JP5378992B2

JP5378992B2 - 電子タグ封止用樹脂組成物、樹脂封止電子タグ及びその製造方法

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Publication number: JP5378992B2
Application number: JP2009511742A
Authority: JP
Inventors: 智木ノ内
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2028-04-07
Also published as: US20100113671A1; CN101622314A; WO2008132972A1; KR20100015680A; US8324308B2; DE112008000473T5; JPWO2008132972A1

Description

本発明は、電子タグ封止用樹脂組成物、樹脂封止電子タグ及びその製造方法に関する。

電子タグ（ＩＣタグ、ＲＦＩＤ、無線タグ、電子荷札等と呼ばれる場合もある）は、微小なＩＣチップに情報を書き込めることから、物流や生産管理等に応用されている。
電子タグは、ＩＣチップを有する電子タグインレット（以下、インレットという。）と呼ばれる部品を樹脂等で封止し保護した構成を有している。例えば、特許文献１には射出成形を用いて絶縁性外郭樹脂を形成してなる電子タグが記載されている。
特許文献２には、熱可塑性樹脂として、ＰＰＳ等の耐熱性の高い樹脂材料を使用する例が開示されている。

樹脂封止電子タグの成形法として、特許文献３には、保護層を介してインモールド成形を行い、この際のゲートをインレットの中央に配置するのが好ましいことが記載されている。

一方で、特許文献４又は５には、扁平な断面形状を有するガラス繊維を充填することで、寸法安定性が著しく優れる熱可塑性樹脂組成物を開示している。
また、特許文献６には熱可塑性エラストマーを併用して、インサート成形に好適な樹脂組成物が提供できることが記載されている。
特開平０７−０８１２８４号公報特開平０８−２１６５７６号公報特開２００５−３３２１１６号公報特開昭６２−２６８６１２号公報特開２００３−２６８２５２号公報特開２００５−１６１６９３号公報

熱可塑性樹脂組成物の電子タグ封止において、従来の小型のコイルの封止、又はＩＣカードの封止では、従来用いられてきた封止用樹脂組成物でも、ある程度の信頼性を得ることが出来た。
しかしながら、下記（ア）〜（ウ）の問題が生じることがあり改善が要求されていた。

（ア）ソリの発生：従来の熱可塑性樹脂組成物では、成形法として２段成形を行うと、成形品全体のソリが大きくなり、電子タグを商品等の物品に設置する際に、浮き上がる等の不具合があった。
（イ）密着性：従来の熱可塑性樹脂組成物にて２段成形を行うと、一次成形品と二次成形品の密着性が不十分となり、間隙から水分が浸入することがあった。
（ウ）耐ヒートショック性：例えば、インレットの構成材料として耐熱フィルムを使用する場合や、ガラスエポキシ基板を使用する場合、ソリや開封の恐れがあった。また、成形時や成形品を熱的負荷にさらした際、インレットへのストレスが大きいという問題があった

従って、本発明は成形後のソリが小さく、２段成形における樹脂同士の密着性に優れ（インレットの密封効果が高い）、また、耐ヒートショック性等に優れる、電子タグ封止用樹脂組成物及び樹脂組成物封止電子タグを提供することを目的とする。

本発明者は鋭意研究を重ねた結果、所定の熱可塑性樹脂に扁平状のガラス繊維を添加することで、ソリ、密着性、信頼性に優れる樹脂封止電子タグが得られることを見出した。
本発明によれば、以下の電子タグ封止用樹脂組成物等が提供できる。
１．熱可塑性樹脂と扁平状ガラス繊維を含み、熱可塑性エラストマーを含まない樹脂組成物であり、前記熱可塑性樹脂がポリカーボネート、シンジオタクチックポリスチレン及びポリフェニレンスルフィドから選択される少なくとも１種である電子タグ封止用樹脂組成物。
２．前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンスルフィドであって、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した降温結晶化温度が２３０℃以上である１に記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
３．前記熱可塑性樹脂を１００質量部、前記扁平状ガラス繊維を１０〜２００質量部、及び無機充填材を０〜２００質量部含む１又は２に記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
４．前記扁平状ガラス繊維の扁平率（断面の短径／長径）が１／２〜１／１０である１〜３のいずれかに記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
５．前記無機充填材が炭酸カルシウム、マイカ、タルク及びシリカから選択される少なくとも１種である３又は４に記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
６．上記１〜５のいずれかに記載の電子タグ用封止用樹脂組成物及び電子タグインレットからなる電子タグ。
７．上記１〜５のいずれかに記載の電子タグ用封止用樹脂組成物を一次成形品に成形する工程と、前記一次成形品に電子タグインレットを合わせ、さらに、電子タグ用封止用樹脂組成物にて電子タグインレットを封止する工程を有する、電子タグの製造方法。

本発明によれば、ソリが小さく、インレットの密封性に優れ、熱的な負荷に対し、インレットの保護効果の高い電子タグを提供することができる。

本発明の電子タグの一実施形態を示す図であり、（ａ）はインレットの上面図及び横断面図、（ｂ）は一次成形品の上面図及び縦横断面図、（ｃ）は完成した電子タグの上面図及び縦横断面図である。

本発明の電子タグ封止用樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と扁平状ガラス繊維を含み、かつ熱可塑性エラストマーを含まないことを特徴とする。熱可塑性樹脂に扁平状ガラス繊維を配合した組成物を電子タグの封止材として使用することにより、インレットの封止後の電子タグのソリを低減でき、インレットと封止材の密封性が向上する。
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性エラストマーを含まない。熱可塑性エラストマーを含むと、２段成形における一次成形品と二次成形品の密着性が低下し、インレットを封止する能力が低下する。
尚、熱可塑性エラストマーとしては、例えば、エチレン−グリシジルジメタクリレート共重合体等のオレフィン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ビニル共重合体系エラストマー、ジエン系エラストマー、シリコン系エラストマー等が挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）及びポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が使用できる。これらを使用した場合、１００℃を超える高温に晒されても性能を維持することができる。特に、ＰＰＳ又はＳＰＳは耐薬品性に優れるため好ましい。
尚、ＰＰＳを使用する場合には、樹脂組成物の密着性の点から、樹脂組成物の示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定する降温結晶化温度が２３０℃以上であることが好ましく、特に、２３０〜２４０℃であることが好ましい。
ここで、降温結晶化温度とは、ＤＳＣにて、サンプルを一旦３４０℃まで２０℃／分で昇温し、３４０℃で５分間放置した後、−２０℃／分の条件で測定した際の、結晶化ピークが示す温度である。

樹脂組成物の降温結晶化温度を２３０℃以上とするには、例えば、使用するＰＰＳの分子量や架橋度、ＰＰＳに含まれる不純物量等を調整すればよい。
尚、降温結晶化温度が２３０℃以上であるＰＰＳの市販品を使用してもよい。

扁平状ガラス繊維としては、繊維の長手方向に対し垂直である断面の形状が長径及び短径を有するもの、即ち、断面形状が円状ではなく、楕円状や略長方形状等の繊維が使用できる。具体的に、断面の短径（Ｄ１）と長径（Ｄ２）の比（Ｄ１／Ｄ２：扁平率）は１／２〜１／１０であることが好ましい。
扁平状ガラス繊維は市販されているものが問題なく使用できる。

本発明の樹脂組成物は、さらに、無機充填材を添加することができる。これにより、材料の弾性率、線膨張係数等の異方性を低減することができる。
無機充填材としては、不定形、球状、板状のいずれかの形状を有するものが好ましい。例えば、カーボンブラック、炭酸カルシウム、溶融又は結晶シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、硅酸カルシウム、硅酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、硅藻土、ウォラストナイトのような硅酸塩、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナのような金属の酸化物、炭酸マグネシウムのような金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムのような金属の硫酸塩、その他炭化珪素、窒化硼素、各種金属粉末を挙げることができる。
また、板状充填材としてはマイカ、ガラスフレーク、各種の金属箔等を挙げることができる。
尚、これらの充填材は、一種又は二種以上併用することができる。

本発明の樹脂組成物では、熱可塑性樹脂１００質量部に対し、扁平状ガラス繊維を１０〜２００質量部配合することが好ましい。さらに、無機充填材を２００質量部以下で配合することが好ましい。
扁平状ガラス繊維の配合量が１０質量部未満であると、強度が低下するおそれがあり、一方、２００質量部を超えて添加すると、流動性が著しく低下したり、材料に異方性が生じ、寸法安定性が低下するおそれがある。扁平状ガラス繊維の配合量は４０〜１００質量部であることが特に好ましい。

無機充填材の配合量が２００質量部を超えると、流動性が著しく低下したり、薄肉部に大きな残留応力が発生する等して、熱変形を引き起こすおそれがある。無機充填材の配合量は、特に５０〜２００質量部が好ましく、さらに５０〜１７０質量部が好ましい。

本発明の樹脂組成物は、熱可塑性エラストマーを除く熱可塑性樹脂、扁平状ガラス繊維、及び任意に無機充填材から実質的になっていてもよく、また、これらの成分のみからなっていてもよい。「実質的になる」とは、上記組成物が熱可塑性エラストマーを除く熱可塑性樹脂、扁平状ガラス繊維及び任意に無機充填材のみからなり、これら成分の他に以下に説明する添加剤を含みうることである。

尚、本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の成分を添加してもよい。例えば、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、着色剤、可塑剤、導電性付与剤等の各種の添加剤を添加することができる。

本発明の電子タグは、上述した電子タグ用封止用樹脂組成物にて電子タグインレットを封止したものである。
電子タグの製造方法は特に限定はなく、公知の成形方法が適用できる。例えば、射出成形によるインサート成形が好適である。
本発明においては、電子タグ用封止用樹脂組成物を一次成形品に成形する工程（一次成形）と、この一次成形品に電子タグインレットを組み合わせ、さらに、電子タグ用封止用樹脂組成物にて電子タグインレットを封止する工程（二次成形）を有する製造方法が好ましい。本発明の電子タグ用封止用樹脂組成物を使用することにより、インサート成形のような２段成形にて電子タグを製造しても、一次成形品と二次成形品の密着性がよく、信頼性の高い電子タグが得られる。

図１は本発明の電子タグの一実施形態を示す図であり、（ａ）はインレット１０の上面図及び断面図、（ｂ）は一次成形品２０の上面図及び断面図、（ｃ）は完成した電子タグ（二次成形品３０）の上面図及び断面図である。
本発明の製造方法では、はじめに射出成形等によりインレットを設置する台状の一次成形品を製造する。この例で一次成形品には、インレットの寸法に合わせた窪みが設けられている。尚、一次成形品は通常の射出成形等によって得ることができる。

次に、一次成形品の窪みにインレットを置き、その後、一次成形品とインレットを組み合わせたものを電子タグ用封止用樹脂組成物にて封止する。尚、インレットの位置決めには窪みを利用する方法以外であってもよい。
この工程は、例えば、射出成形のインサート成形、即ち、一次成形品にインレットを設置したものを射出金型内に固定し、その後、樹脂組成物を金型内に射出することにより実施できる。

尚、一次成形に用いる樹脂組成物と二次成形に用いる樹脂組成物は、同一でも異なっていてもよいが、一次成形品と封止の密着性から同一の樹脂組成物であることが好ましい。
また、インレットは本技術分野で一般に使用されているものが問題なく使用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム基材、ガラスエポキシ基板等にＩＣを配設し、かつＩＣチップを搭載し、これらを電気的に接続したものが使用できる。また、インレットの形状もカード状やラベル状等、公知の形状を採用できる。
［実施例］

実施例、参考例及び比較例で使用した材料は下記のとおりである。
（１）ＰＰＳ
後述する合成例１，２で合成したＰＰＳ−１及びＰＰＳ−２を使用した。
（２）ＳＰＳ
出光興産製：シンジオタクチックポリスチレンザレック３００ＺＣ
（３）扁平状ガラス繊維
日東紡製：扁平ＧＦＣＳＧ３ＰＡ−８３０Ｓ：扁平率＝１／４（短径７μｍ／長径２８μｍ）
（４）ガラス繊維（断面が円状：扁平率＝１／１）
オーエンスコーニング製：チョップドＧＦＣＳ０３ＪＡＦＴ５９１
（５）炭酸カルシウム
白石工業製：重質炭酸カルシウムＰ−３０
（６）熱可塑性エラストマー
住友化学製：エチレン−グリシジルジメタクリレート共重合体（Ｅ−ＧＭＡ）ボンドファーストＥ

合成例１[ＰＰＳ−１の合成]
成分撹拌機を備えた重合槽に、含水硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ・５Ｈ_２Ｏ）８３３モルと、塩化リチウム８３０モル、及びＮ−メチル−２−ピロリドン５００リットルを入れ、減圧下で、１４５℃に保持して１時間脱水処理をした。ついで、反応系を４５℃に冷却した後、ジクロルベンゼン９０５モルを加え、２６０℃において４時間重合した。そして、得られた生成物を熱水で５回、１７０℃のＮ−メチル−２−ピロリドンで１回、水で３回の順に洗浄し、１８５℃で乾燥することにより、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ−１）を得た。この樹脂の３００℃、剪断速度２００秒^−１における溶融粘度は、４０Ｐａ・ｓであった。

合成例２[ＰＰＳ−２の合成]
上記合成例１において、得られた生成物の熱水による洗浄回数を５回から１回に変更した他は、同様にしてポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ−２）を得た。この樹脂の３００℃、剪断速度２００秒^−１における溶融粘度は、４０Ｐａ・ｓであった。

実施例１及び２参考例１及び２比較例１−５
各成分を表１に示す配合割合比でヘンシェルミキサーを用いて均一に混合した後、二軸押出機（東芝機械社製：ＴＥＭ３５）を用い、この押出機のシリンダ温度を２８０〜３５０℃に設定して溶融混練し、樹脂組成物ペレットを製造した。

・樹脂組成物の物性評価
（１）樹脂組成物の降温結晶化温度
ＤＳＣにて、試料を３４０℃まで２０℃／分で昇温し、３４０℃で５分間放置した後、−２０℃／分の降温条件で測定した際の、結晶化ピークを示す温度を測定した。
この結果、実施例１記載の組成物の降温結晶化温度は２３１℃であった。また、参考例１記載の組成物の降温結晶化温度は２２９℃であった。

（２）ソリ
上記各例にて作製した樹脂組成物ペレットを射出成形機にて図１（ｂ）に示す一次成形品に加工した。
射出成形機は５０トン竪型射出成形機（住友重機械製）を使用し、樹脂温度３３０℃、金型温度１５０℃とした。
一次成形品の寸法は、幅約１４ｍｍ、長さ約７０ｍｍ、厚さ約２ｍｍであり、肉厚は約１ｍｍである。
インレットのモデル試料としてガラスエポキシ基板を使用し、作製した一次成形品の窪みにガラスエポキシ基板を嵌め込んだものを射出金型内に設置しインサート成形して、図１（ｃ）に示す成形体を得た。尚、成形条件は上記と同じである。
ガラスエポキシ基板の寸法は幅約１０ｍｍ、長さ約６７ｍｍ、厚さ約１ｍｍであり、最終成形品（二次成形品）の寸法は幅約１４ｍｍ、長さ約７１ｍｍ、厚さ約３ｍｍ（樹脂の肉厚は約１ｍｍ）とした。

この最終成形品について、三次元測定器により、成形品表面の形状を測定し、端部と最大変異点の高低差を測定しソリを評価した。
結果を表１に示す。

（３）赤インク浸入テスト
上記（１）で作製した最終成形品について、一次成形と二次成形の樹脂組成物の密着性を判定するため、赤インク浸入テストを実施した。具体的に、成形直後の成形品をパイロット製赤インクに浸漬し、９８℃で３時間加熱した。その後、成形品を取り出し、樹脂組成物からなる封止を開封し、内部（ガラスエポキシ基板）への、赤インクの浸入の有無を目視判定した。
また、成形品に−４０℃で３０分及び１２０℃で３０分のヒートショック試験を２００サイクル行った後、赤インクに浸漬し、９８℃で３時間加熱したものについても同様の試験を行い、赤インクの浸入の有無を判定した。試料数を１０とし、インクの浸入の無かったものを良品として良品率で評価した。
結果を表１に示す。

（４）信頼性評価
上記（１）と同様にして二次成形品を得た。この二次成形品に−４０℃で３０分及び１２０℃で３０分のヒートショック試験を２００サイクル行った後、軟Ｘ線透過観察装置を使用し、樹脂のクラックの有無を判定した。試料数を１０とし、クラックの無かったものを良品として良品率で評価した。
結果を表１に示す。

本発明の電子タグ封止用樹脂組成物は、電子タグの外装部（封止部）を形成する材料として好適である。
また、本発明の電子タグは物流における製品管理や、製造現場における生産管理、在庫管理等、様々な分野で使用できる。

Claims

熱可塑性樹脂と扁平状ガラス繊維を含み、熱可塑性エラストマーを含まない樹脂組成物であり、
前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンスルフィドであって、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で−２０℃／分の降温温度で測定した降温結晶化温度が２３０〜２４０℃である電子タグ封止用樹脂組成物。
前記熱可塑性樹脂を１００質量部、前記扁平状ガラス繊維を１０〜２００質量部、及び無機充填材を０〜２００質量部含む請求項１に記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
前記扁平状ガラス繊維の扁平率（断面の短径／長径）が１／２〜１／１０である請求項１又は２に記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
前記無機充填材が炭酸カルシウム、マイカ、タルク及びシリカから選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の電子タグ封止用樹脂組成物。
請求項１〜４のいずれかに記載の電子タグ用封止用樹脂組成物及び電子タグインレットからなる電子タグ。
請求項１〜４のいずれかに記載の電子タグ用封止用樹脂組成物を一次成形品に成形する工程と、
前記一次成形品に電子タグインレットを合わせ、さらに、電子タグ用封止用樹脂組成物にて電子タグインレットを封止する工程を有する、電子タグの製造方法。