[發明專利]多晶MgO燒結體及其制造方法以及濺射用MgO靶材

無效

• 申請號: 200980103400.2
• 申請日: 2009-01-27
• 公開（公告）號: CN101925555A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 永野光芳;高巢正信;在田洋;佐野聰
• 申請（專利權）人: 日本鎢合金株式會社;宇部材料工業株式會社
• 主分類號: C04B35/053
• 分類號: C04B35/053;C23C14/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明涉及燒結MgO原料粉末而得到的多晶MgO燒結體(以下，簡稱“MgO燒結體”)及其制造方法、以及使用MgO燒結體的濺射用MgO靶材。

背景技術

由于MgO為具備優良的熱傳導率、耐熱性、化學穩定性、耐氧化性及絕緣性的材料，所以用于以耐熱用途為代表的各種各樣的用途(參照專利文獻1、2)。

該MgO具有較好的燒結性，即使通過普通燒結也能夠得到相對密度接近99％的致密度。但是，難以將燒結密度提高到理論密度，在燒結體中殘存微孔或達數μm的細孔，即氣孔。為了提高燒結密度(減少氣孔)，可考慮提高燒結溫度，但以提高燒結密度為最優先而提高燒結溫度將促進晶體顆粒的成長，在粗大的晶體顆粒中殘存氣孔，該氣孔在其后的利用高溫高壓的HIP處理中也難以消除。

這樣，目前的MgO燒結體，其燒結密度不足，如果要提高燒結密度，則產生晶粒成長，因此尤其是作為工具或隔熱板等結構用部件應用時存在以下的問題。

1)機械性質下降

(1)強度下降

強度有彎曲強度、壓縮強度、剪切強度，但均與燒結體內部的殘存氣孔有關。另外，燒結時由于晶粒成長而形成的粗大顆粒也容易成為破壞的起點。氣孔和晶粒成長導致的強度不足在作為結構用部件的使用中，會引起破損、缺損這樣致命的損傷。

(2)硬度下降

由于氣孔和晶粒成長的存在也是造成硬度下降的主要原因，所以隨著耐磨性的下降，引起磨損導致的壽命下降。

表面粗糙度下降

在燒結體內部存在氣孔和晶粒成長就意味著表面粗糙度下降。在作為結構用部件的用途時，大多是要求使用面具有高的表面粗糙度的用途。當表面粗糙度低時，(1)滑動面的氣孔成為缺陷的起源，助長表面粗糙度的下降，導致壽命下降；(2)由于表面粗糙度的下降，摩擦系數增大，發生異常發熱或與配合材料的反應、凝結等問題。

3)熱傳導率下降

MgO具有熱傳導率高的特性，但影響其特性的主要因素之一是氣孔的存在。即，在晶界存在氣孔或雜質時，妨礙熱傳導，得不到本來的熱傳導率。因而，為了得到高的熱傳導率，必須減少氣孔，換言之，需要將燒結體的相對密度提高到接近理論密度。

4)由氣體產生造成的氣氛的污染

在燒結體中所存在的氣孔中封入燒結氣氛的氣體。例如，在大氣中燒結時，封入氮氣或二氧化碳、氧氣等大氣成分，在Ar或氮氣氣氛中燒結時，這樣的氣氛氣體作為氣孔被封入。當燒結體在高溫區域使用晶界軟化時，該氣體從燒結體噴出。尤其是，在半導體制造等連微量的雜質也不允許的用途中，成為致命的缺陷。

另一方面，MgO燒結體也多用作濺射用靶材(參照專利文獻3、4)，在作為所述靶材的用途中，在防止濺射時的裂紋或剝離方面，重要的是提高其機械性能或熱傳導性，另外，在防止濺射裝置內的氣氛的污染方面，減少來自燒結體的氣體的產生也很重要。

專利文獻1：特開平7-133149號公報

專利文獻2：特開2006-169036號公報

專利文獻3：特開平10-158826號公報

專利文獻4：特開2005-330574號公報

發明內容

本發明要解決的課題在于提供MgO燒結體及其制造方法，所述MgO燒結體的燒結密度接近理論密度，機械性質及熱傳導率優良，能夠減少氣體產生而造成的氣氛的污染。

本發明的MgO燒結體通過單向加壓燒結(一軸加圧焼結)MgO原料粉末的工序而得到，其特征在于，MgO燒結體中的MgO的X射線衍射得到的強度比與式(1)表示的(111)面的比率α(111)的值相關，在將施加有單向壓力的面的值設為αV(111)、將與施加有單向壓力的面垂直的面的值設為αH(111)時，αV(111)/αH(111)＞1.5。

α(111)＝{-0.4434(Ra)2+1.4434*Ra}...(1)

在此，Ra＝I(111)/(I(111)+I(200))

I(111)：MgO的(111)面的X射線衍射強度

I(200)：MgO的(200)面的X射線衍射強度

即，本發明為了解決上述課題，使MgO燒結體具有獨特的晶體各向異性。更具體地說，本發明是基于下述見解而完成的。通過普通燒結得到的通常的MgO燒結體，以(200)面為主體，可看到晶粒的成長，與此相對，采用單向加壓燒結，在施加有該壓力的面上使(111)面增加，由此能夠使燒結密度接近理論密度，能夠提高機械性質等。