WO2014208374A1 - 銀導電膜の製造方法 - Google Patents
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
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- H05K3/1275—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by other printing techniques, e.g. letterpress printing, intaglio printing, lithographic printing, offset printing
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- B41N1/12—Printing plates or foils; Materials therefor non-metallic other than stone, e.g. printing plates or foils comprising inorganic materials in an organic matrix
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a silver conductive film, and more particularly to a method for manufacturing a silver conductive film used for forming a conductive circuit of an electronic component such as an RFID antenna.
- wiring and conductive circuits of electronic components such as RFID antennas that require high reliability are formed on a masked substrate by sputtering of expensive noble metal.
- the method of forming a wiring or a conductive circuit by sputtering requires various steps, so it cannot be said that the productivity is high, and all of the expensive noble metal that is input as a raw material is not the wiring or conductive circuit. Since it is not used for formation, from the viewpoint of effective utilization of resources, formation of wirings and conductive circuits by other methods has been studied. In recent years, as a method for easily forming a large amount of wiring and conductive circuits of electronic components, printed electronics that forms wiring and conductive circuits by applying printing technology has attracted attention.
- the Ag amount in the silver conductive film may be increased.
- the silver conductive film becomes thicker and the cost increases. That is, this method has a problem that an RFID antenna having a good communication distance per unit Ag amount cannot be manufactured.
- it has been proposed to form a plurality of depressions on the top surface of the convex portion (relief) of the relief printing for example, JP 2009-286113 A, JP 2010-137420 A). reference).
- this method is not sufficient to solve the above problem, and it is possible to manufacture an RFID antenna having a better communication distance per unit Ag amount. It is desired to produce a silver conductive film.
- the present invention can easily and inexpensively produce a silver conductive film having a fine, thin and uniform thickness by relief printing such as flexographic printing. It aims at providing the manufacturing method of. As a result of diligent research to solve the above problems, the inventors of the present invention have applied silver fine particle dispersion to a substrate by letterpress printing, and then baked to form a silver conductive film extending in a long strip shape on the substrate.
- the shape of the top surface of the convex part of the relief plate used for letterpress printing is formed into a shape that forms a thin strip-like silver conductive film, and the longitudinal direction of the convex part on the top surface of the convex part of the relief plate A groove portion extending along the bottom surface and gradually decreasing in width toward the bottom surface is formed, and the convex portion of the relief plate is divided into a plurality of line portions by this groove portion, and the width of these line portions is adjusted to the top surface of the convex portion of the relief plate. It was found that a fine, thin and uniform thickness of the silver conductive film can be easily and inexpensively manufactured by gradually reducing the thickness toward the end, and the present invention has been completed.
- the method for producing a silver conductive film according to the present invention is a method for producing a silver conductive film in which a silver fine particle dispersion is applied to a substrate by letterpress printing and then baked to form a silver conductive film extending in a long strip shape on the substrate.
- the shape of the top surface of the convex portion of the relief plate used for relief printing is formed into a shape that forms a thin strip-shaped silver conductive film, and extends along the longitudinal direction of the convex portion on the top surface of the convex portion of the relief plate, and Form a groove whose width gradually decreases toward the bottom, and divide the convex part of the relief plate into a plurality of line parts by this groove part, and gradually reduce the width of these line parts toward the top surface of the convex part of the relief plate It is characterized by making it.
- the relief printing is preferably flexographic printing
- the silver conductive film is preferably formed in the shape of an RFID antenna.
- the silver fine particle dispersion is preferably a liquid in which 50 to 80% by mass of silver fine particles are dispersed in a dispersion medium, and the average particle diameter of the silver fine particles is preferably 20 nm or less. Further, in the cross section substantially perpendicular to the longitudinal direction of the convex portion of the relief printing plate, the angle formed by the side surface on the groove portion side of the line portion and the top surface is preferably 120 to 145 °.
- the manufacturing method of a silver electrically conductive film which can form the silver electrically conductive film of fine, thin, and uniform thickness easily and cheaply by relief printing, such as flexographic printing, can be provided. . Therefore, the silver conductive film can be formed in the shape of an RFID antenna, and an RFID antenna with a good communication distance per unit Ag amount of the silver conductive film can be manufactured.
- FIG. 1 is a plan view showing a silver conductive film in the shape of an RFID antenna manufactured in Examples and Comparative Examples.
- FIG. 2A is shown in FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction and the width direction of a silver conductive film) showing a convex portion (relief) of a flexographic printing plate used for forming a silver conductive film having the shape of one RFID antenna.
- FIG. 2C is shown in FIG. FIG. 1 for forming the B part of the silver conductive film of FIG.
- FIG. 2D is shown in FIG. It is a figure explaining the angle
- FIG. 3 is shown in FIG. It is a top view which shows the part which did not form a groove part in the top face of the convex part of the flexographic printing plate used in order to form the silver conductive film of the shape of 1 RFID antenna, and the part which changed the number and width
- FIG. 4 is shown in FIG.
- FIG. 1 is a plan view schematically showing an IC chip connected to a Cu strap for mounting on a silver conductive film in the shape of one RFID antenna.
- FIG. FIG. 5 is shown in FIG. It is a top view which shows the state which mounted the IC chip in the silver conductive film of the shape of 1 RFID antenna.
- the silver fine particle dispersion is applied to the substrate by letterpress printing such as flexographic printing and then baked, and then the silver conductive film extending in the shape of a long strip such as the shape of an RFID antenna.
- the shape of the top surface of a relief (relief) of a relief printing plate (such as a flexographic printing plate) used for relief printing (such as flexographic printing) is an elongated band Forming a silver conductive film, and forming a groove on the top surface of the convex portion of the relief plate extending along the longitudinal direction of the convex portion and gradually decreasing in width toward the bottom surface. Is divided into a plurality of line portions (fine convex portions), and the widths of these line portions are gradually reduced toward the top surface of the convex portions of the relief printing plate.
- one or more grooves extending along the longitudinal direction of the convex portion (relief) of the relief plate (such as a flexographic printing plate) corresponding to the shape of the RFID antenna are formed along the longitudinal direction of the convex portion, Since these grooves extend in the direction of the current flowing through the silver conductive film in the shape of the RFID antenna, a plurality of marginals can be formed to extend along the direction of the current, improving the communication distance per unit Ag amount. Can be made. Also, if the width of the groove portion is gradually reduced toward the bottom surface so that the width of the line portion formed by dividing the convex portion of the relief plate by the groove portion is gradually reduced, the amount of the silver fine particle dispersion applied to the substrate Can be reduced.
- the angle formed by the side surface on the groove side of the line portion and the top surface is an obtuse angle, preferably 120 to 145 °, preferably 134 to It is more preferable that the angle is 141 °.
- the opening area of the groove is preferably 10 to 65%, and more preferably 11 to 63%.
- the depth of the groove is preferably 20 to 60 ⁇ m, and more preferably 21 to 54 ⁇ m.
- the silver fine particle dispersion is preferably a liquid in which 50 to 80% by mass of silver fine particles are dispersed in a dispersion medium.
- the average particle diameter of the silver fine particles is preferably 20 nm or less, and preferably 5 to 15 nm.
- the average particle diameter (primary particle average diameter) of the silver fine particles is, for example, 60% by mass of Ag particles (silver particles having an average particle diameter of 10 nm), 3.0% by mass of vinyl chloride copolymer latex, and 2.0% by mass.
- the primary particle average diameter of the silver fine particles can be calculated using, for example, image analysis software (A Image-kun (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.). This image analysis software discriminates and analyzes individual particles based on color shading. For example, for a 300,000-fold TEM image, the “particle brightness” is “dark” and “noise removal filter”. Is “Yes”, “Circular threshold” is “20”, and “Overlapping degree” is “50”, and circular particle analysis is performed to measure the primary particle diameter of 200 or more particles. An average diameter can be calculated
- image analysis software A Image-kun (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.
- Example 1 First, 60% by mass of Ag particles (silver particles having an average particle size of 10 nm), 3.0% by mass of vinyl chloride copolymer latex, 2.0% by mass of polyurethane thickener, 2.5% by mass of propylene glycol, Ink (PFI-700 type manufactured by P-Chem Associates, Inc.) was prepared. Also, FIG. A flexographic printing plate 12 used to form the silver conductive film 10 having the shape of the RFID antenna shown in FIG.
- flexographic printing plate 12 a commercially available flexographic printing plate (manufactured by Gosando Watanabe Co., Ltd., the material of the printing plate is plate-like photosensitive resin AWP grade DEF manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., plate thickness 1.14 mm, 100 DOT%).
- AWP grade DEF plate-like photosensitive resin manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., plate thickness 1.14 mm, 100 DOT%).
- the protrusion 12a having a height (relief depth) h of 600 ⁇ m was formed so as to correspond to the shape of the RFID antenna shown in FIG. 1 (with a base thickness t of 540 ⁇ m). Also, FIG. 2A to FIG.
- the top surface of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 extends substantially in parallel along the direction in which the silver conductive film 10 extends (longitudinal direction of the long strip-shaped silver conductive film 10) and the bottom surface.
- Two groove portions 12b whose width gradually decreases toward are formed.
- the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 has a width corresponding to most of the silver conductive film 10 in the shape of the RFID antenna as 950 ⁇ m, and a width of the opening of the groove 12b formed in that portion as 50 ⁇ m.
- Three line portions 12c having a width of 283 ⁇ m and spaced apart from each other by a space width of 50 ⁇ m are formed on the top surface of the convex portion 12a (in a cross section having a height d of 25 ⁇ m and substantially perpendicular to the longitudinal direction of the convex portion 12a.
- the angle ⁇ formed between the side surface of the line portion 12c on the groove portion 12b side and the top surface is 141 °).
- marginal is formed on both sides of each line portion 12c, so the number of marginals is six, and the area occupied by the groove 12b is 11% of the area of the top surface of the convex portion 12a. become.
- the number of protrusions 12a corresponding to the wide portion 10a of the silver conductive film 10 is increased without changing the space width of the groove 12b, and corresponds to the IC chip mounting portion 10b of the silver conductive film 10.
- the groove 12b was not formed in the convex portion 12a to be a solid plate (printing plate for solid coating).
- a flexographic printing machine multipurpose fine printing machine JEM Flex manufactured by JEOL Ltd.
- anilox capacity 8cc / m 2 400 lines / inch
- a printing speed of 20 m / min and a printing frequency of once
- a base material PET (polyethylene terephthalate) film manufactured by Dupontidine Film, Melinex 545 (Melinex: registered trademark)
- PET polyethylene terephthalate
- Melinex 545 Melinex: registered trademark
- an RFID antenna having the silver conductive film 10 formed thereon was obtained.
- An anisotropic conductive adhesive (ACP) (TAP0604C (Au / Ni coated polymer particles) manufactured by Kyocera Chemical Co., Ltd.) is thinly applied to the IC chip mounting portion 10b of the silver conductive film 10 of the RFID antenna, and the ACP is applied to the ACP.
- FIG. As shown in FIG. 4, an IC chip (G2XM manufactured by NXP) 16 connected to the Cu strap 14 is arranged, and a pressure of 1.0 N is applied at a temperature of 160 ° C. by a thermocompression bonding apparatus (TTS300 manufactured by Mühlbauer).
- the IC chip 16 was mounted on the RFID antenna by bringing the Cu strap 14 into close contact with the IC chip mounting portion 10b of the silver conductive film 10 of the RFID antenna and electrically connecting them.
- FIG. 5 the thickness and surface roughness of the silver conductive film were determined, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the communication distance of the IC chip mounted RFID antenna were measured. And the communication distance per unit Ag amount.
- the film thickness of the silver conductive film was determined by using a laser microscope (VK-9700 manufactured by Keyence Corporation) to determine the height difference between the surface of the base material on which the silver conductive film was formed and the surface of the silver conductive film (FIG.
- the Ag amount in the silver conductive film was calculated from the Ag concentration obtained by dissolving the silver conductive film of the RFID antenna in a concentrated nitric acid solution (of a known weight), obtaining the Ag concentration in the solution by ICP emission analysis.
- the Ag amount in the silver conductive film was 0.92 mg
- the communication distance per unit Ag amount of the IC chip-mounted RFID antenna was 2.60 m / mg.
- the width, number, height, and side surface angle ⁇ of the line portion 12c formed on the top surface of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 are 150 ⁇ m, 5, 24 ⁇ m, 140 ° (Example 2), 93 ⁇ m, and 7 respectively.
- the IC chip 16 is mounted and the IC chip-mounted RFID antenna is mounted.
- the number of marginals formed on both sides of the line portion 12c is 10 (Example 2), 14 (Example 3), 18 (Example 4), and 6 (Example), respectively.
- Example 4 14% (Example 5), 27% (Example 6), 41% (Example 7), 17% (Example 8), 34% (Example 9), 51% (Example 10) ), 21% (Example 11), and 42% (Example 12).
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the film thicknesses of the silver conductive films were 1.16 ⁇ m (Example 2), 1.18 ⁇ m (Example 3), 1.26 ⁇ m (Example 4), 1.21 ⁇ m (Example 5), respectively.
- the arithmetic average roughness Ra which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film, is 0.95 ⁇ m (Example 2), 0.87 ⁇ m (Example 3), 0.87 ⁇ m (Example 4), 0, respectively. 99 ⁇ m (Example 5), 0.88 ⁇ m (Example 6), 0.86 ⁇ m (Example 7), 0.99 ⁇ m (Example 8), 0.81 ⁇ m (Example 9), 0.92 ⁇ m (Example) 10), 0.93 ⁇ m (Example 11), and 0.80 ⁇ m (Example 12).
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film is 57.6 ⁇ (Example 2), 55.4 ⁇ (Example 3), 49.2 ⁇ (Example 4), and 62.5 ⁇ (Example 5), respectively. 62.7 ⁇ (Example 7), 65.3 ⁇ (Example 8), 67.7 ⁇ (Example 9), 70.3 ⁇ (Example 10), 69.7 ⁇ (Example 6) Example 11) and 69.0 ⁇ (Example 12).
- the peak values of the communication distance in the frequency range of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna are 2.38 m (Example 2), 2.73 m (Example 3), 3.09 m (Example 4), respectively.
- Example 5 2.24 m (Example 5), 2.50 m (Example 6), 2.94 m (Example 7), 2.27 m (Example 8), 2.35 m (Example 9), 2.75 m (Example) Example 10), 2.39 m (Example 11), and 2.56 m (Example 12).
- the Ag amount in the silver conductive film of the RFID antenna is 0.89 mg (Example 2), 0.95 mg (Example 3), 0.96 mg (Example 4), and 0.94 mg (Example 5), respectively.
- Example 6 0.90 mg (Example 6), 0.89 mg (Example 7), 0.90 mg (Example 8), 0.84 mg (Example 9), 0.82 mg (Example 10), 0.84 mg ( Example 11) and 0.78 mg (Example 12), and the communication distance per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna is 2.67 m / mg (Example 2) and 2.89 m / mg (implementation), respectively.
- Example 3 3.21 m / mg (Example 4), 2.38 m / mg (Example 5), 2.79 m / mg (Example 6), 3.32 m / mg (Example 7), 2.
- Comparative Example 1 As the flexographic printing plate 12, a commercially available flexographic printing plate (manufactured by Gosando Watanabe Co., Ltd., the material of the printing plate is a plate-shaped photosensitive resin AWP grade DEF manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., plate thickness 1.14 mm, 96 DOT%) is used.
- the RFID antenna on which the silver conductive film 10 was formed was produced in the same manner as in Example 1 except that the groove 12b on the top surface of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 was not formed.
- the IC chip mounting RFID antenna was manufactured by mounting.
- the number of marginal lines formed on both sides of the line portion 12c is two, and the area occupied by the groove portion 12b is 0% with respect to the area of the top surface of the convex portion 12a.
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the film thickness of the silver conductive film is 1.31 ⁇ m
- the film thickness ratio (center / edge) between the center and the edge is 1.84
- the arithmetic average roughness Ra is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film.
- the electric resistance (line resistance) of the silver conductive film is 59.5 ⁇
- the peak value of the communication distance in the frequency range of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna is 2.30 m
- the communication distance per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna was 2.31 m / mg.
- the width, number, height and side surface angle ⁇ of the line portion 12c formed on the top surface of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 are 61 ⁇ m, 9, 22 ⁇ m, 141 ° (Example 13), 80 ⁇ m, and 7 respectively.
- Example 14 31 ⁇ m, 139 ° (Example 14), 67 ⁇ m, 7 pieces, 42 ⁇ m, 135 ° (Example 15), 50 ⁇ m, 7 pieces, 49 ⁇ m, 134 ° (Example 16), and the width and number of the grooves 12b respectively.
- Anilox capacity 20 cc / m 2 An RFID antenna on which the silver conductive film 10 was formed was produced in the same manner as in Example 1 except that (150 lines / inch) was used, and an IC chip 16 was mounted to produce an IC chip-mounted RFID antenna.
- the number of marginals formed on both sides of the line portion 12c is 18 (Example 13), 14 (Example 14), 14 (Example 15), and 14 (Example 15), respectively.
- Example 16) and the area occupied by the groove 12b with respect to the area of the top surface of the protrusion 12a is 42% (Example 13), 41% (Example 14), 51% (Example 15), and 63%, respectively.
- Example 16 For the RFID antenna thus manufactured, the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount. As a result, the film thicknesses of the silver conductive film were 1.95 ⁇ m (Example 13), 2.27 ⁇ m (Example 14), 2.54 ⁇ m (Example 15), and 2.24 ⁇ m (Example 16), respectively. .
- the arithmetic average roughness Ra which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film, was 1.10 ⁇ m (Example 13), 0.96 ⁇ m (Example 14), 1.06 ⁇ m (Example 15), 0, respectively. .95 ⁇ m (Example 16).
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film was 13.9 ⁇ (Example 13), 14.6 ⁇ (Example 14), 14.9 ⁇ (Example 15), and 16.5 ⁇ (Example 16), respectively. Met.
- the peak values of the communication distance in the frequency range of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna are 4.65 m (Example 13), 5.08 m (Example 14), 4.76 m (Example 15), respectively. It was 4.61 m (Example 16). Furthermore, the Ag amount in the silver conductive film of the RFID antenna was 2.76 mg (Example 13), 2.71 mg (Example 14), 2.67 mg (Example 15), 2.37 mg (Example 16), respectively.
- the communication distance per unit Ag amount of the IC chip-mounted RFID antenna is 1.68 m / mg (Example 13), 1.87 m / mg (Example 14), 1.78 m / mg (Example 15), respectively.
- Example 16 1.94 m / mg (Example 16).
- Comparative Example 2 As the flexographic printing plate 12, a commercially available flexographic printing plate (manufactured by Gosando Watanabe Co., Ltd., the material of the printing plate is a plate-shaped photosensitive resin AWP grade DEF manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., plate thickness 1.14 mm, 96 DOT%) is used.
- the RFID antenna on which the silver conductive film 10 was formed was manufactured in the same manner as in Example 13 except that the top groove portion 12b of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 was not formed, and the IC chip 16 was mounted. Thus, an IC chip mounted RFID antenna was produced.
- the number of marginal lines formed on both sides of the line portion 12c is two, and the area occupied by the groove portion 12b is 0% with respect to the area of the top surface of the convex portion 12a.
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the film thickness of the silver conductive film is 2.27 ⁇ m
- the arithmetic average roughness Ra which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film is 1.27 ⁇ m
- the electric resistance (line resistance) of the silver conductive film is 13.4 ⁇ .
- the peak value of the communication distance in the frequency range of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna is 4.71 m
- the Ag amount in the silver conductive film of the RFID antenna is 2.90 mg
- per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was 1.63 m / mg.
- Examples 17-20 An RFID antenna on which the silver conductive film 10 is formed is manufactured in the same manner as in Examples 13 to 16 except that the number of times of printing is set to 2, and the IC chip 16 is mounted. Produced.
- the number of marginals formed on both sides of the line portion 12c is 18 (Example 17), 14 (Example 18), 14 (Example 19), and 14 (Example), respectively.
- Example 20) and the area occupied by the groove 12b with respect to the area of the top surface of the protrusion 12a is 42% (Example 17), 41% (Example 18), 51% (Example 19), and 63%, respectively.
- Example 20 For the RFID antenna thus manufactured, the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount. As a result, the film thickness of the silver conductive film was 3.69 ⁇ m (Example 17), 3.85 ⁇ m (Example 18), 3.77 ⁇ m (Example 19), and 3.45 ⁇ m (Example 20), respectively. .
- the arithmetic mean roughness Ra which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film, is 1.59 ⁇ m (Example 17), 1.46 ⁇ m (Example 18), 1.34 ⁇ m (Example 19), 1 26 ⁇ m (Example 20).
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film was 5.3 ⁇ (Example 17), 5.6 ⁇ (Example 18), 5.8 ⁇ (Example 19), and 6.2 ⁇ (Example 20), respectively. Met.
- the peak value of the communication distance in the frequency region of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna is 5.70 m (Example 17), 5.68 m (Example 18), 5.84 m (Example 19), respectively. 5.96 m (Example 20).
- the amount of Ag in the silver conductive film of the RFID antenna was 6.63 mg (Example 17), 6.44 mg (Example 18), 6.35 mg (Example 19), 5.92 mg (Example 20), respectively.
- the communication distance per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna is 0.86 m / mg (Example 17), 0.88 m / mg (Example 18), and 0.92 m / mg (Example 19), respectively.
- Example 20 1.01 m / mg (Example 20).
- Comparative Example 3 As the flexographic printing plate 12, a commercially available flexographic printing plate (manufactured by Gosando Watanabe Co., Ltd., the material of the printing plate is a plate-shaped photosensitive resin AWP grade DEF manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., plate thickness 1.14 mm, 96 DOT%) is used.
- the RFID antenna on which the silver conductive film 10 was formed was manufactured in the same manner as in Example 17 except that the top groove portion 12b of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 was not formed, and the IC chip 16 was mounted. Thus, an IC chip mounted RFID antenna was produced.
- the number of marginal lines formed on both sides of the line portion 12c is two, and the area occupied by the groove portion 12b is 0% with respect to the area of the top surface of the convex portion 12a.
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the film thickness of the silver conductive film is 3.84 ⁇ m
- the arithmetic average roughness Ra which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film is 1.82 ⁇ m
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film is 5.4 ⁇ .
- the peak value of the communication distance in the frequency region of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna is 5.70 m
- the Ag amount in the silver conductive film of the RFID antenna is 7.00 mg
- per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was 0.81 m / mg.
- Examples 21-23 The width, number, height, and side surface angle ⁇ of the line portion 12c formed on the top surface of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 are 61 ⁇ m, 9, 22 ⁇ m, 141 ° (Example 21), 80 ⁇ m, and 7 respectively.
- Example 22 31 ⁇ m, 139 ° (Example 22), 67 ⁇ m, 7 pieces, 42 ⁇ m, 135 ° (Example 23), and the width and number of grooves 12b are 50 ⁇ m, 8 pieces (Example 21), 65 ⁇ m, 6 pieces ( Example 22), 80 ⁇ m, 6 (Example 23), and silver conductive material by the same method as in Example 1 except that coated paper (DF color GN110 manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.) was used as the base material.
- coated paper DF color GN110 manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.
- An RFID antenna on which the film 10 was formed was manufactured, and an IC chip 16 was mounted to manufacture an IC chip mounted RFID antenna.
- the number of marginals formed on both sides of the line portion 12c is 18 (Example 21), 14 (Example 22), and 14 (Example 23), respectively.
- the area occupied by the groove 12b with respect to the area of the top surface of 12a is 42% (Example 21), 41% (Example 22), and 51% (Example 23), respectively.
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the film thickness of the silver conductive film As a result, the film thickness of the silver conductive film, the film thickness ratio between the center and the edge (center / edge), and the arithmetic average roughness Ra, which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film, can all be obtained.
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film was 34.2 ⁇ (Example 21), 35.5 ⁇ (Example 22), and 51.4 ⁇ (Example 23), respectively.
- the peak values of the communication distance in the frequency range from 800 MHz to 1100 MHz are 3.42 m (Example 21), 3.54 m (Example 22), and 3.25 m (Example 23), respectively, in the silver conductive film of the RFID antenna.
- Example 21 are 1.23 mg (Example 21), 1.21 mg (Example 22), and 1.08 mg (Example 23), respectively, and the communication distance per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna is respectively They were 2.78 m / mg (Example 21), 2.92 m / mg (Example 22), and 3.02 m / mg (Example 23).
- Comparative Example 4 As the flexographic printing plate 12, a commercially available flexographic printing plate (manufactured by Gosando Watanabe Co., Ltd., the material of the printing plate is a plate-shaped photosensitive resin AWP grade DEF manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., plate thickness 1.14 mm, 96 DOT%) is used.
- the RFID antenna on which the silver conductive film 10 was formed was manufactured in the same manner as in Example 21 except that the top groove portion 12b of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 was not formed, and the IC chip 16 was mounted. Thus, an IC chip mounted RFID antenna was produced.
- the number of marginal lines formed on both sides of the line portion 12c is two, and the area occupied by the groove portion 12b is 0% with respect to the area of the top surface of the convex portion 12a.
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the film thickness of the silver conductive film, the film thickness ratio between the center and the edge (center / edge), and the arithmetic average roughness Ra which is a parameter indicating the surface roughness of the silver conductive film, can all be obtained.
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film was 32.5 ⁇
- the peak value of the communication distance in the frequency region of 800 MHz to 1100 MHz of the IC chip mounted RFID antenna was 3.26 m
- the silver conductive film of the RFID antenna was 1.29 mg
- the communication distance per unit Ag of the IC chip-mounted RFID antenna was 2.52 m / mg.
- Comparative Examples 5-10 The width, number, height, and side surface angle ⁇ of the line portion 12c formed on the top surface of the convex portion 12a of the flexographic printing plate 12 are 45 ⁇ m, 17, 2 ⁇ m, 175 ° (Comparative Example 5), 45 ⁇ m, and 13 respectively.
- a RFID antenna film 10 is formed, by mounting the IC chip 16, to produce an IC chip mounting RFID antenna.
- the number of marginals formed on both sides of the line portion 12c is 34 (Comparative Example 5), 26 (Comparative Example 6), 40 (Comparative Example 7), and 32 (Comparative), respectively.
- Example 8 60 pieces (Comparative Example 9), 50 pieces (Comparative Example 10), and the area occupied by the groove 12b with respect to the area of the top surface of the convex part 12a is 19% (Comparative Example 5) and 39%, respectively.
- Comparative Example 6 38% (Comparative Example 7), 50% (Comparative Example 8), 37% (Comparative Example 9), and 48% (Comparative Example 10).
- the film thickness and surface roughness of the silver conductive film were obtained by the same method as in Example 1, and the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film and the IC chip mounted RFID antenna The communication distance was measured to determine the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount.
- the arithmetic average roughness Ra which is a parameter indicating the film thickness of the silver conductive film, the film thickness ratio between the center and the edge (center / edge), and the surface roughness of the silver conductive film, is any comparative example.
- the electrical resistance (line resistance) of the silver conductive film was 31.3 ⁇ (Comparative Example 5), 29.7 ⁇ (Comparative Example 6), 25.1 ⁇ (Comparative Example 7), and 28.
- the communication distance per unit Ag amount of the IC chip mounted RFID antenna is 2.36 m / mg (Comparative Example 5), 2.40 m / mg (Comparative Example 6), and 2.14 m / mg (Comparative Example), respectively. 7) 2.31 m / mg (Comparative Example 8), 2.09 m / mg (Comparative Example 9), and 2.08 m / mg (Comparative Example 10). Tables 1 and 2 show the conditions under which the RFID antenna-shaped silver conductive film was manufactured in these examples and comparative examples.
- the film thickness, surface roughness and line resistance of the silver conductive film, and the communication distance of the IC chip mounted RFID antenna Table 3 and Table 4 show the Ag amount in the silver conductive film and the communication distance per unit Ag amount. As can be seen from these tables, in Examples 1 to 12, Examples 13 to 16, Examples 17 to 20, and Examples 21 to 23, units were compared to Comparative Examples 1, 2, 3, and 4 to 10, respectively.
- the communication distance per Ag can be improved. If an inlay (consisting of an IC chip and an antenna) is manufactured by incorporating an RFID tag antenna such as an IC tag antenna formed using the silver conductive film according to the present invention, an IC tag having a practical communication distance can be obtained. RFID tags can be manufactured.
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Abstract
フレキソ印刷などの凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して、RFIDアンテナの形状などの長細の帯状に延びる銀導電膜10を基板上に形成する銀導電膜10の製造方法において、(フレキソ印刷などの)凸版印刷に使用する(フレキソ印刷版12などの)凸版の凸部(レリーフ)12aの頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜10を形成する形状にし、凸版の凸部12aの頂面にその凸部12aの長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部12aを複数のライン部(微細凸部)12cに分割して、これらのライン部12cの幅を凸版の凸部12aの頂面に向かって漸次減少させる。
Description
本発明は、銀導電膜の製造方法に関し、特に、RFIDアンテナなどの電子部品の導電回路などの形成に使用する銀導電膜の製造方法に関する。
従来、RFIDアンテナなどの高信頼性が要求される電子部品の配線や導電回路は、マスクした基板上に高価な貴金属のスパッタリングにより形成されている。しかし、スパッタリングにより配線や導電回路を形成する方法では、様々な工程が必要となるため、生産性が高いとはいえず、また、原料として投入される高価な貴金属のすべてが配線や導電回路の形成に使用されるのではないため、資源の有効活用の観点から、他の方法により配線や導電回路を形成することが検討されている。
近年、電子部品の配線や導電回路などを大量に且つ容易に形成する方法として、印刷技術を応用して配線や導電回路などを形成するプリンテッド・エレクトロニクスが注目されており、金属粒子を分散媒中に分散させた導電性インクをフレキソ印刷などの凸版印刷により基材上に印刷して配線や導電回路などを形成することが提案されている(例えば、特開2008−106119号公報参照)。
しかし、この方法では、マージナルゾーン(インクの横漏れにより線幅以上の余分な太さとなる部分)により、微細な配線や導電回路を形成することができないという問題がある。また、この方法では、配線や導電回路の厚さを均一に形成することができないため、銀導電膜をRFIDアンテナ形状に形成すると、銀導電膜の表面の凹凸によりRFIDアンテナの通信距離が短くなるという問題がある。この通信距離を長くするためには、銀導電膜中のAg量を増やせばよいが、Ag量を増やすと、銀導電膜が厚くなり、コストも高くなる。すなわち、この方法では、単位Ag量当りの通信距離が良好なRFIDアンテナを製造することができないという問題がある。
このような問題を解消するため、凸版の凸部(レリーフ)の頂面に複数の窪みを形成することが提案されている(例えば、特開2009−286113号公報、特開2010−137420号公報参照)。
しかし、この方法でも、上記の問題を解消するには十分であるとはいえず、単位Ag量当りの通信距離がさらに良好なRFIDアンテナを製造することができる、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を製造することが望まれている。
近年、電子部品の配線や導電回路などを大量に且つ容易に形成する方法として、印刷技術を応用して配線や導電回路などを形成するプリンテッド・エレクトロニクスが注目されており、金属粒子を分散媒中に分散させた導電性インクをフレキソ印刷などの凸版印刷により基材上に印刷して配線や導電回路などを形成することが提案されている(例えば、特開2008−106119号公報参照)。
しかし、この方法では、マージナルゾーン(インクの横漏れにより線幅以上の余分な太さとなる部分)により、微細な配線や導電回路を形成することができないという問題がある。また、この方法では、配線や導電回路の厚さを均一に形成することができないため、銀導電膜をRFIDアンテナ形状に形成すると、銀導電膜の表面の凹凸によりRFIDアンテナの通信距離が短くなるという問題がある。この通信距離を長くするためには、銀導電膜中のAg量を増やせばよいが、Ag量を増やすと、銀導電膜が厚くなり、コストも高くなる。すなわち、この方法では、単位Ag量当りの通信距離が良好なRFIDアンテナを製造することができないという問題がある。
このような問題を解消するため、凸版の凸部(レリーフ)の頂面に複数の窪みを形成することが提案されている(例えば、特開2009−286113号公報、特開2010−137420号公報参照)。
しかし、この方法でも、上記の問題を解消するには十分であるとはいえず、単位Ag量当りの通信距離がさらに良好なRFIDアンテナを製造することができる、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を製造することが望まれている。
したがって、本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、フレキソ印刷などの凸版印刷により、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を容易に且つ安価に製造することができる、銀導電膜の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して長細の帯状に延びる銀導電膜を基板上に形成する銀導電膜の製造方法において、凸版印刷に使用する凸版の凸部の頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜を形成する形状にし、凸版の凸部の頂面にその凸部の長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部を複数のライン部に分割して、これらのライン部の幅を凸版の凸部の頂面に向かって漸次減少させれば、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を容易に且つ安価に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による銀導電膜の製造方法は、凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して長細の帯状に延びる銀導電膜を基板上に形成する銀導電膜の製造方法において、凸版印刷に使用する凸版の凸部の頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜を形成する形状にし、凸版の凸部の頂面にその凸部の長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部を複数のライン部に分割して、これらのライン部の幅を凸版の凸部の頂面に向かって漸次減少させることを特徴とする。
この銀導電膜の製造方法において、凸版印刷がフレキソ印刷であるのが好ましく、銀導電膜をRFIDアンテナの形状に形成するのが好ましい。また、銀微粒子分散液が、分散媒中に50~80質量%の銀微粒子が分散した液であるのが好ましく、銀微粒子の平均粒径が20nm以下であるのが好ましい。さらに、凸版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角が120~145°であるのが好ましい。
本発明によれば、フレキソ印刷などの凸版印刷により、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を容易に且つ安価に形成することができる、銀導電膜の製造方法を提供することができる。そのため、銀導電膜をRFIDアンテナの形状に形成し、銀導電膜の単位Ag量当りの通信距離が良好なRFIDアンテナを製造することができる。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して長細の帯状に延びる銀導電膜を基板上に形成する銀導電膜の製造方法において、凸版印刷に使用する凸版の凸部の頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜を形成する形状にし、凸版の凸部の頂面にその凸部の長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部を複数のライン部に分割して、これらのライン部の幅を凸版の凸部の頂面に向かって漸次減少させれば、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を容易に且つ安価に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による銀導電膜の製造方法は、凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して長細の帯状に延びる銀導電膜を基板上に形成する銀導電膜の製造方法において、凸版印刷に使用する凸版の凸部の頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜を形成する形状にし、凸版の凸部の頂面にその凸部の長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部を複数のライン部に分割して、これらのライン部の幅を凸版の凸部の頂面に向かって漸次減少させることを特徴とする。
この銀導電膜の製造方法において、凸版印刷がフレキソ印刷であるのが好ましく、銀導電膜をRFIDアンテナの形状に形成するのが好ましい。また、銀微粒子分散液が、分散媒中に50~80質量%の銀微粒子が分散した液であるのが好ましく、銀微粒子の平均粒径が20nm以下であるのが好ましい。さらに、凸版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角が120~145°であるのが好ましい。
本発明によれば、フレキソ印刷などの凸版印刷により、微細で薄く且つ均一な厚さの銀導電膜を容易に且つ安価に形成することができる、銀導電膜の製造方法を提供することができる。そのため、銀導電膜をRFIDアンテナの形状に形成し、銀導電膜の単位Ag量当りの通信距離が良好なRFIDアンテナを製造することができる。
Fig.1は、実施例および比較例で作製したRFIDアンテナの形状の銀導電膜を示す平面図である。
Fig. 2Aは、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜を形成するために使用したフレキソ印刷版の凸部(レリーフ)を示す拡大横断面図(銀導電膜の長手方向および幅方向に垂直な断面図)である。
Fig.2Bは、Fig.1の銀導電膜のA部を形成するためのFig.2Aのフレキソ印刷版の凸部の平面図である。
Fig.2Cは、Fig.1の銀導電膜のB部を形成するためのFig.2Aのフレキソ印刷版の凸部の平面図である。
Fig.2Dは、Fig.2Aのフレキソ印刷版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角を説明する図である。
Fig.3は、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜を形成するために使用したフレキソ印刷版の凸部の頂面に溝部を形成しなかった部分と溝部の本数および幅を変更した部分を示す平面図である。
Fig.4は、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜に実装するためにCuストラップに接続されたICチップを概略的に示す平面図である。
Fig.5は、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜にICチップを実装した状態を示す平面図である。
Fig. 2Aは、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜を形成するために使用したフレキソ印刷版の凸部(レリーフ)を示す拡大横断面図(銀導電膜の長手方向および幅方向に垂直な断面図)である。
Fig.2Bは、Fig.1の銀導電膜のA部を形成するためのFig.2Aのフレキソ印刷版の凸部の平面図である。
Fig.2Cは、Fig.1の銀導電膜のB部を形成するためのFig.2Aのフレキソ印刷版の凸部の平面図である。
Fig.2Dは、Fig.2Aのフレキソ印刷版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角を説明する図である。
Fig.3は、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜を形成するために使用したフレキソ印刷版の凸部の頂面に溝部を形成しなかった部分と溝部の本数および幅を変更した部分を示す平面図である。
Fig.4は、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜に実装するためにCuストラップに接続されたICチップを概略的に示す平面図である。
Fig.5は、Fig.1のRFIDアンテナの形状の銀導電膜にICチップを実装した状態を示す平面図である。
本発明による銀導電膜の製造方法の実施の形態では、フレキソ印刷などの凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して、RFIDアンテナの形状などの長細の帯状に延びる銀導電膜を基板上に形成する銀導電膜の製造方法において、(フレキソ印刷などの)凸版印刷に使用する(フレキソ印刷版などの)凸版の凸部(レリーフ)の頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜を形成する形状にし、凸版の凸部の頂面にその凸部の長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部を複数のライン部(微細凸部)に分割して、これらのライン部の幅を凸版の凸部の頂面に向かって漸次減少させる。
このように、RFIDアンテナの形状に対応する(フレキソ印刷版などの)凸版の凸部(レリーフ)の頂面に、その凸部の長手方向に沿って延びる1または複数の溝部を形成すれば、これらの溝部が、RFIDアンテナの形状の銀導電膜に流れる電流の方向に延びるので、複数のマージナルを電流の方向に沿って延びるように形成することができ、単位Ag量当りの通信距離を向上させることができる。また、溝部によって凸版の凸部を分割して形成されたライン部の幅が漸次減少するように、溝部の幅を底面に向かって漸次減少させれば、基板に塗布する銀微粒子分散液の量を低減することができる。なお、凸版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角は、鈍角になり、120~145°になるのが好ましく、134~141°になるのがさらに好ましい。また、溝部の開口面積は、10~65%であるのが好ましく、11~63%であるのがさらに好ましい。溝部の深さは、20~60μmであるのが好ましく、21~54μmであるのがさらに好ましい。
また、銀微粒子分散液は、分散媒中に50~80質量%の銀微粒子が分散した液であるのが好ましい。銀微粒子分散液中の銀粒子の含有量が50質量%未満では、銀導電膜を基板上に形成し難くなり、銀導電膜中の銀微粒子の焼結体の量が少な過ぎるために導電性が悪化して電気抵抗が高くなり、80質量%を超えると、銀微粒子分散液の粘度が高くなって、フレキソ印刷などにより塗布するのが困難になる。
また、銀微粒子の平均粒径が20nm以下であるのが好ましく、5~15nmであるのが好ましい。銀微粒子の平均粒径が数nm~十数nm程度になると、比表面積が大きくなって融点が劇的に低下するため、300℃以下の低温で焼成しても銀粒子同士を焼結させることができる(すなわち、銀ナノ粒子の低温焼結性を得ることができる)が、銀微粒子の平均粒径が20nmより大きくなると、銀ナノ粒子の低温焼結性を得ることが困難になる。
なお、銀微粒子の平均粒径(一次粒子平均径)は、例えば、60質量%のAg粒子(平均粒径10nmの銀粒子)と3.0質量%の塩化ビニルコポリマーラテックスと2.0質量%のポリウレタンシックナーと2.5質量%のプロピレングリコールとを含むAgインク(ピーケム アソシエイツ インク社製のPFI−700型)などの銀微粒子を含むAgインク2質量部をシクロヘキサン96質量部とオレイン酸2質量部の混合溶液に添加し、超音波によって分散させた後、得られた分散溶液を支持膜付きCuマイクログリッドに滴下して乾燥させ、このマイクログリッド上の銀微粒子を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製のJEM−100CXMark−II型)により加速電圧100kVとして明視野で観察した像を倍率300,000倍で撮影し、得られたTEM像から算出することができる。この銀微粒子の一次粒子平均径の算出は、例えば、画像解析ソフト(旭化成エンジニアリング株式会社製のA像くん(登録商標))を使用して行うことができる。この画像解析ソフトは、色の濃淡で個々の粒子を識別して解析するものであり、例えば、300,000倍のTEM像に対して「粒子の明度」を「暗」、「雑音除去フィルタ」を「有」、「円形しきい値」を「20」、「重なり度」を「50」とする条件で円形粒子解析を行って、200個以上の粒子について一次粒子径を測定し、その数平均径を求めて一次粒子平均径とすることができる。なお、TEM像中に凝結粒子や異形粒子が多数ある場合には、測定不能とすればよい。
以下、本発明による銀導電膜の製造方法の実施例について詳細に説明する。
このように、RFIDアンテナの形状に対応する(フレキソ印刷版などの)凸版の凸部(レリーフ)の頂面に、その凸部の長手方向に沿って延びる1または複数の溝部を形成すれば、これらの溝部が、RFIDアンテナの形状の銀導電膜に流れる電流の方向に延びるので、複数のマージナルを電流の方向に沿って延びるように形成することができ、単位Ag量当りの通信距離を向上させることができる。また、溝部によって凸版の凸部を分割して形成されたライン部の幅が漸次減少するように、溝部の幅を底面に向かって漸次減少させれば、基板に塗布する銀微粒子分散液の量を低減することができる。なお、凸版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角は、鈍角になり、120~145°になるのが好ましく、134~141°になるのがさらに好ましい。また、溝部の開口面積は、10~65%であるのが好ましく、11~63%であるのがさらに好ましい。溝部の深さは、20~60μmであるのが好ましく、21~54μmであるのがさらに好ましい。
また、銀微粒子分散液は、分散媒中に50~80質量%の銀微粒子が分散した液であるのが好ましい。銀微粒子分散液中の銀粒子の含有量が50質量%未満では、銀導電膜を基板上に形成し難くなり、銀導電膜中の銀微粒子の焼結体の量が少な過ぎるために導電性が悪化して電気抵抗が高くなり、80質量%を超えると、銀微粒子分散液の粘度が高くなって、フレキソ印刷などにより塗布するのが困難になる。
また、銀微粒子の平均粒径が20nm以下であるのが好ましく、5~15nmであるのが好ましい。銀微粒子の平均粒径が数nm~十数nm程度になると、比表面積が大きくなって融点が劇的に低下するため、300℃以下の低温で焼成しても銀粒子同士を焼結させることができる(すなわち、銀ナノ粒子の低温焼結性を得ることができる)が、銀微粒子の平均粒径が20nmより大きくなると、銀ナノ粒子の低温焼結性を得ることが困難になる。
なお、銀微粒子の平均粒径(一次粒子平均径)は、例えば、60質量%のAg粒子(平均粒径10nmの銀粒子)と3.0質量%の塩化ビニルコポリマーラテックスと2.0質量%のポリウレタンシックナーと2.5質量%のプロピレングリコールとを含むAgインク(ピーケム アソシエイツ インク社製のPFI−700型)などの銀微粒子を含むAgインク2質量部をシクロヘキサン96質量部とオレイン酸2質量部の混合溶液に添加し、超音波によって分散させた後、得られた分散溶液を支持膜付きCuマイクログリッドに滴下して乾燥させ、このマイクログリッド上の銀微粒子を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製のJEM−100CXMark−II型)により加速電圧100kVとして明視野で観察した像を倍率300,000倍で撮影し、得られたTEM像から算出することができる。この銀微粒子の一次粒子平均径の算出は、例えば、画像解析ソフト(旭化成エンジニアリング株式会社製のA像くん(登録商標))を使用して行うことができる。この画像解析ソフトは、色の濃淡で個々の粒子を識別して解析するものであり、例えば、300,000倍のTEM像に対して「粒子の明度」を「暗」、「雑音除去フィルタ」を「有」、「円形しきい値」を「20」、「重なり度」を「50」とする条件で円形粒子解析を行って、200個以上の粒子について一次粒子径を測定し、その数平均径を求めて一次粒子平均径とすることができる。なお、TEM像中に凝結粒子や異形粒子が多数ある場合には、測定不能とすればよい。
以下、本発明による銀導電膜の製造方法の実施例について詳細に説明する。
実施例1
まず、60質量%のAg粒子(平均粒径10nmの銀粒子)と、3.0質量%の塩化ビニルコポリマーラテックスと、2.0質量%のポリウレタンシックナーと、2.5質量%のプロピレングリコールとを含むAgインク(ピーケム アソシエイツ インク社製のPFI−700型)を用意した。
また、Fig.1に示すRFIDアンテナの形状の銀導電膜10を形成するために使用するフレキソ印刷版12を作製した。このフレキソ印刷版12では、市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、100DOT%)を使用して、Fig.1に示すRFIDアンテナの形状に対応するように(ベース厚tを540μmとして)高さ(レリーフ深度)hが600μmの凸部12aを形成した。また、Fig.2A~Fig.2Dに示すように、このフレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に、銀導電膜10が延びる方向(長細の帯状の銀導電膜10の長手方向)に沿って略平行に延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する2本の溝部12bを形成した。このフレキソ印刷版12の凸部12aは、RFIDアンテナの形状の銀導電膜10の大部分に対応する部分の幅を950μmとし、その部分に形成される溝部12bの開口部の幅を50μmとして、その部分の凸部12aの頂面に、互いにスペース幅50μmだけ離間した幅283μmの3本のライン部12cが(高さdが25μmで、凸部12aの長手方向に対して略垂直な断面においてライン部12cの溝部12b側の側面と頂面とのなす角αが141°に)形成されるようにした。このフレキソ印刷版12では、それぞれのライン部12cの両側にマージナルが形成されるため、マージナルの本数は6本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は11%になる。なお、Fig.3に示すように、銀導電膜10の幅広部10aに対応する凸部12aの部分には、溝部12bのスペース幅を変えずに本数を増やし、銀導電膜10のICチップ実装部10bに対応する凸部12aの部分には、溝部12bを形成しないで、ベタ版(ベタ塗り用の印刷版)とした。
このようにして作製したフレキソ印刷版12と、フレキソ印刷機(日本電子精機株式会社製の多目的微細印刷機JEM Flex)を使用し、アニロックス容量8cc/m2(400線/インチ)、印刷速度20m/分、印刷回数1回として、基材(デュポンテイジンフィルム社製のPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム メリネックス545(Melinex:登録商標))上に、Fig.1に示すRFIDアンテナの形状の銀導電膜10に対応する形状の膜を形成するように、上記のAgインクを印刷した後、ホットプレート上で印刷物を140℃で30秒間熱処理して焼成することによって銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを得た。
このRFIDアンテナの銀導電膜10のICチップ実装部10bに異方性導電接着剤(ACP)(京セラケミカル株式会社製のTAP0604C(Au/Niコートポリマー粒子))を薄く塗布し、このACP上に、Fig.4に示すようにCuストラップ14に接続されたICチップ(NXP社製のG2XM)16を配置し、熱圧着装置(ミュールバウワー社製のTTS300)により160℃の温度で1.0Nの圧力を加えて10秒間密着させ、Cuストラップ14をRFIDアンテナの銀導電膜10のICチップ実装部10bに固定して電気的に接続させることによって、RFIDアンテナにICチップ16を実装した。
このようにしてFig.5に示すRFIDアンテナを作製し、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
銀導電膜の膜厚は、レーザーマイクロスコープ(株式会社キーエンス製のVK−9700)を用いて、銀導電膜が形成された基材の表面と銀導電膜の表面との高低差を(Fig.5において矢印Cで示す印刷方向に対して略平行に延びる部分(Aで示す部分)と印刷方向に対して略垂直に延びる部分(Bで示す部分)についてそれぞれ)300箇所測定し、平均値を算出することによって求めた。その結果、銀導電膜の膜厚は1.28μmであった。また、銀導電膜の膜厚の均一性を評価するために、銀導電膜の中央部に延びる部分とその両側に延びる部分(縁部)の膜厚を同様の方法によって求めて、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)を算出したところ、1.75であった。
銀導電膜の表面粗さの評価として、レーザーマイクロスコープ(株式会社キーエンス製のVK−9700)を使用して測定した結果から、JIS B0601(1994年)に基づいて表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaを算出した。なお、レーザーマイクロスコープによる測定は、Fig.5において矢印Cで示す印刷方向に対して略平行に延びる部分(Aで示す部分)と印刷方向に対して略垂直に延びる部分(Bで示す部分)についてそれぞれ行って、その平均値を算術平均粗さRaの算出に用いた。その結果、表面粗さは0.97μmであった。
銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)として、Fig.5のDとEの間の電気抵抗をテスター(CUSTOM社製の型式CDM−03D)により測定したところ、59.9Ωではであった。
ICチップ実装RFIDアンテナの通信距離として、電波暗箱(マイクロニクス社製のMY1530)中において、通信距離測定器(Voyantic社製のtagformance)を用いて、800MHz~1100MHzの周波数領域(ISO/IEC 18000−6C規格に準拠)の通信距離(Theoretical read range forward)を測定した。なお、この測定に先立って、この条件における環境設定(tagformance付属のリファレンスタグによる設定)を行った。その結果、800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、2.39mであった。
銀導電膜中のAg量は、RFIDアンテナの銀導電膜を(既知の重量の)濃硝酸溶液に溶解して、溶液中のAg濃度をICP発光分析法より求め、そのAg濃度から算出した。その結果、銀導電膜中のAg量は0.92mgであり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は2.60m/mgであった。
実施例2~12
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ150μm、5本、24μm、140°(実施例2)、93μm、7本、21μm、140°(実施例3)、61μm、9本、22μm、141°(実施例4)、273μm、3本、32μm、137°(実施例5)、138μm、5本、31μm、137°(実施例6)、80μm、7本、31μm、139°(実施例7)、263μm、3本、41μm、135°(実施例8)、126μm、5本、40μm、135°(実施例9)、67μm、7本、42μm、135°(実施例10)、250μm、3本、54μm、134°(実施例11)、110μm、5本、51μm、135°(実施例12)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ50μm、4本(実施例2)、50μm、6本(実施例3)、50μm、8本(実施例4)、65μm、2本(実施例5)、65μm、4本(実施例6)、65μm、6本(実施例7)、80μm、2本(実施例8)、80μm、4本(実施例9)、80μm、6本(実施例10)、100μm、2本(実施例11)、100μm、4本(実施例12)とした以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ10本(実施例2)、14本(実施例3)、18本(実施例4)、6本(実施例5)、10本(実施例6)、14本(実施例7)、6本(実施例8)、10本(実施例9)、14本(実施例10)、6本(実施例11)、10本(実施例12)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ21%(実施例2)、32%(実施例3)、42%(実施例4)、14%(実施例5)、27%(実施例6)、41%(実施例7)、17%(実施例8)、34%(実施例9)、51%(実施例10)、21%(実施例11)、42%(実施例12)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は、それぞれ1.16μm(実施例2)、1.18μm(実施例3)、1.26μm(実施例4)、1.21μm(実施例5)、1.26μm(実施例6)、1.16μm(実施例7)、1.26μm(実施例8)、1.08μm(実施例9)、1.02μm(実施例10)、1.14μm(実施例11)、1.14μm(実施例12)であり、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)は、それぞれ1.46(実施例2)、1.26(実施例3)、1.15(実施例4)であった。
また、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは、それぞれ0.95μm(実施例2)、0.87μm(実施例3)、0.87μm(実施例4)、0.99μm(実施例5)、0.88μm(実施例6)、0.86μm(実施例7)、0.99μm(実施例8)、0.81μm(実施例9)、0.92μm(実施例10)、0.93μm(実施例11)、0.80μm(実施例12)であった。
また、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ57.6Ω(実施例2)、55.4Ω(実施例3)、49.2Ω(実施例4)、62.5Ω(実施例5)、62.7Ω(実施例6)、56.4Ω(実施例7)、65.3Ω(実施例8)、67.7Ω(実施例9)、70.3Ω(実施例10)、69.7Ω(実施例11)、69.0Ω(実施例12)であった。
また、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ2.38m(実施例2)、2.73m(実施例3)、3.09m(実施例4)、2.24m(実施例5)、2.50m(実施例6)、2.94m(実施例7)、2.27m(実施例8)、2.35m(実施例9)、2.75m(実施例10)、2.39m(実施例11)、2.56m(実施例12)であった。
さらに、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ0.89mg(実施例2)、0.95mg(実施例3)、0.96mg(実施例4)、0.94mg(実施例5)、0.90mg(実施例6)、0.89mg(実施例7)、0.90mg(実施例8)、0.84mg(実施例9)、0.82mg(実施例10)、0.84mg(実施例11)、0.78mg(実施例12)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ2.67m/mg(実施例2)、2.89m/mg(実施例3)、3.21m/mg(実施例4)、2.38m/mg(実施例5)、2.79m/mg(実施例6)、3.32m/mg(実施例7)、2.52m/mg(実施例8)、2.80m/mg(実施例9)、3.33m/mg(実施例10)、2.83m/mg(実施例11)、3.27m/mg(実施例12)であった。
比較例1
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面の溝部12bを形成しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は1.31μm、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)は1.84、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは0.98μm、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は59.5Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は2.30m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は1.00mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は2.31m/mgであった。
実施例13~16
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ61μm、9本、22μm、141°(実施例13)、80μm、7本、31μm、139°(実施例14)、67μm、7本、42μm、135°(実施例15)、50μm、7本、49μm、134°(実施例16)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ50μm、8本(実施例13)、65μm、6本(実施例14)、80μm、6本(実施例15)、100μm、6本(実施例16)とし、アニロックス容量20cc/m2(150線/インチ)とした以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ18本(実施例13)、14本(実施例14)、14本(実施例15)、14本(実施例16)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ42%(実施例13)、41%(実施例14)、51%(実施例15)、63%(実施例16)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は、それぞれ1.95μm(実施例13)、2.27μm(実施例14)、2.54μm(実施例15)、2.24μm(実施例16)であった。
また、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは、それぞれ1.10μm(実施例13)、0.96μm(実施例14)、1.06μm(実施例15)、0.95μm(実施例16)であった。
また、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ13.9Ω(実施例13)、14.6Ω(実施例14)、14.9Ω(実施例15)、16.5Ω(実施例16)であった。
また、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ4.65m(実施例13)、5.08m(実施例14)、4.76m(実施例15)、4.61m(実施例16)であった。
さらに、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ2.76mg(実施例13)、2.71mg(実施例14)、2.67mg(実施例15)、2.37mg(実施例16)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ1.68m/mg(実施例13)、1.87m/mg(実施例14)、1.78m/mg(実施例15)、1.94m/mg(実施例16)であった。
比較例2
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面溝部12bを形成しなかった以外は、実施例13と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は2.27μm、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは1.27μm、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は13.4Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は4.71m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は2.90mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は1.63m/mgであった。
実施例17~20
印刷回数を2回とした以外は、それぞれ実施例13~16と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ18本(実施例17)、14本(実施例18)、14本(実施例19)、14本(実施例20)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ42%(実施例17)、41%(実施例18)、51%(実施例19)、63%(実施例20)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は、それぞれ3.69μm(実施例17)、3.85μm(実施例18)、3.77μm(実施例19)、3.45μm(実施例20)であった。
また、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは、それぞれ1.59μm(実施例17)、1.46μm(実施例18)、1.34μm(実施例19)、1.26μm(実施例20)であった。
また、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ5.3Ω(実施例17)、5.6Ω(実施例18)、5.8Ω(実施例19)、6.2Ω(実施例20)であった。
また、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ5.70m(実施例17)、5.68m(実施例18)、5.84m(実施例19)、5.96m(実施例20)であった。
さらに、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ6.63mg(実施例17)、6.44mg(実施例18)、6.35mg(実施例19)、5.92mg(実施例20)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ0.86m/mg(実施例17)、0.88m/mg(実施例18)、0.92m/mg(実施例19)、1.01m/mg(実施例20)であった。
比較例3
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面溝部12bを形成しなかった以外は、実施例17と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は3.84μm、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは1.82μm、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は5.4Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は5.70m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は7.00mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は0.81m/mgであった。
実施例21~23
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ61μm、9本、22μm、141°(実施例21)、80μm、7本、31μm、139°(実施例22)、67μm、7本、42μm、135°(実施例23)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ50μm、8本(実施例21)、65μm、6本(実施例22)、80μm、6本(実施例23)とし、基材として塗工紙(三菱製紙株式会社製のDFカラーGN110)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ18本(実施例21)、14本(実施例22)、14本(実施例23)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ42%(実施例21)、41%(実施例22)、51%(実施例23)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaについては、いずれも求めることができなかったが、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ34.2Ω(実施例21)、35.5Ω(実施例22)、51.4Ω(実施例23)、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ3.42m(実施例21)、3.54m(実施例22)、3.25m(実施例23)、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ1.23mg(実施例21)、1.21mg(実施例22)、1.08mg(実施例23)、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ2.78m/mg(実施例21)、2.92m/mg(実施例22)、3.02m/mg(実施例23)であった。
比較例4
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面溝部12bを形成しなかった以外は、実施例21と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaについては、いずれも求めることができなかったが、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は32.5Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は3.26m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は1.29mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は2.52m/mgであった。
比較例5~10
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ45μm、17本、2μm、175°(比較例5)、45μm、13本、14μm、147°(比較例6)、30μm、20本、6μm、162°(比較例7)、30μm、16本、12μm、153°(比較例8)、20μm、30本、1μm、176°(比較例9)、20μm、25本、3μm、167°(比較例10)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ11.5μm、16本(比較例5)、31.8μm、12本(比較例6)、19.1μm、19本(比較例7)、31.8μm、15本(比較例8)、11.5μm、29本(比較例9)、19.1μm、24本(比較例10)とした以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ34本(比較例5)、26本(比較例6)、40本(比較例7)、32本(比較例8)、60本(比較例9)、50本(比較例10)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ19%(比較例5)、39%(比較例6)、38%(比較例7)、50%(比較例8)、37%(比較例9)、48%(比較例10)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaについては、いずれの比較例でも求めることができなかったが、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ31.3Ω(比較例5)、29.7Ω(比較例6)、25.1Ω(比較例7)、28.3Ω(比較例8)、34.8Ω(比較例9)、30.6Ω(比較例10)、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ3.39m(比較例5)、3.73m(比較例6)、3.20m(比較例7)、3.66m(比較例8)、3.50m(比較例9)、3.33m(比較例10)、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ1.44mg(比較例5)、1.55mg(比較例6)、1.49mg(比較例7)、1.58mg(比較例8)、1.67mg(比較例9)、1.61mg(比較例10)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ2.36m/mg(比較例5)、2.40m/mg(比較例6)、2.14m/mg(比較例7)、2.31m/mg(比較例8)、2.09m/mg(比較例9)、2.08m/mg(比較例10)であった。
これらの実施例および比較例においてRFIDアンテナ形状の銀導電膜を製造した条件を表1および表2に示し、銀導電膜の膜厚、表面粗さおよびライン抵抗、ICチップ実装RFIDアンテナの通信距離、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を表3および表4に示す。
これらの表からわかるように、実施例1~12、実施例13~16、実施例17~20および実施例21~23では、それぞれ比較例1、2、3および4~10と比べて、単位Ag当りの通信距離を向上させることができる。
本発明による銀導電膜を使用して形成されたICタグ用アンテナなどのRFIDタグ用アンテナを組み込んで(ICチップとアンテナからなる)インレイを製造すれば、実用的な通信距離のICタグなどのRFIDタグを製造することができる。
まず、60質量%のAg粒子(平均粒径10nmの銀粒子)と、3.0質量%の塩化ビニルコポリマーラテックスと、2.0質量%のポリウレタンシックナーと、2.5質量%のプロピレングリコールとを含むAgインク(ピーケム アソシエイツ インク社製のPFI−700型)を用意した。
また、Fig.1に示すRFIDアンテナの形状の銀導電膜10を形成するために使用するフレキソ印刷版12を作製した。このフレキソ印刷版12では、市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、100DOT%)を使用して、Fig.1に示すRFIDアンテナの形状に対応するように(ベース厚tを540μmとして)高さ(レリーフ深度)hが600μmの凸部12aを形成した。また、Fig.2A~Fig.2Dに示すように、このフレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に、銀導電膜10が延びる方向(長細の帯状の銀導電膜10の長手方向)に沿って略平行に延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する2本の溝部12bを形成した。このフレキソ印刷版12の凸部12aは、RFIDアンテナの形状の銀導電膜10の大部分に対応する部分の幅を950μmとし、その部分に形成される溝部12bの開口部の幅を50μmとして、その部分の凸部12aの頂面に、互いにスペース幅50μmだけ離間した幅283μmの3本のライン部12cが(高さdが25μmで、凸部12aの長手方向に対して略垂直な断面においてライン部12cの溝部12b側の側面と頂面とのなす角αが141°に)形成されるようにした。このフレキソ印刷版12では、それぞれのライン部12cの両側にマージナルが形成されるため、マージナルの本数は6本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は11%になる。なお、Fig.3に示すように、銀導電膜10の幅広部10aに対応する凸部12aの部分には、溝部12bのスペース幅を変えずに本数を増やし、銀導電膜10のICチップ実装部10bに対応する凸部12aの部分には、溝部12bを形成しないで、ベタ版(ベタ塗り用の印刷版)とした。
このようにして作製したフレキソ印刷版12と、フレキソ印刷機(日本電子精機株式会社製の多目的微細印刷機JEM Flex)を使用し、アニロックス容量8cc/m2(400線/インチ)、印刷速度20m/分、印刷回数1回として、基材(デュポンテイジンフィルム社製のPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム メリネックス545(Melinex:登録商標))上に、Fig.1に示すRFIDアンテナの形状の銀導電膜10に対応する形状の膜を形成するように、上記のAgインクを印刷した後、ホットプレート上で印刷物を140℃で30秒間熱処理して焼成することによって銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを得た。
このRFIDアンテナの銀導電膜10のICチップ実装部10bに異方性導電接着剤(ACP)(京セラケミカル株式会社製のTAP0604C(Au/Niコートポリマー粒子))を薄く塗布し、このACP上に、Fig.4に示すようにCuストラップ14に接続されたICチップ(NXP社製のG2XM)16を配置し、熱圧着装置(ミュールバウワー社製のTTS300)により160℃の温度で1.0Nの圧力を加えて10秒間密着させ、Cuストラップ14をRFIDアンテナの銀導電膜10のICチップ実装部10bに固定して電気的に接続させることによって、RFIDアンテナにICチップ16を実装した。
このようにしてFig.5に示すRFIDアンテナを作製し、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
銀導電膜の膜厚は、レーザーマイクロスコープ(株式会社キーエンス製のVK−9700)を用いて、銀導電膜が形成された基材の表面と銀導電膜の表面との高低差を(Fig.5において矢印Cで示す印刷方向に対して略平行に延びる部分(Aで示す部分)と印刷方向に対して略垂直に延びる部分(Bで示す部分)についてそれぞれ)300箇所測定し、平均値を算出することによって求めた。その結果、銀導電膜の膜厚は1.28μmであった。また、銀導電膜の膜厚の均一性を評価するために、銀導電膜の中央部に延びる部分とその両側に延びる部分(縁部)の膜厚を同様の方法によって求めて、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)を算出したところ、1.75であった。
銀導電膜の表面粗さの評価として、レーザーマイクロスコープ(株式会社キーエンス製のVK−9700)を使用して測定した結果から、JIS B0601(1994年)に基づいて表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaを算出した。なお、レーザーマイクロスコープによる測定は、Fig.5において矢印Cで示す印刷方向に対して略平行に延びる部分(Aで示す部分)と印刷方向に対して略垂直に延びる部分(Bで示す部分)についてそれぞれ行って、その平均値を算術平均粗さRaの算出に用いた。その結果、表面粗さは0.97μmであった。
銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)として、Fig.5のDとEの間の電気抵抗をテスター(CUSTOM社製の型式CDM−03D)により測定したところ、59.9Ωではであった。
ICチップ実装RFIDアンテナの通信距離として、電波暗箱(マイクロニクス社製のMY1530)中において、通信距離測定器(Voyantic社製のtagformance)を用いて、800MHz~1100MHzの周波数領域(ISO/IEC 18000−6C規格に準拠)の通信距離(Theoretical read range forward)を測定した。なお、この測定に先立って、この条件における環境設定(tagformance付属のリファレンスタグによる設定)を行った。その結果、800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、2.39mであった。
銀導電膜中のAg量は、RFIDアンテナの銀導電膜を(既知の重量の)濃硝酸溶液に溶解して、溶液中のAg濃度をICP発光分析法より求め、そのAg濃度から算出した。その結果、銀導電膜中のAg量は0.92mgであり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は2.60m/mgであった。
実施例2~12
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ150μm、5本、24μm、140°(実施例2)、93μm、7本、21μm、140°(実施例3)、61μm、9本、22μm、141°(実施例4)、273μm、3本、32μm、137°(実施例5)、138μm、5本、31μm、137°(実施例6)、80μm、7本、31μm、139°(実施例7)、263μm、3本、41μm、135°(実施例8)、126μm、5本、40μm、135°(実施例9)、67μm、7本、42μm、135°(実施例10)、250μm、3本、54μm、134°(実施例11)、110μm、5本、51μm、135°(実施例12)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ50μm、4本(実施例2)、50μm、6本(実施例3)、50μm、8本(実施例4)、65μm、2本(実施例5)、65μm、4本(実施例6)、65μm、6本(実施例7)、80μm、2本(実施例8)、80μm、4本(実施例9)、80μm、6本(実施例10)、100μm、2本(実施例11)、100μm、4本(実施例12)とした以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ10本(実施例2)、14本(実施例3)、18本(実施例4)、6本(実施例5)、10本(実施例6)、14本(実施例7)、6本(実施例8)、10本(実施例9)、14本(実施例10)、6本(実施例11)、10本(実施例12)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ21%(実施例2)、32%(実施例3)、42%(実施例4)、14%(実施例5)、27%(実施例6)、41%(実施例7)、17%(実施例8)、34%(実施例9)、51%(実施例10)、21%(実施例11)、42%(実施例12)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は、それぞれ1.16μm(実施例2)、1.18μm(実施例3)、1.26μm(実施例4)、1.21μm(実施例5)、1.26μm(実施例6)、1.16μm(実施例7)、1.26μm(実施例8)、1.08μm(実施例9)、1.02μm(実施例10)、1.14μm(実施例11)、1.14μm(実施例12)であり、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)は、それぞれ1.46(実施例2)、1.26(実施例3)、1.15(実施例4)であった。
また、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは、それぞれ0.95μm(実施例2)、0.87μm(実施例3)、0.87μm(実施例4)、0.99μm(実施例5)、0.88μm(実施例6)、0.86μm(実施例7)、0.99μm(実施例8)、0.81μm(実施例9)、0.92μm(実施例10)、0.93μm(実施例11)、0.80μm(実施例12)であった。
また、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ57.6Ω(実施例2)、55.4Ω(実施例3)、49.2Ω(実施例4)、62.5Ω(実施例5)、62.7Ω(実施例6)、56.4Ω(実施例7)、65.3Ω(実施例8)、67.7Ω(実施例9)、70.3Ω(実施例10)、69.7Ω(実施例11)、69.0Ω(実施例12)であった。
また、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ2.38m(実施例2)、2.73m(実施例3)、3.09m(実施例4)、2.24m(実施例5)、2.50m(実施例6)、2.94m(実施例7)、2.27m(実施例8)、2.35m(実施例9)、2.75m(実施例10)、2.39m(実施例11)、2.56m(実施例12)であった。
さらに、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ0.89mg(実施例2)、0.95mg(実施例3)、0.96mg(実施例4)、0.94mg(実施例5)、0.90mg(実施例6)、0.89mg(実施例7)、0.90mg(実施例8)、0.84mg(実施例9)、0.82mg(実施例10)、0.84mg(実施例11)、0.78mg(実施例12)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ2.67m/mg(実施例2)、2.89m/mg(実施例3)、3.21m/mg(実施例4)、2.38m/mg(実施例5)、2.79m/mg(実施例6)、3.32m/mg(実施例7)、2.52m/mg(実施例8)、2.80m/mg(実施例9)、3.33m/mg(実施例10)、2.83m/mg(実施例11)、3.27m/mg(実施例12)であった。
比較例1
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面の溝部12bを形成しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は1.31μm、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)は1.84、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは0.98μm、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は59.5Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は2.30m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は1.00mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は2.31m/mgであった。
実施例13~16
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ61μm、9本、22μm、141°(実施例13)、80μm、7本、31μm、139°(実施例14)、67μm、7本、42μm、135°(実施例15)、50μm、7本、49μm、134°(実施例16)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ50μm、8本(実施例13)、65μm、6本(実施例14)、80μm、6本(実施例15)、100μm、6本(実施例16)とし、アニロックス容量20cc/m2(150線/インチ)とした以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ18本(実施例13)、14本(実施例14)、14本(実施例15)、14本(実施例16)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ42%(実施例13)、41%(実施例14)、51%(実施例15)、63%(実施例16)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は、それぞれ1.95μm(実施例13)、2.27μm(実施例14)、2.54μm(実施例15)、2.24μm(実施例16)であった。
また、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは、それぞれ1.10μm(実施例13)、0.96μm(実施例14)、1.06μm(実施例15)、0.95μm(実施例16)であった。
また、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ13.9Ω(実施例13)、14.6Ω(実施例14)、14.9Ω(実施例15)、16.5Ω(実施例16)であった。
また、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ4.65m(実施例13)、5.08m(実施例14)、4.76m(実施例15)、4.61m(実施例16)であった。
さらに、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ2.76mg(実施例13)、2.71mg(実施例14)、2.67mg(実施例15)、2.37mg(実施例16)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ1.68m/mg(実施例13)、1.87m/mg(実施例14)、1.78m/mg(実施例15)、1.94m/mg(実施例16)であった。
比較例2
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面溝部12bを形成しなかった以外は、実施例13と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は2.27μm、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは1.27μm、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は13.4Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は4.71m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は2.90mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は1.63m/mgであった。
実施例17~20
印刷回数を2回とした以外は、それぞれ実施例13~16と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ18本(実施例17)、14本(実施例18)、14本(実施例19)、14本(実施例20)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ42%(実施例17)、41%(実施例18)、51%(実施例19)、63%(実施例20)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は、それぞれ3.69μm(実施例17)、3.85μm(実施例18)、3.77μm(実施例19)、3.45μm(実施例20)であった。
また、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは、それぞれ1.59μm(実施例17)、1.46μm(実施例18)、1.34μm(実施例19)、1.26μm(実施例20)であった。
また、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ5.3Ω(実施例17)、5.6Ω(実施例18)、5.8Ω(実施例19)、6.2Ω(実施例20)であった。
また、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ5.70m(実施例17)、5.68m(実施例18)、5.84m(実施例19)、5.96m(実施例20)であった。
さらに、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ6.63mg(実施例17)、6.44mg(実施例18)、6.35mg(実施例19)、5.92mg(実施例20)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ0.86m/mg(実施例17)、0.88m/mg(実施例18)、0.92m/mg(実施例19)、1.01m/mg(実施例20)であった。
比較例3
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面溝部12bを形成しなかった以外は、実施例17と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚は3.84μm、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaは1.82μm、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は5.4Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は5.70m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は7.00mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は0.81m/mgであった。
実施例21~23
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ61μm、9本、22μm、141°(実施例21)、80μm、7本、31μm、139°(実施例22)、67μm、7本、42μm、135°(実施例23)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ50μm、8本(実施例21)、65μm、6本(実施例22)、80μm、6本(実施例23)とし、基材として塗工紙(三菱製紙株式会社製のDFカラーGN110)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの実施例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ18本(実施例21)、14本(実施例22)、14本(実施例23)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ42%(実施例21)、41%(実施例22)、51%(実施例23)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaについては、いずれも求めることができなかったが、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ34.2Ω(実施例21)、35.5Ω(実施例22)、51.4Ω(実施例23)、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ3.42m(実施例21)、3.54m(実施例22)、3.25m(実施例23)、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ1.23mg(実施例21)、1.21mg(実施例22)、1.08mg(実施例23)、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ2.78m/mg(実施例21)、2.92m/mg(実施例22)、3.02m/mg(実施例23)であった。
比較例4
フレキソ印刷版12として市販のフレキソ印刷版(株式会社渡辺護三堂製、印刷版の材質は旭化成株式会社製の板状感光性樹脂AWP グレードDEF、版厚1.14mm、96DOT%)を使用し、フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面溝部12bを形成しなかった以外は、実施例21と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、この比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数は2本になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積は0%になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaについては、いずれも求めることができなかったが、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は32.5Ω、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は3.26m、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は1.29mg、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は2.52m/mgであった。
比較例5~10
フレキソ印刷版12の凸部12aの頂面に形成したライン部12cの幅、本数、高さおよび側面の角度αをそれぞれ45μm、17本、2μm、175°(比較例5)、45μm、13本、14μm、147°(比較例6)、30μm、20本、6μm、162°(比較例7)、30μm、16本、12μm、153°(比較例8)、20μm、30本、1μm、176°(比較例9)、20μm、25本、3μm、167°(比較例10)とし、溝部12bの幅と本数をそれぞれ11.5μm、16本(比較例5)、31.8μm、12本(比較例6)、19.1μm、19本(比較例7)、31.8μm、15本(比較例8)、11.5μm、29本(比較例9)、19.1μm、24本(比較例10)とした以外は、実施例1と同様の方法により、銀導電膜10が形成されたRFIDアンテナを作製し、ICチップ16を実装して、ICチップ実装RFIDアンテナを作製した。なお、これらの比較例では、ライン部12cの両側に形成されたマージナルの本数はそれぞれ34本(比較例5)、26本(比較例6)、40本(比較例7)、32本(比較例8)、60本(比較例9)、50本(比較例10)になり、凸部12aの頂面の面積に対して溝部12bが占める面積はそれぞれ19%(比較例5)、39%(比較例6)、38%(比較例7)、50%(比較例8)、37%(比較例9)、48%(比較例10)になる。
このようにして作製したRFIDアンテナについて、実施例1と同様の方法により、銀導電膜の膜厚および表面粗さを求めるとともに、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)およびICチップ実装RFIDアンテナの通信距離を測定し、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を求めた。
その結果、銀導電膜の膜厚、中央部と縁部の膜厚比(中央/縁)、銀導電膜の表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaについては、いずれの比較例でも求めることができなかったが、銀導電膜の電気抵抗(ライン抵抗)は、それぞれ31.3Ω(比較例5)、29.7Ω(比較例6)、25.1Ω(比較例7)、28.3Ω(比較例8)、34.8Ω(比較例9)、30.6Ω(比較例10)、ICチップ実装RFIDアンテナの800MHz~1100MHzの周波数領域の通信距離のピーク値は、それぞれ3.39m(比較例5)、3.73m(比較例6)、3.20m(比較例7)、3.66m(比較例8)、3.50m(比較例9)、3.33m(比較例10)、RFIDアンテナの銀導電膜中のAg量は、それぞれ1.44mg(比較例5)、1.55mg(比較例6)、1.49mg(比較例7)、1.58mg(比較例8)、1.67mg(比較例9)、1.61mg(比較例10)であり、ICチップ実装RFIDアンテナの単位Ag量当りの通信距離は、それぞれ2.36m/mg(比較例5)、2.40m/mg(比較例6)、2.14m/mg(比較例7)、2.31m/mg(比較例8)、2.09m/mg(比較例9)、2.08m/mg(比較例10)であった。
これらの実施例および比較例においてRFIDアンテナ形状の銀導電膜を製造した条件を表1および表2に示し、銀導電膜の膜厚、表面粗さおよびライン抵抗、ICチップ実装RFIDアンテナの通信距離、銀導電膜中のAg量および単位Ag量当りの通信距離を表3および表4に示す。
本発明による銀導電膜を使用して形成されたICタグ用アンテナなどのRFIDタグ用アンテナを組み込んで(ICチップとアンテナからなる)インレイを製造すれば、実用的な通信距離のICタグなどのRFIDタグを製造することができる。
Claims (6)
- 凸版印刷により銀微粒子分散液を基板に塗布した後に焼成して長細の帯状に延びる銀導電膜を基板上に形成する銀導電膜の製造方法において、凸版印刷に使用する凸版の凸部の頂面の形状を長細の帯状の銀導電膜を形成する形状にし、凸版の凸部の頂面にその凸部の長手方向に沿って延び且つ底面に向かって漸次幅が減少する溝部を形成し、この溝部によって凸版の凸部を複数のライン部に分割して、これらのライン部の幅を凸版の凸部の頂面に向かって漸次減少させることを特徴とする、銀導電膜の製造方法。
- 前記凸版印刷がフレキソ印刷であることを特徴とする、請求項1に記載の銀導電膜の製造方法。
- 前記銀導電膜をRFIDアンテナの形状に形成することを特徴とする、請求項1に記載の銀導電膜の製造方法。
- 前記銀微粒子分散液が、分散媒中に50~80質量%の銀微粒子が分散した液であることを特徴とする、請求項1に記載の銀導電膜の製造方法。
- 前記銀微粒子の平均粒径が20nm以下であることを特徴とする、請求項4に記載の銀導電膜の製造方法。
- 前記凸版の凸部の長手方向に対して略垂直な断面において、前記ライン部の溝部側の側面と頂面とのなす角が120~145°であることを特徴とする、請求項1に記載の銀導電膜の製造方法。
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