JP2007083213A - 粒子分級装置およびその装置により分級された粒子を含有する接着剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】長さの揃った粒子を精密に分級することができる粒子分級装置、およびその装置により分級された粒子を有し、電極間を低圧により接続できるとともに、電極のファインピッチ化に対応可能な接着剤を提供することを目的とする。
【解決手段】粒子分級装置１は、粒子Ｐを分散するための分散手段２と、分散された粒子Ｐの各々を、粒子Ｐの搬送方向Ｘにおいて離間させた状態で搬送方向Ｘに配向するための粒子配向手段３と、搬送方向Ｘに配向された粒子Ｐの各々の長さを測定するための粒子長測定手段４と、測定された粒子Ｐの長さに関するデータに基づいて、所定の長さを有する粒子Ｐを分離するための粒子分離手段５と、を備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】粒子分級装置１は、粒子Ｐを分散するための分散手段２と、分散された粒子Ｐの各々を、粒子Ｐの搬送方向Ｘにおいて離間させた状態で搬送方向Ｘに配向するための粒子配向手段３と、搬送方向Ｘに配向された粒子Ｐの各々の長さを測定するための粒子長測定手段４と、測定された粒子Ｐの長さに関するデータに基づいて、所定の長さを有する粒子Ｐを分離するための粒子分離手段５と、を備えている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、粒子の分級を精度良く行うことができる粒子分級装置およびその装置により分離された粒子を含有する接着剤に関する。
近年の電子機器の小型化、高機能化の流れの中で、構成部品内の接続端子の微小化が進んでいる。このため、エレクトロニクス実装分野においては、そのような端子間の接続を容易に行える種々の回路接続用の接着剤が広く使用されている。例えば、ＩＣチップ等の電子部品とガラス基板等の回路基板における電極間の接続においては、導電性微粒子を有する導電性接着剤を介して、電子部品と回路基板の各々に形成された電極間を接続する方法が採用されている。
この導電性接着剤は、エポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂組成物中に導電性微粒子を分散させたフィルム状またはペースト状の接着剤であり、接続対象の間に挟まれ、加熱、加圧されて、接続対象を接着する。即ち、加熱、加圧により接着剤中の樹脂が流動し、例えば、電子部品の表面に形成された突起電極（または、バンプ）と、回路基板の表面に形成されたＩＴＯ電極等の配線電極の隙間を封止すると同時に、導電性粒子の一部が対峙する突起電極と配線電極の間に噛み込まれて電気的接続が達成される。
ここで、近年の高密度実装化に伴って、隣接する電極のピッチがますます狭くなり、ファインピッチ化が進んでいるため、電極接続用の導電性接着剤においては、粒子径が小さい導電性微粒子を使用する必要がある。
そこで、このような導電性微粒子の分級を行うための種々の分級装置が開示されている。より具体的には、例えば、投入される乾燥状態の粉体を一次粒子の状態に分散させて連続的に排出する分散機と、当該分散機に設けられた分散粉体の排出口直後に接続されたサイクロン塔とを備えた気流式の分級装置が提案されている。
このサイクロン塔は、略直立筒状をなすサイクロン塔の本体としての胴部と、当該胴部の上部周囲において設けられた粉体ガイド用内周壁面を有し、分散機から水平方向に吹込み導入される分散粉体を、粉体ガイド用内周壁面により漸次径内側に寄せながら下方の胴部内周壁面に沿った回動流として案内する円周渦巻型の粉体導入部を備えている。また、サイクロン塔の天井部から胴部の径方向中央位置に沿って下方に一定長垂下され、かつ下端が開口された粒子取り出し用の一次空気取出筒と、サイクロン塔の下端開口が接続されて、当該下端開口から落下する粗粉を貯留する貯留槽とを備えている。そして、分級を行う際には、まず、微粒子の回収を行うフィルタを介して一次空気取出筒に接続されているブロアーを所定の風量の状態で稼働させて、サイクロン塔の胴部内から一次空気取出筒を通して流通する気流を生じさせる。次いで、この状態で、粉体フィーダより粉体を分散機に連続的に供給し、分散粒子をサイクロン塔の粒子導入部に所定の風量で導入させる。粒子導入部に導入された粒子を含む気流は、当該粒子導入部の渦巻状の内周壁面に沿って回動流となり、全円周を回動しながら下降し、胴部の内周壁に沿うように案内される。また、当該胴部内の空気は一次空気取出筒を通して外部に取出されて排出されるため、当該胴部の内周壁に沿って回動する気流は、次第に円錐状の胴部を下降しつつ胴部の中央部分において上昇気流を生ずることになる。従って、サイクロン塔の胴部を回動しながら下降する気流中に含まれる粒子は、気流から受ける搬送作用と、その粒子の質量による遠心力とのバランスに従い、径が大きく比較的重量の大なる粒子は下方に沈降し、胴部の下端開口に接続された粗粉貯留槽に落下する。一方、径が小さく比較的重量の小さな粒子については、一次空気取出筒から外部に排出される気流の搬送力の作用により、一次空気取出筒から微粉搬送管を通し、フィルタに搬送されることになる。このような構成により、１０μｍ以下の径を有する粒子を、工業的に十分に使用できる程度まで分級することができると記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２５８０１９３号公報
ここで、一般に、上述の導電性微粒子は、気相法や液相法等の種々の方法で製造され、１μｍ〜３０μｍの範囲の粒子長分布を有しているが、上述の電極のファインピッチ化に伴って、電極接続用の導電性接着剤においては、粒子径が小さいだけではなく、粒子長の揃った導電性微粒子（例えば、略同一の長さを有する針形状の導電性微粒子）を使用する必要がある。
しかし、上記従来の気流式の分級装置においては、上述の針形状を有する導電性微粒子を分級する際に、粒子長の短い微粒子が、粒子長の長い粗粒子に吸着しやすくなるため、粒子長を基準とした精密な粒子の分級を行うことが困難となり、所望の長さを有する粒子のみを分離できない。従って、例えば、図７に示すように、上記従来の気流式の分級装置により分級された針形状を有する導電性微粒子７０を含有する導電性接着剤７１を使用して、電子部品７２の突起電極７３と回路基板７４の配線電極７５を接続する場合、当該導電性微粒子７０の粒子長が揃っていないため、加熱加圧処理を行うことにより、導電性接着剤７１を介して、電極間を接続する場合に、低い圧力（例えば、２〜５ＭＰａ）で各電極間を接続することが困難になり、低圧による電極の接続に対応できないという問題があった。また、電極を接続するために、圧力を高くすると、導電性微粒子７０の配向が乱れてしまい、電極間の接続不良や短絡が生じ、結果として、ファインピッチの電極を接続することが困難になるという問題があった。
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、長さの揃った粒子を精密に分級することができる粒子分級装置、およびその装置により分級された粒子を有し、電極間を低圧により接続できるとともに、電極のファインピッチ化に対応可能な接着剤を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、粒子を分散するための分散手段と、分散された粒子の各々を、所定の方向において離間させた状態で所定の方向に配向するための粒子配向手段と、所定の方向に配向された粒子の各々の長さを測定するための粒子長測定手段と、測定された粒子の長さに関するデータに基づいて、所定の長さを有する粒子を分離するための粒子分離手段と、を備えることを特徴とする粒子分級装置である。
同構成によれば、粒子を分散させて、各粒子を、離間させた状態で所望の方向に配向させることが可能になるため、粒子長の短い微粒子が、粒子長の長い粗粒子に吸着するという不都合を回避することができる。また、粒子毎に長さを測定することが可能になるとともに、所望の長さを有する粒子のみを分離することが可能になる。その結果、精密な粒子の分級を行うことが可能になる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の粒子分級装置であって、分散手段が、超音波による分散を行う手段であることを特徴とする。同構成によれば、分離対象となる粒子の凝集体を、凝集のない一次粒子、あるいは一次粒子に近い状態にまで分散することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の粒子分級装置であって、粒子配向手段が、粒子が通過する流路を有しており、粒子を流路に通過させることにより、粒子を配向させる手段であることを特徴とする。同構成によれば、簡単な構成で、分散された粒子の各々を、離間させた状態で配向させることが可能になる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の粒子分級装置であって、粒子長測定手段が、粒子に照射される光を出射する照明部と、粒子において反射された反射光を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像に基づいて、粒子の長さを演算する演算処理部と、を備えることを特徴とする。同構成によれば、各粒子の長さを精密に測定することが可能になる。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の粒子分級装置であって、粒子分離手段が、所定の長さを有する粒子を引き付けて分離する分離部と、測定された粒子の長さに関するデータに基づいて、分離部を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、測定された粒子の長さが所定の長さである場合は、所定の長さを有する粒子が分離されるように、分離部を制御することを特徴とする。同構成によれば、簡単な構成で、所望の長さを有する粒子のみを分離することが可能になる。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の粒子分級装置であって、粒子分離手段により分離された所定の長さを有する粒子以外の粒子を、粒子分離手段から分散手段へと供給する再処理手段を更に備えることを特徴とする。同構成によれば、粒子分離手段により分離されない粒子を粒子分級装置により再処理することが可能になるため、粒子の分級を連続的かつ効率的に行うことが可能になる。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の粒子分級装置により分級された所定の長さを有する粒子を含有するとともに、粒子が針形状を有する導電性微粒子であることを特徴とする異方導電性の接着剤である。
同構成によれば、異方導電性接着剤に含有される導電性微粒子が略同一の長さを有しており、粒子長が揃っているため、例えば、加熱加圧処理を行うことにより、異方導電性接着剤を介して、電子部品の突起電極を回路基板の配線電極に接続する場合に、低い圧力（例えば、２〜５ＭＰａ）で導電性微粒子が突起電極と配線電極との間に噛み込むため、結果として、低い圧力により、電極間を接続することが可能になる。
また、このように、電極を接続する際の圧力を低くすることができるため、導電性微粒子の配向が乱れることがなくなり、結果として、ファインピッチの電極を接続することが可能になる。
また、導電性微粒子が針形状を有するとともに、電極を接続する際の圧力を低くすることができるため、半導体素子等の電子部品を、導電性微粒子を有する異方導電性接着剤を介して、回路基板上に実装する場合に、電子部品に損傷を与えることなく、実装することが可能になる。
本発明の粒子分級装置によれば、所望の長さを有する粒子のみを分離することが可能になり、精密な粒子の分級を行うことが可能になる。また、本発明の異方導電性接着剤によれば、電極間を低圧により接続できるとともに、電極のファインピッチ化に対応することが可能になる。
以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る粒子分級装置の全体構成を示す概略図である。この粒子分級装置１は、粒子が有する長さに基づいて、当該粒子を分離するものである。この粒子分級装置１は、図１に示すように、分離対象である粒子を分散するための分散手段２と、分散手段２により分散された各粒子を所定の方向に配向させるための粒子配向手段３と、を備えている。また、粒子分級装置１は、上記所定の方向に配向された各粒子の長さを測定するための粒子長測定手段４と、測定された粒子の長さに関するデータに基づいて、所定の長さを有する粒子を分離するための粒子分離手段５と、を備えている。
本発明の粒子分級装置１により分級される粒子としては、例えば、ＩＣチップ等の半導体素子に形成された電極と回路基板に形成された電極を接続するために使用される異方導電性接着剤に含有される導電性微粒子が挙げられる。そして、この導電性微粒子としては、例えば、針形状を有する、所謂アスペクト比が大きいものが挙げられる。なお、ここで言うアスペクト比とは、導電性微粒子の短径（導電性微粒子の断面の長さ）と長径（導電性微粒子の長さ）の比のことを言う。
粒子分級装置１により、粒子を分級する際には、図１に示すように、まず、分級対象となる粒子Ｐを、分散手段２に設けられた投入部６により、分散手段２へと投入する。この分散手段２としては、分級対象となる粒子Ｐの凝集体を、凝集のない一次粒子、あるいは一次粒子に近い状態にまで分散することができるものであれば、どのようなものでも良く、例えば、超音波による分散を行うもの（超音波分散用発振子を有するもの）を使用することができる。
なお、この際、粒子Ｐの凝集体を分散媒中に加えるとともに、当該分散媒に超音波を加え、分散媒中で粒子Ｐを分散させることにより、さらに高い分散効果を得ることが可能になる。この分散媒としては、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール等のアルコール類や、メチルエチルケトン等の有機溶媒を使用することができる。これらの分散媒は、分散する粒子Ｐの種類に応じて選定して使用することができ、また、一種類を単独で使用しても良く、複数種類を混合して使用しても良い。
分散手段２により分散された粒子Ｐは、粒子配向手段３へと移行する。この粒子配向手段３としては、分散手段２により分散された各粒子Ｐを、所定の方向（即ち、粒子の搬送方向であって、図中の矢印Ｘの方向）において離間させた状態で、当該搬送方向Ｘに配向するためのものである。例えば、図１に示すように、分散された粒子Ｐが通過し、当該粒子Ｐの短径よりもやや大きな径（例えば、粒子Ｐの径の５倍程度）を有する流路７を備えるものを使用できる。このような粒子配向手段３を使用することにより、分散手段２により分散された粒子Ｐは、流路７を通過する際に、粒子Ｐ毎に、粒子Ｐの搬送方向Ｘに向かって配向されることになるため、簡単な構成で、分散された粒子Ｐの各々を、搬送方向Ｘにおいて離間させた状態で、当該搬送方向Ｘに配向させることが可能になる。
粒子配向手段３により、上述の搬送方向Ｘに向かって配向された粒子Ｐは、当該配向状態を維持したまま、搬送部８を通過し、粒子長測定手段４へと搬送される。この粒子長測定手段４は、粒子Ｐに照射される光を出射する照明部１０と、粒子Ｐにおいて反射された反射光を撮像する撮像部１１と、当該撮像部１１により撮像された画像に基づいて、粒子Ｐの長さを演算する演算処理部１３と、を備えている。
照明部１０である光源により出射された光１４は、当該光１４の光路上に配置されたコリメータレンズ１５により、拡散が抑えられて、略平行な光束とされた後、ハーフミラー１６に向けてガイドされ、当該ハーフミラー１６により、粒子Ｐに照射される。そして、粒子Ｐにおいて反射された反射光１７が、粒子Ｐの搬送方向Ｘと直交する方向に受光面を有する撮像部１１であるＣＣＤカメラセンサにより撮像される。
ＣＣＤカメラセンサにより撮像された原画像は、Ａ／Ｄ変換部１８によってアナログ信号からデジタル信号に変換され、画像メモリ部１９に記憶される。そして、画像メモリ部１９に記憶された画像データは、画像処理部１２に入力され、当該画像処理部１２は、撮像部１１により撮像された原画像に対して、例えば、膨張収縮処理や二値化処理等の画像処理を行い、処理画像を生成する。この画像処理により、ＣＣＤカメラセンサにより撮像された原画像が顕在化され、粒子像の輪郭が強調されることになる。
ここで、一般に、膨張処理とは、ある画素の近傍（例えば、４方あるいは８方）に１つでも１（例えば、白）があれば、その画素を１にする処理のことを言い、収縮処理とは、ある画素の近傍に１つでも０（例えば、黒）があれば、その画素を０にする処理のことを言う。そして、本実施形態においては、ＣＣＤカメラセンサにより撮像された原画像に対して膨張処理を施すことにより、原画像における異物が除去された膨張画像が生成され、次いで、この膨張画像に対して収縮処理を施すことにより、粒子Ｐの輪郭部分が明確になった膨張収縮画像が生成される。
また、一般に、二値化処理とは、例えば、画像の明度に関して予め設定された判定閾値よりも大きい明度を有する画素を白色、小さい明度を有する画素を黒色に処理する方法が挙げられる。そして、本実施形態においては、ＣＣＤカメラセンサにより撮像された原画像、または当該原画像に対して上述の膨張収縮処理を行い、得られた膨張収縮画像に対して、二値化処理を施すことにより、粒子Ｐの輪郭部分が明確になった二値化画像が生成される。なお、ＣＣＤカメラセンサにより撮像された原画像に対して、上述の膨張収縮処理を施した後に、二値化処理を行った結果を反転しても良い。即ち、画像の明度に関して予め設定された判定閾値との比較の結果、白と判定された画素を黒画素に、黒と判定された画素を白画素に処理する構成としても良い。
次に、画像処理部１２により生成された処理画像に基づく画像処理信号が、演算処理部１３に入力され、当該演算処理部１３は、処理画像に基づいて、各粒子Ｐを構成する総画素（ピクセル）数を算出するとともに、当該総画素数に基づいて、各粒子Ｐの長さを演算する。より具体的には、演算処理部１３は、各粒子Ｐを構成する総画素数に、予め設定された１画素あたりの長さを乗じることにより、各粒子Ｐの長さを演算する。例えば、粒子Ｐを構成する総画素数が１２ピクセルであって、１画素の長さが２５０ｎｍに設定されている場合は、当該粒子Ｐの長さが３μｍであると演算する。従って、本実施形態においては、演算処理部１３は、画像処理部１２により生成された処理画像に基づいて、各粒子Ｐの長さを演算する構成となっており、このような構成により、各粒子Ｐの長さを精密に演算することが可能になる。
また、図１に示すように、演算処理部１３には、粒子分離手段５が接続されており、演算処理部１３により演算された各粒子Ｐの長さに関するデータが、粒子分離手段５に入力される構成となっている。この粒子分離手段５は、上述のごとく、演算された粒子Ｐの長さに関するデータに基づいて、粒子Ｐを分離するためのものであり、図２に示すように、粒子Ｐを分離して回収するための分離部２５と、当該分離部２５を制御する制御手段であるＣＰＵ２６と、ＲＯＭ２７およびＲＡＭ２８を含むメモリ２９、及び、分離部２５の駆動を行う駆動部３０を備えている。そして、駆動部３０には、ＣＰＵ２６により発生した駆動パルス信号（以下、「駆動信号」という。）が入力され、駆動部３０は、当該駆動信号に基づいて、分離部２５の駆動を行う。また、メモリ２９は、ＣＰＵ２６に接続されており、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７に記憶されているプログラムに従い、分離部２５の制御を行う。
また、図２に示すように、ＣＰＵ２６には、上述の演算処理部１３と駆動部３０が接続されており、当該演算処理部１３から、演算された粒子Ｐの長さに関するデータが出力されると、ＣＰＵ２６に当該データが入力される。そして、ＣＰＵ２６は、入力されたデータに基づいて、上述の駆動信号を発生させる。
より具体的には、ＣＰＵ２６は、上述のメモリ２９に記憶された、予め設定された所定の粒子長を、当該メモリ２９から読み出すとともに、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、上述の予め設定された所定の粒子長であるか否かを判断する。そして、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長であると判断した場合は、ＣＰＵ２６は、上述の分離部２５を駆動させるための駆動信号を発生する。そうすると、当該駆動信号が駆動部３０に入力されるとともに、駆動部３０は、分離部２５を駆動させ、当該分離部２５により、所定の長さを有する粒子Ｐが、分離部２５側に引き付けられて分離され、分離された粒子Ｐが、図１に示す回収部４０へと搬送され、回収される構成となっている。一方、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長でない場合は、ＣＰＵ２６は、上述の駆動信号を発生しない。従って、分離部２５は駆動されず、所定の長さを有しない粒子Ｐは、回収部４０へと搬送されることなく、図１に示す再処理手段４１へと搬送される構成となっている。なお、上述の分散手段２により、一次粒子、あるいは一次粒子に近い状態にまで分散されなかった粒子Ｐの凝集体についても、ＣＰＵ２６は、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長であると判断せず、当該粒子Ｐの凝集体は、分離部２５に引き付けられることなく、再処理手段４１へと搬送されることになる。この様に、本実施形態においては、ＣＰＵ２６は、演算処理部１３により演算された粒子Ｐの長さに関するデータに基づき、分離部２５を制御する構成となっており、このような構成により、所望の長さを有する粒子Ｐのみを分離することが可能になるため、精密な粒子Ｐの分離を行うことが可能になる。
なお、分離部２５としては、例えば、鉄等の芯材に金属性のコイルを巻回した電磁石が好適に使用できる。この場合、ＣＰＵ２６が、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長であると判断するとともに、上述の駆動信号を発生し、駆動部３０が分離部２５を駆動させると、コイルに接続された高周波電源から所定の周波数を有する高周波電流が発生し、当該高周波電流がコイルに流れて、電磁誘導を生じ、芯材が一時的に磁石となる。そうすると、当該磁石の近傍に位置する搬送部８内に磁場が形成されるとともに、所定の粒子長を有する粒子（例えば、上述の金属微粒子からなる導電性粒子）が、当該磁石に引き付けられて、分離されることになる。一方、ＣＰＵ２６が、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長であると判断しない場合は、当該粒子Ｐが、電磁石に引き付けられることなく、再処理手段４１へと搬送されることになる。このような構成により、簡単な構成で、所望の長さを有する粒子Ｐのみを分離することが可能になるとともに、精密な粒子Ｐの分離を行うことが可能になる。
また再処理手段４１は、粒子分離手段５により分離された所定の長さを有する粒子以外の粒子Ｐ（即ち、粒子分離手段５により、分離されない粒子）を、粒子分離手段５から分散手段２へと供給するためのものである。この再処理手段４１は、分散手段２と粒子分離手段５とを連結する搬送部４２と、当該搬送部４２に連結され、粒子Ｐが粒子分級装置１の外部へ排出されるのを防止するフィルタ４３と、当該フィルタ４３に連結され、フィルタ４３を介して、エアー及び粒子を吸引する吸引手段である吸引ファン４４により構成されている。
吸引ファン４４の運転が開始されると、搬送部４２内のエアーが吸引され、吸引されたエアーは、搬送部４２を経由して、分散手段２内に吸引されるとともに、その一部が、フィルタ４３を介して吸引ファン４４を通過し、外部に排気される。
そうすると、上述の分離部２５に引き付けられることなく、再処理手段４１へと搬送された粒子Ｐは、吸引ファン４４のエアー吸引力により、図中の矢印Ｙの方向に沿って、搬送部４２内を通過して、分散手段２へと吸引され、当該分散手段２内へと進入することになる。そして、粒子Ｐは、上述の分散手段２、粒子配向手段３、粒子長測定手段４、および粒子分離手段５により再び処理される構成となっている。このような構成により、粒子分離手段５により分離されない粒子Ｐを、粒子分級装置１により再処理することが可能になるため、粒子Ｐの分級を連続的かつ効率的に行うことが可能になる。
図３は、本発明の実施形態に係る粒子分級装置における粒子の分級手順を示すフローチャートである。まず、分散手段２へと投入された粒子Ｐの凝集体が、当該分散手段２により、凝集のない一次粒子、あるいは一次粒子に近い状態にまで分散される（ステップＳ１）。次いで、分散手段２により分散された粒子Ｐが、粒子配向手段３により、粒子Ｐ毎に、粒子Ｐの搬送方向Ｘに向かって配向される（ステップＳ２）。次いで、粒子長測定手段４へと搬送された粒子Ｐに対して、光源により出射された光１４を照射し（ステップＳ３）、反射光１７をＣＣＤカメラセンサにより撮像する（ステップＳ４）。そして、ＣＣＤカメラセンサにより撮像された原画像が、画像メモリ部１９に記憶される（ステップＳ５）。次いで、画像メモリ部１９に記憶された画像データが、画像処理部１２に入力され、当該画像処理部１２により、撮像部１１により撮像された原画像に対して、画像処理を行い、処理画像が生成される（ステップＳ６）。次いで、画像処理部１２により生成された処理画像に基づく画像処理信号が、演算処理部１３に入力され、当該演算処理部１３は、当該処理画像に基づいて、各粒子Ｐの長さを演算する（ステップＳ７）。次いで、演算処理部１３により演算された粒子Ｐの長さに関するデータが、粒子分離手段５のＣＰＵ２６に入力され（ステップＳ８）、当該ＣＰＵ２６は、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、予め設定された所定の粒子長であるか否かを判断する（ステップＳ９）。そして、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長であると判断した場合は、分離部２５が駆動され、当該分離部２５により、所定の長さを有する粒子Ｐが分離されるとともに（ステップＳ１０）、回収部４０へと搬送される（ステップＳ１１）。一方、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長でないと判断した場合は、ＣＰＵ２６は、分離部２５は駆動されず、所定の長さを有しない粒子Ｐは、回収部４０へと搬送されることなく、再処理手段４１へと搬送される（ステップＳ１２）。そして、当該粒子Ｐは、再処理手段４１により、分散手段２へと吸引され、上述のステップＳ１〜ステップ９の処理が再び行われることになる。
以上に説明したように、本発明においては、粒子Ｐを分散するための分散手段２と、分散された粒子Ｐの各々を、粒子Ｐの搬送方向Ｘにおいて離間させた状態で、当該搬送方向Ｘに配向するための粒子配向手段３と、搬送方向Ｘに配向された粒子Ｐの各々の長さを測定するための粒子長測定手段４と、測定された粒子Ｐの長さに関するデータに基づいて、所定の長さを有する粒子Ｐを分離するための粒子分離手段５と、を備える構成としている。従って、粒子Ｐを分散させて、各粒子Ｐを、離間させた状態で粒子Ｐの搬送方向Ｘに配向させることが可能になるため、粒子長の短い微粒子が、粒子長の長い粗粒子に吸着するという不都合を回避することができる。また、粒子Ｐ毎に長さを測定することが可能になるとともに、所望の長さを有する粒子Ｐのみを分離することが可能になる。その結果、精密な粒子Ｐの分級を行うことが可能になる。
また、本実施形態における粒子分級装置１により分級された、所望の長さを有する粒子Ｐ（即ち、略同一の長さを有する粒子）を含む接着剤を作製することができる。より具体的には、例えば、分級する粒子Ｐとして、上述の導電性微粒子を使用する場合は、熱硬化性樹脂を主成分とし、粒子分級装置１により分級された、所望の長さを有する導電性微粒子を含む異方導電性接着剤を作製することができる。
この際、特に、導電性微粒子として、上述の針形状を有するものを使用する場合、異方導電性接着剤に含有される導電性微粒子の各々が略同一の長さを有しており、粒子長が揃っているため、例えば、図４に示すように、加熱加圧処理を行うことにより、異方導電性接着剤３２を介して、電子部品３３の突起電極３４を回路基板３５の配線電極３６に接続する場合に、低い圧力（例えば、２〜５ＭＰａ）で導電性微粒子３７が突起電極３４と配線電極３６との間に噛み込むため、結果として、低い圧力により、突起電極３４と配線電極３６間を接続することが可能になる。また、このように、電極を接続する際の圧力を低くすることができるため、導電性微粒子３７の配向が乱れることがなくなり、結果として、ファインピッチの電極を接続することが可能になる。また、導電性微粒子３７が針形状を有するとともに、電極を接続する際の圧力を低くすることができるため、半導体素子等の電子部品３３を、導電性微粒子３７を有する異方導電性接着剤３２を介して、回路基板３５上に実装する場合に、電子部品３３に損傷を与えることなく、実装することが可能になる。
また、導電性微粒子３７を、異方導電性接着剤３２を形成する時点で異方導電性接着剤３２の厚み方向にかけた磁場の中を通過させることにより、当該厚み方向（磁場方向であって、図４の矢印Ｗで示す方向）に配向させて用いるのが好ましい。このような配向にすることにより、異方導電性接着剤３２の面方向（厚み方向Ｗに直交する方向であって、図４の矢印Ｚの方向）における高い導電抵抗によって隣り合う電極間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、異方導電性接着剤３２の厚み方向Ｗにおける低い導電抵抗によって、多数の電極間を一度に、かつ各々を独立して導電接続することが可能になる。
なお、異方導電性接着剤３２に使用される熱硬化性樹脂３８としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。このうち、特に、熱硬化性樹脂３８としてエポキシ樹脂を使用することにより、接着剤のフィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能になる。
また、潜在性硬化剤を含有する異方導電性接着剤３２も使用できる。この潜在性硬化剤は、低温での貯蔵安定性に優れ、室温では殆ど効果反応を起こさないが、加熱等により、所定の条件とすることにより、速やかに硬化反応を行う硬化剤である。この潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン系、第３級アミン、アルキル尿素系等のアミン系、ジシアンジアミド系、酸および酸無水物系硬化剤、塩基性活性水素化化合物、および、これらの変性物が例示され、これらは単独または２種以上の混合物として使用できる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、分散手段２として、超音波による分散を行う手段を例に挙げたが、当該分散手段２として、粒子Ｐ毎に液滴中に封入することにより、各粒子Ｐを分散する手段を採用しても良い。また、上述の実施形態においては、粒子長測定手段４として、粒子Ｐに光を照射し、当該粒子Ｐにおいて反射された反射光を撮像し、撮像された画像に基づいて、粒子Ｐの長さを演算する構成としたが、粒子Ｐにレーザー光を照射するとともに、各粒子Ｐによる散乱光を検出し、検出された散乱光に基づいて、粒子Ｐの長さを演算する構成としても良い。更に、上述の実施形態においては、粒子分離手段５として、鉄等の芯材に金属性のコイルを巻回した電磁石を使用する構成としたが、一対の偏向電極を利用して、電場により当該粒子Ｐを分離する構成としても良い。
例えば、上述の実施形態においては、分散手段２として、超音波による分散を行う手段を例に挙げたが、当該分散手段２として、粒子Ｐ毎に液滴中に封入することにより、各粒子Ｐを分散する手段を採用しても良い。また、上述の実施形態においては、粒子長測定手段４として、粒子Ｐに光を照射し、当該粒子Ｐにおいて反射された反射光を撮像し、撮像された画像に基づいて、粒子Ｐの長さを演算する構成としたが、粒子Ｐにレーザー光を照射するとともに、各粒子Ｐによる散乱光を検出し、検出された散乱光に基づいて、粒子Ｐの長さを演算する構成としても良い。更に、上述の実施形態においては、粒子分離手段５として、鉄等の芯材に金属性のコイルを巻回した電磁石を使用する構成としたが、一対の偏向電極を利用して、電場により当該粒子Ｐを分離する構成としても良い。
より具体的には、粒子Ｐ毎に液滴中に封入することにより、各粒子Ｐを分散する分散手段２としては、例えば、分散手段２の下端であって、粒子配向手段３との接続部分に、噴射口を有するノズル（不図示）を設けるとともに、当該ノズルの上面に超音波振動子（不図示）を設ける。そして、上述の投入部６により、粒子Ｐを含む液体（例えば、塩化ナトリウム溶液や塩化カリウム溶液などの電解質溶液）を分散手段２内へと投入するとともに、当該分散手段２内において、粒子Ｐを含む液体を上述のノズル内に供給する。次いで、超音波振動子により、例えば、２５〜３０ｋＨｚの周波数でノズルに対して上下振動を与え、粒子Ｐを含む液体を、ノズルの噴射口から、粒子配向手段３に向けて噴射して吐出し、１個の粒子Ｐを含む液滴に分散させて、当該液滴を粒子配向手段３へと移動させる。このような構成により、分離対象となる粒子Ｐの凝集体を、凝集のない一次粒子、あるいは一次粒子に近い状態にまで分散することが可能になる。
次いで、粒子配向手段３により、上述の搬送方向Ｘに向かって配向された粒子Ｐを含む液滴が、当該粒子Ｐの配向状態を維持したまま、上述の搬送部８を通過し、図５に示す粒子長測定手段４へと搬送される。この粒子長測定手段４は、粒子Ｐに照射されるレーザー光を出射するレーザー光照明部５０と、粒子Ｐにおいて散乱された光を検出する検出部５１と、当該検出部５１により検出された散乱光に基づいて、各粒子Ｐの長さを演算する演算処理部５２と、を備えている。
レーザー光照明部５０である光源により出射されたレーザー光５３は、当該レーザー光５３の光路上に配置され、レーザー光５３を集光する凸レンズ５４により集光された後、粒子Ｐに照射される。そして、粒子Ｐにおいて反射された散乱光５５が、検出部５１により検出される。
次に、検出された散乱光５５に基づくデータが、当該散乱光５５のデータに基づいて、各粒子Ｐの長さを演算する演算処理部５２に入力される。この際、当該散乱光５５は、各粒子Ｐの屈折率や、大きさ（粒子径や粒子長）等の形態により変化するため、各粒子Ｐの内部構造や特性、性質等を示すことになる。従って、演算処理部５２は、当該散乱光５５のデータに基づいて、各粒子Ｐの長さを演算することができる。このような構成により、各粒子Ｐの長さを精密に演算することが可能になる。
また、図５に示すように、演算処理部５２には、上述の粒子分離手段５が接続されており、演算処理部５２により演算された各粒子Ｐの長さに関するデータが、粒子分離手段５に入力される構成となっている。この粒子分離手段５は、図６に示すように、所定の粒子長を有する粒子Ｐを含む液滴に対して電荷を付与する電荷付与部５６と、所定の粒子長を有する粒子Ｐを分離して回収するための分離部２５と、当該分離部２５および電荷付与部５６を制御する制御部であるＣＰＵ６０と、ＲＯＭ６１およびＲＡＭ６２を含むメモリ６３と、分離部２５の駆動を行う駆動部３０、およびを電荷付与部５６の駆動を行う駆動部５７と、を備えている。
そして、駆動部３０、５７には、ＣＰＵ６０により発生した駆動信号が入力され、駆動部３０、５７は、当該駆動信号に基づいて、分離部２５と電荷付与部５６の駆動を行う。また、メモリ６３は、ＣＰＵ６０に接続されており、ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ６１に記憶されているプログラムに従い、分離部２５と電荷付与部５６の制御を行う。
また、ＣＰＵ６０には、上述の演算処理部５２と駆動部３０、５７が接続されており、上述の粒子Ｐの散乱光に基づいて、当該演算処理部５２により演算された粒子Ｐの長さに関するデータが出力されると、ＣＰＵ６０に当該データが入力される。そして、ＣＰＵ６０は、入力されたデータに基づいて、上述の駆動信号を発生させる。
より具体的には、ＣＰＵ６０は、上述のメモリ６３に記憶された、予め設定された所定の粒子長を、当該メモリ６３から読み出すとともに、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、上述の予め設定された所定の粒子長であるか否かを判断する。そして、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長であると判断した場合は、ＣＰＵ６０は、上述の分離部２５である一対の偏向電極、および電荷付与部５６を駆動させるための駆動信号を発生する。そうすると、当該駆動信号が駆動部３０、５７に入力される。そして、まず、駆動部５７が、電荷付与部５６を駆動させ、所定の長さを有する粒子Ｐを含む液滴に対し電荷を与え、当該液滴を帯電させる。次いで、駆動部３０は、分離部２５を駆動させ、一対の偏光電極間に、所定方向の電圧を印加させる。そうすると、帯電した液滴が、一対の偏光電極のうち、一方の偏向電極側に引き寄せられながら落下し、当該一方の偏光電極により、所定の長さを有する粒子Ｐを含む液滴が分離されるとともに、当該液滴が上述の回収部４０へと搬送され、回収される構成となっている。
一方、入力されたデータに基づく粒子Ｐの長さが、所定の粒子長でない場合は、ＣＰＵ６０は、上述の駆動信号を発生しない。従って、分離部２５、および電荷付与部５６は駆動されず、所定の長さを有しない粒子Ｐを含む液滴は、回収部４０へと搬送されることなく、上述の再処理手段４１へと搬送される構成となっている。
この様に、ＣＰＵ６０は、演算処理部５２により演算された粒子Ｐの長さに関するデータに基づき、分離部２５、および電荷付与部５６を制御する構成となっており、このような構成により、所望の長さを有する粒子Ｐのみを分離することが可能になるため、精密な粒子の分離を行うことが可能になる。
そして、再処理手段４１により、粒子分離手段５により分離された所定の長さを有する粒子以外の粒子Ｐ（即ち、粒子分離手段５により、分離されない粒子）が、粒子分離手段５から分散手段２へと供給され、上述の分散手段２、粒子配向手段３、粒子長測定手段４、および粒子分離手段５により再び処理される構成となっている。
本発明の活用例としては、粒子の分級を行うことができる粒子分級装置およびその装置により分離された粒子を含有する接着剤が挙げられる。
１…粒子分級装置、２…分散手段、３…粒子配向手段、４…粒子長測定手段、５…粒子分離手段、７…流路、８…搬送部、１０…照明部、１１…撮像部、１２…画像処理部、１３…演算処理部、１４…光、１７…反射光、２５…分離部、２６…ＣＰＵ（制御手段）、２７…ＲＯＭ、２８…ＲＡＭ、２９…メモリ、３０…駆動部、３２…異方導電性接着剤、３３…電子部品、３４…突起電極、３５…回路基板、３６…配線電極、３７…導電性微粒子、４０…回収部、４１…再処理手段、４３…フィルタ、４４…吸引ファン、５０…レーザー光照明部、５１…検出部、５２…演算処理部、５３…レーザー光、５５…散乱光、５６…電荷付与部、５７…駆動部、６０…ＣＰＵ（制御手段）、６１…ＲＯＭ、６２…ＲＡＭ、６３…メモリ、Ｐ…粒子、Ｘ…粒子の搬送方向（所定の方向）
Claims (7)
- 粒子を分散するための分散手段と、分散された前記粒子の各々を、所定の方向において離間させた状態で前記所定の方向に配向するための粒子配向手段と、前記所定の方向に配向された前記粒子の各々の長さを測定するための粒子長測定手段と、測定された前記粒子の長さに関するデータに基づいて、所定の長さを有する前記粒子を分離するための粒子分離手段と、を備えることを特徴とする粒子分級装置。
- 前記分散手段が、超音波による分散を行う手段であることを特徴とする請求項１に記載の粒子分級装置。
- 前記粒子配向手段が、前記粒子が通過する流路を有しており、前記粒子を前記流路に通過させることにより、前記粒子を配向させる手段であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粒子分級装置。
- 前記粒子長測定手段が、粒子に照射される光を出射する照明部と、前記粒子において反射された反射光を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記粒子の長さを演算する演算処理部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の粒子分級装置。
- 前記粒子分離手段が、前記所定の長さを有する前記粒子を引き付けて分離する分離部と、測定された前記粒子の長さに関するデータに基づいて、前記分離部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、測定された前記粒子の長さが前記所定の長さである場合は、前記所定の長さを有する前記粒子が分離されるように、前記分離部を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の粒子分級装置。 - 前記粒子分離手段により分離された前記所定の長さを有する粒子以外の粒子を、前記粒子分離手段から前記分散手段へと供給する再処理手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の粒子分級装置。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の粒子分級装置により分級された所定の長さを有する粒子を含有するとともに、前記粒子が針形状を有する導電性微粒子であることを特徴とする異方導電性の接着剤。
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