DE102021114438A1

DE102021114438A1 - Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils, metallbeschichtetes Bauteil, Wellenlängenumwandlungsbauteil, und lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102021114438A1
Application number: DE102021114438.8A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Yamashita
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2021-12-09
Also published as: JP2021188114A; CN113764967A; US20210384699A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils beinhaltet: Bereitstellen eines keramischen Verbundbauteils, das einen keramischen Teil und einen Verbindungsteil beinhaltet, der mit dem keramischen Teil verbunden ist; Auftragen einer Edelmetallschicht auf eine Oberflächenregion, die zumindest einen Bereich von einer Oberfläche des keramischen Teils und einen Bereich von einer Oberfläche des Verbindungsteils beinhaltet, wobei die Edelmetallschicht ein Edelmetall beinhaltet; und Entfernen von zumindest einem Bereich der Edelmetallschicht, der sich auf der Oberfläche des keramischen Teils befindet und der durch die Grenze zwischen dem keramischen Teil und dem Verbindungsteil abgegrenzt ist. Der Verbindungsteil weist eine stärkere Adhäsion zu dem Edelmetall auf als der keramische Teil.

Description

VERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht eine Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-098157 , eingereicht am 5. Juni 2020, deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils, ein metallbeschichtetes Bauteil, ein Wellenlängenumwandlungsbauteil, oder eine lichtemittierende Vorrichtung.
Techniken zum Auftragen eines Metalls auf einen bestimmten Bereich von einer Oberfläche zum Zwecke der Abschirmung von Licht sind bekannt. Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2013-232539 offenbart ein Verfahren, das ein Bilden einer lichtabschirmenden Metallschicht auf der oberen Fläche einer Leuchtstoffschicht beinhaltet, worauf ein teilweises Entfernen der lichtabschirmenden Schicht folgt.
ZUSAMMENFASSUNG
In dem Fall des Auftragens einer Metallschicht auf einen bestimmten Teil einer Oberfläche, ist es wünschenswert, die Metallschicht an dem erforderlichen Ort präzise zu bilden. Einer der Zwecke der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Metallschicht an einem gewünschten Ort einer Oberfläche mit einer hohen Präzision aufzutragen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils, das in der Beschreibung offenbart ist, beinhaltet: Bereitstellen eines keramischen Verbundbauteils, das einen keramischen Teil und einen Verbindungsteil beinhaltet, der mit dem keramischen Teil verbunden ist, wobei der Verbindungsteil eine stärkere Adhäsion zu einem Edelmetall aufweist als der keramische Teil; Auftragen einer Edelmetallschicht auf eine Oberflächenregion, die zumindest einen Bereich von einer Oberfläche des keramischen Teils und einen Bereich von einer Oberfläche des Verbindungsteils beinhaltet; und ein Entfernen eines Bereichs der Edelmetallschicht, der auf dem keramischen Teil und dem Verbindungsteil aufgetragen ist, wobei die Edelmetallschicht auf der Oberfläche des keramischen Teils, die durch die Grenze zwischen dem keramischen Teil und dem Verbindungsteil abgegrenzt ist, entfernt wird.
Ein metallbeschichtetes Bauteil, das in der Beschreibung offenbart ist, beinhaltet einen keramischen Teil, einen Verbindungsteil, der mit dem keramischen Teil verbunden ist, und eine Edelmetallschicht, die auf einer Oberfläche des Verbindungsteils entlang einer Grenze zwischen dem keramischen Teil und dem Verbindungsteil gebildet ist. Die Oberfläche des Verbindungsteils, die abgegrenzt ist durch die Grenze, hat eine stärkere Adhäsion zu dem Edelmetall als eine Oberfläche des keramischen Teils.
Ein metallbeschichtetes Bauteil, das in der Beschreibung offenbart ist, beinhaltet einen ersten keramischen Teil, einen zweiten keramischen Teil, der mit dem ersten keramischen Teil verbunden ist, und eine Edelmetallschicht, die auf einer Oberfläche des zweiten keramischen Teils entlang einer Grenze zwischen dem ersten keramischen Teil und dem zweiten keramischen Teil gebildet ist. Eine Oberflächenrauigkeit Rz von der Oberfläche des zweiten keramischen Teils, auf der die Edelmetallschicht gebildet ist, beträgt zumindest 0,10 µm.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Bauteil erhalten werden, das eine Metallschicht aufweist, die auf der Oberfläche davon mit einer hohen Präzision gebildet ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines metallbeschichteten Bauteils gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht des metallbeschichteten Bauteils, aufgenommen entlang einer Linie II-II in 1.
3A ist eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils erklärt.
3B ist eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils erklärt.
3C ist eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils erklärt.
3D ist eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils erklärt.
4A ist ein TEM-Bild eines hergestellten metallbeschichteten Bauteils.
4B ist ein weiteres TEM-Bild des hergestellten metallbeschichteten Bauteils.
4C ist ein weiteres TEM-Bild des hergestellten metallbeschichteten Bauteils.
4D ist ein weiteres TEM-Bild des hergestellten metallbeschichteten Bauteils.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
6 ist eine Draufsicht entsprechend zu 5.
7 ist eine Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung, aufgenommen entlang einer Linie VII-VII in 6.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die interne Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform erklärt.
9 ist eine Draufsicht entsprechend zu 8.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die die interne Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform erklärt.
11 ist eine Draufsicht entsprechend zu 10.

DETAILLIERTE BSCHREIBUNG
In der Beschreibung oder den angehängten Ansprüchen, wird ein Polygon, wie zum Beispiel ein Dreieck, ein Rechteck, oder dergleichen, das eine Form beinhaltet, die einer Bearbeitung unterzogen wird, wie zum Beispiel Winkelschneiden, Abfasen, Abschrägen, Abrunden oder dergleichen, als ein Polygon bezeichnet. Zudem ist der Ort einer solchen Bearbeitung nicht limitiert auf eine Ecke (ein Ende von einer Seite). Vielmehr wird eine Form, welche in der Mitte von einer Seite einer Bearbeitung unterzogen wird, gleichermaßen als ein Polygon bezeichnet. Mit anderen Worten sollte jegliche polygonbasierte Form, die einer Bearbeitung unterzogen wird, als in die Interpretation eines „Polygons“ in der Beschreibung und den angehängten Ansprüchen einbezogen verstanden werden.
Dies ist nicht nur auf Polygone anwendbar, sondern ebenfalls auf jegliches Wort, das eine spezifische Form beschreibt, wie zum Beispiel eine trapezförmige, kreisförmige, ausgesparte, vertiefte, hervorstehende oder erhöhte Form. Dies ist ebenfalls beim Handhaben von jeder Seite einer Form anwendbar. In anderen Worten, sogar wenn eine Seite an einer Ecke oder in der Mitte einer Bearbeitung unterzogen wird, beinhaltet die Interpretation einer „Seite“ den bearbeiteten Bereich. In dem Fall des Unterscheidens von einem „Polygon“ oder einer „Seite“, die mit Absicht nicht von einer bearbeiteten Form bearbeitet wird, wird es mit dem daran hinzugefügten Wort „exakt“ ausgedrückt, zum Beispiel ein „exaktes Rechteck“.
In der Beschreibung oder den angehängten Ansprüchen beschreiben Ausdrücke, wie zum Beispiel oben/unten, links/rechts, Vorderseite/Hinterseite, vorwärts/rückwärts, Vorderteil/Hinterteil, oder dergleichen, lediglich die relativen Positionen, Orientierungen, oder Richtungen, und müssen nicht mit denen in der Anwendung übereinstimmen. Zum Beispiel, wenn die obere Fläche eines Teils derart implementiert wird, dass sie eine laterale Fläche eines fertiggestellten Produkts wird, bleibt die obere Fläche des Teils die obere Fläche für dieses Teil.
In der Beschreibung oder den angehängten Ansprüchen kann zudem, wenn es multiple Stücke einer bestimmten Komponente gibt und eine Unterscheidung gemacht werden muss, ein Wort, wie zum Beispiel „erste“, „zweite“, oder dergleichen gegebenenfalls hinzugefügt werden. Die Weise, in der ein solches Wort in der Beschreibung verwendet wird, muss nicht mit der Weise übereinstimmen, in der ein solches Wort in den Ansprüchen verwendet wird, wenn der zu unterscheidende Gegenstand oder die Perspektive für eine solche Unterscheidung sich unterscheidet.
Zum Beispiel in dem Fall, in dem es eine Mehrzahl von Elementen gibt, die in der Beschreibung durch „erste“, „zweite“ und „dritte“ bezeichnet und unterschieden werden, und in dem in einem bestimmten Anspruch nur diejenigen aufgeführt sind, die in der Beschreibung aus Gründen der Verständlichkeit als die „erste“ und „dritte“ bezeichnet werden, kann das, was in den Ansprüchen als „erste“ und „zweite“ bezeichnet wird, dem entsprechen, was in der Beschreibung als „erste“ und „dritte“ bezeichnet wird.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind vorgesehen, um den technischen Ideen der vorliegenden Erfindung Gestalt zu geben, und sind nicht dazu angedacht, die vorliegende Erfindung zu limitieren. In der nachfolgenden Erklärung, bezeichnen die gleichen Bezeichnungen und Bezugszeichen die gleichen oder ähnlichen Bauteile, für die eine redundante Erklärung gegebenenfalls weggelassen wird. Die Größen und relativen Positionen der Bauteile, die in den Zeichnungen gezeigt sind, können aus Gründen der Klarheit der Erklärung vergrößert sein.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines metallbeschichteten Bauteils 1 gemäß einer Ausführungsform. 2 ist eine Querschnittsansicht des metallbeschichteten Bauteils 1, aufgenommen entlang einer Linie II-II in 1. 3A, 3B, 3C, und 3D sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils 1 erklären. 4A bis 4D sind TEM(Transmissionselektronenmikroskop)-Bilder des metallbeschichteten Bauteils 1.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer lichtemittierenden Vorrichtung 2 gemäß einer Ausführungsform. 6 ist eine Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung 2. 7 ist eine Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung 2, aufgenommen entlang einer Linie VII-VII in 6. 8 ist eine perspektivische Ansicht der lichtemittierenden Vorrichtung 2, von der das lichtabschirmende Bauteil 300 zum Erklären der internen Struktur entfernt ist. 9 ist eine Draufsicht in demselben Zustand, wie in 8. 10 ist eine perspektivische Ansicht der lichtemittierenden Vorrichtung 2, von der das lichtdurchlässige Bauteil 290 und das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 ferner entfernt sind, um die interne Struktur zu erklären. 11 ist eine Draufsicht in demselben Zustand, wie in 10.
Ein metallbeschichtetes Bauteil 1 gemäß einer Ausführungsform wird als erstes erklärt, und eine lichtemittierende Vorrichtung 2, die produziert wird durch ein Einbeziehen des metallbeschichteten Bauteils 1 gemäß der Ausführungsform als ein Bestandteil, wird anschließend erklärt.
Ein metallbeschichtetes Bauteil 1 weist Bestandteile auf, die ein keramisches Verbundbauteil 110, eine Edelmetallschicht 120, eine Metallschicht 130, und eine schwarze Schicht 140 beinhalten. Das metallbeschichtete Bauteil 1 beinhaltet zumindest ein keramisches Verbundbauteil 110 und eine Edelmetallschicht 120.
Jeder Bestandteil des metallbeschichteten Bauteils 1 wird beschrieben.
Keramisches Verbundbauteil 110
Ein keramisches Verbundbauteil 110 beinhaltet als Bestandteile einen keramischen Teil 111 und einen Verbindungsteil 112. Das keramische Verbundbauteil 110 weist eine obere Fläche, eine untere Fläche, und laterale Fläche(n) auf. Das keramische Verbundbauteil 110 ist derart gebildet, dass es eine flache Plattenform aufweist. Das keramische Verbundbauteil 110 ist derart gebildet, dass es eine rechteckige Quaderform aufweist. Das keramische Verbundbauteil 110 ist derart gebildet, dass es in einer Drauf- oder Bodenansicht eine viereckige Form aufweist. Die viereckige Form kann zum Beispiel ein Quadrat sein.
An der oberen Fläche des keramischen Verbundbauteils 110 sind der keramische Teil 111 und der Verbindungsteil 112 angrenzend. An der unteren Fläche des keramischen Verbundbauteils 110 sind der keramische Teil 111 und der Verbindungsteil 112 angrenzend. An den lateralen Flächen des keramischen Verbundbauteils 110 ist der Verbindungsteil 112 freigelegt, jedoch ist der keramische Teil 111 nicht freigelegt. Entsprechend sind der keramische Teil 111 und der Verbindungsteil 112 in den lateralen Flächen des keramischen Verbindungsbauteils 110 nicht angrenzend.
An der oberen Fläche des keramischen Verbundbauteils 110 ist der keramische Teil 111 von dem Verbindungsteil 112 umgeben. In der unteren Fläche des keramischen Verbundbauteils 110 ist der keramische Teil 111 von dem Verbindungsteil 112 umgeben. Die Form und die Größe des Gebiets, in dem der keramische Teil 111 in der oberen Fläche des Verbundbauteils 110 freigelegt ist, sind die gleichen, wie jene von dem Gebiet, in dem der keramische Teil 111 in der unteren Fläche des Verbundbauteils 110 freigelegt ist.
Der keramische Teil 111 weist eine obere Fläche, eine untere Fläche, und laterale Flächen auf. Der keramische Teil 111 ist derart gebildet, dass er eine flache Plattenform aufweist. Der keramische Teil 111 ist derart gebildet, dass er eine rechteckige Quaderform aufweist. Ferner ist der keramische Teil 111 derart gebildet, dass er eine viereckige Form in der Drauf- und Bodenansicht aufweist. Die viereckige Form kann zum Beispiel ein Quadrat sein. Die Form ist nicht auf eine viereckige Form limitiert. Zum Beispiel kann sie kreisförmig sein. Der keramische Teil 111, der in den Zeichnungen gezeigt ist, ist in der Drauf- und Bodenansicht rechteckig.
Der keramische Teil 111 weist Verbindungsregionen auf, die mit dem Verbindungsteil 112 verbunden sind. Der keramische Teil 111 weist die Verbindungsregionen in den lateralen Flächen auf. Die gesamten lateralen Flächen des keramischen Teils 111 können die Verbindungsregionen sein. Die äußeren Kanten der oberen Flächen oder die äußeren Kanten der unteren Flächen des keramischen Teils 111 sind in den Verbindungsregionen beinhaltet. Die obere Fläche oder die untere Fläche des keramischen Teils 111 sind nicht in den Verbindungsregionen beinhaltet, mit Ausnahme der äußeren Kanten.
Die gesamte obere Fläche oder die gesamte untere Fläche des keramischen Teils 111 muss nicht in den Verbindungsregionen beinhaltet sein. Beispiele von Gestalten, in denen die gesamte obere Fläche oder die gesamte untere Fläche nicht in den Verbindungsregionen beinhaltet ist, beinhalten den Fall, in dem die obere Fläche oder die untere Fläche des keramischen Teils 111 von der oberen Fläche oder der unteren Fläche des Verbindungsteils 112 hervorstehen.
Der keramische Teil 111 ist durch ein Verwenden einer Keramik als ein primäres Material gebildet. Beispiele von Keramiken zur Verwendung als das primäre Material beinhalten Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumoxid, Yttriumoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, oder dergleichen. Ferner ist der keramische Teil 111 als ein gesinterter Körper gebildet.
Der Verbindungsteil 112 weist eine obere Fläche, eine untere Fläche, äußere laterale Flächen, und innere laterale Flächen auf. Der Verbindungsteil 112 ist derart gebildet, dass er eine flache plattenförmige Form mit einem Durchgangsloch aufweist. Die äußeren Kanten des Verbindungsteils 112 bilden eine viereckige Form in der Drauf- und Bodenansicht. Die viereckigen Formen beinhalten ein Quadrat. Die Form ist nicht auf eine viereckige Form limitiert. Sie kann zum Beispiel kreisförmig sein.
Der Verbindungsteil 112 weist Verbindungsregionen auf, die mit dem keramischen Teil 111 verbunden sind. Der Verbindungsteil 112 weist die Verbindungsregionen in den inneren lateralen Flächen auf. Die gesamten inneren lateralen Flächen des Verbindungsteils 112 können die Verbindungsregionen sein. Die Linien, die von der oberen Fläche und den inneren lateralen Flächen geteilt werden, oder die Linien, die von der unteren Fläche und den inneren lateralen Flächen geteilt werden, beinhalten die Verbindungsregionen. Die obere Fläche oder die untere Fläche des Verbindungsteils 112, mit Ausnahme der Linien, die von den inneren lateralen Flächen geteilt werden, sind nicht in den Verbindungsregionen beinhaltet.
Die gesamte obere Fläche oder die gesamte untere Fläche der Verbindungsfläche 112 muss nicht in den Verbindungsregionen beinhaltet sein. Beispiele von Gestalten, in denen die gesamte obere Fläche oder die gesamte untere Fläche nicht in den Verbindungsregionen beinhaltet sind, beinhalten den Fall, in dem die obere Fläche oder die untere Fläche des Verbindungsteils 112 von der oberen Fläche oder der unteren Fläche des keramischen Teils 111 hervorsteht.
Der Verbindungsteil 112 weist eine stärkere Adhäsion zu einem Edelmetall der Edelmetallschicht 120 auf als der keramische Teil 111. Zumindest in der Oberfläche, auf der die Edelmetallschicht 120 gebildet ist, weist der Verbindungsteil 112 eine stärkere Adhäsion zu einem Edelmetall auf als der keramische Teil 111. In anderen Worten ist der Verbindungsteil 112 unter Verwendung eines Materials oder einer Form gebildet, die eine Adhäsion zu einem Edelmetall im Vergleich zu dem keramischen Teil 111 vereinfacht. Eine vereinfachte Adhäsion ist in anderen Worten weniger anfällig für eine Delamination.
Der Verbindungsteil 112 ist gebildet unter Verwendung einer Keramik als ein primäres Material. Beispiele von Keramiken zur Verwendung als das primäre Material beinhalten Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumoxid, Yttriumoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, oder dergleichen. Der Verbindungsteil 112 muss nicht eine Keramik als ein primäres Material verwenden. Zum Beispiel kann der Verbindungsteil 112 unter Verwendung eines Metalls als ein primäres Material gebildet sein. Metalle, wie zum Beispiel AI, Fe, Ti oder dergleichen, weisen eine stärkere Adhäsion zu einem Edelmetall auf als eine Keramik.
Der keramische Teil 111 und der Verbindungsteil 112 sind integral gebildet. Der keramische Teil 111 und der Verbindungsteil 112 sind als ein integrierter gesinterter Körper gebildet, der durch ein integrales Sintern des keramischen Teils 111 und des Verbindungsteils 112 produziert ist. Dies kann zum Beispiel erreicht werden durch ein integrales Sintern eines keramischen Teils 111, der ein gesinterter Körper ist, und eines granularen Materials zum Bilden eines Verbindungsteils 112. Für das Sinterverfahren kann zum Beispiel ein druckloses Sintern, Funkenplasmasintern (SPS), Heißpressen (HP) oder dergleichen verwendet werden.
In dem Fall des Bildens eines keramischen Teils 111 und eines Verbindungsteils 112, unter Verwendung derselben Keramik als ein primäres Material, wird der Verbindungsteil 112 mit einer höheren Porosität als der keramische Teil 111 versehen. In anderen Worten wird der Verbindungsteil 112 derart gebildet, dass er mehr Leerräume als der keramische Teil 111 enthält. Eine solche Porositätsdifferenz kann durch die Sinterbedingungen (Sintertemperatur, Sinterzeit, Heizrate), die Partikelgröße des Materials, die Konzentration eines Sinteradditivs, oder dergleichen angepasst werden.
Eine höhere Porosität erhöht die Vorsprünge und Vertiefungen, die mit den Leerräumen in der Oberfläche des Verbindungsteils 112 in Verbindung stehen. Die Edelmetallschicht 120 kann mit einer stärkeren Adhäsion zu einer Oberfläche gebildet sein, die mehr Vorsprünge und Vertiefungen aufweist als eine Oberfläche, die weniger Vorsprünge und Vertiefungen aufweist. Dies liegt daran, dass eine Edelmetallschicht gebildet wird, wenn das Edelmetall in die Vertiefungen eindringt. Entsprechend kann ein Erhöhen der Porosität des Verbindungsteils die Adhäsion zu einem Edelmetall verbessern.
Edelmetallschicht 120
Eine Edelmetallschicht 120 ist eine Metallschicht, die unter Verwendung eines Edelmetalls als ein primäres Metall gebildet ist. Alternativ ist die Edelmetallschicht 120 eine Metallschicht, die lediglich mit einem Edelmetall gebildet ist. Eine Metallschicht, die lediglich mit einem Edelmetall gebildet ist, bezieht sich hier auf eine, die eine Edelmetallanteil von zumindest 80% aufweist. Die Edelmetallschicht 120 kann eine Legierung sein, die ein Metall enthält, das von Edelmetallen verschieden ist. Die Edelmetalle zum Bilden der Edelmetallschicht 120 beinhalten ein oder mehrere Elemente, die ausgewählt sind aus Pt, Au, Ag, Rh, oder dergleichen. Zum Beispiel kann die Edelmetallschicht 120 gebildet sein unter Verwendung von lediglich Pt.
Die Edelmetallschicht 120 kann derart gebildet sein, dass sie eine Dicke in dem Bereich von 5 nm bis 500 nm aufweist. Die Edelmetallschicht 120 kann eine Dicke aufweisen, die 500 nm übersteigt. Die Edelmetallschicht 120 ist vorzugsweise derart gebildet, dass sie eine Dicke von höchstens 1000 nm aufweist.
Metallschicht 130
Eine Metallschicht 130 wird gebildet unter Verwendung eines Metalls als ein primäres Material. Für das primäre Material für die Metallschicht 130 wird ein Metall verwendet, das von dem primären Metall für die Edelmetallschicht 120 verschieden ist. Die Metallschicht 130 wird gebildet unter Verwendung eines Materials, das nicht in den Materialien zum Bilden der Edelmetallschicht 120 enthalten ist. Metallmaterialien zum Bilden der Metallschicht 130 beinhalten ein oder mehrere Elemente, die ausgewählt sind aus Ru, W, Al, Ti, Ni, oder dergleichen. Zum Beispiel kann die Metallschicht 130 gebildet werden unter Verwendung von lediglich Ru.
Die Metallschicht 130 kann derart gebildet sein, dass sie eine Dicke in dem Bereich von 50 nm bis 1000 nm aufweist. Die Metallschicht 130 kann eine Dicke aufweisen, die 1000 nm übersteigt. Die Metallschicht 130 ist vorzugsweise derart gebildet, dass sie eine Dicke von höchstens 2000 nm aufweist.
Schwarze Schicht 140
Eine schwarze Schicht 140 ist eine schwarzfarbige Schicht. Die schwarze Farbe wird hier als eine Farbe definiert, die ein Reflexionsvermögen von sichtbarem Licht von höchstens 30%, und eine Absorption von sichtbarem Licht von zumindest 70% aufweist. Zum Beispiel kann die schwarze Schicht 140 gebildet werden unter Verwendung von lediglich RuO₂. Die schwarze Schicht 140 kann derart gebildet sein, dass sie eine Dicke in dem Bereich von 1 nm bis 100 nm aufweist. Die schwarze Schicht 140 kann derart gebildet sein, dass sie eine Dicke aufweist, die 100 nm übersteigt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils 1 wird als nächstes erklärt.
Ein keramisches Verbundbauteil 110 wird bereitgestellt. 3A zeigt den Zustand, in dem das keramische Verbundbauteil 110 bereitgestellt wurde. Das keramische Verbundbauteil 110 kann bereitgestellt werden durch ein Herstellen von einem keramischen Teil 111 und von einem Verbindungsteil 112. Das keramische Verbundbauteil 110 kann bereitgestellt werden durch ein Kaufen eines keramischen Verbundbauteils 110 anstelle des Herstellens davon.
Das keramische Verbundbauteil 110 kann zum Beispiel hergestellt werden durch ein Binden eines keramischen Teils 111 an einen Verbindungsteil 112 unter Verwendung eines Klebstoffes. Alternativ kann, wie vorstehend beschrieben, das keramische Verbundbauteil 110 hergestellt werden durch ein integrales Sintern eines keramischen Teils 111 und eines Verbindungsteils 112.
Anschließend wird eine Edelmetallschicht 120 auf das keramische Verbundbauteil 110 aufgetragen. 3B zeigt den Zustand nach einem Auftrag einer Edelmetallschicht 120 auf dem keramischen Verbundbauteil 110. Die Edelmetallschicht 120 wird auf der Oberfläche des keramischen Verbundbauteils 110 aufgetragen. Die Edelmetallschicht 120 wird auf der oberen Fläche oder der unteren Fläche des keramischen Verbundbauteils 110 aufgetragen. Die Edelmetallschicht 120 kann nicht nur auf der oberen Fläche oder der unteren Fläche des keramischen Verbundbauteils 110 aufgetragen werden, sondern ebenfalls auf den lateralen Flächen, die sich von der oberen Fläche oder der unteren Fläche erstrecken.
Die Edelmetallschicht 120 wird derart aufgetragen, dass sie sich über den keramischen Teil 111 und den Verbindungsteil 112 erstreckt. Die Edelmetallschicht 120 wird auf einer Oberfläche des keramischen Verbundbauteils 110 aufgetragen. Die Edelmetallschicht 120 wird auf einen Bereich der Oberfläche des keramischen Verbundbauteils 110 aufgetragen. Die Edelmetallschicht 120 wird an der Oberflächenregion aufgetragen, die einen Bereich der Oberfläche des keramischen Teils 111 und einen Bereich der Oberfläche des Verbindungsteils 112 beinhaltet.
Die Edelmetallschicht 120 wird auf dem verbundenen Gebiet aufgetragen, an dem zwei Gebiete mit unterschiedlichen Adhäsionsstärken relativ zu einem Edelmetall kontinuierlich angeordnet sind. Die Edelmetallschicht 120 wird auf dem verbundenen Gebiet aufgetragen, an dem zwei Gebiete, die unterschiedliche Adhäsionsstärken relativ zu einem oder mehreren Edelmetallen aufweisen, die ausgewählt sind aus Pt, Au, Ag, und Rh, kontinuierlich angeordnet sind. Das verbundene Gebiet beinhaltet ein Gebiet, das eine schwache Adhäsion zu dem Edelmetall(en) aufweist, und ein Gebiet, das eine starke Adhäsion zu dem Edelmetall(en) aufweist. Da der keramische Teil 111 und der Verbindungsteil 112 unterschiedliche Adhäsionsstärken relativ zu den Edelmetallen aufweisen, ist das Gebiet, das den keramischen Teil 111 und den Verbindungsteil 112 beinhaltet, ein verbundenes Gebiet.
Die Edelmetallschicht 120 kann auf der Oberfläche des keramischen Verbundbauteils 110 gebildet werden durch, zum Beispiel, Sputtern. In dem Fall des Bildens einer Edelmetallschicht 120 durch Sputtern auf einen keramischen gesinterten Körper, der ein ausreichendes Volumen von Leerräumen enthält, wird die Edelmetallschicht 120 gebildet, indem es dem Edelmetall erlaubt wird, in die Vertiefungen einzudringen, die gemäß den Formen von Vorsprüngen und Vertiefungen vorgesehen sind, die in der Oberfläche gebildet sind.
Anschließend wird eine Delaminationsschicht auf die Edelmetallschicht 120 aufgetragen, die auf das keramische Verbundbauteil 110 aufgetragen wurde. 3C zeigt den Zustand nach einem Auftragen einer Delaminationsschicht auf die Edelmetallschicht 120. In dem metallbeschichteten Bauteil, das in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die Metallschicht 130 die Delaminationsschicht.
Die Delaminationsschicht wird auf die Oberflächenregion aufgetragen. Die Delaminationsschicht wird in dem Gebiet aufgetragen, in dem die Edelmetallschicht 120 derart aufgetragen wird, dass sie sich über den keramischen Teil 111 und den Verbindungsteil 112 erstreckt. Die Delaminationsschicht wird auf dem verbundenen Gebiet aufgetragen. Die Delaminationsschicht kann auf der Oberfläche der Edelmetallschicht 120 gebildet werden, zum Beispiel, durch Sputtern. Die Delaminationsschicht kann gebildet werden unter Verwendung eines Metalls, das von dem Edelmetall(en) verschieden ist, das zum Bilden der Edelmetallschicht 120 verwendet wird.
Anschließend wird eine schwarze Schicht 140 auf die Delaminationsschicht aufgetragen. 3D zeigt den Status nach einem Bilden einer schwarzen Schicht 140 auf der Delaminationsschicht. Die schwarze Schicht 140 ist auf zumindest einem Bereich der Edelmetallschicht 120 und einem Bereich der Delaminationsschicht gebildet, in dem das keramische Verbundbauteil 110 eine starke Adhäsion zu den Edelmetallen aufweist. Die schwarze Schicht 140 kann auf der Oberfläche der Delaminationsschicht gebildet werden durch, zum Beispiel, Sputtern.
Anschließend wird die Edelmetallschicht 120, die auf der Oberfläche des keramischen Teils 111 aufgetragen ist, von dem keramischen Verbundbauteil 110 entfernt, auf dem die Edelmetallschicht 120 gebildet wurde. Dies entfernt ebenfalls die Delaminationsschicht und die schwarze Schicht 140, die auf dem keramischen Teil 111 zusammen mit der Edelmetallschicht 120 aufgetragen ist.
Von der Edelmetallschicht 120, die auf dem keramischen Verbundbauteil 110 aufgetragen ist, wird die Edelmetallschicht 120 entfernt, die auf der Oberfläche des keramischen Teils 111 aufgetragen ist, der durch die Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 abgegrenzt ist. Von der Edelmetallschicht 120, die auf den keramischen Verbundbauteil 110 aufgetragen ist, wird die Edelmetallschicht 120 nicht entfernt, die auf der Oberfläche des Verbindungsteils 112 aufgetragen ist. Dementsprechend verbleibt die Delaminationsschicht auf der Edelmetallschicht 120, die auf der Oberfläche des Verbindungsteils 112 aufgetragen ist. Von der Edelmetallschicht 120, die auf den verbundenen Gebieten aufgetragen ist, wird lediglich die Edelmetallschicht 120 entfernt, die auf dem Gebiet aufgetragen ist, das eine schwache Adhäsion zu den Edelmetallen aufweist.
Die Edelmetallschicht 120 wird entfernt durch eine Ausnutzung der Adhäsionsstärkendifferenz. Zum Beispiel kann die Edelmetallschicht 120, die auf dem keramischen Teil 111 aufgetragen ist, durch ein Bewegen oder Vibrieren des keramischen Verbundbauteils 110 entfernt werden, das die Edelmetallschicht 120 darauf gebildet hat. Alternativ kann die Edelmetallschicht zum Beispiel entfernt werden durch ein Anwenden von Ultraschallvibrationen oder von einem thermischen Schock auf den keramischen Teil 111, der die Edelmetallschicht 120 darauf gebildet hat.
Aufgrund seiner schwachen Adhäsion zu einem Edelmetall wird der keramische Teil 111 in dem Zeitpunkt, in dem die Edelmetallschicht 120 auf das keramischen Verbundbauteil 110 aufgetragen wird, nicht vollständig an das Edelmetall angehaftet. Andererseits wird, aufgrund seiner starken Adhäsion zu einem Edelmetall, der Verbindungsteil 112 ausreichend an das Edelmetall angehaftet, in dem Zeitpunkt, in dem die Edelmetallschicht 120 ausgetragen wird. Aufgrund dieser Adhäsionsstärkendifferenz wird lediglich die Edelmetallschicht 120, die auf der Oberfläche des keramischen Teils 111 aufgetragen ist, durch eine externe Kraft entfernt, wie zum Beispiel einer Vibration, Ultraschallvibration, oder dergleichen.
4A bis 4D sind TEM-Bilder des hergestellten metallbeschichteten Bauteils 1. 4A und 4C sind Streuelektronenbilder und 4B und 4D sind Transmissionselektronenbilder.
In den metallbeschichteten Bauteil 1, von dem diese Bilder aufgenommen wurden, ist das keramische Verbundbauteil 110 ein integral gesinterter Körper, der aus einem keramischen Teil 111, der aus Aluminiumoxid als ein primäres Material gebildet ist, und aus einem Verbindungsteil 112, der aus Aluminiumoxid als ein primäres Material gebildet ist, besteht. Das keramische Verbundbauteil 110 wurde gebildet durch ein Anpassen der Sinterbedingungen, derart, dass die Porosität des Verbindungsteils 112 von ungefähr 10% erreicht wurde. Die Dicke des keramischen Verbundbauteils 110 war 0,4 mm. Für die Edelmetallschicht 120 wurde Pt eingesetzt. Für die Delaminationsschicht wurde Ru eingesetzt. Für die schwarze Schicht 140 wurde RuO₂ eingesetzt. Die Schichtbildungsraten wurden derart angepasst, dass die Dicke von jeder Schicht 200 nm betrug.
Die TEM-Bilder in 4A und 4B zeigen das Gebiet nahe der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112, und analysieren nahe der Oberfläche, wo die Edelmetallschicht 120 aufgetragen wurde. Der keramische Teil 111 ist auf der linken Seite der Bilder gezeigt, und der Verbindungsteil 112 ist auf der rechten Seite gezeigt. Eine große Anzahl von Leerräumen werden in dem Verbindungsteil 112 beobachtet, jedoch wird in dem keramischen Teil 111 kein Leerraum visuell beobachtet. Auf dem Verbindungsteil 112, dessen Oberfläche Vorsprünge und Vertiefungen aufweist, die durch die Leerräume erzeugt sind, sind eine Edelmetallschicht 120, eine Delaminationsschicht, und eine schwarze Schicht 140 gebildet.
Wie den Bildern in 4A und 4B zu entnehmen ist, ist die Edelmetallschicht 120 auf der Oberfläche aufgetragen, die Vorsprünge und Vertiefungen aufweist, wird jedoch von dem Gebiet ohne Vorsprünge und Vertiefungen entfernt. In anderen Worten ist die Edelmetallschicht 120 auf der Oberfläche des Verbindungsteils 112 entlang der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 gebildet. Die Gebiete mit und ohne dem Edelmetall 120 sind klar entlang der Grenze zwischen den Gebieten mit und ohne Vorsprüngen und Vertiefungen getrennt. In anderen Worten kann die Grenze zwischen den Gebieten mit der Edelmetallschicht 120 und dem Gebiet ohne die Edelmetallschicht 120 als übereinstimmend mit der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 bezeichnet werden. Dies demonstriert, dass die Edelmetallschicht 120 mit einer hohen Präzision lediglich von dem keramischen Teil 111 entfernt wurde.
In der Oberfläche, wo die Edelmetallschicht 120 aufgetragen ist, unterscheiden sich die Grade von Vorsprüngen und Vertiefungen zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112. In dem keramischen Teil 111 beträgt die Oberflächenrauigkeit Rz (maximale Höhe) der Oberfläche, auf der die Edelmetallschicht 120 aufgetragen ist, höchstens 0,05 µm. In dem Verbindungsteil 112 beträgt die Oberflächenrauigkeit Rz der Oberfläche, auf der die Edelmetallschicht 120 aufgetragen ist, höchstens 0,10 µm. Eine solche Differenz der Oberflächenrauigkeit kann in einer Differenz in den Adhäsionsstärken relativ zu einem Edelmetall resultieren, die dazu verwendet werden kann, das Gebiet zu steuern, das mit einer Edelmetallschicht zu versehen ist.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren kann die Grenze zwischen dem Gebiet mit der Edelmetallschicht 120 und dem Gebiet ohne der Edelmetallschicht 120 innerhalb von 1000 nm von der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 erstellt werden. Oder noch besser kann die Grenze zwischen dem Gebiet mit der Edelmetallschicht 120 und dem Gebiet ohne der Edelmetallschicht 120 innerhalb von 100 nm von der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 erstellt werden. Oder noch besser kann die Grenze zwischen dem Gebiet mit der Edelmetallschicht 120 und dem Gebiet ohne der Edelmetallschicht 120 innerhalb von 50 nm von der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 erstellt werden. Oder noch besser kann die Grenze zwischen dem Gebiet mit der Edelmetallschicht 120 und dem Gebiet ohne der Edelmetallschicht 120 an im Wesentlichen derselben Position erstellt werden, wie die Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112.
Hier kann gesagt werden, dass der Grad, mit dem die Grenze zwischen dem Gebiet mit der Edelmetallschicht 120 und dem Gebiet ohne der Edelmetallschicht 120 mit der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 übereinstimmt, von hoher Präzision ist, jedoch ist es schwierig, definitiv sicherzustellen, dass es keinerlei Fehlausrichtung gibt. Diesbezüglich wird hier festgestellt, dass die Grenze an im Wesentlichen derselben Position ist. Sie scheinen miteinander übereinzustimmen in 4A bis 4D, und dies wird mit einer hohen Präzision klar erreicht, es ist jedoch schwierig, die Übereinstimmung akkurat zu quantifizieren. Hier wird es als „übereinstimmen“ in dem Sinne beschrieben, dass es sich an im Wesentlichen derselben Position befindet.
Die TEM-Bilder in 4 und 4D zeigen das Resultat eines Analysierens des Gebiets, wo die Edelmetallschicht 120 angeordnet war. Die linke Kante von 4C zeigt das Gebiet nahe der Grenze zwischen dem keramischen Teil 111 und dem Verbindungsteil 112 in 4A. Die Edelmetallschicht 120, die Delaminationsschicht, und die schwarze Schicht 140 sind in 4C nicht unterscheidbar, jedoch erkennbar in 4D.
Wie den Bildern in 4C und 4D entnommen werden kann, ist die Edelmetallschicht 120 auf der Oberfläche der Vorsprünge und Vertiefungen derart aufgetragen, dass es der Edelmetallschicht 120 erlaubt ist, in die Vertiefungen einzudringen, jedoch tritt sie nicht in die Leerräume in dem Inneren ein. Entsprechend kann gesagt werden, dass der verbessernde Faktor für die Adhäsion zu der Edelmetallschicht 120 nicht die Leerräume selbst sind, sondern vielmehr die Vorsprünge und Vertiefungen in der Oberfläche. In anderen Worten ist es möglich, die Adhäsion zu der Edelmetallschicht 120 mit jeglichem anderen Verfahren zu verbessern, solange es Vorsprünge und Vertiefungen in der Oberfläche erzeugt, selbst wenn das Verfahren keine Leerräume erzeugt.
Ein metallbeschichtetes Bauteil 1 und ein Verfahren zur Herstellung desselben wurden vorstehend beschrieben. Selbst in dem Fall, in dem eine Delaminationsschicht nicht gebildet wird, kann die Edelmetallschicht 120, die auf der Oberfläche des keramischen Teils 111 aufgetragen ist, entfernt werden. Daher kann der Prozess des Entfernens der Edelmetallschicht 120 ohne ein Auftragen einer Delaminationsschicht durchgeführt werden. Ein Auftragen einer Delaminationsschicht vereinfacht jedoch die Entfernung des Edelmetalls 120. Beim Herstellen eines metallbeschichteten Bauteils 1 kann der Prozess des Auftragens einer schwarzen Schicht 140 ausgelassen werden.
Das metallbeschichtete Bauteil 1 kann zum Beispiel als ein optisches Bauteil verendet werden. Wenn es als ein optisches Bauteil verwendet wird, kann die Edelmetallschicht 120 als eine lichtabschirmende Schicht verwendet werden. Zum Beispiel in dem Fall, in dem der keramische Teil 111 als die Lichtemissionsregion dient, ist es denkbar, dass eine lichtabschirmende Schicht aufgetragen wird, um die Durchlässigkeit von Licht von dem Verbindungsteil 112 zu reduzieren. Beispiele einer Verwendung des metallbeschichteten Bauteils 1 sind hierauf nicht limitiert.
Lichtemittierende Vorrichtung
Eine lichtemittierende Vorrichtung 2 beinhaltet ein metallbeschichtetes Bauteil 1 als einen der Bestandteile, was als Nächstes erklärt wird. In der lichtemittierenden Vorrichtung 2 wird das metallbeschichtete Bauteil 1 als ein Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 verwendet, was ein Beispiel eines optischen Bauteils ist.
Die lichtemittierende Vorrichtung 2 weist Bestandteile auf, die eine Basis 210, ein lichtemittierendes Element 220, eine Unterbefestigung 230, ein lichtreflektierendes Bauteil 240, eine Schutzvorrichtung 250, ein Temperaturmesselement 260, ein Kabel 270, ein Wellenlängenumwandlungsbauteil 280, ein lichtdurchlässiges Bauteil 290, und ein lichtabschirmendes Bauteil 300 beinhalten. Die lichtemittierende Vorrichtung 2 beinhaltet zumindest ein lichtemittierendes Element 220 und ein optisches Bauteil.
Die lichtemittierende Vorrichtung 2 beinhaltet ein oder mehrere lichtemittierende Elemente 220. Die lichtemittierende Vorrichtung 2 beinhaltet so viele Unterbefestigungen 230, wie die lichtemittierenden Elemente 220, und so viele lichtreflektierende Bauteile 240, wie die lichtemittierenden Elemente 220. Die lichtemittierende Vorrichtung beinhaltet eine oder mehrere Schutzvorrichtungen 250. Die lichtemittierende Vorrichtung 2 beinhaltet eine oder mehrere Temperaturmesselemente 260. Die lichtemittierende Vorrichtung 2 beinhaltet ein oder mehrere Kabel 270.
Jeder Bestandteil der lichtemittierenden Vorrichtung 2 wird als nächstes erklärt.
Basis 210
Eine Basis 210 weist eine ausgesparte Form auf, die von der oberen Fläche in Richtung der unteren Fläche ausgespart ist. Die Umgebung in der Draufsicht ist viereckig geformt, und die Aussparung ist innerhalb der Umgebung erzeugt. Die Basis 210 weist eine obere Fläche 211, eine Bodenfläche 212, eine untere Fläche 213, und eine oder mehrere innere laterale Flächen 214, und eine oder mehrere äußere laterale Flächen 215 auf. In der Draufsicht ist ein Rahmen erzeugt durch eine oder mehrere laterale Flächen 214, die auf die obere Fläche 211 treffen. Die Aussparung der Basis 210 wird durch den Rahmen umgeben.
Die Basis 210 weist einen oder mehrere stufenförmige Teile 216 innerhalb des Rahmens auf. Ein stufenförmiger Teil 216 ist definiert durch eine obere Fläche und eine laterale Fläche, die auf die obere Fläche trifft und sich von der oberen Fläche nach unten erstrecken. Die eine oder mehreren inneren lateralen Flächen 214 beinhalten die laterale(n) Fläche(n), die auf die obere Fläche 211 der Basis 210 trifft, und die laterale(n) Fläche(n) von dem stufenförmigen Teil(e) 216.
Die Basis 210 kann unter Verwendung einer Keramik als ein primäres Material gebildet werden. Zum Beispiel kann Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid als eine Keramik verwendet werden. Ohne auf Keramiken limitiert zu sein, kann die Basis unter Verwendung von anderen isolierenden Materialien als ein primäres Material gebildet werden.
Auf der Bodenfläche 212 der Basis 210 ist eine Metallschicht an einem oder an mehreren Orten aufgetragen. Auf der oberen Fläche 211 der Basis 210 ist eine Metallschicht an einem oder an mehreren Orten aufgetragen. Die Metallschicht, die an einem oder an mehreren Orten der Bodenfläche 212 aufgetragen ist, beinhaltet eine Metallschicht, die elektrisch mit der Metallschicht verbunden ist, die auf der oberen Fläche 211 aufgetragen ist.
Lichtemittierendes Element 220
Ein lichtemittierendes Element 220 ist ein Halbleiterlaserelement. Es muss nicht ein Halbleiterlaserelement sein. Zum Beispiel kann ein lichtemittierendes Element, wie zum Beispiel eine lichtemittierende Diode (LED), eine organische lichtemittierende Diode (OLED), oder dergleichen, als ein lichtemittierendes Element 220 in der lichtemittierenden Vorrichtung 2 eingesetzt werden. In der lichtemittierenden Vorrichtung 2, die in den Zeichnungen dargestellt ist, ist ein Halbleiterlaserelement 20 als ein lichtemittierendes Element 220 eingesetzt.
Das Halbleiterlaserelement 20, das in den Zeichnungen dargestellt ist, hat eine rechteckige Umgebung in der Draufsicht. Die laterale Fläche, die auf eine der zwei kurzen Seiten des Rechtecks trifft, dient als die Emissionsendfläche, durch die das Licht von dem Halbleiterlaserelement 20 austritt. Die obere Fläche und die untere Fläche des Halbleiterlaserelements 20 weisen größere Gebiete auf als die Emissionsendfläche.
Das Licht (Laserstrahl), das von einem Halbleiterlaserelement 20 emittiert wird, streut, wobei es ein elliptisches Fernfeldmuster (im Folgenden bezeichnet als „FFP“) in einer Ebene bildet, die parallel zu der Emissionsendfläche ist. FFP repräsentiert die Form und eine Lichtintensitätsverteilung des emittierten Lichts an einem Ort, der von der Lichtemissionsendfläche beabstandet ist.
Das Licht, das von einem Halbleiterlaserelement 20 emittiert wird, bildet in einer Ebene, die parallel zu der Emissionsendfläche ist, ein elliptisches FFP, das eine Nebenachse in der Schichtrichtung der Halbleiterschichten aufweist, die die aktive Schicht beinhalten, und eine Hauptachse in der Stapelrichtung aufweist, die senkrecht zu der Schichtrichtung ist. Die Schichtrichtung wird als die laterale Richtung des FFP, und die Stapelrichtung wird als die vertikale Richtung des FFP bezeichnet.
Das Licht, das eine Intensität von zumindest 1/e² relativ zu dem Spitzenintensitätswert aufweist, basierend auf der Lichtintensitätsverteilung eines FFP eines Halbleiterlaserelements 20, wird als der Hauptteil des emittierten Lichts bezeichnet. Der Winkel, der der vollen Breite bei einem halben Maximum der Lichtintensitätsverteilung entspricht, wird als der Divergenzwinkel von Licht bezeichnet, das von einem Halbleiterlaserelement emittiert wird. Der Divergenzwinkel in der vertikalen Richtung eines FFP wird als dervertikale Divergenzwinkel bezeichnet, und der Divergenzwinkel in der horizontalen Richtung eines FFP wird als der horizontale Divergenzwinkel bezeichnet.
Für ein lichtemittierendes Element 220 kann eines verwendet werden, das Licht emittiert, das eine Spitzenemissionswellenlänge in dem Bereich von 320 nm bis 530 nm aufweist, typischerweise in dem Bereich von 430 nm bis 480 nm. Beispiele von einem solchen Halbleiterlaserelement 20 beinhalten Halbleiterlaserelemente, die Nitrid-Halbleiter beinhalten. Für einen Nitrid-Halbleiter kann zum Beispiel GaN, InGaN, und AlGaN verwendet werden. Das Licht, das von dem lichtemittierenden Element 220 emittiert wird, ist hierauf nicht limitiert.
Unterbefestigung 230
Eine Unterbefestigung 230 ist als ein rechteckiger Quader geformt, der eine untere Fläche, eine obere Fläche, und laterale Flächen aufweist. Die Breite der Unterbefestigung 230 in der Oben-/Unten-Richtung ist die kleinste. Die Form der Unterbefestigung 230 ist nicht limitiert auf einen rechteckigen Quader. Die Unterbefestigung 230 kann mit zum Beispiel Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, oder Siliziumcarbid gebildet sein. Andere Material(ein) können verwendet werden. Eine Metallschicht ist auf der oberen Fläche der Unterbefestigung 230 gebildet.
Lichtreflektierendes Bauteil 240
Ein lichtreflektierendes Bauteil 240 weist eine lichtreflektierende Fläche 241 auf, die Licht reflektiert. Für die lichtreflektierende Fläche ist eine Fläche vorgesehen, die ein Reflexionsvermögen relativ zu der Spitzenwellenlänge des ausgestrahlten Lichts von zumindest 90% aufweist. Das Reflexionsvermögen hier kann auf höchstens 100% eingestellt werden, oder auf weniger als 100%.
Das lichtreflektierende Bauteil 240 weist eine Mehrzahl von lichtreflektierenden Flächen 241 auf. Die Mehrzahl von lichtreflektierenden Flächen 241 beinhalten zwei lichtreflektierende Flächen 241, wobei jede eine planare Form aufweist und schräg zu der unteren Fläche angeordnet ist, wobei sie unterschiedliche Schrägwinkel mit der unteren Fläche zueinander bilden. Keine der zwei lichtreflektierenden Flächen 241 ist senkrecht zu oder parallel zu der unteren Fläche, als die positionelle Beziehung. Die zwei lichtreflektierenden Flächen 241 sind angrenzend, wobei eine integrierte reflektierende Region gebildet wird. Die Form von einer lichtreflektierenden Fläche 241 ist nicht auf eine planare Form limitiert, und kann zum Beispiel eine gekrümmte Oberfläche sein.
Glas oder Metall können als ein primäres Material verwendet werden, um die äußere Fläche des lichtreflektierenden Bauteils 240 zu bilden. Ein wärmeresistentes Material ist passend für das primäre Material, und zum Beispiel können Glas, wie beispielsweise Quarz oder BK7 (Borsilikat-Glas), Metalle, wie beispielsweise Aluminium, oder Si verwendet werden. Eine lichtreflektierende Fläche kann gebildet werden unter Verwendung von zum Beispiel einem Metall, wie beispielsweise Ag, Al, oder dergleichen, oder einer dielektrischen mehrschichtigen Folie, wie zum Beispiel Ta₂O₅/SiO₂, TiO₂/SiO₂, Nb₂O₅/SiO₂, oder dergleichen.
Schutzvorrichtung 250
Eine Schutzvorrichtung 250 verhindert, dass ein Überstrom ein spezifisches Element, wie beispielsweise ein lichtemittierendes Element, beschädigt. Für die Schutzvorrichtung 250 kann zum Beispiel eine Zenerdiode, die aus Si besteht, verwendet werden.
Temperaturmesselement 260
Ein Temperaturmesselement 260 ist ein Element, das als ein Temperatursensor zum Messen der Umgebungstemperatur verwendet wird. Für das Temperaturmesselement 260 kann zum Beispiel ein Thermistor verwendet werden.
Kabel 270
Ein Kabel 270 wird verwendet, um zwei Bestandteile elektrisch zu verbinden. Ein Metallkabel kann zum Beispiel als ein Kabel 270 verwendet werden.
Wellenlängenumwandlunqsbauteil 280
Ein Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 ist ein Beispiel eines metallbeschichteten Bauteils 1. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 weist einen Wellenlängenumwandlungsteil 281, einen reflektierender Teil 282, und eine lichtabschirmende Schicht 283 auf.
Der Wellenlängenumwandlungsteil 281 in dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 entspricht dem keramischen Teil 111 in dem metallbeschichteten Bauteil 1. Der lichtreflektierende Teil 282 in dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 entspricht dem Verbindungsteil 112 in dem metallbeschichteten Bauteil 1. Die lichtabschirmende Schicht 283 in dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 entspricht der Edelmetallschicht 120 in dem metallbeschichteten Bauteil 1. Entsprechend sind Beschreibungen, die ähnlich zu jenen für den keramischen Teil 111, den Verbindungsteil 112, und die Edelmetallschicht 120 sind, zutreffend für den Wellenlängenumwandlungsteil 281, den lichtreflektierenden Teil 282, und die lichtabschirmende Schicht 283.
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 wird gebildet durch ein Auftragen einer lichtabschirmenden Schicht 283 auf die Oberfläche der Basis. Die Basis des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 wird gebildet durch ein integrales Bilden von einem Wellenlängenumwandlungsteil 281 und einem lichtreflektierenden Teil 282. Die Basis des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 entspricht dem keramischen Verbundbauteil 110 in dem metallbeschichteten Bauteil 1. Entsprechend ist eine Beschreibung, die ähnlich zu jener ist für das keramische Verbundbauteil 110, zutreffend für die Basis des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 kann ferner eine Metallschicht 130 oder eine schwarze Schicht 140 aufweisen.
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 wandelt einfallendes Licht in Licht um, das eine unterschiedliche Wellenlänge aufweist, und emittiert das umgewandelte Licht. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 emittiert einen Teil des einfallenden Lichts. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 kann einfallendes Licht in seiner Gesamtheit in Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge umwandeln. In diesem Fall tritt das Licht, das auf das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 einfällt, nicht aus dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 aus.
Der Wellenlängenumwandlungsteil 281 wandelt das Licht, das auf den Wellenlängenumwandlungsteil 281 einfällt, in Licht um, das eine unterschiedliche Wellenlänge aufweist. Der Wellenlängenumwandlungsteil 281 kann gebildet werden durch ein Verwenden einer Keramik als ein primäres Material und eines Leuchtstoffs, der in der Keramik enthalten ist. Es ist bevorzugt, ein Material als das primäre Material zu verwenden, das einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 1300°C bis 2500°C aufweist, um dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 nicht zu erlauben, durch Wärme deformiert oder verfärbt zu werden.
Zum Beispiel kann der Wellenlängenumwandlungsteil 281 gebildet werden durch ein Sintern eines Leuchtstoffs und eines lichtdurchlässigen Materials, wie zum Beispiel Aluminiumoxid. Der Leuchtstoffanteil kann in dem Bereich von 0,05 Volumen- % bis 50 Volumen-% relativ zu dem totalen Volumen von einer Keramik eingestellt sein. Alternativ kann zum Beispiel eine Keramik verwendet werden, die im Wesentlichen lediglich aus einem Leuchtstoff besteht, der durch ein Sintern des Leuchtstoffpulvers hergestellt ist. Der Wellenlängenumwandlungsteil 281 kann mit einem Einkristall-Leuchtstoff gebildet werden. Ein Einkristall-Leuchtstoff hat eine schwache Adhäsion zu einem Edelmetall.
Beispiele von Leuchtstoffen beinhalten Cer-aktivierten Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) basierten Leuchtstoff, Cer-aktivierten Lutetium-Aluminium-Granat (LAG) basierten Leuchtstoff, Europium- und/oder Chrom-aktivierten stickstoffenthaltenden Kalzium-Alumosilikat (CaO-Al₂O₃-SiO₂) basierten Leuchtstoff, Europium-aktivierten Silikat ((Sr,Ba)₂SiO₄) basierten Leuchtstoff, α-SiAlON basierter Leuchtstoff, β-SiAlON basierter Leuchtstoff oder dergleichen. Darunter ist ein YAG-Leuchtstoff, der höchst wärmeresistent ist und eine Emission von weißem Licht in Kombination mit blauem Anregungslicht ermöglicht, bevorzugt eingesetzt.
Der lichtreflektierende Teil 282 reflektiert das Licht, das von dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 in Richtung des lichtreflektierenden Teils 282 emittiert wird. Die inneren lateralen Flächen des lichtreflektierenden Teils 282 sind in Kontakt mit den lateralen Flächen des Wellenlängenumwandlungsteils 281. Der lichtreflektierende Teil 282 erlaubt es dem Licht, das auf den Wellenlängenumwandlungsteil 281 einfällt, oder dem durch den Wellenlängenumwandlungsteil 281 wellenlängenumgewandelten Licht, von den inneren lateralen Flächen des lichtreflektierenden Teils 282 reflektiert zu werden.
Der lichtreflektierende Teil 282 kann unter Verwendung einer Keramik als ein primäres Material gebildet werden. Das primäre Material ist hierauf nicht limitiert und ein Metall oder ein keramisch-metallisches Verbundmaterial kann verwendet werden. Beispiele von keramischen Materialien mit hohem Reflexionsvermögen beinhalten Aluminiumoxid (Al₂O₃).
Es ist bevorzugt, ein Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit für den lichtreflektierenden Teil 282 zu verwenden, um Wärme von dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 zu übertragen. Der lichtreflektierende Teil 282, der aus einem primären Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, weist eine wärmeableitende Funktion auf, um die Wärme von dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 zu übertragen, und kann in dieser Hinsicht als ein wärmeableitendes Bauteil anstelle eines lichtreflektierenden Teils 282 angesehen werden. Aluminiumoxid (Al₂O₃) ist ein keramisches Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit.
Licht wird auf den Wellenlängenumwandlungsteil 281 und den lichtreflektierenden Teil 282 gestrahlt, die die Basis des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 bilden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 2 in Betrieb ist. Entsprechend wird die Basis des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 vorzugsweise mit einem gegen Photodegradation resistenten anorganischen Material als ein primäres Material gebildet. Die Basis des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 muss nicht ein anorganisches Material sein.
Lichtdurchlässiges Bauteil 290
Ein lichtdurchlässiges Bauteil 290 weist eine untere Fläche, eine obere Fläche, und laterale Flächen auf. Das lichtdurchlässige Bauteil 290 weist eine lichtdurchlassende Eigenschaft auf, um Licht durchzulassen. Hier bedeutet die lichtdurchlassende Eigenschaft eine Lichtdurchlässigkeit von zumindest 80%. Das lichtdurchlässige Bauteil 290 weist eine Basis auf, die eine rechteckige quaderförmige geformte Platte ist. Die Form des lichtdurchlässigen Bauteils 290 ist nicht auf einen rechteckigen Quader limitiert.
Die Basis des lichtdurchlässigen Bauteils 290 kann unter Verwendung eines Saphirs als ein primäres Material gebildet sein. Saphir ist ein Material, das eine relativ hohe Durchlässigkeit und eine relativ hohe Festigkeit aufweist. Als ein primäres Material für die Basis des lichtdurchlässigen Bauteils 290 kann, neben Saphir, zum Beispiel Quarz, Siliziumkarbid oder Glas verwendet werden.
Lichtabschirmendes Bauteil 300
Ein lichtabschirmendes Bauteil 300 wird gebildet durch ein Verwenden eines Harzes, das eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweist. Hier bezeichnet die lichtabschirmende Eigenschaft eine Charakteristik, dass Licht nicht durchgelassen wird, und die lichtabschirmende Eigenschaft kann erreicht werden durch ein Verwenden von absorbierenden und reflektierenden Eigenschaften zusätzlich zu einem Blockieren von Licht. Dieses kann zum Beispiel dadurch gebildet werden, dass ein Harz einen Füllstoff enthält, wie zum Beispiel ein lichtstreuendes Material und/oder ein lichtabsorbierendes Material.
Beispiele von Harzen zum Bilden des lichtabschirmenden Bauteils 300 beinhalten Epoxy-, Silikon-, Acrylat-, Urethan-, Phenol-, BT-Harz, oder dergleichen. Beispiele von lichtabsorbierenden Füllstoffen beinhalten dunkelfarbige Pigmente, wie beispielsweise Kohlenstoffschwarz oder dergleichen.
Eine lichtemittierende Vorrichtung 2, die unter Verwendung von diesen Bestandteilen hergestellt ist, wird als nächstes erklärt.
Zunächst werden zwei lichtreflektierende Bauteile 240 auf der Bodenfläche 212 der Basis 210 angeordnet. Die zwei lichtreflektierenden Bauteile 240 werden jeweils auf verschiedenen Metallschichten angeordnet, um ihre unteren Flächen an die Bodenfläche 212 der Basis 210 zu binden. Die zwei lichtreflektierenden Bauteile 240 sind derart angeordnet, dass sie eine Punktsymmetrie um einen Punkt SP aufweisen (siehe 11). Die zwei lichtreflektierenden Bauteile 240 sind in der Draufsicht derart positioniert, dass die oberen Kanten ihrer lichtreflektierenden Flächen 241 parallel zu oder senkrecht zu den inneren lateralen Flächen 214 oder den äußeren lateralen Flächen 215 der Basis 210 sind.
Anschließend werden eine Schutzvorrichtung 250 und ein Temperaturmesselement 260 auf der Bodenfläche 212 der Basis 210 angeordnet. Die Schutzvorrichtung 250 wird auf der Metallschicht angeordnet und gebunden, auf der eines der zwei lichtreflektierenden Bauteile 240 angeordnet ist. Das Temperaturmesselement 260 wird auf einer Metallschicht angeordnet und gebunden, die von jenen verschieden ist, auf denen die zwei lichtreflektierenden Bauteile 240 angeordnet sind.
Anschließend werden zwei Unterbefestigungen 230 auf der Bodenfläche 212 der Basis 210 angeordnet. Die zwei Unterbefestigungen 230 werden jeweils auf verschiedenen Metallschichten angeordnet, um ihre unteren Flächen an die Bodenfläche 212 der Basis 210 zu binden. Die zwei Unterbefestigungen 230 werden jeweils auf den Metallschichten angeordnet, auf denen die lichtreflektierenden Bauteile 240 angeordnet sind. Die Unterbefestigungen 230 und die lichtreflektierenden Bauteile 240 können auf verschiedenen Metallschichten angeordnet werden.
Anschließend werden die lichtemittierenden Elemente 220 auf den Unterbefestigungen 230 angeordnet. In der lichtemittierenden Vorrichtung 2, die in den Zeichnungen dargestellt ist, werden Halbleiterlaserelemente 20 auf den Unterbefestigungen 230 angeordnet. Die zwei Halbleiterlaserelemente 20 werden jeweils auf den oberen Flächen von verschiedenen Unterbefestigungen 230 angeordnet und ihre unteren Flächen werden daran gebunden. Die zwei Halbleiterlaserelemente 20 werden derart angeordnet, dass sie eine Punktsymmetrie um den Punkt SP aufweisen. In anderen Worten stimmt der Symmetriepunkt für die zwei Halbleiterlaserelemente 20 mit dem Symmetriepunkt für die zwei lichtreflektierenden Bauteile 240 überein. In der nachfolgenden Erklärung wird der Punkt SP als der Symmetriepunkt bezeichnet.
Die zwei Halbleiterlaserelemente 20 sind in der Draufsicht derart positioniert, dass ihre Emissionsendflächen nicht parallel zu oder senkrecht zu den inneren lateralen Flächen 214 oder den äußeren lateralen Flächen 215 der Basis 210 sind. Entsprechend sind die zwei Halbleiterlaserelemente 20 ebenfalls nicht parallel zu oder senkrecht zu den oberen Kanten der lichtreflektierenden Flächen 241. In anderen Worten werden die Halbleiterlaserelemente 20 derart angeordnet, dass ihre Emissionsendflächen in der Draufsicht schräg zu den inneren lateralen Flächen 214 und den äußeren lateralen Flächen 215 der Basis 210 oder zu den oberen Kanten der lichtreflektierenden Flächen 241 angeordnet sind.
Die lichtreflektierenden Bauteile 240 können schräg angeordnet werden anstelle eines schrägen Anordnens der Halbleiterlaserelemente 20. In anderen Worten können die Halbleiterlaserelemente 20 parallel zu oder senkrecht zu den inneren lateralen Flächen 214 oder den äußeren lateralen Flächen 215 der Basis 210 angeordnet werden, während die lichtreflektierenden Bauteile 240 derart angeordnet werden, dass sie nicht parallel zu oder senkrecht zu denselben sind.
Das Licht, das von den Emissionsendflächen der zwei Halbleiterlaserelemente 20 emittiert wird, bestrahlt die entsprechenden lichtreflektierenden Bauteile 240. Ein entsprechendes lichtreflektierendes Bauteil 240 ist das lichtreflektierende Bauteil 240, das dem Halbleiterlaserelement 20 entspricht, das auf derselben Metallschicht angeordnet ist, auf der das entsprechende lichtreflektierende Bauteil 240 angeordnet ist. Jedes Halbleiterlaserelement 20 ist derart angeordnet, dass zumindest der Hauptteil des Lichts die entsprechende lichtreflektierende Fläche 241 bestrahlt.
Zwischen jedem Halbleiterlaserelement 20 und dem entsprechenden lichtreflektierenden Bauteil 240 ist das Halbleiterlaserelement 20 mit einem größeren Abstand von dem Symmetriepunkt positioniert als das lichtreflektierende Bauteil 240. Entsprechend nähert sich das Licht, das von dem Halbleiterlaserelementen 20 emittiert wird, in der Richtung in Richtung des Symmetriepunkts. Zumindest eines der zwei lichtemittierenden Elemente 220 ist in der Nähe des Temperaturmesselements 260 positioniert. Auf diese Weise können gute Messungen der Temperatur des lichtemittierenden Elements 220 gemacht werden.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 2 übernehmen die Unterbefestigungen 230, auf denen die lichtemittierenden Elemente 220 befestigt sind, die Aufgabe als wärmeableitende Bauteile, um Wärme abzuleiten, die durch die lichtemittierenden Elemente 220 erzeugt wird. Die Unterbefestigungen 230 können einfach mit einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit gebildet werden, um ihnen zu erlauben, als wärmeableitende Bauteile zu funktionieren. Ein Bilden der Unterbefestigungen mit einem Material, das eine höhere thermische Leitfähigkeit als jene der Bodenfläche der Basis aufweist, kann einen höheren wärmeableitenden Effekt erzielen.
Die Unterbefestigungen 230 in der lichtemittierenden Vorrichtung 2 können die Rolle eines Anpassens der Emissionspositionen der Halbleiterelemente 20 übernehmen. Zum Beispiel wird eine Unterbefestigung als ein Positionsanpassungsbauteil verwendet, in dem Fall, in dem es dem Licht, das sich entlang der optischen Achse nähert, erlaubt wird, parallel zu der Bodenfläche 212 zu sein, während es die lichtreflektierende Fläche 241 an einer vorbestimmten Position bestrahlt.
Dann wird eine Mehrzahl von Kabeln 240 zum elektrischen Verbinden der lichtemittierenden Elemente 220, des Schutzelement 250 und der Temperaturmesselemente 260 gebunden. Die Metallschicht, die an verschiedenen Orten der Bodenfläche 212 der Basis 210 aufgetragen ist, wird für die elektrische Verbindung verwendet. Dies erlaubt diesen Elementen, elektrisch an eine externe Stromquelle über die Metallschicht auf der oberen Fläche 211 der Basis 210 verbunden zu sein.
Anschließend wird ein lichtdurchlässiges Bauteil 290 auf oder oberhalb der oberen Fläche der Basis 210 angeordnet. Die untere Fläche des lichtdurchlässigen Bauteils 290 wird mit der Basis 210 verbunden. Das lichtdurchlässige Bauteil 290 wird mit der oberen Fläche eines stufenförmigen Teils 216 der Basis 210 verbunden. Ein Verbinden des lichtdurchlässigen Bauteils 290 mit der Basis 210 erzeugt einen geschlossenen Raum, in dem die Halbleiterlaserelemente 20 angeordnet werden. Somit kann, in dem Fall einer lichtemittierenden Vorrichtung 2, das lichtdurchlässige Bauteil 290 die Rolle eines Deckels übernehmen. Dieser geschlossene Raum wird derart gebildet, dass er ein hermetisch abgedichteter Raum ist. Ein hermetisches Abdichten des Raums kann ein Ansammeln von Staub, wie zum Beispiel organische Substanzen, auf den Emissionsendflächen der Halbleiterlaserelemente 20 reduzieren.
Ein Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 wird auf oder oberhalb der oberen Fläche des lichtdurchlässigen Bauteils 290 angeordnet. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 wird mit dem lichtdurchlässigen Bauteil 290 verbunden. In dem Zeitpunkt, in dem das lichtdurchlässige Bauteil 290 mit der Basis 210 verbunden wird, ist das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 bereits mit dem lichtdurchlässigen Bauteil 290 verbunden. Alternativ kann das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 mit dem lichtdurchlässigen Bauteil 290 verbunden werden nach einem Verbinden des lichtdurchlässigen Bauteils 290 mit der Basis 210.
Der Hauptteil des Lichts, das von jedem lichtemittierenden Element 220 emittiert wird, tritt in das lichtdurchlässige Bauteil 290 ein. Das lichtdurchlässige Bauteil 290 weist lichtdurchlassende Eigenschaften relativ zu dem Licht auf, das von einem lichtemittierenden Element 220 emittiert wird. Der Hauptteil des Lichts tritt ebenfalls in das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 ein. Zudem tritt der Hauptteil des Lichts in den Wellenlängenumwandlungsteil 281 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 ein. Der Hauptteil des Lichts tritt in das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 ein, nachdem es das lichtdurchlässige Bauteil 290 durchlaufen hat.
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 weist in der unteren Fläche eine Lichteinfallregion auf, wo die Hauptteile des Lichts eintreten, und eine umgebende Region. In dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 bildet der Wellenlängenumwandlungsteil 281 die Lichteinfallregion. Das Licht von den lichtemittierenden Elementen 220 und/oder das wellenlängenumgewandelte Licht tritt aus der lichtemittierenden Vorrichtung 2 von der oberen Fläche des Wellenlängenumwandlungsteils 281 aus. In anderen Worten dient die obere Fläche des Wellenlängenumwandlungsteils 281 als die Lichtextraktionsfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 2.
Eine lichtabschirmende Schicht 283 ist auf der oberen Flächenseite des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 aufgetragen. Die lichtabschirmende Schicht 283 ist auf der Lichtextraktionsflächenseite der lichtemittierenden Vorrichtung 2 aufgetragen. Die lichtabschirmende Schicht 283 ist auf der oberen Fläche des lichtreflektierenden Teils 282 aufgetragen. Die Grenze zwischen dem Gebiet mit der lichtabschirmenden Schicht 283 und dem Gebiet ohne der lichtabschirmenden Schicht 283 stimmt mit der Grenze zwischen dem lichtreflektierenden Teil 282 und dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 überein, der als die Lichtextraktionsfläche dient. Die lichtabschirmende Schicht 283, die mit einer hohen Präzision unter Verwendung einer Edelmetallschicht 120 aufgetragen ist, kann ein Durchlassen von Licht von einem Gebiet reduzieren, das von dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 verschieden ist, der die Lichtextraktionsfläche ist, wobei eine lichtemittierende Vorrichtung 2 von hoher Qualität erzielt wird.
Zum Beispiel kann in der Massenproduktion der lichtemittierenden Vorrichtungen 2 oder der Wellenlängenumwandlungsbauteile 280 die Form des Wellenlängenumwandlungsteils 281, der aus einer Keramik als ein primäres Material hergestellt ist, variieren. Das Verfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann den Einfluss einer solchen Formvariation auf die Positionsgenauigkeit der lichtabschirmenden Schicht reduzieren, im Vergleich zu einem Verfahren des Auftragens einer lichtabschirmenden Schicht in einer erforderlichen Region unter der Verwendung einer Metallmaske oder dergleichen.
Ferner ist die lichtabschirmende Schicht 283 bevorzugt derart gebildet, dass sie eine Dicke in dem Bereich von 50 nm bis 500 nm aufweist. Ein Bilden der lichtabschirmenden Schicht in diesem Dickenbereich stellt die Verwendung einer geeigneten Menge an Edelmetall sicher, und erlaubt ihr vollständig als eine lichtabschirmende Schicht zu funktionieren.
In dem Fall, in dem ein Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 ferner eine schwarze Schicht 140 auf der lichtabschirmenden Schicht 283 beinhaltet, kann die lichtemittierende Vorrichtung 2 das externe Licht absorbieren, das sich in Richtung der lichtemittierenden Vorrichtung 2 nähert, wie zum Beispiel ein optisches Feedback. Derartiges Licht wird von der lichtabschirmenden Schicht 283 oder der Metallschicht 130 reflektiert. Ein Auftragen einer schwarzen Schicht 140 kann die Reflexion von derartigem Licht reduzieren.
Ein Erlauben der durch eine Wellenlängenumwandlung erzeugten Wärme, an einem bestimmten Ort konzentriert zu werden, reduziert bereits die Umwandlungseffizienz des Wellenlängenumwandlungsteils 281. Daher ist die Verteilung des Lichts, das auf den Wellenlängenumwandlungsteil 281 einfällt, vorzugsweise gestreut. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, indem es den Hochintensitätsbereichen des Laserstrahls von den zwei Halbleiterlaserelementen 20 nicht erlaubt wird, sich zu überlappen. Eine solche Steuerung kann beispielsweise durch ein Anpassen der lichtreflektierenden Flächen 241 des lichtreflektierenden Bauteils 240 implementiert werden.
Die obere Fläche des lichtdurchlässigen Bauteils 290 ist größer als die untere Fläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280. In der Draufsicht umgibt die obere Fläche des lichtdurchlässigen Bauteils 290 die untere Fläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280. Alternativ umgibt die obere Fläche des lichtdurchlässigen Bauteils 290 das Wellenlängenumwandlungsbauteil 280.
Anschließend wird ein lichtabschirmendes Bauteil 300 im Inneren des Rahmens gebildet, der durch die obere Fläche 211 der Basis 210 erzeugt wird. Das lichtabschirmende Bauteil 300 wird derart gebildet, dass es den Spalt zwischen der Basis 210 und dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 280 füllt. Das lichtabschirmende Bauteil 300 kann beispielsweise dadurch gebildet werden, dass es einem duoplastischen Harz erlaubt wird, in den Raum zu strömen und mit Wärme auszuhärten. Ein Anordnen des lichtabschirmenden Bauteils 300 kann den Austritt von Licht reduzieren.
Das lichtabschirmende Bauteil 300 ist in Kontakt mit den inneren lateralen Flächen 214 der Basis 210, die auf die obere Fläche 211, die obere(n) Fläche(n) der stufenförmige(n) Teil(e) 216 der Basis 210, die lateralen Flächen des lichtdurchlässigen Bauteils 290, die obere Fläche des lichtdurchlässigen Bauteils 290, und die lateralen Flächen des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 treffen. Das lichtabschirmende Bauteil 300 erreicht die obere Fläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils 280 nicht. Selbst wenn das lichtabschirmende Bauteil 300 die obere Fläche des lichtreflektierenden Teils 282 erreicht, erreicht es die obere Fläche des Wellenlängenumwandlungsteils 281 nicht. Es gibt einen Fall, in dem es für das lichtabschirmende Bauteil 300 schwierig sein kann, Licht bis zu der Grenze zwischen dem Wellenlängenumwandlungsteil 281 und dem lichtreflektierenden Teil 282 mit einer hohen Präzision abzuschirmen. In Kombination mit der lichtabschirmenden Schicht 283 kann ein Austreten von Licht von Gebieten, die von der Lichtextraktionsfläche verschieden sind, mit einer hohen Präzision verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben beinhaltet ein Wellenlängenumwandlungsbauteil in einer Ausführungsform: einen Wellenlängenumwandlungsteil, der einen Leuchtstoff enthält; einen lichtreflektierenden Teil, der mit dem Wellenlängenumwandlungsteil verbunden ist; und eine lichtabschirmende Schicht, die auf einer Oberfläche des lichtreflektierenden Teils entlang einer Grenze zwischen dem Wellenlängenumwandlungsteil und dem lichtreflektierenden Teil gebildet ist. Die lichtabschirmende Schicht ist eine Edelmetallschicht. Die Oberfläche des lichtreflektierenden Teils, die durch die Grenze abgegrenzt ist, weist eine stärkere Adhäsion zu dem Edelmetall auf als eine Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsteils.
In einem Aspekt eines solchen Wellenlängenumwandlungsbauteils kann der Wellenlängenumwandlungsteil mit einem gesinterten Keramikkörper oder einem einzelnen Kristallleuchtstoff aufgebaut sein.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Wellenlängenumwandlungsbauteil: einen Wellenlängenumwandlungsteil; einen Verbindungsteil, der eine Keramik als ein primäres Material umfasst und mit dem Wellenlängenumwandlungsteil verbunden ist; und eine lichtabschirmende Schicht, die auf einer Oberfläche des Verbindungsteils entlang einer Grenze zwischen dem Wellenlängenumwandlungsteil und dem Verbindungsteil gebildet ist. Die lichtabschirmende Schicht ist eine Edelmetallschicht. Eine Oberflächenrauigkeit Rz der Oberfläche des Verbindungsteils, auf dem die Edelmetallschicht gebildet ist, beträgt zumindest 0,10 µm.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine lichtemittierende Vorrichtung: ein lichtemittierendes Element; eine Packung, in der das lichtemittierende Element angeordnet ist; ein Wellenlängenumwandlungsbauteil, das beinhaltet: einen Wellenlängenumwandlungsteil, einen Verbindungsteil, der mit dem Wellenlängenumwandlungsteil verbunden ist, und eine lichtabschirmende Schicht, die auf einer Oberfläche des Verbindungsteils gebildet ist. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil ist direkt oder indirekt mit der Packung verbunden. Die lichtabschirmende Schicht ist eine Edelmetallschicht, die auf der Oberfläche des Verbindungsteils entlang einer Grenze zwischen dem Wellenlängenumwandlungsteil und dem Verbindungsteil gebildet ist. Die Oberfläche des Verbindungsteils, die abgegrenzt ist durch die Grenze, weist eine stärkere Adhäsion zu dem Edelmetall auf als eine Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsteils.
In einem Aspekt einer solchen lichtemittierenden Vorrichtung kann das Wellenlängenumwandlungsbauteil ferner eine schwarze Schicht auf der lichtabschirmenden Schicht beinhalten, die auf dem Verbindungsteil aufgetragen ist.
In einem weiteren Aspekt einer solchen lichtemittierenden Vorrichtung ist die lichtabschirmende Schicht auf einer Fläche vorgesehen, die einer Fläche gegenüberliegt, auf der das Licht, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, einfällt.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine lichtemittierende Vorrichtung: ein lichtemittierendes Element; eine Packung, in der das lichtemittierende Element angeordnet ist; ein Wellenlängenumwandlungsbauteil, das beinhaltet: einen Wellenlängenumwandlungsteil, einen Verbindungsteil, der eine Keramik als ein primäres Material umfasst und mit dem Wellenlängenumwandlungsteil verbunden ist, und eine lichtabschirmende Schicht, die auf einer Oberfläche des Verbindungsteils gebildet ist. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil ist direkt oder indirekt mit der Packung verbunden. Die lichtabschirmende Schicht ist eine Edelmetallschicht, die auf der Oberfläche des Verbindungsteils entlang einer Grenze zwischen dem Wellenlängenumwandlungsteil und dem Verbindungsteil gebildet ist. Eine Oberflächenrauigkeit Rz der Oberfläche des Verbindungsteils, auf dem die Edelmetallschicht gebildet ist, beträgt zumindest 0,10 µm.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Strukturen der Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung diskutiert wurden, limitiert. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf eine Vorrichtung, die ein Bestandteil aufweist, der in keiner der Ausführungsformen offenbart ist. Die bloße Tatsache, dass es einen Unterschied gibt von einer der vorstehend offenbarten Strukturen, würde keinen Grund für die Unanwendbarkeit der vorliegenden Erfindung darstellen. Von dem Standpunkt der Mindestbestandteile zum Vervollständigen einer Erfindung, können einige Bestandteile der Vorrichtungen oder Bauteile, die durch die Ausführungsformen offenbart werden, weggelassen werden.
Das bedeutet, dass die Ausführungsformen der Vorrichtungen, die in der Beschreibung offenbart sind, nicht nur von dem Standpunkt des Vervollständigens einer Erfindung betrachtet werden sollten, sondern ebenfalls von dem Standpunkt des Offenbarens von logischen Bestandteilen für eine angenommene Verwendungsform. Während die beschriebenen Verwendungsformen es der Vorrichtung ermöglichen, effektiv zu funktionieren, ist die Anwendung einer Erfindung nicht auf jegliche exemplarische Verwendungsform limitiert.
In dieser Hinsicht kann es in der vorliegenden Erfindung (der Umfang der Ansprüche) einen Fall geben, in dem die Einbeziehung von allen in einer Ausführungsform offenbarten Bestandteilen nicht wesentlich ist. Zum Beispiel, für den Fall, in dem ein bestimmter Bestandteil einer Vorrichtung oder eines Bauteils, der in einer der Ausführungsformen offenbart ist, nicht in einem Anspruch aufgeführt ist, beanspruchen wir die Anwendbarkeit der Erfindung, die in dem Anspruchsumfang offenbart ist, durch ein Anerkennen der Designflexibilität für eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen für einen solchen Bestandteil durch die Verwendung einer Alternative, eines Weglassens, einer Formänderung, einer Veränderung in den eingesetzten Materialien, oder dergleichen, ohne den Anspruch darauf zu limitieren, was in der Ausführungsform offenbart ist.
Die metallbeschichteten Bauteile und die lichtemittierenden Vorrichtungen, die unter Bezugnahme zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen offenbart werden, können in Automobilscheinwerfern verwendet werden. In anderen Worten kann ein Automobilscheinwerfer als ein Beispiel einer Verwendung betrachtet werden, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Ohne hierauf limitiert zu sein kann die vorliegende Erfindung verwendet werden als die Lichtquellen von Beleuchtungskörpern, Projektoren, am Kopf getragenen Anzeigen, Hintergrundlichter für andere Anzeigen, und dergleichen. Ein metallbeschichtetes Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem breiten Bereich von Anwendungen verwendet werden, ohne auf diese Verwendungsformen limitiert zu sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020098157 [0001]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Bauteils, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines keramischen Verbundbauteils, umfassend einen keramischen Teil, und einen Verbindungsteil, der mit dem keramischen Teil verbunden ist; Auftragen einer Edelmetallschicht auf eine Oberflächenregion, die zumindest einen Bereich von einer Oberfläche des keramischen Teils und einen Bereich von einer Oberfläche des Verbindungsteils beinhaltet, wobei die Edelmetallschicht ein Edelmetall umfasst; und Entfernen von zumindest einem Bereich der Edelmetallschicht, der sich auf der Oberfläche des keramischen Teils befindet und der durch die Grenze zwischen dem keramischen Teil und dem Verbindungsteil abgegrenzt ist; wobei der Verbindungsteil eine stärkere Adhäsion zu dem Edelmetall aufweist als der keramische Teil.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: der keramische Teil ein erster keramischer Teil ist, und der Verbindungsteil ein zweiter keramischer Teil ist; und eine Porosität des ersten keramischen Teils von einer Porosität des zweiten keramischen Teils verschieden ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei: in dem Schritt des Auftragens der Edelmetallschicht auf die Oberflächenregion, das Edelmetall in Vertiefungen eintritt, die an einer Oberfläche des zweiten keramischen Teils lokalisiert sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei: in dem Schritt des Entfernens des Bereichs der Edelmetallschicht, ein Bereich von der Edelmetallschicht, der auf der Oberfläche des zweiten keramischen Teils aufgetragen ist, dessen Adhäsion zu dem Edelmetall durch die Vertiefungen größer wird als jene zu dem ersten keramischen Teil, erhalten bleibt.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Edelmetallschicht ein oder mehr Materialien enthält, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Pt, Au, Ag und Rh.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: der Schritt des Entfernens der Edelmetallschicht ein Auftragen einer Delaminationsschicht auf die Edelmetallschicht und ein nachfolgendes Entfernen des Bereichs der Edelmetallschicht umfasst, der auf der Oberfläche des keramischen Teils aufgetragen ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei: die Delaminationsschicht ein Metall umfasst, das von jedem von einem oder mehreren Materialien verschieden ist, die die Edelmetallschicht bilden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei: in dem Schritt des Entfernens der Edelmetallschicht, die Delaminationsschicht auf der Edelmetallschicht erhalten bleibt, die auf der Oberfläche des Verbindungsteils aufgetragen wird.
Metallbeschichtetes Bauteil, umfassend: einen keramischen Teil; einen Verbindungsteil, der mit dem keramischen Teil verbunden ist; und eine Edelmetallschicht, die auf einer Oberfläche des Verbindungsteils entlang einer Grenze zwischen dem keramischen Teil und dem Verbindungsteil gebildet ist, wobei die Edelmetallschicht ein Edelmetall umfasst; wobei die Oberfläche des Verbindungsteils, die abgegrenzt ist durch die Grenze, eine stärkere Adhäsion zu dem Edelmetall aufweist als eine Oberfläche des keramischen Teils.
Metallbeschichtetes Bauteil nach Anspruch 9, wobei: der keramische Teil ein erster keramischer Teil ist und der Verbindungsteil ein zweiter keramischer Teil ist, und das metallbeschichtete Bauteil als ein integrierter gesinterter Körper gebildet ist, der den ersten keramischen Teil und den zweiten keramischen Teil umfasst, die zusammen gesintert sind.
Metallbeschichtetes Bauteil nach Anspruch 9, wobei: der keramische Teil ein erster keramischer Teil ist und der Verbindungsteil ein zweiter keramischer Teil ist, und eine Porosität des zweiten keramischen Teils höher ist als eine Porosität des ersten keramischen Teils.
Metallbeschichtetes Bauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Edelmetallschicht ein oder mehr Edelmetalle enthält, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Pt, Au, Ag und Rh.
Metallbeschichtetes Bauteil, umfassend: einen ersten keramischen Teil; einen zweiten keramischen Teil, der mit dem ersten keramischen Teil verbunden ist, und eine Edelmetallschicht, die auf einer Oberfläche des zweiten keramischen Teils entlang einer Grenze zwischen dem ersten keramischen Teil und dem zweiten keramischen Teil gebildet ist, wobei die Edelmetallschicht ein Edelmetall umfasst; wobei eine Oberflächenrauigkeit Rz der Oberfläche des zweiten keramischen Teils, auf dem die Edelmetallschicht gebildet ist, zumindest 0,10 µm ist.