JPH10297955A - MgO蒸着材及びその製造方法 - Google Patents

MgO蒸着材及びその製造方法

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JPH10297955A
JPH10297955A JP9105569A JP10556997A JPH10297955A JP H10297955 A JPH10297955 A JP H10297955A JP 9105569 A JP9105569 A JP 9105569A JP 10556997 A JP10556997 A JP 10556997A JP H10297955 A JPH10297955 A JP H10297955A
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JP
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mgo
ppm
less
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powder
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JP9105569A
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English (en)
Inventor
Takeyoshi Takenouchi
武義 竹之内
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子ビーム蒸着法にて蒸着しても、スプラッシ
ュが殆ど発生せずかつ成膜されるMgO膜の厚さを略均
一に形成できる。 【解決手段】MgO蒸着材は電融MgOが60体積%以
下の割合で含まれかつMgO焼結体の平均結晶粒径が1
〜150μmであるMgO焼結体ペレットからなり、こ
のMgO焼結体ペレットのMgO純度及び相対密度はそ
れぞれ99.5%以上及び96%以上である。またMg
O焼結体ペレットに含まれる、Si及びAlの不純物が
元素濃度で200ppm以下であり、Caの不純物が元
素濃度で250ppm以下であり、Feの不純物が元素
濃度で50ppm以下であり、Cr,V及びNiの不純
物がそれぞれ元素濃度で10ppm以下であり、Na及
びKの不純物がそれぞれ元素濃度で20ppm以下であ
り、Cの不純物が元素濃度で70ppm以下であり、Z
rの不純物が元素濃度で150ppm以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、AC型のプラズマ
ディスプレイパネルのMgO膜の成膜に適したMgO蒸
着材及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶(Liquid Crystal Display :
LCD)をはじめとして、各種の平面ディスプレイの
研究開発と実用化はめざましく、その生産も急増してい
る。カラープラズマディスプレイパネル(PDP)につ
いても、その開発と実用化の動きが最近活発になってい
る。PDPは大型化し易く、ハイビジョン用の大画面壁
掛けテレビの最短距離にあり、既に対角40インチクラ
スのPDPの試作が進められている。PDPは、電極構
造の点で金属電極がガラス誘電体材料で覆われるAC型
と、放電空間に金属電極が露出しているDC型とに分類
される。
【0003】このAC型PDPの開発の当初は、ガラス
誘電体層が放電空間に露出していたため、直接放電にさ
らされ、イオン衝撃のスパッタリングにより誘電体層の
表面が変化して放電開始電圧が上昇していた。そのた
め、高い昇華熱を持つ種々の酸化物をこの誘電体層の保
護膜とする試みがなされた。この保護膜は直接放電用の
ガスと接しているために重要な役割を担っている。即
ち、保護膜に求められる特性は、低い放電電圧、放
電時の耐スパッタリング性、速い放電の応答性、及び
絶縁性である。これらの条件を満たす材料として、M
gOが保護膜に用いられる。このMgOからなる保護膜
は、誘電体層の表面を放電時のスパッタリングから守
り、PDPの長寿命化に重要な働きをしている。
【0004】現在、AC型PDPの上記保護膜として、
単結晶MgOの破砕品を蒸着材とする電子ビーム蒸着法
により成膜されたMgO膜が知られている。この電子ビ
ーム蒸着法によるMgO膜は1000オングストローム
/分以上の高速で成膜することができる。また成膜され
たMgO膜の結晶方位は(111)面に配向した膜が最
も低い維持電圧で駆動でき、更に膜中に存在する(11
1)面の量が増えるほど、二次電子の放出比は増大し、
駆動電圧も減少すると言われている。なお上記単結晶M
gOの破砕品は純度が98%以上のMgOクリンカや軽
焼MgO(1000℃以下で焼結されたMgO)を電弧
炉(アーク炉)で溶融することにより、即ち電融により
インゴットとした後、このインゴットから単結晶部を取
出して破砕することにより製造される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の単
結晶MgOの破砕品を蒸着材として用いた電子ビーム蒸
着法では、蒸着材に局所的に高エネルギを与えるため、
蒸着材の飛散(スプラッシュ)が発生し、蒸着効率が低
下する不具合があった。このスプラッシュの発生の防止
には蒸着材の大型化が有効であると考えられているが、
単結晶MgOの粉砕品では現行の粒径1〜5mmより大
きな粒子を、歩留り良く安定して確保することが困難で
あった。また上記従来の単結晶MgOの破砕品を蒸着材
として用いた電子ビーム蒸着法では、大面積のガラス誘
電体層に対してMgO膜を均一に成膜することが難し
く、膜厚分布に問題があった。この結果、MgO膜を成
膜したガラス誘電体層をPDPに組込んだ場合に、電気
的特性、例えば放電開始電圧や駆動電圧が、高くなった
り或いは変化したりする問題点があった。
【0006】一方、MgOクリンカや軽焼MgOは、海
水から得られるMgCl2を原料としていることが多
く、このMgCl2には比較的多くのCa,Si,Fe
等の不純物が含まれるため、これらの不純物が単結晶M
gO中に残留する。また単結晶MgOの製造過程におけ
るインゴットでは、このインゴットの中心から表面部に
向って連続的に不純物量が増加しており、このため単結
晶部の取出し方によって製品の純度が極めて容易に変動
してしまい、単結晶MgOの純度の安定性や信頼性を欠
く問題点があった。
【0007】これらの点を解消するために単結晶MgO
に代えて多結晶MgOを用いる方法も考えられる。しか
し種々の焼結助剤の添加により緻密化した高密度の多結
晶MgOでは、組織的に結晶粒界に欠陥が存在する問題
点があり、また純度を高くすると、密度が低くくなる問
題点があった。この結果、これらの多結晶MgO蒸着材
を用いて電子ビーム蒸着法にてガラス誘電体層にMgO
膜を成膜すると、結晶方位の(111)面への配向量が
減少し、このガラス誘電体層をPDPに組込んだときの
電気的特性が低下するため、多結晶MgOを蒸着材とし
て使用できなかった。
【0008】本発明の目的は、電子ビーム蒸着法にて蒸
着しても、スプラッシュを発生させずに高速でかつ均一
に成膜できるMgO蒸着材及びその製造方法を提供する
ことにある。本発明の別の目的は、成膜されたMgO膜
の膜特性を向上できるMgO蒸着材及びその製造方法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
電融MgOが60体積%以下の割合で含まれかつMgO
焼結体の平均結晶粒径が1〜150μmであるMgO焼
結体ペレットのMgO純度及び相対密度がそれぞれ9
9.5%以上及び96%以上であるMgO蒸着材であ
る。この請求項1に記載されたMgO蒸着材では、高純
度かつ高密度のMgO蒸着材を用いてAC型PDP等の
MgO膜を成膜すると、スプラッシュが極めて少なく高
速で安定した成膜ができる。また膜厚分布を向上できる
ので、略均一な膜質を有するMgO膜を得ることができ
る。
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明であって、更にMgO焼結体ペレットに含まれる、S
i及びAlの不純物がそれぞれ元素濃度で200ppm
以下であり、Caの不純物が元素濃度で250ppm以
下であり、Feの不純物が元素濃度で50ppm以下で
あり、Cr,V及びNiの不純物がそれぞれ元素濃度で
10ppm以下であり、Na及びKの不純物がそれぞれ
元素濃度で20ppm以下であり、Cの不純物が元素濃
度で70ppm以下であり、Zrの不純物が元素濃度で
150ppm以下であることを特徴とする。この請求項
2に記載されたMgO蒸着材では、成膜されたMgO膜
に含まれる不純物が極めて少なくなるので、このMgO
膜の膜特性は向上する。
【0011】請求項3に係る発明は、平均粒径が0.1
〜3μmで純度が99.5%以上の高純度MgO粉末に
電融MgO粉末とバインダと有機溶媒とを混合して濃度
が45〜75重量%のスラリーを調製する工程と、スラ
リーを噴霧乾燥して平均粒径が50〜250μmの造粒
粉末を得る工程と、造粒粉末を所定の型に入れて所定の
圧力で成形する工程と、成形体を所定の温度で焼結する
工程とを含むMgO蒸着材の製造方法である。この請求
項3に記載されたMgO蒸着材の製造方法では、請求項
1に記載されたMgO純度が99.5%以上かつ相対密
度が96%以上のMgO焼結体ペレットからなるMgO
蒸着材を得ることができる。
【0012】請求項3に係る製造方法のうち、造粒粉末
を750〜2000kg/cm2の圧力で一軸加圧成形
するか或いは造粒粉末を1000〜3000kg/cm
2の圧力でCIP成形することが好ましく、また成形体
を350〜620℃で脱脂処理した後に1250〜13
50℃の温度で一次焼結し、昇温して1500〜165
0℃の温度で二次焼結することが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。本発明のMgO蒸着材は、電融Mg
Oの割合が60体積%以下、好ましくは10〜50体積
%で含まれ、かつMgO焼結体の平均結晶粒径が1〜1
50μm、好ましくは10〜100μmであるMgO焼
結体ペレットからなり、このMgO焼結体ペレットのM
gO純度が99.5%以上で相対密度が96%以上、更
に好ましくは97%以上であることを特徴とする。上記
MgO焼結体ペレットの平均結晶粒径を1〜150μm
に限定したのは、この粒径範囲であれば、MgOの組織
を比較的良好に制御できるからである。
【0014】また電融MgOを含有したのは、電融Mg
O粉末は結晶性が進んでいる点で単結晶に類似してお
り、この粉末の配合により結晶性の良好なMgO膜を成
膜できるからである。しかし、電融MgO粉末は焼結性
が悪く、含有量が多いと緻密な焼結体が得られない。ま
た電融MgO粉末はアーク放電を利用して製造されるた
め、気孔が多く、吸着不純物を比較的多く含んでいる。
このため、MgO蒸着材の焼結性とこの蒸着材により成
膜されるMgO膜の膜特性との兼合いから、電融MgO
の含有量は60体積%以下とした。
【0015】MgO焼結体ペレットに含まれる不純物
(Si,Al,Fe,Cr,V,Ni,Na,K,C,
Ca及びZr)の含有量は合計で1000ppm以下で
あることが好ましい。また上記不純物の個別的な含有量
は、Si及びAlの不純物がそれぞれ元素濃度で200
ppm以下であり、Caの不純物が元素濃度で250p
pm以下であり、Feの不純物が元素濃度で50ppm
以下であり、Cr,V及びNiの不純物がそれぞれ元素
濃度で10ppm以下であり、Na及びKの不純物がそ
れぞれ元素濃度で20ppm以下であり、Cの不純物が
元素濃度で70ppm以下であり、Zrの不純物が元素
濃度で150ppm以下であることが好ましい。上記各
不純物が元素濃度で上記値を超えると、MgO蒸着材を
電子ビーム蒸着法で成膜したガラス基板をパネルに組込
んだときに、膜質にばらつきが生じるために、電気的特
性、例えば駆動電圧が高くなったり或いは不安定になっ
たりする不具合がある。
【0016】このように構成されたMgO蒸着材の製造
方法を説明する。先ず純度が99.5%以上の電融Mg
O粉末を60体積%以下と、純度が99.5%以上の高
純度MgO粉末と、バインダと、有機溶媒とを混合し
て、濃度が45〜75重量%のスラリーを調製する。ス
ラリーの濃度を45〜75重量%に限定したのは、75
重量%を越えると上記スラリーが非水系であるため、安
定した造粒が難しい問題点があり、45重量%未満では
均一な組織を有する緻密なMgO焼結体が得られいない
からである。即ち、スラリー濃度を上記範囲に限定する
と、スラリーの粘度が200〜1000cpsとなり、
スプレードライヤによる粉末の造粒を安定して行うこと
ができ、更には成形体の密度が高くなって緻密な焼結体
の製造が可能になる。
【0017】また高純度MgO粉末の平均粒径は0.1
〜3μmの範囲内にあることが好ましく、電融MgO粉
末は粉砕して平均粒径が2μm以下であることが好まし
い。高純度MgO粉末の平均粒径を0.1〜3μmと限
定したのは、0.1μm未満では、粉末が細かすぎて凝
集するため、粉末のハンドリングが悪くなり、45重量
%以上の高濃度スラリーを調製することが困難となるた
めであり、3μmを越えると、微細構造の制御が難し
く、緻密な焼結体ペレットが得られないからである。ま
たMgO粉末の平均粒径を上記範囲に限定すると、焼結
助剤を用いなくても所望の焼結体ペレットが得られる利
点もある。電融MgO粉末を2μm以下まで粉砕するの
は、高純度MgO粉末との混合を十分に行うことがで
き、緻密な焼結体が得られるためである。
【0018】バインダとしてはポリエチレングリコール
やポリビニールブチラール等を、有機溶媒としてはエタ
ノールやプロパノール等を用いることが好ましい。バイ
ンダは0.2〜2.5重量%添加することが好ましい。
また高純度MgO粉末と電融MgO粉末とバインダと有
機溶媒との湿式混合、特に高純度MgO粉末及び電融M
gO粉末と分散媒である有機溶媒との湿式混合は、湿式
ボールミル又は撹拌ミルにより行われる。湿式ボールミ
ルでは、ZrO2製ボールを用いる場合には、直径5〜
10mmの多数のZrO2製ボールを用いて8〜24時
間、好ましくは20〜24時間湿式混合される。ZrO
2製ボールの直径を5〜10mmと限定したのは、5m
m未満では混合が不十分となることからであり、10m
mを越えると不純物が増える不具合があるからである。
また混合時間が最長24時間と長いのは、長時間連続混
合しても不純物の発生が少ないからである。
【0019】撹拌ミルでは、直径1〜3mmのZrO2
製ボールを用いて0.5〜1時間湿式混合される。Zr
2製ボールの直径を1〜3mmと限定したのは、1m
m未満では混合が不十分となることからであり、3mm
を越えると不純物が増える不具合があるからである。ま
た混合時間が最長1時間と短いのは、1時間を越えると
原料の混合のみならず粉砕の仕事をするため、不純物の
発生の原因となり、また1時間もあれば十分に混合でき
るからである。
【0020】次に上記スラリーを噴霧乾燥して平均粒径
が50〜250μm、好ましくは50〜200μmの造
粒粉末を得た後、この造粒粉末を所定の型に入れて所定
の圧力で成形する。ここで、平均粒径を50〜250μ
mと限定したのは、50μm未満では成形性が悪くなる
不具合があり、250μmを越えると成形体密度が低く
強度も低い不具合があるからである。上記噴霧乾燥はス
プレードライヤを用いて行われることが好ましく、所定
の型は一軸プレス装置又は冷間静水圧成形装置(CIP
(Cold Isostatic Press)成形装置)が用いられる。一
軸プレス装置では、造粒粉末を750〜2000kg/
cm2、好ましくは1000〜1500kg/cm2の圧
力で一軸加圧成形し、CIP成形装置では、造粒粉末を
1000〜3000kg/cm2、好ましくは1500
〜2000kg/cm2の圧力でCIP成形する。圧力
を上記範囲に限定したのは、成形体の密度を高めるとと
もに焼結後の変形を防止し、後加工を不要にするためで
ある。
【0021】更に成形体を焼結する。焼結する前に成形
体を350〜620℃の温度で脱脂処理することが好ま
しい。この脱脂処理は成形体の焼結後の色むらを防止す
るために行われ、時間をかけて十分に行うことが好まし
い。焼結は1250〜1350℃の温度で1〜5時間行
う一次焼結と、この後に更に昇温して1500〜165
0℃の温度で1〜10時間行う二次焼結とからなる二段
焼結により行われる。
【0022】成形体を先ず一次焼結するために昇温する
と、1200℃から焼結が始まり、1350℃で焼結は
かなり進む。この温度で一次焼結することにより、粒径
が大きくてもその表面と内部との焼結むら(組織構造の
差)はなく、1500〜1650℃の温度で二次焼結す
ることにより、相対密度が100%に近い焼結体ペレッ
トが得られる。この焼結体ペレットには僅かな気孔が存
在するが、この気孔はMgO焼結体の特性に影響を与え
る結晶粒界ではなく、MgO焼結体の特性に殆ど影響を
与えない結晶粒内に存在する。この結果、本発明の高純
度かつ高密度のMgO焼結体ペレットをプラズマディス
プレイパネルに成膜すると、スプラッシュが少なく、膜
特性の良好なMgO膜を得られる。
【0023】なお、形状の大きな成形体を焼結する場合
には、上記二段焼結時の昇温速度を20〜30℃/時間
と遅くすれば更に緻密化を図ることができる。また、常
圧における焼結では、焼結温度が1500℃未満である
と十分に緻密化できないけれども、焼結温度が1500
℃以上であれば高密度の焼結体を得ることができるの
で、熱間静水圧成形法(HIP(Hot Isostatic Pres
s)法)やホットプレス法等の特殊な焼結を行わなくて
も済む。
【0024】
【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が、本発明はその要旨を越えない
限り、以下の実施例に限定されるものではない。 <実施例1>先ず高純度MgO粉末(岩谷化学社製MJ
−30、純度99.9%、平均粒径0.3μm)に対
し、電融MgO粉末(純度99.5%、粉砕した平均粒
径2μm)を5体積%と、バインダとしてポリエチレン
グリコール(三洋化成社製PEG−200)を1重量%
添加し、エタノールを分散媒とするスラリーを濃度72
重量%(粘度300cps)に調製した。次いでこのス
ラリーを撹拌ミル(直径2mmのZrO2製ボール使
用)にて1時間湿式混合した後、スプレードライヤにて
噴霧乾燥して平均粒径90μmの造粒粉末を得た。次に
得られた造粒粉末をCIP成形装置の薄肉円筒状容器
(内径155mm、高さ8mm)に充填し、1500k
g/cm2でCIP成形した。更にこの成形体を二段焼
結した、即ち電気炉(広築社製)に入れ、大気中130
0℃で2時間一次焼結した後、1600℃で3時間二次
焼結した。一次焼結から二次焼結への昇温速度は30℃
/時間であり、二次焼結終了後の降温速度は50℃/時
間であった。この焼結体円板を実施例1とした。
【0025】<実施例2>電融MgO粉末(純度99.
5%、粉砕した平均粒径2μm)を10体積%添加した
ことを除いて上記実施例1と同様に調製したスラリー
を、実施例1と同一のボールを使用した撹拌ミルにて1
時間湿式混合した後、スプレードライヤにて噴霧乾燥し
て平均粒径150μmの造粒粉末を得た。この造粒粉末
を一軸プレス装置の型(内径6mm、深さ3mm)に充
填し、800kg/cm2で一軸プレス成形した。上記
以外は実施例1と同様に製造した。この焼結体ペレット
を実施例2とした。 <実施例3>電融MgO粉末(純度99.5%、粉砕し
た平均粒径2μm)を30体積%添加したことを除いて
上記実施例1と同様に調製したスラリーを、実施例1と
同一のボールを使用した撹拌ミルにて1時間湿式混合し
た後、スプレードライヤにて噴霧乾燥して平均粒径20
0μmの造粒粉末を得た。この造粒粉末を一軸プレス装
置の型(内径6mm、深さ3mm)に充填し、800k
g/cm2で一軸プレス成形した。上記以外は実施例1
と同様に製造した。この焼結体ペレットを実施例3とし
た。
【0026】<実施例4>電融MgO粉末(純度99.
5%、粉砕した平均粒径2μm)を50体積%添加した
ことを除いて上記実施例1と同様に調製したスラリー
を、実施例1と同一のボールを使用した撹拌ミルにて1
時間湿式混合した後、スプレードライヤにて噴霧乾燥し
て平均粒径250μmの造粒粉末を得た。上記以外は実
施例1と同様に製造した。この焼結体円板を実施例4と
した。 <実施例5>実施例1と同様に調製したスラリーを、ボ
ールミル(直径5mmのZrO2製ボール使用)にて2
4時間湿式混合した後、スプレードライヤにて噴霧乾燥
して平均粒径100μmの造粒粉末を得た。この造粒粉
末を一軸プレス装置の型(内径6mm、深さ3mm)に
充填し、800kg/cm2で一軸プレス成形した。上
記以外は実施例1と同様に製造した。この焼結体ペレッ
トを実施例5とした。
【0027】<実施例6>電融MgO粉末(純度99.
5%、粉砕した平均粒径2μm)を20体積%添加した
ことを除いて上記実施例1と同様に調製したスラリー
を、ボールミル(直径5mmのZrO2製ボール使用)
にて24時間湿式混合した後、スプレードライヤにて噴
霧乾燥して平均粒径150μmの造粒粉末を得た。上記
以外は実施例1と同様に製造した。この焼結体円板を実
施例6とした。 <実施例7>電融MgO粉末(純度99.5%、粉砕し
た平均粒径2μm)を40体積%添加したことを除いて
上記実施例1と同様に調製したスラリーを、ボールミル
(直径5mmのZrO2製ボール使用)にて24時間湿
式混合した後、スプレードライヤにて噴霧乾燥して平均
粒径250μmの造粒粉末を得た。この造粒粉末を一軸
プレス装置の型(内径6mm、深さ3mm)に充填し、
800kg/cm2で一軸プレス成形した。上記以外は
実施例1と同様に製造した。この焼結体ペレットを実施
例7とした。
【0028】<比較例1>電融MgO粉末(純度99.
5%、粉砕した平均粒径2μm)を10体積%添加した
ことを除いて上記実施例1と同様に調製したスラリー
を、ボールミル(直径10mmのZrO2製ボール使
用)にて48時間湿式混合した後、スプレードライヤに
て噴霧乾燥して平均粒径70μmの造粒粉末を得た。こ
の造粒粉末を一軸プレス装置の型(内径6mm、深さ3
mm)に充填し、800kg/cm2で一軸プレス成形
した。更にこの成形体を電気炉(広築社製)に入れ、大
気中1650℃で3時間焼結した。この焼結体ペレット
を比較例1とした。 <比較例2>電融MgO粉末(純度99.5%、粉砕し
た平均粒径2μm)を10体積%添加したことを除いて
上記実施例1と同様に調製したスラリーを、撹拌ミル
(直径3mmのZrO2製ボール使用)にて8時間湿式
混合した後、スプレードライヤにて噴霧乾燥して平均粒
径50μmの造粒粉末を得た。この造粒粉末を一軸プレ
ス装置の型(内径6mm、深さ3mm)に充填し、80
0kg/cm2で一軸プレス成形した。更にこの成形体
を電気炉(広築社製)に入れ、大気中1650℃で3時
間焼結した。この焼結体ペレットを比較例2とした。
【0029】<比較例3>電融MgO粉末(純度99.
5%、粉砕した平均粒径2μm)を10体積%添加した
ことを除いて上記実施例1と同様に調製したスラリー
を、撹拌ミル(直径10mmのZrO2製ボール使用)
にて2時間湿式混合した後、スプレードライヤにて噴霧
乾燥して平均粒径120μmの造粒粉末を得た。この造
粒粉末を一軸プレス装置の型(内径6mm、深さ3m
m)に充填し、800kg/cm2で一軸プレス成形し
た。更にこの成形体を電気炉(広築社製)に入れ、大気
中1650℃で3時間焼結した。この焼結体ペレットを
比較例3とした。 <比較例4>電融MgO粉末(純度99.5%、粉砕し
た平均粒径2μm)を70体積%添加したことを除いて
上記実施例1と同様に調製したスラリーを、ボールミル
(直径10mmのZrO2製ボール使用)にて24時間
湿式混合した後、スプレードライヤにて噴霧乾燥して平
均粒径200μmの造粒粉末を得た。この造粒粉末を一
軸プレス装置の型(内径6mm、深さ3mm)に充填
し、800kg/cm2で一軸プレス成形した。更にこ
の成形体を電気炉(広築社製)に入れ、大気中1650
℃で3時間焼結した。この焼結体ペレットを比較例4と
した。
【0030】<比較試験と評価> (a) 相対密度及び破壊強度試験 実施例1〜6及び比較例1〜4で得られた焼結体円板及
び焼結体ペレットの純度及び相対密度をそれぞれ測定し
た。実施例1、4及び6では、焼結体円板をそれぞれ切
り出し、研削・研磨加工して、3mm×4mm×40m
mの試験片の大きさとして純度及び相対密度を測定し
た。これらの結果を表1に示す。なお、純度は不純物の
分析値より算出し、相対密度はトルエン中、アルキメデ
ス法で測定した。また表1には実施例1〜7及び比較例
1〜4の焼結体円板及び焼結体ペレットの製造条件、即
ちスラリーの混合処理、造粒粉末の平均粒径及び成形体
の焼結条件を記載した。
【0031】
【表1】
【0032】表1から明らかなように、実施例1〜7で
は製造工程での不純物の混入はなく、MgO焼結体の純
度は出発原料のMgO粉末に相応して全て99.5%以
上であったのに対し、比較例2及び3ではボールミルや
撹拌ミルで混合する時間やメディア径が不適切なために
製造工程で不純物が混入し純度が98.9%及び99.
0%と低下した。また実施例1〜7では相対密度が98
%以上まで緻密化したのに対し、比較例1〜4では相対
密度が92.8〜95.8%と低かった。これにより二
段焼結の方が一段焼結より相対密度に関しては好ましい
ことが判った。
【0033】(b) 不純物の分析 実施例1及び6の焼結体の試験片と、比較例2及び4の
焼結体ペレットとに含まれる不純物を、原子吸光及びI
CP(誘導結合形プラズマ分析法、Inductively Couple
d Plasma emission spectrochemical analysis)により
それぞれ分析した。その結果を表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】表2から明らかなように、実施例1及び6
では各不純物の濃度が140ppm未満であったのに対
し、比較例2では不純物Zrの濃度が極めて高い870
0ppmを示した。また比較例4では不純物Caの濃度
が420ppmとかなり高い値を示した。これは、比較
例4の原料中にAl,Ca,Feが多量に含まれてお
り、特にCaが多量に含まれているためである。
【0036】(c) 成膜したMgO膜の特性試験及びその
放電性試験 実施例2、3及び5の焼結体ペレットと、比較例2及び
4の焼結体ペレットとを、電子ビーム蒸着法によりガラ
ス基板に成膜して5種類のTEG(Test Element Grou
p)基板を作製した。図1に示すようにTEG基板10
は、厚さ1mmのガラス基板(コーニング#7059ガ
ラス製)11上にフォトリソグラフィによりInSn複
合酸化膜からなる下地電極12を100μmの間隔で厚
さ1μm、幅100μmに形成し、これらの下地電極1
2を覆うように反応性DCスパッタリングで厚さ3μm
のガラス層13を形成した後、上記電子ビーム蒸着法に
より同一の成膜条件で厚さ0.7μmのMgO膜14を
成膜することにより作られた。なお、MgO膜の成膜条
件は、加速電圧が15kV、蒸着圧力が1×10-2
a、蒸着距離が600mmであった。
【0037】先ず上記MgO膜の屈折率及び吸収係数を
測定した。MgO膜の屈折率と吸収係数は、He−Ne
レーザ(波長6238オングストローム)により、膜に
対し1波長、2入射角(55°、70°)のエリプソ測
定を行い、解析ソフトを用いて求めた。次に上記MgO
膜の放電開始電圧を以下の方法で測定した。5種類のT
EG基板をTEG基板毎に図2に示す装置のNe−5%
Xeで500Torrの真空ベルジャー15内に配置し
た加熱サンプル台16に載せ、下地電極19(図1)を
パルス電源17に接続し、TEG基板10を熱電対18
で測定しながら一定の温度に制御して、電源電圧を上昇
して行き、放電を開始する電圧を測定した。パルス電源
17は0〜300Vの範囲で電圧可変であって、周波数
66kHzでパルス幅10μsecのパルスを発生するよ
うになっている。MgO膜の屈折率、吸収係数及び放電
開始電圧を表3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】表3から明らかなように、比較例2及び4
では屈折率が1.65及び1.60であったのに対し、
実施例2、3及び5では屈折率が約1.8と向上した。
また比較例2及び4では吸収係数が0.012及び0.
014であったのに対し、実施例2、3及び5では吸収
係数が0.001以下と向上し、放電開始電圧は、実施
例2、3及び5では比較例2及び4と比べて10〜20
V程度低いことが判った。更に実施例2、3及び5の焼
結体ペレットでは、電子ビーム蒸着法でMgO膜を成膜
したときのスプラッシュの発生が比較例2及び4の焼結
体ペレットより少なく、実施例2、3及び5を用いてM
gO膜を成膜した基板をPDPに組込んだときの耐スパ
ッタ性も良好で駆動電圧も低下した。
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
融MgOが60体積%以下の割合で含まれかつMgO焼
結体の平均結晶粒径が1〜150μmであるMgO焼結
体ペレットのMgO純度及び相対密度をそれぞれ99.
5%以上及び96%以上としたので、この高純度かつ高
密度の多結晶MgO蒸着材を用いてAC型PDP等のM
gO膜を成膜すると、スプラッシュが少なく効率的に成
膜でき、略均一な膜厚を有するMgO膜を得ることがで
きる。この結果、MgO膜の成膜面積が大きくても、略
均一に成膜することができるので、例えばMgO膜を成
膜したガラス誘電体層をPDPに組込んだ場合に、放電
開始電圧や駆動電圧を低く一定にでき、PDPの電気的
特性を向上できる。
【0041】またMgO焼結体ペレットに含まれる、S
i及びAlの不純物を元素濃度で200ppm以下に、
Caの不純物を元素濃度で250ppm以下に、Feの
不純物を元素濃度で50ppm以下に、Cr,V及びN
iの不純物をそれぞれ元素濃度で10ppm以下に、N
a及びKの不純物をそれぞれ元素濃度で20ppm以下
に、Cの不純物を元素濃度で70ppm以下に、Zrの
不純物を元素濃度で150ppm以下にすれば、成膜さ
れたMgO膜に含まれる不純物が極めて少なくなるの
で、このMgO膜の膜特性は向上する。
【0042】更に平均粒径が0.1〜3μmで純度が9
9.5%以上の高純度MgO粉末に電融MgO粉末とバ
インダと有機溶媒とを混合して濃度が45〜75重量%
のスラリーを調製し、このスラリーを噴霧乾燥して平均
粒径が50〜250μmの造粒粉末を得た後、造粒粉末
を所定の型に入れて所定の圧力で成形し、この成形体を
所定の温度で焼結すれば、上記MgO純度が99.5%
以上かつ相対密度が96%以上のMgO焼結体ペレット
からなるMgO蒸着材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多結晶MgO蒸着材を用いて真空蒸着
法で成膜したMgO膜を有するTEG基板の断面図。
【図2】図1に示すTEG基板の放電開始電圧を測定す
る装置の構成図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年5月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】<比較試験と評価> (a) MgO焼結体の純度及び相対密度 実施例1〜6及び比較例1〜4で得られた焼結体円板及
び焼結体ペレットの純度及び相対密度をそれぞれ測定し
た。実施例1、4及び6では、焼結体円板をそれぞれ切
り出し、研削・研磨加工して、3mm×4mm×40m
mの試験片の大きさとして純度及び相対密度を測定し
た。これらの結果を表1に示す。なお、純度は不純物の
分析値より算出し、相対密度はトルエン中、アルキメデ
ス法で測定した。また表1には実施例1〜7及び比較例
1〜4の焼結体円板及び焼結体ペレットの製造条件、即
ちスラリーの混合処理、造粒粉末の平均粒径及び成形体
の焼結条件を記載した。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正内容】
【0037】先ず上記MgO膜の屈折率及び吸収係数を
測定した。MgO膜の屈折率と吸収係数は、He−Ne
レーザ(波長6238オングストローム)により、膜に
対し1波長、2入射角(55°、70°)のエリプソ測
定を行い、解析ソフトを用いて求めた。次に上記MgO
膜の放電開始電圧を以下の方法で測定した。5種類のT
EG基板をTEG基板毎に図2に示す装置のNe−5%
Xeで500Torrの真空ベルジャー15内に配置し
た加熱サンプル台16に載せ、下地電極12(図1)を
パルス電源17に接続し、TEG基板10を熱電対18
で測定しながら一定の温度に制御して、電源電圧を上昇
して行き、放電を開始する電圧を測定した。パルス電源
17は0〜300Vの範囲で電圧可変であって、周波数
66kHzでパルス幅10μsecのパルスを発生するよ
うになっている。MgO膜の屈折率、吸収係数及び放電
開始電圧を表3に示す。
【手続補正書】
【提出日】平成9年10月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。本発明のMgO蒸着材は、電融MgOの割合が60
体積%以下、好ましくは10〜50体積%で含まれ、か
つMgO焼結体の平均結晶粒径が1〜150μm、好ま
しくは10〜100μmであるMgO焼結体ペレットか
らなり、このMgO焼結体ペレットのMgO純度が9
9.5%以上で相対密度が96%以上、更に好ましくは
97%以上であることを特徴とする。上記MgO焼結体
ペレットの平均結晶粒径を1〜150μmに限定したの
は、この粒径範囲であれば、MgOの組織を比較的良好
に制御できるからである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電融MgOが60体積%以下の割合で含
    まれかつMgO焼結体の平均結晶粒径が1〜150μm
    であるMgO焼結体ペレットのMgO純度及び相対密度
    がそれぞれ99.5%以上及び96%以上であるMgO
    蒸着材。
  2. 【請求項2】 MgO焼結体ペレットに含まれる、Si
    及びAlの不純物がそれぞれ元素濃度で200ppm以
    下であり、Caの不純物が元素濃度で250ppm以下
    であり、Feの不純物が元素濃度で50ppm以下であ
    り、Cr,V及びNiの不純物がそれぞれ元素濃度で1
    0ppm以下であり、Na及びKの不純物がそれぞれ元
    素濃度で20ppm以下であり、Cの不純物が元素濃度
    で70ppm以下であり、Zrの不純物が元素濃度で1
    50ppm以下である請求項1記載のMgO蒸着材。
  3. 【請求項3】 平均粒径が0.1〜3μmで純度が9
    9.5%以上の高純度MgO粉末に電融MgO粉末とバ
    インダと有機溶媒とを混合して濃度が45〜75重量%
    のスラリーを調製する工程と、 前記スラリーを噴霧乾燥して平均粒径が50〜250μ
    mの造粒粉末を得る工程と、 前記造粒粉末を所定の型に入れて所定の圧力で成形する
    工程と、 前記成形体を所定の温度で焼結する工程とを含むMgO
    蒸着材の製造方法。
  4. 【請求項4】 造粒粉末を750〜2000kg/cm
    2の圧力で一軸加圧成形する請求項3記載の多結晶Mg
    O蒸着材の製造方法。
  5. 【請求項5】 造粒粉末を1000〜3000kg/c
    2の圧力でCIP成形する請求項3記載の多結晶Mg
    O蒸着材の製造方法。
  6. 【請求項6】 成形体を350〜620℃で脱脂処理し
    た後に1250〜1350℃の温度で一次焼結し、更に
    昇温して1500〜1650℃の温度で二次焼結する請
    求項3記載の多結晶MgO蒸着材の製造方法。
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