JP2002307399A - 微小物を封入したマイクロカプセル及びこれを用いた微小物の固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小物をマイクロカプセル内に封じ込めるこ
とによって、微小物の取り扱いを容易にするとともに、
当該微小物を短時間で所望の位置に固定する。 【解決手段】 光硬化樹脂及び光重合開始剤と微小物を
芯物質とし、これらを硬質殻材料によるカプセルに内包
させてマイクロカプセルを形成する。微小物のサイズを
０．５ミリメートル以下とし、かつ、マイクロカプセル
のサイズを１乃至１．５ミリメートルとすることによ
り、その取扱性を良好にするとともに、マイクロカプセ
ルを取り付け対象物上で破壊した後、これに紫外線を照
射することにより光硬化樹脂を硬化させて微小物を当該
対象物に短時間で固定できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップや微粒子等
の微小物についてその取り扱いを容易にすることを目的
として当該微小物を内包させたマイクロカプセル及びこ
れを用いた微小物の固定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】微小チップ等の部品を基板（被装着物）
に実装する工程において、当該チップを基板上の所定場
所に取り付ける場合には、チップを個々に分離して供給
する装置や、チップをキャリアテープ等の搬送媒体に取
り付ける装置、あるいは、チップを目的の位置に位置決
めして実装する装置、チップを半田付けする装置等、数
種類の装置が必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯電
話に代表されるように電気機器の小型化が進むにつれ、
これらに使用されるチップについても小型化が進んでお
り、その結果、当該チップを取り扱う装置もその対応を
迫られることになるが、異なるチップサイズが多種類に
亘って使用されるようになると、これに応じて装置仕様
の変更を余儀なくされる。即ち、チップサイズが微小に
なると、従来よりも高精度の装置が必要になり、同一の
装置では異なるサイズのチップを取り扱うことが困難と
なってしまうという問題が生じることになる。

【０００４】そこで、例えば、微小チップをマイクロカ
プセル内に接着剤とともに封じ込めることでサイズを調
整して取り扱い性の向上を図る方法が考えられるが、そ
の場合には、チップ固定に要する時間の短縮化が問題と
なる。

【０００５】即ち、マイクロカプセルの破壊後におい
て、チップと共に流出した内包物（接着剤）によりチッ
プを所定の位置に固定するに際して、接着剤がその接着
性を発現するためには、接着剤中の溶媒等の液体が蒸発
して系外に去ること、あるいは接着対象物に浸透して系
外に去ること等の状態変化が必要となるが、当該変化に
は、ある程度の長い時間を必要とするので、所望の位置
に微小物を速やかに固定することが難しいという問題が
ある。

【０００６】本発明は、微小物をマイクロカプセル内に
封じ込めることによって、微小物の取り扱いを容易にす
るとともに、当該微小物を短時間で対象物に固定するこ
とを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロカ
プセルは、上記した課題を解決するために、光硬化樹脂
及び光重合開始剤と微小物を芯物質としてこれらをカプ
セルに内包させた、微小物を封入したマイクロカプセル
であって、微小物のサイズを０．５ｍｍ（ミリメート
ル）以下とし、マイクロカプセルのサイズを０．５乃至
１．５ｍｍとしたものである。

【０００８】また、本発明に係るマイクロカプセルを用
いた微小物の固定方法は、マイクロカプセルをその取り
付け対象物上で破壊した後、これに紫外線を照射するこ
とにより光硬化樹脂を硬化させて微小物を当該対象物に
固定するようにしたものである。

【０００９】従って、本発明によれば、光硬化樹脂と光
重合開始剤を微小物とともにマイクロカプセルに封入さ
せることで微小物の取り扱いがし易くなることは勿論、
マイクロカプセルの破壊後における紫外線照射により光
硬化樹脂を瞬時に硬化させて微小物を対象物上に固定す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、微小物を取り扱い易く
するために、接着用材料とともに当該微小物をマイクロ
カプセル（小包体）を用いることを基本にしており、光
硬化樹脂（あるいは光硬化性樹脂、感光性樹脂）及び光
重合開始剤と微小物を芯物質とし、これらを硬質殻材料
でできたカプセルに内包させたものである。

【００１１】尚、微小物には、チップ状をした電気部品
や機械部品（マイクロマシン用部品等。）、発光体、蛍
光体、誘電体、絶縁体、磁性粉等の微粒子等をはじめと
する各種物質が挙げられ、その如何は問わないが、その
大きさについては０．５ミリメートル以下が好ましい。
その理由は、これ以上のサイズでは、微小物そのものを
直接的に取り扱うことができるようになるので、マイク
ロカプセル化の利点が生かされないからである。また、
微小物の下限サイズについては、当該微小物の如何によ
って自ずと規定され、また、極度に小さいものは精度の
良い位置決めに支障を来すこと等に起因する制限が課せ
られる。

【００１２】また、マイクロカプセルのサイズについて
は、その許容範囲として０．５乃至１．５ミリメートル
が実用上好適な範囲であり、その上限値より大きくなる
と、マイクロカプセル化の利点が薄れ、他方、その下限
値よりも小さくなると、微小物を直接取り扱う場合と同
じ問題（取り扱い難さ）をかかえることになってしま
う。従って、カプセル化に際しては、これに封入する微
小物のサイズや特性を考慮してカプセルサイズを決定す
べきである。

【００１３】本発明に係るマイクロカプセルに用いられ
る光重合開始剤としては、短波長域、例えば、波長３３
０乃至４５０ｎｍ（ナノメートル）の光を浴びてラジカ
ル開裂によってラジカルを生成し光硬化樹脂の重合開始
剤となるものであれば如何なるものでも良い。

【００１４】具体例としては、ベンゾイン、ベンゾイン
エチルエーテル、２，２−ジメトキシ−１、２−ジフェ
ニルエタン−１−オン、１−フェニル−２−ヒドロキシ
−２−メチルプロパン−１−オン等のベンゾイン系化合
物、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、ジエトキ
シアセトフェノン等のアセトフェノン系化合物、チオキ
サンソン、２−メチルチオキサンソン等のチオキサンソ
ン系化合物、ジハロジベンゾイルメタン、ビストリハロ
メチルトリアジン等ハロゲン化合物などを単独に用い、
又はこれらを２種以上混合して用いることができる。

【００１５】また、本発明に係るマイクロカプセルに内
包される光硬化樹脂としては上記した光重合開始剤から
放出されたラジカルを受けて重合を開始するものならば
如何なるものでも良い。

【００１６】具体例としては、１，４−ビスヒドロキシ
エチルシクロヘキサン−Ｐ−フェニレンジアクリレー
ト、ポリメタクリロキシエチルシンナメート、ポリビニ
ロキシエチルフリルアクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート
等が挙げられる。

【００１７】ところで、本発明に係るマイクロカプセル
については装置等で容易に取り扱えるようにすることを
目的としているので、装置で取り扱う際にマイクロカプ
セルが破壊されないだけの機械的強度を必要とするが、
カプセルの壁厚を増すことで所望の機械強度を得たマイ
クロカプセルを用いる場合には、当該カプセルを加圧に
より破壊した後に、カプセル壁の残骸が嵩高に残ってし
まうために、微小物の取り付け対象物にとって思わぬ不
具合を招く虞れが生じる。

【００１８】そこで、本発明で用いる光硬化樹脂につい
ては、常温（２５゜Ｃ）で固体であるか、又は高粘度
（例えば、３０００ｃｐｓ（センチポアズ）以上）のも
のが好ましい。その理由は、芯物質によってマイクロカ
プセルの機械的強度を保つことができることや、保管時
にカプセルが高温に曝されても封入物質が溶け出さない
限界までカプセルの壁厚を薄くすることができるといっ
た、各種の利点が得られるからである。尚、カプセルの
壁厚を薄くできることは、カプセル破壊後の残骸（カプ
セル壁）が嵩高にならないという点で有利であるが、光
硬化樹脂を加熱して液体にする工程が必要となる。その
際には、カプセルを加熱しながら加圧により潰す方法
と、カプセルを加圧により潰してから加熱する方法等が
挙げられ、どちらを採用しても基本的には問題ないが、
微小物への影響等を考慮すると、固体又は高粘度の光硬
化樹脂を加熱して液体にしてからカプセルを破壊する方
法が好ましい。

【００１９】常温で高粘度又は常温で固体の光硬化樹脂
としては、例えば、メトキシポリエチレングリコール＃
１０００メタクリレート、β−メタクリロイルオキシエ
チルハイドロジェンフタレート、ポリエチレングリコー
ル＃１０００ジメタクリレート、２，２−ビス［４−
（アクリロキシ・ジエトキシ）フェニル］プロパン、テ
トラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロ
ールメタンテトラアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変
性トリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタ
クリレート等が挙げられる。

【００２０】上記の芯物質を封入したマイクロカプセル
作成方法としては、界面重合法、Ｉｎ Ｓｉｔｕ法、相
分離法、液中乾燥法等、既知の方法を用いることが可能
であり、被接着体や装着方法に応じて適宜に選択するこ
とができる。

【００２１】これらの中でも比較的カプセル形成が容易
なポリウレアを壁膜剤とする界面重合法（以下、本方法
によって製造されるカプセルを「ポリウレアカプセル」
という。）を用いた場合について説明すると、概ね下記
のようになる（製造方法の個々具体的内容については後
に示す実施例の説明において詳述する。）。

【００２２】先ず、光重合開始剤、光硬化樹脂、ポリイ
ソシアネートを含む油相を作って、これに微小物を混入
して攪拌により充分に分散させた後、水溶性高分子を溶
解した保護コロイド中に添加し乳化する。その後、乳化
液にポリアミンを加え所定時間反応させポリウレア壁膜
を形成する。所定時間経過後に温度を下げ、洗浄・濾過
後に乾燥させることでマイクロカプセルが得られ、上記
のサイズ条件（０．５乃至１．５ｍｍ）に適合するもの
だけを選別する。また、必要に応じ油相に重合防止剤、
光感度増感剤、増粘剤、沈殿防止剤などを混入しても良
い。

【００２３】尚、ポリイソシアネートの具体例として
は、ノルボルネンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジ
イソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、
２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレン
ジイソシアネート、ナフタレン−１，４−ジイソシアネ
ート、ジフエニルメタン−４，４−ジイソシアネート、
３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフエニル−ジイソ
シアネート、３，３’−ジメチルジフエニルメタン−
４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジ
イソシアネート、４，４’−ジフエニルプロパンジイソ
シアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、
ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレ
ン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−
１，４−ジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシア
ネート類、４，４’、４”−トリフエニルメタントリイ
ソシアネート、トルエン−２，４，６−トリイソシアネ
ート等のトリイソシアネート類、４，４’−ジメチルジ
フエニルメタン−２，２’、５，５’−テトライソシア
ネート、テトライソシアネート類が挙げられる。

【００２４】さらには、ポリイソシアネートとポリオー
ルの付加物、例えば、トルイレンジイソシアネートとト
リメチロールプロパンの付加物、ヘキサメチレンジイソ
シアネートとトリメチロールプロパンの付加物等、イソ
シアーヌレート型ポリイソシアネート、ビュウレット型
ポリイソシアネート、アダクト型ポリイソシアネートな
どを用いることもできる。

【００２５】また、ポリアミンの具体例としてはエチレ
ンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジ
アミン、ヘキサメチレンジアミン、ペンタメチレンジア
ミン、ジエチレントリアミン、トリエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、ジエチルアミノプロピル
アミン、キシリレンジアミン、ｐ−フエニレンジアミ
ン、ｍ−フエニレンジアミン、ピペラジン、２−メチル
ピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン、２−ヒドロ
キシトリメチレンジアミンなどが挙げられる。

【００２６】そして、保護コロイドに用いる水溶性高分
子の具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリアク
リルアミド、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロースなどが挙げられる。

【００２７】本発明に係るマイクロカプセルを用いて微
小物を対象物に固定する方法については、下記に示す工
程を含む。

【００２８】（１）マイクロカプセルを取り付け対象物
上で破壊する工程 （２）紫外線を照射することにより光硬化樹脂を硬化さ
せ、微小物を所望の位置で当該対象物に固定する工程。

【００２９】例えば、マイクロカプセルに所定の圧力を
加えてマイクロカプセルを破壊し、油層とともに流れ出
た微小物を含む芯物質に紫外線を照射して光硬化樹脂を
瞬時に硬化させることで、微小物を対象物上に速やかに
固定すれば良い。

【００３０】尚、光源としては水銀灯やキセノンラン
プ、メタルハライドランプ、ケミカルランプ等を各種の
ものを利用できるが、紫外線を利用する理由には、一般
に光重合開始剤が紫外線照射でラジカルを生成するもの
であることや、紫外線のもつエネルギー量が非常に大き
いために分子間結合を解離させラジカルを生成し易いこ
と等が挙げられる。つまり、可視光では多くの光量を必
要とし、また、逆に少ない光量で反応を起こすようでは
管理、保守の面で取り扱いが難しくなること、そして、
赤外線による熱重合では反応時間や芯物質への影響等が
問題になるので、短時間で反応を引き起して微小物等に
悪影響を及ぼすことなく反応を終了させるには、紫外線
の利用が好ましい。

【００３１】

【実施例】本発明に係る各実施例（実施例１、実施例
２）について、それぞれの製造工程を箇条書きにしてま
とめると以下のようになる。

【００３２】実施例１ （Ａ．油相の作成） （１）酢酸エチル１ｇに熱重合禁止剤０．０１ｇ（ｐ−
メトキシフェノール）、ＮＫエステルＴＭＰＴ（新中村
化学社製光硬化樹脂）を２ｇ、イルガキュア６５１（チ
バ・スペシャルティ・ケミカルズ社製光重合開始剤）
０．１ｇ加えて撹拌した。

【００３３】（２）アエロジルＲ９７２（日本アエロジ
ル社製）０．１ｇを加え粘度を調整した。

【００３４】（３）微小物質０．３グラム、バーノック
Ｄ−７５０（大日本インキ化学工業社製のポリイソシア
ネートとポリオールの付加物）１．２５ｇ、バーノック
ＤＮ−９５０（大日本インキ化学工業社製ポリイソシア
ネートとポリオールの付加物）１．２５ｇを加え２分間
撹拌した。

【００３５】（Ｂ．乳化）予め５０゜Ｃに加熱したポリ
ビニルアルコール（重合度５００、けん化度８６．５乃
至８９％）１．５ｗｔ％（重量百分率）水溶液１５０ｇ
に油相を加えスリーワンモーター（新東科学社製撹拌装
置）を用いて２００ｒｐｍの回転数で５分間撹拌して乳
化液とした。

【００３６】（Ｃ．反応）乳化液に２．５ｗｔ％のジエ
チレントリアミン水溶液５ｇを添加し、５０゜Ｃに保ち
ながら１４０ｒｐｍの回転数で攪拌しながら所定時間
（３時間程度）に亘って反応させた。

【００３７】（Ｄ．洗浄・濾過・乾燥工程）上記反応系
の温度を室温まで下げてから、数回の水洗浄工程により
不要物（ポリビニルアルコール等。）を洗い流した後、
濾過して常温で数日間（３日程度）、乾燥風にあてて乾
燥させる。これにより、チップを内包したポリウレアカ
プセルを得た。

【００３８】（Ｅ．選別工程）出来上がったマイクロカ
プセルをふるい（あるいはフィルタ）にかけ、０．５乃
至１．５ｍｍサイズのマイクロカプセルだけを選別し
た。

【００３９】実施例２ （Ａ′．油相の作成） （１）酢酸エチル１ｇに熱重合禁止剤０．０１ｇ（ｐ−
メトキシフェノール）、ＮＫエステルＡ−９３００（新
中村化学社製、常温固体の光硬化樹脂）２ｇを加え６０
゜Ｃの湯煎で溶解したのち、イルガキュア６５１（チバ
・スペシャルティ・ケミカルズ社製光重合開始剤）０．
１ｇを加え撹拌した。

【００４０】（２）アエロジルＲ９７２（日本アエロジ
ル社製）０．１ｇを加え粘度を調整した。

【００４１】（３）微小物質０．３グラム、バーノック
Ｄ−７５０（大日本インキ化学工業社製のポリイソシア
ネートとポリオールの付加物）０．３ｇ、バーノックＤ
Ｎ−９５０（大日本インキ化学工業社製ポリイソシアネ
ートとポリオールの付加物）０．３ｇを加え２分間撹拌
した。

【００４２】尚、乳化及びそれ以降の作業工程は、前記
実施例１の場合（上記Ｂ乃至Ｅ工程を参照）と同様とし
た。

【００４３】上記の工程を経てそれぞれ作成されたマイ
クロカプセルの性能評価を行うに当たり、下記に示す比
較例を設定した。

【００４４】比較例：ＮＫエステルＴＭＰＴ（新中村化
学社製）を用いてマイクロカプセルを作成したもの。
尚、壁材の量は実施例２と同様とした。

【００４５】・耐圧性について 実施例１、実施例２、比較例各々のマイクロカプセルに
所定の圧力（５ｋｇ／ｃｍ²）を加えカプセルの状態を
観察した。

【００４６】上記圧力を加えると実施例１、実施例２の
カプセルは若干変形する程度であったが、比較例のマイ
クロカプセルについては、そのカプセル壁の機械強度が
不足しており、反応終了後の洗浄・濾過・乾燥工程でカ
プセルが潰れてしまったため、耐圧性を調べることがで
きなかった。

【００４７】・カプセルの残骸の高さについて マイクロカプセルに３０ｋｇ／ｃｍ²の圧を加え、実施
例１、実施例２のカプセルを破壊し、さらに紫外線を照
射して光硬化樹脂を硬化させた後、カプセルの残骸の高
さを測定した。なお比較例では既述のように洗浄・濾過
・乾燥工程でカプセルが潰れてしまったので試験対象か
ら外した。

【００４８】測定結果は、実施例１に係るマイクロカプ
セルの残骸は高さ０．２ｍｍであり、実施例２に係るマ
イクロカプセルの残骸は高さ０．１ｍｍであった。

【００４９】また、９０゜Ｃに加熱したプレートを用い
てマイクロカプセルに３０ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加え、
実施例１，実施例２のカプセルを破壊し、さらに紫外線
を照射し光硬化樹脂を硬化させた後、カプセルの残骸の
高さを測定した（比較例を除外した理由は、既述の通り
である。）。

【００５０】測定結果は、実施例１に係るマイクロカプ
セルの残骸については高さ０．２ｍｍであり、実施例２
に係るマイクロカプセルの残骸については高さ０．０６
４ｍｍであった。

【００５１】以上の結果から実施例１、実施例２のマイ
クロカプセルは十分な機械強度をもつことが判明した。
特に、実施例２に示した、常温固体の光硬化樹脂を用い
たマイクロカプセルにあっては、熱を加えて、カプセル
内に内包した常温固体の光硬化樹脂を溶かしマイクロカ
プセルを破壊することでカプセル壁の残骸の嵩を少なく
することができた。

【００５２】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１や請求項３に係る発明によれば、微小物を
光硬化樹脂及び光重合開始剤とともに所定サイズのマイ
クロカプセル内に封入することにより、そのままではサ
イズが小さすぎて取り扱いの不便な微小物について、そ
の取り扱い性を良好にできることは勿論、微小物の大き
さによって使用する装置を適宜に変更する必要がなくな
る（つまり、カプセル化によって対象物のサイズが規格
化される。）。また、マイクロカプセルを所望の場所に
位置決めして、圧力をかけて当該カプセルを破壊した
後、流れ出た微小物を含む芯物質に紫外線を照射するこ
とで光硬化樹脂が短時間で硬化し微小物を対象物上に完
全に固定することができ、作業効率が格段に向上すると
いう効果が得られる。

【００５３】請求項２に係る発明によれば、常温で固体
又は高粘度の光硬化樹脂を用いることによって、カプセ
ルの機械的強度を保つことができ、また、壁厚を薄くす
ることで微小物の固定終了後にカプセル壁の残骸が嵩高
に残らないという効果が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 和広 埼玉県所沢市南永井667番地の１ 株式会 社ビーエフ所沢工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光硬化樹脂及び光重合開始剤と微小物を
   芯物質とし、これらをカプセルに内包させた、微小物を
   封入したマイクロカプセルであって、 上記微小物のサイズが０．５ミリメートル以下であっ
   て、かつ、マイクロカプセルのサイズが０．５乃至１．
   ５ミリメートルであることを特徴とする微小物を封入し
   たマイクロカプセル。
2. 【請求項２】 常温で固体又は高粘度の光硬化樹脂を用
   いたことを特徴とする請求項１に記載の微小物を封入し
   たマイクロカプセル。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載したマイク
   ロカプセルを用いた微小物の固定方法であって、 上記マイクロカプセルを取り付け対象物上で破壊した
   後、これに紫外線を照射することにより光硬化樹脂を硬
   化させて微小物を当該対象物に固定することを特徴とす
   るマイクロカプセルを用いた微小物の固定方法。