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JP6606841B2 - Method for producing fluorescent material molded body, light emitting device - Google Patents
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JP6606841B2 - Method for producing fluorescent material molded body, light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光物質成形体の製造方法、発光装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a fluorescent material molded body and a light emitting device.

蛍光体を用いた発光装置として、青色の発光を行うLEDチップと、青色光を黄色に変換するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体と、を組み合わせた白色に発光する発光装置が知られている。このような発光装置は、小型であり、消費電力が少ないという特徴を有しており、各種表示装置あるいは照明装置の光源として更なる効率・信頼性の向上に向けた開発が行われている。今後、発光装置の更なる高出力化が望まれており、蛍光体の信頼性向上が求められている。   As a light emitting device using a phosphor, there is known a light emitting device that emits white light by combining an LED chip that emits blue light and a YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor that converts blue light into yellow. Yes. Such a light-emitting device is characterized by being small in size and low in power consumption, and has been developed for further improvement in efficiency and reliability as a light source for various display devices or lighting devices. In the future, further increase in output of the light emitting device is desired, and improvement in reliability of the phosphor is demanded.

また、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらに、メモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置として、プロジェクタが使用されている。このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)を用いたプロジェクタが開発されている。このLEDを用いたプロジェクタにも蛍光体が使用されており、蛍光体の信頼性向上が求められている。   In addition, a projector is used as an image projection apparatus that projects a screen of a personal computer, a video image, an image based on image data stored in a memory card or the like onto a screen. Conventionally, projectors using a high-intensity discharge lamp as a light source have been the mainstream, but projectors using light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) have been developed in recent years. Phosphors are also used in projectors using these LEDs, and there is a demand for improved phosphor reliability.

このような発光装置、プロジェクタ用途に使用される蛍光体として、例えば、特定の蛍光体を軟化点が700℃以上のガラス中に分散させた波長変換部材が知られている(例えば、特許文献1参照)。ここで、軟化点が700℃以上のガラスとしてオキシナイトライドガラスを使用し、特定の蛍光体としてαサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体、CaAlSiN蛍光体を使用することが記載されている。これにより、従来よりも高効率の蛍光が得られる波長変換部材を提供できると記載されている。 For example, a wavelength conversion member in which a specific phosphor is dispersed in a glass having a softening point of 700 ° C. or higher is known as a phosphor used for such a light emitting device or projector (for example, Patent Document 1). reference). Here, it is described that oxynitride glass is used as a glass having a softening point of 700 ° C. or higher, and α sialon phosphor, β sialon phosphor, and CaAlSiN 3 phosphor are used as specific phosphors. Thus, it is described that a wavelength conversion member capable of obtaining fluorescence with higher efficiency than conventional can be provided.

また、蛍光体粉末と無機部材粉末との混合物を、放電プラズマ焼結法を用いる蛍光物質成形体の製造方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   Further, a method for manufacturing a fluorescent material molded body using a discharge plasma sintering method for a mixture of phosphor powder and inorganic member powder is known (for example, see Patent Document 2).

特許第4895541号公報Japanese Patent No. 4895541 特開2009−91546号公報JP 2009-91546 A

しかしながら、前記プロジェクタ用途では発光ダイオードからの出力が大変高いため、特許文献1に記載された波長変換部材、特にオキシナイトライドガラスが、光エネルギーや熱により溶融されることが問題となっていた。   However, since the output from the light emitting diode is very high in the projector application, it has been a problem that the wavelength conversion member described in Patent Document 1, particularly oxynitride glass, is melted by light energy or heat.

また、特許文献2に記載された蛍光物質成形体は、窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体に酸化物からなる無機部材粉末を使用するため、前記蛍光体と前記無機部材粉末とが反応し、発光特性が低下することが生じていた。   Moreover, since the fluorescent substance molded body described in Patent Document 2 uses an inorganic member powder made of oxide for a nitride-based phosphor, an oxynitride-based phosphor, and a sialon-based phosphor, the phosphor and the phosphor The inorganic member powder reacted to cause a decrease in light emission characteristics.

よって、本発明は、耐熱性を有する信頼性の高い蛍光物質成形体の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the reliable fluorescent substance molded object which has heat resistance.

本発明の実施形態に係る蛍光物質成形体の製造方法は、窒化アルミニウム粉末と、蛍光体粉末と、の混合物を、放電プラズマ焼結法により、前記窒化アルミニウム粉末を溶融させ、その後、冷却する。   In the method for producing a phosphor molded body according to an embodiment of the present invention, a mixture of aluminum nitride powder and phosphor powder is melted by a discharge plasma sintering method, and then cooled.

本発明の実施形態に係る発光装置は、発光ピーク波長が300nm以上500nm以下の光を発する発光素子と、主成分として窒化アルミニウムにより蛍光体粉末が含有された蛍光物質成形体と、を有する。   A light-emitting device according to an embodiment of the present invention includes a light-emitting element that emits light having an emission peak wavelength of 300 nm to 500 nm, and a phosphor molded body that contains phosphor powder with aluminum nitride as a main component.

これにより、耐熱性を有する信頼性の高い蛍光物質成形体の製造方法を提供することができる。また、耐熱性を有する信頼性の高い蛍光物質成形体を用いた発光装置を提供することができる。   Thereby, the manufacturing method of the reliable fluorescent substance molded object which has heat resistance can be provided. In addition, a light-emitting device using a highly reliable fluorescent material molded body having heat resistance can be provided.

実施の形態に係る蛍光物質成形体を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the fluorescent substance molded object which concerns on embodiment. 実施の形態に係る放電プラズマ焼結装置100を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the discharge plasma sintering apparatus 100 which concerns on embodiment. 積分球を用いた測定方法を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the measuring method using an integrating sphere. 実施例1、2、比較例1乃至3で得られた蛍光物質成形体プレート250の光束と励起光出力との測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the light beam and excitation light output of the fluorescent substance molded body plate 250 obtained in Example 1, 2 and Comparative Examples 1 thru | or 3. 実施例1に係る蛍光物質成形体プレート250の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the fluorescent substance molded object plate 250 which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係る蛍光物質成形体プレート250の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the fluorescent substance molded object plate 250 which concerns on Example 2. FIG.

以下、本発明の実施形態に係る蛍光物質成形体及びその製造方法、発光装置について、図面を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。図1は、実施の形態に係る蛍光物質成形体を示す概略斜視図である。図2は、実施の形態に係る放電プラズマ焼結装置を示す概略説明図である。   Hereinafter, a fluorescent substance molded body, a manufacturing method thereof, and a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment and example. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a fluorescent material molded body according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a discharge plasma sintering apparatus according to the embodiment.

<蛍光物質成形体>
実施の形態に係る蛍光物質成形体10は、蛍光体粉末20と窒化アルミニウム粉末30との混合物に放電プラズマ焼結法を用いて窒化アルミニウム粉末を溶融後に冷却することによって得られる。これにより、放電プラズマ焼結過程における蛍光体粉末と窒化アルミニウムとの溶融拡散もしくは熱拡散により蛍光体粉末の変換効率が低下することを抑制することができる。また、蛍光体粉末と窒化アルミニウムとの界面を、組成的、結晶的にほぼ連続とすることができることから、蛍光体粉末と窒化アルミニウムとの接合界面における光の損失を低減させることができる。蛍光物質成形体10の形状は特に限定されないが、平板状や円柱状、直方体等の形状を採ることができる。蛍光物質成形体10の厚みは特に限定されないが、発光素子から出射された光が透過する厚さとすることができる。例えば、蛍光物質成形体10の厚さを0.5mm〜5.0mmとすることができる。また、発光素子から出射された光の大部分を遮断するが、蛍光物質成形体10からの光を高出力に放出することができる、蛍光体20の密度の高い薄型の蛍光物質成形体10とすることもできる。蛍光物質成形体10の大きさは特に限定されない。蛍光物質成形体10は放電プラズマ焼結法により得られたそのままでも使用できるが、所定の大きさとするため、蛍光物質成形体10の側面を切断機で切断したり、若しくは蛍光物質成形体10の一部に傷を付け、この傷に沿って応力を加え、分割したりしてもよい。さらに、この切断若しくは分割後、蛍光物質成形体10の側面を研磨してもよい。また、蛍光物質成形体10の表面を研磨しなくても使用できる場合があるが、蛍光物質成形体10の表面を研磨して凹凸を小さくしたものも使用できる。蛍光物質成形体10における蛍光体20の濃度は10重量%以上であることが好ましいが、5重量%以上のものも使用できる。
<Fluorescent material compact>
The phosphor molded body 10 according to the embodiment is obtained by cooling the aluminum nitride powder after melting the mixture of the phosphor powder 20 and the aluminum nitride powder 30 using a discharge plasma sintering method. Thereby, it can suppress that the conversion efficiency of fluorescent substance powder falls by the melt diffusion or thermal diffusion of fluorescent substance powder and aluminum nitride in a discharge plasma sintering process. In addition, since the interface between the phosphor powder and aluminum nitride can be made substantially continuous in terms of composition and crystallinity, light loss at the junction interface between the phosphor powder and aluminum nitride can be reduced. The shape of the fluorescent material molded body 10 is not particularly limited, but may be a flat plate shape, a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, or the like. Although the thickness of the fluorescent substance molded object 10 is not specifically limited, It can be set as the thickness which the light radiate | emitted from the light emitting element permeate | transmits. For example, the thickness of the fluorescent substance molded body 10 can be set to 0.5 mm to 5.0 mm. Further, a thin fluorescent material molded body 10 having a high density of the phosphor 20 that can block most of the light emitted from the light emitting element, but can emit light from the fluorescent material molded body 10 with high output. You can also The magnitude | size of the fluorescent substance molded object 10 is not specifically limited. The fluorescent material molded body 10 can be used as it is obtained by the discharge plasma sintering method. However, in order to obtain a predetermined size, the side surface of the fluorescent material molded body 10 is cut by a cutting machine, or the fluorescent material molded body 10 A part may be scratched, and stress may be applied along the wound to be divided. Further, after the cutting or dividing, the side surface of the fluorescent material molded body 10 may be polished. Moreover, although it can be used even if it does not grind | polish the surface of the fluorescent substance molded object 10, what grind | polished the surface of the fluorescent substance molded object 10 and made unevenness | corrugation small can also be used. The concentration of the phosphor 20 in the phosphor molded body 10 is preferably 10% by weight or more, but 5% by weight or more can also be used.

蛍光物質成形体10の原料となる蛍光体粉末20、窒化アルミニウム粉末30等について詳述する。   The phosphor powder 20 and the aluminum nitride powder 30 that are the raw materials of the phosphor molded body 10 will be described in detail.

(蛍光体、蛍光体粉末)
蛍光物質成形体10は蛍光体(蛍光体粉末)20を含有する。明細書において主として「蛍光体粉末」は蛍光物質成形体として複合化される前の原料として使用される状態を意味し、「蛍光体」は蛍光物質成形体として複合化された後の状態を意味する。蛍光体20は発光素子から出射された光を吸収して波長変換を行い、発光素子と異なる波長の光を発するものであればよい。蛍光体粉末20の大きさは特に限定されず、数nmから数十μm程度のものを使用することができる。蛍光体粉末20は扱いやすさの観点から3μm〜10μm程度が好ましい。
(Phosphor, phosphor powder)
The phosphor molded body 10 contains a phosphor (phosphor powder) 20. In the specification, “phosphor powder” mainly means a state used as a raw material before being compounded as a phosphor molded body, and “phosphor” means a state after being compounded as a phosphor molded body. To do. The phosphor 20 only needs to absorb light emitted from the light emitting element, perform wavelength conversion, and emit light having a wavelength different from that of the light emitting element. The magnitude | size of the fluorescent substance powder 20 is not specifically limited, The thing of about several nm to several dozen micrometer can be used. The phosphor powder 20 is preferably about 3 μm to 10 μm from the viewpoint of ease of handling.

ここで、本明細書において、粒径値とはFisher Sub Sieve Sizer‘s No(フィッシャー、サブ、シーブ、サイザーズ、ナンバー)と呼ばれる空気透過法を用いた平均粒径の値を示す。   Here, in the present specification, the particle size value indicates a value of an average particle size using an air permeation method called Fisher Sub Sieve Sizer's No (Fisher, sub, sheave, sizers, number).

原料に用いる蛍光体粉末20の具体例としては、以下に示すものを挙げることができる。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体、又は、アルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくともいずれか1種以上であることが好ましい。窒化物系蛍光体には、酸窒化物系蛍光体、サイアロン系蛍光体も含まれる。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。   Specific examples of the phosphor powder 20 used as a raw material include the following. For example, it is preferably at least one selected from a nitride phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Eu or Ce, or an aluminate phosphor. Nitride-based phosphors include oxynitride-based phosphors and sialon-based phosphors. As specific examples, the following phosphors can be used, but are not limited thereto.

窒化物系蛍光体は、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される。窒化物系蛍光体は、MSi:Eu、MAlSiN:Eu(Mは、Sr、Ca、Baから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。また、MSi:EuのほかMSi10:Eu、(La,Y,Gd)Si11:Ceなどもある。 Nitride phosphors are mainly activated by lanthanoid elements such as Eu and Ce. Examples of the nitride-based phosphor include M 2 Si 5 N 8 : Eu, MAlSiN 3 : Eu (wherein M is at least one selected from Sr, Ca, and Ba). In addition to M 2 Si 5 N 8 : Eu, there are MSi 7 N 10 : Eu, (La, Y, Gd) 3 Si 6 N 11 : Ce, and the like.

酸窒化物系蛍光体は、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される。酸窒化物系蛍光体は、MSi:Eu(Mは、Sr、Ca、Baから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。 The oxynitride phosphor is mainly activated by a lanthanoid element such as Eu or Ce. Examples of the oxynitride phosphor include MSi 2 O 2 N 2 : Eu (M is at least one selected from Sr, Ca, and Ba).

サイアロン系蛍光体は、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される。サイアロン系蛍光体は、Mm/nSi12−(m+n)Al(m+n)(16−n):Eu(Mは、Sr、Ca、Li、Yから選ばれる少なくとも1種以上である。n=0〜2.5、m=0.5〜5、n:Mの電荷、x=0.75〜1.5である。)、あるいはSi6-zAl8-z:Eu(0<z<4.2)などがある。 Sialon phosphors are mainly activated by lanthanoid elements such as Eu and Ce. Sialon phosphor, M m / n Si 12- ( m + n) Al (m + n) O n N (16-n): Eu (M is at least one selected Sr, Ca, Li, from Y N = 0 to 2.5, m = 0.5 to 5, n: M charge, x = 0.75 to 1.5), or Si 6-z Al z O z N 8-z : Eu (0 <z <4.2).

アルミン酸塩蛍光体は、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される。アルミン酸塩蛍光体は、YAl12:Ce、(Y0.8Gd0.2Al12:Ce、Y(Al0.8Ga0.212:Ce、(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ceの組成式で表されるYAG系蛍光体などがある。また、Yの一部若しくは全部をTb、Lu等で置換したTbAl12:Ce、LuAl12:Ceなどもある。 The aluminate phosphor is mainly activated by a lanthanoid element such as Ce. The aluminate phosphor is composed of Y 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : There is a YAG-based phosphor represented by a composition formula of Ce. Further, there are Tb 3 Al 5 O 12 : Ce, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, etc. in which a part or all of Y is substituted with Tb, Lu or the like.

上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。   The phosphor described above contains at least one selected from Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, and Ti instead of Eu or in addition to Eu as desired. You can also.

また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。   Moreover, it is fluorescent substance other than the said fluorescent substance, Comprising: The fluorescent substance which has the same performance and effect can also be used.

これらの蛍光体は発光素子からの励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有するものを使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有するものも使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
(窒化アルミニウム、窒化アルミニウム粉末)
蛍光物質成形体10は窒化アルミニウム粉末30を含有する。明細書において主として「窒化アルミニウム粉末」は蛍光物質成形体として複合化される前の原料として使用される状態を意味し、「窒化アルミニウム」は蛍光物質成形体として複合化された後の状態を意味する。窒化アルミニウム粉末30は蛍光体粉末20を保持するために用いられる。また、発光素子から出射された光の一部又は蛍光体20から放出された光の一部が透過するものであれば特に限定されない。具体的には、窒化アルミニウム粉末30はセラミックスである。
These phosphors can be used with those having emission spectra in yellow, red, green, and blue by the excitation light from the light-emitting element, and also have emission spectra in yellow, blue-green, orange, etc., which are intermediate colors of these phosphors. It can also be used. By using these phosphors in various combinations, light emitting devices having various emission colors can be manufactured.
(Aluminum nitride, aluminum nitride powder)
The fluorescent material molded body 10 contains an aluminum nitride powder 30. In the specification, “aluminum nitride powder” mainly means a state used as a raw material before being compounded as a fluorescent material molded body, and “aluminum nitride” means a state after being compounded as a fluorescent material molded body. To do. The aluminum nitride powder 30 is used to hold the phosphor powder 20. Further, there is no particular limitation as long as a part of the light emitted from the light emitting element or a part of the light emitted from the phosphor 20 is transmitted. Specifically, the aluminum nitride powder 30 is a ceramic.

窒化アルミニウム粉末30には、一部、酸化アルミニウム粉末や他の無機部材粉末を添加してもよい。窒化アルミニウム粉末に対し、酸化アルミニウムは30wt%以下であることが好ましい。
(放電プラズマ焼結法)
放電プラズマ焼結法に用いる放電プラズマ焼結装置100は、蛍光体粉末20と窒化アルミニウム粉末30との粉体混合物に対して低電圧でパルス状大電流を投入し、火花放電現象により瞬時に発生する放電プラズマの高エネルギーにより窒化アルミニウム粉末を溶融させるものである。放電プラズマ焼結装置100は、カーボン製の上部パンチ110と下部パンチ120と焼結ダイ130とによって粉体混合物を挟み込んでいる。焼結ダイ130は筒状を成しており、筒状の内部に粉体混合物が配置される。上部パンチ110と下部パンチ120の少なくとも一方は焼結ダイ130の筒状内部を上下に移動可能である。上部パンチ110と下部パンチ120は、上部パンチ電極140と下部パンチ電極150との間に挟まれている。上部パンチ電極140は上部パンチ110と連結されており、また、下部パンチ電極150は下部パンチ120と連結されている。上部パンチ電極140と下部パンチ電極150は上部パンチ110と下部パンチ120を伝って、粉体混合物を圧縮する方向に圧力を加えることができる。粉体混合物及び上部パンチ110と下部パンチ120、焼結ダイ130は、真空チャンバー160内に配置されている。上部パンチ電極140と下部パンチ電極150とは電源170に電気的に接続されている。
<蛍光物質成形体の製造方法>
蛍光物質成形体10は、蛍光体粉末20と窒化アルミニウム粉末30との混合物を、放電プラズマ焼結法を用いて窒化アルミニウム粉末を溶融し、その後、冷却することにより製造することができる。
Part of the aluminum nitride powder 30 may be added with aluminum oxide powder or other inorganic member powder. It is preferable that aluminum oxide is 30 wt% or less with respect to the aluminum nitride powder.
(Discharge plasma sintering method)
The discharge plasma sintering apparatus 100 used for the discharge plasma sintering method applies a pulsed large current to the powder mixture of the phosphor powder 20 and the aluminum nitride powder 30 at a low voltage, and instantaneously occurs due to a spark discharge phenomenon. The aluminum nitride powder is melted by the high energy of the discharge plasma. In the discharge plasma sintering apparatus 100, a powder mixture is sandwiched between an upper punch 110, a lower punch 120, and a sintering die 130 made of carbon. The sintering die 130 has a cylindrical shape, and a powder mixture is disposed inside the cylindrical shape. At least one of the upper punch 110 and the lower punch 120 can move up and down in the cylindrical interior of the sintering die 130. The upper punch 110 and the lower punch 120 are sandwiched between the upper punch electrode 140 and the lower punch electrode 150. The upper punch electrode 140 is connected to the upper punch 110, and the lower punch electrode 150 is connected to the lower punch 120. The upper punch electrode 140 and the lower punch electrode 150 can apply pressure in the direction of compressing the powder mixture through the upper punch 110 and the lower punch 120. The powder mixture, the upper punch 110, the lower punch 120, and the sintering die 130 are disposed in the vacuum chamber 160. The upper punch electrode 140 and the lower punch electrode 150 are electrically connected to a power source 170.
<Method for producing phosphor molded article>
The phosphor molded body 10 can be manufactured by melting a mixture of the phosphor powder 20 and the aluminum nitride powder 30 by using a discharge plasma sintering method, and then cooling the mixture.

(1)計測された蛍光体粉末20と計測された窒化アルミニウム粉末30との混合物を上部パンチ110と下部パンチ120と焼結ダイ130とによって挟み込まれる空間内に配置する。   (1) A mixture of the measured phosphor powder 20 and the measured aluminum nitride powder 30 is disposed in a space sandwiched between the upper punch 110, the lower punch 120, and the sintering die 130.

(2)上部パンチ電極140と下部パンチ電極150を用いて電源170から所定の電圧をかけ、所定の電流を流す。上部パンチ電極140に接続された上部パンチ110と、下部パンチ電極150に接続された下部パンチ120と、は発熱する。電流はマイクロ秒間隔のパルス状で流す。電圧は10ボルト前後、電流は数百アンペア以上であるが、混合物の量、種類により適宜変更する。また、投入時間は混合物の量、種類により適宜変更するが、1分〜15分程度と極めて短時間である。昇温速度は混合物の量、種類に応じて適宜変更でき、例えば電流100A/分〜300A/分とすることができる。電流を流すとともに、上部パンチ110と下部パンチ120とに上下方向の圧力を加える。加える圧力は適宜変更するが、15KN以上、好ましくは30KN〜3MNである。単位面積(パンチ)当たりの圧力に相当する。真空チャンバー内の温度は2000℃以下であることが好ましい。真空チャンバーとしているが、大気、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気なども使用することができる。このように、電流をマイクロ秒間隔のパルス状で流すため混合物相互の接触部に放電プラズマが発生する。この放電プラズマにより瞬時に発生する高温プラズマの高エネルギーを熱拡散・電界拡散などへ効果的に応用することで低温から2000℃以上の超高温領域において昇温・保持を含め3分〜20分程度の短時間で「焼結」「焼結結合」を行うことができる。以上を放電プラズマ焼結法とする。   (2) A predetermined voltage is applied from the power source 170 using the upper punch electrode 140 and the lower punch electrode 150, and a predetermined current flows. The upper punch 110 connected to the upper punch electrode 140 and the lower punch 120 connected to the lower punch electrode 150 generate heat. The current is applied in the form of pulses at microsecond intervals. The voltage is around 10 volts and the current is several hundred amperes or more, but it is appropriately changed depending on the amount and type of the mixture. Further, the charging time is appropriately changed depending on the amount and type of the mixture, but it is an extremely short time of about 1 minute to 15 minutes. The heating rate can be appropriately changed according to the amount and type of the mixture, and can be set to, for example, a current of 100 A / min to 300 A / min. While passing an electric current, a vertical pressure is applied to the upper punch 110 and the lower punch 120. Although the pressure to apply changes suitably, it is 15KN or more, Preferably it is 30KN-3MN. It corresponds to the pressure per unit area (punch). The temperature in the vacuum chamber is preferably 2000 ° C. or lower. Although a vacuum chamber is used, air, an argon atmosphere, a nitrogen atmosphere, or the like can also be used. In this way, since the current flows in the form of pulses at microsecond intervals, discharge plasma is generated at the contact portion between the mixtures. By effectively applying the high energy of the high temperature plasma generated instantaneously by this discharge plasma to thermal diffusion, electric field diffusion, etc., it takes about 3 to 20 minutes including temperature rise and hold in the ultrahigh temperature range from low temperature to 2000 ° C or higher. “Sintering” and “sinter bonding” can be performed in a short time. The above is referred to as a discharge plasma sintering method.

(3)これにより窒化アルミニウムが溶融された蛍光物質成形体10を得る。   (3) Thereby, the fluorescent material molded body 10 in which aluminum nitride is melted is obtained.

蛍光物質成形体10の焼結密度は、光取り出し効率および機械的強度を考慮すると、真密度に対して85%以上であることが好ましい。   In consideration of light extraction efficiency and mechanical strength, the sintered density of the phosphor molded body 10 is preferably 85% or more with respect to the true density.

しかしながら、蛍光物質成形体10は、焼結密度を高く形成すると、色度・輝度ムラが生じやすい。そこで、蛍光物質成形体10の焼結密度を高くする場合、放電プラズマ焼結法の冷却工程後、アニール処理を施すことが好ましい。アニール処理は、蛍光体成形体の種類により選択された温度下と雰囲気下にて行われる。例えば、大気中、窒素中、水素/窒素混合ガス中などにて行われる。アニール処理は、成形体が焼結された直後に施しても良く、成形体に切断加工を施した後に施しても良い。これにより、蛍光物質成形体10に光拡散効果をもたらすことができる。アニール工程により光拡散効果が増す理由としては、焼結過程において失活した蛍光体粉末の粒界近傍の付活剤が再活性化され、窒化アルミニウムとの屈折率差が顕著になるためであると考えられる。このようにして得られた蛍光物質成形体10が組み込まれた発光装置は、照射先に発光素子のダイスパターンが映し出されず、均一な発光を得ることができる。   However, when the sintered compact 10 is formed with a high sintering density, chromaticity / luminance unevenness is likely to occur. Therefore, when the sintered density of the fluorescent material molded body 10 is increased, it is preferable to perform an annealing treatment after the cooling step of the discharge plasma sintering method. The annealing process is performed under a temperature and an atmosphere selected according to the type of the phosphor molded body. For example, it is performed in the air, in nitrogen, or in a hydrogen / nitrogen mixed gas. The annealing treatment may be performed immediately after the molded body is sintered, or may be performed after cutting the molded body. Thereby, the light-diffusion effect can be brought about to the fluorescent substance molded object 10. FIG. The reason why the light diffusion effect is increased by the annealing process is that the activator in the vicinity of the grain boundary of the phosphor powder deactivated in the sintering process is reactivated and the difference in refractive index from aluminum nitride becomes remarkable. it is conceivable that. The light emitting device incorporating the fluorescent material molded body 10 obtained in this way can obtain uniform light emission without displaying the dice pattern of the light emitting element at the irradiation destination.

ここで、本明細書において、焼結密度とは、蛍光体と窒化アルミニウムの組成、結晶系により計算される理論密度と、アルキメデス法で測定された成形体密度との割合(%)で表す。理論密度の代わりに、真密度も用いることもできる。真密度は、例えば、島津製作所製アキュピックを用いて測定される。焼結・成形前の蛍光体粉末と窒化アルミニウム粉末との混合物を所定の容器Aに投入して計量する。その後、容器AにHeガス充填し一定圧力にした後、容積既知の容器BにHeガスを開放する。最後に、連結された容器AとBの平行圧力を測定することで、総体積と圧力変化とを利用し粉体混合物の粉末の体積を測定することができる。重量と得られた粉末体積により、目的となる真密度を計算することができる。成形体密度は、あらかじめ重量を測定した蛍光体成形体を水などの液体を満たした容器に入れ、溢れ出た水の体積により成形体の重量を割ることで測定するアルキメデス法を用いる。   Here, in this specification, the sintered density is expressed as a ratio (%) between the theoretical density calculated by the composition and crystal system of the phosphor and aluminum nitride, and the green density measured by the Archimedes method. Instead of theoretical density, true density can also be used. The true density is measured using, for example, Shimadzu AccuPick. A mixture of phosphor powder and aluminum nitride powder before sintering and molding is put into a predetermined container A and weighed. Thereafter, the container A is filled with He gas to a constant pressure, and then the He gas is released into the container B having a known volume. Finally, by measuring the parallel pressure of the connected containers A and B, the powder volume of the powder mixture can be measured using the total volume and pressure change. The target true density can be calculated from the weight and the resulting powder volume. The density of the molded body is determined by using Archimedes method in which a phosphor molded body whose weight is measured in advance is placed in a container filled with a liquid such as water and the weight of the molded body is divided by the volume of the overflowed water.

これにより極めて短時間に熱安定性の高い蛍光物質成形体を製造することができる。また、蛍光体粉末と窒化アルミニウム粉末とを強固に複合化することができる。更に、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体、サイアロン系蛍光体、アルミン酸塩蛍光体の蛍光体と、窒化アルミニウム粉末と、の反応による特性低下を抑制することが出来る。
<発光装置>
発光装置は、発光素子と蛍光物質成形体10とを少なくとも有する。発光素子は、蛍光物質成形体10に含有される蛍光体20を励起するものであれば限定されないが、小型で長寿命であることからレーザー素子(LD)、発光ダイオード素子(LED)が好ましい。発光素子から出射された光は蛍光物質成形体10に照射され、蛍光物質成形体10は発光素子と異なる波長の光を放出する。
(発光素子)
発光素子は、紫外線領域に発光する発光素子や、青紫色系、青色系、青緑色系、緑色系等に発光する発光素子を使用することができる。発光素子の発光ピーク波長は、300nm〜500nmに発光ピーク波長を有しているものが好ましいが、380nm〜480nmに発光ピーク波長を有しているものが特に好ましい。発光素子は、レーザー素子が好ましい。蛍光物質成形体は、高出力であるレーザー素子からの光に対して耐熱性を有するものとすることができるからである。青色系に発光する発光素子は、III族窒化物系化合物発光素子であることが好ましい。発光素子は、例えばサファイア基板上にGaNバッファ層を介して、Siがアンドープのn型GaN層、Siがドープされたn型GaNからなるn型コンタクト層、アンドープGaN層、多重量子井戸構造の発光層(GaN障壁層/InGaN井戸層の量子井戸構造)、Mgがドープされたp型GaNからなるp型GaNからなるpクラッド層、Mgがドープされたp型GaNからなるp型コンタクト層が順次積層された積層構造を有するものを使用することができる。
(蛍光物質成形体の加工)
蛍光物質成形体は、スライス、研磨、ダイシングなどを行い、例えば、3mm×3mm×厚さ100μm程度の大きさの蛍光物質成形体チップ240に加工することができる。蛍光物質成形体チップ240をヒートシンク230に接合することで蛍光物質成形体プレート250を作製する。さらに光の取り出し効率を向上させるために、蛍光物質成形体チップ240とヒートシンク230との間に、誘電体膜や反射膜を用いることができる。
Thereby, a fluorescent material molded body with high thermal stability can be produced in an extremely short time. Further, the phosphor powder and the aluminum nitride powder can be strongly combined. Furthermore, it is possible to suppress deterioration in characteristics due to the reaction between the nitride phosphor, the oxynitride phosphor, the sialon phosphor, the aluminate phosphor, and the aluminum nitride powder.
<Light emitting device>
The light emitting device includes at least a light emitting element and a fluorescent material molded body 10. The light emitting element is not limited as long as it excites the phosphor 20 contained in the phosphor molded body 10, but a laser element (LD) or a light emitting diode element (LED) is preferable because it is small and has a long lifetime. The light emitted from the light emitting element is applied to the fluorescent material molded body 10, and the fluorescent material molded body 10 emits light having a wavelength different from that of the light emitting element.
(Light emitting element)
As the light-emitting element, a light-emitting element that emits light in the ultraviolet region, or a light-emitting element that emits light in blue-violet, blue, blue-green, green, or the like can be used. The emission peak wavelength of the light-emitting element is preferably one having an emission peak wavelength in the range of 300 nm to 500 nm, but particularly preferably one having an emission peak wavelength in the range of 380 nm to 480 nm. The light emitting element is preferably a laser element. This is because the fluorescent substance molded body can have heat resistance to light from a laser element having high output. The light emitting element emitting blue light is preferably a group III nitride compound light emitting element. For example, the light emitting device emits light of an n-type GaN layer in which Si is undoped, an n-type contact layer made of n-type GaN doped with Si, an undoped GaN layer, and a multiple quantum well structure via a GaN buffer layer on a sapphire substrate. Layers (GaN barrier layer / InGaN well layer quantum well structure), p-type GaN layer made of p-type GaN doped with Mg, and p-type contact layer made of p-type GaN doped with Mg in this order. What has the laminated structure laminated | stacked can be used.
(Processing of fluorescent material moldings)
The fluorescent material molded body can be processed into a fluorescent material molded body chip 240 having a size of about 3 mm × 3 mm × thickness of 100 μm, for example, by slicing, polishing, dicing and the like. The fluorescent material molded body plate 250 is manufactured by bonding the fluorescent material molded body chip 240 to the heat sink 230. In order to further improve the light extraction efficiency, a dielectric film or a reflective film can be used between the fluorescent material molded body chip 240 and the heat sink 230.

以下、実施例1乃至2に係る蛍光物質成形体について説明する。図1は、実施の形態に係る蛍光物質成形体を示す概略斜視図である。図3は、積分球を用いた測定方法を示す概略説明図である。図4は、実施例1、2、比較例1乃至3で製造された蛍光物質成形体10を加工し、得られた蛍光物質成形体プレート250の光束と励起光出力との測定結果を示す図である。図5は、実施例1に係る蛍光物質成形体の発光スペクトルを示す図である。図6は、実施例2に係る蛍光物質成形体の発光スペクトルを示す図である。   Hereinafter, the fluorescent substance molded body according to Examples 1 and 2 will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a fluorescent material molded body according to an embodiment. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a measurement method using an integrating sphere. FIG. 4 is a diagram showing the measurement results of the luminous flux and the excitation light output of the obtained fluorescent material molded body plate 250 by processing the fluorescent material molded body 10 manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. It is. FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum of the fluorescent material molded body according to Example 1. FIG. FIG. 6 is a diagram showing an emission spectrum of the fluorescent material molded body according to Example 2. FIG.

実施例1に係る蛍光物質成形体10は、原料に蛍光体粉末20と窒化アルミニウム粉末30とを用い、放電プラズマ焼結法により製造される。   The phosphor molded body 10 according to Example 1 is manufactured by a discharge plasma sintering method using phosphor powder 20 and aluminum nitride powder 30 as raw materials.

蛍光体粉末20は、CaSiAlN:Euで表される窒化物系蛍光体を用いる。CaSiAlN:Eu蛍光体の平均粒径は約5μmである。 As the phosphor powder 20, a nitride phosphor represented by CaSiAlN 3 : Eu is used. The average particle diameter of the CaSiAlN 3 : Eu phosphor is about 5 μm.

窒化アルミニウム粉末30の比重は3.26g/cc、平均粒径は約1μmである。   The specific gravity of the aluminum nitride powder 30 is 3.26 g / cc, and the average particle size is about 1 μm.

CaSiAlN:Eu蛍光体を用いる蛍光体粉末20と、窒化アルミニウム粉末30との原料混合重量比は、(CaSiAlN:Eu蛍光体):(窒化アルミニウム粉末)=80:20であり、体積比では80:20である。 The raw material mixing weight ratio of the phosphor powder 20 using the CaSiAlN 3 : Eu phosphor and the aluminum nitride powder 30 is (CaSiAlN 3 : Eu phosphor) :( aluminum nitride powder) = 80: 20, and the volume ratio is 80:20.

放電プラズマ焼結装置100は、SPSシンテックス株式会社製(装置形式:SPS−9.40MK−VII)を用いる。蛍光物質成形体10の大きさが直径約20mmの円柱状となる焼結ダイ130を用いる。上部パンチ110と下部パンチ120、焼結ダイ130は、グラファイト製を用いる。焼結ダイに蛍光体粉末20と窒化アルミニウム粉末30との混合原料を5.1g仕込む。真空チャンバーは約10Pa以下に保持し、冷却水を流している。上部パンチ110と下部パンチ120との上下方向のプレスは約28KNとする。昇温速度約50〜100℃/分とし1800℃で約5分間電流を流し続ける。その結果、直径が約20mm、厚さが5〜6mm、焼結密度が真密度に対して96.6%である円柱状の蛍光物質成形体10を得る。   As the discharge plasma sintering apparatus 100, an apparatus manufactured by SPS Shintex Co., Ltd. (apparatus type: SPS-9.40MK-VII) is used. A sintered die 130 in which the size of the fluorescent material molded body 10 is a cylindrical shape having a diameter of about 20 mm is used. The upper punch 110, the lower punch 120, and the sintering die 130 are made of graphite. 5.1 g of a mixed raw material of the phosphor powder 20 and the aluminum nitride powder 30 is charged into the sintering die. The vacuum chamber is maintained at about 10 Pa or less, and cooling water is flowing. The vertical punching of the upper punch 110 and the lower punch 120 is about 28 KN. The heating rate is about 50 to 100 ° C./min, and the current is continuously supplied at 1800 ° C. for about 5 minutes. As a result, a cylindrical phosphor molded body 10 having a diameter of about 20 mm, a thickness of 5 to 6 mm, and a sintered density of 96.6% with respect to the true density is obtained.

実施例2では、蛍光体粉末20がCa(Si,Al)12(O,N)16:Eu(x=0.75〜1.5)で表されるサイアロン系蛍光体(Ca−α−サイアロン系蛍光体)であること、焼結工程後にアニール工程を有すること以外は実施例1と同様にして蛍光物質成形体10を形成する。サイアロン蛍光体を用いる蛍光体粉末20と、窒化アルミニウム粉末30との原料混合重量比は、(サイアロン蛍光体):(窒化アルミニウム粉末)=80:20であり、体積比では80:20である。蛍光体粉末20と窒化アルミニウム粉末30との混合原料の仕込み量を5.2g使用する。昇温速度約50〜100℃/分とし1800℃で約5分間電流を流し続ける。その結果、直径が約20mm、厚さが5〜6mm、焼結密度が真密度に対して88.1%である円柱状の蛍光物質成形体10を得る。焼結工程後に1400℃のアニールを2時間施す。アニールの雰囲気は、N雰囲気やH/N雰囲気などの還元雰囲気で行うことが好ましい。
(比較例1)
実施例1の窒化アルミニウム粉末に代えて、比較例1ではYで表される酸化イットリウム粉末を使用し、実施例1とほぼ同様にして蛍光物質成形体10を形成する。CaSiAlN:Eu蛍光体を用いる蛍光体粉末20と、酸化イットリウム粉末との原料混合重量比は、(CaSiAlN:Eu蛍光体):(酸化イットリウム粉末)=72:28であり、体積比では80:20である。
In Example 2, the phosphor powder 20 is a sialon phosphor (Ca-α-) represented by Ca x (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Eu (x = 0.75 to 1.5). The phosphor molded body 10 is formed in the same manner as in Example 1 except that it is a sialon phosphor) and has an annealing process after the sintering process. The raw material mixing weight ratio of the phosphor powder 20 using the sialon phosphor and the aluminum nitride powder 30 is (sialon phosphor) :( aluminum nitride powder) = 80: 20, and the volume ratio is 80:20. A charge of 5.2 g of the mixed raw material of the phosphor powder 20 and the aluminum nitride powder 30 is used. The heating rate is about 50 to 100 ° C./min, and the current is continuously supplied at 1800 ° C. for about 5 minutes. As a result, a cylindrical phosphor molded body 10 having a diameter of about 20 mm, a thickness of 5 to 6 mm, and a sintered density of 88.1% with respect to the true density is obtained. After the sintering process, annealing at 1400 ° C. is performed for 2 hours. The annealing atmosphere is preferably performed in a reducing atmosphere such as an N 2 atmosphere or an H 2 / N 2 atmosphere.
(Comparative Example 1)
In place of the aluminum nitride powder of Example 1, in Comparative Example 1, an yttrium oxide powder represented by Y 2 O 3 is used, and the phosphor molded body 10 is formed in substantially the same manner as in Example 1. The raw material mixing weight ratio of the phosphor powder 20 using the CaSiAlN 3 : Eu phosphor and the yttrium oxide powder is (CaSiAlN 3 : Eu phosphor) :( yttrium oxide powder) = 72: 28, and the volume ratio is 80. : 20.

蛍光体粉末20と酸化イットリウム粉末との混合原料の仕込み量を5.9g使用する。昇温速度約50〜100℃/分とし1400℃で約5分間電流を流し続ける。その結果、直径が約20mm、厚さが5〜6mm、焼結密度が真密度に対して84.4%である円柱状の蛍光物質成形体10を得る。
(比較例2)
実施例1の窒化アルミニウム粉末に代えて、比較例2ではSiで表される窒化ケイ素粉末を使用し、実施例1とほぼ同様にして蛍光物質成形体10を形成する。CaSiAlN:Eu蛍光体を用いる蛍光体粉末20と、窒化ケイ素粉末との原料混合重量比は、(CaSiAlN:Eu蛍光体):(窒化ケイ素粉末)=79:21であり、体積比では80:20である。蛍光体粉末20と窒化ケイ素粉末との混合原料の仕込み量を5.2g使用する。昇温速度約50〜100℃/分とし1700℃で約5分間電流を流し続ける。その結果、直径が約20mm、厚さが5〜6mm、焼結密度が真空密度に対して84.4%である円柱状の蛍光物質成形体10を得る。
(比較例3)
実施例2の窒化アルミニウム粉末に代えて、比較例3ではAlで表される酸化アルミニウム粉末を使用し、実施例2とほぼ同様にして蛍光物質成形体10を形成する。サイアロン蛍光体を用いる蛍光体粉末20と、酸化アルミニウム粉末との原料混合重量比は、(サイアロン蛍光体):(酸化アルミニウム粉末)=77:23であり、体積比では80:20である。蛍光体粉末20と酸化アルミニウム粉末との混合原料の仕込み量を5.4g使用する。昇温速度約50〜100℃/分とし1600℃で約5分間電流を流し続ける。その結果、直径が約20mm、厚さが5〜6mm、焼結密度が真密度に対して92.5%である円柱状の蛍光物質成形体10を得る。焼結工程後に1400℃のアニールを2時間施した。
(測定)
実施例1、2、比較例1乃至3で製造された蛍光物質成形体10を加工し、蛍光物質成形体チップ240を得る。更に、得られた蛍光物質成形体チップ240をヒートシンク230に接合することで蛍光物質成形体プレート250を作製する。蛍光物質成形体プレート250を、積分球220を用いて測定する。測定系は、光源に460nmに発光ピークを持つレーザー光を発するレーザー素子200と、レーザー素子200に接続された光ファイバ210とを用い、レーザー光が照射される位置に蛍光物質成形体プレート250を設ける。蛍光物質成形体プレート250は温調ブロック260に固定する。蛍光物質成形体プレート250から放出された光は積分球220に全て入光され光束が測定される。
5.9 g of a mixed raw material mixture of phosphor powder 20 and yttrium oxide powder is used. The heating rate is about 50 to 100 ° C./min, and the current is continuously supplied at 1400 ° C. for about 5 minutes. As a result, a cylindrical phosphor molded body 10 having a diameter of about 20 mm, a thickness of 5 to 6 mm, and a sintered density of 84.4% with respect to the true density is obtained.
(Comparative Example 2)
Instead of the aluminum nitride powder of Example 1, in Comparative Example 2, a silicon nitride powder represented by Si 3 N 4 is used, and the phosphor molded body 10 is formed in substantially the same manner as in Example 1. The raw material mixing weight ratio of the phosphor powder 20 using the CaSiAlN 3 : Eu phosphor and the silicon nitride powder is (CaSiAlN 3 : Eu phosphor) :( silicon nitride powder) = 79: 21, and the volume ratio is 80 : 20. A charge of 5.2 g of the mixed raw material of the phosphor powder 20 and the silicon nitride powder is used. The heating rate is about 50 to 100 ° C./min, and the current is continuously supplied at 1700 ° C. for about 5 minutes. As a result, a cylindrical phosphor molded body 10 having a diameter of about 20 mm, a thickness of 5 to 6 mm, and a sintered density of 84.4% with respect to the vacuum density is obtained.
(Comparative Example 3)
Instead of the aluminum nitride powder of Example 2, in Comparative Example 3, an aluminum oxide powder represented by Al 2 O 3 is used, and the phosphor molded body 10 is formed in substantially the same manner as in Example 2. The raw material mixing weight ratio of the phosphor powder 20 using the sialon phosphor and the aluminum oxide powder is (sialon phosphor) :( aluminum oxide powder) = 77: 23, and the volume ratio is 80:20. 5.4 g of the charged raw material mixture of phosphor powder 20 and aluminum oxide powder is used. The temperature rise rate is about 50 to 100 ° C./min, and the current is kept flowing at 1600 ° C. for about 5 minutes. As a result, a cylindrical fluorescent substance molded body 10 having a diameter of about 20 mm, a thickness of 5 to 6 mm, and a sintered density of 92.5% of the true density is obtained. After the sintering process, annealing at 1400 ° C. was performed for 2 hours.
(Measurement)
The phosphor molded body 10 manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 is processed to obtain a phosphor molded body chip 240. Furthermore, the fluorescent material molded body plate 250 is produced by joining the obtained fluorescent material molded body chip 240 to the heat sink 230. The phosphor molded body plate 250 is measured using an integrating sphere 220. The measurement system uses a laser element 200 that emits a laser beam having an emission peak at 460 nm as a light source, and an optical fiber 210 connected to the laser element 200, and a fluorescent substance molded body plate 250 is placed at a position where the laser beam is irradiated. Provide. The fluorescent material molded body plate 250 is fixed to the temperature control block 260. All the light emitted from the fluorescent material molded body plate 250 is incident on the integrating sphere 220 and the light flux is measured.

この結果から、実施例1、2は、比較例1乃至3よりも高い光出力を得ることができた。特に励起光出力が2000mW時においては、出力差が顕著である。今後、発光素子の光出力化が図られる事態においては、蛍光物質成形体の耐熱性、耐光性は非常に重要な課題で有り、本実施形態ではこれを解決できた点で非常に有意義である。   From this result, Examples 1 and 2 were able to obtain a higher light output than Comparative Examples 1 to 3. In particular, when the pumping light output is 2000 mW, the output difference is significant. From now on, in the situation where the light output of the light emitting element is intended, the heat resistance and light resistance of the fluorescent material molded body are very important issues, and this embodiment is very meaningful in that this can be solved. .

本実施形態に係る蛍光物質成形体の製造方法により製造された蛍光物質成形体は耐熱性、耐光性に優れているため、レーザー素子のような高出力の光源を用いた発光装置に利用することができる。その発光装置はプロジェクタ、自動車のヘッドライト、照明等に利用することができる。   Since the fluorescent material molded body manufactured by the method for manufacturing a fluorescent material molded body according to the present embodiment is excellent in heat resistance and light resistance, it can be used in a light emitting device using a high-output light source such as a laser element. Can do. The light-emitting device can be used for projectors, automobile headlights, lighting, and the like.

10 蛍光物質成形体
20 蛍光体粉末(蛍光体)
30 窒化アルミニウム粉末(窒化アルミニウム)
100 放電プラズマ焼結装置
110 上部パンチ
120 下部パンチ
130 焼結ダイ
140 上部パンチ電極
150 下部パンチ電極
160 真空チャンバー
170 電源
200 レーザー素子
210 光ファイバ
220 積分球
230 ヒートシンク
240 蛍光物質成形体チップ
250 蛍光物質成形体プレート
260 温調ブロック
10 Fluorescent substance molded body 20 Fluorescent substance powder (phosphor)
30 Aluminum nitride powder (aluminum nitride)
100 discharge plasma sintering apparatus 110 upper punch 120 lower punch 130 sintering die 140 upper punch electrode 150 lower punch electrode 160 vacuum chamber 170 power source 200 laser element 210 optical fiber 220 integrating sphere 230 heat sink 240 fluorescent material molded chip 250 fluorescent material molding Body plate 260 Temperature control block

Claims (9)

窒化アルミニウム粉末と、窒化物系蛍光体の粉末と、の混合物を、放電プラズマ焼結法により、前記窒化アルミニウム粉末を溶融させ、その後、冷却する蛍光物質成形体の製造方法。   A method for producing a fluorescent material molded body, comprising: melting a mixture of an aluminum nitride powder and a nitride phosphor powder by a discharge plasma sintering method, and then cooling the mixture. 前記窒化アルミニウム粉末を溶融させた後、アニール処理を施す請求項1に記載の蛍光物質成形体の製造方法。   The method for manufacturing a fluorescent substance molded body according to claim 1, wherein the aluminum nitride powder is melted and then annealed. 前記窒化物系蛍光体は、MSi:Eu、MAlSiN:Eu、MSi10:Eu、または(La,Y,Gd)Si11:Ce(Mは、Sr、Ca、Baから選ばれる少なくとも1種以上)である請求項1又は2に記載の蛍光物質成形体の製造方法。 The nitride-based phosphor includes M 2 Si 5 N 8 : Eu, MAlSiN 3 : Eu, MSi 7 N 10 : Eu, or (La, Y, Gd) 3 Si 6 N 11 : Ce (M is Sr, The method for producing a fluorescent substance molded body according to claim 1, wherein the phosphor is a compound of at least one selected from Ca and Ba. 前記窒化物系蛍光体の大きさが3μm〜10μmである請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蛍光物質成形体の製造方法。 The method for producing a fluorescent substance molded body according to any one of claims 1 to 3, wherein a size of the nitride-based phosphor is 3 µm to 10 µm. 発光ピーク波長が300nm以上500nm以下の光を発する発光素子と、
原料の主成分として、窒化アルミニウムと、窒化物系蛍光体とが含有された蛍光物質成形体と、を有し、
前記蛍光物質成形体は、溶融された前記窒化アルミニウムで前記窒化物系蛍光体が保持されており、
前記窒化物系蛍光体は、M Si :Eu、MAlSiN :Eu、MSi 10 :Eu、または(La,Y,Gd) Si 11 :Ce(Mは、Sr、Ca、Baから選ばれる少なくとも1種以上)である発光装置。
A light emitting element that emits light having an emission peak wavelength of 300 nm to 500 nm;
As the main component material, it possesses an aluminum nitride, nitride-based fluorescent material and a fluorescent material molded body that is contained in the,
The phosphor molded body has the nitride-based phosphor held by the molten aluminum nitride,
The nitride-based phosphor includes M 2 Si 5 N 8 : Eu, MAlSiN 3 : Eu, MSi 7 N 10 : Eu, or (La, Y, Gd) 3 Si 6 N 11 : Ce (M is Sr, A light emitting device which is at least one selected from Ca and Ba) .
前記蛍光物質成形体の厚さが0.5mm以上5.0mm以下である請求項5に記載の発光装置。  The light-emitting device according to claim 5, wherein the fluorescent material molded body has a thickness of 0.5 mm to 5.0 mm. 前記発光素子が、青色波長帯域光を出射するレーザー素子である請求項5又は6に記載の発光装置。 The light emitting element, the light emitting device according to claim 5 or 6 which is a laser element that emits light in the blue wavelength band. 前記蛍光物質成形体は、焼結密度が真密度に対して85%以上である請求項5乃至7のいずれか一項に記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 5 to 7, wherein the fluorescent material molded body has a sintered density of 85% or more with respect to a true density. 前記窒化物系蛍光体と前記窒化アルミニウムとの原料混合重量比が、(窒化物系蛍光体):(窒化アルミニウム粉末)=8:20である請求項5乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。 The raw material mixing weight ratio of the nitride-based phosphor and the aluminum nitride is (nitride-based phosphor) :( aluminum nitride powder) = 8 0 : 20 The light-emitting device of description.
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