特開 2024-173449 導電粒子の分散方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173449

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】導電粒子の分散方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/08 20060101AFI20241205BHJP

   C03C 17/06 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B01J19/08 J

C03C17/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091876

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(71)【出願人】

【識別番号】304036754

【氏名又は名称】国立大学法人山形大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(72)【発明者】

【氏名】山崎 将平

(72)【発明者】

【氏名】富坂 克彦

(72)【発明者】

【氏名】杉本 俊之

【テーマコード（参考）】

4G059

4G075

【Ｆターム（参考）】

4G059AA01

4G059AA08

4G059AC11

4G059DA01

4G059DA02

4G059DA04

4G059DA06

4G059DA09

4G075AA27

4G075BB04

4G075BB08

4G075BB10

4G075CA14

4G075DA02

4G075DA18

4G075EC21

4G075FA12

4G075FB02

4G075FB03

4G075FB06

4G075FB12

4G075FC11

(57)【要約】

【課題】 基材上に導電粒子を離間させて二次元的に配置することができ、しかも分散配置した導電粒子の粒子密度を高めつつ粒子密度のバラつきも充分抑制することができる導電粒子の分散方法を提供すること。
【解決手段】 導電粒子の分散方法は、粒子を配置する静電気拡散性又は導電性を有する配置部２を有する第一の電極４と、配置部２と対向する吸着部５を有する第二の電極７との間に電界を形成することにより、配置部２に配置された、媒介粒子に該媒介粒子よりも粒径が小さい導電粒子を付着させた配合粒子Ｐを、配置部２と吸着部５との間で往復運動させて導電粒子を吸着部５に吸着させる工程、を備え、前記導電粒子の平均粒径Ｄ_１と前記媒介粒子の平均粒径Ｄ_２との比［Ｄ_１／Ｄ_２］が０．０１７超０．０３１未満である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電気拡散性又は導電性を有する配置部を有する第一の電極と、前記配置部と対向する吸着部を有する第二の電極との間に電界を形成することにより、前記配置部に配置された、媒介粒子に該媒介粒子よりも粒径が小さい導電粒子を付着させた配合粒子を、前記配置部と前記吸着部との間で往復運動させて前記導電粒子を前記吸着部に吸着させる工程、を備え、
前記導電粒子の平均粒径Ｄ_１と前記媒介粒子の平均粒径Ｄ_２との比［Ｄ_１／Ｄ_２］が０．０１７超０．０３１未満である、導電粒子の分散方法。

【請求項2】

前記配置部が前記吸着部側に開口する凹部を有し、
前記凹部は、前記吸着部側に向かって開口幅が増大するようにテーパがつけられている内壁面を有し、
前記凹部に前記配合粒子が配置される、請求項１に記載の導電粒子の分散方法。

【請求項3】

前記吸着部に吸着した前記導電粒子を、前記吸着部と対向するように配置された絶縁性を有する第２の吸着部に静電吸着させる工程を更に備える、請求項１に記載の導電粒子の分散方法。

【請求項4】

前記媒介粒子が、直径が８０～１４９μｍの球状粒子を含む、請求項１に記載の導電粒子の分散方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電粒子の分散方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基材上に粒子を二次元的に配列する方法として、球状粒子を分散した分散液に基板を浸漬させ、その基板を引き上げた後、分散媒を乾燥して除去するディップコート法や、移流集積法などが知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。これらの方法は、粒子の自己集積現象を利用しており、粒子を最密充填配置するときや粒子膜を形成するときに好適な技術である。

【0003】

一方、本発明者らは、これまでに基材上に導電粒子を離間させて二次元的に配置する技術の開発を進めてきており、特定の吸着部を有する静電吸着装置と、媒介粒子に導電粒子を付着させた配合粒子とを用いて、吸着部に導電粒子を分散配置させる技術を提案している（例えば、下記特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－２２３１５４号公報

【特許文献2】特開２０２１－０７４７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献２に記載の導電粒子の分散方法は、導電粒子同士に静電斥力を働かせ、ドライプロセスで導電粒子を分散させており、導電粒子へのダメージが小さいことや分散溶媒が不要であることなどの利点を有している。更に、分散配置した導電粒子の粒子密度を高めることや粒子密度のバラつきを抑制することができれば、実用上における利点を増やすことができる。

【0006】

そこで、本発明は、基材上に導電粒子を離間させて二次元的に配置することができ、しかも分散配置した導電粒子の粒子密度を高めつつ粒子密度のバラつきも充分抑制することができる導電粒子の分散方法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】

【0007】

本発明の一側面は、以下の［１］～［５］に記載の方法に関する。

【0008】

［１］ 静電気拡散性又は導電性を有する配置部を有する第一の電極と、前記配置部と対向する吸着部を有する第二の電極との間に電界を形成することにより、前記配置部に配置された、媒介粒子に該媒介粒子よりも粒径が小さい導電粒子を付着させた配合粒子を、前記配置部と前記吸着部との間で往復運動させて前記導電粒子を前記吸着部に吸着させる工程、を備え、前記導電粒子の平均粒径Ｄ_１と前記媒介粒子の平均粒径Ｄ_２との比［Ｄ_１／Ｄ_２］が０．０１７超０．０３１未満である、導電粒子の分散方法。
［２］ 前記配置部が前記吸着部側に開口する凹部を有し、前記凹部は、前記吸着部側に向かって開口幅が増大するようにテーパがつけられている内壁面を有し、前記凹部に前記配合粒子が配置される、［１］に記載の導電粒子の分散方法。
［３］ 前記吸着部に吸着した前記導電粒子を、前記吸着部と対向するように配置された絶縁性を有する第２の吸着部に静電吸着させる工程を更に備える、［１］又は［２］に記載の導電粒子の分散方法。
［４］ 前記媒介粒子が、直径が８０～１４９μｍの球状粒子を含む、［１］～［３］のいずれかに記載の導電粒子の分散方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、基材上に導電粒子を離間させて二次元的に配置することができ、しかも分散配置した導電粒子の粒子密度を高めつつ粒子密度のバラつきも充分抑制することができる導電粒子の分散方法及び当該方法に用いることができる静電吸着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る導電粒子の分散方法で用いられる静電吸着装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２の（ａ）は吸着部の一例を模式的に示す平面図であり、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＩｂ－Ｉｂ線における断面図である。

【図3】吸着部の開口部に導電粒子が収容された状態を模式的に示す断面図である。

【図4】吸着部の別の開口パターンの一例を模式的に示す平面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る導電粒子の分散方法で用いられる配合粒子を示す模式図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る導電粒子の分散方法を説明するための模式図である。

【図7】導電粒子の分散方法の他の実施形態を説明するための模式図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る導電粒子の分散方法を説明するための模式図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る導電粒子の分散方法で用いられる静電吸着装置の概略構成を示す図である。

【図10】図１０の（ａ－１）～（ｄ－１）は配置部の例を模式的に示す平面図であり、図１０の（ａ－２）～（ｄ－２）はそれぞれ図１０の（ａ－１）～（ｄ－１）のＩ－Ｉ線～ＩＶ－ＩＶ線における断面図であり、図１０の（ａ－３）～（ｄ－３）は配置部の他の断面形状を示す断面図である。

【図11】図１１の（ｅ－１）～（ｆ－１）は配置部の例を模式的に示す平面図であり、図１１の（ｅ－２）～（ｆ－２）はそれぞれ図１１の（ｅ－１）～（ｆ－１）のＶ－Ｖ線～ＶＩ－ＶＩ線における断面図であり、図１１の（ｅ－３）～（ｆ－３）は配置部の他の断面形状を示す断面図である。

【図12】図１２の（ｇ－１）～（ｊ－１）は配置部の例を模式的に示す平面図であり、図１２の（ｇ－２）～（ｊ－２）はそれぞれ図１２の（ｇ－１）～（ｊ－１）のＶＩＩ－ＶＩＩ線～Ｘ－Ｘ線における断面図であり、図１２の（ｇ－３）～（ｊ－３）は配置部の他の断面形状を示す断面図である。

【図13】本発明の一実施形態に係る導電粒子の分散方法を説明するための模式図である。

【図14】静電吸着装置の一例を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0012】

なお、本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、本明細書では、便宜上、複数の導電粒子の集合も「導電粒子」と称する。媒介粒子や配合粒子についても同様である。

【0013】

［導電粒子の分散方法］
本実施形態の導電粒子の分散方法は、静電気拡散性又は導電性を有する配置部を有する第一の電極と、配置部と対向する吸着部を有する第二の電極との間に電界を形成することにより、配置部に配置された、媒介粒子に該媒介粒子よりも粒径が小さい導電粒子を付着させた配合粒子を、配置部と吸着部との間で往復運動させて導電粒子を吸着部に吸着させる工程、を備える。

【0014】

上記方法は、粒子を配置する静電気拡散性又は導電性を有する配置部を有する第一の電極と、配置部と対向する吸着部を有する第二の電極と、を備える静電吸着装置の配置部に、媒介粒子に媒介粒子よりも粒径が小さい導電粒子を付着させた配合粒子を配置する工程（以下、第１工程ともいう）と、第一の電極と第二の電極との間に電界を形成して、配置部と吸着部との間で配合粒子を往復運動させて導電粒子を吸着部に吸着させる工程（以下、第２工程ともいう）とを備えることができる。

【0015】

吸着部は、静電気拡散性又は導電性を有する吸着部であってもよく、絶縁性を有する吸着部であってもよい。

【0016】

静電気拡散性の配置部及び静電気拡散性の吸着部はそれぞれ、表面抵抗率が１０^１３Ω以下であってもよく、１０^６Ω以上であってもよい。導電性の配置部及び導電性の吸着部はそれぞれ、表面抵抗率が１０^６Ω以下であってもよく、１０^－３Ω以上であってもよい。絶縁性を有する吸着部は、表面抵抗率が１０^１３Ω超であってもよい。

【0017】

図１は、本実施形態に係る導電粒子の分散方法で用いられる静電吸着装置の概略構成を示す図である。静電吸着装置１は、粒子を配置する配置部２を有する下部電極（第一の電極）４と、配置部２よりも重力方向の上方側に配置され、配置部２と対向する吸着部５を有する上部電極（第二の電極）７と、下部電極４及び上部電極７に接続された電源８と、電源８に接続された制御部９とを備える。

【0018】

静電吸着装置１においては、下部電極４が電極本体３と配置部２とから構成されており、上部電極７が電極本体６と吸着部５とから構成されている。下部電極は電極本体と配置部とが一体となっていてもよく、上部電極は電極本体と吸着部とが一体となっていてもよい。これらの場合、下部電極の上部電極と対向する側の表面を配置部とすることができ、上部電極の下部電極と対向する側の表面を吸着部とすることができる。

【0019】

下部電極４を構成する電極本体３の材質としては、静電気拡散性又は導電性を有するものを用いることができる。例えば、表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料を用いることができ、具体的には、金属、ガラス等が挙げられる。電極本体３の形状としては、特に限定されないが、例えば、平板状、ロール状などであってもよい。

【0020】

配置部２の材質としては、静電気拡散性又は導電性を有するものを用いることができる。例えば、表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料を用いることができ、具体的には、金属、ガラス、及び、導電性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の導電性樹脂などが挙げられる。配置部２の形状としては、粒子を配置できるものであれば特に限定されず、電極本体３の表面に形成された膜若しくはフィルムであってもよく、粒子を収容できる形状、例えば、底面及び側面を有し、吸着部方向に開口している形状であってもよい。図１に示される配置部は、より多くの粒子を収容することができる。

【0021】

電極本体と配置部とが一体である下部電極としては、例えば、金属、ガラス等の表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料から構成されるものを用いることができる。

【0022】

上部電極７を構成する電極本体６としては、静電気拡散性又は導電性を有するものを用いることができる。例えば、表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料を用いることができ、具体的には、金属、ガラス等が挙げられる。電極本体６の形状としては、特に限定されないが、例えば、平板状、ロール状などであってもよい。なお、電極本体３及び電極本体６の一方がロール状であり、他方が平板状である場合、ロールの回転軸と平板の主面とが平行関係にあり、回転軸と主面とを最短で結ぶ線上において吸着部と配置部とが所定の距離を隔てて対向できるように、電極４及び電極７を構成してもよい。また、電極本体３及び電極本体６の両方がロール状である場合、両方のロールの回転軸が平行関係にあり、回転軸同士を最短で結ぶ線上において吸着部と配置部とが所定の距離を隔てて対向できるように、電極４及び電極７を構成してもよい。

【0023】

吸着部５の材質としては、静電気拡散性又は導電性を有するものを用いることができる。例えば、表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料を用いることができ、具体的には、金属、ガラス、及び、導電性ＰＴＦＥ等の導電性樹脂などが挙げられる。吸着部５の形状としては、特に限定されず、電極本体６の表面に形成された膜若しくはフィルムであってもよい。

【0024】

電極本体と吸着部とが一体である上部電極としては、例えば、金属、ガラス等の表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料から構成されるものを用いることができる。

【0025】

吸着部５は、配置部側に開口する開口パターン（複数の開口部）が設けられていてもよい。このような吸着部５の形状としては、電極本体６の表面に形成された膜若しくはフィルムであってもよく、電極本体６とは分離可能なフィルムであってもよい。

【0026】

図２の（ａ）は吸着部の一例を模式的に示す平面図であり、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＩｂ－Ｉｂ線における断面図である。図２（ａ）に示す吸着部５は、所定のパターン（開口パターン）を有する複数の開口部（凹部）７２が設けられている。所定のパターン（開口パターン）は規則的な配置であってもよい。

【0027】

吸着部５の開口部７２は、開口部７２の底部７２ａ側から吸着部５の表面５ａ側に向けて開口面積が拡大するテーパ状に形成されていることが好ましい。すなわち、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、開口部７２の底部７２ａの幅（図２（ａ）及び図２（ｂ）における幅ａ）は、開口部７２の表面５ａにおける開口の幅（図２（ａ）及び図２（ｂ）における幅ｂ）よりも狭いことが好ましい。そして、開口部７２のサイズ（幅ａ、幅ｂ、容積、テーパ角度及び深さ等）は、収容する導電粒子のサイズに応じて設定すればよい。

【0028】

例えば、開口の幅ｂは、導電粒子の粒径に対して、１．０～１．５倍とすることができ、１．０５～１．４５倍とすることができる。また、媒介粒子の粒径は、開口の幅ｂに対して、２．０～１１０倍とすることができ、２．５～１００倍とすることができる。

【0029】

なお、開口部７２の形状は図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す形状以外の形状であってもよい。例えば、表面５ａにおける開口の形状は、図２（ａ）に示すような円形以外に、楕円形、三角形、四角形、多角形等であってよい。底部７２ａについても、平面以外の形状であってもよく、例えば、山型、谷型、微細な突起の集合体等であってよい。

【0030】

図３は、吸着部の開口部に導電粒子が収容された状態を模式的に示す断面図である。開口部に収容されている導電粒子以外の粒子（余剰粒子）を除去すること、及び、収容された導電粒子を粘着性基材などに転写することを容易とする観点から、開口部７２に収容された導電粒子の吸着部とは反対側の頂点と、吸着部の表面５ａとの距離Ｘが、導電粒子の粒径ｄの－２０～８０％となるように、好ましくは－１５～６０％となるように開口部７２の形状を設定することができる。なお、Ｘがプラスの値である場合は、図３に示されるように、導電粒子が吸着部の表面５ａから突出している状態を意味し、Ｘがマイナスの値である場合は、導電粒子が吸着部の表面５ａから突出していない、換言すれば埋没している状態を意味する。

【0031】

開口パターンが設けられている吸着部５を構成する材料としては、例えば、シリコン、各種セラミックス、ガラス、ステンレススチール等の金属等の無機材料、並びに、各種樹脂等の有機材料を使用することができる。吸着部の開口部７２は、フォトリソグラフ法、ナノインプリント等の公知の方法によって形成することができる。また、吸着部は、単層であってもよく、基体層と開口部が設けられた開口部層との積層体のように複数の層から構成されていてもよい。吸着部が積層体である場合、例えば、ＰＥＴ等の基体層上に、光硬化性樹脂組成物を用い、フォトリソグラフ法、ナノインプリント等の方法によって形成された開口部層との備えるフィルムであってもよい。吸着部の静電気拡散性又は導電性は、構成する材料の種類や表面処理等によって調節することができる。

【0032】

開口パターンが設けられている吸着部５は、絶縁性を有する吸着部であってもよい。

【0033】

開口パターンは、目的とする配置で導電粒子を分散できるよう、適宜設定することができる。図２の（ａ）に示す吸着部５においては、丸孔の開口部が直列で格子状に設けられているが、例えば、図４に示すように、６０°千鳥にすることもできる。また、開口パターンは、開口部が整列して設けられていてもよく、ランダムに設けられているものであってもよい。

【0034】

静電吸着装置１において、下部電極４と上部電極７とは所定の間隔を設けて配置されており、その電極間距離は０．１～５００ｍｍとすることができ、０．５～１００ｍｍであってもよく、１～２０ｍｍであってもよく、２～１５ｍｍであってもよい。

【0035】

静電吸着装置１において下部電極４は移動可能であってもよく、この場合、配合粒子を連続的に供給することが容易となる。例えば、ベルト又は円柱状のローラーの表面に下部電極を設けることができる。

【0036】

静電吸着装置１において上部電極７は移動可能であってもよく、この場合、導電粒子を吸着させる吸着部を連続的に供給することが容易となる。例えば、ベルト又は円柱状のローラーの表面に上部電極を設けることができる。

【0037】

電源８は、下部電極及び上部電極の間に電界を形成できるものであればよく、例えば、公知の高圧電源を用いることができる。高圧電源は、直流電源であってもよく、交流電源であってもよい。

【0038】

制御部９は、例えば、印加する電圧の調整、印加時間等の機能を有することができる。

【0039】

＜第１工程＞
第１工程では、上述した静電吸着装置１の配置部２に、媒介粒子に媒介粒子よりも粒径が小さい導電粒子を付着させた配合粒子を配置する（収容する）。図５は、配合粒子を示す模式図である。図５に示すように、配合粒子Ｐは、媒介粒子１０と、媒介粒子の表面に付着した導電粒子１２とから構成される。

【0040】

媒介粒子１０としては、静電気拡散性又は導電性を有している粒子であればよく、表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料を含む粒子を用いることができる。例えば、カーボン粒子、はんだ等の金属粒子、ガラス粒子、静電気拡散性を有する無機粒子を用いることができる。これらは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

【0041】

媒介粒子１０は、球状又は略球状であってもよく、表面に凹部、凸部、又は凹部及び凸部が設けられていてもよい。

【0042】

媒介粒子１０の粒径は、配合粒子の凝集を抑制しつつ配合粒子を移動させやすくする観点から、３０～５００μｍであってもよく、４０～４００μｍであってもよく、５０～３００μｍであってもよい。媒介粒子の取り扱い性の観点から、媒介粒子１０は、直径が６０～２５０μｍの球状粒子を含むものであってもよく、直径が７０～２５０μｍの球状粒子を含むものであってもよく、直径が８０～１４９μｍの球状粒子を含むものであってもよい。

【0043】

媒介粒子１０は、粒径が１０６μｍ未満の粒子の含有量が５０質量％以下であってもよく、粒径が１０６μｍ未満の粒子を含まないものであってもよい。

【0044】

媒介粒子１０は、最大粒径と最小粒径との差が２００μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよい。

【0045】

本実施形態においては、平均粒径が上記範囲である媒介粒子を用いてもよい。なお、本明細書において粒子の平均粒径は、メジアン径（Ｄ５０）を意味する。粒子のメジアン径（Ｄ５０）は、粒度分布測定装置（例えば、マイクロトラックベル（株）製、装置名「ＭＴ３０００ＩＩ」など）を用いて測定することができる。

【0046】

また、媒介粒子１０は、第２工程が行われる静電吸着装置の配置部に配置して、後述する所定の条件で電界を印加したときに、下部電極（第一の電極）及び上部電極（第二の電極）の間で往復運動することを確認する方法により選定してもよい。

【0047】

導電粒子１２としては、導電性の材料を含み、導電材料として機能するものであればよく、例えば、金、銀、ニッケル、銅、ハンダ等の金属粒子、カーボン粒子、ガラス、セラミック、プラスチック等の非導電性粒子を金属等の導電物質で被覆した導電被覆粒子などが挙げられる。非導電性粒子を被覆する金属としては、金、銀、ニッケル、銅、ハンダ等が挙げられ、多層構造を有していてもよい。また、導電粒子は、導電粒子の外表面の少なくとも一部に絶縁性被覆（例えば、絶縁性微粒子など）が存在していてもよい。

【0048】

導電粒子は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

【0049】

導電粒子１２は、球状又は略球状であってもよく、導電粒子と導電粒子の外表面の少なくとも一部に設けられた複数の絶縁性微粒子とを備える複合粒子であってもよい。

【0050】

導電粒子１２の粒径は、１～４０μｍであってもよく、１．５～３０μｍであってもよく、２～２０μｍであってもよい。

【0051】

本実施形態においては、平均粒径が上記範囲である導電粒子を用いてもよい。

【0052】

配合粒子Ｐを構成する媒介粒子の粒径は、導電粒子を効率よく吸着部に吸着させる観点から、導電粒子の粒径の５～２００倍であってもよく、１０～１５０倍であってもよく、１０～１００倍であってもよい。

【0053】

分散配置した導電粒子の粒子密度を高めつつ粒子密度のバラつきも充分抑制する観点から、導電粒子の平均粒径Ｄ_１と媒介粒子の平均粒径Ｄ_２との比［Ｄ_１／Ｄ_２］が０．０１７超０．０３１未満であってもよく、０．０１７以上０．０３１以下であってもよく、０．０２０以上０．０２７以下であってもよい。

【0054】

配合粒子Ｐは、媒介粒子と導電粒子とを混合することにより調製することができる。混合方法は特に限定されないが、例えば、撹拌機等の公知の混合手段を用いてもよく、媒介粒子及び導電粒子を入れた容器を振とうしてもよい。混合は、粒子が損傷しない範囲で行うことが好ましい。

【0055】

媒介粒子と導電粒子との配合割合は、媒介粒子の表面に導電粒子を充分に付着させるように適宜設定することができる。なお、導電粒子の配合量が多すぎると導電粒子の凝集が生じやすいため、導電粒子の凝集を抑制できる範囲で配合割合を設定することが好ましい。

【0056】

媒介粒子と導電粒子との配合割合は、導電粒子１質量部に対して、媒介粒子が１０～１００００質量部であってもよく、１００～３３００質量部であってもよく、１０００～２０００質量部であってもよい。

【0057】

＜第２工程＞
第２工程では、第一の電極及び第二の電極の間に電界を形成して、配置部と吸着部との間で配合粒子を往復運動させて、導電粒子を吸着部に吸着。

【0058】

図６は、第２工程を説明するための図であり、図６の（ａ）は、吸着部が静電気拡散性又は導電性を有するものであり、下部電極（第一の電極）及び上部電極（第二の電極）の間に電界を印加したときの配合粒子の往復運動（上下運動）を示す。配置部で上部電極と逆極性に帯電している配合粒子は静電引力によって上昇する。上昇した配合粒子は吸着部に接触する。このとき、粒径の大きい媒介粒子の表面に付着している粒径の小さい導電粒子が吸着部に吸着する。吸着部に接触した配合粒子は、上部電極と同極性に帯電し、静電斥力と、本実施形態においては重力によって下降する。下降した配合粒子は配置部で上部電極と逆極性に帯電し、静電引力によって上昇する。これらの繰り返しによって、吸着部に導電粒子が吸着していく。また、導電粒子を媒介粒子の表面に付着させていることにより、導電粒子同士が凝集することを抑制でき、吸着部に吸着した導電粒子は粒子同士が離間して配置される。こうして、図６の（ｂ）に示すように、吸着部５に導電粒子１２が吸着した上部電極７、すなわち導電粒子付き電極２０が得られる。

【0059】

吸着部が絶縁性を有する場合、吸着部が配置部よりも重力方向の上方側に配置されることで、配合粒子の往復運動、すなわち配合粒子が第二の電極と逆極性に帯電することで生じる静電引力による第二の電極への移動と、吸着部に接触した配合粒子が導電粒子を離すことで帯電がなくなり、自重による第一の電極への移動との繰り返しによって、粒径の大きい媒介粒子の表面に付着している粒径の小さい導電粒子を吸着部に吸着させることができる。

【0060】

第一の電極及び第二の電極の間隔は、０．１～５００ｍｍであってもよく、０．５～４００ｍｍであってもよく、１～２００ｍｍであってもよい。電極間距離が短い方が、導電粒子の吸着数が小さくなる傾向にあるが、後述する第３工程で第２の吸着部における導電粒子の吸着数を多くすることができる。これは、上下運動の際の電極間距離が短い方が、配合粒子が加速される距離が短くなるため、第二の電極の吸着部への付着数が減少するとともに、配合粒子が第二の電極の吸着部に衝突する直前の速度が遅くなり、導電粒子がより弱い力で第二の電極の吸着部に付着したために、第三の電極に飛昇しやすくなったものと考えられる。

【0061】

印加する電界強度としては、０．１～３０ｋＶ／ｃｍとすることができ、０．５～３０ｋＶ／ｃｍであってもよく、１～２０ｋＶ／ｃｍであってもよい。

【0062】

電界の印加は、連続的であってもよく、断続的であってもよい。

【0063】

電界の印加時間としては、吸着部に吸着させる導電粒子の量に応じて適宜設定することができる。

【0064】

第二の電極がロール状のローラー電極である場合、回転速度を周速１～１００ｍｍ／ｓｅｃに設定することができ、例えば、２３．５ｍｍ／ｓｅｃ、４７ｍｍ／ｓｅｃ、又は９４ｍｍ／ｓｅｃなどに設定してもよい。なお、回転速度が遅い方が、導電粒子の吸着数が多くなる傾向にある。

【0065】

第２工程を経て得られる導電粒子付き電極２０は、そのまま導電粒子が離間して二次元的に配置された基材として用いてもよく、所定の基材上に導電粒子を移すために用いてもよい。

【0066】

図７は、吸着部５が開口パターンを有する場合の第２工程を示す図である。この場合、上記と同様に第２工程を行うことのより、図７の（ｂ）に示すように、吸着部５の開口部７２に導電粒子１２が収容された上部電極７、すなわち導電粒子付き電極２０が得られる。

【0067】

吸着部５が開口パターンを有する場合の本実施形態に係る分散方法は、吸着部に付着している、開口部に収容されている導電粒子以外の粒子（余剰粒子）を除去するための工程（以下、余剰粒子除去工程ともいう）を更に備えていてもよい。余剰粒子除去工程は、開口部に収容されている導電粒子を、所定の粘着性基材上に転写する前に行うことができる。この場合、吸着部から除去された粒子を回収してリサイクルしてもよく、余剰粒子のうちの少なくとも導電粒子を回収してリサイクルすることが好ましい。

【0068】

余剰粒子を除去する方法としては、エアブロー、ブラシ、スキージ等の物理的に除去する手段、イオナイザー等の静電的に除去する手段が挙げられる。

【0069】

本実施形態の導電粒子の分散方法においては、吸着部に吸着した導電粒子を、吸着部と対向するように配置された絶縁性を有する第２の吸着部に静電吸着させる工程（以下、第３工程ともいう）を更に備えることができる。

【0070】

＜第３工程＞
図８は、第３工程を説明するための図であり、図８に示す静電吸着装置１’は、静電吸着装置１における下部電極４に代えて第２工程を経て得られる導電粒子付き電極２０を用い、上部電極７に代えて、導電粒子付き電極２０の吸着部５と対向するように配置された絶縁性の第２の吸着部２２を備える第三の電極２４を用いたこと以外は静電吸着装置１と同様の構成を有している。なお、図８中、８’及び９’はそれぞれ電源及び制御部である。

【0071】

第三の電極２４は、電極本体２３と第２の吸着部２２とから構成されている。

【0072】

第三の電極２４を構成する電極本体２３としては、静電気拡散性又は導電性を有するものを用いることができる。例えば、表面抵抗率が１０^１３Ω以下の材料を用いることができ、具体的には、金属、ガラス等が挙げられる。電極本体２３の形状としては、特に限定されないが、例えば、平板状、ロール状などであってもよい。

【0073】

第２の吸着部２２の材質としては、絶縁性材料を用いることができる。例えば、表面抵抗率が１０^１３Ω超の材料を用いることができ、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂などが挙げられる。第２の吸着部２２の形状としては、特に限定されず、電極本体２３の表面に形成された膜若しくはフィルムであってもよく、電極本体２３とは分離可能なフィルムであってもよい。

【0074】

第２の吸着部２２は、導電粒子付き電極２０の吸着部５側の表面が静電気拡散性又は導電性を有していてもよい。このような第２の吸着部２２としては、上述した絶縁性材料から形成される層に静電気拡散性又は導電性を有する層を設けたもの、又は、上述した絶縁性材料から形成される層に、静電気拡散性又は導電性を付与する表面処理を施したものであってもよい。

【0075】

静電吸着装置１’の導電粒子付き電極２０と第三の電極２４との間に電界を形成することにより、導電粒子付き電極２０の導電粒子は第三の電極２４の極性とは反対の極性に帯電した状態となり、静電引用によって上昇し、第２の吸着部である吸着部２２に吸着する。これにより、導電粒子１２が吸着した吸着部２２が得られる。

【0076】

第３工程が設けられていることにより、粒子密度を調整すること、導電粒子同士の間隔をより揃えることが容易となる。

【0077】

また、絶縁性の第２の吸着部に導電粒子が吸着することによる電界の減少作用によって、第２の吸着部に所定量の導電粒子が吸着した時点で導電粒子の静電吸着を止めることもでき、上記の効果が得られやすくなる。すなわち、導電粒子付き電極２０及び第三の電極２４の電極間の電界の強さは第２の吸着部に導電粒子が付着すればするほど小さくなることから、導電粒子付き電極の表面に導電粒子がなくなること以外に、電極間の電界を十分に小さくすることで導電粒子の飛翔を止めることもできる。この現象を利用し、例えば、導電粒子付き電極を移動可能にすることで十分な量の導電粒子を供給できるようにすれば、電界が十分弱くなるまで導電粒子を第三の電極の吸着部に吸着させることができる。このとき、導電粒子はすべて同じ極性に帯電していると考えられ、既に吸着している導電粒子と同じ場所に導電粒子が飛翔しても、静電反発力によって衝突をさけるように導電粒子が移動し、導電粒子が吸着していないところに吸着させることができる。よって、第３工程を設けることにより、特には、十分な数の導電粒子を吸着部に付着させつつ、粒子と粒子との間隔を略等間隔にすること、すなわち導電粒子密度と均一分散とを高水準で両立させることが期待できる。

【0078】

電極２０及び第三の電極２４の間隔は、０．１～５００ｍｍであってもよく、０．５～４００ｍｍであってもよく、１～２００ｍｍであってもよい。

【0079】

印加する電界強度としては、０．１～１００ｋＶ／ｃｍとすることができ、０．２～９０ｋＶ／ｃｍであってもよく、０．３～８０ｋＶ／ｃｍであってもよい。

【0080】

電界の印加は、連続的であってもよく、断続的であってもよい。

【0081】

電界の印加時間としては、吸着部に吸着させる導電粒子の量に応じて適宜設定することができる。

【0082】

第２の吸着部２２は、配置部側に開口する開口パターン（複数の開口部）が設けられていてもよい。このような吸着部２２の形状としては、電極本体２３の表面に形成された膜若しくはフィルムであってもよく、電極本体２３とは分離可能なフィルムであってもよい。

【0083】

開口パターンを有する第２の吸着部２２は、絶縁性であることを除いて、上述した開口パターンを有する吸着部５と同様に設計することができる。開口パターンを有する第２の吸着部２２においても、導電粒子付き電極２０の吸着部５側の表面が静電気拡散性又は導電性を有していてもよい。

【0084】

また、上述した余剰粒子除去工程を行うことができる。

【0085】

静電吸着装置１’において第三の電極２４は移動可能であってもよく、この場合、導電粒子を吸着させる吸着部を連続的に供給することが容易となる。例えば、ベルト又は円柱状のローラーの表面に第三の電極を設けることができる。また、第２の吸着部が連続的に供給されるフィルムであってもよい。

【0086】

上述した静電吸着装置では、第一の電極と第二の電極、及び導電粒子付き電極と第三の電極がそれぞれ重力方向に対して下側及び上側に配置されているが、本実施形態の導電粒子の分散方法においては、配合粒子又は導電粒子の移動方向が、水平であってもよく、重力方向に対して傾斜していてもよい。これらの場合においても、第一の電極、第二の電極及び第三の電極は上記と同様の構成とすることができる。更に、第１の工程、第２の工程及び第３の工程が連続的に実施されてもよい。

【0087】

また、本実施形態の導電粒子の第１の分散方法においては、配置部が吸着部側に開口する凹部を有し、凹部は、吸着部側に向かって開口幅が増大するようにテーパがつけられている内壁面を有し、凹部に配合粒子が配置されてもよい。

【0088】

上記の方法によれば、配置部が上記の凹部を有することにより、吸着部に吸着させた導電粒子の付着密度を高くすることができ、導電粒子の分散配置の効率を高めることができる。なお、導電粒子の付着密度が高くなる理由について、本発明者らは以下のとおり推察する。第一の電極における配置部が上記の内壁面を有する凹部を有していることにより、等電位面が凹部付近で凹型に曲がった等電位分布となり、静電気力が凹部の中央に集まりやすくなると考えられる。これにより、配合粒子が上下運動中に凹部の外に飛散することが抑制され、単位時間及び単位面積当たりに往復させることができる配合粒子の数が増大することで上記の効果が得られたと考えられる。

【0089】

図９は、上記の実施形態に係る導電粒子の分散方法で用いられる静電吸着装置の概略構成を示す図である。図９に示される静電吸着装置１は、吸着部５側に開口する凹部３０が設けられている配置部２を備えること以外は、図１に示される静電吸着装置１と同様の構成を有する。

【0090】

凹部３０は、吸着部５に向かって開口幅が増大するようにテーパがつけられている内壁面Ｓ_１を有する。図９に示される配置部は、平面部Ｓ_０と、半球面状の凹部３０とを有しており、凹部３０に配合粒子Ｐを配置することができる。凹部は、他の形状であってもよく、複数設けられていてもよく、所定のパターンで設けられていてもよい。

【0091】

凹部の形状は、例えば、半球面状、逆円錐状、逆円錐台形状、逆三角錐状及び逆四角推状等の逆多角推状、逆四角推台形状等の逆多角推台形状、横断面がＶ字、Ｕ字又は逆台形等の谷状などであってもよい。なお、凹部が谷状である場合、凹部の開口幅とは谷の幅を意味する。

【0092】

凹部の内壁面は、凹部の底部から吸着部に向かって開口面積が増大するようにテーパがつけられていてもよい。

【0093】

テーパがつけられている内壁面は、凹部の内壁の一部であってもよく、全部であってもよい。凹部は、開口幅が増大しない壁面を有していてもよい。

【0094】

テーパがつけられている内壁面は、階段状であってもよく、粗さを有していてもよい。

【0095】

図１０～図１２は、凹部が設けられた配置部の例を示す図である。図１０の（ａ－１）～（ａ－３）に示される配置部２ａは、半球面状の凹部３０ａが設けられている。図１０の（ａ－３）に示されるように、配置部２ａの凹部が設けられている側とは反対側面は平坦であってもよい。図１０の（ｂ－１）～（ｂ－３）に示される配置部２ｂは、平坦な底面Ｓ_２を有する逆円錐台形状の凹部３０ｂが設けられている。図１０の（ｂ－３）に示されるように、配置部２ｂの凹部が設けられている側とは反対側面は平坦であってもよい。図１０の（ｃ－１）～（ｃ－３）に示される配置部２ｃは、逆四角錐状の凹部３０ｃが設けられている。図１０の（ｃ－３）に示されるように、配置部２ｃの凹部が設けられている側とは反対側面は平坦であってもよい。図１０の（ｄ－１）～（ｄ－３）に示される配置部２ｄは、平坦な底面Ｓ_２を有する逆四角錐台形状の凹部３０ｄが設けられている。図１０の（ｄ－３）に示されるように、配置部２ｄの凹部が設けられている側とは反対側面は平坦であってもよい。

【0096】

図１１の（ｅ－１）～（ｅ－３）に示される配置部２ｅは、一方向に延びるＵ字谷状の凹部３０ｅが設けられている。図１１の（ｅ－３）に示されるように、配置部２ｅの凹部が設けられている側とは反対側面は平坦であってもよい。図１１の（ｆ－１）～（ｆ－３）に示される配置部２ｆは、一方向に延びるＶ字谷状の凹部３０ｆが設けられている。図１１の（ｆ－３）に示されるように、配置部２ｆの凹部が設けられている側とは反対側面は平坦であってもよい。

【0097】

図１２の（ｇ－１）～（ｇ－２）に示される配置部２ｇは、複数の逆四角推状の凹部３０ｇが格子のパターンで設けられている。配置部２ｇは、凹部３０ｇ間に平坦部を有している。図１２の（ｈ－１）～（ｈ－２）に示される配置部２ｈは、複数のＵ字谷状の凹部３０ｈが並べて設けられている。配置部２ｈは、凹部３０ｈ間に平坦部を有している。図１２の（ｉ－１）～（ｉ－２）に示される配置部２ｉは、複数の逆四角推状の凹部３０ｉが所定のパターンで設けられている。図１２の（ｊ－１）～（ｊ－２）に示される配置部２ｊは、複数のＵ字谷状の凹部３０ｊが並べて設けられている。

【0098】

凹部のサイズ（幅、開口面積、容積、内壁面のテーパ角度及び深さ等）は、配置する配合粒子の量に応じて適宜設定すればよい。例えば、凹部が半球面状、逆円錐状、又は逆円錐台形状である場合、開口の最大径が２～２００ｍｍであってもよく、最大深さが０．１～１００ｍｍであってもよく、最大径／最大深さが０．０２～２０００であってもよい。凹部が逆多角推状又は逆多角推台形状である場合、開口の最大幅が２～２００ｍｍであってもよく、最大深さが０．１～１００ｍｍであってもよく、最大幅／最大深さが０．０２～２０００であってもよい。凹部が谷状である場合、谷の最大幅が２～２００ｍｍであってもよく、最大深さが０．１～１００ｍｍであってもよく、最大幅／最大深さが０．０２～２０００であってもよい。

【0099】

電極本体と配置部とが一体である下部電極としては、例えば、金属、ガラス等の表面抵抗率が１×１０^１３Ω以下の材料から構成されるものを用いることができる。

【0100】

図１３は、凹部が設けられた配置部を備える静電吸着装置によって実施される第２工程を説明するための図である。図１３の（ａ）は、下部電極（第一の電極）及び上部電極（第二の電極）の間に電界を印加したときの配合粒子の往復運動（上下運動）を示す。配置部で上部電極と逆極性に帯電している配合粒子は静電引力によって上昇する。上昇した配合粒子は吸着部に接触する。このとき、粒径の大きい媒介粒子の表面に付着している粒径の小さい導電粒子が吸着部に吸着する。吸着部が静電気拡散性又は導電性を有する場合、吸着部に接触した配合粒子は、上部電極と同極性に帯電し、静電斥力と、本実施形態においては重力によって下降する。また、吸着部が絶縁性を有する場合、吸着部に接触した配合粒子は、導電粒子が吸着部に移動することで帯電がなくなり、本実施形態においては重力によって下降する。下降した配合粒子は配置部で上部電極と逆極性に帯電し、静電引力によって上昇する。これらの繰り返しによって、吸着部に導電粒子が吸着していく。また、導電粒子を媒介粒子の表面に付着させていることにより、導電粒子同士が凝集することを抑制でき、吸着部に吸着した導電粒子は粒子同士が離間して配置される。また、本実施形態においては、配置部が上記の凹部を有することにより、吸着部に吸着させた導電粒子の付着密度を高くすることができ、導電粒子の分散配置の効率を高めることができる。こうして、図１３の（ｂ）に示すように、吸着部５に導電粒子１２が吸着した上部電極７、すなわち導電粒子付き電極２０が得られる。

【0101】

図１４は、静電吸着装置の一例を示す図である。この静電吸着装置は、第一の電極として、図４の（ｇ－１）及び（ｇ－２）に示される複数の逆四角推状の凹部３０ｇが格子のパターンで設けられている配置部２ｇを有し、電極本体と吸着部とが一体となった第二の電極として、円柱状のローラー電極４０を有し、配置部２ｇは矢印Ｂの方向（又はその他の方向）に水平移動することができ、ローラー電極４０は矢印Ａの方向（又はその反対方向）に回転することができる。また、配置部２ｇが固定されており、吸着部５ａが回転又は水平移動をしてもよい。更に、図１４に示される静電吸着装置は、表面に第２の吸着部２２ａが設けられた円柱状のローラー電極５０を備えている。ローラー電極５０は矢印Ｃの方向（又はその反対方向）に回転することができる。ローラー電極４０及びローラー電極５０は、互いの回転軸が平行関係にあり、回転軸同士を最短で結ぶ線上においてローラー電極４０の表面と第２の吸着部とが所定の距離を隔てて対向できるように配置されている。

【0102】

図１４に示される静電吸着装置によって、上述した第１工程、第２工程及び第３工程を行うことができる。

【0103】

本実施形態の導電粒子の分散方法によれば、導電粒子を離間させて二次元的に配置することができるため、導電性材料等の各種電子材料への適用が可能である。

【実施例0104】

以下、実施例及び比較例によって、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0105】

＜粒子の平均粒径＞
以下で示される粒子の平均粒径は、粒度分布測定装置（マイクロトラックベル（株）製、装置名「ＭＴ３０００ＩＩ」）を用いて測定されたメジアン径（Ｄ５０）である。

【0106】

［媒介粒子の調製］
（媒介粒子１）
球状カーボン粒子（日本カーボン（株）製、製品名「ＩＣＢ－１５０２０」）を、目開き１０６μｍ（１４０ｍｅｓｈ）の篩と、目開き１５０μｍ（１００ｍｅｓｈ）の篩とを用いて分級することにより、直径が１０６μｍ以上１５０μｍ未満の球状カーボン粒子を含む媒介粒子１を調製した。なお、媒介粒子１の平均粒径（Ｄ５０）は１３０μｍであった。

【0107】

（媒介粒子２）
球状カーボン粒子（日本カーボン（株）製、製品名「ＩＣＢ－１５０２０」）を、目開き１０６μｍ（１４０ｍｅｓｈ）の篩を用いて分級することにより、直径が１０６μｍ未満の球状カーボン粒子を含む媒介粒子２を調製した。なお、媒介粒子２の平均粒径（Ｄ５０）は９６μｍであった。

【0108】

（媒介粒子３）
球状カーボン粒子（日本カーボン（株）製、製品名「ＩＣＢ－１５０２０」）を、目開き１５０μｍ（１００ｍｅｓｈ）の篩を用いて分級することにより、直径が１５０μｍ以上の球状カーボン粒子を含む媒介粒子３を調製した。なお、媒介粒子３の平均粒径（Ｄ５０）は１７２μｍであった。

【0109】

［配合粒子の調製］
（調製例１）
ガラス製の容器に、媒介粒子１を１２００質量部と、導電粒子として直径２．５μｍのプラスチックのコア粒子の表面にＮｉめっきを施した平均粒径３μｍの導電被覆粒子を１質量部と、を入れ、容器を振って混ぜ合わせることにより配合粒子１を得た。なお、得られた配合粒子１を走査型電子顕微鏡により観察して、媒介粒子の表面に導電粒子が付着していることを確認した。

【0110】

（調製例２）
媒介粒子１に代えて媒介粒子２を用いたこと以外は調製例１と同様にして、配合粒子２を得た。

【0111】

（調製例３）
媒介粒子１に代えて媒介粒子３を用いたこと以外は調製例１と同様にして、配合粒子３を得た。

【0112】

［導電粒子の分散］
（実施例１）
図１４に示される静電吸着装置と同様の構成を有する装置を用意した。この装置では、第一の電極として、直径が１５ｍｍ、最大深さが２ｍｍの半球面状の凹部３０ａが設けられた銅板（奥行１０ｃｍ×幅１０ｃｍ×厚み５ｍｍ）（Ｓ電極）を用い、第二の電極として、外径９０ｍｍの回転円筒電極（Ｄ電極）を用い、第三の電極として、絶縁シート（厚み６ｍｍ）を張った外径９０ｍｍｍの回転円筒電極（Ｃ電極）を用い、Ｃ電極とＤ電極との距離が７ｍｍ、Ｓ電極とＤ電極との距離ｄ_ＤＳが３ｍｍ、及び、絶縁シートとＤ電極との距離ｄ_ＣＤが１ｍｍとなるように、各電極を配置した。

【0113】

銅板（Ｓ電極）の凹部に調製例１で得られた配合粒子１を１０ｍｇ配置し、Ｄ電極を２ｍｍ／ｓの周速で回転させながらＳ電極に－１．３ｋＶの負電圧を印加することにより、Ｓ電極とＤ電極との間で配合粒子Ｐを上下運動（往復運動）させた。次に、Ｃ電極に３ｋＶの正電圧を印加することにより、Ｄ電極上に吸着した導電粒子を絶縁シート上に飛昇吸着（静電吸着）させた。

【0114】

絶縁シートの吸着面を撮像し、画面内の粒子数をカウントすることで、絶縁シート上の導電粒子の１ｍｍ^２あたりの粒子数を測定した。この測定までを３回行った。

【0115】

（参考例１）
配合粒子１に代えて配合粒子２を用いたこと以外は実施例１と同様にして、絶縁シート上に導電粒子を吸着させ、粒子数の測定を行った。

【0116】

（参考例２）
配合粒子１に代えて配合粒子３を用いたこと以外は実施例１と同様にして、絶縁シート上に導電粒子を吸着させ、粒子数の測定を行った。

【0117】

【表1】

【符号の説明】

【0118】

１，１’…静電吸着装置、２…配置部、３…電極本体、４…下部電極（第一の電極）、５…吸着部、６…電極本体、７…上部電極（第二の電極）、８，８’…電源、９，９’…制御部、１０…媒介粒子、１２…導電粒子、２０…導電粒子付き電極、２２，２２ａ…第２の吸着部、３０…凹部、４０，５０…ローラー電極、Ｐ…配合粒子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】