【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線タグ用アンテナの形成方法と無線タグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＣを用いた無線タグを図面を用いて説明する。図１は、ＩＣを用いた無線タグを平面から見た説明図である。非接触にて情報の授受、書き込み、書き換え、消去等が行える非接触ＩＣを用いた無線タグ５は、例えば図１に示すように、絶縁基材１上に導電パターンであるアンテナ２を形成し、さらにＩＣチップ３を実装した構成を取っている。アンテナの始点と終点は、絶縁層４で始点終点間にあるアンテナ線を覆い、その上をジャンパー線で接続されている。アンテナ２の形成方法としては、直接銅線をコイル状にする方法、金属箔をエッチングする方法、導電ペーストを印刷する方法等が挙げられる。
【０００３】
ところで、上記アンテナを形成する方法として現在主流となっている方法は、金属箔をエッチングするサブトラクティブ法である。しかしながら、この方法は、必要な部分を残すように金属材料を取り除く方法であり、材料に無駄が多い。また、取り除いた金属材料を再利用しようとすると、多大なコストを要する。加えて、エッチングでは廃液が発生するため、これを処理するためにも多大なコストが必要となる。
【０００４】
これを回避する方法として、導電ペーストを印刷するアディティブ法が挙げられる。この方法は、アンテナ形成に必要な分量だけ導電ペーストを印刷すれば良く、サブトラクティブ法に比して材料に無駄が少なく、また廃液も出ないため、
コストの観点から有利な方法である。
【０００５】
しかしながら、ここで用いられる導電ペーストは、従来から、導電性を発現させる金属粉以外に、基材への固着の役割を担う樹脂分、それらをインクとして分散させるための溶剤を成分として含有し、通常数１０分単位の長時間にわたる熱処理工程が必須であった（例えば、特許文献１参照）。
この熱処理工程の時間が印刷コストの殆どを占めており、より低コストでのアンテナ製造のためには短時間での熱処理工程が望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３４５３０１号公報（第４頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、従来の熱処理に比して十分に短時間でアンテナを形成し、導電ペーストにより形成されたアンテナを有する無線タグを低コストで作製することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明は、絶縁基材に導電ペーストを塗布し、マイクロ波を照射させて導電ペーストを乾燥硬化させることによりアンテナを形成させたことを特徴とする無線タグ用アンテナの形成方法としたものである。
【０００９】
本発明の請求項２の発明は、絶縁基材に導電ペーストを塗布し、基材の少なくとも片側に二次アンテナを接近もしくは接触させ、マイクロ波を照射させることで二次アンテナ周辺に電界を集中させ、それによって導電ペーストを乾燥硬化させることによりアンテナを形成させたことを特徴とする無線タグ用アンテナの形成方法としたものである。
【００１０】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または２に記載の無線タグ用アンテナの形成方法によりアンテナが形成されたことを特徴とする無線タグとしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明を実施の形態に基づいて以下に詳細に説明する。
絶縁基材は、配線パターン間の絶縁性を保持できる材料であれば使用可能である。例えば、ポリエステル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂など、公知のプラスチックフィルムもしくはシート、また、セラミック、ガラス、無機繊維、有機繊維、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の中から適宜選択して用いることができる。
絶縁基材の厚みとしては特に限定されるものではなく、無線タグの用途に応じて適宜選定すればよい。
【００１２】
また、これらの基材表面は必要に応じて、カップリング剤処理やプライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理等を施して、基材に積層させる導電ペースト、または絶縁ペーストの印刷性や密着性を改良することができる。
【００１３】
導電ペーストの組成としては、特に限定されない。ペースト中に含まれる導電粒子としては、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウム等の金属粒子、ナノ金属微粒子、金属酸化物、有機金属またはそれらの混合物等が挙げられるが、必要な導電性に応じて適宜選定すれば良い。特に導電性とコストの観点から、銀、銅、アルミを主体とするものが好ましい。
【００１４】
また、上記絶縁基材への密着を高めるために、必要に応じて導電ペーストにバインダ樹脂を混合させることができる。導電ペーストに含まれるバインダ樹脂としては公知のものが使用可能であり、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば各種熱硬化性樹脂及びモノマー、光硬化性樹脂及びモノマーなどを用いることができる。これらは、一種または二種以上の組み合わせも可能である。
【００１５】
導電ペーストには溶剤を加えてもよく、公知のものが使用可能である。但し、反応完了後に塗膜に残存するのを避けるため、沸点２５０℃以下が好ましい。溶剤は、一種または二種以上の組み合わせが使用可能である。
【００１６】
導電ペーストの作製方法としては、混合物をホモジナイザーなどの攪拌機で均一に混合した後、三本ロールなどで更に均一にする方法が挙げられるがこれに限定されない。更に分散性を高めるために、超音波、高周波照射等が利用可能である。
【００１７】
アンテナの塗布方法としては、公知の方法を用いることが出来るが、印刷法、例えばスクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法等が好ましい。
【００１８】
二次アンテナは基材と導電パターンよりなり、マイクロ波と併用することにより、基材上の導電ペーストを短時間で乾燥硬化させるためのものである。二次アンテナの材質としては、導電性を有するものであればよく、例えば絶縁基材上に導電パターンを設けたものを使用することができる。二次アンテナの基材としては、マイクロ波照射時に熱で破損しない無機基材が好ましいが、これに限定されるものではない。二次アンテナの導電パターンの形成方法も特に限定されるものではなく、金属をエッチングしたものや、金属をパターン蒸着したもの、あるいは導電ペーストを塗布乾燥させたものなどが挙げられるが、均一な電界を発生させるためには、導電パターンがバルク金属であるような形成方法が好ましい。
【００１９】
図２は、本願発明に係る無線タグ用アンテナと２次アンテナの例を、断面で示した部分説明図である。二次アンテナ９用の基材８に導電パターン７が形成され、二次アンテナ９としている。２次アンテナの上部に基板１上に導電ペーストのバターン６の形成された無線タグ用アンテナが接近している。二次アンテナ９の導電パターン７の形状も特に限定されるものではないが、導電ペーストのパターン６に均一にエネルギーを集中させるために、図のように、導電ペースト６全体を覆うような形状が好ましい。
【００２０】
二次アンテナ９は、導電ペースト６を塗布した基材１をマイクロ波で処理するときに、基材１に接近もしくは接触させて設置する。それにより、マイクロ波を照射したときに二次アンテナ９近傍に電界を生じせしめ、導電ペースト６に熱が発生して乾燥、反応等が誘起される。
【００２１】
マイクロ波の周波数としては特に限定されるものではなく、ペースト、基材の誘電率に応じて３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの範囲からひとつ、もしくは複数選択することが出来る。照射方式は、持続波、パルス波、もしくはそれを組み合わせたもの等が使用でき、一定時間ごとに、異なる周波数、異なる照射方式を適宜組み合わせて使用可能である。
【００２２】
以上のようにしてアンテナを形成した後、ＩＣチップを実装して無線タグを作製する。前記ＩＣチップは公知のものが使用可能である。ＩＣチップとアンテナを接続する接着材料としては、公知の異方導電性フィルム、異方導電性ペースト、絶縁性ペースト等を用いてよく、塗布方法としては、ディスペンス法、印刷法等が挙げられる。また、接着材料を介しての実装の際に、必要に応じて圧力、熱、光、高周波、超音波等のエネルギーを加えてもよい。また、実装自体を超音波によって行ってもよい。実装後に、ＩＣチップ接続部を衝撃から守るために、実装部全体または一部を被覆保護してもよい。
【００２３】
（実施例１）
基材にポリエチレンテレフタレート（三菱化学ポリエステルフィルム製Ｓ−１００）を用い、表１に示した組成からなる藤倉化成（株）製導電ペーストを用いて、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、５０℃２０分の予備乾燥を経て、基材を二次アンテナ上に設置した上で２．４５ＧＨｚの持続波にて８０Ｗ２分のマイクロ波照射処理を行うことにより基材上に導電パターンを形成させた。上記導電ペーストは、エネルギーを与えたときに、含有される酸化銀の自己還元作用と、有機銀化合物の分解が起こることにより、バルクの銀に近い導電性の塗膜を形成する特徴がある。ジャンパー部に藤倉化成（株）製絶縁ペーストＸＢ−１０１Ｇを２回印刷し、更に同種の藤倉化成（株）製導電ペーストをジャンパー線としてスクリーン印刷した。アンテナ両端にフィリップス社製ＭｉｆａｒｅＩＣチップをＡＣＦ（異方導電性フィルム（粘着テープ））の熱圧着により実装し、フィリップス社製リーダライタにてチップの読み出し／書き込みを行ったところ、問題無く通信が行えた。
【００２４】
（実施例２）
基材にポリエチレンテレフタレート（三菱化学ポリエステルフィルム製Ｓ−１００）を用い、導電性粒子として銀粉を含む導電ペースト用いて、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、基材を二次アンテナ上に設置した上で５ＧＨｚのパルス波にて８０Ｗ１分のマイクロ波照射処理を行うことにより基材上に導電パターンを形成させた。ジャンパー部の印刷も実施例１と同様に行い、ＩＣチップも同様に実装して通信テストを行ったところ、無線タグをリーダライタに接触させて読める程度の通信距離となった。
【００２５】
（比較例１）
実施例１と同様の導電ペーストを用いて、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、５０℃２０分の予備乾燥を経て、１５０℃３０分の熱処理を行うことでアンテナを形成させた。ジャンパー部の印刷も実施例１と同様に行い、ＩＣチップを実装して通信テストを行ったところ、問題無く通信が行えた。
【００２６】
（比較例２）
導電性粒子として銀粉を含む導電ペーストを実施例１と同様の方法で、ループ状アンテナをスクリーン印刷し、５０℃２０分の予備乾燥を経て、１５０℃３０分の熱処理を行うことでアンテナを形成させた。ジャンパー部の印刷も実施例１と同様に行い、ＩＣチップを実装して通信テストを行ったところ、無線タグをリーダライタに接触させて読める程度の通信距離となった。
以上の結果を表１にまとめた。
【００２７】
【表１】
表中、＜５とあるのは、通信距離が５ｍｍ以下であることを意味する。
【００２８】
表１に示すように、適当にマイクロ波照射条件を選ぶことにより、従来型の熱処理に比して、著しく処理時間を短縮させることが出来、かつアンテナとしての能力も同等のレベルを維持する。
【００２９】
【発明の効果】
以上から、本発明によれば、絶縁基材に導電ペーストを塗布し、基材の少なくとも片側に二次アンテナを接近もしくは接触させ、マイクロ波を照射させることで二次アンテナ周辺に電界を集中させ、それによって導電ペーストを乾燥硬化させることにより、従来の熱処理工程で作製したものに劣らない通信距離を有するアンテナを形成することができ、無線タグを低コストで作製することが可能な無線タグ用アンテナの形成方法および無線タグとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＩＣタグの例を平面から見た説明図である。
【図２】本願発明に係る無線タグ用アンテナと２次アンテナの例を、断面で示した部分説明図である。
【符号の説明】
１…絶縁基材
２…アンテナ（導電パターン）
３…ＩＣチップ
４…絶縁層
５…無線タグ
６…導電ペースト
７…導電パターン
８…基材
９…二次アンテナ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a wireless tag antenna and a wireless tag.
[0002]
[Prior art]
A wireless tag using a conventional IC will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a wireless tag using an IC as viewed from above. A wireless tag 5 using a non-contact IC capable of transmitting, receiving, writing, rewriting, and erasing information in a non-contact manner has, for example, an antenna 2 which is a conductive pattern formed on an insulating base 1 as shown in FIG. , And the IC chip 3 is mounted. The start point and the end point of the antenna cover the antenna line between the start point and the end point with the insulating layer 4 and are connected by a jumper wire thereon. Examples of the method of forming the antenna 2 include a method of forming a copper wire directly into a coil, a method of etching a metal foil, and a method of printing a conductive paste.
[0003]
By the way, a method that is currently mainstream as a method of forming the above-mentioned antenna is a subtractive method of etching a metal foil. However, this method is a method of removing a metal material so as to leave a necessary portion, and the material is wasteful. In addition, a great deal of cost is required to reuse the removed metal material. In addition, since a waste liquid is generated in the etching, a large cost is required for treating the waste liquid.
[0004]
As a method of avoiding this, there is an additive method of printing a conductive paste. In this method, the conductive paste may be printed in an amount necessary for forming the antenna, and the material is less wasteful than the subtractive method, and no waste liquid is generated.
This is an advantageous method from the viewpoint of cost.
[0005]
However, the conductive paste used here, conventionally, in addition to the metal powder that expresses conductivity, contains a resin component that plays a role of fixing to the base material, a solvent for dispersing them as ink, as a component, Usually, a heat treatment step for a long time of several tens of minutes was essential (for example, see Patent Document 1).
The time of this heat treatment step accounts for most of the printing cost, and a heat treatment step in a short time has been desired in order to manufacture an antenna at lower cost.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-345301 (page 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to form an antenna in a sufficiently short time as compared with a conventional heat treatment and to manufacture a wireless tag having an antenna formed of a conductive paste at low cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and the invention of claim 1 forms an antenna by applying a conductive paste to an insulating base material, irradiating a microwave, and drying and curing the conductive paste. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming an antenna for a wireless tag.
[0009]
According to the invention of claim 2 of the present invention, a conductive paste is applied to an insulating base material, and a secondary antenna is approached or brought into contact with at least one side of the base material, and microwaves are applied to concentrate an electric field around the secondary antenna. And forming an antenna by drying and hardening the conductive paste thereby.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wireless tag in which an antenna is formed by the method for forming an antenna for a wireless tag according to the first or second aspect.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail below based on embodiments.
As the insulating base material, any material can be used as long as it can maintain the insulating property between the wiring patterns. For example, polyester resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, polyimide resin, and other known plastic films or sheets, as well as ceramic, glass, inorganic fibers, organic fibers, Paper and a composite material of them and a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be appropriately selected and used.
The thickness of the insulating base material is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the use of the wireless tag.
[0012]
In addition, the surface of these substrates is subjected to coupling agent treatment, primer treatment, corona treatment, plasma treatment, etc. as necessary to improve the printability and adhesion of the conductive paste or insulating paste laminated on the substrate. can do.
[0013]
The composition of the conductive paste is not particularly limited. The conductive particles contained in the paste include silver, aluminum, copper, gold, platinum, palladium, nickel, chromium, zinc, cobalt, molybdenum, tungsten, ruthenium, osmium, iridium, iron, manganese, germanium, tin, gallium, Examples include metal particles such as indium, nano metal fine particles, metal oxides, organic metals, and mixtures thereof, and may be appropriately selected according to the required conductivity. Particularly, from the viewpoints of conductivity and cost, those mainly composed of silver, copper and aluminum are preferred.
[0014]
Further, in order to enhance the adhesion to the insulating base material, a binder resin can be mixed with the conductive paste as needed. As the binder resin contained in the conductive paste, known resins can be used, and examples thereof include a polyester resin, an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, and a polyimide resin, but are not limited thereto. Curable resins and monomers, photocurable resins and monomers, and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more.
[0015]
A solvent may be added to the conductive paste, and a known paste can be used. However, the boiling point is preferably 250 ° C. or lower in order to avoid remaining in the coating film after the completion of the reaction. One or a combination of two or more solvents can be used.
[0016]
Examples of a method for producing the conductive paste include a method in which the mixture is uniformly mixed with a stirrer such as a homogenizer, and then further homogenized with a three-roll or the like, but is not limited thereto. Ultrasound, high-frequency irradiation and the like can be used to further improve the dispersibility.
[0017]
As a method of applying the antenna, a known method can be used, but a printing method, for example, a screen printing method, an offset printing method, a gravure printing method, an inkjet printing method, or the like is preferable.
[0018]
The secondary antenna is composed of a base material and a conductive pattern, and is used for drying and hardening the conductive paste on the base material in a short time when used in combination with microwaves. The material of the secondary antenna may be a material having conductivity, for example, a material having a conductive pattern provided on an insulating base material can be used. As the base material of the secondary antenna, an inorganic base material that is not damaged by heat during microwave irradiation is preferable, but is not limited thereto. The method of forming the conductive pattern of the secondary antenna is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a metal is etched, a method in which a metal is pattern-deposited, and a method in which a conductive paste is applied and dried. In order to generate the above, a forming method in which the conductive pattern is a bulk metal is preferable.
[0019]
FIG. 2 is a partial explanatory view showing an example of a wireless tag antenna and a secondary antenna according to the present invention in a cross section. A conductive pattern 7 is formed on a base material 8 for a secondary antenna 9 to form a secondary antenna 9. An RFID tag antenna having a conductive paste pattern 6 formed on a substrate 1 is close to the upper part of the secondary antenna. The shape of the conductive pattern 7 of the secondary antenna 9 is not particularly limited. However, in order to concentrate energy uniformly on the conductive paste pattern 6, a shape that covers the entire conductive paste 6 as shown in the figure is used. preferable.
[0020]
The secondary antenna 9 is placed close to or in contact with the base material 1 when the base material 1 coated with the conductive paste 6 is treated with microwaves. As a result, an electric field is generated in the vicinity of the secondary antenna 9 when the microwave is irradiated, and heat is generated in the conductive paste 6 to cause drying, reaction, and the like.
[0021]
The frequency of the microwave is not particularly limited, and one or a plurality of microwave frequencies can be selected from the range of 300 MHz to 3 THz according to the dielectric constant of the paste and the base material. As the irradiation method, a continuous wave, a pulse wave, a combination thereof, or the like can be used, and a different frequency and a different irradiation method can be used in an appropriate combination at regular time intervals.
[0022]
After the antenna is formed as described above, an IC chip is mounted to manufacture a wireless tag. Known IC chips can be used. As an adhesive material for connecting the IC chip and the antenna, a known anisotropic conductive film, anisotropic conductive paste, insulating paste, or the like may be used, and examples of the application method include a dispensing method and a printing method. Further, at the time of mounting via an adhesive material, energy such as pressure, heat, light, high frequency, or ultrasonic wave may be applied as necessary. Further, the mounting itself may be performed by ultrasonic waves. After mounting, the whole or a part of the mounting part may be covered and protected in order to protect the IC chip connecting part from impact.
[0023]
(Example 1)
Using polyethylene terephthalate (S-100 manufactured by Mitsubishi Chemical Polyester Film Co., Ltd.) as a base material, a loop-shaped antenna was screen-printed using a conductive paste manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. having the composition shown in Table 1, and then heated at 50 ° C. for 20 minutes. After the pre-drying, the substrate was placed on the secondary antenna, and then subjected to microwave irradiation for 80 W2 for 2.45 GHz with a continuous wave to form a conductive pattern on the substrate. The conductive paste is characterized in that, when energy is applied, a self-reducing action of contained silver oxide and decomposition of an organic silver compound occur to form a conductive coating film close to bulk silver. The insulating paste XB-101G manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. was printed twice on the jumper portion, and the same type of conductive paste manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. was screen-printed as a jumper wire. A Philips Mifare IC chip was mounted on both ends of the antenna by thermocompression bonding of ACF (anisotropic conductive film (adhesive tape)) and read / write of the chip was performed with a Philips reader / writer. Was.
[0024]
(Example 2)
Using polyethylene terephthalate (Mitsubishi Chemical polyester film S-100) as a base material, screen printing of a loop antenna using a conductive paste containing silver powder as conductive particles, and placing the base material on a secondary antenna A conductive pattern was formed on the base material by performing a microwave irradiation treatment of 80 W for 1 minute with a pulse wave of 5 GHz. The printing of the jumper portion was performed in the same manner as in Example 1, and the communication test was performed by mounting the IC chip in the same manner. The communication distance was such that the wireless tag could be read by contacting the reader / writer with the reader / writer.
[0025]
(Comparative Example 1)
Using the same conductive paste as in Example 1, a loop-shaped antenna was screen-printed, pre-dried at 50 ° C. for 20 minutes, and then heat-treated at 150 ° C. for 30 minutes to form the antenna. The printing of the jumper portion was also performed in the same manner as in Example 1, and a communication test was performed by mounting an IC chip. As a result, communication was successfully performed.
[0026]
(Comparative Example 2)
A loop-shaped antenna is screen-printed with a conductive paste containing silver powder as the conductive particles in the same manner as in Example 1, the pre-drying is performed at 50 ° C. for 20 minutes, and the heat treatment is performed at 150 ° C. for 30 minutes to form the antenna. I let it. The printing of the jumper was performed in the same manner as in Example 1, and a communication test was performed by mounting an IC chip. The communication distance was such that the wireless tag could be read by contacting the reader / writer with the reader / writer.
Table 1 summarizes the above results.
[0027]
[Table 1]
In the table, <5 means that the communication distance is 5 mm or less.
[0028]
As shown in Table 1, by appropriately selecting the microwave irradiation conditions, the processing time can be remarkably reduced as compared with the conventional heat treatment, and the performance as an antenna is maintained at the same level.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the conductive paste is applied to the insulating base material, the secondary antenna is brought close to or in contact with at least one side of the base material, and the electric field is concentrated around the secondary antenna by irradiating the microwave. By drying and curing the conductive paste thereby, it is possible to form an antenna having a communication distance comparable to that produced by the conventional heat treatment process, and it is possible to produce a wireless tag at low cost. An antenna forming method and a wireless tag can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a conventional IC tag viewed from a plane.
FIG. 2 is a partial explanatory view showing an example of a wireless tag antenna and a secondary antenna according to the present invention in a cross section.
[Explanation of symbols]
1. Insulating base material 2. Antenna (conductive pattern)
3 IC chip 4 Insulating layer 5 Wireless tag 6 Conductive paste 7 Conductive pattern 8 Base material 9 Secondary antenna