JP2007014889A - Array-coating method and apparatus for microparticle by supercritical fluid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an array-coating method and apparatus which can perform array-control of microparticles with high precision. <P>SOLUTION: The array-coating method of microparticles fills a material comprising microparticles or microparticles and vehicle, and a fluid in a supercritical state in a high-pressure container, stirs them to prepare a mixture uniformly dispersed with the material and fluid, and sprays the mixture to an object. The stirring is performed by turning stirring blades for generating a rising stream inside the high-pressure container. The array-coating apparatus of microparticles has: a supply part charged with a material comprising microparticles or microparticles and vehicle; a pressure control part for controlling the pressure of the fluid to feed it to a stirring part; the stirring part for stirring the material and the fluid in a supercritical state inside a high-pressure container to prepare a mixture uniformly dispersed with the material and fluid; and a spray part for spraying the mixture. In the apparatus, the stirring part has stirring blades for generating a rising stream inside the high-pressure container. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、超臨界流体(Supercritical Fluids : SCF)の特性を利用して、微粒子を配列し微細構造体を製造する技術において、微粒子を自動で供給し、基体上に微粒子を配列制御して、配列形状を保持する微粒子の配列塗布方法および装置に関する。特に、本発明は超臨界流体急速膨張(Rapid Expansion of Supercritical Solution:RESS)法を応用、発展させて、微粒子を2次元方向および3次元方向に配列制御した後、配列された形状を保持できる微粒子の配列塗布方法および装置に関する。   The present invention utilizes the characteristics of supercritical fluids (SCF) to produce fine structures by arranging fine particles, automatically supplying fine particles, controlling the arrangement of fine particles on a substrate, The present invention relates to an array coating method and apparatus for fine particles that maintain an array shape. In particular, the present invention applies and develops a rapid expansion of supercritical solution (RESS) method, and fine particles that can maintain the arranged shape after the fine particles are arranged and controlled in two and three dimensions. The present invention relates to an array coating method and apparatus.

従来、基板上に微粒子を配列する場合、分散媒と微粒子を混合することにより微粒子に流動性を持たせて、印刷および塗布等の方法によって微粒子を2次元方向および3次元方向に配列制御して、分散媒により配列形状を保持するという方法と分散媒の蒸発によって微粒子を自己配列させるという方法がある。   Conventionally, when fine particles are arranged on a substrate, the fine particles are made fluid by mixing the dispersion medium and the fine particles, and the fine particles are arranged and controlled in a two-dimensional direction and a three-dimensional direction by a method such as printing and coating. There are a method of maintaining the array shape by the dispersion medium and a method of self-aligning the fine particles by evaporation of the dispersion medium.

しかし、分散媒により配列形状を保持しようとした場合、流動性を持つ微粒子は3次元方向の配列が崩れやすく、2次元方向に拡がってしまうという欠点がある。一方、3次元方向の微粒子の配列が崩れないようにするため、分散媒と微粒子の流動性を下げた場合、印刷または塗布等が上手くできないため、2次元方向および3次元方向の微粒子の配列制御ができないという欠点がある。また、分散媒の蒸発によって微粒子を自己配列させようとした場合、分散媒の蒸発時間を極端に短くすることができないという欠点がある。   However, when trying to maintain the arrangement shape with a dispersion medium, the fine particles having fluidity have a drawback that the arrangement in the three-dimensional direction tends to collapse and expands in the two-dimensional direction. On the other hand, if the fluidity of the dispersion medium and the fine particles is lowered in order to prevent the arrangement of the fine particles in the three-dimensional direction, printing or coating cannot be performed well, so the fine particle arrangement in the two-dimensional and three-dimensional directions is controlled. There is a disadvantage that can not be. Further, when trying to self-align the fine particles by evaporation of the dispersion medium, there is a drawback that the evaporation time of the dispersion medium cannot be extremely shortened.

そこで、基体上に微粒子の制御された配列形状を保持させる微粒子の配列制御方法であって、超臨界流体を、微粒子と分散媒との混合物に混入し、均一に分散させ、該混合物の流動性をあげることで、2次元方向および3次元方向に配列制御しながら、分散媒の蒸発時間を短くすることを可能とする方法を発明者らは提言した(特許文献1)。   Therefore, a fine particle arrangement control method for maintaining a controlled arrangement shape of fine particles on a substrate, in which a supercritical fluid is mixed in a mixture of fine particles and a dispersion medium and uniformly dispersed, and the fluidity of the mixture The inventors have proposed a method that makes it possible to shorten the evaporation time of the dispersion medium while controlling the arrangement in the two-dimensional direction and the three-dimensional direction (Patent Document 1).

ところで、従来、超臨界流体と微粒子等の混合物を撹拌するための混合用高圧容器は、混合用高圧容器の蓋をあけて材料(微粒子等)を入れた後、蓋を閉じて密閉状態にしてから超臨界流体を供給するもの(特許文献2)、混合用高圧容器内に材料を流し込んだ後に超臨界流体を注入するもの(特許文献3)、材料を溶液状態にして高圧ポンプにて超臨界流体中に供給するものなどがある(特許文献4)。   By the way, the conventional high-pressure vessel for stirring a mixture of supercritical fluid and fine particles, etc., is made by opening the lid of the high-pressure vessel for mixing and putting materials (fine particles, etc.), and then closing the lid to make it sealed. Supplying a supercritical fluid from a liquid (Patent Document 2), injecting a supercritical fluid after pouring the material into a high-pressure vessel for mixing (Patent Document 3), supercritical with a high-pressure pump after the material is in a solution state There exists what is supplied in a fluid (patent document 4).

また、塗料などをスプレーする手段としては、安定した吐出量を得るため、スプレーガンの作動のオン/オフに伴って塗料の流れが断続するものがある(特許文献5)。この際、基板上にパターンを形成するためパターニングマスクを用いることがあるが、基板とパターニングマスクの密着性を向上するために、基板の下側に磁石などを設置して、密着性を向上させることが行われる(特許文献6)。
特開2005−118984号公報 特開2002−356403号公報 特開2002−309124号公報 特開2004−148174号公報 特開平7−88408号公報 特開平7−45662号公報
Further, as a means for spraying paint or the like, there is one in which the flow of paint is intermittently accompanied by on / off of the operation of the spray gun in order to obtain a stable discharge amount (Patent Document 5). At this time, a patterning mask may be used to form a pattern on the substrate. In order to improve the adhesion between the substrate and the patterning mask, a magnet or the like is installed on the lower side of the substrate to improve the adhesion. (Patent Document 6).
JP 2005-118984 A JP 2002-356403 A JP 2002-309124 A JP 2004-148174 A JP-A-7-88408 JP 7-45662 A

従来の一般的なRESS法を利用した装置は、図14に示すように、超臨界流体供給部f、溶質溶解部g、粒子生成部hおよび粒子回収部iから構成されるが、この装置を利用して、微粒子を配列制御しようとした場合、図15に示すように、微粒子などの材料74を供給するとき、高圧容器の蓋73を毎回、開閉する必要があり、生産効率が悪いうえ、空気などが混入して品質にも影響を及ぼすという問題があった。   As shown in FIG. 14, a conventional apparatus using a general RESS method is composed of a supercritical fluid supply part f, a solute dissolution part g, a particle generation part h, and a particle recovery part i. When using fine particles to control the arrangement, as shown in FIG. 15, when supplying a material 74 such as fine particles, it is necessary to open and close the lid 73 of the high-pressure vessel every time, resulting in poor production efficiency. There was a problem that air and the like mixed in and affected the quality.

また、超臨界流体の特性を利用して微粒子を基体上に所望する形状に配列、制御するためには、超臨界流体と微粒子や分散媒などの材料を高圧容器内で均一に分散させることが重要である。しかしながら、図15の装置は、材料である微粒子77を撹拌器75で撹拌するとき、高圧容器76の下部および内壁に、微粒子77が集まり均一に撹拌できないという問題があった(図16参照)。しかも、スプレー時には、噴射圧力を維持するため、高圧容器76内に新たな超臨界二酸化炭素が送られてくるので、ノズルからスプレーされる微粒子の濃度は継続的に不均一となるという問題があった。   In addition, in order to arrange and control the fine particles in a desired shape on the substrate using the characteristics of the supercritical fluid, it is necessary to uniformly disperse the supercritical fluid and the fine particles and the dispersion medium in the high-pressure vessel. is important. However, the apparatus of FIG. 15 has a problem that when the fine particles 77 as a material are stirred by the stirrer 75, the fine particles 77 gather on the lower and inner walls of the high-pressure vessel 76 and cannot be uniformly stirred (see FIG. 16). Moreover, since the supercritical carbon dioxide is sent into the high-pressure vessel 76 in order to maintain the injection pressure during spraying, there is a problem that the concentration of fine particles sprayed from the nozzle is continuously non-uniform. It was.

また、形成されるパターンに応じて微粒子の量をコントロールすること、分散媒を使用せずに微粒子を配列、制御することも解決すべき課題である。   It is also a problem to be solved to control the amount of fine particles according to the pattern to be formed and to arrange and control the fine particles without using a dispersion medium.

また、超臨界流体を用いて基板上にパターンを形成する場合において、パターニングマスクを用いるとスプレーによりマスクが浮き上がるという問題もある。   In addition, when a pattern is formed on a substrate using a supercritical fluid, there is also a problem that if the patterning mask is used, the mask is lifted by spraying.

本発明は、上記課題を解決することで、微粒子の配列制御をより高精度に行うことができる配列塗布方法および装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an array coating method and apparatus that can perform array control of fine particles with higher accuracy by solving the above-described problems.

本発明は、以下の第1ないし6の微粒子の配列塗布方法を要旨とする。
第1の発明は、微粒子または微粒子と分散媒からなる材料と、超臨界状態の流体とを高圧容器内に注入し、それらを撹拌して材料と流体を均一に分散させた混合物とし、その混合物を対象物にスプレーする微粒子の配列塗布方法であって、前記撹拌は、前記高圧容器内に上昇流を生じさせる撹拌翼を回動することにより行うことを特徴とする微粒子の配列塗布方法である。
第2の発明は、第1の発明において、前記材料と前記流体の高圧容器内への注入は、超臨界状態の流体を高圧容器内に注入し、1回のスプレーにより噴射される量の材料をシリンダーに吸入し、続いてシリンダー内の全ての材料を高圧容器内に注入することを特徴とする。
第3の発明は、第1の発明において、前記材料と前記流体の高圧容器内への注入は、超臨界状態より低圧の流体を高圧容器に注入し、続いて高圧容器内の圧力を超臨界状態より低圧で調整しながら任意の量の材料を高圧容器に注入し、続いて超臨界状態にある流体を高圧容器に注入することを特徴とする。
第4の発明は、第1の発明において、材料が微粒子のみから構成される場合において、前記材料の高圧容器内への注入は、材料を真空状態ないしは真空状態に近い状態の高圧容器に注入し、続いて超臨界状態にある流体を高圧容器に注入することを特徴とする。
第5の発明は、第1ないし4のいずれかの発明において、前記高圧容器の容量は、1回のスプレーにより噴射される混合物の量と同量であることを特徴とする。
第6の発明は、第1ないし5のいずれかの発明において、前記対象物は、マグネット板と、磁性体または磁石からなる上部枠体により挟着されたパターニングマスクおよび基板であることを特徴とする。
The gist of the present invention is the following first to sixth fine particle array coating methods.
According to a first aspect of the present invention, a mixture of fine particles or a material composed of fine particles and a dispersion medium and a fluid in a supercritical state is injected into a high-pressure vessel and stirred to obtain a mixture in which the material and the fluid are uniformly dispersed. The fine particle array coating method is characterized in that the stirring is performed by rotating a stirring blade that generates an upward flow in the high-pressure vessel. .
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the material and the fluid are injected into the high-pressure vessel by injecting a supercritical fluid into the high-pressure vessel and ejecting the material by one spray. Is sucked into the cylinder, and then all the material in the cylinder is injected into the high-pressure vessel.
According to a third invention, in the first invention, the material and the fluid are injected into the high-pressure vessel by injecting a fluid having a pressure lower than that in the supercritical state into the high-pressure vessel, and subsequently setting the pressure in the high-pressure vessel to the supercritical state. An arbitrary amount of material is injected into the high-pressure vessel while adjusting at a lower pressure than the state, and then a fluid in a supercritical state is injected into the high-pressure vessel.
According to a fourth invention, in the first invention, when the material is composed of only fine particles, the material is injected into the high-pressure vessel by injecting the material into a high-pressure vessel in a vacuum state or a state close to a vacuum state. Subsequently, a fluid in a supercritical state is injected into the high-pressure vessel.
A fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the capacity of the high-pressure vessel is the same as the amount of the mixture injected by one spray.
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the object is a patterning mask and a substrate sandwiched between a magnet plate and an upper frame made of a magnetic material or a magnet. To do.

また、本発明は、以下の第7ないし12の微粒子の配列塗布装置を要旨とする。
第7の発明は、微粒子または微粒子と分散媒からなる材料が投入される供給部と、流体を調圧して撹拌部に送出する調圧部と、高圧容器内で材料と超臨界状態の流体とを撹拌して材料と流体を均一に分散させた混合物とする撹拌部と、混合物をスプレーするスプレー部とを備える微粒子の配列装置において、前記撹拌部は、高圧容器内に上昇流を生じさせる撹拌翼を備えることを特徴とする微粒子の配列塗布装置である。
第8の発明は、第7の発明において、前記供給部は、任意の量の材料を吸引し、撹拌部に送出するシリンダーを有することを特徴とする。
第9の発明は、第8の発明において、前記供給部は、前記シリンダーに吸引した材料を任意の圧力で送出する手段を有し、前記調圧部は、前記撹拌部の高圧容器内を任意の圧力に調整する手段を有することを特徴とする。
第10の発明は、第7,8または9の発明において、前記撹拌部は、前記高圧容器内を真空状態ないしは真空状態に近い状態に調整する真空ポンプを有することを特徴とする。
第11の発明は、第7ないし10のいずれかの発明において、前記高圧容器の容量は、1回のスプレーにより噴射される混合物の量と同量であることを特徴とする。
第12の発明は、第7ないし11のいずれかの発明において、スプレー部と対向位置において、マグネット板と、磁性体または磁石からなる上部枠体と、それらに挟着されたパターニングマスクおよび基板とから構成される配列部を備えることを特徴とする。
In addition, the gist of the present invention is the following seventh to twelfth fine particle array coating apparatus.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a supply unit into which a material comprising fine particles or fine particles and a dispersion medium is charged, a pressure adjusting unit that adjusts a fluid and sends the fluid to a stirring unit, and a material and a supercritical fluid in a high-pressure vessel In the fine particle arrangement device comprising a stirring unit that stirs the mixture and a mixture in which the material and the fluid are uniformly dispersed, and a spray unit that sprays the mixture, the stirring unit generates a rising flow in the high-pressure vessel. An array coating apparatus for fine particles, comprising wings.
An eighth invention is characterized in that, in the seventh invention, the supply section has a cylinder for sucking an arbitrary amount of material and feeding it to the stirring section.
In a ninth aspect based on the eighth aspect, the supply section has means for delivering the material sucked into the cylinder at an arbitrary pressure, and the pressure adjusting section is optionally disposed in a high-pressure container of the stirring section. It has the means to adjust to the pressure of this.
A tenth invention is characterized in that, in the seventh, eighth or ninth invention, the stirring section has a vacuum pump for adjusting the inside of the high-pressure vessel to a vacuum state or a state close to a vacuum state.
An eleventh invention is characterized in that, in any one of the seventh to tenth inventions, the volume of the high-pressure vessel is the same as the amount of the mixture injected by one spray.
In a twelfth invention according to any one of the seventh to eleventh inventions, a magnet plate, an upper frame made of a magnetic material or a magnet, a patterning mask and a substrate sandwiched between them, at a position facing the spray portion. It is characterized by comprising an arrangement part composed of

本発明によれば、スプレーする流体の粘度に拘わらず、超臨界流体と微粒子や分散媒などの材料を均一に混合することができるため、微粒子の配列制御をより高精度に行うことが可能となる。
また、混合物内の微粒子の量をコントロールすることや分散媒を使用せずに微粒子を超臨界流体と均一に混合させることも可能となる。
また、パターニングマスクを用いた場合におけるスプレー時のマスクの浮き上がりを防止することができる。
According to the present invention, the supercritical fluid and the material such as the fine particles and the dispersion medium can be uniformly mixed regardless of the viscosity of the fluid to be sprayed, so that the arrangement control of the fine particles can be performed with higher accuracy. Become.
It is also possible to control the amount of fine particles in the mixture and to uniformly mix the fine particles with the supercritical fluid without using a dispersion medium.
In addition, when the patterning mask is used, it is possible to prevent the mask from being lifted during spraying.

まず本発明を実施する前提となる先行技術の概要を説明し、続いて本発明の具体的内容について説明する。
1.本発明を実施する前提となる先行技術の概要
(1)RESS法
RESS法は種々の溶質を溶解させたSCFをノズルから低圧領域に噴射することにより、溶質を過飽和状態から急速に析出させる技術であり、1980年代以来、微粒子の作製を目的として使用されている。以前より、微粒子やナノオーダーの超微粒子製造技術を開発する目的で、超臨界二酸化炭素(Supercritical Carbon Dioxide:SC-CO2)中に溶解させた金属アルコキシドを急速膨張法で噴射させ、金属粒子の微細パターニングを行う研究が行われており、約50−100μmの微細ピッチの領域で、μmオーダーの厚さを有するパターンを形成することが実現されている(井上均:高圧力の科学と技術、第12巻第4号、2002年、p337-344)。この研究結果を発展させて、溶液から微粒子を生成するだけではなく、既製の微粒子をSC-CO2中に分散させ、ノズルを通して基板に吹きつけることにより製膜を行うことに成功したのが、特許文献1に記載の発明である。
First, an outline of the prior art on which the present invention is predicated will be described, and then the specific contents of the present invention will be described.
1. Outline of prior art on which the present invention is implemented (1) RESS method
The RESS method is a technique for rapidly depositing a solute from a supersaturated state by injecting SCF in which various solutes are dissolved into a low pressure region from a nozzle, and has been used for the purpose of producing fine particles since the 1980s. Metal alkoxide dissolved in Supercritical Carbon Dioxide (SC-CO2) has been sprayed by a rapid expansion method for the purpose of developing fine particle and nano-order ultrafine particle production technology. Research into patterning has been carried out, and it has been realized to form patterns with thicknesses on the order of μm in a fine pitch region of about 50-100 μm (Inoue Hitoshi: High Pressure Science and Technology, No. 1 Vol. 12, No. 4, 2002, p337-344). By developing this research result, we succeeded not only in generating fine particles from solution, but also in forming films by dispersing ready-made fine particles in SC-CO2 and spraying them onto the substrate through a nozzle. The invention described in Document 1.

(2)SC-CO2の特徴
RESS法の適用技術の背景には、気体や液体と異なったSCFの優れた物性が基礎になっている。表1にSCFの物性(密度、粘度、熱伝導率、拡散係数)を示す。SCFの密度は液体に近く、粘性率は気体に近いが、拡散係数は気体と液体のほぼ中間の値を有する。すなわち、SC-CO2は液体に比べて物質移動特性に優れているので、粒子などの輸送に有利であることが分かる。特に臨界点付近で、わずかな温度や圧力の変化によって粘性率が大きく変化する挙動がSCFの大きな特徴の一つになっている。このため、SC-CO2の物性をコントロールすることによって輸送特性の最適化を図ることも可能である。
(2) Features of SC-CO2
The background of the application technology of the RESS method is based on the excellent physical properties of SCF, which is different from gas and liquid. Table 1 shows the physical properties (density, viscosity, thermal conductivity, diffusion coefficient) of SCF. The density of SCF is close to that of liquid and the viscosity is close to that of gas, but the diffusion coefficient has a value approximately halfway between that of gas and liquid. That is, it can be seen that SC-CO2 is more advantageous in transporting particles and the like because it has better mass transfer characteristics than liquid. One of the major features of SCF is the behavior in which the viscosity changes greatly due to slight changes in temperature and pressure, especially near the critical point. Therefore, it is possible to optimize transport properties by controlling the physical properties of SC-CO2.

(3)用語の定義
基体:本明細書における基体とは、例えば、表面に銅箔で配線がされ、半導体や抵抗などの電子部品を取り付けて使う合成樹脂板を指し、一般にはプリント基板と呼ばれるものである。
微粒子:本来、微粒子とは非常に細かい粒のことであり、実施例における微粒子は、例えば、銀およびその他金属との合金を指し、サイズとしてはナノ単位からマイクロ単位までの領域が考えられる。
超臨界流体:本来、超臨界流体とは、物質の臨界点を超えた温度、圧力にある流体であり、高密度にしても液化せず、物質を溶解する能力、溶解速度、分離速度が液体よりも大きい。本発明の想定する超臨界流体は、例えば、臨界温度31.2℃、臨界圧力7.38MPaの超臨界二酸化炭素が挙げられる。その他に取扱いやすい超臨界流体としては、エタン、プロパン、メタノール、エタノール、アンモニア、キセノン等が考えられる。
分散媒:本来、分散媒とは、分散系の媒質をなす均一な物質を言い、なかに分散相を散在させている。本発明の想定する分散媒は微粒子およびエントレーナーが安定した状態を維持できるものであり、有機系の分散媒としては、例えば、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類が挙げられる。その他の分散媒としては、水、界面活性剤等が考えられる。
(3) Definition of terms Base: In this specification, the base means, for example, a synthetic resin plate that is wired with copper foil on the surface and uses electronic parts such as semiconductors and resistors, and is generally called a printed circuit board. Is.
Fine particles: Originally, fine particles are very fine particles, and the fine particles in the examples refer to, for example, an alloy with silver and other metals, and the size can be in the range from nano units to micro units.
Supercritical fluid: Originally, a supercritical fluid is a fluid at a temperature and pressure that exceed the critical point of a substance. It does not liquefy even at a high density, and its ability to dissolve a substance, dissolution rate, and separation rate are liquid. Bigger than. The supercritical fluid assumed by the present invention includes, for example, supercritical carbon dioxide having a critical temperature of 31.2 ° C. and a critical pressure of 7.38 MPa. Other supercritical fluids that are easy to handle include ethane, propane, methanol, ethanol, ammonia, and xenon.
Dispersion medium: Originally, a dispersion medium refers to a uniform substance that forms a dispersion medium, in which a dispersed phase is dispersed. The dispersion medium assumed by the present invention can maintain a stable state of the fine particles and the entrainer. Examples of the organic dispersion medium include alcohols such as ethanol and ketones such as acetone. As other dispersion media, water, a surfactant, and the like can be considered.

2.本発明の装置の構成および作動
本発明の装置は、供給部と、撹拌部と、調圧部と、スプレー部と、配列部とから構成されるが、各構成要素はその用途に応じて異なる三種類の態様を有する。第1の態様は比較的低粘度から中粘度の流体(例えば、化粧品、乳製品、インク、ラテックス、油類、クリーム、樹脂、紙コーティング液、表面コーティング剤など)に適した構成であり、第2の態様は比較的高粘度の流体(例えば、コンパウンド、エポキシ、ペースト類、パテ、シーラントなど)において微粒子の量をコントロールするのに適した構成であり、第3の態様は分散媒を用いない微粒子の紛体(例えば、金属微粒子では、銀、銅、半田など、金属酸化物微粒子では、TiO2、ZnO、MnO2、Fe2O3など、無機系微粒子では、カーボン、SiO2、CeO2、Al2O3など、有機系微粒子では、フラックス、ポリエチレン、ポリスチレンなど)に適した構成である。以下では、各構成要素を具体的に説明する。
2. Configuration and operation of the device of the present invention The device of the present invention is composed of a supply unit, a stirring unit, a pressure adjusting unit, a spray unit, and an array unit, but each component differs depending on its application. It has three kinds of embodiments. The first aspect is a configuration suitable for a relatively low to medium viscosity fluid (for example, cosmetics, dairy products, inks, latex, oils, creams, resins, paper coating solutions, surface coating agents, etc.). The second aspect is a configuration suitable for controlling the amount of fine particles in a relatively high viscosity fluid (eg, compound, epoxy, paste, putty, sealant, etc.), and the third aspect does not use a dispersion medium. Fine particles (for example, silver, copper, solder, etc. for metal fine particles, TiO2, ZnO, MnO2, Fe2O3, etc. for metal oxide fine particles, carbon, SiO2, CeO2, Al2O3, etc. for inorganic fine particles, organic fine particles, etc. , Flux, polyethylene, polystyrene, etc.). Below, each component is demonstrated concretely.

《供給部》
供給部は、ホッパーに投入された混合物を撹拌された状態で撹拌部に供給する。第1および第2の態様ではプランジャーポンプと、プランジャー(またはピストン)と、シリンダーとを備え、第3の態様では粉体用容器を備える。
<Supply section>
A supply part supplies the mixture thrown into the hopper to the stirring part in the stirred state. The first and second aspects include a plunger pump, a plunger (or piston), and a cylinder, and the third aspect includes a powder container.

第1の態様(低粘度から中粘度の流体の場合)によれば、分散媒と微粒子を一度シリンダーに充填することで、分散媒と微粒子とが均一に分散された状態で撹拌部に送出することができる。この際、シリンダーの容量を適度に小さく構成し、プランジャーの押出作動により、シリンダー内の全てを撹拌部に送出することで、微粒子のみがシリンダー内に残留することを防止している。すなわち、高圧下では小さなもの(分散媒)から先に押し出されてしまうため、シリンダーを大きく構成して複数回にわたり混合物を供給可能にすると、最後の方にはシリンダーに微粒子しか残らなくてなってしまうのである。それゆえ、第1の態様における供給部の好ましい態様は1回のスプレーにより噴射される量の微粒子と分散媒の混合物を一時的に格納するシリンダーを備える。   According to the first aspect (in the case of a fluid having a low viscosity to a medium viscosity), the dispersion medium and the fine particles are once filled in the cylinder, and then the dispersion medium and the fine particles are uniformly distributed and sent to the stirring unit. be able to. At this time, the capacity of the cylinder is appropriately reduced, and all of the inside of the cylinder is sent to the agitating portion by the pushing operation of the plunger, thereby preventing only fine particles from remaining in the cylinder. In other words, it is pushed out from a small one (dispersion medium) under high pressure, so if the cylinder is made large and the mixture can be supplied several times, only the fine particles remain in the cylinder at the end. It ends up. Therefore, a preferred embodiment of the supply section in the first embodiment includes a cylinder that temporarily stores a mixture of the fine particles and the dispersion medium in an amount ejected by one spray.

第2の態様(高粘度の流体の場合)によれば、分散媒と微粒子を一度シリンダーに吸入することで、分散媒と微粒子とが均一に分散された状態で撹拌部に送出することができる。第2の態様では、シリンダー内の混合物を押出する際のプランジャー前進時の圧力を任意に調整できることが大切である。第2の態様において、シリンダーから分散媒のみが先に押し出されないのは、高粘度の流体を比較的低圧に調整された高圧容器内に注入するためである。第2の態様では、シリンダーから注入する材料の量を調整することでスプレーされる微粒子の量を調整するものであるから、シリンダーの容量を必ずしも小さく構成しなくともよい。   According to the second aspect (in the case of a high-viscosity fluid), the dispersion medium and the fine particles are once sucked into the cylinder, so that the dispersion medium and the fine particles can be sent to the stirring unit in a uniformly dispersed state. . In the second aspect, it is important that the pressure at the time of advancement of the plunger when extruding the mixture in the cylinder can be arbitrarily adjusted. In the second aspect, the reason why only the dispersion medium is not extruded first from the cylinder is to inject a high-viscosity fluid into a high-pressure vessel adjusted to a relatively low pressure. In the second aspect, since the amount of fine particles to be sprayed is adjusted by adjusting the amount of material injected from the cylinder, the capacity of the cylinder is not necessarily small.

第3の態様では、ホッパーから微粒子のみが(分散媒と混合されない状態で)供給され、粉体用容器内に格納される。粉体容器内の微粒子は、真空状態ないしは真空状態に近い状態の高圧容器に吸引される。   In the third aspect, only the fine particles are supplied from the hopper (in a state where they are not mixed with the dispersion medium) and stored in the powder container. The fine particles in the powder container are sucked into a high-pressure container in a vacuum state or a state close to a vacuum state.

《撹拌部》
撹拌部は、混合用高圧容器と、撹拌器と、撹拌翼とを主たる構成要素とし、供給部から供給された材料と、調圧部から供給された超臨界流体と混合し、それらを撹拌して均一に分散させ、スプレー部に供給する。
本発明では、撹拌翼を上方に流れを生じさせる形状(例えばドリル型)にすることにより、従来の微粒子が下部および内壁に集まるという問題を解消し、微粒子を混合用高圧容器内に均一に分散させることを可能とした。材料と超臨界流体の混合物を均一に分散することによって微粒子の流動性が上がるため、微粒子の種別によっては分散媒を用いなくともよい。
<Stirring unit>
The stirrer is composed mainly of a high-pressure vessel for mixing, a stirrer, and a stirring blade, and mixes the material supplied from the supply unit with the supercritical fluid supplied from the pressure control unit, and stirs them. Disperse evenly and supply to the spray section.
In the present invention, the problem that conventional fine particles gather on the lower and inner walls is eliminated by making the stirring blade in a shape that generates a flow upward (for example, a drill type), and the fine particles are uniformly dispersed in the mixing high-pressure vessel. It was possible to make it. Since the fluidity of the fine particles is improved by uniformly dispersing the mixture of the material and the supercritical fluid, the dispersion medium may not be used depending on the type of the fine particles.

本発明の撹拌部の好ましい態様は、高圧容器内の混合物に上方の流れを生じさせる撹拌翼を備え、かつ、1回のスプレーにより噴射される量の超臨界流体と微粒子と分散媒の混合物を格納する混合用高圧容器を備える。スプレー毎に混合用高圧容器内の混合物は全て噴射されるため、混合用高圧容器内の混合物は常に均一に分散された状態となる。   A preferred embodiment of the stirring unit of the present invention is provided with a stirring blade for generating an upward flow in the mixture in the high-pressure vessel, and a mixture of supercritical fluid, fine particles and dispersion medium in an amount ejected by one spray. A high-pressure container for mixing is provided. Since all the mixture in the mixing high-pressure vessel is sprayed for each spray, the mixture in the mixing high-pressure vessel is always uniformly dispersed.

《調圧部》
調圧部は公知の構成であり、流体が格納されたボンベと、調圧用高圧容器と、両者を接続するパイプの途中に設けた圧力調整用バルブと、温度変化による圧力の変動を防止するためのヒータを主たる構成要素とする。
《Pressure control unit》
The pressure adjusting unit has a known configuration, and a pressure adjusting valve provided in the middle of a cylinder storing a fluid, a pressure adjusting high-pressure vessel, and a pipe connecting the two, and a pressure change due to a temperature change are prevented. This heater is the main component.

《スプレー部》
スプレー部は、公知の構成であり、混合用高圧容器内の微粒子と分散媒と超臨界流体の混合物を導出するパイプと、パイプの端部に設けられたノズルと、パイプを通過する混合物を一定温度に保つためのヒータと、パイプの中途部に設けられた開閉用バルブを主たる構成要素とし、開閉用バルブを開放することで微粒子と分散媒と超臨界流体の混合物がノズルに送られ、配列部にスプレーされる。
混合用高圧容器の容量を少なく構成した場合には、一度のスプレーで混合用高圧容器内の混合物が全て噴射される。そのため、基板の面積が一定以上の場合には、複数回に分けてスプレーすることとなる。
<Spray part>
The spray unit has a known configuration, and a pipe for deriving a mixture of the fine particles, the dispersion medium and the supercritical fluid in the high-pressure vessel for mixing, a nozzle provided at the end of the pipe, and a mixture passing through the pipe are fixed. The main components are a heater for maintaining the temperature and an opening / closing valve provided in the middle of the pipe. By opening the opening / closing valve, a mixture of fine particles, dispersion medium and supercritical fluid is sent to the nozzle and arranged. Sprayed on the part.
When the capacity of the mixing high-pressure vessel is reduced, all the mixture in the mixing high-pressure vessel is sprayed by one spray. Therefore, when the area of a board | substrate is more than fixed, it will spray in multiple times.

《配列部》
配列部は、パターニングマスクと、基板の下に載置される磁石である下部固定用ジグ(マグネット板)と、下部固定用ジグとの磁力により、パターニングマスクと基板を挟着する磁性体または磁石である上部固定用ジグ(上部枠体)とから構成される。スプレー部から、パターニングマスクを介して基板上に混合物をスプレーすることで、所望する位置および配列の高さを限定できる。従来、パターニングマスクは薄いため、高圧力のスプレーをすると浮き上がってしまうおそれがあったが、本発明では、パターニングマスクを磁性体で構成し、強力な磁石である下部固定用ジグと磁性体または磁石により構成される上部固定用ジグで抑えることにより密着力を高めている。パターニングマスクは、好ましくは磁性体により構成する。
なお、上部固定用ジグは、パターニングマスクに合わせて開口部を設けてもよいし、種々のパターニングマスクに対応できるよう単に枠体としてもよい。
<Array section>
The array portion is a magnetic material or magnet that sandwiches the patterning mask and the substrate by the magnetic force of the patterning mask, a lower fixing jig (magnet plate) that is a magnet placed under the substrate, and the lower fixing jig. And an upper fixing jig (upper frame). By spraying the mixture onto the substrate from the spray section through the patterning mask, the desired position and the height of the array can be limited. Conventionally, since the patterning mask is thin, there is a risk of floating when spraying at a high pressure. However, in the present invention, the patterning mask is made of a magnetic material, and a lower fixing jig and a magnetic material or magnet that are powerful magnets are used. Adhesion is enhanced by restraining it with an upper fixing jig. The patterning mask is preferably made of a magnetic material.
The upper fixing jig may be provided with an opening in accordance with the patterning mask, or may simply be a frame so as to be compatible with various patterning masks.

以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例により限定されるものではない。   Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

本実施例の装置は比較的低粘度から中粘度の流体に適した構成であり、供給部から撹拌部への材料送出方法に特徴を有する。
本実施例の微粒子の配列塗布装置は、図1に示すように、超臨界二酸化炭素をスプレーに適した圧力に調整する調圧部a、材料である微粒子を撹拌部へ供給する供給部b、超臨界二酸化炭素と微粒子と分散媒とを混合する撹拌部c、超臨界二酸化炭素と微粒子と分散媒の混合物をスプレーするスプレー部d、微粒子を基体上に配列する配列部eとで構成されている。
The apparatus of the present embodiment has a configuration suitable for a fluid having a relatively low viscosity to a medium viscosity, and has a feature in a material delivery method from a supply unit to a stirring unit.
As shown in FIG. 1, the fine particle array coating apparatus of the present embodiment includes a pressure adjusting unit a that adjusts supercritical carbon dioxide to a pressure suitable for spraying, a supply unit b that supplies fine particles as a material to the stirring unit, It is composed of a stirring part c for mixing supercritical carbon dioxide, fine particles and a dispersion medium, a spray part d for spraying a mixture of supercritical carbon dioxide, fine particles and a dispersion medium, and an array part e for arranging fine particles on a substrate. Yes.

図2は、本発明の微粒子配列塗布装置の基本構成を説明するための図面である。
図中、装置の構成部分に付した符号は、1は二酸化炭素ボンベ、2は調圧用高圧容器、3は混合用高圧容器、4はポンプ、5は圧力調整用バルブ、6は流量調整用バルブ、7は撹拌器、8は開閉用バルブ、9はノズル、10はパターニングマスク、11は基板、12は固定用ジグ、13はホッパー、14はプランジャーポンプ、15〜20はパイプ、21〜23はヒータ、24〜26は圧力計、27〜29は安全弁、30〜37はバルブ、38は排気ポンプ、39は熱交換器、40は冷却機である。
FIG. 2 is a drawing for explaining the basic configuration of the fine particle array coating apparatus of the present invention.
In the figure, the reference numerals assigned to the components of the apparatus are: 1 is a carbon dioxide cylinder, 2 is a high-pressure vessel for pressure regulation, 3 is a high-pressure vessel for mixing, 4 is a pump, 5 is a valve for regulating pressure, and 6 is a valve for regulating flow rate. , 7 is an agitator, 8 is an opening / closing valve, 9 is a nozzle, 10 is a patterning mask, 11 is a substrate, 12 is a fixture jig, 13 is a hopper, 14 is a plunger pump, 15 to 20 are pipes, 21 to 23 Is a pressure gauge, 24 to 26 are pressure gauges, 27 to 29 are safety valves, 30 to 37 are valves, 38 is an exhaust pump, 39 is a heat exchanger, and 40 is a cooler.

《調圧部a》
調圧部は、二酸化炭素ボンベ1と、ヒータ21,22を備えた調圧用高圧容器2と、両者を接続するパイプ15と、パイプ15の途中に設けた圧力調整用バルブ5と、圧力調整用バルブ5を迂回するように分岐したパイプ16と、パイプ16の中途部に設けたポンプ4と、調圧された超臨界二酸化炭素を混合用高圧容器3に供給する量を調整する流量調整用バルブ6等で構成されており、二酸化炭素ボンベ1中の二酸化炭素は、圧力調整用バルブ5とポンプ4とにより調圧され、さらに、流量調整用バルブ6によって必要とする流量の超臨界二酸化炭素は調圧用高圧容器2に供給される。
なお、調圧用高圧容器2に備えたヒータ21,22は、温度変化による圧力の変動を防止するために、調圧された超臨界二酸化炭素の温度を調整することにより、調圧用高圧容器2内を一定の圧力に保持している。
<< Pressure adjustment part a >>
The pressure adjusting unit includes a carbon dioxide cylinder 1, a pressure adjusting high-pressure vessel 2 including heaters 21 and 22, a pipe 15 connecting both, a pressure adjusting valve 5 provided in the middle of the pipe 15, and a pressure adjusting unit. A pipe 16 branched so as to bypass the valve 5, a pump 4 provided in the middle of the pipe 16, and a flow rate adjusting valve for adjusting the amount of regulated supercritical carbon dioxide supplied to the mixing high-pressure vessel 3 The carbon dioxide in the carbon dioxide cylinder 1 is regulated by the pressure regulating valve 5 and the pump 4, and the supercritical carbon dioxide having a flow rate required by the flow regulating valve 6 is Supplied to the pressure regulating high-pressure vessel 2.
The heaters 21 and 22 provided in the pressure regulating high-pressure vessel 2 adjust the temperature of the regulated supercritical carbon dioxide in order to prevent pressure fluctuations due to temperature changes. Is maintained at a constant pressure.

《供給部b》
供給部は、ホッパー13、プランジャーポンプ14と両者を接続するパイプの途中に設けた逆止弁であるバルブ37と、プランジャーポンプ14と混合用高圧容器3を接続するパイプ19とパイプ19の途中に設けた逆止弁であるバルブ36と開閉バルブ32で構成されている。
<< Supply part b >>
The supply unit includes a valve 37 that is a check valve provided in the middle of the pipe that connects the hopper 13 and the plunger pump 14, and the pipe 19 and the pipe 19 that connect the plunger pump 14 and the high-pressure container 3 for mixing. The valve 36 is a check valve provided on the way, and the open / close valve 32.

図3は、供給部における(1)材料吸入と(2)材料吐出の状態をイメージした図である。まず、(1)材料吸入において、プランジャー41が、ホッパー13の中の微粒子43および分散媒44をシリンダー42に引入れる方向(矢印の方向)に作動すると、バルブ37が開き、バルブ32は閉じた状態となり、シリンダー42の中に一定量の微粒子43と分散媒44が充填される。
次に、(2)材料吐出において、プランジャー41が、シリンダー42中の微粒子43および分散媒44を押し出す方向(矢印の方向)に作動すると、バルブ32が開き、バルブ37は閉じた状態となり、混合用高圧容器3の中に、一定量の微粒子43と分散媒44が充填される。
FIG. 3 is a diagram illustrating the state of (1) material suction and (2) material discharge in the supply unit. First, (1) during material suction, when the plunger 41 operates in a direction (in the direction of the arrow) to draw the fine particles 43 and the dispersion medium 44 in the hopper 13 into the cylinder 42, the valve 37 opens and the valve 32 closes. The cylinder 42 is filled with a certain amount of fine particles 43 and a dispersion medium 44.
Next, in (2) material discharge, when the plunger 41 is operated in the direction of pushing out the fine particles 43 and the dispersion medium 44 in the cylinder 42 (in the direction of the arrow), the valve 32 is opened and the valve 37 is closed, A certain amount of fine particles 43 and a dispersion medium 44 are filled in the mixing high-pressure vessel 3.

《撹拌部c》
撹拌部は、混合用高圧容器3と撹拌器7とで構成されており、パイプ17によって混合用高圧容器3内に送られてきた調圧された超臨界二酸化炭素と、パイプ19によって混合用高圧容器3内に供給された微粒子および分散媒とを撹拌器7によって撹拌混合する。
図4は混合用高圧容器の詳細断面図であり、微粒子を撹拌しているイメージ図ある。3は混合用高圧容器、7は撹拌器、45は混合用高圧容器の蓋、46〜48は継手(図2のパイプ18〜20と混合用高圧容器3を接続するためのもの)、49は超臨界二酸化炭素である。
<< Stirrer c >>
The agitation unit is composed of a mixing high-pressure vessel 3 and a stirrer 7. The pressure-regulated supercritical carbon dioxide sent into the mixing high-pressure vessel 3 by the pipe 17 and the mixing pressure by the pipe 19 are mixed. The fine particles and the dispersion medium supplied into the container 3 are agitated and mixed by the agitator 7.
FIG. 4 is a detailed cross-sectional view of the high-pressure vessel for mixing, and is an image diagram in which fine particles are being stirred. 3 is a mixing high-pressure vessel, 7 is a stirrer, 45 is a lid of the mixing high-pressure vessel, 46 to 48 are joints (for connecting the pipes 18 to 20 of FIG. 2 and the mixing high-pressure vessel 3), 49 is Supercritical carbon dioxide.

混合用高圧容器3の容積は約14.5ccで、ドリルの体積が約12.5ccであるので、混合用高圧容器3の有効容量は約2ccである。例えば、混合物を約2cc充填したとき、スプレーされた面積が約20cm2から100cm2とすると、スプレーされた微粒子の厚さは約100μmから20μmとなる。
撹拌器7には回転用ドリルの先端部が平面となるように切断した撹拌翼78が設けられており、これにより混合用高圧容器3内に上昇流を生じさせる。撹拌器の撹拌翼78は三菱マテリアル社製のソリッドエンドミル(S4MDD2000)を利用しており、刃数4、ねじれ角30°、直径20mm、溝長45mmで、らせん型スクリュー構造をしている。
撹拌翼78を回動させるためのモーターは、オリエンタルモーター社製のスピードコントロールモーター(PSH-540-001P)を用いており、可変速度範囲90〜1500rpm、許容トルク55mN・m〜200mN・m、左右回転対応となっている。例えば、任意の微粒子を均一に撹拌するための条件として、右方向、800rpmで撹拌すれば、鉛直方向に推進力が生じて上部から下部に向かって流体が移動する。その結果、混合用高圧容器3の内部中心部から周囲に向かって上昇流が生じることによって、沈降していた微粒子も浮上して撹拌される。
Since the volume of the mixing high-pressure vessel 3 is about 14.5 cc and the volume of the drill is about 12.5 cc, the effective capacity of the mixing high-pressure vessel 3 is about 2 cc. For example, when the mixture is filled with about 2 cc, and the sprayed area is about 20 cm 2 to 100 cm 2 , the thickness of the sprayed fine particles is about 100 μm to 20 μm.
The stirrer 7 is provided with a stirring blade 78 cut so that the tip of the rotary drill becomes a flat surface, and thereby an upward flow is generated in the high-pressure vessel 3 for mixing. The stirrer blade 78 of the stirrer uses a solid end mill (S4MDD2000) manufactured by Mitsubishi Materials Corporation, and has a helical screw structure with four blades, a twist angle of 30 °, a diameter of 20 mm, and a groove length of 45 mm.
The motor for rotating the agitating blade 78 is a speed control motor (PSH-540-001P) manufactured by Oriental Motor, variable speed range 90 ~ 1500rpm, allowable torque 55mN · m ~ 200mN · m, left and right It corresponds to rotation. For example, as a condition for uniformly stirring arbitrary fine particles, if stirring is performed in the right direction at 800 rpm, a propulsive force is generated in the vertical direction, and the fluid moves from the upper part toward the lower part. As a result, an upward flow is generated from the inner central portion of the mixing high-pressure vessel 3 toward the periphery, so that the settled fine particles are also lifted and stirred.

《スプレー部d》
スプレー部は、開閉用バルブ8とノズル9とヒータ23とで構成されており、混合用高圧容器3において、均一に撹拌された微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素の混合物が開閉用バルブ8を介して、パイプ20からノズル9に送られて、スプレーされる。
ヒータ23は、微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素の混合物がスプレーされる際に吸熱するため、温度を一定にしてスプレーを安定させる目的で設けている。
<Spray part d>
The spray section is composed of an opening / closing valve 8, a nozzle 9 and a heater 23, and in the high pressure vessel 3 for mixing, a mixture of uniformly stirred fine particles, a dispersion medium, and supercritical carbon dioxide opens the opening / closing valve 8. Then, it is sent from the pipe 20 to the nozzle 9 and sprayed.
The heater 23 absorbs heat when a mixture of fine particles, a dispersion medium, and supercritical carbon dioxide is sprayed, and thus is provided for the purpose of stabilizing the spray at a constant temperature.

本実施例の微粒子の配列塗布装置のスプレー部は、図5に示すように、混合用高圧容器3に接続したパイプ20を通って、微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素の混合物がバルブ8に送られる。バルブ8を短時間の一定間隔で開閉することにより、ノズル9から微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素の混合物の流体50が、基体51にスプレーされる。一回にスプレーされる微粒子、分散媒の量は、最大、混合用高圧容器3に充填された全量である。従って、バルブ8の開閉時間および混合用高圧容器3に充填する微粒子、分散媒の量をコントロールすることにより一定濃度の微粒子をスプレーすることができ、何回スプレーしても単位面積あたり、定量で均一に配列制御された微粒子の膜52の形成が可能となる。   As shown in FIG. 5, the spray unit of the fine particle array coating apparatus of this embodiment passes through a pipe 20 connected to the mixing high-pressure vessel 3, and a mixture of fine particles, a dispersion medium, and supercritical carbon dioxide is supplied to the valve 8. Sent. By opening and closing the valve 8 at regular intervals for a short time, a fluid 50 of a mixture of fine particles, a dispersion medium, and supercritical carbon dioxide is sprayed from the nozzle 9 onto the substrate 51. The amount of fine particles and dispersion medium sprayed at one time is the maximum amount filled in the mixing high-pressure vessel 3. Therefore, by controlling the opening and closing time of the valve 8 and the amount of fine particles and dispersion medium charged in the mixing high-pressure vessel 3, fine particles of a constant concentration can be sprayed. It is possible to form a film 52 of fine particles whose arrangement is uniformly controlled.

何回スプレーしても単位面積あたり、定量で均一な微粒子の配列制御を可能とするために必要な各部の制御を図6により説明する。まず、プランジャー41が材料である微粒子と分散媒などをシリンダー42に一定量だけ吸入して、混合用高圧容器3に全量を吐出する。続いて、混合用高圧容器3の中で、材料である微粒子と分散媒などを超臨界二酸化炭素で均一に撹拌、混合した後、開閉バルブ8を開くと、ノズル9から一定濃度の微粒子の流体50がスプレーされ、混合用高圧容器3の中の材料である微粒子と分散媒などは全て吐出される。この際、図6に示すタイミングチャートにより各部を制御する。なお、噴射圧力を維持するため、混合用高圧容器3内には新たな超臨界二酸化炭素が送られるので、吐出完了後の混合用高圧容器3内には超臨界二酸化炭素が充填されている。この工程を繰り返すことによって、各回のスプレーは均一で、一定濃度の微粒子が噴出されるため、何回スプレーしても単位面積あたり、定量で均一な微粒子の配列制御が可能となる。   Control of each part necessary to enable uniform and uniform array control of fine particles per unit area no matter how many times spraying will be described with reference to FIG. First, fine particles, a dispersion medium, and the like, which are materials of the plunger 41, are sucked into the cylinder 42 by a certain amount, and the whole amount is discharged into the mixing high-pressure vessel 3. Subsequently, in the high-pressure vessel 3 for mixing, the fine particles and dispersion medium as materials are uniformly stirred and mixed with supercritical carbon dioxide, and then the opening and closing valve 8 is opened. 50 is sprayed, and all the fine particles, the dispersion medium, etc., which are the materials in the mixing high-pressure vessel 3 are discharged. At this time, each part is controlled by the timing chart shown in FIG. In order to maintain the injection pressure, new supercritical carbon dioxide is sent into the mixing high-pressure vessel 3, and thus the mixing high-pressure vessel 3 is filled with supercritical carbon dioxide after the completion of discharge. By repeating this process, each spray is uniform and fine particles having a constant concentration are ejected. Therefore, it is possible to control the arrangement of fine particles uniformly per unit area regardless of the number of sprays.

《配列部e》
配列部はパターニングマスク10と、基板11と、パターニングマスク10および基板11を挟着する上部部材と下部部材からなる固定用ジグ12で構成されている。
<< Array part e >>
The arrangement portion is composed of a patterning mask 10, a substrate 11, and a fixing jig 12 composed of an upper member and a lower member that sandwich the patterning mask 10 and the substrate 11.

本実施例における配列部を用いたパターニングは、図7に示すように、基板11の下に下部固定用ジグ12(例えば、磁石54)を設置して、基板11の上にパターニングマスク10、その上に上部固定用ジグ12(例えば、鉄製薄板53)を設置して挟着することで実現される。混合用高圧容器3に接続したパイプ20を配列部の対向位置に移動して、開閉バルブ8を介して、ノズル9から一定濃度の微粒子の流体50がスプレーされる。
一定濃度の微粒子の流体50を短時間に一定間隔でスプレーすることにより、パターニングマスク10のパターンに合わせて、微粒子を配列制御することができる。
As shown in FIG. 7, patterning using the arrangement portion in the present embodiment is performed by placing a lower fixing jig 12 (for example, a magnet 54) under the substrate 11, and patterning the mask 10 on the substrate 11. The upper fixing jig 12 (for example, an iron thin plate 53) is installed and clamped on the upper side. The pipe 20 connected to the mixing high-pressure vessel 3 is moved to a position opposed to the arrangement portion, and a fluid 50 having a certain concentration of fine particles is sprayed from the nozzle 9 via the opening / closing valve 8.
By spraying the fluid 50 having a constant concentration of fine particles at regular intervals in a short time, the fine particles can be arranged and controlled in accordance with the pattern of the patterning mask 10.

図8は、基板上に微粒子を配列制御するための固定用ジグ12の一例を説明するもので、図中53は鉄製薄板、55はパターンに合わせた鉄製薄板の開口部、10はパターニングマスク、56はパターニングマスクの開口部、11は基板、54は磁石である。
基板11の下に磁石54を設置して、パターニングマスク10の上に鉄製薄板53を設置して、基板11とパターニングマスク10を挟み込むことにより、磁性を持たないパターニングマスク10でも、強力な磁力により鉄製薄板53で固定されて、基板11とパターニングマスク10の密着力は向上する。
また、鉄製薄板の開口部55は、パターニングマスクの開口部56を覆うように広く開口しているので、微粒子は鉄製薄板の開口部55およびパターニングマスクの開口部56を通って、パターニングマスク10のパターンに合わせて、基板11に配列される。
FIG. 8 illustrates an example of a fixing jig 12 for controlling the arrangement of fine particles on a substrate. In the figure, 53 is an iron thin plate, 55 is an opening portion of an iron thin plate matching the pattern, 10 is a patterning mask, Reference numeral 56 denotes an opening of the patterning mask, 11 denotes a substrate, and 54 denotes a magnet.
A magnet 54 is placed under the substrate 11, an iron thin plate 53 is placed on the patterning mask 10, and the substrate 11 and the patterning mask 10 are sandwiched, so that even the patterning mask 10 having no magnetism is subjected to a strong magnetic force. Fixing with the iron thin plate 53 improves the adhesion between the substrate 11 and the patterning mask 10.
Further, since the opening 55 of the iron thin plate is wide open so as to cover the opening 56 of the patterning mask, the fine particles pass through the opening 55 of the iron thin plate and the opening 56 of the patterning mask, so Arranged on the substrate 11 according to the pattern.

《作動》
本実施例の装置の作動を図9により説明する。
(1)材料吸入
ホッパー13からシリンダー42に材料が吸入されるようにプランジャー41を作動させると、バルブ37が開放状態に、バルブ36が閉塞状態となり、シリンダー42内に微粒子43と分散媒44が充填される。このとき、混合用高圧容器3には、超臨界二酸化炭素49が充填されている。
(2)材料吐出
シリンダー42内の材料を混合用高圧容器3内に注入するために、プランジャー41を(1)と反対方向に作動し、圧力7.38MPaより大きい圧力で超臨界二酸化炭素49が入った混合用高圧容器3に、微粒子43と分散媒44を押し出す。このとき、バルブ36が開放状態に、バルブ37が閉塞状態となっている。
(3)材料撹拌
シリンダー42内の微粒子43と分散媒44を全量、混合用高圧容器3に注入する。続いて、撹拌器7により撹拌翼78を回動させ、混合用高圧容器3内に上昇流を生じさせることで微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素が均一に分散するように撹拌する。この後、混合用高圧容器3の中の微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素の混合物を1回のスプレーで全て噴射することで、単位面積あたり、定量で均一に配列制御された微粒子の膜52の形成が可能となる。
上記(1)〜(3)のプロセスを繰り返すことによって、毎回、材料濃度に変動がなく、均一なスプレーができる。
<Operation>
The operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
(1) Material Suction When the plunger 41 is operated so that the material is sucked into the cylinder 42 from the hopper 13, the valve 37 is opened, the valve 36 is closed, and the fine particles 43 and the dispersion medium 44 are placed in the cylinder 42. Is filled. At this time, the mixing high-pressure vessel 3 is filled with supercritical carbon dioxide 49.
(2) Material discharge In order to inject the material in the cylinder 42 into the mixing high-pressure vessel 3, the plunger 41 is operated in the opposite direction to (1), and the supercritical carbon dioxide 49 is generated at a pressure greater than 7.38 MPa. The fine particles 43 and the dispersion medium 44 are pushed out into the mixing high-pressure vessel 3. At this time, the valve 36 is open and the valve 37 is closed.
(3) Material stirring The entire amount of the fine particles 43 and the dispersion medium 44 in the cylinder 42 are injected into the high-pressure vessel 3 for mixing. Subsequently, the stirring blade 78 is rotated by the stirrer 7, and an ascending flow is generated in the mixing high-pressure vessel 3 to stir the fine particles, the dispersion medium, and the supercritical carbon dioxide so that they are uniformly dispersed. Thereafter, the mixture of the fine particles, the dispersion medium, and the supercritical carbon dioxide in the mixing high-pressure vessel 3 is all sprayed in one spray, whereby the fine particle film 52 that is uniformly arranged and controlled per unit area in a fixed amount. Can be formed.
By repeating the processes (1) to (3), the material concentration does not vary each time, and uniform spraying can be performed.

本実施例の装置は比較的高粘度の流体に適した構成であり、供給部から撹拌部への材料送出方法に特徴を有する。
図10に示すとおり、本実施例の装置は供給部bと調圧部aの一部が実施例1の装置と相違し、57は開閉用バルブ、58は圧力調整用バルブ、59,60は圧力計、61はコントローラー、62はディスペンサーシステムある。
The apparatus of the present embodiment has a configuration suitable for a fluid having a relatively high viscosity, and is characterized by a material delivery method from the supply unit to the stirring unit.
As shown in FIG. 10, the apparatus of this embodiment is different from the apparatus of Embodiment 1 in part of the supply section b and the pressure adjustment section a, 57 is a valve for opening and closing, 58 is a valve for adjusting pressure, and 59 and 60 are A pressure gauge, 61 is a controller, and 62 is a dispenser system.

例えば、ディスペンサーシステム62のプランジャーの圧力を圧力計60で計測し、混合用高圧容器3の圧力を圧力計59で計測する。コントローラー61を介して混合用高圧容器3の圧力を圧力調整用バルブ58で調整し、ディスペンサーシステム62によりプランジャーの圧力を調整することで、相互の圧力を最適にコントロールすることで、微粒子をスムースに混合用高圧容器3に注入することができる。   For example, the pressure of the plunger of the dispenser system 62 is measured with the pressure gauge 60, and the pressure of the mixing high-pressure vessel 3 is measured with the pressure gauge 59. The pressure in the mixing high-pressure vessel 3 is adjusted by the pressure adjusting valve 58 via the controller 61, and the plunger pressure is adjusted by the dispenser system 62, so that the mutual pressure is optimally controlled, thereby smoothing the fine particles. Can be injected into the mixing high-pressure vessel 3.

《作動》
本実施例の装置の作動を図11により説明する。
(1)圧力調整
混合用高圧容器3内の圧力は、シリンジ63内の微粒子43と分散媒44の注入を容易にするべく、超臨界状態より低い圧力に設定されている。混合用高圧容器3中は圧力が低下しているため、流体は超臨界状態ではない二酸化炭素65である。一方、シリンジ63内の微粒子43と分散媒44は高粘度であるため、両者が結合して比較的均一に分散された状態にある。
(2)材料注入
プランジャー64を押し出すことにより、混合用高圧容器3内に微粒子43と分散媒44が注入される。このとき、プランジャー64のストロークを調節することにより、微粒子43の注入量が決まることとなるため、スプレー時の微粒子の濃度をこれにより調整することができる。
(3)超臨界二酸化炭素(SC-CO2)注入
材料注入の終了後、超臨界状態より低い圧力に調整されている混合用高圧容器3内の圧力を超臨界状態にまで圧力を上げるために、超臨界二酸化炭素49を注入する。このとき、バルブ35は開放状態に、バルブ36は閉塞状態にある。
(4)材料撹拌
混合用高圧容器3内の微粒子43、分散媒44、超臨界二酸化炭素49を均一に分散するために撹拌翼78で撹拌する。均一に分散された微粒子、分散媒、超臨界二酸化炭素の混合物をスプレーすることで、単位面積あたりで定量且つ均一に配列制御された微粒子の膜52の形成が可能となる。
上記(1)〜(4)のプロセスを繰り返すことによって、毎回、材料濃度に変動がなく、均一なスプレーができる。
<Operation>
The operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
(1) Pressure adjustment The pressure in the mixing high-pressure vessel 3 is set to a pressure lower than the supercritical state in order to facilitate injection of the fine particles 43 and the dispersion medium 44 in the syringe 63. Since the pressure is reduced in the mixing high-pressure vessel 3, the fluid is carbon dioxide 65 which is not in a supercritical state. On the other hand, since the fine particles 43 and the dispersion medium 44 in the syringe 63 have a high viscosity, they are combined and relatively uniformly dispersed.
(2) Material injection By pushing out the plunger 64, the fine particles 43 and the dispersion medium 44 are injected into the mixing high-pressure vessel 3. At this time, by adjusting the stroke of the plunger 64, the injection amount of the fine particles 43 is determined, so that the concentration of the fine particles during spraying can be adjusted.
(3) Supercritical carbon dioxide (SC-CO2) injection In order to raise the pressure in the mixing high-pressure vessel 3 adjusted to a pressure lower than the supercritical state to the supercritical state after completion of material injection, Inject supercritical carbon dioxide 49. At this time, the valve 35 is in an open state and the valve 36 is in a closed state.
(4) Material Stirring In order to uniformly disperse the fine particles 43, the dispersion medium 44, and the supercritical carbon dioxide 49 in the high pressure vessel 3 for mixing, stirring is performed with a stirring blade 78. By spraying a mixture of finely dispersed fine particles, a dispersion medium, and supercritical carbon dioxide, it is possible to form a fine particle film 52 that is quantitatively and uniformly controlled per unit area.
By repeating the above processes (1) to (4), the material concentration does not vary each time, and uniform spraying can be performed.

本実施例の装置は、粉末状態である微粒子を対象とし、分散媒を用いずに微粒子をスプレーする微粒子の配列塗布装置である。
本実施例の装置は、図12に示すように、供給部bと調圧部aの一部が実施例1,2の装置と相違し、66は微粒子の粉末、67は紛体定量供給器、68は紛体用ホッパー、69はバタフライ弁、70は紛体用容器、71は真空ポンプ、72はフィルター(微粒子回収用)である。
The apparatus of the present embodiment is an array coating apparatus for fine particles that sprays fine particles without using a dispersion medium, targeting fine particles in a powder state.
As shown in FIG. 12, the apparatus of the present embodiment is partly different from the apparatus of Embodiments 1 and 2 in the supply part b and the pressure adjustment part a, 66 is a fine particle powder, 67 is a powder metering feeder, 68 is a powder hopper, 69 is a butterfly valve, 70 is a powder container, 71 is a vacuum pump, and 72 is a filter (for collecting fine particles).

《作動》
本実施例の装置の作動を図13により説明する。
(1)真空状態
真空ポンプ71により、混合用高圧容器3の内部を真空状態ないしは真空状態に近い状態にする。
(2)材料吸引
バルブ32,36を開くと、真空状態に近い混合用高圧容器3内に紛体容器70から微粒子43が吸引される。
(3)超臨界二酸化炭素(SC-CO2)注入
混合用高圧容器3内を超臨界状態とするために、バルブ35を開放状態に、バルブ32,36を閉塞状態とし、パイプ18から超臨界二酸化炭素49を混合用高圧容器3に注入する。
(4)材料撹拌
混合用高圧容器3内の微粒子43と超臨界二酸化炭素49を、両者が均一に分散するように撹拌する。均一に分散された微粒子と超臨界二酸化炭素の混合物をスプレーすることで、単位面積あたりで定量且つ均一に配列制御された微粒子の膜52の形成が可能となる。
上記(1)〜(4)のプロセスを繰り返すことによって、毎回、材料濃度に変動がなく、均一なスプレーができる。
<Operation>
The operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
(1) Vacuum state The inside of the mixing high-pressure vessel 3 is brought into a vacuum state or a state close to a vacuum state by the vacuum pump 71.
(2) Material suction When the valves 32 and 36 are opened, the fine particles 43 are sucked from the powder container 70 into the high-pressure mixing container 3 close to a vacuum state.
(3) Supercritical carbon dioxide (SC-CO2) injection In order to bring the inside of the high-pressure vessel 3 for mixing into a supercritical state, the valve 35 is opened, the valves 32 and 36 are closed, and the supercritical dioxide is introduced from the pipe 18. Carbon 49 is injected into the mixing high-pressure vessel 3.
(4) Material stirring The fine particles 43 and the supercritical carbon dioxide 49 in the mixing high-pressure vessel 3 are stirred so that both are uniformly dispersed. By spraying a mixture of uniformly dispersed fine particles and supercritical carbon dioxide, it is possible to form a fine particle film 52 that is quantitatively and uniformly controlled per unit area.
By repeating the above processes (1) to (4), the material concentration does not vary each time, and uniform spraying can be performed.

本発明は、従来の様に有機溶媒を使用しなくても微粒子をスプレーできることから、環境調和型の装置として幅広い分野において利用されることが期待される。
例えば、エレクトロニクス業界において、表面実装分野では、はんだ印刷、フラックス塗布、電極配線の形成等、同じくディスプレイ分野では、発光材料の塗布、透明導電膜材料の塗布、電磁波遮蔽材料の塗布、液晶用スペーサーの配列、電極の形成等、同じく記憶用材料分野では、磁気記録材料の塗布、電子ペーパーのマイクロカプセルの配列等が挙げられる。また、機械、光産業の業界において、射出成形分野では、成形材料の配列、金型離型剤の塗布等、同じく研磨分野では、研磨シートへの研磨剤塗布、同じくレンズ分野では、マイクロレンズアレイの成形、フィルターの膜成形等が挙げられる。また、材料、化学の業界において、センサ分野では、ガスセンサの二酸化チタン、酸化亜鉛等の薄膜成形、磁気センサの磁性材料塗布等、同じくプラスチック、紙の分野では、抗菌シート、衛生用品への光触媒塗布、動力ベルト、床材への滑止め用材料の塗布、紙、フィルムへの粘着性粒子の塗布等が挙げられる。また、環境、エネルギーの業界では、色素増感太陽電池における光触媒粒子の配列、燃料電池における触媒層の成形、環境浄化における光触媒、強酸化材の微粒子配列、ゼオライトにおけるセラミックス膜の成形等が挙げられる。また、バイオ、医療の業界では、シートへの薬剤塗布、シートへの化粧品材料塗布、自己配列によるマイクロリアクターの製造、アクチュエータの製造、フィルターの製造等、ドラッグデリバリーシステムへの応用等が挙げられる。
Since the present invention can spray fine particles without using an organic solvent as in the prior art, it is expected to be used in a wide range of fields as an environmentally conscious device.
For example, in the electronics industry, in the surface mounting field, solder printing, flux coating, electrode wiring formation, etc. In the display field as well, in the display field, light emitting material coating, transparent conductive film material coating, electromagnetic wave shielding material coating, liquid crystal spacer coating, etc. Similarly, in the field of memory materials, such as arrangement and formation of electrodes, application of magnetic recording materials, arrangement of microcapsules of electronic paper, and the like can be mentioned. Also, in the fields of machinery and optical industries, in the field of injection molding, the arrangement of molding materials, the application of mold release agents, etc., in the same field of polishing, the application of abrasives to abrasive sheets, and also in the field of lenses, the micro lens array Molding, filter membrane molding, and the like. In the materials and chemical industries, in the sensor field, thin film molding such as titanium dioxide and zinc oxide for gas sensors, magnetic material application for magnetic sensors, etc. In the plastic and paper fields as well, antibacterial sheets and photocatalyst application to sanitary products Application of non-slip material to power belts and flooring materials, application of adhesive particles to paper and film, and the like. In the environment and energy industries, photocatalyst particle arrangements in dye-sensitized solar cells, formation of catalyst layers in fuel cells, photocatalysts in environmental purification, fine particle arrangement of strong oxidizers, formation of ceramic films in zeolite, etc. . In the bio and medical industries, drug application to sheets, cosmetic material application to sheets, manufacture of microreactors by self-arrangement, manufacture of actuators, manufacture of filters, etc. include application to drug delivery systems.

実施例1の装置を構成する各部を示した基本構成図である。FIG. 2 is a basic configuration diagram showing each part constituting the apparatus of Example 1. 実施例1の装置の基本構成図である。1 is a basic configuration diagram of an apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の装置における材料の供給状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the supply state of the material in the apparatus of Example 1. FIG. 混合用高圧容器の詳細断面図および微粒子を撹拌しているイメージ図である。FIG. 5 is a detailed cross-sectional view of a mixing high-pressure vessel and an image diagram of stirring fine particles. 微粒子の流体を間欠的にスプレーする際のイメージ図である。It is an image figure at the time of spraying the fluid of fine particles intermittently. 間欠スプレーに関する各機構と材料の関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between each mechanism and material regarding intermittent spraying. 配列部を用いた微粒子のパターニングのイメージ図である。It is an image figure of patterning of fine particles using an arrangement part. 配列部の構成を示す側部断面図である。It is side part sectional drawing which shows the structure of an arrangement | sequence part. 実施例1における材料および超臨界流体の充填、撹拌の説明図である。It is explanatory drawing of filling of the material and supercritical fluid in Example 1, and stirring. 実施例2の装置の基本構成図である。FIG. 3 is a basic configuration diagram of an apparatus according to a second embodiment. 実施例2の装置における材料および超臨界流体の充填、撹拌の説明図である。It is explanatory drawing of filling of the material and supercritical fluid in the apparatus of Example 2, and stirring. 実施例3の装置の基本構成図である。FIG. 6 is a basic configuration diagram of an apparatus according to a third embodiment. 実施例3の装置における材料および超臨界流体の充填、撹拌の説明図である。It is explanatory drawing of filling of the material and supercritical fluid in the apparatus of Example 3, and stirring. 従来の超臨界流体急速膨張法による微粒子生成、回収に関する装置の基本構成図である。It is a basic block diagram of the apparatus regarding the microparticle production | generation and collection | recovery by the conventional supercritical fluid rapid expansion method. 図14の装置の高圧用容器に材料投入の説明図である。It is explanatory drawing of material injection | throwing-in to the container for high pressures of the apparatus of FIG. 図14の装置の高圧用容器における撹拌の説明図である。It is explanatory drawing of the stirring in the container for high pressures of the apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 二酸化炭素ボンベ
2 調圧用高圧容器
3 混合用高圧容器
4 ポンプ
5 圧力調整用バルブ
6 流量調整用バルブ
7 撹拌器
8 開閉用バルブ
9 ノズル
10 パターニングマスク
11 基板
12 固定用ジグ
13 ホッパー
14 プランジャーポンプ
15〜20 パイプ
21〜23 ヒータ
24〜26 圧力計
27〜29 安全弁
30〜37 バルブ
38 排気ポンプ
39 熱交換器
40 冷却機
41,64 プランジャー
42 シリンダー
43 微粒子
44 分散媒
45 混合用高圧容器の蓋
46〜48 継手
49 超臨界二酸化炭素
50 混合物の流体
51 基体
52 微粒子の膜
53 鉄製薄板
54 磁石
55 鉄製薄板の開口部
56 パターニングマスクの開口部
57 開閉用バルブ
58 圧力調整用バルブ
59,60 圧力計
61 コントローラー
62 ディスペンサーシステム
63 シリンジ
65 二酸化炭素
66 微粒子の粉末
67 紛体定量供給器
68 紛体用ホッパー
69 バタフライ弁
70 紛体用容器
71 真空ポンプ
72 フィルター
73 高圧容器の蓋
74 微粒子などの材料
75 撹拌翼付き撹拌器
76 高圧容器
77 微粒子
78 撹拌翼
a 調圧部
b 供給部
c 撹拌部
d スプレー部
e 配列部
f 超臨界流体供給部
g 溶質溶解部
h 粒子生成部
i 粒子回収部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon dioxide cylinder 2 High pressure vessel for pressure regulation 3 High pressure vessel for mixing 4 Pump 5 Pressure adjustment valve 6 Flow rate adjustment valve 7 Stirrer 8 Opening / closing valve 9 Nozzle 10 Patterning mask 11 Substrate 12 Fixing jig 13 Hopper 14 Plunger pump 15 to 20 Pipes 21 to 23 Heaters 24 to 26 Pressure gauges 27 to 29 Safety valves 30 to 37 Valves 38 Exhaust pumps 39 Heat exchangers 40 Coolers 41 and 64 Plungers 42 Cylinders 43 Fine particles 44 Dispersion media 45 Caps of high pressure containers for mixing 46 to 48 Joint 49 Supercritical carbon dioxide 50 Mixture fluid 51 Substrate 52 Fine particle film 53 Iron thin plate 54 Magnet 55 Iron thin plate opening 56 Patterning mask opening 57 Opening / closing valve 58 Pressure adjusting valve 59, 60 Pressure gauge 61 Controller 62 Dispenser system 63 Syringe 65 Carbon dioxide 66 Particulate powder 67 Powder metering feeder 68 Powder hopper 69 Butterfly valve 70 Powder container 71 Vacuum pump 72 Filter 73 High pressure container lid 74 Particulate material 75 Stirrer with stirrer blade 76 High pressure container 77 Particulate 78
a pressure adjusting unit b supplying unit c stirring unit d spraying unit e arranging unit f supercritical fluid supplying unit g solute dissolving unit h particle generating unit i particle collecting unit

Claims (12)

微粒子または微粒子と分散媒からなる材料と、超臨界状態の流体とを高圧容器内に注入し、それらを撹拌して材料と流体を均一に分散させた混合物とし、その混合物を対象物にスプレーする微粒子の配列塗布方法であって、
前記撹拌は、前記高圧容器内に上昇流を生じさせる撹拌翼を回動することにより行うことを特徴とする微粒子の配列塗布方法。
Fine particles or a material composed of fine particles and a dispersion medium and a fluid in a supercritical state are injected into a high-pressure vessel, and they are agitated to form a mixture in which the materials and fluid are uniformly dispersed, and the mixture is sprayed onto the object. An array coating method of fine particles,
The stirring is performed by rotating a stirring blade that generates an upward flow in the high-pressure vessel.
前記材料と前記流体の高圧容器内への注入は、超臨界状態の流体を高圧容器内に注入し、1回のスプレーにより噴射される量の材料をシリンダーに吸入し、続いてシリンダー内の全ての材料を高圧容器内に注入する請求項1の微粒子の配列塗布方法。   Injecting the material and the fluid into the high-pressure vessel involves injecting a supercritical fluid into the high-pressure vessel, sucking the amount of material injected by a single spray into the cylinder, and then The method for coating fine particles according to claim 1, wherein the material is injected into a high-pressure vessel. 前記材料と前記流体の高圧容器内への注入は、超臨界状態より低圧の流体を高圧容器に注入し、続いて高圧容器内の圧力を超臨界状態より低圧で調整しながら任意の量の材料を高圧容器に注入し、続いて超臨界状態にある流体を高圧容器に注入する請求項1の微粒子の配列塗布方法。   Injection of the material and the fluid into the high-pressure vessel is performed by injecting a fluid having a pressure lower than the supercritical state into the high-pressure vessel, and then adjusting the pressure in the high-pressure vessel at a pressure lower than the supercritical state. The fine particle array coating method according to claim 1, wherein a fluid in a supercritical state is subsequently injected into the high pressure vessel. 材料が微粒子のみから構成される場合において、
前記材料の高圧容器内への注入は、材料を真空状態ないしは真空状態に近い状態の高圧容器に注入し、続いて超臨界状態にある流体を高圧容器に注入する請求項1の微粒子の配列塗布方法。
When the material consists only of fine particles,
2. The fine particle array coating according to claim 1, wherein the material is injected into the high-pressure vessel by injecting the material into a high-pressure vessel in a vacuum state or near a vacuum state, and subsequently injecting a fluid in a supercritical state into the high-pressure vessel. Method.
前記高圧容器の容量は、1回のスプレーにより噴射される混合物の量と同量である請求項1ないし4のいずれかの微粒子の配列塗布方法。   The method for arranging and applying fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the capacity of the high-pressure vessel is the same as the amount of the mixture sprayed by one spray. 前記対象物は、マグネット板と、磁性体または磁石からなる上部枠体により挟着されたパターニングマスクおよび基板である請求項1ないし5のいずれかの微粒子の配列塗布方法。   6. The fine particle array coating method according to claim 1, wherein the object is a patterning mask and a substrate sandwiched between a magnet plate and an upper frame made of a magnetic material or a magnet. 微粒子または微粒子と分散媒からなる材料が投入される供給部と、流体を調圧して撹拌部に送出する調圧部と、高圧容器内で材料と超臨界状態の流体とを撹拌して材料と流体を均一に分散させた混合物とする撹拌部と、混合物をスプレーするスプレー部とを備える微粒子の配列装置において、
前記撹拌部は、高圧容器内に上昇流を生じさせる撹拌翼を備えることを特徴とする微粒子の配列塗布装置。
A supply unit into which fine particles or a material composed of fine particles and a dispersion medium is charged, a pressure adjusting unit that regulates a fluid and sends the fluid to a stirring unit, and a material that stirs a material and a fluid in a supercritical state in a high-pressure vessel; In an apparatus for arranging fine particles, comprising a stirring unit that makes a mixture in which fluid is uniformly dispersed, and a spray unit that sprays the mixture,
The fine particle array coating apparatus, wherein the stirring section includes a stirring blade that generates an upward flow in the high-pressure vessel.
前記供給部は、任意の量の材料を吸引し、撹拌部に送出するシリンダーを有する請求項7の微粒子の配列塗布装置。   The fine particle array coating apparatus according to claim 7, wherein the supply unit includes a cylinder that sucks an arbitrary amount of material and delivers the material to a stirring unit. 前記供給部は、前記シリンダーに吸引した材料を任意の圧力で送出する手段を有し、
前記調圧部は、前記撹拌部の高圧容器内を任意の圧力に調整する手段を有する請求項8の微粒子の配列塗布装置。
The supply unit has means for sending the material sucked into the cylinder at an arbitrary pressure,
9. The fine particle array coating apparatus according to claim 8, wherein the pressure adjusting unit includes means for adjusting the inside of the high pressure container of the stirring unit to an arbitrary pressure.
前記撹拌部は、前記高圧容器内を真空状態ないしは真空状態に近い状態に調整する真空ポンプを有する請求項7,8または9の微粒子の配列塗布装置。   10. The fine particle array coating apparatus according to claim 7, 8 or 9, wherein the stirring section has a vacuum pump for adjusting the inside of the high-pressure vessel to a vacuum state or a state close to a vacuum state. 前記高圧容器の容量は、1回のスプレーにより噴射される混合物の量と同量である請求項7ないし10のいずれかの微粒子の配列塗布装置。   11. The fine particle array coating apparatus according to claim 7, wherein a capacity of the high-pressure vessel is equal to an amount of a mixture sprayed by one spray. スプレー部と対向位置において、マグネット板と、磁性体または磁石からなる上部枠体と、それらに挟着されたパターニングマスクおよび基板とから構成される配列部を備える請求項7ないし11のいずれかの微粒子の配列塗布装置。





12. The apparatus according to claim 7, further comprising: an array portion including a magnet plate, an upper frame made of a magnetic material or a magnet, and a patterning mask and a substrate sandwiched between the magnet plate and the spray portion at a position facing the spray portion. Fine particle array coating device.





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