(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機基材（表面に発光素子が実装されたものを除く）上に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含有する混合粉末を載置する工程、および、金型を用いて加熱しながら混合粉末をプレス成型し、無機基材表面に無機粉末焼結体層を形成する工程、を含むことを特徴とする蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項２】
板状の無機基材の少なくとも一方の表面全体に無機粉末焼結層を形成することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項３】
無機基材が、ＹＡＧ系セラミックス、結晶化ガラス、ガラス、金属または金属とセラミックスの複合体であることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項４】
無機粉末焼結体層の厚みが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項５】
無機粉末焼結体層の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項６】
ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項７】
無機粉末焼結体層における無機蛍光体粉末の割合が０．０１〜９０質量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項８】
無機粉末焼結体層が、無機フィラーを０〜３０質量％含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項９】
ガラス粉末が、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス粉末（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる１種以上）、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｒ’２Ｏ系ガラス粉末（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる１種以上）、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末またはＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス粉末であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項１０】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末が、ガラス組成としてモル％で、ＳｎＯ  ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５  ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３０％を含有することを特徴とする請求項９に記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項１１】
無機蛍光体粉末が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、酸フッ化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩またはハロリン酸塩化物であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項１２】
プレス成型時の温度が９００℃以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項１３】
プレス成型時の雰囲気が空気、真空、窒素またはアルゴンであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【請求項１４】
蛍光体複合部材の形状が、板状、半球状、半球ドーム状であることを特徴とする請求項１〜１３に記載の蛍光体複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば励起光を照射することにより蛍光を発し、透過励起光と蛍光との合成により白色光を得るために好適な蛍光体複合部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白色ＬＥＤは、近年、高効率、高信頼性の白色光源として注目され、既に実用化されている。白色ＬＥＤは、従来の照明装置等の光源に比べ、長寿命、高効率、高安定性、低消費電力、高応答速度、環境負荷物質を含まない等の利点を有しているため、携帯電話やテレビの液晶バックライト用光源として急速に普及が広まってきている。今後は、これに加えて一般照明にも応用が進むと期待されている。
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されている白色ＬＥＤは、ＬＥＤチップの発光面を有機系バインダー樹脂に無機蛍光体粉末を分散したものをモールド被覆してなる構成を有している。そのため、青色〜紫外線領域の高出力の短波長の光や、無機蛍光体粉末の発熱、あるいはＬＥＤチップの熱によって、上記有機系バインダー樹脂が劣化し、変色を引き起こす。その結果、発光強度の低下や色ずれが起こり、寿命が短くなるという問題がある。
【０００４】
これらの問題に対し、無機蛍光体粉末とガラス粉末を混合、焼結して得られる蛍光体複合部材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。当該蛍光体複合部材は、耐熱性の高い無機系ガラス粉末中に無機蛍光体粉末を分散してなるため、経時的な発光強度の低下を抑制することが可能である。しかしながら、特許文献２では、所望の大きさの蛍光体複合部材を得るために、切削研磨加工が必要となる。例えば、薄型の蛍光体複合部材を得るためには、一旦、無機蛍光体粉末とガラス粉末を焼結して比較的厚みの大きい部材を作製した後、当該部材を切削、研磨して薄型化する必要がある。したがって、この製造方法では、無機蛍光体粉末とガラス粉末の材料歩留まりが悪く、その結果、蛍光体複合部材の製造コストが高くなる傾向があった。
【０００５】
そこで、無機基材表面に、無機蛍光体粉末を含有するガラス焼結体層を形成してなる蛍光体複合部材が提案されている（例えば、特許文献３または４参照）。当該蛍光体複合部材は、ペースト法やグリーンシート法により、無機蛍光体粉末を含有する焼結体層が無機基板上に形成されてなる。したがって、切削や研磨等の工程を経ることなく、薄型の蛍光体複合部材を作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８３０８号公報
【特許文献３】特開２００７−４８８６４号公報
【特許文献４】特開２００８−１６９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３または４に記載の方法では、所望の形状を有する発光色変換部材を歩留まりよく製造することができるが、部材の発光強度が低いという問題があった。また、ペーストやグリーンシートの作製工程が必要であるため、製造工程が煩雑であるという問題があった。
【０００８】
このような状況を鑑みて、本発明は、従来よりも発光強度の高い蛍光体複合部材を容易に製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無機基材上に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含有する混合粉末を載置する工程、および、金型を用いて加熱しながら混合粉末をプレス成型し、無機基材表面に無機粉末焼結体層を形成する工程、を含むことを特徴とする蛍光体複合部材の製造方法に関する。
【００１０】
無機基材上に、無機蛍光体粉末を含有するガラス焼結体層をペースト法やグリーンシート法により形成した場合、有機樹脂や有機溶剤等に起因する炭素成分が焼結体中に残留し、発光強度低下の原因となる。一方、本発明の製造方法によれば、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含有する混合粉末に対し、有機樹脂や有機溶剤等を添加することなく、直接無機基材表面にプレス融着させることができるため、有機樹脂や有機溶剤等に起因する炭素成分が原因となる発光強度低下の問題がない。よって、発光強度に優れた発光色変換部材を得ることが可能となる。
【００１１】
また、原料粉末をペースト化したりグリーンシート化する必要がなく、混合粉末をそのままプレス成型に用いることができるため、製造工程を簡素化することが可能となる。また、無機基材表面に非常に薄い無機粉末焼結体層を形成することも容易である。
【００１２】
第二に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、無機基材が、ＹＡＧ系セラミックス、結晶化ガラス、ガラス、金属または金属とセラミックスの複合体であることが好ましい。
【００１３】
第三に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、無機粉末焼結体層の厚みが０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
無機粉末焼結体層を薄型化することにより、無機粉末焼結体層における光散乱損失を低減することができ、結果として蛍光体複合部材の発光強度を向上させることが可能となる。
【００１５】
第四に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、無機粉末焼結体層の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
当該構成によれば、無機粉末焼結層表面での光散乱損失を低減することができ、励起光および蛍光が透過しやすくなる。その結果、蛍光体複合部材の発光強度を向上させることが可能となる。
【００１７】
第五に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）が１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
当該構成によれば、蛍光体複合部材中における無機蛍光体粉末の分散状態が良好なものとなり、発光色のばらつきを抑制することが可能となる。
【００１９】
第六に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、無機粉末焼結体層における無機蛍光体粉末の割合が０．０１〜９０質量％であることが好ましい。
【００２０】
第七に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、無機粉末焼結体層が、無機フィラーを０〜３０質量％含有することが好ましい。
【００２１】
無機粉末焼結体層中に無機フィラーを添加することにより、無機基材との膨張係数差を低減して、剥離やクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００２２】
第八に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、ガラス粉末が、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス粉末（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる１種以上）、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｒ’２Ｏ系ガラス粉末（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる１種以上）、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末またはＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス粉末であることが好ましい。
【００２３】
第九に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末が、ガラス組成としてモル％で、ＳｎＯ  ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５  ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３０％を含有することが好ましい。
【００２４】
第十に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、無機蛍光体粉末が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、酸フッ化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩またはハロリン酸塩化物であることが好ましい。
【００２５】
第十一に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、プレス成型時の温度が９００℃以下であることが好ましい。
【００２６】
当該構成によれば、熱による無機蛍光体粉末の失活やガラス粉末の変性を抑制することが可能となる。
【００２７】
第十二に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、プレス成型時の雰囲気が空気、真空、窒素またはアルゴンであることが好ましい。
【００２８】
第十三に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、蛍光体複合部材の形状が、板状、半球状、半球ドーム状であることが好ましい。
【００２９】
第十四に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法は、前記いずれかの製造方法により作製されたことを特徴とする蛍光体複合部材に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の蛍光体複合部材の製造方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に、本発明の蛍光体複合部材の製造方法の模式図を示す。
【００３２】
まず、図１（ａ）において、下金型３ｂの上に無機基材２を静置し、無機基材２上に無機蛍光体粉末およびガラス粉末を含有する所定量の混合粉末１を載置する。
【００３３】
次に、図１（ｂ）において、上金型３ａを用いて混合粉末１をプレスしながら加熱し、混合粉末１を焼結する。これにより、図１（ｃ）に示すように、無機基材２上に無機粉末焼結体層４が形成された蛍光体複合部材５が得られる。ここで、加熱方法は特に限定されず、所定温度に加熱した金型を用いてプレスしてもよいし、所定温度に設定した雰囲気中（例えば電気炉内）でプレスしても構わない。
【００３４】
本発明において使用されるガラス粉末としては、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス粉末（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる１種以上）、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｒ’２Ｏ系ガラス粉末（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる１種以上）、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末またはＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス粉末が挙げられる。なかでも、軟化点が比較的低いＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末を用いれば、プレス成型温度が低くなり、無機蛍光体粉末の失活を抑制することができるため好ましい。
【００３５】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末としては、ガラス組成としてモル％で、ＳｎＯ  ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５  ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３０％を含有するものが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００３６】
ＳｎＯはガラス骨格を形成するとともに、軟化点を低下させる成分である。ＳｎＯの含有量は３５〜８０％、４０〜７０％、５０〜７０％、特に５５〜６５％であることが好ましい。ＳｎＯの含有量が少なすぎると、ガラスの軟化点が上昇する傾向にあり、耐候性が悪化する傾向がある。一方、ＳｎＯの含有量が多すぎると、ガラス中にＳｎに起因する失透ブツが析出して透過率が低下する傾向にあり、結果として、蛍光体複合部材５の発光強度が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。
【００３７】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成する成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は５〜４０％、１０〜３０％、特に１５〜２４％であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、軟化点が上昇したり、耐候性が著しく低下する傾向にある。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させるとともに、ガラス粉末と無機蛍光体粉末の反応を抑制する成分である。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜３０％、１〜２５％、２〜２０％、特に４〜１８％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。また、軟化点が上昇する傾向がある。
【００３９】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス粉末としては、ガラス組成として質量％で、ＳｉＯ２  ３０〜７０％、Ｂ２Ｏ３  １〜１５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜２５％、ＳｒＯ  ０〜１０％、ＢａＯ  ８〜４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  １０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％、ＺｎＯ  ０〜１０％を含有するものが好ましい。
【００４０】
ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｒ’２Ｏ系ガラス粉末としては、質量百分率で、ＳｉＯ２  ２０〜５０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１５％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  １〜３０％、Ｂ２Ｏ３  １〜２０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜２０％、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜１５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％、ＺｎＯ  ０〜１５％、ＴｉＯ２  ０．０１〜２０％、Ｎｂ２Ｏ５  ０．０１〜２０％、Ｌａ２Ｏ３  ０〜１５％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３  １〜３０％を含有するものが好ましい。
【００４１】
ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス粉末としては、ガラス組成として質量％で、ＺｎＯ  ５〜６０％、Ｂ２Ｏ３  ５〜５０％、ＳｉＯ２  ２〜３０％を含有するものが好ましい。
【００４２】
ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１００μm以下、特に５０μｍ以下であることが好ましい。ガラス粉末の平均粒径が大きすぎると、蛍光体複合部材５中における無機蛍光体粉末の分散状態に劣り、発光色にばらつきが生じやすくなる。なお、下限については特に限定されないが、ガラス粉末の平均粒径が小さくなりすぎると、製造コストが高騰しやすくなるため、０．１μｍ以上、特に１μｍ以上であることが好ましい。
【００４３】
なお、本明細書において、「平均粒径（Ｄ５０）」はレーザー回折法により測定した値を指す。
【００４４】
無機基材２と無機粉末焼結体層４との界面における光散乱損失を抑制するため、両者の屈折率差は小さいほうが好ましい。例えば、無機基材２としてＹＡＧセラミックスを用いた場合、ガラス粉末の屈折率（ｎｄ）は１．５以上、１．７以上、特に１．８以上であることが好ましい。
【００４５】
ガラス粉末の軟化点は５００℃以下、４５０℃以下、特に４００℃以下であることが好ましい。軟化点が高すぎると、焼結温度が高くなって無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００４６】
無機蛍光体粉末としては、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、酸フッ化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩またはハロリン酸塩化物が挙げられる。なかでも、波長３００〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長５００〜７８０ｎｍに発光ピークを有するもの、特に、赤色、黄色または緑色に発光するものを用いることが好ましい。
【００４７】
青色励起光を照射すると赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００４８】
青色励起光を照射すると黄色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋等が挙げられる。
【００４９】
青色励起光を照射すると緑色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、Ｓｉ２Ａｌ４Ｏ４Ｎ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ３Ｓｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１：Ｅｕ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋等が挙げられる。
【００５０】
無機粉末焼結体層４における無機蛍光体粉末の含有量は０．０１〜９０質量％、０．０５〜３０質量％、特に０．０８〜１５％であることが好ましい。無機蛍光体粉末の含有量が多すぎると、相対的にガラス粉末の含有量が少なくなって気孔率が大きくなる傾向がある。その結果、無機粉末焼結体層４の強度が低下したり、光散乱損失が大きくなる。一方、無機蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分な発光強度が得られにくくなる。
【００５１】
無機粉末焼結体層４の膨張係数を調整するために、混合粉末１（無機粉末焼結体層４）中に無機フィラー粉末を添加してもよい。特に、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末等の熱膨張係数が大きいガラス粉末を用いた場合は、無機基材２と無機粉末焼結体層４との熱膨張係数差が大きくなって、無機粉末焼結体層４の表面にクラックが生じたり、剥離したりしやすいため、低膨張特性を有する無機フィラー粉末を添加するのが有効である。
【００５２】
無機フィラー粉末としては、低膨張特性を有するリン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、ＮＺＰ型結晶およびこれらの固溶体等が挙げられ、これらを単独で、または混合して使用することができる。ここで、「ＮＺＰ型結晶」とは、例えば、ＮｂＺｒ（ＰＯ４）３や［ＡＢ２（ＭＯ４）３］の基本構造をもつ結晶が含まれる。
Ａ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ等
Ｂ：Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ等
Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ等
【００５３】
なお、無機フィラー粉末はＺｒ成分を含有するものを使用することが好ましい。Ｚｒ成分を含有する無機フィラー粉末は、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとの適合性が良好、つまりＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとの反応性が低く、プレス成型時にガラス粉末を失透させにくい性質を有しているためである。
【００５４】
無機フィラー粉末の含有量は、無機粉末焼結体層４において０〜３０質量％、１．５〜２５質量％、特に２〜２０質量％であることが好ましい。無機フィラー粉末の含有量が多すぎると、ガラス粉末の含有量が相対的に少なくなって機械的強度が低下しやすくなる。また、ガラスマトリクスと無機フィラー粉末の界面における光散乱損失が大きくなり、発光強度が低下する傾向がある。
【００５５】
無機フィラー粉末の熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲で５０×１０−７／℃以下、特に３０×１０−７／℃以下であることが好ましい。無機フィラー粉末の熱膨張係数が大きすぎると、無機粉末焼結体層４の熱膨張係数を低下させる効果が得られにくい。なお、無機フィラー粉末の熱膨張係数の下限については特に限定されないが、現実的には−１００×１０−７／℃以上である。
【００５６】
無機フィラー粉末の平均粒径（Ｄ５０）は０．１〜５０μｍ、特に３〜２０μｍであることが好ましい。無機フィラー粉末の平均粒径が小さすぎると、無機粉末焼結体層４の熱膨張係数を低下させる効果に劣る傾向がある。あるいは、プレス成型時にガラス粉末に溶け込み、フィラーとしての役割を果たさなくなるおそれがある。無機フィラー粉末の平均粒径が大きすぎると、ガラス粉末と無機フィラー粉末の境界にクラックが発生しやすくなる。
【００５７】
なお、無機基材２からの無機粉末焼結体層４の剥離を防止するためには、無機基材２の熱膨張係数をα１、無機粉末焼結体層４の熱膨張係数をα２としたとき、−５ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦５ｐｐｍ／℃、特に−１ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦１ｐｐｍ／℃であることが好ましい。α１−α２が上記範囲外になると、無機粉末焼結体層４が無機基材２から剥離しやすくなる。
【００５８】
無機基材２としては、ＹＡＧ系セラミックス、結晶化ガラス、ガラス、金属または金属とセラミックスの複合体等が挙げられる。なお、ＹＡＧ系セラミックスとしては、透明または半透明のいずれのものであっても使用することが可能である。
【００５９】
ここで、無機基材２として、励起光や蛍光を透過させる材料を用いることで、例えば、励起光の透過光と、無機蛍光体粉末から発せられた蛍光の組み合わせにより、白色光を得ることが可能である。
【００６０】
なお、無機基材２として、金属や金属とセラミックスとの複合体を用いることで、反射型の蛍光体複合部材とすることが可能である。金属としてはＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等が挙げられる。金属とセラミックスの複合体としては、例えばＡｌとＳｉＣまたはＡｌＮの複合体（焼結体）等が挙げられる。無機基材２と無機粉末焼結体４の界面にＡｇ、Ａｌ等の反射層（図示せず）を必要に応じて設けても構わない。金属や金属とセラミックスとの複合体は熱伝導性に優れるため、青色ＬＤ等の高強度な励起光に曝されるときに蛍光体から発生する熱を効率よく放熱させることが可能であり、無機蛍光体粉末の温度消光を軽減させることができる。
【００６１】
無機基材２の厚みは特に限定されないが、例えば０．１〜１０．０ｍｍであることが好ましい。無機基材２の厚みが小さすぎると、機械的強度が不十分になる傾向にある。一方、無機基材２の厚みが大きすぎると、励起光が透過しにくくなって、発光効率が低下しやすくなったり、蛍光体複合部材５の重量が不当に大きくなる傾向がある。
【００６２】
プレス温度は、無機蛍光体粉末の失活や、ガラスの変性を防止する観点から、９００℃以下、７００℃以下、特に５００℃以下であることが好ましい。一方、ガラス粉末が十分に軟化して無機基材２表面に固着する必要があるため、下限は２００℃以上、特に２５０℃以上であることが好ましい。
【００６３】
プレス圧は、目的とする無機粉末焼結体層４の厚みに応じて、１Ｎ／ｍｍ２以上、特に３Ｎ／ｍｍ２以上で適宜調整される。一方、上限は特に限定されないが、無機基材２の破損を防止するため、１００Ｎ／ｍｍ２以下、特に５０Ｎ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。
【００６４】
プレス時間は特に限定されないが、無機粉末焼結体層４が無機基材２表面に十分に固着するよう、０．１〜３０分間、０．５〜１０分間、特に１〜５分間で適宜調整すればよい。
【００６５】
プレス成型時の雰囲気としては、空気、真空、窒素またはアルゴンが挙げられる。なかでも、無機蛍光体粉末の失活やガラス粉末の変性、さらにはプレス金型の酸化による劣化を抑制するため、窒素やアルゴン等の不活性ガス、特にランニングコストを考慮して窒素であることが好ましい。
【００６６】
無機粉末焼結体層４の厚みは０．３ｍｍ以下、０．２５ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以下であることが好ましい。無機粉末焼結体層４の厚みが大きすぎると、励起光が透過しにくくなり、所望の色を有する光が得られにくくなる。一方、無機粉末焼結体層４の厚みが小さすぎると、機械的耐久性が不十分となる傾向があるため、下限は０．０１ｍｍ以上、０．０３ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６７】
無機粉末焼結体層４の表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍ以下、０．２μｍ以下、特に０．１μｍ以下であることが好ましい。無機粉末焼結体層４の表面粗さが大きすぎると、光散乱損失が大きくなり、励起光および蛍光の透過率が低下して発光強度が低下する傾向がある。
【００６８】
蛍光体複合部材５の形状は特に限定されず、板状、半球状、半球ドーム状等が挙げられる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例に基づき、本発明の蛍光体複合部材を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７０】
（実施例１）
（１）セラミックス基材の作製
まず、高純度かつ２μｍ以下の粒経を有する原料を用いて、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の量論組成となるように、モル％で、Ｙ２Ｏ３  ３７．４６２５％、Ａｌ２Ｏ３  ６２．５％、Ｃｅ２Ｏ３  ０．０３７５％を秤量し、これに対し焼結助剤としてテトラエトキシシランを０．６質量％添加した。次に、ボールミルを用いて、調合した原料をエタノール中で１７時間攪拌混合した後、減圧乾燥して粉体を得た。続いて、得られた粉体を２００ＭＰａの圧力でプレス成型して直径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍのプレス成型体を作製し、これを真空雰囲気中１７５０℃で１０時間焼成を行うことで焼結体を得た。その後、その焼結体を０．１２ｍｍの厚さとなるように両面研磨することでセラミックス基材を得た。
【００７１】
このようにして得られたセラミックス基材について、Ｘ線粉末回折装置を用いて析出結晶の同定を行ったところＹＡＧ結晶が単相で析出していることが確認された。
【００７２】
また、得られたＹＡＧセラミックス基材について、発光スペクトルを測定したところ、波長５５０ｎｍ付近に中心を有する黄色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光（セラミックス基材を透過した励起光）によるピークが観測された。
【００７３】
（２）蛍光体複合部材の作製
表１に記載のガラス粉末、無機蛍光体粉末および無機フィラー粉末を所定の割合で混合して混合粉末とした。
【００７４】
なお、ガラス粉末は次のようにして作製した。まず、表１に記載の組成になるように調合したガラス原料をアルミナ坩堝に投入し、電気炉内９５０℃で窒素雰囲気にて１時間溶融した。その後、ガラス融液をフィルム成形し、らいかい機で粉砕することによりガラス粉末を得た。得られた粉末の平均粒径（Ｄ５０）は３２μmであった。
【００７５】
ホットプレート上に（１）で得られたＹＡＧセラミックス基材を静置し、さらにその上に、混合粉末を所定量載置した。次に、混合粉末に対し金型を押し当て、表１に記載のプレス圧およびプレス温度にて、窒素雰囲気中で３分間プレス成型することにより、ＹＡＧセラミックス基材表面に無機粉末焼結体層を形成し、蛍光体複合部材を得た。
【００７６】
（３）全光束および色度の測定
得られた蛍光体複合部材について、発光スペクトルを次のようにして測定した。校正された積分球内で、２００ｍＡの電流で点灯した青色ＬＥＤによって蛍光体複合部材を励起し、光ファイバーを通じてその発光を小型分光器（オーシャンオプティクス製  ＵＳＢ−４０００）に取り込み、制御ＰＣ上に発光スペクトル（エネルギー分布曲線）を得た。得られた発光スペクトルから全光束および色度を算出した。結果を表１に示す。
【００７７】
（比較例１）
（１）無機粉末焼結体層用ペーストの作製
表１に記載のガラス粉末、無機蛍光体粉末および無機フィラー粉末を所定の割合で混合して混合粉末を作製した。次に、得られた混合粉末１００質量部に対して、溶媒として５０質量部の２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール（日本香料薬品株式会社製  ＭＡＲＳ）を添加して混合することでペーストを得た。
【００７８】
（２）蛍光体複合部材の作製
実施例１で得られたＹＡＧセラミックス基材の表面に、上記（１）で得られた無機粉末焼結体層用ペーストをディスペンス法で厚さ約３００μｍとなるように塗布した。次に、約２５０℃のホットプレート上で熱処理することによって脱溶媒を行った。その後、窒素雰囲気中にて４３０℃で１０分間焼成し、さらに１Ｎ／ｍｍ２の圧力でホットプレスして表面形状を整え、蛍光体複合部材を得た。
【００７９】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を、実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。表１から明らかなように、比較例１で得られた蛍光体複合部材は実施例１より全光束値が劣っていた。
【００８０】
（比較例２）
（１）無機粉末焼結体層用グリーンシートの作製
表１に記載のガラス粉末、無機蛍光体粉末を所定の割合で混合して混合粉末を作製した。次に、混合粉末１００質量部に対して、結合剤としてポリビニルブチラール樹脂を１２質量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを３質量部、溶剤としてトルエンを４０質量部添加し、混合してスラリーを作製した。続けて、上記スラリーをドクターブレード法によって、ＰＥＴフィルム上にシート成形し、乾燥して、厚さ２５０μｍのグリーンシートを得た。
【００８１】
（２）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で作製したグリーンシートを、実施例１で得られたＹＡＧセラミックス基材の表面に積層し、熱圧着によって一体化して積層体を作製し、３５０℃で１時間脱脂した。次に、４００℃で２０分焼成した後、冷却して蛍光体複合部材を得た。
【００８２】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を、実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。表１から明らかなように、比較例１と同様に、比較例２で得られた蛍光体複合部材は、実施例１より全光束値が劣っていた。
【００８３】
（実施例２）
表１に記載のガラス粉末、無機蛍光体粉末および無機フィラー粉末を所定の割合で混合して混合粉末とした。
【００８４】
なお、ガラス粉末は次のようにして作製した。まず、モル％で、ＳｎＯ  ７２％、Ｐ２Ｏ５  ２８％を含有する組成になるように調合したガラス原料をアルミナ坩堝に投入し、電気炉内９５０℃で窒素雰囲気にて１時間溶融した。その後、ガラス融液をフィルム成形し、らいかい機で粉砕することによりガラス粉末を得た。得られた粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、３６μmであった。
【００８５】
ホットプレート上に実施例１で得られたＹＡＧセラミックス基材を静置し、さらにその上に、混合粉末を所定量載置した。次に、混合粉末に対し金型を押し当て、表１に記載のプレス圧およびプレス温度にて、窒素雰囲気中で３分間プレス成型することにより、ＹＡＧセラミックス基材表面に無機粉末焼結体層を形成し、蛍光体複合部材を得た。
【００８６】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００８７】
【表１】
0005854367.tif 000002
【００８８】
（実施例３〜６）
表２に記載のガラス粉末、無機蛍光体粉末、無機フィラー粉末を所定の割合で混合し、混合粉末を得た。
【００８９】
ホットプレート上に厚み０．１５ｍｍのカバーガラス基板（松浪硝子社製）を静置し、さらにその上に、混合粉末を所定量載置した。次に、混合粉末に対し金型を押し当て、表２に記載のプレス圧およびプレス温度にて、窒素雰囲気中で３分間プレス成型することにより、カバーガラス基材表面に無機粉末焼結体層を形成し、蛍光体複合部材を得た。
【００９０】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
0005854367.tif 000003
【００９２】
（比較例３）
表３に記載のガラス粉末および無機蛍光体粉末を所定の割合で混合し、混合粉末を得た。
【００９３】
ホットプレート上に直接、混合粉末を所定量載置し、混合粉末に対し金型を押し当て、表３に記載のプレス圧およびプレス温度にて、窒素雰囲気中で３分間プレス成型することにより、無機粉末焼結体層を形成した。
【００９４】
無機粉末焼結体層は非常にもろく、ホットプレートから取り外す際に破損したため、全光束および色度を測定することはできなかった。
【００９５】
【表３】
0005854367.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の蛍光体複合部材は、照明、ディスプレイ等の発光装置、自動車等の前照灯に使用されるＬＥＤデバイス用部材として好適である。また、本発明の蛍光体複合部材はＬＥＤ用途に限られるものではなく、レーザーダイオード等のように、ハイパワーの励起光を発するＬＥＤデバイスにおける波長変換部材として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１  混合粉末
２  無機基材
３ａ  上金型
３ｂ  下金型
４  無機粉末焼結体層
５  蛍光体複合部材
Ｐ  加圧方向
【図１】
0005854367.tif 000005