WO2021186970A1 - 蛍光体プレート、及び発光装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の蛍光体プレート（１００）は、母材と、母材中に含まれる蛍光体と、を含む板状の複合体を備える蛍光体プレートであって、母材が、スピネルを含み、蛍光体が、Ｓｉ元素を有する蛍光体を含み、Ｃｕ－Ｋα線を用いた蛍光体プレートのＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに対応するピーク強度を１としたとき、回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内にあるピークの合計強度が、０．５以下を満たすように構成されるものである。

Description

蛍光体プレート、及び発光装置
　本発明は、蛍光体プレート、及び発光装置に関する。
　これまで波長変換部材としては封止樹脂中に無機蛍光体を分散させたものが用いられていたが、樹脂を母材とするとＬＥＤを用いた光源が発する熱や光により樹脂が劣化してしまうという問題があったことから、母材を無機物とした波長変換部材の検討も行われてきた。特許文献１には、母材であるガラス中に無機蛍光体が分散してなる波長変換部材が記載されている（特許文献１の請求項１）。同文献によれば、波長変換部材の形状は限定されず、板状とした蛍光体プレートに関しても記載されている（段落００５４）。
特開２０１５－１９９６４０号公報
　しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献１に記載の蛍光体プレートにおいて、発光強度の点で改善の余地があることが判明した。
　本発明者の検討によれば、無機母材に比較的透明なスピネルを含めることにより、蛍光体プレート内で光の過剰散乱が抑制されるため、蛍光体プレートにおける発光強度を向上できることがわかった。
　本発明者はさらに検討したところ、上記無機蛍光体としてＳｉ元素を有する蛍光体を使用したとき、スピネルを含む蛍光体プレートにおいて発光強度が低下する恐れがあることを見出した。
　このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、蛍光体プレートのＸ線回折パターンにおいて、スピネルに帰属される特定のピークの強度と所定の２θの範囲内に存在するピークの合計強度との比を指標とすることで光学特性を安定的に評価できること、そして、このようなピーク強度比の上限を所定値以下とすることにより、蛍光体プレートの発光強度が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明によれば、
　母材と、前記母材中に含まれる蛍光体と、を含む板状の複合体を備える蛍光体プレートであって、
　前記母材が、スピネルを含み、
　前記蛍光体が、Ｓｉ元素を有する蛍光体を含み、
　Ｃｕ－Ｋα線を用いて測定した前記蛍光体プレートのＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに対応するピーク強度を１としたとき、
　回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内にあるピークの合計強度が、０．５以下を満たす、蛍光体プレートが提供される。
　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。
　本発明によれば、発光強度に優れた蛍光体プレート、及びそれを用いた発光装置が提供される。
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。 （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。 蛍光体プレートの発光効率を測定するための装置の概略図である。
　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。なお、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。
　本実施形態の蛍光体プレートを概説する。
　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、スピネルを含む母材と、母材中に存在するＳｉ元素を有する蛍光体と、を含む板状の複合体（板状部材）を備える。
　Ｓｉ元素を有する蛍光体としてα型サイアロン蛍光体を含む蛍光体プレートは、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。
　蛍光体プレートは、下記の手順で測定されるＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にあるスピネルに対応するピーク強度を１としたとき、回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内にあるピークの合計強度が、０．５以下を満たすように構成される。
（Ｘ線回折パターンの測定方法）
　蛍光体プレートについて、下記の測定条件に基づいてＸ線回折装置を用いて回折パターンを測定する。
　測定対象の蛍光体プレートは、厚みが約０．１８～０．２２ｍｍのものを使用してもよい。
（測定条件）
Ｘ線源：Ｃｕ－Ｋα線（λ＝１．５４１８４Å）、
出力設定：４０ｋＶ・４０ｍＡ
測定時光学条件：発散スリット＝２／３°
散乱スリット＝８ｍｍ
受光スリット＝開放
回折ピークの位置＝２θ（回折角）
測定範囲：２θ＝２０°～７０°
スキャン速度：２度（２θ）／ｓｅｃ，連続スキャン
走査軸：２θ／θ
試料調製：板状の蛍光体プレートをサンプルホルダーに載せる。
ピーク強度はバックグラウンド補正を行って得た値とする。
　本発明者の知見によれば、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にあるスピネルに帰属されるピークの強度（Ｉα）と所定の２θの範囲内に存在するピークの強度の合計（Ｉβ）との比を指標とすることによって、Ｓｉ元素を有する蛍光体を含む蛍光体プレートについての光学特性を評価できることが分かり、Ｉβに対応する２θ範囲についてさらに検討した結果、Ｉβ１として、回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内にあるピークの合計強度を用いることによって、蛍光体プレートについての光学特性を安定的に評価できることが見出された。
　さらに、そのようにして見出された指標Ｉβ１／Ｉαの上限を特定の値以下とすることにより、蛍光体プレートの発光強度が向上することが判明した。
　本発明の蛍光体プレートにおいては、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある最大ピークをスピネルに由来するピークとする。
　回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内に含まれるピークは、α型サイアロンに帰属されるピークが含まれていることが好ましく、その他、β型サイアロンに帰属されるピークが含まれていてもよい。
　回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに帰属されるピーク強度を１としたときの、回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内にあるピークの合計強度Ｉβ１の上限は、０．５以下、好ましくは０．３以下である。これにより、蛍光体プレートにおける発光強度を向上できる。
　一方、上記合計強度Ｉβ１の下限は、とくに限定されないが、Ｓｉ元素を有する蛍光体がα型サイアロン蛍光体を含む場合、例えば、０．００５以上、好ましくは０．０１以上である。これにより、蛍光体プレートの発光強度を向上できる。
　回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに帰属されるピーク強度を１としたときの、回折角２θが６０．２°以上６２．０°以下の範囲内にあるピークの合計強度Ｉβ２の上限は、例えば、０．２以下でもよく、０．１以下でもよい。これにより、蛍光体プレートにおける発光強度を向上できる。
　一方、合計強度Ｉβ２の下限は、例えば、０．００５以上、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０２以上である。これにより、蛍光体プレートにおける発光強度を向上できる。
　回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに帰属されるピーク強度を１としたときの、回折角２θが２９．０°以上３１．０°以下の範囲内にあるピークの合計強度Ｉβ３の下限は、例えば、０．０１以上、好ましくは０．０３以上、より好ましくは０．０５以上である。これにより、蛍光体プレートにおける発光強度を向上できる。
　一方、上記合計強度Ｉβ３の上限は、とくに限定されないが、例えば、０．５以下でもよく、０．３以下でもよい。これにより、蛍光体プレートの製造安定性を高められる。
　回折角２θが６０．２°以上６２．０°以下の範囲内に含まれるピークや回折角２θが２９．０°以上３１．０°以下の範囲内に含まれるピークは、α型サイアロンに帰属されるピークが含まれていることが好ましい。
　本実施形態では、たとえば蛍光体プレート中の蛍光体に含まれる各成分の種類や配合量、蛍光体や蛍光体プレートの調製方法等を適切に選択することにより、上記合計強度Ｉβ１、Ｉβ２、Ｉβ３を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、スピネル原料粉末中におけるＭｇ／Ａｌ比を適切に調整すること等が、上記合計強度Ｉβ１、Ｉβ２、Ｉβ３を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。
　上記蛍光体プレートでは、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５７０ｎｍ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。
　本実施形態の蛍光体プレートの構成について詳述する。
（母材）
　上記蛍光体プレートを構成する複合体中は、蛍光体とスピネルを含む無機母材とが混在した状態となる。具体的には、複合体は、無機母材を構成する化合物の焼結物中に蛍光体が分散された構造を有してもよい。この蛍光体は、粒子状態で、スピネルを含む無機母材中に均一に分散されていてもよい。
　母材は、複合体中における主成分であってもよい。この場合、母材の含有量は、複合体中に対して、体積換算で、例えば、５０Ｖｏｌ％以上でもよい。
　母材は、スピネルを含む無機母材で構成される。このスピネルは、一般式Ｍ２ｘＡｌ４－４ｘＯ６－４ｘ（ただし、ＭはＭｇ、Ｍｎ、Ｚｎの少なくともいずれかであり、０．２＜ｘ＜０．６である）で表されるスピネルを含んでもよい。
　スピネルは、通常、一般式ＭＯ（ＭはＭｇ、Ｍｎ、Ｚｎの少なくともいずれか）で表される金属酸化物の粉末と、Ａｌ２Ｏ３の粉末とを混合し、焼結することで得られる。
　化学量論的には、スピネルはｘ＝０．５（すなわち、一般式ＭＡｌ２Ｏ４）で表される組成である。ただし、原料のＭＯの量とＡｌ２Ｏ３の量の比によっては、スピネルは、ＭＯまたはＡｌ２Ｏ３が過剰に固溶した非化学量論組成の化合物となる。
　上記一般式で表されるスピネルを含む焼結体は比較的透明である。よって、蛍光体プレート内での光の過剰散乱が抑制される。透明性の観点で、上記一般式におけるＭは、Ｍｇであることが好ましい。
（蛍光体）
　本実施形態の蛍光体は、Ｓｉ元素を有する蛍光体を含む。
　Ｓｉ元素を有する蛍光体としては、公知のものを使用できるが、例えば、α型サイアロン蛍光体を用いてもよい。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　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んでもよい。
（Ｍ）ｍ（１－ｘ）／ｐ（Ｅｕ）ｍｘ／２（Ｓｉ）１２－（ｍ＋ｎ）（Ａｌ）ｍ＋ｎ（Ｏ）ｎ（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。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。
　α型サイアロンの固溶組成は、α型窒化ケイ素の単位胞（Ｓｉ１２Ｎ１６）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、橙色の可視発光を示す蛍光体が得られる。
　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型サイアロンは、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、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８、ＣａＡｌＳｉＮ３等を含んでいてもよい。
　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を含む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。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。
　蛍光体の平均粒子径の下限は、例えば、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましい。これにより、発光強度を高めることができる。また、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。平均粒子径は、蛍光体の上記二次粒子における寸法である。
　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、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。
　ここで、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。
　蛍光体プレート中の蛍光体の粒子径は、原料に使用した蛍光体の粒子径と略同一と考えてよい。プレート製造工程において、加熱などによっては、原料蛍光体の粒子径が変動することは殆どないためである。
　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、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。
　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。蛍光体プレートの主面は、発光素子の発光面に対向する面となる。
　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。
　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１．５％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。
　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。
　本実施形態の蛍光体プレートの製造方法は、金属酸化物、及び蛍光体を含む混合物を得る工程（１）と、得られた混合物を焼成する工程（２）と、を有してもよい。
　また、蛍光体プレートの製造方法は、金属酸化物を溶融して、得られた溶融物中に蛍光体の粒子を混合してもよい。
　工程（１）において、原料として用いる蛍光体や金属酸化物の粉末は、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。
　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。
　蛍光体の一例として、粉末状のα型サイアロン蛍光体を使用する。
　原料の金属酸化物の一例として、スピネル原料粉末を使用する。
　金属酸化物は、微粉末であればよく、その平均粒子径は、例えば１μｍ以下としてもよい。
　原料の金属酸化物として、スピネル原料粉末を使用してもよい。
　ここで、「スピネル原料粉末」は、例えば、（ｉ）前述の一般式Ｍ２ｘＡｌ４－４ｘＯ６－４ｘで表されるスピネルを含む粉末、および／または、（ｉｉ）一般式ＭＯ（ＭはＭｇ、Ｍｎ、Ｚｎの少なくともいずれか）で表される金属酸化物の粉末とＡｌ２Ｏ３の粉末との混合物である。
　工程（２）において、スピネル原料粉末を、例えば、１３００℃以上１６５０℃以下で焼成を行ってもよい。焼結工程における加熱温度は１５００℃以上がより好ましい。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、焼成温度が高すぎると、蛍光体プレートの蛍光強度が低下するため、前記範囲が好ましい。
　また、焼成温度が約１６００℃～１６５０℃の高温領域の場合、この温度を保持する保持時間は、例えば、２０分以下、好ましくは１５分以下であり、０分としてもよい。これにより、蛍光体プレートの発光強度を高められる。
　上記の製造方法において、焼成方法は常圧焼結でも加圧焼結でも構わないが、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。
　以上により、本実施形態の蛍光体プレートが得られる。
　得られた蛍光体プレート中の板状の複合体の表面は、本発明の効果を損なわない範囲において研磨処理、プラズマ処理や表面コート処理等の公知の表面処理などが施されてもよい。
　本実施形態の発光装置について説明する。
　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。
　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に示す蛍光体プレート１００の厚みの下限は、例えば、５０μｍ以上、好ましくは８０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である。蛍光体プレート１００の厚みの上限は、例えば、１ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下である。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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ができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
　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。
＜蛍光体プレートの作成＞
（比較例１）
　以下手順により蛍光体プレートを製造した。
（１）α型サイアロン蛍光体（アロンブライトＹＬ－６００Ｂ、デンカ株式会社製、メジアン径１５μｍ）と、スピネル原料粉（ＭｇＯ：富士フイルム和光純薬社製の酸化マグネシウム、平均粒径０．２μｍ、純度９９．９％、およびＡｌ２Ｏ３：ＡＡ－０３（住友化学社製）、）とを、ポリエチレン製のポットとアルミナ製のボールを用いて、エタノール溶媒中において３０分間湿式混合し、得られたスラリーを吸引濾過して溶媒を除去した後、乾燥した。そして、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。
　スピネル原料粉がすべて反応してスピネルとなったときに、αサイアロン蛍光体の量が、蛍光体プレート中３０体積％となるように調整した（残部は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３である）。
　スピネル原料粉中のＭｇＯとＡｌ２Ｏ３の比率は、質量比で、ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３＝３７：６３（モル量において、Ｍｇ：Ａｌ＝３：４）となるようにした。
（２）原料混合粉末をホットプレス治具内に充填した。具体的には、約１０ｇ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た。その後、カーボン製上パンチをセットし、原料粉末を挟み込んだ。
　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。
（３）原料混合粉末を充填したホットプレス治具を、カーボンヒーターを備える多目的高温炉（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、主面、裏面及び側面を研削した。これにより、直径２５ｍｍの円板状の蛍光体プレートを得た（厚みは表に記載）。
（実施例１～４）
　上記（１）中におけるスピネル原料粉末中のＭｇＯとＡｌ２Ｏ３の比率を、実施例１が、質量比で、ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３＝２８：７２（モル量において、Ｍｇ：Ａｌ＝１：２）、実施例２が、質量比で、ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３＝２４：７６（モル量において、Ｍｇ：Ａｌ＝９：２２）、実施例３が、質量比で、ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３＝２１：７９（モル量において、Ｍｇ：Ａｌ＝１：３）、実施例４が、質量比で、ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３＝１４：８６（モル量において、Ｍｇ：Ａｌ＝３：１４）、となるようにした以外、実施例１と同様にして、蛍光体プレートを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　得られた蛍光体プレートについて以下の評価項目について評価を行った。
［Ｘ線回折パターン］
　各実施例・各比較例の蛍光体プレートについて、Ｘ線回折装置（製品名：ＵｌｔｉｍａＩＶ、リガク社製）を用いて、下記の測定条件で回折パターンを測定した。
（測定条件）
Ｘ線源：Ｃｕ－Ｋα線（λ＝１．５４１８４Å）、
出力設定：４０ｋＶ・４０ｍＡ
測定時光学条件：発散スリット＝２／３°
散乱スリット＝８ｍｍ
受光スリット＝開放
回折ピークの位置＝２θ（回折角）
測定範囲：２θ＝２０°～７０°
スキャン速度：２度（２θ）／ｓｅｃ，連続スキャン
走査軸：２θ／θ
試料調製：板状の蛍光体プレートをサンプルホルダーに載せた。
ピーク強度はバックグラウンド補正を行って得た値とした。
　得られたＸ線回折パターンからいずれの蛍光体プレートにおいても、主相としてα型サイアロンとスピネルが存在することを確認した。
　ＸＲＤ回折分析パターンの結果、２θが３６．０～３７．４°の範囲、２θが３２．５～３４．５°の範囲、２θが６０．２～６２．０°の範囲に、実施例１～４及び比較例１の蛍光体プレートにおいてピークが観察された。一方、２θが２９．０～３１．０°の範囲に、実施例１～４においてピークが観察されたが、比較例１においてピークは観察されなかった。
　２θが３６．０～３７．４°の範囲にある最大ピークが、スピネルに対応することが確認された。
　表１には、この最大ピークに対応するピーク強度を１としたときの、各範囲に含まれるピークの合計強度（相対強度）、各範囲に含まれるピークのピーク位置（°）を示す。
　また、ＳＥＭ観察用に、得られた蛍光体プレートを研磨して、その研磨面をＳＥＭで観察した。その結果、実施例１～４の蛍光体プレートにおいては、スピネルを含むマトリックス相の間にα型サイアロン蛍光体粒子が分散した状態が観察された。
［光学特性の評価］
　蛍光体プレートの発光効率を、チップオンボード型（ＣＯＢ型）のＬＥＤパッケージ１３０を用いて評価した。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、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は１３．５ｍｍ、凹部７０の開口部の径φは１６ｍｍであった。この基板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。
　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を点灯したときの、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。
　得られた発光スペクトルにおいて、波長が５８５ｎｍ以上６０５ｎｍである橙色光（Ｏｒａｎｇｅ）の発光強度（蛍光強度）の最大値（Ｗ／ｎｍ）を求めた。表１には、蛍光強度の最大値について、実施例１を１００％として規格化したときの、他の実施例・比較例の相対値（％）を示す。
　また、得られた発光スペクトルから、波長４５０ｎｍにおける青色光の光線透過率（％）を求めた。この結果を表１に示す。
　実施例１～４の蛍光体プレートは、比較例１に比べて、蛍光強度に優れる結果を示した。
　この出願は、２０２０年３月１８日に出願された日本出願特願２０２０－０４７２９８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。
１０　蛍光体プレート
２０　発光素子
３０　基板
４０　半田
５０　電極
６０　ボンディングワイヤ
７０　凹部
１００　蛍光体プレート
１００　発光装置
１２０　発光装置
１３０　ＬＥＤパッケージ 

Claims (11)

  1. 　母材と、前記母材中に含まれる蛍光体と、を含む板状の複合体を備える蛍光体プレートであって、
    　前記母材が、スピネルを含み、
    　前記蛍光体が、Ｓｉ元素を有する蛍光体を含み、
    　Ｃｕ－Ｋα線を用いて測定した前記蛍光体プレートのＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに対応するピーク強度を１としたとき、
    　回折角２θが３２．５°以上３４．５°以下の範囲内にあるピークの合計強度が、０．５以下を満たす、蛍光体プレート。
  2. 　請求項１に記載の蛍光体プレートであって、
    　前記Ｓｉ元素を有する蛍光体が、α型サイアロン蛍光体を含む、蛍光体プレート。
  3. 　請求項２に記載の蛍光体プレートであって、
    　前記Ｃｕ－Ｋα線を用いて測定した前記蛍光体プレートのＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに帰属されるピーク強度を１としたとき、
    　回折角２θが６０．２°以上６２．０°以下の範囲内にあるピークの合計強度が、０．００５以上０．２以下を満たす、蛍光体プレート。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の蛍光体プレートであって、
    　前記Ｃｕ－Ｋα線を用いて測定した前記蛍光体プレートのＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６．０°以上３７．４°以下の範囲内にある前記スピネルに帰属されるピーク強度を１としたとき、
    　回折角２θが２９．０°以上３１．０°以下の範囲内にあるピークの合計強度が、０．０１以上を満たす、蛍光体プレート。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の蛍光体プレートであって、
    　前記スピネルが、一般式Ｍ２ｘＡｌ４－４ｘＯ６－４ｘ（ＭはＭｇ、Ｍｎ、Ｚｎの少なくともいずれかであり、０．２＜ｘ＜０．６である）で表されるスピネルを含む、蛍光体プレート。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の蛍光体プレートであって、
    　前記蛍光体の含有量が、前記複合体中、体積換算で、５Ｖｏｌ％以上５０Ｖｏｌ％以下である、蛍光体プレート。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の蛍光体プレートであって、
    　前記蛍光体の平均粒子径Ｄ５０が、１μｍ以上３０μｍ以下である、蛍光体プレート。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項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厚みが、５０μｍ以上１ｍｍ以下である、蛍光体プレート。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項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. 　請求項１～９のいずれか一項に記載の蛍光体プレートであって、
    　４５５ｎｍ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請求項１～１０のいずれか一項に記載の蛍光体プレートと、
    を備える、発光装置。
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