JP4753049B2 - METAL COATING METHOD ON PARTICLE SURFACE AND PARTICLE COATED BY METAL - Google Patents

METAL COATING METHOD ON PARTICLE SURFACE AND PARTICLE COATED BY METAL Download PDF

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本発明は、微粒子の表面に金属コーティングする技術に関し、特に、微粒子表面の特定の部位のみに金属コーティングする技術に関する。   The present invention relates to a technique for metal coating on the surface of fine particles, and particularly to a technique for metal coating only on a specific portion of the surface of the fine particles.

微粒子（粉体）表面に均一に金属コート（メッキ）を施す技術は、例えば、株式会社ミレニアムゲートテクノロジーがその技術を確立し、実際に商品として販売している。金属コートされた粉体は、導電性スペーサや導電性バインダー、帯電防止体として利用されている。   For example, Millennium Gate Technology Co., Ltd. has established a technology for uniformly applying metal coating (plating) to the surface of fine particles (powder) and is actually selling it as a product. Metal-coated powders are used as conductive spacers, conductive binders, and antistatic bodies.

粉体そのものに金属コートすることは、それ自体が難しく高いレベルの技術である。同社の技術では、個々の粉体の全表面を均一に金属コートすることを可能としている。   Coating the powder itself with metal is a difficult and high level technique in itself. The company's technology makes it possible to uniformly coat the entire surface of individual powders.

また、微粒子表面の一部のみに金をコーティングする技術が知られている（非特許文献１）。この技術では、真空蒸着法を用いて、微粒子表面の半分を金でコーティングしている。
H. Takei and N. Shimizu, "Gradient Sensitive Microscopic Probes Prepared by Gold Evaporation and Chemisorption on Latex Spheres", Langmuir, vol. 13, pp. 1865-1868, April 1997 Further, a technique for coating only a part of the surface of the fine particles with gold is known (Non-Patent Document 1). In this technique, half of the surface of the fine particles is coated with gold using a vacuum deposition method.
H. Takei and N. Shimizu, "Gradient Sensitive Microscopic Probes Prepared by Gold Evaporation and Chemisorption on Latex Spheres", Langmuir, vol. 13, pp. 1865-1868, April 1997

上記の従来技術は、微粒子の全表面または半分に金属コートを施す技術である。微粒子表面のうちの金属コートされる部位（コーティングパターン）を制御することはできない。微粒子への金属コーティングにおいて、コーティングパターンを制御できるようになれば、導電性スペーサなどの応用において、その応用の自由度が広がる。また、コーティングパターンを積極的に利用することで電子インクなどにも応用ができる。   The above prior art is a technique for applying a metal coat to the entire surface or half of the fine particles. It is not possible to control the metal-coated part (coating pattern) of the fine particle surface. If the coating pattern can be controlled in the metal coating on the fine particles, the degree of freedom of application in the application of conductive spacers and the like will be expanded. Moreover, it can be applied to electronic ink by actively using the coating pattern.

そこで、本発明は、微粒子表面への金属コーティングにおいて、金属コートする部位を制御して、特定の部位のみに金属コートを施すことを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a metal coating only on a specific portion by controlling a portion to be metal-coated in a metal coating on the surface of fine particles.

上記目的を達成するために本発明では、以下の処理によって、微粒子表面に金属コーティングを施す。   In order to achieve the above object, in the present invention, a metal coating is applied to the surface of the fine particles by the following treatment.

本発明に係る微粒子表面への金属コーティング方法は、基板上に薄膜を形成する工程と、微粒子の一部をこの薄膜に埋め込んでマスキングする工程と、微粒子のマスキングされていない表面に金属コーティングを施す工程と、を含む。   The metal coating method on the surface of the fine particles according to the present invention includes a step of forming a thin film on a substrate, a step of embedding part of the fine particles in the thin film for masking, and a metal coating on the unmasked surface of the fine particles. And a process.

このように、本発明では、基板上に形成された薄膜に微粒子を埋め込んでマスキングし、それ以外の部分に金属コーティングを施す。したがって、薄膜に埋め込む微粒子の部位を制御することで、マスキングする部位を制御可能である。すなわち、金属コーティングを施す部位を制御可能である。   As described above, in the present invention, fine particles are embedded in a thin film formed on a substrate for masking, and a metal coating is applied to other portions. Therefore, the part to be masked can be controlled by controlling the part of the fine particles embedded in the thin film. That is, it is possible to control the portion where the metal coating is applied.

ここで、薄膜を形成する基板として、典型的には、平面基板を用いることができる。   Here, as the substrate on which the thin film is formed, a flat substrate can be typically used.

この場合、微粒子を薄膜に埋め込む量を制御することで、金属コーティングを施す部位を制御可能である。例えば、微粒子を半分だけ埋め込んで、表面の半分だけに金属コーティングを施すことができる。また、微粒子表面のごく一部だけに金属コーティングを施したり、ごく一部を除いたほぼ全表面に金属コーティングを施したりすることができる。   In this case, by controlling the amount of fine particles embedded in the thin film, it is possible to control the portion where the metal coating is applied. For example, only half of the particles can be embedded and a metal coating can be applied to only half of the surface. Moreover, a metal coating can be applied to only a small part of the surface of the fine particles, or a metal coating can be applied to almost the entire surface excluding a very small part.

また、微粒子のマスキングに用いる基板は一枚のみである必要はない。すなわち、マスクキングする工程で、複数の基板上に形成された薄膜に微粒子を埋め込むことで、微粒子表面の複数箇所をマスキングしても良い。   Further, it is not necessary to use only one substrate for masking fine particles. That is, in the masking step, a plurality of portions on the surface of the fine particles may be masked by embedding the fine particles in thin films formed on a plurality of substrates.

このようにすれば、複雑な形状のコーティングパターンで微粒子表面に金属コーティングを行うことができる。例えば、２枚の基板で微粒子を挟むようにして微粒子のマスキングを行えば、微粒子表面に帯状に金属コーティングを施すことが可能である。   In this way, metal coating can be performed on the surface of the fine particles with a coating pattern having a complicated shape. For example, if the fine particles are masked so that the fine particles are sandwiched between two substrates, the surface of the fine particles can be coated with a metal strip.

また、本発明は、薄膜を形成する基板に、微粒子表面の特定部位をマスキングするためのパターン加工をあらかじめ施す工程を含んでも良い。例えば、Ｖ字溝や、四角錐形状の穴（くぼみ）のような形状をあらかじめ加工することができる。   Further, the present invention may include a step of previously performing pattern processing for masking a specific portion on the surface of the fine particles on the substrate on which the thin film is formed. For example, a shape such as a V-shaped groove or a quadrangular pyramid hole (recess) can be processed in advance.

このようにしても、複雑な形状のコーティングパターンで微粒子表面に金属コーティングを行うことができる。   Even in this case, metal coating can be performed on the surface of the fine particles with a coating pattern having a complicated shape.

本発明において、基板上に形成される薄膜の材料としては、熱可塑性樹脂を用いることが好適である。また、微粒子を薄膜に埋め込む工程は、微粒子を薄膜上に分散し、薄膜を加熱するとともに、微粒子に上方から力を加えることで行うことが好適である。   In the present invention, it is preferable to use a thermoplastic resin as the material of the thin film formed on the substrate. The step of embedding the fine particles in the thin film is preferably performed by dispersing the fine particles on the thin film, heating the thin film, and applying a force to the fine particles from above.

すなわち、本発明の別の態様は、基板上に熱可塑性樹脂の薄膜を形成する工程と、薄膜上に微粒子を分散する工程と、薄膜を加熱するとともに、微粒子に上方から力を加えて、微粒子の一部を前記薄膜に埋め込んでマスキングする工程と、前記微粒子のマスキングされていない表面に金属コーティングを施す工程と、を含む。   That is, another aspect of the present invention includes a step of forming a thermoplastic resin thin film on a substrate, a step of dispersing fine particles on the thin film, a heating of the thin film, and applying force from above to the fine particles. A step of embedding a part of the film in the thin film and masking, and a step of applying a metal coating to the unmasked surface of the fine particles.

また、本発明において、基板上に形成される薄膜の材料として、熱硬化性樹脂を用いることもできる。この場合、微粒子を薄膜に埋め込んだ後で、薄膜を加熱して硬化させて、微粒子を固定してマスキングすることが好適である。   In the present invention, a thermosetting resin can also be used as a material for the thin film formed on the substrate. In this case, after embedding the fine particles in the thin film, it is preferable to heat and harden the thin film to fix and mask the fine particles.

すなわち、本発明の別の態様は、基板上に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する工程と、薄膜上に微粒子を分散する工程と、微粒子に上方から力を加えて、微粒子の一部を薄膜に埋め込む工程と、薄膜を加熱して薄膜を硬化させ、微粒子を固定するとともにマスキングする工程と、微粒子のマスキングされていない表面に金属コーティングを施す工程と、を含む。   That is, another aspect of the present invention includes a step of forming a thin film of a thermosetting resin on a substrate, a step of dispersing fine particles on the thin film, and applying a force from above to the fine particles to partially remove the fine particles. And a step of heating the thin film to cure the thin film to fix and mask the fine particles, and a step of applying a metal coating to the unmasked surface of the fine particles.

また、本発明において、金属コーティングを施す工程は、無電解メッキ法によって行うことが好適である。   In the present invention, the step of applying the metal coating is preferably performed by an electroless plating method.

なお、本発明は、上記の処理の少なくとも一部を含む、微粒子表面への金属コーティング方法として捉えることができる。また、本発明は、上記の方法によって表面を金属コーティングされた微粒子として捉えることもできる。   In addition, this invention can be grasped | ascertained as a metal coating method to the fine particle surface containing at least one part of said process. Further, the present invention can also be regarded as fine particles whose surface is metal-coated by the above method.

本発明によれば、微粒子表面への金属コーティングにおいて、金属コートする部位を制御可能となり、微粒子表面の特定の部位のみに金属コートを施すことが可能となる。   According to the present invention, in the metal coating on the surface of the fine particles, it is possible to control the portion where metal coating is performed, and it is possible to apply the metal coating only to a specific portion on the surface of the fine particle.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

本発明は、微粒子（粉体）の表面に金属コート（メッキ）を施す方法である。金属コートの対象とする微粒子の大きさは、直径数マイクロメートルから数ミリメートルを想定している。ただし、本発明は、これよりも大きい粒径の粉体を対象とすることができる。   The present invention is a method of applying a metal coat (plating) to the surface of fine particles (powder). The size of the fine particles targeted for the metal coating is assumed to be several micrometers to several millimeters in diameter. However, the present invention can target powders having a larger particle diameter.

なお、本発明において、金属コーティングされる微粒子の材料は、特に限定されない。微粒子の材料としては、例えば、ポリマーや、ガラス、結晶、半導体、金属、さらには、生体細胞を用いることができる。また、微粒子の形状も、球体に限定されず、楕円体、立方体、円柱などどのような形状であっても良い。また、金属コーティングに使用する金属も特に限定されるものではなく、金、銀、ニッケル、クロム、スズその他どのような金属であっても良い。   In the present invention, the material of the fine particles to be metal-coated is not particularly limited. As the material for the fine particles, for example, polymers, glass, crystals, semiconductors, metals, and living cells can be used. The shape of the fine particles is not limited to a sphere, and may be any shape such as an ellipsoid, a cube, or a cylinder. Further, the metal used for the metal coating is not particularly limited, and any metal such as gold, silver, nickel, chromium, tin or the like may be used.

＜概要説明＞
以下、図１を参照して、微粒子表面への金属コーティング方法の概要を説明する。 <Overview>
Hereinafter, the outline of the metal coating method on the surface of the fine particles will be described with reference to FIG.

まず、ガラス基板などの基板１を用意し（図１（ａ））、その表面に薄膜２を形成する（図１（ｂ））。薄膜は、後述するように微粒子を埋め込み可能であればどのような材料を用いても良いが、ポリマー樹脂を用いることが好適である。以下では、薄膜２をポリマーフィルム２として説明する。   First, a substrate 1 such as a glass substrate is prepared (FIG. 1A), and a thin film 2 is formed on the surface (FIG. 1B). As will be described later, any material can be used for the thin film as long as it can embed fine particles, but it is preferable to use a polymer resin. Below, the thin film 2 is demonstrated as the polymer film 2. FIG.

次に、金属コートを施す対象となる微粒子３をポリマーフィルム２上に分散し（図１（ｃ））、微粒子３の一部をポリマーフィルム２の中に埋め込む（図１（ｄ））。   Next, the fine particles 3 to be subjected to metal coating are dispersed on the polymer film 2 (FIG. 1C), and a part of the fine particles 3 is embedded in the polymer film 2 (FIG. 1D).

そして、この状態で、無電解メッキ法によって微粒子３の表面に金属コートを施す（図１（ｅ））。金属コートが終了すると、微粒子３の表面のうち、ポリマーフィルム２に埋め込まれていない部分に金属コーティングが施される（図１（ｆ））。金属コーティングが施された微粒子３を基板１から取り出す（図１（ｇ））ことで、微粒子３の表面に対する金属コーティング処理が完了する（図１（ｈ））。   In this state, a metal coat is applied to the surfaces of the fine particles 3 by an electroless plating method (FIG. 1 (e)). When the metal coating is completed, the metal coating is applied to the portion of the surface of the fine particles 3 that is not embedded in the polymer film 2 (FIG. 1 (f)). By taking out the fine particles 3 coated with the metal from the substrate 1 (FIG. 1 (g)), the metal coating process on the surface of the fine particles 3 is completed (FIG. 1 (h)).

このように、ポリマーフィルム２に微粒子３を埋め込んでマスキングすることで、金属コーティングする部位の制御が可能である。マスキングする部位は、微粒子３のポリマーフィルム２に対する埋め込み量等を制御するだけで制御可能である。このように、簡易な処理によって微粒子３の金属コーティングする部位を制御して、特定の部位のみに金属コーティングを施すことが可能となる。   Thus, by embedding the fine particles 3 in the polymer film 2 and performing masking, it is possible to control the portion where metal coating is performed. The portion to be masked can be controlled only by controlling the amount of the fine particles 3 embedded in the polymer film 2. In this way, the metal coating portion of the fine particles 3 can be controlled by a simple treatment, and the metal coating can be applied only to a specific portion.

＜詳細説明＞
以下では、本発明に係る微粒子表面への金属コーティング方法の詳細について説明する。ここでは、一枚の基板のみを使用した方法を説明し、後でその他の方法について説明する。 <Detailed explanation>
Below, the detail of the metal coating method to the fine particle surface which concerns on this invention is demonstrated. Here, a method using only one substrate will be described, and other methods will be described later.

（ポリマーフィルムの形成）
まず、基板１上へのポリマーフィルム２の形成について説明する。上述したように、ここでは、基板１として平面基板を用いる。また、基板１はどのような材料のものであっても良いが、例えば、ガラス基板を用いることができる。 (Formation of polymer film)
First, formation of the polymer film 2 on the substrate 1 will be described. As described above, here, a planar substrate is used as the substrate 1. The substrate 1 may be made of any material, but for example, a glass substrate can be used.

ポリマーフィルム２の材料としては、微粒子３を埋め込むことができる材料であればどのようなものであっても採用することができる。微粒子３をポリマーフィルム２に押し込むことによって埋め込む場合には、ポリマーフィルム２は可塑性を有する材料であること
が好ましい。より具体的には、ポリマーフィルム２の材料として、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール樹脂）などの熱可塑性樹脂を採用することが好適である。また、ＰＦ（フェノール樹脂）、ＥＰ（エポキシ樹脂）などの熱硬化性樹脂を採用することもできる。 As the material of the polymer film 2, any material that can embed the fine particles 3 can be used. When embedding the fine particles 3 by pressing them into the polymer film 2, the polymer film 2 is preferably a plastic material. More specifically, it is preferable to employ a thermoplastic resin such as PMMA (methacrylic resin), PS (polystyrene resin), or PVA (polyvinyl alcohol resin) as the material of the polymer film 2. Moreover, thermosetting resins, such as PF (phenol resin) and EP (epoxy resin), can also be employed.

なお、ここでは、薄膜としてポリマー樹脂を用いたポリマーフィルムを用いる例を説明したが、ポリマー樹脂以外の材料を用いて薄膜を形成しても良い。薄膜の材料としては、薄膜の形態を形成でき、微粒子を埋め込むことができる材料であれば、有機、無機を問わずに利用できる。また、光感受性などの機能を付加した光レジスト材料も利用できる。   Although an example using a polymer film using a polymer resin as the thin film has been described here, the thin film may be formed using a material other than the polymer resin. The material of the thin film can be used regardless of whether it is organic or inorganic as long as it can form a thin film and can embed fine particles. Photoresist materials with added functions such as photosensitivity can also be used.

基板１上へのポリマーフィルム２の形成方法は、形成するポリマーフィルム２の膜厚に応じていくつかの手法を使い分けることができる。形成するフィルムの膜厚が薄い場合には、スピンコーティング法が最も再現性が高く利用しやすい。形成するフィルムの膜厚が厚くなる場合には、ディップコーティング法やキャスト法を採用したり、直接基板１の表面に液状のポリマーをスプレーしたり刷毛で塗るといった手法を採用することができる。   There are several methods for forming the polymer film 2 on the substrate 1 depending on the film thickness of the polymer film 2 to be formed. When the film to be formed is thin, spin coating is the most reproducible and easy to use. When the film to be formed is thick, a dip coating method or a casting method can be employed, or a liquid polymer can be directly sprayed on the surface of the substrate 1 or applied with a brush.

なお、形成するポリマーフィルム２の厚さは、微粒子３をマスキングする部分のサイズによって定める。すなわち、微粒子３を基板１に接触するまでポリマーフィルム２に埋め込む場合には、マスキングする部分をポリマーフィルム２の厚さとする。   The thickness of the polymer film 2 to be formed is determined by the size of the portion that masks the fine particles 3. That is, when the fine particles 3 are embedded in the polymer film 2 until they contact the substrate 1, the portion to be masked is the thickness of the polymer film 2.

ただし、ポリマーフィルム２の厚さを十分厚くしておき、微粒子３の埋め込み量を調整して、マスキングする部分の大きさを制御しても良い。   However, the size of the portion to be masked may be controlled by sufficiently increasing the thickness of the polymer film 2 and adjusting the embedding amount of the fine particles 3.

（微粒子のマスキング）
基板１上に形成されたポリマーフィルム２に微粒子３を埋め込んでマスキングするのに先立って、微粒子３をポリマーフィルム２上に分散する。微粒子３の分散は、ポリマーフィルム２上で微粒子３が重ならず単層膜を形成可能であればどのような方法で行っても良い。 (Fine particle masking)
Prior to embedding and masking the fine particles 3 in the polymer film 2 formed on the substrate 1, the fine particles 3 are dispersed on the polymer film 2. The fine particles 3 may be dispersed by any method as long as the fine particles 3 do not overlap on the polymer film 2 and a single layer film can be formed.

例えば、微粒子３をポリマーフィルム２に直接振りかけるといった手法を採用できる。また、微粒子３を一旦液体中に分散させ、霧吹きの要領でポリマーフィルム２の表面へスプレーするといった手法を採用できる。また、一旦別の基板上に微粒子３の単層膜を形成し、その基板をポリマーフィルム２へ貼り合わせて、微粒子３の単層膜をポリマーフィルム２へ転写しても良い。また、ポリマーフィルム２や微粒子３の物理的強度やその他の特性が許せば、以下の手法により簡単にポリマーフィルム２上に微粒子３を整列させることができる。すなわち、まずポリマーフィルム２上に微粒子３を配置し、さらに上から別の基板で微粒子３を挟み込む（微粒子３を基板１と別の基板とでサンドイッチする）。そして、これらの基板で微粒子３を挟み込むように力を加えつつ、両基板をスライドさせる。こうすることで、基板間に微粒子３を単一に整列させることができる。   For example, a technique of directly sprinkling the fine particles 3 on the polymer film 2 can be employed. Further, it is possible to adopt a technique in which the fine particles 3 are once dispersed in a liquid and sprayed onto the surface of the polymer film 2 in the manner of spraying. Alternatively, a single layer film of the fine particles 3 may be once formed on another substrate, the substrate may be bonded to the polymer film 2, and the single layer film of the fine particles 3 may be transferred to the polymer film 2. If the physical strength and other characteristics of the polymer film 2 and the fine particles 3 allow, the fine particles 3 can be easily aligned on the polymer film 2 by the following method. That is, first, the fine particles 3 are arranged on the polymer film 2, and the fine particles 3 are sandwiched by another substrate from above (the fine particles 3 are sandwiched between the substrate 1 and another substrate). Then, both substrates are slid while applying a force so that the fine particles 3 are sandwiched between these substrates. By doing so, the fine particles 3 can be aligned in a single manner between the substrates.

次に、ポリマーフィルム２上に分散された微粒子３を、ポリマーフィルム２に埋め込む工程について説明する。   Next, a process of embedding the fine particles 3 dispersed on the polymer film 2 in the polymer film 2 will be described.

微粒子３をポリマーフィルム２へ埋め込む処理は、例えば、微粒子３に上から力を加えてポリマーフィルム２に押し込むことによって実現できる。ポリマーフィルム２の材料として熱可塑性材料を採用した場合には、次のようにすることが簡易である。まず、ポリマーフィルム２上に整列された微粒子３の上に別の基板を配置し、この基板の上に重りを乗せる。そして、基板１ごとホットプレートの上に置いて全体を加熱する。こうすることで、加熱によってポリマーフィルム２の粘度が下がり、重りによる力によって微粒子３がポリマーフィルム２に埋め込まれる。   The process of embedding the fine particles 3 in the polymer film 2 can be realized, for example, by pressing the fine particles 3 into the polymer film 2 by applying a force from above. When a thermoplastic material is adopted as the material of the polymer film 2, it is easy to do the following. First, another substrate is placed on the fine particles 3 aligned on the polymer film 2, and a weight is placed on the substrate. Then, the entire substrate 1 is placed on a hot plate and heated as a whole. By doing so, the viscosity of the polymer film 2 is lowered by heating, and the fine particles 3 are embedded in the polymer film 2 by the force of the weight.

マスキングする部位の制御は、形成するポリマーフィルム２の膜厚によって制御可能である。すなわち、マスキングする量に応じてポリマーフィルム２を形成し、微粒子３を基板１に接触するまでポリマーフィルム２に埋め込むことによって、ポリマーフィルム２の膜厚をマスキングする部位の量と一致させることができる。微粒子３を基板１に接触するまで埋め込むことは、十分に重い重りを使用し、微粒子３が基板１に接触するまで加熱状態を維持することで実現できる。このようにすれば、ポリマーフィルム２の膜厚の制御という簡単な方法によって、マスキングの量を制御することができる。すなわち、微粒子表面のコーティングパターンの制御が容易になる。   The part to be masked can be controlled by the film thickness of the polymer film 2 to be formed. That is, by forming the polymer film 2 according to the masking amount and embedding the fine particles 3 in the polymer film 2 until they contact the substrate 1, the film thickness of the polymer film 2 can be matched with the amount of the portion to be masked. . Embedding the fine particles 3 until they come into contact with the substrate 1 can be realized by using a sufficiently heavy weight and maintaining the heating state until the fine particles 3 come into contact with the substrate 1. In this way, the amount of masking can be controlled by a simple method of controlling the film thickness of the polymer film 2. That is, it becomes easy to control the coating pattern on the surface of the fine particles.

また、マスキングする部位の制御は、ポリマーフィルム２の厚さを十分厚くとって、微粒子３の埋め込み量で制御することによっても行える。この場合、適切な重さの重りを使用し、加熱時間を調整することで微粒子３の埋め込み量を制御すればよい。   The part to be masked can also be controlled by making the polymer film 2 sufficiently thick and controlling the amount of fine particles 3 to be embedded. In this case, the weight of the fine particles 3 may be controlled by using a weight having an appropriate weight and adjusting the heating time.

なお、ポリマーフィルム２の材料として熱硬化性樹脂を採用した場合には、微粒子３をポリマーフィルム２に埋め込んだ後に加熱して微粒子３を固定することによって、微粒子３に対するマスキング処理を行う。   When a thermosetting resin is used as the material of the polymer film 2, the fine particles 3 are embedded in the polymer film 2 and then heated to fix the fine particles 3, thereby performing a masking process on the fine particles 3.

また、微粒子３のポリマーフィルム２への埋め込み処理は、溶媒に溶解したポリマーを基板１の表面に塗布して、溶媒が揮発する前に微粒子３を押しつけることによっても実現可能である。   The embedding process of the fine particles 3 into the polymer film 2 can also be realized by applying a polymer dissolved in a solvent to the surface of the substrate 1 and pressing the fine particles 3 before the solvent volatilizes.

さらに、微粒子３のポリマーフィルム２への埋め込み処理は、微粒子３を押し込む以外の方法によっても可能である。例えば、ポリマーフィルム２に、微粒子３を埋め込むべき形状（穴、くぼみ）を、フォトリソグラフィー法などによってあらかじめ形成しておき、ここに微粒子３を配置することで、ポリマーフィルム２に埋め込んでも良い。   Furthermore, the embedding process of the fine particles 3 into the polymer film 2 can be performed by a method other than pushing the fine particles 3. For example, the shape (hole, dent) in which the fine particles 3 are to be embedded in the polymer film 2 may be formed in advance by a photolithography method or the like, and the fine particles 3 may be disposed therein to be embedded in the polymer film 2.

（金属コーティング）
微粒子３への金属コーティングには、無電解メッキ法を利用することが好適である。無電解メッキ法自体は公知の手法であるため、ここでは詳しく説明しない。 (Metal coating)
For metal coating on the fine particles 3, it is preferable to use an electroless plating method. Since the electroless plating method itself is a known method, it will not be described in detail here.

無電解メッキ法を用いることで、微粒子３の表面のうち、ポリマーフィルム２でマスキングされていない部分だけに、金属コーティングが施されることになる。   By using the electroless plating method, a metal coating is applied only to the portion of the surface of the fine particles 3 that is not masked by the polymer film 2.

（金属コーティングされた微粒子の回収）
次に、金属コーティングが施された微粒子３の回収方法について説明する。金属コーティング終了時には、微粒子３はポリマーフィルム２に埋め込まれた状態で存在している。この状態においては、微粒子３の金属コーティングされた部分と金属コーティングされていない部分との向きが、全ての微粒子３に対して揃っている。 (Recovering metal-coated fine particles)
Next, a method for collecting the fine particles 3 coated with the metal coating will be described. At the end of the metal coating, the fine particles 3 are embedded in the polymer film 2. In this state, the direction of the metal-coated portion and the non-metal-coated portion of the fine particles 3 are aligned with respect to all the fine particles 3.

微粒子３の最終的な応用において、金属コーティングされた部分を揃える必要がある場合には、ポリマーフィルム２を基板１から剥がして、ポリマーフィルム２ごと微粒子３を回収することが好ましい。最終的な応用では、このポリマーフィルム２を別の物体の表面に張ることなどで、金属コーティングされた部分の向きを揃えて使用することができる。   In the final application of the fine particles 3, when it is necessary to align the metal-coated portions, it is preferable to remove the polymer film 2 from the substrate 1 and collect the fine particles 3 together with the polymer film 2. In the final application, the polymer film 2 can be used with the orientation of the metal-coated portion aligned by, for example, stretching the polymer film 2 on the surface of another object.

一方、微粒子３の最終的な応用において、金属コーティングされた部分の方位がバラバラになっても構わない場合には、ポリマーフィルム２から微粒子３を取りだしても良い。この場合、有機溶媒などでポリマーフィルム２を溶解させて取り出すことも可能である。あるいは、微粒子３が埋め込まれたポリマーフィルム２を基板１から剥がして、このポリマーフィルム２を延伸するだけで、微粒子３をポリマーフィルム２から取り出すこともで
きる。 On the other hand, in the final application of the fine particles 3, the fine particles 3 may be taken out from the polymer film 2 when the orientation of the metal-coated portion may vary. In this case, the polymer film 2 can be dissolved and taken out with an organic solvent or the like. Alternatively, the fine particles 3 can be taken out of the polymer film 2 simply by peeling the polymer film 2 in which the fine particles 3 are embedded from the substrate 1 and stretching the polymer film 2.

＜作用・効果＞
ポリマーフィルムへの微粒子の埋め込み量を制御するだけで、金属コーティングする部分を制御可能である。特に、微粒子を基板に接触するまでポリマーフィルムに埋め込む手法では、基板に形成するポリマーフィルムの膜厚によって埋め込み量を制御可能である。このように、簡易な手法によって、微粒子表面に金属コーティングを施す部分を制御することができる。 <Action and effect>
The metal coating portion can be controlled simply by controlling the amount of fine particles embedded in the polymer film. In particular, in the technique of embedding fine particles in a polymer film until they come into contact with the substrate, the amount of embedding can be controlled by the film thickness of the polymer film formed on the substrate. In this way, the portion where the metal coating is applied to the surface of the fine particles can be controlled by a simple method.

また、上記の方法によって一度に大量の微粒子に対して金属コーティングが行えるため、短時間で大量の金属コート微粒子を得ることが可能となる。   Moreover, since a metal coating can be performed on a large amount of fine particles at once by the above method, a large amount of metal coated fine particles can be obtained in a short time.

また、無電解メッキ法を用いて金属コーティングを行っているため、微粒子表面の一部のみに金属コーティングを施す場合であっても、均一の厚さでコーティングを施すことができる。   In addition, since the metal coating is performed using the electroless plating method, the coating can be applied with a uniform thickness even when the metal coating is applied to only a part of the surface of the fine particles.

＜実施例＞
以下では、図を用いて作成した金属コート微粒子を説明する。図２〜図５は、微粒子としてガラスビーズを採用し、これに銀をコーティングした際の電子顕微鏡写真である。これらの電子顕微鏡写真は、金属コーティング終了後のガラスビーズを水溶液から取りだして乾燥させた後に撮影したものである。なお、金属コーティングは、硝酸銀水溶液、アンモニア水およびグルコースを用いて無電解メッキ法によって行っている。 <Example>
Below, the metal coat fine particle produced using the figure is demonstrated. 2 to 5 are electron micrographs when glass beads are employed as fine particles and silver is coated on the beads. These electron micrographs were taken after taking the glass beads after completion of the metal coating from the aqueous solution and drying them. The metal coating is performed by an electroless plating method using a silver nitrate aqueous solution, ammonia water and glucose.

図２に示すガラスビーズの直径は約１５０マイクロメートルであり、ポリマーフィルムの膜厚を直径の半分である７５マイクロメートル程度とすることで、ガラスビーズの表面の半分をマスキングしている。その結果、表面の約半分（図では右下部分）が銀でコーティングされている。   The diameter of the glass bead shown in FIG. 2 is about 150 micrometers, and the surface of the glass bead is masked by setting the film thickness of the polymer film to about 75 micrometers, which is half the diameter. As a result, about half of the surface (lower right portion in the figure) is coated with silver.

図３に示すガラスビーズの直径は約１１０マイクロメートルであり、ポリマーフィルムの膜厚を数マイクロメートル程度とすることで、マスキングする部分をごくわずかにしている。その結果、マスキングされた一部（図では左上部分）を除く大半の表面に銀がコーティングされている。なお、図３には、電子顕微鏡で観察する際に導電性を高めるために使用したカーボンテープが映っている。   The diameter of the glass beads shown in FIG. 3 is about 110 micrometers, and the portion to be masked is made very small by making the film thickness of the polymer film about several micrometers. As a result, silver is coated on most of the surface except for the masked part (upper left part in the figure). Note that FIG. 3 shows a carbon tape used for enhancing conductivity when observed with an electron microscope.

図４に示すガラスビーズの直径は約９０マイクロメートルであり、図２と同様に表面の約半分（図では左側部分）に銀がコーティングされている。   The diameter of the glass beads shown in FIG. 4 is about 90 micrometers, and silver is coated on about half of the surface (the left side in the figure) as in FIG.

図５に示すガラスビーズの直径は約１２０マイクロメートルであり、図２などと同様に表面の約半分（図では左側部分）に銀がコーティングされている。   The diameter of the glass beads shown in FIG. 5 is about 120 micrometers, and about half of the surface (left side in the figure) is coated with silver as in FIG.

図６は、ポリスチレンのビーズに金をコーティングした際の光学顕微鏡写真である。図６は、金属コーティングを施すための水溶液中に漂っている微粒子を直接光学顕微鏡で観察したものである。微粒子表面のうち黒い部分が金でコーティングされた部分であり、表面の半分以上がコーティングされていることが分かる。   FIG. 6 is an optical micrograph of gold coated polystyrene beads. FIG. 6 is a result of direct observation of fine particles floating in an aqueous solution for applying a metal coating with an optical microscope. It can be seen that the black part of the fine particle surface is the part coated with gold, and more than half of the surface is coated.

＜変形例＞
（複数箇所のマスキング）
上記の説明では、ポリマーフィルムによってマスキングする箇所は、微粒子表面の一カ所のみであった。しかしながら、ポリマーフィルムによってマスキングされる箇所を複数として、より複雑なパターンの金属コーティングを施すことが可能である。 <Modification>
(Multiple masking)
In the above description, only one part of the fine particle surface is masked by the polymer film. However, it is possible to apply a metal coating with a more complicated pattern by using a plurality of portions masked by the polymer film.

図７は、２つの平面基板を使って微粒子表面を上下方向からマスキングし、帯状に金属コーティングする方法を説明する図である。基板１上に形成したポリマーフィルム２の上に微粒子３を配置した後、さらにポリマーフィルム２’が形成された別の基板１’で微粒子３を挟み込む（図７（ａ））。そして、基板１’の上に重りを乗せて、全体を加熱することで、微粒子３をポリマーフィルム２，２’に埋め込む。これにより、微粒子３の上側と下側がマスキングされる。この状態で無電解メッキ法によって金属コーティング処理を行う（図７（ｂ））ことで、帯状に金属コーティングされた微粒子３を得ることができる（図７（ｃ））。   FIG. 7 is a diagram for explaining a method of masking the surface of the fine particles from the top and bottom directions using two flat substrates and coating the metal with a band. After the fine particles 3 are arranged on the polymer film 2 formed on the substrate 1, the fine particles 3 are sandwiched by another substrate 1 'on which the polymer film 2' is further formed (FIG. 7A). Then, by placing a weight on the substrate 1 'and heating the whole, the fine particles 3 are embedded in the polymer films 2 and 2'. Thereby, the upper side and the lower side of the fine particles 3 are masked. In this state, by performing a metal coating process by an electroless plating method (FIG. 7B), fine particles 3 coated with metal in a band shape can be obtained (FIG. 7C).

また、基板を１つしか利用しなくても、微粒子のマスキング箇所を複数にすることもできる。   Further, even if only one substrate is used, a plurality of fine particle masking portions can be provided.

例えば、図８（ａ）に示すように、基板１にあらかじめＶ字溝などのパターンを形成しておく。そして、この基板１上に均一にポリマーフィルム２を形成し、Ｖ字溝に微粒子３を配置して金属コーティングを行う（図８（ｂ））。Ｖ字溝に微粒子３を配置すると、２カ所でポリマーフィルム２に接触するので、金属コーティングにおいてはその２カ所以外の部分に金属コーティングが施されることになる（図８（ｃ）（ｄ））。なお、図８（ｄ）は、図８（ｃ）を矢印Ａの方向から見たときの図である。   For example, as shown in FIG. 8A, a pattern such as a V-shaped groove is formed on the substrate 1 in advance. Then, the polymer film 2 is uniformly formed on the substrate 1, and the fine particles 3 are arranged in the V-shaped groove to perform metal coating (FIG. 8B). When the fine particles 3 are arranged in the V-shaped groove, the polymer film 2 is contacted at two places, so that the metal coating is applied to portions other than the two places in the metal coating (FIGS. 8C and 8D). ). In addition, FIG.8 (d) is a figure when FIG.8 (c) is seen from the direction of the arrow A. FIG.

また、基板１にあらかじめ形成しておくパターン加工の形状は、Ｖ字溝に限られず、例えば、Ｕ字の溝や、四角錐や三角錐などの穴（くぼみ）などであっても良い。これらの形状は特に限定されるものではなく、金属コーティングしない部分（マスキングする部分）の形状に合わせて、適宜作成すればよい。   Further, the shape of pattern processing formed in advance on the substrate 1 is not limited to the V-shaped groove, and may be, for example, a U-shaped groove or a hole (dent) such as a quadrangular pyramid or a triangular pyramid. These shapes are not particularly limited, and may be appropriately formed according to the shape of a portion not to be metal-coated (portion to be masked).

また、基板１に溝や穴などを形成する代わりに、平面の基板１にポリマーフィルムを形成した後に、フォトリソグラフィー法などを用いて微粒子を埋め込むくぼみを作成しても良い。   Further, instead of forming grooves or holes in the substrate 1, a polymer film may be formed on the flat substrate 1, and then a recess for embedding fine particles may be created using a photolithography method or the like.

（複数回のコーティング）
上記で説明した金属コーティング方法を、１つの微粒子に対して複数回実施することで、より複雑な金属コーティングが実現可能である。 (Multiple coating)
A more complicated metal coating can be realized by performing the metal coating method described above on a single fine particle a plurality of times.

例えば、最初に表面の一部に金属コーティングを施し、次にこの部分をマスキングして他の部分を別の金属でコーティングすることで、微粒子表面を２つの金属でコーティングすることができる。これを３回以上繰り返して、３種類以上の金属で微粒子表面をコーティングしても良い。   For example, the particulate surface can be coated with two metals by first applying a metal coating to a portion of the surface, then masking this portion and coating the other portion with another metal. This may be repeated three or more times to coat the surface of the fine particles with three or more kinds of metals.

また、最初に表面の一部に金属コーティングを施し、次にコーティングされた部分の一部もさらにマスキングして金属コーティングすることで、場所によってコーティングの厚みを異ならせることが可能である。   In addition, it is possible to vary the thickness of the coating depending on the location by first applying a metal coating to a part of the surface and then further masking a part of the coated part to perform metal coating.

このように、本発明の金属コーティング方法を複数回行うことで、複雑なパターンの金属コーティングを施すことが可能となる。   As described above, by performing the metal coating method of the present invention a plurality of times, it is possible to apply a metal coating having a complicated pattern.

微粒子表面に対する金属コーティングする領域の割合を制御できるので、導電性スペーサや導電性バインダーなどに応用する際に、電気伝導度を制御可能となり応用の自由度が広がる。また、コーティングパターンを利用することで、電子インクなどにも応用ができる。また、帯状に金属コーティングした微粒子をメタマテリアルの構成要素である微小光
共振器とすることで、メタマテリアルなどの新人工物質の製造が容易になる。 Since the ratio of the metal coating area to the surface of the fine particles can be controlled, the electric conductivity can be controlled when applied to a conductive spacer, a conductive binder, etc., and the degree of freedom of application is widened. In addition, the coating pattern can be used for electronic ink. In addition, by using fine particles coated with a metal strip in the form of a micro optical resonator that is a constituent element of a metamaterial, it becomes easy to manufacture a new artificial substance such as a metamaterial.

本実施形態に係る微粒子表面への金属コーティング方法の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the metal coating method to the fine particle surface concerning this embodiment. 表面の約半分（右下部分）が銀コートされたガラスビーズの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of glass beads on which about half of the surface (lower right part) is coated with silver. 表面の一部を除いたほぼ全部が銀コートされたガラスビーズの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of glass beads coated with almost all of the surface excluding a part of the surface. 表面の約半分（左側部分）が銀コートされたガラスビーズの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of glass beads on which about half of the surface (left side portion) is coated with silver. 表面の約半分（左側部分）が銀コートされたガラスビーズの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of glass beads on which about half of the surface (left side portion) is coated with silver. 半分以上の表面（黒い部分）が金コートされたポリスチレンビーズの光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of polystyrene beads coated with gold on more than half of the surface (black part). ２枚の基板を用いて微粒子のマスキングを行い、帯状の金属コーティングを行う方法の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the method of masking microparticles | fine-particles using two board | substrates and performing strip | belt-shaped metal coating. 基板にあらかじめパターン加工を施しておき、コーティングパターンを制御して金属コーティングを行う方法の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the method of giving a pattern process to a board | substrate previously and controlling a coating pattern and performing metal coating.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板
２ ポリマーフィルム（薄膜）
３ 微粒子 1 Substrate 2 Polymer film (thin film)
3 Fine particles

Claims (11)

基板上に薄膜を形成する工程と、
微粒子の一部を前記薄膜に埋め込んでその微粒子の一部をマスキングする工程と、
前記微粒子のマスキングされていない表面に金属コーティングを施す工程と、
を含む微粒子表面への金属コーティング方法。 Forming a thin film on the substrate;
A step of embedding a part of the fine particles in the thin film and masking a part of the fine particles;
Applying a metal coating to the unmasked surface of the particulates;
A method for coating a metal on the surface of fine particles. 前記基板上に薄膜を形成する工程では、第１の基板上に第１の薄膜を形成し、第２の基板上に第２の薄膜を形成し、
前記マスキングする工程では、前記微粒子の一部を前記第１の薄膜に埋め込んでその微粒子の一部をマスキングする工程と、前記微粒子の他の一部を前記第２の薄膜に埋め込んでその微粒子の前記他の一部をマスキングする工程とにより、前記微粒子の２箇所をマスキングすることを特徴とする請求項１に記載の微粒子表面への金属コーティング方法。 In the step of forming the thin film on the substrate, the first thin film is formed on the first substrate, the second thin film is formed on the second substrate,
In the masking step, a part of the fine particles are embedded in the first thin film to mask a part of the fine particles, and another part of the fine particles are embedded in the second thin film to The metal coating method on the surface of the fine particles according to claim 1, wherein the two portions of the fine particles are masked by the step of masking the other part. 前記基板に、前記微粒子表面の特定部位をマスキングするためのパターン加工をあらかじめ施す工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の微粒子表面への金属コーティング方法。   2. The metal coating method on the surface of the fine particles according to claim 1, further comprising a step of performing pattern processing for masking a specific portion of the surface of the fine particles on the substrate. 前記マスキングする工程と前記金属コーティングを施す工程により表面の一部である第１の領域に金属コーティングされた微粒子に対して、さらに前記マスキングする工程と前記金属コーティングを施す工程により第１の領域を一部含む微粒子表面の一部である第２の領域に金属コーティングを施すことを特徴とする請求項１に記載の金属コーティング方法。 With respect to the masking to first region the metal coated microparticles is part of a process with the surface by a process of applying the metal coating, the more the first area by step of applying a masking to step the metal coating The metal coating method according to claim 1, wherein a metal coating is applied to the second region that is a part of the surface of the fine particle including a part thereof . 基板上に熱可塑性樹脂の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜上に微粒子を分散して配置する工程と、
前記薄膜を加熱するとともに、前記微粒子に上方から力を加えて、前記微粒子の一部を前記薄膜に埋め込んでマスキングする工程と、
前記微粒子のマスキングされていない表面に金属コーティングを施す工程と、
を含む微粒子表面への金属コーティング方法。 Forming a thermoplastic resin thin film on the substrate;
Dispersing and arranging fine particles on the thin film;
Heating the thin film and applying a force to the fine particles from above to embed a part of the fine particles in the thin film and masking;
Applying a metal coating to the unmasked surface of the particulates;
A method for coating a metal on the surface of fine particles. 基板上に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜上に微粒子を分散して配置する工程と、
前記微粒子に上方から力を加えて、前記微粒子の一部を前記薄膜に埋め込む工程と、
前記薄膜を加熱して薄膜を硬化させ、微粒子を固定するとともにマスキングする工程と、
前記微粒子のマスキングされていない表面に金属コーティングを施す工程と、
を含む微粒子表面への金属コーティング方法。 Forming a thermosetting resin thin film on a substrate;
Dispersing and arranging fine particles on the thin film;
Applying a force from above to the fine particles to embed a part of the fine particles in the thin film;
Heating the thin film to cure the thin film, fixing fine particles and masking;
Applying a metal coating to the unmasked surface of the particulates;
A method for coating a metal on the surface of fine particles. 請求項１〜６のいずれかの方法によって表面を金属コーティングされた微粒子。   The fine particle by which the surface was metal-coated by the method in any one of Claims 1-6. 表面の一部に金属コーティングが施された微粒子であって、金属コーティングが施されていない領域が複数存在することを特徴とする金属コーティングされた微粒子。   A fine particle coated with metal on a part of its surface, wherein there are a plurality of regions not coated with metal. 表面の一部に金属コーティングが施された微粒子であって、微粒子表面に帯状に金属コーティングが施されていることを特徴とする金属コーティングされた微粒子。   A fine particle coated with a metal coating on a part of its surface, wherein the fine particle surface is coated with a metal coating in a band shape. 表面の一部に金属コーティングが施された微粒子であって、微粒子表面の一部である第１の領域に金属コーティングが施され、さらに、第１の領域とは異なる微粒子表面の一部である第２の領域に金属コーティングが施されていることを特徴とする金属コーティングされた微粒子。   Fine particles having a metal coating on a part of the surface, wherein the first region which is a part of the fine particle surface is coated with a metal, and further, a part of the fine particle surface different from the first region. A metal-coated fine particle, wherein the second region is provided with a metal coating. 表面の一部に金属コーティングが施された微粒子であって、微粒子表面の一部である第１の領域に金属コーティングが施され、さらに、第１の領域を一部含む微粒子表面の一部である第２の領域に金属コーティングが施されていることを特徴とする金属コーティングされた微粒子。   A fine particle having a metal coating applied to a part of the surface, wherein the metal coating is applied to a first region that is a part of the surface of the fine particle, and a part of the surface of the fine particle including a part of the first region. A metal-coated fine particle characterized in that a metal coating is applied to a second region.
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