
-올레핀계 중합체나 사슬형 공액 디엔 중합체의 특성을 강하게 나타내고, 융점 이상에 있어서 매우 높은 유동성을 나타내므로 두께의 제어가 곤란해진다. 그 한편, 40 질량부보다 많은 경우에는, 그래프트 공중합체가 매우 취약해져, 판 형상으로 형성하는 것이 곤란해진다.
또한 방향족계 비닐 단량체 (b) 중, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 와 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 의 비율은, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 가70 ∼ 95 질량%, 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 가 5 ∼ 30 질량% 이다. 2 관능성 방향족 비닐 단량체의 비율이 5 질량% 보다 적으면 그 기능이 충분히 발현되지 않고, 30 질량% 보다 많아지면 그래프트 공중합체가 매우 취약해져, 판 형상으로 형성하는 것이 어려워진다.
유전체층 (20) 을 이루는 그래프트 공중합체를 제조할 때의 그래프트화 방법은, 과산화물을 사용한 연쇄 이동법, 전리성 방사선 조사법, 폴리머 개시제법 등 어느 방법에 의해서도 되는데, 보다 바람직한 것은 하기에 나타내는 함침 그래프트 중합법이다. 이 함침 그래프트 중합법에 의하면, 그래프트 효율이 높고, 열에 의한 2 차적 응집이 일어나지 않기 때문에 성능의 발현이 보다 효과적임과 함께, 제조 방법이 간편하다는 이점도 있다. 함침 그래프트 중합법을 채용하는 경우, 그래프트 공중합체는 통상 다음의 방법에 의해 제조된다.
Figure pct00013
-올레핀 단량체 및 사슬형 공액 디엔 단량체에서 선택되는 적어도 1 종의 단량체로부터 형성되는 중합체 100 질량부를 물에 현탁시킨다. 별도로, 방향족 비닐 단량체 5 ∼ 400 질량부에, 후술하는 라디칼 공중합성 유기 과산화물의 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 상기 방향족 비닐 단량체 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 10 질량부와, 10 시간의 반감기를 얻기 위한 분해 온도가 40 ∼ 90 ℃ 인 라디칼 중합 개시제를 방향족 비닐 단량체 및 라디칼 공중합성 유기 과산화물의 합계 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 5 질량부를 용해시킨 용액을 첨가한다.
다음으로, 상기 라디칼 공중합성 유기 과산화물을 주사슬 구조체에 함침시킨다. 그 후, 라디칼 중합 개시제의 분해가 실질적으로 일어나지 않는 조건에 이 수성 현탁액의 온도를 설정하고, 방향족 비닐 단량체 및 라디칼 공중합성 유기 과산화물을 주사슬 구조체 중에서 공중합시켜, 그래프트화 전구체를 얻는다. 상기 라디칼 공중합성 유기 과산화물은, 단분자 중에 라디칼 공중합이 가능한 단량체로서의 특성과 유기 과산화물로서의 특성을 겸비한 화합물이다. 라디칼 공중합성 유기 과산화물로는, 바람직하게는 t-부틸퍼옥시아크릴로일옥시에틸카보네이트, t-부틸퍼옥시메타크릴로일옥시에틸카보네이트, t-부틸퍼옥시알릴카보네이트, t-부틸퍼옥시메탈릴카보네이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 t-부틸퍼옥시메타크릴로일옥시에틸카보네이트가 가장 바람직하다.
이어서, 함침 후의 주사슬 구조체를 100 ∼ 300 ℃ 에서 용융 혼련함으로써, 목적으로 하는 그래프트 공중합체를 얻을 수 있다. 용융 혼련 방법으로는, 가열 기능과 혼련 기능을 겸비한 밴버리 믹서, 1 축 또는 2 축 스크루 압출기 등을 사용하는 방법을 들 수 있다. 그 중에서도, 스크루 압출기를 사용하여, 메인 호퍼로부터 그래프트화 전구체를 공급하여 용융 혼련한 후, 다이스로부터 토출되는 봉 형상 성형물을 펠릿타이저에 통과시켜, 조립물 (펠릿) 로서 얻는 방법이 간편하고 저렴하여 바람직하다.
또, 얻어진 그래프트 공중합체에는, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에 있어서, 활제, 가소제, 결정핵제, 자외선 방지제, 착색제, 난연제, 산화 방지제, 중금속 불활성화제 등의 통상적인 첨가제를 첨가할 수 있다. 그래프트 공중합체와 첨가제의 혼련 방법은 특별히 제한되지 않지만, 가열 기능과 혼련 기능을 겸비한 밴버리 믹서, 가압 니더, 롤, 1 축 또는 2 축 스크루 압출기 등을 사용하여 혼련할 수 있다. 특히 바람직한 것은 2 축 스크루 압출기이며, 그래프트 공중합체를 얻는 경우에 행한 방법과 같은 조건에서 제조할 수 있다.
다음으로, 상기의 공중합에 의해 얻은 그래프트 공중합체 또는 당해 그래프트 공중합체와 첨가제의 블렌드를 사용하여 유전체층 (P) 이 되는 시트상 성형물을 얻는 방법으로는, T 다이법, 인플레이션 성형법, 롤 성형법, 프레스 성형법 또는 사출 성형법 중 어느 방법에 의해서도 되는데, 시트상 성형물에 휨이 발생하기 어려운, 롤 성형법 또는 사출 성형법을 채용하는 것이 바람직하다.
[프리프레그층 (30a, 30b)]
프리프레그층 (30a, 30b) 을 형성하기 위해서 사용되는 프리프레그 시트는, 유리 섬유 기재 (S1) 에 미경화의 열경화성 수지로서의 에폭시 수지 (S2) 를 함침시킨 후, 반경화 상태 (소위 B 스테이지) 의 프리프레그 시트이다.
<유리 섬유 기재 (S1)>
유리 섬유 기재 (S1) 는, 프리프레그 시트에 사용하여 RF 태그로서 필요한 강성을 부여하는 것이다. 고주파 대역용 RF 태그의 용도에 필요한 전기 특성을 얻기 위해, 재료종으로는 유리가 사용된다. 유리로는, E 유리, C 유리, A 유리 외에, 이산화규소 (SiO2) 의 함유량을 증가시켜 유전 특성을 개선한 S 유리, D 유리 또는 석영 유리가 사용된다. 섬유의 형태로는, 콘티뉴어스 매트, 크로스, 부직포, 로빙크로스, 서피싱 매트 및 촙드 스트랜드 매트 등을 들 수 있고, 성형물의 용도 및 성능에 따라 적절히 선택하면 된다. 이들 중에서도 크로스가 바람직하다.
유리 섬유 기재 (S1) 로는, 전기적 특성에 악영향을 미치지 않는 범위에 있어서 필요에 따라, 절연 코팅 처리나 실란 화합물 (클로로실란, 알콕시실란, 유기 관능성 실란, 실라잔), 커플링제 (티타네이트계, 알루미늄계) 등에 의한 표면 처리를 행한 것을 사용해도 된다.
프리프레그 시트에 있어서의 유리 섬유 기재 (S1) 의 배합량은, 바람직하게는 10 ∼ 60 질량% 이고, 보다 바람직하게는 15 ∼ 45 질량% 이다. 이 배합량이 10 질량% 보다 낮은 경우에는, 조성물의 점도가 과잉으로 상승하여 작업성이 저하되거나 경화물 중에서 조대 (粗大) 분리되어 프리프레그 시트의 강도가 저하된다. 그 한편, 배합량이 60 질량% 보다 높은 경우에는, 에폭시 수지 (S2) 와 유리 섬유 기재 (S1) 의 접착성이나, 에폭시 수지 (S2) 에 의한 인성 향상의 효과가 충분하지 않은 데다가, 프리프레그 시트의 고주파 대역에 있어서의 저유전율성 및 저유전손실성이 저하된다.
<에폭시 수지 (S2)>
프리프레그 시트에 사용되는 에폭시 수지 (S2) 로는 특별히 제한은 없고, 비스페놀 A 형, 비스페놀 F 형, 비스페놀 S 형, 아미노글리시딜형, 아미노페놀형, 노볼락형, 나프탈렌형, 지방족, 지환족 등의 에폭시 수지가 사용된다. 이들 중에서도 비스페놀 A 형, 비스페놀 F 형 및 비스페놀 S 형 등의 비스페놀계 에폭시 수지는, 프리프레그 시트의 내열성 및 기계적 강도가 양호해지기 때문에 특히 바람직하다.
프리프레그종으로는, 일방향 프리프레그, 크로스 프리프레그, 얀 프리프레그, 매트 프리프레그, 로빙 프리프레그 등을 들 수 있는데, 바람직하게는 매트 프리프레그 또는 크로스 프리프레그이다. 프리프레그 시트의 두께는 통상 20 ∼ 400 ㎛, 바람직하게는 30 ∼ 300 ㎛, 보다 바람직하게는 40 ∼ 200 ㎛ 이고, 1 장 또는 복수 장 중첩한 것을 사용해도 된다.
[안테나 회로 (10)]
안테나 회로는, 도전체층 (12) 에 정보의 판독 및 기입이 가능한 기억 매체 (11) 가 실장된 것이다. 도전체층 (12) 과 기억 매체 (11) 는 임의의 방법으로 전기적 접합되어 있다. 전기적 접합 방법으로는, 땜납 접합, 도전성 페이스트 접합 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 또, 기억 매체가 접합된 도전체층 (12) 과 금속박층 (40) 의 도통을 행함으로써, 안테나 회로 (10) 가 갖는 안테나로서의 기능을 금속박층 (40) 에 부여하는 것이 가능해진다. 안테나 회로 (10) 의 형상은 특별히 한정되지 않고, 스트립 형상 (도 4a ∼ 도 4e 참조), 고리형, 코일 형상 등의 여러 가지 형상일 수 있다.
[도전체층 (12)]
도전체층 (12) 이란, 구리, 알루미늄, 철, 니켈, 아연 등의 단체 또는 합금에 의한 금속박을 사용하여 형성되어 있고, 필요에 따라 녹 방지를 위한 표면 처리가 실시된 것을 사용할 수 있다. 이들 금속박에 대해서는 전해법, 압연법 등에 의해 제조된 것을 사용할 수 있다. 또, 금속박은 진공 증착법이나 도금법에 의해 형성된 것이어도 된다. 제 1 도전체층 (12a), 제 2 도전체층 (12b) 에 관해서는, 각각 이종인 것을 사용해도 된다.
[기억 매체 (11)]
기억 매체 (11) 에 대해서는, 비접촉으로 정보를 기록하고, 또한 판독하기 위한 통신 회로, 메모리 및 소정의 제어 회로를 구비함과 함께, 도전체층 (12) 과 전기적으로 접속하기 위한 칩 전극을 구비하고 있는 것을 사용할 수 있다.
[금속박층 (40)]
금속박층 (40) 으로는, 박 형상 또는 박판 형상의 금속제 시트, 혹은 금속망, 익스펜드 메탈과 같은 다공의 박 형상 또는 박판 형상의 금속제 메시를 사용할 수 있다. 금속박층 (40) 의 두께는 바람직하게는 5 ∼ 100 ㎛, 보다 바람직하게는 5 ∼ 50 ㎛ 이다. 이 두께가 5 ㎛ 보다 얇아지면 도체 회로의 전기 저항이 너무 높아지고, 100 ㎛ 보다 두꺼워지면 에칭에 의해 도체 회로를 형성할 때에, 사이드 에칭에 의해 도체 회로가 절단될 가능성이 높아진다.
금속박층 (40) 의 금속종에는 특별히 제한은 없고, 알루미늄, 티탄, 철, 구리, 니켈, 니크롬, 주석, 납, 마그네슘, 금, 은, 백금, 그 외 여러 가지 금속 및 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.
[RF 태그의 제조 방법]
RF 태그는, 공정 (A) 및 공정 (B) 를 실시함으로써 바람직하게 얻어진다.
공정 (A) 는, 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 을 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 열 압착에 의해 각각 접합하여, 프리프레그판을 제조하는 공정이다. 각 프리프레그층 (30a, 30b) 은 프리프레그 시트로부터 채취할 수 있다.
공정 (B) 는, 공정 (A) 을 거쳐 작성된 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 안테나 회로 (10) 및 금속박층 (40) 을 열 압착에 의해 각각 접합하는 공정이다.
공정 (A) 의 열 압착 및 공정 (B) 의 열 압착을 동시에 행해도 된다. 이 경우, 1 회의 열 압착에 의해 RF 태그를 형성해도 된다.
공정 (B) 를 행하기 전에, 프리프레그판에 있어서 기억 매체 (11) 의 배치 예정 위치에 드릴 가공에 의해 스폿 페이싱부 (14) 를 형성해도 된다 (도 2(b) 참조). 이 경우, 안테나 회로 (10) 에 탑재된 기억 매체 (11) 가 스폿 페이싱부 (14) 에 수용되어 RF 태그의 최표면에서 바깥쪽으로 돌출하지 않도록 하는 것이 가능하다 (도 2(d) 참조). 도시한 예에서는, 충전제의 일례로서, 에폭시 수지가 스폿 페이싱부 (14) 와 기억 매체 (11) 의 간극을 매립하고 있다. 기억 매체 (11) 와 스폿 페이싱부 (14) 의 사이에 간극이 생기지 않도록 스폿 페이싱부 (14) 를 형성하여 충전제를 사용하지 않아도 된다.
유전체층 (20) 은
Figure pct00014
-올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체의 단량체 단위로 이루어지는 랜덤 또는 블록 공중합체에, 방향족 비닐 단량체가 그래프트된 그래프트 공중합체의 분자 형태를 취한다. 그 때문에, 방향족 비닐 단량체 단위가 매트릭스에 대해 도메인을 형성하고, 유기 용제 등에 대해 부분적인 용해성을 나타낼 뿐이어서, 융점 이상의 온도에서도 액상으로 유동하지 않고, 열에 의한 성능 저하를 일으키지 않는다는 특성을 갖는다. 따라서, 프리프레그층 (30a, 30b) 의 사용 온도 범위에서의 열 압착에 대응하는 것이 가능하다. 또한 열 압착에 의해 균일한 면압을 부여하는 것이 가능해져, 층간 접합 강도가 향상된, 층간 박리되기 어려운 RF 태그를 제조할 수 있다.
공정 (A) 에 의해 제조된 프리프레그판은, 절연성의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 의해 제공되는 2 개의 주면을 갖는다. 안테나 회로 (10) 와 금속박층 (40) 은 열 압착에 의해 절연성의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 접합되어 있다. 이 적층 구조에 의해, RF 태그의 장착 대상물이 도전성 물질인 경우에 있어서도, 통신 거리의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
RF 태그의 기본적인 구성을 설명한다. 도 1 의 RF 태그는, 상기 그래프트 공중합체로 이루어지는 제 1 유전체층 (20a), 이 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 각각 적층되는 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b), 일방의 프리프레그층에 적층되는 안테나 회로 (10), 타방의 프리프레그층에 적층되는 도체로서의 금속박층 (40) 으로 구성된다. 각 프리프레그층은 예를 들어 유리 에폭시 수지로부터 형성할 수 있다. 안테나 회로 (10) 는, 제 1 도전체층 (12a) 과, 제 1 도전체층 (12a) 의 내면측에 땜납 (13) 에 의해 접합되는 기억 매체 (11) 를 구비한다.
RF 태그의 제조 방법을 설명한다. 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 프리프레그층 (30a, 30b) 을 열 압착에 의해 각각 접합한다. 제 1 유전체층 (20a) 과 프리프레그층 (30a, 30b) 으로 이루어지는 적층체를 프리프레그판으로 부르는 경우가 있다.
한편, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 도전체층 (12a) 의 내면측에 놓여진 땜납 (13) 을 개재하여 기억 매체 (11) 를 제 1 도전체층 (12a) 에 탑재한다. 제 1 도전체층 (12a) 및 기억 매체 (11) 는 안테나 회로 (10) 를 구성한다.
프리프레그판과 안테나 회로 (10) 를 준비한 후, 기억 매체 (11) 가 내측이 되도록, 즉 기억 매체 (11) 가 프리프레그판의 일방의 프리프레그층에 대면하도록 안테나 회로 (10) 를 배치한다. 동시에, 프리프레그판의 타방의 프리프레그층에 금속박층 (40) 을 중첩시킨다. 그 상태에서 열 압착함으로써, 안테나 회로 (10) 및 금속박층 (40) 이 프리프레그판에 접합되어, 도 2(c) 에 나타내는 RF 태그가 얻어진다. 이 때, 열 압착에 의해 기억 매체 (11) 는 프리프레그층 (30b) 및 제 1 유전체층 (20a) 에 압입되어 매설된다.
다음으로 변경예에 따른 RF 태그를 구체적으로 설명한다. 변경예에 따른 RF 태그에서는, 제 1 도전체층 (12a) 과 금속박층 (40) 이 전기적으로 도통되고 있다. 도통은 도전성 물질을 사용한 접속이나 비아나 단면 전극 등의 임의의 방법으로 행할 수 있다 (도 4a ∼ 도 4e 참조).
[비아 (50)]
도전체층간의 전기적인 도통은, 비아에 의해 실시할 수 있다. 비아는, 예를 들어, 유전체층을 두께 방향으로 연장하는 관통 비아 및 블라인드 비아를 포함한다. 비아는, 예를 들어, 레이저 가공이나 드릴 가공 등의 방법으로 비아홀을 형성하고, 그 비아홀의 내면에 도금층을 형성하거나, 비아홀에 도체 플러그를 충전함으로써 제조할 수 있다. 비아의 수 및 위치에 특별히 제한은 없고, 임의의 수로 임의의 위치에 배치하는 것이 가능하다.
[단면 전극 (60)]
도체층간의 전기적인 도통은, 단면 전극 (60) 에 의해 실시할 수 있다. 단면 전극은, 유전체층의 두께 방향으로 횡단하도록 당해 유전체층의 외면 (측면 혹은 단면) 에 배치된다. 일례에서는, 단면 전극 (60) 은, 도전성 페이스트나 금속 도금을 RF 태그의 단면에 실시함으로써 형성할 수 있다. 다른 예에서는, 단면 전극 (60) 은, 대괄호 (square bracket) "]" 자형의 금속 코킹이나, 알루미늄이나 카본에 의해 제조된 도전성 테이프 등의 전도체에 의해 구성할 수도 있다. 단면 전극 (60) 의 수, 위치에 특별히 제한은 없고, 임의의 수로 임의의 위치에 배치하는 것이 가능하다.
상기의 비아 (50) 와 단면 전극 (60) 을 병용해도 된다.
다음으로 본 발명의 다른 변경예에 따른 RF 태그를 설명한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, RF 태그는, 실시형태의 RF 태그의 제 1 도전체층 (12a) 의 표면 중 프리프레그층 (30b) 과는 반대측의 면에, 이 순서로 적층된 제 2 유전체층 (20b) 과 제 2 도전체층 (12b) 을 구비하고, 제 1 도전체층 (12a) 과 제 2 도전체층 (12b) 이 전기적으로 도통하고 있다. 도통은 도전성 물질을 사용한 접속이나 비아나 단면 전극 등의 임의의 방법으로 행하는 것이 가능하다. 비아와 단면 전극에 대해서는, 상기의 설명을 참조하길 바란다. 도 3 의 예에서는, 제 1 유전체층 (20a) 과 제 2 유전체층 (20b) 을 접속하는 관통 비아가 형성되어 있다. 제 1 도전체층 (12a) 과 제 2 도전체층 (12b) 을 접속하는 비아, 제 1 도전체층 (12a) 과 금속박층 (40) 을 접속하는 비아, 및 이들 비아의 조합이어도 된다. 제 2 유전체층 (20b) 과 제 1 도전체층 (12a) 의 접합, 및 제 2 유전체층 (20b) 과 제 2 도전체층 (12b) 의 접합은, 열 압착에 의해 동시에 또는 따로따로 행할 수 있다. 예를 들어, 제 2 유전체층 (20b) 과 제 2 도전체층 (12b) 을 미리 열 압착에 의해 접합해 두고, 그 후에, 안테나 회로 (10) 를 덮도록 제 2 유전체층 (20b) 을 배치하여 제 2 유전체층 (20b) 과 제 1 도전체층 (12a) 을 열 압착에 의해 접합해도 된다. 혹은, 안테나 회로 (10) 를 덮도록 제 2 유전체층 (20b) 과 제 2 도전체층 (12b) 을 중첩하여 배치하고, 이 상태에서 열 압착에 의해 접합해도 된다. 안테나 회로 (10) 의 제 1 도전체층 (12a) 이 프리프레그 (30b) 의 전체면은 아니고 일부분에만 중첩되어 있는 경우, 제 2 유전체층 (20b) 은, 프리프레그 (30b) 의 주면 중, 제 1 도전체층 (12a) 과 중첩되지 않은 지점에 부분적으로 접합되어도 된다. 열 압착에 대해서는, 상기한 공정 A, B 의 설명을 참조하길 바란다.
필요에 따라, 도 1 의 제 1 도전체층 (12a) 또는 도 3 의 제 2 도전체층 (12b) 을 피복하는 보호층을 형성해도 된다.
실시예
이하에, 합성예, 실시예 및 비교예를 들어 실시형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 먼저, 각 예에 사용한 RF 태그의 평가 방법을 나타낸다.
<내환경성의 평가>
내환경성의 판정은, 내히트 사이클성 시험 및 내고온고습성에 의해 행하였다. 평가용 시료의 형태를 이하에 나타낸다.
RF 태그 : 세로 90 ㎜ 가로 50 ㎜ 및 두께 4 ㎜
안테나 회로 (10) : 세로 90 ㎜ 및 가로 40 ㎜
금속박 (M) : 세로 90 ㎜ 및 가로 55 ㎜
<내히트 사이클성>
RF 태그 공시체를 내히트 사이클성 평가 장치에 투입함으로써, 내히트 사이클성의 판정을 행하였다. 평가 지표로는, RF 태그의 육안 확인에 의한 층간 박리가 관측된 시점에서의 사이클 수, 및 500 사이클에 도달한 시점에서의 안테나 회로간 저항값과 GND 패턴간 저항값의 초기값으로부터의 변화율을 사용하였다.
시험 조건 : 온도 -20 ℃/+60 ℃, 각 30 분
<내고온고습성>
RF 태그 공시체를 항온 항습조에 투입함으로써 내고온고습성의 판정을 행하였다. 평가 지표로는, RF 태그의 육안 확인에 의한 층간 박리가 관측된 시점에서의 사이클 수 및 500 시간에 도달한 시점에서의 안테나 회로간 저항값과 GND 패턴간 저항값의 초기값으로부터의 변화율을 사용하였다.
시험 조건 : 온도 80 ℃, 상대 습도 85 %
상기의 양 시험에 있어서, 안테나 회로간 및 GND 패턴간의 도통 확인 방법은, 안테나 회로 (10) 의 기억 매체 (11) 가 전기적으로 접속되어 있는 부분에, 0.5 A 의 전류를 흘린 경우에 있어서의 도체 저항률을 측정하고, 초기값으로부터의 변화율에 의해 평가를 행하였다. 또, 내히트 사이클성 평가 장치로의 투입 후 500 사이클 미만, 또는 항온 항습조에 대한 투입 후 500 시간 미만에서 층간 박리가 발생한 RF 태그나, 제조 공정 중이나 제조 직후에 층간 박리가 보인 경우 등, RF 태그를 제조할 수 없었던 것에 대해서는 각 패턴간 저항값 변화율의 평가는 측정 불능으로 하였다.
다음으로, 실시예에 사용한 고분자 재료의 제조 방법을 합성예로서 나타낸다.
(합성예 1, 그래프트 공중합체의 제조)
내용적 20 리터의 스테인리스강제 오토클레이브에, 순수 8500 g 을 넣고, 추가로 현탁제로서 폴리비닐알코올 1 질량% 수용액 750 g 을 용해시켰다. 이 중에 하기에 나타내는 폴리프로필렌 3500 g 을 넣고 교반, 분산시켰다. 그것과는 별도로, 라디칼 중합 개시제로서, 벤조일퍼옥사이드 10.0 g, 라디칼 공중합성 유기 과산화물로서 t-부틸퍼옥시메타크릴로일옥시에틸카보네이트 37.5 g 을, 단관능성 방향족 비닐 단량체인 스티렌 1080 g 과 2 관능성 방향족 비닐 단량체인 디비닐벤젠 300 g 중에 용해시켜, 이 용액을 상기 오토클레이브 중에 투입하여 교반하였다.
이어서, 오토클레이브의 온도를 85 ∼ 95 ℃ 로 승온시키고, 2 시간 교반함으로써, 벤조일퍼옥사이드 및 t-부틸퍼옥시메타크릴로일옥시에틸카보네이트를 포함하는 디비닐벤젠 및 스티렌을 폴리프로필렌 중에 함침시켰다. 계속해서, 온도를 75 ∼ 85 ℃ 로 낮추고, 그 온도에서 5 시간 유지하여 중합을 완결시키고, 여과 후, 수세 및 건조시켜 그래프트화 전구체를 얻었다.
다음으로, 이 그래프트화 전구체를 라보프라스트밀 1 축 압출기〔(주) 도요정기 제작소 제조〕로 210 ℃ 에서 압출하고, 그래프트화 반응시킴으로써 그래프트 수지를 얻었다. 또한 이 그래프트 수지에 산화 방지제로서, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 네오펜탄테트라일비스(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐)포스파이트를 각각 10 g 씩 드라이블렌드한 후, 실린더 온도 210 ℃ 로 설정된 스크루 직경 30 ㎜ 의 동축 방향 2 축 스크루 압출기〔TEX-30
Figure pct00015
, (주) 닛폰 제강소 제조〕에 공급하고, 압출 후 조립하여 그래프트 공중합체를 얻었다.
폴리프로필렌 : 〔상품명 「산아로마 PM671A」, 산아로마 (주) 제조〕
벤조일퍼옥사이드 : 〔상품명 「나이퍼 BW」, 니치유 (주) 제조, 순도 75 % 함수품〕
t-부틸퍼옥시메타크릴로일옥시에틸카보네이트 : 〔니치유 (주) 제조, 40 % 톨루엔 용액〕
1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠 : 〔상품명 「Irganox1330」, 치바·스페셜티 케미컬즈 (주) 제조〕
네오펜탄테트라일비스(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐)포스파이트 : 〔상품명 「아데카스터브 PEP-36」, (주) ADEKA 제조〕
(합성예 2 ∼ 14, 그래프트 공중합체의 제조)
합성예 1 에 나타낸 방법과 동일한 방법을 사용하여, 여러가지 주사슬 구조체에 방향족 비닐 단량체를 그래프트 중합시켜 합성예 2 ∼ 14 의 그래프트 공중합체를 얻었다. 표 1 에 그들의 구성을 나타낸다.
Figure pct00016
표 1 중의 약호를 이하에 나타낸다.
PP : 폴리프로필렌〔상품명 「산아로마 PM671A」, 산아로마 (주) 제조, MFR : 7 g/(10 분)〕
St : 스티렌
DVB : 디비닐벤젠
TPX : 폴리(4-메틸펜텐-1)〔상품명 「TPX RT18」, 미츠이 화학 (주) 제조, MFR : 26 g/(10 분)〕
TOPAS6013 : 에틸렌-노르보르넨 공중합체〔상품명 「TOPAS 6013」, 폴리플라스틱스 (주) 제조, MFR : 14 g/(10 분)〕
TOPAS6015 : 에틸렌-노르보르넨 공중합체〔상품명 「TOPAS 6015」, 폴리플라스틱스 (주) 제조, MFR : 4 g/(10 분)〕
PPE : 폴리페닐렌에테르〔상품명 「유피에이스」, 미츠비시 가스 화학 (주) 제조〕
다음으로, 실시예 및 비교예에 사용한 프리프레그 (S1 ∼ S6) 의 구성을 표 2 에 나타낸다.
Figure pct00017
(실시예 1)
합성예 1 에서 얻어진 그래프트 공중합체를 사출 성형기 (타바타 기계 공업(주) 제조) 를 사용하여 판 형상으로 성형하여, 유전체층 (세로 90 ㎜ 가로 50 ㎜ 및 두께 4 ㎜) 을 제조하였다.
계속해서, 프리프레그층을 형성하는 유리 에폭시 프리프레그 시트 (파나소닉 전공 (제), R-1661, 세로 90 ㎜ 가로 50 ㎜ 및 두께 100 ㎛) 를, 이 유전체층의 양면에 배치하고, 150 ℃ 의 조건에서 진공 프레스기 (키타가와 정기 (주) 제조) 를 사용하여 열 압착을 행하여 프리프레그판을 제조하였다.
계속해서, 압연 동박 (후쿠다 금속박분 공업 (주) 제조, 세로 90 ㎜ 가로 40 ㎜ 및 두께 18 ㎛) 에 IC 칩 (기억 매체) 을 실장하여 안테나 회로를 제조하였다.
계속해서, 안테나 회로에 탑재된 IC 칩이 RF 태그 표면에 돌출되지 않도록, 프리프레그판의 편면에, 드릴 혈명기 (히타치 비아 엔지니어링 (주) 제조) 를 사용하여 스폿 페이싱부 (직경 5 ㎜ 깊이 1 ㎜) 를 형성하였다.
계속해서, 프리프레그판에 형성된 스폿 페이싱부에 스크린 인쇄기 (마이크로·테크 (주) 제조) 를 사용하여 IC 칩 봉지용 에폭시 수지 (산유레크 (주) 제조) 를 충전하였다.
계속해서, 안테나 회로에 탑재된 IC 칩이 프리프레그판의 스폿 페이싱부에 수용되도록, 안테나 회로를 프리프레그판의 편면에 배치하고, 프리프레그판의 다른 일방의 면에, 금속박층을 형성하기 위한 압연 동박 (후쿠다 금속박분 공업 (주) 제조, 세로 90 ㎜ 가로 50 ㎜ 및 두께 18 ㎛) 을 배치하고, 이 상태에서 다시 150 ℃ 의 조건에서 진공 프레스기를 사용하여 열 압착을 행하여, RF 태그를 얻었다.
(실시예 2 ∼ 9)
표 1 에 나타낸 여러 가지 유전체층과, 표 2 에 나타낸 여러 가지 프리프레그층을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 방법을 실시함으로써, 실시예 2 ∼ 9 의 RF 태그를 얻었다. 그리고, 실시예 1 ∼ 9 의 RF 태그에 대해, 히트 사이클 시험 및 고온 고습 시험을 행하고, 그들 결과를 표 3 에 나타내었다.
(실시예 10)
상방 금형 및 하방 금형을 구비한 사출 성형기 (타바타 기계 공업 (주) 제조) 를 사용하고, 실시예 1 에 나타낸, 유전체층을 형성하는 그래프트 공중합체, 프리프레그층을 형성하는 프리프레그 시트, 및 안테나 회로 및 금속박층을 사용한 RF 태그의 제조를 다음의 순서로 행하였다. 먼저, 진공화를 행하기 위해서 형성된 하방 금형의 구멍부 위에 놓여진 금속박 위에 프리프레그 시트를 재치하고, 용융된 그래프트 공중합체를 사출 성형기를 사용하여 사출 주입하여, 금속박층·프리프레그층·유전체층이 이 순서로 적층된 적층체를 형성한 후, 이 적층체에 프리프레그층을 개재하여 안테나 회로를 접착제로 첩부하였다.
(실시예 11)
실시예 1 에서 얻어진 RF 태그의 안테나 회로와 금속박층의 전기적 접속을 행하기 위한 비아 (50) 를 형성하여, 실시예 11 의 RF 태그를 제조하였다 (도 4a 참조). 비아 (50) 는, 안테나 회로 및 금속박층이 관통되도록 드릴 혈명기 (히타치 비아 엔지니어링 (주) 제조) 를 사용하여 비아홀 (직경 1 ㎜) 을 뚫고, 그 후, 비아홀의 내면에 구리 도금층을 형성하여 형성하였다. 도 4a ∼ 도 4e 에는, 간략화를 위해, 기억 매체 (11) 와 땜납 (13) 은 도시하지 않았다.
(실시예 12)
합성예 1 에서 얻어진 그래프트 공중합체로부터, 세로 90 ㎜, 가로 50 ㎜ 및 두께 0.5 ㎜ 로 성형한 필름을 준비하였다. 이 그래프트 공중합체의 필름의 양면에 대해, UV-O3 처리 장치 (센·엔지니어링 (주) 제조) 를 사용하여 표면 개질을 행하였다. 이 표면 개질이 완료된 이 그래프트 공중합체의 필름과, 도전체층을 형성하는 두께 18 ㎛ 의 압연 동박 (후쿠다 금속박분 공업 (주) 제조) 을 이 순서로, 실시예 11 에서 얻어진 RF 태그의 안테나 회로의 표면 중 프리프레그층과는 반대측의 면에 적층하고, 200 ℃ 의 조건에서 진공 프레스기 (키타가와 정기 (주) 제조) 를 사용하여 열 압착을 행하였다. 그 후, 도전체층과 안테나 회로를 실시예 11 과 동일한 방법으로 비아 (50) 를 제조하고, 도전체층과 안테나 회로의 도통을 행하여, RF 태그를 얻었다 (도 4b 참조).
(실시예 13)
실시예 1 에서 얻어진 RF 태그의 안테나 회로와 금속박층에 걸치도록 인쇄용 은 페이스트 (후지쿠라 화성 (주) 제조) 를 스크린 인쇄기 (마이크로·테크 (주) 제조) 를 사용하여 스크린 인쇄한 후, 이것을 경화시켜 단면 전극 (60) 을 형성하고 안테나 회로와 금속박층의 도통을 행하여, RF 태그를 얻었다 (도 4c 참조).
(실시예 14)
실시예 1 에서 얻어진 RF 태그의 안테나 회로와 금속박층에 걸치도록 금속제 ] 자형 코킹을 끼워넣고, 단면 전극 (60) 을 형성하여 안테나 회로와 금속박층의 도통을 행하여, RF 태그를 얻었다 (도 4d 참조).
(실시예 15)
실시예 1 에서 얻어진 RF 태그의 안테나 회로와 금속박층에 걸치도록 도전성 알루미늄 점착 테이프 ((주) 테라오카 제작소 제조) 를 첩부하고, 단면 전극 (60) 을 형성하고, 안테나 회로와 금속박층의 도통을 행하여, RF 태그를 얻었다 (도 4e 참조).
Figure pct00018
표 3 에 나타낸 결과로부터, 실시예 1 ∼ 9, 11 ∼ 15 에 의한 RF 태그는 500 사이클 이상 층간 박리를 발생시키지 않는다는 양호한 내히트 사이클성을 나타내었다. 동시에, 히트 사이클 시험에 있어서의 안테나 회로간 저항값 변화율, GND 패턴간 저항값 변화율, 및 항온 항습 시험에 있어서의 안테나 회로간 저항값 변화율, GND 패턴간 저항값 변화율은 모두 5 % 이하로 작고, 신뢰성이 높은 RF 태그를 얻을 수 있었다. 또, 실시예 10 에서는, 사출 성형에 의해 적층체를 성형하고, 그 적층체에 프리프레그 시트를 개재하여 안테나 회로를 접착제로 접착한 결과, 내히트 사이클성은 약간 저하되고 (300 사이클), 실시예 1 ∼ 9, 11 ∼ 15 와 비교하여 열등하지만, 그 외에는 실시예 1 ∼ 9 와 동등하였다.
(비교예 1 ∼ 9)
표 1 에 나타낸 여러 가지 유전체층과 표 2 에 나타낸 여러 가지 프리프레그층을 사용하여 실시예 1 과 동일한 방법을 행함으로써, 여러가지 RF 태그를 얻었다. 얻어진 비교예 1 ∼ 9 의 RF 태그에 대해, 히트 사이클 시험 및 항온 항습 시험을 행하고, 그들의 결과를 표 4 에 나타내었다.
(비교예 10)
표 1 에 나타낸 여러 가지 유전체층과 표 2 에 나타낸 여러 가지 프리프레그층을 사용하여 실시예 11 과 동일한 방법을 행함으로써, RF 태그를 얻었다. 얻어진 비교예 10 의 RF 태그에 대해, 히트 사이클 시험 및 항온 항습 시험을 행하고, 그들의 결과를 표 4 에 나타내었다.
(비교예 11)
표 1 에 나타낸 여러 가지 유전체층과 표 2 에 나타낸 여러 가지 프리프레그층을 사용하여 실시예 11 과 동일한 방법을 행함으로써, 여러가지 RF 태그를 얻었다. 얻어진 비교예 11 의 RF 태그에 대해, 히트 사이클 시험 및 항온 항습 시험을 행하고, 그들의 결과를 표 4 에 나타내었다.
(비교예 12)
표 1 에 나타낸 여러 가지 유전체층과 표 2 에 나타낸 여러 가지 프리프레그층을 사용하여 실시예 12 와 동일한 방법을 행함으로써, 여러가지 RF 태그를 얻었다. 얻어진 비교예 12 의 RF 태그에 대해, 히트 사이클 시험 및 항온 항습 시험을 행하고, 그들의 결과를 표 4 에 나타내었다.
Figure pct00019
비교예 1, 11, 12 에서는, 그래프트 공중합체를 형성하는 방향족 비닐 단량체 (b) 의 비율이 적고, 결과적으로 그래프트 공중합체의 유동성이 높아져, 열 압착을 행할 때에 유동하기 때문에 유전체층 (P) 을 형성할 수 없었다. 그 한편, 비교예 2 에서는 그래프트 공중합체를 형성하는 방향족 비닐 단량체 (b) 의 비율이 많고, 결과적으로 그래프트 공중합체가 매우 취약해져, 제 1 유전체층 (20a) 및 제 2 유전체층 (20b) 을 형성할 수 없었다.
비교예 3 에서는, 그래프트 공중합체의 도메인을 형성하는 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 의 비율이 적기 때문에, 그래프트 공중합체의 유동성이 높아지고 두께의 제어가 곤란해져, 제 1 유전체층 (20a) 의 형성이 곤란하였다. 한편, 비교예 4 에서는 그래프트 공중합체의 도메인을 형성하는 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 의 비율이 많기 때문에, 히트 사이클 시험 및 항온 항습 시험에 있어서의 안테나 회로간 저항값 변화율 및 GND 패턴간 저항값 변화율이 매우 높아지는 결과를 나타내었다.
비교예 5 에서는, 그래프트 공중합체를 형성하는 방향족 비닐 단량체 (b) 의 비율이 많고, 또한 그래프트 공중합체의 도메인을 형성하는 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 의 비율이 많으므로, 그래프트 공중합체가 취약해져 판 형상으로 할 수 없었다. 한편, 비교예 6 에서는, 그래프트 공중합체를 형성하는 방향족 비닐 단량체 (b) 의 비율이 적고, 또한 그래프트 공중합체의 도메인을 형성하는 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 의 비율이 적으므로, 그래프트 공중합체가 매우 높은 유동성을 나타내고, 일정 두께의 제 1 유전체층 (20a) 을 얻을 수 없었다.
비교예 7 에서는, 그래프트 공중합체를 형성하는 매트릭스 수지로서 폴리페닐렌에테르를 사용하므로, 그래프트 공중합체를 합성할 수 없었다.
비교예 8 에서는, 프리프레그층 (30a, 30b) 의 강화 섬유에 셀룰로오스 섬유를 사용하므로, 히트 사이클 시험 및 항온 항습 시험에 있어서, 온도 변화와 습도의 영향을 받기 쉬워져, 만족할 수 있는 내히트 사이클성을 얻을 수 없었다. 비교예 9 에서는, 프리프레그 (30a, 30b) 를 형성하는 수지에 페놀 수지를 사용하므로 제 1 유전체층 (20a) 과의 충분한 밀착성을 얻을 수 없고, 열 압착을 행한 후 바로 층간 박리가 발생하여, RF 태그를 형성할 수 없었다.
20a, 20b…유전체층, 30a, 30b…프리프레그층, 10…안테나 회로, 11…기억 매체, 12a, 12b…도전체층, 40…금속박층

Claims (6)

  1. 제 1 유전체층 (20a) 과, 상기 제 1 유전체층 (20a) 의 2 개의 주면에 각각 적층된 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 으로 형성되는 프리프레그판과,
    상기 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 각각 적층된 안테나 회로 (10) 및 금속박층 (40) 을 구비하는 RF 태그로서,
    상기 제 1 유전체층 (20a) 은,
    Figure pct00020
    -올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위로 이루어지는 중합체 (a) 60 ∼ 85 질량부에, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 70 ∼ 95 질량% 및 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 5 ∼ 30 질량% 를 함유하는 방향족 비닐 단량체 (b) 15 ∼ 40 질량부를 그래프트 중합하여 이루어지는 그래프트 공중합체로 구성되고,
    상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 의 각각은, 유리 섬유 기재에 에폭시 수지를 함침시켜 얻어진 에폭시 수지 함침 유리 섬유 기재이며,
    상기 안테나 회로 (10) 는, 제 1 도전체층 (12a) 과, 상기 제 1 도전체층 (12a) 에 실장되어 정보의 판독 및 기입이 가능한 기억 매체 (11) 를 포함하고,
    상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 은, 상기 제 1 유전체층 (20a) 의 상기 2 개의 주면에 열 압착에 의해 각각 접합되어 있고,
    상기 안테나 회로 (10) 및 상기 금속박층 (40) 은, 상기 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 열 압착에 의해 각각 접합되어 있는, RF 태그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전체층 (12a) 과 상기 금속박층 (40) 이 전기적으로 도통하고 있는, RF 태그.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 도전체층 (12a) 의 표면 중 상기 프리프레그층 (30b) 과는 반대측인 면에 이 순서로 적층된 제 2 유전체층 (20b) 과 제 2 도전체층 (12b) 을 구비하고, 상기 제 1 도전체층 (12a) 과 상기 제 2 도전체층 (12b) 이 전기적으로 도통 하고 있고,
    상기 제 2 유전체층 (20b) 은,
    Figure pct00021
    -올레핀 단량체 또는 사슬형 공액 디엔 단량체에 기초하는 단량체 단위로 이루어지는 중합체 (a) 60 ∼ 85 질량부에, 단관능성 방향족 비닐 단량체 (b1) 70 ∼ 95 질량% 및 2 관능성 방향족 비닐 단량체 (b2) 5 ∼ 30 질량% 를 함유하는 방향족 비닐 단량체 (b) 15 ∼ 40 질량부를 그래프트 중합하여 이루어지는 그래프트 공중합체로 구성되고, 상기 제 1 도전체층 (12a) 과 상기 제 2 유전체층 (20b) 과 상기 제 2 도전체층 (12b) 은 열 압착에 의해 이 순서로 접합되어 있는, RF 태그.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 전기적 도통을 위한 비아 (50) 를 추가로 구비하는, RF 태그.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 전기적 도통을 위한 단면 전극 (60) 을 추가로 구비하는, RF 태그.
  6. 공정 (A) 및 공정 (B) 를 구비하는 제 1 항에 기재된 RF 태그의 제조 방법으로서,
    상기 공정 (A) 는, 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 을 상기 제 1 유전체층 (20a) 의 상기 2 개의 주면에 각각 열 압착에 의해 접합하여, 상기 프리프레그판을 제조하는 공정이고,
    상기 공정 (B) 는, 상기 프리프레그판의 상기 2 개의 프리프레그층 (30a, 30b) 에 상기 안테나 회로 (10) 및 상기 금속박층 (40) 을 각각 열 압착에 의해 접합하는 공정인, RF 태그의 제조 방법.
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