JP5832713B2 - Phosphor, light emitting device using the same, and method for producing phosphor - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法に関し、より詳しくは母体結晶として窒化物を有する蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法に関する。   The present invention relates to a phosphor, a light emitting device using the same, and a method for manufacturing the phosphor, and more particularly to a phosphor having nitride as a base crystal, a light emitting device using the phosphor, and a method for manufacturing the phosphor.

発光素子より放出される光源光と、これに励起されて光源光と異なる色相の光を放出できる波長変換部材とを組み合わせることで、光の混色の原理により多様な波長の光を放出可能な発光装置が開発されている。例えば、発光素子より、紫外から可視光に相当する短波長側領域の一次光を出射して、この出射光によって波長変換部材で赤色、青色、緑色発光の蛍光体を励起させると、光の3原色である赤色、青色、緑色の三原色が加色混合されて白色光が得られる。なかでも、緑色発光の蛍光体に関しては白色への寄与が大きいことから発光特性に関する要求度も高く、これまで様々な蛍光体が検討されてきた。   Light emission that can emit light of various wavelengths by the principle of color mixing of light by combining the light source light emitted from the light emitting element and the wavelength conversion member that can be excited by this and emit light of a hue different from the light source light Equipment has been developed. For example, when primary light from a short wavelength region corresponding to visible light is emitted from ultraviolet light from a light emitting element, and the red, blue, and green light emitting phosphors are excited by the wavelength conversion member by the emitted light, the light 3 The primary colors of red, blue and green are additively mixed to obtain white light. In particular, green phosphors have a high contribution to white color because of their large contribution to white, and various phosphors have been studied so far.

加えて、蛍光体は一般的に光を発する電子機器の構成要素として利用され、この電子機器の性能は蛍光体のエネルギー変換効率に因るところが大きい。このため蛍光体のエネルギー変換効率の改善が絶えず望まれていた。   In addition, the phosphor is generally used as a component of an electronic device that emits light, and the performance of the electronic device largely depends on the energy conversion efficiency of the phosphor. For this reason, improvement in the energy conversion efficiency of the phosphor has been continuously desired.

特に窒化物および酸窒化物は高い温度や化学物質に対して安定なものが多いため、その母体結晶中に希土類を導入した形態が盛んに検討されている。このような蛍光体の母体として、例えばSi6-zAlzz8-z、MpSi12-(m+n)Alm+nn16-n、M2Si58、MSiAlN3、AlN、M3Si6122およびMSi222などが挙げられる。ただしMは金属元素であり、0<Z<4.2とする。 In particular, since nitrides and oxynitrides are often stable at high temperatures and chemical substances, a form in which rare earth is introduced into the host crystal is being actively studied. As such a phosphor base material, for example, Si 6-z Al z O z N 8-z , M p Si 12- (m + n) Al m + n On N 16-n , M 2 Si 5 N 8 MSiAlN 3 , AlN, M 3 Si 6 O 12 N 2, MSi 2 O 2 N 2 and the like. However, M is a metal element, and 0 <Z <4.2.

上記蛍光体の体色は理想的には無色透明であるため蛍光体母体として適していると考えられる。しかし実際に工業的に利用されている窒化物および酸窒化物のほとんどは茶色や灰色などの体色を帯びているのが実状である。このような輝度の低下を招く着色は母体結晶に含まれる結晶欠陥や不純物に起因する。   Since the body color of the phosphor is ideally colorless and transparent, it is considered to be suitable as a phosphor matrix. However, most of the nitrides and oxynitrides actually used industrially have a body color such as brown or gray. Such coloring that causes a decrease in luminance is caused by crystal defects and impurities contained in the host crystal.

したがって従来の窒化物および酸窒化物を母体結晶とする蛍光体では、このような結晶欠陥や不純物に光が吸収されて、この結果エネルギーの変換効率を低下させる要因となっていた。これは蛍光体の体色からも容易に判断できる。特に一般式:Si6-zAlzz8-zで示されるβサイアロン蛍光体は体色の鮮やかさが不十分である。 Therefore, in conventional phosphors using nitrides and oxynitrides as host crystals, light is absorbed by such crystal defects and impurities, resulting in a decrease in energy conversion efficiency. This can be easily determined from the body color of the phosphor. In particular, the β sialon phosphor represented by the general formula: Si 6-z Al z O z N 8-z has insufficient body color vividness.

このように蛍光体の結晶欠陥や不純物の混入の一因は、以下のように説明される。すなわち、窒化物および酸窒化物からなる蛍光体の母体結晶を作製する際には、酸化物など他の母体結晶の場合と比較して高温での焼成が必要となることが多い。このため蛍光体の表面から母体結晶を構成する原子が離脱し、結晶欠陥が生成される。さらに窒素雰囲気または非酸化雰囲気下で焼成されるため、母体結晶を構成する金属元素などが還元されてその単体が不純物として生成する虞がある。さらにこの単体が空気中で酸化されて酸化物に反応することもある。これらの結晶欠陥や不純物は光を吸収するため、蛍光体の発する蛍光までも吸収してしまい、全体の出力を低下させる問題があった。   Thus, the cause of the phosphor crystal crystal defects and the contamination of impurities is explained as follows. That is, when producing a host crystal of a phosphor composed of nitride and oxynitride, firing at a higher temperature is often required as compared with other host crystals such as oxides. For this reason, atoms constituting the host crystal are detached from the surface of the phosphor, and crystal defects are generated. Further, since the firing is performed in a nitrogen atmosphere or a non-oxidizing atmosphere, there is a possibility that a metal element constituting the base crystal is reduced and the simple substance is generated as an impurity. Furthermore, this simple substance may be oxidized in the air and react with the oxide. Since these crystal defects and impurities absorb light, there is a problem that even the fluorescence emitted by the phosphor is absorbed, and the overall output is reduced.

この光損失分を補償するため、粒子の形状やサイズを調整することや、それらの調整を行う粉砕工程で粒子にかかる衝撃力を小さくすることが提案されている(例えば特許文献1、2)。粒子の形状やサイズを調整することにより、光吸収成分に吸収されてしまう量を低減することはできる。しかしながら、実際の結晶欠陥に対する改善が施されていないため光損失の要素は存続したままである。つまり、これら特許文献の手法では光吸収成分が存在し続けているため根本的な解決にはなっておらず表面的な解決策に留まっている。また粉砕工程における結晶母体への衝撃力を小さくすることで、母体結晶への結晶欠陥の増加を抑制できるとしても、母体結晶を生成する工程で発生した結晶欠陥や不純物を取り除くことはできない。   In order to compensate for this optical loss, it has been proposed to adjust the shape and size of the particles, and to reduce the impact force applied to the particles in the pulverization step for adjusting them (for example, Patent Documents 1 and 2). . By adjusting the shape and size of the particles, the amount absorbed by the light absorption component can be reduced. However, the element of optical loss remains alive because no improvements have been made to the actual crystal defects. That is, in the methods of these patent documents, since the light absorption component continues to exist, it is not a fundamental solution but remains a superficial solution. Even if the impact force on the crystal matrix in the pulverization step is reduced, an increase in crystal defects on the host crystal can be suppressed, but crystal defects and impurities generated in the process of generating the host crystal cannot be removed.

またβ型Si34及びSi6-zAlzz8-z(βサイアロン)の結晶構造を含有する蛍光体の合成温度を特定の範囲(1820℃以上2200℃以下)とすることで、発光中心となる金属元素Mを母体結晶中に固溶させ、輝度の改善を促すことが開示されている(特許文献3)。このように輝度の向上に関して種々の対策が講じられているものの、いずれも母体結晶自体の結晶欠陥に起因するエネルギー損失に対しては、本質的な改善が施されておらず、したがって暫定的な改善に留まっており、十分な改善の余地が残されているのが現状である。
特開2007−326981号公報 特開2007−332324号公報 特開2007−262417号公報
Also, the synthesis temperature of the phosphor containing the crystal structure of β-type Si 3 N 4 and Si 6-z Al z O z N 8-z (β sialon) should be in a specific range (1820 ° C to 2200 ° C). Thus, it is disclosed that the metal element M serving as the emission center is dissolved in the base crystal to promote improvement in luminance (Patent Document 3). Although various measures have been taken to improve the brightness as described above, none of the energy loss caused by crystal defects of the host crystal itself has been substantially improved. The current situation is that there is still room for improvement.
JP 2007-326981 A JP 2007-332324 A JP 2007-262417 A

本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。すなわち本発明者は焼成工程での母体結晶の分解を防ぐことで光吸収成分を低減できることを新規に見出し、本発明を完成するに至った。本発明の主な目的は、光吸収成分を低減させ、エネルギー変換効率を向上させた蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the conventional problems. That is, the present inventor has newly found that the light absorption component can be reduced by preventing the decomposition of the base crystal in the firing step, and has completed the present invention. A main object of the present invention is to provide a phosphor with reduced light absorption components and improved energy conversion efficiency, a light emitting device using the phosphor, and a method for manufacturing the phosphor.

実施形態は、少なくとも窒素を含有する結晶を母体とする蛍光体であって、一般式がSi6-zAlzz8-z:Re(Re:付活剤)で示され、0<Z<4.2であり、発光ピーク波長での反射率が65%以上であることを特徴とする。
In the present embodiment , the phosphor is based on a crystal containing at least nitrogen, the general formula is represented by Si 6-z Al z O z N 8-z : Re (Re: activator), and 0 <Z <4.2, and the reflectance at the emission peak wavelength is 65% or more.

Reは、マンガン、セリウム、ユウロピウムからなる群より選択される少なくとも1種であり、かつSiとAlとReのモル比の総和が6であり、蛍光体を窒素雰囲気下で100MPaより高い分圧で焼成すると共に、蛍光体の焼成工程の後に、さらに焼成体を、水素を含む雰囲気下で1400℃〜2000℃に加熱してアニール処理を施すことが好ましい。 Re is, manganese, cerium, at least one selected from the group consisting of europium, and Si and Ri sum 6 der molar ratio of Al and Re, greater than 100MPa phosphor under nitrogen partial pressure It is preferable that after the firing process, the fired body is further heated to 1400 ° C. to 2000 ° C. in an atmosphere containing hydrogen to perform an annealing treatment .

実施形態は、励起光源と、この励起光源からの光の一部を吸収して発光する前記蛍光体と、を有する発光装置に関する。
The present embodiment relates to a light emitting device including an excitation light source and the phosphor that emits light by absorbing a part of light from the excitation light source.

また、本発明は、一般式がSi6-zAlzz8-z:Re(Reは、マンガン、セリウム、ユウロピウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む付活剤であり、0<Z<4.2)で示される蛍光体の製造方法であって、少なくともケイ素含有化合物、アルミニウム含有化合物、付活剤含有化合物を含む原料を混合して一次焼成する工程と、この一次焼成された焼成体、1500℃以上2200℃以下の温度で、100MPa以上の窒雰囲気下等方的に圧力を加えながら二次焼成する工程と、前記二次焼成された焼成体を、水素を含む雰囲気下で1400℃以上2000℃以下に加熱してアニール処理を施す工程とを含み、前記蛍光体の発光ピーク波長における反射率が65%以上である蛍光体の製造方法に関する。
Further, the present invention is an activator having a general formula of Si 6-z Al z O z N 8-z : Re (Re is at least one selected from the group consisting of manganese, cerium, europium , 0 <Z <4.2 ), which is a method for producing a phosphor, wherein a primary firing is performed by mixing raw materials including at least a silicon-containing compound, an aluminum-containing compound, and an activator-containing compound, and this primary firing. been fired body at 1500 ° C. or higher 2200 ° C. or less of the temperature, a step of isotropically firing secondary while applying pressure under more nitrogen atmosphere 100 MPa, the secondary firing is fired body hydrogen And a step of performing annealing treatment by heating to 1400 ° C. or more and 2000 ° C. or less in an atmosphere containing a phosphor, and a method for producing a phosphor having a reflectance at a light emission peak wavelength of 65% or more .

この蛍光体の製造方法は、焼成工程における焼成温度を1500℃ないし2200℃とするこにより高輝度の緑色発光の蛍光体を提供することができる。
The manufacturing method of the phosphor can provide a green-emitting phosphor of high luminance by to no 1500 ° C. The firing temperature in the firing step 2200 ° C. and a child.

本発明の蛍光体は少なくとも窒素を含有する結晶を母体とし、付活剤によって付活されて緑色に発光可能な蛍光体である。特に高温高圧の独特の条件下で生成されることにより焼成工程で母体結晶の分解を回避でき、この結果光吸収成分を有効に低減できる。すなわち、窒化物および酸窒化物からなる母体結晶をもつ蛍光体において、内部に存在する光吸収成分に起因するエネルギー変換効率の低下を改善することができる。具体的には蛍光体における発光ピーク波長での反射率を65%以上とでき、これによりルミネセンスによる蛍光を母体結晶に吸収し難くし、蛍光体からの光取り出し効率を改善させて全体の発光強度を向上できる。   The phosphor of the present invention is a phosphor capable of emitting green light when activated by an activator using a crystal containing at least nitrogen as a base material. In particular, by being produced under unique conditions of high temperature and pressure, decomposition of the host crystal can be avoided in the firing step, and as a result, the light absorption component can be effectively reduced. That is, in a phosphor having a host crystal composed of nitride and oxynitride, it is possible to improve the decrease in energy conversion efficiency caused by the light absorption component present inside. Specifically, the reflectance at the emission peak wavelength in the phosphor can be set to 65% or more, which makes it difficult for the host crystal to absorb the fluorescence due to luminescence, and improves the light extraction efficiency from the phosphor to improve the overall light emission. Strength can be improved.

また、蛍光体の製造方法に関して、原料の混合物を焼成する際の雰囲気下における窒素分圧を100MPa以上とすることで、蛍光体の結晶欠陥の生成を回避して光吸収成分を低減できる。この結果、蛍光体の励起によるエネルギー変換効率を高めると共に、蛍光が母体結晶へ吸収されるのを低減し、すなわち光損失を低減して出力を向上できる。さらに、焼成工程において焼成温度を1500℃ないし2200℃とすることで蛍光体の発光特性を向上させ、特に輝度を顕著に改善できる。   In addition, regarding the method for producing the phosphor, by setting the nitrogen partial pressure in the atmosphere when firing the mixture of raw materials to 100 MPa or more, generation of crystal defects of the phosphor can be avoided and the light absorption component can be reduced. As a result, the energy conversion efficiency by excitation of the phosphor can be increased, and the absorption of the fluorescence into the host crystal can be reduced, that is, the light loss can be reduced and the output can be improved. Furthermore, by setting the firing temperature to 1500 ° C. to 2200 ° C. in the firing step, the light emission characteristics of the phosphor can be improved, and the luminance can be significantly improved.

また、本発明の発光装置であれば、出射光に寄与する成分光を、励起光源とともに搭載される蛍光体の蛍光とできる。この蛍光体を上記の有益な蛍光体とすることで、成分光の輝度を改善させると共に波長変換効率を高め、相対的に発光装置からの放出光の発光特性を向上できる。   In the light-emitting device of the present invention, the component light contributing to the emitted light can be the fluorescence of the phosphor mounted with the excitation light source. By using this phosphor as the above-mentioned beneficial phosphor, the luminance of the component light can be improved, the wavelength conversion efficiency can be improved, and the emission characteristics of the emitted light from the light emitting device can be relatively improved.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法を例示するものであって、本発明は、蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。また本明細書において、「光吸収成分」とは、蛍光体中に存在して蛍光体の発する光を吸収する結晶欠陥や不純物などを意味する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a phosphor, a light emitting device using the phosphor, and a method for manufacturing the phosphor for embodying the technical idea of the present invention. The manufacturing method of the body, the light emitting device using the same, and the phosphor is not specified as follows. In addition, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments. In the present specification, the “light absorption component” means a crystal defect or an impurity that exists in the phosphor and absorbs light emitted from the phosphor.

(実施の形態1)
実施の形態1に係る蛍光体は、少なくとも窒素、ケイ素及びアルミニウムを含有する窒化物を母体結晶とし、さらにこの母体結晶は発光中心として少なくとも1種の付活剤を含有する。
(Embodiment 1)
The phosphor according to the first embodiment uses a nitride containing at least nitrogen, silicon, and aluminum as a base crystal, and the base crystal further contains at least one activator as a luminescent center.

このように母体結晶を構成する元素としてケイ素およびアルミニウムを含み、発光中心として少なくとも1種の付活剤を含有することで熱的、化学的な安定性に優れ、エネルギー変換効率の高い蛍光体が得られる。さらに他の元素を加えることや、ケイ素とアルミニウムの比を調整することで多様な発光色を得ることができる。また母体結晶に含有させる付活剤を変更することでも発光波長域を変化させることができる。特に付活剤としてはマンガン、セリウム、ユウロピウムからなる群より選択される少なくとも1種とすることが好ましく、これにより母体結晶中に付活剤を安定して固溶させることができる。実施の形態1における蛍光体では、希土類であるユウロピウムを発光中心とした。ただ、ユウロピウムのみに限定されず、その一部を他の希土類金属やアルカリ土類金属に置き換えて、ユウロピウムと共賦活させることもできる。   As described above, phosphors having excellent thermal and chemical stability and high energy conversion efficiency can be obtained by including silicon and aluminum as elements constituting the host crystal and containing at least one activator as the emission center. can get. Furthermore, various luminescent colors can be obtained by adding other elements or adjusting the ratio of silicon and aluminum. In addition, the emission wavelength region can be changed by changing the activator to be contained in the base crystal. In particular, the activator is preferably at least one selected from the group consisting of manganese, cerium, and europium, whereby the activator can be stably dissolved in the host crystal. In the phosphor according to the first embodiment, the rare earth europium is used as the emission center. However, it is not limited only to europium, and a part thereof can be replaced with other rare earth metals or alkaline earth metals to be co-activated with europium.

また、上記の蛍光体は近紫外ないし可視光の短波長側領域の波長を吸収し、付活剤に付活されて緑色に発光する。本明細書において、近紫外線領域から青色光は、特に限定されないが250ないし470nmの領域をいう。特に、290nmないし460nmの範囲が好ましい。具体的に蛍光体は上記波長を備える励起光源により励起され、500nm以上580nm以下の波長範囲に発光ピーク波長を含む。また該蛍光体は発光ピークにおける波長での反射率が65%以上であることを特長とする。つまり蛍光体中の光吸収成分を低減させて、エネルギー変換効率を高めることができる。なお、上記500nm以上580nm以下の範囲において、反射率が連続して65%以上であることを要しない。   Further, the above phosphor absorbs the wavelength in the short wavelength side region of near ultraviolet or visible light, and is activated by the activator to emit green light. In this specification, blue light from the near ultraviolet region refers to a region of 250 to 470 nm, although not particularly limited. In particular, a range of 290 nm to 460 nm is preferable. Specifically, the phosphor is excited by an excitation light source having the above wavelength, and includes a light emission peak wavelength in a wavelength range of 500 nm or more and 580 nm or less. The phosphor is characterized in that the reflectance at the wavelength at the emission peak is 65% or more. That is, the energy conversion efficiency can be increased by reducing the light absorption component in the phosphor. Note that it is not necessary that the reflectance is continuously 65% or more in the range of 500 nm to 580 nm.

実施の形態1に係る蛍光体として、一般式がSi6-zAlzz8-z:Re (Re:付活剤)で示され、ユウロピウムを発光中心とする蛍光体を例に挙げる。上記蛍光体において、Siはケイ素元素、Alはアルミニウム元素、Oは酸素元素、Nは窒素元素であり、またzの範囲は0<Z<4.2を満たす。上記、特定の組成元素及び組成比とすることで、発光スペクトルの半値幅が狭く、言い換えると発光色の鮮やかな蛍光体とできる。 As a phosphor according to the first embodiment, a phosphor having a general formula of Si 6-z Al z O z N 8-z : Re (Re: activator) and having europium as the emission center is taken as an example. . In the phosphor, Si is a silicon element, Al is an aluminum element, O is an oxygen element, N is a nitrogen element, and the range of z satisfies 0 <Z <4.2. By setting the specific composition element and composition ratio as described above, the half-value width of the emission spectrum is narrow, in other words, a phosphor having a bright emission color can be obtained.

但し、蛍光体の組成比は上記の範囲の近傍であれば実用に耐える十分な特性を有する。したがってzの範囲をこれに限定しない。また、実施の形態1の蛍光体は、OとNとの元素組成比を変化させることで、色調や輝度を調節することができる。さらに、(Si+Al)/(O+N)における陽イオンと陰イオンのモル比を変化させることでも、発光スペクトルや強度を微妙に調整できる。この調整方法は特に限定されないが、例えば、真空焼成などの処理を施し、NやOを脱離させることで達成できる。したがって、組成比を調節することで意図的にピーク波長を変位させることができる。また、蛍光体の組成中に、Li、Na、K、Rb、Cs、Mn、Re、Cu、Ag、Auからなる群より選択された少なくとも1種以上の元素を含有していてもよい。さらに、その他の元素についても蛍光体の特性を損なわない程度に混入されることもある。   However, if the composition ratio of the phosphor is in the vicinity of the above range, it has sufficient characteristics to withstand practical use. Therefore, the range of z is not limited to this. In addition, the phosphor of the first embodiment can adjust the color tone and luminance by changing the elemental composition ratio of O and N. Furthermore, the emission spectrum and intensity can be finely adjusted by changing the molar ratio of cation to anion in (Si + Al) / (O + N). Although this adjustment method is not particularly limited, it can be achieved, for example, by performing a process such as vacuum baking and desorbing N and O. Therefore, the peak wavelength can be intentionally displaced by adjusting the composition ratio. Moreover, the phosphor composition may contain at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Mn, Re, Cu, Ag, and Au. Further, other elements may be mixed to such an extent that the characteristics of the phosphor are not impaired.

(製造方法)
実施の形態1に係る蛍光体は、窒化物または酸素を含む酸窒化物を母体とする蛍光体を高圧下で加熱することにより、発光ピーク波長での反射率を65%以上に高めることを特長とするものである。これは、少なくともケイ素含有化合物、アルミニウム含有化合物、付活剤含有化合物を混合した原料を、窒素分圧が100MPa以上の雰囲気中において略等方的に圧力を加えながら焼成することで得られる特有の効果である。また、等方的に圧力を加えるとは、被処理体に対して実質的に全方向から略等しい圧力を加えることを意味する。詳しくは後述するが、加圧と略同時に1900℃ないし2200℃の温度で混合原料を焼成することが好ましい。さらに焼成温度の保持時間は4時間以上とし、より好ましくは8時間以上とする。以下に詳細な製造方法を説明する。
(Production method)
The phosphor according to Embodiment 1 is characterized in that the reflectance at the emission peak wavelength is increased to 65% or more by heating the phosphor based on nitride or oxygen-containing oxynitride under high pressure. It is what. This is a characteristic obtained by firing a raw material in which at least a silicon-containing compound, an aluminum-containing compound, and an activator-containing compound are mixed while applying substantially isotropic pressure in an atmosphere having a nitrogen partial pressure of 100 MPa or more. It is an effect. Further, applying pressure isotropically means applying substantially equal pressure to the object to be processed from substantially all directions. As will be described in detail later, it is preferable to fire the mixed raw material at a temperature of 1900 ° C. to 2200 ° C. almost simultaneously with pressurization. Furthermore, the holding time of the firing temperature is 4 hours or longer, more preferably 8 hours or longer. A detailed manufacturing method will be described below.

まず、蛍光体の原料としては、蛍光体の組成に含有される元素の単体や酸化物、炭酸塩あるいは窒化物などとし、各原料を所定の組成比となるように秤量する。   First, as a raw material of the phosphor, a simple substance of an element contained in the composition of the phosphor, an oxide, a carbonate or a nitride is used, and each raw material is weighed so as to have a predetermined composition ratio.

具体的な蛍光体原料に関して、蛍光体組成のSiは、ケイ素含有化合物としてケイ素の酸化物、窒化物を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などを使用することもできる。例えば、SiO2、Si34、などが挙げられる。一方、Si単体のみを使用して、安価で結晶性の良好な蛍光体ともできる。原料のSiの純度は2N以上のものが好ましいが、Li、Na、K、B、Cuなどの異なる元素が含有されていてもよい。さらに、Siの一部をGe、Sn、Ti、Zr、Hfで置換することもできる。実施の形態1では窒化ケイ素を使用した。また他にも、窒化ケイ素の一部を上記の酸化シリコン、ゼオライト、ポリシラザン、金属シリコンなどに置換してもよい。あるいは上記原料から2種以上を混合して用いてもよい。 Regarding a specific phosphor material, Si having a phosphor composition preferably uses silicon oxide or nitride as a silicon-containing compound, but an imide compound or an amide compound can also be used. For example, SiO 2, Si 3 N 4 , and the like. On the other hand, it is possible to obtain a phosphor with good crystallinity at low cost by using only Si. The purity of the raw material Si is preferably 2N or higher, but may contain different elements such as Li, Na, K, B, and Cu. Furthermore, a part of Si can be replaced with Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf. In the first embodiment, silicon nitride is used. In addition, a part of silicon nitride may be replaced with the above silicon oxide, zeolite, polysilazane, metal silicon, or the like. Or you may mix and use 2 or more types from the said raw material.

一方、蛍光体組成のAlは、好ましくは単独で使用されるが、その一部を第III族元素のGaやB、Tl、In、V、Cr、Coで置換することもできる。ただ、Alのみを使用して安価で結晶性の良好な蛍光体とできる。また、アルミニウム含有化合物としてAlの窒化物、Alの酸化物、イミド、アミド、窒化物及び各種塩類などを利用しても良い。一例として、Al23、Al(NO33・9H2O、AlN等が挙げられる。これらの原料は精製したものを用いる方が良いが、市販の物を用いて工程を簡易化することもできる。実施の形態1では窒化アルミニウムを使用した。また上記原料の他、金属アルミニウムなどでもよく、さらに2種以上の原料を混合しても構わない。 On the other hand, Al having a phosphor composition is preferably used alone, but a part thereof can be substituted with Group III elements Ga, B, Tl, In, V, Cr, and Co. However, it is possible to obtain a phosphor that is inexpensive and has good crystallinity by using only Al. Further, Al nitride, Al oxide, imide, amide, nitride and various salts may be used as the aluminum-containing compound. Examples include Al 2 O 3 , Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O, AlN, and the like. It is better to use purified materials, but the process can be simplified using commercially available products. In the first embodiment, aluminum nitride is used. In addition to the above raw materials, metallic aluminum or the like may be used, and two or more kinds of raw materials may be mixed.

さらに、付活剤のEuは、好ましくは単独で使用されるが、ハロゲン化物、酸化物、炭酸塩などを使用することができる。また、Euの一部を、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等で置換してもよい。また、Euを必須とする混合物を使用する場合、所望により配合比を変えることができる。このようにEuの一部を他の元素で置換することで、他の元素は共付活として作用する。これより色調を変化させることができ、発光特性の調整を行うことができる。ユウロピウムは、主に2価と3価のエネルギー準位を持つが、実施の形態1の蛍光体では、Eu2+を付活剤として用いる。 Further, Eu as the activator is preferably used alone, but halides, oxides, carbonates and the like can be used. Further, a part of Eu may be replaced by Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, or the like. Moreover, when using the mixture which requires Eu, a compounding ratio can be changed as desired. Thus, by replacing a part of Eu with another element, the other element acts as a co-activator. As a result, the color tone can be changed, and the light emission characteristics can be adjusted. Europium mainly has bivalent and trivalent energy levels, but the phosphor of Embodiment 1 uses Eu 2+ as an activator.

また、原料であるEuの化合物は精製したものを用いる方が良いが、市販の物を用いても良い。具体的にはEuの化合物として酸化ユウロピウムEu23、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなども使用可能である。酸化ユウロピウムは、高純度のものが好ましく、また市販のものを使用することもできる。 Moreover, although it is better to use the purified Eu compound as a raw material, a commercially available product may be used. Specifically, europium oxide Eu 2 O 3 , metal europium, europium nitride, or the like can be used as the Eu compound. Europium oxide preferably has a high purity, and commercially available products can also be used.

さらに必要に応じて加える元素は、通常、酸化物、若しくは水酸化物で加えられるが、これに限定されるものではなく、メタル、窒化物、イミド、アミド、若しくはその他の無機塩類でも良く、また、予め他の原料に含まれている状態でも良い。また、各々の原料は、平均粒径が約0.1μm以上15μm以下、より好ましくは約0.1μmから10μmの範囲であることが、他の原料との反応性、焼成時及び焼成後の粒径制御などの観点から好ましく、上記範囲以上の粒径を有する場合は、アルゴン雰囲気中若しくは窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行うことで上記範囲の粒径を達成できる。   Furthermore, elements to be added as necessary are usually added as oxides or hydroxides, but are not limited thereto, and may be metals, nitrides, imides, amides, or other inorganic salts, , It may be contained in other raw materials in advance. Each raw material has an average particle size of about 0.1 μm or more and 15 μm or less, more preferably about 0.1 μm to 10 μm. From the viewpoint of controlling the diameter and the like, and having a particle size in the above range, the particle size in the above range can be achieved by grinding in a glove box in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere.

また、原料は精製したものが好ましい。これにより精製工程を必要としないため、蛍光体の製造工程を簡略化でき安価な蛍光体を提供することができるからである。   The raw material is preferably purified. This is because no purification process is required, and the phosphor manufacturing process can be simplified and an inexpensive phosphor can be provided.

上述した原料の内、母体材料としてSiの窒化物およびAlの窒化物、さらに付活剤としてEuの酸化物を所定量計る。すなわち、これらの原料を、上記一般式の組成比となるように、各原料を秤量して均一になるまで混合する。または、これらの原料にさらにフラックスなどの添加材料を適宜加え、混合機を用いて湿式又は乾式で混合する。   Among the above-described raw materials, a predetermined amount of Si nitride and Al nitride as the base material and Eu oxide as the activator are measured. That is, these raw materials are weighed and mixed until they become uniform so that the composition ratio of the above general formula is obtained. Alternatively, an additive material such as a flux is appropriately added to these raw materials, and mixed by a wet or dry method using a mixer.

混合機は工業的に通常用いられているボールミルの他、振動ミル、ロールミル、ジェットミルなどの粉砕機を用いて粉砕して比表面積を大きくすることもできる。また、粉末の比表面積を一定範囲とするために、工業的に通常用いられている沈降槽、ハイドロサイクロン、遠心分離器などの湿式分離機、サイクロン、エアセパレータなどの乾式分級機を用いて分級することもできる。   The mixer can be pulverized using a pulverizer such as a vibration mill, a roll mill, a jet mill, or the like, in addition to a ball mill that is usually used industrially, to increase the specific surface area. In addition, in order to keep the specific surface area of the powder within a certain range, it is classified using a wet classifier such as a sedimentation tank, hydrocyclone, and centrifugal separator, and a dry classifier such as a cyclone and an air separator, which are usually used in industry. You can also

混合した上記の原料を窒化ホウ素(BN)等の材質の坩堝に詰め、窒素雰囲気にて焼成を行う。その他の焼成雰囲気として、アルゴンなどの不活性ガスを導入することができる。焼成圧力は0.5MPaから207MPa、また焼成温度は1900℃から2200℃が好ましく、約8時間から36時間かけて焼結処理を行う。   The mixed raw materials are packed in a crucible made of a material such as boron nitride (BN) and fired in a nitrogen atmosphere. As another firing atmosphere, an inert gas such as argon can be introduced. The firing pressure is preferably from 0.5 MPa to 207 MPa, and the firing temperature is preferably from 1900 ° C. to 2200 ° C., and the sintering treatment is performed for about 8 hours to 36 hours.

焼成体を再び坩堝に投入し、これに略等方的な加圧及び加熱処理を施す。具体的には熱間等方圧加圧装置により窒素分圧を100MPa以上とし、燃焼温度を1500℃ないし2200℃とすることが好ましい。加圧及び加熱処理は0.5時間ないし8時間とすることが好ましい。さらに、得られた焼成体を粉砕後、窒素及び水素の混合雰囲気下で、1400℃〜2000℃の焼成温度にて2時間から8時間の加熱を施しアニール処理することができる。このように加熱及び略等方的な加圧後にアニール処理を施すことで精製後の蛍光体の輝度を顕著に向上でき好ましい。さらに得られた焼成体を粉砕、分散、濾過等して目的の蛍光体粉末を得る。固液分離は濾過、吸引濾過、加圧濾過、遠心分離、デカンテーションなどの工業的に通常用いられる方法により行うことができる。また乾燥は、真空乾燥機、熱風加熱乾燥機、コニカルドライヤー、ロータリーエバポレーターなどの工業的に通常用いられる装置や方法により達成できる。   The fired body is again put into the crucible, and isotropically pressurized and heat-treated. Specifically, it is preferable that the partial pressure of nitrogen is 100 MPa or more and the combustion temperature is 1500 ° C. to 2200 ° C. with a hot isostatic press. The pressure and heat treatment are preferably 0.5 hours to 8 hours. Furthermore, after the obtained fired body is pulverized, it can be annealed by heating at a firing temperature of 1400 ° C. to 2000 ° C. for 2 hours to 8 hours in a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen. Thus, it is preferable to perform annealing after heating and substantially isotropic pressurization, since the brightness of the phosphor after purification can be remarkably improved. Further, the obtained fired body is pulverized, dispersed, filtered, and the like to obtain a target phosphor powder. Solid-liquid separation can be performed by industrially used methods such as filtration, suction filtration, pressure filtration, centrifugation, and decantation. Drying can be achieved by industrially used apparatuses and methods such as a vacuum dryer, a hot air heating dryer, a conical dryer, and a rotary evaporator.

また、熱間等方圧加圧装置での加圧処理において、粉末状の混合原料を圧媒ガスに対して気密な材料で構成された気密容器に封入し、脱気した後、略等方圧力を付加してもよい。これにより粉末だけでなく高密度化され緻密な焼結体となった蛍光体が得られる。さらに、被処理体への加圧と加熱はほぼ同時に施されることが好ましい。これにより粉末材料を加圧焼結と同時に接合できる。ただ昇温を先行して、充填容器を予備加熱し十分に軟化した後に昇圧してもよい。これにより加温による容器の変形能力を高めることができ、容器の破損を回避して充填された内部の被処理体への影響を防止できる。   In addition, in pressurization with a hot isostatic press, the powdered mixed raw material is sealed in an airtight container made of a material that is airtight to the pressure medium gas, degassed, and then approximately isotropic. Pressure may be applied. As a result, not only the powder but also a phosphor which is densified and becomes a dense sintered body is obtained. Furthermore, it is preferable to apply pressure and heat to the object to be processed almost simultaneously. Thus, the powder material can be joined simultaneously with the pressure sintering. However, the temperature may be increased after the filling container is preheated and sufficiently softened in advance. Thereby, the deformability of the container due to heating can be increased, and damage to the container can be avoided and the influence on the internal object to be processed can be prevented.

(熱間等方加圧による効果)
上記の圧力あるいは温度の範囲内で混合原料に対して略等方的に加圧することにより、各原料を拡散させながら焼結させることができる。特に焼結において気孔などの欠陥を低減し、組織の変形を防止できる。一方、内部に空孔が形成されている被処理体であれば、等方的に加圧することで空孔を押し潰し、同時に拡散を進行させて空孔を消滅させることができる。特に空孔が表面に連通しておらず外部に対して閉塞した内孔であれば高い効果が得られ、被処理体の高密度化が図れる。すなわち残留空孔の発生を防止しながらの焼結と、残留空孔の除去とを略同時に施すことができる。
(Effect of hot isostatic pressing)
By substantially isotropically pressurizing the mixed raw material within the above pressure or temperature range, each raw material can be sintered while being diffused. In particular, defects such as pores can be reduced during sintering, and deformation of the structure can be prevented. On the other hand, if the object to be processed has pores formed inside, the pores can be crushed by isotropic pressure and simultaneously diffused to disappear. In particular, if the hole is an inner hole that is not in communication with the surface and is closed to the outside, a high effect can be obtained and the density of the object to be processed can be increased. That is, sintering while preventing the generation of residual vacancies and removal of the residual vacancies can be performed substantially simultaneously.

また、上記に特定した圧力あるいは温度の範囲内による加圧と加熱の相乗効果により、粉末の焼結及び拡散性を促進させ、内部欠陥を有効に除去できる。特に略等方的な加圧を施すことで、混合原料の内部の拡散性を一層促進できるため、材料の外形形状の変形を低減できる。あるいは、混合原料の略全方向からほぼ等しい圧力が原料混合体に加わるため、この混合体内部の空孔が消滅するまで相似的に収縮する。すなわち凹凸部に対しても均等に圧力が付加するため事実上形状が変化しない。この結果、蛍光体の粒径サイズを維持したまま内部に存在する欠陥構造を消滅できる。このように特定の条件下で略等方的な加圧燃焼焼結処理を施すことで、焼結体を緻密化することができ好ましい。   In addition, due to the synergistic effect of pressurization and heating within the pressure or temperature range specified above, sintering and diffusibility of the powder can be promoted and internal defects can be effectively removed. In particular, by applying substantially isotropic pressure, the diffusibility inside the mixed raw material can be further promoted, so that deformation of the outer shape of the material can be reduced. Alternatively, since substantially equal pressure is applied to the raw material mixture from almost all directions of the mixed raw material, it contracts in a similar manner until the vacancies inside the mixed material disappear. That is, since the pressure is evenly applied to the uneven portion, the shape does not change substantially. As a result, the defect structure existing inside can be eliminated while maintaining the particle size of the phosphor. Thus, it is preferable that the sintered body can be densified by applying a substantially isotropic pressure combustion sintering treatment under specific conditions.

上記の加圧及び加熱処理における雰囲気焼結は、アルゴンと窒素との混合ガスや、窒素ガスを使用できる。これにより圧媒ガスと被処理体との反応を促進させて焼結でき好ましい。また、窒化物結晶の熱分解を有効に防止でき好ましい。具体的に焼成時の窒素分圧を100MPa以上とすることで、母体結晶表面での結晶欠陥の生成と母体結晶を構成する元素の還元が有効に抑制される。この結果、光吸収成分の生成を顕著に抑制することができる。   The atmosphere sintering in the above pressurization and heat treatment can use a mixed gas of argon and nitrogen or nitrogen gas. This is preferable because the reaction between the pressure medium gas and the object to be processed can be promoted and sintered. Further, it is preferable because the thermal decomposition of the nitride crystal can be effectively prevented. Specifically, by setting the nitrogen partial pressure during firing to 100 MPa or more, generation of crystal defects on the surface of the host crystal and reduction of elements constituting the host crystal are effectively suppressed. As a result, the generation of the light absorption component can be significantly suppressed.

一方、従来の技術として、酸化物または酸窒化物を母体とする蛍光体、特に一般式:Si6-zAlzz8-zで示される蛍光体の製造方法では、その焼成条件として、窒素雰囲気又は非酸化雰囲気下で加熱して1850〜2050℃の温度で9時間以上保持することが公知である。また加熱時の圧力については、0.3〜4MPaと開示されており、実施の形態1に係る圧力(100MPa)よりも著しく低い。 On the other hand, as a conventional technique, in a method for producing a phosphor having an oxide or oxynitride as a base, particularly a phosphor represented by the general formula: Si 6-z Al z O z N 8-z , It is known to heat in a nitrogen atmosphere or a non-oxidizing atmosphere and hold at a temperature of 1850 to 2050 ° C. for 9 hours or more. The pressure during heating is disclosed as 0.3 to 4 MPa, which is significantly lower than the pressure (100 MPa) according to the first embodiment.

さらに従来の製造方法では加圧環境に関する所定の規定事項は特に規定されていない。一般的に加圧に施されるプレス処理は一軸方向からの加圧が常套であり、したがって加圧方向に被処理体の容積が圧縮変化してしまう。これは蛍光体同士の融着を招き、粉砕工程が必要となり、ひいては結晶欠陥の発生を導く。また、光吸収成分に起因する内部の欠陥構造に対して、改善効果が得られる程度の加圧を施そうとすれば、上記の従来の圧力範囲では不十分である。すなわち光吸収成分を消去し難い。加えて、従来のプレス処置によって仮に加圧量をさらに高めて空孔を消滅するまで圧縮しようとすれば、初期の形状を大きく崩すこととなり、粒径形状の変形や粒子の融着による悪影響は上述の通りである。   Furthermore, in the conventional manufacturing method, there are no specific provisions relating to the pressurized environment. In general, press processing applied to pressurization is usually performed from one axial direction, and thus the volume of the object to be processed is compressed and changed in the pressurizing direction. This leads to the fusion of the phosphors, necessitating a pulverization step, which leads to the generation of crystal defects. In addition, the above-described conventional pressure range is not sufficient if an internal defect structure caused by the light absorption component is pressurized to such an extent that an improvement effect can be obtained. That is, it is difficult to erase the light absorption component. In addition, if the pressure is further increased by conventional press treatment and compression is attempted until the voids disappear, the initial shape will be greatly destroyed, and the adverse effects of particle size deformation and particle fusion will be lost. As described above.

本発明者は当該加熱及び加圧条件について検討し、焼成時の雰囲気を窒素雰囲気とし、その分圧を100MPaより高くすることで蛍光体の発光波長での反射率が大幅に増加することを新規に見出した。すなわち窒素分圧を高めることで母体結晶からの窒素原子の離脱を抑制し、この結果、蛍光体に含まれる光吸収成分を減少させることができる。   The present inventor has studied the heating and pressurizing conditions, and it is novel that the reflectance at the emission wavelength of the phosphor is greatly increased by setting the atmosphere during firing to a nitrogen atmosphere and making the partial pressure higher than 100 MPa. I found it. That is, by increasing the nitrogen partial pressure, the separation of nitrogen atoms from the host crystal can be suppressed, and as a result, the light absorption component contained in the phosphor can be reduced.

また従来技術では、原料を複数回に分けて加熱することが開示されている。2回目以降の加熱条件として、例えば温度は1820〜2200℃、雰囲気の圧力は0.1MPa〜100MPa、保持時間は1時間以上とされている。   The prior art discloses that the raw material is heated in a plurality of times. As the second and subsequent heating conditions, for example, the temperature is 1820 to 2200 ° C., the atmospheric pressure is 0.1 MPa to 100 MPa, and the holding time is 1 hour or more.

実施の形態1の蛍光体の製造方法では、加熱と略同時にほぼ等方的な高圧処理を施す特異な工程を含有することで、原料から精製までの反応の工程数を低減しても品質の高い蛍光体を得ることができる。ただ、上記のように複数回に分けて加熱して、さらなる高い品質性を備える蛍光体を精製することもできる。この場合であっても上記の特定の窒素分圧下及び温度範囲内で加熱加圧することが好ましい。これにより母体結晶からの窒素原子の離脱を抑制できる。具体的な焼成条件は、窒素分圧が100MPa以上の窒素雰囲気下で、1500℃ないし2200℃での加熱が好ましい。これにより蛍光体の発光波長における反射率を増加することができる。また、従来の製造方法で得られた光吸収成分を多く含有する蛍光体を、実施の形態1の工程、すなわち窒素分圧100MPa以上の圧力下で1500℃ないし2200℃で加熱処理を付加することで、蛍光体の発光特性を大幅に改善することができる。つまり蛍光体の製造工程において、上記特定の条件を備える略等方加圧処理を製造工程中の少なくとも1工程に含有することで、品質の向上された蛍光体を得ることができる。   The manufacturing method of the phosphor of the first embodiment includes a unique process for performing isotropic high-pressure treatment almost simultaneously with heating, so that the quality can be improved even if the number of reaction steps from the raw material to the purification is reduced. A high phosphor can be obtained. However, it is possible to purify a phosphor with higher quality by heating in multiple steps as described above. Even in this case, it is preferable to heat and press under the specific nitrogen partial pressure and within the temperature range. Thereby, the detachment | leave of the nitrogen atom from a base crystal can be suppressed. Specific firing conditions are preferably heating at 1500 ° C. to 2200 ° C. in a nitrogen atmosphere with a nitrogen partial pressure of 100 MPa or more. Thereby, the reflectance at the emission wavelength of the phosphor can be increased. In addition, the phosphor containing a large amount of light-absorbing components obtained by the conventional manufacturing method is subjected to heat treatment at 1500 ° C. to 2200 ° C. under the step of Embodiment 1, that is, a nitrogen partial pressure of 100 MPa or more. Thus, the emission characteristics of the phosphor can be greatly improved. That is, in the manufacturing process of the phosphor, a phosphor with improved quality can be obtained by including a substantially isotropic pressurization process having the above specific conditions in at least one of the manufacturing processes.

蛍光体中の光吸収成分の低減は、反射スペクトルにより明らかとなる。具体的に発光ピーク波長での反射率において、高い反射性を示していれば励起により生じた蛍光が蛍光体中に吸収されず、外部へと放出されたことを意味する。すなわち励起エネルギーが蛍光へと高効率に変換されて、光取り出し効率が高いことを示す。つまり蛍光体内での光損失を誘発する光吸収成分が低減されたと解釈できる。   The reduction of the light absorption component in the phosphor is revealed by the reflection spectrum. Specifically, if the reflectance at the emission peak wavelength shows high reflectivity, it means that the fluorescence generated by excitation is not absorbed into the phosphor but is emitted to the outside. That is, the excitation energy is converted into fluorescence with high efficiency, indicating that the light extraction efficiency is high. That is, it can be interpreted that the light absorption component that induces light loss in the phosphor is reduced.

実施の形態1に係る蛍光体の反射率測定には、日亜化学工業製の反射率測定装置を用いた。以下に反射率の測定方法を説明する。光源としてキセノンランプを使用し、光源からの光を第一のモノクロメーターに導入する。導入された光のうち目的とする波長のみを第一のモノクロメーターで選択して反射率を求める試料に照射する。試料で反射された光を第二のモノクロメーターに導入し、第一のモノクロメーターで選択した波長と同一の波長を第二のモノクロメーターでも選択する。第二のモノクロメーターで選択された光を光電子倍増管に導入して光の強度を測定する。引き続いて第一のモノクロメーターおよび第二のモノクロメーターで選択する波長を同期して変化させ、所望の波長範囲での光の強度を測定する。反射率の基準試料としてはリン酸水素カルシウム(CaHPO4)とし、前述の試料と同様の手順で基準試料から反射される光の強度を測定する。測定した光の強度を以下の数式で計算することにより各波長における反射率を求めた。 For the reflectance measurement of the phosphor according to the first embodiment, a reflectance measuring device manufactured by Nichia Corporation was used. The reflectance measuring method will be described below. A xenon lamp is used as the light source, and light from the light source is introduced into the first monochromator. Only the target wavelength of the introduced light is selected by the first monochromator and irradiated to the sample for which the reflectance is to be obtained. The light reflected by the sample is introduced into the second monochromator, and the second monochromator selects the same wavelength as that selected by the first monochromator. The light selected by the second monochromator is introduced into the photomultiplier tube and the light intensity is measured. Subsequently, the wavelength selected by the first monochromator and the second monochromator is changed synchronously, and the intensity of light in the desired wavelength range is measured. The reference sample of reflectance is calcium hydrogen phosphate (CaHPO 4 ), and the intensity of light reflected from the reference sample is measured in the same procedure as the above-described sample. The reflectance at each wavelength was determined by calculating the measured light intensity using the following formula.

Figure 0005832713
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(結晶)
また蛍光体は、大部分が結晶を有することが好ましい。例えばガラス体(非晶質)は構造がルーズなため、蛍光体中の成分比率が一定せず色度ムラを生じる虞がある。したがって、これを回避するため生産工程における反応条件を厳密に一様になるよう制御する必要が生じる。一方、実施の形態1に係る蛍光体は、ガラス体でなく結晶を有する粉体あるいは粒体とできるため、製造及び加工が容易である。また、この蛍光体は有機媒体に均一に分散でき、発光性プラスチックやポリマー薄膜材料の調整が容易に達成できる。具体的に、実施の形態1に係る蛍光体は、少なくとも50重量%以上、より好ましくは80重量%以上が結晶を有している。これは、発光性を有する結晶相の割合を示し、50重量%以上、結晶相を有しておれば、実用に耐え得る発光が得られるため好ましい。ゆえに結晶相が多いほど良い。これにより発光輝度を高くすることができ、かつ加工性が高まる。
(crystal)
Moreover, it is preferable that most of the phosphors have crystals. For example, since the glass body (amorphous) has a loose structure, there is a possibility that the component ratio in the phosphor is not constant and chromaticity unevenness occurs. Therefore, in order to avoid this, it is necessary to control the reaction conditions in the production process to be strictly uniform. On the other hand, since the phosphor according to the first embodiment can be a powder or a particle having a crystal instead of a glass body, it is easy to manufacture and process. Further, this phosphor can be uniformly dispersed in an organic medium, and adjustment of a light emitting plastic or a polymer thin film material can be easily achieved. Specifically, in the phosphor according to Embodiment 1, at least 50 wt% or more, more preferably 80 wt% or more has crystals. This indicates the proportion of the crystalline phase having luminescent properties, and if it has a crystalline phase of 50% by weight or more, light emission that can withstand practical use can be obtained. Therefore, the more crystal phases, the better. Thereby, the light emission luminance can be increased and the workability is improved.

(粒径)
発光装置に搭載することを考慮すれば、蛍光体の粒径は1μmないし30μmの範囲が好ましく、より好ましくは2μmないし20μmとする。また、この平均粒径値を有する蛍光体が、頻度高く含有されていることが好ましい。さらに、粒度分布においても狭い範囲に分布しているものが好ましい。粒径、及び粒度分布のバラツキが小さく、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され、良好な色調を有する発光装置が得られる。したがって、上記の範囲の粒径を有する蛍光体であれば、光の吸収率及び変換効率が高い。一方、2μmより小さい粒径を有する蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。
(Particle size)
Considering mounting in a light emitting device, the particle size of the phosphor is preferably in the range of 1 μm to 30 μm, more preferably 2 μm to 20 μm. Moreover, it is preferable that the phosphor having this average particle diameter value is contained frequently. Furthermore, the particle size distribution is preferably distributed in a narrow range. By using a phosphor having a large particle size and having small particle size and particle size distribution variations and optically excellent characteristics, color unevenness is further suppressed and a light emitting device having a good color tone can be obtained. Therefore, a phosphor having a particle size in the above range has high light absorption and conversion efficiency. On the other hand, a phosphor having a particle size smaller than 2 μm tends to form an aggregate.

なお、この粒径は、F.S.S.S.No(Fisher Sub Sieve Sizer's No)における空気透過法で得られる平均粒径を指す。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、1cm3分の試料を計り取り、専用の管状容器にパッキングした後一定圧力の乾燥空気を流し、差圧から比表面積を読み取り平均粒径に換算した値である。 The particle size is F.D. S. S. S. The average particle diameter obtained by the air permeation method in No (Fisher Sub Sieve Sizer's No). Specifically, in an environment with an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%, a sample of 1 cm 3 is weighed, packed in a special tubular container, and then dried with a constant pressure, and the specific surface area is read from the differential pressure and averaged. It is a value converted into a particle size.

(実施例)
以下に一般式がSi6-zAlzz8-z(0<Z<4.2)で示される実施の形態1に係る蛍光体の製造方法の一例として、Si5.775Al0.210Eu0.0150.0237.910を実施例として挙げこの製造方法を説明する。実施例の蛍光体は主に条件の異なる雰囲気下で3度の焼成を経て生成された。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための蛍光体およびその製造方法を例示するものであって、本発明は蛍光体及びその製造方法を下記のものに特定しない。
(Example)
As an example of the method for manufacturing the phosphor according to the first embodiment, in which the general formula is Si 6-z Al z O z N 8-z (0 <Z <4.2) below, Si 5.775 Al 0.210 Eu 0.015 This production method will be described by taking O 0.023 N 7.910 as an example. The phosphors of the examples were produced through three firings mainly under atmospheres with different conditions. However, the following examples illustrate phosphors for embodying the technical idea of the present invention and their manufacturing methods, and the present invention does not specify the phosphors and their manufacturing methods as follows. .

原料粉末は宇部興産製窒化珪素(E10グレード)およびトクヤマ製窒化アルミニウム(Fグレード)および信越化学工業製酸化ユーロピウム(RUグレード)を使用した。これら原料をそれぞれ70.6質量%、22.5質量%、6.9質量%の割合で配合し、窒化珪素焼結体性ボールとナイロンポットを用いてボールミル法により混合した。続いて目開き308μmの篩を通した。この原料を窒化ホウ素製のルツボに投入し、カーボンヒーターの電気炉を用いて、窒素分圧0.9MPa下で、2020℃の加熱を8時間行った(一次焼成)。加熱することで得られた蛍光体をメノウ乳鉢にて軽く粉砕し、目開き308μmの篩を通した。   As the raw material powder, silicon nitride (E10 grade) manufactured by Ube Industries, aluminum nitride (F grade) manufactured by Tokuyama, and europium oxide (RU grade) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. were used. These raw materials were blended in proportions of 70.6% by mass, 22.5% by mass, and 6.9% by mass, respectively, and mixed by a ball mill method using a silicon nitride sintered ball and a nylon pot. Subsequently, it was passed through a sieve having an opening of 308 μm. This raw material was put into a boron nitride crucible, and heated at 2020 ° C. for 8 hours under a partial pressure of nitrogen of 0.9 MPa using a carbon heater electric furnace (primary firing). The phosphor obtained by heating was lightly pulverized in an agate mortar and passed through a sieve having an opening of 308 μm.

こうして得られた蛍光体を窒化ホウ素製ルツボに投入し、神戸製鋼所製の熱間等方圧加圧装置で窒素分圧を191MPaとし、1500℃で4時間加熱した(二次焼成)。加熱した蛍光体をメノウ乳鉢にて軽く粉砕し、目開き308μmの篩を通した。引き続いて雰囲気を常圧の窒素と水素の混合気をとし、1500℃で4時間加熱した(三次焼成)。加熱することで得られた蛍光体をメノウ乳鉢にて軽く粉砕し、目開き308μmの篩を通した。反射率の測定には日亜化学工業製の反射率測定装置を用いた。反射率の基準試料としてリン酸水素カルシウム(CaHPO4)を使用して各波長における反射率を求めた。 The phosphor thus obtained was put into a boron nitride crucible, and heated at 1500 ° C. for 4 hours (secondary firing) at a nitrogen partial pressure of 191 MPa using a hot isostatic pressing device manufactured by Kobe Steel. The heated phosphor was lightly pulverized in an agate mortar and passed through a sieve having an opening of 308 μm. Subsequently, the atmosphere was changed to a mixture of nitrogen and hydrogen at normal pressure and heated at 1500 ° C. for 4 hours (tertiary firing). The phosphor obtained by heating was lightly pulverized in an agate mortar and passed through a sieve having an opening of 308 μm. A reflectance measuring device manufactured by Nichia Corporation was used for the reflectance measurement. The reflectance at each wavelength was determined using calcium hydrogen phosphate (CaHPO 4 ) as a reference sample for reflectance.

(比較例)
上記の実施例と同一の原料を同量だけ秤量し、かつ同じ条件で一次焼成を行った。得られた蛍光体を比較例1とする。また、比較例2の蛍光体は、比較例1で得られた蛍光体に、さらに実施例1と同一の原料を、10%重量(焼成体):90重量%(原料)の比率で混合し、これを実施例の一次焼成と同条件による焼成工程を経て得られた。
(Comparative example)
The same raw material as in the above example was weighed by the same amount and subjected to primary firing under the same conditions. The obtained phosphor is referred to as Comparative Example 1. In the phosphor of Comparative Example 2, the same raw material as in Example 1 was further mixed with the phosphor obtained in Comparative Example 1 at a ratio of 10% weight (fired body): 90% by weight (raw material). This was obtained through a firing step under the same conditions as the primary firing of the example.

実施例及び比較例1、比較例2の蛍光体粉末における粒径、粉体輝度などの発光特性、及び反射率を表1に併記する。また図1は各蛍光体の発光スペクトルを、図2は反射スペクトルをそれぞれ示す。図1に示すように実施例の蛍光体は比較例1、2の蛍光体と比較して発光強度が高い。また図2、表1に示すように、実施例の蛍光体に係る反射率は比較例1、2の反射率よりも高い。具体的に実施例の蛍光体では、発光ピーク波長での反射率が65%以上であり、詳しくは70%を超過している。すなわち、窒素分圧100MPa以上での熱間等方加圧を施した蛍光体では、光吸収成分が減少して発光ピーク波長における反射率が大きく増加することが分かる。この発光ピーク波長における反射率の増加が、表1に示すように粉体輝度の顕著な改善に寄与している。   Table 1 shows the light emission characteristics such as particle diameter, powder luminance, and reflectance in the phosphor powders of Examples and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 1 shows the emission spectrum of each phosphor, and FIG. 2 shows the reflection spectrum. As shown in FIG. 1, the phosphors of the examples have higher emission intensity than the phosphors of Comparative Examples 1 and 2. Also, as shown in FIG. 2 and Table 1, the reflectance of the phosphor of the example is higher than the reflectances of Comparative Examples 1 and 2. Specifically, in the phosphor of the example, the reflectance at the emission peak wavelength is 65% or more, and specifically exceeds 70%. That is, it can be seen that in the phosphor subjected to the hot isostatic pressing at a nitrogen partial pressure of 100 MPa or more, the light absorption component is decreased and the reflectance at the emission peak wavelength is greatly increased. This increase in reflectance at the emission peak wavelength contributes to a significant improvement in powder luminance as shown in Table 1.

Figure 0005832713
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図3は、4種の製造方法により生成された蛍光体の反射率をそれぞれ示すグラフである。すなわち、図中の実施例に相当するデータは、上記実施例に係る蛍光体の製造方法を経て得られた蛍光体のデータであり、具体的には一次焼成、熱間等方加圧による二次焼成、さらに三次焼成であるアニール処理を施した製造方法である。同様に図3中の比較例1に係るデータは上記比較例1に相当する蛍光体の反射率であり、すなわち一次焼成のみを経て得られた蛍光体に係る。さらに比較例3は一次焼成の後アニール処理を付加した蛍光体を、また、比較例4は一次焼成の後に熱間等方加圧を施した蛍光体の反射率をそれぞれ示す。   FIG. 3 is a graph showing the reflectance of the phosphors produced by the four types of manufacturing methods. That is, the data corresponding to the example in the figure is the data of the phosphor obtained through the phosphor manufacturing method according to the above example. Specifically, the data is obtained by performing primary firing and hot isostatic pressing. This is a manufacturing method in which an annealing process that is a secondary baking and a tertiary baking is performed. Similarly, the data according to Comparative Example 1 in FIG. 3 is the reflectance of the phosphor corresponding to Comparative Example 1, that is, the phosphor obtained through only primary firing. Further, Comparative Example 3 shows the phosphor added with the annealing after the primary firing, and Comparative Example 4 shows the reflectance of the phosphor subjected to the hot isostatic pressing after the primary firing.

図3のデータより、蛍光体のピーク波長域において、熱間等方加圧による二次焼成を経た蛍光体は、二次焼成未処理の蛍光体と比較していずれも反射率が向上している。すなわち単に一次焼成のみ、あるいはこれにアニール処理を付加した蛍光体よりも、熱間等方加圧を経た蛍光体は、励起による蛍光発光の際の蛍光体への光吸収率を低くし、すなわちエネルギー変換効率を改善できることを示す。また、熱間等方加圧焼成を施した蛍光体において、さらにこの後にアニール処理を付加したもの(実施例)、あるいはアニール処理していないもの(比較例1)同士の比較については、反射率の差は微小であるものの、上記表1に示す通り、輝度の点で大きく特性を変化させた。すなわち、熱間等方加圧焼成後にアニール処理を施すことで、2.5倍以上の顕著な輝度上昇を確認した。すなわち蛍光体の構造内において、熱間等方加圧による光吸収成分を低減させた後にアニール処理の焼成工程を経ることで、アニール処理による輝度上昇の効果が一層発揮されたと考えられる。以下に実施の形態1の蛍光体を搭載した発光装置の例を示す。   From the data of FIG. 3, in the peak wavelength range of the phosphor, the phosphor that has undergone secondary firing by hot isostatic pressing has improved reflectance compared to the phosphor that has not been subjected to secondary firing. Yes. That is, a phosphor that has been subjected to hot isostatic pressing rather than only a primary firing or a phosphor added with an annealing treatment has a lower light absorption rate to the phosphor upon emission of fluorescence by excitation, that is, It shows that energy conversion efficiency can be improved. Further, in the comparison of phosphors that have been subjected to hot isostatic pressing and further annealed (Example) or those that have not been annealed (Comparative Example 1), reflectivity Although the difference is small, as shown in Table 1 above, the characteristics were greatly changed in terms of luminance. That is, a remarkable brightness increase of 2.5 times or more was confirmed by annealing after hot isostatic pressing. That is, in the structure of the phosphor, it is considered that the effect of increasing the brightness by the annealing treatment is further exhibited by reducing the light absorption component by the hot isostatic pressing and then performing the annealing treatment firing step. An example of a light emitting device on which the phosphor of Embodiment 1 is mounted will be shown below.

(発光装置)
発光装置には、例えば蛍光ランプ等の照明器具、ディスプレイやレーダ等の表示装置、液晶用バックライト等が挙げられる。以下の実施の形態では、励起光源として近紫外から可視光の短波長領域の光を放つ発光素子を備えた発光装置を例に挙げる。発光素子は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特長を有する。また、発光素子と、発光特性に優れた蛍光体とを組み合わせた発光装置であることが好ましい。
(Light emitting device)
Examples of the light emitting device include a lighting device such as a fluorescent lamp, a display device such as a display and a radar, and a liquid crystal backlight. In the following embodiments, a light-emitting device including a light-emitting element that emits light in the short wavelength region from near ultraviolet to visible as an excitation light source will be described as an example. The light emitting element is small in size, has high power efficiency, and emits bright colors. In addition, since the light emitting element is a semiconductor element, there is no fear of a broken ball. In addition, it has excellent initial drivability and is strong against vibration and repeated on / off lighting. In addition, a light-emitting device in which a light-emitting element and a phosphor having excellent light-emitting characteristics are combined is preferable.

励起光源は視感度特性の低い紫外線領域に主発光ピークを持つものが好ましい。人間の目の感じ方と光の波長には視感度特性による関係が成り立ち、555nmの光の視感度が最も高く、短波長及び長波長に向かうほど視感度が低下する。例えば、励起光源として使用する紫外線領域の光は、視感度の低い部分に属し、実質上使用する蛍光物質の発光色によって発光装置の発光色が決定される。また、投入電流の変化等に伴う発光素子の色ズレが生じた場合でも、可視光領域に発光する蛍光物質の色ズレが極めて小さく抑えられるため、結果として色調変化の少ない発光装置を提供することができる。紫外線領域は一般に380nm若しくは400nmよりも短波長のものをいうが、視感度的に420nm以下の光は殆ど見えないため、色調に大きく影響を及ぼさないためである。また、長波長の光よりも短波長の光の方が、エネルギーが高いためである。   The excitation light source preferably has a main emission peak in the ultraviolet region having low visibility characteristics. The relationship between the human eye feeling and the light wavelength is based on the visibility characteristic, and the visibility of the light at 555 nm is the highest, and the visibility decreases toward the short wavelength and the long wavelength. For example, light in the ultraviolet region used as an excitation light source belongs to a portion having low visibility, and the light emission color of the light emitting device is substantially determined by the light emission color of the fluorescent material used. Further, even when a color shift of a light emitting element due to a change in input current or the like occurs, a color shift of a fluorescent material that emits light in the visible light region can be suppressed to be extremely small. As a result, a light emitting device with little color tone change is provided. Can do. This is because the ultraviolet region generally has a wavelength shorter than 380 nm or 400 nm, but light having a wavelength of 420 nm or less is hardly visible in terms of visual sensitivity, so that the color tone is not greatly affected. Moreover, it is because the short wavelength light has higher energy than the long wavelength light.

また、以下の実施の形態では、可視光の短波長側の領域に主発光ピークを持つ励起光源を用いることもできる。励起光源を蛍光物質入りのコーティング部材で覆う発光装置では、励起光源から出射された光が蛍光物質に吸収されずに透過し、この透過した光がコーティング部材から外部に放出される。励起光源に可視光の短波長側の光を用いると、この外部に放射される光を有効に利用することができる。よって発光装置から出射される光の損失を少なくすることができ、高効率の発光装置を提供することができる。このことから、本実施の形態は420nmから495nmまでに主発光ピークを持つ励起光源を使用することもできる。この場合は青色に発光することができる。また、比較的波長の短い光を使用しないため、人体に有害性が小さい発光装置を提供することができる。   In the following embodiments, an excitation light source having a main emission peak in a region on the short wavelength side of visible light can also be used. In a light emitting device that covers an excitation light source with a coating member containing a fluorescent material, light emitted from the excitation light source is transmitted without being absorbed by the fluorescent material, and the transmitted light is emitted from the coating member to the outside. When light on the short wavelength side of visible light is used as the excitation light source, the light emitted to the outside can be used effectively. Therefore, loss of light emitted from the light emitting device can be reduced, and a highly efficient light emitting device can be provided. From this, this embodiment can also use an excitation light source having a main emission peak from 420 nm to 495 nm. In this case, blue light can be emitted. Further, since light having a relatively short wavelength is not used, a light-emitting device that is less harmful to the human body can be provided.

ただ、励起光源として、半導体発光素子以外に、既存の蛍光灯に使用される水銀灯等、紫外から可視光の短波長領域に発光ピーク波長を有する励起光源等を適宜利用できる。また、本明細書における発光素子とは、可視光を発する素子のみならず、近紫外光や遠紫外光などを発する素子をも包含する。さらに「主面」とは、パッケージ、リード電極等、発光装置の各構成部材の表面について、半導体発光素子の光が取り出される発光面側の面のことをいう。   However, as the excitation light source, in addition to the semiconductor light emitting element, an excitation light source having an emission peak wavelength in a short wavelength region from ultraviolet to visible light, such as a mercury lamp used in an existing fluorescent lamp, can be used as appropriate. The light emitting element in this specification includes not only an element that emits visible light but also an element that emits near ultraviolet light, far ultraviolet light, or the like. Further, the “main surface” refers to a surface on the light emitting surface side from which the light of the semiconductor light emitting element is extracted with respect to the surface of each component of the light emitting device such as a package and a lead electrode.

ところで、発光素子を搭載した発光装置には、砲弾型や表面実装型など種々の形式がある。一般に砲弾型とは、外面を構成する樹脂の形状を砲弾型に形成したものを指す。また表面実装型とは、凹状の収納部内に発光素子及び樹脂を充填して形成されたものを示す。以下に各種の発光装置を例示する。   By the way, there are various types of light emitting devices equipped with light emitting elements, such as a shell type and a surface mount type. In general, the bullet shape refers to a shape in which the shape of the resin constituting the outer surface is formed into a bullet shape. The surface-mounting type refers to one formed by filling a light-emitting element and a resin in a concave storage portion. Examples of various light emitting devices are given below.

図4は、実施の形態1に係る発光装置60であって、図4(a)は発光装置60の斜視図を、図4(b)は(a)のIVB−IVB’線における発光装置60の断面図をそれぞれ示す。発光装置60は、表面実装型の1種であるサイドビュー型の発光装置である。サイドビュー型とは、発光装置の載置面に隣接した側面側から発光するタイプの発光装置であって、より薄型とできる。   4A and 4B show the light-emitting device 60 according to Embodiment 1. FIG. 4A is a perspective view of the light-emitting device 60, and FIG. 4B is the light-emitting device 60 taken along the line IVB-IVB ′ of FIG. FIG. The light emitting device 60 is a side view type light emitting device which is a kind of surface mount type. The side view type is a light emitting device that emits light from the side surface adjacent to the mounting surface of the light emitting device, and can be made thinner.

具体的に図4の発光装置60は、凹部14と、この凹み内部に収納される発光素子2とを有し、さらに凹部14内は、蛍光体3を含有する樹脂によって充填されている。この凹部14はパッケージ17の一部であって、すなわちパッケージ17は、凹部14と、この凹部14に連結された支持体16とから構成される。図4(b)に示すように、凹部14と支持体16との双方の間には、正負のリード電極15が介在されて、凹部14における発光素子2の載置面を構成している。さらに、リード電極15は、パッケージ17の外面側に露出して、この外形に沿うように設けられている。発光素子2は、凹部14内のリード電極15上に搭載されて電気的に接続されており、このリード電極15を介して外部から電力の供給を受けて発光可能となる。図4(a)は発光装置60を実装した一般的な状態であって、すなわち発光素子2が載置される面と直交する幅広な面を底面として載置されている。上記構造により発光素子の実装面と略平行な方向、すなわち発光装置の載置面と隣接した側面より発光可能な発光装置60とできる。   Specifically, the light emitting device 60 of FIG. 4 has a recess 14 and the light emitting element 2 housed in the recess, and the recess 14 is filled with a resin containing the phosphor 3. The recess 14 is a part of the package 17, that is, the package 17 includes the recess 14 and a support body 16 connected to the recess 14. As shown in FIG. 4B, positive and negative lead electrodes 15 are interposed between the concave portion 14 and the support body 16 to constitute a mounting surface of the light emitting element 2 in the concave portion 14. Further, the lead electrode 15 is exposed on the outer surface side of the package 17 and is provided along this outer shape. The light emitting element 2 is mounted on and electrically connected to the lead electrode 15 in the recess 14, and can emit light by receiving power supply from the outside via the lead electrode 15. FIG. 4A shows a general state in which the light emitting device 60 is mounted. That is, the light emitting device 60 is mounted with the wide surface orthogonal to the surface on which the light emitting element 2 is mounted as the bottom surface. With the above structure, the light emitting device 60 can emit light from a direction substantially parallel to the mounting surface of the light emitting element, that is, a side surface adjacent to the mounting surface of the light emitting device.

以下、発光装置60を詳細に説明する。パッケージ17は、正負両リード電極15の一端部がパッケージ17に挿入されるように一体成型されている。すなわち、パッケージ17は、主面側に発光素子2を収納することが可能な凹部14を有し、その凹部14の底面には、正のリード電極15の一端部と負のリード電極15の一端部とが互いに分離されて、それぞれの主面が露出するように設けられている。正負のリード電極15の間には、絶縁性の成型材料が充填されている。また、本発明において、発光装置の主面側に形成される発光面の形状は、矩形状に限定されるものではなく楕円状等としてもよい。種々の形状とすることにより、凹部14を形成するパッケージ側壁部の機械的強度を保持しながら、発光面をできるだけ大きくすることができ、薄型化しても広い範囲に照射可能な発光装置とすることができる。   Hereinafter, the light emitting device 60 will be described in detail. The package 17 is integrally molded so that one end of both the positive and negative lead electrodes 15 is inserted into the package 17. That is, the package 17 has a recess 14 capable of accommodating the light emitting element 2 on the main surface side, and one end of the positive lead electrode 15 and one end of the negative lead electrode 15 are formed on the bottom surface of the recess 14. The parts are separated from each other so that their main surfaces are exposed. An insulating molding material is filled between the positive and negative lead electrodes 15. In the present invention, the shape of the light emitting surface formed on the main surface side of the light emitting device is not limited to a rectangular shape, and may be an elliptical shape. By adopting various shapes, it is possible to make the light emitting surface as large as possible while maintaining the mechanical strength of the package side wall portion forming the recess 14 and to make the light emitting device capable of irradiating a wide range even if it is thinned. Can do.

また、実施の形態1の発光装置60において正および負のリード電極15は、他端部がパッケージ側面より突出するように挿入されている。該リード電極15の突出した部分は、パッケージ17の主面に対向する裏面側に向かって、または上記主面と垂直をなす実装面側に向かって折り曲げられている。また、凹部14を形成する内壁面の形状は、特に限定されないが、発光素子4を載置する場合、開口側へ内径が徐々に大きくなるようなテーパー形状とすることが好ましい。これにより、発光素子2の端面から発光される光を効率よく発光観測面方向へ取り出すことができる。また、光の反射を高めるため、凹部の内壁面に銀等の金属メッキを施すなど、光反射機能を有することが好ましい。   In the light emitting device 60 of the first embodiment, the positive and negative lead electrodes 15 are inserted so that the other end protrudes from the side surface of the package. The protruding portion of the lead electrode 15 is bent toward the back surface facing the main surface of the package 17 or toward the mounting surface side perpendicular to the main surface. In addition, the shape of the inner wall surface that forms the recess 14 is not particularly limited, but when the light emitting element 4 is placed, it is preferable to have a tapered shape in which the inner diameter gradually increases toward the opening. Thereby, the light emitted from the end face of the light emitting element 2 can be efficiently extracted in the direction of the emission observation surface. Further, in order to enhance the reflection of light, it is preferable to have a light reflecting function such as applying metal plating such as silver on the inner wall surface of the recess.

実施の形態1の発光装置60は、以上のように構成されたパッケージ1の凹部14内に、発光素子4が載置され、凹部内の発光素子4を被覆するように透光性樹脂が充填され、封止部材18が形成される。この透光性樹脂には波長変換部材である蛍光体3が含有されている。透光性樹脂は、シリコーン樹脂組成物を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることもできる。   In the light emitting device 60 of the first embodiment, the light emitting element 4 is placed in the concave portion 14 of the package 1 configured as described above, and a light-transmitting resin is filled so as to cover the light emitting element 4 in the concave portion. Then, the sealing member 18 is formed. This translucent resin contains a phosphor 3 that is a wavelength conversion member. As the translucent resin, a silicone resin composition is preferably used, but an insulating resin composition having translucency such as an epoxy resin composition and an acrylic resin composition can also be used.

(発光素子)
発光素子は、紫外線領域から可視光領域までの光を発することができる。特に240nmないし480nm、一層好ましくは290nmないし460nm、更に好ましくは350nmないし460nmに発光ピーク波長を有する発光素子を使用し、蛍光物質を効率よく励起可能な発光波長を有する光を発光できる発光層を有することが好ましい。当該範囲の励起光源を用いることにより、発光効率の高い蛍光体を提供することができるからである。また、励起光源に半導体発光素子を利用することによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。可視光の短波長側領域の光は、主に青色光領域となる。また、以下では発光素子として窒化物半導体発光素子を例にとって説明するが、これに限定されるものではない。
(Light emitting element)
The light-emitting element can emit light from the ultraviolet region to the visible light region. In particular, a light emitting element having an emission peak wavelength of 240 nm to 480 nm, more preferably 290 nm to 460 nm, and more preferably 350 nm to 460 nm is used, and a light emitting layer capable of emitting light having an emission wavelength capable of efficiently exciting a fluorescent material is provided. It is preferable. This is because a phosphor with high luminous efficiency can be provided by using an excitation light source in this range. Further, by using a semiconductor light emitting element as an excitation light source, a stable light emitting device with high efficiency, high output linearity with respect to input, and strong against mechanical shock can be obtained. The light in the short wavelength region of visible light is mainly in the blue light region. Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device will be described as an example of the light emitting device, but the present invention is not limited to this.

具体的に、発光素子はIn又はGaを含む窒化物半導体素子であることが好ましい。なぜなら、前記蛍光体は、495nmないし540nm近傍で強く発光するため、該波長域の発光素子が求められているからである。該発光素子は、近紫外から可視光の短波長領域に発光ピーク波長を有する光を放出し、該発光素子からの光により、少なくとも一以上の蛍光体が励起され、所定の発光色を示す。また、該発光素子は発光スペクトル幅を狭くさせることが可能であることから、蛍光体を効率よく励起することができるとともに、発光装置からは実質的に色調変化に影響を与えることのない発光スペクトルを放出することもできる。   Specifically, the light emitting element is preferably a nitride semiconductor element containing In or Ga. This is because the phosphor strongly emits light in the vicinity of 495 nm to 540 nm, and thus a light emitting element in the wavelength region is required. The light emitting element emits light having an emission peak wavelength in the short wavelength region from near ultraviolet to visible light, and at least one or more phosphors are excited by the light from the light emitting element to exhibit a predetermined emission color. Further, since the light emitting element can narrow the emission spectrum width, the phosphor can efficiently excite the phosphor, and the light emission device does not substantially affect the color change from the light emitting device. Can also be released.

また、実施の形態1に係る発光素子2では、窒化物半導体素子の一例であるLEDチップを採用している。その他、発光素子2は公知のものを適宜利用できるが、蛍光物質を備えた発光装置とするとき、その蛍光物質を励起する光を発光可能な半導体発光素子が好ましい。このような半導体発光素子として、ZnSeやGaNなど種々の半導体を挙げることができるが、蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適にあげられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。本実施の形態で用いられている発光素子2は、同一面側に正および負の電極が形成されているが、対応する面に正および負の電極がそれぞれ形成されているものであってもよい。また、正および負の電極は、必ずしも1つずつ形成されていなくてもよく、それぞれ2つ以上形成されていてもよい。 In the light emitting element 2 according to the first embodiment, an LED chip which is an example of a nitride semiconductor element is employed. In addition, although a well-known thing can be utilized suitably for the light emitting element 2, when setting it as the light-emitting device provided with the fluorescent substance, the semiconductor light-emitting element which can light-emit the light which excites the fluorescent substance is preferable. Examples of such a semiconductor light emitting device include various semiconductors such as ZnSe and GaN. Nitride semiconductors capable of emitting short wavelengths capable of efficiently exciting fluorescent materials (In x Al y Ga 1-xy N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) are preferable. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. The light emitting element 2 used in the present embodiment has positive and negative electrodes formed on the same surface side, but the positive and negative electrodes may be formed on the corresponding surfaces. Good. Further, the positive and negative electrodes do not necessarily have to be formed one by one, and two or more each may be formed.

このように発光素子から放出される光を励起光源とすることで、従来の水銀ランプに比して消費電力の低い、効率の良い発光装置を実現できる。また、実施の形態1に係る発光装置は、上述した実施例の蛍光体を使用することができる。   Thus, by using the light emitted from the light emitting element as an excitation light source, an efficient light emitting device with low power consumption compared to a conventional mercury lamp can be realized. The light emitting device according to Embodiment 1 can use the phosphors of the above-described examples.

(蛍光体)
実施の形態1における蛍光体3は、上記記載の窒化物蛍光体を使用した。蛍光体3は樹脂中にほぼ均一の割合で混合されていることが好ましい。これにより色ムラのない光が得られる。また、上記の窒化物蛍光体において、一般式Si6-zAlzz8-zで示される結晶相を高純度で含むこと、また単相から構成されていることが高輝度な発光の観点からは好ましいが、特性が低下しない範囲で他の結晶相あるいは混合物を含有していてもよい。発光装置60から放出される光の輝度及び波長等は、発光装置60内に封止される蛍光体3の粒子サイズ、その塗布後の均一度、蛍光体が含有される樹脂の厚さ等に影響を受ける。具体的には、発光装置60内の部位において、発光素子2から放出される光が、発光装置60の外へ放出されるまでに励起される蛍光体の量やサイズが偏在していれば、色ムラが発生してしまう。また蛍光体粉体において、発光は主に粒子表面で起こると考えられるため、一般的に平均粒径が小さければ、粉体単位重量あたりの表面積を確保でき輝度の低下を回避できる。さらに、小粒蛍光体は光を拡散反射させて発光色の色ムラを防止することも可能である。他方、大粒径蛍光体は光変換効率を向上させる。従って、蛍光体の量及び粒径サイズを制御することで、効率よく光を取り出すことが可能となる。
(Phosphor)
As the phosphor 3 in the first embodiment, the nitride phosphor described above is used. The phosphor 3 is preferably mixed in the resin at a substantially uniform ratio. Thereby, light without color unevenness is obtained. Further, in the nitride phosphor described above, it is highly luminous that it contains a crystal phase represented by the general formula Si 6-z Al z O z N 8-z with high purity and is composed of a single phase. From the point of view, it is preferable, but other crystal phases or a mixture may be contained as long as the characteristics are not deteriorated. The brightness and wavelength of the light emitted from the light emitting device 60 are determined by the particle size of the phosphor 3 sealed in the light emitting device 60, the uniformity after coating, the thickness of the resin containing the phosphor, and the like. to be influenced. Specifically, if the amount and size of the phosphor excited before the light emitted from the light emitting element 2 is emitted to the outside of the light emitting device 60 at a site in the light emitting device 60 is unevenly distributed, Color unevenness occurs. Further, in the phosphor powder, light emission is considered to occur mainly on the particle surface. Therefore, if the average particle size is generally small, a surface area per unit weight of the powder can be secured and a reduction in luminance can be avoided. Further, the small-sized phosphor can diffuse and reflect light to prevent uneven color of the emitted color. On the other hand, the large particle size phosphor improves the light conversion efficiency. Therefore, light can be extracted efficiently by controlling the amount and particle size of the phosphor.

さらに発光装置60内に配置される蛍光体は、光源から発する熱に耐性のあるもの、使用環境に左右されない耐候性のあるものがより望ましい。なぜなら一般的に蛍光強度は媒体の温度が高いほど弱くなる。これは温度の上昇につれて分子間衝突の増大、無輻射遷移失活によるポテンシャルエネルギー損失をもたらすためである。   Further, it is more preferable that the phosphor disposed in the light emitting device 60 is resistant to heat generated from the light source and weather resistant that is not affected by the use environment. This is because the fluorescence intensity generally decreases as the temperature of the medium increases. This is because as the temperature rises, intermolecular collision increases and potential energy loss is caused by non-radiative transition deactivation.

ただ、蛍光体3を樹脂中で部分的に偏在するよう配合することもできる。一例として、発光素子2に接近して載置することにより、発光素子2からの光を効率よく波長変換することができ、発光効率の優れた発光装置とできる。   However, the phosphor 3 can be blended so as to be partially distributed in the resin. As an example, by placing the light-emitting element 2 close to the light-emitting element 2, the light from the light-emitting element 2 can be wavelength-converted efficiently, and a light-emitting device with excellent light-emitting efficiency can be obtained.

また、封止部材18内に2種以上の蛍光体を含有させることでもできる。これにより、発光層から出力される主光源を第1の蛍光体により波長変換し、さらに第2の蛍光体により波長変換された光を得ることができる。複数の蛍光体の配合を調整することにより、主光源、第1の蛍光体により波長変換された光、さらに第2の蛍光体により波長変換された光、また、主光源が直接第2の蛍光体により波長変換された光、とを組み合わせることにより、様々な色を表現することが可能である。   Further, two or more kinds of phosphors may be contained in the sealing member 18. Thereby, the wavelength of the main light source output from the light emitting layer can be converted by the first phosphor, and light that has been wavelength-converted by the second phosphor can be obtained. By adjusting the combination of the plurality of phosphors, the main light source, the light wavelength-converted by the first phosphor, the light wavelength-converted by the second phosphor, and the main light source directly the second fluorescence Various colors can be expressed by combining light that has been wavelength-converted by the body.

実施の形態1の発光装置60であれば、LEDチップからの励起光と、これに励起される緑色を発光可能な上記蛍光体と、さらに青色または赤色発光可能な蛍光体を併用することで、優れた発光特性を有する白色光を放出できる。赤色発光可能な蛍光体としては、例えば、(Ca1-xSrx)AlBySiN3+y:Eu(0≦x≦1.0、0≦y≦0.5)または(Ca1-zSrz2Si58:Eu(0≦z≦1.0)等が挙げられる。これらの蛍光体を併用することで、三原色に相当する各成分光の半値幅を狭くでき、すなわちシャープな三波長から構成される白色光を得られる。この結果、各波長同士のオーバーラップが低減され、また各成分光の発光ピークとカラーフィルターの透過率ピークとを略合致させることができる。したがって、有効波長域に相当する成分光が高効率に含有された白色光が実現し、この結果、フィルター通過後の光束量の損失を低減できるため、総合的に出力が向上された放出光となる。また、上記の蛍光体は高温高湿での安定性が優れており、したがって耐候性に富む発光装置とできる。 In the case of the light emitting device 60 according to the first embodiment, by combining the excitation light from the LED chip, the phosphor capable of emitting green excited by the LED chip, and the phosphor capable of emitting blue or red, White light having excellent light emission characteristics can be emitted. Examples of phosphors capable of emitting red light include (Ca 1-x Sr x ) AlB y SiN 3 + y : Eu (0 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.5) or (Ca 1-z Sr z ) 2 Si 5 N 8 : Eu (0 ≦ z ≦ 1.0). By using these phosphors in combination, the half-value width of each component light corresponding to the three primary colors can be narrowed, that is, white light composed of sharp three wavelengths can be obtained. As a result, the overlap between the wavelengths is reduced, and the emission peak of each component light and the transmittance peak of the color filter can be substantially matched. Therefore, white light containing component light corresponding to the effective wavelength region is realized with high efficiency, and as a result, loss of the amount of light flux after passing through the filter can be reduced, so that the emission light with improved overall output and Become. In addition, the phosphor described above is excellent in stability at high temperature and high humidity, and thus can be a light-emitting device rich in weather resistance.

その他、蛍光体の一例として、発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光物質であるペリレン系誘導体、(Zn,Cd)S:Cu,Al、YAG:Ce、Euおよび/またはCrで賦活された窒素含有CaO−Al23−SiO2等の無機蛍光物質等、適宜採用できる。同様に、YAG:Ce、Euおよび/またはCrで賦活された窒素含有CaO−Al23−SiO2の他、たとえば、特開2005−19646号公報、特開2005−8844号公報等に記載の公知の蛍光物質のいずれをも用いることができる。また、アルカリ土類硫化物系、チオガレート系、チオシリケート系、硫化亜鉛系、酸硫化物系の硫化物蛍光体も適宜選択できる。例えばアルカリ土類硫化物系蛍光体としてはMS:Re(Mは、Mg、Ca、Sr、Baからなる群より選ばれる1種以上であり、ReはEu、Ceから選ばれる1種以上)等があり、チオガレート系蛍光体としてはMN24:Re(MはMg、Ca、Sr、Baから選ばれる1種以上、Nは、Al、Ga、In、Yから選ばれる1種以上、ReはEu、Ceから選ばれる1種以上)等があり、チオシリケート系蛍光体としてはM2LS4:Re(Mは、Mg、Ca、Ba、Sr、Baから選ばれる1種以上、LはSi、Ge、Snから選ばれる1種以上、ReはEu、Ceから選ばれる1種以上)等があり、硫化亜鉛系蛍光体としてはZnS:K(KはAg、Cu、Alから選ばれる1種以上)等があり、酸硫化物系蛍光体としてはLn22S:Re(LnはY、La、Gdから選ばれる1種以上、ReはEu、Ceから選ばれる1種以上)等が挙げられる。 In addition, as an example of the phosphor, when the light from the light-emitting element is high-energy short-wavelength visible light, a perylene derivative that is an organic fluorescent material, (Zn, Cd) S: Cu, Al, YAG: Ce, Eu Inorganic fluorescent materials such as nitrogen-containing CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 activated by Cr and / or Cr can be appropriately employed. Similarly, in addition to nitrogen-containing CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 activated with YAG: Ce, Eu and / or Cr, for example, described in JP-A-2005-19646, JP-A-2005-8844, etc. Any of the known fluorescent materials can be used. Alkaline earth sulfide-based, thiogallate-based, thiosilicate-based, zinc sulfide-based, and oxysulfide-based sulfide phosphors can also be selected as appropriate. For example, MS: Re (M is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and Re is one or more selected from Eu and Ce) as the alkaline earth sulfide phosphor As the thiogallate phosphor, MN 2 S 4 : Re (M is one or more selected from Mg, Ca, Sr and Ba, N is one or more selected from Al, Ga, In and Y, Re Is one or more selected from Eu and Ce), and the thiosilicate phosphor is M 2 LS 4 : Re (M is one or more selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Ba, and L is 1 or more selected from Si, Ge and Sn, Re is one or more selected from Eu and Ce), etc., and ZnS: K (K is selected from Ag, Cu and Al) as the zinc sulfide-based phosphor 1 Ln as oxysulfide phosphors 2 O 2 S: Re (Ln is one or more selected from Y, La and Gd, and Re is one or more selected from Eu and Ce).

また、封止部材18には、適宜、添加部材を含有させることもできる。例えば光拡散材を含むことで、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。   In addition, the sealing member 18 can appropriately contain an additive member. For example, by including a light diffusing material, the directivity from the light emitting element can be relaxed and the viewing angle can be increased.

(実施の形態2)
さらに、本発明の実施の形態2に係る発光装置として、表面実装タイプの発光装置70を図5に示す。図5(a)は発光装置70の平面図、図5(b)は断面図をそれぞれ示している。発光素子71には、紫外光励起の窒化物半導体発光素子を用いることができる。また、発光素子71は、青色励起の窒化物半導体発光素子を用いても良い。ここでは、紫外光励起の発光素子71を例にとって説明する。発光素子71は、発光層として発光ピーク波長が約370nmのInGaN半導体を有する窒化物半導体発光素子を用いる。発光素子71には、p型半導体層とn型半導体層とが形成されており(図示せず)、p型半導体層とn型半導体層には、リード電極72へ連結される導電性ワイヤ74が形成されている。リード電極72の外周を覆うように絶縁封止材73が形成され、短絡を防止している。発光素子71の上方にはパッケージ75の上部にあるコバール製リッド76から延びる透光性の窓部77が設けられている。透光性の窓部77の内面には、蛍光体3及びコーティング部材79の均一混合物がほぼ全面に塗布されている。
(Embodiment 2)
Further, as a light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention, a surface mount type light emitting device 70 is shown in FIG. 5A is a plan view of the light emitting device 70, and FIG. 5B is a cross-sectional view. As the light emitting element 71, a nitride semiconductor light emitting element excited by ultraviolet light can be used. The light emitting element 71 may be a blue excited nitride semiconductor light emitting element. Here, the light emitting element 71 excited by ultraviolet light will be described as an example. The light emitting element 71 uses a nitride semiconductor light emitting element having an InGaN semiconductor with an emission peak wavelength of about 370 nm as a light emitting layer. The light-emitting element 71 includes a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer (not shown), and a conductive wire 74 connected to the lead electrode 72 in the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer. Is formed. An insulating sealing material 73 is formed so as to cover the outer periphery of the lead electrode 72 to prevent a short circuit. Above the light emitting element 71, a translucent window 77 extending from a Kovar lid 76 at the top of the package 75 is provided. A uniform mixture of the phosphor 3 and the coating member 79 is applied to almost the entire inner surface of the translucent window portion 77.

次に、ダイボンドされた発光素子71の各電極と、パッケージ凹部底面から露出された各リード電極72とをそれぞれAgワイヤ等の導電性ワイヤ74にて電気的導通を取る。パッケージの凹部内の水分を十分に排除した後、中央部にガラス窓部77を有するコバール製リッド76にて封止しシーム溶接を行う。ガラス窓部には、予めニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに対して波長変換部材であるサイアロン蛍光体3を含有させ、リッド76の透光性窓部77の背面に塗布し、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材を構成する。こうして形成された発光装置70の発光素子71から出力された光が、蛍光体3を励起し、所望の色を高輝度に発光可能な発光装置とできる。これによって色度調整が極めて簡単で量産性、信頼性に優れた発光装置が得られる。   Next, each electrode of the die-bonded light emitting element 71 and each lead electrode 72 exposed from the bottom surface of the package recess are electrically connected by a conductive wire 74 such as an Ag wire. After sufficiently removing moisture in the recess of the package, sealing is performed with a Kovar lid 76 having a glass window 77 at the center, and seam welding is performed. In the glass window portion, a sialon phosphor 3 as a wavelength conversion member is previously contained in a slurry composed of 90 wt% nitrocellulose and 10 wt% γ-alumina, and is applied to the back surface of the translucent window portion 77 of the lid 76. The color conversion member is constituted by heating and curing at 220 ° C. for 30 minutes. The light output from the light emitting element 71 of the light emitting device 70 formed in this way excites the phosphor 3 and can be a light emitting device capable of emitting a desired color with high luminance. This makes it possible to obtain a light emitting device with extremely simple chromaticity adjustment and excellent mass productivity and reliability.

実施の形態2において、励起光源として使用する紫外線領域の光は、視感度の低い部分に属し、実質上使用する蛍光物質の発光色によって発光装置の発光色が決定される。例えば、実施の形態2における発光素子に、実施の形態1に記載の蛍光体を搭載し、さらに青色及び赤色を発光可能な蛍光体を搭載することで、高輝度な白色光を放出可能な発光装置とできる。また、実施の形態2の発光装置であれば、投入電流の変化等に伴う発光素子の色ズレが生じた場合でも、可視光領域に発光する蛍光物質の色ズレが極めて小さく抑えられるため、結果として色調変化の少ない発光装置を提供することができる。紫外線領域は一般に380nm若しくは400nmよりも短波長のものをいうが、視感度的に420nm以下の光はほとんど見えないため、色調に大きく影響を及ぼさない。   In the second embodiment, the light in the ultraviolet region used as the excitation light source belongs to a portion having low visibility, and the light emission color of the light emitting device is substantially determined by the light emission color of the fluorescent material used. For example, light emission capable of emitting high-intensity white light by mounting the phosphor described in Embodiment 1 on the light-emitting element in Embodiment 2 and further mounting the phosphor capable of emitting blue and red light. Can with equipment. Further, in the light emitting device of Embodiment 2, even when a color shift of the light emitting element due to a change in input current or the like occurs, the color shift of the fluorescent material that emits light in the visible light region can be suppressed to a very small value. Thus, a light-emitting device with little change in color tone can be provided. Although the ultraviolet region generally has a wavelength shorter than 380 nm or 400 nm, light having a wavelength of 420 nm or less is hardly visible in terms of visibility, so that the color tone is not greatly affected.

(実施の形態3)
図6(a)に、本発明の実施の形態3に係る発光装置40の斜視図を示す。図6(b)は、図6(a)で示す半導体発光装置40のVIB−VIB’線における断面図である。以下、図6(a)及び(b)に基づいて、実施の形態3の発光装置40の概略を説明する。発光装置40は、リードフレーム4上に、上部に向かって略凹形状に開口している空間を備えるパッケージ12が装着されてなる。さらに、このパッケージ12の空間内であって、露出しているリードフレーム4上に複数の発光素子2が実装されている。つまり、パッケージ12は、発光素子2を包囲する枠体となっている。また、パッケージ12の開口している空間内にはツェナーダイオード等、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になる保護素子13も載置されている。さらに、発光素子2はボンディングワイヤ5やバンプ等を介して、リードフレーム4と電気的に接続されている。加えて、パッケージ12の開口している空間部は封止樹脂6により充填されている。
(Embodiment 3)
FIG. 6A is a perspective view of the light emitting device 40 according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VIB-VIB ′ of the semiconductor light emitting device 40 shown in FIG. Hereinafter, an outline of the light emitting device 40 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. The light emitting device 40 is configured such that a package 12 having a space that opens in a substantially concave shape toward the top is mounted on the lead frame 4. Further, a plurality of light emitting elements 2 are mounted on the exposed lead frame 4 in the space of the package 12. That is, the package 12 is a frame that surrounds the light emitting element 2. In addition, a protective element 13 such as a Zener diode, which is energized when a voltage higher than a specified voltage is applied, is also placed in the open space of the package 12. Further, the light emitting element 2 is electrically connected to the lead frame 4 via bonding wires 5 and bumps. In addition, the open space of the package 12 is filled with the sealing resin 6.

パッケージ12内に含有されている蛍光体3を図6(b)に示す(図6(a)中の蛍光体3は省略されている)。この蛍光体3には、上述のサイアロン蛍光体が使用でき、樹脂6内における蛍光体の含有状態は実施の形態1と同様である。   The phosphor 3 contained in the package 12 is shown in FIG. 6B (the phosphor 3 in FIG. 6A is omitted). As this phosphor 3, the above-mentioned sialon phosphor can be used, and the content of the phosphor in the resin 6 is the same as in the first embodiment.

(実施の形態4)
図7は、実施の形態4に係る砲弾型の発光装置1を示す。この発光装置1は導電性の部材からなるリードフレーム4で成型された凹形状のカップ10内であって、リードフレーム4上に載置されている発光素子2と、この発光素子2から放たれた光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体3を有する。この蛍光体3に実施の形態1の蛍光体を搭載可能であるのは、実施の形態2と同様である。また、発光素子2は、約360nmないし460nmに発光ピーク波長を有する発光素子を使用する。発光素子2に形成された正負の電極9は、導電性のボンディングワイヤ5を介してリードフレーム4と電気的に接続される。さらにリードフレーム4の一部であるリードフレーム電極4aが突出するように、発光素子2と、リードフレーム4と、ボンディングワイヤ5は、砲弾形状のモールド11で覆われる。モールド11内には光透過性の樹脂6が充填されており、さらに樹脂6には波長変換部材である蛍光体3が含有されている。樹脂6は、シロキサン結合を分子内に有するシリコーン系樹脂、シロキサン骨格のフッ素樹脂など、シリコーン樹脂組成物を使用することが好ましい。これにより耐光性や耐熱性に優れた封止樹脂とできる。一方、シリコーン樹脂は一般に元素間の結合距離が長いためガス透過性が高い性質を持ち、環境雰囲気中の水分が透過し易い。したがって、高温高湿下で蛍光体の成分溶出を促進し易い傾向にある。しかしながら本発明の蛍光体であれば、蛍光体自身からの塩素の溶出を抑制しているため、シリコーン樹脂組成物との組み合わせに際しても、シリコーン系樹脂を透過する塩素成分を著しく低減できる。すなわち、本発明の蛍光体をシリコーン系樹脂とを組み合わせることで、塩素による部材への影響を回避しつつシリコーン系樹脂の利点を享受でき好ましい。また、樹脂6は、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物も用いることもできる。この樹脂6から突出しているリードフレーム電極4aに外部電源から電力を供給することで、発光素子2の層内に含有される発光層8から光が放出される。この発光層8から出力される発光ピーク波長は、紫外から青色領域の495nm以下近傍の発光スペクトルを有する。この放出された光の一部が蛍光体3を励起し、発光層8からの主光源の波長とは異なった波長を持つ光が得られる。
(Embodiment 4)
FIG. 7 shows a bullet-type light emitting device 1 according to the fourth embodiment. The light-emitting device 1 is in a concave cup 10 formed by a lead frame 4 made of a conductive member. The light-emitting device 2 is placed on the lead frame 4 and is emitted from the light-emitting element 2. A phosphor 3 that converts the wavelength of at least a part of the emitted light. The phosphor of the first embodiment can be mounted on the phosphor 3 as in the second embodiment. The light-emitting element 2 is a light-emitting element having an emission peak wavelength at about 360 nm to 460 nm. Positive and negative electrodes 9 formed on the light emitting element 2 are electrically connected to the lead frame 4 via conductive bonding wires 5. Further, the light emitting element 2, the lead frame 4, and the bonding wire 5 are covered with a shell-shaped mold 11 so that the lead frame electrode 4 a which is a part of the lead frame 4 protrudes. The mold 11 is filled with a light-transmitting resin 6, and the resin 6 contains a phosphor 3 that is a wavelength conversion member. As the resin 6, it is preferable to use a silicone resin composition such as a silicone resin having a siloxane bond in the molecule or a siloxane skeleton fluororesin. Thereby, it can be set as the sealing resin excellent in light resistance and heat resistance. On the other hand, a silicone resin generally has a high gas permeability due to a long bond distance between elements, and moisture in an environmental atmosphere is easily transmitted. Therefore, it tends to facilitate the elution of the phosphor components under high temperature and high humidity. However, since the phosphor of the present invention suppresses the elution of chlorine from the phosphor itself, the chlorine component that permeates the silicone resin can be significantly reduced even when combined with the silicone resin composition. That is, combining the phosphor of the present invention with a silicone resin is preferable because the advantages of the silicone resin can be enjoyed while avoiding the influence of chlorine on the member. Moreover, the resin 6 can also use the insulating resin composition which has translucency, such as an epoxy resin composition and an acrylic resin composition. By supplying electric power from an external power source to the lead frame electrode 4 a protruding from the resin 6, light is emitted from the light emitting layer 8 contained in the layer of the light emitting element 2. The emission peak wavelength output from the light emitting layer 8 has an emission spectrum near 495 nm or less in the ultraviolet to blue region. Part of the emitted light excites the phosphor 3, and light having a wavelength different from the wavelength of the main light source from the light emitting layer 8 is obtained.

(実施の形態5)
次に本発明の実施の形態5に係る発光装置20を図8(a)に示す。この発光装置20は、実施の形態4に係る発光措置1における部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。この発光装置20は、リードフレーム4で成型された凹形状のカップ10内のみに、上述の蛍光体3を含む樹脂6が充填されている。モールド11内であって、カップ10の外部に充填されている樹脂6内には蛍光体3は含有されていない。蛍光体3を含有している樹脂と、含有していない樹脂の種類は同一が好ましいが、異なっていても構わない。異種の樹脂であれば、各々の樹脂が硬化するのに要する温度の差を利用して、軟度を変化させることもできる。
(Embodiment 5)
Next, a light emitting device 20 according to Embodiment 5 of the present invention is shown in FIG. In this light emitting device 20, the same members as those in the light emitting device 1 according to Embodiment 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the light emitting device 20, the resin 6 containing the phosphor 3 is filled only in the concave cup 10 molded by the lead frame 4. The phosphor 3 is not contained in the resin 6 filled inside the mold 11 and outside the cup 10. The resin containing phosphor 3 and the resin not containing are preferably the same, but they may be different. In the case of different types of resins, the softness can be changed using the difference in temperature required for each resin to cure.

発光装置20は、カップ10内の開口部を形成する底面のほぼ中央部に、発光素子2が載置されているため、発光素子2は蛍光体3を含む樹脂6内に埋設される。発光層8からの光がムラなく蛍光体3により波長変換されるためには、発光素子からの光が均一に蛍光体含有樹脂を通過すればよい。つまり、発光層8からの光が通過する蛍光体含有樹脂膜の厚さを均一にすればよい。従って発光素子2の周囲から、カップ10の壁面及び上部までの距離が均一になるよう、カップ10の大きさ及び発光素子2の載置位置を決定すればよい。この発光装置20であれば、蛍光体3を含有する樹脂6の膜厚を均一に調整することが容易になる。   In the light emitting device 20, since the light emitting element 2 is placed at substantially the center of the bottom surface forming the opening in the cup 10, the light emitting element 2 is embedded in the resin 6 including the phosphor 3. In order for the light from the light emitting layer 8 to be wavelength-converted by the phosphor 3 without unevenness, the light from the light emitting element has only to pass through the phosphor-containing resin uniformly. That is, the phosphor-containing resin film through which light from the light emitting layer 8 passes may be made uniform. Therefore, the size of the cup 10 and the mounting position of the light emitting element 2 may be determined so that the distance from the periphery of the light emitting element 2 to the wall surface and upper part of the cup 10 is uniform. With this light emitting device 20, it becomes easy to uniformly adjust the film thickness of the resin 6 containing the phosphor 3.

また、実施の形態1と同様に、蛍光体3を樹脂中で部分的に偏在するよう配合できる。一例として、図8(b)に示す発光装置50は、発光素子2の周囲近傍にほぼ均一な厚みを有する蛍光体層が形成されてなる。これにより、発光素子2から周辺へ放出される光が通過する蛍光体の量がほぼ一定となり、つまりほぼ同一の量の蛍光体が波長変換されるため色ムラの低減された発光装置とできる。また、載置される蛍光体3の種類に関しては実施の形態2と同様とできる。   Further, similarly to the first embodiment, the phosphor 3 can be blended so as to be partially unevenly distributed in the resin. As an example, the light emitting device 50 shown in FIG. 8B is formed by forming a phosphor layer having a substantially uniform thickness in the vicinity of the periphery of the light emitting element 2. As a result, the amount of phosphor through which light emitted from the light emitting element 2 passes to the periphery is substantially constant, that is, since the same amount of phosphor is wavelength-converted, a light emitting device with reduced color unevenness can be obtained. Further, the type of phosphor 3 to be placed can be the same as in the second embodiment.

(実施の形態6)
さらに、本発明の実施の形態6に係る発光装置として、キャップタイプの発光装置30を図9に示す。発光素子2は、約400nmに発光ピーク波長を有する発光素子を使用する。この発光装置30は、実施の形態2の発光装置20のモールド11の表面に蛍光体3を分散させた光透過性樹脂からなるキャップ31を被せることにより構成される。
(Embodiment 6)
Furthermore, as a light-emitting device according to Embodiment 6 of the present invention, a cap-type light-emitting device 30 is shown in FIG. As the light emitting element 2, a light emitting element having an emission peak wavelength at about 400 nm is used. The light emitting device 30 is configured by covering a cap 31 made of a light transmissive resin in which the phosphor 3 is dispersed on the surface of the mold 11 of the light emitting device 20 of the second embodiment.

キャップ31は、蛍光体3aを光透過性の樹脂6aに均一に分散させている。この蛍光体3aを含有する樹脂6aを、発光装置30のモールド11の外面の形状に嵌合する形状に成形している。または、所定の型枠内蛍光体を含有する光透過性の樹脂6aを入れた後、発光装置30を該型枠内に押し込み、成型する製造方法も可能である。キャップ31の樹脂6aの具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの温度特性、耐候性に優れた透明樹脂、シリカゲル、ガラス、無機バインダーなどが用いられる。上記の他、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、セグメント化ポリウレタン等の熱可塑性ゴム等も使用することができる。また、蛍光体と共に拡散剤、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウムなどを含有させても良い。また、光安定剤や着色剤を含有させても良い。キャップ31に使用される蛍光体3aは、一種類のみならず複数の蛍光体を混合したものや、層状に積層したものが利用できる。   The cap 31 has the phosphor 3a uniformly dispersed in the light transmissive resin 6a. The resin 6 a containing the phosphor 3 a is molded into a shape that fits into the shape of the outer surface of the mold 11 of the light emitting device 30. Alternatively, a manufacturing method is also possible in which a light-transmitting resin 6a containing a predetermined in-frame phosphor is put, and then the light emitting device 30 is pushed into the mold and molded. As a specific material of the resin 6a of the cap 31, a transparent resin, silica gel, glass, an inorganic binder, etc. excellent in temperature characteristics and weather resistance such as an epoxy resin, a urea resin, and a silicone resin are used. In addition to the above, thermosetting resins such as melamine resins and phenol resins can be used. In addition, thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and polystyrene, thermoplastic rubbers such as styrene-butadiene block copolymer, segmented polyurethane, and the like can also be used. Further, a diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide or the like may be contained together with the phosphor. Moreover, you may contain a light stabilizer and a coloring agent. The phosphor 3a used for the cap 31 can be not only one type but also a mixture of a plurality of phosphors or a layered structure.

発光装置30では、キャップ31内の樹脂6aにのみ蛍光体3aを含有させることもできるが、これに加えてカップ10内にも蛍光体3を含む樹脂6を充填させてもよい。蛍光体3、3aの種類は同一でも別種でも良く、また、各樹脂6、6a内に複数の蛍光体を有することもできる。これにより種々の発光色を実現できる。一例として、白色光を放出する発光装置を挙げる。発光素子2から放出される光は、蛍光体3を励起し、青緑色から緑色及び黄色から赤色に発光する。この蛍光体3から放出される光の一部がキャップ31の蛍光体3aを励起し、緑色から黄色系領域に発光する。これら蛍光体の混色光により、キャップ31の表面からは白色系の光が外部へ放出される。また、搭載される種々の蛍光体に関しては、実施の形態1と同様である。   In the light emitting device 30, the phosphor 3 a can be contained only in the resin 6 a in the cap 31, but in addition to this, the cup 6 may be filled with the resin 6 containing the phosphor 3. The types of the phosphors 3 and 3a may be the same or different, and each of the resins 6 and 6a may have a plurality of phosphors. As a result, various emission colors can be realized. An example is a light emitting device that emits white light. The light emitted from the light emitting element 2 excites the phosphor 3 and emits light from blue green to green and from yellow to red. A part of the light emitted from the phosphor 3 excites the phosphor 3a of the cap 31, and emits light from green to a yellow region. Due to the mixed color light of these phosphors, white light is emitted from the surface of the cap 31 to the outside. The various phosphors to be mounted are the same as in the first embodiment.

本発明の蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法は、蛍光表示管、ディスプレイ、PDP、CRT、FL、FEDおよび投射管等、特に青色発光ダイオード又は紫外線発光ダイオードを光源とする発光特性に極めて優れた白色の照明用光源、LEDディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。   The phosphor of the present invention, the light-emitting device using the same, and the method for producing the phosphor use a fluorescent display tube, display, PDP, CRT, FL, FED, projection tube, etc., particularly a blue light-emitting diode or an ultraviolet light-emitting diode as a light source. It can be suitably used for a white illumination light source, an LED display, a backlight light source, a traffic light, an illumination switch, various sensors, various indicators, and the like that have extremely excellent light emission characteristics.

実施例及び比較例1ないし2に係る蛍光体の発光スペクトルを示す。The emission spectrum of the fluorescent substance which concerns on an Example and Comparative Examples 1-2 is shown. 実施例及び比較例1ないし2に係る蛍光体の反射スペクトルを示す。The reflection spectrum of the fluorescent substance which concerns on an Example and Comparative Examples 1-2 is shown. 実施例及び比較例1、3、4に係る蛍光体の反射スペクトルを示す。The reflection spectrum of the fluorescent substance which concerns on an Example and Comparative Examples 1, 3, and 4 is shown. 実施の形態1に係る発光装置であって、図4(a)は斜視図を、(b)は断面図を示す。FIG. 4A is a perspective view and FIG. 4B is a cross-sectional view of the light-emitting device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る発光装置であって、図5(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a cross-sectional view of a light-emitting device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る発光装置であって、図6(a)は斜視図を、(b)は断面図を示す。FIG. 6A is a perspective view and FIG. 6B is a cross-sectional view of a light-emitting device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る発光装置の断面図である。7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Embodiment 4. FIG. 図8(a)は実施の形態5に係る発光装置の断面図であり、図8(b)は実施の形態5に係る別の断面図を示す。8A is a cross-sectional view of the light emitting device according to Embodiment 5, and FIG. 8B is another cross-sectional view according to Embodiment 5. 実施の形態6に係る発光装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a sixth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1、20、30、40、50、60、70…発光装置
2…発光素子
3…蛍光体
3a…小粒子蛍光体
4…リードフレーム
4a…リードフレーム電極
5…ボンディングワイヤ
6…樹脂
6a…樹脂
8…発光層
9…電極
10…カップ
11…モールド
12…パッケージ
13…保護素子
14…凹部
15…リード電極
16…支持体
17…パッケージ
18…封止部材
31…キャップ
71…発光素子
72…リード電極
73…絶縁封止材
74…導電性ワイヤ
75…パッケージ
76…コバール製リッド
77…透光性窓部(ガラス窓部)
79…コーティング部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 20, 30, 40, 50, 60, 70 ... Light emitting device 2 ... Light emitting element 3 ... Phosphor 3a ... Small particle fluorescent substance 4 ... Lead frame 4a ... Lead frame electrode 5 ... Bonding wire 6 ... Resin 6a ... Resin 8 ... Light emitting layer 9 ... Electrode 10 ... Cup 11 ... Mold 12 ... Package 13 ... Protective element 14 ... Recess 15 ... Lead electrode 16 ... Support 17 ... Package 18 ... Sealing member 31 ... Cap 71 ... Light emitting element 72 ... Lead electrode 73 ... Insulating encapsulant 74 ... Conductive wire 75 ... Package 76 ... Kovar lid 77 ... Translucent window (glass window)
79 ... Coating member

Claims (1)

一般式がSi6-zAlzz8-z:Re(Reは、マンガン、セリウム、ユウロピウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む付活剤であり、0<Z<4.2)で示される蛍光体の製造方法であって、
少なくともケイ素含有化合物、アルミニウム含有化合物、付活剤含有化合物を含む原料を混合して一次焼成する工程と、
前記一次焼成された焼成体、1500℃以上2200℃以下の温度で、100MPa以上の窒雰囲気下等方的に圧力を加えながら二次焼成する工程と、
前記二次焼成された焼成体を、水素を含む雰囲気下で1400℃以上2000℃以下に加熱してアニール処理を施す工程と
含み、前記蛍光体の発光ピーク波長における反射率が65%以上であることを特徴とする蛍光体の製造方法。
The general formula is Si 6-z Al z O z N 8-z : Re (Re is an activator including at least one selected from the group consisting of manganese, cerium, and europium , and 0 <Z <4. 2) a method for producing the phosphor represented by
Mixing a raw material containing at least a silicon-containing compound, an aluminum-containing compound, and an activator-containing compound and performing primary firing ;
The primary sintered sintered body, at a temperature of 1500 ° C. or higher 2200 ° C. or less, a step of isotropically firing secondary while applying pressure under more nitrogen atmosphere 100 MPa,
In the secondary firing is fired body is heated to below 2000 ° C. 1400 ° C. or higher in an atmosphere containing hydrogen and a step of applying the annealing treatment, the reflectance at an emission peak wavelength of the phosphor is less than 65% the method for producing a phosphor characterized by Rukoto Oh.
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