JP2009177106A - Ceramic member for semiconductor light-emitting apparatus, method of manufacturing ceramic member for semiconductor light-emitting apparatus, semiconductor light-emitting apparatus, and display - Google Patents

Ceramic member for semiconductor light-emitting apparatus, method of manufacturing ceramic member for semiconductor light-emitting apparatus, semiconductor light-emitting apparatus, and display Download PDF

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Noriyasu Tanimoto
憲保 谷本
Kazuyuki Okano
和之 岡野
Hideo Nagai
秀男 永井
Kenji Sugiura
健二 杉浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plate-shaped ceramic member that can have a higher degree of flexibility in design than allowed by conventional technologies. <P>SOLUTION: A plate-shaped ceramic member 15, which converts the wavelength of light emitted from a semiconductor light-emitting device, is formed of two or more types of ceramic materials, and is partitioned into multiple blocks 15a and 15b. Each block is formed of one selected from two or more types of ceramic materials. At least one of two or more types of ceramic materials contains a wavelength conversion material that converts the wavelength of light. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光素子から発された光の波長を変換する部材の構造に関する。   The present invention relates to the structure of a member that converts the wavelength of light emitted from a semiconductor light emitting device.

近年、半導体発光素子である青色発光ダイオードと、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体粒子を内部に含むシリコーン樹脂成型体とを備える白色光源が普及してきている。青色発光ダイオードから発された青色光は、シリコーン樹脂成型体を透過する際に一部黄色光に変換され、その結果青色光と黄色光とが混色された白色光が出力される。シリコーン樹脂成型体は、シリコーン樹脂中に黄色蛍光体粒子を分散させて蛍光体ペーストを作製し、この蛍光体ペーストを所定形状に成形し、熱硬化させることにより形成される。   In recent years, a white light source including a blue light-emitting diode that is a semiconductor light-emitting element and a silicone resin molded body that contains yellow phosphor particles that convert blue light into yellow light has become widespread. Blue light emitted from the blue light emitting diode is partially converted into yellow light when passing through the silicone resin molding, and as a result, white light in which blue light and yellow light are mixed is output. The silicone resin molded body is formed by dispersing a yellow phosphor particle in a silicone resin to produce a phosphor paste, molding the phosphor paste into a predetermined shape, and thermally curing the phosphor paste.

現在のところ青色光を黄色光に変換する部材としては、上記のような樹脂成型体が広く普及しているものの、樹脂成型体には次のような欠点があることが指摘されている。
蛍光体粒子は広い粒度分布をもつので樹脂中で均一に分散させることが困難である。また均一に分散させたとしても蛍光体粒子は樹脂よりも比重が重いので、蛍光体ペーストを作製してから長時間放置しておくと蛍光体粒子が沈降していき、均一な分散状態を維持することができない。したがって製品間で樹脂成型体中の蛍光体粒子の密度がばらつき、結果として製品間で色合いのばらつきが生じてしまう。
At present, as a member for converting blue light into yellow light, the resin molded body as described above is widely used, but it has been pointed out that the resin molded body has the following drawbacks.
Since the phosphor particles have a wide particle size distribution, it is difficult to uniformly disperse them in the resin. Even if dispersed uniformly, the phosphor particles have a higher specific gravity than the resin. Therefore, if the phosphor particles are left standing for a long time after the phosphor paste is prepared, the phosphor particles will settle and maintain a uniform dispersion state. Can not do it. Therefore, the density of the phosphor particles in the resin molding varies from product to product, resulting in variations in hue between products.

またシリコーンやエポキシなどの樹脂は経年劣化により透光性が低下するため、長期間にわたり高い光出力を得ることが困難である(例えば、特許文献1参照)。
このような欠点に対して、特許文献1は、セラミック素材である黄色蛍光体をプレート状に成形して焼成し、その結果得られたプレート状のセラミックス部材を光の波長を変換する部材として採用することを提案している。特許文献1には、そうすることで長期間にわたり高い光出力を得ることができると記載されている。また特許文献1に明示はされていないが、プレート状のセラミックス部材を採用すれば、そもそも蛍光体粒子を樹脂中に分散させる工程を要しないので、製品間での色合いのばらつきの問題も解消されると推察される。
特開2004−146835号公報 特開2007−150331号公報
Moreover, since resin such as silicone and epoxy has low translucency due to deterioration over time, it is difficult to obtain high light output over a long period of time (see, for example, Patent Document 1).
To deal with such drawbacks, Patent Document 1 employs a ceramic material yellow phosphor formed into a plate and fired, and the resulting plate-shaped ceramic member is used as a member for converting the wavelength of light. Propose to do. Patent Document 1 describes that by doing so, high light output can be obtained over a long period of time. Further, although not explicitly disclosed in Patent Document 1, if a plate-like ceramic member is employed, the process of dispersing phosphor particles in the resin is not required in the first place, so that the problem of variations in color between products is also eliminated. It is guessed.
JP 2004-146835 A JP 2007-150331 A

しかしながら特許文献1に開示された技術では、セラミックス素材として一種類の蛍光体材料からプレート状のセラミックス部材を形成しているため、現実に利用可能な蛍光体材料の種類に制限があることを考慮すると、プレート状のセラミックス部材の設計に自由度をもたせることが困難であるという問題がある。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since a plate-shaped ceramic member is formed from one type of phosphor material as a ceramic material, there is a limitation on the types of phosphor materials that can be actually used. Then, there exists a problem that it is difficult to give a freedom degree to the design of a plate-shaped ceramic member.

例えば、プレート状のセラミックス部材の放熱特性を高めるために熱伝導率の高いセラミックス素材を採用しようとしても、現実に利用可能な蛍光体材料の種類に制限があることから、所望の放熱特性を実現することができない場合があると考えられる。また光の色合いを調整するためにプレート状のセラミックス部材の厚みを薄くしようとしても、機械的強度を確保する観点から、所望の色合いを実現することができない場合があると考えられる。   For example, even if you try to use a ceramic material with high thermal conductivity to enhance the heat dissipation characteristics of a plate-shaped ceramic member, there are restrictions on the types of phosphor materials that can actually be used, so you can achieve the desired heat dissipation characteristics. It may be impossible to do so. Further, even if it is attempted to reduce the thickness of the plate-like ceramic member in order to adjust the light hue, it is considered that the desired hue may not be realized from the viewpoint of ensuring the mechanical strength.

そこで本発明は、従来技術よりも設計に自由度をもたせることができる半導体発光装置用セラミックス部材、半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法、半導体発光装置および表示装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a ceramic member for a semiconductor light-emitting device, a method for manufacturing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device, a semiconductor light-emitting device, and a display device that can have a higher degree of design freedom than the prior art.

本発明に係る半導体発光装置用セラミックス部材は、半導体発光素子から発された光の波長を変換する半導体発光装置用セラミックス部材であって、二種類以上のセラミックス素材から構成され、複数のブロックに区画されているとともに、それぞれのブロックは前記二種類以上のセラミックス素材の中からそれぞれ選択された一種類のセラミックス素材からなり、前記二種類以上のセラミックス素材のうちの少なくとも一種類のセラミックス素材は、光の波長を変換する波長変換材料を含有する。   The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to the present invention is a ceramic member for a semiconductor light-emitting device that converts the wavelength of light emitted from a semiconductor light-emitting element, and is composed of two or more types of ceramic materials, and is divided into a plurality of blocks. And each block is made of one type of ceramic material selected from the two or more types of ceramic materials, and at least one type of the ceramic materials of the two or more types of ceramic materials is optical It contains a wavelength conversion material that converts the wavelength.

また本発明に係る半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法は、光の波長を変換する波長変換材料を含有するセラミックス素材を少なくとも一種類含む二種類以上のセラミックス素材から構成された半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法であって、前記二種類以上のセラミックス素材の種類毎に、セラミックス素材の未焼成シートを用意する第1工程と、前記第1工程において用意された二種類以上のセラミックス素材の未焼成シートを積層してシート積層体を形成する第2工程と、前記第2工程において得られたシート積層体を、前記シート積層体上面に垂直または斜め方向に薄切りして、各種類のセラミックス素材からなるブロックが前記第2工程において積層された順番に配列されてなる未焼成シートを形成する第3工程と、前記第3工程において得られた未焼成シートを用いて、目的とするセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体を形成する第4工程と、前記第4工程において得られた未焼成セラミックス構造体を焼成する第5工程とを含む。   The method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to the present invention also includes a ceramic for a semiconductor light-emitting device composed of two or more types of ceramic materials including at least one type of ceramic material containing a wavelength conversion material that converts the wavelength of light. A method for manufacturing a member, comprising: a first step of preparing an unsintered ceramic material sheet for each of the two or more types of ceramic materials; and a step of preparing two or more types of ceramic materials prepared in the first step. A second step of laminating fired sheets to form a sheet laminate, and a sheet laminate obtained in the second step is sliced vertically or obliquely on the upper surface of the sheet laminate to provide various types of ceramic materials A third step of forming an unsintered sheet in which the blocks made of are arranged in the order in which they are stacked in the second step The fourth step of forming an unfired ceramic structure corresponding to the structure of the target ceramic member using the unfired sheet obtained in the third step, and the unfired ceramic obtained in the fourth step And a fifth step of firing the structure.

また本発明に係る半導体発光装置は、基台に実装された半導体発光素子と、前記半導体発光素子の光の照射方向に配設された、上記構成のセラミックス部材とを備える。
また本発明に係る表示装置は、上記構成の半導体発光装置を用いる。
A semiconductor light-emitting device according to the present invention includes a semiconductor light-emitting element mounted on a base and a ceramic member having the above-described configuration disposed in the light irradiation direction of the semiconductor light-emitting element.
The display device according to the present invention uses the semiconductor light emitting device having the above-described configuration.

上記構成によれば、半導体発光装置用セラミックス部材は、二種類以上のセラミックス素材から構成され、少なくとも一種類のセラミックス素材は波長変換材料を含有している。このように二種類以上のセラミックス素材を用いることにより、一種類のみのセラミックス素材を用いた従来技術に比べてセラミックス部材の設計に自由度をもたせることができる。   According to the said structure, the ceramic member for semiconductor light-emitting devices is comprised from 2 or more types of ceramic materials, and at least 1 type of ceramic material contains the wavelength conversion material. By using two or more kinds of ceramic materials in this way, the degree of freedom can be given to the design of the ceramic member as compared with the prior art using only one type of ceramic material.

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
<構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
<Configuration>
1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.

半導体発光装置であるLED光源10は、主要な構成要素としてパッケージ基台11、LED素子13およびプレート状のセラミックス部材15を備えている。パッケージ基台11は、有底筒状の形状を有し、筒内の底部にLED素子13を実装するとともにプレート状のセラミックス部材15を筒の開口部を塞ぐように配設するものである。またパッケージ基台11は、熱伝導率が高い材料として、例えば、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ステンレスやこれらを含む合金、金属酸化物(酸化アルミニウム、酸化珪素など)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化珪素など)、炭化珪素、金属シリコン、炭素などの無機物を材質とする材料から構成されている。パッケージ基台に熱伝導率が高い材料を用いることで、後述する波長変換部材の発熱抑制効果が更に高まる。ここでLED素子とは、第一の導電型層と第二導電型層との間に発光層を含む半導体多層膜構造から成る半導体発光素子である。LED素子13は、パッケージ基台11の表面に形成された配線パターン12上に実装されており、配線パターン12を介して電力が供給されると青色光を発光するものである。LED素子13の周囲は、例えばシリコーン、エポキシやフッ素などの樹脂材やガラスなどの無機材の透光性材料14が充填されている。なおLED素子13の周囲に透光性材料14を充填せずに中空としてもよい。プレート状のセラミックス部材15は、LED素子13の前面に配設されおり、青色光を黄色光に変換する部材として機能する。LED素子13から発された青色光は、プレート状のセラミックス部材15を透過する際に一部黄色光に変換され、その結果、青色光と黄色光とが混色された白色光が出力される。   An LED light source 10 that is a semiconductor light emitting device includes a package base 11, an LED element 13, and a plate-shaped ceramic member 15 as main components. The package base 11 has a bottomed cylindrical shape, and the LED element 13 is mounted on the bottom of the cylinder and the plate-like ceramic member 15 is disposed so as to close the opening of the cylinder. The package base 11 is made of, for example, copper, aluminum, iron, gold, silver, stainless steel, alloys containing these, metal oxide (aluminum oxide, silicon oxide, etc.), metal nitride ( (Aluminum nitride, silicon nitride, etc.), silicon carbide, metal silicon, carbon, and other inorganic materials. By using a material having high thermal conductivity for the package base, the heat generation suppressing effect of the wavelength conversion member described later is further enhanced. Here, the LED element is a semiconductor light emitting element having a semiconductor multilayer structure including a light emitting layer between a first conductive type layer and a second conductive type layer. The LED element 13 is mounted on a wiring pattern 12 formed on the surface of the package base 11, and emits blue light when electric power is supplied through the wiring pattern 12. The periphery of the LED element 13 is filled with a translucent material 14 made of a resin material such as silicone, epoxy or fluorine, or an inorganic material such as glass. The LED element 13 may be hollow without being filled with the translucent material 14. The plate-shaped ceramic member 15 is disposed on the front surface of the LED element 13 and functions as a member that converts blue light into yellow light. The blue light emitted from the LED element 13 is partially converted into yellow light when passing through the plate-like ceramic member 15, and as a result, white light in which blue light and yellow light are mixed is output.

図2は、本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図である。
図2に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなる15個のブロック15aとセラミックス素材Bからなる15個のブロック15bとの合計30個のブロックに区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、幅方向および厚み方向のいずれの方向においても隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。なおセラミックス素材A、Bのうち少なくとも一種類は青色光を黄色光に変換する蛍光体材料を含有している。セラミックス素材A、Bの具体的な組み合わせを以下に例示する。
(例1)
セラミックス素材A:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)
セラミックス素材B:透光性材料Al
(例2)
セラミックス素材A:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)
セラミックス素材B:透光性材料YAG
(例3)
セラミックス素材A:黄緑色蛍光体Y(Al,Ga)12:Ce3+(YAG:Ce一部Ga置換)
セラミックス素材B:黄橙色蛍光体(Y,Gd)Al12:Ce3+(YAG:Ce一部Gd置換)
(例4)
セラミックス素材A:緑色蛍光体(Ba,Sr)SiO:Eu2+
セラミックス素材B:赤色蛍光体(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+
上記の例1は、黄色蛍光体であるYAG:Ceと透光性材料であるアルミナAl
との組み合わせである。また例2は、黄色蛍光体であるYAG:Ceと透光性材料であるYAGとの組み合わせである。このように黄色蛍光体と透光性材料とを組み合わせることで、例えば、機械的強度を確保しつつ所望の色合いを実現することができる。また例1に関しては、YAG:Ceの熱伝導率が11W/m・Kであるのに対し、アルミナAl
の熱伝導率は30W/m・Kである。このように黄色蛍光体と当該黄色蛍光体よりも高い熱伝導率をもつ透光性材料との組み合わせを採用することにより、プレート状のセラミックス部材15の放熱特性を高めることができる。近年、蛍光体は発光したときにストークスロスによる発熱が生じる一方、蛍光体の温度が高くなるほど発光効率が低下することが判明してきている(図38に、蛍光体温度と発光ピーク高さの関係を示す)。そのためプレート状のセラミックス部材15の放熱特性を高めるために熱伝導率が高いセラミックス素材を採用することが望まれている。上記の組み合わせを採用することにより、プレート状のセラミックス部材15の放熱特性を高めることができ、取り付けたパッケージ基台11を通じて蛍光体の発熱を外部に放熱することが可能となり、その結果、発光効率の低下を抑制することができる。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the plate-like ceramic member according to Embodiment 1 of the present invention.
The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 2 is partitioned into a total of 30 blocks of 15 blocks 15 a made of the ceramic material A and 15 blocks 15 b made of the ceramic material B. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks are made of different ceramic materials in both the width direction and the thickness direction. At least one of the ceramic materials A and B contains a phosphor material that converts blue light into yellow light. Specific combinations of the ceramic materials A and B are exemplified below.
(Example 1)
Ceramic material A: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce)
Ceramic material B: Translucent material Al 2 O 3
(Example 2)
Ceramic material A: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce)
Ceramic material B: Translucent material YAG
(Example 3)
Ceramic material A: Yellow-green phosphor Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce partially Ga substituted)
Ceramic material B: Yellow-orange phosphor (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce partially substituted with Gd)
(Example 4)
Ceramic material A: Green phosphor (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+
Ceramic material B: Red phosphor (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+
In Example 1 above, YAG: Ce which is a yellow phosphor and alumina Al 2 O 3 which is a translucent material.
Is a combination. Example 2 is a combination of YAG: Ce, which is a yellow phosphor, and YAG, which is a translucent material. By combining the yellow phosphor and the translucent material in this manner, for example, a desired color can be achieved while ensuring the mechanical strength. In addition, regarding Example 1, the thermal conductivity of YAG: Ce is 11 W / m · K, whereas alumina Al 2 O 3
The thermal conductivity of is 30 W / m · K. Thus, by adopting a combination of a yellow phosphor and a translucent material having a higher thermal conductivity than the yellow phosphor, the heat dissipation characteristics of the plate-shaped ceramic member 15 can be enhanced. In recent years, it has been clarified that phosphor emits heat due to Stokes loss when it emits light, while the luminous efficiency decreases as the temperature of the phosphor increases (FIG. 38 shows the relationship between phosphor temperature and emission peak height). Showing). Therefore, it is desired to employ a ceramic material having a high thermal conductivity in order to enhance the heat dissipation characteristics of the plate-like ceramic member 15. By adopting the above combination, the heat dissipation characteristics of the plate-like ceramic member 15 can be enhanced, and the heat generated by the phosphor can be radiated to the outside through the attached package base 11, and as a result, the luminous efficiency Can be suppressed.

また上記の例3は、黄色蛍光体であるYAG:Ce中のアルミニウムAlの一部をガリウムGaで置換した黄緑色蛍光体と黄色蛍光体であるYAG:Ce中のイットリウムYの一部をガドリウムGdで置換した黄橙色蛍光体との組み合わせである。アルミニウムAlの一部をガリウムGaで置換することで、発光ピーク波長を短波長側にシフトさせることができる。また、イットリウムYの一部をガドリウムGdで置換することにより、発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることができる。このように発光ピーク波長が異なる蛍光体同士の組み合わせを採用することにより、所望の色合いを実現することができるとともに、照明として必要な演色性の向上も実現することができる。   In addition, in Example 3 above, a yellow-green phosphor obtained by substituting a part of aluminum Al in YAG: Ce, which is a yellow phosphor, with gallium Ga, and a part of yttrium Y in YAG: Ce, which is a yellow phosphor, are obtained using gadolinium. A combination with a yellow-orange phosphor substituted with Gd. By replacing a part of aluminum Al with gallium Ga, the emission peak wavelength can be shifted to the short wavelength side. Further, by replacing part of yttrium Y with gadolinium Gd, the emission peak wavelength can be shifted to the longer wavelength side. Thus, by adopting a combination of phosphors having different emission peak wavelengths, it is possible to realize a desired color tone and to improve the color rendering properties necessary for illumination.

また上記の例4は、緑色蛍光体である(Ba,Sr)SiO:Eu2+と赤色蛍光体である(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+との組み合わせである。すなわち発光ピーク波長が異なる蛍光体同士の組み合わせの一例である。珪酸ストロンチウム・バリウム(Ba,Sr)SiOにユーロピウムEuを導入した蛍光体は、ストロンチウムSrとバリウムBaとの組成比を変えることにより緑色から橙色まで発光色を調整することができる。このように発光ピーク波長が異なる蛍光体同士の組み合わせを採用することにより、所望の色合いを実現することができるとともに、照明として必要な演色性の向上も実現することができる。 Moreover, the above Example 4 is a combination of (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ that is a green phosphor and (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ that is a red phosphor. That is, this is an example of a combination of phosphors having different emission peak wavelengths. A phosphor obtained by introducing europium Eu into strontium silicate barium (Ba, Sr) 2 SiO 4 can adjust the emission color from green to orange by changing the composition ratio of strontium Sr and barium Ba. Thus, by adopting a combination of phosphors having different emission peak wavelengths, it is possible to realize a desired color tone and to improve the color rendering properties necessary for illumination.

蛍光体材料としては、上記以外に、YAGにテルビウムTbを付活したものYAl12:Tb3+、YAGにセリウムCeおよびプラセオジウムPrを付活したものYAl12:Ce3+,Pr3+、チオガレート蛍光体CaGa:Eu2+ あるいはα−サイアロン蛍光体Ca-α-SiAlON:Eu2+、(0.75(Ca0.9Eu0.1)O・2.25AlN・3.25Si:Eu2+、Ca1.5AlSi16:Eu2+など)なども利用可能である。緑色蛍光体としては、上記以外に、アルミン酸塩蛍光体BaMgAl1017:Eu2+,Mn2+、(Ba,Sr,Ca)Al:Eu2+、α−サイアロン蛍光体Sr1.5AlSi16:Eu2+、Ca-α-SiAlON:Yb2+、β−サイアロン蛍光体β-Si:Eu2+、酸窒化物蛍光体であるオクソニトリドシリケート(Ba,Sr,Ca)Si:Eu2+やオクソニトリドアルミノシリケート(Ba,Sr,Ca)SiAlON:Ce3+ (Ba,Sr,Ca)Al2−xSi4−x:Eu2+(0<x<2)、窒化物蛍光体であるニトリドシリケート蛍光体(Ba,Sr,Ca)Si:Ce3+、チオガレート蛍光体SrGa:Eu2+、ガーネット蛍光体CaScSi12:Ce3+,BaYSiAl12:Ce3+なども利用可能である。橙色蛍光体としては、上記以外にα−サイアロン蛍光体Ca-α-SiAlON:Eu2+などが利用可能である。赤色蛍光体としては、硫化物蛍光体(Sr,Ca)S:Eu2+,LaS:Eu3+,Sm3+、珪酸塩(シリケート)蛍光体BaMgSi:Eu2+,Mn2+や窒化物または酸窒化物蛍光体である(Ca,Sr)SiN:Eu2+,(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+やSrSi5−xAl8−x:Eu2+(0≦x≦1)なども利用可能である。透光性材料としては、上記以外に、MgO(熱伝導率54W/m・K)、Y(熱伝導率14.5W/m・K)、ZnO(熱伝導率20W/m・K)、AlN(熱伝導率150W/m・K)などの酸化物や窒化物のほか、SiC(熱伝導率400W/m・K)などの炭素系材料も利用可能である。 As the fluorescent material, in addition to the above, those terbium Tb was activated in YAG Y 3 Al 5 O 12: Tb 3+, YAG to those that have been activated with cerium Ce and praseodymium Pr Y 3 Al 5 O 12: Ce 3+ , Pr 3+ , thiogallate phosphor CaGa 2 S 4 : Eu 2+ or α-sialon phosphor Ca-α-SiAlON: Eu 2+ , (0.75 (Ca 0.9 Eu 0.1 ) O · 2.25AlN · 3 .25Si 3 N 4 : Eu 2+ , Ca 1.5 Al 3 Si 9 N 16 : Eu 2+, etc.) can also be used. In addition to the above, as the green phosphor, aluminate phosphor BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ , (Ba, Sr, Ca) Al 2 O 4 : Eu 2+ , α-sialon phosphor Sr 1.5 Al 3 Si 9 N 16 : Eu 2+ , Ca-α-SiAlON: Yb 2+ , β-sialon phosphor β-Si 3 N 4 : Eu 2+ , oxynitride silicate (Ba, Sr, oxynitride phosphor) Ca) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2+ or oxonitridoaluminosilicate (Ba, Sr, Ca) 2 Si 4 AlON 7 : Ce 3+ (Ba, Sr, Ca) Al 2-x Si x O 4-x N x: Eu 2+ (0 <x <2), nitridosilicate phosphor is a nitride phosphor (Ba, Sr, Ca) 2 Si 5 N 8 : Ce 3+ , thiogallate phosphor SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , garnet phosphor Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , BaY 2 SiAl 4 O 12 : Ce 3+ and the like can also be used. As the orange phosphor, in addition to the above, α-sialon phosphor Ca-α-SiAlON: Eu 2+ can be used. As red phosphors, sulfide phosphors (Sr, Ca) S: Eu 2+ , La 2 O 2 S: Eu 3+ , Sm 3+ , silicate phosphors Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu 2+ , Mn (Ca, Sr) SiN 2 : Eu 2+ , (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ and Sr 2 Si 5−x Al x O x N 8−x : Eu that are 2+ and nitride or oxynitride phosphors 2+ (0 ≦ x ≦ 1) can also be used. As the translucent material, in addition to the above, MgO (thermal conductivity 54 W / m · K), Y 2 O 3 (thermal conductivity 14.5 W / m · K), ZnO (thermal conductivity 20 W / m · K). In addition to oxides and nitrides such as AlN (thermal conductivity 150 W / m · K), carbon-based materials such as SiC (thermal conductivity 400 W / m · K) can also be used.

半導体発光素子からの発光ピーク波長が、波長200nm以上380nm以下の紫外光、波長380nm以上510nm以下の可視光を発するものと、上述の蛍光体材料も含めて以下に示す発光ピーク波長の蛍光体材料を組み合わせると白色光を合成することが可能である。以下、その例を示す。
(1)発光ピーク波長が200nm以上420nm未満、好ましくは360nm以上410nm以下の半導体発光素子と、発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の青色蛍光体と、発光ピーク波長が560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の黄色から橙色蛍光体の組合せ。
(2)発光ピーク波長が200nm以上420nm未満、好ましくは360nm以上410nm以下の半導体発光素子と、発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の青色蛍光体と発光ピーク波長が510nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の青緑〜緑色蛍光体と、発光ピーク波長が600nm以上660nm未満、好ましくは620nm以上,640nm以下の赤色蛍光体の組合せ。
(3)発光ピーク波長が200nm以上420nm未満、好ましくは360nm以上410nm以下の半導体発光素子と、発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の青色蛍光体と、発光ピーク波長が510nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の青緑〜緑色蛍光体と、発光ピーク波長が560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の黄〜橙色蛍光体と、発光ピーク波長が600nm以上660nm未満、好ましくは620nm以上,640nm以下の赤色蛍光体の組合せ。
(4)発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の半導体発光素子と、発光ピーク波長が560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の黄〜橙色蛍光体の組合せ。
(5)発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の半導体発光素子と、発光ピーク波長が510nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の青緑〜緑色蛍光体と、発光ピーク波長が600nm以上660nm未満、好ましくは620nm以上640nm以下の赤色蛍光体の組合せ。
(6)発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の半導体発光素子と、発光ピーク波長が510nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の青緑〜緑色蛍光体と、発光ピーク波長が560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の黄〜橙色蛍光体と、発光ピーク波長が600nm以上660nm未満、好ましくは620nm以上,640nm以下の赤色蛍光体の組合せ。
(7)発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の半導体発光素子と、発光ピーク波長が510nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の青緑〜緑色蛍光体との組合せ。
(8)発光ピーク波長が420nm以上510nm未満、好ましくは440nm以上510nm未満の半導体発光素子と、発光ピーク波長が560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の黄〜橙色蛍光体の組合せ。
(9)発光ピーク波長が490nm以上510nm未満、好ましくは490nm以上500nm未満の半導体発光素子と、発光ピーク波長が590nm以上660nm未満、好ましくは600nm以上630nm以下の橙〜赤色蛍光体の組合せ。
Phosphor materials with emission peak wavelengths from the semiconductor light-emitting element, including those emitting ultraviolet light having a wavelength of 200 nm to 380 nm and visible light having a wavelength of 380 nm to 510 nm, and the phosphor materials described above. Can be combined to synthesize white light. Examples are shown below.
(1) A semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 200 nm to less than 420 nm, preferably 360 nm to 410 nm, a blue phosphor having an emission peak wavelength of 420 nm to less than 510 nm, preferably 440 nm to less than 510 nm, and an emission peak wavelength of 560 nm. A combination of yellow to orange phosphors of not less than 600 nm and preferably not less than 565 nm and not more than 580 nm.
(2) A semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 200 nm to less than 420 nm, preferably 360 nm to 410 nm, a blue phosphor having an emission peak wavelength of 420 nm to less than 510 nm, preferably 440 nm to less than 510 nm, and an emission peak wavelength of 510 nm or more. A combination of a blue-green to green phosphor of less than 560 nm, preferably 510 nm to 550 nm, and a red phosphor having an emission peak wavelength of 600 nm to less than 660 nm, preferably 620 nm to 640 nm.
(3) A semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 200 nm to less than 420 nm, preferably 360 nm to 410 nm, a blue phosphor having an emission peak wavelength of 420 nm to less than 510 nm, preferably 440 nm to less than 510 nm, and an emission peak wavelength of 510 nm. More than 560 nm, preferably 510 nm to 550 nm blue-green to green phosphor, emission peak wavelength 560 nm to less than 600 nm, preferably 565 nm to 580 nm or less yellow to orange phosphor, and emission peak wavelength 600 nm to less than 660 nm A combination of red phosphors of preferably 620 nm or more and 640 nm or less.
(4) A combination of a semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 420 nm or more and less than 510 nm, preferably 440 nm or more and less than 510 nm, and a yellow to orange phosphor having an emission peak wavelength of 560 nm or more and less than 600 nm, preferably 565 nm or more and 580 nm or less.
(5) A semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 420 nm to less than 510 nm, preferably 440 nm to less than 510 nm, a blue-green to green phosphor having an emission peak wavelength of 510 nm to less than 560 nm, preferably 510 nm to 550 nm, and an emission peak. A combination of red phosphors having a wavelength of 600 nm to less than 660 nm, preferably 620 nm to 640 nm.
(6) A semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 420 nm to less than 510 nm, preferably 440 nm to less than 510 nm, a blue-green to green phosphor having an emission peak wavelength of 510 nm to less than 560 nm, preferably 510 nm to 550 nm, and an emission peak. A combination of a yellow to orange phosphor having a wavelength of 560 nm to 600 nm, preferably 565 nm to 580 nm, and a red phosphor having an emission peak wavelength of 600 nm to less than 660 nm, preferably 620 nm to 640 nm.
(7) A combination of a semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 420 nm or more and less than 510 nm, preferably 440 nm or more and less than 510 nm, and a blue-green to green phosphor having an emission peak wavelength of 510 nm or more and less than 560 nm, preferably 510 nm or more and 550 nm or less.
(8) A combination of a semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 420 nm or more and less than 510 nm, preferably 440 nm or more and less than 510 nm, and a yellow to orange phosphor having an emission peak wavelength of 560 nm or more and less than 600 nm, preferably 565 nm or more and 580 nm or less.
(9) A combination of a semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 490 nm to less than 510 nm, preferably 490 nm to less than 500 nm, and an orange to red phosphor having an emission peak wavelength of 590 nm to less than 660 nm, preferably 600 nm to 630 nm.

半導体発光素子の半導体多層膜は一般的に知られるGaN等の窒化物半導体材料、ZnO等の酸化物半導体材料、ZnS等の硫化物半導体材料からなる。
図2に示すプレート状のセラミックス部材15は、厚み方向に3層、幅方向に10列に区画されているが、本発明はこれに限られるものではない。現実的なプレート状のセラミックス部材15の寸法の一例は、幅約3mm、奥行き約3mm、厚み約100μmであり、ひとつのブロックの寸法の一例は、幅約20μm、奥行き約3mm、厚み約20μmである。この寸法例の場合、プレート状のセラミックス部材15は、厚み方向に5層、幅方向に15列に区画されることになる。なお現在のところブロックの一辺の長さは、後述する製造方法によれば約5μmまでは容易に実現可能であることが確認されている。
The semiconductor multilayer film of the semiconductor light emitting device is made of a generally known nitride semiconductor material such as GaN, an oxide semiconductor material such as ZnO, and a sulfide semiconductor material such as ZnS.
The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 2 is divided into three layers in the thickness direction and ten rows in the width direction, but the present invention is not limited to this. An example of the actual dimensions of the plate-shaped ceramic member 15 is about 3 mm in width, about 3 mm in depth, and about 100 μm in thickness. An example of the dimensions of one block is about 20 μm in width, about 3 mm in depth, and about 20 μm in thickness. is there. In the case of this dimension example, the plate-shaped ceramic member 15 is divided into five layers in the thickness direction and 15 rows in the width direction. At present, it has been confirmed that the length of one side of the block can be easily realized up to about 5 μm according to the manufacturing method described later.

以下、図3から図11を用いてプレート状のセラミックス部材の構成に関する変形例を説明する。これらの変形例においても、区画の数自体は製品仕様等により適宜変更されるものである。   Hereinafter, modified examples related to the configuration of the plate-shaped ceramic member will be described with reference to FIGS. 3 to 11. Also in these modified examples, the number of sections is appropriately changed according to product specifications and the like.

図3に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなる15個のブロック15aとセラミックス素材Bからなる15個のブロックとの合計30個のブロックに区画されている。図3に示すプレート状のセラミックス部材15では、厚み方向に3層に区画され、1層目と3層目は幅方向に10列に区画されるとともに2層目は奥行き方向に10列に区画されている。ブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、層内において隣接するブロック同士は異なるセラミックス素材からなる。   The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 3 is partitioned into a total of 30 blocks of 15 blocks 15 a made of the ceramic material A and 15 blocks made of the ceramic material B. The plate-shaped ceramic member 15 shown in FIG. 3 is divided into three layers in the thickness direction, the first and third layers are divided into 10 rows in the width direction, and the second layer is divided into 10 rows in the depth direction. Has been. All the blocks have a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and adjacent blocks in the layer are made of different ceramic materials.

図4に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなる150個のブロック15aとセラミックス素材Bからなる150個のブロック15bとの合計300個のブロックに区画されている。図4に示すプレート状のセラミックス部材15では、厚み方向に3層、幅方向に10列、奥行き方向に10列に区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、幅方向、奥行きおよび厚み方向のいずれの方向においても隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。   The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 4 is partitioned into a total of 300 blocks, 150 blocks 15 a made of the ceramic material A and 150 blocks 15 b made of the ceramic material B. The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 4 is divided into three layers in the thickness direction, 10 rows in the width direction, and 10 rows in the depth direction. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks are made of different ceramic materials in any of the width direction, the depth and the thickness direction.

図5に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなる5個のブロック15aとセラミックス素材Bからなる5個のブロック15bとの合計10個のブロックに区画されている。図5に示すプレート状のセラミックス部材15では、幅方向に10列に区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、幅方向において隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。   The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 5 is partitioned into a total of 10 blocks, that is, 5 blocks 15 a made of the ceramic material A and 5 blocks 15 b made of the ceramic material B. The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 5 is partitioned into 10 rows in the width direction. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks in the width direction are made of different ceramic materials.

図6に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなる50個のブロック15aとセラミックス素材Bからなる50個のブロック15bとの合計100個のブロックに区画されている。図6に示すプレート状のセラミックス部材15では、幅方向に10列、奥行き方向に10列に区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、幅方向および奥行き方向のいずれの方向においても隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。   The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 6 is partitioned into a total of 100 blocks of 50 blocks 15 a made of the ceramic material A and 50 blocks 15 b made of the ceramic material B. The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 6 is divided into 10 rows in the width direction and 10 rows in the depth direction. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks are made of different ceramic materials in both the width direction and the depth direction.

図7に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなる2個のブロック15aとセラミックス素材Bからなる3個のブロック15bとの合計5個のブロックに区画されている。図7に示すプレート状のセラミックス部材15では、厚み方向に5層に区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、厚み方向において隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。   The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 7 is partitioned into a total of five blocks, two blocks 15 a made of the ceramic material A and three blocks 15 b made of the ceramic material B. The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 7 is divided into five layers in the thickness direction. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks in the thickness direction are made of different ceramic materials.

図8に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Cからなる1個のブロック15cとセラミックス素材Dからなる1個のブロック15dとセラミックス素材Eからなる1個のブロック15eとの合計3個のブロックに区画されている。セラミックス素材C、D、Eのうち少なくとも一種類は青色光を黄色光に変換する蛍光体材料を含有している。図8に示すプレート状のセラミックス部材15では、ブロック15eがブロック15c、15dを内包するように区画されている。このような内包構造は、特に、湿度に弱い硫化物系蛍光体CaS:Euやチオガレート系蛍光体などを採用する場合に有効である。   The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 8 includes a total of three blocks, one block 15c made of the ceramic material C, one block 15d made of the ceramic material D, and one block 15e made of the ceramic material E. It is divided into blocks. At least one of the ceramic materials C, D, and E contains a phosphor material that converts blue light into yellow light. In the plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 8, the block 15e is partitioned so as to include the blocks 15c and 15d. Such an inclusion structure is particularly effective when a sulfide-based phosphor CaS: Eu or a thiogallate-based phosphor that is sensitive to humidity is employed.

図9に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Cからなる5個のブロック15cとセラミックス素材Dからなる5個のブロック15dとセラミックス素材Eからなる1個のブロック15eとの合計11個のブロックに区画されている。   The plate-shaped ceramic member 15 shown in FIG. 9 has a total of 11 blocks, including five blocks 15c made of ceramic material C, five blocks 15d made of ceramic material D, and one block 15e made of ceramic material E. It is divided into blocks.

図10に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Fからなる10個のブロック15fとセラミックス素材Gからなる10個のブロック15gとセラミックス素材Hからなる10個のブロック15hとの合計30個のブロックに区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、幅方向および厚み方向のいずれの方向においても隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。なおセラミックス素材F、G、Hのうち少なくとも一種類は青色光を黄色光に変換する蛍光体材料を含有している。セラミックス素材F、G、Hの具体的な組み合わせを以下に例示する。
(例5)
セラミックス素材F:黄緑色蛍光体Y(Al,Ga)12:Ce3+(YAG:Ce一部Ga置換)
セラミックス素材G:黄橙色蛍光体(Y,Gd)Al12:Ce3+(YAG:Ce一部Gd置換)
セラミックス素材H:透光性材料Al
上記の例5は、黄色蛍光体であるYAG:Ce中のアルミニウムAlの一部をガリウムGaで置換した黄緑色蛍光体と黄色蛍光体であるYAG:Ce中のイットリウムYの一部をガドリウムGdで置換した黄橙色蛍光体と透光性材料であるアルミナAlとの組み合わせである。このように二種類の黄色蛍光体とこれらよりも高い熱伝導率をもつ透光性材料とを組み合わせることで、所望の色合いを実現するとともに照明として必要な演色性の向上を実現しつつプレート状のセラミックス部材15の放熱特性を高めることができる。
The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 10 includes a total of 30 blocks, 10 blocks 15f made of ceramic material F, 10 blocks 15g made of ceramic material G, and 10 blocks 15h made of ceramic material H. It is divided into blocks. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks are made of different ceramic materials in both the width direction and the thickness direction. At least one of the ceramic materials F, G, and H contains a phosphor material that converts blue light into yellow light. Specific combinations of the ceramic materials F, G, and H are exemplified below.
(Example 5)
Ceramic material F: Yellow-green phosphor Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce partially Ga substituted)
Ceramic material G: Yellow-orange phosphor (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce partially substituted with Gd)
Ceramic material H: Translucent material Al 2 O 3
In Example 5 above, a yellow-green phosphor in which a part of aluminum Al in YAG: Ce, which is a yellow phosphor, is substituted with gallium Ga, and a part of yttrium Y in YAG: Ce, which is a yellow phosphor, are converted into gadolinium Gd. Is a combination of a yellow-orange phosphor substituted with the above and alumina Al 2 O 3 which is a translucent material. In this way, combining two types of yellow phosphors and a translucent material having a higher thermal conductivity than these, a plate-like shape can be achieved while achieving the desired color and improving the color rendering required for illumination. The heat dissipation characteristics of the ceramic member 15 can be enhanced.

図11に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Fからなる2個のブロック15fとセラミックス素材Gからなる1個のブロック15gとセラミックス素材Hからなる2個のブロック15hとの合計5個のブロックに区画されている。図11に示すプレート状のセラミックス部材15では、厚み方向に5層に区画されている。これらのブロックはいずれも同一寸法の直方体形状をしており、厚み方向において隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなる。
<製造方法>
次に、上記構成のプレート状のセラミックス部材の製造方法について説明する。
The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 11 includes a total of five blocks, two blocks 15f made of ceramic material F, one block 15g made of ceramic material G, and two blocks 15h made of ceramic material H. It is divided into blocks. The plate-shaped ceramic member 15 shown in FIG. 11 is divided into five layers in the thickness direction. Each of these blocks has a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions, and the adjacent blocks in the thickness direction are made of different ceramic materials.
<Manufacturing method>
Next, the manufacturing method of the plate-shaped ceramic member having the above-described configuration will be described.

図12は、本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の製造方法のフローを示す図である。
このフローでは、セラミックス素材A、Bから構成されたプレート状のセラミックス部材を形成する例が示されている。まずセラミックス素材Aを含む未焼成シート(「グリーンシート」とも称される)を作製するため、分散用撹拌装置を用いてセラミックス素材Aの原料、バインダ、可塑剤および溶剤を含むスラリーを調製し(ステップS11)、ベースフィルム上にシート成形する(ステップS12)。例えば、セラミックス素材Aを黄色蛍光体YAG:Ceとすると、セラミックス素材Aの原料としてイットリウム酸化物Y、アルミニウム酸化物Al、セリウム酸化物CeOが選択される。また、バインダとしてブチラール樹脂、可塑剤としてブチルベンジルフタレート、溶剤として酢酸ブチル(90%)とブチルカルビトール(10%)との混合剤をそれぞれ採用することができる。
FIG. 12 is a diagram showing a flow of a method for manufacturing a plate-shaped ceramic member according to Embodiment 1 of the present invention.
In this flow, an example of forming a plate-shaped ceramic member composed of ceramic materials A and B is shown. First, in order to produce an unfired sheet (also referred to as “green sheet”) containing the ceramic material A, a slurry containing the raw material of the ceramic material A, a binder, a plasticizer and a solvent is prepared using a dispersing stirrer ( Step S11), a sheet is formed on the base film (Step S12). For example, when the ceramic material A is a yellow phosphor YAG: Ce, yttrium oxide Y 2 O 3 , aluminum oxide Al 2 O 3 , and cerium oxide CeO 2 are selected as raw materials for the ceramic material A. Further, a butyral resin as the binder, butylbenzyl phthalate as the plasticizer, and a mixture of butyl acetate (90%) and butyl carbitol (10%) as the solvent can be employed.

また上記工程と並行してセラミックス素材Bを含む未焼成シートを作製する(ステップS13、14)。例えば、セラミックス素材Bを透光性材料Alとすると、セラミックス素材Bの原料としてアルミニウム酸化物Alが選択される。 In parallel with the above process, an unfired sheet containing the ceramic material B is produced (steps S13 and S14). For example, when the ceramic material B is a translucent material Al 2 O 3 , aluminum oxide Al 2 O 3 is selected as the raw material of the ceramic material B.

次にセラミックス素材Aを含む未焼成シートとセラミックス素材Bを含む未焼成シートとを積層してシート積層体を形成する(ステップS15)。
次に精密切断機を用いて、シート積層体を、シート積層体上面に対して垂直方向に切断し、セラミックス素材A、Bを縞状に含む未焼成シートを形成する(ステップS16)。そして得られた未焼成シートを組み合わせて、目的とするプレート状のセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体を形成する。
Next, an unfired sheet containing the ceramic material A and an unfired sheet containing the ceramic material B are laminated to form a sheet laminate (step S15).
Next, using a precision cutter, the sheet laminate is cut in a direction perpendicular to the upper surface of the sheet laminate to form an unfired sheet containing the ceramic materials A and B in a striped shape (step S16). Then, by combining the obtained unfired sheets, an unfired ceramic structure corresponding to the structure of the target plate-shaped ceramic member is formed.

次に未焼成セラミックス構造体を脱脂炉で脱バインダし(ステップS17)、焼成炉で焼成する(ステップS18)。脱バインダ工程では、例えば、室温から400℃まで1時間当たり50℃のペースで温度上昇させ、400℃を2時間〜4時間程度維持させ、その後自然に冷却させる。また焼成工程では、例えば、真空またはN−H雰囲気下で約1700℃〜1800℃まで加熱する。これにより目的とするプレート状のセラミックス部材の構造に対応するセラミックス構造体を得ることができる。 Next, the unfired ceramic structure is debindered in a degreasing furnace (step S17) and fired in a firing furnace (step S18). In the binder removal step, for example, the temperature is increased from room temperature to 400 ° C. at a rate of 50 ° C. per hour, 400 ° C. is maintained for about 2 hours to 4 hours, and then naturally cooled. In the firing step, for example, it is heated to about 1700 ° C. to 1800 ° C. under vacuum or N 2 -H 2 atmosphere. Thereby, the ceramic structure corresponding to the structure of the target plate-shaped ceramic member can be obtained.

次に得られたセラミックス構造体を表面研磨し(ステップS19)、目的とするプレート状のセラミックス部材のサイズに寸断し(ステップS20)、検査工程を経て(ステップS21)、プレート状のセラミックス部材の製品を得る。   Next, the surface of the obtained ceramic structure is polished (step S19), cut to the size of the target plate-shaped ceramic member (step S20), and after an inspection process (step S21), Get the product.

図13は、シート成形工程(ステップS12、S14)の様子を模式的に示す図である。
シート成形工程では、水平方向に搬送されるベースフィルム32上にダイコーター21を用いてスラリーの薄膜31を形成し、乾燥設備22内部を通過させて乾燥させることにより、セラミックス素材Aを含有する未焼成シートを成形する。未焼成シートの厚みは、約5μm程度から1mm程度まで適宜調整可能であり、焼成時の収縮および表面研磨の研磨量を考慮して最終製品の厚みよりも若干厚めに調整される。ベースフィルム32は、例えばポリエチレンテレフタレートからなり、約50μmの厚みをもつ。乾燥設備22の温度条件は、例えば90℃〜110℃程度であり、スラリーの膜厚や搬送速度に応じて適宜調整される。
FIG. 13 is a diagram schematically showing the state of the sheet forming step (steps S12 and S14).
In the sheet forming step, a thin film 31 of slurry is formed on the base film 32 conveyed in the horizontal direction by using the die coater 21 and is dried by passing through the inside of the drying equipment 22, so that the non-containing ceramic material A is contained. A fired sheet is formed. The thickness of the unsintered sheet can be appropriately adjusted from about 5 μm to about 1 mm, and is adjusted slightly thicker than the final product in consideration of shrinkage during firing and the amount of surface polishing. The base film 32 is made of, for example, polyethylene terephthalate and has a thickness of about 50 μm. The temperature condition of the drying equipment 22 is, for example, about 90 ° C. to 110 ° C., and is appropriately adjusted according to the film thickness of the slurry and the conveyance speed.

図14は、積層工程(ステップS15)の様子を模式的に示す図である。
積層工程では、発泡シート24が形成されたステンレス製の支持板23を用意し(図14(a))、ベースフィルム34が貼りついた状態のセラミックス素材Aを含む未焼成シート33を発泡シート24上に載置して加熱および加圧を行う(図14(b))。発泡シート24の厚みは約150μm〜200μm程度であり、加熱は80℃〜100℃程度、加圧は10kg/cm〜30kg/cm程度である。その後、ベースフィルム34を剥離し(図14(c))、未焼成シート33を残す(図14(d))。次にベースフィルム36が貼りついた状態のセラミックス素材Bを含む未焼成シート35を未焼成シート33上に載置して加熱および加圧を行い(図14(e))、ベースフィルム36を剥離し(図14(f))、未焼成シート35を残す(図14(g))。このような作業を、セラミックス素材Aを含む未焼成シートとセラミックス素材Bを含む未焼成シートとで交互に繰り返す。
FIG. 14 is a diagram schematically showing the state of the stacking step (step S15).
In the laminating step, a support plate 23 made of stainless steel on which the foam sheet 24 is formed is prepared (FIG. 14A), and the unfired sheet 33 containing the ceramic material A with the base film 34 attached is used as the foam sheet 24. It is placed on top and heated and pressurized (FIG. 14B). The thickness of the foam sheet 24 is approximately 150Myuemu~200myuemu, heating is 80 ° C. to 100 ° C. or so, the pressure is 10kg / cm 2 ~30kg / cm 2 approximately. Thereafter, the base film 34 is peeled off (FIG. 14C), and the unfired sheet 33 is left (FIG. 14D). Next, the unfired sheet 35 containing the ceramic material B with the base film 36 attached is placed on the unfired sheet 33 and heated and pressurized (FIG. 14E), and the base film 36 is peeled off. (FIG. 14F), leaving the unfired sheet 35 (FIG. 14G). Such an operation is alternately repeated for an unfired sheet containing the ceramic material A and an unfired sheet containing the ceramic material B.

図15は、積層体切断工程(ステップS16)の様子を模式的に示す図である。
積層体切断工程では、まず発泡シート24を約150℃まで加熱して発泡させ(図15(a))、シート積層体36を支持板23から剥離させ(図15(b))、精密切断機25を用いてシート積層体36をシート積層体上面に垂直方向に切断し、セラミックス素材A、Bを縞状に含む未焼成シート37を形成する(図15(d))。得られた未焼成シート37を組み合わせて、目的とするプレート状のセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体38を形成する(図15(e))。未焼成セラミックス構造体38は、図2に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応している。なお未焼成シート37は単体でも未焼成セラミックス構造体として利用可能である。その場合には図5に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応することになる。
FIG. 15 is a diagram schematically showing the state of the laminated body cutting step (step S16).
In the laminate cutting step, first, the foam sheet 24 is heated to about 150 ° C. to be foamed (FIG. 15A), the sheet laminate 36 is peeled off from the support plate 23 (FIG. 15B), and a precision cutting machine is used. 25, the sheet laminate 36 is cut in the vertical direction on the upper surface of the sheet laminate to form an unfired sheet 37 containing the ceramic materials A and B in stripes (FIG. 15 (d)). The obtained unfired sheets 37 are combined to form an unfired ceramic structure 38 corresponding to the structure of the target plate-shaped ceramic member (FIG. 15 (e)). The unfired ceramic structure 38 corresponds to the structure of the plate-shaped ceramic member shown in FIG. The unfired sheet 37 can be used alone or as an unfired ceramic structure. In that case, it corresponds to the structure of the plate-like ceramic member shown in FIG.

またセラミックス素材A、Bを縞状に含む未焼成シート37を順次90°ずつ回転させながら積層すれば、図3に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体を形成することができる。   Further, if the unfired sheets 37 containing the ceramic materials A and B in a striped pattern are stacked while being sequentially rotated by 90 °, an unfired ceramic structure corresponding to the structure of the plate-like ceramic member shown in FIG. 3 is formed. Can do.

また図16に示すように、未焼成シート37をさらに組み合わせて切断して(図16(a))、セラミックス素材A、Bを市松状に含む未焼成シート40を形成し(図16(b))、これを組み合わせて未焼成セラミックス構造体41を形成することができる(図16(c))。未焼成セラミックス構造体41は、図4に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応している。未焼成シート40は単体でも未焼成セラミックス構造体として利用可能である。その場合には図6に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応することになる。   Further, as shown in FIG. 16, the unfired sheets 37 are further combined and cut (FIG. 16A) to form an unfired sheet 40 containing the ceramic materials A and B in a checkered pattern (FIG. 16B). ), Which can be combined to form the unfired ceramic structure 41 (FIG. 16C). The unfired ceramic structure 41 corresponds to the structure of the plate-shaped ceramic member shown in FIG. The unsintered sheet 40 can be used alone or as an unsintered ceramic structure. In that case, it corresponds to the structure of the plate-like ceramic member shown in FIG.

以上、二種類のセラミックス素材A、Bから構成されたプレート状のセラミックス部材を形成する方法を例示したが、図17、18に示すように三種類以上のセラミックス素材から構成されたプレート状のセラミックス部材を形成する場合も同様である。したがって図10および図11に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体も容易に形成することができる。   The method for forming a plate-shaped ceramic member composed of two types of ceramic materials A and B has been described above, but plate-shaped ceramics composed of three or more types of ceramic materials as shown in FIGS. The same applies when forming the member. Therefore, an unfired ceramic structure corresponding to the structure of the plate-like ceramic member shown in FIGS. 10 and 11 can be easily formed.

また図7に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体は、積層体切断工程を経ずに得ることができる。また図8および図9に示すプレート状のセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体は、まず未焼成シートを用いて内包される構造体を形成した後に、この構造体の側面を別の未焼成シートで覆うことにより形成することができる。
<検証>
発明者らは本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の性能を検証するため、プレート状のセラミックス部材のサンプルを作製し、(1)プレートの放熱特性、(2)プレート表面の発光色むら、(3)サンプル間の色合いのばらつきについて評価を実施した。
Moreover, the non-fired ceramic structure corresponding to the structure of the plate-like ceramic member shown in FIG. 7 can be obtained without going through the laminate cutting step. 8 and FIG. 9, the green ceramic structure corresponding to the structure of the plate-shaped ceramic member is formed by first forming a structure to be included using the green sheet, and then changing the side surface of this structural body to another structure. It can be formed by covering with a green sheet.
<Verification>
In order to verify the performance of the plate-shaped ceramic member according to Embodiment 1 of the present invention, the inventors produced a sample of the plate-shaped ceramic member, and (1) the heat dissipation characteristics of the plate, (2) the surface of the plate Emission color unevenness and (3) Evaluation of variations in hue between samples were performed.

図19は、検証システムの構成を模式的に示す断面図である。
LED光源の構成は、LED素子13の周囲が中空51になっていること以外は、図1に示した構成と同様である。LED光源は、基板52の表面に形成された基板電極53上に実装されており、基板電極53を介して電力供給を受ける。基板52の裏面にはヒートシンク54が設けられている。LED素子13としては、1mm角サイズでIf=1000mA(光出力900mW相当)のものを用いた。(1)のプレートの放熱特性および(3)のサンプル間の色合いのばらつきについては、図19に示す検証システムを用いて評価した。
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the verification system.
The configuration of the LED light source is the same as the configuration shown in FIG. 1 except that the periphery of the LED element 13 is a hollow 51. The LED light source is mounted on a substrate electrode 53 formed on the surface of the substrate 52 and receives power supply via the substrate electrode 53. A heat sink 54 is provided on the back surface of the substrate 52. As the LED element 13, a 1 mm square size If = 1000 mA (equivalent to an optical output of 900 mW) was used. The heat dissipation characteristics of the plate of (1) and the variation in hue between samples of (3) were evaluated using the verification system shown in FIG.

図20は、検証システムの構成を模式的に示す断面図である。
LED光源の構成は、パッケージ基台11の形状およびLED素子13の周囲に透光性材料14であるシリコーンが充填されていること以外は図19の構成と同様である。(2)のプレート表面の発光色むらについては、図20に示す検証システムを用いて評価した。
FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the verification system.
The configuration of the LED light source is the same as the configuration of FIG. 19 except that the shape of the package base 11 and the periphery of the LED element 13 are filled with silicone which is a translucent material 14. The uneven luminescent color on the plate surface in (2) was evaluated using the verification system shown in FIG.

以下に検証結果をそれぞれ説明する。
図21はプレートの放熱特性の検証結果およびサンプルの構成を説明するための図である。
The verification results will be described below.
FIG. 21 is a diagram for explaining the verification result of the heat dissipation characteristics of the plate and the configuration of the sample.

今回、プレートの放熱特性の検証をするにあたり、蛍光粒子シリコーンプレート(図21(b))、セラミックス単体プレート(図21(c))、セラミックス複合プレート(図21(d))の三種類の波長変換部材を用意した。プレートのサイズとしては、幅2.5mm、奥行き2.5mm、厚み0.3mmのものを用いた。蛍光粒子シリコーンプレートは、黄色蛍光体粒子YAG:Ceを内部に含むシリコーン樹脂成型体である。セラミックス単体プレートは、黄色蛍光体YAG:Ceのみから構成されている。セラミックス複合プレートは、図2と同様の構造を有し、黄色蛍光体YAG:Ceと透光性材料Alから構成されている。蛍光粒子シリコーンプレートおよびセラミックス単体プレートはいずれも従来技術に該当し、セラミックス複合プレートは本発明の実施の形態1に該当する。 In order to verify the heat dissipation characteristics of the plate this time, there are three types of wavelengths: a fluorescent particle silicone plate (FIG. 21B), a ceramic single plate (FIG. 21C), and a ceramic composite plate (FIG. 21D). A conversion member was prepared. As the plate size, a plate having a width of 2.5 mm, a depth of 2.5 mm, and a thickness of 0.3 mm was used. The fluorescent particle silicone plate is a silicone resin molded body containing yellow phosphor particles YAG: Ce inside. The ceramic single plate is composed only of the yellow phosphor YAG: Ce. The ceramic composite plate has the same structure as that shown in FIG. 2, and is composed of a yellow phosphor YAG: Ce and a translucent material Al 2 O 3 . Both the fluorescent particle silicone plate and the ceramic single plate correspond to the prior art, and the ceramic composite plate corresponds to the first embodiment of the present invention.

図21(a)のプレートの放熱特性の検証結果によれば、LED素子13が発光しているとき、LED素子13のチップ温度は蛍光粒子シリコーンプレートでは45℃、セラミックス単体プレートでは46℃、セラミックス複合プレートでは47℃である。一方、プレートの表面温度は、蛍光粒子シリコーンプレートでは150℃、セラミックス単体プレートでは85℃、セラミックス複合プレートでは65℃である。これにより本発明の実施の形態1は従来技術よりも優れた放熱特性を提供することができることがわかる。   According to the verification results of the heat dissipation characteristics of the plate in FIG. 21A, when the LED element 13 is emitting light, the chip temperature of the LED element 13 is 45 ° C. for the fluorescent particle silicone plate, 46 ° C. for the ceramic single plate, and ceramics. It is 47 ° C. for the composite plate. On the other hand, the surface temperature of the plate is 150 ° C. for the fluorescent particle silicone plate, 85 ° C. for the ceramic single plate, and 65 ° C. for the ceramic composite plate. Thereby, it turns out that Embodiment 1 of this invention can provide the thermal radiation characteristic superior to the prior art.

図22はプレート表面の発光色むらの検証結果およびサンプルの構成を説明するための図である。
今回、プレート表面の発光色むらの検証をするにあたり、蛍光粒子シリコーンプレート(図22(b))、セラミックス単体プレート(図22(c))、セラミックス単層複合プレート(図22(d))、セラミックス多層複合プレート(図22(e))の四種類の波長変換部材を用意した。プレートのサイズとしては、幅2mm、奥行き2mm、厚み0.3mmのものを用いた。蛍光粒子シリコーンプレートは、黄色蛍光体粒子YAG:Ceを内部に含むシリコーン樹脂成型体である。セラミックス単体プレートは、黄色蛍光体YAG:Ceのみから構成されている。セラミックス単層複合プレートは、図5と同様の構造を有し、黄色蛍光体YAG:Ceと透光性材料YAGから構成されている。セラミックス多層複合プレートは、図2と同様の構造を有し、黄色蛍光体YAG:Ceと透光性材料YAGから構成されている。蛍光粒子シリコーンプレートおよびセラミックス単体プレートはいずれも従来技術に該当し、セラミックス単層複合プレートおよびセラミックス多層複合プレートは本発明の実施の形態1に該当する。プレート表面の発光色むらは、顕微鏡と分光測定装置とを組み合わせた顕微分光システムを用いて測定した。プレート表面の任意の25点の直径200μmの定点の色度を測定し、その色の差の大小を色むらとして各種プレート間の特性を比較した。
FIG. 22 is a diagram for explaining the verification result of the uneven emission color on the plate surface and the configuration of the sample.
In order to verify the uneven emission color of the plate surface this time, fluorescent particle silicone plate (FIG. 22B), ceramic single plate (FIG. 22C), ceramic single layer composite plate (FIG. 22D), Four types of wavelength conversion members of a ceramic multilayer composite plate (FIG. 22 (e)) were prepared. As the plate size, a plate having a width of 2 mm, a depth of 2 mm, and a thickness of 0.3 mm was used. The fluorescent particle silicone plate is a silicone resin molded body containing yellow phosphor particles YAG: Ce inside. The ceramic single plate is composed only of the yellow phosphor YAG: Ce. The ceramic single-layer composite plate has a structure similar to that shown in FIG. 5 and is composed of a yellow phosphor YAG: Ce and a translucent material YAG. The ceramic multilayer composite plate has the same structure as that shown in FIG. 2, and is composed of a yellow phosphor YAG: Ce and a translucent material YAG. Both the fluorescent particle silicone plate and the ceramic single plate correspond to the prior art, and the ceramic single layer composite plate and the ceramic multilayer composite plate correspond to Embodiment 1 of the present invention. The uneven luminescence color on the surface of the plate was measured using a microspectroscopy system that combines a microscope and a spectroscopic measurement device. The chromaticity of a fixed point with a diameter of 200 μm at any 25 points on the plate surface was measured, and the characteristics between the various plates were compared with the magnitude of the color difference as the color unevenness.

図22(a)のプレート表面の発光色むらの検証結果によれば、LED素子13が発光しているとき、蛍光粒子シリコーンプレートでは発光色むらが無く、セラミックス単体プレートではCe濃度、プレートの厚み、直線透過率の調整により発光色むらを無くすことができる。一方、セラミックス単層複合プレートでは発光色むらが生じるが、直線透過率の調整により発光色むらを軽減することができる。またセラミックス多層複合プレートでは黄色蛍光体からなるブロックに関してはCe濃度、プレートの厚み、直線透過率を調整するとともに透光性材料からなるブロックに関しては直線透過率を調整することにより発光色むらを無くすことができる。   According to the verification result of the uneven emission color on the surface of the plate in FIG. 22A, when the LED element 13 is emitting light, the fluorescent particle silicone plate has no uneven emission color, the Ce concentration in the ceramic single plate, and the thickness of the plate. By adjusting the linear transmittance, emission color unevenness can be eliminated. On the other hand, in the ceramic single layer composite plate, emission color unevenness occurs, but the emission color unevenness can be reduced by adjusting the linear transmittance. In addition, the ceramic multilayer composite plate adjusts the Ce concentration, the thickness of the plate, and the linear transmittance for the block made of yellow phosphor, and the linear transmittance is adjusted for the block made of a light-transmitting material to eliminate uneven emission color. be able to.

図23はサンプル間の色合いのばらつきの検証結果を説明するための図である。
今回、サンプル間の色合いのばらつきを検証するにあたり、蛍光粒子シリコーンプレート、セラミックス複合プレート、セラミックス複合プレート(厚み制御)の三種類の波長変換部材を用意した。プレートのサイズとしては、幅2.5mm、奥行き2.5mm、厚み0.3mmのものを用いた。蛍光粒子シリコーンプレートは、黄色蛍光体粒子YAG:Ceを内部に含むシリコーン樹脂成型体である。セラミックス複合プレートは、図2と同様の構造を有し、黄色蛍光体YAG:Ceと透光性材料YAGから構成されている。セラミックス複合プレート(厚み制御)はさらにプレートの厚みを調整したものである。蛍光粒子シリコーンプレートは従来技術に該当し、セラミックス複合プレートおよびセラミックス複合プレート(厚み制御)は本発明の実施の形態1に該当する。サンプル間の色合いのばらつきを評価するにあたって、発光色の測定は積分球を用いた。
FIG. 23 is a diagram for explaining the verification result of the variation in hue between samples.
In order to verify the variation in hue between samples, three types of wavelength conversion members were prepared: a fluorescent particle silicone plate, a ceramic composite plate, and a ceramic composite plate (thickness control). As the plate size, a plate having a width of 2.5 mm, a depth of 2.5 mm, and a thickness of 0.3 mm was used. The fluorescent particle silicone plate is a silicone resin molded body containing yellow phosphor particles YAG: Ce inside. The ceramic composite plate has the same structure as that shown in FIG. 2, and is composed of a yellow phosphor YAG: Ce and a translucent material YAG. The ceramic composite plate (thickness control) is obtained by further adjusting the thickness of the plate. The fluorescent particle silicone plate corresponds to the prior art, and the ceramic composite plate and the ceramic composite plate (thickness control) correspond to the first embodiment of the present invention. In evaluating the variation in hue between samples, an integrating sphere was used to measure the emission color.

各プレート構成について100個ずつサンプルを作製し、色合いの測定結果を色度座標系にプロットした。色度座標におけるプロットの分布がサンプル間の色合いのばらつきに相当する。これによれば、セラミックス複合プレート(図23(b))では蛍光粒子シリコーンプレート(図23(a))よりもサンプル間の色合いのばらつきを2/5倍に抑制することができ、さらに、セラミックス複合プレートの厚み制御をすれば(図23(c))、セラミックス複合プレート(図23(b))よりもサンプル間の色合いのばらつきを2/3倍に抑制することができることが判明した。
(実施の形態2)
<構成>
図24は、本発明の実施の形態2に係る半導体発光装置の構成を模式的に示す断面図である。また図25は、本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図である。
100 samples were prepared for each plate configuration, and the hue measurement results were plotted in a chromaticity coordinate system. The distribution of plots in chromaticity coordinates corresponds to the variation in hue between samples. According to this, in the ceramic composite plate (FIG. 23 (b)), the variation in hue between samples can be suppressed to 2/5 times that of the fluorescent particle silicone plate (FIG. 23 (a)). It was found that by controlling the thickness of the composite plate (FIG. 23 (c)), the variation in hue between samples can be suppressed to 2/3 times that of the ceramic composite plate (FIG. 23 (b)).
(Embodiment 2)
<Configuration>
FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 25 is a perspective view schematically showing the configuration of the plate-shaped ceramic member according to Embodiment 2 of the present invention.

実施の形態2では、セラミックス部材15の構成が実施の形態1と異なる。これ以外の構成については実施の形態1と共通するので説明を省略する。
図24および図25に示すセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなるブロック15aとセラミックス素材Bからなるブロック15bとの合計2個のブロックに区画されている。また波長変換材料である蛍光体材料の含有率の観点からみると、セラミックス部材15は、蛍光体材料を含有している第一領域、および第一領域を囲繞し蛍光体材料を含有しない(あるいは第一領域よりも低い含有率で蛍光体材料を含有している)第二領域を有している。この例では、第一領域はブロック15aから構成され、第二領域はブロック15bから構成されている。セラミックス部材15の第一領域は、円板形状をしており、そのサイズに関しては第一領域の直径をLa、パッケージ基台11の開口部の内径をLb、セラミックス部材15の厚みをTとしたとき、Lb≦La≦(Lb+T)の条件を満たすことが好ましい。またセラミックス部材15の第二領域は、ハンダ、ろう材、接着剤あるいは留め具などによりパッケージ基台11に接合されている。セラミックス素材A、Bの具体的な組み合わせを以下に例示する。
(例6)
セラミックス素材A:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)
セラミックス素材B:透光性材料Al
(例7)
セラミックス素材A:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)
セラミックス素材B:透光性材料YAG
(例8)
セラミックス素材A:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)、セリウム高濃度
セラミックス素材B:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)、セリウム低濃度
上記の例6、例7の蛍光体材料の組み合わせは、実施の形態1の例1、例2の蛍光体材料の組み合わせと同様である。黄色蛍光体としてはYAG:Ce以外に実施の形態1に例示したものを利用することができる。また第二領域を構成するセラミックス素材Bについては、透光性材料のみに限らず、不透明な材料を採用することとしても構わない。
In the second embodiment, the configuration of the ceramic member 15 is different from that of the first embodiment. Since the configuration other than this is common to the first embodiment, the description thereof is omitted.
The ceramic member 15 shown in FIGS. 24 and 25 is partitioned into a total of two blocks, a block 15a made of the ceramic material A and a block 15b made of the ceramic material B. From the viewpoint of the content of the phosphor material that is the wavelength conversion material, the ceramic member 15 surrounds the first region containing the phosphor material and the first region and does not contain the phosphor material (or It has a second region (containing the phosphor material at a lower content than the first region). In this example, the first area is composed of the block 15a, and the second area is composed of the block 15b. The first region of the ceramic member 15 has a disk shape. Regarding the size, the diameter of the first region is La, the inner diameter of the opening of the package base 11 is Lb, and the thickness of the ceramic member 15 is T. In this case, it is preferable to satisfy the condition of Lb ≦ La ≦ (Lb + T). Further, the second region of the ceramic member 15 is joined to the package base 11 by solder, brazing material, adhesive, fasteners or the like. Specific combinations of the ceramic materials A and B are exemplified below.
(Example 6)
Ceramic material A: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce)
Ceramic material B: Translucent material Al 2 O 3
(Example 7)
Ceramic material A: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce)
Ceramic material B: Translucent material YAG
(Example 8)
Ceramic material A: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce), cerium high concentration Ceramic material B: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce), cerium low concentration The combinations of the phosphor materials of Examples 6 and 7 are the same as the combinations of the phosphor materials of Examples 1 and 2 of the first embodiment. As the yellow phosphor, those exemplified in Embodiment 1 other than YAG: Ce can be used. Moreover, about the ceramic material B which comprises a 2nd area | region, not only a translucent material but an opaque material is employable.

上記の例8は、セラミックス素材A、Bのいずれも黄色蛍光体YAG:Ceを含む。ただし第一領域を構成するセラミックス素材Aと第二領域を構成するセラミックス素材Bとを比較したとき、付活剤であるセリウムのドープ量が異なる。第二領域では第一領域に比べてセリウムのドープ量を少なくすることで、第二領域における発熱を低減することができ、その結果セラミックス部材15の放熱特性を高めることができる。   In Example 8, both the ceramic materials A and B include the yellow phosphor YAG: Ce. However, when the ceramic material A composing the first region and the ceramic material B composing the second region are compared, the doping amount of cerium as an activator is different. By reducing the amount of cerium doped in the second region as compared with the first region, heat generation in the second region can be reduced, and as a result, the heat dissipation characteristics of the ceramic member 15 can be enhanced.

以下、図26から図29を用いてプレート状のセラミックス部材の構成に関する変形例を説明する。
図26および図27に示すプレート状のセラミックス部材15では、いずれも第一領域を構成するブロック15aの厚みおよび位置が図24および図25に示すプレート状のセラミックス部材15と異なる。図26に示すプレート状のセラミックス部材15では、第一領域の側面および下面が第二領域により囲繞されている。図27に示すプレート状のセラミックス部材15では、第一領域の側面および上下面が第二領域により囲繞されている。
Hereinafter, modified examples related to the configuration of the plate-shaped ceramic member will be described with reference to FIGS. 26 to 29.
In the plate-like ceramic member 15 shown in FIGS. 26 and 27, the thickness and position of the block 15a constituting the first region are different from those of the plate-like ceramic member 15 shown in FIGS. In the plate-shaped ceramic member 15 shown in FIG. 26, the side surface and the lower surface of the first region are surrounded by the second region. In the plate-shaped ceramic member 15 shown in FIG. 27, the side surface and the upper and lower surfaces of the first region are surrounded by the second region.

図28に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Iからなるブロック15iとセラミックス素材Jからなるブロック15jとセラミックス素材Kからなるブロック15kの合計3個のブロックに区画されている。この例では、第一領域はブロック15iおよびブロック15jから構成され、第二領域はブロック15kから構成されている。セラミックス素材I、J、Kの具体的な組み合わせを以下に例示する。
(例9)
セラミックス素材I:黄緑色蛍光体Y(Al,Ga)12:Ce3+(YAG:Ce一部Ga置換)
セラミックス素材J:黄橙色蛍光体(Y,Gd)Al12:Ce3+(YAG:Ce一部Gd置換)
セラミックス素材K:透光性材料YAG
(例10)
セラミックス素材I:緑色蛍光体(Ba,Sr)SiO:Eu2+
セラミックス素材J:赤色蛍光体(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+
セラミックス素材K:透光性材料YAG
上記の例9、10の蛍光体材料の組み合わせは、実施の形態1の例3、4の蛍光体材料の組み合わせと同様である。黄緑色蛍光体、黄橙色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体としては上記以外に実施の形態1に例示したものを利用することができる。また第二領域を構成するセラミックス素材Kについては、透光性材料のみに限らず、不透明な材料を採用することとしても構わない。
The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 28 is partitioned into a total of three blocks: a block 15 i made of the ceramic material I, a block 15 j made of the ceramic material J, and a block 15 k made of the ceramic material K. In this example, the first area is composed of blocks 15i and 15j, and the second area is composed of blocks 15k. Specific combinations of ceramic materials I, J, and K are exemplified below.
(Example 9)
Ceramic material I: Yellow-green phosphor Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce partially Ga substituted)
Ceramic material J: Yellow-orange phosphor (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce partially substituted with Gd)
Ceramic material K: Translucent material YAG
(Example 10)
Ceramic material I: Green phosphor (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+
Ceramic material J: Red phosphor (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+
Ceramic material K: Translucent material YAG
The combination of the phosphor materials of Examples 9 and 10 is the same as the combination of the phosphor materials of Examples 3 and 4 of the first embodiment. In addition to the above, those exemplified in Embodiment 1 can be used as the yellow-green phosphor, yellow-orange phosphor, green phosphor, and red phosphor. Moreover, about the ceramic material K which comprises a 2nd area | region, not only a translucent material but an opaque material is employable.

図29に示すプレート状のセラミックス部材15は、セラミックス素材Aからなるブロック15aとセラミックス素材Bからなるブロック15bとセラミックス素材Lからなるブロック15lの合計3個のブロックに区画されている。この例では、第一領域はブロック15aから構成され、第二領域はブロック15bおよびブロック15lから構成されている。セラミックス素材A、B、Lの具体的な組み合わせを以下に例示する。
(例11)
セラミックス素材A:黄色蛍光体YAl12:Ce3+(YAG:Ce)
セラミックス素材B:透光性材料YAG
セラミックス素材L:透光性材料Al
上記の例11では、ブロック15lの構成材料としてYAGよりも熱伝導率が高いアルミナ(Al)を採用しているので、セラミックス部材15の放熱特性を高めることができる。
<製造方法>
次に、上記構成のプレート状のセラミックス部材の製造方法に関して2つの代表例を説明する。
The plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 29 is partitioned into a total of three blocks: a block 15a made of a ceramic material A, a block 15b made of a ceramic material B, and a block 15l made of a ceramic material L. In this example, the first area is composed of the block 15a, and the second area is composed of the block 15b and the block 15l. Specific combinations of the ceramic materials A, B, and L are exemplified below.
(Example 11)
Ceramic material A: Yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce)
Ceramic material B: Translucent material YAG
Ceramic material L: Translucent material Al 2 O 3
In Example 11 above, alumina (Al 2 O 3 ), which has a higher thermal conductivity than YAG, is used as the constituent material of the block 15l, so that the heat dissipation characteristics of the ceramic member 15 can be enhanced.
<Manufacturing method>
Next, two typical examples of the method for manufacturing the plate-shaped ceramic member having the above-described configuration will be described.

図30は、本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の製造方法のフローを示す図である。
このフローでは、セラミックス素材A、Bから構成されたプレート状のセラミックス部材を形成する例が示されている。まず分散用攪拌装置を用いてセラミックス素材Aの原料、バインダ、可塑剤および溶剤を含むビレットを調製する(ステップS31)。例えば、セラミックス素材Aを黄色蛍光体YAG:Ceとすると、セラミックス素材Aの原料としてイットリウム酸化物Y、アルミニウム酸化物Al、セリウム酸化物CeOが選択される。バインダとしてメチルセルロース、可塑剤としてポリアクリル酸、溶剤として水をそれぞれ採用することができる。
FIG. 30 is a diagram showing a flow of a method for manufacturing a plate-shaped ceramic member according to Embodiment 2 of the present invention.
In this flow, an example of forming a plate-shaped ceramic member composed of ceramic materials A and B is shown. First, the billet containing the raw material of ceramic material A, a binder, a plasticizer, and a solvent is prepared using the dispersion stirrer (step S31). For example, when the ceramic material A is a yellow phosphor YAG: Ce, yttrium oxide Y 2 O 3 , aluminum oxide Al 2 O 3 , and cerium oxide CeO 2 are selected as raw materials for the ceramic material A. Methyl cellulose can be used as the binder, polyacrylic acid as the plasticizer, and water as the solvent.

また上記工程と並行して分散用攪拌装置を用いてセラミックス素材Bの原料、バインダ、可塑剤および溶剤を含むビレットを調製する(ステップS32)。例えば、セラミックス素材Bを透光性材料YAGとすると、セラミックス素材Bの原料としてイットリウム酸化物Y、アルミニウム酸化物Alが選択される。 In parallel with the above process, a billet containing the raw material of ceramic material B, a binder, a plasticizer, and a solvent is prepared using a dispersing stirrer (step S32). For example, when the ceramic material B is a translucent material YAG, yttrium oxide Y 2 O 3 and aluminum oxide Al 2 O 3 are selected as raw materials for the ceramic material B.

次に押し出し成型機を用いて、セラミックス素材Aを含むビレットを芯材としセラミックス素材Bを含むビレットを被覆材とする、二つのビレットから構成された棒状(スティック状)の未焼成成形体を形成する(ステップS33)。   Next, using an extrusion molding machine, a rod-shaped (stick-shaped) green molded body composed of two billets is formed with the billet containing the ceramic material A as the core material and the billet containing the ceramic material B as the coating material. (Step S33).

次に精密裁断機を用いて、棒状の未焼成成形体を、長手方向に対して垂直に切断し、セラミックス素材Aを中央に含みセラミックス素材Bを周囲に含むプレート状の未焼成成形体を形成する(ステップS34)。   Next, using a precision cutter, the rod-shaped green compact is cut perpendicular to the longitudinal direction to form a plate-shaped green compact that includes the ceramic material A in the center and the ceramic material B around it. (Step S34).

次にプレート状の未焼成成形体を脱バインダし(ステップS35)、焼成し(ステップS36)、表面研磨し(ステップS37)、検査工程を経て(ステップS38)、プレート状のセラミックス部材の製品を得る。脱バインダ、焼成、表面研磨、検査の各工程については、実施の形態1と同様である。   Next, the plate-shaped green body is debindered (step S35), fired (step S36), surface-polished (step S37), and after an inspection process (step S38), a plate-shaped ceramic member product is obtained. obtain. The steps of binder removal, firing, surface polishing, and inspection are the same as in the first embodiment.

図31は、スティック成形工程(ステップS33)の様子を模式的に示す図である。
スティック成形工程では、まず、セラミックス素材Aを含むビレット71が押し出し成型機26の内側のシリンダに投入され、セラミックス素材Bを含むビレット72が外側のシリンダに投入される。その後、押し出し成型機26のシリンダヘッドの押圧に伴い、ビレット71、72が押し出され、乾燥設備22を通過して乾燥され、棒状の未焼成成形体となる。なお図31に示す例では、両方のビレット71、72がいずれも流動性をもつ状態で押し出し成型されているが、図32に示すように一方のビレット71をあらかじめ固形化しておくこととしてもよい。このようにすればビレット71、72の境界面の形状の製造誤差を抑制することができる。
FIG. 31 is a diagram schematically showing the state of the stick forming step (step S33).
In the stick forming process, first, the billet 71 containing the ceramic material A is put into the inner cylinder of the extrusion molding machine 26, and the billet 72 containing the ceramic material B is put into the outer cylinder. Thereafter, the billets 71 and 72 are extruded along with the pressing of the cylinder head of the extrusion molding machine 26, pass through the drying equipment 22, and are dried to form a rod-shaped green molded body. In the example shown in FIG. 31, both billets 71 and 72 are extruded with fluidity, but one billet 71 may be solidified in advance as shown in FIG. 32. . In this way, manufacturing errors in the shape of the boundary surface between the billets 71 and 72 can be suppressed.

図33は、スティック切断工程(ステップS34)の様子を模式的に示す図である。
スティック切断工程では、スティック成形工程において得られた棒状の未焼成成形体73を用意し(図33(a))、精密切断機25を用いて棒状の未焼成成形体73を長手方向に対して垂直に切断し(図33(b))、セラミックス素材Aを中央に含みセラミックス素材Bを周囲に含むプレート状の未焼成成形体74を得る(図33(c))。未焼成成形体74の構造は、図24および図25に示すプレート状のセラミックス部材15の構造に対応している。したがって未焼成成形体74をそのまま焼成することにより図24および図25に示すプレート状のセラミックス部材15を得ることができる。またセラミックス素材Bを含むビレット72のみからなるプレート状の未焼成成形体を作製しておき、これを未焼成成形体74の一面または両面に張り合わせて焼成することにより、図26、図27、図29に示すプレート状のセラミックス部材15を得ることができる。またセラミックス素材Aが異なる二種類のプレート状の未焼成成形体74を作製しておき、これらを張り合わせて焼成することにより、図28に示すプレート状のセラミックス部材15を得ることができる。
FIG. 33 is a diagram schematically showing the state of the stick cutting step (step S34).
In the stick cutting process, the rod-shaped green molded body 73 obtained in the stick molding process is prepared (FIG. 33A), and the rod-shaped green molded body 73 is moved in the longitudinal direction using the precision cutting machine 25. Cut vertically (FIG. 33 (b)) to obtain a plate-shaped unfired compact 74 including the ceramic material A in the center and the ceramic material B around (FIG. 33 (c)). The structure of the green compact 74 corresponds to the structure of the plate-like ceramic member 15 shown in FIGS. Therefore, the plate-shaped ceramic member 15 shown in FIGS. 24 and 25 can be obtained by firing the green compact 74 as it is. In addition, by preparing a plate-shaped unfired molded body composed only of the billet 72 containing the ceramic material B, and laminating this on one or both surfaces of the unfired molded body 74, FIG. 26, FIG. 27, FIG. A plate-like ceramic member 15 shown in FIG. 29 can be obtained. In addition, by preparing two types of plate-like green compacts 74 having different ceramic materials A, and bonding them together and firing them, the plate-shaped ceramic member 15 shown in FIG. 28 can be obtained.

図34は、本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の製造方法のフローを示す図である。
このフローでは、セラミックス素材A、Bから構成されたプレート状のセラミックス部材を形成する例が示されている。まず分散用攪拌装置を用いてセラミックス素材Aの原料、バインダ、可塑剤および溶剤を含むスラリーを調製する(ステップS51)。例えば、セラミックス素材Aを黄色蛍光体YAG:Ceとすると、セラミックス素材Aの原料としてイットリウム酸化物Y、アルミニウム酸化物Al、セリウム酸化物CeOが選択される。これと並行して、散用攪拌装置を用いてセラミックス素材Bの原料、バインダ、可塑剤および溶剤を含むスラリーを調製する(ステップS52)。セラミックス素材Bを透光性材料YAGとすると、セラミックス素材Bの原料としてイットリウム酸化物Y、アルミニウム酸化物Alが選択される。バインダ、可塑剤および溶剤については実施の形態1と同様とする。
FIG. 34 is a diagram showing a flow of a method for manufacturing a plate-shaped ceramic member according to Embodiment 2 of the present invention.
In this flow, an example of forming a plate-shaped ceramic member composed of ceramic materials A and B is shown. First, a slurry containing a raw material of ceramic material A, a binder, a plasticizer, and a solvent is prepared using a dispersion stirrer (step S51). For example, when the ceramic material A is a yellow phosphor YAG: Ce, yttrium oxide Y 2 O 3 , aluminum oxide Al 2 O 3 , and cerium oxide CeO 2 are selected as raw materials for the ceramic material A. In parallel with this, a slurry containing the raw material of ceramic material B, a binder, a plasticizer, and a solvent is prepared using a scattered stirrer (step S52). When the ceramic material B is a translucent material YAG, yttrium oxide Y 2 O 3 and aluminum oxide Al 2 O 3 are selected as raw materials for the ceramic material B. The binder, plasticizer, and solvent are the same as those in the first embodiment.

次にセラミックス素材Bを含むスラリーから未焼成シートを成形し(ステップS53)、スクリーン印刷機を用いてセラミックス素材Bを含む未焼成シートの主面にセラミックス素材Aを含むスラリーを印刷する(ステップS54)。   Next, an unfired sheet is formed from the slurry containing the ceramic material B (step S53), and the slurry containing the ceramic material A is printed on the main surface of the unfired sheet containing the ceramic material B using a screen printing machine (step S54). ).

次に未焼成シートを脱バインダし(ステップS55)、焼成し(ステップS56)、表面研磨し(ステップS57)、寸断し(ステップS58)、検査工程を経て(ステップS59)、プレート状のセラミックス部材の製品を得る。脱バインダ、焼成、表面研磨、寸断、検査の各工程については、実施の形態1と同様である。   Next, the unfired sheet is removed from the binder (step S55), fired (step S56), surface-polished (step S57), cut (step S58), passed through an inspection process (step S59), and a plate-shaped ceramic member. Get the product. The steps of binder removal, firing, surface polishing, slicing, and inspection are the same as in the first embodiment.

図35は、印刷工程(ステップS53)以後の工程の様子を模式的に示す図である。
印刷工程では、印刷板27およびスキージ28を用いて、セラミックス素材Bを含む未焼成シート75の主面にセラミックス素材Aを含むスラリー76を塗布し(図35(a))、塗布されたスラリー76を乾燥設備22にて乾燥させる(図35(b))。その後、発泡シート24を発泡させて、ステンレス製の支持板23から未焼成シート75を剥離させる(図35(c))。焼成工程では、スラリー76に含有されていたセリウムイオンが未焼成シート75に拡散されていき、結果的にセリウムがドープされた領域75aとドープされていない領域75bとが形成される(図35(d))。その後、シート75は表面がグラインダ29で研磨され(図35(e))、ダイシングソー30を用いて個片化される(図35(f))。
<検証>
発明者らは本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の性能を検証するため、プレート状のセラミックス部材のサンプルを作製し、プレートの放熱特性について評価を実施した。
FIG. 35 is a diagram schematically showing the state of the process after the printing process (step S53).
In the printing process, the slurry 76 containing the ceramic material A is applied to the main surface of the green sheet 75 containing the ceramic material B using the printing plate 27 and the squeegee 28 (FIG. 35A), and the applied slurry 76 is applied. Is dried by the drying equipment 22 (FIG. 35B). Thereafter, the foam sheet 24 is foamed, and the unsintered sheet 75 is peeled off from the stainless support plate 23 (FIG. 35C). In the firing step, the cerium ions contained in the slurry 76 are diffused into the unfired sheet 75, resulting in the formation of a cerium-doped region 75a and an undoped region 75b (FIG. 35 ( d)). Thereafter, the surface of the sheet 75 is polished by the grinder 29 (FIG. 35 (e)) and separated into pieces using the dicing saw 30 (FIG. 35 (f)).
<Verification>
In order to verify the performance of the plate-shaped ceramic member according to Embodiment 2 of the present invention, the inventors produced a sample of a plate-shaped ceramic member and evaluated the heat dissipation characteristics of the plate.

図36は、検証システムの構成を模式的に示す断面図である。
パッケージ基台11は、アルミナ(Al)製であり、開口部のサイズはφ1.8mmである。セラミックス部材15のサイズは4mm×4mm×0.3mmであり、第一領域のサイズはφ1.9mm×0.3mmである。LED素子13としては、1mm角サイズでIf=1000mA(光出力900mW相当)のものを用いた。
FIG. 36 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the verification system.
The package base 11 is made of alumina (Al 2 O 3 ), and the size of the opening is φ1.8 mm. The size of the ceramic member 15 is 4 mm × 4 mm × 0.3 mm, and the size of the first region is φ1.9 mm × 0.3 mm. As the LED element 13, a 1 mm square size If = 1000 mA (equivalent to an optical output of 900 mW) was used.

図37はプレートの放熱特性の検証結果およびサンプルの構成を説明するための図である。
今回、プレートの放熱特性を検証するにあたり、蛍光粒子シリコーンプレート(図37(b))、セラミックス単体プレート(図37(c))、セラミックス複合1プレート(図37(d))、セラミックス複合2プレート(図37(e))の四種類の波長変換部材を用意した。蛍光粒子シリコーンプレートは、黄色蛍光体粒子YAG:Ceを内部に含むシリコーン樹脂成形体である。セラミックス単体プレートは、黄色蛍光体YAG:Ceのみから構成されている。セラミックス複合1プレートは、第一領域を黄色蛍光体YAG:Ceで構成し第二領域を透光性材料YAGで構成されている。またセラミックス複合2プレートは第一領域を黄色蛍光体YAG:Ceで構成し第二領域を透光性材料アルミナ(Al)で構成されている。蛍光粒子シリコーンプレートおよびセラミックス単体プレートが従来技術に該当し、セラミックス複合1プレートおよびセラミックス複合2プレートが本発明の実施の形態2に該当する。
FIG. 37 is a diagram for explaining the verification result of the heat dissipation characteristic of the plate and the configuration of the sample.
In order to verify the heat dissipation characteristics of the plate, the fluorescent particle silicone plate (FIG. 37 (b)), the ceramic single plate (FIG. 37 (c)), the ceramic composite 1 plate (FIG. 37 (d)), and the ceramic composite 2 plate Four types of wavelength conversion members (FIG. 37 (e)) were prepared. The fluorescent particle silicone plate is a silicone resin molded body containing yellow phosphor particles YAG: Ce inside. The ceramic single plate is composed only of the yellow phosphor YAG: Ce. In the ceramic composite 1 plate, the first region is composed of a yellow phosphor YAG: Ce and the second region is composed of a translucent material YAG. The ceramic composite 2 plate has a first region made of a yellow phosphor YAG: Ce and a second region made of a translucent material alumina (Al 2 O 3 ). The fluorescent particle silicone plate and the ceramic single plate correspond to the prior art, and the ceramic composite 1 plate and the ceramic composite 2 plate correspond to Embodiment 2 of the present invention.

図37(a)のプレートの放熱特性の検証結果によれば、LED素子13が発光しているとき、LED素子13のチップ温度は蛍光粒子シリコーンプレートでは105℃、セラミックス単体プレートでは106℃、セラミックス複合1プレートでは106℃、セラミックス複合2プレートでは107℃である。一方、プレートの表面温度は、蛍光粒子シリコーンプレートでは210℃、セラミックス単体プレートでは144℃、セラミックス複合1プレートでは136℃、セラミックス複合2プレートでは121℃である。   According to the verification result of the heat dissipation characteristics of the plate in FIG. 37A, when the LED element 13 emits light, the chip temperature of the LED element 13 is 105 ° C. for the fluorescent particle silicone plate, 106 ° C. for the ceramic single plate, and ceramics. It is 106 ° C. for the composite 1 plate and 107 ° C. for the ceramic composite 2 plate. On the other hand, the surface temperature of the plate is 210 ° C. for the fluorescent particle silicone plate, 144 ° C. for the ceramic single plate, 136 ° C. for the ceramic composite 1 plate, and 121 ° C. for the ceramic composite 2 plate.

すなわち本発明の実施の形態2に係るプレートの表面温度は、従来技術に係るプレートの表面温度に比べて低くなる。これは、セラミックス部材の第二領域には波長変換材料としての蛍光体材料が含有されていないため第二領域におけるストークスロスによる発熱がなく、プレート全体としての発熱量を削減でき、さらに第一領域において発生した熱が第二領域ひいてはパッケージ基台に伝導しやすくなるからであると推察される。   That is, the surface temperature of the plate according to the second embodiment of the present invention is lower than the surface temperature of the plate according to the prior art. This is because the second region of the ceramic member does not contain a phosphor material as a wavelength conversion material, so there is no heat generation due to Stokes loss in the second region, and the amount of heat generated by the entire plate can be reduced. This is presumed to be because heat generated in is easily conducted to the second region and thus to the package base.

またセラミックス部材の第二領域にはLED素子からの光が直接入射されることはなく、第一領域を介して迷光として入射される。そのため第二領域に第一領域と同様の濃度で蛍光体材料を含有させることとすれば(従来技術に相当する)、第二領域から出射された迷光は第一領域から出射された光よりも蛍光体材料を含有する領域を長く通過することとなり、蛍光色が相対的に強くなって色むらを生じさせてしまう。本発明の実施の形態2では、第二領域には蛍光体材料が含有されていない、あるいは第二領域には第一領域よりも低濃度で蛍光体材料が含有されているため、第二領域における色むらを抑制することができる。
<変形例および応用例>
図39は、本発明の実施の形態1に係るLED光源の変形例を模式的に示す断面図である。
Further, the light from the LED element is not directly incident on the second region of the ceramic member, but is incident as stray light through the first region. Therefore, if the second region contains the phosphor material at the same concentration as the first region (corresponding to the prior art), the stray light emitted from the second region is more than the light emitted from the first region. It will pass through the area | region containing fluorescent substance material for a long time, and a fluorescent color will become comparatively strong and will cause color nonuniformity. In Embodiment 2 of the present invention, the second region does not contain a phosphor material, or the second region contains a phosphor material at a lower concentration than the first region. Color unevenness can be suppressed.
<Modifications and application examples>
FIG. 39 is a cross-sectional view schematically showing a modification of the LED light source according to Embodiment 1 of the present invention.

図39(a)に示すようにLED光源60は、基台61に形成された配線パターン62上にLED素子63が実装され、LED素子63の発光面に直接接触するようにプレート状のセラミックス部材65を配設し、LED素子63およびプレート状のセラミックス部材65の周囲を樹脂64で覆うようにした構成でもよい。また図39(b)に示すようにLED素子63を、ワイヤ66を用いたワイヤボンディングにより実装してもよい。また図39(c)に示すように光学部材67を配設することとしてもよい。光学部材67は透光性材料であるYAG、Al、AlN、MgOなどにより構成することができる。 As shown in FIG. 39A, the LED light source 60 has a plate-shaped ceramic member in which the LED element 63 is mounted on the wiring pattern 62 formed on the base 61 and directly contacts the light emitting surface of the LED element 63. 65 may be provided, and the LED element 63 and the plate-shaped ceramic member 65 may be covered with the resin 64. Further, as shown in FIG. 39B, the LED element 63 may be mounted by wire bonding using a wire 66. Further, an optical member 67 may be provided as shown in FIG. The optical member 67 can be composed of translucent materials such as YAG, Al 2 O 3 , AlN, MgO and the like.

図40は、光学部材67の構造を例示する図である。
光学部材67の構造は、ドーム形状(図40(a))、ドーム形状の複合体(図40(b))、粗化面形状(図40(c))、逆メサ形状(図40(d))、ラウンド形状(図40(e))、プレート状のセラミックス部材を埋め込んだドーム形状(図40(f))などが考えられる。またプレート状のセラミックス部材の表面形状自体を光学部材として利用することも考えられる(図40(g))。例えば、透光性材料にエッチングされやすい材料を使用すれば、エッチングによりプレート状のセラミックス部材の表面に凹凸形状を形成することができる。なお光学部材67は、例えばドーム形状にくりぬいた金型でドーム形状のセラミックス部材を形成し、これをプレート状のセラミックス部材に熱圧着することにより取り付けることができる。
FIG. 40 is a diagram illustrating the structure of the optical member 67.
The optical member 67 has a dome shape (FIG. 40A), a dome-shaped composite body (FIG. 40B), a roughened surface shape (FIG. 40C), and an inverted mesa shape (FIG. 40D). )), A round shape (FIG. 40E), a dome shape in which a plate-shaped ceramic member is embedded (FIG. 40F), and the like. It is also conceivable to use the surface shape of the plate-shaped ceramic member itself as an optical member (FIG. 40 (g)). For example, if a material that can be easily etched is used as the translucent material, the uneven shape can be formed on the surface of the plate-shaped ceramic member by etching. The optical member 67 can be attached by forming a dome-shaped ceramic member, for example, with a die cut into a dome shape, and thermocompression-bonding it to the plate-shaped ceramic member.

図41は、本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の変形例を示す図である。
セラミックス部材15の第一領域を構成するブロック15aは、パッケージ基台11の開口部形状に応じて正方形の板状としてもよく(図41(a))、多角形の板状としてもよい(図41(b))。またセラミックス部材15の外形は円板形状でもよく(図41(c))、長方形の板状でもよい(図41(d))。また第一領域は第二領域上に突設されていてもよいし(図41(e))、多チップ用途として複数設けられていてもよい(図41(f))。また第二領域の内周にパッケージ基台との接合用の金属層15mを設けることとしてもよい。
FIG. 41 is a view showing a modification of the plate-like ceramic member according to Embodiment 2 of the present invention.
The block 15a constituting the first region of the ceramic member 15 may have a square plate shape (FIG. 41A) or a polygonal plate shape according to the shape of the opening of the package base 11 (FIG. 41A). 41 (b)). The outer shape of the ceramic member 15 may be a disk shape (FIG. 41C) or a rectangular plate shape (FIG. 41D). Further, the first region may protrude from the second region (FIG. 41 (e)), or a plurality of first regions may be provided for multi-chip applications (FIG. 41 (f)). Moreover, it is good also as providing the metal layer 15m for joining with a package base in the inner periphery of a 2nd area | region.

図42および図43は、本発明の実施の形態2に係るLED光源の変形例を模式的に示す断面図である。
図42(a)に示すようにLED光源80は、LED素子83の周囲を中空88とした構造としてもよい。また図42(b)に示すようにLED光源80は、LED素子83の上面とセラミックス部材85の下面とを密着させた構造としてもよい。また図42(c)に示すようにLED光源80は、基台81の上面に形成された金属層81mとセラミックス部材85の第二領域の下面に形成された金属層85mとを金属接合した構造としてもよい。また図42(d)に示すようにLED光源80は、基台81の筒内に反射板81rを設け、LED素子83をレンズ状の透光性材料84で覆うこととしてもよい。また図42(e)に示すようにLED素子83に直接セラミックス部材85を配設した構造としてもよい。ここでLED素子83はLED基板83a、発光層83b、金属層83mを有しており、LED素子83の金属層83mがセラミックス部材85の第二領域に形成された金属層85mに金属接合される構造となっている。また図43(a)に示すように基台81に複数のLED素子83を実装し、セラミックス部材85の第一領域の範囲を基台81の開口部と同じ程度にすることとしてもよいし、図43(b)および図43(c)に示すようにセラミックス部材85の第一領域の範囲をLED素子83に対応する部分のみにしてもよい。ここでLED素子83に対応する部分とは、光の照射方向から見たときにLED素子83の発光面に相当する領域を下限とし、セラミックス部材の厚みに相当する長さだけセラミックス部材の光の照射領域を外縁方向に拡張した領域を上限とする範囲内をいうものとする。光の照射領域とは、セラミックス部材85のLED素子83に対向する面においてLED素子83からの光が入射される領域である。また図43(b)に示すように基台81を平板状とし基台81上に配設された金属部材90によりセラミックス部材85を支持することとしてもよいし、図43(c)に示すように基台81を有底筒状とし基台81によりセラミックス部材85を支持することとしてもよい。また図43(d)に示すように光学部材87を設けることとしてもよい。光学部材87の例としては、図40に示すもののほか、図44に示すようにセラミックス部材85の表面および裏面に形成することとしてもよい。また図45(a)に示すようにセラミックス部材の両面を平坦面としてもよいし、図45(b)に示すようにセラミックス部材の一方の面のみを粗面としてもよく、あるいは図45(c)に示すようにセラミックス部材の両面を粗面としてもよい。また図45(d)および図45(e)に示すようにセラミックス部材の第一領域がセラミックス部材の厚み方向に拡径したり縮径したりしてもよい。
42 and 43 are cross-sectional views schematically showing modifications of the LED light source according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 42A, the LED light source 80 may have a structure in which the periphery of the LED element 83 is a hollow 88. 42B, the LED light source 80 may have a structure in which the upper surface of the LED element 83 and the lower surface of the ceramic member 85 are in close contact with each other. 42C, the LED light source 80 has a structure in which a metal layer 81m formed on the upper surface of the base 81 and a metal layer 85m formed on the lower surface of the second region of the ceramic member 85 are metal-bonded. It is good. Further, as shown in FIG. 42 (d), the LED light source 80 may be provided with a reflecting plate 81 r in the cylinder of the base 81 and cover the LED element 83 with a lens-like translucent material 84. Further, as shown in FIG. 42E, a structure in which the ceramic member 85 is directly disposed on the LED element 83 may be employed. Here, the LED element 83 includes an LED substrate 83a, a light emitting layer 83b, and a metal layer 83m. The metal layer 83m of the LED element 83 is metal-bonded to a metal layer 85m formed in the second region of the ceramic member 85. It has a structure. Also, as shown in FIG. 43 (a), a plurality of LED elements 83 may be mounted on the base 81, and the range of the first region of the ceramic member 85 may be the same as the opening of the base 81. As shown in FIG. 43B and FIG. 43C, the range of the first region of the ceramic member 85 may be limited to the portion corresponding to the LED element 83. Here, the portion corresponding to the LED element 83 is the lower limit of the region corresponding to the light emitting surface of the LED element 83 when viewed from the light irradiation direction, and the length of the ceramic member is equal to the thickness of the ceramic member. It shall mean the range where the upper limit is the area obtained by extending the irradiation area in the outer edge direction. The light irradiation region is a region where light from the LED element 83 is incident on the surface of the ceramic member 85 facing the LED element 83. Further, as shown in FIG. 43 (b), the base 81 may be flat and the ceramic member 85 may be supported by a metal member 90 disposed on the base 81, or as shown in FIG. 43 (c). Alternatively, the base 81 may have a bottomed cylindrical shape, and the ceramic member 85 may be supported by the base 81. Further, an optical member 87 may be provided as shown in FIG. Examples of the optical member 87 may be formed on the front and back surfaces of the ceramic member 85 as shown in FIG. 44 in addition to those shown in FIG. Further, both surfaces of the ceramic member may be flat as shown in FIG. 45 (a), only one surface of the ceramic member may be rough as shown in FIG. 45 (b), or FIG. As shown in (2), both surfaces of the ceramic member may be roughened. Further, as shown in FIGS. 45D and 45E, the first region of the ceramic member may be expanded or contracted in the thickness direction of the ceramic member.

なお本発明の実施の形態に係るLED光源の応用例としては、図46の分解斜視図に示すような電光掲示板等の表示装置を挙げることができる。表示装置91は、複数のLED光源10が二次元的に配設された基板92、基板92上に配設されLED光源10対応位置に開口93aをもつ反射板93、反射板93上に配設され開口93a対応位置に光を所望方向に集光させるレンズ94aをもつレンズ板94、ならびに基板の前面に配された前面パネル、基板および前面パネルを支持する筐体などから構成される。   An application example of the LED light source according to the embodiment of the present invention is a display device such as an electric bulletin board as shown in an exploded perspective view of FIG. The display device 91 includes a substrate 92 on which a plurality of LED light sources 10 are two-dimensionally disposed, a reflector 93 that is disposed on the substrate 92 and has an opening 93 a at a position corresponding to the LED light source 10, and is disposed on the reflector 93. And a lens plate 94 having a lens 94a for condensing light in a desired direction at a position corresponding to the opening 93a, a front panel disposed on the front surface of the substrate, a housing supporting the substrate and the front panel, and the like.

以上、本発明に係るプレート状のセラミックス部材およびLED光源について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施の形態1ではプレート状のセラミックス部材は直方体形状のブロックに区画されているが、必ずしも直方体形状に限られるものではない。例えば、断面が平行四辺形となる斜方体形状でもよい。斜方体形状のブロックは、シート積層体を切断する工程において、シート積層体上面に斜め方向に切断することにより実現可能である。
(2)実施の形態では波長変換材料として蛍光体を用いているが一般的な蛍光体の他にも、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料であれば特に限定することなく本発明に用いることが可能である。
(3)実施の形態では半導体発光素子としてLED素子を用いているが本発明はこれに限られない。例えば発光トランジスタや半導体レーザなどでも利用可能である。
(4)実施の形態では青色発光ダイオードと黄色蛍光体との組み合わせにより白色光を得ることとしているが、これに限らず、紫外線発光ダイオードと三原色(赤色、緑色、青色)を発光する各蛍光体との組み合わせとしてもよい。
(5)実施の形態1ではプレート状のセラミックス部材は複数の同一寸法のブロックに区画されていることとしているが、本発明はこれに限られない。未焼成シートのシート成形工程においてスラリーの薄膜の膜厚を適宜調整することにより、異なる厚みをもつ未焼成シートを成形することができる。このようにして成形された厚みの異なる未焼成シートを用いることで、異なる寸法のブロックに区画されたプレート状のセラミックス部材を実現することができる。
As mentioned above, although the plate-shaped ceramic member and LED light source which concern on this invention were demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment. For example, the following modifications can be considered.
(1) In Embodiment 1, the plate-shaped ceramic member is partitioned into rectangular parallelepiped blocks, but is not necessarily limited to a rectangular parallelepiped shape. For example, a rhomboid shape whose cross section is a parallelogram may be used. The block having the rhomboid shape can be realized by cutting the upper surface of the sheet laminate in an oblique direction in the step of cutting the sheet laminate.
(2) In the embodiment, a phosphor is used as a wavelength conversion material, but in addition to a general phosphor, a light that absorbs and absorbs light of a certain wavelength, such as a semiconductor, a metal complex, an organic dye, or a pigment Can be used in the present invention without particular limitation as long as the material contains substances that emit light of different wavelengths.
(3) Although LED elements are used as semiconductor light emitting elements in the embodiments, the present invention is not limited to this. For example, a light emitting transistor or a semiconductor laser can be used.
(4) In the embodiment, white light is obtained by a combination of a blue light emitting diode and a yellow phosphor. However, the present invention is not limited to this, and each phosphor that emits an ultraviolet light emitting diode and three primary colors (red, green, and blue). It is good also as a combination.
(5) In Embodiment 1, the plate-like ceramic member is divided into a plurality of blocks having the same dimensions, but the present invention is not limited to this. By appropriately adjusting the film thickness of the slurry thin film in the sheet forming step of the unfired sheet, unfired sheets having different thicknesses can be formed. By using unfired sheets having different thicknesses formed in this way, plate-like ceramic members partitioned into blocks having different dimensions can be realized.

本発明は、例えば、LEDを用いた白色光源に利用可能である。   The present invention is applicable to, for example, a white light source using LEDs.

本発明の実施の形態1に係るLED光源の構成を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the structure of the LED light source which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプレート状のセラミックス部材の製造方法のフローを示す図The figure which shows the flow of the manufacturing method of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 1 of this invention. シート成形工程(ステップS12、S14)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a sheet forming process (step S12, S14) 積層工程(ステップS15)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a lamination process (step S15) 積層体切断工程(ステップS16)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a laminated body cutting process (step S16). 積層体切断工程(ステップS16)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a laminated body cutting process (step S16). 積層工程(ステップS15)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a lamination process (step S15) 積層体切断工程(ステップS16)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a laminated body cutting process (step S16). 検証システムの構成を模式的に示す断面図Sectional view schematically showing the configuration of the verification system 検証システムの構成を模式的に示す断面図Sectional view schematically showing the configuration of the verification system プレートの放熱特性の検証結果およびサンプルの構成を説明するための図The figure for explaining the verification result of the heat dissipation characteristic of the plate and the composition of the sample プレート表面の発光色むらの検証結果およびサンプルの構成を説明するための図The figure for explaining the result of verifying the emission color unevenness of the plate surface and the configuration of the sample サンプル間の色合いのばらつきの検証結果を説明するための図Diagram for explaining the results of the color variation between samples 本発明の実施の形態2に係るLED光源の構成を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the structure of the LED light source which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the structure of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の製造方法のフローを示す図The figure which shows the flow of the manufacturing method of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. スティック成形工程(ステップS33)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a stick formation process (step S33) スティック成形工程(ステップS33)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a stick formation process (step S33) スティック切断工程(ステップS34)の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of a stick cutting process (step S34). 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の製造方法のフローを示す図The figure which shows the flow of the manufacturing method of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 印刷工程(ステップS54)以降の工程の様子を模式的に示す図The figure which shows typically the mode of the process after a printing process (step S54). 検証システムの構成を模式的に示す断面図Sectional view schematically showing the configuration of the verification system プレートの放熱特性の検証結果およびサンプルの構成を説明するための図The figure for explaining the verification result of the heat dissipation characteristic of the plate and the composition of the sample 蛍光体温度および発光ピーク高さの関係を示す図Diagram showing the relationship between phosphor temperature and emission peak height 本発明の実施の形態1に係るLED光源の変形例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the modification of the LED light source which concerns on Embodiment 1 of this invention. 光学部材67の構造を例示する図The figure which illustrates the structure of the optical member 67 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の変形例を示す図The figure which shows the modification of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るLED光源の変形例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the modification of the LED light source which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るLED光源の変形例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the modification of the LED light source which concerns on Embodiment 2 of this invention. 光学部材87の構造を例示する図The figure which illustrates the structure of the optical member 87 本発明の実施の形態2に係るプレート状のセラミックス部材の変形例を示す断面図Sectional drawing which shows the modification of the plate-shaped ceramic member which concerns on Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態に係る表示装置の主要部分の分解斜視図The disassembled perspective view of the principal part of the display apparatus which concerns on embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

10、60、80 LED光源
11、61、81 パッケージ基台
12、62、82 配線パターン
13、63、83 LED素子
14、64、84 透光性材料
15、65、85 プレート状のセラミックス部材
15a、15b、15c、15d ブロック
15e、15f、15g、15h ブロック
15i、15j、15k、15l ブロック
15m、81m、83m、85m 金属層
21 ダイコーター
22 乾燥設備
23 支持板
24 発泡シート
25 精密切断機
26 押し出し成型機
27 印刷板
28 スキージ
29 グラインダ
30 ダイシングソー
31 スラリーの薄膜
32、34、36、43、45、47 ベースフィルム
33、35、37、40、42、44、46、49、75 未焼成シート
36、48 シート積層体
38、41 未焼成セラミックス構造体
61 基台
66 ワイヤ
67 光学部材
71、72 ビレット
73 棒状の未焼成成形体
74 プレート状の未焼成成形体
76 スラリー
90 金属部材
91 表示装置
92 基板
93 反射板
94 レンズ板
10, 60, 80 LED light source 11, 61, 81 Package base 12, 62, 82 Wiring pattern 13, 63, 83 LED element 14, 64, 84 Translucent material 15, 65, 85 Plate-shaped ceramic member 15a, 15b, 15c, 15d Block 15e, 15f, 15g, 15h Block 15i, 15j, 15k, 15l Block 15m, 81m, 83m, 85m Metal layer 21 Die coater 22 Drying equipment 23 Support plate 24 Foam sheet 25 Precision cutting machine 26 Extrusion molding Machine 27 Printing plate 28 Squeegee 29 Grinder 30 Dicing saw 31 Slurry thin film 32, 34, 36, 43, 45, 47 Base film 33, 35, 37, 40, 42, 44, 46, 49, 75 Unfired sheet 36, 48 Sheet laminate 38, 41 Unfired Synthetic ceramic structure 61 Base 66 Wire 67 Optical member 71, 72 Billet 73 Rod-shaped green molded body 74 Plate-shaped green molded body 76 Slurry 90 Metal member 91 Display device 92 Substrate 93 Reflector 94 Lens plate

Claims (31)

半導体発光素子から発された光の波長を変換する半導体発光装置用セラミックス部材であって、
二種類以上のセラミックス素材から構成され、複数のブロックに区画されているとともに、それぞれのブロックは前記二種類以上のセラミックス素材の中からそれぞれ選択された一種類のセラミックス素材からなり、
前記二種類以上のセラミックス素材のうちの少なくとも一種類のセラミックス素材は、光の波長を変換する波長変換材料を含有すること
を特徴とする半導体発光装置用セラミックス部材。
A ceramic member for a semiconductor light emitting device for converting the wavelength of light emitted from a semiconductor light emitting element,
It is composed of two or more types of ceramic materials and is divided into a plurality of blocks, each block consisting of one type of ceramic material selected from the two or more types of ceramic materials,
The ceramic member for a semiconductor light emitting device, wherein at least one ceramic material of the two or more ceramic materials contains a wavelength conversion material that converts a wavelength of light.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、幅、奥行き、厚みの三方向のうち少なくともひとつの方向に二個以上のブロックが配列されるように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、二個以上のブロックが配列されている方向のうちの少なくともひとつの方向において、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light emitting device is partitioned so that two or more blocks are arranged in at least one direction among three directions of width, depth, and thickness,
The ceramic material constituting each block is selected so that adjacent blocks are made of different ceramic materials in at least one of the directions in which two or more blocks are arranged. The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 1.
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、二個以上のブロックが配列されている方向のうち少なくともひとつの方向において、前記二種類以上のセラミックス素材が順次繰り返して現れるように選択されていること
を特徴とする請求項2に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic material constituting each block is selected so that the two or more types of ceramic materials repeatedly appear in at least one of the directions in which two or more blocks are arranged. The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 2.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、幅および奥行き方向に二個以上のブロックが配列された配列層が、厚み方向に二層以上積層されるように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、いずれの方向においても、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light emitting device is partitioned so that two or more arrangement layers in which two or more blocks are arranged in the width and depth directions are laminated in the thickness direction,
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block is selected so that adjacent blocks are made of different ceramic materials in any direction.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、幅および奥行き方向に二個以上厚み方向に一個のブロックが配列されるように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、いずれの方向においても、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light emitting device is partitioned so that one or more blocks are arranged in the thickness direction in the width and depth directions.
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block is selected so that adjacent blocks are made of different ceramic materials in any direction.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、幅方向に二個以上奥行き方向に一個のブロックが配列された配列層が、厚み方向に二層以上積層されるように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、いずれの方向においても、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light emitting device is partitioned so that two or more arrangement layers in which one block is arranged in the depth direction in the width direction are laminated in two or more layers in the thickness direction,
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block is selected so that adjacent blocks are made of different ceramic materials in any direction.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、幅方向に二個以上奥行きおよび厚み方向に一個のブロックが配列されるように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light emitting device is partitioned so that one or more blocks are arranged in the depth and thickness directions in the width direction.
The ceramic material for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block is selected such that adjacent blocks are made of different ceramic materials.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、幅方向に二個以上奥行き方向に一個のブロックが配列された第一配列層と幅方向に一個奥行き方向に二個以上のブロックが配列された第二配列層とが、厚み方向に交互に二層以上積層されるように区画され、
前記第一配列層におけるそれぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、幅方向において、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択され、
前記第二配列層におけるそれぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、奥行き方向において、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light emitting device includes a first arrangement layer in which one or more blocks are arranged in the depth direction in the width direction and a second arrangement layer in which two or more blocks are arranged in the width direction and one block in the depth direction. Are divided so that two or more layers are alternately laminated in the thickness direction,
The ceramic material constituting each block in the first arrangement layer is selected so that adjacent blocks are made of different ceramic materials in the width direction,
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block in the second arrangement layer is selected such that adjacent blocks are made of different ceramic materials in the depth direction. Ceramic member.
前記ブロックの少なくとも一辺の長さが5μm以上100μm以下であること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein a length of at least one side of the block is 5 µm or more and 100 µm or less.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、厚み方向に二個以上幅および奥行き方向に一個のブロックが配列されるように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device is partitioned so that one or more blocks are arranged in the width direction and the depth direction in the thickness direction.
The ceramic material for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block is selected such that adjacent blocks are made of different ceramic materials.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、一または二以上のブロックが他の一または二以上のブロックを内包するように区画され、
それぞれのブロックを構成するセラミックス素材は、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように選択されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device is partitioned so that one or two or more blocks include other one or two or more blocks,
The ceramic material for a semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the ceramic material constituting each block is selected such that adjacent blocks are made of different ceramic materials.
前記二種類以上のセラミックス素材には、波長変換材料を含有する第一のセラミックス素材と、波長変換材料を含有しない第二のセラミックス素材とが含まれており、
前記第二のセラミックス素材の熱伝導率は、前記第一のセラミックス素材の熱伝導率よりも高いこと
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The two or more types of ceramic materials include a first ceramic material containing a wavelength conversion material and a second ceramic material not containing a wavelength conversion material,
2. The ceramic member for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the second ceramic material is higher than the thermal conductivity of the first ceramic material.
前記二種類以上のセラミックス素材には、波長変換材料を含有する第一および第二のセラミックス素材が含まれており、
前記第一のセラミックス素材に含有されている波長変換材料の発光ピーク波長と前記第二のセラミックス素材に含有されている波長変換材料の発光ピーク波長とが異なること
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The two or more types of ceramic materials include first and second ceramic materials containing a wavelength conversion material,
The emission peak wavelength of the wavelength conversion material contained in the first ceramic material is different from the emission peak wavelength of the wavelength conversion material contained in the second ceramic material. Ceramic member for semiconductor light emitting device.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、一または二以上のブロックを含む第一領域と、一または二以上のブロックを含みかつ前記第一領域を囲繞する第二領域とを有し、
前記第一領域に含まれるブロックはいずれも波長変換材料を含有し、
前記第二領域に含まれるブロックはいずれも前記第一領域における波長変換材料の含有率よりも低い含有率で波長変換材料を含有する、もしくは、いずれも波長変換材料を含有しないこと
を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device has a first region including one or more blocks, and a second region including one or more blocks and surrounding the first region,
Each of the blocks included in the first region contains a wavelength conversion material,
Any of the blocks included in the second region contains the wavelength conversion material at a content rate lower than the content rate of the wavelength conversion material in the first region, or none contains the wavelength conversion material. The ceramic member for semiconductor light-emitting devices according to claim 1.
前記第二領域に含まれるブロックはいずれも透光性材料から構成されていること
を特徴とする請求項14に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 14, wherein all of the blocks included in the second region are made of a translucent material.
前記半導体発光装置用セラミックス部材は、特定の波長の光が入射されたとき、前記第一領域にのみ発熱があること
を特徴とする請求項14に記載の半導体発光装置用セラミックス部材。
The ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 14, wherein the ceramic member for a semiconductor light-emitting device generates heat only in the first region when light having a specific wavelength is incident thereon.
光の波長を変換する波長変換材料を含有するセラミックス素材を少なくとも一種類含む二種類以上のセラミックス素材から構成された半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法であって、
前記二種類以上のセラミックス素材の種類毎に、セラミックス素材の未焼成シートを用意する第1工程と、
前記第1工程において用意された二種類以上のセラミックス素材の未焼成シートを積層してシート積層体を形成する第2工程と、
前記第2工程において得られたシート積層体を、前記シート積層体上面に対して垂直または斜め方向に薄切りして、各種類のセラミックス素材からなるブロックが前記第2工程において積層された順番に配列されてなる未焼成シートを形成する第3工程と、
前記第3工程において得られた未焼成シートを用いて、目的とするセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体を形成する第4工程と、
前記第4工程において得られた未焼成セラミックス構造体を焼成する第5工程と
を含むことを特徴とする半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
A method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device composed of two or more ceramic materials including at least one ceramic material containing a wavelength conversion material for converting the wavelength of light,
A first step of preparing an unsintered sheet of ceramic material for each of the two or more types of ceramic material;
A second step of laminating unfired sheets of two or more types of ceramic materials prepared in the first step to form a sheet laminate;
The sheet laminate obtained in the second step is sliced vertically or obliquely with respect to the upper surface of the sheet laminate, and the blocks made of various types of ceramic materials are arranged in the order in which they are laminated in the second step. A third step of forming an unfired sheet,
A fourth step of forming an unfired ceramic structure corresponding to the structure of the target ceramic member using the unfired sheet obtained in the third step;
And a fifth step of firing the unsintered ceramic structure obtained in the fourth step. A method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device.
前記第4工程において、前記第3工程において得られた未焼成シートを、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように積層してシート積層体を形成し、得られたシート積層体を前記未焼成セラミックス構造体とすること
を特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
In the fourth step, the unfired sheet obtained in the third step is laminated so that adjacent blocks are made of different ceramic materials to form a sheet laminate, and the obtained sheet laminate is The method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 17, wherein the ceramic member is a fired ceramic structure.
前記第4工程は、
前記第3工程において得られた未焼成シートを、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように積層してシート積層体を形成する第1サブ工程と、
前記第1サブ工程において得られたシート積層体を、前記シート積層体上面に垂直または斜め方向に前記シート積層体を薄切りして、各種類のセラミックス素材からなるブロックが第一の方向には前記第2工程において積層された順番に配列され第二の方向には前記第1サブ工程において積層された順番に配列されてなる未焼成シートを形成する第2サブ工程と、
前記2サブ工程において得られた未焼成シートを、隣接するブロック同士が異なるセラミックス素材からなるように積層してシート積層体を形成し、得られたシート積層体を前記未焼成セラミックス構造体とする第3サブ工程と
を含むことを特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
The fourth step includes
A first sub-process in which the unfired sheet obtained in the third step is laminated so that adjacent blocks are made of different ceramic materials to form a sheet laminate;
The sheet laminate obtained in the first sub-process is sliced in the sheet laminate perpendicularly or obliquely to the upper surface of the sheet laminate, and the blocks made of various types of ceramic materials are in the first direction. A second sub-process for forming unfired sheets arranged in the order of stacking in the second process and arranged in the order of stacking in the first sub-process in the second direction;
The unfired sheets obtained in the two sub-processes are laminated so that adjacent blocks are made of different ceramic materials to form a sheet laminate, and the obtained sheet laminate is used as the unfired ceramic structure. The method for manufacturing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 17, further comprising a third sub-step.
前記第1工程において用意される未焼成シートの厚みは、5μm以上1mm以下であること
を特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
The method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 17, wherein a thickness of the unfired sheet prepared in the first step is not less than 5 µm and not more than 1 mm.
光の波長を変換する波長変換材料を含有するセラミックス素材を少なくとも一種類含む二種類以上のセラミックス素材から構成された半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法であって、
前記二種類以上のセラミックス素材の中から選択された二つのセラミックス素材のそれぞれのビレットを作製する第1工程と、
前記第1工程において得られた二つのビレットのうちの一方のビレットを芯材とし、他方のビレットを被覆材として、前記二つのビレットから構成された棒状の未焼成成形体を形成する第2工程と、
前記第2工程において得られた棒状の未焼成成形体を、長手方向に対して垂直に薄切りして、前記二つのビレットから構成されたプレート状の未焼成成形体を形成する第3工程と、
前記第3工程において得られたプレート状の未焼成成形体を用いて、目的とするセラミックス部材の構造に対応する未焼成セラミックス構造体を形成する第4工程と、
前記第4工程において得られた未焼成セラミックス構造体を焼成する第5工程と
を含むことを特徴とする半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
A method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device composed of two or more ceramic materials including at least one ceramic material containing a wavelength conversion material for converting the wavelength of light,
A first step of producing each billet of two ceramic materials selected from the two or more types of ceramic materials;
A second step of forming a rod-shaped green molded body composed of the two billets using one billet of the two billets obtained in the first step as a core material and the other billet as a covering material. When,
A third step of slicing the rod-shaped green molded body obtained in the second step perpendicular to the longitudinal direction to form a plate-shaped green molded body composed of the two billets;
A fourth step of forming an unfired ceramic structure corresponding to the structure of the target ceramic member using the plate-like unfired molded body obtained in the third step;
And a fifth step of firing the unsintered ceramic structure obtained in the fourth step. A method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device.
前記第2工程では、押し出し成型機を用いて前記二つのビレットを棒状に成形し、その後、乾燥設備を用いて棒状に成形された成形体を乾燥させることにより、前記棒状の未焼成成形体を得ること
を特徴とする請求項21に記載の半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
In the second step, the two billets are formed into a rod shape using an extrusion molding machine, and then the molded body formed into a rod shape is dried using a drying facility, whereby the rod-shaped unfired molded body is formed. The method for producing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 21, wherein:
前記第2工程では、前記二つのビレットのうちの一方のビレットから固形の芯材を形成し、さらに、押し出し成型機を用いて前記固形の芯材に前記二つのビレットのうちの他方のビレットを被覆させて棒状に成形し、その後、乾燥設備を用いて棒状に成形された成形体を乾燥させることにより、前記棒状の未焼成成形体を得ること
を特徴とする請求項21に記載の半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
In the second step, a solid core material is formed from one billet of the two billets, and the other billet of the two billets is formed on the solid core material using an extrusion molding machine. The semiconductor light-emitting device according to claim 21, wherein the rod-shaped green body is obtained by coating and forming into a rod shape, and then drying the rod-shaped molded body using a drying facility. Manufacturing method of ceramic member for apparatus.
さらに、前記第5工程において得られたセラミックス構造体の片面または両面を、グラインダを用いて研磨する第6工程を含むこと
を特徴とする請求項21に記載の半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法。
The method for manufacturing a ceramic member for a semiconductor light-emitting device according to claim 21, further comprising a sixth step of polishing one or both surfaces of the ceramic structure obtained in the fifth step using a grinder. .
基台に実装された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の光の照射方向に配設された、請求項1に記載のセラミックス部材と
を備えることを特徴とする半導体発光装置。
A semiconductor light emitting device mounted on a base;
A semiconductor light emitting device comprising: the ceramic member according to claim 1 disposed in a light irradiation direction of the semiconductor light emitting element.
基台と、基台に実装された半導体発光素子と、請求項14に記載のセラミックス部材とを備え、
前記セラミックス部材は、前記第一領域が前記半導体発光素子の光の照射方向に配されるとともに前記第二領域が前記基台に接合されるように配設されていること
を特徴とする半導体発光装置。
A base, a semiconductor light emitting element mounted on the base, and the ceramic member according to claim 14,
The ceramic member is arranged such that the first region is arranged in the light irradiation direction of the semiconductor light emitting element and the second region is joined to the base. apparatus.
前記セラミックス部材は、プレート状の形状を有し前記半導体発光素子の発光面に対向配置されており、
前記セラミックス部材を前記半導体発光素子の光の照射方向からみたとき、前記セラミックス部材の第一領域は、前記半導体発光素子の発光面に相当する領域を下限とし、前記セラミックス部材の厚みに相当する長さだけ前記セラミックス部材の光の照射領域を外縁方向に拡張した領域を上限とする範囲内の領域を占めていること
を特徴とする請求項26に記載の半導体発光装置。
The ceramic member has a plate shape and is disposed opposite to the light emitting surface of the semiconductor light emitting element,
When the ceramic member is viewed from the light irradiation direction of the semiconductor light emitting element, the first region of the ceramic member has a lower limit of the region corresponding to the light emitting surface of the semiconductor light emitting element and a length corresponding to the thickness of the ceramic member. 27. The semiconductor light emitting device according to claim 26, wherein the semiconductor light emitting device occupies a region within an upper limit of a region obtained by extending the light irradiation region of the ceramic member in the outer edge direction.
前記基台は有底筒状の形状を有し、前記半導体発光素子は前記基台の筒内の底部に実装され、前記セラミックス部材はプレート状の形状を有し前記有底筒状の基台の開口部を塞ぐように配設されており、
前記セラミックス部材を前記半導体発光素子の光の照射方向からみたとき、前記セラミックス部材の第一領域は、前記基台の開口部に相当する領域を下限とし、前記セラミックス部材の厚みに相当する長さだけ前記基台の開口部に相当する領域を外縁方向に拡張した領域を上限とする範囲内の領域を占めていること
を特徴とする請求項26に記載の半導体発光装置。
The base has a bottomed cylindrical shape, the semiconductor light emitting element is mounted on the bottom of the base, and the ceramic member has a plate-like shape. Is arranged so as to block the opening of
When the ceramic member is viewed from the light irradiation direction of the semiconductor light emitting element, the first region of the ceramic member has a lower limit of a region corresponding to the opening of the base and a length corresponding to the thickness of the ceramic member. 27. The semiconductor light emitting device according to claim 26, wherein the semiconductor light emitting device occupies a region within an upper limit of a region corresponding to an opening portion of the base that extends in the outer edge direction.
前記セラミックス部材の第二領域は前記基台に金属材料により接合されていること
を特徴とする請求項26に記載の半導体発光装置。
27. The semiconductor light emitting device according to claim 26, wherein the second region of the ceramic member is joined to the base by a metal material.
前記半導体発光装置は、さらに、前記セラミックス部材の表面に設けられた光学部材を備えること
を特徴とする請求項25または請求項26に記載の半導体発光装置。
27. The semiconductor light-emitting device according to claim 25, further comprising an optical member provided on a surface of the ceramic member.
請求項25または請求項26に記載の半導体発光装置を用いたことを特徴とする表示装置。   27. A display device comprising the semiconductor light emitting device according to claim 25 or claim 26.
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