TW201936935A - 銅微粒子 - Google Patents

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末安志織
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日商日清工程股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種銅微粒子，其係抗氧化性優異，即使於含有氧的環境中保持在燒成溫度時，也抑制氧化，而且發生燒結。銅微粒子係粒徑為10～100nm，具有表面被覆物，於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時後，維持著銅之狀態，粒徑係超過100nm。

Description

銅微粒子
本發明關於粒徑為10～100nm的奈米尺寸之銅微粒子，尤其關於抗氧化性與燒結性優異之銅微粒子。
現在，各種的微粒子係用於各種的用途。例如，金屬微粒子、氧化物微粒子、氮化物微粒子及碳化物微粒子等的微粒子係用於各種電絕緣零件等的電絕緣材料、切削工具、機械工作材料、感測器等的功能性材料、燒結材料、燃料電池的電極材料及觸媒。
又，平板型電腦及智慧型手機等組合液晶顯示裝置等的顯示裝置與觸控面板而利用之觸控面板係廣泛普及。於觸控面板中，提案以金屬構成電極之觸控面板。
例如，於專利文獻1的觸控面板中，觸控面板用電極係由導電性油墨所構成。作為導電性油墨，例示銀油墨組成物。
另外，於要求可撓性的觸控面板中，對於基板要求可撓性，要求使用PET(聚對苯二甲酸乙二酯)及PE(聚乙烯)等之通用樹脂。於基板使用PET及PE等的通用樹脂時，相較於將玻璃或陶瓷使用於基板之情況，由於耐熱性低，必須在更低溫下形成電極。例如，專利文獻2中記載在氮氣環境下，以150℃以下之溫度加熱而燒結，顯示導電性的銅微粒子材料。
先前技術文獻
專利文獻
[專利文獻1] 日本特開2016-71629號公報
[專利文獻2] 日本特開2016-14181號公報
[發明所欲解決的課題]
已知銅的性質為容易被氧化。關於銅，必須考慮抗氧化性，於專利文獻2中考慮在空氣中的保存性。
銅微粒子係被加熱而燒結者，於專利文獻2中在氮氣環境下燒結。在氮氣環境下燒結時，為了不含氧，必須提高氮濃度。此時，必須使用純度高的氮氣，成本增加，但於專利文獻2中不考慮在氮氣環境中含有氧。於專利文獻2中，在含有氧的環境下保持在燒結溫度時的氧化，完全不被考慮。如此地，現狀為沒有考慮於含有氧的環境中，保持在燒成溫度時的抗氧化性及燒結性之銅微粒子。
本發明之目的在於消除以前述習知技術為基礎的問題點，提供一種銅微粒子，其係抗氧化性優異，即使於含有氧的環境中保持在燒成溫度時，也抑制氧化，而且發生燒結。

[解決課題的手段]
為了達成上述目的，本發明提供一種銅微粒子，其特徵在於：粒徑為10～100nm，具有表面被覆物，於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時後，維持著銅之狀態，粒徑係超過100nm。
粒徑較佳為10～90nm。
表面被覆物係在氧濃度3ppm的氮氣環境中燒成時，較佳在350℃被去除60質量%以上。
例如，表面被覆物係以有機酸之熱分解產生的有機物所構成。
有機酸較佳為僅以C、O及H所構成。有機酸較佳為L-抗壞血酸、甲酸、戊二酸、琥珀酸、草酸、DL-酒石酸、乳糖一水合物、麥芽糖一水合物、馬來酸、D-甘露糖醇、檸檬酸、蘋果酸及丙二酸中的至少1種。其中，例如有機酸為檸檬酸。
若將微粒子在127MPa加壓1分鐘而製作的顆粒於含有氧的環境中在溫度300℃保持1小時，則體積電阻值較佳成為4.0×10-5 (Ωcm)以下。
含有氧的環境較佳係氧濃度為3ppm～100ppm的氮氣環境。

[發明的效果]
依照本發明，可得到一種銅微粒子，其係抗氧化性優異，即使於含有氧的環境中保持在燒成溫度時，也抑制氧化，而且發生燒結。
[實施發明的形態]
以下，根據附圖所示的合適實施形態，詳細說明本發明之銅微粒子之製造方法及銅微粒子。
以下，說明本發明之銅微粒子之製造方法的一例。
圖1係顯示本發明之銅微粒子之製造方法中所用的微粒子製造裝置之一例的模型圖。圖1中所示的微粒子製造裝置10(以下，簡稱製造裝置10)係用於銅微粒子之製造。
製造裝置10具有產生熱電漿之電漿炬12、將銅微粒子的原料粉末供給至電漿炬12內之材料供給裝置14、用於生成銅的一次微粒子15之具有冷卻槽的功能之腔室16、酸供給部17、從銅的一次微粒子15去除具有任意規定的粒徑以上之粒徑的粗大粒子之旋風器19、及回收藉由旋風器19所分級之具有所欲粒徑之銅的二次微粒子18之回收部20。供給有機酸之前的銅之一次微粒子15係本發明之銅微粒子的製造途中者，銅的二次微粒子18係相當於本發明之銅微粒子。
關於材料供給裝置14、腔室16、旋風器19、回收部20，例如可使用日本特開2007-138287號公報的各種裝置。還有，將銅的一次微粒子15亦簡稱一次微粒子15。
於本實施形態中，在銅微粒子之製造中，使用銅的粉末作為原料粉末。銅的粉末係以在熱電漿焰中容易地蒸發之方式，適宜設定其平均粒徑，平均粒徑係使用雷射繞射法測定，例如為100μm以下，較佳為10μm以下，更佳為5μm以下。
電漿炬12係由石英管12a與捲繞其外側的高頻振盪用線圈12b所構成。在電漿炬12的上部，於其中央部設有用於將銅微粒子的原料粉末供給至電漿炬12內的後述供給管14a。電漿氣體供給口12c係形成在供給管14a之周邊部(同一圓周上)，電漿氣體供給口12c為環狀。
電漿氣體供給源22係將電漿氣體供給至電漿炬12內者，例如具有第1氣體供給部22a與第2氣體供給部22b。第1氣體供給部22a與第2氣體供給部22b係通過配管22c而連接至電漿氣體供給口12c。在第1氣體供給部22a與第2氣體供給部22b各自設有未圖示之用於調整供給量的閥等之供給量調整部。電漿氣體係從電漿氣體供給源22，經過環狀的電漿氣體供給口12c，從箭頭P所示的方向與箭頭S所示方向供給至電漿炬12內。
於電漿氣體中，例如使用氫氣與氬氣之混合氣體。此時，於第1氣體供給部22a中儲存氫氣，於第2氣體供給部22b中儲存氬氣。從電漿氣體供給源22的第1氣體供給部22a將氫氣，從第2氣體供給部22b將氬氣，通過配管22c，經過電漿氣體供給口12c，從箭頭P所示的方向與箭頭S所示的方向供給至電漿炬12內。還有，亦可在箭頭P所示的方向，僅供給氬氣。
若將高頻電壓施加於高頻振盪用線圈12b，則在電漿炬12內產生熱電漿焰24。
熱電漿焰24的溫度必須比原料粉末的沸點更高。另一方面，雖然熱電漿焰24的溫度愈高，原料粉末愈容易成為氣相狀態而較宜，但溫度並無特別的限定。例如，亦可將熱電漿焰24的溫度設為6000℃，茲認為理論上可到達10000℃左右。
又，電漿炬12內的壓力環境較佳為大氣壓以下。此處，關於大氣壓以下的環境，並沒有特別的限定，例如為0.5～100kPa。
另外，石英管12a之外側係被形成同心圓狀的管(未圖示)所包圍，於此管與石英管12a之間循環冷卻水而水冷石英管12a，防止因在電漿炬12內所產生的熱電漿焰24而石英管12a變得過度高溫。
材料供給裝置14係通過供給管14a而連接至電漿炬12的上部。材料供給裝置14例如可將原料粉末以粉末形態供給至電漿炬12內的熱電漿焰24中。
作為將原料粉末之銅的粉末以粉末形態供給之材料供給裝置14，如上述，例如可使用日本特開2007-138287號公報中揭示者。此時，材料供給裝置14例如具有：儲存銅的粉末之儲存槽(未圖示)；定量搬運銅的粉末之螺桿進料器(未圖示)；於將經螺桿進料器所搬運之銅的粉末予以最終散布之前，使其分散成一次粒子的狀態之分散部(未圖示)；及，載體氣體供給源(未圖示)。
與從載體氣體供給源施加有擠出壓力的載體氣體一起，銅的粉末係通過供給管14a，供給至電漿炬12內的熱電漿焰24中。
材料供給裝置14只要能防止銅的粉末之凝聚，維持著分散狀態，將銅的粉末散布於電漿炬12內，則其構成並沒有特別的限定。於載體氣體，例如使用氬氣等的惰性氣體。載體氣體流量例如可使用浮子式流量計等的流量計進行控制。又，載體氣體之流量值為流量計之刻度值。
腔室16係鄰接設置於電漿炬12之下方，連接氣體供給裝置28。於腔室16內生成銅的一次微粒子15。又，腔室16具有冷卻槽之功能。
氣體供給裝置28係將冷卻氣體供給至腔室16內。氣體供給裝置28具有第1氣體供給源28a與配管28c，更設有對於供給至腔室16內的冷卻氣體施加擠出壓力之壓縮機、鼓風機等的壓力賦予手段(未圖示)。又，設有控制來自第1氣體供給源28a的氣體供給量之壓力控制閥28d。例如，在第1氣體供給源28a中儲存氬氣。此時，冷卻氣體為氬氣。
氣體供給裝置28係向熱電漿焰24的尾部，即與電漿氣體供給口12c相反側的熱電漿焰24之端，即熱電漿焰24之終端部，例如以45°的角度，在箭頭Q的方向，供給氬氣作為冷卻氣體，而且沿著腔室16的內側壁16a，從上方向下方，即在圖1所示的箭頭R之方向，供給上述的冷卻氣體。
藉由從氣體供給裝置28供給至腔室16內的冷卻氣體，將因熱電漿焰24成為氣相狀態之銅的粉末予以急速冷卻，得到銅的一次微粒子15。此外，上述冷卻氣體亦具有對於旋風器19中的一次微粒子15之分級有所助益等的附加作用。冷卻氣體例如為氬氣。
若在銅的一次微粒子15之剛生成後微粒子彼此碰衝，形成凝聚體，發生粒徑的不均勻，則成為品質降低的主要因素。然而，朝向熱電漿焰的尾部(終端部)，在箭頭Q的方向，作為冷卻氣體所供給的混合氣體，係稀釋一次微粒子15，故防止微粒子彼此碰衝及凝聚。
又，藉由在箭頭R方向作為冷卻氣體供給的混合氣體，而於一次微粒子15的回收過程中，防止一次微粒子15附著到腔室16的內側壁16a，提高所生成的一次微粒子15之產率。
另外，於作為冷卻氣體使用的氬氣中，可更添加氫氣。此時，進一步設置第2氣體供給源(未圖示)與控制氣體供給量的壓力控制閥(未圖示)，在第2氣體供給源中預先儲存氫氣。例如，氫氣只要是從箭頭Q及箭頭R之中的至少一方向來供給預定之量即可。
酸供給部17係對於經由冷卻氣體急速冷卻而得之銅的一次微粒子15，供給有機酸者。將具有溫度10000℃左右的熱電漿予以急速冷卻而生成，供給至比有機酸的分解溫度更高的溫度區域之有機酸係熱分解，在一次微粒子15之上，成為包含烴(CnHm)與帶來親水性及酸性的羧基(-COOH)或羥基(-OH)之有機物而析出。結果，得到具有酸性的性質之銅微粒子。
酸供給部17只要能將有機酸賦予至銅的一次微粒子15，則其構成並沒有特別的限定。例如，使用有機酸的水溶液，酸供給部17係將有機酸的水溶液噴霧至腔室16內。
酸供給部17具有：儲存有機酸的水溶液(未圖示)之容器(未圖示)及用於將容器內之有機酸的水溶液予以液滴化之噴霧氣體供給部(未圖示)。於噴霧氣體供給部中，使用噴霧氣體將水溶液液滴化，經液滴化的有機酸之水溶液AQ係被供給至腔室16內之銅的一次微粒子15。
於有機酸的水溶液中，例如在溶劑使用純水。有機酸較佳為水溶性，且為低沸點，較佳為僅以C、O及H所構成。作為有機酸，例如可使用L-抗壞血酸(C6 H8 O6 )、甲酸(CH2 O2 )、戊二酸(C5 H8 O4 )、琥珀酸(C4 H6 O4 )、草酸(C2 H2 O4 )、DL-酒石酸(C4 H6 O6 )、乳糖一水合物、麥芽糖一水合物、馬來酸(C4 H4 O4 )、D-甘露糖醇(C6 H14 O6 )、檸檬酸(C6 H8 O7 )、蘋果酸(C4 H6 O5 )及丙二酸(C3 H4 O4 )等。較佳為使用上述的有機酸中之至少1種。
將有機酸的水溶液液滴化的噴霧氣體，例如係使用氬氣，但不限定於氬氣，可使用氮氣等的惰性氣體。
如圖1所示，於腔室16側設有用於將經供給有機酸之銅的一次微粒子15以所欲粒徑分級之旋風器19。此旋風器19具備：從腔室16供給一次微粒子15之入口管19a；與此入口管19a連接，位於旋風器19的上部之圓筒形狀外筒19b；從此外筒19b下部向下側連續，且直徑漸減之圓錐台部19c；連接於此圓錐台部19c下側，將具有上述所欲粒徑以上的粒徑之粗大粒子予以回收之粗大粒子回收腔室19d；及，連接於以後詳述的回收部20，穿透外筒19b之內管19e。
從旋風器19的入口管19a，包含一次微粒子15的氣流係沿著外筒19b內周壁吹入，藉此，該氣流係如圖1中箭頭T所示，從外筒19b的內周壁朝向圓錐台部19c方向流動，形成下降的迴旋流。然後，當上述之下降的迴旋流反轉，成為上升流時，藉由離心力與阻力之平衡，粗大粒子係無法跟著上升流，而沿著圓錐台部19c側面下降，被粗大粒子回收腔室19d所回收。又，相較於離心力更會受到阻力之影響的微粒子係與圓錐台部19c內壁的上升流一起，從內管19e排出至系統外。
又，通過內管19e，從以後詳述的回收部20產生負壓(吸引力)。然後，藉由此負壓(吸引力)，從上述之迴旋氣流所分離出的銅微粒子係如符號U所示地被吸引，通過內管19e而送到回收部20。
於旋風器19內之氣流出口的內管19e之延長部位上，設有將具有所欲的奈米級粒徑之二次微粒子(銅微粒子)18予以回收之回收部20。回收部20具備回收室20a、設於回收室20a內之過濾器20b、及通過設於回收室20a內下方的管而連接之真空泵30。從旋風器19所送出的微粒子，係藉由真空泵30吸引而拉進回收室20a內，以留在過濾器20b的表面上之狀態被回收。
再者，於上述之製造裝置10中，所使用的旋風器之個數係不限定於1個，也可為2個以上。
接著，說明使用上述之製造裝置10的銅微粒子之製造方法的一例。
首先，作為銅微粒子的原料粉末，例如將平均粒徑為5μm以下的銅之粉末投入材料供給裝置14。
於電漿氣體，例如使用氬氣及氫氣，對於高頻振盪用線圈12b施加高頻電壓，使電漿炬12內產生熱電漿焰24。
又，從氣體供給裝置28，對於熱電漿焰24的尾部，即熱電漿焰24的終端部，在箭頭Q之方向，例如供給氬氣作為冷卻氣體。此時，在箭頭R的方向，亦供給氬氣作為冷卻氣體。
其次，作為載體氣體，例如使用氬氣來氣體搬運銅的粉末，通過供給管14a供給至電漿炬12內的熱電漿焰24中。所供給之銅的粉末係在熱電漿焰24中蒸發而成為氣相狀態，藉由冷卻氣體急速冷卻，生成銅的一次微粒子15(銅微粒子)。再者，藉由酸供給部17，將經液滴化之有機酸的水溶液噴霧至銅的一次微粒子15。
然後，在腔室16內所得之銅的一次微粒子15係從旋風器19的入口管19a，與氣流一起沿著外筒19b的內周壁被吹入，藉此，如圖1之箭頭T所示，該氣流係沿著外筒19b的內周壁流動，形成迴旋流而下降。而且，當上述之下降的迴旋流反轉，成為上升流時，藉由離心力與阻力之平衡，粗大粒子並無法跟著上升流，而沿著圓錐台部19c側面下降，被粗大粒子回收腔室19d所回收。又，相較於離心力更會受到阻力之影響的微粒子係與圓錐台部19c內壁的上升流一起，從內壁被排出系統外。
所排出的二次微粒子(銅微粒子)18係藉由真空泵30所造成的來自回收部20的負壓(吸引力)，在圖1中符號U所示的方向被吸引，通過內管19e而送到回收部20，被回收部20的過濾器20b所回收。此時的旋風器19內之內壓較佳為大氣壓以下。又，二次微粒子(銅微粒子)18之粒徑係按照目的，規定奈米級的任意粒徑。
如此地，電漿處理銅的粉末，例如僅將有機酸的水溶液噴霧，可容易且確實地得到具有酸性的性質之銅微粒子。
另外，雖然使用熱電漿焰形成銅的一次微粒子，但是可使用氣相法形成銅的一次微粒子。因此，若為氣相法，則不限定於使用熱電漿焰者，亦可為藉由火焰法，形成銅的一次微粒子之製造方法。
而且，藉由本實施形態的銅微粒子之製造方法所製造的銅微粒子，係其粒度分布範圍窄，即具有均勻的粒徑，幾乎沒有混入1μm以上的粗大粒子。
此處，所謂的火焰法，就是使用火焰作為熱源，藉由使含銅的原料通過火焰而合成微粒子之方法。於火焰法中，將含銅的原料供給至火焰，然後將冷卻氣體供給至火焰，使火焰的溫度降低而抑制銅粒子之成長，得到銅的一次微粒子15。再者，將有機酸供給至一次微粒子15，製造銅微粒子。
還有，冷卻氣體及有機酸係可使用與上述的熱電漿焰相同者。
接著，說明銅微粒子。
圖2係顯示本發明之銅微粒子的模型圖。圖3(a)係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子的模型圖，圖3(b)係顯示於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持在1小時後的本發明之銅微粒子的模型圖。
銅微粒子係粒徑為10～100nm，具有表面被覆物，於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時後，維持著銅之狀態，粒徑係超過100nm。上述之粒徑為10～100nm者，不是在相當於燒成溫度的溫度保持之狀態下，即不是在熱歷程之狀態下的粒徑，而是於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時之前之狀態下的粒徑。再者，上述之粒徑10～100nm較佳為10～90nm。又，所謂的維持著銅之狀態，就是未被氧化之狀態，指即使於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時後，也保持銅的顏色。還有，所謂的燒成溫度，就是燒成爐內的溫度。
表面被覆物係藉由有機酸之熱分解而產生，以包含烴(CnHm)與帶來親水性及酸性的羧基(-COOH)或羥基(-OH)的有機物所構成。例如，表面被覆物係以檸檬酸之熱分解產生的有機物所構成。
還有，微粒子之表面狀態例如係可使用FT-IR(傅立葉轉換紅外分光光度計)調查。
銅微粒子係於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時之前的狀態下，例如為圖2所示之形態，粒徑例如為80nm。
上述之所謂含有氧的環境，就是氧濃度為3ppm～100ppm的氮氣環境。只要是氧濃度3ppm～100ppm的氮氣環境，則不需要使用純度高的氮氣，例如可將使用商用的氮氣產生器所得之氮氣使用於含有氧的環境。
本發明之銅微粒子係被稱為奈米粒子，上述之粒徑係使用BET法所測定的平均粒徑。本發明之銅微粒子例如係以上述之製造方法製造，以粒子狀態獲得。本發明之銅微粒子不是分散於溶劑內等之狀態，而且以銅微粒子單獨存在。因此，與溶劑之組合等亦沒有特別的限定，溶劑之選擇自由度高。
銅微粒子係如上述，於圖2所示之例中，粒徑為80nm。作為含有氧的環境，例如於氧濃度為3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後，如圖3(a)所示地發生因燒結所造成的粒子成長，粒徑為118nm。
又，作為含有氧的環境，例如於氧濃度為100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後，如圖3(b)所示地發生因燒結所造成的粒子成長，粒徑為120nm。圖3(a)及圖3(b)之銅微粒子，雖然未圖示但是皆沒有變色成黑色，而呈現銅的顏色。如此地，本發明之銅微粒子係抗氧化性優異，即使於含有氧的環境中，保持在燒成溫度時也不氧化，維持著銅之狀態，而且可發生燒結而使粒子成長到100nm以上。
另外，本發明之銅微粒子係可使用上述之製造裝置10，且在有機酸使用檸檬酸而製造。
具體而言，銅微粒子之製造條件為電漿氣體：氬氣200公升/分鐘、氫氣5公升/分鐘、載體氣體：氬氣5公升/分鐘、急速冷卻氣體：氬氣150公升/分鐘、內壓：40kPa。
關於上述之檸檬酸，在溶劑使用純水，成為包含檸檬酸的水溶液(檸檬酸的濃度15W/W%)，使用噴霧氣體，噴霧至銅的一次微粒子。噴霧氣體為氬氣。
此處，圖4係顯示習知例1之銅微粒子的模型圖。圖5(a)係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的習知例1之銅微粒子的模型圖，圖5(b)係顯示於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的習知例1之銅微粒子的模型圖。
圖4所示的習知例1之銅微粒子係粒徑為19nm。例如，於氧濃度為3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後，如圖5(a)所示，看不見粒子的成長，粒徑為21nm。又，例如於氧濃度為100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後，如圖5(b)所示，看不見粒子的成長，粒徑為22nm。如此地在習知例1之銅微粒子中，於含有氧的環境中保持在燒成溫度時，維持著高的抗氧化性，無法發生因燒結所造成的粒子成長。
習知例1之銅微粒子係除了冷卻氣體為氬氣與甲烷氣體的混合氣體之點以外，可用與本發明之銅微粒子之製造方法相同的製造方法進行製造。
下述表1係顯示使用本發明之銅微粒子來製作顆粒，於氧濃度3ppm及100ppm的氮氣環境中在溫度300℃保持1小時後的體積電阻值。顆粒係使用加壓機，在127MPa保持1分鐘加壓而製作。又，體積電阻值係使用4端子4探針法測定而得之值。
如上述，本發明之銅微粒子係粒子成長，且不氧化，例如可適用於導電配線等之導體。另一方面，習知例1之銅微粒子，雖然不氧化，但是粒子不成長，例如不適合導電配線等之導體。
圖6係顯示本發明之銅微粒子及習知例1之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。圖7係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子，及於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。
圖6之符號50係顯示本發明之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。符號51係顯示習知例1之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。
如圖6所示，本發明之銅微粒子與習知例1係繞射峰位置相同。
又，圖7中所示的符號55係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖，符號56係顯示於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。
於氧濃度3ppm的氮氣環境、氧濃度100ppm的氮氣環境之任一者中，皆即使在溫度400℃保持1小時後，也抑制氧化，維持銅之狀態，抗氧化性優異。據此，可在不使用氫等的還原氣體下燒結銅微粒子，可容易管理將銅微粒子燒成的環境。
圖8係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中的本發明品之銅微粒子、習知例1之銅微粒子在各溫度的表面被覆物之去除比例的曲線圖。圖8之符號60表示本發明之銅微粒子，符號61表示習知例1之銅微粒子。另外，圖8係根據示差熱-熱重量同時測定(TG-DTA)所得之結果而得者。如圖8所示，由於本發明之銅微粒子(參照符號60)係最多地去除表面被覆物，故認為在銅微粒子之接觸部，有機物少，例如於溫度400℃保持1小時之狀態下，粒子成長。如圖8所示，表面被覆物若於氧濃度3ppm的氮氣環境中燒成，則在350℃被去除60質量%以上。
本發明之銅微粒子係以銅微粒子單質，可適用於導電配線等的導體，但不受其所限定。例如，於製作導電配線等的導體時，亦可於粒徑為微米(μm)級的銅粒子中混合銅微粒子，使其具有作為銅粒子的燒結助劑之功能。又，銅微粒子係除了導電配線等的導體以外，還可利用要求導電性者，例如亦可利用半導體元件彼此、半導體元件與各種的電子裝置、及半導體元件與配線層等之接合。
本發明係基本上如以上地構成者。以上，雖然已詳細說明本發明之銅微粒子之製造方法及銅微粒子，但是本發明不限定於上述之實施形態，在不脫離本發明的宗旨之範圍內，當然可進行各種的改良或變更。
10‧‧‧微粒子製造裝置
12‧‧‧電漿炬
14‧‧‧材料供給裝置
15‧‧‧一次微粒子
16‧‧‧腔室
17‧‧‧酸供給部
18‧‧‧二次微粒子
19‧‧‧旋風器
20‧‧‧回收部
22‧‧‧電漿氣體供給源
22a‧‧‧第1氣體供給部
22b‧‧‧第2氣體供給部
24‧‧‧熱電漿焰
28‧‧‧氣體供給裝置
28a‧‧‧第1氣體供給源
30‧‧‧真空泵
AQ‧‧‧水溶液
圖1係顯示本發明之銅微粒子之製造方法中所用的微粒子製造裝置之一例的模型圖。
圖2係顯示本發明之銅微粒子的模型圖。
圖3(a)係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子的模型圖，(b)係顯示於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持在1小時後的本發明之銅微粒子的模型圖。
圖4係顯示習知例1之銅微粒子的模型圖。
圖5(a)係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的習知例1之銅微粒子的模型圖，(b)係顯示於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的習知例1之銅微粒子的模型圖。
圖6係顯示本發明之銅微粒子及習知例1之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。
圖7係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子，及於氧濃度100ppm的氮氣環境中在溫度400℃保持1小時後的本發明之銅微粒子的藉由X射線繞射法的結晶構造之解析結果的曲線圖。
圖8係顯示於氧濃度3ppm的氮氣環境中的本發明品之銅微粒子、習知例1之銅微粒子的表面被覆物之去除比例的曲線圖。

Claims (9)

  1. 一種銅微粒子，其特徵在於： 粒徑為10～100nm，具有表面被覆物， 於含有氧的環境中在溫度400℃保持1小時後，維持著銅之狀態，粒徑係超過100nm。
  2. 如請求項1之銅微粒子，其中前述粒徑為10～90nm。
  3. 如請求項1或2之銅微粒子，其中前述表面被覆物係若在氧濃度3ppm的氮氣環境中燒成，則在350℃被去除60質量%以上。
  4. 如請求項1或2之銅微粒子，其中前述表面被覆物係以有機酸之熱分解所產生的有機物所構成。
  5. 如請求項4之銅微粒子，其中前述有機酸係僅以C、O及H所構成。
  6. 如請求項4之銅微粒子，其中前述有機酸為L-抗壞血酸、甲酸、戊二酸、琥珀酸、草酸、DL-酒石酸、乳糖一水合物、麥芽糖一水合物、馬來酸、D-甘露糖醇、檸檬酸、蘋果酸及丙二酸中的至少1種。
  7. 如請求項4之銅微粒子，其中前述有機酸為檸檬酸。
  8. 如請求項1之銅微粒子，其中若將把微粒子在127MPa加壓1分鐘而製作的顆粒於含有氧的環境中在溫度300℃保持1小時，則體積電阻值成為4.0×10-5 (Ωcm)以下。
  9. 如請求項1之銅微粒子，其中前述含有氧的環境係氧濃度為3ppm～100ppm的氮氣環境。
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