JPH0257623A - 銅微粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は平均粒径がＯ，ｌ　ｕ　ｍから数μｍの範囲に
ある銅微粉の製造方法に関するもので、これらの粉末は
実質的に単結晶であるため安定性があり、高純度とする
ことができるため導電ペースト用フィラーとして好適で
ある。

〔従来の技術Ｊ 銅粉は従来、電解法および噴霧法により製造されている
。

電解法によるものは高純度であるが、樹枝状で粒径はＩ
Ｏ数μｍ以上であり、それらに適した用途（粉末冶金用
、遮蔽塗料用など）もあるが、高温焼成型の導電ペース
ト用フィラーには適していない。

噴霧法では溶解時に不純物が混入し易く、噴霧時に酸化
も受け、形は球状ないし葡萄の房状であり１粒径がｌＯ
μｍ程度にもなり、この粉末もまた粒径が大きいことと
酸化していることからフィラー粉末としては好ましいと
は言えない。

液相で銅イオンを還元剤により還元析出させる方法（例
えば特公昭５７−．１５５３０２）もあり、導電ペース
トに適した粒径と形状も得られるが、液相からの不純物
の混入、再酸化し易い、回分式の方法で製造価格が高い
等の欠点がある５気相化学反応による方法で粒状銅分を
製造した例が開示されているが（特公昭５９−７７６５
）９反応温度は１１００℃であり、多結晶粒状粉末とな
っており、この粉末も好ましいものとは言えない。

〔発明が解決しようとする課題ｊ 本発明は高温焼成型銅導電ペースト用フィラー扮に適し
た０、　１〜数μｍ（高導電性ペーストには好ましくは
ｌ−ａμｍ）の高純度で酸化しにくい粉末を提供し、従
来の方法では微細粒径と安定性とを同時に満たす銅粉が
得難いという問題点を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段１ 本発明は上記課題を解決するために、塩化第１銅蒸気と
還元性ガスとの反応により銅微粉を製造する際に、反応
温度を７００℃以上９００℃未満に限定したことにより
、実質的に単結晶であるため安定性があり、高純度の銅
微粉が得られたものである。

〔作用１ 本発明者らは、上記課題を解決するために。

ｌ−数μｍの平均粒径を有する銅微粉を、塩化第１銅を
原料とする気相化学反応法により製造する際の反応温度
について研究を重ねた結果、９００℃未満で反応させる
と反応率は低下するが、粉末形状は晶癖を有するものと
なり、より高温では反応率は１００％近くになるが、多
結晶の球形粒子が得られた。

粉末の生成機構は高温反応においては反応速度が速く、
凝集過程が律速として説明されている。

この場合もこの理論が適用でき、さらに球状となるのは
銅の融点に近い温度で成長するためと考えられる。

低温においては反応速度が遅いため既に生成した粒子へ
の析出が継続して進行する（ＣＶＤ反応）ので、十分に
粒成長した晶癖を有する実質的に単結晶の粉末ができる
と思われる。

本発明はこの現象を見出したことにより可能となったの
である。

従って、１〜数μｍの実質的に単結晶の銅粉（結晶性良
好のため表面安定で酸化し難い）を製造する要件は、塩
化第１銅の気相還元において９００℃未満の反応温度で
製造することである。しかし余りに温度が低過ぎると反
応速度が低下するため銅が析出し難くなるので７００℃
以上は必要となる。ただしこの条件は反応部での温度を
規定するもので、塩化第１銅の蒸発部での温度を規定す
るものではない。

また、反応部での塩化第１銅蒸気の滞留時間は０．０５
〜５秒が好ましく、０．０５秒より小なる場合は非晶質
となり易く、５秒より大であると得られる銅微粉の粒径
の分布が大となる。

本発明を好適に実施する装置は例えば第１図のようにな
る。

塩化第１％ｍは石英ボート３に収容され、独立した蒸発
部２で加熱されて蒸発し、アルゴン等の不活性ガスをキ
ャリアガス４として反応部５に送られる。そこでノズル
６より送入された水素ガス等の還元性ガス７と混合して
気相反応が起こり、銅微粉が生成する。反応部の温度を
７００℃以上９００℃未満とすることにより、実質的に
単結晶である（ｌ　ｌ〜数μｍの銅微粉が得られる。た
だしこの反応温度では反応速度が遅いため、蒸発した塩
化第１１ｉｉ１のかなりの部分は反応せず、銅微粉中に
混入する。しかしながら銅微粉の１個の粒子内部には存
在しないため、洗浄等により塩化第１銅は除去できるの
で、十分に高純度の銅微粉が得られる。

反応温度が９００℃以上となると球状粒子の存在が顕著
となってくる。また７００℃未満になると未反応の塩化
第１銅が大量に冷却部８および捕集部（図示せず）に析
出してくるので、銅微粉製造の効率が低下する。

なお、本発明を実施する装置としては、第１図に示した
型式の装置のほか、縦型炉などの種々の型式が考えられ
る。

〔実施例］ 実施例１ 第１図に示した装置を用い、石英ボートに約５ｇの塩化
第１銅を入れ、蒸発部、反応部ともに８５０℃に保ち、
キャリアガスとしてアルゴンを４１２　／　ｍ　ｉ　ｎ
、還元性ガスは水素を２Ｉ２／ｍｉｎ流し、気相反応に
より生成した銅微粉を捕集した。

得られた銅微粉の透過電子顕微鏡写真を第２図に示した
９面取りされた（　ｔｒｕｎｃａｔｅｄｌ多面体であリ
１面心立方金属の単結晶、双晶粒子であることが分る。

すなわち粒界が少ないことから実質的に単結晶粒といえ
るものである。

捕集した銅微粉には塩化第１１Ｒが含まれ、塩素量が５
．（１ｍ％（以下単に％と記す）であったが、洗浄除去
後は塩素量は０．００２％となった。また、酸素含有量
は０．０５％で、乾燥大気中に数日間放置しておいても
酸素含有量は０．０５％で変わらず表面は極めて安定で
あった。

実施例２ 蒸発部、反応部を共に７５０℃とし、他は実施例１と全
く同じ条件で銅微粉を製造した。

塩素量が１２．５％と高い銅微粉が得られたが、洗浄後
は実施例１と殆ど変わらない銅微粉となった。

実施例３ 蒸発部を９２５℃、反応部を８００℃とし、他は実施例
１と全く同じ条件で銅微粉末を製造し、実施例１．２と
変わらない銅微粉をより高い生産性（蒸発部の温度が高
（、塩化第１１！４の供給速度が大きい）で（１１られ
た。

比較例１ 蒸発部、反応部を共に９００℃とし、他は実施例１と全
く同じ条件で銅微粉を製造したところ。

第３図に透過電子顕微鏡写真を示した銅微粉となり、球
状粒子も混在しており、これらの粒子は多結晶体であっ
た。

本比較例１で得られた銅微粉のｘ！１回折結果を第４図
に示す。

比較例２ 蒸発部を７５０℃、反応部を６７５℃とし、他は実施例
１と全く同じ条件で銅微粉を製造したが、反応率が極め
て悪く、製造したｇＡ微粉の塩素量は２０％を超えた。

［発明の効果１ 本発明により、実質的に単結晶で、純度が高く、かつ安
定した高温焼成型の導電ペーストに適した銅微粉が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に好適に使用しく）る反応器の縦
断面図、第２図は本発明の実施例における銅微粉の透過
電子顕微鏡写真、第３図は比較例における銅微粉の透過
電子顕ｖ７Ｉｌ鏡写真、第４図は第３図に透過電子顕微
鏡写真を示した銅微粉のＸ　ＩＪｉ１回折図である。 １・・・反応器　　　　　　２・・・蒸発部３・・・石
英ボート　　　　４・・−キャリアガス５・・・反応部
　　　　　　６・・・ノズル７・・・還元性ガス　　　
　８・・−冷却部９・・・銅微粉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　塩化第１銅蒸気と還元性ガスとの気相反応により金
   属銅粉を生成させる方法において、反応温度を７００℃
   以上９００℃未満とすることにより、単結晶銅微粉を製
   造することを特徴とする銅微粉の製造方法。