JP7448806B2 - 波長変換焼結体の製造方法 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、所望の発光強度が得られる波長変換焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
波長変換焼結体の製造方法は、α-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウム粒子とを含み、必要に応じて希土類アルミン酸塩を含んでいてもよい、Gaの含有量が15質量ppm以下である混合物の成形体を準備することと、前記成形体を、1370℃以上1600℃以下の範囲内の温度で一次焼成し、第一の焼結体を得ることを含む。第一の焼結体からなる波長変換焼結体は、少なくともα-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウムとを含むが、これらに加え、さらに希土類アルミン酸塩蛍光体を含んでいてもよい。第一の焼結体からなる波長変換焼結体は、熱伝導率が比較的高い材料である酸化アルミニウムを含むため、例えばガラス成分を含むものよりも放熱性を向上させることができる。
α-サイアロン蛍光体は、下記式(I)で表される組成を有することが好ましい。
MkSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n:Eu (I)
(式(I)中、Mは、Li、Mg、Ca、Sr、Y及びランタノイド元素(但し、LaとCeを除く。)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、k、m、nは、0<k≦2.0、2.0≦m≦6.0、0≦n≦1.0を満たす数である。)
α-サイアロン蛍光体は、下記式(II)で表される組成を有してもよい。
Cav(Si,Al)12(O,N)16:Eu (II)
(式(II)中、vは0<v≦2を満たす数である。)
なお、本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、コロン(:)の前は母体結晶を構成する元素及びそのモル比を表し、コロン(:)の後は賦活元素を表す。また、カンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含有していることを意味する。組成式中のカンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、組成中にカンマで区切られた複数の元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含み、前記複数の元素から2種以上を組み合わせて含んでいてもよい。
第一の焼結体の原料として用いる酸化アルミニウム粒子は、酸化アルミニウムの純度が、好ましくは99.0質量%以上であり、より好ましくは99.5質量%以上である。酸化アルミニウムの純度が99.0質量%以上である酸化アルミニウム粒子を含む混合物からなる成形体を焼成して得られる第一の焼結体又は後述する第二の焼結体は、透光性が高くなることによって発光強度が高い波長変換焼結体を得ることができる。酸化アルミニウム粒子の純度が高いほど、例えば酸化ガリウム等のGaを含む量が少なくなり、α-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウム粒子とを含み、必要に応じて希土類アルミン酸塩蛍光体を含んでいてもよい混合物に含まれるGa量を少なくすることができる。市販の酸化アルミニウム粒子を用いた場合には、酸化アルミニウムの純度は、カタログに記載された酸化アルミニウムの純度の値を参照することができる。酸化アルミニウムの純度が不明である場合には、酸化アルミニウム粒子の質量を測定した後、酸化アルミニウム粒子を800℃で1時間、大気雰囲気で焼成し、酸化アルミニウム粒子に付着又は吸着されている有機分や水分を除去し、焼成後の酸化アルミニウム粒子の質量を測定し、焼成後の酸化アルミニウム粒子の質量を焼成前の酸化アルミニウム粒子の質量で除すことによって、酸化アルミニウム粒子の純度を測定することができる。酸化アルミニウム粒子の純度は、例えば、以下の計算式(1)によって算出することができる。
成形体を構成する混合物は、希土類アルミン酸塩蛍光体を含んでいてもよい。希土類アルミン酸塩蛍光体は、イットリウムアルミニウムガーネット系の結晶構造を有する蛍光体(以下、「YAG系蛍光体」とも称する。)又はイットリウムをルテチウムに置き換えたルテチウムアルミニウムガーネット系の結晶構造を有する蛍光体(以下、「LAG系蛍光体」とも称する。)を用いることができる。YAG系蛍光体は、例えば(Y,Gd,Tb,Lu)3Al5O12:Ceで表される組成を有する蛍光体を用いることができる。
(Y1-a-bGdaCeb)3Al5O12 (III)
(式(III)中、a及びbは、0≦a≦0.500、0<b≦0.030を満たす数である。)
(Lu1-cCec)3Al5O12 (IV)
(式(IV)中、cは、0<c≦0.100を満たす数である。)
粉体混合工程では、成形体を構成する粉体として、α-サイアロン蛍光体の粉体と、酸化アルミニウム粒子と、必要に応じて希土類アルミン酸塩蛍光体の粉体とを混合する。粉体の混合は、乳鉢及び乳棒を用いて混合することができる。粉体の混合には、ボールミルなどの混合媒体を用いて混合してもよい。また、粉体の混合を行いやすくし、さらに混合後の粉体を成形しやすくするために、成形助剤を用いてもよい。成形助剤は、水又はエタノールが挙げられる。成形助剤は、後の焼成工程において揮発しやすいものが好ましい。成形助剤を用いなくてもよい。成形助剤を加える場合は、混合物100質量部に対して、成形助剤が10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは8質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下である。
成形体準備工程では、α-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウム粒子と、必要に応じて希土類アルミン酸塩蛍光体と、を含む混合物を、所望の形状に成形し、成形体を得る。混合物の成形方法は、プレス成形法などの知られている方法を採用することができ、例えば金型プレス成形法、JIS Z2500:2000、No.2109で用語が定義されている、冷間静水等方圧加圧法(Cold Isostatic Pressing、以下、「CIP処理」ともいう。)等が挙げられる。成形方法は、成形体の形状を整えるために、2種の方法を採用してもよく、金型プレス成形をした後に、CIP処理を行ってもよい。CIP処理では、水を媒体として成形体をプレスすることが好ましい。
一次焼成工程は、α-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウム粒子と、必要に応じて希土類アルミン酸塩蛍光体とを含む混合物の成形体を1370℃以上1600℃以下の範囲内の温度で一次焼成し、第一の焼結体を得る工程である。一次焼成工程によって、成形体に含まれるα-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウム粒子と、必要に応じて含まれる希土類アルミン酸塩蛍光体との焼結密度を高め、空隙による光の散乱を抑制し、透光性が高まることによって励起光を発するとともに、励起光によって所望の発光ピーク波長を有する光を発する波長変換焼結体を得ることができる。
波長変換焼結体の製造方法において、一次焼成の後に得られた第一の焼結体を二次焼成して、第二の焼結体を得る工程(二次焼成工程S104)を含むことが好ましい。図2は、波長変換焼結体の製造方法のフローチャートである。
波長変換焼結体の製造方法において、得られた第一の焼結体又は第二の焼結体からなる波長変換焼結体を加工する加工工程を含んでいてもよい。加工工程は、得られた波長変換焼結体を所望の厚さや大きさに切断加工する工程である。波長変換焼結体の切断方法は、例えば、ブレードダイシング、レーザーダイシング、ワイヤーソー等の公知の方法から選択することができる。これらのうち、切断面が高精度に平らになる点からワイヤーソーが好ましい。波長変換焼結体の厚さは特に制限されないが、機械的強度や発光強度を考慮して、好ましくは1μm以上1mm以下の範囲内であり、より好ましくは10μm以上800μm以下の範囲内であり、さらに好ましくは50μm以上500μm以下の範囲内であり、よりさらに好ましくは100μm以上400μm以下の範囲内である。
第一の焼結体の相対密度は、好ましくは90%以上、より好ましくは91%以上、さらに好ましくは93%以上、特に好ましくは94%以上である。第一の焼結体の相対密度は100%であってもよく、第一の焼結体の相対密度は、99%以下であるか、98%以下であってもよい。微量のGaによる酸化アルミニウム粒子の焼結阻害に起因する空隙の形成が抑制され、第一の焼結体の相対密度が90%以上となることによって、励起光の照射によって所望の発光ピーク波長を有する波長変換焼結体として用いることができる。また、一次焼成後に二次焼成を行う場合には、第一の焼結体の相対密度が90%以上であることによって、一次焼成後の二次焼成においてさらに第二の焼結体の密度を高めることができ、波長変換焼結体の空隙が少なくなり、空隙内での光の散乱が抑制されるため、発光強度の高い波長変換焼結体を製造することができる。
二次焼成後に得られる第二の焼結体は、相対密度が、好ましくは92%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは94%以上、特に好ましくは95%以上である。これによって、波長変換焼結体の空隙は少なく、発光強度を高くすることができる。また、空隙が少ないことで、例えば加工工程において、加工を行っても欠けたりすることなく、加工した第二の焼結体からなる波長変換焼結体を得ることができる。第二の焼結体の相対密度は100%であってもよく、第二の焼結体の相対密度は、99.9%以下であるか、99.8%以下であってもよい。
得られた第一の焼結体又は第二の焼結体を波長変換焼結体として用いることができる。第一の焼結体又は第二の焼結体からなる波長変換焼結体は、少なくともα-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウムとを含み、これらに加え、さらに希土類アルミン酸塩蛍光体とを含んでいてもよい。第一の焼結体又は第二の焼結体からなる波長変換焼結体は、α-サイアロン蛍光体の含有量が0.1質量%以上40質量%以下の範囲内であることが好ましい。波長変換焼結体中のα-サイアロン蛍光体の含有量が0.1質量%以上40質量%以下の範囲内であると、所望の発光強度が得られる。波長変換焼結体中のα-サイアロン蛍光体の含有量は、ICP-AESを用いて、α-サイアロン蛍光体を構成する元素の元素分析を行い、得られた元素分析の結果から波長変換焼結体に含まれるα-サイアロン蛍光体の含有量を測定することができる。波長変換焼結体に含まれるα-サイアロン蛍光体は、前記式(I)又は(II)で表される組成を有することが好ましい。
酸化ルテチウム(Lu2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)を目的の組成となるように、それぞれ計量し、混合して、原料混合物を得た。フラックスとしてフッ化バリウム(BaF2)を原料混合物に添加し、原料混合物とフラックスをボールミルでさらに混合した。この混合物をアルミナルツボに入れ、還元雰囲気下、1500℃で10時間、熱処理して焼成物を得た。焼成物を純水中に分散させ、ふるいを介して振動を加えながら、溶媒(純水)を流して、湿式ふるいを通過させ、次いで、脱水、乾燥して、乾式ふるいを通過させて、分級し、ルテチウムアルミニウムガーネット(以下、「LAG」ともいう。)蛍光体1を得た。後述するFSSS法により、LAG蛍光体1の平均粒径(Fisher Sub-Sieve Sizers’s number)を測定した。LAG蛍光体1の平均粒径は23μmであった。後述する方法によってLAG蛍光体の組成分析を行った。LAG蛍光体1は、Lu2.984Ce0.016Al5O12で表される組成を有していた。LAG蛍光体1中のGa量は20質量ppm未満であった。
LAG蛍光体1と同様の方法で、LAG蛍光体2を製造した。LAG蛍光体2のFSSS法により測定した平均粒径は23μmであった。LAG蛍光体2は、Lu2.984Ce0.016Al5O12で表される組成を有していた。LAG蛍光体2中のGa量は58質量ppmであった。
酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)を目的の組成となるように、それぞれを秤量し、混合して原料混合物とした。フラックスとしてフッ化バリウム(BaF2)を原料混合物に添加し、原料混合物とフラックスをボールミルでさらに混合した。この混合物をアルミナルツボに入れ、還元雰囲気下、1500℃で10時間、熱処理して焼成物を得た。焼成物を純水中に分散させ、ふるいを介して振動を加えながら、溶媒(純水)を流して、湿式ふるいを通過させ、次いで、脱水、乾燥して、乾式ふるいを通過させて、分級し、イットリウムアルミニウムガーネット(以下、「YAG」ともいう。)蛍光体を得た。YAG蛍光体のFSSS法により測定した平均粒径は5μmであった。YAG蛍光体は、(Y0.575Gd0.400Ce0.025)3Al5O12で表される組成を有していた。YAG蛍光体中のGa量は20質量ppm未満であった。
各実施例に用いた希土類アルミン酸塩蛍光体(LAG蛍光体1、LAG蛍光体2及びYAG蛍光体1)と酸化アルミニウム粒子をFisher Sub-Sieve Sizer Model95(Fisher Scienetific社製)を用いて、FSSS法により、平均粒径を測定した。
測定対象となる蛍光体について、誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP-AES)により、酸素を除く各元素の質量百分率(質量%)を測定し、各元素の質量百分率から蛍光体の組成における各元素のモル比を算出した。各LAG蛍光体及びYAG蛍光体について、Alのモル比5を基準として他の元素のモル比を算出した。また、各LAG蛍光体及びYAG蛍光体のGa量を測定した。LAG蛍光体1及びYAG蛍光体は、Ga量が検出限界以下の20質量ppm未満であった。
各実施例に用いたα-サイアロン蛍光体は、レーザー回折粒度分布測定装置(製品名:MASTER SIZER3000、MALVERN社製)を用いて、レーザー回折粒度分布測定法による体積基準の粒度分布における小径側からの累積頻度が50%に達する粒径(体積メジアン径)を測定した。
実施例及び比較例に用いた酸化アルミニウム粒子の純度を測定した。実施例及び比較例に用いた酸化アルミニウム粒子の質量を測定した後、酸化アルミニウム粒子を800℃で1時間、大気雰囲気で焼成し、酸化アルミニウム粒子に付着している有機分や酸化アルミニウム粒子が吸湿している水分を除去し、焼成後の酸化アルミニウム粒子の質量を測定した。焼成前後の酸化アルミニウム粒子の質量から、前記計算式(1)を用いて、酸化アルミニウム粒子の酸化アルミニウムの純度を求めた。
各実施例及び比較例の第一の焼結体の相対密度を、前記計算式(2)から(4)に基づき求めた。前記計算式(3)において、α-サイアロン蛍光体の真密度は3.29g/cm3、酸化アルミニウム粒子の真密度は3.98g/cm3、LAG蛍光体1及びLAG蛍光体2の真密度は6.48g/cm3、YAG蛍光体の真密度は4.77g/cm3とした。前記計算式(2)から(4)において、第一の焼結体を第二の焼結体に置き換えて、第二の焼結体の相対密度を、前記計算式(2)から(4)に基づき求めた。前記計算式(3)において希土類アルミン酸塩蛍光体を、LAG蛍光体1、LAG蛍光体2及びYAG蛍光体と置き換えて、第一の焼結体又は第二の焼結体の真密度を求めた。
各実施例又は比較例において、第一の焼結体又は第二の焼結体からなる波長変換焼結体を、ワイヤーソーを用いて厚さ500μmに切断し、サンプルを形成した。発光ピーク波長が455nmである窒化物半導体からなるLEDチップを励起光源として用いて、このLEDチップから波長変換焼結体のサンプルに光を照射し、光源からの光を受けて各サンプルから得られた430nm以上800nm以下の波長範囲内にある発光ピーク波長の発光強度を、分光蛍光光度計(日亜化学工業株式会社製)を用いて測定した。後述する実施例1から6に関しては、実施例1の波長変換焼結体のサンプルから得られた430nm以上800nm以下の波長範囲内にある発光ピーク波長の発光強度を100%として、相対発光強度(%)を表した。実施例7、比較例1及び2に関しては、実施例7の波長変換焼結体のサンプルから得られた430nm以上800nm以下の波長範囲内にある発光ピーク波長の発光強度を100%として、相対発光強度(%)を表した。後述する実施例8から13及び比較例3及び4に関しては、実施例10の波長変換焼結体のサンプルから得られた430nm以上800nm以下の波長範囲内にある発光ピーク波長の発光強度を100%として、相対発光強度(%)を表した。後述する実施例14から19に関しては、実施例17の波長変換焼結体のサンプルから得られた430nm以上800nm以下の波長範囲内にある発光ピーク波長の発光強度を100%として、相対発光強度(%)を表した。
各実施例及び比較例の波長変換焼結体のサンプルについて測定した発光スペクトルのデータから、CIE(国際照明委員会:Commission International de l’eclarirage)1931表色系におけるxy色座標上の色度x、色度yを求めた。
背景に黒板を配置して、市販のカメラを用いて、実施例7、比較例1及び比較例2の波長変換焼結体の外観写真を得た。図3から図5に、それぞれ実施例7、比較例1及び比較例2に係る波長変換焼結体のサンプルの外観写真を示す。
粉体混合工程
レーザー回折粒度分布測定法により測定した体積メジアン径が13.0μmのα-サイアロン蛍光体(品名:アロンブライト 品種YL―600、デンカ株式会社製)を1質量部(成形体用の混合物100質量%に対してα-サイアロン蛍光体を1質量%)と、FSSS法により測定した平均粒径が0.5μmの酸化アルミニウム(α-アルミナ)粒子(品名:AA03、住友化学工業株式会社製、酸化アルミニウムの純度99.5質量%)99質量部(成形体用の混合物100質量%に対して酸化アルミニウム粒子を99質量%)と、を計量し、乳鉢及び乳棒を用いて混合し、成形体用の混合物を準備した。表1において、α-サイアロン蛍光体の含有量(質量%)は、成形体用の混合物100質量%に対する仕込みの質量割合を示す。成形体用の混合物100質量%に対して、酸化アルミニウム粒子の含有量は、100質量ppm(0.01質量%)以下の範囲で含まれる物質を除き、仕込みの質量割合で混合物中のα-サイアロン蛍光体を除く残部である。表1において、各実施例における酸化アルミニウム粒子の含有量は、成形体用の混合物100質量%からα-サイアロン蛍光体(質量%)を減じた残部である。混合物中のGa含有量(表において「混合物中のGa量」と表す。)は、混合物中に含まれるα-サイアロン蛍光体及び酸化アルミニウム粒子の配合比率から算出した。ICP-AESにより測定したα-サイアロン蛍光体に含まれるGaの含有量は検出限界未満の20質量ppm未満であり、α-サイアロン蛍光体の体色がくすんでいないことから、Gaは含んでいないと推測されたため、α-サイアロン蛍光体に含まれるGaの含有量は0質量ppmとして、混合物中のGa量を算出した。また、ICP-AESにより測定した酸化アルミニウム粒子に含まれるGaの含有量は、検出限界以下の5質量ppm未満であり、酸化アルミニウム粒子に含まれるGaの含有量を0質量ppmとして混合物中のGa量を算出した。各表中のppmは、質量ppmである。
成形体用の混合物を金型に充填し、圧力1.8MPa(200kgf/cm2)で直径17.0mm、厚さ10mmの円筒形状の成形体を形成した。得られた成形体を包装容器に入れて真空包装し、冷間静水等方圧加圧(CIP)装置(神戸製鋼(KOBELCO)社製)により、圧力媒体に水を用いて、176MPaでCIP処理を行った。
得られた成形体を焼成炉(富士電波工業株式会社製)、窒素ガス雰囲気(窒素:99体積%以上)で、0.9MPa、1500℃の温度で6時間保持して、一次焼成を行い、第一の焼結体を得た。得られた第一の焼結体中のα-サイアロン蛍光体及び酸化アルミニウムの各含有量(質量%)は、成形体用の混合物100質量%に対するα-サイアロン蛍光体及び酸化アルミニウム粒子の各仕込みの質量割合とほぼ等しい。得られた第一の焼結体を波長変換焼結体とした。
混合物中のα-サイアロン蛍光体、及び酸化アルミニウム粒子の配合比率を、表1に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様にして、第一の焼結体を得て、得られた第一の焼結体を波長変換焼結体とした。
一次焼成の温度を、表1に示すように1550℃に変えたこと以外は、実施例1と同様にして、第一の焼結体を得て、得られた第一の焼結体を波長変換焼結体とした。
粉体混合工程
FSSS法により測定した平均粒径が23μmであり、Ga含有量が20質量ppm未満のLAG蛍光体1を15質量部(成形用の混合物100質量%に対して15質量%)と、レーザー回折粒度分布測定法により測定した体積メジアン径が13.0μmのα-サイアロン蛍光体(品名:アロンブライト 品種YL―600、デンカ株式会社製)を3質量部(成形体用の混合物100質量%に対してα-サイアロン蛍光体を3質量%)と、FSSS法により測定した平均粒径が0.5μmの酸化アルミニウム(α-アルミナ)粒子(品名:AA03、住友化学工業株式会社製、酸化アルミニウムの純度99.5質量%)82質量部(成形体用の混合物100質量%に対して酸化アルミニウム粒子を82質量%)と、を用い、一次焼成の温度は、表2に示す温度としたこと以外は、実施例1と同様にして、成形体準備工程及び一次焼成工程を経て、第一の焼結体を得た。成形体用の混合物100質量%に対して、酸化アルミニウム粒子の含有量は、100質量ppm(0.01質量%)以下の範囲で含まれる物質を除き、仕込みの質量割合で混合物中のα-サイアロン蛍光体及びLAG蛍光体を除く残部である。混合物中のGa含有量(表において「混合物中のGa量」と表す。)は、混合物中に含まれるα-サイアロン蛍光体、LAG蛍光体1及び酸化アルミニウム粒子の配合比率から算出した。ICP-AESにより測定したα-サイアロン蛍光体に含まれるGaの含有量は0質量ppmであった。また、ICP-AESにより測定した酸化アルミニウム粒子に含まれるGaの含有量は、検出限界以下の5質量ppm未満であった。実施例1と同様に、αサイアロン蛍光体及び酸化アルミニウム粒子に含まれるGaの含有量をそれぞれ0質量ppmとして混合物中のGa量を算出した。LAG蛍光体1に含まれるGa量が20質量ppm未満であった。LAG蛍光体1を15質量%含む混合物中のGa量は3質量ppm未満と算出した。
得られた第一の焼結体を用い、熱間等方圧加圧(HIP)装置(神戸製鋼(KOBELCO)社製)を用いて、圧力媒体に窒素ガスを用いて窒素ガス雰囲気(窒素:99体積%以上)のもとで、温度が1450℃、圧力が195MPaで、2時間、HIP処理により二次焼成を行い、第二の焼結体を得た。この第二の焼結体を波長変換焼結体とした。得られた第二の焼結体中のα-サイアロン蛍光体、LAG蛍光体1及び酸化アルミニウムの各含有量(質量%)は、成形体用の混合物100質量%に対するα-サイアロン蛍光体、LAG蛍光体及び酸化アルミニウム粒子の各仕込みの質量割合とほぼ等しい。
粉体混合工程において、混合物中のGaの含有量が50質量ppmとなるように酸化ガリウム(Ga2O3)を添加したこと以外は、実施例7と同様にして、第二の焼結体を得て、第二の焼結体を波長変換焼結体とした。
粉体混合工程において、混合物中のGaの含有量が200質量ppmとなるように酸化ガリウム(Ga2O3)を添加したこと以外は、実施例7と同様にして、第二の焼結体を得て、第二の焼結体を波長変換焼結体とした。
混合物中のLAG蛍光体1、α-サイアロン蛍光体、酸化アルミニウム粒子の配合比率を、表3に示すように変えて、一次焼成を1450℃で行い、二次焼成を1400℃で行ったこと以外は、実施例7と同様にして、第二の焼結体を得て、第二の焼結体を波長変換焼結体とした。
FSSS法により測定した平均粒径が23μmであり、Ga含有量が58質量ppmであるLAG蛍光体2を用いて、混合物中のLAG蛍光体2、α-サイアロン蛍光体、酸化アルミニウム粒子の配合比率と、一次焼成の温度と、二次焼成の温度を表3に示すように変えたこと以外は、実施例7と同様にして、第二の焼結体を得て、第二の焼結体を波長変換焼結体とした。
FSSS法により測定した平均粒径が23μmであり、Ga含有量が58質量ppmであるLAG蛍光体2を用いて、混合物中のLAG蛍光体2、α-サイアロン蛍光体、酸化アルミニウム粒子の配合比率と、一次焼成の温度と、二次焼成の温度を表3に示すように変えたこと以外は、実施例7と同様にして、第二の焼結体を得て、第二の焼結体を波長変換焼結体とした。
LAG蛍光体1又はLAG蛍光体2の代わりに、FSSS法により測定した平均粒径が5μmであり、Ga含有量が20質量ppm未満であるYAG蛍光体を用いて、混合物中のYAG蛍光体、α-サイアロン蛍光体、及び酸化アルミニウム粒子の配合比率、及び一次焼成の温度を、表4に示すように変えたこと以外は、実施例7と同様にして、第一の焼結体を得て、第一の焼結体を波長変換焼結体とした。成形体用の混合物100質量%に対して、酸化アルミニウム粒子の含有量は、100質量ppm(0.01質量%)以下の範囲で含まれる物質を除き、仕込みの質量割合で混合物中のα-サイアロン蛍光体及びYAG蛍光体を除く残部である。
Claims (15)
- α-サイアロン蛍光体と、酸化アルミニウム粒子とを含み、Gaの含有量が15質量ppm以下である混合物の成形体を準備することと、
前記成形体を、1370℃以上1600℃以下の範囲内の温度で一次焼成し、第一の焼結体を得ることを含む、波長変換焼結体の製造方法。 - 前記混合物に含まれるGaの含有量が、10質量ppm以下である、請求項1に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記混合物が希土類アルミン酸塩蛍光体を含む、請求項1又は2に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記第一の焼結体を熱間等方圧加圧(HIP)処理により1000℃以上1600℃以下の範囲内の温度で二次焼成し、第二の焼結体を得ることを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記α-サイアロン蛍光体のレーザー回折粒度分布測定法で測定した体積メジアン径が2μm以上30μm以下の範囲内である、請求項1から4のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記酸化アルミニウム粒子のフィッシャーサブシーブサイザー法で測定した平均粒径が0.1μm以上1.3μm以下の範囲内である、請求項1から5のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記希土類アルミン酸塩蛍光体のフィッシャーサブシーブサイザー法で測定した平均粒径が1μm以上50μm以下の範囲内である、請求項3から6のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記混合物が、前記混合物100質量%に対して、前記α-サイアロン蛍光体を0.1質量%以上40質量%以下の範囲内で含み、前記混合物100質量%から前記α-サイアロン蛍光体を除く残部が、前記酸化アルミニウム粒子であり、前記酸化アルミニウム粒子を60質量%以上99.9質量%以下の範囲内で含む、請求項1から7のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記混合物が、前記混合物100質量%に対して、前記α-サイアロン蛍光体及び前記希土類アルミン酸塩蛍光体の合計量を0.1質量%以上70質量%以下の範囲内で含み、前記混合物100質量%から前記α-サイアロン蛍光体及び前記希土類アルミン酸塩蛍光体を除く残部が、前記酸化アルミニウム粒子であり、前記酸化アルミニウム粒子を30質量%以上99.9質量%以下の範囲内で含む、請求項3から7のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記α-サイアロン蛍光体は、下記式(I)で表される組成を有する、請求項1から9のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
MkSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n:Eu (I)
(式(I)中、Mは、Li、Mg、Ca、Sr、Y及びランタノイド元素(但し、LaとCeを除く。)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、k、m、nは、0<k≦2.0、2.0≦m≦6.0、0≦n≦1.0を満たす数である。) - 前記希土類アルミン酸塩蛍光体が、下記式(III)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体、及び、下記式(IV)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項3から10のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
(Y1-a-bGdaCeb)3Al5O12 (III)
(式(III)中、a及びbは、0≦a≦0.500、0<b≦0.030を満たす数である。)
(Lu1-cCec)3Al5O12 (IV)
(式(IV)中、cは、0<c≦0.100を満たす数である。) - 金型プレスを用いて、3MPa以上50MPa以下の圧力で前記混合物を成形して前記成形体を得る、請求項1から11のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 50MPa以上250MPa以下の圧力で、前記混合物を冷間等方圧加圧処理して前記成形体を得る、請求項1から12のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記酸化アルミニウム粒子の酸化アルミニウムの純度が99.0質量%以上である、請求項1から13のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
- 前記第一の焼結体の相対密度が90%以上である、請求項1から14のいずれか1項に記載の波長変換焼結体の製造方法。
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