波长转换构件和具备其的光源装置的制作方法

1.本发明涉及波长转换构件和具备其的光源装置。


背景技术：

2.专利文献1中公开了一种光学构件，其具备：荧光体；和，反射膜，其为烧结于荧光体的表面的金属的反射膜、且含有玻璃成分。在银(ag)等金属中添加玻璃成分形成反射膜，从而提高反射膜对荧光体的润湿性。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特表2016-534396号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.专利文献1中，使反射膜烧结时，金属的反射膜中所含的玻璃成分加热至发生软化的温度。此时，软化了的玻璃成分的流动性变高，因此，有时玻璃成分彼此聚集，或玻璃成分较多地分布于接近与荧光体的界面。另外，玻璃成分流动至与荧光体的界面的情况下，有荧光体与玻璃发生反应的担心。其结果，荧光体成分发生变质，反射膜的反射率有时降低。
8.本发明的目的在于，提供：抑制反射膜的密合强度变弱、抑制反射膜的反射率的降低的技术。
9.用于解决问题的方案
10.根据本发明的方案，提供一种波长转换构件，其特征在于，具备：荧光体，其为由激发光发出荧光的荧光体、且具有前述激发光入射的入射面和与前述入射面对置的背面；和，
11.反射膜，其配置于前述荧光体的前述背面侧的反射膜、且具有金属层和分散于前述金属层中的陶瓷颗粒，
12.前述陶瓷颗粒为结晶性，且前述陶瓷颗粒的熔点高于构成前述金属层的金属的熔点。
13.发明的效果
14.根据上述方案，反射膜具有金属层及分散于金属层中的结晶性的陶瓷颗粒。而且，陶瓷颗粒的熔点高于构成金属层的金属的熔点。因此，在加热至高于构成金属层的金属的熔点的温度的状态下可以将金属层烧结于荧光体的表面。由此，可以增强反射膜的密合强度。需要说明的是，假定在加热至高于构成金属层的金属的熔点的温度的状态下将金属层烧结于荧光体的表面的情况下，陶瓷颗粒不熔融而不流动，因此，陶瓷颗粒可以分散在熔融了的金属中而不会聚集在与荧光体的界面，。陶瓷颗粒分散在熔融了的金属的中，因此，熔融了的金属的粘性升高，可以维持膜形状。由此，可以抑制反射膜的反射率降低。
附图说明
15.图1为光源装置100的概要图。
16.图2为示出波长转换构件1的制造方法的流程图。
具体实施方式
17.对本发明的实施方式的光源装置100进行说明。需要说明的是，以下的说明中，光源装置100设置为能使用的状态(图1的状态)作为基准，定义为上下方向5(对应于本公开的第1方向)。图1如所示，本实施方式的光源装置100具备波长转换构件1和光源2。光源2为发光二极管(led：light emitting diode)或半导体激光(ld：laser diode)，发出规定波长区域的光l1。波长转换构件1包含后述的荧光体10。荧光体10如果入射光l1，则放出与光l1不同的波长的光作为荧光。波长转换构件1中，荧光体10所发出的荧光与不有利于荧光体10中的荧光发生的光l1一起作为光l2向规定方向放射。本实施方式的光源装置100如图1所示，为反射型的光源装置，在头灯、照明、投影仪等各种光学设备中使用。
18.波长转换构件1具备：荧光体10、反射膜20、接合层30和散热构件40。如图1所示，荧光体10、反射膜20、接合层30和散热构件40从上下方向依次被层叠。
19.荧光体10为板状的陶瓷烧结体，具备：包含具有荧光性的晶体颗粒的荧光相、和包含具有透光性的晶体颗粒的透光相。以下的说明中，将荧光体10的上表面(与反射膜20相反侧的面)称为第1面11、荧光体10的下表面(与反射膜20对置的面)称为第2面12。荧光体10的荧光相吸收自第1面11入射的光l1，放出波长不同的光。换言之，荧光体10的荧光相将自第1面11入射的光l1作为激发光，发出波长不同于激发光的荧光。
20.透光相的晶体颗粒具有化学式al2o3所示的组成，荧光相的晶体颗粒优选具有化学式a3b5o
12
：ce所示的组成(所谓石榴石结构)。需要说明的是，“a3b5o
12
：ce”是指，ce固溶于a3b5o
12
中，元素a的一部分被置换为ce。
21.化学式a3b5o
12
：ce中的元素a和元素b分别由选自下述的元素组中的至少1种元素构成。
22.元素a：除sc、y、ce之外的镧系元素(其中，可以进一步包含gd作为元素a)
23.元素b：al(其中，可以进一步包含gd作为元素b)
24.通过使用陶瓷烧结体作为荧光体10，从而光在荧光相与透光相的界面散射，可以减少光的颜色的角度依赖性。由此，可以改善颜色的均质性。
25.如图1所示，在荧光体10的第2面12层叠有反射膜20。反射膜20反射荧光体10中透射的光、和荧光体10中产生的光。反射膜20具备：金属层21(例如银(ag)、铂(pt)、铝(al)、银合金等)、和分散于金属层21的内部的多个结晶性的氧化物颗粒22。结晶性的氧化物颗粒22为本发明的结晶性的陶瓷颗粒的一例。需要说明的是，结晶性的氧化物颗粒22例如为al2o3、yag、tio2、y2o3、sio2、cr2o3、nb2o5、ta2o5等晶体，不含玻璃等非晶态的氧化物颗粒。
26.接合层30配置于反射膜20与散热构件40之间，由包含金(au)和锡(sn)的ausn焊料形成。接合层30用于接合荧光体10与散热构件40，且将荧光体10中产生的热传递至散热构件40。
27.散热构件40例如为由铜、铜钼合金、铜钨合金、铝、氮化铝等具有高于荧光体10的导热性的材料形成的平板状的构件。散热构件40将通过接合层30传递的荧光体10的热散热
至外部。
28.实施例
29.以下，用实施例对本发明进一步进行说明。但本发明不限定于以下说明的实施例。
30.[实施例1]
[0031]
实施例1中，按照以下的步骤，制作波长转换构件1(参照图2)。首先，以荧光相与透光相成为6：4的方式称量原料(s11)。接着，将称量好的原料与乙醇一起投入至球磨机，进行16小时粉碎混合(s12)。需要说明的是，也可以使用纯水代替乙醇。接着，将进行粉碎混合而得到的浆料干燥，造粒后，加入粘结剂和水(s13)。接着，边施加剪切力边进行混炼，从而制作坯土，将其在挤出成型机中成型为片状(s14)。将制作好的成型体在大气气氛中、以约1700℃进行烧成、(s15)。将得到的烧成体切成厚度250μm，对表面实施镜面加工，从而制作荧光体10。
[0032]
在银(ag)粉末(平均粒径约1～100μm)和氧化铝(al2o3)粉末(平均粒径约0.1～10μm)中加入丙烯酸类的粘结剂和溶剂并混合(s16)。将氧化铝粉末与银粉末混合时，优选氧化铝粉末以体积比计调整为3～50％左右，进一步优选以体积比计调整为5～20％左右。本实施例中，将氧化铝粉末以体积比比计成为约5％的方式进行调整。接着，将得到的浆料涂布于荧光体10的第2面12并干燥(s17)。之后，在大气气氛中，加热至银的熔点(961.8℃)以上的温度(例如1000℃)(s18)。由此，在荧光体10的第2面12上成膜为反射膜20。
[0033]
进而，以在第2面12上成膜为反射膜20的荧光体10与散热构件40之间夹持有作为接合层30的ausn焊料箔的状态投入至回流焊炉，将波长转换构件1与散热构件40接合(s19)。由此，制造作为荧光体10与散热构件40的接合体的波长转换构件1。如上述，使用平均粒径约0.1～10μm的氧化铝粉末，因此，所制造的波长转换构件1的反射膜20中分散的氧化铝颗粒的平均粒径为约0.1～10μm。
[0034]
实施例1中，成膜为反射膜20时，加热至银的熔点以上的温度。需要说明的是，氧化铝的熔点非常高为2072℃，成膜为反射膜20时未加热至氧化铝的熔点。因此，成膜为反射膜20时，银颗粒熔融，熔融后的银流动，但氧化铝颗粒为结晶性，因此不流动。因此，可以使氧化铝颗粒分散于熔融了的银中而氧化铝颗粒不会聚集在与荧光体10的界面。由此，可以抑制氧化铝颗粒聚集在与荧光体10的界面而产生的反射膜20的反射率的降低。另外，分散于反射膜20的内部的氧化铝颗粒的透光性高，因此，可以抑制由氧化铝颗粒吸收光所导致的光量减少。
[0035]
实施例1中，成膜为反射膜20时，使银在高温下烧结在荧光体10的表面。因此，与以蒸镀成膜为银的反射膜20的情况相比，可以显著提高反射膜与荧光体表面的密合强度。另外，与以蒸镀成膜为银的反射膜20的情况相比，可以成膜为厚的反射膜。通常，以蒸镀在荧光体10的表面成膜为银的反射膜20的情况下，几百nm的厚度是极限。于此相对，如上述，使银的反射膜20烧结在荧光体10的表面的情况下，与以蒸镀形成反射膜的情况相比，可以加厚反射膜20的厚度。实施例1中，成膜为厚度5～10μm的反射膜20。另外，如上述，使银的反射膜20烧结在荧光体10的表面的情况下，与以蒸镀形成反射膜的情况相比，可以廉价地成膜为反射膜20。
[0036]
需要说明的是，如上述，成膜为反射膜20时，仅混入银颗粒而不混入氧化铝颗粒的情况下，加热至银的熔点以上的温度时熔融的银有时部分地聚集。如此，熔融了的银会部分
地聚集时，变得难以使银在荧光体10的整个第2面12上扩展。于此相对，如本实施例，氧化铝颗粒分散于熔融了的银中的情况下，熔融了的ag的粘性上升，阻碍熔融了的银部分地聚集的情况，可以使熔融了的银在荧光体10的整个第2面12上扩展。
[0037]
[实施例2]
[0038]
实施例2中，分散于反射膜20的内部的氧化物颗粒不是氧化铝颗粒，而是掺铈钇/铝/石榴石(yag：ce)的颗粒，除此之外，以与实施例1同样的制法制造波长转换构件1。以下的说明中，将掺铈钇/铝/石榴石(yag：ce)的颗粒简称为yag颗粒。
[0039]
实施例2中，也与实施例1同样地，成膜为反射膜20时，使银烧结在荧光体10的表面。因此，与以蒸镀成膜为银的反射膜20的情况相比，可以显著提高反射膜与荧光体表面的密合强度，且可以成膜为厚5～100μm的反射膜。另外，与氧化铝颗粒同样地，yag颗粒发挥拉合熔融了的银的核那样的作用，因此，阻碍熔融了的银部分地聚集的情况，可以使熔融了的银在荧光体10的整个第2面12上扩展。
[0040]
需要说明的是，yag颗粒是吸收蓝色光而发出黄色光的荧光体。因此，通过使yag颗粒分散于反射膜20的内部，从而可以在反射膜20的内部增加光量。
[0041]
[实施例3]
[0042]
实施例3中，将氧化铝粉末与银粉末混合时，使用平均粒径约5～50μm的氧化铝粉末，以及，成膜为厚度10～150μm的反射膜20，除此之外，与实施例1同样地制造波长转换构件1。使用平均粒径约5～50μm的氧化铝粉末，因此，所制造的波长转换构件1的反射膜20中分散的氧化铝颗粒的平均粒径为约5～50μm。确认了，实施例3的波长转换构件1也发挥与实施例1的波长转换构件1同样的效果。
[0043]
＜实施方式的作用效果＞
[0044]
本实施方式的波长转换构件1具有：由激发光l1发出荧光的荧光体10；和，配置于荧光体10的第2面12侧的反射膜20。由此，例如，如图1所示，荧光体10中沿与光l2放射的方向不同的方向放射的光(例如向下侧推进的光)由反射膜20向上侧反射，因此，可以增加由波长转换构件1放射的光量。进而，反射膜20具有银等金属层21及分散于金属层21中的结晶性的氧化物颗粒22。而且，氧化物颗粒22的熔点高于构成金属层21的金属的熔点。因此，可以以加热至高于构成金属层21的金属的熔点的温度的状态将金属层烧结在荧光体10的表面。由此，可以增强反射膜20对荧光体10的密合强度。需要说明的是，假定以加热至高于构成金属层21的金属的熔点的温度的状态将金属层21烧结在荧光体10的表面的情况下，氧化物颗粒22不熔融而不流动，因此，氧化物颗粒22不会聚集在与荧光体10的界面，可以分散于熔融了的金属中。氧化物颗粒22分散于熔融了的金属中，因此，熔融了的金属的粘性上升，可以抑制熔融了的金属会部分地聚集的情况。由此，可以抑制反射膜20的反射率降低的情况。
[0045]
上述实施方式中，氧化物颗粒22(例如氧化铝颗粒或yag颗粒)具有透光性。由此，可以抑制由氧化物颗粒22吸收光所导致的光量减少。另外，例如作为具有透光性的氧化物颗粒，除氧化铝颗粒、yag颗粒之外，还有tio2、y2o3、sio2、cr2o3、nb2o5、ta2o5等。
[0046]
上述实施方式中，氧化物颗粒22为由激发光发光的氧化物颗粒(例如yag颗粒)的情况下，氧化物颗粒22发光，因此，可以在反射膜20的内部增加光量。另外，例如作为发光的氧化物颗粒，除yag颗粒之外，还有luag(镥/铝/石榴石)等。
[0047]
上述实施方式中，波长转换构件1具备将荧光体10的热放出至外部的散热构件40。由此，在荧光体10中，可以有效地将由激发光发出荧光时产生的热放出至外部，因此，可以抑制荧光体10的温度上升所导致的消光。因此，可以抑制由波长转换构件1放射的光量的降低。
[0048]
上述实施方式中，光源装置100具备向荧光体100照射光l1的光源2。如上述，反射膜20与通过蒸镀形成的反射膜相比，可以增加膜厚，可以提高反射膜20对荧光体10的密合强度。由此，可以改善反射膜20的热耐性，因此，可以升高向荧光体10入射的光l1的亮度，可以改善光源装置100的发光强度。
[0049]
＜变更方式＞
[0050]
上述实施方式和上述实施例只不过是示例，可以适宜变更。例如，荧光体10和反射膜20的材料不限定于上述的材料，可以使用适宜的材料。接合层30不限定于由金和锡形成的ausn焊料，也可以为由其他材料形成的焊料，或也可以为将银、铜(cu)等的微细粉末烧结而成者。散热构件40可以为由上述材料形成的单层结构的构件，也可以为由同种或不同的材料形成的多层结构的构。另外，可以用金、镍等镀覆散热构件40的表面。另外，为了提高与接合层30的密合性，和/或为了防止反射膜20的氧化，在接合层30与反射膜20之间可以成膜为金属膜(例如金(au)的薄膜、镍(ni)的薄膜等)。
[0051]
上述实施例中，反射膜20的金属层21由银形成，但本发明不限定于这样的方案。作为金属层21，可以使用银以外的金属(例如银合金等合金、铂、铝等)。
[0052]
上述实施例中，作为反射膜20中所含的结晶性的氧化物颗粒，可以使用氧化铝颗粒和yag颗粒，但本发明不限定于这样的方案。分散于反射膜20的金属层21的内部的颗粒未必是氧化铝颗粒、yag颗粒，只要为具有高于构成反射膜20的金属层21的金属的熔点的熔点的结晶性的陶瓷颗粒即可。作为结晶性的陶瓷颗粒，例如可以使用氧化铝颗粒和yag颗粒以外的适宜的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物的颗粒、表面经陶瓷化的金属颗粒等。需要说明的是，如上述，结晶性的陶瓷颗粒中，不含玻璃那样的非晶态的氧化物的颗粒。
[0053]
氧化物颗粒在大气气氛中是稳定的。因此，如上述实施例那样使用结晶性的氧化物颗粒作为结晶性的陶瓷颗粒的情况下，如上述s18的工序那样，可以在容易调整烧成温度的大气气氛中进行烧成。
[0054]
作为结晶性的陶瓷颗粒，可以使用构成荧光体10的陶瓷烧结体的颗粒。反射膜20的热膨胀系数与荧光体10的热膨胀系数中有差异的情况下，有随着使用波长转换构件1时的放热，产生反射膜20与荧光体10的剥离的担心。于此相对，使用构成荧光体10的陶瓷烧结体的颗粒作为结晶性的陶瓷颗粒的情况下，与不是这样的情况相比，可以减小反射膜20的热膨胀系数与荧光体10的热膨胀系数之差，可以抑制反射膜20与荧光体10的剥离。另外，陶瓷颗粒与荧光体接触的情况下，有它们的组成发生变化的可能性。然而，使用构成荧光体10的陶瓷烧结体的颗粒作为结晶性的陶瓷颗粒的情况下，可以抑制这种组成的变化。
[0055]
另外，上述实施例中，直接使反射膜20烧结在荧光体10的第2面12，但本公开不限定于这样的方案。例如，在荧光体10的第2面12与反射膜20之间可以成膜为密合膜、高反射膜。密合膜、高反射膜可以由氧化铌、氧化钛、氧化镧、氧化钽、氧化钇、氧化钆、氧化钨、氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化铬等形成。需要说明的是，密合膜、高反射膜可以为由上述材料形成的单层膜，也可以为由同种或不同的材料形成的多层膜。在荧光体10的第2面12成膜为这
种高反射膜的情况下，也与上述实施例1、2同样地，可以增强反射膜20对荧光体10(和高反射膜)的密合强度。
[0056]
以上，使用发明的实施方式和其变更方式进行了说明，但本发明的保护范围不限定于上述记载的范围。对于本领域技术人员来说显而易见的是，对上述实施方式施加各种变更或改良。由权利要求书的记载还可明确这样的施加了变更或改良的方式能包括在本发明的保护范围内。
[0057]
说明书、和附图中所示的制造方法中的各处理的执行顺序没有特别注明顺序，另外，只要不将之前处理的输出用于之后的处理就能以任意的顺序执行。为了方便起见，即使使用“首先，”、“接着，”等进行说明，也不应是指必须以该顺序实施。
[0058]
附图标记说明
[0059]
1 波长转换构件
[0060]
10 荧光体
[0061]
20 反射膜
[0062]
21 金属层
[0063]
22 氧化物颗粒
[0064]
30 接合层
[0065]
40散热构件