(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に、カーボンナノチューブ、導電性粉末、バインダー樹脂を必須成分とした導電ペーストによりアンテナを印刷形成したことを特徴とする非接触型データ送受信体用アンテナの形成方法。
【請求項２】
基材上に、カーボンナノチューブ、導電性粉末、バインダー樹脂を必須成分とした導電ペーストをアンテナパターンで印刷してなるアンテナが設けられていることを特徴とする非接触型データ送受信体。
【請求項３】
上記基材が紙である請求項２に記載の非接触型データ送受信体。
【請求項４】
上記基材が生分解性プラスチックである請求項２に記載の非接触型データ送受信体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型データ送受信体用アンテナの形成方法と非接触型データ送受信体に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、非接触型ＩＣタグなどのように非接触状態でデータの送受信を行ってデータの記録、消去などが行なえる情報記録メディア（ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ））の用途に多く用いられる非接触型データ送受信体は、通常、例えば、図１に示すように、基材上１に導電パターンであるアンテナ２を配置し、そのアンテナにＩＣチップ３を実装した構成を有している。この非接触型データ送受信体のアンテナにあっては、導電ペーストにより印刷形成したりエッチング手法により形成しているとともに、ＩＣチップにあってはアンテナのチップ取付部位（導電ペーストにより形成された導電層）に突き刺さって導通を図るバンプを備えたものが採用されている。
【０００３】
ところで、上記アンテナを印刷形成する導電ペーストにあっては、従来から金属粉を主にして樹脂ビヒクル中に分散させたものが用いられており、基材を紙としても非接触型データ送受信体全体としては金属を含む製品として取り扱われる。このように金属を含む非接触型データ送受信体が多く使用されるようになって、これらを処分する際につぎの問題が生じるようになってきている。
即ち、自然破壊が進んで環境に対する負荷を減じる各種の対策が講じられるようになってきている現在では、非接触型データ送受信体の耐久性が低下して廃棄処分する場合や、セキュリティーを確保するために多くの送受信体を一括的に処理する場合でも、上述したようにアンテナの部分に金属粉が多く含まれていることから、そのまま処分することは好ましくない。
【０００４】
そのためこれを回避する対策としては非接触型データ送受信体をアンテナの部分と金属を含まない部分とに分別処理することが考えられるが、金属粉が多く含まれていると多大なコストを要することになり、リサイクルシステムを構築するのも容易ではない。
また、印刷手法に代えて上述したエッチングにより形成されたアンテナを備える非接触型データ送受信体を作製することも行なわれているが、アンテナ形成工程中のエッチング時点において生じる多く廃液を確実に、安全に処理しなければならず、このような廃液処理に多大なコストを要するものとなっている。
【０００５】
さらに、近年においては導電性カーボンを含んでなる導電ペーストにより各種の導電パターンを印刷形成する方法も提案されてきているが、この導電ペーストにより非接触型データ送受信体用のアンテナを印刷形成した場合、得られたアンテナの導電性が不十分である。よって、上記金属粉含有の導電ペーストを用いた印刷形成やエッチングにてアンテナを形成するものに代替できる性能が得られていない。
【０００６】
そこで本発明は上記事情に鑑み、金属粉の含有率が低い、あるいは含まない導電ペーストにより十分な導電性を備えるアンテナを形成することを課題とし、環境に負荷を与えることなく多大なコストを要することなく処分できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を考慮してなされたもので、基材に、カーボンナノチューブ、導電性粉末、バインダー樹脂を必須成分とした導電ペーストによりアンテナを印刷形成したことを特徴とする非接触型データ送受信体用アンテナの形成方法を提供して、上記課題を解消するものである。
【０００８】
また、もう一つの発明は、基材上に、カーボンナノチューブ、導電性粉末、バインダー樹脂を必須成分とした導電ペーストをアンテナパターンで印刷してなるアンテナが設けられていることを特徴とする非接触型データ送受信体であり、この非接触型データ送受信体を提供して、上記課題を解消するものである。そして、本発明において、上記基材を紙とすることができるものであり、さらに上記基材を生分解性プラスチックとすることができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明を以下に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
本発明において非接触型データ送受信体用アンテナを形成する上で用いる導電ペーストは、▲１▼カーボンナノチューブ、▲２▼導電性粉末、▲３▼バインダー樹脂を必須成分としている。そして、▲１▼のカーボンナノチューブはアーク放電法など公知の方法により得られるものを用いることができる。▲２▼の導電性粉末としては導電性カーボンを用いることができる。導電性カーボンの具体例としては、ファーネス法、チャンネル法カーボンブラック及びアセチレンカーボンブラックなどの導電グレードとして市販されているものが挙げられる。
抵抗値や半田食われ性のコントロールのため、金、白金、パラジウムなどを添加してもよい。
また、導電ペースト中での粉末の分散性を向上させるために、粉末の製造工程中あるいは製造後に粉末の表面を処理することも好ましく行なわれる。表面処理剤は、界面活性剤や有機化合物を用いることができる。
【００１０】
上記▲１▼のカーボンナノチューブと▲２▼の導電性粉末の重量比は、０．１／９９．９〜５０／５０が好ましい。ここで、▲１▼のカーボンナノチューブと、▲２▼の導電性粉末中の導電性カーボン成分の重量和が、▲１▼と▲２▼の総和に対して５０％以上であるものは、製品の環境負荷低減上、好ましい。
【００１１】
上記▲３▼のバインダー樹脂としては、公知のものが使用可能である。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂などの架橋性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ化エチレン、シリコーン樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられ、一種または二種以上の組み合わせも可能である。架橋性樹脂を用いる場合は、公知の硬化剤、硬化触媒を用いることができる。
【００１２】
▲１▼と▲２▼の重量和と、▲３▼との重量比は、３０：７０〜９０：１０が、導電ペーストとしての特性と環境負荷低減とのバランス上、好ましい。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の、シリカ、アルミナ、マイカ、炭素粉、顔料、染料、重合禁止剤、増粘剤、チキソトロピー剤、沈殿防止剤、酸化防止剤、分散剤などを加えてもよい。これらの添加量の総和は、▲１▼のカーボンナノチューブ、▲２▼の導電性粉末、▲３▼のバインダー樹脂の重量和に対して３５％以下が好ましい。
さらに、導電ペーストには溶剤を添加してもよく、公知のものが使用可能である。ただし、硬化反応の後に系内への残存を避けるため、沸点２５０℃以下が好ましい。例えば、トルエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、ペンタンなどの炭化水素溶媒、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、イソホロンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類、エチ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、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテートなどのグリコールモノエーテル類およびそれらのアセテート類、さらに以上挙げた溶剤の一種ないし二種以上の混合系が用いられる。
導電ペーストの作製方法は、上記の混合物をホモジナイザーなどの攪拌機で均質に攪拌混合した後、三本ロールあるいはニーダーなどの混練機でさらに均質に分散する方法が挙げられるが、これに限定されない。さらに分散性を向上させるために、超音波、高周波、圧力変化などを併用してもよい。
【００１３】
導電ペーストを硬化させるためには、熱、光を含む電磁波を用いることができ、これらの方頬を混成して行なってもよい。加熱方法は公知の方法を用いてよく、赤外線や高周波などを併用してもよい。また、光を含む電磁波として、マイクロ波から、赤外線、可視光、紫外光、真空紫外線、Ｘ線、電子線などを用いることができ、それらに対応した公知な電磁波源を用いることができる。
【００１４】
本発明のアンテナが形成される基材としては、セラミックおよびガラスを始め、無機繊維あるいは有機繊維の織物あるいは不織布、紙、それらと熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂との複合材、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリ（ヒドロキシブチレート）、ポリ（ヒドロキシバリレート）、ポリ（ヒドロキシカプノート）などのポリエステル、ポリアミノ酸、ポリビニルアセタール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルアミド、ポリイミドアミド、ポリアセタール、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、天然ゴム、合成ゴムなどに代表されるプラスチックなどの公知のものを使用することができる。この中でも、紙、あるいはポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリ（ヒドロキシブチレート）、ポリ（ヒドロキシバリレート）、ポリ（ヒドロキシカプノート）などの生分解性プラスチックを用いることは環境負荷低減上好ましい。
【００１５】
また、これらの基材の表面には、塗布性や定着性を改善するために、カップリング剤処理やプライマー処理などの化学的処理や、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線処理、研磨処理などの物理的処理を施してもよい。また公知の難燃剤を基材に予め混ぜ込むことにより耐燃性を付与することもできる。
本発明においてアンテナを形成するには、公知の方法を用いてよいが、通常印刷法などで塗布する。スクリーン印刷、オフセット印刷などが好ましい。
【００１６】
以上のようにアンテナを形成した後、ＩＣチップを実装して非接触型データ送受信体を形成する。前記ＩＣチップは、ＲＦ−ＩＤに用いられる公知のものを用いることができる。ＩＣチップの接続端子部には、必要に応じて、金属電解メッキ、スタッド、無電解金属メッキ、導電性樹脂の固定化などによるバンプを形成しておいてもよい。
ＩＣチップとアンテナの接続を確立し、固定化するための接着材料としては、公知の異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、異方導電性ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、絶縁性樹脂（ＮＣＰ：Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、両面接着テープなどを用いてよく、塗布法は、ディスペンス法、印刷法、スプレー法などの公知の方法で行えるが、これらの中でも、異方導電性ペースト（ＡＣＰ）あるいは絶縁性樹脂（ＮＣＰ）を用いて、ディスペンス法あるいは印刷法で行うことが好ましい。
【００１７】
実装の際に、必要な圧力、および接着材料に応じて、熱、光、高周波などの電磁波、超音波などのエネルギーを与えても構わない。実装の後、さらに固定化を十分にするために、後硬化を行ってもよい。実装後に、ＩＣチップ実装部を物理的あるいは化学的な衝撃から守るために、本発明の実装後に、実装部全体あるいは一部をグローブトップ材やアンダーフィル材などで、被覆保護してもよい。
【００１８】
図１は基材１に導電ペーストをアンテナパターンで印刷してアンテナ２を形成しＩＣチップ３を実装した状態の非接触型データ送受信体４を示していて、これにＩＣチップを実装して非接触型データ送受信体を得る実施例を以下に示す。なお、本発明の実施形態がこれらに限定されるものではない。
【００１９】
（実施例１）
基材としてポリエチレンテレフタレートＰＥＴ（東レ株式会社製  ルミラーＳ）を用い、表１に示した組成からなる導電ペーストを用いて、平均周囲長１６．２ｃｍ、８ターンになるようにループ状チップブリッジアンテナをスクリーン印刷し、１５０℃熱風炉で３０分加熱してアンテナを形成した。アンテナループ両末端にフィリップス社Ｍｉｆａｒｅ  ＩＣチップ（金メッキバンプ形成済）をＮＣＰにより実装してチップとの読み出し／書き込みをフィリップス社リーダライタにて行なったところ、データ送受信共、問題なく可能であった。リーダライタとの通信可能であった距離は表１に示す。
【００２０】
（実施例２）
基材として、上質紙（日本製紙株式会社製  ＮＰＩ−５５）を用い、表１に示した組成からなる導電ペーストを用いて、平均周囲長１６．２ｍｍ、８ターンになるようにループ状チップブリッジアンテナをスクリーン印刷し、１２０℃熱風炉で３０分加熱してアンテナを形成した。実施例１と同様にＩＣ実装をして通信試験を行なった。結果は表１に示す。
【００２１】
また、金属粉を含む導電ペーストからアンテナを得るものを比較例１、２として作製した。
（比較例１）
導電ペーストは表１の組成で実施例１と同様の方法でアンテナ形成し、実施例１と同様にＩＣ実装をして通信試験を行なった。結果は表１に示す。
【００２２】
（比較例２）
導電ペーストは表１の組成で実施例２と同様の方法でアンテナ形成し、実施例１と同様にＩＣ実装をして通信試験を行なった。結果は表１に示す。
【００２３】
【表１】
0004785012.tif 000002
【００２４】
使用した銀粉は、株式会社徳力本店製シルベスト  Ｅ−２０と株式会社徳力本店製シルベスト  ＴＣ−２０Ｅを重量割合８：２で混合したものを使用した。
導電性カーボンはケッチェンブラックインターナショナル社製  ケッチェンブラックＥＣを使用した。
カーボンナノファイバーはヘリウムガス雰囲気下で炭素電極間でアーク放電を行ない、陰極側に凝集した堆積物の中から単離した。
バインダー樹脂Ａは東洋紡績株式会社製バイロン５００（ポリエステル）である。
バインダー樹脂Ｂは積水化学株式会社製ＢＬ−Ｓ（ポリビニルブチラール）である。
【００２５】
表１に示されるようにカーボンナノファイバーを含む導電ペーストを印刷して得られたアンテナ（実施例１、実施例２）はアンテナとして十分なる性能を有するものであることが分かった。そして、金属粉の含有率が低い、あるいは含まないアンテナであるため、廃棄処分するときに環境に与える悪影響は少ない。
本発明における非接触型データ送受信体の基材は特に限定されるものではないが、上記実施例で示したように紙とすることが可能であり、また、基材として生分解性プラスチックを用いるようにすれば、本発明の多くの非接触型データ送受信体を一括的に廃棄処分した際、基材が自然分解して土に変化するようになり、環境に与える負荷を大幅に抑え込むことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、金属粉の含有率が低い、あるいは含まなくとも十分な性能のアンテナを形成でき、廃棄処分する際に環境への負荷を軽減する非接触型データ送受信体が得られ、廃棄処分時の金属部を分別するなどの手間を低減したり省略できるものととなる。そして、基材として紙や生分解性プラスチックなどを用いるようにすれば廃棄処分後に、その基材が自然に分解するようになり、多量に廃棄処分しても環境に大きな負荷を与えることがないなど、実用性に優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非接触型データ送受信体の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…基材
２…アンテナ
３…ＩＣチップ
４…非接触型データ送受信体
【図１】
0004785012.tif 000003