JP2004277836A

JP2004277836A - Ｉｔｏターゲットの製造方法

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Publication number: JP2004277836A
Application number: JP2003072866A
Authority: JP
Inventors: Riichiro Wake; 理一郎和気; Shohei Mizunuma; 昌平水沼
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】本発明は、従来生じていたスプレードライヤーで得られる造粒粉の成形時でのつぶれ性のばらつきによる強度低下や、密度の低下という問題のない高強度で高密度のＩＴＯターゲットを得る方法の提供を課題とする。
【解決手段】酸化インジウム粉と酸化スズ粉と水と有機バインダーとを混合し粉砕し、これを噴霧乾燥して造粒粉を得、得られた造粒粉を均一混合した後加圧成型し、得られた成型体を焼成してＩＴＯターゲットを得る方法において、有機バインダーとしてケン化度９０〜９５ｍｏ１％、重合度４００〜１０００のポリビニルアルコールを酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合量に対して１．０〜３．０重量％となる量を加え、加圧成型前の造粒粉の水分率を０．１５〜０．４重量％とする。
【選択図】無し。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ等の透明導電膜として広く用いられているｌＴＯ膜を得る１ＴＯターゲットの作製に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ等の透明導電膜としてＩＴＯ膜を用いる場合、ＩＴＯ膜が平滑であることは当然として比較的低温で成膜されることが求められる。こうした求めに応ずるために高密度で強度の高いＩＴＯターゲットの使用が求められてきている。
【０００３】
こうしたＩＴＯターゲットは乾式加圧成型法、鋳込み成型法など幾つかの方法により作製されている。この内、乾式加圧成型法は、平均粒径０．５〜２μｍ程度の原料粉に有機バインダー、可塑剤等を混合した数１０〜数１００μｍの顆粒（造粒粉）を作製し、これを金型、ラバー等に充填し、一軸プレス、ＣＩＰ（冷間静水圧プレス）を用いて通常１００〜２００ＭＰａの圧力で加圧し、所定の形に造形する方法である。
【０００４】
造粒粉は多くの場合、原料粉および有機バインダー、分散剤、可塑剤等に水を混合してスラリーを調製し、このスラリーをスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥することにより得られる。
【０００５】
加えられる有機バインダーとしてはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が最も一般的であり、原料粉１００重量部に対し、通常１〜１０重量部添加される。得られた成型体は必要により加工された後、脱脂、焼成、加工の各工程を経て最終製品となる。
【０００６】
ところで、乾式加圧成型法で得られる成型体は、その強度が弱いとされており、成型体のハンドリングの際や、ＣＩＰ成型を行う場合、減圧時に割れを発生し、歩留まりの低下を招き易いとされている。また、成型体に加工を施す場合には、加工中にクラックが発生しやすくなるとされている。
【０００７】
このような問題を解決するには、成型体の強度をさらに向上させることが必要である。成型体の強度を高くするには有機バインダーの量を増やすことが有効であるが、その場合、脱脂時間が長くなったり、焼成後の製品の密度が低くなったり、或いは焼成収縮が大きくなるため寸法制御が困難となる問題を生じる。
【０００８】
また、造粒粉が硬くなり過ぎ、加圧成型時に造粒粉が変形しにくく、成型体の密度が低くなり、逆に強度の低下を招く場合もある。（特許文献１段落０００２〜００１１参照）
こうした問題点を解消すべくものとして以下の式１で示されるポリアクリル系ポリマーを有機バインダーとして用いた高強度酸化物系セラミックス成型体が提案されている。（特許文献１段落００１８参照）
【０００９】
【化１】

【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２７７１６８
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした方法によってＩＴＯターゲットを得たとしても、充分問題が解決された状態となっていない。というのは、前記のように原料粉および有機バインダー、分散剤、可塑剤等に水を混合してスラリーを調製し、このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥して得られる造粒粉の成型時でのつぶれ性に大きなばらつきが生じ、つぶれ性の悪いときには、成型体中に空孔が生じ、その後作製されるターゲットの密度が低下するという問題がある。成型時での造粒粉のつぶれ性が悪いと、そのつぶれが悪い部分が割れチッピングの起点となり成型体の強度を著しく減少させるという問題、最終的に得られるターゲットの密度が低下するという問題がある。
【００１２】
本発明は、こうした問題のない高強度で高密度のＩＴＯターゲットを得る方法の提供を課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第一の態様は、酸化インジウム粉と酸化スズ粉と水と有機バインダーとを混合し粉砕し、これを噴霧乾燥して造粒粉を得、得られた造粒粉を均一混合した後加圧成型し、得られた成型体を焼成してＩＴＯターゲットを得る方法において、有機バインダーとしてケン化度９０〜９７ｍｏ１％、重合度４００〜１０００のポリビニルアルコールを用いるものである。
【００１４】
そして、本発明の第二の態様は、前記に加えて有機バインダー量を酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合量に対して１．０〜３．０重量％となる量を加えるものである。
【００１５】
そして、本発明の第三の態様は、前記に加えて加圧成型前の造粒粉の水分率を０．１５〜０．４重量％とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様において、ケン化度９０〜９７ｍｏ１％、重合度４００〜１０００のポリビニルアルコールを有機バインダーとして用いるのは、該範囲のケン化度と重合度のポリビニルアルコールを用いることにより、得られる造粒粉が軟質なものとなり、成型時でのつぶれ性が向上するからである。この結果、成型体中の空孔が減少し、成型体強度が向上し、焼成して得られるＩＴＯターゲットの密度が向上する。
【００１７】
ケン化度９７ｍｏ１％を越え、重合度１０００を越えるポリビニルアルコールを用いると、成型時での造粒粉のつぶれ性が悪くなり、成型体中の空孔が増加し、成型体強度が減少し、焼結後に得られるＩＴＯターゲットの密度が向上しない。
【００１８】
また、ケン化度９０ｍｏ１％未満、重合度４００未満のポリビニルアルコールを用いると、成型体が軟質となりすぎ作業効率が悪化するので好ましくない。
【００１９】
有機バインダーの量を酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合量に対して
１．０〜３．０重量％となる量とするのは、この範囲を下回ると成型体強度が低下し成型以後の工程で割れる確率が高くなり、この範囲を超えるとバインダーにより生じる空孔が大きくなるため焼結時の粒成長でも空孔を無くすことが困難となり、製品密度が低下するからである。
【００２０】
加圧成形前の造粒粉の水分率を０．１５〜０．４重量％とするのは、該範囲内の水分率の造粒粉は成型時でのつぶれ性が向上し、成型体中の空孔が減少し、成型体強度が増加し、焼成後に得られるＩＴＯターゲットの高密度化を容易にする。
【００２１】
造粒粉水分率を０．１５重量％以下とするとその成型時でのつぶれ性が悪くなり成型体強度は向上せず、それに伴い得られるＩＴＯターゲットの密度も低下する。また、造粒粉水分率を０．４重量％以上とするとバインダー自身の強度が軟質となるため成型体強度が減少する。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
（実施例１〜４）
酸化インジウム粉２７００ｇと、酸化スズ粉３００ｇと、表１に示したケン化度と重合度のポリビニルアルコールを総原料粉に対して１．５重量％となるよう４５ｇ、オルガノ精製水２０００ｇを１０Ｌポットに入れ、回転数６０ｒｐｍで１５〜２０時間ボールミル混合・粉砕しスラリーを作製した。
【００２３】
次に、得られたスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥して造粒粉を得た。得られた造粒粉を十分に乾燥させ、その後造粒分に純水を噴霧し、２０時間以上混合を行い造粒粉の水分率が０．２重量％となるようにし、この造粒粉を矩形の型に入れ、３ｔ／ｃｍ^２で加圧して３００×３００×１０ｍｍの成型体を作製した。次いで、１５５０℃で２０時間酸素雰囲気中で焼成し、焼結体を得、加工を行いＩＴＯターゲットを得た。次にこれらのターゲットの相対密度を求めた。測定結果を表１にあわせて示した。
【００２４】

表１より本例で十分な相対密度のターゲットが得られることがわかる。
【００２５】
（実施例５〜６）
用いるポリビニルアルコールを表２に示したものとした以外は実施例１と同様にしてＩＴＯターゲットを得、これらのターゲットの相対密度を求めた。測定結果を表２にあわせて示した。
【００２６】

表２より本例で十分な相対密度のターゲットが得られることがわかる。
【００２７】
（実施例７〜９）
ケン化度９４．５％、重合度５００のポリビニルアルコールを表３に示した以外は実施例１と同様にしてＩＴＯターゲットを得、これらのターゲットの相対密度を求めた。測定結果を表３にあわせて示した。
【００２８】

表３より本例で十分な相対密度のターゲットが得られることがわかる。
【００２９】
（実施例１０〜１３、比較例１〜３）
スプレードライヤーで得た造粒分に純水を噴霧し、２０時間以上混合を行うことにより得られる造粒粉の水分率を０．００５（比較例１）、０．１５（実施例１０）、０．２（実施例１１）、０．３（実施例１２）、０．４（実施例１３）、０．５（比較例２）、０．７（比較例３）各重量％となるようにした以外は実施例１と同様にして加圧して８０×１５×１０ｍｍの成型体を作製し面取り加工を行った後、３点曲げ強度を測定した。測定結果を図１に示す。図１から明らかなように造粒粉を十分に乾燥させた状態（水分含有量≦０．０１）のもので著しく成型体強度が弱く、造粒粉水分含有量を０．１５〜０．４重量％としたときに成型体強度は８．３Ｎ／ｍｍ^２以上となり、きわめて高強度の成型体が得られることがわかった。
【００３０】
（比較例４〜７）
用いるポリビニルアルコールを表４に示したものとした以外は実施例１と同様にしてＩＴＯターゲットを得、これらのターゲットの相対密度を求めた。測定結果を表４にあわせて示した。
【００３１】

表４より本例で十分な相対密度および強度を持ったターゲットが得られないことがわかる。
【００３２】
（比較例８，９）
ケン化度９４．５％、重合度５００のポリビニルアルコールを表５に示した以外は実施例１と同様にしてＩＴＯターゲットを得、これらのターゲットの相対密度を求めた。測定結果を表５にあわせて示した。
【００３３】

表５より本例では十分な相対密度および強度を持ったターゲットが得られないことがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、成型時の造粒粉のつぶれ性が向上し、それに伴い高密度１ＴＯターゲットを得ることができる。また、成型時での造粒粉のつぶれ性が良いことにより、その強度が増し成型体時での割れ、欠け等を減少させることができる。
【００３５】
更に、本発明によれば、ターゲット密度に関わるバインダーなどを一般的で安価なポリビニルアルコールを用いて、ポリアクリル系ポリマーよりも腐食性ガスが発生しにくく、装置劣化をさせにくくしたままで、高密度を保ちその成型体の強度を向上させることができる。このため、成型体時での割れ、欠け等を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例、及び比較例で得られた成型体の３点曲げ強度測定結果を示した図である。

Claims

酸化インジウム粉と酸化スズ粉と水と有機バインダーとを混合し粉砕し、これを噴霧乾燥して造粒粉を得、得られた造粒粉を均一混合した後加圧成型し、得られた成型体を焼成してＩＴＯターゲットを得る方法において、有機バインダーとしてケン化度９０〜９７ｍｏ１％、重合度４００〜１０００のポリビニルアルコールを用いることを特徴とするＩＴＯターゲットの製造方法。
有機バインダー量を酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合量に対して１．０〜３．０重量％となる量を加える請求項１記載の製造方法。
加圧成型前の造粒粉の水分率を０．１５〜０．４重量％とすることを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。