JP2004084016A

JP2004084016A - 酸化マグネシウム蒸着材

Info

Publication number: JP2004084016A
Application number: JP2002247585A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Kato; 加藤　裕三; Kunio Watanabe; 渡辺　国男; Akira Masuda; 増田　彰; Sakae Kiyokoba; 清木場　栄
Original assignee: Ube Material Industries Ltd
Current assignee: Ube Material Industries Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP4255255B2

Abstract

【課題】酸化マグネシウム蒸気の生成し易い酸化マグネシウム蒸着材を提供すること。
【解決手段】酸化マグネシウム純度が９９．９８質量％より高くかつ相対密度が９０％以上の酸化マグネシウムの多結晶焼結体ペレットからなる、電子ビーム蒸着法により酸化マグネシウム膜を成膜するための酸化マグネシウム蒸着材であって、該焼結体ペレットの表面に、先端が丸味を帯びた突起が多数形成されている酸化マグネシウム蒸着材。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム蒸着法によりＡＣ型プラズマディスプレイパネルの誘電体層の保護膜として機能する酸化マグネシウム膜を成膜する際に、有利に使用することができる多結晶の酸化マグネシウム蒸着材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＣ型プラズマディスプレイパネル（ＡＣ型ＰＤＰ）の誘電体層の表面には、一般に保護層として酸化マグネシウム膜が形成されている。この酸化マグネシウム膜の成膜には、電子ビーム蒸着法（ＥＢ法）が広く利用されている。
【０００３】
電子ビーム蒸着法により酸化マグネシウム膜を成膜するための蒸着材として、従来より酸化マグネシウムの単結晶体が多用されている。また、最近では、酸化マグネシウム粉末を焼結させて得た酸化マグネシウムの多結晶焼結体ペレットの使用も検討されている。
【０００４】
特開平１０−２９１８５４号公報には、酸化マグネシウム純度が９９．５％以上かつ相対密度が９７％以上の多結晶酸化マグネシウムの焼結体ペレットからなる多結晶酸化マグネシウム蒸着材が提案されている。この公報には、高純度の酸化マグネシウムの多結晶焼結体ペレットを蒸着材として用いることによって、電子ビーム蒸着法により、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの酸化マグネシウム膜を形成することができるとの記載されている。なお、この公報の実施例では、純度９９．９％の酸化マグネシウム粉末を用いて純度９９．９％の酸化マグネシウム焼結体ペレットが製造されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＣ型プラズマディスプレイパネルでは、誘電体層の保護膜として機能する酸化マグネシウム膜の膜厚などが不均一になると、プラズマディスプレイパネルの放電開始電圧や駆動電圧が高くなる傾向にあるため、均質性の高い酸化マグネシウム膜を成膜できる蒸着材の開発が望まれている。最近特に、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルでは大画面化が図られており、これに伴い広い面積の酸化マグネシウム膜を短時間で成膜できる蒸着材の開発が望まれている。
従って、本発明の課題は、特に大画面のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの誘電体層の保護膜を電子ビーム蒸着法により形成する際に有利に用いることができる酸化マグネシウム蒸着材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化マグネシウム純度が９９．９８質量％より高く、かつ相対密度が９０％以上の酸化マグネシウムの多結晶焼結体ペレットからなる、電子ビーム蒸着法により酸化マグネシウム膜を成膜するための酸化マグネシウム蒸着材であって、該焼結体ペレットの表面に、先端が丸味を帯びた突起が多数形成されていることを特徴とする酸化マグネシウム蒸着材にある。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、次の通りである。
（１）酸化マグネシウム純度が９９．９８５質量％以上である。
（２）突起の高さが、突起の底部の直径に対して１／５〜４／５の範囲にある。（３）突起底部の平均直径が１〜２０μｍの範囲にある。
（４）純度が９９．９８質量％より高く、比表面積が５〜１０ｍ^２／ｇの範囲にあり、一次粒子の形状が立方体である酸化マグネシウム粉末と、バインダとを含む水性分散媒体からなる酸化マグネシウムスラリを調製し、次いでこの酸化マグネシウムスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥することにより、酸化マグネシウム粉末の造粒物を得て、得られた造粒物をペレット状に成形し、そしてペレット状成形物を焼成して、酸化マグネシウム粉末を焼結させることによって製造されたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の酸化マグネシウム蒸着材は、酸化マグネシウム純度が９９．９８質量％より高くかつ相対密度が９０％以上であって、表面に先端が丸味を帯びた突起が多数形成されている多結晶焼結体ペレットからなる。酸化マグネシウム純度は９９．９８５質量％以上であることが好ましい。相対密度は、９５％以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明において、酸化マグネシウム純度は差数法により求めた値であり、具体的には多結晶焼結体ペレット中のカルシウム、ケイ素、鉄、マンガン、亜鉛、クロム、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、ニッケル、ホウ素、ジルコニウム、モリブテン、そしてバナジウムの含有量をそれぞれ定量し、これらの金属含有量を酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化モリブテン（ＭｏＯ）、そして酸化バナジウム（ＶＯ）の酸化物含有量に換算して、１００から差し引いた値である。
【００１０】
本発明のように、表面に先端が丸味を帯びた突起が多数形成されている酸化マグネシウム蒸着材は、突起が形成されていない平坦なものと比べて、電子ビーム蒸着法において電子ビームが照射される蒸着材表面の面積が相対的に広くなり、酸化マグネシウム蒸気の生成量が多くなる。このため、本発明の酸化マグネシウム蒸着材を用いて電子ビーム蒸着法により酸化マグネシウム膜を成膜すると、広範囲にわたって均質性の高い酸化マグネシウム膜を短時間で成膜することができる。また、突起の先端が丸味を帯びているので、電子ビームを突起の全体に均一に照射することができる。このため、酸化マグネシウム蒸気の生成量も安定し、突起の先端が欠けにくくなる。
【００１１】
本発明の酸化マグネシウム蒸着材の突起の高さは、突起の底部の直径に対して１／５〜４／５の範囲にあることが好ましく、１／５〜３／５の範囲にあることがより好ましい。また、突起底部の平均直径が１〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、１〜１０μｍの範囲にあることがより好ましい。
【００１２】
突起の個数は、１００μｍ×１００μｍ当たり、１〜１００００個の範囲にあることが好ましく、２５〜１０００個の範囲にあることがより好ましい。
【００１３】
本発明の酸化マグネシウム蒸着材において、多結晶焼結体ペレットの結晶粒子の大きさは、１〜２００μｍの範囲にあることが好ましく、１〜１００μｍの範囲にあることがより好ましい。
【００１４】
本発明の酸化マグネシウム蒸着材は、例えば、純度が９９．９８質量％より高く、比表面積が５〜１０ｍ^２／ｇ（好ましくは７〜９ｍ^２／ｇ）の範囲にあり、一次粒子の形状が立方体である酸化マグネシウム粉末を、バインダを含む水性分散媒体に混合分散して酸化マグネシウムスラリを調製し、次いでこの酸化マグネシウムスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥することにより、酸化マグネシウム粉末の造粒物を得て、得られた造粒物をペレット状に成形し、そしてペレット状成形物を焼成して、酸化マグネシウム粉末を焼結させることによって製造することができる。
【００１５】
酸化マグネシウム粉末としては、高純度の金属マグネシウム蒸気と酸素との気相酸化反応法にて製造された、高純度かつ一次粒子が立方体形状の酸化マグネシウム粉末を好ましく用いることができる。スラリ中の酸化マグネシウム粉末の濃度は、３０〜７５質量％の範囲とすることが好ましい。
【００１６】
水性分散媒体には、水と水に相溶性を示す有機溶媒の混合物、もしくは水を用いることができる。特に水を用いることが好ましい。有機溶媒の例としては、エタノールなどのアルコール、アセトンなどのケトンを挙げることができる。水と有機溶媒とを混合する場合の有機溶媒の含有量は全体の５０質量％未満とすることが好ましい。
【００１７】
バインダには、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、及び水溶性アクリル系共重合物などの水溶性ポリマーを用いることができる。水性分散媒体のバインダ濃度は、０．１〜１０質量％の範囲にあることが好ましい。また、水性分散媒体には、分散剤を添加してもよい。この分散剤には、ポリカルボン酸塩、特にポリカルボン酸のアンモニウム塩が好ましく用いることができる。水性分散媒体の分散剤濃度は、０．１〜６質量％の範囲にあることが好ましい。
【００１８】
酸化マグネシウムスラリを調製してからそのスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥するまでの間に、酸化マグネシウム粉末の表面の一部が水和して水酸化マグネシウムが生成することがある。但し、スラリから得られる造粒物の水和率（造粒物中の水酸化マグネシウム量）は５０質量％以下（特に、３０質量％以下、更に５質量％以下）となるようにすることが好ましい。水和率が５０質量％未満の造粒物を得るには、酸化マグネシウムスラリを調製してからスプレードライヤにより噴霧乾燥するまでの時間を短くする、すなわち酸化マグネシウム粉末と水との接触時間を短くするのが簡便かつ有効な方法である。具体的には、酸化マグネシウムスラリを調製してから、２時間以内にそのスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥することが好ましい。酸化マグネシウムスラリを調製してからスプレードライヤにより噴霧乾燥するまでの間は、スラリの温度を３０℃以下（特に、１０〜３０℃）に維持することが好ましい。
【００１９】
酸化マグネシウムスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥する際の乾燥温度は、２００〜２８０℃の範囲にあることが好ましい。
【００２０】
造粒物を成形してペレットを製造する場合には、通常のプレス成形法を用いることができる。成形圧は、０．３〜３トン／ｃｍ^２の範囲、好ましくは１〜３トン／ｃｍ^２の範囲にある。
【００２１】
ペレット状成形物の焼成は、１４００〜１８００℃の温度にて行うことが好ましい。焼成時間は、成形物のサイズ（特に、厚さ）や焼成温度などの要件により変わるので一律に定めることはできないが、一般に１〜５時間である。
【００２２】
【実施例】
［実施例１］
気相酸化反応法により製造された酸化マグネシウム粉末（純度：９９．９８５質量％、比表面積：７．５ｍ^２／ｇ、一次粒子の形状：立方体）５０質量部を、ポリエチレングリコール濃度６質量％、及びポリカルボン酸アンモニウム塩濃度１質量％の水５０質量部に混合分散して、酸化マグネシウム濃度５０質量％、ポリエチレングリコール濃度３質量％、及びポリカルボン酸アンモニウム塩濃度０．５質量％の酸化マグネシウムスラリ（温度：２５℃）を調製した。調製後スラリ温度を２５℃に維持しながら速やかに（約１５分後）、この酸化マグネシウムスラリをスプレードライヤを用いて噴霧乾燥（乾燥温度：２３０℃）して、酸化マグネシウム粉末の造粒物を得た。得られた造粒物は、平均粒子径が５０μｍ、水和率が約１質量％であった。この造粒物を成形圧２トン／ｃｍ^２にてペレット状（直径６．０ｍｍ、高さ：２．５ｍｍ、成形体密度：２．１９ｇ／ｃｍ^３）に成形した。そして最後に、ペレット状成形体を、電気炉を用いて１６５０℃の温度で２時間焼成して、酸化マグネシウム粉末を焼結させた。
【００２３】
得られた酸化マグネシウム焼結体の純度及び相対密度を測定したところ、純度は９９．９８１質量％、相対密度は９６．１％であった。
【００２４】
得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットの表面（平坦部）を、電子顕微鏡を用いて真上から観察した。その電子顕微鏡により得られた画像を図１に示す。図１に示すように、焼結体ペレットの表面には直径が約１〜１０μｍの酸化マグネシウム結晶粒子が形成されていることがわかる。
【００２５】
得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットを図２に示すように、厚さ方向に切断して、焼結体ペレット１の表面２を、電子顕微鏡を用いて表面２に対して角度θ（約４５度）にて傾けて、切断面３側から観察した。その電子顕微鏡により得られた画像を図３に示す。図３に示すように、焼結体ペレットの表面には、先端が丸味を帯びた突起が多数形成されていることがわかる。また、電子顕微鏡の画像から１０個の突起を選び、その突起底部の直径を測定したところ、その平均直径は２．０μｍであった。さらに、その突起の高さを測定し、下記の式により補正したところ、補正後の突起の高さは底部の直径に対して１／５〜３／５の範囲にあった。
【００２６】
【数１】
突起の高さ＝電子顕微鏡画像から測定された突起の高さ×ｓｉｎ（９０−θ）
但し、θは、電子顕微鏡画像を得たときの焼結体ペレットの傾き
【００２７】
［実施例２］
電気炉を、ペレット状成形体を焼成する前に１８００℃の温度にて１０時間空焚きして、電気炉内部を清浄化した以外は、実施例１と同じ操作を行なって、酸化マグネシウム焼結体ペレットを製造した。得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットの純度及び相対密度を測定したところ、純度は９９．９８５質量％、相対密度は９６．１％であった。
【００２８】
得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットの表面状態を電子顕微鏡を用いて観察したところ、実施例１にて製造した酸化マグネシウム焼結体ペレットと同様の突起が多数形成されていることが確認された。
【００２９】
［比較例１］
酸化マグネシウム粉末として、純度９９．９質量％、比表面積２３．０ｍ^２／ｇ、一次粒子の形状が不均一な酸化マグネシウム粉末を用いた以外は、実施例１と同じ操作を行なって、酸化マグネシウム焼結体を製造した。
【００３０】
得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットの純度及び相対密度を測定したところ、純度は９９．９質量％、相対密度は９８．６％であった。
【００３１】
得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットの表面（平坦部）を実施例１と同様に、電子顕微鏡を用いて真上から観察した。その電子顕微鏡により得られた画像を図４に示す。図４に示すように、焼結体ペレットの表面には直径が約１０〜５０μｍの酸化マグネシウム結晶が形成されていることがわかる。
【００３２】
得られた酸化マグネシウム焼結体ペレットを実施例１と同様に、厚さ方向に切断して、焼結体ペレットの表面を、電子顕微鏡を用いて表面に対して角度θにて傾けて観察した。電子顕微鏡により得られた画像を図５に示す。図５に示すように、焼結体ペレットの表面には突起の存在が確認されなかった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の酸化マグネシウム蒸着材は、電子ビームの照射により酸化マグネシウム蒸気が生成し易いので、電子ビーム蒸着法による酸化マグネシウム膜を比較的短い時間で成膜することができる。従って、本発明の酸化マグネシウム蒸着材を用いて成膜された酸化マグネシウム膜は、純度が高く、均質性に優れている。本発明の酸化マグネシウム蒸着材は、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの酸化マグネシウム膜の成膜用の蒸着材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１にて製造した酸化マグネシウム焼結体ペレットの表面を、真上から観察した電子顕微鏡の画像である。
【図２】酸化マグネシウム焼結体ペレットを傾けて、その表面を観察する方法を説明するための図である。
【図３】実施例１にて製造した酸化マグネシウム焼結体ペレットを傾けて、その表面を観察した電子顕微鏡の画像である。
【図４】比較例１にて製造した酸化マグネシウム焼結体ペレットの表面を、真上から観察した電子顕微鏡の画像である。
【図５】比較例１にて製造した酸化マグネシウム焼結体ペレットを傾けて、その表面を観察した電子顕微鏡の画像である。
【符号の説明】
１　酸化マグネシウム焼結体ペレット
２　表面
３　切断面

Claims

酸化マグネシウム純度が９９．９８質量％より高くかつ相対密度が９０％以上の酸化マグネシウムの多結晶焼結体ペレットからなる、電子ビーム蒸着法により酸化マグネシウム膜を成膜するための酸化マグネシウム蒸着材であって、該焼結体ペレットの表面に、先端が丸味を帯びた突起が多数形成されていることを特徴とする酸化マグネシウム蒸着材。
酸化マグネシウム純度が９９．９８５質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の酸化マグネシウム蒸着材。
突起の高さが、突起の底部の直径に対して１／５〜４／５の範囲にあることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の酸化マグネシウム蒸着材。
突起底部の平均直径が１〜２０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の酸化マグネシウム蒸着材。
純度が９９．９８質量％より高く、比表面積が５〜１０ｍ^２／ｇの範囲にあり、一次粒子の形状が立方体である酸化マグネシウム粉末と、バインダとを含む水性分散媒体からなる酸化マグネシウムスラリを調製し、次いでこの酸化マグネシウムスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥することにより、酸化マグネシウム粉末の造粒物を得て、得られた造粒物をペレット状に成形し、そしてペレット状成形物を焼成して、酸化マグネシウム粉末を焼結させることによって製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載の酸化マグネシウム蒸着材。