JP7325431B2 - Method for manufacturing phosphor plate and light emitting device using phosphor plate - Google Patents

Method for manufacturing phosphor plate and light emitting device using phosphor plate Download PDF

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Description

本発明は、蛍光体プレートの製造方法および蛍光体プレートを用いた発光装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a phosphor plate and a light emitting device using the phosphor plate .

これまで蛍光体プレートにおいて様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、SiO系ガラスに無機蛍光体が分散されてなるプレート状の発光色変換部材が記載されている(特許文献1の図4、請求項1)。Various developments have been made in phosphor plates so far. As this type of technology, for example, the technology described in Patent Document 1 is known. Patent Literature 1 describes a plate-shaped luminous color conversion member in which an inorganic phosphor is dispersed in SiO 2 -based glass (Fig. 4 of Patent Literature 1, claim 1).

特開2010-132923号公報JP 2010-132923 A

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1に記載のプレート状の発光色変換部材において、発光効率の点で改善の余地があることが判明した。 However, as a result of investigation by the present inventors, it has been found that there is room for improvement in terms of luminous efficiency in the plate-shaped luminous color conversion member described in Patent Document 1 above.

本発明者はさらに検討したところ、α型サイアロン蛍光体とアルミナ(Al)との適切な材料を組み合わせて複合化することで、安定的な発光効率が得られる蛍光体プレートを実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。As a result of further investigation by the present inventors, it was found that a phosphor plate capable of obtaining stable luminous efficiency can be realized by combining appropriate materials of α-SiAlON phosphor and alumina (Al 2 O 3 ) to form a composite. and completed the present invention.

本発明によれば、
α型サイアロン蛍光体と、アルミナを含む焼結体と、を含む複合体からなる蛍光体プレートが提供される。
According to the invention,
Provided is a phosphor plate made of a composite containing an α-sialon phosphor and a sintered body containing alumina.

また本発明によれば、
III族窒化物半導体発光素子と、
前記III族窒化物半導体発光素子の一面上に設けられた上記の蛍光体プレートと、
を備える、発光装置が提供される。
Also according to the present invention,
a group III nitride semiconductor light emitting device;
the phosphor plate provided on one surface of the group III nitride semiconductor light emitting device;
A light emitting device is provided, comprising:

本発明によれば、発光効率に優れた蛍光体プレート、およびそれを用いた発光装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the phosphor plate excellent in luminous efficiency and the light-emitting device using the same are provided.

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。 The above objectives, as well as other objectives, features and advantages, will become further apparent from the preferred embodiments described below and the accompanying drawings below.

本実施形態の蛍光体プレートの構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the phosphor plate of this embodiment. (a)はフリップチップ型の発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、(b)はワイヤボンディング型の発光素子の構成を模式的に示す断面図である。1A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a flip-chip light-emitting device, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a wire-bonding light-emitting element. 複合体の発光スペクトルを測定するための装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring emission spectra of complexes; FIG. 実施例1、2および比較例1の複合体で得られた発光スペクトルである。1 shows emission spectra obtained from composites of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. Also, the drawings are schematic diagrams and do not correspond to actual dimensional ratios.

本実施形態の蛍光体プレートの概要を説明する。
本実施形態の蛍光体プレートは、α型サイアロン蛍光体と、アルミナを含む焼結体と、を含む複合体からなる板状部材で構成される。
An outline of the phosphor plate of this embodiment will be described.
The phosphor plate of this embodiment is composed of a plate-like member made of a composite containing an α-sialon phosphor and a sintered body containing alumina.

上記蛍光体プレートは、照射された青色光を橙色光に変換して発光する波長変換体として機能し得る。 The phosphor plate can function as a wavelength converter that converts the irradiated blue light into orange light and emits light.

本発明者の知見によれば、複合体を構成する成分として、α型サイアロン蛍光体とアルミナ(Al)との適切な材料の組み合わせることで、安定的な発光効率が得られる蛍光体プレートを実現できることが見出された。According to the findings of the present inventors, a phosphor capable of obtaining stable luminous efficiency can be obtained by combining appropriate materials of α-sialon phosphor and alumina (Al 2 O 3 ) as components constituting the composite. It has been found that a plate can be realized.

詳細なメカニズムは定かでないが、α型サイアロン蛍光体とアルミナとの屈折率差を適度に小さくするで、α型サイアロン蛍光体とガラス粉末(SiO)との複合体と比べて、α型サイアロン蛍光体から発光された光が取り出しやすくなり、光の変換効率が高まると、考えられる。また、ガラス粉末を使用した場合と比較して、アルミナを使用することで熱伝導率を高められる。これにより、加熱による発光強度の低下が抑制されるため、本実施形態の蛍光体プレートを高出力の発光素子に適用することが可能になる。Although the detailed mechanism is not clear, by appropriately reducing the difference in the refractive index between the α-SiAlON phosphor and alumina , the α-SiAlON It is considered that the light emitted from the phosphor is easily extracted and the light conversion efficiency is increased. Also, compared with the case of using glass powder, the use of alumina can increase the thermal conductivity. As a result, the decrease in emission intensity due to heating is suppressed, so that the phosphor plate of this embodiment can be applied to a high-output light-emitting element.

一方、YAG蛍光体とアルミナとの組み合わせのように屈折率差が小さすぎると、光散乱がしにくくなり、青色光の透過を防ぐためには蛍光体含有率を高める必要がある。これに対して、α型サイアロン蛍光体とアルミナとの屈折率差は適度に大きく、青色光の散乱を促し、低い蛍光体含有率で効率良く青色光の透過を抑制でき、輝度が高い橙色を発光できる、と考えられる。 On the other hand, if the refractive index difference is too small as in the case of the combination of YAG phosphor and alumina, light scattering becomes difficult, and it is necessary to increase the phosphor content in order to prevent the transmission of blue light. On the other hand, the refractive index difference between the α-SiAlON phosphor and alumina is moderately large, promoting the scattering of blue light. It is thought that it can emit light.

ここで、各成分の屈折率の代表値として、α型サイアロン蛍光体:2程度、YAG蛍光体:約1.8、Al:約1.7、SiO:約1.4が知られている。Here, as representative values of the refractive index of each component, α-SiAlON phosphor: about 2, YAG phosphor: about 1.8, Al 2 O 3 : about 1.7, and SiO 2 : about 1.4 are known. It is

上記蛍光体プレートによれば、波長455nmの青色光が照射された場合、蛍光体プレートから発せられる波長変換光のピーク波長は585nm以上605nm以下であることが好ましい。また、これによれば、青色光を発光する発光素子に蛍光体プレートを組み合わせることで、輝度が高い橙色を発光する発光装置を得ることができる。 According to the phosphor plate, when blue light with a wavelength of 455 nm is irradiated, the peak wavelength of wavelength-converted light emitted from the phosphor plate is preferably 585 nm or more and 605 nm or less. Further, according to this, by combining a phosphor plate with a light emitting element that emits blue light, a light emitting device that emits orange light with high brightness can be obtained.

本実施形態の蛍光体プレートの構成について詳述する。 The configuration of the phosphor plate of this embodiment will be described in detail.

上記蛍光体プレートを構成する複合体中には、α型サイアロン蛍光体とアルミナとが混在されている。混在とは、母材(マトリックス相)となるアルミナ中にα型サイアロン蛍光体が分散された状態を意味する。すなわち、複合体は、母材が構成する(多)結晶体の結晶粒間および/または結晶粒内にα型サイアロン蛍光体粒子が分散された構造を有してもよい。このα型サイアロン蛍光体粒子は、母材(アルミナ焼結体)中に均一に分散されていてもよい。 The α-sialon phosphor and alumina are mixed in the composite constituting the phosphor plate. Mixing means a state in which the α-sialon phosphor is dispersed in alumina serving as a base material (matrix phase). That is, the composite may have a structure in which α-SiAlON phosphor particles are dispersed between and/or within crystal grains of a (poly)crystal that constitutes the base material. The α-sialon phosphor particles may be uniformly dispersed in the base material (alumina sintered body).

(α型サイアロン蛍光体)
本実施形態のα型サイアロン蛍光体は、下記一般式(1)で表されるEu元素を含有するα型サイアロン蛍光体を含むものである。
(M)m(1-x)/p(Eu)mx/2(Si)12-(m+n)(Al)m+n(O)(N)16-n ・・一般式(1)
(α-type Sialon phosphor)
The α-sialon phosphor of this embodiment contains an α-sialon phosphor containing an Eu element represented by the following general formula (1).
(M) m(1-x)/p (Eu) mx/2 (Si) 12-(m+n) (Al) m+n (O) n (N) 16-n General formula (1)

上記一般式(1)中、MはLi、Mg、Ca、Y及びランタニド元素(LaとCeを除く)からなる群から選ばれる1種以上の元素を表し、pはM元素の価数、0<x<0.5、1.5≦m≦4.0、0≦n≦2.0を表す。nは、例えば、2.0以下でもよく、1.0以下でもよく、0.8以下でもよい。 In the above general formula (1), M represents one or more elements selected from the group consisting of Li, Mg, Ca, Y and lanthanide elements (excluding La and Ce), p is the valence of the M element, 0 <x<0.5, 1.5≦m≦4.0, and 0≦n≦2.0. For example, n may be 2.0 or less, 1.0 or less, or 0.8 or less.

α型サイアロンの固溶組成は、α型窒化ケイ素の単位胞(Si116)のm個のSi-N結合をAl-N結合に、n個のSi-N結合をAl-O結合に置換し、電気的中性を保つために、m/p個のカチオン(M、Eu)が結晶格子内に侵入固溶し、上記一般式のように表される。特にMとして、Caを使用すると、幅広い組成範囲でα型サイアロンが安定化し、その一部を発光中心となるEuで置換することにより、紫外から青色の幅広い波長域の光で励起され、黄から橙色の可視発光を示す蛍光体が得られる。The solid solution composition of α-type Sialon is such that m Si—N bonds in the α-type silicon nitride unit cell (Si1 2 N 16 ) are converted to Al—N bonds, and n Si—N bonds are converted to Al—O bonds. In order to replace and maintain electroneutrality, m/p cations (M, Eu) penetrate into the crystal lattice and form a solid solution, represented by the above general formula. In particular, when Ca is used as M, α-sialon is stabilized in a wide composition range, and by substituting a part of it with Eu, which is the emission center, it is excited by light in a wide wavelength range from ultraviolet to blue, and yellow to A phosphor is obtained which exhibits an orange visible emission.

一般に、α型サイアロンは、当該α型サイアロンとは異なる第二結晶相や不可避的に存在する非晶質相のため、組成分析等により固溶組成を厳密に規定することができない。α型サイアロンの結晶相としては、α型サイアロン単相が好ましく、他の結晶相としてβ型サイアロン、窒化アルミニウム又はそのポリタイポイド、CaSi、CaAlSiN等を含んでいてもよい。In general, the solid solution composition of α-sialon cannot be strictly specified by composition analysis or the like because of the second crystalline phase different from the α-sialon and the amorphous phase that is inevitably present. The crystal phase of α-sialon is preferably a single phase of α-sialon, and may contain other crystal phases such as β-sialon, aluminum nitride or its polytypoid, Ca 2 Si 5 N 8 , CaAlSiN 3 .

α型サイアロン蛍光体の製造方法としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム及び侵入固溶元素の化合物からなる混合粉末を高温の窒素雰囲気中で加熱して反応させる方法がある。加熱工程で構成成分の一部が液相を形成し、この液相に物質が移動することにより、α型サイアロン固溶体が生成する。合成後のα型サイアロン蛍光体は複数の等軸状の一次粒子が焼結して塊状の二次粒子を形成する。本実施形態における一次粒子とは、粒子内の結晶方位が同一であり、単独で存在することができる最小粒子をいう。 As a method for producing an α-sialon phosphor, there is a method of heating and reacting a mixed powder composed of silicon nitride, aluminum nitride and a compound of an interstitial solid-solution element in a high-temperature nitrogen atmosphere. A part of the constituent components forms a liquid phase in the heating process, and a solid solution of α-sialon is produced by moving the substance to this liquid phase. In the synthesized α-sialon phosphor, a plurality of equiaxed primary particles are sintered to form massive secondary particles. The primary particles in the present embodiment refer to the smallest particles that have the same crystal orientation within the particles and can exist independently.

α型サイアロン蛍光体の平均粒子径の下限は、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。また、α型サイアロン蛍光体の平均粒子径の上限は、30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましい。α型サイアロン蛍光体の平均粒子径は上記二次粒子における寸法である。α型サイアロン蛍光体の平均粒子径を5μm以上とすることにより、複合体の透明性をより高めることができる。一方、α型サイアロン蛍光体の平均粒子径を30μm以下とすることにより、ダイサー等で蛍光体プレートを切断加工する際に、チッピングが生じることを抑制することができる。 The lower limit of the average particle size of the α-sialon phosphor is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more. Moreover, the upper limit of the average particle size of the α-sialon phosphor is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less. The average particle size of the α-sialon phosphor is the size of the secondary particles. By setting the average particle size of the α-sialon phosphor to 5 μm or more, the transparency of the composite can be further enhanced. On the other hand, by setting the average particle size of the α-sialon phosphor to 30 μm or less, it is possible to suppress the occurrence of chipping when the phosphor plate is cut with a dicer or the like.

ここで、α型サイアロン蛍光体の平均粒子径とは、レーザー回析散乱式粒度分布測定法(ベックマンコールター社製、LS13-320)により測定して得られる体積基準粒度分布において、小粒径側からの通過分積算(積算通過分率)50%の粒子径D50をいう。 Here, the average particle size of the α-SiAlON phosphor refers to a volume-based particle size distribution measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method (manufactured by Beckman Coulter, LS13-320). It refers to the particle diameter D50 at 50% of the cumulative passing fraction (accumulated passing fraction).

α型サイアロン蛍光体の含有量の下限値は、複合体全体に対して、体積換算で、例えば、5Vol%以上、好ましくは10Vol%以上、より好ましくは15Vol%以上である。これにより、薄層の蛍光体プレートにおける発光強度を高めることができる。また、蛍光体プレートの光変換効率を向上できる。一方、α型サイアロン蛍光体の含有量の上限値は、複合体全体に対して、体積換算で、例えば、50Vol%以下、好ましくは45Vol%以下、より好ましくは40Vol%以下である。蛍光体プレートの熱伝導性の低下を抑制できる。 The lower limit of the content of the α-sialon phosphor is, for example, 5 Vol % or more, preferably 10 Vol % or more, more preferably 15 Vol % or more in terms of volume with respect to the entire composite. As a result, the emission intensity of the thin phosphor plate can be increased. Also, the light conversion efficiency of the phosphor plate can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the α-sialon phosphor is, for example, 50 Vol % or less, preferably 45 Vol % or less, and more preferably 40 Vol % or less in terms of volume with respect to the entire composite. A decrease in thermal conductivity of the phosphor plate can be suppressed.

上記焼結体中のアルミナは、可視光の吸収が少ないため、蛍光体プレートの発光強度を高めることができる。また、アルミナは熱伝導性が高いため、アルミナを含む蛍光体プレートにおける耐熱性を向上させることができる。さらには、アルミナは機械的強度にも優れるため、蛍光体プレートの耐久性を高めることができる。 Since the alumina in the sintered body absorbs less visible light, it can increase the emission intensity of the phosphor plate. In addition, since alumina has high thermal conductivity, the heat resistance of the phosphor plate containing alumina can be improved. Furthermore, since alumina is excellent in mechanical strength, it is possible to enhance the durability of the phosphor plate.

上記焼結体中のアルミナは、光の取り出し効率の観点から、不純物が少ないことが望ましい。例えば、上記焼結体中のアルミナにおいて、Al化合物の純度は、例えば、98%wt以上、好ましくは99%wt以上とすることができる。From the viewpoint of light extraction efficiency, the alumina in the sintered body preferably contains few impurities. For example, in the alumina in the sintered body, the purity of the Al 2 O 3 compound can be, for example, 98% wt or more, preferably 99% wt or more.

上記焼結体中のアルミナは、αアルミナおよびγアルミナからなる群から選択される一種以上を含むことができる。これにより、蛍光体プレートの光変換効率を向上できる。 Alumina in the sintered body may contain one or more selected from the group consisting of α-alumina and γ-alumina. Thereby, the light conversion efficiency of the phosphor plate can be improved.

α型サイアロン蛍光体およびアルミナの含有量の下限値は、例えば、複合体全体に対して、体積換算で、95Vol%以上、好ましくは98Vol%以上、より好ましくは99Vol%以上である。つまり、蛍光体プレートを構成する複合体は、α型サイアロン蛍光体およびアルミナを主成分として含むことを意味する。これにより、耐熱性や耐久性を高められる上に、安定的な発光効率を実現できる。一方、α型サイアロン蛍光体およびアルミナの含有量の上限値は、特に限定されないが、例えば、複合体全体に対して、体積換算で、100Vol%以下としてもよい。 The lower limit of the content of α-sialon phosphor and alumina is, for example, 95 Vol % or more, preferably 98 Vol % or more, more preferably 99 Vol % or more in terms of volume with respect to the entire composite. That is, it means that the composite constituting the phosphor plate contains the α-sialon phosphor and alumina as main components. As a result, heat resistance and durability can be improved, and stable luminous efficiency can be achieved. On the other hand, the upper limit of the content of the α-sialon phosphor and alumina is not particularly limited, but may be, for example, 100 Vol % or less in terms of volume with respect to the entire composite.

上記蛍光体プレートの熱伝導率の下限値は、例えば、10W/m・K以上、好ましくは15W/m・K、より好ましくは20W/m・K以上である。これにより、高熱伝導率を実現できるため、耐熱性に優れた蛍光体プレートを実現できる。一方、上記蛍光体プレートの熱伝導率の上限値は、特に限定されないが、例えば、40W/m・K以下としてもよい。 The lower limit of the thermal conductivity of the phosphor plate is, for example, 10 W/m·K or more, preferably 15 W/m·K or more, more preferably 20 W/m·K or more. As a result, high thermal conductivity can be achieved, and a phosphor plate with excellent heat resistance can be achieved. On the other hand, the upper limit of the thermal conductivity of the phosphor plate is not particularly limited, but may be, for example, 40 W/m·K or less.

近年、光源の高輝度化により蛍光体が高温化する傾向が知られている。このような場合でも、熱伝導率に優れた蛍光体プレートを用いることにより、高輝度の橙色を安定的に発光させることが可能である。 In recent years, it is known that the temperature of phosphors tends to rise as the brightness of light sources increases. Even in such a case, it is possible to stably emit high-brightness orange light by using a phosphor plate having excellent thermal conductivity.

上記蛍光体プレートの少なくとも主面、または主面および裏面の両面における表面が表面処理されていてもよい。表面処理としては、例えば、ダイアモンド砥石等を用いた研削、ラッピング、ポリッシング等の研磨などが挙げられる。
上記蛍光体プレートの主面における表面粗さRaは、例えば、0.1μm以上2.0μm以下、好ましくは0.3μm以上1.5μm以下である。
一方、上記蛍光体プレートの裏面における表面粗さRaは、例えば、0.1μm以上2.0μm以下、好ましくは0.3μm以上1.5μm以下である。
上記表面粗さを上記上限値以下とすることで、光の取り出し効率や、面内方向における光強度のバラツキを抑制できる。上記表面粗さを上記下限値以上とすることで、被着体との密着性を高められることが期待される。
At least the main surface of the phosphor plate, or both the main surface and the back surface may be surface-treated. Examples of the surface treatment include grinding using a diamond whetstone or the like, lapping, polishing such as polishing, and the like.
The surface roughness Ra of the main surface of the phosphor plate is, for example, 0.1 μm or more and 2.0 μm or less, preferably 0.3 μm or more and 1.5 μm or less.
On the other hand, the surface roughness Ra of the back surface of the phosphor plate is, for example, 0.1 μm or more and 2.0 μm or less, preferably 0.3 μm or more and 1.5 μm or less.
By setting the surface roughness to be equal to or less than the upper limit, it is possible to suppress light extraction efficiency and variations in light intensity in the in-plane direction. By setting the surface roughness to be equal to or higher than the lower limit, it is expected that the adhesiveness to the adherend can be enhanced.

上記蛍光体プレートにおいて、450nmの青色光における光線透過率の上限値は、例えば、10%以下、好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。これにより、青色光が蛍光体プレートを透過することを抑制できるため、輝度が高い橙色を発光できる。α型サイアロン蛍光体の含有量や蛍光体プレートの厚みを適切に調整することで、450nmの青色光における光線透過率を低減できる。
なお、450nmの青色光における光線透過率の下限値は、特に限定されないが、例えば、0.01%以上としてもよい。
In the phosphor plate, the upper limit of light transmittance for blue light of 450 nm is, for example, 10% or less, preferably 5% or less, and more preferably 1% or less. As a result, transmission of blue light through the phosphor plate can be suppressed, so that orange light with high brightness can be emitted. By appropriately adjusting the content of the α-sialon phosphor and the thickness of the phosphor plate, the light transmittance for blue light of 450 nm can be reduced.
Although the lower limit of the light transmittance for blue light of 450 nm is not particularly limited, it may be, for example, 0.01% or more.

本実施形態の蛍光体プレートの製造工程について詳述する。 The manufacturing process of the phosphor plate of this embodiment will be described in detail.

本実施形態の蛍光体プレートの製造方法は、アルミナ粉末と、発光中心として少なくともEu元素を含有するα型サイアロン蛍光体粉末とを混合する工程(1)と、アルミナ粉末とα型サイアロン蛍光体粉末との混合物を1300℃以上1700℃以下で加熱して緻密な複合体を焼成する工程(2)とを有することができる。 The method for manufacturing a phosphor plate of the present embodiment comprises a step (1) of mixing alumina powder and α-sialon phosphor powder containing at least Eu element as a luminescent center, and and a step (2) of heating the mixture with above 1300° C. and below 1700° C. to sinter the dense composite.

工程(1)において、原料として用いるアルミナ粉末とα型サイアロン蛍光体粉末は、できるだけ高純度であるものが好ましく、構成元素以外の元素の不純物は0.1%以下であることが好ましい。また、本発明の蛍光体プレートはアルミナ粉末の焼結により、緻密化が進行するため、微粉末のアルミナを使用することが好ましく、原料として用いるアルミナ粉末の平均粒子径は1μm以下であることが好ましい。原料粉末の混合は、乾式、湿式の種々の方法を適用できるが、原料として用いるαサイアロン蛍光体粒子が極力粉砕されず、また混合時に装置からの不純物が極力混入しない方法が好ましい。 In step (1), the alumina powder and the α-sialon phosphor powder used as raw materials preferably have as high a purity as possible, and the impurities of elements other than the constituent elements are preferably 0.1% or less. Further, since the phosphor plate of the present invention is densified by sintering the alumina powder, it is preferable to use fine alumina powder, and the average particle size of the alumina powder used as the raw material is 1 μm or less. preferable. A variety of dry and wet methods can be used for mixing the raw material powder, but a method that minimizes the pulverization of the α-sialon phosphor particles used as the raw material and minimizes the contamination of impurities from the apparatus during mixing is preferred.

工程(2)において、アルミナ粉末とαサイアロン蛍光体粉末との混合物を1300℃以上1700℃以下で焼成を行う。複合体を緻密化するためには、焼成温度が高い方が好ましいが、焼成温度が高いほど、αサイアロン蛍光体の蛍光特性が低下するので、前記範囲が好ましい。焼成方法は常圧焼結でも加圧焼結でも構わないが、αサイアロン蛍光体の特性低下を抑制し、且つ緻密な複合体を得るために、常圧焼結よりも緻密化させやすい加圧焼結が好ましい。加圧焼結方法としては、ホットプレス焼結や放電プラズマ焼結(SPS)、熱間等方加圧焼結(HIP)などが挙げられる。ホットプレス焼結やSPS焼結の場合、圧力は10MPa以上、好ましくは30MPa以上が好ましく、100MPa以下が好ましい。
焼成雰囲気はαサイアロンの酸化を防ぐ目的のため、窒素やアルゴンなどの非酸化性の不活性ガス、もしくは真空雰囲気下が好ましい。
In step (2), the mixture of alumina powder and α-sialon phosphor powder is fired at 1300° C. or higher and 1700° C. or lower. In order to densify the composite, a higher firing temperature is preferable, but the above range is preferable because the higher the firing temperature, the lower the fluorescence properties of the α-sialon phosphor. The sintering method may be normal pressure sintering or pressure sintering. Sintering is preferred. Examples of pressure sintering methods include hot press sintering, spark plasma sintering (SPS), and hot isostatic pressure sintering (HIP). In the case of hot press sintering or SPS sintering, the pressure is preferably 10 MPa or higher, preferably 30 MPa or higher, and preferably 100 MPa or lower.
The firing atmosphere is preferably a non-oxidizing inert gas such as nitrogen or argon, or a vacuum atmosphere for the purpose of preventing oxidation of α-sialon.

本実施形態の発光装置について説明する。 The light emitting device of this embodiment will be described.

本実施形態の発光装置は、III族窒化物半導体発光素子(発光素子20)と、III族窒化物半導体発光素子の一面上に設けられた上記の蛍光体プレート10と、を備えるものである。III族窒化物半導体発光素子は、例えば、AlGaN、GaN、InAlGaN系材料などのIII族窒化物半導体で構成される、n層、発光層、およびp層を備えるものである。III族窒化物半導体発光素子として、青色光を発光する青色LEDを用いることができる。
蛍光体プレート10は、発光素子20の一面上に直接配置されてもよいが、光透過性部材またはスペーサーを介して配置され得る。
The light emitting device of the present embodiment includes a group III nitride semiconductor light emitting element (light emitting element 20) and the phosphor plate 10 provided on one surface of the group III nitride semiconductor light emitting element. A III-nitride semiconductor light-emitting device includes, for example, an n-layer, a light-emitting layer, and a p-layer, which are composed of III-nitride semiconductors such as AlGaN, GaN, and InAlGaN-based materials. A blue LED that emits blue light can be used as the Group III nitride semiconductor light-emitting device.
The phosphor plate 10 may be placed directly on one surface of the light emitting element 20, or may be placed via a light transmissive member or spacer.

発光素子20の上に配置される蛍光体プレート10は、図1に示す円板形状の蛍光体プレート100(蛍光体ウェハ)を用いてもよいが、蛍光体プレート100を個片化したものを用いることができる。
図1は、蛍光体プレートの構成の一例を示す模式図である。図1に示す蛍光体プレート100の厚みとしては、例えば、100μm以上1mm以下としてもよい。蛍光体プレート100の厚みは、上記の製造工程で得られた後、研削などにより、適当に調整され得る。
なお、円板形状の蛍光体プレート100は、四角形状の場合と比べて、角部における欠けや割れの発生が抑制されるため、耐久性や搬送性に優れる。
The disc-shaped phosphor plate 100 (phosphor wafer) shown in FIG. 1 may be used as the phosphor plate 10 arranged on the light emitting element 20. can be used.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a phosphor plate. The thickness of the phosphor plate 100 shown in FIG. 1 may be, for example, 100 μm or more and 1 mm or less. The thickness of the phosphor plate 100 can be appropriately adjusted by grinding or the like after it is obtained in the manufacturing process described above.
Note that the disk-shaped phosphor plate 100 is less likely to be chipped or cracked at its corners compared to the square-shaped phosphor plate 100, and is therefore excellent in durability and transportability.

上記の半導体装置の一例を、図2(a)、(b)に示す。図2(a)はフリップチップ型の発光装置110の構成を模式的に示す断面図であり、図2(b)はワイヤボンディング型の発光装置120の構成を模式的に示す断面図である。 An example of the above semiconductor device is shown in FIGS. 2A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a flip chip type light emitting device 110, and FIG. 2B is a cross sectional view schematically showing the configuration of a wire bonding type light emitting device 120. FIG.

図2(a)の発光装置110は、基板30と、半田40(ダイボンド材)を介して基板30と電気的に接続された発光素子20と、発光素子20の発光面上に設けられた蛍光体プレート10と、を備える。フリップチップ型の発光装置110は、フェイスアップ型およびフェイスダウン型のいずれの構造でもよい。
また、図2(b)の発光装置120は、基板30と、ボンディングワイヤ60および電極50を介して基板30と電気的に接続された発光素子20と、発光素子20の発光面上に設けられた蛍光体プレート10と、を備える。
図2中、発光素子20と蛍光体プレート10とは、公知の方法で貼り付けられており、例えば、シリコーン系接着剤や熱融着等の方法で貼り合わされてもよい。
また、発光装置110、発光装置120は、全体を透明封止材で封止されていてもよい。
A light-emitting device 110 of FIG. 2A includes a substrate 30, a light-emitting element 20 electrically connected to the substrate 30 via solder 40 (die bonding material), and a phosphor provided on the light-emitting surface of the light-emitting element 20. a body plate 10; The flip-chip type light emitting device 110 may have either a face-up type structure or a face-down type structure.
2B includes a substrate 30, a light emitting element 20 electrically connected to the substrate 30 via a bonding wire 60 and an electrode 50, and a light emitting surface provided on the light emitting element 20. and a phosphor plate 10 .
In FIG. 2, the light-emitting element 20 and the phosphor plate 10 are attached by a known method, and may be attached by a method such as a silicone-based adhesive or heat-sealing, for example.
Moreover, the light emitting device 110 and the light emitting device 120 may be entirely sealed with a transparent sealing material.

なお、基板30に実装された発光素子20に対し、個片化された蛍光体プレート10を貼り付けてもよい。大面積の蛍光体プレート100に複数の発光素子20を貼り付けてから、ダイシングにより、蛍光体プレート10付き発光素子20ごとに個片化してもよい。また、複数の発光素子20が表面に形成された半導体ウェハに、大面積の蛍光体プレート100を貼り付け、その後、半導体ウェハと蛍光体プレート100を一括して個片化してもよい。 Alternatively, individualized phosphor plates 10 may be attached to the light emitting elements 20 mounted on the substrate 30 . A plurality of light-emitting elements 20 may be attached to a large-area phosphor plate 100 and then diced to separate the phosphor-plate 10-attached light-emitting elements 20 . Alternatively, a large-area phosphor plate 100 may be attached to a semiconductor wafer having a plurality of light-emitting elements 20 formed thereon, and then the semiconductor wafer and phosphor plate 100 may be singulated together.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
1. α型サイアロン蛍光体と、アルミナを含む焼結体と、を含む複合体からなる蛍光体プレート。
2. 1.に記載の蛍光体プレートであって、
当該蛍光体プレートの熱伝導率が、10W/m・K以上40W/m・K以下である、蛍光体プレート。
3. 1.または2.に記載の蛍光体プレートであって、
前記α型サイアロン蛍光体の含有量は、前記複合体全体に対して、体積換算で、5Vol%以上50Vol%以下である、蛍光体プレート。
4. 1.~3.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
前記α型サイアロン蛍光体および前記アルミナの含有量の合計値は、前記複合体全体に対して、体積換算で、95Vol%以上100Vol%以下である、蛍光体プレート。
5. 1.~4.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
前記α型サイアロン蛍光体は、下記一般式(1)で表されるEu元素を含有するα型サイアロン蛍光体を含む、蛍光体プレート。
(M) m(1-x)/p (Eu) mx/2 (Si) 12-(m+n) (Al) m+n (O) (N) 16-n ・・一般式(1)
(上記一般式(1)中、MはLi、Mg、Ca、Y及びランタニド元素(LaとCeを除く)からなる群から選ばれる1種以上の元素を表し、pはM元素の価数、0<x<0.5、1.5≦m≦4.0、0≦n≦2.0を表す。)
6. 1.~5.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
前記アルミナが、αアルミナおよびγアルミナからなる群から選択される一種以上を含む、蛍光体プレート。
7. 1.~6.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
前記複合体中のα型サイアロン蛍光体の平均粒子径D50が、5μm以上30μm以下である、蛍光体プレート。
8. 1.~7.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
当該蛍光体プレートの主面における表面粗さRaが、0.1μm以上2.0μm以下である、蛍光体プレート。
9. 1.~8.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
照射された青色光を橙色光に変換して発光する波長変換体として用いる、蛍光体プレート。
10. 1.~9.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートであって、
450nmの青色光における光線透過率が10%以下である、蛍光体プレート。
11. III族窒化物半導体発光素子と、
前記III族窒化物半導体発光素子の一面上に設けられた1.~10.のいずれか一つに記載の蛍光体プレートと、
を備える、発光装置。
Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.
1. A phosphor plate comprising a composite containing an α-sialon phosphor and a sintered body containing alumina.
2. 1. The phosphor plate according to
A phosphor plate having a thermal conductivity of 10 W/m·K or more and 40 W/m·K or less.
3. 1. or 2. The phosphor plate according to
The phosphor plate, wherein the content of the α-sialon phosphor is 5 Vol % or more and 50 Vol % or less in terms of volume with respect to the entire composite.
4. 1. ~3. The phosphor plate according to any one of
The phosphor plate, wherein the total content of the α-SiAlON phosphor and the alumina is 95 Vol % or more and 100 Vol % or less in terms of volume of the entire composite.
5. 1. ~ 4. The phosphor plate according to any one of
A phosphor plate, wherein the α-sialon phosphor contains an Eu element represented by the following general formula (1).
(M) m(1-x)/p (Eu) mx/2 (Si) 12-(m+n) (Al) m+n (O) n (N) 16-n General formula (1)
(In the above general formula (1), M represents one or more elements selected from the group consisting of Li, Mg, Ca, Y and lanthanide elements (excluding La and Ce), p represents the valence of the M element, 0<x<0.5, 1.5≦m≦4.0, and 0≦n≦2.0.)
6. 1. ~ 5. The phosphor plate according to any one of
The phosphor plate, wherein the alumina contains one or more selected from the group consisting of α-alumina and γ-alumina.
7. 1. ~6. The phosphor plate according to any one of
A phosphor plate, wherein an average particle diameter D50 of the α-sialon phosphor in the composite is 5 μm or more and 30 μm or less.
8. 1. ~7. The phosphor plate according to any one of
A phosphor plate having a surface roughness Ra of 0.1 μm or more and 2.0 μm or less on the main surface of the phosphor plate.
9. 1. ~8. The phosphor plate according to any one of
A phosphor plate used as a wavelength converter that converts irradiated blue light into orange light and emits light.
10. 1. ~ 9. The phosphor plate according to any one of
A phosphor plate having a light transmittance of 10% or less for blue light of 450 nm.
11. a group III nitride semiconductor light emitting device;
1. provided on one surface of the group III nitride semiconductor light emitting device; ~ 10. a phosphor plate according to any one of
A light emitting device.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the description of these Examples.

(実施例1)
実施例1の蛍光体プレートの原料として、アルミナ粉末(TM-DAR、大明化学工業株式会社製)、Ca-αサイアロン蛍光体(アロンブライトYL-600B、デンカ株式会社製、平均粒径D50:15μm)を用いた。アルミナ粉末を7.857g、Ca-αサイアロン蛍光体粉末を2.833g秤量し、メノウ乳鉢により乾式混合した。混合後の原料を目開き75μmのナイロン製メッシュ篩を通して凝集を解き、原料混合粉末を得た。尚、原料の真密度(アルミナ:3.97g/cm、Ca-αサイアロン蛍光体:3.34g/cm)から算出した配合比は、アルミナ:Ca-αサイアロン蛍光体=70:30体積%である。
(Example 1)
As raw materials for the phosphor plate of Example 1, alumina powder (TM-DAR, manufactured by Taimei Chemical Industry Co., Ltd.), Ca-α sialon phosphor (Aron Bright YL-600B, manufactured by Denka Co., Ltd., average particle size D50: 15 μm ) was used. 7.857 g of alumina powder and 2.833 g of Ca-α sialon phosphor powder were weighed and dry mixed in an agate mortar. The raw materials after mixing were passed through a nylon mesh sieve with an opening of 75 μm to deagglomerate to obtain raw material mixture powder. The compounding ratio calculated from the true density of the raw materials (alumina: 3.97 g/cm 3 , Ca-α sialon phosphor: 3.34 g/cm 3 ) is alumina: Ca-α sialon phosphor=70:30 by volume. %.

約11gの原料混合粉末をカーボン製下パンチをセットした内径30mmのカーボン製ダイスに充填し、カーボン製上パンチをセットし、原料粉末を挟み込んだ。尚、原料混合粉末とカーボン治具の間には固着防止のために、厚み0.127mmのカーボンシート(GraTech社製、GRAFOIL)をセットした。 About 11 g of the mixed raw material powder was filled in a carbon die having an inner diameter of 30 mm in which a lower carbon punch was set, and an upper carbon punch was set to sandwich the raw material powder. A carbon sheet (GRAFOIL manufactured by GraTech) having a thickness of 0.127 mm was set between the mixed raw material powder and the carbon jig to prevent sticking.

この原料混合粉末を充填したホットプレス治具をカーボンヒーターの多目的高温炉(富士電波工業株式会社製、ハイマルチ5000)にセットした。炉内を0.1Pa以下まで真空排気し、減圧状態を保ったまま、上下パンチを55MPaのプレス圧で加圧した。加圧状態を維持したまま、毎分5℃の速さで1600℃まで昇温した。1600℃に到達後、加熱を止め、室温まで徐冷し、除圧した。その後、外径30mmの焼成物を回収し、平面研削盤と円筒研削盤を用いて、外周部を研削し、直径25mm、厚さ1.5mmの円板状の蛍光体プレートを得た。
実施例1の蛍光体プレートのかさ密度をJIS-R1634:1998に準拠した方法により測定したところ、3.729g/cmであった。原料の真密度と配合比から算出した混合物の理論密度が3.781g/cmであるので、実施例1の蛍光体プレートの相対密度は98.6%であった。
実施例1の蛍光体プレートを研磨してSEM観察を実施した結果、アルミナマトリックス相の間にCa-αサイアロン蛍光体粒子が分散した状態が観察された。
なお、JIS B0601:1994に準拠し、表面粗さ測定器(ミツトヨ製、SJ-400)を用いて測定した実施例1の蛍光体プレートの主面の表面粗さRaが1.0μmであり、主面とは反対側の裏面の表面粗さRaが1.0μmであった。
The hot press jig filled with this raw material mixed powder was set in a multi-purpose high-temperature furnace (manufactured by Fuji Dempa Kogyo Co., Ltd., Hi-Multi 5000) of a carbon heater. The inside of the furnace was evacuated to 0.1 Pa or less, and the upper and lower punches were pressurized with a press pressure of 55 MPa while maintaining the reduced pressure state. The temperature was raised to 1600° C. at a rate of 5° C./min while maintaining the pressurized state. After reaching 1600° C., the heating was stopped, the temperature was slowly cooled to room temperature, and the pressure was released. After that, the fired product with an outer diameter of 30 mm was collected, and the outer peripheral portion was ground using a surface grinder and a cylindrical grinder to obtain a disc-shaped phosphor plate with a diameter of 25 mm and a thickness of 1.5 mm.
The bulk density of the phosphor plate of Example 1 was measured according to JIS-R1634:1998 and found to be 3.729 g/cm 3 . The relative density of the phosphor plate of Example 1 was 98.6%, since the theoretical density of the mixture calculated from the true density and compounding ratio of the raw materials was 3.781 g/cm 3 .
As a result of polishing the phosphor plate of Example 1 and performing SEM observation, it was observed that the Ca-α sialon phosphor particles were dispersed between the alumina matrix phases.
In addition, the surface roughness Ra of the main surface of the phosphor plate of Example 1 measured using a surface roughness measuring instrument (manufactured by Mitutoyo, SJ-400) in accordance with JIS B0601: 1994 is 1.0 μm, The surface roughness Ra of the back surface opposite to the main surface was 1.0 μm.

(実施例2)
実施例2の蛍光体プレートの原料として、実施例1と同じアルミナ粉末とCa-αサイアロン蛍光体を用いた。アルミナ粉末を6.701g、Ca-αサイアロン蛍光体を3.777g秤量し、メノウ乳鉢で乾式混合した。原料の真密度から算出した配合比は、アルミナ:Ca-αサイアロン蛍光体=60:40体積%である。
実施例2の蛍光体プレートの作製方法は、アルミナ粉末とCa-αサイアロン蛍光体の配合比が異なることを除いて、実施例1の蛍光体プレートの作製方法と同様である。
実施例2の蛍光体プレートのかさ密度を実施例1の測定方法と同様に測定した結果、3.665g/cmであった。原料混合物の理論密度が3.717g/cmであるので、実施例2の蛍光体プレートの相対密度は98.6%であった。
実施例2の蛍光体プレートの主面の表面粗さRaは1.0μmであり、主面とは反対側の裏面の表面粗さRaは1.1μmであった。
(Example 2)
As raw materials for the phosphor plate of Example 2, the same alumina powder and Ca-α sialon phosphor as in Example 1 were used. 6.701 g of alumina powder and 3.777 g of Ca-α sialon phosphor were weighed and dry mixed in an agate mortar. The compounding ratio calculated from the true density of the raw materials is alumina:Ca-α sialon phosphor=60:40% by volume.
The method for producing the phosphor plate of Example 2 is the same as the method for producing the phosphor plate of Example 1, except that the mixing ratio of the alumina powder and the Ca-α sialon phosphor is different.
As a result of measuring the bulk density of the phosphor plate of Example 2 in the same manner as in Example 1, it was 3.665 g/cm 3 . Since the raw material mixture has a theoretical density of 3.717 g/cm 3 , the relative density of the phosphor plate of Example 2 was 98.6%.
The surface roughness Ra of the main surface of the phosphor plate of Example 2 was 1.0 μm, and the surface roughness Ra of the back surface opposite to the main surface was 1.1 μm.

(比較例1)
比較例1の蛍光体プレートの原料として、SiO粉末(FB-9DCグレード、デンカ株式会社製)、Ca-αサイアロン蛍光体(アロンブライトYL-600B、デンカ株式会社製)を用いた。SiO粉末を4.354g、Ca-αサイアロン蛍光体粉末を2.723g秤量し、メノウ乳鉢により乾式混合した。混合後の原料を目開き75μmのナイロン製メッシュの篩を通し、原料混合粉末を得た。原料の真密度から算出した配合比は、SiO:Ca-αサイアロン蛍光体=70:30体積%である。
約7gの原料混合粉末を実施例1と同様にホットプレス用のカーボンダイスに充填し、多目的高温炉により、ホットプレス焼結を行った。炉内を0.1Pa以下まで真空排気し、減圧状態を保ったまま、室温から毎分20℃の速度で昇温し、800℃で窒素ガスを炉内
へ導入し、炉内雰囲気圧力を0.1MPa・Gとした。窒素ガス導入後は毎分5℃の速度で1375℃まで昇温し、1375℃で15分間保持した。その後、毎分5℃の速度で室温まで降温し、除圧した後、外径30mmの焼成物を回収し、実施例1と同様に加工して、直径25mm、厚さ1.5mmの円板状の蛍光体プレートを得た。
(Comparative example 1)
As raw materials for the phosphor plate of Comparative Example 1, SiO 2 powder (FB-9DC grade, manufactured by Denka Co., Ltd.) and Ca-α sialon phosphor (Aron Bright YL-600B, manufactured by Denka Co., Ltd.) were used. 4.354 g of SiO 2 powder and 2.723 g of Ca-α sialon phosphor powder were weighed and dry mixed in an agate mortar. The raw materials after mixing were passed through a nylon mesh sieve with an opening of 75 μm to obtain a raw material mixed powder. The compounding ratio calculated from the true density of the raw materials is SiO 2 :Ca-α sialon phosphor=70:30% by volume.
About 7 g of the mixed raw material powder was filled in a carbon die for hot press in the same manner as in Example 1, and hot press sintered in a multi-purpose high-temperature furnace. The furnace is evacuated to 0.1 Pa or less, the temperature is raised from room temperature at a rate of 20 ° C. per minute while maintaining the reduced pressure, nitrogen gas is introduced into the furnace at 800 ° C., and the atmosphere pressure in the furnace is reduced to 0. .1 MPa·G. After introducing the nitrogen gas, the temperature was raised to 1375° C. at a rate of 5° C./min and held at 1375° C. for 15 minutes. After that, the temperature was lowered to room temperature at a rate of 5 ° C. per minute and the pressure was removed. A shaped phosphor plate was obtained.

[熱伝導率測定]
実施例1、2及び比較例1の蛍光体のプレートの室温(25℃)での熱伝導率は、JIS1611:2010に準拠し、フラッシュ法により、測定した。
・熱拡散率:キセノンフラッシュアナライザー(LFA447、ネッチ・ジャパン株式会社製)を用いて測定した。
・比熱容量:JIS K7123に準拠し、DSC測定装置(DSC8000、パーキンエルマー社製)を用いて求めた。
・かさ密度:JIS-R1634:1998に準拠した方法で測定した。
熱伝導率(W/m・K)=かさ密度(g/cm)×熱拡散率(m/s)×比熱容量(J/(kg・K))
実施例1の蛍光体プレートの熱伝導率が18W/m・K、実施例2の蛍光体プレートの熱伝導率が15W/m・K、比較例1の蛍光体プレートの熱伝導率が1.9W/m・Kであった。
[Thermal conductivity measurement]
The thermal conductivity of the phosphor plates of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 at room temperature (25° C.) was measured according to JIS1611:2010 by the flash method.
Thermal diffusivity: Measured using a xenon flash analyzer (LFA447, manufactured by Netch Japan Co., Ltd.).
- Specific heat capacity: determined using a DSC measuring device (DSC8000, manufactured by PerkinElmer) in accordance with JIS K7123.
Bulk density: Measured by a method in accordance with JIS-R1634:1998.
Thermal conductivity (W/m·K) = bulk density (g/cm 3 ) x thermal diffusivity (m 2 /s) x specific heat capacity (J/(kg·K))
The thermal conductivity of the phosphor plate of Example 1 is 18 W/m·K, the thermal conductivity of the phosphor plate of Example 2 is 15 W/m·K, and the thermal conductivity of the phosphor plate of Comparative Example 1 is 1.5 W/m·K. It was 9 W/m·K.

[結晶構造解析]
実施例1、2の蛍光体プレートを乳鉢で粉砕して粉末状のサンプルを作成し、X線回折装置(製品名:UltimaIV、リガク社製)を用いて、得られたサンプルにおける回折パターンを測定した結果、アルミナ焼結体に結晶相が存在することを確認した。この結晶相には、主相としてαアルミナが含まれており、僅かにγアルミナが混在していることが分かった。
[Crystal structure analysis]
The phosphor plates of Examples 1 and 2 were pulverized in a mortar to prepare powdery samples, and the diffraction patterns of the obtained samples were measured using an X-ray diffractometer (product name: UltimaIV, manufactured by Rigaku). As a result, it was confirmed that a crystal phase was present in the alumina sintered body. It was found that this crystal phase contained α-alumina as the main phase, and was slightly mixed with γ-alumina.

[光学特性の評価]
蛍光体プレートの光学特性は、チップオンボード型(COB型)のLEDパッケージ130を用いて測定した。図3は、蛍光体プレート100の発光スペクトルを測定するための装置(LEDパッケージ130)の概略図である。
まず、得られた厚さ1.5mmの円板状の蛍光体プレート100の厚みを0.25mmまで薄く加工し実施した。
次いで、凹部70が形成されたアルミ基板(基板30)を用意した。凹部70の底面の径φを13.5mmとし、凹部70の開口部の径φを16mmとした。基板30の凹部70の内部に、青色発光光源として青色LED(発光素子20)を実装した。
その後、基板30の凹部70の開口部を塞ぐように、青色LEDの上部に円形状の蛍光体プレート100を設置し、図3に示す装置(チップオンボード型(COB型)のLEDパッケージ130)を作製した。
[Evaluation of optical properties]
The optical properties of the phosphor plate were measured using a chip-on-board type (COB type) LED package 130 . FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus (LED package 130) for measuring the emission spectrum of the phosphor plate 100. As shown in FIG.
First, the disc-shaped phosphor plate 100 having a thickness of 1.5 mm was thinned to 0.25 mm.
Next, an aluminum substrate (substrate 30) having recesses 70 was prepared. The diameter φ of the bottom surface of the recess 70 was set to 13.5 mm, and the diameter φ of the opening of the recess 70 was set to 16 mm. A blue LED (light emitting element 20 ) was mounted as a blue light source inside the concave portion 70 of the substrate 30 .
After that, a circular phosphor plate 100 is placed on top of the blue LED so as to block the opening of the recess 70 of the substrate 30, and the device shown in FIG. 3 (chip-on-board type (COB type) LED package 130) was made.

全光束測定システム(HalfMoon/φ1000mm積分球システム、大塚電子株式会社製)を用いて、作製したLEDパッケージ130の青色LEDを点灯した時の、蛍光体プレート100の表面における発光スペクトルを測定した。測定結果を図4に示す。 Using a total luminous flux measurement system (HalfMoon/φ1000 mm integrating sphere system, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), the emission spectrum on the surface of the phosphor plate 100 was measured when the blue LED of the fabricated LED package 130 was turned on. The measurement results are shown in FIG.

図4は、実施例1、2および比較例1の蛍光体プレートを使用したときの発光スペクトルを示す。図4の縦軸の発光強度は、実施例1の最大発光強度を100としたときの相対値である。なお、発光スペクトルにおいて、波長が595nm以上605nmである橙色光(Orange)の発光強度の最大値をTとし、波長が445nm以上465nmである青色光(Blue)の発光強度の最大値をTとしたとき、青色LEDからの青色光の透過量をT/Tと定義した。FIG. 4 shows emission spectra when the phosphor plates of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are used. The emission intensity on the vertical axis in FIG. 4 is a relative value when the maximum emission intensity of Example 1 is set to 100. As shown in FIG. In the emission spectrum, the maximum value of the emission intensity of orange light (Orange) having a wavelength of 595 nm or more and 605 nm is T O , and the maximum value of the emission intensity of blue light (Blue) having a wavelength of 445 nm or more and 465 nm is T B. , the amount of blue light transmitted from the blue LED was defined as T B /T O .

図4に示すとおり、実施例1、2および比較例1の発光スペクトルのピーク波長は約600nmであった。しかしながら、実施例1、2におけるピーク波長における発光強度は、比較例1と比べて、高い値を示すことが判明した。
また、実施例1、2および比較例1のいずれにおいても、波長450nm付近に、青色LEDの透過光に由来するスペクトルがわずかに観測された。しかしながら、実施例1、2における青色LEDからの青色光の透過率T/Tは、比較例1と比べて、同程度の値を示すことが判明した。
なお、実施例1の蛍光体プレートにおいて、波長450nmにおける青色光の光線透過率が1.5%であったことから、十分に青色光の透過が抑制されたことが分かった。
実施例1、2の蛍光体プレートを使用することで、橙色光の蛍光強度に優れており、青色光を橙色光に変換する発光効率に優れた発光装置を実現できることが分かった。
As shown in FIG. 4, the peak wavelength of the emission spectra of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was about 600 nm. However, it was found that the emission intensity at the peak wavelength in Examples 1 and 2 showed a higher value than in Comparative Example 1.
Moreover, in both Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a slight spectrum derived from the transmitted light of the blue LED was observed near a wavelength of 450 nm. However, it was found that the blue light transmittances T B /T O from the blue LEDs in Examples 1 and 2 were comparable to those in Comparative Example 1.
In the phosphor plate of Example 1, the transmittance of blue light at a wavelength of 450 nm was 1.5%, indicating that the transmission of blue light was sufficiently suppressed.
It was found that by using the phosphor plates of Examples 1 and 2, it is possible to realize a light-emitting device with excellent fluorescence intensity of orange light and excellent luminous efficiency for converting blue light into orange light.

この出願は2018年10月4日に出願された日本出願特願2018-189141号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-189141 filed on October 4, 2018, and the entire disclosure thereof is incorporated herein.

Claims (8)

α型サイアロン蛍光体と、アルミナを含む焼結体と、を含む複合体からなる蛍光体プレートの製造方法であって、
アルミナ粉末とα型サイアロン蛍光体粉末との原料混合粉末を1300℃以上1700℃以下で加熱して、前記複合体を得る焼成工程を含み、
前記蛍光体プレートの熱伝導率が、10W/m・K以上40W/m・K以下である、
蛍光体プレートの製造方法。
A method for producing a phosphor plate comprising a composite containing an α-sialon phosphor and a sintered body containing alumina, comprising:
A firing step of heating a raw material mixed powder of alumina powder and α-sialon phosphor powder at 1300° C. or higher and 1700° C. or lower to obtain the composite,
The thermal conductivity of the phosphor plate is 10 W/m K or more and 40 W/m K or less.
A method for manufacturing a phosphor plate.
請求項1に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記α型サイアロン蛍光体の含有量は、前記複合体全体に対して、体積換算で、5Vol%以上50Vol%以下である、蛍光体プレートの製造方法。
A method for manufacturing the phosphor plate according to claim 1,
The method for manufacturing a phosphor plate, wherein the content of the α-SiAlON phosphor is 5 Vol % or more and 50 Vol % or less in terms of volume with respect to the entire composite.
請求項1または2に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記α型サイアロン蛍光体および前記アルミナの含有量の合計値は、前記複合体全体に対して、体積換算で、95Vol%以上100Vol%以下である、蛍光体プレートの製造方法。
A method for manufacturing a phosphor plate according to claim 1 or 2,
The method for producing a phosphor plate, wherein the total content of the α-sialon phosphor and the alumina is 95 Vol % or more and 100 Vol % or less in terms of volume of the entire composite.
請求項1~3のいずれか一項に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記α型サイアロン蛍光体は、下記一般式(1)で表されるEu元素を含有するα型サイアロン蛍光体を含む、蛍光体プレートの製造方法。
(M)m(1-x)/p(Eu)mx/2(Si)12-(m+n)(Al)m+n(O)(N)16-n ・・一般式(1)
(上記一般式(1)中、MはLi、Mg、Ca、Y及びランタニド元素(LaとCeを除く)からなる群から選ばれる1種以上の元素を表し、pはM元素の価数、0<x<0.5、1.5≦m≦4.0、0≦n≦2.0を表す。)
A method for manufacturing a phosphor plate according to any one of claims 1 to 3,
A method for manufacturing a phosphor plate, wherein the α-sialon phosphor contains an Eu element-containing α-sialon phosphor represented by the following general formula (1).
(M) m(1-x)/p (Eu) mx/2 (Si) 12-(m+n) (Al) m+n (O) n (N) 16-n General formula (1)
(In the above general formula (1), M represents one or more elements selected from the group consisting of Li, Mg, Ca, Y and lanthanide elements (excluding La and Ce), p represents the valence of the M element, 0<x<0.5, 1.5≦m≦4.0, and 0≦n≦2.0.)
請求項1~4のいずれか一項に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記アルミナが、αアルミナおよびγアルミナからなる群から選択される一種以上を含む、蛍光体プレートの製造方法。
A method for manufacturing a phosphor plate according to any one of claims 1 to 4,
A method for producing a phosphor plate, wherein the alumina contains at least one selected from the group consisting of α-alumina and γ-alumina.
請求項1~5のいずれか一項に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記複合体中のα型サイアロン蛍光体の平均粒子径D50が、5μm以上30μm以下である、蛍光体プレートの製造方法。
A method for manufacturing a phosphor plate according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing a phosphor plate, wherein the α-sialon phosphor in the composite has an average particle diameter D50 of 5 μm or more and 30 μm or less.
請求項1~6のいずれか一項に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
当該蛍光体プレートの主面における表面粗さRaが、0.1μm以上2.0μm以下である、蛍光体プレートの製造方法。
A method for manufacturing a phosphor plate according to any one of claims 1 to 6,
A method for manufacturing a phosphor plate, wherein the main surface of the phosphor plate has a surface roughness Ra of 0.1 μm or more and 2.0 μm or less.
請求項1~7のいずれか一項に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
450nmの青色光における光線透過率が10%以下である、蛍光体プレートの製造方法。
A method for manufacturing a phosphor plate according to any one of claims 1 to 7,
A method for producing a phosphor plate having a light transmittance of 10% or less for blue light of 450 nm.
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