導電性インキ、導電回路および非接触型メディア
【課題】低温、短時間の穏和な条件で寸法安定性に優れた導電回路が得られ、しかも薄膜で十分な低体積抵抗値を実現でき、かつインキの安定性、流動性に優れた導電性インキ、および通常の印刷方法により形成される導電回路を具備し、大量生産性、コストダウン、省エネルギー化に寄与する非接触型メディアの提供。
【解決手段】導電性物質およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、塩素化パラフィンを含む成分をバインダーとして用い、導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３の銀粉を用いた導電性インキ、および基材上に前記導電性インキ用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備する非接触型メディア。
【解決手段】導電性物質およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、塩素化パラフィンを含む成分をバインダーとして用い、導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３の銀粉を用いた導電性インキ、および基材上に前記導電性インキ用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備する非接触型メディア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性インキ、それを用いて基材上に印刷または塗工して形成される印刷物に関し、さらに導電性インキを用いた導電回路および導電回路に導通された状態で実装されたＩＣモジュールとを具備する非接触型メディアに関する。さらに、詳しくは、低温で非常に低い抵抗値をえることができることより、基材の収縮、変形等を抑制できることより、非接触型メディアの寸法安定性が非常に向上し、さらに印刷適性が良好なために導電回路の量産性が良好な導電性インキに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品あるいは電磁波シールド用の薄膜形成あるいは導電回路のパターニングは、一般的に、熱硬化型、熱可塑型の導電性インキなどによる回路あるいは回路パターンを印刷し、熱処理による焼結する方法、または銅張り基材からのエッチング法が知られている。
【０００３】
焼結法の例としては、特開２０００−３０５２６０号公報に、感光性導電性ペーストとしてのアルカリ可溶性ネガ型感光性樹脂組成物、光重合開始剤、金属粉末および金属超微粒子からなる感光性ペーストが開示されている。該公報では、感光性樹脂組成物をパターニングした後、電気炉やベルト炉等の焼成炉で有機成分を揮発させ、無機粉末を焼成させることにより導電性パターン膜を形成しており、その際の焼成の雰囲気は、大気中または窒素雰囲気あるいは水素雰囲気で、５００℃以上であり、大型の設備が必要となる。
【０００４】
エッチング法については、金属の表面や形状を、化学的あるいは電気化学的に溶解除去し、それを表面処理を含めた広義の加工技術とすることである。エッチングは、すなわち化学加工の一種であり、主に金属表面に希望のパターン形状を得るために行われるが、一般的に工程が煩雑であり、また後工程で廃液処理が必要であるため、問題が多い。また、エッチング法によって形成された導電回路は、アルミニウムや銅など金属のみで形成されたものであるため、折り曲げ等の物理的衝撃に対して弱いという問題がある。
【０００５】
導電性インキは、電子部品の小型軽量化あるいは生産性の向上、低コスト化が期待でき、また基材に印刷あるいは塗工し、乾燥させることによって容易に導電性を付与できる。この乾燥、硬化工程では、基材や電子部品に高温を加えることなく、低温にて行うことが出来ることから、近年急速に需要が高まっている。
【０００６】
熱硬化型の導電性インキは、バインダー成分として熱硬化性樹脂および／またはガラスフリットなどの無機物質を用いているため、基材に塗布または印刷後に高温で加熱する必要がある。加熱による硬化には、多大なエネルギー、時間、装置設置のための床の面積を必要とし、不経済であるばかりでなく、次に示すような大きな制約がある。
【０００７】
すなわち、ガラスフリット等の無機物質をバインダーとする導電性インキは、通常８００℃以上での焼成を必要とするため、合成樹脂系の基材には適用できない。一方、熱硬化性樹脂をバインダーとする導電性インキは、合成樹脂系の基材に対して適用可能であるが、導電性インキを硬化させる際の加熱によって基材が変形し、得られたプリント配線回路を用いた後工程の部品搭載に支障を来たすなどの大きな障害があった。
【０００８】
また、熱可塑型の導電性インキとしては特表平５−５０６８７６号公報、特開２００５−５６７７８号公報にあるように銀粉、極性基を有する塩化ビニル、酢酸ビニル共重合体にマレイン酸等あるいはビニルアルコールを導入し極性基を有する導電性インキが開示されているが、比抵抗として10−５Ω・cmオーダーの導電性を得るためには１１０〜１５０℃、５〜３０分の乾燥条件が必要であり、高価なアニール処理を施したＰＥＴフィルム等を用いなければ寸法安定性は維持できず、さらに非接触メディアの基材としてコストダウン、リサイクルの観点から基材にコート紙等の紙を用いた時は、焼けによる外観が劣化すると共に、著しく基材が収縮してしまいＩＣを搭載する際に歩留まりが悪くなるという障害がある。
【０００９】
塩素化パラフィンを可塑剤として利用する方法は、特開平６−５４０５号公報に開示されているが、ジペンタエリストールエステルとのブレンドが必須であり、また導電性の効果については、触れられておらず、高温耐久性高分子半導体としての可塑剤の効果のみに使用されており、本発明とは異なる。
【特許文献１】特開２０００−３０５２６０号公報
【特許文献２】特表平５−５０６８７６号公報
【特許文献３】特開２００５−５６７７８号公報
【特許文献４】特開平６−５４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の熱可塑型の導電性インキを使用した印刷による導通回路の形成に於いては通常は１５０℃以上の乾燥温度を必要としており、高価なアニール処理を施したＰＥＴフィルム等を用いなければ寸法安定性は維持できず、さらに非接触メディアの基材としてコストダウン、リサイクルの観点から基材にコート紙等の紙を用いた時は、焼けによる外観が劣化すると共に、著しく基材が収縮してしまいＩＣを搭載する際に歩留まりが悪くなるという障害があることから、好ましくは１００℃以下の低温で乾燥し比抵抗で１０−５Ω・cmオーダーの低い抵抗値を有する導電性インキを提供することが要望されていた。
【００１１】
また、近年電子部品の高密度化により印刷回路が細密化される傾向があり、高い導電性および細密化された回路に対して再現良く印刷が施せる印刷適性が要求され、しかも、印刷後の後加工性も求められる傾向が強くなっている。一部のインキでは、１０−５Ω・ｃｍオーダー後半の印刷インキは存在するが、フィルム等に印刷した場合、インキ塗膜が硬く、後加工適性に問題があり、実用上支障が生じた。
【００１２】
また、本発明は、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の通常の印刷方法により形成される導電回路を具備し、大量生産性、コストダウン、省エネルギー化に寄与する新しい非接触型メディアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の導電性インキは、導電性物質およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、樹脂成分の一部に塩素化パラフィンを用いることを特徴とする。本発明の導電インキは、低温で非常に低い抵抗値を得ることができることから基材の収縮、変形等を抑制でき、非接触型メディアの寸法安定性が非常に向上し、さらに印刷適性が良好なために導電回路の量産性が良好であることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、本発明は、導電性物質および樹脂成分を含有する導電性インキにおいて、樹脂成分として、塩素化パラフィンを含有することを特徴とする導電性インキに関するものである。
【００１５】
また、本発明は、塩素化パラフィンが、全樹脂成分中に、固形分比で、１〜５０重量％含有していることを特徴とする上記の導電性インキに関するものである。
【００１６】
さらに、導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３のフレーク状金属粉を用いることを特徴とする上記の導電性インキに関するものである。
【００１７】
また、本発明は、基材上に、上記の導電性インキを用いて導電回路を印刷することよって、導電回路を形成させることを特徴とする導電回路の製造方法に関するものである。
【００１８】
さらに、本発明は、基材上に形成させた上記の導電回路に、さらにＩＣチップを積載した非接触型メディアに関するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の導電性インキは、低温乾燥時における導電性、流動性に優れており、インキ安定性も良く、また、樹脂単独のものより、高い導電性を有しており、屈曲性の優れた印刷物が得られた。従来の導電性インキでは乾燥時の熱による影響により使用が困難であった紙や耐熱性に乏しいフィルムを基材とした場合も良好な寸法安定性が得られ、ＩＣチップを搭載する際の歩留まりが向上し、さらに、本発明の導電性インキを使用することにより、大量生産によるコストダウンと、省エネルギー化に貢献することができ、将来、低コストで新しい非接触型ＩＣメディアの普及が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、実施の形態に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
最初に、本発明における導電性インキについて説明する。
【００２２】
本発明に係わる導電性インキに用いる樹脂成分は、塩素化パラフィンおよび塩素化パラフィンに容易に混合しうる合成樹脂の混合物である。塩素化パラフィン以外の合成樹脂としては、一般的にセルロース誘導体、例えばニトセルロース、エチルセルロース等が用いられる。
【００２３】
本発明に使用される導電性物質は、適宜選択できるが、例えば、銀、金、白金、銅、アルミ、銀メッキ銅、銀−銅複合体、銀−銅合金、アモルファス銅等の金属、これらの金属で被覆した無機物粉末、酸化銀、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物等の金属酸化物、またはカーボンブラック、グラファイトが良く、この中でも、銀が好ましい。さらにここに例示した導電性物質を２種類以上組み合わせて用いても良い。
【００２４】
特に、導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３のフレーク状銀粉を用いることで基材への密着性、屈曲性が良好である。さらに、流動性が良好であることから印刷適性も優れ、尚かつ１００℃以下の低温乾燥時における比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られる。
【００２５】
銀粉とバインダー成分（樹脂成分）の比率は、銀粉７０〜９５重量部に対してバインダー成分３０〜５重量部であり、好ましくは銀粉８０〜９２重量部に対してバインダー成分が２０〜８重量部である。銀粉が８０重量部よりも少ない場合は、比抵抗で１０−５Ω・cmオーダーの導電性が得られず、９２重量部よりも多い場合はインキの流動性が損なわれ良好な印刷物が得られない。
【００２６】
塩素化パラフィンは、バインダー（全樹脂）中に、固形分比で、１〜５０重量％含有していることが好ましく、５〜３０重量％であることがさらに好ましい。１重量％よりも少ない場合、塩素化パラフィンの効果が得られず、５０重量％よりも多い場合、乾燥不良となり、良好な印刷物が得られない。
【００２７】
本発明の塩素化パラフィン以外の樹脂は、セルロース誘導体の他に、別の有機樹脂を単独または併用することができる。その他の有機樹脂としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ゴム、塩素化ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル共重合樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。
【００２８】
本発明の塩素化パラフィンとは、パラフィンワックス、ノルマルパラフィンを原料とし、塩素を導入した、無色〜淡黄色透明の液状物質である。塩素化パラフィンは化学的に安定で、常温で酸、アルカリ類とはほとんど反応せず、可塑化性、不揮発性、不燃性を利用して、一般的に樹脂の可塑剤等に利用される。
【００２９】
本発明に係わる導電性インキは、印刷方法等の種類に応じて、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、グリコールエーテル、アルコール、芳香族系溶剤等を使用することができ、２種類以上を混合して使用することもできる。
【００３０】
エステル系溶剤としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸（イソ）アミル、酢酸シクロヘキシル、乳酸エチル、酢酸３−メトキシブチル等が挙げられ、ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
【００３１】
また、グリコールエーテル系溶剤としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル、およびこれらモノエーテル類の酢酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のジアルキルエーテル類が挙げられる。
【００３２】
アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、シクロヘキサノール、３−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
芳香族系溶剤としては、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン、石油系混合溶剤等が挙げられ、脂環式脂肪族系溶剤としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。
また、その他の液状媒体として、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジ−ｎ−ブチルカーボネートが挙げられる。
【００３３】
その他にも、本発明のインキは必要に応じて、分散剤、耐摩擦向上剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、芳香剤、酸化防止剤、消泡剤、シランカップリング剤、可塑剤、難燃剤、保湿剤、などを含むことができる。
【００３４】
以上のような各成分を、分散機を用いて均一に分散させて、本発明のインキを製造することができる。分散機としては、一般に使用されるもの、たとえば、ディスパー、ローラーミル、ボールミル、ペブルミル、アトライター、サンドミルなどを用いることができる。
【００３５】
最後に、本発明の導電性インキを用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備する非接触型メディアについて説明する。
【００３６】
本発明の導電性インキを、使用用途に応じて紙、プラスチック等の基材の片面または両面上に、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷等、従来公知の印刷方法を用いて印刷することで導電回路を形成することができる。
【００３７】
紙基材としては、コート紙、非コート紙、その他、合成紙、ポリエチレンコート紙、含浸紙、耐水加工紙、絶縁加工紙、伸縮加工紙等の各種加工紙が使用できるが、非接触メディアとして安定した抵抗値を得るためには、コート紙、加工紙が好ましい。コート紙の場合は、平滑度の高いものほど好ましい。
【００３８】
プラスチック基材としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロハン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリスチレン、ビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール、ナイロン、ポリイミド、ポリカーボネート等の通常のタグ、カードとして使用されるプラスチックからなる基材を使用することができる。
【００３９】
本発明の導電性インキを用いることにより、通常の印刷方法によって導電回路が形成できるため、既存の設備を生かした設計が可能である。すなわち、絵柄等の非接触メディアの意匠性を高めるための通常の印刷を施した後に、そのまま導電回路を印刷、形成することが可能なため、従来、エッチング法や転写法で行っていた回路形成法と比較して、生産性、初期投資コスト、ランニングコストの点ではるかに優れている。
【００４０】
導電回路を印刷、形成する前の行程において、基材との密着性を高める目的で、基材にアンカーコート剤や各種ワニスを塗工してもよい。また、導電回路印刷後に回路の保護を目的としてオーバープリントワニス、各種コーティング剤等を塗工してもよい。これらの各種ワニス、コーティング剤としては、通常の熱乾燥型、活性エネルギー線硬化型のいずれも使用できる。
【００４１】
また、導電回路上に接着剤を塗布し、そのまま絵柄等を印刷した紙基材やプラスチックフィルムを接着、または、プラスチックの溶融押出し等によりラミネートして非接触メディアを得ることもできる。勿論、あらかじめ粘着剤、接着剤が塗布された基材を使用することもできる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は「重量部」を、「％」は「重量％」を表す。
［バインダーＡ］
日本製紙ケミカル製ニトロセルロース（３０％ＩＰＡ含有）を４２．９部、ブチルセロソルブアセテートを５７．１部を丸底フラスコに投入し、４５℃、２時間攪拌、溶解しバインダーＡ（固形分３０％）とした。
［塩素化パラフィンＡ］
東ソー株式会社製トヨパラックスＡ−５０（パラフィンワックス系、塩素含有量５１％、Ｃ２４．５Ｈ４１ＣＬ１０、重量平均分子量６９０、固形分１００％）を塩素化パラフィンＡとした。
［塩素化パラフィンＢ］
東ソー株式会社製トヨパラックスＡ−１５０（ノルマルパラフィン系、塩素含有量５０％、Ｃ１４．５Ｈ２５．４ＣＬ５．６、重量平均分子量３９８、固形分１００％）を塩素化パラフィンＢとした。
［銀粉Ａ］
福田金属箔粉工業製フレーク状銀シルコートＡｇＣ−Ａ（タップ密度３．３ｇ／cm３、比表面積０．７ｍ２／ｇ、平均粒径３．５μｍ）を銀粉Ａとした。
［銀粉Ｂ］
三井金属鉱業製フレーク状銀ＯＫ−６Ｐ（タップ密度４．０ｇ／cm３、比表面積１．７ｍ２／ｇ、平均粒径１．０８μｍ）を銀粉Ｂとした。
［銀粉Ｃ］
ＳＩＮＯ−ＰＬＡＴＩＮＵＭ製フレーク状銀ＦＡＧＬ−１（タップ密度２．９ｇ／cm３、比表面積５．６７ｍ２／ｇ、平均粒径５．６μｍ）を銀粉Ｃとした。
【００４３】
表１に記載した配合比率にて銀粉、バインダー、溶剤をディスパーにて混合し、導電性インキを調整した。得られた導電性インキの流動性は、下記の方法で測定した。
【００４４】
この導電性インキにより、４００メッシュシルクスクリーン版を用いて５０μｍＰＥＴフィルム上に５０ｍｍ×８０ｍｍのテストパターンを印刷し、１００℃オーブン、１５０℃オーブン中で各々１０分間乾燥させた。得られた印刷物の表面抵抗率をダイアインスツルメント社製抵抗率計ロレスタ−ＧＰにて測定し、株式会社仙台ニコン製ＭＨ−１５Ｍ型測定器を用いて測定した膜厚を乗じて比抵抗を求めた。また、印刷物の外観試験を以下のように行った。
［印刷物外観評価］
印刷物の外観を目視にて評価した。
【００４５】
○：表面が平滑に印刷されている。
【００４６】
×：表面の凹凸が多い
［インキ流動性評価］
導電性インキを所定量秤り取り、Ｅ型粘度計を使用して、スクリーンインキの場合はローター回転数２および２０回転の粘度を、２５℃環境下で測定した。次に、チキソトロピックインデックス値（ＴＩ値）、即ち（２回転時の粘度）÷（２０回転時の粘度）を算出してインキ流動性の指標とした。
【００４７】
○：流動性良好、ＴＩ値＜４．０
△：使用可能な範囲、５．０≦ＴＩ値≦７．０
×：流動性悪い、ＴＩ値＞７．０
[タック評価]
導電性インキを印刷した後、印刷物を１００℃オーブン、１５０℃オーブン中で１０分間乾燥させた。次に印刷物の指触乾燥性を求めた。
【００４８】
○：タックが無く、良好
×：タックがあり、インキがベタついている。
［屈曲性評価］
印刷物を山折り、谷折り各々５回ずつ繰り返し、導通性を調べた。
【００４９】
○：導通性あり
×：導通性なし
［実施例１〜５］
ＰＥＴ基材を１００℃、１５０℃の乾燥温度で乾燥し、比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られ、印刷物の外観も良好であった。
［比較例１〜３］
塩素化パラフィンを配合していない比較例1においては、１００℃、１５０℃の乾燥温度での比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーの導電性であるが、配合しているものに比較し、高いものとなっている。また屈曲性が不十分であった。比較例２においては１５０℃の乾燥温度で比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーを示したが、１００℃の乾燥温度ではタックが残り、比抵抗は１０−５Ω・ｃｍオーダーであった。尚、ＴＩの高い比較例３は印刷物外観が不良であった。
【００５０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の導電性インキにより、従来の導電性インキでは乾燥時の熱による影響により使用が困難であった紙や耐熱性に乏しいフィルムを基材とした場合も良好な寸法安定性が得られ、ＩＣチップを搭載する際の歩留まりが向上し、さらに、本発明の導電性インキを使用することにより、大量生産によるコストダウンと、省エネルギー化に貢献することができ、将来、低コストで新しい非接触型ＩＣメディアの普及が可能になる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性インキ、それを用いて基材上に印刷または塗工して形成される印刷物に関し、さらに導電性インキを用いた導電回路および導電回路に導通された状態で実装されたＩＣモジュールとを具備する非接触型メディアに関する。さらに、詳しくは、低温で非常に低い抵抗値をえることができることより、基材の収縮、変形等を抑制できることより、非接触型メディアの寸法安定性が非常に向上し、さらに印刷適性が良好なために導電回路の量産性が良好な導電性インキに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品あるいは電磁波シールド用の薄膜形成あるいは導電回路のパターニングは、一般的に、熱硬化型、熱可塑型の導電性インキなどによる回路あるいは回路パターンを印刷し、熱処理による焼結する方法、または銅張り基材からのエッチング法が知られている。
【０００３】
焼結法の例としては、特開２０００−３０５２６０号公報に、感光性導電性ペーストとしてのアルカリ可溶性ネガ型感光性樹脂組成物、光重合開始剤、金属粉末および金属超微粒子からなる感光性ペーストが開示されている。該公報では、感光性樹脂組成物をパターニングした後、電気炉やベルト炉等の焼成炉で有機成分を揮発させ、無機粉末を焼成させることにより導電性パターン膜を形成しており、その際の焼成の雰囲気は、大気中または窒素雰囲気あるいは水素雰囲気で、５００℃以上であり、大型の設備が必要となる。
【０００４】
エッチング法については、金属の表面や形状を、化学的あるいは電気化学的に溶解除去し、それを表面処理を含めた広義の加工技術とすることである。エッチングは、すなわち化学加工の一種であり、主に金属表面に希望のパターン形状を得るために行われるが、一般的に工程が煩雑であり、また後工程で廃液処理が必要であるため、問題が多い。また、エッチング法によって形成された導電回路は、アルミニウムや銅など金属のみで形成されたものであるため、折り曲げ等の物理的衝撃に対して弱いという問題がある。
【０００５】
導電性インキは、電子部品の小型軽量化あるいは生産性の向上、低コスト化が期待でき、また基材に印刷あるいは塗工し、乾燥させることによって容易に導電性を付与できる。この乾燥、硬化工程では、基材や電子部品に高温を加えることなく、低温にて行うことが出来ることから、近年急速に需要が高まっている。
【０００６】
熱硬化型の導電性インキは、バインダー成分として熱硬化性樹脂および／またはガラスフリットなどの無機物質を用いているため、基材に塗布または印刷後に高温で加熱する必要がある。加熱による硬化には、多大なエネルギー、時間、装置設置のための床の面積を必要とし、不経済であるばかりでなく、次に示すような大きな制約がある。
【０００７】
すなわち、ガラスフリット等の無機物質をバインダーとする導電性インキは、通常８００℃以上での焼成を必要とするため、合成樹脂系の基材には適用できない。一方、熱硬化性樹脂をバインダーとする導電性インキは、合成樹脂系の基材に対して適用可能であるが、導電性インキを硬化させる際の加熱によって基材が変形し、得られたプリント配線回路を用いた後工程の部品搭載に支障を来たすなどの大きな障害があった。
【０００８】
また、熱可塑型の導電性インキとしては特表平５−５０６８７６号公報、特開２００５−５６７７８号公報にあるように銀粉、極性基を有する塩化ビニル、酢酸ビニル共重合体にマレイン酸等あるいはビニルアルコールを導入し極性基を有する導電性インキが開示されているが、比抵抗として10−５Ω・cmオーダーの導電性を得るためには１１０〜１５０℃、５〜３０分の乾燥条件が必要であり、高価なアニール処理を施したＰＥＴフィルム等を用いなければ寸法安定性は維持できず、さらに非接触メディアの基材としてコストダウン、リサイクルの観点から基材にコート紙等の紙を用いた時は、焼けによる外観が劣化すると共に、著しく基材が収縮してしまいＩＣを搭載する際に歩留まりが悪くなるという障害がある。
【０００９】
塩素化パラフィンを可塑剤として利用する方法は、特開平６−５４０５号公報に開示されているが、ジペンタエリストールエステルとのブレンドが必須であり、また導電性の効果については、触れられておらず、高温耐久性高分子半導体としての可塑剤の効果のみに使用されており、本発明とは異なる。
【特許文献１】特開２０００−３０５２６０号公報
【特許文献２】特表平５−５０６８７６号公報
【特許文献３】特開２００５−５６７７８号公報
【特許文献４】特開平６−５４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の熱可塑型の導電性インキを使用した印刷による導通回路の形成に於いては通常は１５０℃以上の乾燥温度を必要としており、高価なアニール処理を施したＰＥＴフィルム等を用いなければ寸法安定性は維持できず、さらに非接触メディアの基材としてコストダウン、リサイクルの観点から基材にコート紙等の紙を用いた時は、焼けによる外観が劣化すると共に、著しく基材が収縮してしまいＩＣを搭載する際に歩留まりが悪くなるという障害があることから、好ましくは１００℃以下の低温で乾燥し比抵抗で１０−５Ω・cmオーダーの低い抵抗値を有する導電性インキを提供することが要望されていた。
【００１１】
また、近年電子部品の高密度化により印刷回路が細密化される傾向があり、高い導電性および細密化された回路に対して再現良く印刷が施せる印刷適性が要求され、しかも、印刷後の後加工性も求められる傾向が強くなっている。一部のインキでは、１０−５Ω・ｃｍオーダー後半の印刷インキは存在するが、フィルム等に印刷した場合、インキ塗膜が硬く、後加工適性に問題があり、実用上支障が生じた。
【００１２】
また、本発明は、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の通常の印刷方法により形成される導電回路を具備し、大量生産性、コストダウン、省エネルギー化に寄与する新しい非接触型メディアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の導電性インキは、導電性物質およびバインダー成分を含有する導電性インキにおいて、樹脂成分の一部に塩素化パラフィンを用いることを特徴とする。本発明の導電インキは、低温で非常に低い抵抗値を得ることができることから基材の収縮、変形等を抑制でき、非接触型メディアの寸法安定性が非常に向上し、さらに印刷適性が良好なために導電回路の量産性が良好であることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、本発明は、導電性物質および樹脂成分を含有する導電性インキにおいて、樹脂成分として、塩素化パラフィンを含有することを特徴とする導電性インキに関するものである。
【００１５】
また、本発明は、塩素化パラフィンが、全樹脂成分中に、固形分比で、１〜５０重量％含有していることを特徴とする上記の導電性インキに関するものである。
【００１６】
さらに、導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３のフレーク状金属粉を用いることを特徴とする上記の導電性インキに関するものである。
【００１７】
また、本発明は、基材上に、上記の導電性インキを用いて導電回路を印刷することよって、導電回路を形成させることを特徴とする導電回路の製造方法に関するものである。
【００１８】
さらに、本発明は、基材上に形成させた上記の導電回路に、さらにＩＣチップを積載した非接触型メディアに関するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の導電性インキは、低温乾燥時における導電性、流動性に優れており、インキ安定性も良く、また、樹脂単独のものより、高い導電性を有しており、屈曲性の優れた印刷物が得られた。従来の導電性インキでは乾燥時の熱による影響により使用が困難であった紙や耐熱性に乏しいフィルムを基材とした場合も良好な寸法安定性が得られ、ＩＣチップを搭載する際の歩留まりが向上し、さらに、本発明の導電性インキを使用することにより、大量生産によるコストダウンと、省エネルギー化に貢献することができ、将来、低コストで新しい非接触型ＩＣメディアの普及が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、実施の形態に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
最初に、本発明における導電性インキについて説明する。
【００２２】
本発明に係わる導電性インキに用いる樹脂成分は、塩素化パラフィンおよび塩素化パラフィンに容易に混合しうる合成樹脂の混合物である。塩素化パラフィン以外の合成樹脂としては、一般的にセルロース誘導体、例えばニトセルロース、エチルセルロース等が用いられる。
【００２３】
本発明に使用される導電性物質は、適宜選択できるが、例えば、銀、金、白金、銅、アルミ、銀メッキ銅、銀−銅複合体、銀−銅合金、アモルファス銅等の金属、これらの金属で被覆した無機物粉末、酸化銀、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物等の金属酸化物、またはカーボンブラック、グラファイトが良く、この中でも、銀が好ましい。さらにここに例示した導電性物質を２種類以上組み合わせて用いても良い。
【００２４】
特に、導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３のフレーク状銀粉を用いることで基材への密着性、屈曲性が良好である。さらに、流動性が良好であることから印刷適性も優れ、尚かつ１００℃以下の低温乾燥時における比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られる。
【００２５】
銀粉とバインダー成分（樹脂成分）の比率は、銀粉７０〜９５重量部に対してバインダー成分３０〜５重量部であり、好ましくは銀粉８０〜９２重量部に対してバインダー成分が２０〜８重量部である。銀粉が８０重量部よりも少ない場合は、比抵抗で１０−５Ω・cmオーダーの導電性が得られず、９２重量部よりも多い場合はインキの流動性が損なわれ良好な印刷物が得られない。
【００２６】
塩素化パラフィンは、バインダー（全樹脂）中に、固形分比で、１〜５０重量％含有していることが好ましく、５〜３０重量％であることがさらに好ましい。１重量％よりも少ない場合、塩素化パラフィンの効果が得られず、５０重量％よりも多い場合、乾燥不良となり、良好な印刷物が得られない。
【００２７】
本発明の塩素化パラフィン以外の樹脂は、セルロース誘導体の他に、別の有機樹脂を単独または併用することができる。その他の有機樹脂としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ゴム、塩素化ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル共重合樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。
【００２８】
本発明の塩素化パラフィンとは、パラフィンワックス、ノルマルパラフィンを原料とし、塩素を導入した、無色〜淡黄色透明の液状物質である。塩素化パラフィンは化学的に安定で、常温で酸、アルカリ類とはほとんど反応せず、可塑化性、不揮発性、不燃性を利用して、一般的に樹脂の可塑剤等に利用される。
【００２９】
本発明に係わる導電性インキは、印刷方法等の種類に応じて、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、グリコールエーテル、アルコール、芳香族系溶剤等を使用することができ、２種類以上を混合して使用することもできる。
【００３０】
エステル系溶剤としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸（イソ）アミル、酢酸シクロヘキシル、乳酸エチル、酢酸３−メトキシブチル等が挙げられ、ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
【００３１】
また、グリコールエーテル系溶剤としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル、およびこれらモノエーテル類の酢酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のジアルキルエーテル類が挙げられる。
【００３２】
アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、シクロヘキサノール、３−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
芳香族系溶剤としては、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン、石油系混合溶剤等が挙げられ、脂環式脂肪族系溶剤としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。
また、その他の液状媒体として、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジ−ｎ−ブチルカーボネートが挙げられる。
【００３３】
その他にも、本発明のインキは必要に応じて、分散剤、耐摩擦向上剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、芳香剤、酸化防止剤、消泡剤、シランカップリング剤、可塑剤、難燃剤、保湿剤、などを含むことができる。
【００３４】
以上のような各成分を、分散機を用いて均一に分散させて、本発明のインキを製造することができる。分散機としては、一般に使用されるもの、たとえば、ディスパー、ローラーミル、ボールミル、ペブルミル、アトライター、サンドミルなどを用いることができる。
【００３５】
最後に、本発明の導電性インキを用いて形成された導電回路と、該導体回路に導通された状態で実装されたＩＣチップとを具備する非接触型メディアについて説明する。
【００３６】
本発明の導電性インキを、使用用途に応じて紙、プラスチック等の基材の片面または両面上に、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷等、従来公知の印刷方法を用いて印刷することで導電回路を形成することができる。
【００３７】
紙基材としては、コート紙、非コート紙、その他、合成紙、ポリエチレンコート紙、含浸紙、耐水加工紙、絶縁加工紙、伸縮加工紙等の各種加工紙が使用できるが、非接触メディアとして安定した抵抗値を得るためには、コート紙、加工紙が好ましい。コート紙の場合は、平滑度の高いものほど好ましい。
【００３８】
プラスチック基材としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロハン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリスチレン、ビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール、ナイロン、ポリイミド、ポリカーボネート等の通常のタグ、カードとして使用されるプラスチックからなる基材を使用することができる。
【００３９】
本発明の導電性インキを用いることにより、通常の印刷方法によって導電回路が形成できるため、既存の設備を生かした設計が可能である。すなわち、絵柄等の非接触メディアの意匠性を高めるための通常の印刷を施した後に、そのまま導電回路を印刷、形成することが可能なため、従来、エッチング法や転写法で行っていた回路形成法と比較して、生産性、初期投資コスト、ランニングコストの点ではるかに優れている。
【００４０】
導電回路を印刷、形成する前の行程において、基材との密着性を高める目的で、基材にアンカーコート剤や各種ワニスを塗工してもよい。また、導電回路印刷後に回路の保護を目的としてオーバープリントワニス、各種コーティング剤等を塗工してもよい。これらの各種ワニス、コーティング剤としては、通常の熱乾燥型、活性エネルギー線硬化型のいずれも使用できる。
【００４１】
また、導電回路上に接着剤を塗布し、そのまま絵柄等を印刷した紙基材やプラスチックフィルムを接着、または、プラスチックの溶融押出し等によりラミネートして非接触メディアを得ることもできる。勿論、あらかじめ粘着剤、接着剤が塗布された基材を使用することもできる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は「重量部」を、「％」は「重量％」を表す。
［バインダーＡ］
日本製紙ケミカル製ニトロセルロース（３０％ＩＰＡ含有）を４２．９部、ブチルセロソルブアセテートを５７．１部を丸底フラスコに投入し、４５℃、２時間攪拌、溶解しバインダーＡ（固形分３０％）とした。
［塩素化パラフィンＡ］
東ソー株式会社製トヨパラックスＡ−５０（パラフィンワックス系、塩素含有量５１％、Ｃ２４．５Ｈ４１ＣＬ１０、重量平均分子量６９０、固形分１００％）を塩素化パラフィンＡとした。
［塩素化パラフィンＢ］
東ソー株式会社製トヨパラックスＡ−１５０（ノルマルパラフィン系、塩素含有量５０％、Ｃ１４．５Ｈ２５．４ＣＬ５．６、重量平均分子量３９８、固形分１００％）を塩素化パラフィンＢとした。
［銀粉Ａ］
福田金属箔粉工業製フレーク状銀シルコートＡｇＣ−Ａ（タップ密度３．３ｇ／cm３、比表面積０．７ｍ２／ｇ、平均粒径３．５μｍ）を銀粉Ａとした。
［銀粉Ｂ］
三井金属鉱業製フレーク状銀ＯＫ−６Ｐ（タップ密度４．０ｇ／cm３、比表面積１．７ｍ２／ｇ、平均粒径１．０８μｍ）を銀粉Ｂとした。
［銀粉Ｃ］
ＳＩＮＯ−ＰＬＡＴＩＮＵＭ製フレーク状銀ＦＡＧＬ−１（タップ密度２．９ｇ／cm３、比表面積５．６７ｍ２／ｇ、平均粒径５．６μｍ）を銀粉Ｃとした。
【００４３】
表１に記載した配合比率にて銀粉、バインダー、溶剤をディスパーにて混合し、導電性インキを調整した。得られた導電性インキの流動性は、下記の方法で測定した。
【００４４】
この導電性インキにより、４００メッシュシルクスクリーン版を用いて５０μｍＰＥＴフィルム上に５０ｍｍ×８０ｍｍのテストパターンを印刷し、１００℃オーブン、１５０℃オーブン中で各々１０分間乾燥させた。得られた印刷物の表面抵抗率をダイアインスツルメント社製抵抗率計ロレスタ−ＧＰにて測定し、株式会社仙台ニコン製ＭＨ−１５Ｍ型測定器を用いて測定した膜厚を乗じて比抵抗を求めた。また、印刷物の外観試験を以下のように行った。
［印刷物外観評価］
印刷物の外観を目視にて評価した。
【００４５】
○：表面が平滑に印刷されている。
【００４６】
×：表面の凹凸が多い
［インキ流動性評価］
導電性インキを所定量秤り取り、Ｅ型粘度計を使用して、スクリーンインキの場合はローター回転数２および２０回転の粘度を、２５℃環境下で測定した。次に、チキソトロピックインデックス値（ＴＩ値）、即ち（２回転時の粘度）÷（２０回転時の粘度）を算出してインキ流動性の指標とした。
【００４７】
○：流動性良好、ＴＩ値＜４．０
△：使用可能な範囲、５．０≦ＴＩ値≦７．０
×：流動性悪い、ＴＩ値＞７．０
[タック評価]
導電性インキを印刷した後、印刷物を１００℃オーブン、１５０℃オーブン中で１０分間乾燥させた。次に印刷物の指触乾燥性を求めた。
【００４８】
○：タックが無く、良好
×：タックがあり、インキがベタついている。
［屈曲性評価］
印刷物を山折り、谷折り各々５回ずつ繰り返し、導通性を調べた。
【００４９】
○：導通性あり
×：導通性なし
［実施例１〜５］
ＰＥＴ基材を１００℃、１５０℃の乾燥温度で乾燥し、比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られ、印刷物の外観も良好であった。
［比較例１〜３］
塩素化パラフィンを配合していない比較例1においては、１００℃、１５０℃の乾燥温度での比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーの導電性であるが、配合しているものに比較し、高いものとなっている。また屈曲性が不十分であった。比較例２においては１５０℃の乾燥温度で比抵抗が１０−５Ω・ｃｍオーダーを示したが、１００℃の乾燥温度ではタックが残り、比抵抗は１０−５Ω・ｃｍオーダーであった。尚、ＴＩの高い比較例３は印刷物外観が不良であった。
【００５０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の導電性インキにより、従来の導電性インキでは乾燥時の熱による影響により使用が困難であった紙や耐熱性に乏しいフィルムを基材とした場合も良好な寸法安定性が得られ、ＩＣチップを搭載する際の歩留まりが向上し、さらに、本発明の導電性インキを使用することにより、大量生産によるコストダウンと、省エネルギー化に貢献することができ、将来、低コストで新しい非接触型ＩＣメディアの普及が可能になる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性物質および樹脂成分を含有する導電性インキにおいて、樹脂成分として、塩素化パラフィンを含有することを特徴とする導電性インキ。
【請求項２】
塩素化パラフィンが、全樹脂成分中に、固形分比で、１〜５０重量％含有していることを特徴とする請求項１記載の導電性インキ。
【請求項３】
導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３のフレーク状金属粉を用いることを特徴とする請求項１または２記載の導電性インキ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の導電性インキを用いて、基材上に、導電回路を印刷することよって、導電回路を形成させることを特徴とする導電回路の製造方法。
【請求項５】
基材上に形成させた、請求項４記載の導電回路に、さらにＩＣチップを積載した非接触型メディア。
【請求項１】
導電性物質および樹脂成分を含有する導電性インキにおいて、樹脂成分として、塩素化パラフィンを含有することを特徴とする導電性インキ。
【請求項２】
塩素化パラフィンが、全樹脂成分中に、固形分比で、１〜５０重量％含有していることを特徴とする請求項１記載の導電性インキ。
【請求項３】
導電性物質がタップ密度３〜５ｇ／ｃｍ３のフレーク状金属粉を用いることを特徴とする請求項１または２記載の導電性インキ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の導電性インキを用いて、基材上に、導電回路を印刷することよって、導電回路を形成させることを特徴とする導電回路の製造方法。
【請求項５】
基材上に形成させた、請求項４記載の導電回路に、さらにＩＣチップを積載した非接触型メディア。
【公開番号】特開２００８−１８４５９９（Ｐ２００８−１８４５９９Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１８７７（Ｐ２００７−２１８７７）
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００２２２１１８）東洋インキ製造株式会社 (2,229)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００２２２１１８）東洋インキ製造株式会社 (2,229)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]