JP2736498B2 - 酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法 - Google Patents

酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ITO膜(Indium-T
in Oxide膜)を始めとした酸化インジウム系表示材料等
の製造原料として好適な“酸化インジウム−酸化スズ粉
末(酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末との混合粉末
で、 以降はITO粉末と記す)”の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来技術とその課題】これまで、亜鉛鉱中に極く微量
含まれていて副産物として回収されていたインジウムの
興味深い特性が次第に明らかになるにつれ、その用途に
関する多くの提案がなされてきたが、近年、インジウム
酸化物、特に“ITO”と呼ばれる“Snを含んだインジ
ウム酸化物(In23-SnO2)”の薄膜が有する高い導電性
や透明性に注目が集まり、液晶表示装置,薄膜エレクト
ロルミネッセンス表示装置,放射線検出素子,端末機器
の透明タブレット等の多岐にわたる用途が開かれた。
【0003】ところで、上述のような装置・機器類の製
造原料として準備される酸化インジウム粉末や酸化スズ
粉末は、従来、図3に示すようなそれぞれの工程に従っ
て製造されている。
【0004】即ち、酸化インジウム粉末の場合は、まず
第1段階として、金属インジウムを硝酸で溶解し、これ
をアンモニア水で中和して水酸化インジウムとして沈降
させる。そして、この沈積物(水酸化インジウム)をろ
過,洗浄,乾燥する。次に、第2段階として、得られた
水酸化インジウムを焙焼し、酸化インジウム粉末とす
る。
【0005】また、酸化スズ粉末の場合には、第1段階
として金属スズを硝酸で溶解し、これをメタスズ酸とし
て沈降させる。そして、この沈積物(メタスズ酸)をろ
過,洗浄,乾燥し、第2段階として、得られたメタスズ
酸を焙焼し酸化スズ粉末とする。
【0006】なお、このようにして製造された酸化イン
ジウム粉末並びに酸化スズ粉末は、両者を混合してスパ
ッタリングタ−ゲット等に成形した上で、薄膜を形成す
るための成膜素材として用いられることが多い。
【0007】しかしながら、酸化インジウム粉末や酸化
スズ粉末の製造に係る上記方法には次のような問題が指
摘された。 a) 得られる酸化物粉末は諸特性(平均粒径,見掛密度
等)のバラツキが大きく、これがITO系の表示材料等
の“品質バラツキの低減”或いは“高品質化”の阻害要
因となっている。 b) 製造条件(液温,反応速度等)を一定に制御するこ
とが必ずしも容易でなく、これを安定させるために設備
コストが上昇する。 c) 従来とは特性の異なる粉末を要求された場合に、こ
の要求への柔軟な対応ができない。 d) 製造装置が比較的大掛かりとなり、そのため製造条
件を一定に制御しようとするとかなりの労力を要する
上、増産への対応が必ずしも容易とは言えない。 e) 溶解廃液(例えば硝酸アンモニウム)がその都度発
生するのでその処理が必要であり、これがランニングコ
ストを高める。f) 酸化インジウム粉と酸化スズ粉を混合し均一化する
ための工程が必要となり、コストが上昇する。 g) 上記f)の混合において均一化度が不十分なために膜
特性が改善できない。
【0008】このようなことから、本発明が目的とした
のは、上記諸問題を解消し、表示材料の原料等としても
十分に満足できる優れた特性を備えた酸化インジウム粉
末と酸化スズ粉末との混合粉末を、製造性良く安定に、
かつコスト安く提供できる手立てを確立することであっ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は上
記目的を達成すべく様々な観点から研究を行ったとこ
ろ、次のような知見を得ることができた。
【0010】インジウムやスズの酸化物粉末を製造する
に当って、その第1段階として従来のような「溶解沈澱
法」ではなくて「電解法」を採用し、しかもその際にイ
ンジウムとスズとの合金を陽極として電解処理すると、
比較的低い設備費やランニングコストの下で安定した条
件にて“水酸化インジウム”と“メタスズ酸”の混合沈
積物を一工程で製造することが可能となる上、この混合
沈積物をか焼することによって非常に幅広い領域の諸特
性(平均粒径,見掛密度等)を有したITO粉末(酸化
インジウム粉末と酸化スズ粉末との混合粉末)を安定し
て得ることができ、しかも電解条件の選択によってこれ
ら諸特性をきめ細かくコントロ−ルすることも可能であ
る。
【0011】本発明は、上記知見事項等に基づいてなさ
れたものであり、「インジウムとスズとの合金を陽極と
してこれを電解し、 得られた水酸化インジウムとメタス
ズ酸の混合沈積物をか焼することによって、 平均粒径や
見掛密度等の特性バラツキの小さいITO粉末を安定か
つ低コストで、 しかも特性コントロ−ル容易に製造し得
るようにした点」に大きな特徴を有している。
【0012】上述のように、本発明に係るITO粉末の
製造方法では、従来とは異なって、まず電解液中でイン
ジウムとスズとの合金を陽極として電解することにより
水酸化インジウムとメタスズ酸を同時に析出させ、次い
でこの混合沈積物をか焼(焙焼)するという工程が採ら
れるが、上記合金を陽極電解する際に適用される電解液
については特に指定されるものではなく、硝酸アンモニ
ウム,硫酸アンモニウム,その他の電解質等の何れを用
いても良いものの、コストや製品の純度維持の面から硝
酸アンモニウム水溶液が好ましいと言える。
【0013】なお、水酸化インジウムとメタスズ酸を同
時に析出させるための“電解法”としては、通常のいわ
ゆる平波による電解法,周期的反転電流による電解法
(PR電解法)の何れを採用しても良い。そして、水酸
化インジウムとメタスズ酸を析出させる際の電解条件を
選択することで、これをか焼して得られるITO粉末の
平均粒径,比表面積又は見掛密度等の制御が可能であ
り、これらの調整はITO系の表示材料等の原料として
用いた場合における製品品質の著しい改善に結びつく。
【0014】図1は、この電解法を取り入れた本発明に
係る“ITO粉末の製造工程例”を示している。ここ
で、図1に例示される工程に従ってITO粉末をより安
定に製造するためには、好ましくはか焼に供する“水酸
化インジウムとメタスズ酸の混合沈積物”を得るための
“電解”を、NH4 NO3 濃度が 0.2〜5mol/L(リットル)
、pHが4〜9.5 、そして浴温が0〜50℃の硝酸ア
ンモニウム水溶液中で実施し、その時の電流密度を10
0〜1800A/m2 の範囲に制御するのが良い。
【0015】つまり、電解浴(硝酸アンモニウム水溶
液)のNH4 NO3 濃度が 0.2mol/Lを下回ると電流効
率低下又は電力原単位上昇を招く恐れがあり、また5mo
l/L を超えると薬品消費量の増大が無視できなくなる。
そして、浴のpHが4を下回ると沈積物が微細化して固
液分離困難となり、一方、9.5 を上回る浴の取扱いは安
全上もしくは環境防災上好ましくないので、これを避け
るのが通例である。
【0016】浴温については、0℃未満に調整すること
は冷却コストの点で不利となり、一方、50℃を超える
温度に維持しようとするとそのための加熱コストが無視
できなくなる上、特にNH4 NO3 の場合にはアンモニ
ア蒸気発生に対応した環境対策が必要となる。更に、電
流密度については、100A/m2 を下回ると生産性が
悪くなり、一方、1800A/m2 を上回る場合には槽
電圧の上昇が著しくなって経済的に不利になる。
【0017】さて、本発明に係る「ITO粉末の製造方
法」によると次のような利点を享受することができ、従
ってその産業上の寄与は極めて大きいと言える。 1) 得られるITO粉末の“諸特性(平均粒径,見掛密
度等)の幅”が広く、これらを電解条件の選択によって
コントロ−ルできる。 2) か焼に供する中間原料たる水酸化インジウムとメタ
スズ酸の混合沈積物の製造が電解法にて同時に行われる
ので連続方式が採用でき、バッチ方式の従来法に比べて
品質管理が容易で、品質そのものも安定する。 3) 電解条件の選択により最終的に得られるITO粉末
の諸特性を微妙にコントロ−ルできるため、これを使用
するITO系の表示材料等の高品質化や品質バラツキの
低減が達成できる。 4) 個別に得た酸化物(酸化インジウム,酸化スズ)同
士を混合してITO粉末とする従来法に比べ、共電解法
で得た混合沈積物をか焼して実質的な混合工程無しにI
TO粉末とする本発明法では、酸化物の混合がより均一
となって得られるITO粉末は非常に均質である。 5) いわゆる“クロ−ズドシステム”化ができるので、
中和の都度に硝酸及び硝酸アンモニウムの廃液が発生し
ていた従来法に比べてランニングコストの大幅な低減が
達成される。 6) 製造装置がコンパクトであるので、イニシャルコス
ト(建設費)も安価となり増産への対応がしやすい。
【0018】なお、本発明に係るITO粉末は、これを
前述したITOスパッタリングタ−ゲットに成形してI
TO膜の形成に用いた場合に特に優れた結果を得ること
ができるが、ITO粉末からITOタ−ゲットを製造す
るには一般に図2で示した工程が採られる。
【0019】続いて、本発明を実施例によって更に具体
的に説明する。
【実施例】 〈実施例1〉10℃の硝酸アンモニウム水溶液(NH4
NO3 濃度:0.5mol/L,pH:8)中において、インジ
ウムとスズとの合金(Sn:17.5wt%)を陽極とし、陰極電流
密度を600A/m2 として、PR式のパルス通電によ
り電解を行った。そして、電解槽底の沈積物をろ過,洗
浄及び乾燥し、水酸化インジウムとメタスズ酸の混合沈
積物を得た。次に、これを1100℃で焙焼し、平均粒
径18μm,見掛密度1.7g/cm3のITO粉末を得た。
【0020】次いで、得られた上記ITO粉末を原料と
し、コ−ルドプレス大気焼結法によりSnO2 含有割合が
10wt%のITOスパッタリングタ−ゲットを製造した
ところ、焼結体の密度は6.72g/cm3であった。
【0021】更に、このITOタ−ゲットをスパッタし
て得られた透明導電膜のシ−ト抵抗や透過率等の諸特性
を調査したところ、LCD(液晶)用としても十分に使
用可能な満足できる結果を示すことが確認された。
【0022】〈実施例2〉電解浴として浴温:50℃,
NH4 NO3 濃度:1.0mol/L,pH:6の硝酸アンモニ
ウム水溶液を使用した以外は、実施例1の場合と同一条
件でPR方式のパルス電解を行い、電解槽底の沈積物を
ろ過,洗浄及び乾燥して水酸化インジウムとメタスズ酸
の混合沈積物を得た。次に、これを1100℃で焙焼し
たところ、粒径が揃った見掛密度の高いITO粉末が得
られた。
【0023】次いで、得られたITO粉末を使用し、実
施例1におけると同様にSnO2 含有割合が10wt%のI
TOスパッタリングタ−ゲットを製造したところ、焼結
体の密度は4.80g/cm3であった。
【0024】このITOタ−ゲットをスパッタし、得ら
れた透明導電膜のシ−ト抵抗や透過率等の諸特性を調査
したところ、LCD用としても十分に使用可能な満足で
きる結果を示すことが確認された。
【0025】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、例えばITO膜形成用スパッタリングタ−ゲットの
原材料等としても十分に満足できるITO粉末を要求特
性に幅広く的確に対応しつつ低コストで提供することが
可能となるなど、産業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る“ITO粉末の製造工程”の概要
説明図である。
【図2】ITO粉末からITOスパッタリングタ−ゲッ
トを製造する工程の説明図である。
【図3】従来の酸化インジウム粉末及び酸化スズ粉末の
製造工程に関する概要説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−195101(JP,A) 特開 平6−199522(JP,A) 特開 平6−199523(JP,A) 特開 平6−171937(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インジウムとスズとの合金を陽極として
    これを電解し、得られた水酸化インジウムとメタスズ酸
    の混合沈積物をか焼することを特徴とする、酸化インジ
    ウム−酸化スズ粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】 硝酸アンモニウム水溶液を電解液として
    インジウムとスズとの合金の電解を行う、請求項1に記
    載の酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法。
JP5146821A 1992-12-09 1993-05-26 酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法 Expired - Lifetime JP2736498B2 (ja)

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