波長轉換裝置的制作方法

本申請是申請日為2013年06月24日，申請號為201380031936.4，發明名稱為“波長轉換裝置”的發明專利申請的分案申請。

本發明涉及能夠用于投影儀等的波長轉換裝置。

背景技術：

專利文獻1記載的光源裝置具備作為激勵光而發光的固體光源、含有至少一種熒光的熒光體層、散熱基板，熒光體層通過接合部與散熱基板接合(例如參照圖2)。而且，將來自熒光體層的熱經由接合部向散熱基板擴散。

專利文獻1：(日本)特開2012－15001號公報

但是，在專利文獻1記載的光源裝置中，熒光體層的熱只能從下面散熱，不能獲得充分的散熱效果。由此，存在波長轉換部件的轉換效率下降，得不到所希望的光輸出的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于，為了抑制熱導致的熒光體的特性劣化，提供一種可高效地散熱的波長轉換裝置。

本發明的波長轉換裝置具有散熱部件、設于散熱部件上的波長轉換部件、含有金屬材料的連接散熱部件和波長轉換部件的連接部件。尤其是，波長轉換部件具有上面、側面和下面，連接部件與波長轉換部件的側面及下面熱連接。

本發明能夠提供一種可高效地將來自波長轉換部件的熱向散熱部件排熱的波長轉換裝置。

本發明的第一方面為波長轉換裝置，其具有散熱部件、設于所述散熱部件上的波長轉換部件、含有金屬材料且連接所述散熱部件和所述波長轉換部件的連接部件、在所述波長轉換部件的下面與所述連接部件之間形成的反射膜，其特征在于，

所述波長轉換部件具有上面、側面和下面，

所述反射膜包括電介質多層膜，并僅在所述波長轉換部件的下面形成，

所述連接部件與所述波長轉換部件的側面及下面熱連接。

根據第一方面的波長轉換裝置，通過電介質多層膜，雖然反射率提高，但是散熱性降低。但是，在本發明中，不僅在下面設于連接部件，而且在側面也設有連接部件，因此可期待一定的效果。

第二方面的波長轉換裝置中，所述波長轉換部件的側面為粗糙面。

由此，能夠增大波長轉換部件的側面的表面積，故而能夠使散熱性提高。

第三方面的波長轉換裝置中，所述連接部件為金錫的共晶焊錫。

金錫能夠在較低的溫度下熔融粘接、散熱性良好。

第四方面的波長轉換裝置中，所述波長轉換部件為包含lag熒光體或yag熒光體的燒結體。

由此，能夠形成散熱性優秀的波長轉換部件。

第五方面的波長轉換裝置中，在所述波長轉換部件的上面設有保護膜。

由此，能夠抑制波長轉換部件的劣化。

第六方面的波長轉換裝置中，所述波長轉換部件的側面以從下面朝向上面擴展的方式傾斜。

由此，能夠增大波長轉換部件的側面的表面積，故而能夠使散熱性提高。

第七方面的波長轉換裝置中，從所述波長轉換部件的側面到所述反射膜的下面形成有由金屬材料構成的中間膜。

通過形成中間膜，能夠抑制波長轉換部件和共晶材料的密接性的降低。

附圖說明

圖1是用于說明第一實施方式的波長轉換裝置的概略剖面圖；

圖2是用于說明第一實施方式的波長轉換裝置的制造方法的示意圖；

圖3是用于說明第二實施方式的波長轉換裝置的概略剖面圖；

圖4是表示實施例及比較例的發光效率的測定結果的曲線圖。

標記說明

100：波長轉換裝置

10：波長轉換部件

20：反射膜

21：第一反射膜

22：第二反射膜

23：第三反射膜

30：中間膜

40：連接部件

50：散熱部件

60：保護膜

具體實施方式

以下，參照附圖說明用于實施本發明的方式。但是，以下所示的方式是用于將本發明的技術思想具體化的示例，不是將本發明限定于以下的意思。另外，各附圖所示的部件的大小或位置關系等，為了明確地進行說明有時進行了夸張。另外，對于同一名稱、標記，原則上表示同一或同質的部件，適當省略重復的說明。

＜第一實施方式＞

圖1表示本實施方式的波長轉換裝置100。波長轉換裝置100具有散熱部件50、設于散熱部件50上的波長轉換部件10、含有金屬材料且連接散熱部件50和波長轉換部件10的連接部件40。尤其是，波長轉換部件10具有上面、側面和下面，連接部件40與波長轉換部件10的側面及下面熱連接。

由此，能夠抑制波長轉換部件10的劣化。這是因為，連接部件40不僅與下面熱連接，而且也與側面熱連接，因此能夠增加散熱路徑。

在此，在本說明書中，為了便于說明，將圖示的剖面圖的下側表示為“下”，將上側表示為“上”。但是，顯然其位置關系是相對而言的，例如即使將各圖的上下反過來也在本說明書的范圍內。另外，本說明書中的“熱連接”不限定于直接連接的情況，也包括經由導熱性的部件進行連接的情況。

以下，對波長轉換裝置100的主要構成要素進行說明。

(波長轉換部件10)

波長轉換部件10是對從led或ld等光源照射的激勵光進行波長轉換的部件。波長轉換部件10例如可以使熒光體粉末和保持體混合，使用sps(sparkplasmasintering：放電等離子燒結)、hip(hotisostaticpressing：熱軋靜壓成型)、cip(coldisostaticpressing：冷軋靜壓成型)等燒結法形成。在使用ld作為光源時，因為ld光的光密度高，所以波長轉換部件10容易發熱。但是，只要是散熱性優異的波長轉換裝置，即使在使用ld作為光源時也能夠滿足使用。

波長轉換部件10的形狀優選為板狀體。由此，能夠在散熱部件50上穩定地配置波長轉換部件10。在本實施方式中，通過波長440～480nm的藍色的激勵光進行激勵，使用放出波長500～540nm的綠色光的熒光體。作為滿足這種條件的波長轉換部件10的材料，可以列舉出lag系熒光體、yag系熒光體等。作為保持體，可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化镥、氧化鈦、氧化鉻、氧化鎢、五氧化二釩、三氧化鉬、氧化鈉、氧化釔、二氧化硅、氧化硼、五氧化二磷等。

波長轉換部件10的側面能夠以從下面朝向上面擴展的方式傾斜設置。即，波長轉換部件10的側面形成為隨著從下面朝向上面而逐漸向外側擴展的形狀。此時，傾斜角度(下面和側面構成的角度)優選5°以上且85°以內，更優選為20°以上且70°以內，進一步優選為30°以上且60°以內。由此，能夠增大波長轉換部件10的側面的表面積，故而能夠使散熱性提高。

另外，未作圖示，波長轉換部件10的側面也可以形成為粗糙面。由此，能夠使光漫反射，因此能夠高效地取出光。另外，由于通過形成為粗糙面來增加側面的表面積，故而能夠使散熱性進一步提高，再者，也能夠提高與向連接部件40或中間膜30等的側面粘接的部件的密接性。

(反射膜20)

在本實施方式中，在波長轉換部件10和連接部件40之間設置反射膜20。反射膜20是用于使從波長轉換部件10的上面側入射的光再次向上面側反射的膜。反射膜20設于波長轉換部件10的下面與連接部件40之間。這樣，能夠高效地反射光，能夠提高光的取出效率。反射膜20既可以是單膜，也可以是多層膜。在本實施方式中，作為反射膜20設有由電介質材料構成的第一反射膜21及由金屬材料構成的第二反射膜22，但也可以只使用任一方，還可以采用其它的構成。以下，對第一反射膜21和第二反射膜22進行說明。

(第一反射膜21)

第一反射膜21可以使用由電介質材料構成的膜。作為第一反射膜21，可以使用氧化硅、氧化鈮、氧化鋁、氧化鋯、氮化鋁、氮化硅等。

第一反射膜21的膜厚可以設定為10nm以上且10000nm以下，優選100nm以上且1000nm以下。由此，能夠使以小角度入射的光進行全反射。

若第一反射膜21使用電介質材料，雖然反射率提高，光的取出效率提高，但是電介質的熱傳導率通常較小，散熱性降低。但是，根據本發明，連接部件40不僅與波長轉換部件10的下面熱連接而且還與其側面熱連接，因此，能夠維持高的光取出效率不變，還能夠抑制散熱性的降低。

(第二反射膜22)

第二反射膜22可以設定為由金屬材料構成的膜，能夠設于第一反射膜21的下側。第二反射膜22例如可以設定為含有選自鋁、銀、銠的至少一種金屬的金屬膜，但優選使用反射率高的銀。由此，不能由第一反射膜21反射的光也能夠進行反射，故而能夠無光損失地進行反射。另外，在第二反射膜使用銀的情況下，僅在波長轉換部件的下面形成有反射膜。即，在波長轉換部件的側面未形成反射膜。若將反射膜一直形成到波長轉換部件的側面，則側面的一部分就會露出，且會從露出的區域硫化并黑色化。通過僅在下面設置反射膜，能夠利用中間膜完全地覆蓋，故而第二反射膜不會暴露于誘發劣化的元素中。因此，能夠抑制硫化。

另外，未作圖示，在反射膜20的下面也可以形成防擴散膜。即，也可以在反射膜和中間膜之間形成防擴散膜。作為防擴散膜，例如可以使用釕、鈦/鎳/鉑、鈦/鎳/釕等。

(中間膜30)

中間膜30含有金屬材料，能夠從波長轉換部件10的側面形成到反射膜20的下面。即，優選將波長轉換部件10的側面、反射膜20的側面及反射膜20的下面露出的全部區域覆蓋，設于波長轉換部件10和連接部件40之間。在使用了共晶材料作為連接部件40的情況下，共晶材料和波長轉換部件10的密接性差，接合性成為問題，結果是，通過在其間插入中間膜30而能夠使密接性提高。另外，通過將反射膜20覆蓋，也能夠抑制反射膜20的劣化。

作為中間膜30，例如可以使用從波長轉換部件10側起層疊有鈦/銠/金、鎳/銠/金等的膜。由此，能夠反射從側面漏掉的光，能夠提高光取出效率。中間膜30的膜厚可以設定為1nm以上且10000nm以下，優選為100nm以上且5000nm以下。

另外，在第二反射膜22使用銀的情況下，由于第二反射膜22硫化(變為黑色)，會使反射率會大幅度降低。但是，根據本實施方式，由于第二反射膜22被中間膜30覆蓋，因此也能夠防止第二反射膜22的劣化。

(連接部件40)

連接部件40含有金屬材料，用于在與散熱部件50和波長轉換部件10機械地固定的同時，將兩者進行熱連接。連接部件40優選使用散熱導熱率良好的材料。例如，可以使用銀、金、鈀等導電膏、金錫等共晶焊錫、低熔點金屬等焊料。其中，優選使用可在較低的溫度下熔融粘接、散熱性也良好的與金錫的共晶焊錫。

連接部件40優選與除了波長轉換部件10的上面以外的全部區域熱連接。即，在不具有反射膜20的情況下，與波長轉換部件10的側面及下面熱連接，在波長轉換部件10的下側具有反射膜20的情況下，與波長轉換部件10的側面、反射膜20的側面及反射膜20的下面熱連接即可。由此，能夠確保在寬范圍內的散熱路徑。另外，連接部件40不必與波長轉換部件10直接連接，也可以例如在其間夾入中間膜30。

(散熱部件50)

散熱部件50是所謂的散熱片，經由連接部件40而與波長轉換部件10熱連接。散熱部件50能夠考慮導熱率進行選擇。具體地，可以使用金、銀、鋁、鎳、銅、鐵、鎢、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、氮化鋁、金剛石、不銹鋼、黃銅、碳等，優選使用鐵，更優選使用銅。由此，能夠抑制波長轉換部件10的特性劣化，故而能夠提供可靠性高的波長轉換裝置。

散熱部件50的形狀典型地可設定為板狀。另外，散熱部件50也可以對表面進行鍍敷處理。作為鍍敷處理的材料，例如可舉出鎳/金鍍敷。這樣，能夠防止散熱部件50的腐蝕。

(保護膜60)

另外，也可以在波長轉換部件10的上面設置由氧化硅等構成的保護膜60。由此，波長轉換部件10不會直接露出，因此能夠抑制劣化。

＜波長轉換裝置的制造方法＞

以下，參照圖2(a)～(d)對本實施方式的波長轉換裝置的制造方法進行表示。

(波長轉換部件10準備工序)

首先，將熒光體和保持體混合，準備由sps燒結法得到的晶片狀的波長轉換部件10。波長轉換部件10的上面及下面優選在通過機械拋光而進行了粗拋光后，通過cmp進行精拋光。由此，能夠去除機械拋光的損傷，故而能夠制成發光效率高的波長轉換部件。

(反射膜20形成工序)

接著，如圖2(a)所示，在晶片狀的波長轉換部件10的上面形成保護膜60，并且在波長轉換部件10的下面形成反射膜20。反射膜20從波長轉換部件10側起依次具有第一反射膜21和第二反射膜22。

(單片化工序)

接著，如圖2(b)所示，將形成了反射膜20及保護膜60的波長轉換部件10單片化為多個元件。在進行單片化時，使用斜面切割用刀片，以波長轉換部件的側面成為從下面朝向上面擴展的傾斜的方式進行切割。

(中間膜30形成工序)

接著，如圖2(c)所示，在單片化的元件上形成由金屬材料構成的中間膜30。即，在波長轉換部件10的側面、反射膜20的側面及反射膜20的下面形成中間膜30。作為形成中間膜30的方法，可以使用濺射法、蒸鍍法、化學氣相沉積(cvd)法、離子鍍膜法等。在該工序中，只要波長轉換部件10的側面從下面朝向上面擴展而傾斜(斜面切割)，即使是濺射也能夠在波長轉換部件10的側面整個區域高精度地形成中間膜30。

(連接工序)

接著，如圖2(d)所示，將反射膜20的下面和散熱部件50用含有金屬材料的連接部件40進行連接。作為連接的方法，可以舉出焊錫法等。在連接工序中，引起連接部件40爬上形成有中間膜30的區域的現象。這是因為，含有金屬的連接部件40由于表面張力而被金屬即中間膜30拉伸。根據本實施方式的制造方法，不會露出波長轉換部件的側面而形成有中間膜30，故而連接部件40也能夠高精度地覆蓋波長轉換部件10的上面以外的露出的全部區域。

＜第二實施方式＞

作為與波長轉換裝置100不同的方式，也可以采用圖3所示的波長轉換裝置200那樣的構成。波長轉換裝置200在第一實施方式所示的第一反射膜21和第二反射膜22之間具有由電介質多層膜構成的第三反射膜23。第三反射膜23相對于第一反射膜21主要能夠反射在垂直方向入射的光。在該構成中，通過電介質多層膜，雖然反射率提高，但是散熱性降低。但是，在本發明中，不僅在下面設于連接部件，而且在側面也設有連接部件，因此可期待一定的效果。

電介質多層膜可以使用以規定的膜厚交替地層疊有第一反射膜21的電介質膜的材料中、折射率不同的兩種以上的層。例如，優選層疊有兩對以上的氧化硅/氧化鈮、氧化硅/氧化鋁等。

＜實施例1＞

基于圖1對本實施例的波長轉換裝置進行說明。首先，準備了通過sps法將由粉末狀的lag系熒光體和粉末狀的氧化鋁構成的保持體燒結而成的晶片狀的波長轉換部件。在晶片狀的波長轉換部件的上面，使用濺射法形成由氧化硅(膜厚100nm)構成的保護膜，在波長轉換部件的下面，用濺射法從波長轉換部件側起依次形成具有由氧化鋁(膜厚1000nm)構成的第一反射膜、由銀(膜厚1000nm)構成的第二反射膜的反射膜。

接著，使用斜面切割用刀片，以波長轉換部件的側面從下面朝向上面擴展的方式進行切割。此時，傾斜角度(下面和側面所成的角度)設定為45度。

接著，用濺射法以將波長轉換部件的側面、反射膜的側面、反射膜的下面及保護膜的側面一體地覆蓋的方式形成由鈦(膜厚10nm)/銠(膜厚100nm)/金(膜厚100nm)構成的中間膜。

接著，將金錫共晶合金經由熱壓接法與中間膜的露出面和實施了鎳/金鍍敷的由銅構成的散熱部件連接。如上地進行操作而制成本實施例的波長轉換裝置。

＜比較例＞

作為比較例，將僅在波長轉換部件10的下面形成有中間膜30及連接部件40，波長轉換部件10的側面從下面朝向上面沒有傾斜的波長轉換裝置與圖1所示的波長轉換裝置100進行了比較。更詳細地，比較例的波長轉換裝置與實施例1的波長轉換裝置、波長轉換部件的上面的面積相同，但側面未傾斜，故而下面的面積不同。

圖4表示實施例和比較例的發光效率的測定結果。實線為實施例，虛線為比較例。在圖4中，縱軸表示發光效率，橫軸表示激勵光的輸出。由圖中可知，在比較例中，如果使激勵光的輸出提高，則發光效率下降，但在實施例中，即使提高激勵光的輸出，發光效率的降低也少(即，實施例與比較例相比，發光效率更優異)。認為與比較例相比，實施例的散熱性更優異。

在從波長轉換部件獲得一定明亮度的光的情況下，若波長轉換部件的發光效率優異，則能夠減少向光源的投入電力。由此，不僅能夠延長光源的壽命，也能夠抑制波長轉換部件的發熱，故而也能夠延長波長轉換部件本身的壽命。另外，通常在光源和波長轉換裝置之間配置有進行了涂層的透鏡，但通過抑制光源的輸出，也能夠抑制涂層的劣化。