説明

ICチップ実装紙とその製造方法

【課題】 特殊なカレンダー装置を利用することで、カレンダー処理を行ってもICチップの損傷がなく、さらには平滑度が高く良好な印刷適性を具備したICチップ実装紙とその製造方法を提供する。
【解決手段】 ICチップ内蔵紙を、ロール間に所定のギャップを持たせた1対の熱ロール間に通してカレンダー処理する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ICチップを内蔵し、偽造防止用途、書類管理用途等に利用可能な印刷適性の高い紙に関するものである。
【背景技術】
【0002】
紙幣、商品券等は、不正に変造、偽造できないように、各種の偽造防止対策が施されている。偽造防止対策の考え方の一つは、容易に製造できないように高度な製造技術を用いて用紙を製造することである。その一例として、特許文献1〜3によれば、プラスチックフィルムや薄葉紙等をマイクロスリッターを用いて数mm程度の細巾にスリットしたスレッドを紙層内に抄き込んだ「スレッド入り紙」と呼ばれる偽造防止用紙があり、各国の紙幣等で多く使用されている。
【0003】
また、特許文献4〜6によれば、偽造防止効果をさらに高めるために、微小ICチップを接着したスレッドを、紙やプラスチックのようなシート状物に挿入する方法が提案されている。しかし、従来開示されている方法によると、紙に圧力をかけた際にチップが損傷して読み取り不良が多数発生するため、紙にカレンダー処理を行うことができなかった。そのため、紙に十分な平滑性を付与することができず、紙の印刷適性が不十分であった。
【0004】
また、特許文献4には貼り合わせによるシートの製造について述べられている。この手法によれば、平滑性を具備したシートで作成することで印刷適性が高いICチップ内蔵シートを得ることができる。しかし、貼り合わせによるシートは、その構成上チップの厚さを吸収するための層を設ける必要がある、接着層が必要であるといった理由から薄いシートを得ることが困難であり、紙幣や商品券、書類などの用途には不向きであった。
【0005】
このような問題を解決する手段として、特許文献7には弾性ロールを使用し、ニップ圧を200kg/cm以下でカレンダー処理することで平滑性の高い紙を得る方法が開示されている。このような方法はソフトニップカレンダー処理等と呼ばれ、紙に高い圧力をかけず嵩高な紙を得るために広く利用されている方法である。しかしこの方法によっても、カレンダー処理工程においてチップに過剰な圧力がかかるため、薄い紙を製造する際にはチップの損傷が発生するという問題があった。また、弾性ロールを使用する方法では、カレンダー処理の際にICチップによって弾性ロールに傷がつくことがあり、著しく操業性を損なうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平7−56377号公報
【特許文献2】特開平10−1898号公報
【特許文献3】特開2000−256994号公報
【特許文献4】特開2002−319006号公報
【特許文献5】特開2009−43082号公報
【特許文献6】特開2009−252191号公報
【特許文献7】特開2007−177351号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
このように、従来の方法によっては、ICチップを内蔵した紙に対して印刷適性を向上させることを目的としてカレンダー処理を行うことは、ICチップが容易に破壊されるため極めて困難であった。本発明においては上記したような問題を解決するため、特殊なカレンダー装置を利用することで、カレンダー処理を行ってもICチップの損傷がなく、さらには平滑度が高く良好な印刷適性を具備したICチップ実装紙とその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記したような課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討の結果、熱をかけたロールを利用し、ロール間に線圧をかけることなく一定のギャップを設けた隙間にICチップを内蔵した紙を通紙することで、坪量120g/m以下の比較的薄い紙においてもICチップが破損することなくカレンダー処理を行うことができることを知見し、本発明を完成するに至ったものである。
【0009】
すなわち本発明の請求項1に係る発明は、ICチップ内蔵紙を、ロール間に所定のギャップを持たせた1対の熱ロール間に通してカレンダー処理する工程を含むことを特徴とするICチップ実装紙の製造方法である。
【0010】
すなわち本発明の請求項2に係る発明は、前記1対の熱ロールがともに金属ロールであることを特徴とする請求項1に記載のICチップ実装紙の製造方法である。
【0011】
すなわち本発明の請求項3に係る発明は、前記1対の熱ロールが弾性ロールを含むことを特徴とする請求項1に記載のICチップ実装紙の製造方法である。
【0012】
すなわち本発明の請求項4に係る発明は、ICチップを備えるスレッドを紙中に挿入して前記ICチップ内蔵紙を得ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のICチップ実装紙の製造方法である。
【0013】
すなわち本発明の請求項5に係る発明は、前記紙を3層以上の多層抄き紙とし、スレッドが挿入される部位にすき入れによって直線状の溝を形成することを特徴とする請求項4に記載のICチップ実装紙の製造方法である。
【0014】
すなわち本発明の請求項6に係る発明は、坪量が120g/m以下であり、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法によって製造されることを特徴とするICチップ実装紙である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、坪量が120g/m以下の比較的薄い紙においても、偽造防止用途のようなセキュリティ機能を有するICチップを損傷することなく内蔵し、かつその表面を平滑にして印刷適性を向上させたICチップ実装紙を効率よく提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】:ICチップを抄き込んだ3層構造を持つ紙の断面図である。
【図2】:本発明において使用するカレンダーロールの模式図である。
【図3】:ICチップ実装紙を抄造するための装置の一例である円網抄紙機を説明した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の内容を詳細に説明する。本発明で使用するICチップは、複数ビットのメモリを内蔵しかつアンテナ配線を備えた一辺0.5mm以下の微細かつ薄型のICチップであり、非接触認識方式によりICチップ内に記憶させた情報をアンテナ配線を介して読みとることができるものである。
【0018】
かようなICチップは次のような方法によって製造される。まず、鏡面で純度が高いシリコン単結晶ウエハを準備する。このウエハ表面に、各種酸化膜や窒化膜などの絶縁膜により絶縁する工程を経て、ホトレジスト工程によって、回路設計された各種の素子パターンが形成されたガラスマスクを通して、レジストパターンを形成する。このレジストパターンを通して、前記の絶縁膜をエッチングしたり、不純物をインプラしたりして、電気的デバイス層を形成し、最終的には各種トランジスタ、ダイオード、抵抗、容量素子となる拡散層を形成する。さらに、その上に配線パターン層を形成して、前記拡散層の素子間接続を終了して回路機能を発揮する形態とする。このウエハを、例えばダイヤモンドブレードを用いて一辺が0.5mm以下のサイズのICチップに分離することにより、ICチップとして完成する。
【0019】
さらにこのICチップに、配線パターン層を利用して、コイル素子およびコンデンサ素子による共振回路を形成して、オンチップにてマイクロ波エネルギと信号を得るアンテナを形成する。このアンテナはマイクロ波であるために、時定数が小さいため、たとえば、コイルのインダクタンスは2ナノヘンリー、コンデンサは2ピコファラッドとすること等によって、小さな部品回路によって共振回路を実現することが可能である。これによって、一辺が0.5mm以下のICチップ上にアンテナを配置することが可能となる。アンテナを形成するコイル素子とコンデンサ素子は並列または直列に接続されて、ICチップの中に実現される高周波受信回路に接続される。
【0020】
このICチップへの情報の書き込み、および読み取りは以下のようにして行う。ICチップの「ID番号」の箇所には複数ビットのメモリが配置されている。このメモリに情報を書き込むには、完成したICチップのアンテナを介して外部からエネルギおよび信号を与えて情報を書き込む方法、前記したウエハ状態において電子線直接描画技術またはレーザ技術によってパターンを形成して情報を書き込む方法等が採用できる。次にメモリ内に書き込んだ情報を読み取るには、非接触により、エネルギを電磁波によって半導体チップのアンテナに与え、さらに特定の信号パターンを与えて、あらかじめ決められた手順通りにメモリデータをシリアルに読み出す方法が採用できる。これらの機能はICチップ内のアナログおよびデジタル回路によって実現することができる。このようにして読みとられた情報は、例えばインターネットを介して、ルートサーバに存在するデータベース内の真正なメモリ情報と照合することにより、直ちに真贋を判定することができる。
【0021】
ICチップの寸法は、一辺を0.5mm以下が好ましい。一辺が0.5mmより大きいと、チップの複製物が比較的容易に製造されうるようになるとともに、スレッド幅よりICチップが大きくなると、ICチップを接着したスレッドを紙に挿入する際に、ICチップがスレッドから脱落しやすくなり、さらには紙を折り曲げた場合に、ICチップが紙を突き破り外部に露出しやすくなる。またICチップの厚さは好ましくは0.1〜200μmとする。0.1μmより薄いICチップを製造することは実用化が著しく困難であり、また200μmより厚くなると、シート状物に貼合または挿入した際に半導体チップの箇所が過度に厚くなってしまうので好ましくない。
【0022】
ICチップを挿入する際に用いるスレッドについて説明する。ベースとなるフィルムとしては、セロファン、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ナイロンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリカーボネートフィルム等の各種フィルムを使用できる。このベースフィルムは、抄紙機の乾燥ゾーンで溶融もしくは軟化しない材質を用いるが、通常90〜110℃ の乾燥ゾーンの温度で粘着性を帯びない性質を有するものが望ましく、この理由からポリエステルフィルムのような耐熱性のあるフィルムが好ましく使用できる。
【0023】
また、ポリビニルアルコール等の水溶性フィルムをスレッドとして用いると、水溶性フィルムの溶解温度によっては、抄造中にスレッドを溶解させることが可能となる。すなわち、ICチップを接着した水溶性フィルムからなるスレッドを紙層内に挿入すると、抄造中に水溶性フィルムが溶解し、ICチップのみが紙層内に実装されることになる。また、溶解した水溶性フィルムは半導体チップ周囲に残留することになるため、溶解した水溶性フィルムの接着性によりICチップが紙層内に一層強固に固着される。さらに、このスレッドを用いた偽造防止用紙を損紙や故紙として回収、再利用する際に、原料にスレッドの断片が混入する問題も解消される。
【0024】
スレッドのベースフィルムには、必要に応じて種々の処理を施しておいてもよい。例えばヌレ指数の改善のためのコロナ放電処理や、プライマー処理、透明樹脂を塗工してホログラムエンボス処理を行う、金属蒸着後にデメタライズ処理を行う等である。スレッドのベースフィルムは、8〜25μmの厚みのものを使用することが好ましい。
【0025】
ICチップを接着したスレッドを紙層内に抄き込んで偽造防止用紙を製造する方法は、従来の「スレッド入り紙」あるいは「窓開きスレッド入り紙」と同様な方法を採用することができる。
【0026】
スレッドが紙層内に埋没するように抄き込んだスレッド入り紙を製造する方法としては、1層抄きの方法、あるいは多層抄きの方法の何れの方法も採用できる。1層抄きの方法としては特開昭51−13039号公報に記載のように、例えば長網抄紙機のスライスから抄紙網に供給される紙料と共にスレッドを繰り出して、抄紙網上に形成される紙層の内部にスレッドを埋没させるように挿入する方法や、特開平2−169790号公報に記載のように長網抄紙機のフローボックスから流出する紙料へスレッドの挿入装置を設置し、空気流でスレッドと紙料を非接触状態としながらスレッドを抄き込む方法等が挙げられる。多層抄きの方法としては、例えば多槽式円網抄紙機を用いて最外層の紙層と内層の紙層との少なくとも2層からなる抄合わせ紙を製造するに際して、各紙層を重ね合わせる直前でスレッドを紙層間に挿入して抄き込む方法が採用できる。
【0027】
ICチップを抄き込む紙としては、3層以上の多層構造を持つことがより好ましい。一例として、3層抄きを利用して製造したICチップ内蔵紙の断面図を図1に示す。ICチップを接着したスレッドを多層抄合わせ紙の紙層内に埋没するように抄き込んで挿入するために、スレッド15が挿入される部分の紙層だけ薄くして、スレッドを挿入するための溝13を形成しておくことが有効である。このようにすることでICチップ14が紙層に対して突出することを抑制することができ、ICチップに過度の圧力がかかることを防ぐことができる。紙層の厚い部分と薄い部分の厚みの差は、ICチップの厚みや材質、シートの厚みによって適時変更することができるが、およそICチップの厚みの0.5〜2倍が好ましい。
【0028】
スレッドを挿入するための溝の幅は、使用するスレッドの幅によって適宜設定することができる。ただし、スレッドは抄紙機での挿入時に数mm程度の幅で左右にぶれることがあるため、スレッドを挿入する溝の幅はスレッド幅+4mm程度に設定するのが好ましい。
【0029】
本発明におけるカレンダー装置の模式図を図2に示した。本発明においては、ICチップ実装紙をカレンダー処理する際にICチップに過度の圧力がかからないよう、カレンダーのロール間21に一定の隙間22(ギャップ)を設ける必要がある。この隙間は使用するICチップの厚さ、目的とする紙の厚さなどによって当然異なるが、最低でもICチップの厚さより大きくする必要がある。カレンダー処理の工程で紙に平滑性が付与されるメカニズムとしては、一般に加圧による紙表面の流動変化、カレンダーロールの表面性の紙表面への転写、摩擦力などが影響していると言われている。従って、通常の条件において本発明におけるような隙間のあるロール間に紙を通しても、紙に圧力が加わらないため十分な平滑性を付与することができない。そのため、本発明においてはロールに熱をかける熱ロールを使用する必要がある。熱ロールを使用することで、瞬間的に紙表面を可塑化することができるため、加圧を必要とせず紙の平滑化を行うことができる。
【0030】
熱ロールを使用するカレンダー処理法としては、その他に弾性ロールと金属ロールを組み合わせたソフトニップカレンダーが知られているが、本発明における処理法はそれとは異なるものである。すなわち、ソフトニップカレンダーは、通常ロール同士を接触させ、ロール間に圧力をかけながら処理を行うものである。弾性ロールが変形することによりロール間の接点が面となるため金属ロール同士の場合と比較してロールの接触部分の線圧は低くなり、さらに弾性ロールが凹むことによってICチップにかかる圧力を緩和できるなどの効果がある。しかし、ソフトニップカレンダーにおいてもICチップに圧力が加わることには変わりないため、カレンダー処理後のチップの生存率はロール間に隙間を設けた本発明における手法と比較して低いものとなる。
【0031】
ロールの間に隙間が開いていれば、カレンダーロールの材質としては、金属ロールと弾性ロールを任意の組み合わせで使用することができる。弾性ロールとしては、コットン、ウール、樹脂などが利用できる。また、カレンダー処理の工程数についても目標とする平滑度に応じて適宜設定することができる。
【0032】
平滑度に関しては、例えばJIS P 8119(1998)に従ってベック平滑度試験機によって測定することができる。非塗工紙の場合、印刷に好ましい平滑度としては30秒以上が好ましい。
【0033】
得られたICチップ実装紙を商品券のごとき印刷用紙として使用する場合、利用のしやすさの観点から紙の坪量は120g/m以下が好ましく、さらに好ましくは100g/m以下である。前項で記述した多層抄きあわせ構造の利点として、紙層がクッションとして働いて圧力に対する緩和効果を果たしうる点が挙げられる。しかし、坪量が120g/m以下になると紙層による保護効果が大幅に低下し、カレンダー処理で圧力がかかった際のICチップの破壊率が大幅に上昇する。従って、薄い紙を製造する場合に、本発明における圧力のかからないカレンダー処理がより有効となる。
【0034】
本発明におけるICチップ実装紙は、その他の偽造防止要素を加えることでさらにセキュリティ性を高めることができる。偽造防止要素の例としては、ホログラムスレッド、デメテライズドホログラム、磁気スレッド、示温スレッド、転写箔、蛍光繊維、蛍光粒子、細片、磁気繊維、パール顔料印刷など、一般に利用されている技術が利用可能である。
【実施例】
【0035】
以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
< スレッドへの半導体チップの接着>
厚さ16μmのPETフィルムの両面に、ポリエステル系感熱接着剤(商品名「バイロン」、東洋紡(株)製造)を含む塗料を5g/m2(乾燥換算)塗工して、幅3mmにマイクロスリットすることでスレッドを作成した。ICチップとしては、一辺が0.4mm、厚さ45μm のICチップを使用した。このICチップをスレッドの片面の中央に設置し、紫外線硬化型の接着剤を用いて1個ずつ接着した。
【0036】
< ICチップ内蔵紙の製造>
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)20質量部, 広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)80質量部をフリーネス350mlC.S.F.に叩解し、これに白土10質量部、紙力増強剤(商品名「ポリストロン191」、荒川化学工業(株)製)0.3質量部、サイズ剤(商品名「サイズパインE」、荒川化学工業(株)製)1.0質量部、硫酸バンドを適量加え紙料を調製した。この紙料を用いて、図3に示した3槽式円網抄紙機により抄紙速度50m/分で3層抄合わせ紙を製造した。この際、中間層になる部分に幅8mmの帯状のすき入れを施し、スレッドをすき入れ部に合わせて挿入した。
【0037】
[実施例1]
紙全体の坪量を100g/mに設定し、中間層の紙層の坪量を50g/m、両外層の紙層の坪量を25g/mに設定して、[0036]に従ってICチップ実装紙を製造した。得られた紙に対し、試験用カレンダー装置(トクデン(株)製)にて、金属ロールの温度を130℃、金属ロール間のギャップを150μmに設定し、カレンダー処理を施してICチップ実装紙を得た。
【0038】
[実施例2]
実施例1と同様に、紙全体の坪量を100g/mに設定し、中間層の紙層の坪量を50g/m、両外層の紙層の坪量を25g/mに設定して、[0036]に従ってICチップ実装紙を製造した。得られた紙に対し、試験用カレンダー装置(トクデン(株)製)にて、金属ロールと硬度92±2の樹脂ロールを設置し、温度を130℃、ロール間のギャップを150μmに設定し、カレンダー処理を施してICチップ実装紙を得た。
【0039】
[実施例3]
[0036]に従って作成した紙料を用い、図3に示した3槽式円網抄紙機の内の2槽を利用して2層抄合わせ紙を製造した。紙全体の坪量を120g/mに、各層の坪量を60g/mに設定し、紙層の間にスレッドを挿入した。得られたICチップ実装紙に対し、試験用カレンダー装置(トクデン(株)製)にて、金属ロールの温度を130℃、金属ロール間のギャップを180μmに設定し、カレンダー処理を施してICチップ実装紙を得た。
【0040】
[実施例4]
[0036]に従って作成した紙料を用い、長網抄紙機を用いて坪量を120g/mの紙層を形成し、紙層の中にスレッド挿入管を用いてスレッドを挿入した。得られたICチップ実装紙に対し、試験用カレンダー装置(トクデン(株)製)にて、金属ロールの温度を130℃、金属ロール間のギャップを180μmに設定し、カレンダー処理を施してICチップ実装紙を得た。
【0041】
[比較例1]
金属ロール間のギャップを0μmに設定したこと以外は実施例1と同様の方法によって、ICチップ実装紙を得た。カレンダー処理時のロール間の線圧は25kgf/cmであった。
【0042】
[比較例2]
金属ロール間のギャップを0μmに設定したこと以外は実施例1と同様の方法によって、ICチップ実装紙を得た。カレンダー処理時のロール間の線圧はロールの自重とした。
【0043】
[比較例3]
紙全体の坪量を120g/mに設定し、中間層の紙層の坪量を60g/m、両外層の紙層の坪量を30g/mに設定して、[0036]に従ってICチップ実装紙を製造した。カレンダー装置に金属ロールと硬度92±2の樹脂ロールを使用したこと以外は比較例2と同様の条件によってカレンダー処理を行った。カレンダー処理時のロール間の線圧はロールの自重とした。
【0044】
実施例1〜3、および比較例1〜3のサンプルを使用し、以下のような評価を行い、その結果を表1に示した。
【0045】
[ICチップ生存率の確認]
各サンプルを100検体サンプリングし、各サンプルのICチップの読み取りを実施し、読み取りが可能なICチップの数を評価した。元の検体数に対する読みとり可能なICチップの数をカウントし、生存率とした。
【0046】
[平滑度試験]
各サンプルを、JIS P 8119(1998)に従ってベック平滑度試験機によって測定した。平滑度が30秒以上のものを合格とした。
【0047】
結果を表1に示した。
【表1】

【0048】
表1の結果から、実施例、比較例ともに平滑度に関しての問題はなかった。また、実施例の場合、ICチップ生存率には何らの問題も確認されなかったが、比較例1においては金属ロールのギャップが無いことにより全てのICチップが破壊され、読み取り不能となった。また、比較例2においては、比較例1に対して弱い線圧によってカレンダー処理を行ったが、同様に全てのICチップが破壊された。比較例3においては、比較例2に対して紙の坪量を増やし、更に金属ロールの片方を弾性ロールに変更することでICチップの生存率の向上は認められたが、依然として生存率は不十分であった。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明の製造方法によって得られたICチップ内蔵紙は、薄くてかつ良好な印刷適性が得られるため、紙幣、商品券、パスポートなどの偽造防止や、書籍の万引き防止、流通管理、貸し出し管理、あるいは書類の持ち出しの管理や、書類の在/不在を管理する用途等にも利用できる。
【符号の説明】
【0050】
11:紙層(外層)
12:紙層(内層)
13:スレッドを挿入するための溝
14:ICチップ
15:スレッド
21:ロール
22:ギャップ
30:円網抄紙機のバット
31:シリンダー状のワイヤー
32:毛布
33:円網抄紙機の中央のバット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ICチップ内蔵紙を、ロール間に所定のギャップを持たせた1対の熱ロール間に通してカレンダー処理する工程を含むことを特徴とするICチップ実装紙の製造方法。
【請求項2】
前記1対の熱ロールがともに金属ロールであることを特徴とする請求項1に記載のICチップ実装紙の製造方法。
【請求項3】
前記1対の熱ロールが弾性ロールを含むことを特徴とする請求項1に記載のICチップ実装紙の製造方法。
【請求項4】
ICチップを備えるスレッドを紙中に挿入して前記ICチップ内蔵紙を得ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のICチップ実装紙の製造方法。
【請求項5】
前記紙を3層以上の多層抄き紙とし、スレッドが挿入される部位にすき入れによって直線状の溝を形成することを特徴とする請求項4に記載のICチップ実装紙の製造方法。
【請求項6】
坪量が120g/m以下であり、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法によって製造されることを特徴とするICチップ実装紙。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−12712(P2012−12712A)
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−147622(P2010−147622)
【出願日】平成22年6月29日(2010.6.29)
【出願人】(507369811)特種東海製紙株式会社 (11)
【Fターム(参考)】