CN111699420A - 光波长转换装置 - Google Patents

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Abstract

提供：维持光波长转换构件与散热构件的接合强度、且能有效地进行光波长转换构件的排热的光波长转换装置。本公开为一种光波长转换装置，其具备：光波长转换构件，其以转换所入射的光的波长的方式构成；散热构件，其散热性比光波长转换构件还优异；和，接合部，其用于将光波长转换构件与散热构件接合。光波长转换构件具有：板状的陶瓷荧光体；和，反射膜，其配置于陶瓷荧光体的散热构件侧的表面。接合部的热导率为120W/mK以上。接合部的熔点为240℃以上。

Description

光波长转换装置
相关申请的相互参照
本国际申请要求基于2018年2月14日向日本国特许厅申请的日本国专利申请第2018-24282号的优先权，将日本国专利申请第2018-24282号的全部内容作为参照引入至本国际申请。
技术领域
本公开涉及光波长转换装置。
背景技术
前照灯、各种照明设备、激光投影仪等中，将发光二极管(LED、LightEmittingDiode)、半导体激光(LD、LaserDiode)等的蓝色光通过作为光波长转换构件的荧光体进行波长转换，从而得到白色。
作为该荧光体，已知有树脂系、玻璃系等，但为了应对使用了激光的光源的高功率化，耐久性优异的陶瓷荧光体逐渐被用于光波长转换装置。
另外，荧光体通过照射光而放热。当荧光体放热而成为高温时，发生荧光体所发出的光的强度(即，发光强度：荧光强度)等荧光功能降低的温度淬灭。因此，为了使荧光体效率良好地发光，需要从荧光体向外部排热。
因此，已知有使用焊料将散热构件接合于光波长转换构件而成的光波长转换装置(参照专利文献1)。然而，由于焊料的熔点为200℃以下，因此，在上述光波长转换装置中，焊料由于激光照射所产生的荧光体的放热而再熔融，散热构件与光波长转换构件的接合强度会降低。其结果，产生光波长转换构件从散热构件脱离、破损之类的缺陷。
另外，由于该缺陷，从光波长转换构件向散热构件的传热变得不充分，排热效率会降低。这样的不良情况在使用树脂系粘接剂代替焊料进行接合的情况下也有可能引起。
针对于此，考虑了使用银纳米颗粒将光波长转换构件与散热构件接合而成的光波长转换装置(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/065051号
专利文献2：国际公开第2017/110031号
发明内容
发明要解决的问题
上述使用银纳米颗粒的光波长转换装置中，可以抑制基于焊料的再熔融而发生的缺陷。然而，上述光波长转换装置中，关于从光波长转换构件向散热构件的传热性，存在改善的余地。
本公开的一方面优选提供一种光波长转换装置，其维持光波长转换构件与散热构件的接合强度，且能有效地进行光波长转换构件的排热。
用于解决问题的方案
本公开的一方式为一种光波长转换装置，其具备：光波长转换构件，其以转换所入射的光的波长的方式构成；散热构件，其散热性比光波长转换构件还优异；和，接合部，其用于将光波长转换构件与散热构件接合。光波长转换构件具有：板状的陶瓷荧光体；和，反射膜，其配置于陶瓷荧光体的散热构件侧的表面。接合部的热导率为120W/mK以上。接合部的熔点为240℃以上。
根据这样的构成，可以提高成为光波长转换构件与散热构件之间的散热通路的接合部的传热性能，可以更有效地进行从光波长转换构件的排热。
另外，即使陶瓷荧光体的温度由于激光照射而上升，用于将光波长转换构件与散热构件接合的接合部也不易熔融。因此，甚至在激光的高功率区域内也可以维持高的耐热性和接合强度。其结果，即使在高功率区域内也可以维持光波长转换构件与散热构件之间的散热通路，能有效地进行从光波长转换构件的排热。
本公开的一方式中，接合部可以仅由金、银、铜、或它们的组合构成。根据这样的构成，可以容易且可靠地形成能有效地进行从光波长转换构件的排热的接合部。
本公开的一方式中，接合部可以具有孔隙。接合部的孔隙率可以为40％以下。根据这样的构成，维持接合部的传热性，且可缓和散热构件与光波长转换构件之间的热膨胀差，因此，可以抑制热冲击所导致的接合部的破损。
本公开的一方式中，接合部中的配置于光波长转换构件与散热构件之间的接合区域的平均厚度可以为1μm以上。根据这样的构成，可以进一步提高光波长转换构件与散热构件的接合强度。
本公开的一方式中，接合部中的配置于光波长转换构件与散热构件之间的接合区域的平均厚度可以为陶瓷荧光体的平均厚度与接合区域的平均厚度的总计厚度的50％以下。根据这样的构成，可以抑制接合区域过度变厚，可以将自光波长转换构件产生的热更迅速地传递至散热构件。其结果，可以更有效地进行从光波长转换构件的排热。
本公开的一方式中，可以还具备树脂层，所述树脂层覆盖接合部中的未与光波长转换构件和散热构件接合的表面的至少一部分。根据这样的构成，可以抑制接合部的接合界面中的氧化、硫化等。其结果，可以改善光波长转换装置的耐久性。
本公开的一方式中，树脂层可以以氟化物系的树脂为主成分。根据这样的构成，可以降低树脂层的O2、H2S、SO2等气体或水分的透过性，因此，可以更可靠地改善光波长转换装置的耐久性。
本公开的一方式中，散热构件可以具有至少1个缺口，所述缺口配置在要与接合部接合的表面。根据这样的构成，光波长转换构件与散热构件接合时，可以抑制源自两者间的热膨胀差异而产生的应力。因此，接合强度改善，散热性改善。另外，可以降低在高温环境下散热构件中产生的热应力，因此，可以抑制工作中的光波长转换构件的剥离等的破损。
本公开的一方式中，光波长转换构件中，从厚度方向观察到的至少1个角部为圆形。根据这样的构成，光波长转换构件与散热构件接合时，可以抑制源自两者间的热膨胀差异而产生的应力。因此，接合强度改善，散热性改善。另外，激光照射时在光波长转换构件内产生的应力在面方向容易变得均匀。因此，可以抑制在光波长转换构件的上表面和下表面产生的力，因此，可以抑制工作中的光波长转换构件的剥离等破损。
附图说明
图1A为实施方式的光波长转换装置的示意性的俯视图，图1B为图1A的IB-IB线下的示意性的剖视图。
图2为不同于图1B的实施方式的光波长转换装置的示意性的剖视图。
图3为具备实施方式的光波长转换装置的光复合装置的示意性的剖视图。
图4为光源单元的说明图。
图5A为不同于图1B和图2的实施方式的光波长转换装置的示意性的剖视图，图5B为不同于图1A、1B、图2和图5A的实施方式的光波长转换装置的示意性的剖视图。
图6A为不同于图1A、1B、图2和图5A、5B的实施方式的光波长转换装置的示意性俯视图，图6B为图6A的VIB-VIB线下的示意性的剖视图。
附图标记说明
1、1A、1B…光波长转换装置、2…光波长转换构件、3、3B…散热构件、4…接合部、5…封装体、6…树脂层、10…光复合装置、12…角部、13…缺口、20…光源单元、21…陶瓷荧光体、22…反射膜、23…防反射膜、24…中间膜、25…双色镜、26…透镜、27…第1蓝色激光振荡器、29…第2蓝色激光振荡器。
具体实施方式
以下，对本公开所应用的实施方式，用附图进行说明。
[1.第1实施方式]
[1-1.构成]
图1A、1B所示的光波长转换装置1具备：光波长转换构件2、散热构件3和接合部4。
＜光波长转换构件＞
光波长转换构件2为用于转换所入射的光的波长的构件。光波长转换构件2具有：板状的陶瓷荧光体21、反射膜22、防反射膜23和中间膜24。
(陶瓷荧光体)
陶瓷荧光体21为陶瓷烧结体，所述陶瓷烧结体具有：以具有荧光性的晶体颗粒为主体的荧光相；和，以具有透光性的晶体颗粒为主体的透光相。
“荧光相”是指，以具有荧光性的晶体颗粒为主体的相，“透光相”是指，以具有透光性的晶体颗粒为主体的相，详细而言以组成不同于荧光相的晶体颗粒的晶体颗粒为主体的相。
另外，“主体”是指，在各相中，存在最多的成分。例如，在荧光相中，包含50体积％以上、优选90体积％以上的具有荧光性的晶体颗粒。另外，例如，在透光相中，包含50体积％以上、优选90体积％以上的具有透光性的晶体颗粒。作为透光相，例如可以使用氧化铝、玻璃等。另外，透光相可以为单晶。
在构成陶瓷荧光体21的陶瓷烧结体的各晶体颗粒、其晶界中，可以包含透光相和透光相以外的不可避免的杂质。
陶瓷荧光体21的材质没有特别限定，例如透光相的晶体颗粒可以具有化学式(1)Al2O3所示的组成，荧光相的晶体颗粒可以具有化学式(2)A3B5O12：Ce所示的组成(亦即，石榴石结构)。
需要说明的是，“A3B5O12：Ce”是指，Ce固溶于A3B5O12中，元素A的一部分被置换为Ce。荧光相的晶体颗粒通过Ce的固溶而体现荧光特性。
化学式(1)中的A元素和化学式(2)中的B元素分别由选自下述的元素组中的至少1种元素构成。
A：Sc、Y、镧系元素(其中，排除Ce)
(其中，作为A，可以还包含Gd)
B：Al(其中，作为B，可以还包含Ga)
作为陶瓷荧光体21，通过使用上述陶瓷烧结体，在荧光相与透光相的界面处引起光的散射，可以减少光的颜色的角度依赖性。其结果，可以改善颜色的均质性。
另外，上述陶瓷烧结体的热导率优异，因此，容易将通过激光束的照射而产生的热排至散热构件3。因此，甚至在激光的高功率区域内也可以维持荧光功能。
另一方面，陶瓷荧光体21为单一组成时，不会引起光的散射，因此，光的颜色的角度依赖性变大，有产生光的颜色不均的担心。另外，使用树脂作为荧光体时，热导率降低，散热无法充分进行，有引起温度淬灭的担心。
作为陶瓷荧光体21的平均厚度(亦即，从上表面至下表面的平均距离)，优选100μm以上且500μm以下。
(反射膜)
反射膜22配置于陶瓷荧光体21的下表面(亦即，散热构件3侧的表面)。
反射膜22反射在陶瓷荧光体21内部产生的光，从而可以效率良好地将该光放射至光波长转换构件2的外部。由此，光波长转换构件2的发光强度改善。
作为反射膜22的材质，例如在金属铝、银等金属的基础上，还可以采用氧化铌、氧化钛、氧化镧、氧化钽、氧化钇、氧化钆、氧化钨、氧化铪、氧化铝、氮化硅等。
作为反射膜22的平均厚度，优选0.1μm以上且2μm以下。
另外，反射膜22可以为单层结构也可以为多层结构。
(防反射膜)
防反射膜23配置于陶瓷荧光体21的上表面(亦即，与散热构件3相反侧的表面)。
防反射膜23为用于抑制光在陶瓷荧光体21中的反射的防反射涂覆(AR涂覆)。防反射膜23使得陶瓷荧光体21可以效率良好地吸收光。另外，可以将陶瓷荧光体21的内部所产生的光效率良好地提取至外部。其结果，光波长转换构件2的发光强度改善。
作为防反射膜23的材质，例如可以采用氧化铌、氧化钛、氧化钽、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化铝、氮化硅、氟化镁等。
作为防反射膜23的平均厚度，优选0.01μm以上且1μm以下。
另外，防反射膜23可以为单层结构，也可以为多层结构。
(中间膜)
中间膜24配置于反射膜22的下表面(亦即，与陶瓷荧光体21侧相反侧的表面)。
中间膜24配置于反射膜22与后述的接合部4之间。亦即，接合部4与光波长转换构件2中的中间膜24接合。通过中间膜24，接合部4与光波长转换构件2的接合性改善。
中间膜24具有金属膜和氧化物膜。
作为金属膜的材质，例如可以采用金、银、镍等。作为氧化物膜的材质，例如可以采用氧化铝、氧化钛等。
中间膜24优选具有作为金属膜的镍膜和作为氧化物膜的氧化铝膜。
作为中间膜24的平均厚度，优选0.01μm以上且1μm以下。
如图1A所示那样，光波长转换构件2中，从厚度方向观察到的至少1个角部12可以为圆形。由此，光波长转换构件2与散热构件3接合时，可以抑制源自两者间的热膨胀差异而产生的应力。因此，接合强度改善，散热性改善。
另外，激光照射时在光波长转换构件2内所产生的应力在面方向上容易变得均匀。因此，可以抑制在光波长转换构件2的上表面和下表面产生的力，因此，可以抑制工作中的光波长转换构件2的剥离等破损。
＜散热构件＞
散热构件3为散热性比光波长转换构件2还优异的构件。散热构件3借助接合部4安装于光波长转换构件2。
通过散热构件3，可以促进在陶瓷荧光体21中通过照射激光束而产生的热的排热。由此，可以维持高功率区域内的陶瓷荧光体21的荧光功能。
作为散热构件3的材质，可以采用铜、铝、氮化铝等。其中，优选铜。需要说明的是，散热构件3可以具有由金属构成的主体部；和，形成于主体部的表面的氧化覆膜。通过该氧化覆膜，可以提高与接合部4的接合强度。
散热构件3例如构成为板状。另外，散热构件3可以具有：板状部；和，由板状部突出的至少1个散热翅片。作为散热构件3的板状部的平均厚度，优选0.1mm以上且5mm以下。
作为散热翅片与板状部的接合方法，可以使用搅拌摩擦焊(FSW)。FSW是用于使被接合材料一体化的接合法，可以抑制接合界面处的热阻的上升。因此，可以抑制散热效果的降低。
＜接合部＞
接合部4用于将光波长转换构件2与散热构件3接合。本实施方式中，接合部4配置于光波长转换构件2的中间膜24的下表面与散热构件3的上表面(亦即，光波长转换构件2侧的表面)之间，将它们的2个表面接合。
接合部4的熔点为240℃以上。接合部4的熔点如果低于240℃，则在激光的高功率区域内，接合部4因来自光波长转换构件2的热而熔融，产生脱离、破损等缺陷。需要说明的是，作为接合部4的熔点，优选300℃以上、更优选500℃以上、进一步优选800℃以上。
接合部4的热导率为120W/mK以上。接合部4的热导率如果低于120W/mK，则就更有效地从光波长转换构件2排热而言，有产生不足的担心，有在激光的高功率区域内荧光功能降低的担心。需要说明的是，作为接合部4的热导率，优选150W/mK以上。
接合部4的热导率例如可以通过脉冲光热反射法而测定。具体而言，将光波长转换装置1相对于入射面倾斜地切断，使接合部4露出。对露出了的部分照射脉冲光和激光束，测定反射的激光束，从而可以得到接合部4的热阻。由得到的热阻与接合部4的面积和厚度算出热导率。
接合部4的材质只要至少接合部4的熔点可以满足上述条件就没有特别限定。其中接合部4的熔点和热导率更优选满足上述条件。进一步，为了满足上述条件，接合部4可以仅由金、银、铜、或它们的组合构成。
接合部4可以具有孔隙。通过接合部4具有孔隙，可以缓和散热构件3与光波长转换构件2之间的热膨胀差，因此，可以抑制热冲击所导致的接合部4的破损。
具有孔隙的接合部4例如可以通过使上述金属的纳米颗粒进行烧结而得到。此处所谓纳米颗粒包含纳米尺寸级的颗粒，是平均粒径为几纳米～几微米的颗粒组。而且，作为接合部4，优选金属的纳米颗粒的烧结体。在该烧结体中，利用通过烧结而彼此结合的纳米颗粒间的空隙而构成孔隙。需要说明的是，孔隙的最大宽度(亦即，最大孔隙直径)优选5μm以下。
作为接合部4的孔隙率，优选1％以上且40％以下。孔隙率如果低于1％，则有无法得到散热构件3与光波长转换构件2之间的热膨胀差的缓和效果的担心。另一方面，孔隙率如果超过40％，则有随着接合部4的传热性的降低而光波长转换构件2的排热效率降低的担心。
需要说明的是，对于“孔隙率”，例如用扫描型电子显微镜(SEM)观察接合部4的截面而得到的观察截面中，以孔隙所占的面积比率(亦即，孔隙的总计面积相对于孔隙与材料层的总计面积的比率)求出。
接合部4的上表面(亦即，光波长转换构件2侧的表面)接合于光波长转换构件2的下表面整体。另外，本实施方式中，接合部4以层状仅配置于夹持于光波长转换构件2与散热构件3的区域(亦即，散热构件3的上表面的一部分)。
其中，接合部4可以以大于光波长转换构件2的下表面的范围配置，也可以以覆盖散热构件3的上表面整体的方式配置。另外，接合部4如图2所示那样，可以以覆盖光波长转换构件2的侧面(亦即，与厚度方向平行的表面)的方式配置。接合部4覆盖光波长转换构件2的侧面的情况下，接合部4可以覆盖光波长转换构件2的上表面(亦即，防反射膜23的上表面)的一部分。
作为接合部4中的配置于光波长转换构件2与散热构件3之间的接合区域的平均厚度，优选1μm以上。上述接合区域的平均厚度如果低于1μm，则有接合部4所产生的接合强度变得不充分的担心。另外，有无法充分确保光波长转换构件2与散热构件3之间的散热通路的担心。
另外，作为上述接合区域的平均厚度，优选为陶瓷荧光体21的平均厚度与上述接合区域的平均厚度的总计厚度的50％以下。上述接合区域的平均厚度如果超过上述总计厚度的50％，则从陶瓷荧光体21至散热构件3的距离相对于陶瓷荧光体21的厚度变大，使从光波长转换构件2产生的热变得难以更迅速地传递至散热构件3，有排热效率降低的担心。
＜光复合装置＞
图3所示的光复合装置10具备：光波长转换装置1；和，收纳有光波长转换装置1的封装体5。
封装体5为箱状的容器、或板状的基板。封装体5例如以氧化铝等陶瓷为主成分。需要说明的是，“主成分”例如是指，包含80质量％以上的成分。封装体5上可以设置搭载LED、LD等发光元件的发光元件搭载区域。
光复合装置10用于图4所示的光源单元20。光源单元20可以具有；光复合装置10；具备发光元件等的公知的多个蓝色激光振荡器(亦即，第1蓝色激光振荡器27和第2蓝色激光振荡器29)；双色镜25；和，透镜26。
光源单元20中，从第1蓝色激光振荡器27对光波长转换装置1，沿图4的右方向照射第1蓝色光B1。第1蓝色光B1在光波长转换装置1中经波长转换且经反射，作为黄色光Y，沿图4的左方向输出。黄色光Y在相对于图4的左右方向倾斜45°的双色镜25中经反射，输出至透镜26。
另外，从第2蓝色激光振荡器29向透镜26沿图4的上方向照射的第2蓝色光B2透过双色镜25，直接输出至透镜26。
由此，在透镜26中，第1蓝色光B1与黄色光Y被混合，产生白色光。其结果，光源单元20中，从透镜26向图4的上方输出白色光。
[1-2.效果]
根据以上详述的实施方式，可以得到以下的效果。
(1a)由于接合部4的熔点为240℃以上，因此，即使陶瓷荧光体21的温度因激光照射而上升、成为高温，用于接合光波长转换构件2与散热构件3的接合部4也不易熔融。因此，甚至在激光的高功率区域内也可以维持高的耐热性和接合强度。其结果，即使在高功率区域内，也可以维持光波长转换构件2与散热构件3之间的散热通路，能有效地进行从光波长转换构件2的排热。
(1b)由于接合部4的热导率为120W/mK以上，因此，可以提高成为光波长转换构件2与散热构件3之间的散热通路的接合部4的传热性能，可以更有效地进行从光波长转换构件2的排热。
[2.第2实施方式]
[2-1.构成]
图5A、5B所示的光波长转换装置1A具备：光波长转换构件2；散热构件3；接合部4；和，树脂层6。
光波长转换构件2、散热构件3和接合部4与图1A、1B的光波长转换装置1相同，因此，标注相同的符号省略说明。
树脂层6覆盖(亦即，涂覆)接合部4中的未与光波长转换构件2和散热构件3接合的表面的至少一部分。
图5A中，树脂层6覆盖接合部4的侧面整体、和光波长转换构件2的侧面的一部分。另外，树脂层6还覆盖散热构件3的上表面的一部分。具体而言，图5A的树脂层6从散热构件3的上表面到达陶瓷荧光体21的侧面为止。
另外，树脂层6可以覆盖光波长转换构件2的侧面整体。进一步，如图5B所示那样，树脂层6在光波长转换构件2的侧面整体的基础上，还可以覆盖光波长转换构件2的上表面(亦即，防反射膜23的上表面)的一部分。
作为树脂层6的主成分，优选氟化物系的树脂。通过使用氟化物系的树脂，从而可以降低树脂层6的O2、H2S、SO2等气体或水分的透过性，可以有效地抑制接合部4的界面的氧化(特别是铜的情况)、硫化(特别是银的情况)等。
[2-2.效果]
根据以上详述的实施方式，可以得到以下的效果。
(2a)通过树脂层6，可以抑制接合部4的接合界面中的氧化、硫化等。其结果，可以改善光波长转换装置1A的耐久性。
(2b)由树脂层6覆盖光波长转换构件2的侧面，从而还可以抑制光波长转换构件2的氧化、硫化等。其结果，可以抑制光波长转换构件2的劣化所导致的荧光强度的降低。
[3.第2实施方式]
[3-1.构成]
图6A、6B所示的光波长转换装置1B具备：光波长转换构件2；散热构件3B；和，接合部4。
光波长转换构件2和接合部4与图1A、1B的光波长转换装置1相同，因此，标注相同的符号省略说明。
本实施方式的散热构件3B具有缺口13，所述缺口13配置在与接合部4接合的表面(亦即，上表面)。本实施方式中，对于缺口13，其配置在光波长转换构件2的周围、且为向与接合部4相反侧凹陷的环状的槽。
缺口13形成为其内缘与光波长转换构件2和接合部4的侧面齐平。缺口13配置在与光波长转换构件2和接合部4厚度方向上不重叠的位置。亦即，缺口13不与接合部4接合，而是在散热构件3B的上表面露出。
需要说明的是，缺口13可以设置在与光波长转换构件2和接合部4重叠的位置。另外，缺口13不限定于环状。进一步，散热构件3B可以具有多个缺口13。
[3-2.效果]
根据以上详述的实施方式，可以得到以下的效果。
(3a)通过散热构件3B的缺口13，光波长转换构件2与散热构件3B接合时，可以抑制源自两者间的热膨胀差异而产生的应力。因此，接合强度改善，散热性改善。另外，可以降低在高温环境下散热构件3B所产生的热应力，因此，可以抑制动作中的光波长转换构件2的剥离等破损。
[4.其他实施方式]
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式，当然可以采用各种方式。
(4a)上述实施方式的光波长转换装置1、1A、1B中，光波长转换构件2未必具有防反射膜23和中间膜24。
另外，光波长转换构件2可以具有陶瓷荧光体21、反射膜22、防反射膜23、和中间膜24以外的膜或层。例如，光波长转换构件2可以具有配置于中间膜24与接合部4之间的辅助接合层。该辅助接合层是出于改善中间膜24与接合部4的接合强度的目的而设置的，例如由金属形成。
(4b)可以使上述实施方式中的1个构成要素所具有的功能作为多个构成要素分散，或者可以使多个构成要素所具有的功能整合于1个构成要素。另外，也可以将上述实施方式的构成的一部分省略。另外，可以将上述实施方式的构成的至少一部分附加、置换等其他上述实施方式的构成。需要说明的是，由权利要求书中记载的文字包含于特定的技术构思的一切方式为本公开的实施方式。
[5.实施例]
以下，对为了确认本公开的效果而进行的试验的内容和其评价进行说明。
＜实施例1＞
(陶瓷荧光体的制作)
将Al2O3(平均粒径0.2μm)、Y2O3(平均粒径1.2μm)、Gd2O3(平均粒径1.1μm)、和CeO2(平均粒径1.5μm)的颗粒以A3B5O12：Ce量成为烧结体整体的30体积％的方式称量。
将这些颗粒与乙醇一起放入球磨机中，进行16小时粉碎混合。将得到的浆料进行干燥和造粒，将得到的造粒粉进行加压成型。进一步，使焙烧温度为1600℃、保持时间为10小时，对于得到的成型体，在大气气氛中进行焙烧，制作陶瓷荧光体。得到的陶瓷荧光体的相对密度为99％以上，且充分地致密化。需要说明的是，相对密度是基于依据JIS-R1634(1998)测得的孔隙率而求出的。
(反射膜和防反射膜的形成)
将得到的陶瓷荧光体加工成16mm见方的平均厚度200μm的板状。在该陶瓷荧光体的上表面形成防反射膜，且在下表面形成反射膜和中间膜，得到光波长转换构件。
需要说明的是，实施了作为防反射膜的由SiO2层和Ta2O5层形成的多层涂覆、作为反射膜的由TiO2层和Ag层形成的多层涂覆、作为中间膜的由Ni层和Al2O3层形成的多层涂覆。
(光波长转换构件与散热构件的接合)
将上述工序中得到的光波长转换构件切成3.5mm见方。另外，将铜制的散热构件切成12mm见方的平均厚度2mm的板状。
在切断后的光波长转换构件与散热构件之间，通过将银纳米颗粒、铜纳米颗粒、或银纳米颗粒与铜纳米颗粒的混合颗粒进行烧结而形成接合部，得到试样1～3的光波长转换装置。需要说明的是，表1中示出各试样中的接合部的熔点和热导率。
(耐激光功率性能)
对于各试样，用透镜使具有465nm的波长的激光束(亦即，蓝色LD光)聚光直至1mm宽，并进行照射。然后，对于各试样中反射的光，通过分光辐射照度计(Konica Minolta公司制的“CL-500A”)，测定X方向的色度值。该测定时，使照射蓝色LD光的功率密度从0W/mm2缓慢增加至200W/mm2。
相对于功率密度为5W/mm2时的色度值，将色度值成为60％以下的功率密度判断为产生了温度淬灭的功率密度，将该功率密度作为各试样中的耐激光功率性能。将结果示于表1。作为耐激光功率性能，可以将90W/mm2以上判断为良好。
(孔隙率)
用SEM观察切断了各试样的接合部的截面，得到了5000倍的截面图像。对于该截面图像，用图像解析软件“WinROOF”，由材料层和孔隙进行2值化的处理。由该2值化后的图像算出孔隙的面积比，作为接合部的孔隙率。将结果示于表1。
(耐热性)
对于各试样，实施使气氛温度从-50℃至150℃的重复变化的热循环。1000个循环后，评价上述耐激光功率性能，求出热循环实施后的耐激光功率性能相对于热循环实施前的耐激光功率性能之比。作为该比，优选80％以上。
＜比较例＞
准备与实施例1相同的光波长转换构件和散热构件，用有机硅糊剂(热导率0.9W/mK)、包含银的导电糊剂(热导率14W/mK)、或焊料(热导率60W/mK)形成接合部，得到试样4～6的光波长转换装置。将各试样中的耐激光功率性能和孔隙率的测定结果示于表1。
＜实施例2＞
对于与实施例1相同的光波长转换构件和散热构件，用银纳米颗粒形成孔隙率与实施例1不同的接合部，得到试样7～12的光波长转换装置。将各试样中的耐激光功率性能和孔隙率的测定结果示于表1。
＜实施例3＞
将Al2O3(平均粒径0.2μm)、Y2O3(平均粒径1.2μm)、Gd2O3(平均粒径1.1μm)、CeO2(平均粒径1.5μm)、Lu2O3(平均粒径1.1μm)、Sc2O3(平均粒径1.2μm)和Ga2O3(平均粒径1.1μm)的颗粒以A3B5O12：Ce量成为烧结体整体的30体积％、且成为表1所示的组成的方式称量，除此之外，以与实施例1同样的步骤得到试样13～24的光波长转换装置。将各试样中的耐激光功率性能和孔隙率的测定结果示于表1。
＜实施例4＞
如表1所示那样改变陶瓷荧光体的平均厚度和接合部的接合区域的平均厚度，除此之外，以与实施例1同样的步骤得到试样25～30的光波长转换装置。将各试样中的耐激光功率性能和孔隙率的测定结果示于表1。需要说明的是，试样30由于接合部的强度不足而无法测定耐激光功率性能。
＜实施例5＞
用氟系的树脂层覆盖接合部的侧面，除此之外，以与实施例1同样的步骤得到试样31的光波长转换装置。另外，在散热构件的上表面设置缺口，除此之外，以与实施例1同样的步骤得到试样32的光波长转换装置。此外，对从光波长转换构件的厚度方向观察到的角部进行半径5mm的R加工，除此之外，以与实施例1同样的步骤得到试样33的光波长转换装置。
进一步，得到组合了上述树脂层与上述缺口的试样34的光波长转换装置、组合了上述树脂层与上述R加工的试样35的光波长转换装置、和组合了上述树脂层与上述缺口与上述R加工的试样36的光波长转换装置。将各试样中的耐激光功率性能和孔隙率的测定结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002627156880000171
＜考察＞
如表1所示那样，可知：接合部的热导率为120W/mK以上且熔点为240℃以上的实施例1～4中，耐激光功率性能良好，甚至在激光的高功率区域内也可以应用。另一方面，接合部的热导率低于120W/mK且熔点低于240℃的比较例中，在激光的高功率区域发生温度淬灭，无法应用于高功率区域。
由实施例2的结果可知：通过使接合部的孔隙率为40％以下，从而能应用于更高功率区域。另外，由实施例3的结果可知：各种组成的陶瓷荧光体能应用于高功率区域。
进一步，由实施例4的结果可知：通过使接合部的接合区域的平均厚度相对于陶瓷荧光体与接合区域的总计厚度的比率(表1中的“接合部的平均厚度比”)为50％以下，从而能应用于更高功率区域。
另外，由实施例5的结果可知：通过用树脂层覆盖接合部，从而可以抑制在高温下经长时间加热后的耐激光功率性能的降低。另外可知：通过缺口和R加工，光波长转换装置的接合强度改善，耐激光功率性能改善。

Claims (9)

1.一种光波长转换装置，其具备：
光波长转换构件，其以转换所入射的光的波长的方式构成；
散热构件，其散热性比所述光波长转换构件还优异；和，
接合部，其用于将所述光波长转换构件与所述散热构件接合，
所述光波长转换构件具有：
板状的陶瓷荧光体；和，
反射膜，其配置于所述陶瓷荧光体的所述散热构件侧的表面，
所述接合部的热导率为120W/mK以上，
所述接合部的熔点为240℃以上。
2.根据权利要求1所述的光波长转换装置，其中，所述接合部仅由金、银、铜、或它们的组合构成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光波长转换装置，其中，
所述接合部具有孔隙，
所述接合部的孔隙率为40％以下。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的光波长转换装置，其中，
所述接合部中的配置于所述光波长转换构件与所述散热构件之间的接合区域的平均厚度为1μm以上。
5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的光波长转换装置，其中，
所述接合部中的配置于所述光波长转换构件与所述散热构件之间的接合区域的平均厚度为所述陶瓷荧光体的平均厚度与所述接合区域的平均厚度的总计厚度的50％以下。
6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的光波长转换装置，其还具备树脂层，所述树脂层覆盖所述接合部中的未与所述光波长转换构件和所述散热构件接合的表面的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的光波长转换装置，其中，
所述树脂层以氟化物系的树脂为主成分。
8.根据权利要求1～权利要求7中任一项所述的光波长转换装置，其中，
所述散热构件具有至少1个缺口，所述缺口配置在要与所述接合部接合的表面。
9.根据权利要求1～权利要求8中任一项所述的光波长转换装置，其中，
所述光波长转换构件中，从厚度方向观察到的至少1个角部为圆形。
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