KR20210117254A - 구리 미립자, 도전성 재료, 구리 미립자의 제조 장치, 구리 미립자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

페이스트로 했을 때의 분산성이 충분하고, 150℃ 이하에서 소결이 가능한 구리 미립자를 제공하는 것을 목적으로 하며, 본 발명은 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖고, 하기 Db와 하기 Dv의 비(Db/Dv)가 0.50∼0.90인, 구리 미립자를 제공한다. Dv: 주사형 전자 현미경을 이용하여, 500개 이상의 구리 미립자에 대해 SEM상을 취득하고, 화상 해석 소프트웨어에 의해 산출되는 구리 미립자의 면적 원상당 직경의 평균값(㎚). Db: 비표면적계를 이용하여 구리 미립자의 비표면적(SSA(㎡/g))을 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출되는 구리 미립자의 입자 직경(㎚). Db＝6／(SSA×ρ)×10⁹ … (1) 단, 식 (1) 중, ρ는 구리의 밀도(g/㎥)이다.

Description

구리 미립자, 도전성 재료, 구리 미립자의 제조 장치, 구리 미립자의 제조 방법

본 발명은 구리 미립자, 도전성 재료, 구리 미립자의 제조 장치, 구리 미립자의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 부품에 사용되는 프린트 배선 기판 등의 고성능화, 소형화, 경량화에 수반하여, 고밀도 배선 분야에 있어서의 기술적 진보가 현저하다. 고밀도 배선을 형성하기 위한 도전성 재료로서 도전성 잉크, 도전성 페이스트 등이 알려져 있다.

도전성 재료로는, 은 미립자를 함유하는 것이 종래부터 알려져 있다. 그러나, 은은 고비용, 마이그레이션 등의 문제가 있다. 이 때문에, 가격이 저렴하고, 은과 동등한 도전성을 구비하는 구리 미립자를 함유하는 도전성 재료로의 대체가 검토되고 있다.

일반적으로 구리 미립자는 소결 온도가 상대적으로 높기 때문에, 구리 미립자를 함유하는 도전성 재료는, 폴리이미드 등의 내열성이 높은 수지 재료에 적용된다. 그러나, 폴리이미드 등의 내열성이 높은 수지 재료는 고가이기 때문에, 전자 부품의 비용이 높아지는 요인으로 되고 있다.

따라서, 구리 미립자를 포함하는 도전성 재료에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같이 저렴하고, 상대적으로 내열성이 낮은 수지 재료에 적용 가능한 것이 요구되고 있다.

도전성 재료에 적용 가능한 구리 미립자의 제조 방법으로는, 특허문헌 1, 2에 기재된 제조 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 1, 2에는 노(爐) 내에서 버너에 의한 환원성 화염을 형성하고, 환원성 화염 중에 금속을 불어 넣는 등 하여 구리 미립자를 얻는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 제4304212호 공보 일본 특허 제4304221호 공보

그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 제조 방법으로 얻어지는 구리 미립자는, 소결 가능한 온도역이 170℃ 이상이기 때문에, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 내열성이 낮은 수지 재료에 대한 적용이 곤란하다.

여기서, 특허문헌 1, 2에 기재된 제조 방법으로, 소결 가능한 온도역을 낮게 하는 것을 목적으로 하여, 구리 미립자의 입자 직경을 상대적으로 작게(예를 들면, 40㎚ 등 정도) 하는 것도 가능하다. 그런데, 구리 미립자의 입자 직경을 작게 하면, 비표면적의 증대에 따라, 구리 미립자의 응집성이 높아진다. 이 때문에, 소결 온도를 낮게 하기 위해, 구리 미립자의 입자 직경을 작게 하면, 구리 미립자를 페이스트로 했을 때의 분산성이 저하될 가능성이 있다.

본 발명의 목적은 페이스트로 했을 때의 분산성이 충분하고, 150℃ 이하에서 소결이 가능한 구리 미립자를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 하기의 구리 미립자, 도전성 재료, 구리 미립자의 제조 장치, 구리 미립자의 제조 방법을 제공한다.

[1] 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖고, 하기 Db와 하기 Dv의 비(Db/Dv)가 0.50∼0.90인, 구리 미립자.

Dv: 주사형 전자 현미경을 이용하여, 500개 이상의 구리 미립자에 대해 SEM상을 취득하고, 화상 해석 소프트웨어에 의해 산출되는 구리 미립자의 면적 원상당 직경의 평균값(㎚).

Db: 비표면적계를 이용하여 구리 미립자의 비표면적(SSA(㎡/g))을 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출되는 구리 미립자의 입자 직경(㎚).

Db＝6／(SSA×ρ)×10⁹ … (1)

단, 식 (1) 중, ρ는 구리의 밀도(g/㎥)이다.

[2] 상기 Dv가 50∼500㎚인, [1]의 구리 미립자.

[3] 상기 Db가 25∼500㎚인, [1] 또는 [2]의 구리 미립자.

[4] [1]∼[3] 중 어느 하나의 구리 미립자와, 상기 구리 미립자가 분산되는 분산매를 포함하는, 도전성 재료.

[5] [1]∼[3] 중 어느 하나의 구리 미립자를 제조하는 장치이며, 환원성 화염을 형성하는 버너와 상기 버너를 수용하는 노를 갖고, 상기 환원성 화염 중에서 구리 또는 구리 화합물을 가열하여, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 제조하는 제1 처리부와, 상기 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해하는 제2 처리부를 구비하는, 구리 미립자의 제조 장치.

[6] [1]∼[3] 중 어느 하나의 구리 미립자를 제조하는 방법이며, 버너에 의해 노 내에 형성된 환원성 화염 중에서 구리 또는 구리 화합물을 가열하여, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 생성하고, 상기 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해하는, 구리 미립자의 제조 방법.

[7] 상기 버너에 공급하는 연료 가스 중의 탄소량을 조정함으로써, 상기 미립자의 탄소 농도를 제어하는, [6]의 구리 미립자의 제조 방법.

[8] 상기 미립자와 순수를 혼합하기 전에, 상기 미립자를 이산화탄소 분위기 중에서 열처리하는, [6] 또는 [7]의 구리 미립자의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 페이스트로 했을 때의 분산성이 충분하고, 150℃ 이하에서 소결이 가능한 구리 미립자를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 미립자의 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 버너의 선단의 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 버너의 선단의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 노 및 불활성 가스 공급부의 A-A선 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 1의 구리 미립자의 SEM 사진(배율: 5만배)를 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 1의 구리 미립자의 SEM 사진(배율: 5만배)를 나타내는 도면이다.
도 7은 미립자의 탄소 농도와 구리 미립자의 Db/Dv와의 관계를 나타내는 도면이다.

본 명세서에 있어서 하기 용어의 의미는 이하와 같다.

구리 미립자란, 평균 입자 직경이 1㎛ 미만인 구리 입자를 말한다.

수치 범위를 나타내는 「∼」는, 그 전후에 기재된 수치가 하한값 및 상한값으로서 포함되는 것을 의미한다.

＜구리 미립자＞

본 발명의 구리 미립자는 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는다. 본 발명의 구리 미립자에 있어서는, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막이 산화구리를 추가로 포함해도 된다.

본 발명의 구리 미립자의 표면의 적어도 일부는, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막으로 피복되어 있다. 그리고, 본 발명의 구리 미립자의 표면에는 요철이 형성되어 있다. 이 요철의 정도의 지표로서, 본 발명에 있어서는, 하기 Db와 하기 Dv의 비(Db/Dv)를 사용한다.

Dv: 주사형 전자 현미경을 이용하여, 500개 이상의 구리 미립자에 대해 SEM상을 취득하고, 화상 해석 소프트웨어에 의해 산출되는 구리 미립자의 면적 원상당 직경의 평균값(㎚).

Db: 비표면적계를 이용하여 구리 미립자의 비표면적(SSA(㎡/g))을 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출되는 구리 미립자의 입자 직경(㎚).

Db＝6／(SSA×ρ)×10⁹ … (1)

단, 식 (1) 중, ρ는 구리의 밀도(g/㎥)이다.

본 발명의 구리 미립자의 비(Db/Dv)는 0.50∼0.90이며, 0.50∼0.80이 바람직하고, 0.50∼0.70이 보다 바람직하다. 구리 미립자의 비(Db/Dv)가 상기 하한값 이상임으로써, 페이스트로 했을 때의 구리 미립자의 분산성이 충분하다. 구리 미립자의 비(Db/Dv)가 상기 상한값 이하임으로써, 구리 미립자의 소결 온도가 저하되고, 150℃ 이하에서 소결이 가능하다.

Dv는 예를 들면, 50∼500㎚여도 되고, 70∼200㎚여도 된다.

Db는 예를 들면, 25∼500㎚여도 되고, 35∼200㎚여도 된다.

Dv 또는 Db가 상기 하한값 이상이면, 구리 미립자의 응집이 억제되어, 페이스트로 했을 때의 분산성이 향상된다. Dv 또는 Db가 상기 상한값 이하이면, 소결 온도가 더욱 저하되고, 150℃ 이하에서 소결하기 쉬워진다.

구리 미립자 표면의 피막의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 구리 미립자의 피막의 두께는 수㎚ 정도여도 된다.

본 발명의 구리 미립자의 피막 중의 아산화구리의 함유량은, 80질량％ 이상 100질량％ 미만이 바람직하다.

본 발명의 구리 미립자의 피막 중의 탄산구리의 함유량은, 0질량％ 초과 20질량％ 이하가 바람직하다.

피막 중의 아산화구리의 함유량이 80질량％ 이상 100질량％ 미만이고, 또한, 피막 중의 탄산구리의 함유량이 0질량％ 초과 20질량％ 이하이면, 소결 온도가 150℃보다 낮아지는 효과가 보다 현저히 얻어진다.

또한, 구리 미립자의 표면의 피막 중의 탄산구리의 함유량은, 상기 범위 내에 있어서 낮은 함유량인 것이 바람직하고, 예를 들면, 0질량％ 초과 10질량％ 이하가 보다 바람직하고, 0질량％ 초과 5질량％ 이하가 더욱 바람직하다.

구리 미립자의 피막 중의 아산화구리의 함유량 및 탄산구리의 함유량은 분석 장치(ULVAC-PHI사 제조 「PHI Quantum2000」)를 사용하여, XPS 분석에 의해 측정되는 값이다.

(작용 효과)

이상 설명한 본 발명의 구리 미립자는 표면에 요철이 형성되어 있기 때문에, 구리 미립자의 비표면적이 증대하여, 구리 미립자의 반응 활성이 증가한다. 그 결과, 150℃ 이하의 온도역에서도 소결 가능해진다.

보다 구체적으로는, 구리 미립자 표면의 요철 정도의 지표인 비(Db/Dv)가 0.50∼0.90이기 때문에, 후술하는 실시예로 나타내는 바와 같이, 페이스트로 했을 때의 분산성이 충분하고, 150℃ 이하에서 소결이 가능하다.

(용도)

본 발명의 구리 미립자는 예를 들면, 도전성 재료의 조제에 적용 가능하다.

도전성 재료는 예를 들면, 본 발명의 구리 미립자와 분산매를 포함하는 것 이어도 된다.

분산매로는, 예를 들면, 에탄올, 프로판올 등의 알코올; 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리올; α-테르피네올, β-테르피네올 등의 모노테르펜알코올을 들 수 있다. 도전성 재료는 도전성 페이스트의 형태여도, 도전성 잉크의 형태여도 된다.

상기 도전성 재료는 본 발명의 구리 미립자를 포함하기 때문에 구리 미립자의 분산성이 충분하고, 150℃ 이하에서 소결 가능하다.

＜구리 미립자의 제조 장치＞

본 발명의 구리 미립자의 제조 장치는, 상술한 본 발명의 구리 미립자를 제조하는 장치이다.

이하, 본 발명의 구리 미립자의 제조 장치의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상술한다.

도 1은 본 실시형태의 구리 미립자의 제조 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제조 장치(10)는 제1 처리부(1)와 제2 처리부(2)를 구비한다. 제1 처리부(1)는 연료 가스 공급원(11)과, 원료 피더(12)와, 버너(13)와, 지연성 가스 공급원(15)과, 노(17)과, 복수의 불활성 가스 공급부(18)와, 불활성 가스 공급원(19)과, 냉각 가스 공급원(20)과, 백 필터(21)와, 블로우(22)를 갖는다. 제2 처리부(2)는 혼합기(40)와 고액 분리기(41)를 갖는다.

(제1 처리부)

제1 처리부(1)는 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 제조한다.

연료 가스 공급원(11)은 원료 피더(12)와 접속되어 있다. 연료 가스 공급원(11)으로부터 공급된 연료 가스는 원료 피더(12)로부터 공급되는 원료 분체와 함께, 버너(13)에 공급된다. 연료 가스는 원료 분체를 수송하는 캐리어 가스로서도 기능한다. 연료 가스로는 예를 들면, 메탄, 프로판, 부탄 등을 들 수 있다.

원료 피더(12)는 연료 가스 공급원(11) 및 버너(13)와 접속되어 있다. 원료 피더(12)는 버너(13)에 원료 분체를 공급한다.

원료 분체로는, 구리의 입자 또는 구리 화합물(산화구리, 질산구리 등, 수산화구리 등)의 입자를 사용해도 된다. 구리 화합물로는, 가열에 의해 산화구리가 생성되고, 또한, 20％ 이상의 순도로 구리를 포함하는 화합물이면, 특별히 한정되지 않는다.

원료 분체의 입자 직경은 특별히 한정되지 않는다. 통상, 원료 분체의 입자 직경은 1∼50㎚이다.

버너(13)는 산소 또는 산소 부화 공기를 지연성 가스로 하여 연료 가스를 연소시킴으로써 화염을 형성한다. 이 때, 연료 가스의 완전 연소하는 산소량보다 적은 양의 산소(지연성 가스)를 공급함으로써, 화염 중에 수소 및 일산화탄소가 남는 환원성의 화염(이하, 「환원성 화염」이라고 기재한다)을 형성한다.

버너(13)는 버너(13)의 연재 방향이 노의 연직 방향인 Y 방향(도 1 참조)과 일치하도록, 노(17)의 꼭대기부(상단)에 배치되어 있다. 환원성 화염을 형성하는 버너(13)의 선단은 노(17)의 상단에 수용되어 있다. 이에 의해, 버너(13)는 노(17) 내의 상부에 환원성 화염을 형성한다.

도 2는 도 1에 나타내는 버너(13)의 선단의 평면도이며, 도 3은 도 2에 나타내는 버너(13)의 선단의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 버너(13)는 원료 공급관(31)과, 원료 공급로(32)와, 복수의 원료 분출공(34)과, 1차 지연성 가스 공급관(36)과, 1차 지연성 가스 공급로(37)와, 복수의 1차 지연성 가스 분출공(39)과, 냉각 자켓관(42)과, 2차 지연성 가스 공급로(43)와, 복수의 2차 지연성 가스 분출공(45)을 갖는다.

원료 공급관(31)은 버너(13)의 축 방향으로 연재되어 있고, 버너(13)의 중심에 배치되어 있다. 원료 공급관(31)의 중심축은 버너(13)의 중심축(13A)과 일치하고 있다.

원료 공급로(32)는 원료 공급관(31)의 내부에 형성된 공간이며, 버너(13)의 축 방향으로 연재되어 있다. 원료 공급로(32)는 원료 피더(12)와 접속되어 있다.

원료 공급로(32)는 원료 분체 및 캐리어 가스(연료 가스를 포함한다)를 버너(13)의 선단측으로 수송한다. 캐리어 가스는 단체의 연료 가스여도 되고, 당해 연료 가스와 도시하고 있지 않은 공급 설비로부터 공급되는 불활성 가스(예를 들면, 질소, 아르곤 등)와의 혼합 가스여도 된다.

복수의 원료 분출공(34)은 원료 공급관(31)의 단부(환원성 화염이 형성되는 측의 단부)를 관통하도록 형성되어 있다. 복수의 원료 분출공(34)은 버너(13)의 중심축(13A)에 대해 방사 형상으로 동일 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 원료 분출공(34)은 버너(13)의 중심축(13A)에 대해, 예를 들면, 15∼50°외측을 향해 경사지도록 형성할 수 있다.

1차 지연성 가스 공급관(36)은 버너(13)의 축 방향으로 연재되어 있고, 그 내부에 원료 공급관(31)을 수용하고 있다. 1차 지연성 가스 공급관(36)의 중심축은 버너(13)의 중심축(13A)과 일치하고 있다. 1차 지연성 가스 공급관(36)은 그 내부에 링 형상의 돌출부(36A)를 갖는다. 돌출부(36A)는 원료 공급관(31)의 외면과 접촉하고 있다.

1차 지연성 가스 공급관(36)은 버너(13)의 선단 측에 배치된 프론트 플레이트부(36B)를 갖는다. 프론트 플레이트부(36B)는 원료 공급관(31)의 선단면(31a)으로부터 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 프론트 플레이트부(36B)의 내벽은 프론트 플레이트부(36B)의 선단으로부터 원료 공급관(31)의 선단면(31a)으로 향함에 따라, 개구 직경이 작아지는 경사면이다.

이에 의해, 원료 공급관(31)의 선단면(31a)측에는 막자사발 형상의 공간인 연소실(C)이 형성되어 있다.

1차 지연성 가스 공급로(37)는 원료 공급관(31)과 1차 지연성 가스 공급관(36) 사이에 형성된 고리형의 공간이다. 1차 지연성 가스 공급로(37)는, 지연성 가스 공급원(15)과 접속되어 있다. 1차 지연성 가스 공급로(37)는 지연성 가스 공급원(15)으로부터 공급되는 1차 지연성 가스(예를 들면, 산소 또는 산소 부화 공기)를 수송한다.

복수의 1차 지연성 가스 분출공(39)은 돌출부(36A)를 관통하도록 형성되어 있고, 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 1차 지연성 가스 분출공(39)을 통과하는 원의 중심은 버너(13)의 중심축(13A)과 일치하고 있다.

복수의 1차 지연성 가스 분출공(39)은 1차 지연성 가스 공급로(37)가 수송한 1차 지연성 가스를 버너(13)의 중심축(13A)에 대해 평행하게 분출한다.

냉각 자켓관(42)은 원통 형상으로 되어 있고, 1차 지연성 가스 공급관(36)을 수용하도록, 1차 지연성 가스 공급관(36)의 외측에 형성되어 있다. 냉각 자켓관(42)의 중심축은 버너(13)의 중심축(13A)과 일치하고 있다.

냉각 자켓관(42)은 냉각수가 유통 가능한 이중관 구조로 되어 있다. 이에 의해, 냉각 자켓관(42)은 당해 냉각수에 의해 버너(13)를 냉각한다.

2차 지연성 가스 공급로(43)는 1차 지연성 가스 공급관(36)과 냉각 자켓관(42) 사이에 형성된 고리형 공간이다. 2차 지연성 가스 공급로(43)는 지연성 가스 공급원(15)과 접속되어 있다. 2차 지연성 가스 공급로(43)는 지연성 가스 공급원(15)으로부터 공급되는 2차 지연성 가스(예를 들면, 산소 또는 산소 부화 공기)를 연소실(C)측으로 수송한다.

복수의 2차 지연성 가스 분출공(45)은 프론트 플레이트부(36B)를 관통하도록 형성되어 있다. 복수의 2차 지연성 가스 분출공(45)은 평면에서 본 상태에 있어서 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다.

복수의 2차 지연성 가스 분출공(45)을 통과하는 원의 중심은 버너(13)의 중심축(13A)과 일치하고 있다. 복수의 2차 지연성 가스 분출공(45)은 모두 그 분사 방향이 버너(13)의 중심축(13A)을 향하도록 경사져 배치되어 있다.

복수의 2차 지연성 가스 분출공(45)은 2차 지연성 가스 공급로(43)에 수송된 2차 지연성 가스를 연소실(C)을 향해 분사한다.

원료 분출공(34), 1차 지연성 가스 분출공(39), 및 2차 지연성 가스 분출공(45)의 수, 위치 관계(레이아웃) 등은 적절히 선택할 수 있다.

원료 분출공(34), 1차 지연성 가스 분출공(39), 및 2차 지연성 가스 분출공(45)의 분출 각도도 적절히 선택할 수 있다.

버너(13)의 형태는 도 2 또는 도 3에 나타내는 원료 분출공(34), 1차 지연성 가스 분출공(39), 및 2차 지연성 가스 분출공(45)의 수, 위치 관계(레이아웃)로 한정되지 않는다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 지연성 가스 공급원(15)은 버너(13)(구체적으로는, 도 3에 나타내는 1차 지연성 가스 공급로(37) 및 2차 지연성 가스 공급로(43))와 접속되어 있다. 지연성 가스 공급원(15)은 1차 지연성 가스 공급로(37)에 1차 지연성 가스를 공급함과 함께, 2차 지연성 가스 공급로(43)에 2차 지연성 가스를 공급한다.

도 4는 도 1에 나타내는 노 및 불활성 가스 공급부의 A-A선 단면을 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성 부분에는 동일 부호를 부여한다.

도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 노(17)은 원통 형상으로 되어 있고,연직 방향(Y 방향)으로 연재되어 있다. 연직 방향(Y 방향)으로 직교하는 X 방향(도 1을 참조)에 있어서의 노(17)의 절단면(A-A선으로 절단했을 때의 단면)은 진원으로 되어 있다. 노(17) 내는, 외기와는 차단되어 있다.

노(17)의 꼭대기부(상단)에는 버너(13)의 선단이 하향이 되도록, 버너(13)가 장착되어 있다.

노(17)의 측벽(17A)에는 도시하고 있지 않은 수냉 구조(예를 들면, 수냉 자켓)가 형성되어 있다.

노(17) 내의 내경(D)은 예를 들면, 0.8m여도 된다.

노(17)의 하부(17-2) 중, 복수의 불활성 가스 공급부(18)의 배설 영역보다 하방에 위치하는 부분에는, 노(17)로부터 가스(구체적으로는, 연소 배기 가스와 불활성 가스의 혼합 가스 등) 및 미립자를 취출하기 위한 취출구(17B)가 형성되어 있다. 취출구(17B)는 수송 경로(23)를 개재하여 백 필터(21)와 접속되어 있다.

도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 불활성 가스 공급부(18)(예를 들면, 포트)는 노(17)의 측벽(17A)에 형성되어 있고, 노(17)의 측벽(17A)의 외면(17a)으로부터 돌출되어 있다. 복수의 불활성 가스 공급부(18)는 노(17)의 측벽(17A)의 둘레 방향 및 노(17)의 연재 방향(연직 방향)으로 배치되어 있다.

복수의 불활성 가스 공급부(18)는 불활성 가스 공급원(19)과 접속되어 있고, 불활성 가스 공급원(19)으로부터 공급된 불활성 가스(예를 들면, 질소)를 노(17) 내에 분출시킨다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 불활성 가스 공급부(18)는 그 연재 방향이 노(17)의 측벽(17A)의 접선 방향과 같은 방향이 되도록 배치되어 있다. 이에 의해, 노(17) 내에 분출된 불활성 가스에 의해, 노(17) 내에 균일한 선회류(E)를 형성할 수 있다.

본 실시형태에서는, 선회류(E)에 의해 연결 입자의 생성을 저감할 수 있다. 그 결과, 양호한 구형의 미립자를 생성시킬 수 있고, 얻어지는 구리 미립자의 분산성이 더욱 향상된다.

본 실시형태에서는, 수냉 구조를 가진 노(17)를 일 예로서 설명했지만, 이 대신에, 측벽(17A)이 내화물(예를 들면, 벽돌, 부정형 캐스터블 등)로 구성된 노를 이용해도 된다.

본 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 노(17)의 연재 방향으로 3단의 불활성 가스 공급부(18)가 배치된 형태를 일 예로서 설명했지만, 노(17)의 연재 방향에 있어서의 불활성 가스 공급부(18)의 단 수는 도 1로 한정되지 않는다.

본 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 노(17)의 측벽(17A)의 둘레 방향으로, 4개의 불활성 가스 공급부(18)가 형성된 형태를 일 예로서 설명했지만, 노(17)의 측벽(17A)의 둘레 방향으로 배치하는 불활성 가스 공급부(18)의 수는, 필요에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 도 4로 한정되지 않는다.

본 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 불활성 가스 공급부(18)로서 포트를 사용한 형태를 일 예로서 설명했지만, 복수의 불활성 가스 공급부(18)로서 슬릿을 사용해도 된다.

냉각 가스 공급원(20)은 냉각 가스 경로를 개재하여 수송 경로에 냉각 가스를 공급한다. 냉각 가스는 공기, 질소 가스, 아르곤 등을 들 수 있지만, 불활성 가스이면 특별히 한정되지 않는다. 냉각 가스에 의해, 노(17)의 취출구(17B)로부터 백 필터(21)로 수송되는 미립자 및 가스를 냉각할 수 있다.

백 필터(21)는 블로우(22)와 접속된 가스 배출부(21A)와, 미립자 회수부(21B)를 갖는다. 가스 배출부(21A)는 백 필터(21)의 상부에 형성되어 있다. 미립자 회수부(21B)는 백 필터(21)의 하단에 형성되어 있다.

백 필터(21)는 노(17)의 취출구(17B)와 접속되어 있다. 백 필터(21)에는 취출구(17B)를 개재하여, 가스 및 미립자가 수송된다.

백 필터(21)는 노(17)로부터 수송된 가스 및 미립자 중, 미립자 회수부(21B)로부터 미립자를 회수한다.

블로우(22)는 가스 배출부(21A)를 개재하여, 백 필터(21) 내의 가스를 흡인하고, 당해 가스를 배기 가스로서 배출한다.

(제2 처리부)

제2 처리부(2)는 제1 처리부(1)로부터 수송된 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해한다.

혼합기(40)는 미립자와 순수를 접촉시킬 수 있는 형태이면 특별히 한정되지 않는다. 혼합기(40)로는, 초음파 교반기, 자공전식 믹서, 밀 교반기, 스터러 교반기 등을 들 수 있다.

미립자 회수부(21B)로부터 혼합기(40)에 미립자를 수송하는 양태는 특별히 한정되지 않는다.

고액 분리기(41)는 순수를 혼합한 후의 미립자와 탄산구리를 용해한 후의 물을 분리할 수 있는 형태이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 흡인 여과기, 필터 프레스, 원심 분리 장치 등을 들 수 있다.

(작용 효과)

이상 설명한 본 실시형태의 구리 미립자의 제조 장치는, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 생성하는 제1 처리부와, 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해하는 제2 처리부를 구비하기 위해, 탄산구리의 용해에 의해 구리 미립자의 표면에 요철을 형성할 수 있다. 그 결과, 구리 미립자의 비표면적이 증대하여, 구리 미립자의 반응 활성이 증가하기 때문에, 저온의 온도역에서도 소결 가능해진다.

＜구리 미립자의 제조 방법＞

본 실시형태의 구리 미립자의 제조 방법에서는, 버너에 의해 노 내에 형성된 환원성 화염 중에서 구리 또는 구리 화합물을 가열하여, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 생성한다.

이어서, 본 실시형태의 구리 미립자의 제조 방법에서는, 상기 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해한다.

본 실시형태의 구리 미립자의 제조 방법에서는, 버너에 공급하는 연료 가스 중의 탄소량을 조정함으로써, 상기 미립자의 탄소 농도를 제어해도 되고, 상기 미립자와 순수를 접촉시키기 전에, 상기 미립자를 이산화탄소 분위기 중에서 열처리 해도 된다.

이어서, 도 1을 참조하여, 본 실시형태의 구리 미립자의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 버너(13)에 연료 가스 및 원료 분체(구리 또는 구리 화합물을 포함하는 분체)와, 1차 지연성 가스 및 2차 지연성 가스를 공급함으로써, 노(17) 내의 상부(17-1)에 지연성 가스 및 연료 가스에 의해 고온의 환원성 화염을 형성하고, 고온의 환원성 화염 중에서 원료 분체를 가열 및 증발시켜, 원료 분체를 환원한다.

구체적으로는, 노(17) 내의 상부(17-1)는 미립자의 생성 영역으로서 사용된다. 즉, 노(17) 내의 상부(17-1)에서는, 원료 분체인 구리 또는 구리 화합물이 가열되어 증발하고 환원된다. 이 고온의 환원성 화염 중에 있어서의 원료 분체의 가열, 증발, 및 환원에 의해, 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자가 생성된다. 미립자의 입경은 원료 분체의 입경보다 작고, 통상 서브미크론 이하이다.

본 실시형태에서는, 버너(13)에 공급하는 연료 가스 중의 탄소량을 조정함으로써, 미립자의 탄소 농도를 제어하는 것이 바람직하다.

버너에 공급하는 연료 가스 중의 탄소량을 조정하고, 미립자의 질량 탄소 농도의 비율(C/SSA)을 제어함으로써, 미립자의 표면에 잉여로 부착되는 탄소량을 억제할 수 있다. 그 결과, 미립자의 표면의 피막이 탄산구리를 포함하고, 소결 온도가 낮게 억제된 구리 미립자의 제조에 적용 가능한 미립자를 제조하기 쉬워진다.

여기서, 버너에 공급하는 연료 가스 중의 탄소량을 조정할 때의 「탄소량」이란, 연료에 포함되는 탄소 원소 농도의 비율이다. 이 탄소량은 예를 들면, 연료가 메탄＋50％ 수소인 경우에는 메탄(CH₄):1.175㎥/h, 수소(H₂):3.9㎥/h의 혼합 가스이고, 이 때의 탄소량은 다음 식{(1.175×1)／(1.175×(1＋4)＋3.9×2)×100＝8.6％}이 된다.

환원성 화염 중에서 구리 또는 구리 화합물을 가열할 때, 노(17)의 측벽(17A)의 접선 방향으로부터 불활성 가스(예를 들면, 질소)를 분출하게 함으로써, 노(17) 내의 하부(17-2)에 선회류(E)를 형성해도 된다.

본 실시형태에서는, 선회류(E)에 의해, 미립자의 입도 분포를 조정하고, 얻어지는 구리 미립자의 입도 분포를 원하는 범위로 제어해도 된다. 미립자의 입도 분포를 조정함으로써, 구리 미립자의 분산성이 더욱 향상된다.

미립자의 입도 분포의 조정시에 있어서, 예를 들면, 선회류(E)의 강도를 조절해도 된다. 선회류(E)의 강도는 불활성 가스 공급부(18)로부터 분출되는 불활성 가스의 분출량(다시 말하면, 노(17)의 측벽(17A)으로부터 노(17)의 접선 방향으로 분출하는 불활성 가스의 분출량)을 변경함으로써 조절 가능하다.

구체적으로는, 하기 식 (2)에 나타내는 노(17) 내의 선회류(E)의 강도(기류의 선회 강도)를 규정하는 S값을 제어함으로써, 선회류(E)의 강도를 조절할 수 있다.

S＝(Fs/Fz)／(D/d) … (2)

단, 식 (2)에 있어서, 「Fs」는 노(17) 내의 선회 가스(불활성 가스 공급부(18)로부터 분출되는 불활성 가스 등)의 운동량이고, 「Fz」는 버너(13)로부터의 분출 가스(버너(13)의 원료 분출공(34)으로부터 원료를 분출하는 캐리어 가스 등)의 운동량이며, 「D」는 노(17)의 내경, 「d」는 버너(13)의 출구 직경이다.

식 (2)에 있어서, 선회류(E)의 강도를 규정하는 S값은 0.1보다 큰 값이 바람직하다. 선회류(E)의 강도를 규정하는 S값이 0.1보다 큰 값인 경우, 노(17)에서 생성되는 미립자에 포함되는 연결 입자의 수를 저감할 수 있기 때문에, 진구 형상의 구리 미립자가 요구되는 전자 부품 분야에 적용하기 쉬워진다.

예를 들면, 본 실시형태에 있어서, 좁은(샤프한) 입도 분포를 얻는 경우, S값이 작아지는 조작을 하면 된다. 단, S＜0.1이 되면, 연결 입자가 다수 발생하는 경향이 있다. 예를 들면, 넓은 입도 분포를 얻는 경우, S값을 크게 하는 조작을 하면 된다.

S값을 작게 하는 조작으로는, 노(17) 내의 선회 가스의 운동량을 작게 하는(즉, 불활성 가스 공급부(18)로부터 분출하는 불활성 가스의 분출량을 적게 하는) 조작, 버너(13)로부터의 분출 가스의 운동량을 크게 하는(즉, 버너(13)로부터 분출하는 각 가스의 분출량을 많게 하는) 조작을 들 수 있다.

이와 같이 본 실시형태에서는, 노(17) 내의 선회류(E)의 강도(기류의 선회 강도)를 변화시킴으로써, 미립자의 입도 분포를 제어할 수 있다.

즉, 노(17) 내의 상부(17-1)에 있어서 원료 분체를 가열 및 증발시켜 환원하고, 그 후, 동일 노 내의 하부에 있어서 발생시킨 선회류(E)의 강도(기류의 선회 강도)를 조절함으로써, 입도 분포가 제어된 미립자를 생성할 수 있다. 그 결과, 얻어지는 구리 미립자의 입도 분포를 원하는 범위로 제어할 수 있다.

이 때문에, 동일한 노 내에 있어서의 연속적인 처리에 의해, 미립자의 입도 분포를 제어할 수 있기 때문에, 별도의 장소에서 미립자를 생성하는 공정과, 생성된 미립자를 분급하는 공정을 행하는 방법과 비교하여, 간편하게 원하는 입도 분포가 된 구리 미립자를 생성할 수 있다.

또한, 습식의 분급 공정을 이용하지 않아도 미립자의 입도 분포를 제어할 수 있기 때문에, 미립자의 입도 분포를 제어함으로써, 응집하기 어렵고, 핸들링성이 우수한 구리 미립자를 제조할 수 있다.

이어서, 노(17)의 하부(17-2)로 이동한 분체는 선회류(E)가 있는 유동장을 통과하며, 선회류(E)에 의해 미립자가 생성된다. 그 후, 미립자는 가스와 함께, 노(17)의 취출구(17B)를 개재하여, 냉각 가스 공급원(20)으로부터 공급되는 냉각 가스에 의해 냉각되고, 백 필터(21)로 수송된다.

통상, 취출구(17B)로부터 배출되는 가스의 온도는 200∼700℃이다. 본 실시형태에서는, 냉각 가스에 의해 냉각 후의 가스의 온도가 100℃ 이하가 되도록 냉각 가스를 혼입시켜도 된다.

백 필터(21)에서는, 가스와 미립자가 분리되고, 미립자 회수부(21B)로부터 미립자를 취득한다. 이에 의해, 미립자의 제조가 완료된다.

이어서, 본 실시형태의 구리 미립자의 제조 방법에서는, 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해한다. 구체적으로는, 미립자 회수부(21B)로부터 미립자가 혼합기(40)로 수송된다.

이와 같이, 미립자를 순수로 처리함으로써, 미립자 표면의 피막 중의 탄산구리가 용해된다. 그 결과, 얻어지는 구리 미립자의 표면에 요철이 형성된다.

미립자와 순수를 접촉시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 초음파 교반, 자공전식 믹서, 밀 교반, 스터러 교반 등을 사용할 수 있다.

순수로는, 구리 미립자의 150℃ 이하에 있어서의 소결을 저해할 수 있는 성분(예를 들면, 나트륨, 염소 등)을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 단, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위이면, 불순물 성분을 포함해도 된다.

순수의 사용량은 혼합액 중의 미립자의 농도가 0.1∼500g/ℓ가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.

미립자의 농도가 500g/ℓ이하이면, 미립자 표면의 피막의 탄산구리가 충분히 용해되기 쉽고, 요철을 형성하기 쉬워져, Db/Dv를 소정의 범위로 제어하기 쉽다. 미립자의 농도가 0.1g/ℓ 이상이면, 폐액의 처리비 등을 고려하여, 비용면에서 공업적으로 유리하다.

이어서, 혼합기(40)로부터 고액 분리기(41)로 입자가 수송된다. 고액 분리기(41)에서는, 탄산구리가 용해된 물과 구리 미립자가 분리되어 물이 제거된다. 물의 제거에 의해, 구리 미립자의 제조가 완료된다.

물을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 혼합액을 고액 분리하고, 건조시켜, 구리 미립자를 얻어도 된다. 분리하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 흡인 여과, 필터 프레스 등을 이용해도 된다.

건조하는 경우, 구리 미립자의 산화를 억제하는 점에서, 예를 들면 질소 등의 불활성 분위기 중에서 건조하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 미립자와 순수를 접촉시키기 전에, 미립자를 이산화탄소 분위기 중에서 열처리하는 것이 바람직하다. 미립자와 순수를 접촉시키기 전에, 미립자를 이산화탄소 분위기 중에서 열처리하여, 미립자의 질량 탄소 농도의 비율(C/SSA)을 제어할 수 있고, 미립자의 표면에 잉여로 부착되는 탄소량을 억제할 수 있다. 그 결과, 미립자의 표면의 피막이 탄산구리를 포함하고, 소결 온도가 낮게 억제된 구리 미립자의 제조에 적용 가능한 미립자를 제조하기 쉬워진다.

열처리시에 있어서는, 열처리 장치로서 예를 들면, 히터를 구비하는 배치식의 반응로를 사용할 수 있다. 배치식의 반응로에 가스를 유입시키고, 반응로 내의 분위기를 제어한다. 반응로에 유입시키는 가스는, 이산화탄소 등의 탄소 원소를 갖는 화합물의 산화성 가스를 포함하고 있으면 되고, 이산화탄소와 불활성 가스(아르곤 등)와의 혼합 가스여도 된다.

반응로는 반응로 내의 분위기를 교반하는 부재를 구비해도 된다. 또한, 컨베이어 등의 반송 부재를 구비한 연속식의 반응로가어도 된다.

열처리의 방법은 버너 등의 화염을 사용해도 되고, 가열한 가스를 반응로 내에 유입시켜도 된다. 버너를 가열 수단으로서 사용하는 경우에는, 반응로의 분위기를 제어하는 관점에서 간접 가열 방식이 바람직하다.

열처리 온도는 예를 들면, 40∼200℃여도 된다.

열처리 시간은 열처리 온도에 따라 다르지만, 예를 들면, 10분∼100시간이어도 된다. 처리 시간이 10분 이상이면 충분한 열처리의 효과가 얻어지고, 100시간 이하이면 반응이 과도하게 진행되기 어렵기 때문이다.

다른 실시형태에 있어서, 혼합기(40) 대신에 사용하는 경우, 접촉시킨 후의 순수를 건조시키기 쉽다. 이 경우, 고액 분리기(41)에 의한 물의 제거는 생략 가능하다.

(작용 효과)

이상 설명한 본 실시형태의 구리 미립자의 제조 방법에서는, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 생성하고, 미립자와 순수를 접촉시켜, 피막 중의 탄산구리를 용해하기 때문에, 탄산구리의 용해에 의해 구리 미립자의 표면에 요철을 형성할 수 있다. 그 결과, 구리 미립자의 비표면적이 증대하고, 구리 미립자의 반응 활성이 증가하기 때문에, 저온의 온도역에서도 소결 가능해진다. 또한, 선회류(E)에 의해 미립자의 입자 직경을 제어함으로써, 구리 미립자의 입자 직경을 임의로 조정할 수 있기 때문에, 페이스트로 했을 때의 분산성이 충분한 구리 미립자가 얻기 쉬워진다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정 실시형태로 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가해져도 된다.

＜실시예＞

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 기재에 의해서는 한정되지 않는다.

(구리 미립자의 표층에 포함되는 탄산구리 및 아산화구리의 함유량)

XPS 분석 장치(ULVAC-PHI사 제조 「PHI Quantum2000」)를 사용하여, XPS 분석에 의해 측정했다.

(소결 온도)

소결체의 비저항을 4단자법에 의해 측정하고, 비저항이 100μΩ·㎝ 이하가 되었을 때의 온도를 소결 온도로 했다.

(실시예 1∼3)

표 1에 나타내는 바와 같이, 연료 가스의 연료종을 변경함으로써, 연료 가스 중의 탄소량을 변경하고, 도 1에 나타내는 제조 장치(10)를 사용하여 미립자를 제조했다. 이하에 구체적 조건을 나타낸다.

원료 분체로서 구리 화합물의 일 예인 산화구리(II)의 분체(평균 입자 직경: 10㎛)를 사용했다.

지연성 가스로서, 산소 가스를 사용했다.

연소 조건으로는, 공급 연료 저위 발열량을 84108(kJ/h)로 하고, 산소비를 0.9로 하며, 원료 분체의 공급 속도를 0.36(kg/h)으로 했다.

가연성 가스와 함께 산화구리(II)의 분체를 노(17)에 공급하여, 버너(13)에서 형성되는 환원성 화염 중에서 산화구리(II)의 분체를 과열하고, 증발시켜 환원하여, 서브미크론 이하의 미립자를 노(17)의 내부에서 생성했다.

이어서, 얻어진 미립자와 순수를 혼합하여 접촉시켰다. 여기서, 미립자 농도가 50g/ℓ가 되도록 순수를 첨가하고, 초음파 배스를 이용하여 혼합했다.

미립자와 순수를 포함하는 혼합액을 흡인 여과에 의해 고액 분리하고, 얻어진 구리 미립자를 상온, 질소 분위기 중에서 건조하고 물을 제거하여, 실시예 1∼3의 구리 미립자를 얻었다. 이어서, 얻어진 구리 미립자의 Dv 및 Db를 이하와 같이 산출했다.

실시예 1∼3의 구리 미립자의 Dv 및 Db 측정

Dv 측정: 주사형 전자 현미경(SEM)(JEOL사 제조 「JSM-6700F」)를 사용하여 측정했다. 구체적으로는, 배율 50,000배에서 3개 시야 촬영하고, 합계 720개의 입자에 대해 화상 처리 소프트웨어(Olympus Soft Imaging Solution사 제조 「Scandium」)를 이용하여 산출된 구리 미립자의 면적 원상당 직경의 평균값 직경을 Dv로 했다.

Db 측정: 비표면적계(Mountech사 제조 「Macsorb model-1201」)를 이용하여 구리 미립자의 비표면적(SSA(㎡/g))을 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출한 입자 직경을 Db로 했다.

Db＝6／(SSA×ρ)×10⁹ … (1)

식 (1) 중, ρ는 구리의 밀도 8.96(g/㎥)을 사용했다.

그 후, 실시예 1∼3의 구리 미립자에, 구리 미립자의 농도가 63질량％가 되도록 2-프로판올을 첨가하고, 혼련기(아와토리 렌타로)로 2000rpm, 1min의 조건으로 교반하여, 페이스트상의 각 예의 도전성 재료를 얻었다. 이 도전성 재료를 유리 기판에 도포하고, 질소에 수소를 3체적％ 첨가한 환원성 분위기에 있어서, 일정 온도로 1시간 소성하여 소결체를 얻었다.

(비교예 1)

미립자와 순수를 접촉시키지 않고, 실시예 1과 동일한 조건으로 얻어지는 미립자를 그대로 비교예 1의 구리 미립자로 했다.

(실시예 4∼7)

실시예 4∼7에 있어서는, 우선, 실시예 1과 동일한 조건으로 미립자를 제조했다.

이어서, 이산화탄소 분위기 중에서 미립자에 열처리를 실시했다. 실시예 4∼7에서는, 이산화탄소 가스 분위기 중에 있어서, 처리 온도 80℃에서, 표 2에 나타내는 처리 시간으로 열처리했다. 이어서, 실시예 1∼3과 동일하게 하여 순수와 접촉시킨 후, 물을 제거하여, 실시예 4∼7의 구리 미립자를 얻었다.

실시예 4∼7의 구리 미립자를 사용한 것 이외에는, 실시예 1∼3과 동일하게 하여 소결체를 제조했다.

(비교예 2)

비교예 2에 있어서는, 우선, 실시예 1과 동일한 조건으로 미립자를 제조했다.

이어서, 이산화탄소 분위기 중에서 미립자에 열처리를 실시했다. 비교예 2에서는, 이산화탄소 가스 분위기 중에 있어서, 처리 온도 80℃에서, 100시간, 열처리 했다. 이어서, 실시예 1∼3과 동일하게 하여 순수와 접촉시킨 후, 물을 제거하여, 비교예 2의 구리 미립자를 얻었다.

비교예 2에서는, 소결체의 제조에 있어서, 2-프로판올을 첨가한 구리 미립자가 페이스트상이 되지 않아, 소결체의 제조가 곤란했다.

도 5에 실시예 1에서 얻어진 구리 미립자의 SEM 사진을 나타낸다. 도 6에 비교예 1에서 얻어진 구리 미립자의 SEM 사진을 나타낸다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서 얻어진 구리 미립자의 표층에는 요철의 형성이 확인되었다. 또한, 구리 미립자의 구형이 유지되어 있다. 이 때문에, 실시예 1에서는, 페이스트로 했을 때의 분산성이 충분하고, 또한, 저온에서 소결 가능한 구리 미립자가 얻어졌다고 생각된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 구리 미립자는 표층이 매끄러운 입자인 것이 관찰되었다. 또한, 비교예 1에서는, 페이스트로 했을 때의 분산성은 양호하지만, 표면의 활성이 불충분하고, 150℃ 이하의 저온역에서 소결이 곤란했다고 생각된다.

표 1, 표 2에 나타내는 바와 같이, 구리 미립자의 Db/Dv가 본 발명에서 규정하는 범위 내인 실시예 1∼7에서는, 페이스트상의 도전성 재료가 얻어지고, 종래품보다 낮은 온도역(120∼150℃)에서 소결 가능하다는 것을 알았다.

표 1의 결과로부터, 연료 중의 탄소 농도를 조정함으로써, 구리 미립자의 탄소 농도(탄산 농도)가 제어 가능하고, Db/Dv를 소정의 범위 내로 제어할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 순수 처리 전의 미립자의 탄소 농도를 0∼1.5％의 범위로 조정함으로써, 순수 처리 후의 구리 미립자에 있어서, 분산성이 양호하고, 소결 온도를 제어할 수 있는 것이 판명되었다.

도 7에 실시예 1∼7의 순수 처리 전의 미립자의 탄소 농도와 순수 처리 후의 구리 미립자의 Db/Dv의 관계를 나타낸다. 순수 처리 전의 미립자의 탄소 농도가 높으면 높을수록, 순수 처리 후의 구리 미립자의 Db/Dv는 작아지는 것이 판명되었다.

한편, 순수 처리 전의 미립자의 탄소 농도가 1.5％를 초과하면, 비교예 2와 같이 Db/Dv가 0.5 이하가 되어, 분산성이 저하되고, 페이스트화가 곤란했다.

비교예 2에서는, 열처리에 의한 반응이 과도하게 진행되었다고 생각된다. 이 때문에, 순수와의 접촉에 의한 미립자의 표층의 탄산구리의 용해에 의해, 얻어진 구리 미립자의 구형이 손상되어 분산성이 저하된 것으로 생각된다.

1…제1 처리부, 2…제2 처리부, 10…제조 장치, 11…연료 가스 공급원, 12…원료 피더, 13…버너, 13A…중심축, 15…지연성 가스 공급원, 17…노, 17a…외면, 17A…측벽, 17B…취출구, 17-1…상부, 17-2…하부, 18…불활성 가스 공급부, 19…불활성 가스 공급원, 20…냉각 가스 공급원, 21…백 필터, 21A…가스 배출부, 21B…미립자 회수부, 22…블로우, 23…수송 경로, 31…원료 공급관, 31a…선단면, 32…원료 공급로, 34…원료 분출공, 36…1차 지연성 가스 공급관, 36A…돌출부, 36B…프론트 플레이트부, 37…1차 지연성 가스 공급로, 39…1차 지연성 가스 분출공, 40…혼합기, 41…고액 분리기, 42…냉각 자켓관, 43…2차 지연성 가스 공급로, 45…2차 지연성 가스 분출공, C…연소실, D…내경, E…선회류

Claims (8)

1. 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖고,
   하기 Db와 하기 Dv의 비(Db/Dv)가 0.50∼0.90인, 구리 미립자:
   Dv: 주사형 전자 현미경을 이용하여, 500개 이상의 구리 미립자에 대해 SEM상을 취득하고, 화상 해석 소프트웨어에 의해 산출되는 구리 미립자의 면적 원상당 직경의 평균값(㎚);
   Db: 비표면적계를 이용하여 구리 미립자의 비표면적(SSA(㎡/g))을 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출되는 구리 미립자의 입자 직경(㎚);
   Db＝6／(SSA×ρ)×10⁹ … (1)
   단, 식 (1) 중, ρ는 구리의 밀도(g/㎥)이다.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 Dv가 50∼500㎚인, 구리 미립자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 Db가 25∼500㎚인, 구리 미립자.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 구리 미립자와, 상기 구리 미립자가 분산되는 분산매를 포함하는, 도전성 재료.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 구리 미립자를 제조하는 장치이며,
   환원성 화염을 형성하는 버너와 상기 버너를 수용하는 노를 갖고, 상기 환원성 화염 중에서 구리 또는 구리 화합물을 가열하여, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 제조하는 제1 처리부와,
   상기 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해하는 제2 처리부를 구비하는, 구리 미립자의 제조 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 구리 미립자를 제조하는 방법이며,
   버너에 의해 노 내에 형성된 환원성 화염 중에서 구리 또는 구리 화합물을 가열하여, 탄산구리 및 아산화구리를 포함하는 피막을 표면의 적어도 일부에 갖는 미립자를 생성하고,
   상기 미립자와 순수를 접촉시켜, 상기 피막 중의 탄산구리를 용해하는, 구리 미립자의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 버너에 공급하는 연료 가스 중의 탄소량을 조정함으로써, 상기 미립자의 탄소 농도를 제어하는, 구리 미립자의 제조 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 미립자와 순수를 접촉시키기 전에, 상기 미립자를 이산화탄소 분위기 중에서 열처리하는, 구리 미립자의 제조 방법.

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