(57)【要約】【課題】磁性粒子を集合させ、所定の位置に配列した磁性粒子分散膜を提供する。【解決手段】磁性粒子を非磁性体媒体に分散し、磁性体からなる突起を有するエンコーダ上で固定することにより、あらかじめエンコーダに配列された磁束密度の粗密に従った配列で、該磁性粒子が１個以上からなる集合体となって配列する。この配列は、配列された任意の一点から隣接する点を結んだときに、等間隔に６点（千鳥配列）にすると、異方導電膜や感圧センサー等に使用した際に、最も適当な構造体となる。磁性粒子には長さをＬ、幅をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ＞３の形状が好ましく、非磁性媒体は樹脂を使用するのが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性媒体と磁性粒子を主成分とする膜であって、該磁性粒子の一個以上からなる集合体が所定の配列状態に配列されていることを特徴とする磁性粒子分散膜。
【請求項２】
前記非磁性媒体が樹脂である請求項１に記載の磁性粒子分散膜。
【請求項３】
前記所定の配列状態が、配列された任意の磁性粒子の集合体の１点から隣接する点を結んだときに、等間隔に４点（格子配列）又は６点（千鳥配列）になっている、請求項１又は２に記載の磁性粒子分散膜。
【請求項４】
前記磁性粒子の集合体は、該分散膜の膜の面方向に対しほぼ直角に集合している請求項１乃至３のいずれかに記載の磁性粒子分散膜。
【請求項５】
前記所定の配列状態において、配列された磁性粒子の集合体の膜厚方向長さよりも配列間隔の長さの方が大きい状態である請求項１乃至４のいずれかに記載の磁性粒子分散膜。
【請求項６】
前記磁性粒子は、金属、又は磁性体からなる核を金属で覆ったものである請求項１乃至５のいずれかに記載の磁性粒子分散膜。
【請求項７】
前記磁性粒子が、長さをＬ、幅をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ＞３である金属を用いた請求項１乃至６のいずれかに記載の磁性粒子分散膜。
【請求項８】
所定の配列状態に磁束密度の粗密を生じさせるエンコーダ上に、磁性粒子を分散させた非磁性媒体液を直接、あるいはフィルムを介して間接に流延し、その後磁場中で該磁性粒子を所定の位置に配列してから液体を除去することにより膜状物質を得ることを特徴とする磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項９】
所定の配列状態に磁束密度の粗密を生じさせるエンコーダ上に、直接あるいはフィルムを介して磁性粒子を分散させ、該磁性粒子が配列した後、非磁性媒体の溶液もしくは分散液を該磁性粒子に流延し、その後磁場中で液体を除去することにより膜状物質を得ることを特徴とする磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１０】
所定の配列状態に磁束密度の粗密を生じさせるエンコーダ上に、直接あるいはフィルムを介して磁性粒子を分散させ、該磁性粒子が配列した後、磁場中で非磁性媒体のシートを被せることにより、前記磁性粒子を非磁性媒体のシートに埋設させた膜状物質を得ることを特徴とする磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１１】
前記非磁性媒体が樹脂である請求項８乃至１０のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１２】
前記エンコーダは、所定の配列状態に並べられた磁性体からなる突起を用いており、かつ該エンコーダと磁性粒子分散膜を挟んで上下に磁場が設けられている、請求項８乃至１１のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１３】
前記突起の高さが、突起の径（（長径＋短径）／２）に対し、１／２以上である請求項１２に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１４】
前記突起が磁性体からなる固定台で複数連結されている、請求項１２又は１３に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１５】
前記連結する固定台の厚みが、前記突起の高さより厚い請求項１４に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１６】
前記突起の形状が、多角錐もしくは円錐形状であり、突起の先端部をそのままにするか、もしくは丸めた状態で用いる請求項１２乃至１５のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１７】
前記突起の形状が、多角柱もしくは円柱形状であり、突起の先端部をそのままにするか、もしくは角部を丸めた状態で用いる請求項１２乃至１５のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１８】
前記突起は、固定台上に電鋳法により形成されたものである、請求項１２乃至１７のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項１９】
前記突起は、固定台としての磁性体金属箔をエッチングすることにより形成されたものである、請求項１２乃至１７のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２０】
前記突起は、非磁性体中に埋め込まれており、前記エンコーダの表面が非磁性体平滑表面をなす請求項８乃至１９のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２１】
前記非磁性体が熱可塑性樹脂である請求項２０に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２２】
前記非磁性体が熱硬化性樹脂であり、未硬化の状態で前記突起を埋め込んでいる請求項２０に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２３】
前記熱硬化性樹脂がポリイミドであり、ポリアミック酸状態で加熱加圧により前記突起を埋め込んでいる請求項２２に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２４】
前記非磁性体で突起を埋め込む際に、該非磁性体の厚みは突起の上方に突起高さの１／２以下とする請求項２０乃至２３のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２５】
前記エンコーダが長尺のシート状もしくはフィルム状であり、サプライリールから供給され、連続的に磁性粒子分散膜を作製した後、巻き取りリールで巻き取られる請求項８乃至２４のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２６】
前記エンコーダと磁性粒子分散膜を挟んで磁場を形成する配向器を具えている請求項８乃至２５のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２７】
前記エンコーダが、着磁した磁石を所定の配列パターンに配列したものである、請求項８乃至１０のいずれかに記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【請求項２８】
前記着磁した磁石の表面に生じる磁束密度の粗部と密部の正負を全て正又は負にするだけの磁界をさらに加える請求項２７に記載の磁性粒子分散膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性粒子の１個以上からなる集合体が所定の配列状態に配列してなる、磁性粒子分散膜及びその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として類似するものに、異方導電膜がある。異方導電膜はバインダー樹脂に導電粒子を混合し、膜状にしたものであり、これをプリント配線基板等の電極が密集して存在する部分とそれらの電極に対応する基板間に挿入し、圧着もしくは加熱圧着により接続すると、該異方導電膜中の金属粉同士が接続し合って導電性を有するようになる。圧着時には、膜の長手方向の流れが小さく、厚み方向への変形が大きいため、密集した電極間には導電粒子の配列による導通は起こらず、向かい合う電極同士が一括して導通出来るものである。このような従来技術は多く開示されている。例えば、ＩＣカードとＬＳＩチップを接続する異方導電膜についての記載がある（特許文献１参照）。金属粉とバインダー樹脂が主成分であり、接着時に必要な硬化剤が加えられることもある。また、樹脂と金属粉の混合及び膜化に際し、必要であれば樹脂を溶解する溶剤を加えることもある。ここで使用される導電粒子は銅合金であり、高温プラズマ法や不活性ガスアトマイズ法によって作製される球状、鱗片状、樹枝状等のものを用いている。
【０００３】
また、異方導電膜の使用上の問題点を解決する試みもある（特許文献２参照）。すなわち、液晶表示パネルの電極端子とテープキャリヤーパッケージ（ＴＣＰ）の端子を接続する異方導電膜では、隣接する電極同士のピッチが狭くなり、短絡を発生し易い。その対策として異方導電膜に含める導電粒子を２種類使用し、一方はそのまま、他方は絶縁被覆したものを用いることにより、加圧方向の導電粒子は接続するが、加圧方向以外では絶縁被覆した導電粒子により、導電粒子同士の接続を回避できると記載している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３２８３４９号公報、（００１４−００２１）
【特許文献２】
特開平６−１０２５２３号公報、（００１１−００１３，００１５−００１６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
異方導電膜においては、前記のような成分構成を有し、また隣接する電極間との短絡問題がある。こうした問題の解決手段として前記特許文献２のような解決手段も取られている。しかし、粒子状導電粒子を用いることは、確率論的に短絡問題を全て解決できるものではない。導電粒子のみが集中した場合等の短絡は避けられない。導電粒子間に必ず絶縁性物質が存在することがこのような問題を解決する手段となる。
なお、本発明の類似技術として、異方導電膜を例にあげたが、本発明の使用できる分野は、異方導電膜以外に、異方導電シートや、異方熱伝導性を利用したヒートシンク等にも利用可能性がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非磁性媒体と磁性粒子を主成分とする膜であって、該磁性粒子の一個以上からなる集合体が所定の配列状態に配列されていることを特徴とする磁性粒子分散膜である。前記非磁性媒体は、異方導電膜に使用する場合は、樹脂が用いられるが、本発明は、該非磁性媒体が非磁性金属であっても、セラミックスであってもよい。
前記所定の配列状態が、配列された任意の磁性粒子の集合体の１点から隣接する点を結んだときに、等間隔に４点（格子配列）又は６点（千鳥配列）になっているのが好ましい。前記所定の配列は、後述するエンコーダのデザインにより自由に制作できるため、工業的に使用するほか、芸術的素材ともなりうる。
前記磁性粒子の集合体は、該分散膜の膜の面方向に対しほぼ直角に形成されていることがより好ましい。もちろん、負荷する磁力線を斜めにすれば、指定の角度に傾斜をつけることも可能である。
【０００７】
前記所定の配列状態において、配列された磁性粒子の集合体の膜厚方向長さよりも配列間隔の方が大きい状態であると、たとえ加圧により集合体が倒れた状態になっても隣接する集合体との接触が起こらないので、より好ましい。
使用する磁性粒子は、金属、又は磁性体の核を金属で覆った磁性粒子であるのが好ましい。本発明の用途の１つである異方導電膜では導電性を必要とするため、導電性の良い金属が表面に存在する方が良い。
磁性粒子の形状は、長さをＬ、幅をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ＞３である金属を用いた方が好ましい。さらには前記磁性粒子が、長さをＬ、幅をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ＞１０の金属であるとより好ましい。通常「針状」「棒状」「線状」「柱状」といった言葉で表現するものである。
【０００８】
このような磁性粒子分散膜を作製するには、所定の配列状態に磁束密度の粗密を生じさせるエンコーダ上に、磁性粒子を分散させた樹脂溶液を直接、あるいはフィルムを介して間接に流延し、その後磁場中で該磁性粒子を所定の位置に配列してから液体を除去することにより膜状物質を得ることを特徴とする。
別の製造方法としては、所定の配列状態に磁束密度の粗密を生じさせるエンコーダ上に、直接あるいはフィルムを介して磁性粒子を分散させ、該磁性粒子が配列した後、非磁性媒体の溶液もしくは分散液を該磁性粒子に流延し、その後磁場中で液体を除去することにより膜状物質を得ることを特徴とする。
さらに別の製造方法は、所定の配列状態に磁束密度の粗密を生じさせるエンコーダ上に、直接あるいはフィルムを介して磁性粒子を分散させ、該磁性粒子が配列した後、磁場中で非磁性媒体のシートを被せることにより、前記磁性粒子を非磁性媒体のシートに埋設させた膜状物質を得ることを特徴とする。
【０００９】
上記製造方法において、異方導電膜として使用する場合は、非磁性媒体には樹脂を用いるのが好ましい。
前記エンコーダは、所定の配列状態に並べられた磁性体からなる突起を用いており、かつ該エンコーダと膜状物質を挟んで上下に磁場が設けられているのが好ましく用いられる。
前記突起の高さが、突起の径（（長径＋短径）／２）に対し、１／２以上であると、磁性粒子が集合しやすく、好ましい。
そして、前記突起が磁性体からなる突起固定台で複数連結されていると、作業性も良く、磁力線の集中が良くなり、好ましい。
前記固定台の厚みは、前記突起の高さより厚いのがよい。
前記突起の形状は、多角錐もしくは円錐形状であり、突起の先端部をそのままにするか、もしくは丸めた状態で用いるのが好ましい。
さらに、前記突起の形状は、多角柱もしくは円柱形状であり、突起の先端部をそのままにするか、もしくは角部を丸めた状態で用いる方法も、好ましく用いられる。
前記突起は、突起固定台上に電鋳法により形成されると、作業性がよく好ましい。
前記突起は、突起固定台としての磁性体金属箔をエッチングすることにより、形成する方法も、広い面を作製するのに効果的で良い。
【００１０】
前記突起は、非磁性体中に埋め込まれており、前記エンコーダの表面が非磁性体平滑表面をなすことで、使用しやすい。
前記非磁性体が熱可塑性樹脂であり、前記突起を埋め込むことにより、作製するのが好ましい。
前記非磁性体が熱硬化性樹脂であり、未硬化の状態で前記突起を埋め込む手段も好ましく使用できる。
その熱硬化性樹脂がポリイミドであり、ポリアミック酸状態で加圧により前記突起を埋め込むと、特に好ましい。
前記非磁性体で突起を埋め込む際に、該非磁性体は突起の上方に突起高さの１／２以下残すのが良い。
【００１１】
前記エンコーダは長尺のフィルム状とし、サプライリールから供給され、連続的に膜状物質を作製した後、巻き取りリールで巻き取られる操作が出来るものは、連続して使用でき、又繰り返して使用できるので好ましい。
さらに、前記エンコーダと膜状物質を挟んで磁場を形成する配向器を具えていると磁場の安定により、品質が安定するので好ましい。
【００１２】
前記エンコーダが、着磁した磁石を所定の配列パターンに配列したものであると、配向器を使用せずに製造できる。
前記着磁した磁石の表面に生じる磁束密度の粗部と密部の正負を全て正又は負にするだけの磁界をさらに加えると、磁場が安定し好結果を得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明になる磁性粒子分散膜は、膜形成時に磁性粒子の集合体が所定の位置に配列できるようにエンコーダを用いる。エンコーダに磁性体からなる突起を配列することにより、磁性粒子分散膜中の磁性粒子集合体を制御し、配列させることが出来る。従って配列状態の自由度は、エンコーダの突起を所定の配列状態にすることで、該磁性粒子分散膜の配列状態を、所定の配列状態にすることが出来る。
図１に示す磁性粒子分散膜は、本発明の特徴をよく示す一例である。非磁性媒体１に樹脂を用い、磁性粒子にＬ／Ｄが２０程度の磁性金属を用い、千鳥配列に磁性粒子集合体２を配列させた磁性粒子分散膜である。このように導電性である磁性金属の集合体が、絶縁性の樹脂に配列して存在すると、異方導電膜として使用する場合に有利である。即ち、膜方向に圧縮すると向かい合う電極間に金属の集合体があれば導通出来、隣り合う電極間は導電性のある金属が無いので、短絡等の不良が皆無になる。そして、そこで使用する磁性粒子は、１体積％以下の少量で十分に仕様を満たすことが出来る。また、磁性粒子が集合体となっているため、樹脂中に金属粒子が分散するような状態で発生するマイグレーションなどの問題も起こりにくい。
【００１４】
本発明になる磁性粒子分散膜は、非磁性媒体にセラミックスを用いれば、磁性体を分散させたセラミックスを得ることが出来る。また、非磁性金属を用いることも可能である。こうした素材は、広く工業用用途の他、工芸品、美術品の素材としても利用価値がある。
【００１５】
本発明の主用途は、異方導電膜であるが、この場合には非磁性媒体として樹脂を使用する。使用する樹脂は、磁性粒子集合体を結着させるための働きと、膜化してから異方導電膜としてプリント回路やＩＣ等の電極を導通させる際に圧着出来るものが好ましい。すなわち、溶剤に溶解もしくは分散され、乾燥等により膜状に固定され、その後異方導電膜として使用される際に、圧力により変形し、かつあらかじめ含まれている潜在性硬化剤により固着することが可能な樹脂を選択するのがよい。具体的には、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂が好ましく用いられる。
なお、異方導電膜として使用する場合は、樹脂の他に潜在性硬化剤、酸化防止剤等を加えておくのが好ましい。
【００１６】
本発明に使用する磁性粒子は、軟磁性体でも硬磁性体でも使用できる。磁性体であればエンコーダにより配列が可能である。従って、磁性体に導電性を有する物質を被覆もしくは内蔵させれば、導電性を有する集合体を形成することが出来る。また、磁性体に高熱伝導性を有する物質を被覆もしくは内蔵させれば、高熱電導性を有する集合体を形成できる。即ち、カーボンや高熱伝導性のセラミックスを用いることも可能である。
しかし、前記異方導電膜として用いる場合は、導電性が必要である。従って、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの軟磁性金属を用いるのが好ましく、もちろんその合金、複合体であっても良い。比透磁率が２以上のものが好ましく、１０以上を有するものがより好ましい。
また、非金属磁性体の場合は、導電性を必要とするため、導電性の良い金属で覆ったものを用いるのが好ましい。この場合は、覆う金属は非磁性金属であっても構わない。
【００１７】
前記磁性粒子の形状は、もちろん粒状粒子や偏平状粒子であっても使用時に集合体とすることが出来るので使用できる。しかし、集合させることと、成型された膜としての利用価値から、長径をＬ、短径をＤとした際に、Ｌ／Ｄ＞３以上ある形状のものが、膜に対し直角方向に並んだ場合、厚み方向に長くなるため、効率的である。特にＬ／Ｄ＞１０であるものが好ましく用いられる。
【００１８】
以上説明した素材を用いて作成する磁性粒子分散膜は、磁性粒子の集合体が所定の位置に集合して配列される。その製法は後述するが、配列状態は、異方導電膜として使用する際には、規則性を有するものが好ましく用いられる。従って、配列状態は、配列された任意の磁性粒子集合体の一点から等間隔に４点（格子配列）か６点（千鳥配列）にするのが好ましい。特に、プリント基板等の密集する集合端子を接続する際には、前記格子配列よりは電極上に磁性粒子の集合体が存在しない確率が小さくなると言う点において、千鳥配列にしておくのが特に好ましい。
【００１９】
また、本発明を異方導電膜に使用する際には、向かい合う電極間の導通を図るため、膜の面方向に対してほぼ直角に磁性粒子を集合させるのが好ましい。図２にその状況を図示する。図２ａは磁性粒子に球状粒子３を用いた例であり、非磁性媒体１には樹脂を使用している。製膜時に上下方向の磁力線とエンコーダにより、膜の厚み方向に磁性粒子が集合体となって存在する。図２ｂは磁性粒子に針状の磁性粒子を用いた磁性粒子集合体２の例である。非磁性媒体１には樹脂を用いている。この場合も、針状の磁性粒子が膜の長さ方向に対しほぼ直角に並んでいる。
【００２０】
一般に、磁性粒子の集合体の高さは、膜厚以上にはしないのがふつうである。ところが本発明の製法によれば、膜厚以上の高さにすることも可能である。本発明を異方導電膜として使用する際には、磁性粒子の集合体が倒れることにより、隣の集合体に接触する等の不良発生を防ぐ目的で、該磁性粒子の集合体の高さは、隣り合う集合体との距離以下に設定するのが好ましい。これは、エンコーダの設計上の間隔と、配合する磁性体粒子濃度及び磁界強度により調整できる。図３に一例を示す。この例は、磁性粒子集合体２が非磁性媒体１である樹脂中に存在するが、製膜中に上下方向からの磁場で膜の面方向に対しほぼ直角に位置している。使用したエンコーダの突起の位置により、集合体の間隔Ａを決めている。これに対し、集合体の高さＢは、磁性粒子の濃度と、磁界の強さで調整できる。Ａ＞Ｂであると膜厚方向の加圧により集合体が横になっても、隣の集合体に接触することはない。
エンコーダの突起間寸法は、数μｍ〜数ｍｍの範囲で適宜設計が出来る。磁性粒子の集合体は、選択する磁性粒子のＬ／Ｄが大きいものであれば、数μｍ〜数百μｍの高さにすることも可能である。
【００２１】
以下、製造方法を説明する。製造方法の第１例を模式図にして図４に示す。図４の第１例は、非磁性媒体に樹脂を用い、あらかじめ樹脂を溶剤で溶解し、これに針状の磁性粒子と潜在性硬化剤、酸化防止剤を加え溶液を使用しているのが特徴である。使用するエンコーダ１１は、長尺のシート状に加工されている。エンコーダ１１はエンコーダサプライ１２より供給され、ほぼ水平に配向器１４と配向器１５の間を抜けて、ガイドローラー２１を経た後エンコーダ巻き取り１３で巻き取られる。この間に前記した溶液１７が溶液供給装置１８よりエンコーダ１１の上に展延される。この位置は、配向器よりサプライ側である。展延された溶液は、溶剤分の厚みを有するので、含まれる磁性粒子は自由に移動できる。
【００２２】
配向器１４，１５の間では磁力線の働きにより、エンコーダ１１内部の突起の配列に合わせてエンコーダ１１に配列された位置に集合すると同時に、磁力線の働きにより厚さ方向に配列する。このような状態で配向器１４，１５内を進む間に接触式加熱器１６及び熱風２０等の加熱と風により順次乾燥し、膜状となる。膜状になるまでの間は、配向器１４，１５の間に位置するのが好ましい。膜状になった磁性粒子分散膜１９はエンコーダ１１と分離され、製品巻き取り２６に収納される。製品は、収納温度や湿度などに影響され、粘着することがあるため、巻き取り前にカバー材サプライ２２，２４により、カバー材２３，２５を合わせて巻き取るのが好ましい。カバー材にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましく用いられる。図４では磁性粒子分散膜１９の両側にカバー材２３，２５を入れているが、もちろんカバー材２３の片側だけでも構わない。
前記第１例の特徴は、異方導電膜を作製する基本的な製造方法の技術を多く利用した手段である。
【００２３】
次に本発明の製造方法における第２例を図５に模式図を用いて説明する。第２例は、非磁性媒体と磁性粒子を別にサプライする方法である。エンコーダ３１は第１例と同様に長尺のものを用意する。エンコーダサプライ３２から供給されたエンコーダ３１は、配向器３４，３５の間をほぼ水平に通過する。ガイドローラー４１を経てエンコーダ巻き取り３３に巻き取られる。この間に、磁性粒子供給装置４８から磁性粒子が粒子分散器４９を経てエンコーダ３１上に展延される。非常に少量であり、Ｌ／Ｄの大きな形状のものは、展延に偏りがないように粒子分散器４９等を工夫する必要がある。エンコーダ１１上に磁性粒子を乗せ、配向器３４，３５の間に入ると、磁力線によりエンコーダ１１上の磁性粒子はエンコーダの突起の配列に合わせて配列すると同時に磁力線の方向に並ぶ。並んだ状態になったところで、溶液供給装置３８より、非磁性媒体の溶剤に溶解もしくは懸濁された樹脂と潜在性硬化剤と酸化防止剤の混合物を溶液３７としてエンコーダ１１上に散布する。エンコーダ１１上の林立した磁性粒子集合体を包括した液状膜が出来、これを接触式加熱器３６と熱風４０で乾燥していく。
【００２４】
乾燥された磁性粒子分散膜３９は製品巻き取り４６に巻き取られる。このとき必要に応じてカバー材サプライ４２，４４よりカバー材４３，４５を磁性粒子分散膜３９に乗せる。
第２例の特徴は、磁性粒子の集合体をエンコーダ上に配列した後、その配列を崩さず非磁性媒体で固定する方法であるため、磁性粒子の配列が媒体の粘度に関係なく配列できる手法である。しかしながら、配列後に展延する非磁性媒体の粘度は大きいと気泡を多く含む点に留意する。
【００２５】
本発明の製造方法の第３例は、その模式図を図６に示す。第３例は、磁性粒子と非磁性媒体の膜を用意する。非磁性媒体の膜には、あらかじめ潜在性硬化剤と酸化防止剤を加えておくと良い。また、後述のように、該膜に磁性粒子を埋め込む工程があるため、膜に溶剤を含ませ膨潤状態にする等の工夫を加えるなど、膜に磁性粒子が埋め込みやすくしておくのが好ましい。
エンコーダ５１はここでも長尺にしたものを用いる。エンコーダサプライ５２より供給されたエンコーダ５１は、配向器５４，５５の間をほぼ水平に通り抜け、ガイドローラー６１を経てエンコーダ巻き取り５３で巻き取られる。その間にエンコーダ５１上に磁性粒子供給装置７０から磁性粒子が供給される。磁性粒子は、Ｌ／Ｄが大きい場合は、絡みやすいので粒子分散器７２等でエンコーダ５１上に均一に展延されるようにする。展延された磁性粒子を乗せ、エンコーダ５１が配向器５４，５５の間にはいると、磁力線により磁性粒子はエンコーダに含まれる磁性体の配列に基づき集合及び配列されると同時にエンコーダ面に対して垂直状態に配列する。その状態を維持したまま、膜サプライ５７から供給される非磁性媒体の膜５８が覆い被せられる。非磁性媒体の膜５８は、圧縮ロール６８によりエンコーダ上で磁性粒子に押しつけられ、磁性粒子が該膜に埋め込まれ、磁性粒子分散膜５９となる。
【００２６】
このとき、接触式加熱器５６は必要であれば使用することも可能であり、記載しないが、熱風による乾燥を加えても良い。非磁性媒体の膜５８は、溶剤膨潤していれば、乾燥を必要とし、溶剤が加えられていない場合でも、加熱により温度を高くすることで、熱可塑性樹脂の場合は樹脂が軟化し、磁性粒子が埋め込みやすくなるので好結果を得る。
磁性粒子分散膜５９は、調整ロール６０を経て厚み調整され、製品巻き取り６６に収納される。必要に応じてカバーサプライ６２，６４から供給されるカバー材６３，６５を製品に乗せても良い。
第３例の特徴は、あらかじめ非磁性媒体の膜を用意する点で他の手段と異なる。別の場所で非磁性体膜を作製できるので、作業環境上好ましい。
【００２７】
以上の３つの方法は、非磁性媒体にセラミックスや非磁性金属等を用いる場合には必ずしも適当ではない。こうした材料の場合は、エンコーダに使用する素材を選定し、バッチプロセスを用いることにより本発明を達成できる。
【００２８】
以下、使用するエンコーダについて本発明の要素を説明する。
エンコーダに用いる磁性粒子配列用磁性体は、軟磁性体でも硬磁性体でも使用できるが、磁性粒子分散膜を製造後、取り外しできる見地から、軟磁性体を用いるのが好ましい。このような場合、図７に示すように、磁性体からなる突起４を突起固定台５上に並べ、その上下に極の異なる磁石６，７を置くことにより、上下の磁場を形成させる。この磁場は、突起の存在により、磁力線が突起部に集中するため、該突起部上は磁束密度が大となり、突起のない部分は磁束密度が小となる。この磁束密度の差によりセパレータ１０上に置かれた磁性粒子を含む非磁性媒体液は、磁性粒子集合体２が形成されることにより、残部が非磁性媒体１とに分離し、突起部４に合わせて配列した状態となる。
【００２９】
前記の突起４は、磁性粒子分散膜の磁性粒子集合体を形成する核となるため、形状に工夫が必要である。本発明では、突起４の形状が上面の径（（長径＋短径）／２）に対し、高さの方が大きい場合、磁性粒子の集合性が良い。即ち、図８のように長径ａと短径ｂの平均値よりも突起の高さｈの方が大きいものが好ましい。このようにすることで、磁力線の粗密が明確になり、磁性粒子を集中させやすくなる。
【００３０】
また、突起４は、図７で示す場合は突起固定台５の上に固定されたが、好ましくは突起固定台５に磁性体を使用するとよい。図９のように複数の突起４が磁性体８で連結されることにより、磁力線の集中性がさらによくなり、磁性粒子を配列しやすい。
また、磁性体８は、突起４の高さｄよりも厚みの厚い磁性体ｃを用い、ｃ＞ｄなる状態で用いるのが良い結果を得る。
【００３１】
さらに個々の突起形状は、磁力線が集中しやすい形状にするのが好ましく、図１０に示すように、多角錐もしくは円錐の形状９−１とするか、多角柱もしくは円柱の形状９−３とするのが好ましい。突起は何れも同一形状で作製する方が均一な磁力線をえられるため、磁性体の集合体が均一に配列できる。なお、突起の先端部に角部もしくは鋭角断面をもつと、磁力線の方向や大きさが乱れやすいので、より好ましくは、先端部を丸めた形状９−２，９−４とするのがよい。
【００３２】
工業的には、以下の方法を取るのが好ましい。
その一つの例として、図１１に示すような工程がある。磁性体からなる磁性体シート１０２を用意し、これにレジスト１０１を被覆する。このシートからフォトリソグラフィーによりレジストの突起位置を除去する。除去された突起位置に電鋳法を用いて磁性体からなる突起を作製する。出来た突起部分１０３を残し、レジストを取り除く。こうして磁性体シート１０２はエンコーダ１０４になる。出来たエンコーダ１０４は凹凸があるので扱いにくく、凹凸部を非磁性体１０５で埋め込み、表面を平滑化するのが好ましい。
他の例として、図１２に示すような工程がある。磁性体シート１０２を用意し、これにレジスト１０１を被覆するまでは前工程と同じである。このシートをフォトリソグラフィーにより、突起部分を残す。このとき、設計値の突起より大きめに残すのが良い。その後エッチング処理により突起部分外をエッチングする。レジストを除去すれば磁性体シート１０２がエンコーダになる。このエンコーダも凹凸により取り扱いにくいことと、出来た突起を操作で痛めやすいこともあり、非磁性体１０５で埋め込み表面を平滑化するのが好ましい。
【００３３】
前記工程で用いる非磁性体は、図１１及び図１２に示すように、磁性体が表面に出ないように、非磁性体で埋めておくと、エンコーダの表面が全て非磁性体平滑表面になるため、取り扱いやすく作業性がよい。また、磁性粒子分散膜作製時に、エンコーダ中の磁性体と該膜中の磁性粒子が直接接触するのを防ぐために使用するセパレータ１０（図７参照）を用いずに済む。
ここで用いる非磁性体は、熱可塑性樹脂を用いると作業性が良い。フィルムもしくはシート状の熱可塑性樹脂を加熱し軟化した状態で加圧して埋め込む方法や、熱可塑性樹脂を溶剤で溶解し、溶液をエンコーダ上に塗布乾燥する方法などが用いられる。
【００３４】
前記非磁性体に熱硬化性樹脂を用いるのも良い。熱硬化する前の状態でエンコーダ上に塗布し、硬化させる手段が好ましい。未硬化の樹脂が液状であれば、硬化剤を加えて塗布できる。未硬化の樹脂が固形状であれば硬化剤を加えてフィルムもしくはシート状にしてエンコーダ上に乗せ、加熱加圧により硬化する手段などが好ましい方法である。
前記熱硬化性樹脂がポリイミドであり、未硬化のポリアミック酸状態でシート状にし、加熱加圧してエンコーダに埋め込むと同時に硬化させる方法がより好ましい。特に出来上がった非磁性体表面は、ポリイミドの特性により、摩擦摩耗に強く、変形しにくく、耐熱性があり、エンコーダを繰り返し使用できるので好ましい。
この非磁性体をエンコーダに埋め込み、被覆することは、作業性上好ましいことであるが、エンコーダの突起を埋め込みすぎると、エンコーダ表面での磁束密度の粗密が弱くなる。結果として、突起部と非突起部との磁束密度の差が不明瞭となる。この理由から、非磁性体の埋め込み量は、エンコーダの突起高さの１／２以下にしておくのがよい。
【００３５】
以上のように、エンコーダはシート状の磁性体を用いて、フォトリソグラフィーと電鋳法もしくはエッチング法で長尺体とすることが出来る。又、その表面を非磁性体で埋め込むことにより、長尺状のフィルムに形成することが出来る。この状態で用いることにより、連続的な磁性粒子分散膜の生産が出来る。具体的な使用方法は、図４、図５、図６に示すように、エンコーダサプライから製膜を経てエンコーダ巻き取りに至る工程で代表される。このような使用方法によれば、該エンコーダは繰り返し使用が可能である。
また、図４、図５、図６にも示すように、磁性粒子分散膜の作製時には、エンコーダに磁束密度の粗密を加え、磁性粒子を集合体にして配列するための磁場が必要である。このためには、エンコーダと磁性粒子分散膜（その途中工程）を挟んで、配向器を設置するのがよい。配向器は、所要の磁束密度の差を与えられる磁力を備えた磁石を用いるのが好ましい。磁束密度の粗密が大きくなり、非磁性媒体の粘度が大きくても配向させられるので、磁力の大きさは大きいほど好ましい。
【００３６】
一方、エンコーダを、着磁した磁石を配列することにより得る方法もある。着磁した磁石は、個々の突起を配列することも可能であるが、たかだか数十μｍ程度の微小な突起を大量に作製するのは困難である。Ｎ極とＳ極が交互に並ぶように着磁したシート状磁石を使用するのが好ましい。この場合、図１３に示すように、シート状磁石１１１の表面は、規則的にＮ極Ｓ極が交互に配列する。その場合の磁力線の強さ１１２は、Ｎ極とＳ極の境界における磁力線が大きく、Ｎ極、Ｓ極の中央部は０になる。ＮからＳと、ＳからＮの磁力線の方向により、正と負に記載する。この磁力線により、磁性粒子は、集合体を形成するが、磁力線の絶対値により集合するため、Ｎ極，Ｓ極の境界部分に集合体を形成する。磁力線は連続的に変化するため、多量の磁性粒子を用いると磁性粒子の集合体は連続してしまうが、極少量の磁性粒子を用いた場合は、Ｎ極とＳ極の境界部分のみに集合体を形成する。こうしてエンコーダとして使用できる。
【００３７】
図１４は、前記の着磁した磁石を配列したエンコーダの製膜面と反対側に、磁力の大きな平板の磁石１１３を加えたものである。この平板の磁石１１３は、前記シート状磁石１１１の面に対し、Ｎ極もしくはＳ極の一元磁極からなり、図１４ではＮ極を上方にしたものである。このようにすると、シート状磁石１１１の表面は、磁力線の強さ１１４が全てＮからＳとなり、その絶対値をとっても同じ磁力線の強度となる。従って、磁性体粒子は磁力線の強さ１１４の山の部分に集中して集合する。極少量の磁性体粒子を用いた場合は、磁力線の強さ１１４の山の部分のみに集合体を形成することになり、エンコーダとして使用できる。前記図１３よりも磁力線の絶対値が大きいため、磁性体の集合力が大きくできる点で有利である。
【００３８】
以上説明したように、本発明は、エンコーダに種々の工夫を要し、得られたエンコーダにより、図４、図５、図６で示す製造例のような連続的に用いて磁性粒子分散膜を作製することが出来る。もちろんその他の製造方法でも構わないが、得られる磁性粒子分散膜は、設計値に合わせた磁性体粒子集合体を有するものであるため、種々の用途に利用できる。とりわけ、異方導電膜においては、細密化するプリント基板やＩＣの電極、等の接続に有効である。本発明においては、非磁性媒体中に数μｍ〜数十μｍの間隔で磁性体粒子の集合体とすることが可能であるため、こうした用途には十分に適合できる。
【００３９】
以下に実施例を示すが、本発明を限定するものではない。
【実施例】
実施例１（異方導電膜の作製）
（エンコーダの作製）厚さ１００μｍのステンレスシート（長さ１０ｍ、幅１５ｃｍ；比透磁率２０）を用意し、表面にレジスト（ＵＶ硬化性樹脂）を約５μｍ塗布した。この表面にＵＶマスクを乗せる。該マスクには、直径３０μｍの円形を、中心間距離３０μｍで千鳥配列にマスクを除去したものである。
このマスクを通してＵＶを照射し、レジスト面全てを照射した後、不要なレジストを除去する。ステンレス面には、千鳥配列に並んだ直径３０μｍのレジストが残る。その後、塩化第二鉄系エッチング剤で深さ１０μｍまでエッチングし、レジストを除去すると、先端径１０μｍの千鳥配列に並んだ突起群を得た。これにポリイミドの前駆体であるポリアミック酸フィルム（厚さ１０μｍ）を加熱ラミネートし、シート状エンコーダを得た。
【００４０】
（磁性粒子作製）磁性粒子にＮｉ粒が直鎖状に繋がった形状の針状粒子を用いた。この針状粒子は、直径４００ｎｍ程度のＮｉ粒子群が長さ約５μｍに繋がっており、Ｌ／Ｄ＝１２．５である。この磁性粒子は、三価のチタンイオンを還元剤とし、Ｎｉイオンと錯化剤としてクエン酸三ナトリウム等が存在する溶液をアンモニア水等でｐＨを９〜１０とする。この溶液を加温し、磁場を加えてＮｉを析出させることにより得られる。液温やｐＨ値、撹拌の強さ等で径と長さを適宜選択できる。
【００４１】
（溶液の調整）非磁性媒体にエポキシ樹脂を用い、溶剤にメチルエチルケトンを用いて粘度１Ｐａ・ｓの溶液とした。これに樹脂１００重量部に対し、１０重量部の潜在性硬化剤と２重量部の酸化防止剤を加えた。出来た溶液に前記磁性粒子を不揮発分全体に対し、０．０５体積％となるように添加した。
【００４２】
（異方導電膜の作製）
図４に構成を示す連続磁性粒子分散膜作製装置で、準備した材料を用いて異方導電膜を作製した。エンコーダ１１に前記エンコーダを用い、これをエンコーダサプライ１２に樹脂が上面にくるように巻き付け、ガイドテープにより配向器１４、１５の間を通す。溶液供給装置１８に前記溶液を入れ、最終膜厚が３０μｍになるようにエンコーダ１１上に展延する。この状態で配向器１４、１５間を通す。配向器１４、１５間は、約３ｋＧの磁場が存在する。この磁場により、溶液中の磁性粒子は、エンコーダ中の円柱状突起部の上に集合体となって配列される。また、該磁性粒子は、配向器１４、１５によりほぼ垂直状に配列する。この状態を保ちつつ、接触式加熱器１６と熱風２０により乾燥され、磁性粒子分散膜１９となる。磁性粒子分散膜１９は、カバーサプライ２２から供給されるカバー材２３により、片側のみカバーされ、製品巻き取り２６に巻き取られる。
【００４３】
（異方性導電膜としての性能確認）
幅１５μｍ、長さ５０μｍ、厚み２μｍのＡｕ電極が３０μｍ間隔で配置された電極パターンを有するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）上に得られた磁性粒子分散膜を張り付け、さらにその上にＡｌ膜を蒸着したガラス基板をあて、１００℃に加熱した状態で１電極あたり１０ｇの荷重をかけて加圧接着した。その後隣り合う電極間の抵抗値を測定した結果、全ての電極同士間が接続抵抗０．１Ω以下となり、良好であった。
又、同じ条件のＦＰＣに得られた磁性粒子分散膜を張り付け、今度はＡｌ蒸着膜のないガラス基板をあて、同様に加圧接着をした。その後隣り合う電極間の抵抗値を測定したところ、全ての電極間で１ＧΩ以上の抵抗値を有し、電極間の絶縁抵抗は十分であった。
【００４４】
実施例２（異方導電シートの作製）
（エンコーダの作製）厚さ３００μｍのステンレスシート（長さ１０ｍ、幅１５ｃｍ；非透磁率２０）を用意し、表面にレジスト（ＵＶ硬化性樹脂）を約５μｍ塗布した。この表面にＵＶマスクを乗せる。該マスクには、直径３００μｍの円形を、中心間距離４００μｍで千鳥配列にマスクを除去したものである。
このマスクを通してＵＶを照射し、レジスト面全てを照射した後、不要なレジストを除去する。ステンレス面には、千鳥配列に並んだ直径３００μｍのレジストが残る。その後、塩化第二鉄系エッチング剤で深さ１００μｍまでエッチングし、レジストを除去すると、先端径１００μｍの千鳥配列に並んだ突起群を得た。これにポリイミドの前駆体であるポリアミック酸フィルム（厚さ１００μｍ）を加熱ラミネートし、シート状エンコーダを得た。
【００４５】
（磁性粒子作製）磁性粒子にＮｉ粒が直鎖状に繋がった形状の針状粒子を用いた。この針状粒子は、直径１μｍ程度のＮｉ粒子群が長さ約５０μｍに繋がっており、Ｌ／Ｄ＝５０である。この磁性粒子は、前記した磁性粒子と同じようにして得られる。サイズが大きくなるため、作製時間が長くなっている。
【００４６】
（溶液の調整）非磁性媒体に液状シリコーンゴム（信越シリコーン社製ＫＥ−１９５０−５０）を用いた。この液に前記磁性粒子を不揮発分全体に対し、１体積％となるように添加した。展延性を良くするため、トルエンで希釈し、約１Ｐａ・ｓの溶液とした。
【００４７】
（異方導電シートの作製）
図４に構成を示す連続磁性粒子分散膜作製装置で、準備した材料を用いて異方導電シートを作製した。エンコーダ１１に前記エンコーダを用い、これをエンコーダサプライ１２に樹脂が上面にくるように巻き付け、ガイドテープにより配向器１４、１５の間を通す。溶液供給装置１８に前記溶液を入れ、最終膜厚が１００μｍになるようにエンコーダ１１上に展延する。この状態で配向器１４、１５間を通す。配向器１４、１５間は、約３ｋＧの磁場が存在する。この磁場により、溶液中の磁性粒子は、エンコーダ中の円柱状突起部の上に集合体となって配列される。また、該磁性粒子は、配向器１４、１５によりほぼ垂直状に配列する。この状態を保ちつつ、接触式加熱器１６と熱風２０により乾燥され、磁性粒子分散膜１９となる。磁性粒子分散膜１９は、カバーサプライ２２、２３から供給されるカバー材２３、２５により、両側がカバーされ、製品巻き取り２６に巻き取られる。
【００４８】
（異方導電シートの用途）
作製した異方導電シートは、実施例１のように異方導電膜として使用することも出来るが、この製品の特徴は、磁磁性媒体が弾性体になっている。即ち、電極間に本発明の磁性体分散膜を挟んでおき、導通させる場合には加圧すればよい。不要になれば、除圧すると弾性体であるが故、元の厚みに復元する。このときは導通しない。
このような特性から、感圧センサー、メンブレンスイッチ、ゼブラコネクターとして有効に使用できる。特に微細化する部分のメンブレンスイッチ等に利用価値が高い。
【００４９】
以上の実施例では、本発明の２種類の用途を作製しているが、これらの用途の他に、異方熱伝導を利用したヒートシンクの例がある。このような使用では、熱伝導性の良い材料を磁性粒子に被覆するとより大きな効果を得る。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、磁性体粒子を所望の配列に集合させて得られる磁性粒子分散膜であるので、異方導電膜や異方導電シートの他多くの利用用途が考えられるが、とりわけ異方導電膜に用いた場合、微細化するプリント基板やＩＣ等の電極間を接続するのに、信頼性が高いものとなる。特に少量の磁性体で効率よい導電性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる磁性粒子分散膜の一例である。膜の上面を裏側にしている。
【図２】本発明の磁性粒子分散膜の断面を示す模式図である。
【図３】本発明の磁性粒子分散膜における磁性粒子集合体の模式図である。
【図４】本発明における磁性粒子分散膜の製造方法第１例を示す模式図である。
【図５】本発明における磁性粒子分散膜の製造方法第２例を示す模式図である。
【図６】本発明における磁性粒子分散膜の製造方法第３例を示す模式図である。
【図７】本発明に関するエンコーダに関する説明図である。
【図８】本発明に関するエンコーダを構成する突起の説明図である。
【図９】本発明に関するエンコーダの構成に関する説明図である。
【図１０】本発明に関するエンコーダの突起形状に関する説明図である。
【図１１】本発明に関するエンコーダの製造方法の一例を示す解説図である。
【図１２】本発明に関するエンコーダの製造方法における別の例を示す解説図である。
【図１３】本発明に関するエンコーダに磁化した磁石を用いた場合の磁力線の働きを示す解説図である。
【図１４】本発明に関するエンコーダに磁化した磁石を用いた場合の応用例における磁力線の働きを示す解説図である。
【符号の説明】
１．非磁性媒体
２．磁性粒子集合体
３．球状粒子
４．突起
５．突起固定台
６、７．磁石
８．磁性体
９−１、９−２、９−３、９−４．（突起の）形状
１０．セパレータ
１１、３１、５１．エンコーダ
１２、３２、５２．エンコーダサプライ
１３、３３、５３．エンコーダ巻取り
１４、１５、３４、３５、５４、５５．配向器
１６、３６、５６．接触式加熱器
１７、３７．溶液
１８、３８．溶液供給装置
１９、３９、５９．磁性粒子分散膜
２０、４０．熱風
２１、４１、６１．ガイドローラー
２２、２４、４２、４４、６２、６４．カバー材サプライ
２３、２５、４３、４５、６３、６５．カバー材
２６、４６、６６．製品巻き取り
４７、７１．磁性粒子
４８、７０．磁性粒子供給装置
４９、７２．粒子分散器
５７．膜サプライ
５８．非磁性媒体の膜
６０．調整ロール
６８．圧縮ロール
１０１．レジスト
１０２．磁性体シート
１０３．突起部分
１０４．エンコーダ
１０５．非磁性媒体
１１１．シート状磁石
１１２、１１４．磁力線の強さ
１１３．平板の磁石
【図１】
2004273176.tif 000003
【図２】
2004273176.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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