JPH09124363A - Ito焼結体の製造方法 - Google Patents

Ito焼結体の製造方法

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JPH09124363A
JPH09124363A JP7282806A JP28280695A JPH09124363A JP H09124363 A JPH09124363 A JP H09124363A JP 7282806 A JP7282806 A JP 7282806A JP 28280695 A JP28280695 A JP 28280695A JP H09124363 A JPH09124363 A JP H09124363A
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JP
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ito sintered
fine powder
sintered body
stirring type
medium
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JP7282806A
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English (en)
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Keiichi Iida
恵一 飯田
Takeo Sasaki
丈夫 佐々木
Hiroyuki Takashina
啓幸 高階
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 緻密かつ低抵抗で均一組成を有し、内部歪の
ないITO焼結体を製造する。 【解決手段】 SnCl4 水溶液にIn23 微粉体を
分散させた液をZrO2ビーズ5を媒体とする媒体攪拌
型分散機内に収容し、媒体攪拌型分散機1を作動状態で
NH3 水を添加し、In23 微粉体の表面にSn(O
H)4 を析出させる。この粒子を回収して成形、焼成す
る。 【効果】 Sn(OH)4 (SnO2 ゾル)がIn2
3 微粉体の表面や空隙に均一に分散した状態で析出して
空隙を充填すると共にSO2 −In23 の相互作用が
極めて強固な粒子となる。メカノケミカル機構により、
均一かつ高密度で表面活性に優れた易焼結性の複合粒子
が得られる。内部歪がなく、著しく高密度かつ低抵抗、
均一組成で、機械的強度及び電気的特性に優れたITO
焼結体を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はITO焼結体の製造
方法に係り、特に、太陽電池、液晶ディスプレイ(LC
D)等の透明導電膜作製用ITO焼結体スパッタリング
ターゲットとして有用な、緻密で均一組成のITO焼結
体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ITO(Indium tin oxide)は、透明導電
膜として液晶ディスプレイ、太陽電池をはじめ広範囲に
用いられている。ITO透明導電膜の作製法としては、
ITO焼結体ターゲットを用いるアルゴンプラズマによ
るスパッタリング製膜技術が最も多く用いられる。この
方法で形成されるITO膜はそのスパッタリングターゲ
ットの特性の影響を大きく受ける。特に、ターゲットの
密度と微細構造の影響は大きく、ターゲットが高密度で
あるほど、また、組成が均一であるほど良質の膜が得ら
れる。
【0003】このようなことから、ITO焼結体スパッ
タリングターゲットとしては、形成されるITO膜の特
性向上の面から、また、製膜コストの面から、より高密
度で均一組成のものが求められている。
【0004】しかしながら、通常の常圧焼結法では、密
度70〜75%程度の焼結体しか得ることはできず、十
分に高密度なITO焼結体を得ることは困難である。そ
こで、高密度化を実現するために、HP(Hot Press) 法
や、HIP(Hot Isostatic Press) 法が利用されてお
り、HP法では約85%、HIP法では92〜97%の
焼結体が得られている。
【0005】なお、焼結原料としては、従来、酸化イン
ジウムと酸化スズとの混合粉末が用いられている。ま
た、酸化インジウムと塩化スズ水溶液とを混合し、これ
にアンモニア水を添加混合して得られたものも用いられ
ており、このアンモニア水の混合に当っては撹拌混合機
が用いられている。
【0006】HP法やHIP法は、加熱時に周囲から大
気圧の500〜2000倍の高圧をかけて強制的に焼結
させる方法である。従って、内部歪を内包したITO焼
結体が得られることになる。
【0007】一方で、スパッタリングターゲットは、タ
ーゲット面の一方には高エネルギープラズマ、そしてそ
の反対面には水冷が加えられるという過酷な条件で使用
されるため、内部歪のあるものでは、使用時の割れ等の
問題があり、内部歪をできるだけ内包していないITO
焼結体であることが望ましい。
【0008】このように、HP法やHIP法では高密度
のITO焼結体が得られる反面、内部歪を含み、経済
性、生産性に大きな支障となっていた。
【0009】上記従来の問題点を解決し、緻密で均一組
成を有し、しかも内部歪のないITO焼結体を製造する
方法として、本出願人は、先に、酸化インジウム微粉体
が分散していると共に、スズ塩が溶解している液を媒体
攪拌型分散機内に収容する工程と、該媒体攪拌型分散機
を作動させた状態において、前記液中にアンモニア水を
添加して、酸化インジウム微粉体の表面に水酸化スズを
析出させる工程と、この粒子を回収して成形し、焼成す
る工程とを備えてなるITO焼結体の製造方法を提案し
た(特開平7−247166号)。
【0010】上記特開平7−247166号公報記載の
方法においては、媒体攪拌型分散機による機械的な分散
処理を施しながら、スズ塩を加水分解してSn(OH)
4 (SnO2 ゾル)を析出させる。このため、SnO2
ゾルは、In23 微粉体の表面や空隙に均一に分散し
た状態で析出して、空隙を充填すると共にSnO2 −I
23 の相互作用が極めて強固な粒子分散液が生成す
る。
【0011】このようなメカノケミカル機構により、均
一かつ高密度で表面活性に優れた易焼結性の複合粒子が
得られ、これを成形して常圧焼結することにより、内部
歪がなく、著しく高密度かつ均一組成で、機械的強度及
び電気的特性に優れたITO焼結体が提供される。
【0012】なお、特開平7−247166号公報記載
の方法では、媒体攪拌型分散機の粉砕媒体としてガラス
ビーズを用いている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平7−247
166号公報記載のITO焼結体の製造方法によれば、
内部歪がなく、著しく高密度かつ均一組成で、機械的強
度及び電気的特性に優れたITO焼結体を製造すること
ができるが、ITO膜の用途分野では、これらの特性の
より一層の改善が望まれている。
【0014】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、著しく緻密で均一な組成を有し、しかも
内部歪がなく、機械的強度及び電気的特性が更に良好な
ITO焼結体を製造する方法を提供することを目的とす
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のITO焼結体の
製造方法は、酸化インジウム微粉体が分散していると共
に、スズ塩が溶解している液を媒体攪拌型分散機内に収
容する工程と、該媒体攪拌型分散機を作動させた状態に
おいて、前記液中にアンモニア水を添加して、酸化イン
ジウム微粉体の表面に水酸化スズを析出させる工程と、
この粒子を回収して成形し、焼成する工程とを備えてな
るITO焼結体の製造方法において、該媒体攪拌型分散
機の粉砕媒体としてZrO2 ビーズを用いることを特徴
とする。
【0016】媒体攪拌型分散機の粉砕媒体としてZrO
2 ビーズを用いることにより、より一層高密度かつ低抵
抗で、機械的強度及び電気的特性に優れたITO焼結体
を製造することができる。特に、ZrO2 ビーズを用い
ることにより、ガラスビーズを用いた場合のSiO2
混入の問題が解消され、抵抗値の低いITO焼結体を得
ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【0018】まず、本発明で使用する媒体攪拌型分散機
の好適例について図1を参照して説明する。この媒体攪
拌型分散機1は、円筒形の容器(ベッセル)2内に、複
数(図1においては4枚)の水平攪拌羽根3が多段に取
り付けられた攪拌機4が設置されたものである。この容
器2内に粉砕媒体としてZrO2 ビーズ5が充填されて
いる。攪拌機4を回転させることにより、ZrO2 ビー
ズ5が流動され、これにより、容器2内に収容された液
10が混合分散処理される。なお、11は冷却水の流入
口、12は同流出口、13は液排出口である。
【0019】本発明において、媒体攪拌型分散機の粉砕
媒体として用いるZrO2 ビーズとしては、粒径0.5
〜5mmのものが好ましい。容器2内に収容すべきZr
2ビーズの体積は、容器2内の液の体積の50〜85
%とりわけ60〜75%とするのが好ましい。
【0020】本発明の方法においては、酸化インジウム
(In23 )微粉体が分散していると共に、塩化スズ
(SnCl4 )等のスズ塩が溶解している液を媒体攪拌
型分散機内に収容する。
【0021】この手順には特に制限はないが、例えばS
nCl4 をイオン交換水に1〜5重量%の濃度となるよ
うに溶解させると共に、In23 微粉体を分散させた
液を媒体攪拌型分散機内に収容するのが好適である。な
お、媒体攪拌型分散機内にSnCl4 水溶液とIn2
3 微粉体(又は分散液)を別々に供給しても良い。
【0022】媒体攪拌型分散機内に投入した分散液に、
媒体攪拌型分散機を作動させた状態において、アンモニ
ア(NH3 )水を添加する。具体的には、媒体攪拌型分
散機を5〜10分程度1000〜2000rpmで攪拌
して分散液を十分に均一分散させた後、攪拌機の回転数
を300〜500rpm程度に落としてNH3 水を1〜
5分間で5〜10ml/minの割合で添加し、添加後
攪拌機の回転数を再び1000〜2000rmpに上げ
て、更に20〜30分攪拌して分散処理するのが好まし
い。なお、この攪拌分散処理は15〜40℃で行うのが
好ましい。
【0023】これにより、SnCl4 が加水分解され
て、In23 微粉体の粒子表面にSn(OH)4 (S
nO2 ゾル)として析出する。
【0024】このSn(OH)4 析出In23 微粉体
を適当な固液分離処理により回収し、回収した粒子を必
要に応じて洗浄した後成形し、得られた成形体を焼成す
る。
【0025】本発明において、成形法には特に制限はな
く、スリップキャスト法、乾式成形法等を採用すること
ができる。
【0026】また、焼成条件としても特に制限はない
が、通常の場合、大気雰囲気中にて1200〜1500
℃で3〜7時間の常圧焼結を行うのが好ましい。
【0027】なお、本発明において、In23 微粉体
としては平均粒径1〜5μm程度のものが好ましく用い
られ、また、スズ塩としては加水分解によりSn(O
H)4を析出するものであれば良く、SnCl4 の他、
硝酸塩等を用いることができる。
【0028】In23 微粉体とスズ塩との使用割合
は、In/Sn=8.5〜9.5/1(モル比)、特に
In/Sn=9/1(モル比)とするのが好ましい。
【0029】また、スズ塩の加水分解に用いるNH3
としては10〜30重量%濃度のものが用いられ、NH
3 水は加水分解に必要とされる理論量の1.0〜1.5
倍程度添加するのが好ましい。
【0030】このような本発明のITO焼結体の製造方
法によれば、通常の場合、相対密度95%以上、特に9
7%以上で電気抵抗値が0.30mΩ・cm以下の高密
度・低抵抗ITO焼結体を製造することができる。
【0031】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0032】実施例1 Sn(OH)4 ・5H2 O(特級試薬,キシダ化学
(株)製,純度99%)13.5gをイオン交換水48
0cm3 に完全に溶解させてSnCl4 水溶液を得た。
この水溶液をマグネティックスターラーで攪拌しながら
In23 微粉体(平均粒径1.3μm,東ソー(株)
製)113.4gを分散させた。得られた分散液を図1
に示す媒体攪拌型分散機(アシザワ(株)製「パールミ
ル perl mill,PM−RL−V」)を用いて下記処理条
件にて機械的に分散処理し、その過程でNH3 水を添加
した。
【0033】処理条件 ビーズ種類:ZrO2 ビーズ(直径:1mm) ビーズ重量:1kg ビーズ充填率:約70% ベッセル有効体積:0.96×10-33 粉砕部有効体積:0.60×10-33 回転数X時間:1800rpm× 5min(周速6.5・s-1) 400rpm× 2min(周速1.4・s-1) 1800rpm×25min(周速6.5・s-1) 方法:バッチ式 温度:20℃ 即ち、1800rpmで5分間処理後、400rpmに
回転数を落とし、2分以内に28重量%NH3 水(約1
2.5N)18.4cm3 を導入し、SnO2ゾルを生
成させた。再び、1800rpmに回転数を上げ、25
分間の攪拌処理を行った。その後、得られた分散液をパ
ールミルのポットの下部から回収した。このときのpH
は約9.5であった。
【0034】この状態で1日静置し、充分に沈降させた
後、デカンテーションを行い、沈殿を残して上澄液を除
去した。更に、沈殿を遠心分離機(国産遠心器(株)製
「KOKUSANN高速遠心機H−200N」)を用いて700
0rpmで5分回転させ分離を行って上澄液を除去し
た。その後、イオン交換水を加えて、攪拌しながら超音
波(26kHz,出力200W)を照射し再分散させ、
再び遠心分離機にて8500rpmで5分回転させた。
この上澄液の除去と再分散を繰り返し、最後に9000
rpmで10分回転させた。
【0035】得られた試料100gにイオン交換水を1
00ml加えて分散液を調製して成形した。
【0036】成形は多孔質樹脂盤を用いたスリップキャ
スト法で行った。即ち、樹脂盤上に円筒形の型(テフロ
ン製,内径3cm,容量20cm3 )を置いて分散液を
流し込み、下からロータリーポンプで減圧することで分
散液中の水分を除去した。型は、底にワセリンを塗って
樹脂盤上に予め置いておき、調製した分散液を型一杯に
流し込んだ。成形体上面に分散媒が無くなった時を目安
に型を外し、50℃の定温乾燥器中で乾燥させて成形体
を得た。得られた成形体の密度は表1に示す通りであっ
た。
【0037】得られた成形体は、下記焼成プログラムで
1300℃で5hr焼成した。焼成にはマッフル炉(山
田電気(株)製「MSF−1530−RP」)を用い、
アルミナるつぼに組成比の等しい混合粉末を詰め粉とし
て入れ、白金板の上に成形体を置いて大気雰囲気にて焼
成を行った。SnO2 は蒸気圧が高く、炉の中を汚染す
る可能性があるので、アルミナるつぼは二重にした。
【0038】焼成プログラム 100〜 800℃:約700℃/hrで昇温 800〜1300℃:約100℃/hrで昇温 1300℃:5hr焼成 1300〜800℃:約200℃/hrで降温 得られたITO焼結体の密度、ビッカース硬度及び電気
抵抗値を測定し、結果を表1に示した。
【0039】実施例2 スリップキャスト法の代りに乾式成形法により成形を行
ったこと以外は同様にしてITO焼結体を得た。
【0040】即ち、実施例1と同様にして得られたイオ
ン交換水分散液中の試料を分取して、試料に対して1.
56重量%のポリビニルアルコール(分子量2000:
小宗化学薬品(株)製。以下「PVA」と称す。)をバ
インダーとして加えよく攪拌し、50℃の温風乾燥機中
で48時間乾燥させた。メノウ乳鉢で粉砕後に、150
メッシュ(0.105mm以下)の篩を通して分級し、
100MPaで一軸加圧成形を行い成形体を得た。
【0041】この成形体は、PVAを取り除くために、
横型炉にて昇温速度10℃/minで昇温加熱し、60
0℃で3時間の仮焼を行った後に、実施例1と同様の焼
成を行った。
【0042】得られた成形体の密度、ITO焼結体の密
度、ビッカース硬度及び電気抵抗値の測定結果を表1に
示す。
【0043】比較例1 実施例1において、粉砕媒体として直径1mmのNF
(ナトリウムフリー)ガラスビーズを用いたこと以外は
同様にして試料を製造し、同様に成形、焼成を行って、
ITO焼結体を得た。
【0044】得られた成形体の密度、ITO焼結体の密
度、ビッカース硬度及び電気抵抗値の測定結果を表1に
示す。
【0045】比較例2 実施例2において、粉砕媒体として直径1mmのNF
(ナトリウムフリー)ガラスビーズを用いたこと以外は
同様にして試料を製造し、同様に成形、焼成を行って、
ITO焼結体を得た。得られた成形体の密度、ITO焼
結体の密度、ビッカース硬度及び電気抵抗値の測定結果
を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】表1より、本発明のITO焼結体の製造方
法によれば、緻密かつ低抵抗で機械的特性、電気的特性
に優れたITO焼結体が得られることが明らかである。
【0048】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のITO焼結
体の製造方法によれば、常圧焼結により、内部歪がな
く、緻密かつ低抵抗で組成の均一性に優れ、このため機
械的特性、電気的特性も著しく良好な高特性ITO焼結
体を製造することができる。
【0049】本発明の方法により得られるITO焼結体
は、太陽電池、液晶ディスプレイ等の高特性透明導電膜
作製用スパッタリングターゲットとして工業的に極めて
有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用される媒体攪拌型分散機の好適例
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 媒体攪拌型分散機 2 容器 3 攪拌羽根 4 攪拌機 5 ZrO2 ビーズ 10 液

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化インジウム微粉体が分散していると
    共に、スズ塩が溶解している液を媒体攪拌型分散機内に
    収容する工程と、 該媒体攪拌型分散機を作動させた状態において、前記液
    中にアンモニア水を添加して、酸化インジウム微粉体の
    表面に水酸化スズを析出させる工程と、 この粒子を回収して成形し、焼成する工程とを備えてな
    るITO焼結体の製造方法において、 該媒体攪拌型分散機の粉砕媒体としてZrO2 ビーズを
    用いることを特徴とするITO焼結体の製造方法。
JP7282806A 1995-10-31 1995-10-31 Ito焼結体の製造方法 Withdrawn JPH09124363A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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