特許7339788蛍光体プレートの製造方法およびそれを用いた発光装置の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-29
(45)【発行日】2023-09-06
(54)【発明の名称】蛍光体プレートの製造方法およびそれを用いた発光装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
C09K 11/08 20060101AFI20230830BHJP
C04B 35/117 20060101ALI20230830BHJP
C09K 11/64 20060101ALI20230830BHJP
C09K 11/61 20060101ALI20230830BHJP
C04B 35/645 20060101ALI20230830BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20230830BHJP
C01B 21/082 20060101ALN20230830BHJP
【ＦＩ】
C09K11/08 B
C04B35/117
C09K11/64
C09K11/61
C04B35/645
H01L33/50
C01B21/082 E
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019120860
(22)【出願日】2019-06-28
(65)【公開番号】P2021006605
(43)【公開日】2021-01-21
【審査請求日】2022-05-18
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000003296
【氏名又は名称】デンカ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110928
【弁理士】
【氏名又は名称】速水 進治
(72)【発明者】
【氏名】山浦 太陽
(72)【発明者】
【氏名】久保田 雄起
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 和弘
(72)【発明者】
【氏名】江本 秀幸
【審査官】黒川 美陶
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１６５２２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１７２６２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９０５５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０１７２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ １１／
Ｃ０４Ｂ ３５／
Ｃ０１Ｂ ２１／
Ｃ０１Ｆ ７／
Ｈ０１Ｌ ３３／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ２／ｇ以上１０．０ｍ２／ｇ以下であるアルミナと蛍光体とを混合し、粉末状の混合物を得る工程と、
前記粉末状の混合物を加熱する焼成工程と、を含み、
前記蛍光体が、α型サイアロン蛍光体、β型サイアロン蛍光体、ＳＣＡＳＮ蛍光体およびＫＳＦ蛍光体からなる群から選択される一種以上を含み、
前記焼成工程は、ホットプレス焼結、放電プラズマ焼結、および熱間等方加圧焼結からなる群から選ばれる加圧焼結方法を用いて、前記粉末状の混合物を加熱するものである、
蛍光体プレートの製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、前記焼成工程における加熱温度が１５００℃以上である、蛍光体プレートの製造方法。
【請求項3】
請求項１または２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、前記焼成工程は、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下で行う、蛍光体プレートの製造方法。
【請求項4】
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、前記焼成工程における前記蛍光体の含有量は、前記アルミナと前記蛍光体との合計体積に対して、５Ｖｏｌ％以上６０Ｖｏｌ％以下である、
蛍光体プレートの製造方法。
【請求項5】
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得られた蛍光体プレートと、発光素子とを用いて、発光装置を得る工程を含む、発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蛍光体プレートの製造方法およびそれを用いた発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで蛍光体プレートにつ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、一例として、ＹＡＧ：Ｃｅ結晶グレインと、アルミナ結晶グレインとが混在した蛍光体プレートについて記載されている（特許文献１の段落００５５等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－９４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献１に記載の製造方法で得られた蛍光体プレートにおいて、蛍光強度の点で改善の余地があることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記特許文献１では、アルミナを主成分とする母材と蛍光体とを含む複合体からなる蛍光体プレートの製造方法について、十分に検討がなされていなかった。
本発明者は、まず焼結性を高めるため小粒子のアルミナを使用する一般的な方法を検討したが、蛍光体プレートの黒色化が進み、それに伴って蛍光強度が低下してしまう事が判明した。
本発明者は、まず焼結性を高めるため小粒子のアルミナを使用する一般的な方法を検討したが、蛍光体プレートの黒色化が進み、それに伴って蛍光強度が低下してしまう事が判明した。
【0006】
このような事情を踏まえ検討を進めた結果、適度に粒子径が大きなアルミナを使用することで、蛍光体プレートの黒色化が抑制され、蛍光強度の低下を抑制できることが分かった。
このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、アルミナのＢＥＴ比表面積が、粒子径の適度な大きさを代替できる指標となること、そして、アルミナのＢＥＴ比表面積を適切な範囲内とすることによって、蛍光体プレートの蛍光強度を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、アルミナのＢＥＴ比表面積が、粒子径の適度な大きさを代替できる指標となること、そして、アルミナのＢＥＴ比表面積を適切な範囲内とすることによって、蛍光体プレートの蛍光強度を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
本発明によれば、
ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ２／ｇ以上１０．０ｍ２／ｇ以下であるアルミナと蛍光体とを含む混合物を加熱する焼成工程を含む、
蛍光体プレートの製造方法が提供される。
ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ２／ｇ以上１０．０ｍ２／ｇ以下であるアルミナと蛍光体とを含む混合物を加熱する焼成工程を含む、
蛍光体プレートの製造方法が提供される。
【0008】
また本発明によれば、
上記の蛍光体プレートの製造方法で得られた蛍光体プレートと、発光素子とを用いて、発光装置を得る工程を含む、
発光装置の製造方法が提供される。
上記の蛍光体プレートの製造方法で得られた蛍光体プレートと、発光素子とを用いて、発光装置を得る工程を含む、
発光装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、蛍光強度に優れた蛍光体プレートの製造方法、及びそれを用いた発光装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】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。
【図2】（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。
【図3】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。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
本実施形態の蛍光体プレートの製造方法の概要を説明する。
【0013】
蛍光体プレートの製造方法は、ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ２／ｇ以上１０．０ｍ２／ｇ以下であるアルミナと蛍光体とを含む混合物を加熱する焼成工程を含む。
【0014】
本発明者の知見によれば、適度に粒子径が大きなアルミナを使用することで、蛍光体プレートの黒色化が抑制されるため、蛍光強度の低下を抑制できること、アルミナのＢＥＴ比表面積が、粒子径の適度な大きさを代替できる指標となり、その指標を上記の範囲内とすることによって、蛍光体プレートの蛍光強度を向上できることが見出された。
詳細なメカニズムは定かではないが、比較的大きな粒子径のアルミナ粉末を使用することで、小粒子と比べて焼結性が穏やかになり、黒色化が抑制される、と考えられる。
詳細なメカニズムは定かではないが、比較的大きな粒子径のアルミナ粉末を使用することで、小粒子と比べて焼結性が穏やかになり、黒色化が抑制される、と考えられる。
【0015】
本実施形態の蛍光体プレートの製造工程の一例について説明する。
【0016】
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し、混合物を得る工程（１）、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加熱して緻密な複合体を焼成する工程（２）を有することができる。
【0017】
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。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。
【0018】
また、原料として用いるアルミナ粉末のＢＥＴ比表面積の上限は、１０．０ｍ２／ｇ以下、好ましくは９．０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは８．０ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは６．０ｍ２／ｇである。これにより、蛍光体プレートの黒色化を抑制できる。一方、アルミナ粉末のＢＥＴ比表面積の下限は、０．１ｍ２／ｇ以上、好ましくは０．５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１．０ｍ２／ｇ以上、さらに好ましくは２．０ｍ２／ｇである。これにより、アルミナ粉末の焼結性を高め、緻密な複合体を形成できる。
【0019】
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。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、蛍光体とアルミナが反応し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。
【0020】
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。
【0021】
焼成工程は、加圧焼結方法を用いて混合物を加熱してもよい。
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。
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。
【0022】
焼成工程は、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雰囲気下、もしくは真空雰囲気下で行われてもよい。
【0023】
本実施形態の蛍光体プレートの製造方法で得られた蛍光体プレートは、母材と、母材中に分散した蛍光体とを含む複合体からなる板状部材で構成される。
【0024】
蛍光体プレート中、母材の主成分がアルミナであり、蛍光体がα型サイアロン蛍光体を含んでもよい。
このような蛍光体プレートは、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。
このような蛍光体プレートは、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。
【0025】
以下、本実施形態の蛍光体プレートについて詳述する。
【0026】
上記蛍光体プレートを構成する複合体中には、蛍光体（α型サイアロン蛍光体）と母材（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蛍光体（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。
【0027】
蛍光体は、α型サイアロン蛍光体、β型サイアロン蛍光体、ＳＣＡＳＮ蛍光体およびＫＳＦ蛍光体からなる群から選択される一種以上を含んでもよい。この中でも、蛍光体は、α型サイアロン蛍光体を含むように構成されてもよい。
【0028】
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）
（Ｍ）ｍ（１－ｘ）／ｐ（Ｅｕ）ｍｘ／２（Ｓｉ）１２－（ｍ＋ｎ）（Ａｌ）ｍ＋ｎ（Ｏ）ｎ（Ｎ）１６－ｎ ・・一般式（１）
【0029】
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。
【0030】
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、黄から橙色の可視発光を示す蛍光体が得られる。
【0031】
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、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８、ＣａＡｌＳｉＮ３等を含んでいてもよい。
【0032】
ここで、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。
各成分の屈折率の代表値として、α型サイアロン蛍光体：約２．０、ＹＡＧ蛍光体：約１．８、Ａｌ２Ｏ３：約１．７、ＳｉＯ２：約１．４が知られている。
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。
各成分の屈折率の代表値として、α型サイアロン蛍光体：約２．０、ＹＡＧ蛍光体：約１．８、Ａｌ２Ｏ３：約１．７、ＳｉＯ２：約１．４が知られている。
【0033】
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。
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。
【0034】
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。一方、α型サイアロン蛍光体の平均粒子径の上限は、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ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４０μｍ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。
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４０μｍ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。
【0035】
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。
【0036】
α型サイアロン蛍光体の含有量の下限は、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２０Ｖｏｌ％以上である。これにより、薄層の蛍光体プレートにおける蛍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は、複合体全体に対して、体積換算で、例えば、６０Ｖｏｌ％以下、好ましくは５５Ｖｏｌ％以下、より好ましくは５０Ｖｏｌ％以下である。これにより、蛍光体プレートの熱伝導性の低下を抑制できる。蛍光体の含有量や上記焼成工程における蛍光体の含有量は、α型サイアロン蛍光体の含有量の上記上限、上記下限と同様の範囲内であってもよい。
【0037】
複合体に含まれる母材は、アルミナの焼結体で構成されてもよい。焼結体中のアルミナは、可視光の吸収が少ないため、蛍光体プレートの蛍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。
【0038】
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、焼結体中のアルミナにおいて、Ａｌ２Ｏ３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。
【0039】
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。
【0040】
α型サイアロン蛍光体およびアルミナの含有量の下限は、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、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。
蛍光体およびアルミナの含有量や、上記焼成工程における蛍光体およびアルミナの含有量は、α型サイアロン蛍光体およびアルミナの含有量の上記上限、上記下限と同様の範囲内であってもよい。
蛍光体およびアルミナの含有量や、上記焼成工程における蛍光体およびアルミナの含有量は、α型サイアロン蛍光体およびアルミナの含有量の上記上限、上記下限と同様の範囲内であってもよい。
【0041】
蛍光体プレートの熱伝導率の下限は、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は、特に限定されないが、例えば、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下としてもよい。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
また、本実施形態によれば、α型サイアロン蛍光体とアルミナとを含む蛍光体プレートは、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５８５ｎｍ以上６０５ｎｍ以下となるように構成されることが好ましい。このような蛍光体プレートと青色光を発光する発光素子と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。
【0045】
本実施形態の発光装置の製造方法について説明する。
【0046】
発光装置の製造方法は、上記蛍光体プレートの製造方法で得られた蛍光体プレートと、発光素子とを用いて、発光装置を得る工程を含む。
【0047】
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。
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。
【0048】
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。
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
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。
【0051】
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。
【0052】
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、参考形態の例を付記する。
１． ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ ２ ／ｇ以上１０．０ｍ ２ ／ｇ以下であるアルミナと蛍光体とを含む混合物を加熱する焼成工程を含む、
蛍光体プレートの製造方法。
２． １．に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程における加熱温度が１５００℃以上である、蛍光体プレートの製造方法。
３． １．又は２．に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記蛍光体が、α型サイアロン蛍光体、β型サイアロン蛍光体、ＳＣＡＳＮ蛍光体およびＫＳＦ蛍光体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。
４． １．～３．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程は、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下で行う、蛍光体プレートの製造方法。
５． １．～４．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程は、ホットプレス焼結、放電プラズマ焼結、および熱間等方加圧焼結からなる群から選ばれる加圧焼結方法を用いて、前記混合物を加熱するものである、蛍光体プレートの製造方法。
６． １．～５．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程における前記蛍光体の含有量は、前記アルミナと前記蛍光体との合計体積に対して、５Ｖｏｌ％以上６０Ｖｏｌ％以下である、
蛍光体プレートの製造方法。
７． １．～６．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法で得られた蛍光体プレートと、発光素子とを用いて、発光装置を得る工程を含む、
発光装置の製造方法。
以下、参考形態の例を付記する。
１． ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ ２ ／ｇ以上１０．０ｍ ２ ／ｇ以下であるアルミナと蛍光体とを含む混合物を加熱する焼成工程を含む、
蛍光体プレートの製造方法。
２． １．に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程における加熱温度が１５００℃以上である、蛍光体プレートの製造方法。
３． １．又は２．に記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記蛍光体が、α型サイアロン蛍光体、β型サイアロン蛍光体、ＳＣＡＳＮ蛍光体およびＫＳＦ蛍光体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。
４． １．～３．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程は、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下で行う、蛍光体プレートの製造方法。
５． １．～４．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程は、ホットプレス焼結、放電プラズマ焼結、および熱間等方加圧焼結からなる群から選ばれる加圧焼結方法を用いて、前記混合物を加熱するものである、蛍光体プレートの製造方法。
６． １．～５．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法であって、
前記焼成工程における前記蛍光体の含有量は、前記アルミナと前記蛍光体との合計体積に対して、５Ｖｏｌ％以上６０Ｖｏｌ％以下である、
蛍光体プレートの製造方法。
７． １．～６．のいずれか一つに記載の蛍光体プレートの製造方法で得られた蛍光体プレートと、発光素子とを用いて、発光装置を得る工程を含む、
発光装置の製造方法。
【実施例】
【0053】
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。
【0054】
＜蛍光体プレートの作成＞
（実施例１）
実施例１の蛍光体プレートの原料として、ＡＫＰ－３０００（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：４．５ｍ２／ｇ）、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。
（実施例１）
実施例１の蛍光体プレートの原料として、ＡＫＰ－３０００（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：４．５ｍ２／ｇ）、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。
【0055】
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／ｃｍ３、Ｃａ－αサイアロン蛍光体：３．３４ｇ／ｃｍ３）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。
【0056】
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。
【0057】
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、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
【0058】
なお、アルミナ粉末のＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ Ｚ ８８３０：２０１３に基づいて測定した。
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／ｃｍ３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／ｃｍ３であるので、実施例１の蛍光体プレートの相対密度は９８．％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。
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／ｃｍ３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／ｃｍ３であるので、実施例１の蛍光体プレートの相対密度は９８．％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。
【0059】
（実施例４）
アルミナ粉末を、ＡＫＰ－２０（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：４．３ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
アルミナ粉末を、ＡＫＰ－２０（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：４．３ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
【0060】
（実施例５）
アルミナ粉末を、ＡＡ－０３（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：５．２ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
アルミナ粉末を、ＡＡ－０３（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：５．２ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
【0061】
（比較例１）
アルミナ粉末を、ＴＭ－ＤＡＲ（大明化学工業株式会社製、ＢＥＴ比表面積：１４．５ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
アルミナ粉末を、ＴＭ－ＤＡＲ（大明化学工業株式会社製、ＢＥＴ比表面積：１４．５ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
【0062】
（比較例２）
アルミナ粉末を、ＡＫＰ－５３（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：１１．７ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
アルミナ粉末を、ＡＫＰ－５３（住友化学株式会社社製、ＢＥＴ比表面積：１１．７ｍ２／ｇ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、表１に記載のプレート厚みを有する円板状の蛍光体プレートを得た。
【0063】
【表1】
【0064】
得られた蛍光体プレートについて、以下の評価項目に基づいて評価を行った。
【0065】
［結晶構造解析］
実施例１～３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アルミナおよびＣａ－αサイアロン蛍光体が含まれており、僅かにγアルミナが混在していることが分かった。
実施例１～３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アルミナおよびＣａ－αサイアロン蛍光体が含まれており、僅かにγアルミナが混在していることが分かった。
【0066】
［光学特性の評価］
各実施例・各比較例で得られた蛍光体プレートについて、以下の手順に従って蛍光強度を測定した。
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、各実施例・各比較例の蛍光体プレート１００、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。
次いで、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。
各実施例・各比較例で得られた蛍光体プレートについて、以下の手順に従って蛍光強度を測定した。
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、各実施例・各比較例の蛍光体プレート１００、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。
次いで、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。
【0067】
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。
【0068】
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％として規格化ときの、他の実施例・比較例の相対値（％）を示す。
【0069】
実施例１～３の蛍光体プレートは、比較例１，２と比べて蛍光強度に優れることが示された。
【符号の説明】
【0070】
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
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
【図1】
【図2】
【図3】