JPH0648816A - 高密度酸化インジウムスズ焼結体の製造方法 - Google Patents

高密度酸化インジウムスズ焼結体の製造方法

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JPH0648816A
JPH0648816A JP4245435A JP24543592A JPH0648816A JP H0648816 A JPH0648816 A JP H0648816A JP 4245435 A JP4245435 A JP 4245435A JP 24543592 A JP24543592 A JP 24543592A JP H0648816 A JPH0648816 A JP H0648816A
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光輝 戸石
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広明 浦野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊で高価な装置等を使用することなく、高
密度酸化インジウムスズ焼結体を工業的に安定しかつ低
コストで製造することを目的とする。 【構成】 比表面積20m/g以上の酸化インジウム
粉末85〜100重量%、残部が酸化スズ粉末及び不可
避不純物からなる混合粉末を加圧成形後、酸素濃度40
%以上の酸化雰囲気中にて1400〜1600℃で焼成
することを特徴とする高密度酸化インジウムスズ焼結体
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化インジウムスズ
(以下、ITOという)焼結体の製造方法に関し、詳し
くは相対密度が90%以上の高密度ITO焼結体の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】透明導電膜用材料として用いられるIT
O膜の形成法としては、スプレー法やCVD法等の化学
的方法と、蒸着法やスパッタ法等の物理的方法がある
が、特にスパッタ法は膜質の良好さや工業的利点から広
く用いられている。
【0003】このスパッタ法では、ITO焼結体をスパ
ッタリングターゲットとして用いているが、従来はIT
Oの焼結性が悪いことから、相対密度60〜75%の焼
結体が用いられていたが、近来膜質の向上や成膜速度を
大きくすること、ターゲット表面黒化の抑制という要求
に対して、焼結体密度を高めることが望まれていた。
【0004】ITO焼結体を作製する方法としては、従
来からホットプレス法(HP法),プレス法(金型法、
CIP法ともいう),鋳込み法等が知られている。
【0005】ホットプレス法は、ITO粉末をカーボン
質モールドに入れ、同じくカーボン質のパンチにより圧
力(〜200Kg/cm)を加えながら、1000〜
1400℃に加熱して焼結体を得る方法である。
【0006】プレス法は、ITO粉末を冷間で加圧成形
し、大気炉において焼成する方法であり、ITO粉末と
しては加圧成形時のハンドリング性の向上と圧力伝達性
の向上のために、溶媒中に結合剤等と共に分散させてス
ラリーとした後、スプレードライ等により顆粒状とした
ものが用いられている。
【0007】鋳込み法は、ITO粉末を溶媒中に結合剤
等と共に分散させたスラリーを吸水性の成形型に常圧下
又は加圧下に注入して成形し、得られた成形体を上記プ
レス法の場合と同様に焼成して焼結体を得る方法であ
る。
【0008】しかしながら、上記のような技術にあって
は、それぞれ下記のような欠点がある。
【0009】即ち、ホットプレス法(HP法)は高密度
焼結体を製造できる点では好ましい方法であるが、一般
に還元雰囲気加熱によるため、焼結体の一部が還元され
るという欠点があることに加え、例えば10inch×
15inchなどの大型タイプの焼結体を製造する場
合、かなり大規模な装置が必要となるなど、実用的でな
い面もある。
【0010】また、プレス法や鋳込み法では、粉末を溶
媒に分散させたスラリーとするために、比表面積が10
/g以上であるような焼結性の良い微粒子を用いる
ことは困難である。しかも、鋳込み法の場合には、成形
に適したスラリー濃度や流動性を得るために、仮焼によ
り比表面積を4〜5m/gに調整する必要があった。
また、スプレードライにより造粒する場合も、微粉末で
は過剰の溶媒が必要であり、更に作製された造粒粉も中
空球や陥没球状のものが多く、これらを用いてプレス成
形しても、グリーン密度が低かったりして、クラックの
発生原因となることが多かった。
【0011】また、本発明者等は焼結性の良い比表面積
20m/g以上の酸化インジウム粉末を用いた造粒粉
を製造し、高密度ITO焼結体を得る方法(特願平3−
83309号,特願平4−61190号)を提案した
が、相対密度90%を超えるITO焼結体を安定して製
造し得るまでには至らなかった。
【0012】更に、焼成時に1気圧(ゲージ圧)以上の
加圧酸素雰囲気中で焼成することを特徴とする技術(特
開平3−207858号公報)も提案されているが、I
TOの分解を抑制するため、1気圧(ゲージ圧)以上の
加圧酸素雰囲気で1600〜1700℃の高温で焼成す
ることにより一応高密度焼結体が得られるが、焼成炉の
構造を耐圧容器として高温に耐え得るようにしなければ
ならないため、設備費が膨大になるなどの問題があっ
た。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
諸欠点を解消し、特殊で高価な装置を用いることなく、
高密度ITO焼結体を工業的に安定しかつ低コストで製
造することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、高密度I
TO焼結体を製造すべく多くの実験・研究を重ねた結
果、焼結性の良いITO原料粉で成形した成形体を酸素
濃度40%以上の酸化雰囲気中にて焼成温度1400〜
1600℃で常圧焼結することにより、相対密度90%
以上の高密度ITO焼結体が製造できるとの知見を得て
本発明をなすに至ったのである。
【0015】即ち、本発明は比表面積20m/g以上
の酸化インジウム粉末85〜100重量%,残部が酸化
スズ粉末及び不可避不純物からなる混合粉末を加圧成形
後、酸素濃度40%以上の酸化雰囲気中にて1400〜
1600℃で焼成することを特徴とする高密度ITO焼
結体の製造方法を提供するものである。
【0016】本発明において、焼結性に優れたITO微
粉末を用いるが、主成分の酸化インジウム粉末として
は、比表面積20m/g以上の粉末を85〜100重
量%の割合で使用し、残部が酸化スズ及び不可避不純物
となるように配合して均一に混合したものを用いる。酸
化スズとしては、粒径が10μm以下の粉末がよいが、
好ましくは主成分の酸化インジウム粉末と同等の粒径の
ものがよい。
【0017】上記のように配合したITO原料微粉末を
金型プレス等で加圧成形し、成形体を作製する。この場
合、該成形体の密度は45%以上の相対密度とすること
が好ましい。
【0018】次いで、焼成温度1400〜1600℃で
焼成するが、焼成時の炉内の雰囲気を酸素濃度40%以
上の酸化雰囲気に保持することが大切である。焼成時の
焼成温度が1400℃未満では焼結が進行せず、従って
焼結密度が高くならない。一方、焼成温度が1600℃
を超えても焼結はするが、ITOの解離が大きくなるこ
ととコスト的な面から有益とはいえない。従って、焼成
温度は1400〜1600℃の温度範囲とする。
【0019】炉内の焼成雰囲気については、通常の大気
用電気炉に所定の酸素濃度が保持できるように純酸素ガ
スを流入させる程度でよく、特別な耐圧容器とする必要
はない。酸素濃度は40%以上とし、40%未満では所
望の効果が得られない。雰囲気中の酸素以外のガスにつ
いては、ITOと反応しないガスであればよい。なお、
所定温度での保持時間は通常1〜20時間であり、好ま
しくは2〜10時間である。
【0020】上記のような製造条件を充たすことによ
り、従来技術の諸欠点を解消し、特殊で高価な装置など
を用いることなく、相対密度90%以上の高密度ITO
焼結体を安定して低コストで製造することができるので
ある。
【0021】その理由は、次のように考えられる。即
ち、ITOの焼結においては、上記の焼成温度域での蒸
気圧が高くなり、気相拡散により焼結が進行するものと
考えられるが、反面ITOの解離により焼結が阻害され
る。そこで、酸素分圧を大きくすることでITOの解離
を抑制すると共に、1600℃を超えると解離が急激に
促進されるので、焼成温度を1600℃以下で焼結させ
ることができるような焼結性の良好なITO原料粉を用
いることにより、高密度化が達成されるものと考えられ
る。また、その機構については明らかではないが、酸素
自体が焼結を促進させる作用をしていることも考えられ
る。次に、本発明を実施例により詳細に説明する。
【0022】
【実施例】
実施例1 比表面積32m/gの酸化インジウム(In
粉90重量%と比表面積4m/gの酸化スズ(SnO
)粉10重量%とを混合した混合粉にPVA(ポリビ
ニールアルコール)5重量%水溶液を該混合粉の全量基
準で10重量%を添加配合し、これを金型プレスで1i
nchφ×5mmのペレットに作製した。作製したペレ
ット成形体の相対密度は53%であった。
【0023】得られたペレットを乾燥後、1300〜1
600℃の温度域で焼成温度を変化させて、各々5時間
保持して焼成した。焼成時の炉内雰囲気中の酸素濃度
は、45%になるように酸素ガスを流入して調整した。
その結果を、図1及び図2に示す。
【0024】実施例2 比表面積32m/gの酸化インジウム(In
粉95重量%と比表面積4m/gの酸化スズ(SnO
)粉5重量%とを充分に混合した混合粉にPVA5重
量%水溶液を該混合粉の全量基準で10重量%を添加配
合し、これを金型プレスで1inchφ×5mmのペレ
ットに作製し、実施例1と同条件で焼成した。その結果
も図1及び図2に併せて示す。
【0025】実施例3 実施例1と同様の混合粉を用いて、500mm(長さ)
×170mm(幅)×10mm(厚さ)の成形体をプレ
ス成形して作製し、該成形体を電気炉中に酸素を流入し
て酸素濃度を50%に調整し、1500℃で5時間保持
する条件で焼成した。得られた焼結体の相対密度は97
%であった。
【0026】比較例 実施例1及び2とそれぞれ同じ混合粉を用いて同様のペ
レットを作製し、各々大気中で1300〜1600℃の
焼成温度域で焼成温度を変化させて、各々5時間焼成し
た。得られた結果を併せて図1及び2に示す。
【0027】図1は、実施例1〜2及び比較例で得られ
た焼結体の相対密度と焼成温度との関係を示したもので
ある。図中、□印は実施例1(In:90重量
%,SnO:10%配合のITO)の場合、○印は実
施例2(In:95重量%,SnO:5重量%
配合のITO)の場合、■印は比較例(In:9
0重量%,SnO:10重量%配合のITO)の場
合、また●印は比較例(In:95重量%,Sn
:5重量%配合のITO)の場合を示すグラフであ
る。
【0028】図1から、焼成時の雰囲気中の酸素濃度を
45%に保持した実施例1,2の場合は、比較例(大気
中で焼成)と比較して、焼結体の相対密度に大差があ
り、焼成温度1400〜1600℃の温度域で相対密度
95%以上となることが分る。また、焼成温度1400
℃未満では焼結が進行せず、従って焼結体の相対密度が
高くならない。また、上記結果から、焼成時の酸素濃度
が焼成温度と同様に焼結体の相対密度に著しく寄与する
ことが分る。
【0029】図2は、実施例1〜2及び比較例で得られ
た焼結体の焼成温度と焼成時重量減少率との関係を示し
たものである。重量減少率には、バインダー固形分(P
VA:0.5重量%)も含む。図中のマーク(○,□,
●,■印)は、図1の場合と同様である。
【0030】図2から分るように、本発明に係る実施例
1,2(○,□印)の場合は大気中で焼成した比較例
(●,■印)の場合と比較して、その重量減少率が低
く、1400〜1600℃の焼成温度域で2.5〜4.
5%程度である。
【0031】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、上記
の如く焼結性の良い原料を用い、焼結を阻害するITO
の解離が少ない1400〜1600℃の焼成温度で焼成
し、更に解離の抑制及び焼結促進のために焼成雰囲気中
の酸素濃度を40%以上の酸化雰囲気に保持して常圧焼
結することにより、従来は特別の耐圧容器などを使用し
なければ製造できなかった高密度ITO焼結体を工業的
に安定して、しかも低コストで製造することができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る焼結体の焼成温度と焼結体相対密
度との関係を示すグラフである。
【図2】本発明に係る焼結体の焼成温度と焼成時の重量
減少率との関係を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 比表面積20m/g以上の酸化インジ
    ウム粉末85〜100重量%、残部が酸化スズ粉末及び
    不可避不純物からなる混合粉末を加圧成形後、酸素濃度
    40%以上の酸化雰囲気中にて1400〜1600℃で
    焼成することを特徴とする高密度酸化インジウムスズ焼
    結体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121178A (en) * 1996-10-04 2000-09-19 Dowa Mining Co., Ltd. Sintered ITO and an ITO sputtering target
US6500225B2 (en) 1998-12-03 2002-12-31 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing high density indium-tin-oxide sintered body

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03126655A (ja) * 1989-10-06 1991-05-29 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化インジウム‐酸化錫焼結体及びその製造方法

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