JPH0320656A - 銅の純度評価方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は純度が！１１９．９４１９重量％（所謂５ナイ
ン）以上の高純度銅の純度の評価に好適の銅の純度評価
方法に関する。

〔従来の技術コ 近年、ボンディングワイヤ又はプリント回路基板用銅箔
等の電子材料、蒸着又はスパッタリング用の基材及び音
響用導体等の分野で使用される純鋼材料は、使用分野に
わける高機能化に伴って更に一層の高純度化が要望され
ている。そして、この銅の高純度化の要求が高まるにつ
れて、純度の評価手段の煩雑性が問題となってきた。

従来、所請４ナイン程度の銅の純度は通常スパーク放電
等による発光分光質量分析法等により分析しており、こ
の方法により純度を迅速に分析することができる。しか
しながら、純度が９９．９９９重量％以上の所謂５ナイ
ンの高純度銅の純度を評価しようとすると、不純物元素
を１元素当り　Ｏ．ｌｐｐｍ以下のオーダーの分析精度
で分析することが必要とされるため、前述のスパーク放
電等による発光分光質量分析法によって純度を評価する
ことは困難である。

そこで、このような５ナイン以上の高純度銅の純度を測
定する場合には、従来、誘導結合プラズマ原子分光質量
分析法（ＩＣＰ）又はグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ
）等の高度な質量分析方法が採用されている。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、これらの質量分析法により純度評価を行
う場合には、２４元素（Ｎａ，Ｍｇ＋Ｓｉｔ　Ｐ＋　　
Ｓ＋　Ｃａ．Ａｒ＋　Ｃｒ，Ｆｅ＋　Ｎｉ．Ｚｎｔ　Ａ
ｓｔ　Ｓｅｔ　Ａｇｓ　ＣｃＬ　Ｓｂ＋　Ｔｅ＋Ｐｂ＋
　Ｂｉ＋　Ｓｎ＋　　Ｉｎ＋　Ｂ＋　ｌ．Ｏ）以上とい
う大量の元素について含有量を測定する必要がある。し
かも、各元素について高精度の分析を行う必要がある。

このため、純度の測定に膨大な時間とコストが必要であ
り、この純度測定のために、高純度銅の製造コストが更
に一層高くなるという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
高純度銅の純度を高精度で、迅速に且つ低コストで把握
することができる銅の純度評価方法を提供すること目的
とする。

［課題を解決するための手段コ 本発明に係る銅の純度評価方法は、純度が９９，９９９
重量％以上であって既知の銅の残留抵抗比を測定してこ
の残留抵抗比と前記純度との間の検量線を予め作成して
おき、純度評価対象の銅の残留抵抗比を測定し、この測
定結果に基いて前記検量線を使用して前記銅の純度を評
価することを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、高純度銅の残留抵抗比（Ｒｅｓｉｄ
ｕａｌ　Ｒｅｓｌｓｔｊｙｉｔｙ　Ｒａｔｊｏ　　以下
ＲＲＲという）を測定し、とのＲＲＲを純度の指標とす
る。不純物量とＲＲＲとは密接な関係があり、ＲＲＲが
大きい程、不純物濃度は低くなる。

以下、残留抵抗比ＲＲＲについて説明する。銅の室温に
おける電気抵抗ρ（室温）は、マティーセンの法則（　
Ｍａｔｔｂｌｅｓｓｅｎ’　ｓ　Ｒｕｌｅ）により下記
（１）式で表わされる。

ρ（室温） ＝ρ（ｔｈｅｒｌＩ１）＋ρ（　ｃｈｅｍ）＋ρ（　ｐ
ｈｙｓ）・・・（１） 但し、ρ（ｔｈｅｒｍ　）は−結晶の熱振動による抵抗
、ρ（　ｃｈｅａｐ）は化学的不純物による抵抗、ρ（
　ｐｈｙｓ）は物理的欠陥による抵抗である。

一般にＲＲＲは下記（２）式で定義される。

ＲＲＲ＝ρ（室温）／ρ４。２Ｋ　　　　・・・（２）
ここでρ４。２Ｋは液体ヘリウム温度における電気抵抗
であり、下記（３）式により表わされる。

ρ４，２Ｋ崎ρ（　ｃｈｅｗ）＋ρ（ｐｈｙｓ）　　・
（　３　）この場合にρ（室温）》ρ４．２Ｘであるか
ら、下記（４）式に示す近似式を得ることができる。

ＲＲＲＬｑ［ρ（室温）一ρ４．２Ｋコ／ρ４．２Ｘ２
ρ（ｔｈｅｒｍ　）　／　［ρ（　ｃｈｅｗ）＋ρ（　
ｐｈｙｓ）コ・・・（４） 従って、温度が一定の場合、残留抵抗比は化学的不純物
による抵抗ρ（　ｃｈｅｗ）と、物理的欠陥による抵抗
ρ（　ｐｈｙｓ）との和に対して反比例関係にある。そ
こで、結晶粒界等の物理的な欠陥を焼鈍により消失させ
ると、物理的欠陥による抵抗ρ（ｐｈｙｓ）が近似的に
Ｏになる。これにより、ＲＲＲは主として化学的不純物
による抵抗ρ（　ｐｈｅｍ）により決まり、化学的な不
純物量と良く対応して、その明確な指標となる。

従って、種々の純度の銅について、その純度を従来の他
の方法で測定し、その銅のＲＲＲを測定して前記純度と
前記ＲＲＲとの間の検量線を作成しておき、純度未知の
評価対象の銅についてのＲＲＲを測定することにより、
前記検量線を使用してその評価対象の銅の純度を把握す
ることができる。しかしながら、市販されている４ナイ
ン一〇ＦＣ（純度が９９．９９重量％以上の無酸素銅）
のＲＲＲは１００乃至２００と低いので、不純物量の差
がＲＲＲの差となって現われに＜＜、シかもＲＲＲと不
純物量との間にバラツキが大きく、両者の相関性が悪い
ため、検量線を作成することができない。

しかしながら、純度が５ナイン以上の高純度銅について
は、そのＲＲＲが大きク、シかもＲＲＲと純度との間の
相関性が高いため、両者の検量線を作成しておけば、純
度未知の銅についてＲＲＲから高精度で純度を把握する
ことができる。このように、本発明によれば、純度が５
ナイン以上の高純度銅について、不純物量を化学的又は
物理的に直接分析することな《、極めて迅速に且つ高精
度で純度を把握することができる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照し、そ
の比較例と比較して説明する。

先ず、４品種の市販電解銅板を夫々溶解し、伸線加工を
施して線径が１．５ｍｍのワイヤを製作した。

この各ワイヤを比較例１乃至６とした。

次に、比較例４の製作に使用した銅板と同品種の銅板を
出発原料とし、この出発原料に対して、再電解精製及び
帯溶融精製を単独で又は組み合わせて実施し、更にこれ
を繰り返し実施することにより、８Ｎ類の高純度銅を製
造した。

そして、これらの各高純度鋼を伸線加工して直径が１．
５＋＊ｍのワイヤを製作した。これらの純度が異なる高
純度ワイヤを夫々実施例１乃至８とした。

上述した実施例１乃至８及び比較例１乃至６の各ワイヤ
についてＧＤＭＳ分析を行った。

また、各ワイヤを真空度がＩＯ”’Ｔｏｒｒの真空雰囲
気下で５００゜Ｃに６時間加熱して焼鈍処理した。その
後、４端子法により、液体ヘリウム温度における電気抵
抗（ρ４　．　２Ｋ）及び常温での電気抵抗（ρ２９８
Ｋ）を測定した。これにより、実施例及び比較例の各ワ
イヤのＲＲＲ　（＝ρ２Ｂ８Ｋ／ρ４．２Ｋ）を求めた
。

これらのＲＲＲの測定結果をまとめて下記第１表に示す
。但し、表中のＧＤＭＳ分析結果欄において、ブランク
の項目はその元素を検出できなかったことを示す。また
、第１図は横軸にＲＲＲをとり、縦軸に不純物の総量を
とって、実施例１乃至８及び比較例１乃至６に係るワイ
ヤ中の残留抵抗比ＲＲＲと不純物の総量との関係を示し
たグラフ図である。

この第１表に示すように、比較例１乃至６の各ワイヤは
不純物の総量が１０ｐｐｍを超えていて、純度が４ナイ
ン以下である。一方、実施例ｌ乃至８の各ワイヤは不純
物の総量がＩＯｐｐｍ以下であって、純度が５ナイン以
上である。

そして、第１図から明らかなように、ＲＲＲが４００以
上であり、不純物総量がｌＱｐｐｍ以下の領域で、ＲＲ
Ｒと不純物総量との間には極めて高い相関性が得られた
。従って、５ナイン以上の高純度銅については、純度未
知の高純度銅のＲＲＲを測定することにより、第１図に
示す検量線からその純度を評価することができる。一方
、不純物総量がＩＯｐｐｍを超える比較例１乃至６の場
合はＲ　Ｒ　Ｒが２５０以下であるため、ＲＲＲと純度
との間には相関性が得られていない。

なお、各実施例及び比較例の１４個の試料を焼鈍し、Ｒ
ＲＲを測定する迄の処理に約１７、５時間を要した。こ
れに対し、ＧＤＭＳ分析法により前記１４個の試料につ
いてその不純物総量を求めるために約１１２時間を要し
た。つまり，ＲＲＲ測定の場合は１試料当り約１．２５
時間で足りるのに対し、ＧＤＭＳ分析の場合は、１試料
当り約８時間を必要とした。従って、本実施例に・よれ
ば、従来のＧＤＭＳ分析法によるよりも極めて短時間で
銅の純度を測定することができる。このため、測定に要
するコストも低い。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、純度が９９．９９
９重量％以上の銅の純度とその残留抵抗比とが高い相関
性を示すことを利用して、残留抵抗比の測定により高純
度銅の純度評価を行うので、高精度で、迅速に且つ低コ
ストで高純度銅の純度を把握することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例及び比較例に係るワイヤ中の残
留抵抗比ＲＲＲと不純物総量との関係を示すグラフ図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）純度が９９．９９９重量％以上であって既知の銅
   の残留抵抗比を測定してこの残留抵抗比と前記純度との
   間の検量線を予め作成しておき、純度評価対象の銅の残
   留抵抗比を測定し、この測定結果に基いて前記検量線を
   使用して前記銅の純度を評価することを特徴とする銅の
   純度評価方法。