WO2023166638A1 - コンポジットセラミックス、蛍光体素子、レーザー照明装置、およびコンポジットセラミックスの製造方法 - Google Patents

コンポジットセラミックス、蛍光体素子、レーザー照明装置、およびコンポジットセラミックスの製造方法 Download PDF

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WO2023166638A1
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nitride
composite
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尚 峯本
雅弘 東川
加奈 藤岡
寛 藤
和久 山本
常夫 楠木
聖茄 徳光
英雄 川部
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国立大学法人大阪大学
株式会社オキサイド
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    • C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium

Definitions

  • the present disclosure relates to composite ceramics containing a garnet-based phosphor component, a nitride-based phosphor component, and a matrix component, a phosphor element and a laser illumination device having the same, and a method for manufacturing the composite ceramics.
  • Laser lighting devices are more energy efficient, compact, and brighter than other lighting devices, and have already begun to be put into practical use as lighting devices for projectors and automobile headlights. Also, in the home lighting market, replacement of existing LED (light emitting diode) lighting devices and fluorescent lamps with laser lighting devices is expected, and the laser lighting market is expected to expand rapidly in the future.
  • LED light emitting diode
  • Patent Document 1 discloses, as composite ceramics, ceramics containing a phosphor phase made of YAG containing Ce, a matrix phase made of at least one of Al 2 O 3 and AlN, and impurities within a predetermined range. A composite is disclosed.
  • Patent Document 2 As a composite ceramic, a fluorescent substance molded body is produced by sintering a mixture of AlN powder and phosphor powder by a discharge plasma sintering method, melting the AlN powder, and then cooling it. is disclosed.
  • the red phosphor means a phosphor that emits red to orange light.
  • Patent Document 2 discloses that a nitride-based phosphor may be used as the phosphor powder.
  • a composite ceramic according to one aspect of the present disclosure is a composite ceramic made of a sintered body containing a garnet phosphor component, a nitride phosphor component, and a matrix component, , the matrix component is at least one selected from the group consisting of MgO and Al 2 O 3 , the content of the matrix component is in the range of 31 wt% or more and 95 wt% or less of the total components, and the matrix component surrounds the garnet-based phosphor component and the nitride-based phosphor component and is sintered.
  • a phosphor element according to one aspect of the present disclosure includes composite ceramics according to one aspect of the present disclosure, and a base material for fixing the composite ceramics.
  • a laser illumination device includes a phosphor element according to one aspect of the present disclosure, and a laser light source that irradiates the composite ceramics in the phosphor element with excitation light. and a condensing member condensing light output from the composite ceramics in the phosphor element.
  • a method for manufacturing a composite ceramic mixes a first raw material powder containing a garnet-based phosphor component, a nitride-based phosphor component, and a matrix component.
  • a composite ceramic containing a red phosphor for laser illumination which can be produced relatively easily, a phosphor element and a laser illumination device including the same, and the It is possible to provide a method for producing such composite ceramics.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of composite ceramics according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing composite ceramics according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the structure of composite ceramics according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the structure of composite ceramics according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the structure of composite ceramics according to Embodiment 4;
  • FIG. 10 is a diagram showing a composite ceramic having one main surface provided with an antireflection coating film according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a phosphor element according to Embodiment 5; 8 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the phosphor element shown in FIG. 7.
  • FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a laser illumination device according to Embodiment 6; 3 is a ternary diagram showing the contents of nitride-based phosphor components, matrix components, and garnet-based phosphor components in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing an XRD pattern of composite ceramics obtained in Example 1.
  • FIG. 1 is a graph showing laser power dependence of fluorescence power of composite ceramics obtained in Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing fluorescence spectra of composite ceramics obtained in Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of a SEM image of composite ceramics obtained in Example 2; 3 is a diagram showing an XRD pattern of composite ceramics obtained in Example 2.
  • FIG. FIG. 4 is a graph showing laser power dependence of the fluorescence power of composite ceramics obtained in Example 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing fluorescence spectra of composite ceramics obtained in Example 2.
  • FIG. 10 is a graph showing laser power dependence of the fluorescence power of composite ceramics obtained in Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram showing fluorescence spectra of composite ceramics obtained in Example 3; 4 is a graph showing laser power dependence of fluorescence power of composite ceramics obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing fluorescence spectra of composite ceramics obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is a ternary diagram showing the contents of nitride-based phosphor components, matrix components, and garnet-based phosphor components in Examples 4 and 5;
  • FIG. 10 is a graph showing laser power dependence of the fluorescence power of composite ceramics obtained in Example 4.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing fluorescence spectra of composite ceramics obtained in Example 4;
  • FIG. 10 is a graph showing laser power dependence of fluorescence power of composite ceramics obtained in Examples 4 and 5;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a composite ceramic 1 according to this embodiment.
  • the composite ceramic 1 according to this embodiment is a multi-wavelength luminescent ceramic composite made of a sintered body containing phosphor components having two or more emission wavelengths and a matrix component.
  • the composite ceramic 1 shown in FIG. 1 includes a garnet-based phosphor component 2, a nitride-based phosphor component 3, and a matrix component 4, and the matrix component 4 includes the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor. It has a sintered structure surrounding component 3.
  • the composite ceramic 1 has a sea-island structure in which the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 are mixed in islands in the matrix component 4 . That is, the composite ceramic 1 has a structure in which the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 are dispersed like islands in a relatively continuous sea-like matrix component 4 . A matrix component 4 is filled between the garnet phosphor component 2 and the nitride phosphor component 3 .
  • the garnet-based phosphor component 2, the nitride-based phosphor component 3, and the matrix component 4 are adhered to each other.
  • the composite ceramic 1 comprises at least three phases of a first phosphor phase comprising a garnet phosphor component 2, a second phosphor phase comprising a nitride phosphor component 3, and a matrix phase comprising a matrix component 4. have phases.
  • the composite ceramic 1 has a structure in which at least the above three phases are mixed and phases adjacent to each other are fixed.
  • the structure in which at least the above three phases are mixed and the phases adjacent to each other are fixed means that the above three phases are not solid-dissolved, but are separated into regions of each phase in the solid, and the phases adjacent to each other are separated. A sticking structure is shown. It also includes the case where sintering aids and impurities are present at grain boundaries. Alternatively, even if there are slight alteration phases or melting phases between particles, if they basically have a solid three-phase structure, they are considered composite ceramics.
  • Composite ceramics 1 excludes joints in which three or more phases are simply directly joined, and compositions in which at least the three phases are solidified by at least one of inorganic glass and organic binder.
  • the garnet-based phosphor component 2 indicates a phosphor having a garnet crystal structure.
  • the garnet-based phosphor component 2 is a phosphor having a large refractive index and excellent fluorescence characteristics, and emits yellowish to greenish yellowish fluorescence, for example, by blue excitation light.
  • the light that does not contribute to the excitation among the excitation light is scattered and transmitted. Therefore, the garnet-based phosphor component 2 outputs blue scattered light and yellowish fluorescence.
  • the garnet-based phosphor component 2 has excellent heat resistance, and can suppress deterioration even when irradiated with, for example, a high-power excitation light LD (laser diode).
  • a high-power excitation light LD laser diode
  • a YAG (yttrium-aluminum-garnet)-based phosphor can be used as the garnet-based phosphor component 2.
  • the YAG-based phosphor indicates a phosphor that can be attributed to the crystal structure of the YAG phosphor.
  • YAG phosphors examples include (Ce, Y) 3 Al 5 O 12 , (Ce, Lu) 3 Al 5 O 12 , (Ce, Lu, Y) 3 Al 5 O 12 , (Ce, Lu, Y ) 3 (Al, Ga) 5 O 12 .
  • the YAG phosphor as the garnet phosphor component 2 in the composite ceramic 1, it is possible to easily realize the composite ceramic 1 that outputs yellowish to greenish yellow fluorescence.
  • the composite ceramics 1 contains the YAG-based phosphor as the garnet-based phosphor component 2, the composite ceramics 1 having more excellent fluorescence characteristics can be obtained.
  • the nitride-based phosphor component 3 indicates a phosphor containing nitrogen.
  • Specific examples of the nitride phosphor component 3 include at least one phosphor selected from the group consisting of nitride phosphors and oxynitride phosphors.
  • the nitride-based phosphor component 3 is a red-based phosphor that emits red-to-orange red-based fluorescence with excellent fluorescence properties. For example, it emits red-based fluorescence with blue excitation light. In addition, the light that does not contribute to the excitation among the excitation light is scattered and transmitted. Therefore, the nitride phosphor component 3 outputs blue scattered light and red fluorescence.
  • the composite ceramic 1 contains the nitride-based phosphor component 3, the composite ceramic 1 having more excellent fluorescence characteristics can be obtained.
  • nitride-based phosphor component 3 examples include Sr 2 Si 5 N 8 , (Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 , (Ca, Sr, Ba) at least one nitride phosphor selected from the group consisting of 2Si5N8 .
  • these nitride phosphors may be referred to as nitride phosphor (A).
  • Eu and Ce are activators and are doped in the crystal.
  • nitride- based phosphor component 3 for example, Eu:Sr2Si5N8, Eu:(Sr,Ba)2Si5N8 , Eu : ( Ca , Sr , Ba) 2Si5 N 8 , Ce: Sr 2 Si 5 N 8 , Ce: (Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 , Ce: (Ca, Sr, Ba) Si 5 N 8 , (Eu, Ce): Sr 2 Si 5 N 8 , (Eu, Ce): (Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 , (Eu, Ce): (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 and other nitride phosphors (A).
  • the composite ceramic 1 that emits stable reddish fluorescence can be produced.
  • nitride phosphors At least one of part of Si and part of N in the above composition formula may be substituted.
  • Si When part of Si is substituted, Si is substituted with Al.
  • N is replaced with O when part of N is replaced.
  • the nitride-based phosphor component 3 is Sr 2 Si 5 N 8 , (Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 , or (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 , in which part of Si is Al It may be a nitride phosphor in which N is substituted with or an oxynitride phosphor in which a part of N is replaced with O. Further, an oxynitride phosphor in which part of Si is replaced with Al and part of N is replaced with O may be used. As an example, for example, for example, (Sr, Ba) 2 (Si, Al) 5 N 8 , (Sr, Ba) 2 (Si, Al) 5 (N, O ) 8 and the like.
  • nitride-based phosphor component 3 By including at least one of such a nitride phosphor and an oxynitride phosphor as the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1, a more reliable composite ceramic 1 can be realized.
  • the nitride-based phosphor component 3 is, for example, at least one nitride phosphor selected from the group consisting of CaAlSiN 3 and (Ca, Sr)AlSiN 3 activated with at least one element of Eu and Ce, respectively. It can be a body.
  • these nitride phosphors may be referred to as nitride phosphor (B).
  • Eu and Ce are activators and are doped in the crystal.
  • the nitride-based phosphor component 3 includes, for example, Eu:CaAlSiN 3 , Eu:(Ca,Sr)AlSiN 3 , Ce:CaAlSiN 3 , Ce:(Ca,Sr)AlSiN 3 , (Eu, Ce ): CaAlSiN 3 , (Eu, Ce): (Ca, Sr) AlSiN 3 and other nitride phosphors (B).
  • nitride-based phosphor component 3 in addition to the nitride phosphor (A) and the nitride phosphor (B), for example, Ce-activated (La, Y) 3 Si 6 N 11 , etc. There may be.
  • nitride phosphors (A) and nitride phosphors (B), and nitride phosphors other than these nitride phosphors (A) and nitride phosphors (B) may be used separately. They may be used together as long as they do not dissolve or react with each other.
  • Matrix component 4 is at least one selected from the group consisting of MgO (magnesium oxide) and Al 2 O 3 (aluminum oxide).
  • the matrix component 4 may be MgO, Al 2 O 3 , or a mixture of MgO and Al 2 O 3 .
  • the composite ceramic 1 according to this embodiment has an excitation light power resistance of 0.5 kW/cm 2 or more.
  • the composite ceramic 1 according to the present embodiment is a composite ceramic for low color temperature, which has a high fluorescence power with respect to the excitation light power, can withstand laser excitation, and has a high excitation light power resistance. Therefore, according to this embodiment, it is possible to realize a phosphor element for a laser that is practical and does not saturate fluorescence even at relatively high power.
  • the upper limit is not particularly limited.
  • the upper limit of the pumping light power resistance is 100 kW/cm 2 from the pumping light power resistance (laser power resistance) of practically available laser light sources and various optical components. Therefore, it is desirable that the excitation light power resistance of the composite ceramics 1 according to this embodiment is in the range of 0.5 kW/cm 2 or more and 100 kW/cm 2 or less.
  • the excitation light power tolerance indicates a value at which fluorescence power is saturated with respect to excitation light power (specifically, laser excitation light power) per 1 cm 2 .
  • the excitation light power resistance can be measured by a phosphor evaluation device equipped with a laser light source, an integrating sphere, and a spectroscope.
  • the content of the matrix component 4 in the composite ceramics 1 is within the range of 31 wt % or more and 95 wt % or less of the total components in the composite ceramics 1 .
  • the composite ceramic 1 is a composite ceramic made of a sintered body containing the garnet phosphor component 2, the nitride phosphor component 3, and the matrix component 4, and the matrix component 4 is at least one selected from the group consisting of MgO and Al 2 O 3 , the content of matrix component 4 is in the range of 31 wt % or more and 95 wt % or less of all components, and matrix component 4 is garnet The phosphor component 2 and the nitride phosphor component 3 are surrounded and sintered.
  • the content of the matrix component 4 in the composite ceramics 1 is set closer to the upper limit within the above range. Therefore, the content of the matrix component 4 in the composite ceramics 1 is more preferably 45 wt % or more, more preferably 60 wt % or more.
  • the content of the matrix component 4 in the composite ceramic 1 is in the range of 31 wt% or more and 95 wt% or less of the total components, and is in the range of 31 wt% or more and 90 wt% or less of the total components. more preferred.
  • the total content of the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramics 1 is preferably in the range of 5 wt % or more and 69 wt % or less of all components in the composite ceramics 1 .
  • the matrix component 4 surrounds the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 and is sintered to form the composite ceramic 1 having a structure in which adjacent phases adhere to each other. Obtainable.
  • the respective contents of the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1 may be appropriately set so that the total content of these components falls within the above range, and is particularly limited. isn't it.
  • the garnet-based phosphor component 2 emits yellow fluorescence or green fluorescence with blue excitation light, as described above.
  • the nitride phosphor component 3 emits red fluorescence when exposed to blue excitation light.
  • these phosphors scatter and transmit the light that did not contribute to the excitation among the excitation light. Therefore, when the composite ceramics 1 is irradiated with blue excitation light, the composite ceramics 1 outputs reddish bulb-colored light in which blue scattered light, yellowish fluorescence, and reddish fluorescence are mixed. be.
  • the content of the garnet-based phosphor component 2 in the composite ceramics 1 is preferably in the range of 2 wt% or more and 65 wt% or less of the total components in the composite ceramics 1, and is in the range of 2 wt% or more and 59 wt% or less. It is more preferable to be in the range of 4 wt % or more and 59 wt % or less.
  • the content of the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1 is preferably in the range of 2 wt% or more and 65 wt% or less of all the components in the composite ceramic 1, and is in the range of 2 wt% or more and 59 wt% or less. more preferably within the range of 4 wt % or more and 59 wt % or less.
  • the light bulb also contains red to orange red fluorescence, which is particularly suitable for home lighting devices, projector lighting devices, automobile headlights, outdoor lighting, and particularly remote lighting devices. Color emission spectra can be obtained.
  • the content of the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1 increases, the fluorescence power tends to saturate with respect to the excitation light power. Therefore, by reducing the content of the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1, it is possible to further improve the excitation light power resistance. Therefore, the content of the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1 is preferably set at the lower limit within the above range. Therefore, the content of the nitride-based phosphor component 3 in the composite ceramic 1 is more preferably 60 wt % or less, more preferably 40 wt % or less.
  • the composite ceramic 1 is shown in FIGS.
  • the contents of the nitride-based phosphor component 3, the matrix component 4, and the garnet-based phosphor component 2 are within the range surrounded by straight lines connecting points A to D below. is particularly preferred.
  • the content of nitride phosphor component 3 is 59 wt%
  • the content of matrix component 4 is 31 wt%
  • the content of garnet phosphor component 2 is 10 wt%. shows the point where
  • Point B indicates a point where the content of nitride phosphor component 3 is 8 wt %, the content of matrix component 4 is 90 wt %, and the content of garnet phosphor component 2 is 2 wt %. .
  • Point C indicates a point where the content of nitride phosphor component 3 is 2 wt %, the content of matrix component 4 is 90 wt %, and the content of garnet phosphor component 2 is 8 wt %. .
  • Point D indicates a point where the content of nitride phosphor component 3 is 10 wt %, the content of matrix component 4 is 31 wt %, and the content of garnet phosphor component 2 is 59 wt %. .
  • a composite ceramic 1 for a low color temperature which has a high fluorescence power relative to the excitation light power, can withstand laser excitation, and has a high excitation light power resistance.
  • the particle size of the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 contained in the composite ceramics 1 is determined according to the types of the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 to obtain desired light emission. It may be appropriately set so that a spectrum can be obtained. Therefore, the particle sizes of the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 are not particularly limited.
  • the raw material powder used as the raw material of the garnet phosphor component 2 (in other words, the garnet phosphor component before sintering) has a number average particle diameter within the range of 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. It is preferably used.
  • the raw material powder of the garnet-based phosphor component 2 has a number-average particle diameter within the above range, it hardly reacts with the matrix component 4 and the nitride-based phosphor component 3 .
  • the raw material powder used as the raw material for the nitride phosphor component 3 (in other words, the garnet phosphor component before sintering) has a number average particle size of 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. Powder is preferably used.
  • the raw material powder of the nitride-based phosphor component 3 has a number average particle size within the above range, it hardly reacts with the matrix component 4 and the garnet-based phosphor component 2 .
  • the number average particle diameter of these raw material powders may be a value measured by a scanning electron microscope (SEM). specifications may be used.
  • the number average particle size of the garnet-based phosphor component 2 contained per unit volume of the composite ceramic 1 is preferably in the range of 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, for example.
  • the number average particle size of the nitride-based phosphor component 3 contained per unit volume of the composite ceramic 1 is preferably in the range of 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, for example. It is ideal that these phosphor particles have the size of primary particles, but they may have the size of secondary particles in which several primary particles are adhered.
  • the matrix component 4 surrounds the garnet-based phosphor component 2 and the nitride-based phosphor component 3 and is sintered. Therefore, the number average particle size of the raw material powder used as the raw material of the matrix component 4 (in other words, the matrix component before sintering) is the same as that of each of the raw material powders of the garnet phosphor component 2 and the nitride phosphor component 3. It is preferably smaller than the number average particle size. On the other hand, if the particle size of the raw material powder is too small, there are problems of cost and hygroscopicity.
  • the raw material powder used as the raw material of the matrix component 4 preferably has a number average particle diameter within the range of 0.01 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the number average particle size of the matrix component 4 is preferably smaller than the number average particle size of the garnet phosphor component 2 and the nitride phosphor component 3.
  • the raw material powder of the matrix component 4 may also undergo grain growth due to sintering depending on the sintering method.
  • the number average particle size of the matrix component 4 contained per unit volume of the composite ceramic 1 is preferably in the range of 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the sintering temperature can be further lowered, making it easier to manufacture the composite ceramic containing the red phosphor. In addition, it can be produced in a wide composition range.
  • the matrix component 4 enters the gap between the garnet phosphor component 2 and the nitride phosphor component 3 . Thereby, a sintered body having a dense structure can be obtained.
  • the matrix component 4 surrounds the garnet phosphor component 2 and the nitride phosphor component 3 and is sintered to form a mutually A composite ceramic 1 having a structure in which adjacent phases are fixed can be obtained.
  • the structure of the composite ceramic 1 can optimize the phase structure of
  • the number average particle diameter of the garnet phosphor component 2, the number average particle diameter of the nitride phosphor component 3, and the number average particle diameter of the matrix component 4 can be measured by SEM. Also, the number average particle size of other components described later can be similarly measured by SEM.
  • particle size means the particle size when the component to be measured is a true sphere.
  • the garnet phosphor component 2, the nitride phosphor component 3, the matrix component 4, and their raw material powders are all desirably spherical.
  • the garnet phosphor component 2, the nitride phosphor component 3, the matrix component 4, and their raw material powders do not necessarily have a true spherical shape.
  • the garnet phosphor component 2, nitride phosphor component 3, and matrix component 4 contained in the composite ceramic 1 are also roughly spherical.
  • the garnet phosphor component 2, the nitride phosphor component 3, and the matrix component 4 contained in the composite ceramic 1 are also irregular. Particles of angular shape are obtained. Moreover, depending on the sintering method, the sintering may cause grain growth of these raw material powders to change the shape.
  • the "particle size" means the particle size when converted to a true sphere with the same volume.
  • the composite ceramics 1 may further contain a sintering aid.
  • Raw material powder used as a raw material for the garnet-based phosphor component 2, raw material powder used as a raw material for the nitride-based phosphor component 3, and raw material powder used as a raw material for the matrix component 4 (first raw material powder) contains a sintering aid, the composite ceramic 1 also contains a sintering aid.
  • the sintering aid used in the composite ceramics 1 include at least one selected from the group consisting of Si3N4 , SiO2 , CaO, MgO, ZnO and Y2O3 .
  • the matrix component 4 is MgO
  • MgO is excluded from the sintering aid.
  • MgO can be used as a sintering aid when the matrix component is Al 2 O 3 only.
  • the matrix component 4 is Al2O3
  • at least one sintering aid selected from the group consisting of Si3N4 , SiO2 , CaO , MgO, ZnO and Y2O3 is used.
  • the matrix component 4 contains at least MgO among MgO and Al2O3
  • at least one sintering aid selected from the group consisting of Si3N4 , SiO2 , CaO, ZnO and Y2O3 is used.
  • the sintering temperature can be further lowered, making it easier to produce the composite ceramics 1 . Moreover, this can further reduce the risk of deteriorating the performance of the phosphor.
  • the content of the sintering aid in the first raw material powder and the composite ceramic 1 made of the first raw material powder is within the range of 0.05 wt % or more and 10 wt % or less in order not to deteriorate the phosphor characteristics. Preferably.
  • the number average particle diameter of the sintering aid contained per unit volume of the composite ceramic 1 should be in the range of 0.01 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, since the effect of the sintering aid is likely to be exhibited. is preferred.
  • the sintering aid is very fine and in a very small amount compared to the garnet-based phosphor component 2, nitride-based phosphor component 3, and matrix component 4, and its illustration is omitted.
  • the thickness of the composite ceramics 1 is not particularly limited, it is preferably in the range of, for example, 10 ⁇ m or more and 10 mm or less when used for a phosphor element of a laser lighting device.
  • the composite ceramics 1 When the thickness of the composite ceramics 1 is 10 mm or less, the composite ceramics 1 is not too thick and has excellent heat dissipation properties. Patterns can be controlled. Moreover, since the thickness of the composite ceramics 1 is 10 ⁇ m or more, the composite ceramics 1 is not too thin, and the strength for applying the composite ceramics 1 to a phosphor element can be maintained.
  • excitation light emitted from an excitation light source such as a laser light source can be transmitted.
  • the composite ceramics 1 have a high light scattering property. If fluorescence or excitation light generated in the composite ceramics propagates in the lateral direction of the phosphor element, the beam emitted from the phosphor element becomes blurred.
  • the composite ceramic 1 having a linear transmittance of 0.01% or more and 20% or less for light with a wavelength of 450 nm at a thickness of 100 ⁇ m.
  • a value measured using a spectrophotometer equipped with an integrating sphere or a laser light source and a light receiver having an aperture can be used.
  • a phosphor element using a composite ceramic having such a light transmittance reduces light propagating laterally to the main surface of the phosphor element inside the phosphor element, eliminates blurring of the beam diameter, and is effective for laser illumination. It is advantageous as a phosphor element for
  • FIG. 2 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the composite ceramics 1 according to this embodiment.
  • the manufacturing method of the composite ceramics 1 according to this embodiment includes at least the following steps S1 to S4.
  • a first raw material powder containing a garnet phosphor component 2, a nitride phosphor component 3, and a matrix component 4 is mixed (step S1 , mixing step).
  • mixing the first raw material powder means mixing each component contained in the first raw material powder.
  • the first raw material powder may contain the sintering aid.
  • Dry mixing is used to mix the first raw material powder.
  • any mixer may be used as long as powder mixing by a dry method is possible.
  • step S2 first raw material powder accommodating step.
  • step S3 the first raw material powder accommodated in the mold is sintered (step S3, sintering step).
  • SPS discharge plasma sintering
  • hot press method is used for sintering the first raw material powder.
  • the SPS method and the hot press method are types of solid compression sintering methods, in which the first raw material powder accommodated in the mold is press-molded while being heated.
  • the molded body is sintered by pulse electric heating while press-molding with mechanical pressure.
  • electromagnetic energy due to pulse current, self-heating of the molded body, discharge plasma energy generated between each component, etc. are combined for sintering.
  • the compact can be sintered.
  • the SPS method it is possible to sinter by heating to a high temperature in a short period of time while applying mechanical pressure. can be sintered into a sintered body in which each component contained in is bonded at high density and substantially uniformly. In addition, since the SPS method requires a short sintering time, grain growth of each component can be suppressed.
  • the hot press method sintering is performed in a pressurized atmosphere as in the SPS method.
  • the sintering time is longer than that of the SPS method.
  • the hot press method is excellent in mass productivity.
  • the sintering temperature in the sintering step is preferably 1000°C or higher and 2000°C or lower. By setting the sintering temperature to 2000° C. or less, the sintering temperature is not too high, and it is possible to suppress the formation of oxides and the solid solution of the above components to form new compounds. Without losing the characteristics of each component.
  • the sintering temperature is not too low, and the primary particles of the above components are likely to be in a bonded state.
  • the components described above are mixed without solid solution, and a structure in which adjacent phases adhere to each other is likely to be formed. For this reason, for example, it becomes easy to obtain the composite ceramics 1 that has a sufficient processing strength as a bulk body and that outputs a suitable incandescent fluorescent light.
  • the sintering time in the sintering step is not particularly limited, and may be any time from 5 minutes to 20 hours, for example.
  • step S4 mold release step
  • the method for manufacturing the composite ceramics 1 may further include an annealing step (step S5) for annealing the sintered body obtained in the sintering step after the releasing step.
  • the annealing temperature is preferably 800°C or higher and 1500°C or lower, for example.
  • the annealing time is not particularly limited, and may be any time from 5 minutes to 20 hours, for example.
  • Annealing is preferably performed in a reducing atmosphere such as an N2 atmosphere or an H2 and N2 atmosphere.
  • the method for manufacturing the composite ceramics 1 may further include a cutting/polishing step (step S6) in which at least one of cutting and polishing is applied to the sintered body.
  • the size of the composite ceramics 1 is not particularly limited, and the sintered body taken out from the mold in the mold release process can be used as the composite ceramics 1 as it is. However, in order to make the composite ceramics 1 of a predetermined size, the obtained sintered body may be subjected to at least one of cutting and polishing as described above.
  • the method of cutting the sintered body is not particularly limited, and for example, the sintered body may be sliced (cut) with a wire saw or the like.
  • a thin composite ceramic 1 can be obtained by cutting the sintered body.
  • the thin composite ceramics 1 may be manufactured without cutting by using a thin mold or by adjusting the amount of the first raw material powder contained in the mold.
  • the method for polishing the sintered body is not particularly limited.
  • the surface of the sintered body may be polished by rotating the polishing unit while discharging the polishing liquid from the discharge unit of the polishing apparatus.
  • the thickness of the sintered body can be reduced while the surface can be made smooth. Therefore, the composite ceramic 1 having a thin thickness and a smooth surface can be obtained by performing polishing.
  • the present embodiment is not limited to this. Only one of the annealing process and the cutting/polishing process may be performed. Also, the annealing step may be performed after the cutting/polishing step.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the composite ceramics 11 according to this embodiment.
  • the composite ceramic 11 according to this embodiment has the same configuration as the composite ceramic 1 according to Embodiment 1, except that it further contains a light scattering component 12.
  • the light scattering component 12 may be a light scatterer having a refractive index higher than that of the matrix component 4 by 0.21 or more.
  • the composite ceramic further contains the light scattering component 12 in addition to the garnet phosphor component 2, the nitride phosphor component 3, and the matrix component 4, the sum of the matrix component 4 and the light scattering component 12 is
  • the content is desirably 31 wt % or more and 95 wt % or less of the total components.
  • the composite ceramics 11 which is excellent in light scattering properties and capable of efficiently extracting the generated fluorescence and excitation light to the outside.
  • the light scattering component 12 includes, for example, at least one selected from the group consisting of AlN, cBN, SiC, AlN--SiC solid solution, and diamond. These light-scattering components are particularly excellent in light-scattering properties and can be suitably used as the light-scattering component 12 .
  • the upper limit of the refractive index difference between the light scattering component 12 used in this embodiment and the matrix component 4 is not particularly limited. However, among MgO and Al 2 O 3 used for the matrix component 4, the refractive index of Al 2 O 3 having a low refractive index is 1.63. , the refractive index of SiC, which has the highest refractive index, is about 2.72. Therefore, when the above-exemplified light scattering component is used as the light scattering component 12, the maximum difference in refractive index between the light scattering component 12 and the matrix component 4 is 1.1.
  • the number average particle diameter of the light scattering component 12 contained per unit volume of the composite ceramic 1 is preferably 0.25 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the number average particle size of the light scattering component 12 may be a value measured by SEM, or may be a specification described in a statement of delivery or a catalog. When the number average particle size of the light scattering component 12 is within the above range, light scattering is maximized by Mie scattering.
  • the maximum light scattering effect can be obtained.
  • the first raw material powder contains the raw material powder serving as the raw material of the light scattering component 12, so that the composite ceramics 11 can emit light. It contains a scattered component 12 . Therefore, the composite ceramics 11 can be manufactured by mixing the first raw material powder, which further contains the raw material powder of the light scattering component 12, in the mixing step (step S1).
  • the composite ceramics 11 may also contain the sintering aid.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the composite ceramics 21 according to this embodiment.
  • the composite ceramics 21 according to this embodiment has a laminated structure including a first ceramics layer 22 and a second ceramics layer 23 .
  • the first ceramics layer 22 shown in FIG. 4 has the same configuration as the composite ceramics 1 according to the first embodiment.
  • the second ceramic layer 23 is made of at least one selected from the group consisting of MgO and Al 2 O 3 and is bonded to one main surface of the first ceramic layer 22 .
  • the second ceramic layer 23 having the above-described configuration is bonded onto the first ceramic layer 22, burning of the surface of the composite ceramic is suppressed even when strongly excited by laser light. can do. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the composite ceramic 12 capable of suppressing deterioration of the surface due to such scorching.
  • the thickness of the first ceramics layer 22 is not particularly limited, and can be set to the same thickness as the composite ceramics 1 according to the first embodiment, for example.
  • the thickness of the second ceramics layer 23 is not particularly limited, the second ceramics layer 23 does not contain a fluorescent component and does not contribute to fluorescence emission. It is desirable to be formed thinner than one ceramic layer 22 .
  • the thickness of the second ceramics layer 23 is, for example, 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second ceramics layer 23 is desirably 1 ⁇ m or more, for example.
  • the method of manufacturing the composite ceramics 21 is the same as the method of manufacturing the composite ceramics 1 according to the first embodiment, except for the following points.
  • the method for manufacturing the composite ceramics 21 includes a step of accommodating a second raw material powder containing at least one selected from the group consisting of MgO and Al 2 O 3 and containing a second raw material powder less than the first raw material powder in a molding die. Including more.
  • the first raw material powder and the second raw material powder accommodated in the molding die are sintered.
  • a sintered body is formed in which the sintered body of the first raw material powder and the sintered body of the second raw material powder, which is thinner than the first raw material powder, are joined together.
  • the composite ceramics 21 can be manufactured.
  • the second raw powder containing step may be performed after the first raw powder containing step (step S2) (that is, between steps S2 and S3), and the first raw powder containing step ( It may be performed before step S2) (that is, between steps S1 and S2).
  • the second raw powder containing step be performed twice before and after the first raw powder containing step.
  • the step of accommodating the second raw material powder is performed twice before and after the step of accommodating the first raw material powder
  • the second ceramic layer 23 is formed with the first ceramic layer 22 interposed therebetween after the mold release step (step S4).
  • the second ceramic layer 23 on one main surface of the first ceramic layer 22 may be removed by grinding, polishing, or the like. Said removal may be performed in said cutting/polishing step.
  • the sintered body is sliced (cut) so that one main surface of the first ceramic layer 22 has a second ceramic layer 23 on one main surface.
  • a plurality of composite ceramics 21 having ceramic layers 23 formed thereon may be manufactured.
  • the annealing process (step S5) may be performed as necessary.
  • the composite ceramics 21 may also contain the sintering aid.
  • the case where the first ceramic layer 22 has the same configuration as the composite ceramic 1 according to Embodiment 1 is illustrated as an example, but this embodiment is limited to this. not a thing
  • the first ceramics layer 22 may have the same configuration as the composite ceramics 11 according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the composite ceramics 31 according to this embodiment.
  • the composite ceramic 31 according to the present embodiment has, for example, the same configuration as the composite ceramic 1 according to the first embodiment, except that unevenness 31a is formed on one main surface. are doing.
  • the method for manufacturing the composite ceramics 21 is the same as the method for manufacturing the composite ceramics 1 according to Embodiment 1, except that it further includes an unevenness forming step of forming unevennesses 31a on one main surface of the sintered body. is.
  • the unevenness 31a is a dicer groove.
  • this embodiment is not limited to this.
  • the unevenness 31a may be formed by a dicer or laser processing, or the unevenness 31a may be formed by roughening the main surface by polishing.
  • the composite ceramics 31 having the irregularities 31a formed on one main surface can scatter and efficiently extract the fluorescence and excitation light generated inside. be able to.
  • the height of the unevenness 31a on the surface is not particularly limited as long as it can scatter the fluorescence and excitation light generated inside as described above.
  • FIG. 5 shows an example in which the composite ceramics 31 has a structure in which unevenness 31 a is formed on one main surface of the composite ceramics 1 .
  • the composite ceramics 31 according to this embodiment may have a structure in which one main surface of the composite ceramics 11 is formed with irregularities 31a.
  • the composite ceramics 31 according to the present embodiment has a structure in which irregularities 31a are formed on the main surface of the second ceramics layer 23 of the composite ceramics 21 opposite to the first ceramics layer 22. good too.
  • FIG. 6 shows a composite ceramic 1 provided with an AR (anti-reflection) coating film 41 on one main surface according to this embodiment.
  • the AR coating film 41 is provided on the main surface of the composite ceramics 1, so that when the composite ceramics 1 is used as a phosphor element for laser illumination, excitation light is emitted on the irradiation surface of the excitation light. Light can be prevented from being reflected. Thereby, the loss of light when the excitation light is absorbed by the composite ceramics 1 can be reduced. Furthermore, fluorescence and scattered light generated in the phosphor of the composite ceramics 1 can be effectively extracted.
  • a dielectric multilayer film such as SiO 2 , TiO 2 , Si 3 N 4 is used. These can be formed by a film forming method such as ion beam vapor deposition or sputtering.
  • composite ceramics provided with the AR coating film 41 in this way may be referred to as composite ceramics with an AR coating film.
  • Composite ceramics with an AR coating film that has been AR-coated in this manner is suitably used, for example, as a phosphor element for laser illumination.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the phosphor element 50 according to this embodiment.
  • the phosphor element 50 shown in FIG. 7 includes the composite ceramics 1 provided with the AR coating film 41, the substrate 51, the adhesive layer 52, and the mirror 53 shown in FIG.
  • the base material 51 is a supporting member that supports the composite ceramics 1 .
  • Composite ceramics 1 is fixed on substrate 51 .
  • the base material 51 is not particularly limited as long as the composite ceramics 1 can be fixed.
  • the base material 51 includes metals such as SUS, Al, Cu, Mo, Ag, W, and the like. When the base material 51 is made of these metals, it can suitably reflect excitation light emitted from an excitation light source such as a laser light source.
  • the phosphor element 50 having excellent thermal conductivity can be obtained.
  • substrate 51 is not limited to such a non-transmissive substrate.
  • substrate 51 may be a transmissive substrate such as, for example, monocrystalline sapphire or polycrystalline alumina, denoted Al 2 O 3 .
  • the composite ceramic 1 is fixed to the base material 51 so that the AR coat film 41 is positioned on the main surface opposite to the base material 51, as shown in FIG.
  • the mirror 53 is a reflector (mirror body) that reflects the light transmitted through the composite ceramics 1 .
  • the mirror 53 is provided on the main surface of the composite ceramics 1 on the substrate 51 side.
  • the main surface of the composite ceramic 1 on the substrate 51 side may be referred to as the "back main surface”
  • the main surface on the opposite side of the substrate 51 may be referred to as the "front main surface”.
  • the mirror 53 is provided on the back main surface side of the composite ceramics 1, and the AR coat film 41 is provided on the front main surface side of the composite ceramics.
  • the mirror 53 is provided on the back main surface side of the composite ceramics 1 in this way, when the excitation light is applied to the front main surface side of the composite ceramics 1, the light transmitted through the composite ceramics 1 is reflected by the mirror 53. can be reflected. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved.
  • the mirror 53 is not particularly limited as long as it can reflect the light transmitted through the composite ceramics 1.
  • a silver-based mirror containing silver or a silver alloy, which is a specular reflection positive material, is preferably used.
  • the adhesive layer 52 is a layer that bonds the composite ceramics 1 provided with the mirror 53 and the base material 51 .
  • the adhesive material used for the adhesive layer 52 is not particularly limited as long as it can adhere the composite ceramics 1 provided with the mirror 53 and the base material 51 .
  • Examples of the adhesive material include silver-based or silver-alloy based inorganic adhesives.
  • FIG. 8 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the phosphor element 50 shown in FIG.
  • a cutting step (step S11) of cutting the sintered body, and a back main surface of the sintered body A back main surface polishing step (step S12) is performed.
  • the cutting/grinding step is not essential.
  • step S13 a film of the mirror 53 is formed on the back main surface of the sintered body (step S13, mirror film forming step).
  • step S13 mirror film forming step
  • the substrate 51 is prepared (step S21, substrate preparation step).
  • step S13 the base material 51 and the mirror-equipped composite ceramics obtained in step S13 are bonded together with an adhesive material forming the adhesive layer 52 (step S14, bonding step).
  • step S15 front main surface polishing step
  • step S16 AR coat film formation step
  • the front main surface polishing process is performed after the bonding process, but the present embodiment is not limited to this.
  • the front and main surface polishing step may be performed before the bonding step.
  • the phosphor element 50 is not limited to the structure shown in FIG.
  • the phosphor element 50 may include, for example, the composite ceramics 1 and a substrate 51 to which the composite ceramics 1 is fixed.
  • the composite ceramics 1 instead of the composite ceramics 1, the composite ceramics 11, the composite ceramics 21, or the composite ceramics 31 may be provided. Composite ceramics obtained by combining them may also be used.
  • composite ceramics can be suitably used for phosphor elements for laser illumination (in other words, phosphor elements for laser illumination devices).
  • the laser illumination device includes a phosphor element, a laser light source that irradiates excitation light to the composite ceramics in the phosphor element, and a condensing member that collects the light output from the composite ceramics in the phosphor element ( (first condensing member).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a laser illumination device 60 according to this embodiment.
  • a laser illumination device 60 shown in FIG. 9 includes, for example, a phosphor element 50 shown in FIG. 8 as an example of the phosphor element.
  • a laser illumination device 60 shown in FIG. 9 includes a laser light source 61 as the laser light source and a lens 63 as the first condensing member.
  • the laser illumination device 60 shown in FIG. 9 includes a lens 62 as a second condensing member for condensing the excitation light output from the laser light source 61 .
  • the laser light source 61 irradiates the composite ceramics 1 in the phosphor element 50 with the excitation light L1 as the first light through the lens 62 .
  • the excitation light L1 output from the laser light source 61 is condensed by the lens 62, and the lens 62
  • the composite ceramics 1 in the phosphor element 50 is irradiated with the light from above.
  • the composite ceramic 1 absorbs at least part of the excitation light L1' and outputs second light including light with a wavelength different from the excitation light L1' (that is, light with a wavelength different from the excitation light L1).
  • the garnet phosphor component 2 described above emits, for example, yellow fluorescence Y by the blue light that is the excitation light L1
  • the nitride phosphor component 3 emits red fluorescence by the blue light that is the excitation light L1. Emit R.
  • these phosphors scatter the blue light that does not contribute to the excitation in the blue light that is the excitation light L1, and transmits it as blue scattered light B. As shown in FIG.
  • the phosphor element 50 may include the composite ceramics according to the present disclosure and the substrate 51 as described in the fifth embodiment.
  • the composite ceramic may be the composite ceramic described in any one of Embodiments 1 to 4, or may be a composite ceramic obtained by combining them.
  • the laser light source 61 is not particularly limited as long as it can irradiate the excitation light L1.
  • a blue semiconductor LD LD: laser diode
  • irradiates blue light as the excitation light L1 as described above can be cited. be done.
  • the phosphor element 50 When the phosphor element 50 includes the mirror 52 as described above, or when the base material 51 is a non-transmissive base material that does not transmit the excitation light L1, the phosphor element 50 is positioned on the side of the emitted light of the laser light source 61. It is arranged so that the composite ceramics 1 is positioned.
  • the base material 51 is a transmissive base material and does not have a reflector such as the mirror 52 on the back main surface side of the composite ceramics 1, the side of the base material 51 opposite to the fixed surface of the composite ceramics 1
  • the excitation light L1 is irradiated from the surface of .
  • the second light is emitted from the front main surface side of the composite ceramics 1 .
  • both the first light collecting member and the second light collecting member are lenses
  • these condensing members may be lenses or mirrors.
  • Example 1 As shown in FIG. 10, in Example 1, the contents of YAG as a garnet-based phosphor component, Sr 2 Si 5 N 8 as a nitride-based phosphor component, and Al 2 O 3 as a matrix component were However, each raw material powder was mixed so as to be 25 wt %, 25 wt %, and 50 wt %, respectively.
  • this raw material powder was filled into a mold and sintered at 1350°C for 3 minutes in a nitrogen atmosphere using the SPS method to produce composite ceramics.
  • the laser power dependence of the fluorescence power of the resulting composite ceramics was measured using a phosphor evaluation device equipped with a laser light source, an integrating sphere, and a spectroscope.
  • the excitation laser beam in the laser light source had a diameter of 1 mm, an excitation laser wavelength of 450 nm, and a continuous excitation laser beam. The results are shown in FIG.
  • the obtained composite ceramics was irradiated with excitation light from a laser light source, and the fluorescence spectrum of the beam output from the composite ceramics through a lens was measured using a fluorescence spectroscope. More specifically, using a spectroscope manufactured by Ocean Photonics Co., Ltd., the emission spectrum was measured under room temperature conditions with the excitation wavelength fixed at 441 nm. The results are shown in FIG.
  • Example 2 As shown in FIG . 10, in Example 2, each raw material powder was mixed so that the contents of YAG, Sr2Si5N8 , and Al2O3 were 15 wt%, 15 wt%, and 70 wt%, respectively. Mixed. Except for this point, in Example 2, the same operation as in Example 1 was performed to produce a composite ceramic.
  • Example 2 the same phosphor evaluation device as in Example 1 was used to measure the laser power dependence of the fluorescence power of the obtained composite ceramics. The results are shown in FIG.
  • Example 2 Using the same device as in Example 1, the fluorescence spectrum of the beam output from the composite ceramics through the lens was measured using the same fluorescence spectrometer as in Example 1. The results are shown in FIG.
  • Example 3 As shown in FIG. 10, in Example 3, each raw material powder was mixed so that the contents of YAG, Sr2Si5N8 , and Al2O3 were 5 wt%, 5 wt%, and 90 wt % , respectively. Mixed and sintered at 1300°C. Except for this point, in Example 3, the same operation as in Example 1 was performed to produce a composite ceramic.
  • Example 2 the same phosphor evaluation device as in Example 1 was used to measure the laser power dependence of the fluorescence power of the obtained composite ceramics. The results are shown in FIG.
  • Example 2 the fluorescence spectrum of the beam output from the composite ceramics through the lens was measured using the same fluorescence spectrometer as in Example 1. The results are shown in FIG.
  • Comparative Example 1 As shown in FIG. 10, in Comparative Example 1, only Sr 2 Si 5 N 8 was filled in the mold and sintered at 1800°C. Except for this point, in Comparative Example 1, the same operation as in Example 1 was performed to produce a composite ceramic for comparison.
  • Example 2 the same phosphor evaluation device as in Example 1 was used to measure the laser power dependence of the fluorescence power of the obtained composite ceramics. This result is shown in FIG.
  • Example 2 Using the same device as in Example 1, the fluorescence spectrum of the beam output from the composite ceramics through the lens was measured using the same fluorescence spectrometer as in Example 1. The results are shown in FIG.
  • Example 4 As shown in FIG. 22, in Example 4 , MgO was used instead of Al2O3 , and the contents of YAG, Sr2Si5N8 , and MgO were 15 wt%, 15 wt% , and 70 wt%, respectively. %, and sintered at 1300°C. Except for this point, in Example 4, the same operation as in Example 1 was performed to produce a composite ceramic.
  • Example 2 the same phosphor evaluation device as in Example 1 was used to measure the laser power dependence of the fluorescence power of the obtained composite ceramics. The results are shown in FIG.
  • Example 2 Using the same device as in Example 1, the fluorescence spectrum of the beam output from the composite ceramics through the lens was measured using the same fluorescence spectrometer as in Example 1. The results are shown in FIG.
  • Example 5 As shown in FIG. 22, in Example 5, about 10% of MgO was changed to AlN as a light scattering component, and the contents of YAG, Sr2Si5N8 , MgO, and AlN were each 15 wt. %, 15 wt %, 63 wt %, and 7 wt %. Except for this point, in Example 5, the same operation as in Example 1 was performed to produce a composite ceramic.
  • Example 4 the same phosphor evaluation device as in Example 1 was used to measure the laser power dependence of the fluorescence power of the obtained composite ceramics. This result is shown in FIG. 23 together with the laser power dependence of the fluorescence power of the composite ceramics obtained in Example 4.
  • the SEM image shown in FIG. 14 is a backscattered electron image, in which the portions composed of heavy elements appear white and the portions composed of light elements appear dark. Moreover, the shape of each component is a shape corresponding to the shape of the raw material particles. From the results shown in FIG . 14, the obtained composite ceramic contains YAG, Sr2Si5N8 , and Al2O3 , and Al2O3 surrounds YAG and Sr2Si5N8 . It was confirmed that it was sintered.
  • the nitride-based phosphor component Sr 2 Si 5 N 8 is an oxide matrix component such as Al 2 O 3 I was able to confirm that there were still some left.
  • the nitride phosphor has low excitation light power resistance (laser power resistance), and the garnet phosphor component and the matrix component are low. It can be seen that the pumping light power resistance is greatly improved by the addition.
  • the fluorescent power was improved by about 10% or more by including, for example, AlN having a high refractive index as a light scattering component as part of the matrix component.

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Abstract

コンポジットセラミックス（１）は、ガーネット系蛍光体成分（２）と、窒化物系蛍光体成分（３）と、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種からなるマトリックス成分（４）とを含む焼結体からなり、上記マトリックス成分の含有率が、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下であり、上記マトリックス成分は、上記ガーネット系蛍光体成分と上記窒化物系蛍光体成分とを取り囲んで焼結されている。

Description

コンポジットセラミックス、蛍光体素子、レーザー照明装置、およびコンポジットセラミックスの製造方法
　本開示は、ガーネット系蛍光体成分と窒化物系蛍光体成分とマトリックス成分とを含むコンポジットセラミックス、およびそれを備えた、蛍光体素子およびレーザー照明装置、並びに、コンポジットセラミックスの製造方法に関する。
　レーザー照明装置は、他の照明装置よりも省エネで、小型かつ高輝度であり、プロジェクタ用の照明装置、自動車のヘッドライト用の照明装置として、既に実用化が始まっている。また、家庭用照明市場でも、既存のＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置および蛍光灯からレーザー照明装置への置き換えが期待され、今後、レーザー照明の市場が急拡大すると予想されている。
　しかしながら、このようなレーザー照明装置用の蛍光体として実用化されつつあるコンポジットセラミックスは、蛍光体成分として、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）系蛍光体を使用したものである。例えば、特許文献１には、コンポジットセラミックスとして、Ｃｅを含有するＹＡＧからなる蛍光体相と、Ａｌ２Ｏ３とＡｌＮの少なくとも一方からなるマトリックス相と、不純物とを所定の範囲の量だけ含むセラミックス複合体が開示されている。
　一方、近年、赤色系の蛍光を発光する赤色系蛍光体を含んだコンポジットセラミックスの開発も行われている。例えば、特許文献２には、コンポジットセラミックスとして、ＡｌＮ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焼結し、ＡｌＮ粉末を融解した後、冷却することで製造される蛍光物質成形体が開示されている。なお、ここで、赤色系蛍光体とは、赤色～オレンジ色の光を発する蛍光体を示す。そして、特許文献２には、上記蛍光体粉末に窒化物系蛍光体を用いてもよいことが開示されている。
日本国特開２０１１－０１２２１５号 日本国特開２０１６－１８００７６号
　しかしながら、緻密なセラミックスを実現するためには原料を高温で焼結する必要があり、焼結時に高温にすると、特に窒化物系蛍光体が特性劣化し易い。そもそも、難焼結体である窒化物系蛍光体やＡｌＮを用いたコンポジットセラミックスは、焼結自体が難しい。このため、赤色系蛍光体を含んだ、レーザー励起に耐え得る高パワー励起用のコンポジットセラミックスは実現されていない。
　本開示の一態様は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、比較的容易に製造することができる、レーザー照明用の赤色系蛍光体を含んだコンポジットセラミックス、およびそれを備えた、蛍光体素子およびレーザー照明装置、並びに、そのようなコンポジットセラミックスの製造方法を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るコンポジットセラミックスは、ガーネット系蛍光体成分と、窒化物系蛍光体成分と、マトリックス成分とを含む焼結体からなるコンポジットセラミックスであって、上記マトリックス成分は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、上記マトリックス成分の含有率が、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下の範囲内であり、上記マトリックス成分は、上記ガーネット系蛍光体成分と上記窒化物系蛍光体成分とを取り囲んで焼結されている。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る蛍光体素子は、本開示の一態様に係るコンポジットセラミックスと、上記コンポジットセラミックスを固定する基材とを備えている。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るレーザー照明装置は、本開示の一態様に係る蛍光体素子と、上記蛍光体素子における上記コンポジットセラミックスに励起光を照射するレーザー光源と、上記蛍光体素子における上記コンポジットセラミックスから出力された光を集光する集光部材とを備えている。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るコンポジットセラミックスの製造方法は、ガーネット系蛍光体成分と、窒化物系蛍光体成分と、マトリックス成分とを含む第１原料粉を混合する混合工程と、混合した上記第１原料粉を成形型に収容する第１原料粉収容工程と、上記成形型に収容した上記第１原料粉を、放電プラズマ焼結法またはホットプレス法で焼結する焼結工程と、上記焼結工程で得られた焼結体を上記成形型から取り出す離型工程とを含む。
　本開示の一態様によれば、比較的容易に製造することができる、レーザー照明用の赤色系蛍光体を含んだコンポジットセラミックス、およびそれを備えた、蛍光体素子およびレーザー照明装置、並びに、そのようなコンポジットセラミックスの製造方法を提供することができる。
実施形態１に係るコンポジットセラミックスの組織の一例を示す断面図である。 実施形態１に係るコンポジットセラミックスの製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態２に係るコンポジットセラミックスの組織の一例を示す断面図である。 実施形態３に係るコンポジットセラミックスの組織の一例を示す断面図である。 実施形態４に係るコンポジットセラミックスの組織の一例を示す断面図である。 実施形態５に係る、一方の主面に反射防止コート膜が設けられたコンポジットセラミックスを示す図である。 実施形態５に係る蛍光体素子の一例を示す断面図である。 図７に示す蛍光体素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態６に係るレーザー照明装置の一例を示す断面図である。 実施例１～３および比較例１における、窒化物系蛍光体成分、マトリックス成分、ガーネット系蛍光体成分の含有率を示す三角図である。 実施例１で得られたコンポジットセラミックスのＸＲＤパターンを示す図である。 実施例１で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を示す図である。 実施例１で得られたコンポジットセラミックスの蛍光スペクトルを示す図である。 実施例２で得られたコンポジットセラミックスのＳＥＭ画像の一例を示す図である。 実施例２で得られたコンポジットセラミックスのＸＲＤパターンを示す図である。 実施例２で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を示す図である。 実施例２で得られたコンポジットセラミックスの蛍光スペクトルを示す図である。 実施例３で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を示す図である。 実施例３で得られたコンポジットセラミックスの蛍光スペクトルを示す図である。 比較例１で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を示す図である。 比較例１で得られたコンポジットセラミックスの蛍光スペクトルを示す図である。 実施例４、５における、窒化物系蛍光体成分、マトリックス成分、ガーネット系蛍光体成分の含有率を示す三角図である。 実施例４で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を示す図である。 実施例４で得られたコンポジットセラミックスの蛍光スペクトルを示す図である。 実施例４、５で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を示す図である。
　本開示の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、先に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、実施形態２以降の実施形態では、先に説明した実施形態との相異点について説明する。特に説明がない場合でも、実施形態２以降の実施形態において、先に説明した実施形態と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。また、以下、２つの数ＡおよびＢについての「Ａ～Ｂ」という記載は、特に明示されない限り、「Ａ以上かつＢ以下」を意味する。
　〔実施形態１〕
　図１は、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１の組織の一例を示す断面図である。
　本実施形態に係るコンポジットセラミックス１は、２種類以上の発光波長を有する蛍光体成分と、マトリックス成分とを含む焼結体からなる多波長発光のセラミックス複合体である。
　図１に示すコンポジットセラミックス１は、ガーネット系蛍光体成分２と、窒化物系蛍光体成分３と、マトリックス成分４とを含み、マトリックス成分４が、ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３とを取り囲んで焼結された構造を有している。
　このため、コンポジットセラミックス１は、図１に示すように、マトリックス成分４中にガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３が島状に混在した海島構造を有している。つまり、コンポジットセラミックス１は、比較的連続に見える海状のマトリックス成分４中に、ガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３が島状に分散された構造を有している。ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３との間には、マトリックス成分４が充填されている。
　ガーネット系蛍光体成分２と、窒化物系蛍光体成分３と、マトリックス成分４とは、互いに固着されている。
　コンポジットセラミックス１は、ガーネット系蛍光体成分２からなる第１の蛍光体相と、窒化物系蛍光体成分３からなる第２の蛍光体相と、マトリックス成分４からなるマトリックス相と、の少なくとも３相を有している。
　このため、コンポジットセラミックス１は、少なくとも上記３相が混在し、互いに隣接する相が固着した構造を有している。ここで、少なくとも上記３相が混在し、互いに隣接する相が固着した構造とは、上記３相が固溶せずに、固体中でそれぞれの相の領域に分離して、互いに隣接する相が固着している構造を示す。また、焼結助剤や不純物が粒界に存在する場合も含む。あるいは、粒子間でわずかに変質相や融解相があっても、基本的に３相の構造をしっかり有している場合はコンポジットセラミックスとする。
　なお、３相以上の相のうち、少なくとも互いに隣接する相が互いに固溶した固溶体は、コンポジットセラミックス１から除かれる。また、３相以上の相が単に直接接合された接合物、並びに、無機ガラスおよび有機バインダーの少なくとも一方によって少なくとも上記３相が固められた組成物は、コンポジットセラミックス１から除かれる。
　（ガーネット系蛍光体成分２）
　本開示において、ガーネット系蛍光体成分２とは、結晶構造がガーネット構造を有する蛍光体を示す。ガーネット系蛍光体成分２は、屈折率が大きく、蛍光特性に優れた蛍光体であり、例えば、青色励起光によって、黄色～緑色の黄色系の蛍光を発光する。また、励起光のうち励起に寄与しなかった光は、散乱させて透過する。このため、ガーネット系蛍光体成分２は、青色散乱光と、黄色系の蛍光とを出力する。
　ガーネット系蛍光体成分２は、耐熱性に優れ、例えばハイパワーの励起光ＬＤ（レーザーダイオード）を照射した場合でも、劣化を抑えることができる。
　ガーネット系蛍光体成分２としては、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が挙げられる。なお、ＹＡＧ系蛍光体とは、ＹＡＧ蛍光体の結晶構造に帰属できる蛍光体を示す。
　ＹＡＧ系蛍光体としては、例えば、（Ｃｅ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｃｅ，Ｌｕ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｃｅ，Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｃｅ，Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。コンポジットセラミックス１がガーネット系蛍光体成分２として上記ＹＡＧ系蛍光体を含むことで、黄色～緑色の黄色系の蛍光を出力するコンポジットセラミックス１を容易に実現することができる。また、コンポジットセラミックス１がガーネット系蛍光体成分２として上記ＹＡＧ系蛍光体を含むことで、より蛍光特性に優れたコンポジットセラミックス１を得ることができる。
　（窒化物系蛍光体成分３）
　本開示において、窒化物系蛍光体成分３とは、窒素を含む蛍光体を示す。窒化物系蛍光体成分３としては、具体的には、窒化物蛍光体および酸窒化物蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも一種の蛍光体が挙げられる。
　窒化物系蛍光体成分３は、蛍光特性に優れた、赤色～オレンジ色の赤色系の蛍光を発する赤色系蛍光体であり、例えば、青色励起光によって赤色系の蛍光を発光する。また、励起光のうち励起に寄与しなかった光は、散乱させて透過する。このため、窒化物系蛍光体成分３は、青色散乱光および赤色系蛍光を出力する。コンポジットセラミックス１が窒化物系蛍光体成分３を含むことで、電球色の蛍光を出力する３元系のコンポジットセラミックスを得ることができる。また、コンポジットセラミックス１が窒化物系蛍光体成分３を含むことで、より蛍光特性に優れたコンポジットセラミックス１を得ることができる。
　窒化物系蛍光体成分３としては、例えば、それぞれＥｕおよびＣｅのうち少なくとも一方の元素で賦活された、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８からなる群より選ばれる少なくとも一種の窒化物蛍光体が挙げられる。以下、説明の便宜上、これら窒化物蛍光体を、窒化物蛍光体（Ａ）と称する場合がある。ＥｕおよびＣｅは賦活剤であり、結晶中にドープされている。このように、窒化物系蛍光体成分３としては、例えば、Ｅｕ：Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、Ｅｕ：（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、Ｅｕ：（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、Ｃｅ：Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、Ｃｅ：（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、Ｃｅ：（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ５Ｎ８、（Ｅｕ，Ｃｅ）：Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｅｕ，Ｃｅ）：（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｅｕ，Ｃｅ）：（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８等の窒化物蛍光体（Ａ）が挙げられる。
　コンポジットセラミックス１が窒化物系蛍光体成分３としてこのようなアルカリ土類窒化ケイ素を含むことで、安定した赤色系の蛍光を発するコンポジットセラミックス１を作製することができる。
　なお、これら窒化物蛍光体（Ａ）は、上記組成式におけるＳｉの一部およびＮの一部のうち少なくとも一方が置換されていてもよい。Ｓｉの一部が置換される場合、ＳｉはＡｌに置換される。Ｎの一部が置換される場合、ＮはＯに置換される。
　したがって、窒化物系蛍光体成分３は、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、あるいは（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８において、Ｓｉの一部がＡｌに置換された窒化物蛍光体であってもよく、Ｎの一部がＯに置換された酸窒化物蛍光体であってもよい。また、Ｓｉの一部がＡｌに置換され、Ｎの一部がＯに置換された酸窒化物蛍光体であってもよい。一例として、例えば、ＥｕおよびＣｅのうち少なくとも一方の元素で賦活された、（Ｓｒ，Ｂａ）２（Ｓｉ，Ａｌ）５Ｎ８、（Ｓｒ，Ｂａ）２（Ｓｉ，Ａｌ）５（Ｎ，Ｏ）８等が挙げられる。
　コンポジットセラミックス１が窒化物系蛍光体成分３としてこのような窒化物蛍光体および酸窒化物蛍光体の少なくとも一方を含むことで、より信頼性の高いコンポジットセラミックス１を実現することができる。
　また、窒化物系蛍光体成分３は、例えば、それぞれＥｕおよびＣｅのうち少なくとも一方の元素で賦活された、ＣａＡｌＳｉＮ３および（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３からなる群より選ばれる少なくとも一種の窒化物蛍光体であってもよい。以下、説明の便宜上、これら窒化物蛍光体を、窒化物蛍光体（Ｂ）と称する場合がある。ＥｕおよびＣｅは賦活剤であり、結晶中にドープされている。このように、窒化物系蛍光体成分３としては、例えば、Ｅｕ：ＣａＡｌＳｉＮ３、Ｅｕ：（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３、Ｃｅ：ＣａＡｌＳｉＮ３、Ｃｅ：（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３、（Ｅｕ，Ｃｅ）：ＣａＡｌＳｉＮ３、（Ｅｕ，Ｃｅ）：（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３等の窒化物蛍光体（Ｂ）であってもよい。
　さらに、上記窒化物系蛍光体成分３としては、窒化物蛍光体（Ａ）および窒化物蛍光体（Ｂ）以外に、例えば、Ｃｅで賦活された（Ｌａ、Ｙ）３Ｓｉ６Ｎ１１等であってもよい。
　これら窒化物蛍光体（Ａ）および窒化物蛍光体（Ｂ）、並びに、これら窒化物蛍光体（Ａ）および窒化物蛍光体（Ｂ）以外の窒化物蛍光体は、それぞれ別々に用いられてもよく、互いに固溶または反応しない範囲で併用しても構わない。
　（マトリックス成分４）
　マトリックス成分４は、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）およびＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）からなる群より選ばれる少なくとも一種である。マトリックス成分４は、ＭｇＯであってもよく、Ａｌ２Ｏ３であってもよく、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３とが混在していてもよい。
　本実施形態に係るコンポジットセラミックス１は、０．５ｋＷ／ｃｍ２以上の励起光パワー耐性を有している。このように、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１は、励起光パワーに対する蛍光パワーが高く、レーザー励起に耐え得る、励起光パワー耐性が高い、低色温度用のコンポジットセラミックスである。このため、本実施形態によれば、実用的な、比較的高パワーでも蛍光飽和しない、レーザー用の蛍光体素子を実現することが可能である。
　なお、励起光パワー耐性は、高ければ高いほど、高出力でのレーザー励起に耐えることができることから、その上限値は、特に限定されるものではない。しかしながら、現実的に利用できるレーザー光源や各種光部品の励起光パワー耐性（レーザーパワー耐性）から、励起光パワー耐性の上限値は、１００ｋＷ／ｃｍ２となる。したがって、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１の励起光パワー耐性は、０．５ｋＷ／ｃｍ２以上、１００ｋＷ／ｃｍ２以下の範囲内であることが望ましい。
　なお、本開示において、励起光パワー耐性とは、１ｃｍ２当たりの励起光パワー（具体的には、レーザー励起光パワー）に対して、蛍光パワーが飽和する値を示す。励起光パワー耐性は、レーザー光源と積分球と分光器とを備えた蛍光体評価装置によって測定することができる。
　（コンポジットセラミックス１における各成分の含有率）
　コンポジットセラミックス１におけるマトリックス成分４の含有率は、コンポジットセラミックス１における全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下の範囲内である。
　このように、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１は、ガーネット系蛍光体成分２と、窒化物系蛍光体成分３と、マトリックス成分４とを含む焼結体からなるコンポジットセラミックスであって、マトリックス成分４は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、マトリックス成分４の含有率が、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下の範囲内であり、マトリックス成分４は、ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３とを取り囲んで焼結されている。
　本実施形態によれば、これにより、比較的容易に製造することができる、レーザー照明用の赤色系蛍光体を含んだコンポジットセラミックス１を提供することができる。
　なお、本願発明者らの検討によれば、コンポジットセラミックス１におけるマトリックス成分４の含有率を大きくすることで、励起光パワー耐性をより向上させることができる。したがって、コンポジットセラミックス１におけるマトリックス成分４の含有率は、上記範囲内において上限値寄りに設定されることが好ましい。このため、コンポジットセラミックス１におけるマトリックス成分４の含有率は、４５ｗｔ％以上であることがより好ましく、６０ｗｔ％以上であることがさらに好ましい。
　上述したように、コンポジットセラミックス１におけるマトリックス成分４の含有率は、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下の範囲内であり、全成分の３１ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下の範囲内であることがより好ましい。
　したがって、コンポジットセラミックス１におけるガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の合計の含有率は、コンポジットセラミックス１における全成分の５ｗｔ％以上、６９ｗｔ％以下の範囲内であることが好ましい。
　これにより、上述したように、比較的容易に製造することができる、レーザー照明用の赤色系蛍光体を含んだコンポジットセラミックス１を提供することができる。また、上記の構成によれば、マトリックス成分４が、ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３とを取り囲んで焼結された、互いに隣接する相が固着した構造のコンポジットセラミックス１を得ることができる。
　コンポジットセラミックス１におけるガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３のそれぞれの含有率は、これらの合計の含有率が上記範囲内となるように適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。ガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の種類に応じて、これらガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の各含有率を適宜調整することで、所望の発光スペクトルを得ることができる。
　例えば、ガーネット系蛍光体成分２は、前記したように、青色励起光によって黄色蛍光または緑色蛍光を発光する。窒化物系蛍光体成分３は、前記したように、青色励起光によって赤色系蛍光を発光する。また、これらの蛍光体は、励起光のうち励起に寄与しなかった光を散乱させて透過する。したがって、コンポジットセラミックス１は、該コンポジットセラミックス１に青色励起光が照射されると、青色散乱光と、黄色系蛍光と、赤色系蛍光とが混ざった、赤みを帯びた電球色の光が出力される。
　コンポジットセラミックス１におけるガーネット系蛍光体成分２の含有率は、コンポジットセラミックス１における全成分の２ｗｔ％以上、６５ｗｔ％以下の範囲内であることが好ましく、２ｗｔ％以上、５９ｗｔ％以下の範囲内であることがより好ましく、４ｗｔ％以上、５９ｗｔ％以下の範囲内であることがより好ましい。
　また、コンポジットセラミックス１における窒化物系蛍光体成分３の含有率は、コンポジットセラミックス１における全成分の２ｗｔ％以上、６５ｗｔ％以下の範囲内であることが好ましく、２ｗｔ％以上、５９ｗｔ％以下の範囲内であることがより好ましく、４ｗｔ％以上、５９ｗｔ％以下の範囲内であることがより好ましい。
　これにより、家庭用照明装置、プロジェクタ用の照明装置、自動車のヘッドライト用、屋外照明用、特に遠方照明用の照明装置等に特に好適な、赤色～オレンジ色の赤色系の蛍光も含有する電球色の発光スペクトルを得ることができる。
　但し、本願発明者らの検討によれば、コンポジットセラミックス１における窒化物系蛍光体成分３の含有率が多くなると、励起光パワーに対して、蛍光パワーが飽和し易くなる傾向にある。このため、コンポジットセラミックス１における窒化物系蛍光体成分３の含有率を小さくすることで、励起光パワー耐性をより向上させることができる。したがって、コンポジットセラミックス１における窒化物系蛍光体成分３の含有率は、上記範囲内において、下限値よりに設定されることが好ましい。このため、コンポジットセラミックス１における窒化物系蛍光体成分３の含有率は、６０ｗｔ％以下であることがより好ましく、４０ｗｔ％以下であることがさらに好ましい。
　また、コンポジットセラミックス１は、窒化物系蛍光体成分３、マトリックス成分４、およびガーネット系蛍光体成分２の合計の含有率を１００ｗｔ％とする三角図において、例えば後掲の図１０および図２２に一例を示すように、窒化物系蛍光体成分３、マトリックス成分４、およびガーネット系蛍光体成分２のそれぞれの含有率が、下記点Ａ～点Ｄを結ぶ直線で囲まれた範囲内にあることが特に好ましい。
　なお、ここで、点Ａとは、窒化物系蛍光体成分３の含有率が５９ｗｔ％であり、マトリックス成分４の含有率が３１ｗｔ％であり、ガーネット系蛍光体成分２の含有率が１０ｗｔ％である点を示す。
　点Ｂとは、窒化物系蛍光体成分３の含有率が８ｗｔ％であり、マトリックス成分４の含有率が９０ｗｔ％であり、ガーネット系蛍光体成分２の含有率が２ｗｔ％である点を示す。
　点Ｃとは、窒化物系蛍光体成分３の含有率が２ｗｔ％であり、マトリックス成分４の含有率が９０ｗｔ％であり、ガーネット系蛍光体成分２の含有率が８ｗｔ％である点を示す。
　点Ｄとは、窒化物系蛍光体成分３の含有率が１０ｗｔ％であり、マトリックス成分４の含有率が３１ｗｔ％であり、ガーネット系蛍光体成分２の含有率が５９ｗｔ％である点を示す。
　これにより、励起光パワーに対する蛍光パワーが高く、レーザー励起に耐え得る、励起光パワー耐性が高い、低色温度用のコンポジットセラミックス１を提供することができる。
　（コンポジットセラミックス１における各成分の粒径）
　コンポジットセラミックス１に含まれる、ガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の粒径は、これらガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の種類に応じて、所望の発光スペクトルを得ることができるように適宜設定すればよい。このため、これらガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の粒径は、特に限定されるものではない。
　しかしながら、ガーネット系蛍光体成分２の原料として用いられる原料粉（言い換えれば、焼結前のガーネット系蛍光体成分）には、数平均粒径が、３μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内の原料粉が好適に用いられる。ガーネット系蛍光体成分２の原料粉の数平均粒径が上記範囲内にある場合、マトリックス成分４や窒化物系蛍光体成分３と反応し難い。
　同様に、窒化物系蛍光体成分３の原料として用いられる原料粉（言い換えれば、焼結前のガーネット系蛍光体成分）には、数平均粒径が、３μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内の原料粉が好適に用いられる。窒化物系蛍光体成分３の原料粉の数平均粒径が上記範囲内にある場合、マトリックス成分４やガーネット系蛍光体成分２と反応し難い。
　なお、これら原料粉の数平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定値であってもよく、これら原料粉に、市販の原料粉をそのまま用いる場合には、納品書あるいはカタログに記載のスペックであってもよい。
　これら原料粉は、焼結方法によっては、焼結によって粒成長する場合もある。このため、コンポジットセラミックス１の単位体積当たりに含まれるガーネット系蛍光体成分２の数平均粒径は、例えば、３μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。同様に、コンポジットセラミックス１の単位体積当たりに含まれる窒化物系蛍光体成分３の数平均粒径は、例えば、３μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。なお、これらの蛍光体粒子は１次粒子のサイズであるあることが理想であるが、何個かの１次粒子が固着した２次粒子のサイズでもよい。
　また、前記したように、マトリックス成分４は、ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３とを取り囲んで焼結されている。このため、マトリックス成分４の原料として用いられる原料粉（言い換えれば、焼結前のマトリックス成分）の数平均粒径は、ガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の各原料粉の数平均粒径よりも小さいことが好ましい。一方で、原料粉の粒径が小さくなりすぎると、コストや吸湿性の問題がある。
　このため、マトリックス成分４の原料として用いられる原料粉には、反応性の観点から、数平均粒径が、０．０１μｍ以上、１μｍ以下の範囲内の原料粉が好適に用いられる。
　マトリックス成分４の数平均粒径は、ガーネット系蛍光体成分２および窒化物系蛍光体成分３の数平均粒径よりも小さいことが好ましい。ガーネット系蛍光体成分２の原料粉および窒化物系蛍光体成分３の原料粉と同様に、マトリックス成分４の原料粉も、焼結方法によっては、焼結によって粒成長する場合もある。
　このため、コンポジットセラミックス１の単位体積当たりに含まれるマトリックス成分４の数平均粒径は、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
　コンポジットセラミックス１の単位体積当たりに含まれるマトリックス成分４の数平均粒径が上記範囲内である場合、焼結温度をさらに下げることができるので、赤色系蛍光体を含んだコンポジットセラミックスを、さらに容易に、広い組成範囲で作製することができる。
　また、マトリックス成分４の数平均粒径を上記範囲内とすることで、マトリックス成分４が、ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３との隙間に入り込む。これにより、緻密な構造の焼結体を得ることができる。このように、マトリックス成分４の数平均粒径を上記範囲内とすることで、マトリックス成分４が、ガーネット系蛍光体成分２と窒化物系蛍光体成分３とを取り囲んで焼結された、互いに隣接する相が固着した構造のコンポジットセラミックス１を得ることができる。
　また、ガーネット系蛍光体成分２の数平均粒径、窒化物系蛍光体成分３の数平均粒径、およびマトリックス成分４の数平均粒径を上記範囲内とすることで、コンポジットセラミックス１の組織の相構造の最適化を図ることができる。
　これらガーネット系蛍光体成分２の数平均粒径および窒化物系蛍光体成分３の数平均粒径、およびマトリックス成分４の数平均粒径は、ＳＥＭによって測定することができる。また、後述するその他の成分の数平均粒径も同様にＳＥＭによって測定することができる。
　なお、本開示において、「粒径」とは、測定対象の成分が真球であるときの粒子径を意味する。発光特性の制御の容易さの観点からすれば、ガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、マトリックス成分４、およびそれらの原料粉は、何れも真球状であることが望ましい。しかしながら、これらガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、マトリックス成分４、およびそれらの原料粉は、必ずしも真球形状を有しているとは限らない。これら原料粉が球形の粒子である場合、コンポジットセラミックス１に含まれる、ガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、およびマトリックス成分４も、概ね球形になる。しかしながら、これら原料粉が例えば不定形の角張った形状の粒子である場合、コンポジットセラミックス１に含まれる、ガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、およびマトリックス成分４も、不定形の角張った形状の粒子となる。また、焼結方法によっては、焼結により、これら原料粉が粒成長して形状が変わる場合もある。このように測定対象の成分が真球でない場合、「粒径」とは、同体積の真球に換算したときの粒子径を意味する。
　（焼結助剤）
　また、コンポジットセラミックス１は、焼結助剤をさらに含んでいてもよい。前記ガーネット系蛍光体成分２の原料として用いられる原料粉、窒化物系蛍光体成分３の原料として用いられる原料粉、マトリックス成分４の原料として用いられる原料粉を含む原料粉（第１原料粉）が焼結助剤を含む場合、コンポジットセラミックス１も焼結助剤を含む。
　コンポジットセラミックス１に用いられる焼結助剤としては、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＹ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。但し、マトリックス成分４がＭｇＯである場合、ＭｇＯは、焼結助剤から除かれる。ＭｇＯは、マトリックス成分がＡｌ２Ｏ３のみの場合に、焼結助剤として用いることが可能である。
　このため、マトリックス成分４がＡｌ２Ｏ３である場合、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＹ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種の焼結助剤が用いられる。一方、マトリックス成分４が、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３のうち少なくともＭｇＯを含む場合、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＺｎＯおよびＹ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種の焼結助剤が用いられる。
　上記第１原料粉が焼結助剤を含む場合、焼結温度をさらに下げることが可能となり、コンポジットセラミックス１の作製がさらに容易になる。また、これにより、蛍光体の性能を劣化させるリスクをさらに低減できる。
　なお、上記第１原料粉および該第１原料粉からなるコンポジットセラミックス１における焼結助剤の含有率は、蛍光体特性を劣化させないために、０．０５ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下の範囲内であることが好ましい。
　また、コンポジットセラミックス１の単位体積当たりに含まれる焼結助剤の数平均粒径は、焼結助剤としての効果を発揮しやすいことから、０．０１μｍ以上、１μｍ以下の範囲内であることが好ましい。このように、焼結助剤は、ガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、およびマトリックス成分４と比較して、非常に微細および微量であり、その図示については省略する。
　〔コンポジットセラミックス１の厚み〕
　コンポジットセラミックス１の厚みは、特に限定されるものではないが、レーザー照明装置の蛍光体素子に用いる場合、例えば、１０μｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
　コンポジットセラミックス１の厚みが１０ｍｍ以下であることで、コンポジットセラミックス１が厚すぎず、排熱性に優れ、例えば、後述する集光部材によって、蛍光体素子から出力されるビームが広がりすぎないようにビームパターンを制御することができる。また、コンポジットセラミックス１の厚みが１０μｍ以上であることで、コンポジットセラミックス１が薄すぎず、該コンポジットセラミックス１を蛍光体素子に適用するための強度を維持することができる。
　また、コンポジットセラミックス１の厚みを上記範囲内とすることで、例えばレーザー光源等の励起光源から出射された励起光を透過させることができる。
　〔コンポジットセラミックス１における光の透過率〕
　コンポジットセラミックス１は、光散乱性が大きいことが望ましい。コンポジットセラミックス中で発生した蛍光や励起光が、蛍光体素子の横方向に伝搬すると、蛍光体素子から出射されるビームがボケてしまう。
　しかしながら、本実施形態によれば、厚み１００μｍでの波長４５０ｎｍの光の直線透過率が、０．０１％以上、２０％以下であるコンポジットセラミックス１を得ることができる。なお、上記の光の直線透過率は、積分球を備えた分光光度計またはレーザー光源とアパーチャーを有する受光器とを用いて測定した値を用いることができる。
　このような光の透過率を有するコンポジットセラミックスを用いた蛍光体素子は、蛍光体素子内部で蛍光体素子の主面に横方向に伝搬する光が低減され、ビーム径のボケがなくなり、レーザー照明用の蛍光体素子として有利になる。
　〔コンポジットセラミックス１の製造方法〕
　次に、コンポジットセラミックス１の製造方法について説明する。
　図２は、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
　本実施形態に係るコンポジットセラミックス１の製造方法は、少なくとも下記ステップＳ１～ステップＳ４を含んでいる。
　図２に示すように、コンポジットセラミックス１の製造方法では、まず、ガーネット系蛍光体成分２と、窒化物系蛍光体成分３と、マトリックス成分４とを含む第１原料粉を混合する（ステップＳ１、混合工程）。
　なお、ここで、第１原料粉を混合するとは、該第１原料粉に含まれる各成分を混ぜ合わせることを示す。このとき、上記第１原料粉には、前記焼結助剤が含まれていてもよい。
　第１原料粉の混合には、乾式混合が用いられる。上記混合には、乾式法による粉体混合が可能であれば、如何なる混合機を用いてもよい。
　次いで、上記混合工程で混合した第１原料粉を成形型に収容する（ステップＳ２、第１原料粉収容工程）。
　次いで、上記成形型に収容した上記第１原料粉を焼結する（ステップＳ３、焼結工程）。このとき、第１原料粉の焼結には、ＳＰＳ（放電プラズマ焼結）法またはホットプレス法を使用する。
　ＳＰＳ法およびホットプレス法は、固体圧縮焼結法の一種であり、上記成形型に収容した上記第１原料粉を、加熱しながら加圧してプレス成形する。
　ＳＰＳ法では、機械的な加圧によりプレス成形しながら、パルス通電加熱をして成形体を焼結する。ＳＰＳ法では、通常の焼結に用いられる熱的および機械的エネルギーに加え、パルス通電による電磁的エネルギー、成形体の自己発熱および各成分間に発生する放電プラズマエネルギー等を複合的に焼結の駆動力として、成形体を焼結することができる。
　その結果、ＳＰＳ法では、機械的な加圧をしつつ、短期間で高温に昇温して焼結できるため、上述したような３元系の難焼結成形体であっても、当該成形体に含まれる各成分が高密度で略均一に接合した焼結体に焼結できる。また、ＳＰＳ法は、焼結時間が短いため、各成分の粒成長を抑制することができる。
　ホットプレス法では、ＳＰＳ法と同じく、加圧雰囲気で焼結が行われる。ホットプレス法を用いた場合、ＳＰＳ法と比較して焼結時間が長くなる。しかしながら、ホットプレス法は、量産性に優れている。
　上記焼結工程における焼結温度は、１０００℃以上、２０００℃以下であることが好ましい。焼結温度を２０００℃以下とすることで、焼結温度が高すぎず、酸化物が生じたり、上記各成分が固溶して新たな化合物になったりすることを抑制することができ、上記各成分の特性を失わずに済む。
　また、焼結温度を１０００℃以上とすることで、焼結温度が低すぎず、上記各成分の１次粒子が接合された状態になり易い。その結果、上記各成分が固溶せずに混在し、互いに隣接する相が固着した構造になり易い。このため、例えば、バルク体として十分な加工強度を有し、好適な電球色の蛍光を出力するコンポジットセラミックス１が得られ易くなる。
　上記焼結工程における焼結時間は、特に限定されず、例えば、５分以上、２０時間以下の任意の時間であってもよい。
　次いで、上記焼結工程で得られた焼結体を上記成形型から取り出す（ステップＳ４、離型工程）。これにより、コンポジットセラミックス１を得ることができる。
　なお、コンポジットセラミックス１の製造方法は、上記離型工程後に、上記焼結工程で得られた焼結体をアニールするアニール工程（ステップＳ５）をさらに含んでいてもよい。
　アニール温度としては、例えば、８００℃以上、１５００℃以下であることが好ましい。上記焼結体を、８００℃以上、１５００℃以下でアニールすることで、コンポジットセラミックス１の加工変形を好適に防いだり、各相の欠陥を制御したりすることができる。
　なお、アニール時間は、特に限定されず、例えば、５分以上、２０時間以下の任意の時間であってもよい。
　なお、アニールは、Ｎ２雰囲気やＨ２およびＮ２雰囲気等の還元雰囲気下で行うことが好ましい。
　なお、コンポジットセラミックス１の製造方法は、上記焼結体に対し、切断および研磨のうち少なくとも一方を施す切断／研磨工程（ステップＳ６）をさらに含んでいてもよい。
　コンポジットセラミックス１の大きさは特に限定されるものではなく、離型工程で成形型から取り出した焼結体を、そのままコンポジットセラミックス１として使用できる。しかしながら、コンポジットセラミックス１を所定の大きさとするため、得られた焼結体に、上述したように切断および研磨のうち少なくとも一方を施してもよい。
　上記焼結体の切断方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ワイヤーソー等によって上記焼結体をスライス加工（切断）してもよい。上記焼結体を切断することによって、厚みの薄いコンポジットセラミックス１を得ることができる。勿論、厚みの薄い成形型を用いたり、成形型に収容する第１原料粉の量を調整したりすることで、切断することなく、厚みの薄いコンポジットセラミックス１を製造してもよい。
　また、上記焼結体の研磨方法も特に限定されない。例えば、研磨装置の吐出部から研磨液を吐出しながら研磨部を回転させることによって、上記焼結体の表面を研磨してもよい。これにより、上記焼結体の厚みを薄くしながら、表面を滑らかにすることができる。このため、研磨を行うことで、厚みが薄く、かつ、表面が滑らかなコンポジットセラミックス１を得ることができる。
　なお、図２では、アニール工程および切断／研磨工程の両方を行っているが、本実施形態はこれに限定されない。アニール工程および切断／研磨工程は、何れか一方のみを行ってもよい。また、アニール工程は、切断／研磨工程の後に行ってもよい。
　〔実施形態２〕
　図３は、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１１の組織の一例を示す断面図である。
　図３に示すように、本実施形態に係るコンポジットセラミックス１１は、光散乱成分１２をさらに含んでいることを除けば、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１と同様の構成を有している。
　上記光散乱成分１２は、屈折率がマトリックス成分４よりも０．２１以上高い光散乱体であればよい。
　このようにコンポジットセラミックスが、ガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、およびマトリックス成分４に加えて光散乱成分１２をさらに含む場合、マトリックス成分４と光散乱成分１２との合計の含有率が、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下であることが望ましい。
　従来公知のコンポジットセラミックスは、例えばレーザー照明装置の蛍光体素子に用いた場合、コンポジットセラミックス中で発生した蛍光や励起光が、蛍光体素子の横方向に伝搬して、蛍光体素子から出射されるビームがボケてしまうという問題点を有している。
　しかしながら、本実施形態によれば、実施形態１に記載の効果に加えて、光散乱性に優れ、発生した蛍光および励起光を外部に効率良く取り出すことができるコンポジットセラミックス１１を提供することができる。
　上記光散乱成分１２としては、例えば、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ－ＳｉＣ固溶体、およびダイアモンドからなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。これらの光散乱成分は、光散乱性に特に優れ、光散乱成分１２として好適に用いることができる。
　本実施形態で用いられる光散乱成分１２における、マトリックス成分４との屈折率差の上限は、特に限定されるものではない。しかしながら、マトリックス成分４に用いられるＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３のうち、屈折率が低いＡｌ２Ｏ３の屈折率は１．６３であり、光散乱成分１２として上記例示の光散乱成分を使用した場合、屈折率が最も高いＳｉＣの屈折率は約２．７２程度である。このため、光散乱成分１２として上記例示の光散乱成分を使用した場合、光散乱成分１２における、マトリックス成分４との屈折率差は、最大で１．１になる。
　また、コンポジットセラミックス１の単位体積当たりに含まれる光散乱成分１２の数平均粒径は、０．２５μｍ以上、４０μｍ以下であることが好ましく、より望ましくは０．５μｍ以上、２０μｍ以下である。なお、この光散乱成分１２の数平均粒径は、ＳＥＭによる測定値であってもよく、納品書あるいはカタログに記載のスペックであってもよい。上記光散乱成分１２の数平均粒径が上記範囲内にある場合、ミー散乱により、光散乱が最も大きくなる。
　光散乱成分１２の数平均粒径が上記範囲内である場合、最大限の光散乱効果を得ることができる。
　ガーネット系蛍光体成分２、窒化物系蛍光体成分３、およびマトリックス成分４と同様に、第１原料粉が、光散乱成分１２の原料となる原料粉を含むことで、コンポジットセラミックス１１が、光散乱成分１２を含む。したがって、コンポジットセラミックス１１は、前記混合工程（ステップＳ１）で、光散乱成分１２の原料となる原料粉をさらに含む第１原料粉を混合することで製造することができる。
　なお、図示はしないが、コンポジットセラミックス１１も前記焼結助剤を含んでいてもよいことは、言うまでもない。
　〔実施形態３〕
　図４は、本実施形態に係るコンポジットセラミックス２１の組織の一例を示す断面図である。
　図４に示すように、本実施形態に係るコンポジットセラミックス２１は、第１セラミックス層２２と、第２セラミックス層２３とを備えた積層構造を有している。図４に示す第１セラミックス層２２は、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１と同様の構成を有している。
　第２セラミックス層２３は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種からなり、第１セラミックス層２２の一方の主面に接合されている。
　従来、赤色系蛍光体を含んだ、レーザー励起に耐え得る高パワー励起用のコンポジットセラミックスは実現されていない。前述したように、実施形態１によれば、レーザー励起を用いたレーザー照明に使用が可能な、赤色系蛍光体を含んだ、レーザー照明用のコンポジットセラミックス１を提供することができる。したがって、第１セラミックス層２２は、それのみで、レーザー照明用のコンポジットセラミックスとして使用することができる。
　しかしながら、上述したように、第１セラミックス層２２上に、上述した構成を有する第２セラミックス層２３が接合されていることで、レーザー光で強励起した場合でも、コンポジットセラミックスの表面の焼けを抑制することができる。このため、本実施形態によれば、このような焼けによる表面の劣化を抑制することができるコンポジットセラミックス１２を提供することができる。
　第１セラミックス層２２の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１と同様の厚みに設定することができる。
　第２セラミックス層２３の厚みは、特に限定されるものではないが、第２セラミックス層２３は、蛍光成分を含んでおらず、蛍光発光には寄与しないこと、並びに、排熱性の観点から、第１セラミックス層２２よりも薄く形成されていることが望ましい。
　このため、第２セラミックス層２３の厚みは、例えば、３０μｍ以下であることが望ましい。また、コンポジットセラミックスの表面の焼けの抑制効果を十分に得るためには、第２セラミックス層２３の厚みは、例えば、１μｍ以上であることが望ましい。
　コンポジットセラミックス２１の製造方法は、以下の点を除けば、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１の製造方法と同じである。コンポジットセラミックス２１の製造方法は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種からなる、前記第１原料粉よりも少ない第２原料粉を成形型に収容する第２原料粉収容工程をさらに含んでいる。そして、前記焼結工程（ステップＳ３）で、成形型に収容した、第１原料粉および第２原料粉を焼結する。これにより、第１原料粉の焼結体と、第１原料粉よりも薄い、第２原料粉の焼結体とが接合された焼結体を形成する。これにより、コンポジットセラミックス２１を製造することができる。
　なお、第２原料粉収容工程は、前記第１原料粉収容工程（ステップＳ２）の後（つまり、ステップＳ２とステップＳ３との間）で行われてもよく、前記第１原料粉収容工程（ステップＳ２）の前（つまり、ステップＳ１とステップＳ２との間）で行われてもよい。
　しかしながら、応力や原料の収縮の影響を考えると、第２原料粉収容工程は、前記第１原料粉収容工程の前および前記第１原料粉収容工程の後の２回行われることが望ましい。第２原料粉収容工程を前記第１原料粉収容工程の前後で２回行う場合、離型工程（ステップＳ４）後に、第１セラミックス層２２を挟んで第２セラミックス層２３が形成された焼結体が得られる。つまり、第１セラミックス層２２の表主面および裏主面の両主面に第２セラミックス層２３が形成された、３層構造を有する焼結体が得られる。この場合、離型工程後に、第１セラミックス層２２の一方の主面における第２セラミックス層２３を、研削、研磨等で除去すればよい。上記除去は、前記切断／研磨工程で行われてもよい。
　また、第１セラミックス層２２の一方の主面における第２セラミックス層２３を除去する代わりに、焼結体をスライス加工（切断）することで、第１セラミックス層２２の一方の主面に第２セラミックス層２３が形成された複数のコンポジットセラミックス２１を製造してもよい。
　また、本実施形態でも、離型工程（ステップＳ４）の後、あるいは、上記切断／研磨工程の後、必要に応じて、アニール工程（ステップＳ５）を行ってもよい。
　また、図示はしないが、コンポジットセラミックス２１も前記焼結助剤を含んでいてもよい。
　さらに、図４では、第１セラミックス層２２が、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１と同様の構成を有している場合を例に挙げて図示したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。第１セラミックス層２２は、実施形態２に係るコンポジットセラミックス１１と同様の構成を有していてもよい。
　〔実施形態４〕
　図５は、本実施形態に係るコンポジットセラミックス３１の組織の一例を示す断面図である。
　図５に示すように、本実施形態に係るコンポジットセラミックス３１は、一方の主面に凹凸３１ａが形成されていることを除けば、例えば、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１と同様の構成を有している。
　したがって、コンポジットセラミックス２１の製造方法は、焼結体の一方の主面に凹凸３１ａを形成する凹凸形成工程をさらに含んでいることを除けば、実施形態１に係るコンポジットセラミックス１の製造方法と同じである。
　図５では、一例として、凹凸３１ａがダイサー溝である場合を例に挙げて図示している。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではない。上記凹凸形成工程では、例えば、ダイサーまたはレーザー加工によって凹凸３１ａを形成してもよく、研磨で上記主面を粗面化することで凹凸３１ａを形成してもよい。
　本実施形態によれば、上述したように一方の主面に凹凸３１ａが形成されていることで、内部で発生した蛍光や励起光を散乱させて効率良く取り出すことができるコンポジットセラミックス３１を提供することができる。
　なお、表面に凹凸３１ａの高さは、上述したように、内部で発生した蛍光や励起光を散乱させることができればよく、特に限定されるものではない。
　なお、図５では、コンポジットセラミックス３１が、前記コンポジットセラミックス１の一方の主面に凹凸３１ａが形成されている構成を有している場合を例に挙げて図示した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではない。本実施形態に係るコンポジットセラミックス３１は、前記コンポジットセラミックス１１の一方の主面に凹凸３１ａが形成されている構成を有していてもよい。また、本実施形態に係るコンポジットセラミックス３１は、前記コンポジットセラミックス２１の第２セラミックス層２３における、第１セラミックス層２２とは反対側の主面に凹凸３１ａが形成されている構成を有していてもよい。
　〔実施形態５〕
　図６は、本実施形態に係る、一方の主面にＡＲ（反射防止）コート膜４１が設けられたコンポジットセラミックス１を示す図である。
　図６に示すようにコンポジットセラミックス１の主面にＡＲコート膜４１が設けられていることで、該コンポジットセラミックス１をレーザー照明用の蛍光体素子として用いた場合に、励起光の照射面において励起光が反射されるのを防止することができる。これにより、励起光がコンポジットセラミックス１に吸収されるときの光の損失を低減することができる。さらに、コンポジットセラミックス１の蛍光体中で発生した蛍光や散乱光を有効に取り出すことができる。
　上記ＡＲコート膜４１の材料としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の誘電体多層膜が用いられる。これらは、例えばイオンビーム蒸着やスパッター等の成膜方法で形成することができる。
　なお、以下、このようにＡＲコート膜４１が設けられたコンポジットセラミックスを、ＡＲコート膜付コンポジットセラミックスと称する場合がある。このようにＡＲコートが施されたＡＲコート膜付コンポジットセラミックスは、例えば、レーザー照明用の蛍光体素子に好適に用いられる。
　図７は、本実施形態に係る蛍光体素子５０の一例を示す断面図である。
　図７に示す蛍光体素子５０は、図６に示す、ＡＲコート膜４１が設けられたコンポジットセラミックス１と、基材５１と、接着層５２と、ミラー５３とを備えている。
　基材５１は、コンポジットセラミックス１を支持する支持部材である。コンポジットセラミックス１は、基材５１上に固定されている。
　基材５１としては、コンポジットセラミックス１を固定することができれば特に限定されない。一例として、基材５１としては、例えば、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ等の金属が挙げられる。基材５１がこれらの金属である場合、レーザー光源等の励起光源から照射された励起光を好適に反射することができる。
　また、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＡｇおよびＷ等は熱伝導性に優れるため、熱伝導性に優れた蛍光体素子５０を得ることができる。
　但し、基材５１としては、このような非透過型基材に限定されない。基材５１は、例えば、Ａｌ２Ｏ３で示される、単結晶のサファイアあるいは多結晶のアルミナ等の、透過型基材でああってもよい。
　コンポジットセラミックス１は、図７に示すように、ＡＲコート膜４１が基材５１とは反対側の主面に位置するように基材５１に固定される。
　ミラー５３は、コンポジットセラミックス１を透過した光を反射する反射体（鏡体）である。ミラー５３は、コンポジットセラミックス１における、基材５１側の主面に設けられる。以下、コンポジットセラミックス１における、基材５１側の主面を「裏主面」と称し、基材５１とは反対側の主面を「表主面」と称する場合がある。
　ミラー５３は、コンポジットセラミックス１の裏主面側に設けられ、ＡＲコート膜４１は、コンポジットセラミックスの表主面側に設けられる。
　このようにコンポジットセラミックス１の裏主面側にミラー５３が設けられていることで、コンポジットセラミックス１の表主面側に励起光を照射した場合に、コンポジットセラミックス１を透過した光をミラー５３で反射することができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
　ミラー５３としては、コンポジットセラミックス１を透過した光を反射することができれば特に限定されないが、例えば、正反射正材料である銀あるいは銀合金を含む銀系ミラーが好適に用いられる。
　接着層５２は、ミラー５３が設けられたコンポジットセラミックス１と基材５１とを接着する層である。
　接着層５２に用いられる接着材料としては、ミラー５３が設けられたコンポジットセラミックス１と基材５１とを接着することができれば、特に限定されるものではない。上記接着材料としては、例えば、銀系または銀合金系無機接着剤が挙げられる。
　図８は、図７に示す蛍光体素子５０の製造方法の一例を示すフローチャートである。
　図８に示すように、蛍光体素子５０の製造方法では、例えば、前記ステップＳ６の切断／研磨工程として、焼結体を切断する切断工程（ステップＳ１１）と、上記焼結体の裏主面を研磨する裏主面研磨工程（ステップＳ１２）とを行う。但し、前述したように、切断／研磨工程は必須ではない。
　次いで、上記焼結体の裏主面にミラー５３を成膜する（ステップＳ１３、ミラー成膜工程）。これにより、コンポジットセラミックス１の一方の主面にミラー５３が接合されたミラー付コンポジットセラミックスを形成する。
　一方、基材５１を準備する（ステップＳ２１、基材準備工程）。
　次いで、上記基材５１と、ステップＳ１３で得られたミラー付コンポジットセラミックスとを、接着層５２を構成する接着材料により貼り合わせる（ステップＳ１４、貼合工程）。
　次いで、上記焼結体の表主面を研磨する（ステップＳ１５、表主面研磨工程）。その後、上記焼結体の表主面にＡＲコート膜４１を成膜する（ステップＳ１６、ＡＲコート膜成膜工程）。これにより、図８に示すように、蛍光体素子５０を製造することができる。
　なお、図８では、貼合工程の後に表主面研磨工程を行っているが、本実施形態はこれに限定されない。表主面研磨工程は、貼合工程の前に行ってもよい。
　また、本実施形態に係る蛍光体素子５０は、図７に示す構造に限定されるものではない。蛍光体素子５０は、例えば、コンポジットセラミックス１と、該コンポジットセラミックス１を固定する基材５１とを備えていればよい。
　また、コンポジットセラミックス１に代えて、コンポジットセラミックス１１、あるいはコンポジットセラミックス２１、あるいはコンポジットセラミックス３１を備えていてもよい。また、それらを組み合わせてなるコンポジットセラミックスを使用してもよい。
　〔実施形態６〕
　前記したように、コンポジットセラミックスは、レーザー照明用の蛍光体素子（言い換えれば、レーザー照明装置の蛍光体素子）に好適に用いることができる。
　本実施形態に係るレーザー照明装置は、蛍光体素子と、蛍光体素子におけるコンポジットセラミックスに励起光を照射するレーザー光源と、蛍光体素子におけるコンポジットセラミックスから出力された光を集光する集光部材（第１集光部材）とを備えている。
　図９は、本実施形態に係るレーザー照明装置６０の一例を示す断面図である。
　図９に示すレーザー照明装置６０は、上記蛍光体素子の一例として、例えば、図８に示す蛍光体素子５０を備えている。また、図９に示すレーザー照明装置６０は、上記レーザー光源としてレーザー光源６１を備えるとともに、上記第１集光部材としてレンズ６３を備えている。さらに、図９に示すレーザー照明装置６０は、レーザー光源６１から出力された励起光を集光する第２集光部材として、レンズ６２を備えている。
　レーザー光源６１は、蛍光体素子５０におけるコンポジットセラミックス１に、レンズ６２を介して、第１光としての励起光Ｌ１を照射する。具体的には、レーザー光源６１から出力された励起光Ｌ１は、レンズ６２で集光されることで、集光された励起光Ｌ１（以下、「励起光Ｌ１’」と記す）として、レンズ６２から蛍光体素子５０におけるコンポジットセラミックス１に照射される。
　コンポジットセラミックス１は、上記励起光Ｌ１’の少なくとも一部を吸収し、励起光Ｌ１’とは異なる波長の光（つまり、励起光Ｌ１とは異なる波長の光）を含む第２光を出力する。例えば、前述したガーネット系蛍光体成分２は、励起光Ｌ１である青色光によって、例えば黄色系蛍光Ｙを発光し、窒化物系蛍光体成分３は、励起光Ｌ１である青色光によって赤色系蛍光Ｒを発光する。また、これらの蛍光体は、励起光Ｌ１である青色光のうち励起に寄与しなかった青色光を散乱させて、青色散乱光Ｂとして透過する。これにより、蛍光体素子５０におけるコンポジットセラミックス１に青色の励起光Ｌ１が照射されると、図９に示すように、蛍光体素子５０から、青色散乱光Ｂと、黄色系蛍光Ｙと、赤色系蛍光Ｒとが出力される。蛍光体素子５０（具体的には、蛍光体素子５０のコンポジットセラミックス１）から出力されたこれらの光（第２光）は、レンズ６３で集光される。そして、蛍光体素子５０から出力された、これらの光（つまり、青色散乱光Ｂと、黄色系蛍光Ｙと、赤色系蛍光Ｒと）が混ざることで、レンズ６３を介して、赤みを帯びた電球色の光が、ビームＬ２として出力される。
　なお、上記蛍光体素子５０としては、実施形態５で説明したように、本開示に係るコンポジットセラミックスと基材５１とを備えていればよい。上記コンポジットセラミックスとしては、実施形態１～４の何れかに記載のコンポジットセラミックスであってもよく、それらを組み合わせてなるコンポジットセラミックスであってもよい。
　なお、レーザー光源６１としては、励起光Ｌ１を照射できるものであれば特に限定されないが、例えば、上述したように励起光Ｌ１として青色光を照射する、青色半導体ＬＤ（ＬＤ：レーザーダイオード）が挙げられる。
　蛍光体素子５０が上述したようにミラー５２を備える場合、あるいは、基材５１が励起光Ｌ１を透過しない非透過型基材である場合、蛍光体素子５０は、レーザー光源６１の出射光側にコンポジットセラミックス１が位置するように配置される。
　一方、基材５１が透過型基材であり、コンポジットセラミックス１の裏主面側にミラー５２のような反射体を備えていない場合、基材５１における、コンポジットセラミックス１の固定面とは反対側の面から励起光Ｌ１が照射される。なお、この場合にも、コンポジットセラミックス１の表主面側から第２光が出力される。
　また、図９では、第１集光部材および第２集光部材がともにレンズである場合を例に挙げて図示した。しかしながら、これら集光部材は、レンズであってもよく、ミラーであってもよい。
　〔実施例〕
　以下、実施例および比較例により、本開示に係るコンポジットセラミックスについて具体的に説明するが、本開示に係るコンポジットセラミックスは、これら実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、原料粉としてのＹＡＧには、２ｍｏｌ％のＣｅで賦活された、数平均粒径が１５μｍのＹＡＧを使用した。また、原料粉としてのＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８には、２ｍｏｌ％のＥｕで賦活された、数平均粒径が１３μｍ（一部凝集した粉を含む）のＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８を使用した。原料粉としてのＡｌ２Ｏ３には、数平均粒径が０．１μｍのＡｌ２Ｏ３を使用した。原料粉としてのＭｇＯには、数平均粒径が０．０５μｍのＭｇＯを使用した。原料粉としてのＡｌＮには、数平均粒径が１μｍのＡｌＮを使用した。
　〔実施例１〕
　図１０に示すように、実施例１では、ガーネット系蛍光体成分であるＹＡＧと、窒化物系蛍光体成分であるＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８と、マトリックス成分であるＡｌ２Ｏ３との含有量が、それぞれ２５ｗｔ％、２５ｗｔ％、５０ｗｔ％となるように各原料粉を混合した。
　次いで、この原料粉を成形型に充填し、ＳＰＳ法を用いて、窒素雰囲気下、１３５０℃で３分間焼結することで、コンポジットセラミックスを製造した。
　得られたコンポジットセラミックスをリガク株式会社製の粉末Ｘ線回折装置によってＸＲＤ（Ｘ線回折）測定した。この結果を図１１に示す。
　また、レーザー光源と積分球と分光器とを備えた蛍光体評価装置によって、得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を測定した。なお、レーザー光源における、励起レーザービームのビーム径は直径１ｍｍであり、励起レーザー波長は４５０ｎｍ、励起レーザービームは連続光とした。この結果を図１２に示す。
　また、得られたコンポジットセラミックスに、レーザー光源から励起光を照射し、該コンポジットセラミックスからレンズを透過させて出力したビームの蛍光スペクトルを、蛍光分光器を用いて測定した。より具体的には、オーシャンフォトニックス（株）製の分光器を用いて、室温条件下、励起波長を４４１ｎｍに固定した状態で発光スペクトルを測定した。この結果を図１３に示す。
　〔実施例２〕
　図１０に示すように、実施例２では、ＹＡＧと、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８と、Ａｌ２Ｏ３との含有量が、それぞれ１５ｗｔ％、１５ｗｔ％、７０ｗｔ％となるように各原料粉を混合した。この点を除けば、実施例２では、実施例１と同じ操作を行ってコンポジットセラミックスを製造した。
　日本電子株式会社製の走査電子顕微ＳＥＭを用いて、加速電圧２０ｋＶにおいて、上記コンポジットセラミックスの表面観察を行い、ＳＥＭ画像を得た。このＳＥＭ画像を図１４に示す。
　また、得られたコンポジットセラミックスを実施例１と同じＸ線回折装置によってＸＲＤ測定した。この結果を図１５に示す。
　また、実施例１と同じ蛍光体評価装置によって、得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を測定した。この結果を図１６に示す。
　また、実施例１と同じ装置を用いて、上記コンポジットセラミックスからレンズを透過させて出力したビームの蛍光スペクトルを、実施例１と同じ蛍光分光器を用いて測定した。この結果を図１７に示す。
　〔実施例３〕
　図１０に示すように、実施例３では、ＹＡＧと、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８と、Ａｌ２Ｏ３との含有量が、それぞれ５ｗｔ％、５ｗｔ％、９０ｗｔ％となるように各原料粉を混合し、１３００℃で焼結した。この点を除けば、実施例３では、実施例１と同じ操作を行ってコンポジットセラミックスを製造した。
　そして、実施例１と同じ蛍光体評価装置によって、得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を測定した。この結果を図１８に示す。
　そして、実施例１と同じ装置を用いて、上記コンポジットセラミックスからレンズを透過させて出力したビームの蛍光スペクトルを、実施例１と同じ蛍光分光器を用いて測定した。この結果を図１９に示す。
　〔比較例１〕
　図１０に示すように、比較例１ではＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８のみを成形型に充填し、１８００℃で焼結した。この点を除けば、比較例１では、実施例１と同じ操作を行って、比較用のコンポジットセラミックスを製造した。
　そして、実施例１と同じ蛍光体評価装置によって、得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を測定した。この結果を図２０に示す。
　また、実施例１と同じ装置を用いて、上記コンポジットセラミックスからレンズを透過させて出力したビームの蛍光スペクトルを、実施例１と同じ蛍光分光器を用いて測定した。この結果を図２１に示す。
　〔実施例４〕
　図２２に示すように、実施例４では、Ａｌ２Ｏ３に代えてＭｇＯを使用し、ＹＡＧと、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８と、ＭｇＯとの含有量が、それぞれ１５ｗｔ％、１５ｗｔ％、７０ｗｔ％となるように各原料粉を混合し、１３００℃で焼結した。この点を除けば、実施例４では、実施例１と同じ操作を行ってコンポジットセラミックスを製造した。
　そして、実施例１と同じ蛍光体評価装置によって、得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を測定した。この結果を図２３に示す。
　また、実施例１と同じ装置を用いて、上記コンポジットセラミックスからレンズを透過させて出力したビームの蛍光スペクトルを、実施例１と同じ蛍光分光器を用いて測定した。この結果を図２４に示す。
　〔実施例５〕
　図２２に示すように、実施例５では、ＭｇＯの約１０％を光散乱成分としてのＡｌＮに変更し、ＹＡＧと、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８と、ＭｇＯと、ＡｌＮの含有量が、それぞれ１５ｗｔ％、１５ｗｔ％、６３ｗｔ％、７ｗｔ％となるように各原料粉を混合した。この点を除けば、実施例５では、実施例１と同じ操作を行ってコンポジットセラミックスを製造した。
　そして、実施例１と同じ蛍光体評価装置によって、得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性を測定した。この結果を、実施例４で得られたコンポジットセラミックスの蛍光パワーのレーザーパワー依存性と併せて図２３に示す。
　図１４に示すＳＥＭ画像は反射電子像であり、重い元素で構成される部分が白く、軽い元素で構成される部分が暗く映る。また、各成分の形状は、原料の粒子の形状に応じた形状となる。図１４に示す結果から、得られたコンポジットセラミックスは、ＹＡＧと、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８と、Ａｌ２Ｏ３とを含み、Ａｌ２Ｏ３がＹＡＧとＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８とを取り囲んで焼結されていることが確認された。
　また、図１１および図１５に示すように、ＸＲＤ測定の結果、ＹＡＧ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、およびＡｌ２Ｏ３のそれぞれのピークが確認された。なお、ＸＲＤ測定の結果とデータベースからの回折強度はよく一致しており、ＹＡＧ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、およびＡｌ２Ｏ３
以外のピークは観察されなかった。
　また、例えば特許文献２の比較例等からも判るように、従来、窒化物と酸化物とは相性が悪いことが知られている。しかしながら、例えば図１１および図１５に示すように、本開示に係るコンポジットセラミックスは、窒化物系蛍光体成分であるＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８が、酸化物である例えばＡｌ２Ｏ３からなるマトリックス成分中でも残っていることが確認できた。
　また、図１３、図１７、図１９、図２４に示す蛍光スペクトルから、実施例１～４では、それぞれ、ＹＡＧと、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８とから発生したそれぞれの蛍光のピークが観察された。
　また、図２１に示す蛍光スペクトルから、比較例１では、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８のみの蛍光のピークが観察された。
　また、図１２に示すように、実施例１では、励起光パワーが５ｗのときに蛍光が飽和しており、蛍光の飽和点は５Ｗである。このため、実施例１の励起光パワー耐性は、５／（３．１４１５×０．０５×０．０５）＝０．６４ｋＷ／ｃｍ２となる。
　また、図１６に示すように、実施例２では、７Ｗまでの励起光パワーがしか測定していないが、図１６から、蛍光の飽和点は８Ｗ程度以上であると見積もられる。したがって、蛍光の飽和点が仮に８Ｗであるとすると、実施例２の励起光パワー耐性は、８／（３．１４１５×０．０５×０．０５）＝１．０ｋＷ／ｃｍ２となる。
　また、図１８に示すように、実施例３では、蛍光の飽和点は１０Ｗである。このため、実施例３の励起光パワー耐性は、１０／（３．１４１５×０．０５×０．０５）＝１．３ｋＷ／ｃｍ２となる。
　また、図２０に示すように、比較例１では、蛍光の飽和点は２Ｗである。このため、比較例１の励起光パワー耐性は、２／（３．１４１５×０．０５×０．０５）＝０．２５ｋＷ／ｃｍ２となる。
　また、図２３に示すように、実施例４では、７Ｗまでの励起光パワーがしか測定していないが、図２３から、蛍光の飽和点は９Ｗ程度以上であると見積もられる。したがって、蛍光の飽和点が仮に９Ｗであるとすると、実施例４の励起光パワー耐性は、９／（３．１４１５×０．０５×０．０５）＝１．１ｋＷ／ｃｍ２となる。
　したがって、図１２、図１６、図１８、図２０、および図２３に示す結果から、窒化物系蛍光体は、励起光パワー耐性（レーザーパワー耐性）が低く、ガーネット系蛍光体成分およびマトリックス成分を添加することで、励起光パワー耐性が大きく向上することが判る。
　また、図２５に示す結果から、マトリックス成分の一部に、光散乱成分として、例えば屈折率の高いＡｌＮを含めることで、蛍光パワーが約１０％以上向上することが確認された。
　本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　１、１１、１２、２１、３１　コンポジットセラミックス
　２　ガーネット系蛍光体成分
　３　窒化物系蛍光体成分
　４　マトリックス成分
　１２　光散乱成分
　２２　第１セラミックス層
　２３　第２セラミックス層
　３１ａ　凹凸
　５０　蛍光体素子
　５１　基材
　６０　レーザー照明装置
　６１　レーザー光源
　６２、６３　レンズ

Claims (22)

  1. 　ガーネット系蛍光体成分と、窒化物系蛍光体成分と、マトリックス成分とを含む焼結体からなるコンポジットセラミックスであって、
    　上記マトリックス成分は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
    　上記マトリックス成分の含有率が、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下の範囲内であり、
    　上記マトリックス成分は、上記ガーネット系蛍光体成分と上記窒化物系蛍光体成分とを取り囲んで焼結されていることを特徴とするコンポジットセラミックス。
  2. 　当該コンポジットセラミックスの単位体積当たりに含まれる上記マトリックス成分の数平均粒径が、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のコンポジットセラミックス。
  3. 　上記ガーネット系蛍光体成分が、（Ｃｅ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｃｅ，Ｌｕ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｃｅ，Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｃｅ，Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項２に記載のコンポジットセラミックス。
  4. 　上記窒化物系蛍光体成分が、それぞれＥｕおよびＣｅのうち少なくとも一方の元素で賦活された、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  5. 　上記Ｓｉの一部および上記Ｎの一部のうち少なくとも一方が置換されており、
    　上記Ｓｉの一部が置換されている場合、上記ＳｉはＡｌに置換されており、
    　上記Ｎの一部が置換されている場合、上記ＮはＯに置換されていることを特徴とする請求項４に記載のコンポジットセラミックス。
  6. 　上記窒化物系蛍光体成分が、それぞれＥｕおよびＣｅのうち少なくとも一方の元素で賦活された、ＣａＡｌＳｉＮ３および（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  7. 　上記窒化物系蛍光体成分、上記マトリックス成分、および上記ガーネット系蛍光体成分の合計の含有率を１００ｗｔ％とする三角図において、上記窒化物系蛍光体成分、上記マトリックス成分、および上記ガーネット系蛍光体成分のそれぞれの含有率が、
    　　上記窒化物系蛍光体成分の含有率が５９ｗｔ％であり、上記マトリックス成分の含有率が３１ｗｔ％であり、上記ガーネット系蛍光体成分の含有率が１０ｗｔ％である点Ａと、
    　　上記窒化物系蛍光体成分の含有率が８ｗｔ％であり、上記マトリックス成分の含有率が９０ｗｔ％であり、上記ガーネット系蛍光体成分の含有率が２ｗｔ％である点Ｂと、
    　　上記窒化物系蛍光体成分の含有率が２ｗｔ％であり、上記マトリックス成分の含有率が９０ｗｔ％であり、上記ガーネット系蛍光体成分の含有率が８ｗｔ％である点Ｃと、
    　　上記窒化物系蛍光体成分の含有率が１０ｗｔ％であり、上記マトリックス成分の含有率が３１ｗｔ％であり、上記ガーネット系蛍光体成分の含有率が５９ｗｔ％である点Ｄとを結ぶ直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  8. 　屈折率が上記マトリックス成分よりも０．２１以上高い光散乱成分をさらに含み、
    　上記マトリックス成分と上記光散乱成分との合計の含有率が、全成分の３１ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  9. 　上記光散乱成分が、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ－ＳｉＣ固溶体、およびダイアモンドからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項８に記載のコンポジットセラミックス。
  10. 　当該コンポジットセラミックスの単位体積当たりに含まれる上記光散乱成分の数平均粒径が、０．２５μｍ以上、４０μｍ以下であることを特徴とする請求項８または９に記載のコンポジットセラミックス。
  11. 　厚み１００μｍでの波長４５０ｎｍの光の直線透過率が、０．０１％以上、２０％以下であることを特徴とする請求項１～１０の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  12. 　焼結助剤をさらに含み、
    　上記焼結助剤は、
    　　上記マトリックス成分がＡｌ２Ｏ３である場合、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＹ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
    　上記マトリックス成分が、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３のうち少なくともＭｇＯを含む場合、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＺｎＯおよびＹ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１～１１の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  13. 　一方の主面に、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種からなる層が接合された積層構造を有していることを特徴とする請求項１～１２の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  14. 　励起光パワー耐性が０．５ｋＷ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１～１３の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  15. 　一方の主面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１～１４の何れか１項に記載のコンポジットセラミックス。
  16. 　請求項１～１５の何れか１項に記載のコンポジットセラミックスと、
    　上記コンポジットセラミックスを固定する基材とを備えていることを特徴とする蛍光体素子。
  17. 　請求項１６に記載の蛍光体素子と、
    　上記蛍光体素子における上記コンポジットセラミックスに励起光を照射するレーザー光源と、
    　上記蛍光体素子における上記コンポジットセラミックスから出力された光を集光する集光部材とを備えていることを特徴とするレーザー照明装置。
  18. 　ガーネット系蛍光体成分と、窒化物系蛍光体成分と、マトリックス成分とを含む第１原料粉を混合する混合工程と、
    　混合した上記第１原料粉を成形型に収容する第１原料粉収容工程と、
    　上記成形型に収容した上記第１原料粉を、放電プラズマ焼結法またはホットプレス法で焼結する焼結工程と、
    　上記焼結工程で得られた焼結体を上記成形型から取り出す離型工程とを含むことを特徴とするコンポジットセラミックスの製造方法。
  19. 　ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一種からなる、上記第１原料粉よりも少ない第２原料粉を上記成形型に収容する第２原料粉収容工程をさらに含み、
    　上記焼結工程で、上記成形型に収容した、上記第１原料粉および上記第２原料粉を焼結することで、上記第１原料粉の焼結体と、上記第１原料粉よりも薄い、上記第２原料粉の焼結体とが接合された焼結体を形成することを特徴とする請求項１８に記載のコンポジットセラミックスの製造方法。
  20. 　上記焼結体に対し、切断および研磨のうち少なくとも一方を施す切断／研磨工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８または１９に記載のコンポジットセラミックスの製造方法。
  21. 　上記焼結体の一方の主面に凹凸を形成する凹凸形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８～２０の何れか１項に記載のコンポジットセラミックスの製造方法。
  22. 　上記凹凸形成工程では、ダイサー、レーザー加工、または研磨により上記凹凸を形成することを特徴とする請求項２１に記載のコンポジットセラミックスの製造方法。
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