JP2009266134A - 非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法並びに非接触カード又はタグ用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】低価格で、環境負荷を低減した非接触カード用アンテナの製造方法を得る。
【解決手段】カードの絶縁性基材にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、第１のＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、第１のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして第１のメッキ層を形成する工程、第１のメッキ層を有する絶縁性基材に対して第１のメッキ層との導通部となる部分を開口させて絶縁性樹脂ペーストをパターン印刷して絶縁性樹脂ペースト層を形成する工程、絶縁性樹脂ペースト層を有する絶縁性基材に対してＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、開口で第１のメッキ層と導通する第２のＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、及び、第２のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして第２のメッキ層を形成する工程を施す。
【選択図】図２

Description

この発明は、定期券，クレジット，入退室管理ＩＣカード，やＩＣタグの主要部品である非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法並びに非接触カード又はタグ用アンテナに関するものである。

この種の非接触カード又はタグ（以後、カードで代表して説明する）には、外部装置との間で信号を非接触に授受するためのコイルアンテナが積層されている。このコイルアンテナは、例えば、銅貼り基材を用い、これをエッチングすることにより、カードの片面や両面にコイルを形成することにより、カード基材に積層されている。具体的には、非接触カード用アンテナは、銅箔又はアルミニウム箔付フィルムに、スクリーン印刷やグラビヤ印刷によりエッチングレジストを印刷して、アンテナパターン以外を溶解除去して回路（フィルムアンテナ）を形成している。

図５はサブトラクテイブ法（フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いる製法）により基材の両面に回路を形成するときの製造方法を工程順に示す工程図である。粘着剤ラミネーション工程（ａ）では、絶縁性基材の両面に粘着剤を塗布して粘着層を形成する。Ｃｕ箔ラミネーション工程（ｂ）では、両面の粘着層にＣｕ箔を貼り付ける。穴あけ工程（ｃ）では、一面のＣｕ箔と他面のＣｕ箔で導通を取りたい部分に穴（スルーホール）を開ける。Ｃｕ電解メッキ工程（ｄ）では、両面に対してＣｕ電解メッキを施して、穴の内周壁にＣｕメッキをして、一面のＣｕ箔と他面のＣｕ箔とをその部分で導通させる。ＤＲＦ（dry film）ラミネーション工程（ｅ）では、両面の全面に対してフォトレジスト膜を塗布する。露光工程（ｆ），現像工程（ｇ）では両面に対して必要な形状のマスク（レジスト膜）を形成するように、露光現像する。エッチング／レジスト剥離工程（ｈ）では、マスクを基に不要な銅箔部をエッチングして溶解除去し、その後、マスクをアルカリ液で溶解除去する。保護膜印刷工程（ｉ）では、両面に対して絶縁性保護膜を貼り合せる。なお、従来技術文献としては特許文献１がある。

特開平１０−１９３８５１号公報

このようなサブトラクテイブ法により、一般のＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency IDentification ）パターンを形成する場合には、残存パターン面積が、初期材料面積の１０％以下であり、エッチングコストが高く、特に銅箔のとき、購入材料原価そのものが高価であり、コストアップの要因となっている。また、アルミニウム箔付フィルム材料は、銅箔付フィルム材料に比べて、価格が１／３程度と安価であるが、塩酸エッチングの発熱の抑制のための熱交換費用が発生し、何よりも問題は、飽和エッチャント液の処理が産業廃棄物として処理せねばならないことである。
さらに、日本国内では、銅箔付ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム材やアルミニウム箔付ＰＥＴフィルム材は、一般商品としては販売されておらず、特注品扱いとなり、少量の材料の購入は大変困難な状況にある。

一方、特許文献１に見られるアデテイブ法を用いた導電性ペーストによる非接触カード用アンテナパターン印刷では、導電性確保の観点よりＡｇペースト（硬化温度は１５０°Ｃ程度）が一般的であるが、高価であり、さらに、屈曲性に難があって破断され易く、フィルムアンテナへの適用には難があり、チップ実装時に注意が必要であるという問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、印刷とメッキ技術を応用し、サブトラクテイブ法による製法より低価格であり、環境負荷を低減し、フィルムアンテナへの適用が好適な非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法並びに非接触カード又はタグ用アンテナを得ることを目的とする。

この発明に係わる非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法は、カード又はタグの絶縁性基材にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、第１のＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、前記第１のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして第１のメッキ層を形成する工程、前記第１のメッキ層を有する絶縁性基材に対して前記第１のメッキ層との導通部となる部分を開口させて絶縁性樹脂ペーストをパターン印刷して絶縁性樹脂ペースト層を形成する工程、前記絶縁性樹脂ペースト層を有する絶縁性基材に対してＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、前記開口で前記第１のメッキ層と導通する第２のＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、及び、前記第２のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして第２のメッキ層を形成する工程を施すものである。

この発明に係わる非接触カード又はタグ用アンテナは、カード又はタグの絶縁性基材にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して形成された第１のＣｕ樹脂ペースト層、前記第１のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして形成された第１のメッキ層、前記第１のメッキ層を有する絶縁性基材に対して前記第１のメッキ層との導通部となる部分を開口させて絶縁性樹脂ペーストをパターン印刷して形成された絶縁性樹脂ペースト層、前記絶縁性樹脂ペースト層を有する絶縁性基材に対してＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、前記開口で前記第１のメッキ層と導通するように形成された第２のＣｕ樹脂ペースト層、前記第２のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキしてを形成された第２のメッキ層、及び、絶縁性基材の前記第２のメッキ層側に形成された絶縁性保護膜を備えたものである。

この発明の非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法並びに非接触カード又はタグ用アンテナによれば、印刷とメッキ技術を応用したもので、サブトラクテイブ法による製法より低価格であり、環境負荷を低減し、フィルムアンテナへの適用が好適な非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法並びに非接触カード又はタグ用アンテナを得ることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明が適用される非接触カードの基板構成を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、ＩＣカード１は日本工業規格等で規格化された大きさ（縦横：５４ｍｍ×８５．６ｍｍ、厚み０．７±０．０８ｍｍ）に設定されるものである。ＩＣカード１は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなるフィルム状の基材２（例えば厚さ５０μｍ）の片側面に、ループ状に形成された第１層のアンテナ部３を有し、その上に絶縁層４を介してループ状に形成された第２層のアンテナ部５を有しており、２層のアンテナ部３,５からなる階層構造のコイルアンテナを形成し、このコイルアンテナの両端にフリップチップ実装によりＩＣ６を接続固定して基板を構成している。７は第１層のアンテナ部３と第２層のアンテナ部５との導通部である。さらに、この基板には、絶縁層４と同様な材質からなる表面シート（図示せず）が積層されＩＣ６が密封される。そして、ＩＣカード１において、ＩＣ６がコイルアンテナを介して外部装置との間で通信を行う。

図２は実施の形態１による非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法を工程順に示す工程図である（以後、カードとして説明する）。Ｃｕ樹脂パターン印刷工程（ａ）では、カードの絶縁性基材１１にＣｕ樹脂ペーストを常温でスクリーン印刷等でパターン印刷し、硬化させて１０μｍ程度のＣｕ樹脂ペースト層１２（第１のＣｕ樹脂ペースト層）を形成する。Ｃｕ樹脂ペーストは１００°Ｃ程度で硬化できる。絶縁性フィルム基材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等を使用できる。厚さは、ＰＥＴで例えば、３８又は５０μｍである。Ｃｕ樹脂ペーストはＣｕパウダーを樹脂、例えば、ポリオレフィン系樹脂，アクリル系樹脂，又はフェノール系樹脂に混入させたものである。

なお、絶縁性基材としては、種々のものに利用でき、ガラスエポキシ基材、アクリル基材、ガラス基材（石英、シリコン）、セラミック基板（アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、ジルコニア）等がある。透明な基材の場合は、粘着剤を使用していないので、透明性を確保でき、光関連カードとしても利用できる。また、Ｃｕ樹脂ペーストのＣｕは銅メッキしたパウダーでもよい。Ｃｕ樹脂ペーストはＡｇ樹脂ペーストより密着性と柔軟性が向上する。

Ｃｕ無電解メッキ工程（ｂ）では、Ｃｕ樹脂パターン印刷工程（ａ）で形成されたＣｕ樹脂ペースト層１２上にＣｕ又はＮｉをメッキしてメッキ層１３（第１のメッキ層）を形成する。４０〜７０°Ｃで１〜２μｍ厚さにメッキする。ＣｕとＮｉの混合メッキであってもよい。無電解メッキであるが、電解メッキであってもよい。
絶縁層印刷工程（ｃ）では、メッキ層１３を有する絶縁性基材１１に対してメッキ層１３との導通部となる部分を開口（直径０．２ｍｍ程度）させて絶縁性樹脂ペーストをスクリーン印刷等でパターン印刷して厚さが１０μｍ程度の絶縁性樹脂ペースト層１４を形成する。絶縁性樹脂ペーストの材料は熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂でアクリル系，ポリエステル系，エポキシ系，又はこれらの混合物などである。

Ｃｕ樹脂パターン印刷工程（ｄ）では、絶縁性樹脂ペースト層１４を有する絶縁性基材１１に対して、工程（ａ）と同様にして、同様な材料と厚さで、Ｃｕ樹脂ペーストをスクリーン印刷等でパターン印刷して、前記開口でメッキ層１３と導通するＣｕ樹脂ペースト層１５（第２のＣｕ樹脂ペースト層）を形成する。
Ｃｕ無電解メッキ工程（ｅ）では、工程（ｂ）と同様にして、同様な材料と厚さで、Ｃｕ樹脂ペースト層１５上にＣｕ又はＮｉをメッキしてメッキ層１６（第２のメッキ層）を形成する。

保護膜印刷工程（ｆ）では、絶縁性基材１１のメッキ層１６側に絶縁性保護膜１７を形成する。この絶縁性保護膜１７は、工程（ｃ）で使用した絶縁層１４と同材料を使用できる。厚さ１０μｍ程度の絶縁層１７を形成して回路を保護密封する。
実施の形態１によって製作される非接触カード用アンテナでは、第１のメッキ層１３とＣｕ樹脂ペースト層１５間の絶縁層１４の厚さは１０μｍ程度と薄いので、第１のメッキ層１３とＣｕ樹脂ペースト層１５間の静電容量Ｃは、大きくできる。そのため式（１）で示す設定される共振周波数ｆに対してインダクタンスＬを小さくでき回路長（配線長）を短縮できる利点がある。
ｆ＝１／（２π√ＬＣ） ----（１）

また、実施の形態１によって製作される非接触カード用アンテナでは、アルミニウム箔付ＰＥＴフィルム材と比較して半田付けが可能であり、導体抵抗も低く、表面処理が容易である。そして、Ｃｕ樹脂ペースト層がメッキ層で補強されているので、破損し難く、フィルムアンテナとしては好適である。
さらに、実施の形態１による非接触カード用アンテナの製造方法は、低温での加工であり、サブトラクテイブ法による製法より廃液処理が大幅に減少し、材料を１００％使用でき、大気中（窒素ガス不要）で加工できるものである。
実施の形態１による非接触カード用アンテナの製造方法並びに非接触カード用アンテナは、サブトラクテイブ法（フォトリソグラフィー・エッチング技術）による製法より安価であり、環境負荷の少ない印刷・メッキ技術を応用し、必要があれば、従来から培ってきたロールｔｏロール技術と組み合わせることで、大幅に工程を短縮できることから低価格化に対応できる。

実施の形態２．
図３は実施の形態２による非接触カード用アンテナを示す断面図である。なお、各図中で同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。カードの絶縁性基材１１、例えば、ＰＥＴやアクリル基材に、実施の形態１と同様のＣｕ樹脂ペーストをスクリーン印刷等でパターン印刷して、Ｃｕ樹脂ペースト層１２を形成する。Ｃｕ樹脂ペースト層１２上に実施の形態１と同様にＣｕ又はＮｉをメッキしてメッキ層１３を形成する。さらに、メッキ層１３を有する絶縁性基材１１のメッキ層１３側に絶縁性保護膜１７を形成する。このようにして単層の非接触カード用アンテナを形成する。

実施の形態３．
図４は実施の形態３による非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法を工程順に示す工程図である（以後、カードとして説明する）。穴あけ工程（ａ）では、カードの絶縁性基材１１であるＰＥＴ、例えば、厚さが５０μｍの基材に導通部となるスルーホール、例えば直径が０．１ｍｍの穴をあける。Ｃｕ樹脂パターン印刷工程（ｂ）では、スルーホール２１を有する絶縁性基材１１の一面にＣｕ樹脂ペーストを常温でスクリーン印刷等でパターン印刷する。真空引きすることにより、スルーホール２１内にもＣｕ樹脂ペーストを引き込むことができる。このとき、スルーホール２１よりＣｕ樹脂ペーストが滴らないように、絶縁性基材１１の他面にＣｕ樹脂ペーストの落下防止保護フィルムを沿わせおくとよい。その後、Ｃｕ樹脂ペーストを硬化させて１０μｍ程度のＣｕ樹脂ペースト層１２をスルーホール２１と絶縁性基材１１上に形成する。

Ｃｕ樹脂パターン印刷工程（ｃ）では、一面にＣｕ樹脂ペースト層１２を有する絶縁性基材１１の他面に対して、Ｃｕ樹脂ペーストをパターン印刷し硬化させて、絶縁性基材１１の他面上に１０μｍ程度のＣｕ樹脂ペースト層を形成する。Ｃｕ無電解メッキ工程（ｄ）では、Ｃｕ樹脂パターン印刷工程（ｂ）（ｃ）で形成された両面とスルーホール２１内のＣｕ樹脂ペースト層１２,２２上にＣｕ又はＮｉをメッキして１〜２μｍ厚さのメッキ層１３を形成する。保護膜印刷工程（ｅ）では、メッキ層１３を有する絶縁性基材１１の両面に厚さ１０μｍ程度の絶縁性保護膜１７，２７を形成し、回路を保護密封する。

実施の形態２,３によって製作される非接触カード用アンテナでは、Ｃｕ樹脂ペースト層がメッキ層で補強されているので、破損し難く、フィルムアンテナに好適である。
また、実施の形態２,３による非接触カード用アンテナの製造方法においても、低温での加工であり、サブトラクテイブ法による製法より廃液処理が大幅に減少し、材料を１００％使用でき、大気中（窒素ガス不要）で加工できるものである。
実施の形態２,３による非接触カード用アンテナの製造方法並びに非接触カード用アンテナにおいても、サブトラクテイブ法（フォトリソグラフィー・エッチング技術）による製法より安価であり、環境負荷の少ない印刷・メッキ技術を応用し、必要があれば、従来から培ってきたロールｔｏロール技術と組み合わせることで、大幅に工程を短縮できることから低価格化に対応できる。

この発明が適用される非接触カードの基板構成を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 実施の形態１による非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法を工程順に示す工程図である。 実施の形態２による非接触カード用アンテナを示す断面図である。 実施の形態３による非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法を工程順に示す工程図である。 従来法で、基材の両面に回路を形成するときの製造方法を工程順に示す工程図である。

符号の説明

１ ＩＣカード ２ 基材
３ アンテナ部 ４ 絶縁層
５ アンテナ部 ６ ＩＣ
７ 導通部 １１ 絶縁性基材
１２ Ｃｕ樹脂ペースト層 １３ メッキ層
１４ 絶縁性樹脂ペースト層 １５ Ｃｕ樹脂ペースト層
１６ メッキ層 １７ 絶縁性保護膜
２１ スルーホール ２２ Ｃｕ樹脂ペースト層
２７ 絶縁性保護膜

Claims (5)

1. カード又はタグの絶縁性基材にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、Ｃｕ樹脂ペースト層を形成する工程、
   前記Ｃｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキしてメッキ層を形成する工程、
   及び、前記メッキ層を有する絶縁性基材の前記メッキ層側に絶縁性保護膜を形成する工程
   を施す非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法。
2. カード又はタグの絶縁性基材にスルーホールを形成する工程、
   スルーホールを有する絶縁性基材の一面にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、スルーホールと絶縁性基材上にＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、
   スルーホールを有する絶縁性基材の他面にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、絶縁性基材上にＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、
   前記Ｃｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキしてメッキ層を形成する工程、
   及び、前記メッキ層を有する絶縁性基材の両面に絶縁性保護膜を形成する工程
   を施す非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法。
3. カード又はタグの絶縁性基材にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、第１のＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、
   前記第１のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして第１のメッキ層を形成する工程、
   前記第１のメッキ層を有する絶縁性基材に対して前記第１のメッキ層との導通部となる部分を開口させて絶縁性樹脂ペーストをパターン印刷して絶縁性樹脂ペースト層を形成する工程、
   前記絶縁性樹脂ペースト層を有する絶縁性基材に対してＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、前記開口で前記第１のメッキ層と導通する第２のＣｕ樹脂ペースト層を形成する工程、及び、前記第２のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして第２のメッキ層を形成する工程
   を施す非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法。
4. 絶縁性基材の前記第２のメッキ層側に絶縁性保護膜を形成するようにした請求項３記載の非接触カード又はタグ用アンテナの製造方法。
5. カード又はタグの絶縁性基材にＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して形成された第１のＣｕ樹脂ペースト層、
   前記第１のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキして形成された第１のメッキ層、
   前記第１のメッキ層を有する絶縁性基材に対して前記第１のメッキ層との導通部となる部分を開口させて絶縁性樹脂ペーストをパターン印刷して形成された絶縁性樹脂ペースト層、
   前記絶縁性樹脂ペースト層を有する絶縁性基材に対してＣｕ樹脂ペーストをパターン印刷して、前記開口で前記第１のメッキ層と導通するように形成された第２のＣｕ樹脂ペースト層、
   前記第２のＣｕ樹脂ペースト層上にＣｕ又はＮｉをメッキしてを形成された第２のメッキ層、
   及び、絶縁性基材の前記第２のメッキ層側に形成された絶縁性保護膜を備えた非接触カード又はタグ用アンテナ。

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