(57)【要約】【課題】低温、短時間の穏和な条件で寸法安定性に優れた導電回路が得られ、しかも薄膜で十分な低体積抵抗値を実現でき、かつインキの安定性、流動性に優れた導電性インキ、および通常の印刷方法により形成される導電回路を具備し、大量生産性、コストダウン、省エネルギー化に寄与する非接触型メディアの提供。【解決手段】導電性物質およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、塩化ゴムをバインダー成分として用い、導電性物質が比表面積０．５〜３．０ｍ2／ｇの銀粉を用いた導電性インキ、および基材上に前記導電性インキ用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備する非接触型メディア。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性物質が比表面積０．５〜３．０ｍ2／ｇの銀粉およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、塩化ゴムをバインダー成分として含有する事を特徴とする導電性インキ。
【請求項２】
基材上に、請求項１記載の導電性インキを用いて導電回路を印刷し、乾燥することによって、導電回路を形成させることを特徴とする導電回路の製造方法。
【請求項３】
基材上に、請求項２記載の導電回路及びＩＣチップを積載したことを特徴とする非接触型メディア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性インキを用いて基材上に印刷または塗工して形成される印刷物に関し、さらに導電性インキを用いた導電回路および導電回路に導通された状態で実装されたＩＣモジュールとを具備する非接触型メディアに関する。さらに、詳しくは、低温で非常に低い抵抗値を得る事ができることより、基材の収縮、変形等を抑制できる事より、非接触型メディアの寸法安定性が非常に向上し、更に印刷適性が良好なために導電回路の量産性が良好な導電性インキに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品あるいは電磁波シールド用の薄膜形成あるいは導電回路のパターニングは、一般的に、熱硬化型、熱可塑型の導電性インキなどによる回路あるいは回路パターンを印刷し、熱処理による焼結する方法、または銅張り基材からのエッチング法が知られている。
【０００３】
焼結法の例として、特開２０００−３０５２６０号公報には、感光性導電性ペーストとして、アルカリ可溶性ネガ型感光性樹脂組成物、光重合開始剤、金属粉末および金属超微粒子からなる感光性ペーストが開示されている。該公報では、感光性樹脂組成物をパターニングした後、電気炉やベルト炉等の焼成炉で有機成分を揮発させ、無機粉末を焼成させることにより導電性パターン膜を形成しており、その際の焼成の雰囲気は、大気中または窒素雰囲気あるいは水素雰囲気で、５００℃以上であり、大型の設備が必要となる。
【０００４】
一方、エッチング法は、金属の表面や形状を、化学的あるいは電気化学的に溶解除去する加工技術であり、主に金属表面に希望のパターン形状を得るために行われるが、一般的に工程が煩雑である。また後工程で廃液処理が必要であるため、問題が多い。また、エッチング法によって形成された導電回路は、アルミニウムや銅など金属のみで形成されたものであるため、折り曲げ等の物理的衝撃に対して弱いという問題がある。
【０００５】
導電性インキは、電子部品の小型軽量化あるいは生産性の向上、低コスト化が期待でき、また基材に印刷あるいは塗工し、乾燥させることによって容易に導電性を付与できる。この乾燥、硬化工程では、基材や電子部品に高温を加えることなく、低温にて行うことが出来ることから、近年急速に需要が高まっている。
【０００６】
熱硬化型の導電性インキは、バインダー成分として熱硬化性樹脂および／またはガラスフリットなどの無機物質を用いているため、基材に塗布または印刷後に高温で加熱する必要がある。加熱による硬化には、多大なエネルギー、時間、装置設置のための床の面積を必要とし、不経済であるばかりでなく、次に示すような大きな制約がある。
【０００７】
すなわち、ガラスフリット等の無機物質をバインダーとする導電性インキは、通常８００℃以上での焼成を必要とするため、合成樹脂系の基材には適用できない。一方、熱硬化性樹脂をバインダーとする導電性インキは、合成樹脂系の基材に対して適用可能であるが、導電性インキを硬化させる際の加熱によって基材が変形し、得られたプリント配線回路を用いた後工程の部品搭載に支障を来たすなどの大きな障害があった。
【０００８】
また、熱可塑型の導電性インキとしては特公２９７４２５６号公報、特開２００５−５６７７８号公報にあるように銀粉、極性基を有する塩化ビニル、酢酸ビニル共重合体にマレイン酸等あるいはビニルアルコールを導入し極性基を有する導電性インキが開示されているが、体積抵抗率として10-5Ω・cmオーダーの導電性を得るためには１１０〜１５０℃、５〜３０分の乾燥条件が必要であり、高価なアニール処理を施したＰＥＴフィルム等を用いなければ寸法安定性は維持できず、更に非接触メディアの基材としてコストダウン、リサイクルの観点から基材にコート紙等の紙を用いた時は、焼けによる外観が劣化すると共に、著しく基材が収縮してしまいＩＣを搭載する際に歩留まりが悪くなるという障害がある。
【特許文献１】特開２０００−３０５２６０号公報
【特許文献２】特公２９７４２５６号公報
【特許文献３】特開２００５−５６７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の熱可塑型の導電性インキを使用した印刷による導通回路の形成に於いては通常は１５０℃以上の乾燥温度を必要としており、高価なアニール処理を施したＰＥＴフィルム等を用いなければ寸法安定性は維持できず、更に非接触メディアの基材としてコストダウン、リサイクルの観点から基材にコート紙等の紙を用いた時は、焼けによる外観が劣化すると共に、著しく基材が収縮してしまいＩＣを搭載する際に歩留まりが悪くなるという障害があることから、好ましくは１００℃以下の低温で乾燥し比抵抗体積抵抗率で１０-5Ω・cmオーダーの低い抵抗値を有する導電性インキを提供することを目的とする。
また、本発明は、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、オフセット印刷、フラットシルクスクリーン印刷、ロータリースクリーン等の通常の印刷方法により形成される導電回路を具備し、大量生産性、コストダウン、省エネルギー化に寄与する新しい非接触型メディアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の導電性インキは、導電性物質およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、塩化ゴムをバインダー成分として用いることを必須とし、更に導電性物質が比表面積０．５〜３．０ｍ2／ｇの銀粉を用いることを特徴とする導電性インキであり、銀粉とバインダー成分の比率は銀粉７０〜９５重量部に対してバインダー成分３０〜５重量部であり、好ましくは銀粉８０〜９２重量部に対してバインダー成分が２０〜８重量部である。銀粉が８０重量部よりも少ない場合は比抵抗体積抵抗率で１０-5Ω・cmオーダーの導電性が得られず、９２重量％よりも多い場合はインキの流動性が損なわれ良好な印刷物が得られない。なお、銀粉の形状は、適宜使用可能であるが、フレーク状銀粉であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の非接触型メディアは、基材上に、上記導電性インキ用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の導電性インキは、低温乾燥時における導電性、流動性に優れており、インキ安定性も良好なため、従来の導電性インキでは乾燥時の熱による影響により使用が困難であった紙や耐熱性に乏しいフィルムを基材とした場合も良好な寸法安定性が得られ、ＩＣチップを搭載する際の歩留まりが向上し、更に、本発明の導電性インキを使用することにより、大量生産によるコストダウンと、省エネルギー化に貢献することができ、将来、低コストで新しい非接触型ＩＣメディアの普及が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について、実施の形態に基づいて更に詳しく説明するが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
まず、本発明における導電性インキについて説明する。
本発明に係わる導電性インキに用いるバインダー成分は塩化ゴムからなる合成樹脂であり、更に導電性物質が比表面積０．５〜３．０ｍ2／ｇのフレーク状銀粉を用いることで基材への密着性、屈曲性が良好であり、流動性が良好であることから印刷適性も優れ、尚かつ１００℃以下の低温乾燥時における比抵抗体積抵抗率が１０-5Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られる。
【００１４】
導電性インキには、必要に応じて他の導電性物質、例えば金、白金、銅、アルミ、銀メッキ銅、銀−銅複合体、銀−銅合金、アモルファス銅等の金属、これらの金属で被覆した無機物粉末、酸化銀、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物等の金属酸化物、またはカーボンブラック、グラファイト等を含有させることができる。これらの導電性物質は、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
本発明の導電性インキは塩化ゴムの他に、別の有機樹脂を併用することができる。その他の有機樹脂としては、塩素化ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ケトン樹脂などが挙げられる。
【００１６】
本発明に係わる導電性インキは、印刷方法等の種類に応じて、芳香族系溶剤、脂環式脂肪族系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤等を使用することができ、２種類以上を混合して使用することもできる。
【００１７】
芳香族系溶剤としては、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン、石油系混合溶剤等が挙げられ、脂環式脂肪族系溶剤としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。
【００１８】
エステル系溶剤としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸（イソ）アミル、酢酸シクロヘキシル、乳酸エチル、酢酸３−メトキシブチル等が挙げられ、ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等が挙げられる。また、グリコールエーテル系溶剤としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル、及びこれらモノエーテル類の酢酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のジアルキルエーテル類が挙げられる。
【００１９】
ケトン系溶剤としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
【００２０】
グリコール系溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、メトキシメトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、１─ブトキシエトキシプロパノール、１−メトキシ−２−プロピルアセテート等が挙げられる。
【００２１】
アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、シクロヘキサノール、３−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。また、その他の液状媒体として、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジ−ｎ−ブチルカーボネートが挙げられる。
エステル系溶剤としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸（イソ）アミル、酢酸シクロヘキシル、乳酸エチル、酢酸３−メトキシブチル等が挙げられ、ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
【００２２】
最後に、本発明の導電性インキを用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備する非接触型メディアについて説明する。
本発明の導電性インキを、使用用途に応じて紙、プラスチック等の基材の片面または両面上に、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、オフセット印刷、フラットシルクスクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷等、従来公知の印刷方法を用いて印刷することで導電回路を形成することができる。
【００２３】
紙基材としては、コート紙、非コート紙、その他、合成紙、ポリエチレンコート紙、含浸紙、耐水加工紙、絶縁加工紙、伸縮加工紙等の各種加工紙が使用できるが、非接触メディアとして安定した抵抗値を得るためには、コート紙、加工紙が好ましい。コート紙の場合は、平滑度の高いものほど好ましい。
プラスチック基材としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロハン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリスチレン、ビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール、ナイロン、ポリイミド、ポリカーボネート等の通常のタグ、カードとして使用されるプラスチックからなる基材を使用することができる。
【００２４】
本発明の導電性インキを用いることにより、通常の印刷方法によって導電回路が形成できるため、既存の設備を生かした設計が可能である。すなわち、絵柄等の非接触メディアの意匠性を高めるための通常の印刷を施した後に、そのまま導電回路を印刷、形成することが可能なため、従来、エッチング法や転写法で行っていた回路形成法と比較して、生産性、初期投資コスト、ランニングコストの点ではるかに優れている。
【００２５】
導電回路を印刷、形成する前の行程において、基材の耐水性や基材との密着性を高める目的で、基材にアンカーコート剤や各種ワニスを塗工してもよい。また、導電回路印刷後に回路の保護を目的としてオーバープリントワニス、各種コーティング剤等を塗工してもよい。これらの各種ワニス、コーティング剤としては、通常の熱乾燥型、活性エネルギー線硬化型のいずれも使用できる。
【００２６】
また、導電回路上に接着剤を塗布し、そのまま絵柄等を印刷した紙基材やプラスチックフィルムを接着、または、プラスチックの溶融押出し等によりラミネートして非接触メディアを得ることもできる。勿論、あらかじめ粘着剤、接着剤が塗布された基材を使用することもできる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は「重量部」を、「％」は「重量％」を表す。
【００２８】
［バインダー１］
日本製紙ケミカル製塩化ゴムＣＲ―１０（塩素含有率６４．５％以上）を４０部、丸善石油化学製芳香族炭化水素溶剤スワゾール１０００を６０部を丸底フラスコに投入し、７０℃、３時間攪拌、溶解しバインダー１を得た。
【００２９】
［バインダー２］
日本製紙ケミカル製塩化ゴムＣＲ―２０（塩素含有率６４．５％以上）を４０部、丸善石油化学製芳香族炭化水素溶剤スワゾール１０００を６０部を丸底フラスコに投入し、７０℃、３時間攪拌、溶解しバインダー２を得た。
【００３０】
［バインダー３］
旭電化工業製塩化ゴムペルグートＳ５（塩素含有率６４．５％以上）を４０部、丸善石油化学製芳香族炭化水素溶剤スワゾール１０００を６０部を丸底フラスコに投入し、７０℃、３時間攪拌、溶解しバインダー３を得た。
【００３１】
［バインダー４］
旭電化工業製塩化ゴムペルグートＳ２０（塩素含有率６４．５％以上）を４０部、丸善石油化学製芳香族炭化水素溶剤スワゾール１０００を６０部を丸底フラスコに投入し、７０℃、３時間攪拌、溶解しバインダー４を得た。
【００３２】
［バインダー５］
東洋紡製バイロン３００（飽和線状ポリエステル）４０部とイソホロン６０部を丸底フラスコに投入し、７０℃、３時間攪拌、溶解しバインダー５を得た。
【００３３】
［銀粉Ａ］
福田金属箔粉工業製フレーク状銀シルコートＡｇＣ−Ａ（タップ密度３．３ｇ／cm3、比表面積０．７ｍ2/ｇ、平均粒径３．５μｍ）を銀粉Ａとした。
【００３４】
［銀粉Ｂ］
三井金属鉱業製フレーク状銀ＯＫ−６Ｐ（タップ密度４．０ｇ／cm3、比表面積１．７ｍ2／ｇ、平均粒径１．０８μｍ）を銀粉Ｂとした。
【００３５】
［銀粉Ｃ］
日本アドマイズ加工製ＳＦＲ−Ａｇ（タップ密度５．５８ｇ／cm3、比表面積０．１８ｍ2／ｇ、平均粒径５．３９μｍ）を銀粉Ｃとした。
【００３６】
［銀粉Ｄ］
ＳＩＮＯ−ＰＬＡＴＩＮＵＭ製フレーク状銀ＦＡＧＬ−１（タップ密度２．９ｇ／cm3、比表面積５．６７ｍ2／ｇ、平均粒径５．６μｍ）を銀粉Ｄとした。
【００３７】
表１記載の配合比率にて銀粉、バインダー、溶剤をディスパーにて混合し導電性インキを調整し、得られた導電性インキの流動性を下記の方法で測定した。更に、４００メッシュシルクスクリーン版を用いて５０μｍＰＥＴフィルムおよび三菱製紙製片アート紙（斤量６２．５ｇ）に５０ｍｍ×８０ｍｍのテストパターンを印刷した。印刷物を８０℃オーブン、１５０℃オーブン中で各々２０分間乾燥させた。得られた印刷物の表面抵抗率をダイアインスツルメント社製抵抗率計ロレスタ−ＧＰにて測定し、株式会社仙台ニコン製ＭＨ−１５Ｍ型測定器を用いて測定した膜厚を乗じて体積抵抗率を求めた。
また、印刷物の外観を目視にて評価した。
【００３８】
印刷物外観  ○  ・・・  表面が平滑に印刷されている。
【００３９】
×  ・・・  表面の凹凸が多い
［インキ流動性］
導電性インキを所定量秤り取り、Ｅ型粘度計を使用して、スクリーンインキの場合はローター回転数２及び２０回転の粘度を、２５℃環境下で測定した。次に、チキソトロピックインデックス値（ＴＩ値）、即ち（２回転時の粘度）÷（２０回転時の粘度）を算出してインキ流動性の指標とした。
【００４０】
○：流動性良好、ＴＩ値＜４．０
△：使用可能な範囲、５．０≦ＴＩ値≦７．０
×：流動性悪い、ＴＩ値＞７．０
［基材収縮率］
オーブン中で５０×５０ｃｍ2の５０μｍＰＥＴフィルム（東洋紡製エステルフィルムＥ−５１００）および三菱製紙製片アート紙を８０℃２０分間、１５０℃２０分間加熱したときの寸法変化を収縮率とし、以下の式で計算した。
【００４１】
式
収縮率＝１−（加熱後の寸法／加熱前の寸法）
［実施例１〜５］
ＰＥＴ基材、紙基材とも８０℃、１５０℃の乾燥温度で体積抵抗率が１０-5Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られ、印刷物の外観も良好であった。
［比較例１〜３］
銀粉が異なる比較例１および２においては、比較例２においては１５０℃の乾燥温度で体積抵抗率が１０-5Ω・ｃｍオーダーを示したが、８０℃の乾燥温度での体積抵抗率は１０-4Ω・ｃｍオーダーであった。尚、ＴＩの高い比較例２は印刷物外観が不良であった。
さらに、樹脂が異なる比較例３においては、１５０℃の乾燥温度で体積抵抗率が１０-5Ω・ｃｍオーダーを示したが、８０℃の乾燥温度での体積抵抗率は１０-4Ω・ｃｍオーダーであった。
【００４２】
また、８０℃の乾燥温度では基材の収縮発生しなかったが、１５０℃では特に紙基材で収縮が発生し寸法安定性に問題が生じることが確認できた。
【００４３】
【表１】
2008106120.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の導電性インキにより、従来の導電性インキでは乾燥時の熱による影響により使用が困難であった紙や耐熱性に乏しいフィルムを基材とした場合も良好な寸法安定性が得られ、ＩＣチップを搭載する際の歩留まりが向上し、更に、本発明の導電性インキを使用することにより、大量生産によるコストダウンと、省エネルギー化に貢献することができ、将来、低コストで新しい非接触型ＩＣメディアの普及が可能になる。