專(zhuān)利名稱(chēng)：制造氧化銦/氧化錫燒結(jié)體的方法和用其制造的制品的制作方法
背景技術(shù)：
通常本發(fā)明涉及生產(chǎn)特征在于高密度和高均一性的氧化銦/氧化錫(ITO)燒結(jié)體的方法，該燒結(jié)體特別適用于作為濺射靶。
用作濺射靶的ITO燒結(jié)體的制造方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這種燒結(jié)體可用于在透明基體上沉積透明和導(dǎo)電性薄膜。當(dāng)如此應(yīng)用時(shí)，ITO燒結(jié)體(通常采取平板式)放在磁場(chǎng)源上，而通常待涂覆的基體放在該燒結(jié)體上，彼此留出間隔。當(dāng)燒結(jié)體用高能電子轟擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氧化銦和氧化錫的離子。這些離子從燒結(jié)體的頂部表面借助于濺射作用被運(yùn)載至基體的底部表面，結(jié)果在一定時(shí)間內(nèi)在基體上形成透明的和導(dǎo)電的ITO膜。近來(lái)有關(guān)這種ITO鍍膜基體的應(yīng)用包括液晶顯示裝置、薄膜式場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置、電視和計(jì)算機(jī)終端屏幕、輻射監(jiān)測(cè)元件、窗格玻璃用除霧加熱膜、抗靜電膜和太陽(yáng)能收集器用選擇性滲透膜。
當(dāng)用作濺射靶時(shí)，ITO燒結(jié)體出于兩種原因要盡可能接近最大理論密度。首先，使用高密度燒結(jié)體作濺射靶可使其有效壽命達(dá)到最大值，并且當(dāng)由于電子轟擊而使燒結(jié)體被侵蝕掉時(shí)可以將由于置換該燒結(jié)體而引起的停頓時(shí)間降至最低。盡管好像有可能僅通過(guò)增加燒結(jié)體的厚度來(lái)延長(zhǎng)燒結(jié)體的壽命范圍，但這樣一種解決方法不實(shí)用，這是因?yàn)榇┻^(guò)板狀I(lǐng)TO燒結(jié)體厚度的磁場(chǎng)必須是某種適合濺射法操作的最小數(shù)量級(jí)。由于磁場(chǎng)強(qiáng)度隨燒結(jié)體與其磁場(chǎng)源距離的平方而降低，所以板狀I(lǐng)TO燒結(jié)體不可能做得超過(guò)某種厚度，或者在燒結(jié)體頂部表面上的磁場(chǎng)不可能強(qiáng)到足以完成濺射操作。因此，壽命很長(zhǎng)的靶只能通過(guò)高密度來(lái)達(dá)到，而不可能僅靠濺射靶的厚度增加。要求高密度的第二個(gè)原因是固有產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)率的增加。這種較高的熱傳導(dǎo)率能使濺射操作過(guò)程中自然出現(xiàn)在板狀燒結(jié)體中的熱拉伸應(yīng)力降至最低值，要不然該應(yīng)力會(huì)在燒結(jié)體內(nèi)引起裂紋。這樣的裂紋是不希望有的，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致ITO的非均一沉積。
除了高密度外，要求ITO濺射靶具有的另外一些物理特性是In2O3和SnO2的均一分布。當(dāng)進(jìn)行濺射操作時(shí)，這種均一分布會(huì)導(dǎo)致氧化銦和氧化錫在基體上均一地沉積，從而又可導(dǎo)致ITO膜具有均勻的物理和電性能。ITO燒結(jié)體所需的另外一個(gè)特性是盡可能的純，并且僅具有絕對(duì)最小量的燒結(jié)劑，這是因?yàn)闊Y(jié)劑的電絕緣性能使它們對(duì)所得到的ITO膜的導(dǎo)電率有不良的影響。理想的是，ITO燒結(jié)體按弧形的外形制造，以代替剛才述及的平板狀，以便使具有弧形外形的基體如高技能戰(zhàn)斗機(jī)的遮風(fēng)屏能被均勻地濺鍍上ITO。最后，所述ITO燒結(jié)體比較便宜而且易于制造，不需要昂貴的費(fèi)時(shí)操作的機(jī)械裝置。
不幸地是，已知在現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有一種制造方法能生產(chǎn)出滿足上述全部要求的ITO燒結(jié)體。例如，盡管Nakajima等人的U.S.P5,094,787公開(kāi)了一種制造密度為7.06g/cm3(為最高理論密度的98％)的ITO濺射靶，但它是借助于一種工藝過(guò)程來(lái)完成的，這種工藝過(guò)程必須將混合的該燒結(jié)體的顆粒狀成分在750-1000kg/cm2壓力下壓制成型，隨后在壓力為2-11大氣壓合有氧氣氣氛的爐內(nèi)燒結(jié)所得到的坯體。燒結(jié)步驟中必須使用的氧氣加壓燒結(jié)爐構(gòu)成了昂貴且復(fù)雜的設(shè)備。最后，于混用來(lái)形成坯體的氧化銦和氧化錫必然導(dǎo)致所述兩種成分在分布上產(chǎn)生一些不均勻，這些不均勻反過(guò)來(lái)又會(huì)引起采用用這種方法產(chǎn)生的燒結(jié)體制成的ITO膜出現(xiàn)不均勻。
Bayard的U.S.P 4,962,071也公開(kāi)了一種方法，借此生產(chǎn)出超過(guò)理論密度的90％的燒結(jié)ITO體。然而，該專(zhuān)利指出往ITO體內(nèi)混入較高百分率的絕緣燒結(jié)劑，這些燒結(jié)劑反過(guò)來(lái)又會(huì)影響由此產(chǎn)生的ITO膜的導(dǎo)電率(即所公開(kāi)氧化鋁和二氧化硅燒結(jié)劑多達(dá)總的氧化銦/氧化錫混合物的10重量％)。
很清楚，存在著對(duì)制造致密ITO燒結(jié)體新方法的需求，該方法可避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，并可達(dá)到上述全部理想的指標(biāo)。發(fā)明概要一般說(shuō)來(lái)，本發(fā)明是制造具有高均一性的高密度ITO燒結(jié)體的方法，該方法克服了或至少改進(jìn)了與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)方法有關(guān)的全部缺點(diǎn)。就其廣義而言，該方法包括的步驟有制備漿料，該漿料的固體成分由細(xì)分的In2O3、SnO2和少量[即介于約0.01和0.5％(按重量計(jì))之間]除銦和錫的氧化物外的作為燒結(jié)劑的氧化物的混合物組成；把漿料制成密度介于約4.0-4.8g/cm3之間的坯體并在壓力僅稍微高于大氣壓力的氧氣氣氛中把坯體加熱至燒結(jié)溫度。通過(guò)粉漿澆注、冷凍澆注、壓力澆注或電澆注或通過(guò)噴霧干燥漿料而后在壓機(jī)中將所得到的粉末加壓，可以由漿料制成坯體。
燒結(jié)劑氧化物是一種能形成玻璃相的化合物，最好僅僅是選自鋁、釔、鎂和硅的一種的氧化物。最好的燒結(jié)劑氧化物是二氧化硅(SiO2)。燒結(jié)劑氧化物的量應(yīng)低于0.25％，并且在優(yōu)選的方法中，為了使得到的燒結(jié)體密度達(dá)到最大值以及為了使在所得到的燒結(jié)體中由絕緣性二氧化硅所產(chǎn)生的電阻值降至最小，使用SiO2的重量不得大于0.05％。
用于形成漿料的In2O3和SnO2的比值介于約99和50重量％的In2O3和1-50重量％的SnO2之間，更好的是介于95和55重量％的In2O3和5-45重量％的SnO2，而最好的是介于約90和60重量％的In2O3和10和40％的SnO2。盡管In2O3和SnO2兩種都是細(xì)分的粉末，但本發(fā)明方法有利的是并不要求這些粉末是超細(xì)的。In2O3和SnO2兩種粒子的平均直徑可介于1.5和0.1微米之間，優(yōu)選在約0.40和0.80微米之間的范圍內(nèi)。同樣地，兩種顆粒成分的表面積介于約5和15m2/g之間并且最好為約8m2/g。漿料的每一種固體成分優(yōu)選純度為99.9％，為的是不影響所產(chǎn)生的燒結(jié)體的均一性。
本發(fā)明漿料形成步驟既可以用來(lái)均勻地混合固體成分，也可以研磨各個(gè)固體粒子直到所要求的直徑和表面積。為此目的，通過(guò)往In2O3和SnO2粉末中加水或有機(jī)溶劑，在球磨機(jī)內(nèi)制造漿料。當(dāng)用水作液體成分時(shí)，需調(diào)節(jié)pH以使構(gòu)成漿料固體成分的顆粒物質(zhì)的流動(dòng)性足夠高，以利于這種顆粒物質(zhì)完全和均勻的混合。為達(dá)此目的，將pH調(diào)至大約介于3.0-4.0的酸性，或大約7.5-10.0的堿性。最好的是，pH調(diào)到7.5-10.0之間，因?yàn)楫?dāng)采用澆注法使?jié){料固體成分固結(jié)時(shí)，所得到的漿料的堿性不易侵蝕通常構(gòu)成注模的材料。另外，在漿料的液體成分中還包括抗絮凝劑以有助于粒子分散開(kāi)和保持分散，這樣可進(jìn)一步促進(jìn)均勻混合。
在本方法的加熱步驟中，將坯體優(yōu)選地加熱至約1500-1600℃之間，并持續(xù)約4到20小時(shí)，最好是加熱至1540-1570℃的溫度，持續(xù)時(shí)間介于8和12小時(shí)。該燒結(jié)步驟是在氧氣氣氛中進(jìn)行的，最好是在坯體上連續(xù)提供氧氣流的環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，該氧氣流的流速足以避免在坯體周?chē)a(chǎn)生還原性氣氛，然而不足以引起In2O3和SnO2的顯然離解。
本方法還包括在弧形模具中澆注上述漿料的有利步驟，為的是能產(chǎn)生具有弧形輪廓的燒結(jié)體，弧形輪廓可用于在弧形基體如戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼的遮風(fēng)屏上沉積透明的、導(dǎo)電性ITO膜。
最后，本發(fā)明包括用上述方法生產(chǎn)的燒結(jié)體制品。圖面說(shuō)明

圖1是用圖解法描述本發(fā)明方法的流程圖；圖2是說(shuō)明液體成分是水時(shí)漿料中粒子In2O3和SnO2的流動(dòng)性相對(duì)于該漿料pH的關(guān)系曲線圖；圖3是已澆注成弧形的ITO燒結(jié)體，如何有利地用于在弧形玻璃基體上均勻沉積ITO膜的透視示意圖，和圖4是說(shuō)明在ITO混合物中在不同的重量百分比下不同燒結(jié)劑的收縮系數(shù)圖。最佳實(shí)施方案的詳細(xì)描述現(xiàn)參照?qǐng)D1，本發(fā)明最初的步驟1、2，包括在常規(guī)的球磨機(jī)內(nèi)混合顆粒狀I(lǐng)n2O3和SnO2，直到使顆粒狀I(lǐng)n2O3和SnO2獲得所要求的平均直徑和表面積。當(dāng)用水作液體成分時(shí)，該步驟優(yōu)選通過(guò)將顆粒狀I(lǐng)n2O3和SnO2與大約為形成最終漿料所必須的水的80％相混合來(lái)完成。不管是使用水還是如醇之類(lèi)的有機(jī)溶劑，平均粒徑和表面積要按時(shí)檢驗(yàn)，直到平均粒徑在約0.4和0.8微米之間，粒子的表面積在約7和9m2/g之間。盡管兩種顆粒狀成分的比例可以在In2O3的重量百分比為99和50之間，而SnO2的重量百分比為1-50之間的范圍內(nèi)變化，但這些成分的優(yōu)選比例落在In2O3為95-60重量％，而SnO2為5-40％之間。
在本方法的下面步驟3、4中，漿料的粘度由通過(guò)調(diào)節(jié)漿料中的抗絮凝劑或懸浮劑和/或漿料中液體成分的百分率來(lái)調(diào)節(jié)到想要的水平。如果漿料是水基的，并用它來(lái)粉漿澆注坯體，則要向球磨機(jī)內(nèi)的混合物加入大約25％以上的水，同時(shí)加入足量的抗絮凝劑以調(diào)節(jié)漿料的粘度，使之達(dá)到適于粉漿澆注的合理范圍(在約100-200cps之間)。因?yàn)闈{料的pH歸根結(jié)底是要變成堿性才能使顆粒狀I(lǐng)n2O3和SnO2達(dá)到想要的流動(dòng)性，所以為此目的可以使用氨基的抗絮凝劑。假若漿料是用于冷凍澆注，則可以通過(guò)加入合適的絮凝劑使?jié){料增稠至約2000厘泊，絮凝劑的組成取決于漿料的液體成分是水還是有機(jī)溶劑如醇。如果坯體是用冷壓成型的，則漿料粘度要調(diào)節(jié)到有利于噴霧干燥的水平，即介于150和500厘泊。
在得到想要的粘度后，按圖1步驟5的指示往漿料中加入燒結(jié)劑。在優(yōu)選的方法中，該燒結(jié)劑是二氧化硅或SiO2，盡管鋁、釔或鎂的氧化物也可使用。為了便于燒結(jié)劑非常均勻的分布至整個(gè)漿料中，粒子的平均直徑為約0.10微米或更小。盡管多達(dá)0.25％的燒結(jié)劑(按重量計(jì))可以被加入到漿料中，但是在本發(fā)明的優(yōu)選的方法中SiO2只加入0.05重量百分比，因?yàn)樯暾?qǐng)人已意外發(fā)現(xiàn)了得到的最終燒結(jié)體的密度對(duì)所有的燒結(jié)劑來(lái)說(shuō)在該值下是最高的，當(dāng)漿料中的SiO2燒結(jié)劑的量在0.05重量百分比和0.25重量百分比之間增加時(shí)，該密度實(shí)際上從6.7g/cm3下降到6.0g/cm3。
若漿料的液體成分是水時(shí)，則要進(jìn)行圖1的步驟6。在該步驟中，漿料的pH通過(guò)加入足夠量的堿性試劑如氫氧化銨來(lái)調(diào)節(jié)至7.5和10.0之間。正如圖2中的曲線清楚說(shuō)明的，當(dāng)水基漿料的pH升至7.0以上時(shí)，單個(gè)的In2O3和SnO2粒子四周的漿料成分相對(duì)來(lái)說(shuō)獲得相當(dāng)多的負(fù)電荷，從而阻止它們附聚，并且相對(duì)于四周的漿料成分來(lái)說(shuō)使它們具有高度的流動(dòng)性。當(dāng)pH做如此調(diào)節(jié)后，再次起動(dòng)球磨機(jī)以便產(chǎn)生顆粒狀I(lǐng)n2O3、SnO2和燒結(jié)劑粒子的真正均勻的混合物。當(dāng)漿料pH如所述調(diào)節(jié)完畢而且漿料被徹底地混合從而產(chǎn)生想要的漿料固體成分的均勻混合物之后，將其制成坯體。例如將其從球磨機(jī)中轉(zhuǎn)移后再倒入粉漿澆注件以形成ITO坯體。在本方法的這一實(shí)施方案中，可以采用常規(guī)的石膏模。此外，可以在介于約1和2巴的壓力下把漿料送入并保持在該模中，為的是降低成型時(shí)間以及防止坯體中任何孔隙的產(chǎn)生。另外，漿料也可以按照例如U.S.P.5,047,182中所述的方法進(jìn)行冷凍澆注，該專(zhuān)利全文說(shuō)明書(shū)作為參考文獻(xiàn)而引入本文?；蛘撸谙驖{料中加入粘結(jié)劑后使?jié){料進(jìn)行噴霧干燥以產(chǎn)生直徑在約40和150微米之間的可流動(dòng)，可壓實(shí)的粒子附聚物，這樣的粒子附聚物適于等壓或水壓成型。適合作粘合劑的化合物包括聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纖維素、硬脂酸鹽、microcreptalline蠟?zāi)z乳乳狀液、聚環(huán)氧乙烷、羥乙基纖維素、天然樹(shù)膠和纖維素醚。
如果坯體是用澆注法成型的，如圖1步驟8指示坯體在模子中經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間硬化后要取出修整。所得到的坯體密度介于約4.0和4.8g/cm3，漿料顆粒狀成分的壓坯致密而堅(jiān)固，足以使得到的末燒結(jié)體具有充分的結(jié)構(gòu)完整性，以致于可以從其模子中取出并送進(jìn)爐內(nèi)而不會(huì)破裂。
在使坯體干燥后，將其移送至常規(guī)陶瓷爐內(nèi)加熱到介于約1500和1600℃之間的燒結(jié)溫度，正如圖1步驟9指示的那樣。假若坯體是由冷壓成型的，該坯體在干燥和燒結(jié)步驟中間要經(jīng)粘結(jié)劑燒光步驟(下文描述)。在燒結(jié)操作的全部過(guò)程中，坯體一直暴露在基本上是純氧的氣氛中。該步驟是靠在稍高于大氣壓力的壓力下，連續(xù)向陶瓷爐通氧氣流而完成的。連續(xù)的氧氣流可避免坯體周?chē)纬蛇€原性氣氛，還原性氣氛能引起金屬銦或錫在爐中形成。同時(shí)，連續(xù)進(jìn)入和離開(kāi)爐子的較慢的氧氣流速還可避免過(guò)度的氧氣氣氛產(chǎn)生，這種氣氛能引起ITO完全離解和跟著發(fā)生的坯體的侵蝕。在燒結(jié)操作完成后，得到的燒結(jié)體按圖1步驟10指示取出。
本發(fā)明方法和由此生產(chǎn)的燒結(jié)體較具體的實(shí)例如下例1將18900克(90重量％)細(xì)分氧化銦與2100克(9.99重量％)氧化錫和4000克的水一道在球磨機(jī)內(nèi)混合而得到一種漿料。使球磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)直到In2O3和SnO2粒子的平均直徑在0.40和0.80微米之間，并且這些粒子的平均面積為8m2/g。將800克的水與150克的氨抗絮凝劑一道加入到漿料中以便使它的粘度降至約150cps。接著，將52.5克(0.25重量％)的Al2O3加入到所產(chǎn)生的漿料中，Al2O3粒子平均直徑僅約0.10微米或更小，這些粒子的平均表面積超過(guò)25m2/g。再將20克的氫氧化銨加入漿料中以便使其pH接近8.5。然后將所得到的漿料在1-2巴壓力下粉漿澆注到石膏模中達(dá)約30分鐘，形成尺寸為8英寸×6英寸×3/8英寸的扁平磚型的坯體，且其密度約4.5g/cm3。坯體經(jīng)過(guò)修整，然后在1540℃的爐子內(nèi)燒結(jié)10小時(shí)。在燒結(jié)操作過(guò)程中，通過(guò)使純氧在壓力稍高于大氣大氣壓下連續(xù)流入爐子的內(nèi)部，使?fàn)t內(nèi)保持基本上是純氧氣氛。最終燒結(jié)體具有的密度為6.3g/cm3，為最大理論密度的88％。例2按照與例1所述完全相同的程序，唯一例外為漿料的粘度降至150cps后向該漿料中加入10克(0.05重量％)的二氧化硅。所得到的燒結(jié)體密度為6.7g/cm3，或?yàn)樽畲罄碚撁芏鹊?3％。例3在本例中，按照與例1所述的同樣程序，差別僅在于漿料的固體成分由12600克的In2O3(59.97重量％)，和8400克的SnO2(39.95重量％)，以及20克的二氧化硅(0.10重量％)組成。所得到的燒結(jié)體密度為6.43g/cm3。例4
按照與例1所述的完全相同程序，僅有的一個(gè)例外是在漿料的粘度降至150cps后，向該漿料中加入52.5克(0.25重量％)的二氧化硅。所得到的燒結(jié)體密度為6.0g/cm3，或?yàn)樽畲罄碚撁芏鹊?3％。
圖3說(shuō)明相對(duì)壓制法來(lái)說(shuō)用粉漿澆注法形成坯體所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。所述粉漿澆注法可以制造弧形的坯體12，這種坯體當(dāng)所得到的燒結(jié)體最終目的在于在弧形透明基體22上沉積薄、透明和導(dǎo)電性的ITO膜時(shí)特別有用，所述基體可以是噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)飛機(jī)座艙的部件。在這種用途中，弧形燒結(jié)體12蓋在電磁源14上，電磁源的上表面在形狀上與燒結(jié)體12的輪廓互補(bǔ)。電磁源14發(fā)射磁通15均勻地穿過(guò)燒結(jié)體12，同時(shí)電子槍16向表面發(fā)射電子流18。碰撞的電子與電磁源14發(fā)射出的磁通線組合起來(lái)產(chǎn)生銦/錫氧化物的離子，這些離子根據(jù)燒結(jié)體12的上表面輪廓與透明基體22的下表面輪廓相同的事實(shí)均勻地沉積在透明基體22的底面上。例5將三千一百五十(3150)克(90重量％)細(xì)分的氧化銦和350克(10重量％)的氧化錫與800克水一道在球磨機(jī)內(nèi)混合產(chǎn)生漿料。使球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)直到In2O3和SnO2粒子的平均直徑在0.40和0.80微米之間，粒子的平均面積為8m2/g。接著，將1.75克(0.05重量％)的SiO2加入到所得到的漿料中作為燒結(jié)劑，SiO2粒子的平均直徑僅有0.10微米或更小，而這些粒子的平均表面積超過(guò)25m2/g。然后再加入一百二十三(123)克的聚乙二醇粘結(jié)劑并混入所述漿料中。使所述漿料經(jīng)過(guò)噴霧干燥而產(chǎn)生粒子附聚物，它們的平均直徑介于40和150微米之間，水分按重量計(jì)僅約0.20％。將四百克附聚的粒子裝入模具中，在本例中模具是塑料袋。有負(fù)載的袋子為了脫除空氣須經(jīng)接近抽真空，以有利于加壓步驟。然后把脫去空氣的有負(fù)載的袋子放入等壓壓機(jī)內(nèi)經(jīng)受20000磅/英寸2的壓力。使所得到的加壓體干燥約1天再加熱到約300℃的溫度并持續(xù)3天，為的是燒掉粘結(jié)劑。所得到的坯體密度為4.3g/cm3，并進(jìn)行與例1所述同樣的加熱操作過(guò)程。得到的燒結(jié)體密度為6.37g/cm3，為最大理論密度的89％。例6按照與例5所述完全相同的程序，只有一個(gè)例外是往漿料中加3.5克(0.10重量％)的SiO2作為燒結(jié)劑。得到的坯體密度仍為4.3g/cm3，而最終燒結(jié)體的密度為5.88g/cm3，為最大理論密度的81％。例7按照與例5所述同樣的程序，僅有一個(gè)例外是往漿料加8.75克(0.25重量％)的SiO2作燒結(jié)劑。得到的坯體密度為5.56g/cm3，最終燒結(jié)體密度為g/cm3，為最大理論密度的77％。例8-16下面的表概述了分別使用0.05、0.10和0.25重量％的Al2O3、MgO和Y2O3時(shí)所獲得的最終ITO燒結(jié)體的密度
最終燒結(jié)體密度(g/cm3)試劑Al2O35.88 5.88 5.88MgO 5.72 5.88 5.88Y2O35.72 5.88 5.72SiO26.37 5.88 5.560.05％ 0.10％0.25％重量％把例5-16所有的結(jié)果按照樣品在燒結(jié)步驟過(guò)程中沿其三軸之一的軸收縮的程度總結(jié)在圖4中，由上面的表和圖4的曲線可以很明顯地看出，最好的結(jié)果是在二氧化硅的條件下獲得的，而次之的結(jié)果是在氧化鋁的條件下獲得的。
權(quán)利要求
1.一種制造高均一性的高密度ITO燒結(jié)體的方法，包括制備一種漿料，其固體成分是由In2O3、SnO2和除銦和錫的氧化物以外的介于約0.01-0.25％(按重量計(jì))的氧化物的細(xì)分混合物組成，所述氧化物相對(duì)銦錫氧化物來(lái)說(shuō)起燒結(jié)劑作用；粉漿澆注所述漿料成坯體，其密度在約4.2-4.8g/cm3之間，和將所述末燒結(jié)體在氧氣氣氛中加熱至燒結(jié)溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述坯體被加熱4-20小時(shí)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述氧化物是能形成玻璃相的燒結(jié)劑。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述氧化物是選自鋁、鈣、釔、鈰、鎂和硅至少之一種的氧化物。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述氧化物是SiO2。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述坯體被加熱至約1500-1600℃間的溫度。
7.權(quán)利要求1的方法，其中在加熱過(guò)程中為了造成所述氧氣氣氛而在坯體上面連續(xù)提供氧氣流。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述氣流的流速足以能在所述坯體周?chē)苊猱a(chǎn)生還原性氣氛，但不足以引起In2O3和SnO2的顯著離解。
9.權(quán)利要求7的方法，其中所述氧氣流是通過(guò)把所述坯體密閉在窯爐內(nèi)并通過(guò)在稍高于大氣壓的壓力下連續(xù)把氧氣導(dǎo)入窯爐內(nèi)而提供的。
10.權(quán)利要求1的方法，其中漿料的pH被調(diào)節(jié)至約7.5-10之間，以利于細(xì)分的固體成分完全而均勻的混合。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述固體漿料成分是由約99-50重量％的In2O3和1-50重量％的SnO2組成。
12.權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)分的In2O3、SnO2和燒結(jié)劑氧化物的平均粒徑為1微米或更小。
13.權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)分的In2O3、SnO2和燒結(jié)劑氧化物的單位重量的面積在約5和15m2/g之間變動(dòng)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中漿料的pH被調(diào)節(jié)在約3.0和4.0之間，以利于細(xì)分的SnO2和細(xì)分的In2O3完全和均勻的混合。
15.一種適于制造高均一性的高密度ITO燒結(jié)體的方法包括制備一種漿料，它的固體成分是由約99-50重量％的In2O3和1-50重量％的SnO2，以及約0.05-0.25重量％能形成玻璃相的燒結(jié)劑的細(xì)分混合物組成的，所述燒結(jié)劑是除銦或錫氧化物以外的氧化物；把所述漿料粉漿澆注成密度在約4.2-4.8g/cm3之間的坯體；和在所述坯體上方保持足夠的氧氣流，以避免在所述燒結(jié)體的周?chē)纬蛇€原性氣氛，但又不足以引起In2O3和SnO2顯著離解的同時(shí)，為了燒結(jié)所述坯體而將所述坯體加熱至約1500-1600℃溫度之間。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述漿料的固體成分是由約94-60重量％的In2O3和6-40重量％的SnO2以及約0.05-0.25重量％選自鋁、鈣、釔、鈰、鎂和硅至少之一種的氧化物的細(xì)分混合物組成。
17.權(quán)利要求15的方法，其中細(xì)分的In2O3、SnO2和燒結(jié)劑氧化物的平均粒徑在約0.4和0.8微米之間。
18.權(quán)利要求15的方法，其中細(xì)分的In2O3、SnO2和燒結(jié)劑氧化物的單位重量面積在約5和15m2/g之間變化。
19.權(quán)利要求15的方法，其中所述漿料的液體成分是由水、用于分散粒子的抗絮凝劑和用于調(diào)節(jié)所得到的漿料pH以使細(xì)分的固體成分完全和均勻混合的氫氧化物組成的。
20.權(quán)利要求19的方法，其中往漿料中加足夠量的所述氫氧化物以調(diào)節(jié)pH至7.5和10。
21.權(quán)利要求15的方法，其中所述氧氣流是通過(guò)把所述坯體密封入窯爐內(nèi)，和通過(guò)在稍高于大氣壓的壓力下連續(xù)把氧氣導(dǎo)入窯爐內(nèi)而提供的。
22.權(quán)利要求15的方法，其中所述坯體被加熱4-20小時(shí)。
23.權(quán)利要求15的方法，其中所述坯體被加熱約4-12小時(shí)。
24.權(quán)利要求15的方法，其中所述燒結(jié)劑是SiO2。
25.一種適于制造高均一性的高密度ITO燒結(jié)體的方法，包括制備一種漿料，它的固體成分是由約95-55重量％的In2O3和5-45重量％的SnO2，以及約0.05-0.25重量％的選自鋁、鈣、釔、鈰、鎂和硅至少之一種氧化物的細(xì)分混合物組成，它的液體成分是由水、用于使細(xì)分的固體成分容易完全和均勻混合的堿性抗絮凝劑組成；將所述漿料粉漿澆注成為密度在4.2-4.8g/cm3之間的坯體；和在所述坯體的上方保持氧氣流以足以在所述燒結(jié)體周?chē)苊猱a(chǎn)生還原性氣氛但不足以引起In2O3和SnO2顯著離解的同時(shí)，把所述坯體加熱到溫度約為1500-1600℃并持續(xù)約8-12小時(shí)。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述漿料被送入弧形模具中進(jìn)行粉漿澆注以便產(chǎn)生弧形的坯體。
27.按照權(quán)利要求1限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
28.按照權(quán)利要求5限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
29.按照權(quán)利要求25限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
30.按照權(quán)利要求26限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
31.一種適于制造高密度ITO燒結(jié)體的方法，包括的步驟有制備一種混合物，它基本上是由細(xì)分的In2O3和SnO2以及約0.05-0.25％(按重量計(jì))的選自鋁、鎂、釔和硅中的一種氧化物組成，所述氧化物相對(duì)銦錫氧化物而言起燒結(jié)劑的作用；把所述混合物制成密度為約4.0g/cm3或更高的坯體，和把所述坯體在氧氣氣氛中加熱至燒結(jié)溫度。
32.權(quán)利要求32的方法，其中所述燒結(jié)劑為所述混合物的約0.05-0.10重量％，并由二氧化硅組成。
33.權(quán)利要求31的方法，其中所述燒結(jié)劑為所述混合物的約0.05-0.10重量％，并由Al2O3組成。
34.權(quán)利要求31的方法，其中所述燒結(jié)劑約為所述混合物的0.10重量％，并由MgO或Y2O3組成。
35.權(quán)利要求31的方法，其中所述混合物包括與細(xì)分的In2O3和SnO2一起形成漿料的液體成分，而且所述坯體是通過(guò)把所述漿料送入模具澆注成型的。
36.權(quán)利要求35的方法，其中所述混合物液體成分基本上是水。
37.權(quán)利要求35的方法，其中所述混合物液體成分基本上是非水液體。
38.權(quán)利要求37的方法，其中所述非水液體是醇。
39.權(quán)利要求35的方法，其中所述混合物在所述澆注步驟之前，在球磨機(jī)內(nèi)混合，以便使所述的細(xì)分的In2O3和SnO2均勻地混合，并使In2O3粒子的平均直徑降到1微米以下，而所述粒子的平均面積在約5和15m2/g之間。
40.權(quán)利要求35的方法，其中所述漿料在所述模具中粉漿澆注。
41.權(quán)利要求35的方法，其中所述漿料是通過(guò)在壓力下把所述漿料噴入所述模具中加壓澆注。
42.權(quán)利要求35的方法，其中所述漿料在所述模具中冷凍澆注。
43.權(quán)利要求35的方法，其中所述漿料在所述模具中電澆注。
44.權(quán)利要求31的方法，其中所述混合物包括粘結(jié)劑，而所述坯體是通過(guò)將所述粉末加壓成型的。
45.權(quán)利要求44的方法，其中所述混合物是冷壓成為所述坯體的。
46.權(quán)利要求44的方法，其中所述混合物用等壓法壓成所述坯體。
47.權(quán)利要求44的方法，其中所述混合物單軸向壓成所述坯體。
48.權(quán)利要求44的方法，其中所述混合物受到約20000磅/英寸2的壓力。
49.權(quán)利要求31的方法，其中所述坯體被加熱到約1500-1600℃之間并持續(xù)4-20小時(shí)。
50.權(quán)利要求31的方法，其中氧氣流在坯體加熱過(guò)程中連續(xù)地在坯體上方供入以便形成所述氧氣氣氛，所述氣流的流速足夠在所述坯體周?chē)苊猱a(chǎn)生還原性氣氛，但不足以引起In2O3和SnO2的顯著離解。
51.一種適于制高密度ITO燒結(jié)體的方法，包括的步驟有制備一種含水的漿料，它基本上是由水和細(xì)分的In2O3和SnO2以及約0.05-0.25％(按重量計(jì))的鋁或硅的氧化物組成，所述氧化物相對(duì)銦錫氧化物而言起燒結(jié)劑的作用；把所述漿料制成密度約4.0g/cm3或更大的坯體，和在氧氣氣氛中向所述坯體四周連續(xù)通氧氣流，使所述坯體加熱到燒結(jié)溫度，所述氧氣流的流速足以避免在所述坯體四周形成還原性氣氛，但不足以引起In2O3和SnO2顯著的離解。
52.權(quán)利要求51的方法，其中所述氧化物是SiO2。
53.權(quán)利要求52的方法其中所述混合物在所述澆注步驟前在球磨機(jī)中混合，以便使所述細(xì)分的In2O3和SnO2均勻混合，要使In2O3和SnO2的粒子平均直徑降到約0.40和0.80微米之間，而且所述粒子的平均面積為8m2/g。
54.權(quán)利要求52的方法，其中所述坯體被加熱至溫度為約1500-1600℃之間。
55.權(quán)利要求52的方法，其中在加熱坯體的過(guò)程中，在坯體上連續(xù)提供氧氣流，以便產(chǎn)生所述氧氣氣氛。
56.權(quán)利要求54的方法，其中漿料的pH被調(diào)至約7.5和10之間，以利于細(xì)分的混合物完全和均勻的混合。
57.權(quán)利要求52的方法，其中所述漿料的液體成分是由水、用于分散粒子的抗絮凝劑以及用于調(diào)節(jié)所制得的漿料pH以使細(xì)分的混合物容易完全和均勻混合的氫氧化物組成。
58.權(quán)利要求51的方法，其中所述漿料的液體成分是由水、用于分散粒子的抗絮凝劑以及用于調(diào)節(jié)所制得的漿料pH以使細(xì)分的固體成分容易完全和均勻混合的氫氧化物組成。
59.權(quán)利要求52的方法，其中所述漿料在弧形模具中澆注以便形成弧形坯體。
60.權(quán)利要求51的方法，其中所述燒結(jié)劑是由約0.05和0.10重量％之間的SiO2組成。
61.按權(quán)利要求31限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
62.按權(quán)利要求36限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
63.按權(quán)利要求45限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
64.按權(quán)利要求48限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
65.按權(quán)利要求51限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
66.按權(quán)利要求59限定的方法制造的ITO燒結(jié)體。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造高密度氧化銦/氧化錫(ITO)燒結(jié)體的方法，及其ITO燒結(jié)體。當(dāng)把薄而透明且有導(dǎo)電性的ITO膜沉積在透明基體上時(shí)，本法生產(chǎn)出的高均一性ITO燒結(jié)體適合在這種制造步驟中用作濺射靶。本方法包括的步驟有制備漿料，其固體成分是由99和50重量％之間的In
文檔編號(hào)C23C14/34GK1119850SQ94191538
公開(kāi)日1996年4月3日 申請(qǐng)日期1994年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月11日
發(fā)明者G·蘭庫(kù), J·L·布里頓 申請(qǐng)人:維蘇威烏斯坩堝公司