JP2016018878A - Wavelength-conversion laminated composite, and method for manufacturing wavelength-conversion laminate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-rigidity wavelength-conversion laminated composite which enables the suppression of diffusion of an activator from a first layer into a second layer with the aid of an intermediate layer, and enables the emission of light of desired coloration with a high light emission efficiency.SOLUTION: A wavelength-conversion laminated composite comprises: a first layer 2 including a YAG fluorescent material including an activator and AlO; an intermediate layer 4 of AlOin which of all of particles thereof, particles of 20-80 μm in diameter account for 90% or more; a second layer 3 including a YAG material which is equal to or less than 10% of the activator content in the first layer and AlO. In the first layer, the volume composition ratio of the activator-doped YAG fluorescent material to AlOis in a range of 10:90 to 60:40. In the second layer, the volume composition ratio of the YAG material to AlOis in a range of 10:90 to 40:60. The wavelength-conversion laminated composite has a connection structure in which AlOparticles are connected to each other in each of the first and second layers and at each interface of the layers.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、波長変換積層複合体及び波長変換積層体の製造方法に関し、例えばLED(発光ダイオード)或いはLD(レーザダイオード)からの所定波長の光を該光の波長とは異なる波長の光に変換する波長変換積層複合体及び波長変換積層体の製造方法に関する。   The present invention relates to a wavelength conversion laminate composite and a method of manufacturing a wavelength conversion laminate, and converts light of a predetermined wavelength from, for example, an LED (light emitting diode) or LD (laser diode) into light having a wavelength different from the wavelength of the light. The present invention relates to a wavelength conversion laminate composite and a method for producing the wavelength conversion laminate.

従来、青色光を受けて黄色光を発光する蛍光体として、例えばCe(セリウム)を含有するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の蛍光体が知られている。このようなYAG系蛍光体に青色光を照射すると、照射された青色光と、YAG系蛍光体が発する蛍光色が混色されることにより、白色光を得ることができる。   Conventionally, for example, YAG (yttrium, aluminum, garnet) -based phosphors containing Ce (cerium) are known as phosphors that emit blue light upon receiving blue light. When such YAG phosphor is irradiated with blue light, white light can be obtained by mixing the emitted blue light and the fluorescent color emitted from the YAG phosphor.

特許文献1には、前記蛍光体を含む半導体チップについて提案されている。この特許文献1に開示される半導体チップは、例えばオプトエレクトロニクスデバイス上に搭載され使用される。具体的には、図3に示すように、オプトエレクトロニクスデバイス50は、ヒートシンクとしてのデバイスケーシング51上に半導体チップ52を配置しており、半導体チップ52からの熱をデバイスケーシング51から放出するようになっている。   Patent Document 1 proposes a semiconductor chip including the phosphor. The semiconductor chip disclosed in Patent Document 1 is mounted and used on, for example, an optoelectronic device. Specifically, as shown in FIG. 3, the optoelectronic device 50 has a semiconductor chip 52 disposed on a device casing 51 serving as a heat sink, and releases heat from the semiconductor chip 52 from the device casing 51. It has become.

前記半導体チップ52は、図3に示しように、半導体ボディ56のビーム出射面54上に配置されたセラミック変換素子55を備えている。このセラミック変換素子55は、例えばYAG:Ce系のガーネット蛍光体からなる活性層58と、その上方に配置された担体層57とによって構成されている。尚、図3中の矢印は、熱の排出方向を示している。
更に、前記活性層58及び前記担体層57について説明すると、前記活性層58は、賦活剤(例えばCe)がドープされた蛍光体材料(例えばYAG:Ce)からなり、所定の波長領域の光を他の波長領域の光に変換する機能を有する。また、前記担体層57は、賦活剤を含まない蛍光体材料(例えばYAG)から構成されている。
As shown in FIG. 3, the semiconductor chip 52 includes a ceramic conversion element 55 disposed on a beam emission surface 54 of a semiconductor body 56. The ceramic conversion element 55 includes an active layer 58 made of, for example, a YAG: Ce garnet phosphor, and a carrier layer 57 disposed thereabove. In addition, the arrow in FIG. 3 has shown the discharge | emission direction of heat.
Further, the active layer 58 and the carrier layer 57 will be described. The active layer 58 is made of a phosphor material (for example, YAG: Ce) doped with an activator (for example, Ce), and emits light in a predetermined wavelength region. It has a function of converting to light in other wavelength regions. The carrier layer 57 is made of a phosphor material (for example, YAG) that does not contain an activator.

更に、特許文献1では、前記セラミック変換素子55として、図4に示すように、活性層58から担体層57内に賦活剤(Ce)が拡散するのを抑制するために、前記活性層58と担体槽57との間に配置された抑制層59を備えるものが提案されている。この抑制層59は、例えば酸化アルミニウムから構成されている。   Further, in Patent Document 1, as the ceramic conversion element 55, as shown in FIG. 4, in order to suppress the diffusion of the activator (Ce) from the active layer 58 into the carrier layer 57, What is provided with the suppression layer 59 arrange | positioned between the support tanks 57 is proposed. The suppression layer 59 is made of, for example, aluminum oxide.

上記したセラミック変換素子55の製造する場合には、活性層58と担体層57の各層となるグリーンシートをセラミック粉体、バインダー及び添加物により形成し、これらを積層した後、焼結することによって、相互に接続された前記セラミック変換素子を製造することができる。
また、抑制層59を備えるセラミック変換素子55の製造する場合にも同様に、活性層58と担体層57と抑制層59の各層となるグリーンシートをセラミック粉体、バインダー及び添加物により形成し、これらを積層した後、焼結することによって、相互に接続された前記セラミック変換素子を製造することができる。
In the case of manufacturing the above-described ceramic conversion element 55, green sheets to be the active layer 58 and the carrier layer 57 are formed with ceramic powder, a binder, and an additive, and after laminating these, sintering is performed. The ceramic conversion elements connected to each other can be manufactured.
Similarly, in the case of manufacturing the ceramic conversion element 55 including the suppression layer 59, a green sheet that forms each of the active layer 58, the carrier layer 57, and the suppression layer 59 is formed with ceramic powder, a binder, and an additive. After laminating them, the ceramic conversion elements connected to each other can be manufactured by sintering.

特表2014−504807号公報Special table 2014-504807 gazette

前記特許文献1において提案された、各層(活性層、抑制層、担体層)を積層し焼結することによって得られたセラミック変換素子を、種々評価、研究したところ、以下の技術的課題があることが判明した。
まず、第1に、前記特許文献1に記載された、各層(活性層、抑制層、担体層)を積層し焼結することによって得られたセラミック変換素子における抑制層は充分に機能せず、活性層から担体層への賦活剤が拡散し、拡散低減が充分ではないという技術的課題があった。
特に、担体層の中のCe濃度が、活性層の中のCe濃度の40wt%を超えた場合には、担体層も活性(蛍光)機能を有することとなり、担体層から出射する光において狙った色度を得ることが困難であった。
Various evaluations and researches have been made on ceramic conversion elements obtained by laminating and sintering each layer (active layer, suppression layer, carrier layer) proposed in Patent Document 1, and have the following technical problems. It has been found.
First, the suppression layer in the ceramic conversion element obtained by laminating and sintering each layer (active layer, suppression layer, carrier layer) described in Patent Document 1 does not function sufficiently, There has been a technical problem that the activator diffuses from the active layer to the carrier layer and diffusion reduction is not sufficient.
In particular, when the Ce concentration in the carrier layer exceeds 40 wt% of the Ce concentration in the active layer, the carrier layer also has an active (fluorescence) function, and is aimed at the light emitted from the carrier layer. It was difficult to obtain chromaticity.

第2に、前記活性層がYAG:Ceで構成され、抑制層がAlから構成されている場合には、前記活性層と抑制層との間の屈折率の差が大きくなるため、活性層と抑制層との間の界面において、半導体ボディからの入射光の反射量が多くなり、戻り光の増加による発光効率が低下するという技術的課題があることが判明した。 Second, when the active layer is made of YAG: Ce and the suppression layer is made of Al 2 O 3 , the difference in refractive index between the active layer and the suppression layer becomes large. It has been found that there is a technical problem in that the amount of incident light reflected from the semiconductor body increases at the interface between the active layer and the suppression layer, and the light emission efficiency decreases due to an increase in return light.

第3に、活性層と担体層とがYAG材料のみで形成されるため低強度であり、しかも、活性層と担体層との間に介在する抑制層のAlの熱膨張係数差が異なるため、各界面での熱応力によって割れが発生しやすいという技術的課題があることが判明した。 Third, since the active layer and the carrier layer are formed of only the YAG material, the strength is low, and the difference in thermal expansion coefficient of Al 2 O 3 of the suppression layer interposed between the active layer and the carrier layer is small. Because of the difference, it has been found that there is a technical problem that cracking is likely to occur due to thermal stress at each interface.

第4に、前記活性層がYAG材料のみから構成されているため、熱伝導性が低く、半導体ボディから発せられる熱が活性層内で籠もりやすく、発光効率が低下するという技術的課題があることが判明した。
尚、特許文献1には、担体層中に散乱剤としてAl粒子を混入する例も提案されているが、上記のいずれの課題も効果的に解決し得るものではなかった。
Fourth, since the active layer is composed only of a YAG material, there is a technical problem that heat conductivity is low, heat generated from the semiconductor body is easily trapped in the active layer, and luminous efficiency is reduced. It has been found.
Patent Document 1 also proposes an example in which Al 2 O 3 particles are mixed as a scattering agent in the carrier layer, but none of the above problems can be solved effectively.

本発明者らは、上記第1〜第4の技術的課題を解決するために、前記特許文献1において提案された、各層(活性層、抑制層、担体層)を積層し焼結することによって得られたセラミック変換素子について鋭意研究した。
その結果、Alからなる中間層(抑制層)のAlの直径を特定範囲になすと共に、第1層(活性層)と第2層(担体層)における、YAG系蛍光性材料とAlとの体積組成比を特定範囲になし、更に各層内及び各層界面においてAl粒子同士が連結される連結構造を形成することにより、上記第1〜第4の技術的課題を解決することができることを見出し、本発明を想到するに至った。
In order to solve the first to fourth technical problems described above, the present inventors have laminated and sintered each layer (active layer, suppression layer, carrier layer) proposed in Patent Document 1. The obtained ceramic conversion element was studied earnestly.
As a result, the formed intermediate layer of Al 2 O 3 the diameter of the Al 2 O 3 of (inhibition layer) to a specific range, in the first layer (active layer) and the second layer (carrier layer), YAG-based fluorescent The volume composition ratio of the material and Al 2 O 3 is in a specific range, and further, the first to fourth techniques are formed by forming a connection structure in which Al 2 O 3 particles are connected in each layer and in each layer interface. As a result, the present inventors have come up with the present invention.

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、賦活剤含有のYAG系蛍光性材料を含む第1の層と、YAG系材料を含む第2の層との間に中間層が配置されてなる波長変換積層複合体において、前記中間層により前記第1の層から第2の層への賦活剤の拡散を抑制し、高い放熱性を有し、所望の色相の光を高い発光効率で出射することができ、且つ、剛性の高い波長変換積層複合及び波長変換積層体の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made under the circumstances as described above, and an intermediate layer between a first layer containing an activator-containing YAG-based fluorescent material and a second layer containing a YAG-based material. In the wavelength conversion laminate composite in which is disposed, the intermediate layer suppresses the diffusion of the activator from the first layer to the second layer, has high heat dissipation, and has high light of a desired hue. An object of the present invention is to provide a wavelength conversion laminate composite and a wavelength conversion laminate manufacturing method that can emit light with high luminous efficiency and have high rigidity.

前記課題を解決するためになされた、本発明に係る波長変換積層複合体は、賦活剤含有のYAG系蛍光性材料とAlとからなる第1の層と、前記第1の層上に積層され、直径20μm以上300μm以下の粒子が全体粒子個数の90%以上を占めるAlからなる中間層と、前記中間層上に積層され、前記第1の層の賦活剤の含有量の10%以下のYAG系材料とAlからなる第2の層とを有し、前記第1の層における賦活剤含有のYAG系蛍光性材料と、Alとの体積組成比が10:90以上60:40以下の範囲であり、前記第2の層におけるYAG系材料と、Alとの体積組成比が10:90以上40:60以下の範囲であり、かつ、前記各層内においてAl粒子同士は連結されると共に、各層界面においてもAl粒子同士が連結される連結構造を有していることに特徴を有する。 The wavelength conversion laminated composite according to the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a first layer made of an activator-containing YAG-based fluorescent material and Al 2 O 3, and the first layer. And an intermediate layer made of Al 2 O 3 in which particles having a diameter of 20 μm or more and 300 μm or less occupy 90% or more of the total number of particles, and the activator content of the first layer laminated on the intermediate layer of a second layer of 10% or less of the YAG-based material and Al 2 O 3, and the YAG fluorescent material activator-containing in the first layer, a volume composition ratio of Al 2 O 3 Is in the range of 10:90 to 60:40, the volume composition ratio of the YAG-based material in the second layer to Al 2 O 3 is in the range of 10:90 to 40:60, and When Al 2 O 3 particles are connected in each layer, Furthermore, the present invention is characterized by having a connection structure in which Al 2 O 3 particles are connected to each other at the interface of each layer.

このように本発明に係る波長変換積層複合体にあっては、Alにより形成された中間層において、前記Alの直径20μm以上300μm以下の粒子個数が、前記Alの全体粒子個数の90%以上占めることにより、第1の層から第2の層への賦活剤の拡散を充分に低減することができる。
尚、前記中間層を形成するAlの直径は、5μm以上500μm以下であることが好ましい。前記中間層を形成するAlの直径が5μm以上500μm以下の範囲内である場合には、賦活剤の拡散をより効果的に抑制することができると共に、Al粒子が大きくなることに伴う、機械的強度の低下をより抑制することができる。
In this manner, in the wavelength conversion laminated composite according to the present invention, Al in an intermediate layer formed by 2 O 3, the Al 2 O 300 [mu] m or less in particle number diameter 20μm or more 3, the Al 2 O 3 By occupying 90% or more of the total number of particles, the diffusion of the activator from the first layer to the second layer can be sufficiently reduced.
The diameter of Al 2 O 3 forming the intermediate layer is preferably 5μm or 500μm or less. When the diameter of Al 2 O 3 forming the intermediate layer is in the range of 5 μm or more and 500 μm or less, the diffusion of the activator can be more effectively suppressed and the Al 2 O 3 particles become larger. The accompanying decrease in mechanical strength can be further suppressed.

また、第2の層が、前記第1の層の賦活剤の含有量の10%以下のYAG系材料とAlからなり、前記第1の層と賦活剤の有無以外は同等の材質になされるため、熱膨張係数を略同等になすことができ、本発明に係る波長変換積層複合体をLED素子、LD素子として用いた場合にも、LED素子、LD素子の発熱に伴う波長変換積層複合体の反り、割れの発生を抑制することができる。 The second layer is made of a YAG-based material and Al 2 O 3 that are 10% or less of the activator content of the first layer, and is the same material except for the presence of the first layer and the activator. Therefore, even when the wavelength conversion laminated composite according to the present invention is used as an LED element or an LD element, the wavelength conversion accompanying the heat generation of the LED element or the LD element can be achieved. Warpage and cracking of the laminated composite can be suppressed.

また、前記第1の層における賦活剤を含有するYAG系蛍光性材料と、Alとの体積組成比をaとした場合、前記体積組成比aが10:90以上60:40以下の範囲であり、前記第2の層におけるYAG系材料と、Alとの体積組成比をbとした場合、前記体積組成比bが10:90以上40:60以下の範囲である。 In addition, when the volume composition ratio of the YAG fluorescent material containing the activator in the first layer and Al 2 O 3 is a, the volume composition ratio a is 10:90 or more and 60:40 or less. When the volume composition ratio of the YAG-based material in the second layer and Al 2 O 3 is b, the volume composition ratio b is in the range of 10:90 or more and 40:60 or less.

このように、第1の層と第2の層とは、それぞれ所定の比率でAlを含むため充分な剛性を有し、各層間の熱膨張係数差に伴う使用時の熱応力による割れ発生を抑制することができる。また、第1の層での放熱性が向上するため、熱籠もりによる発光効率の低下も抑制することができる。また、LEDパッケージ等のヒートシンクへの放熱性も優れたものとすることができる。 As described above, each of the first layer and the second layer includes Al 2 O 3 at a predetermined ratio, so that it has sufficient rigidity, and is caused by thermal stress at the time of use accompanying a difference in thermal expansion coefficient between the respective layers. Generation of cracks can be suppressed. Moreover, since the heat dissipation in the first layer is improved, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to hot flashing. In addition, heat dissipation to a heat sink such as an LED package can be excellent.

更に、前記各層内においてAl粒子同士は連結されると共に、各層界面においてもAl粒子同士が連結される連結構造を有しているため、各層間の屈折率差に伴う光の界面反射量を低減することができ、戻り光の増加による発光効率の低下を抑制することができる。
また、Al粒子同士の連結構造を有しているため、前記第1の層での熱こもりによる発熱効率の低下も抑制することができる。またヒートシンクとしてのデバイスケーシングへの放熱性も向上させることができる。
Furthermore, the Al 2 O 3 particles are connected with each other within each layer, since the Al 2 O 3 grains even in each layer interface has a connection structure to be connected, the light caused by the refractive index difference between the layers The amount of interface reflection can be reduced, and the decrease in luminous efficiency due to the increase in return light can be suppressed.
In addition, since the Al 2 O 3 particles are connected to each other, a decrease in heat generation efficiency due to heat accumulation in the first layer can be suppressed. Moreover, the heat dissipation to the device casing as a heat sink can also be improved.

ここで、前記第1の層に含まれるYAG系蛍光性材料及び前記第2の層に含まれるYAG系材料の平均粒子径が0.5μm以上5μm以下であり、前記第1の層と第2の層とに含まれるAlの平均粒子径が0.5μm以上10μm以下であることが望ましい。
前記のように粒子径を設定することにより、出射光の散乱性を良好なものとし、視野角での色ムラをより低減できると共に、特に第1の層でのYAG系蛍光性材料の不均質分布に伴う出射光の面内色ムラをより低減することができる。
Here, the average particle diameter of the YAG-based fluorescent material included in the first layer and the YAG-based material included in the second layer is not less than 0.5 μm and not more than 5 μm, and the first layer and the second layer It is desirable that the average particle diameter of Al 2 O 3 contained in the layer is 0.5 μm or more and 10 μm or less.
By setting the particle size as described above, the scattering property of the emitted light is improved, the color unevenness at the viewing angle can be further reduced, and in particular, the heterogeneity of the YAG-based fluorescent material in the first layer The in-plane color unevenness of the emitted light accompanying the distribution can be further reduced.

また、本発明の波長変換積層複合体においては、全体を100とした前記第1の層中の賦活剤含有のYAG系蛍光材料の体積組成比をaとした場合、aが10〜30であり、全体を100とした前記第2の層中のYAG系材料の体積組成比をbとした場合、bが20〜40であり、かつ前記bが前記aよりも大きいことがより好ましい。
上記波長変換積層複合体を、前記第2の層を発光素子の上面に位置し、発光素子より青色光を照射する様に用いることにより、発光素子より放たれた青色光がYAG系材料の体積組成比が大きい第2の層でより拡散し、前記第1の層に照射される際、青色光はより均質に拡散した状態となり、局所的な照射ムラに伴う発熱を抑制でき、発光効率をより向上させることができる。
Moreover, in the wavelength conversion laminated composite of this invention, when the volume composition ratio of the activator containing YAG type fluorescent material in the said 1st layer which made the whole 100 is set to a, a is 10-30. When the volume composition ratio of the YAG-based material in the second layer, which is 100 as a whole, is b, it is more preferable that b is 20 to 40 and b is larger than the a.
By using the wavelength conversion laminate composite so that the second layer is positioned on the upper surface of the light emitting element and irradiating blue light from the light emitting element, the blue light emitted from the light emitting element is reduced in volume of the YAG-based material. When the first layer is more diffused and the first layer is irradiated with a larger composition ratio, the blue light is more uniformly diffused, and heat generation due to local irradiation unevenness can be suppressed, and the luminous efficiency can be improved. It can be improved further.

更に、前記第1の層に含まれる賦活剤含有のYAG系蛍光性材料が、(Y1−sGd(Al1−tGa12:Ce(0.1≦s<1、0.1≦t<1)であることが望ましい。このようなYAG系蛍光性材料によって、上記波長変換積層複合体をより確実に製造することができると共に、上述の本発明の効果をより顕著なものとすることができる。 Further, the YAG fluorescent material activator-containing contained in the first layer, (Y 1-s Gd s ) 3 (Al 1-t Ga t) 5 O 12: Ce (0.1 ≦ s < 1, 0.1 ≦ t <1) is desirable. With such a YAG fluorescent material, the wavelength conversion laminate composite can be more reliably produced, and the effects of the present invention described above can be made more remarkable.

また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係る波長変換積層複合体の製造方法は、賦活剤含有のYAG系蛍光性材料とAlとからなる第1の層と、前記第1の層上に積層され、直径20μm以上300μm以下の粒子が全体粒子個数の90%以上を占めるAlからなる中間層と、前記中間層上に積層され、前記第1の層の賦活剤の含有量の10%以下のYAG系材料とAlからなる第2の層とを有する状態で焼結することを特徴としている。
これによれば、前記第1の層に含有される賦活剤の前記第2の層への拡散が抑制され、剛性の高い波長変換積層複合体を得ることができる。
Was also made in order to solve the above problems, the method for manufacturing a wavelength conversion laminated composite body according to the present invention, a first layer of YAG fluorescent material activator-containing and Al 2 O 3 Prefecture, the An intermediate layer made of Al 2 O 3 , wherein the particles having a diameter of 20 μm or more and 300 μm or less occupying 90% or more of the total number of particles, and being laminated on the intermediate layer, It is characterized by sintering in a state having a YAG-based material having a content of activator of 10% or less and a second layer made of Al 2 O 3 .
According to this, the spreading | diffusion to the said 2nd layer of the activator contained in a said 1st layer is suppressed, and a highly rigid wavelength conversion laminated composite can be obtained.

本発明によれば、賦活剤含有のYAG系蛍光性材料を含む第1の層と、YAG系材料を含む第2の層との間に中間層が配置されてなる波長変換積層複合体において、前記中間層により前記第1の層から第2の層への賦活剤の拡散を抑制し、高い放熱性を有し所望の色相の光を高い発光効率で出射することができ、且つ、剛性の高い波長変換積層複合体を得ることができる。また、前記第1の層に含有される賦活剤の前記第2の層への拡散が抑制され、剛性の高い波長変換積層複合体の製造方法が得られる。   According to the present invention, in the wavelength conversion laminate composite in which the intermediate layer is disposed between the first layer containing the activator-containing YAG-based fluorescent material and the second layer containing the YAG-based material, The intermediate layer suppresses the diffusion of the activator from the first layer to the second layer, has high heat dissipation, can emit light of a desired hue with high luminous efficiency, and is rigid. A high wavelength conversion laminate composite can be obtained. Further, diffusion of the activator contained in the first layer into the second layer is suppressed, and a method for producing a highly rigid wavelength conversion laminate composite is obtained.

図1は、本発明に係る波長変換積層複合体の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a wavelength conversion laminate composite according to the present invention. 図2は、図1の波長変換積層複合体を発光素子上に配置した状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the wavelength conversion laminated composite of FIG. 1 is arranged on a light emitting element. 図3は、入射された光の波長を変換する蛍光体を含む従来のオプトエレクトロニクスデバイスの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional optoelectronic device including a phosphor that converts the wavelength of incident light. 図4は、図3のオプトエレクトロニクスデバイスが備える波長変換素子の断面図である。4 is a cross-sectional view of a wavelength conversion element provided in the optoelectronic device of FIG.

以下、本発明に係る波長変換積層複合体の実施形態について図面に基づき説明する。図1は本発明に係る波長変換積層複合体1の断面図である。
図1に示すように、この波長変換積層複合体1は、波長変換を行う第1の層2と、第1の層2の上に積層された中間層4と、中間層4の上に積層され、LED(発光ダイオード)或いはLD(レーザ・ダイオード)の担体層となる第2の層3とからなる。前記第1の層2はLED(発光ダイオード)或いはLD(レーザ・ダイオード)のビーム出射面上に配置される。即ち、波長変換積層複合体1は、LEDやLDから入射された所定波長の光を、第1の層2において異なる波長に変換して出射するものである。
Hereinafter, embodiments of a wavelength conversion laminated composite according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a wavelength conversion laminate composite 1 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the wavelength conversion laminate composite 1 includes a first layer 2 that performs wavelength conversion, an intermediate layer 4 that is laminated on the first layer 2, and a laminate on the intermediate layer 4. And a second layer 3 serving as a carrier layer of an LED (light emitting diode) or LD (laser diode). The first layer 2 is disposed on the beam emission surface of an LED (light emitting diode) or LD (laser diode). That is, the wavelength conversion laminated composite 1 converts light of a predetermined wavelength incident from an LED or LD into a different wavelength in the first layer 2 and emits it.

前記第1の層2は、LED(発光ダイオード)あるいはLD(レーザ・ダイオード)からの励起光(特定波長)の一部を、その波長より長い波長に変換し透過する波長変換機能を有する。
具体的には、賦活剤(例えばCe)を含有したYAG系蛍光性材料(例えばYAG:Ce)とAlとからなる層である。この第1の層2のような波長変換機能層は、蛍光性材料基材の組成、賦活剤の種類、含有量並びに当該層の厚さ等によって励起光を変換する波長等が調整(色度設計)される。
より詳しくは、前記賦活剤含有の前記YAG系蛍光性材料は、(Y1−sGd(Al1−tGa12:Ce、但し0.1≦s<1、0.1≦t<1であることが望ましく、このようなYAG系蛍光性材料によって、上記波長変換積層複合体をより確実に製造することができると共に、後述する、本発明効果をより顕著なものとすることができる。
The first layer 2 has a wavelength conversion function of converting a part of excitation light (specific wavelength) from an LED (light emitting diode) or LD (laser diode) into a wavelength longer than the wavelength and transmitting it.
Specifically, it is a layer composed of a YAG-based fluorescent material (for example, YAG: Ce) containing an activator (for example, Ce) and Al 2 O 3 . The wavelength conversion function layer such as the first layer 2 is adjusted in the wavelength or the like for converting the excitation light according to the composition of the fluorescent material substrate, the type and content of the activator, the thickness of the layer, and the like (chromaticity Designed).
More particularly, the YAG fluorescent material of the activator-containing, (Y 1-s Gd s ) 3 (Al 1-t Ga t) 5 O 12: Ce, where 0.1 ≦ s <1, 0 .Ltoreq.1 <t <1, and it is possible to more reliably produce the above-mentioned wavelength conversion laminate composite by using such a YAG-based fluorescent material, and to further enhance the effects of the present invention described later. It can be.

また、前記したように、第1の層2と第2の層3との間に、Alからなる中間層4が設けられている。この中間層4は、波長変換積層複合体1を作製するにあたり、各層2〜4となるグリーンシートを順次積層後、焼成一体化する際に、焼成工程において第1の層2中の賦活剤が第2の層3に拡散することを抑制するものである。
即ち、第1の層2に含まれる賦活剤が、第2の層3に拡散すると、第1の層2での賦活剤の含有量が意図した量より減少し、変換波長がずれるという問題が生じる。また、第2の層3に賦活剤がドープされることで、第2の層3でも励起光の一部変換が生じてしまい、結果、全体での出射光の色度が設計通りに達成できないという問題が生じる。これら問題を解決するため、前記中間層4は設けられている。
Moreover, as described above, the intermediate layer 4 made of Al 2 O 3 is provided between the first layer 2 and the second layer 3. When the intermediate layer 4 is prepared by sequentially laminating the green sheets to be the layers 2 to 4 in the production of the wavelength conversion laminate composite 1, the activator in the first layer 2 is added in the firing step. It suppresses diffusion to the second layer 3.
That is, when the activator contained in the first layer 2 diffuses into the second layer 3, the content of the activator in the first layer 2 decreases from the intended amount, and the conversion wavelength shifts. Arise. Further, since the second layer 3 is doped with the activator, the second layer 3 also partially converts the excitation light, and as a result, the overall chromaticity of the emitted light cannot be achieved as designed. The problem arises. In order to solve these problems, the intermediate layer 4 is provided.

また、前記中間層4はAlにより形成され、前記Alの直径20μm以上300μm以下の粒子個数が、前記Alの全体粒子個数の90%以上占めるように構成されている。
このように前記グリーンシート積層体の焼成工程終了後の前記Alの直径20μm以上300μm以下の粒子個数が、前記Alの全体粒子個数の90%以上占めるように焼成することで、第1の層から第2の層への賦活剤の拡散を充分に低減することができる。また、焼成後の成膜、接着等の再加熱工程においても賦活剤の拡散を抑制することが可能となる。
Further, the intermediate layer 4 is formed by Al 2 O 3, the Al 2 O The number of particles diameter 20μm or 300μm below 3, is configured to occupy the Al 2 O 3 of the total number of particles in 90% Yes.
By thus the green sheet the Al 2 300 [mu] m or less in particle number diameter 20μm or more O 3 after firing step is completed the stack is fired to occupy the Al 2 O 3 of the total number of particles in 90% The diffusion of the activator from the first layer to the second layer can be sufficiently reduced. In addition, it becomes possible to suppress the diffusion of the activator in the reheating process such as film formation and adhesion after firing.

また、中間層4を形成するAl粒子の直径は、5μm以上500μm以下であることが、より好ましい。このようなAl粒子の直径であれば、賦活剤の拡散をより効果的に抑制することができ、また、当該粒子が過大となることに伴う機械的強度の低下を抑制することができる。
また、中間層4を形成するAlは、気孔率が0.1%以上2.0%以下であり、直径0.3μm以上3μm以下の気孔が均一分布されていることがより好ましく、それにより、熱応力による割れをより確実に防止することができる。
The diameter of the Al 2 O 3 particles forming the intermediate layer 4 is more preferably 5 μm or more and 500 μm or less. If the diameter of such Al 2 O 3 particles, the diffusion of the activator can be more effectively suppressed, and the decrease in mechanical strength associated with the excessive particles can be suppressed. it can.
Further, Al 2 O 3 forming the intermediate layer 4 has a porosity of 0.1% or more and 2.0% or less, and it is more preferable that pores having a diameter of 0.3 μm or more and 3 μm or less are uniformly distributed, Thereby, the crack by thermal stress can be prevented more reliably.

また、第2の層3は、賦活剤の有無以外は第1の層2と同等の材質、具体的には、第1の層2の賦活剤の含有量の10%以下のYAG系材料とAlとからなる。
このように第2の層3を形成することによって、当該波長変換積層複合体1をLEDランプ或いはLDランプとして用いた場合、LED素子やLD素子の発熱に伴う複合体の反りの発生を抑制することができる。
The second layer 3 is made of the same material as the first layer 2 except for the presence or absence of an activator, specifically, a YAG-based material having a content of activator of the first layer 2 of 10% or less. It consists of Al 2 O 3 .
By forming the second layer 3 in this way, when the wavelength conversion laminated composite 1 is used as an LED lamp or an LD lamp, the occurrence of warpage of the composite accompanying the heat generation of the LED element or the LD element is suppressed. be able to.

また、前記第1の層における賦活剤含有のドープのYAG系蛍光性材料と、Alとの体積組成比が10:90以上60:40以下の範囲内にあり、前記第2の層におけるYAG系材料と、Alとの体積組成比が10:90以上40:60以下の範囲内にある。
また、前記第1の層2、第2の層3、中間層4の各層においてAl粒子同士は連結されると共に、各層2,3,4の界面においてもAl粒子同士が連結される連結構造を有している。
即ち、波長変換積層複合体1は、上記組成比からなる第1の層2と第2の層3とが、Alからなる中間層4を狭持する構造であり、また、前記3つの層がAl同士の連結構造を有し、各層界面においてもAl同士の連結構造を有している。
The volume composition ratio of the activator-containing doped YAG-based fluorescent material in the first layer to Al 2 O 3 is in the range of 10:90 to 60:40, and the second layer The volume composition ratio between the YAG-based material and Al 2 O 3 in the range of 10:90 to 40:60.
Further, the first layer 2, second layer 3, with Al 2 O 3 particles are connected with each other in each layer of the intermediate layer 4, the Al 2 O 3 grains even at the interface of each layer 2, 3, 4 It has a connecting structure to be connected.
That is, the wavelength conversion laminated composite 1 is a structure of the first layer 2 and second layer 3 having the above composition ratio, sandwiching the intermediate layer 4 made of Al 2 O 3, In addition, the 3 One of the layers has a connection structure between the Al 2 O 3, and a connecting structure between the Al 2 O 3 even in each layer interface.

特に、第1の層2と第2の層3とは、それぞれ所定の組成比でAlを含むため充分な強度を有し、各層間の熱膨張係数差に伴う使用時の熱応力による割れ発生を抑制することができる。この割れ発生をより低くするためには、第1の層2及び第2の層3のAl体積組成比を±5vol%以内で均一化することが好ましい。また、第1の層での放熱性が向上するため、熱籠もりによる発光効率の低下も抑制することができる。また、LEDパッケージ等のヒートシンクへの放熱性も優れたものとすることができる。 In particular, each of the first layer 2 and the second layer 3 has sufficient strength because it contains Al 2 O 3 at a predetermined composition ratio, and thermal stress during use accompanying a difference in thermal expansion coefficient between the respective layers. It is possible to suppress the occurrence of cracks due to. In order to further reduce the occurrence of this crack, it is preferable to make the Al 2 O 3 volume composition ratio of the first layer 2 and the second layer 3 uniform within ± 5 vol%. Moreover, since the heat dissipation in the first layer is improved, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to hot flashing. In addition, heat dissipation to a heat sink such as an LED package can be excellent.

また、各層2,3,4の界面においてAl粒子同士が連結する連結構造を有しているため、各層間の屈折率差に伴う光の界面反射量を低減することができ、その結果、発光効率の低下を抑制することができる。また、Al粒子同士の連結構造を有しているため、前記第1の層での熱こもりによる発熱効率の低下も抑制することができる。またヒートシンクとしてのデバイスケーシングへの放熱性も向上させることができる。 Moreover, since it has a connection structure in which Al 2 O 3 particles are connected to each other at the interface between the layers 2, 3, and 4, it is possible to reduce the amount of light reflected by the interface due to the difference in refractive index between the layers. As a result, a decrease in luminous efficiency can be suppressed. In addition, since the Al 2 O 3 particles are connected to each other, a decrease in heat generation efficiency due to heat accumulation in the first layer can be suppressed. Moreover, the heat dissipation to the device casing as a heat sink can also be improved.

尚、「第1の層2に含まれるYAG系蛍光性材料の組成比(vol%)×厚さ(μm)」をA(vol%・μm)とし、「第2の層3に含まれるYAG系材料の組成比(vol%)×厚さ(μm)」をB(vol%・μm)とすると、A/Bは0.024以上5以下であることがより好ましい。他の条件を満たし、更にこの範囲に形成することで、使用時に発生する反りをより確実に低減することができる。この効果を更に高めるためには、前記A/Bが0.083〜0.360であることが、より好ましい。   “Composition ratio (vol%) × thickness (μm) of YAG-based fluorescent material contained in the first layer 2” is A (vol% · μm), and “YAG contained in the second layer 3”. Assuming that “composition ratio (vol%) × thickness (μm) of the system material” is B (vol% · μm), A / B is more preferably 0.024 or more and 5 or less. By satisfying other conditions and further forming in this range, it is possible to more reliably reduce warpage that occurs during use. In order to further enhance this effect, the A / B is more preferably 0.083 to 0.360.

また、前記第1の層2に含まれるYAG系蛍光性材料と、前記第2の層3に含まれるYAG系材料の平均粒子径は0.5μm以上5μm以下とされ、前記第1の層2と第2の層3に含まれるAlの平均粒子径は0.5μm以上10μm以下とされる。
前記のように粒子径を設定することにより、出射光の散乱性を良好なものとし、視野角での色ムラをより低減できると共に、特に第1の層でのYAG系蛍光性材料の不均質分布に伴う出射光の面内色ムラをより低減することができる。
The YAG fluorescent material contained in the first layer 2 and the YAG material contained in the second layer 3 have an average particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the first layer 2 The average particle diameter of Al 2 O 3 contained in the second layer 3 is 0.5 μm or more and 10 μm or less.
By setting the particle size as described above, the scattering property of the emitted light is improved, the color unevenness at the viewing angle can be further reduced, and in particular, the heterogeneity of the YAG-based fluorescent material in the first layer The in-plane color unevenness of the emitted light accompanying the distribution can be further reduced.

また、前記第1の層2中の賦活剤含有のYAG系蛍光材料の体積組成比をaとした場合、aが10〜30であり、前記第2の層3中のYAG系材料の体積組成比をbとした場合、bが20〜40であり、かつ前記bが前記aよりも大きいことがより好ましい。
上記波長変換積層複合体を、図2に示すように、前記第2の層3を発光素子5の上面に位置し、発光素子より青色光を照射する様に用いることにより、発光素子より放たれた青色光がYAG系材料の体積組成比が大きい第2の層3でより拡散し、前記第1の層2に照射される際、青色光はより均質に拡散した状態となり、局所的な照射ムラに伴う発熱を抑制でき、発光効率をより向上させることができる。
Moreover, when the volume composition ratio of the activator-containing YAG fluorescent material in the first layer 2 is a, a is 10 to 30, and the volume composition of the YAG material in the second layer 3 is When the ratio is b, it is more preferable that b is 20 to 40, and b is larger than the a.
2, the second layer 3 is positioned on the upper surface of the light emitting element 5 and is used so as to emit blue light from the light emitting element. When the blue light is further diffused in the second layer 3 having a large volume composition ratio of the YAG-based material and is irradiated onto the first layer 2, the blue light is more uniformly diffused and is locally irradiated. Heat generation due to unevenness can be suppressed, and luminous efficiency can be further improved.

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.

(第1の層のグリーンシートの作製)
平均粒子径0.3〜1.5μmの純度99.9%の酸化セリウム粉末、平均粒子径0.6〜5μmの純度99.9%の酸化イットリウム粉末、及び平均粒子径0.2〜0.9μmの純度99.9%の酸化アルミニウム粉末を表1に示すような後で記載する焼成条件等で焼成した後の組成となるように所定量配合し原料粉末を得た。
前記原料粉末に対してエタノール、PVB系バインダーおよびグリセリン系可塑剤を原料粉末に対して添加し、酸化アルミニウムボールを用いたボールミルによって10時間粉砕混合を行い、スラリーを作製した。
そして、得られたスラリーから、ドクターブレード法により、表1に示す所定厚みのグリーンシートを作製した。次に、作製したグリーンシートを口100mmに打ち抜き加工した。
(Preparation of first layer green sheet)
Cerium oxide powder with an average particle size of 0.3 to 1.5 μm and purity of 99.9%, yttrium oxide powder with an average particle size of 0.6 to 5 μm and purity of 99.9%, and an average particle size of 0.2 to 0.001. A predetermined amount of 9 μm-purified aluminum oxide powder having a purity of 99.9% was blended so as to have a composition after firing under the firing conditions described later as shown in Table 1 to obtain a raw material powder.
Ethanol, a PVB binder and a glycerin plasticizer were added to the raw material powder to the raw material powder, and pulverized and mixed by a ball mill using aluminum oxide balls for 10 hours to prepare a slurry.
And the green sheet of the predetermined thickness shown in Table 1 was produced from the obtained slurry by the doctor blade method. Next, the produced green sheet was punched into a 100 mm mouth.

(中間層のグリーンシートの作製)
平均粒子径0.3〜2.1μmの純度99.9%の酸化アルミニウム粉末を、原料粉末とした。後で記載する焼成条件等で焼成した後の酸化アルミニウム粒子の直径が、表1に示す最小値及び最小値の範囲内になるように選定した。
この原料粉末に対してエタノール、PVB系バインダーおよびグリセリン系可塑剤を原料粉末に対して添加し、酸化アルミニウムボールを用いたボールミルによって10時間粉砕混合を行い、スラリーを作製した。
そして、得られたスラリーから、ドクターブレード法により、表2に示す所定の厚みのグリーンシートを作製した。次に、作製したグリーンシートを口100mmに打ち抜き加工した。
(Production of intermediate layer green sheet)
An aluminum oxide powder having an average particle size of 0.3 to 2.1 μm and a purity of 99.9% was used as a raw material powder. It selected so that the diameter of the aluminum oxide particle after baking on the baking conditions etc. which are described later may become in the range of the minimum value shown in Table 1, and the minimum value.
Ethanol, PVB binder and glycerin plasticizer were added to the raw material powder to this raw material powder, and pulverized and mixed for 10 hours by a ball mill using aluminum oxide balls to prepare a slurry.
And the green sheet of the predetermined | prescribed thickness shown in Table 2 was produced from the obtained slurry by the doctor blade method. Next, the produced green sheet was punched into a 100 mm mouth.

(第2の層のグリーンシートの作製)
純度99.9%、平均粒子径0.6〜5μmの酸化イットリウム粉末、純度99.9%、平均粒子径0.2〜0.9μmの酸化アルミニウム粉末を、表1に示すような、後で記載する焼成条件等で焼成した後の組成となるように所定量配合し、原料粉末を得た。
前記原料粉末に対してエタノール、PVB系バインダーおよびグリセリン系可塑剤を原料粉末に対して添加し、酸化アルミニウムボールを用いたボールミルによって10時間粉砕混合を行い、スラリーを作製した。
そして、得られたスラリーから、ドクターブレード法により、表3に示す所定厚みのグリーンシートを作製した。次に、作製したグリーンシートを口100mmに打ち抜き加工した。
(Preparation of second layer green sheet)
An yttrium oxide powder having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.6 to 5 μm, and an aluminum oxide powder having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.2 to 0.9 μm, as shown in Table 1, A predetermined amount was blended so as to obtain a composition after firing under the firing conditions to be described to obtain a raw material powder.
Ethanol, a PVB binder and a glycerin plasticizer were added to the raw material powder to the raw material powder, and pulverized and mixed by a ball mill using aluminum oxide balls for 10 hours to prepare a slurry.
And the green sheet of the predetermined thickness shown in Table 3 was produced from the obtained slurry by the doctor blade method. Next, the produced green sheet was punched into a 100 mm mouth.

(波長変換積層複合体の作成)
前記第1の層、中間層、第2の層の打ち抜き加工後、第1の層用グリーンシートと、第2の層用グリーンシートとの間に、中間層用のグリーンシートを挟み込み、グリーンシートの積層体した。
次いで、60℃、100MPaの雰囲気下で温間等方圧加圧法(WIP)を行い、積層構造を有する成形体を作製した。
そして、作製した成形体を大気中で脱脂仮焼後、真空雰囲気下、1550〜1750℃で焼結し、波長変換積層複合体を得た(実施例1〜実施例17、比較例1〜5)。
(Creation of wavelength conversion laminate composite)
After punching the first layer, the intermediate layer, and the second layer, the green sheet for the intermediate layer is sandwiched between the green sheet for the first layer and the green sheet for the second layer. The laminate was made.
Subsequently, a warm isostatic pressing method (WIP) was performed in an atmosphere of 60 ° C. and 100 MPa to produce a molded body having a laminated structure.
And the produced molded object was sintered at 1550-1750 degreeC in vacuum atmosphere after degreasing calcining in air | atmosphere, and the wavelength conversion laminated composite was obtained (Example 1- Example 17, Comparative Examples 1-5). ).

Figure 2016018878
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Figure 2016018878
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Figure 2016018878
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[各実施例、各比較例の測定、評価]
(Al粒子同士の連結の有無)
各実施例、各比較例について、各層及び各層界面におけるAl粒子同士の連結の有無につて検証した。
各層及び各層界面におけるAl粒子同士の連結の有無は、波長変換積層複合体の厚さ方向の任意の垂直断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、各層及び各層界面においてAl粒子同士が連結(結合)しているか否か、確認した。その結果を表4に示す。
[Measurement and evaluation of each example and each comparative example]
(Presence or absence of connection between Al 2 O 3 particles)
Each example, each comparative example, connexion was verified whether the connection between the Al 2 O 3 particles in each layer and each layer interface.
The presence or absence of connection between Al 2 O 3 particles at each layer and each layer interface was determined by observing an arbitrary vertical cross section in the thickness direction of the wavelength conversion laminate composite with an SEM (scanning electron microscope), and Al 2 at each layer and each layer interface. It was confirmed whether or not O 3 particles were connected (bonded). The results are shown in Table 4.

(Al粒子個数及び各粒子径の測定)
波長変換積層複合体の厚さ方向の任意の垂直断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、中間層部分を延べ1mm2の視野角で撮像した際にAl粒子個数及び各粒子径を測定した。
(Measurement of the number of Al 2 O 3 particles and each particle size)
When an arbitrary vertical cross section in the thickness direction of the wavelength conversion laminate composite is observed with an SEM (scanning electron microscope) and the intermediate layer portion is imaged with a total viewing angle of 1 mm 2 , the number of Al 2 O 3 particles and each particle The diameter was measured.

(焼成後の第1層と第2層におけるCe濃度(atom%)の測定)
焼成後の第1層と第2層におけるCe濃度(atom%)の測定は、各層をそれぞれ、研削加工により削り出した後、ICP発光分析により測定した。
(Measurement of Ce concentration (atom%) in first layer and second layer after firing)
The Ce concentration (atom%) in the first layer and the second layer after firing was measured by ICP emission analysis after each layer was cut out by grinding.

(色ムラの測定)
色ムラは、1mm四方に加工後、背面から直径0.3mmに集光した青色LED光を照射し、前方から分光器(オーシャンオプティクス社製「USB4000 ファイバメルチチャンネル分光器」)を用いて受光した。
得られたスペクトルデータよりCIExを算出した。表5に示す値は、5mm四方エリアを0.1mmピッチで51×51(2601ポイント)測定した際の標準偏差を示す。
(Measurement of uneven color)
Color unevenness is processed into 1 mm square, irradiated with blue LED light condensed to a diameter of 0.3 mm from the back, and received from the front using a spectroscope ("USB4000 Fiber Melch Channel Spectrometer" manufactured by Ocean Optics). .
CIEx was calculated from the obtained spectrum data. The values shown in Table 5 indicate standard deviations when measuring 51 × 51 (2601 points) at a 0.1 mm pitch in a 5 mm square area.

(色度、発光効率の測定)
色度および発光効率は、1mm四方に加工後、青色LED素子(発光領域1mm四方、発光波長460nm)上にシリコーン樹脂で固定した。発光を積分球にて集光後、分光器(オーシャンオプティクス社製「USB4000 ファイバメルチチャンネル分光器」)を用いて、発光スペクトルを測定した。
得られたスペクトルから蛍光ピーク波長の計測および吸収量で規格化した発光強度を算出した。蛍光ピーク波長は第2層にCeが拡散するほど、短波長よりとなる。青色光と組み合わせ所望の白色光(8000K以下)を得るためには発光ピーク波長は540nm以上である必要がある。
発光強度(発光効率)は市販のYAG:Ce蛍光体(化成オプトニクス社製「P46−Y3」)の測定結果を100とした。
(Measurement of chromaticity and luminous efficiency)
The chromaticity and luminous efficiency were processed to 1 mm square and then fixed with a silicone resin on a blue LED element (light emitting area 1 mm square, emission wavelength 460 nm). After collecting the luminescence with an integrating sphere, the emission spectrum was measured using a spectroscope (“USB4000 Fiber Melch Channel Spectrometer” manufactured by Ocean Optics).
The emission intensity normalized by the measurement of the fluorescence peak wavelength and the amount of absorption was calculated from the obtained spectrum. The fluorescence peak wavelength becomes shorter as Ce diffuses in the second layer. In order to obtain desired white light (8000 K or less) in combination with blue light, the emission peak wavelength needs to be 540 nm or more.
Luminous intensity (luminous efficiency) was set to 100 as a measurement result of a commercially available YAG: Ce phosphor (“P46-Y3” manufactured by Kasei Optonix).

(反り・割れの発生状況)
反り・割れの状況確認は、□30mmに切出した波長変換積層複合体を200℃に加熱後、0℃の水中に落下させ、反り・割れの発生有無を確認した。上記測定結果を表5に示す。
尚、比較例3のA/Bは0.178、比較例5のA/Bは0.171であるが、他の条件を満たさないため、反り・割れが発生したものである。
(Warming / cracking status)
The confirmation of the state of warping / cracking was conducted by heating the wavelength conversion laminated composite cut out to 30 mm to 200 ° C. and then dropping it into water at 0 ° C. to confirm whether warpage / cracking occurred. The measurement results are shown in Table 5.
The A / B of Comparative Example 3 is 0.178, and the A / B of Comparative Example 5 is 0.171. However, since other conditions are not satisfied, warpage and cracking occur.

Figure 2016018878
Figure 2016018878

Figure 2016018878
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以上の実施例の結果、実施例1〜17のように、Alにより形成された中間層において直径20μm以上300μm以下の粒子が全体粒子個数の90%以上を占めることにより、焼成後の第2の層におけるCe(賦活剤)濃度を充分に低いものとすることができ、第2の層へのCe(賦活剤)の拡散を抑制することができることが確認された。
また、第1の層における賦活剤含有のYAG系蛍光性材料と、Alとの体積組成比が10:90以上60:40以下の範囲であり、第2の層におけるYAG系材料と、Alとの体積組成比が10:90以上40:60以下の範囲である場合に、高い発光効率が得られることが確認された。
また、第1の層に含まれるYAG系蛍光性材料と、第2の層に含まれるYAG系材料の平均粒子径が0.5μm以上5μm以下であり、第1の層と第2の層とに含まれるAlの平均粒子径が0.5μm以上10μm以下の範囲において、出射光の散乱性が良好となり、視野角での色ムラが低減され、特に第1の層でのYAG系蛍光性材料の不均質分布に伴う出射光の面内色ムラがより低減されることが確認された。
As a result of the above examples, as in Examples 1 to 17, particles having a diameter of 20 μm or more and 300 μm or less occupy 90% or more of the total number of particles in the intermediate layer formed of Al 2 O 3 . It has been confirmed that the Ce (activator) concentration in the second layer can be made sufficiently low, and the diffusion of Ce (activator) into the second layer can be suppressed.
In addition, the volume composition ratio of the activator-containing YAG-based fluorescent material in the first layer and Al 2 O 3 is in the range of 10:90 to 60:40, and the YAG-based material in the second layer It was confirmed that high luminous efficiency was obtained when the volume composition ratio with Al 2 O 3 was in the range of 10:90 or more and 40:60 or less.
In addition, the average particle size of the YAG-based fluorescent material included in the first layer and the YAG-based material included in the second layer is not less than 0.5 μm and not more than 5 μm, and the first layer, the second layer, In the range where the average particle diameter of Al 2 O 3 contained in the layer is 0.5 μm or more and 10 μm or less, the scattering property of the emitted light becomes good, the color unevenness at the viewing angle is reduced, and particularly the YAG system in the first layer It was confirmed that the in-plane color unevenness of the emitted light due to the heterogeneous distribution of the fluorescent material is further reduced.

1 波長変換積層複合体
2 第1の層
3 第2の層
4 中間層
5 LED素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wavelength conversion laminated composite 2 1st layer 3 2nd layer 4 Intermediate | middle layer 5 LED element

Claims (5)

賦活剤含有のYAG系蛍光性材料とAlとからなる第1の層と、
前記第1の層上に積層され、直径20μm以上300μm以下の粒子が全体粒子個数の90%以上を占めるAlからなる中間層と、
前記中間層上に積層され、前記第1の層の賦活剤の含有量の10%以下のYAG系材料とAlからなる第2の層とを有し、
前記第1の層における賦活剤含有のYAG系蛍光性材料と、Alとの体積組成比が10:90以上60:40以下の範囲であり、
前記第2の層におけるYAG系材料と、Alとの体積組成比が10:90以上40:60以下の範囲であり、
かつ、前記各層内においてAl粒子同士は連結されると共に、各層界面においてもAl粒子同士が連結される連結構造を有していることを特徴とする波長変換積層複合体。
A first layer composed of an activator-containing YAG-based fluorescent material and Al 2 O 3 ;
An intermediate layer made of Al 2 O 3 laminated on the first layer, and particles having a diameter of 20 μm or more and 300 μm or less occupying 90% or more of the total number of particles;
A second layer made of Al 2 O 3 and a YAG-based material that is laminated on the intermediate layer and is 10% or less of the content of the activator of the first layer;
The volume composition ratio between the activator-containing YAG-based fluorescent material in the first layer and Al 2 O 3 is in the range of 10:90 to 60:40,
The volume composition ratio between the YAG-based material in the second layer and Al 2 O 3 is in the range of 10:90 or more and 40:60 or less,
And, together with the Al 2 O 3 particles are connected with each other within each layer, the wavelength conversion laminated composite, characterized in that the Al 2 O 3 grains even in each layer interface has a connection structure to be connected.
前記第1の層に含まれるYAG系蛍光性材料及び前記第2の層に含まれるYAG系材料の平均粒子径が0.5μm以上5μm以下であり、
前記第1の層と第2の層とに含まれるAlの平均粒子径が0.5μm以上10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載された波長変換積層複合体。
The average particle size of the YAG-based fluorescent material contained in the first layer and the YAG-based material contained in the second layer is 0.5 μm or more and 5 μm or less,
2. The wavelength conversion laminate composite according to claim 1, wherein an average particle diameter of Al 2 O 3 contained in the first layer and the second layer is 0.5 μm or more and 10 μm or less.
全体を100とした前記第1の層中の賦活剤含有のYAG系蛍光材料の体積組成比をaとした場合、aが10〜30であり、全体を100とした前記第2の層中のYAG系材料の体積組成比をbとした場合、bが20〜40であり、かつ前記bが前記aよりも大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された波長変換積層複合体。   When the volume composition ratio of the activator-containing YAG-based fluorescent material in the first layer as a whole is 100, a is 10 to 30, and the whole is 100 in the second layer. 3. The wavelength conversion laminated composite according to claim 1, wherein when the volume composition ratio of the YAG-based material is b, b is 20 to 40, and b is larger than the a. body. 前記第1の層に含まれる賦活剤含有のYAG系蛍光性材料が、(Y1−sGd(Al1−tGa12:Ce(0.1≦s<1、0.1≦t<1)であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された波長変換積層複合体。 The YAG fluorescent material activator-containing contained in the first layer, (Y 1-s Gd s ) 3 (Al 1-t Ga t) 5 O 12: Ce (0.1 ≦ s <1, The wavelength conversion laminated composite according to any one of claims 1 to 3, wherein 0.1≤t <1). 賦活剤含有のYAG系蛍光性材料とAlとからなる第1の層と、
前記第1の層上に積層され、直径20μm以上300μm以下の粒子が全体粒子個数の90%以上を占めるAlからなる中間層と、
前記中間層上に積層され、前記第1の層の賦活剤の含有量の10%以下のYAG系材料とAlからなる第2の層とを有する状態で焼結することを特徴とする波長変換積層複合体の製造方法。
A first layer composed of an activator-containing YAG-based fluorescent material and Al 2 O 3 ;
An intermediate layer made of Al 2 O 3 laminated on the first layer, and particles having a diameter of 20 μm or more and 300 μm or less occupying 90% or more of the total number of particles;
It is laminated on the intermediate layer, and is sintered in a state having a YAG-based material of 10% or less of the activator content of the first layer and a second layer made of Al 2 O 3. The manufacturing method of the wavelength conversion laminated composite which performs.
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