JP2016534396A - 金属はんだ接合部を有するコンバーター・冷却体複合体 - Google Patents

Abstract

本発明は、第一波長の光を第二波長の光に変換するためのセラミックコンバーターと、金属を含む反射性の被覆と、冷却体とを含む複合体に関する。前記セラミックコンバーターの表面は、少なくとも部分的に前記金属を含む反射性の被覆で被覆されており、ここで、この被覆は、熱を前記コンバーターから前記冷却体に放散するものである。この冷却体と前記金属を含む反射性の被覆は、金属はんだ接合部を介して互いに接合されている。さらに、本発明は、セラミックコンバーターと、金属を含む反射性の被覆と、冷却体とを含む複合体を製造するための方法であって、以下の方法工程：ａ）少なくとも１つの研磨された表面を有するセラミックコンバーターを準備する工程、ｂ）金属粉末および有機ペースト流体を含むペーストを準備する工程、ｃ）前記ペーストを前記研磨されたコンバーター表面の少なくとも一部に塗布する工程、ｄ）前記ペーストを乾燥させる工程、ｅ）前記ペーストを４５０℃より高い温度で焼き付ける工程、ならびにｆ）前記冷却体とこの焼き付けられたペーストとを、金属はんだを使用してはんだ付けすることによって接合する工程、による前記方法に関する。

Description

本発明は、概して、コンバーター・冷却体複合体ならびにコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法に関する。

本発明は、特に、金属結合によって冷却体と接合されているセラミックコンバーターに関する。

一般にコンバーターとも呼ばれる蛍光コンバーターは、第一波長の光（もしくは電磁線）を第二波長の光に変換するために使用されるものである。

ここで、コンバーターは、第一波長を有する一次放射線光源によって励起される。ここで、この一次放射線光源の光は、少なくとも部分的にコンバーターによって第二波長を有する二次放射線に変換される。ここで、入ってくる光エネルギーの一部は、コンバーター内で熱に変換される。ここで、この熱は、コンバーター内の過度に大きな温度上昇を防ぐため、可能な限り効率的にコンバーターから排出されなければならない。それというのは、この熱が、使用されるコンバーター材料にもよるが、コンバーター材料を使用不能することがあるからである。さらに、熱による破壊しきい値（Ｚｅｒｓｔｏｅｒｓｃｈｗｅｌｌｅ）が比較的高いコンバーターにおいても、変換効率は温度の上昇とともに低下する。ここで、この作用は、いわゆる「ｔｈｅｒｍａｌ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ（熱消光）」に起因する。

上述の不都合な影響を最小限に抑えるか、もしくは防ぐため、光変換のための装置は、一般に、冷却体、例えばヒートシンクの形態の冷却体を有しており、それを使用してコンバーター材料を放熱させることができる。ここで、コンバーターからの効率的な放熱のために重要な要因は、特に、コンバーター材料の熱伝導性ならびにコンバーターと冷却体との間の接合部の熱伝導性である。

ＷＯ２００９／１１５９７６Ａ１は、コンバーターが個別のセクションに区分されている、光変換のための装置を記載している。ここで、コンバーター材料を比較的小さい個別のセクションに区分することによって、コンバーターから、放熱のための構成部材を介するヒートシンクへの迅速な放熱が保証される。このコンバーターセクションそれぞれは、熱伝導性および反射性の材料と接している。

先行技術に記載されている、コンバーターを冷却体に熱によって結合させるための方策は、接着剤、例えばエポキシドベースまたはシリコーンベースの接着剤を使用することにある。

例えばＵＳ２０１２５７３６４Ａは、熱伝導性の充填剤を含む接着剤によるコンバーターの熱による結合を記載している。

しかし、接着層は、系全体の熱抵抗に決定的に寄与するものでおり、その結果、励起光の許容出力、およびしたがって、達成される光束および輝度もそれによって制限される。さらに、たいていの場合、接着接合部は系全体の耐用年数を制限する要因である。

さらに、コンバーターと冷却体との間の接合部は、光学的要求、特に充分に高い反射性を満たす必要がある。例えば、二次光は、コンバーター内で局所的に等方性に放射されるため、例えば、拡散反射（Ｒｅｍｉｓｓｉｏｎ）式での配列では、二次光の光部分（Ｌｉｃｈｔｔｅｉｌｅ）は、有効方向ではなく、冷却体の方向に放射される。この光成分も利用できるようにするために、この光成分が冷却体によって反射されるのが望ましい。

このことは、先行技術では鏡を使用して解決される。この鏡は、たいていの場合、薄い接着層（例えばシリコーン接着剤またはエポキシ接着剤ベースのもの）によって冷却体上に設けられている。

したがって、本発明の課題は、コンバーター・冷却体複合体であって、コンバーターと冷却体との間の接合部が高い反射性能を有しており、コンバーターと冷却体との間の接合部もこの系全体も、低い熱抵抗ならびに高い耐用年数予測を有するように、コンバーターと冷却体とが互いに接合されているコンバーター・冷却体複合体を提供することである。本発明のさらなる課題は、相応のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法を提供することにある。

本発明の課題は、すでに独立請求項の対象によって解決される。有利な実施態様およびさらなる実施態様は、下位請求項の対象である。

本発明によるコンバーター・冷却体複合体は、セラミックコンバーターと、金属を含む被覆と、ならびに金属の冷却体とを含む。セラミックコンバーターの表面は、少なくとも部分的に金属を含む被覆が直接被覆されており、冷却体は、金属はんだ接合部を介して金属を含む被覆と接合されている。

ここで、セラミックコンバーターは、第一波長の光を、少なくとも部分的に第二波長の光に変換する。セラミックコンバーターの使用が特に有利である。それというのは、このセラミックコンバーターが、高い温度安定性の他に、熱伝導性が優れていることを特徴としているからである。ここで、高い熱伝導性によって、コンバーター内部の熱排出が冷却体に向かって促進される。したがって、例えば、比較的厚いコンバーターを備える上部構造（Ａｕｆｂａｕｔｅｎ）が使用されてもよい。１つの実施態様によれば、コンバーターの厚さは、５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１５０μｍ〜２５０μｍである。ここで、コンバーターの厚さが減少するとともに、金属被覆ならびに冷却体との接合部の熱伝導性の影響が増大する。それというのは、その場合、コンバーターの熱抵抗が重要であるからである。

セラミックコンバーターの表面は、少なくとも部分的に金属被覆で直接被覆されている。この金属被覆は、好ましくは、元素の銀、金および白金を含む群から選択される少なくとも１つの金属を含み、かつ反射性が高いものである。

１つの実施態様によれば、金属被覆の反射率は、Ａｌａｎｏｄ社の鏡の反射の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％、特に好ましくは少なくとも７５％である。

ここで、セラミックコンバーターの透過性が部分的に低いため、本発明による金属を含む被覆の反射率を測定するために、この被覆は、セラミックコンバーターではなく、透明なガラスセラミック基材（Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ）に塗布され、次に、このコンバーター基材を通してその反射特性が試験された。

そのために、試料の拡散反射は、積分球を用いる分光光度計Ｌａｍｂｄａ ９５０で測定された。標準測定値として、試料を、１００％標準として、印刷されていないＣｌｅａｒｔｒａｎｓ基材の後ろにＡｌａｎｏｄ社の高反射性の鏡を配置して１回測定し（Ｒｅｆ＿ＨＲ）、およびゼロ標準として、未使用の印刷されていないＣｌｅａｒｔｒａｎｓ基材（Ｒｅｆ ０Ｒ）を１回測定した。

スペクトルの正規化は、いずれの波長の場合も以下の規則により行われた。

Ａｌａｎｏｄ社の標準鏡の反射率が９８％であるため、この標準反射率は、絶対反射率とほぼ同一である。

反射を評価するためのさらなる方策は、コンバータースペクトルに励起光の成分がまだ存在しているならば、反射体によって引き起こされる色座標のシフト（Ｆａｒｂｏｒｔｓｈｉｆｔ）の評価によって行うことができる。コンバーターが、第一波長の光（例えば青色光）で照射されると、この光は部分的に吸収されて、第二の、比較的大きい波長（例えば黄色光）を有する二次光に変換される。この光は、コンバーター内で等方性に放射される。コンバーターが、この二次放射線を吸収しないか、またはほとんど吸収しないため、かなりの部分がこのコンバーターの背面に達する。そこに反射体が存在している場合、この光は放射方向に戻されて、（場合により、複数の散乱工程および反射工程の後に）特定の色座標を有している有効光束に寄与する。この背面反射体の反射率が１００％よりも低いか、または全く存在していない場合、有効光中の二次光の割合は減少する。したがって、上記例では、有効光中の黄色の光成分が減少して、色座標は青色光の方向にシフトする。つまり、色度図における色座標のシフトは、反射体の品質の基準である。

したがって、反射の品質は、

と定義される性能指数ＦＯＭ_CIE-cxによって決定することができる。Ｃｘ（測定試料）の値は、銀を含む被覆が備えられたコンバーターの、拡散反射式で求められた、ＣＩＥ１９３１標準表色系で決定される色座標である。Ｃ_x（Ｒｅｆ_HR）は、９８％の反射率を有するＡｌａｎｏｄ鏡に置かれたか、または設けられて測定されたコンバーターの、求められた色座標である。Ｃ_x（Ｒｅｆ_0R）は、暗色の背景もしくはライトトラップ（Ｌｉｃｈｔｆａｌｌｅ）に置かれて測定されたコンバーターの、求められた色座標である。

本発明の実施態様によれば、ＦＯＭ_CIE-CXは、４０％を上回っており、特に６０％を上回っている。

代替的に、二次光の光束が評価に直接用いられてもよい。このことは、特に、励起光がほぼ完全に吸収して変換され、したがって、色座標が純粋な放射スペクトルの色座標とほぼ同じであるコンバーターの場合に示される。その場合、色座標のシフトはほとんど存在していないため、色座標のシフトおよびＦＯＭ_CIE-CXによる測定技術上きわめて容易な評価はもう不可能である。

したがって、反射の品質は、代替的に性能指数

によって決定することができる。二次光束は、場合によってなおも残留している励起光のスペクトル的にフィルター除去することによって、コンバーターから測定方向に向かって放射された全光束から決定される。

ＦＯＭ_二次光束の測定のために実施されるすべての個別測定において、コンバーターの励起光による照射と特にその出力とは、同一でなければならない。

光束_二次（測定試料）は、銀を含む被覆が備えられたコンバーターの二次光束である。光束_二次（Ｒｅｆ_HR）は、高反射性の標準鏡、例えば９８％の反射率を有するＡｌａｎｏｄ鏡に置かれたか、または設けられたコンバーターの二次光束である。

光束_二次（Ｒｅｆ_0R）は、暗色の背景もしくはライトトラップ上に置かれているコンバーターで測定された二次光束である。

１つの実施態様によれば、金属被覆の品質特性値ＦＯＭ＿二次光束は、４０％を上回っており、特に６０％を上回っている。本発明によれば、金属を含む被覆の部分は、金属はんだ接合部を介して冷却体と接合されている。それによって、本発明によるコンバーター・冷却体複合体は、コンバーターの冷却体への金属結合による結合部を有している。したがって、本発明により使用される金属によって、コンバーターと冷却体との間に、わずかな熱抵抗を有する接合部が存在している。

それによって、コンバーター・冷却体複合体の高い熱伝達率（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＨＴＣ）が可能になる。この値は、金属被覆ならびにはんだ接合部の優れた熱伝導性に基づいて、特にセラミックコンバーターの熱伝達率に起因しており、それによって、セラミックコンバーターの厚さに大きく左右されるものである。

ここで、熱伝達率ＨＴＣは、以下の通り明らかである：
熱抵抗Ｒ_thは、熱源とヒートシンクとの温度差、および熱源からヒートシンクに流れる熱流束の商である。

面積Ａ上で均等な熱流束Ｑによって貫流される、厚さｄおよび断面積Ａの均一体の場合、材料の熱伝導率λに対して以下の関係が成り立つ。

したがって、熱抵抗は、熱通過に使用できる面積に比例して低下し、接触面の厚さに比例して上昇する。さらに、界面の熱抵抗を考慮する必要がある。

面積に左右されないパラメーターを示すため、ここで、熱伝達率ＨＴＣは、界面の熱通過および熱伝達を含めて定義される。

上述の通り、均一な熱流密度ｑが貫流する、厚さｄの均一体

の場合、以下の関係が成り立つ。

２００μｍの厚さのコンバーターに関して、１つの実施態様によるコンバーター・冷却体複合体は、少なくとも２５０００Ｗ／Ｋｍ²の熱伝達率ＨＴＣを有しており、ここで、本発明によれば、別の厚さを有するコンバーターが使用されてもよい。

熱伝達率ＨＴＣ（２００μｍの厚さのコンバーターを備える標準系で測定）は、２５０００〜３２０００Ｗ／Ｋｍ²の範囲であるのが好ましい。

このことは、高い光学出力密度の実現を可能にする。例えば、３００００Ｗ／ｍ²ＫのＨＴＣおよび１２０℃の最大許容温度差の場合、放熱可能な最大出力は３．６Ｗ／ｍｍ²であることが分かる。光学出力の約１／３のみが放熱されるため、この例では、１０Ｗ／ｍｍ²までの光学出力を実現することができる。

さらに、金属を含む被覆は高い反射率を示すため、さらなる鏡もしくはさらなる反射性の構成部材を必要としない。

本発明によるコンバーター・冷却体複合体の構造によって、有機接着促進剤、例えばエポキシドベースまたはシリコーンベースの接着剤を使用しないで済ますことができる。したがって、先行技術と比べて比較的高い熱伝導性および耐用年数を達成することができる。

１つの実施態様によれば、金属を含む被覆は、銀を含む被覆である。その優れた熱伝導性、容易な加工性のゆえに、銀を含む被覆の使用が特に有利である。そのうえ、それによって、高い反射率を有し、かつ有効光の色座標に全く影響を及ぼさないか、またはきわめてわずかな影響しか及ぼさない被覆を得ることができる。ここで、被覆は、少なくとも９０質量％、特に好ましくは少なくとも９５質量％、殊に好ましくは９８質量％超の銀含有量を有しているのが好ましい。

さらなる実施態様では、銀を含む被覆の層厚は、５０ｎｍ〜３０μｍ、好ましくは２〜２０μｍ、特に好ましくは８〜１２μｍである。

特に、金属を含む被覆は、焼結した被覆である。

本発明の更なる実施態様では、金属を含む被覆は、さらにガラスを含む。特に、使用されるガラスのガラス転移温度Ｔ_gは、３００〜６００℃の範囲、好ましくは４００〜５６０℃の範囲である。このことは、工程ｃ）およびｅ）（被覆および焼結工程）を含む金属化プロセスの過程で、ガラス成分が溶けることを保証する。それによって、金属を含む被覆に対する相応の界面でのコンバーター表面の湿潤性、ならびにほぼ均一の銀層の形成は、この焼結工程によって改善することができる。このことは、さらにまた、コンバーター・冷却体複合体の熱特性および光学特性に好影響を及ぼす。ガラス含有量は、０．２〜５質量％であるのが好ましい。

追加的にガラス成分を有する、金属を含む被覆を使用することによって、ガラス・コンバーター界面での光の反射を利用し、それによって金属を含む被覆の反射率を高める方策がさらに明らかである。ここで、１．４〜２．０の範囲の屈折率ｎ_D20を有するガラスの使用、特に、１．４〜１．６の範囲の屈折率ｎ_D20を有するガラスの使用が特に有利であることが判明した。後者のガラスは、コンバーターに対して比較的高い屈折率差を有しているため、反射寄与率（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎｓｂｅｉｔｒａｇ）を高めることができる。

したがって、更なる実施態様の１つの実施態様は、金属を含む被覆のガラス成分が、ＺｎＯ系ガラス、ＳＯ₃系ガラスまたはケイ酸塩系ガラスを含むことを企図している。それというのは、それらが、有利なガラス転移温度も好適な屈折率も有しているからである。

同じく、ＰｂＯに富むガラスおよびＢｉ₂Ｏ₃に富むガラスの使用も可能である。

ガラスとして、ケイ酸塩系ガラス、特に２５質量％超のＳｉＯ₂含量を有するガラスが使用されるのが特に好ましい。相応のガラスは、製造プロセスの条件下にも、例えば金属を含む被覆の焼き付けにおいて、金属沈殿物をもたらしうる金属の関与下での還元反応に対して不活性または少なくともほぼ不活性のものであり、その結果、金属を含む被覆中のガラスは透明性が高い。このことは、ガラス・金属界面での反射の最適な利用を可能にする。

ＳｉＯ₂の割合のバリエーションによって、ガラス、およびそれによって、相応のガラス成分を有する金属を含む被覆のはんだぬれ性（Ｌｏｅｔｂａｒｋｅｉｔ）を調節することができる。例えば、ＳｉＯ₂の割合が増加するとともにはんだの湿潤性は低下する。

さらなる実施態様によれば、金属を含む被覆と冷却体との間のはんだ接合部は、スズを含む鉛フリーはんだを含んでいる。このことは、金属を含む被覆もしくは被覆されたコンバーターの冷却体への優れた熱的また充分に機械的に安定した結合を保証する。

本発明の実施態様では、冷却体は、３００Ｗ／ｍｋより大きい熱伝導率を有している。冷却体は、銅または銅を含む材料を含んでいるのが好ましい。したがって、冷却体は低い熱抵抗の他に、優れたはんだぬれ性を有している。更なる実施態様によれば、冷却体は、銅を含むコアとその上に塗布された被覆、特に「化学的金・ニッケル」被覆とからの複合材料から形成されるものである。そのようにして、被覆によって環境影響による腐食作用を最小限に抑えることができる。

さらに、コンバーターと冷却体との結合部の熱伝導率は、色座標のシフトに基づいて、一次光源の放射された出力の関数と見なすことができる。熱伝導が低い場合、コンバーターは、放射された出力が比較的小さい場合にすでに熱くなるため変換効率は低下し、その結果、測定される色座標の強度は低下する。しかし、系全体が、高い熱伝導もしくは低い熱抵抗を有している場合、測定される色座標の強度はほぼ一定である。したがって、熱伝導の品質は、特性値

によって定義することができ、ここで、Ｃ_y1は、放射された出力Ｐ₁の場合の、本発明によるコンバーター・冷却体複合体の求められた色座標であり、およびＣ_y2は、出力Ｐ₂の場合の、コンバーター・冷却体複合体の求められた色座標であると見なされ、ここで、放射された出力Ｐ₁およびＰ₂は、Ｐ₁＜＜Ｐ₂であることが成り立つ。Ｐ₂は、コンバーターユニットの運転で使用される出力であり、Ｐ₁は、少なくとも係数７だけ少ない出力であり、ここで、著しい熱消光はまだ生じない。

ＦＯＭ_熱伝導の値は、最大で０．０４、特に好ましくは最大で０．０２であるのが好ましい。

冷却体は、ヒートシンクと接続されていてよいか、またはヒートシンクとして形作られていてよい。

コンバーター・冷却体複合体は、透過式で操作されても反射式で操作されてもよい。

コンバーターが透過式で操作される実施態様において、金属を含む被覆は、このコンバーター上で側面に構成される。つまり、コンバーター表面の部分領域のみに金属を含む被覆が備えられる。特に、一次光源の放射通路に存在しているコンバーターの表面は、金属を含む被覆を有していない。

別の実施態様では、コンバーター・冷却体複合体は、拡散反射式で操作される。ここで、特に、コンバーターの一次光源とは反対の１つ以上の側は、金属を含む被覆が備えられているため、光は反射される。

別の実施態様では、コンバーターの側面も金属の反射体が備えられているため、これらの側面に当たる光は、コンバーターに後方反射される一方、他方、生じた熱は、この側面を通って排出することができる。

１つの実施態様によれば、コンバーター・冷却体複合体は、コンバーター面積が５．２ｍｍ×５．２ｍｍの正方形であり、コンバーターの厚さが２００μｍであり、およびこの面積にわたって均等に入熱される場合、３Ｋ／Ｗより小さい、好ましくは２Ｋ／Ｗより小さい、特に好ましくは１．５Ｋ／Ｗより小さい熱抵抗を有している。

さらに、本発明は、セラミックコンバーターと、放熱のための金属を含む反射性の被覆と、ならびにこの金属を含む被覆とはんだ接合部を介して接合される、放熱のためのさらなる構成部材である冷却体とを含む複合体を製造するための方法に関する。ここで、本発明による方法は、少なくとも方法工程ａ）〜ｆ）を含む。

工程ａ）では、まず、少なくとも１つの研磨された表面を有するセラミックコンバーターが準備される。ここで、このセラミックコンバーター材料の高い温度安定性は、高い輝度を有する一次光源（例えば半導体レーザー）の使用の他に、後に続く方法工程における高いプロセス温度も可能にする。

工程ｂ）は、金属を含むペーストの準備を含む。この金属を含むペーストは、有機ペースト材料中に金属粉末を含むものである。特に、使用される有機ペースト材料は、レオロジー添加剤であって、この添加剤は、溶媒混合物中の樹脂および有機添加剤の溶液である、および／またはＩＲ乾燥可能なものである（例えば、Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ ６５０−６３ ＩＲ Ｍｅｄｉｕｍ Ｏｉｌ−ｂａｓｅｄ、Ｏｋｕｎｏ ５０００）。ペースト材料を使用してペーストのレオロジーが調整されるため、このペーストは、例えば印刷可能である。

金属粉末は、元素の銀、金および白金またはそれらの合金を有する群からの少なくとも１つの金属を含むのが好ましい。特に、銀粉末が使用される。この銀粉末は、特に有利である。それというのは、銀は、高い熱伝導性も高い反射性も有しているからである。

１つの実施態様によれば、工程ｂ）で準備される金属ペーストは、７０〜９０質量％、好ましくは８０〜８５質量％の銀の割合を含んでいる。有機ペースト材料の割合は、１０〜３０質量％、好ましくは１５〜２０質量％である。

次に、工程ｂ）で得られるペーストは、少なくとも、研磨されたコンバーター表面の部分領域に塗布される（工程ｃ）。ペーストが、印刷法、特にスクリーン印刷法によってコンバーター表面に塗布されるのが好ましい。それによって、驚くほど容易に被覆の側面構造をコンバーター表面で作り出すことが可能である。このようにして、コンバーター表面の部分領域のみを印刷するか、または余地を残すことができる。別の印刷法、例えばパッド印刷またはロール印刷法も同じく可能である。

工程ｄ）では、コンバーター表面に塗布されたペーストが乾燥される。このペーストは、１５０〜４００℃の範囲の温度、特に好ましくは２５０〜３００℃の範囲の温度で乾燥されるのが好ましい。それによって、ペースト材料中に含まれている溶媒が少なくとも部分的に除去されて、塗布されたペーストは特にあらかじめ濃縮される。乾燥時間は、塗布されたペースト中の溶媒の割合によって異なり、典型的に５〜３０分である。

後続の工程ｅ）では、塗布されたペーストは、４５０℃より高い温度で焼き付けられて、このことによって、そのようにして形成された被覆のコンバーターへの優れた熱的および機械的な結合がもたらされる。さらに、高い焼き付け温度によって金属粉末中に含まれる金属粒子の焼結がもたらされる。そのようにして生じた焼結構造は、比較的高い均一性を有しており、そのようにして得られた被覆の優れた反射特性をもたらす。ここで、７００℃〜１０００℃の範囲の焼き付け温度が特に有利であることが判明した。

１つの実施態様によれば、用いられた焼き付け温度および使用された金属粉末に応じて、金属粉末がほぼまたは部分的に溶けるため、セラミックコンバーターは、界面で金属によって湿潤される。さらなる実施態様によれば、ペースト中に含まれる金属粒子は単に一緒に焼結するにすぎない。

ペーストの焼き付けにおいて、塗布されたペーストの有機成分もしくはペースト材料の残留分は燃焼される。

そのようにして被覆されたコンバーターは、工程ｆ）において、はんだ接合部の形成下に冷却体に結合される。ここで、冷却体は、はんだを使用して、工程ｅ）で得られた被覆に、好ましくはスズを含む鉛フリーはんだを使用してはんだ付けされる。

本発明の更なる実施態様によれば、工程ｂ）で準備されるペーストはさらにガラスの割合を有している。ここで、このガラスの割合は、コンバーター表面上の被覆のより優れた接着性ならびに金属粒子同士のより優れた焼結挙動をもたらす。さらに、このガラスの割合は、金属被覆のはんだぬれ性に影響を及ぼす。

さらなる本発明のさらなる実施態様によれば、金属の反射体が、複数回塗布されてよい。そのために、ペーストの乾燥後（工程ｄ）またはペーストの焼き付け後（工程ｅ）に再びペーストが塗布されて（工程ｃ）、前記の通りさらに加工される。

１つの実施態様では、ガラスの割合は、０．０５〜８質量％、好ましくは０．１〜６質量％、特に好ましくは０．２〜５質量％である。このガラスの割合が有利であることが判明した。それというのは、このガラスの割合が、コンバーターの表面への被覆の接着性を高めるために充分である一方、他方、さらに、被覆のすぐれたはんだぬれ性を保証するからである。

ここで、１〜５μｍの範囲の粒度特性値Ｄ５０を有するガラス粉末の使用が有利であることが判明した。このことは、ペースト中のガラス粒子の均一な分布、およびそれとともに、工程ｅ）で得られた被覆中のガラス成分の均一な分布も保証する。

１つの実施態様によれば、ペースト中に含まれるガラスは、３００〜６００℃の範囲、好ましくは３５０〜５６０℃の範囲のガラス転移温度Ｔ_gを有している。

工程ｂ）で使用されるガラス粉末は、ＰｂＯ系ガラス、Ｂｉ₂Ｏ₃系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳＯ₃系ガラスまたはケイ酸塩系ガラスであるのが好ましい。これらのガラスは、その軟化温度もしくは屈折率に関して特に有利であることが判明した。

特に好ましい実施態様によれば、工程ｂ）において、ケイ酸塩系ガラス、特に少なくとも２５質量％のＳｉＯ₂含量を有するガラスが使用される。相応のガラスは、有利な屈折率および軟化温度の他に、さらに特に本発明による焼き付け条件下に（工程ｅ））、金属および／またはセラミックコンバーターの関与下での還元工程に対して高い耐性を有している。

本発明によるコンバーター・冷却体複合体は、特にレーザーヘッドライト、ならびに投光装置、特に舞台照明用投光装置に使用することができる。さらなる使用領域は、プロジェクタである。これは、画像を交互方向に投影するプロジェクタ（ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒｓ（回転式プロジェクタ））であってもよく、画像を１つの方向にのみ投影するプロジェクタであってもよい（静止型）。さらに、コンバーター・冷却体複合体は、光学的測定技術における光源のために使用することができる。

以下において、本発明を図１から図１４を使用して、ならびに実施例を使用して説明する。

反射配列における接着されたコンバーター・冷却体複合体を示す図 反射配列における本発明によるコンバーター・冷却体複合体の第一の実施態様を示す図 透過配列における本発明によるコンバーター・冷却体複合体の第二の実施態様を示す図 透過配列における本発明によるコンバーター・冷却体複合体の第三の実施態様を示す図 接着されたコンバーター・冷却体複合体の温度安定性および出力安定性（図５ａ）と、本発明によるコンバーター・冷却体複合体の温度安定性および出力安定性（図５ｂ）との比較を示す図 本発明により被覆されたコンバーターと、相応に被覆されていない、Ａｌａｎｏｄ鏡を備えるもしくは備えていないコンバーターとの、色座標（図６ａ）もしくは二次光束（図６ｂ）の比較を示す図 金属を含む被覆のガラス含有量が異なる、本発明の種々の実施態様の断面ＳＥＭ像を示す図 金属を含む被覆のガラス含有量が異なる、本発明の種々の実施態様の断面ＳＥＭ像を示す図 透明なガラスセラミック基材上の金属を含む被覆の種々の実施態様の反射測定グラフを示す図 種々のガラスの屈折率ならびに軟化温度を示す図 熱伝達率ＨＴＣを求めるための実験配置図 熱伝達率ＨＴＣを求める場合の測定抵抗器の配置図 金属被覆を有するコンバーターの種々の実施態様の、色座標によって評価した品質を示す図 金属被覆を有するコンバーターの種々の実施態様の、色座標によって評価した品質を示す図

図１は、先行技術から公知の、反射配列におけるコンバーター・冷却体複合体を示す図である。

ここで、コンバーター２は、一次光源１とは反対側もしくは一次光源１と相対している側で、接着層３を使用して鏡４上に設けられており、この鏡は冷却体５と接合されている。鏡４は、コンバーター２内で形成された二次光６ならびに一次光１の吸収されなかった成分が反射されることを保証するものである。

図２には、反射配列における本発明によるコンバーター・冷却体複合体の実施態様の図が示されている。ここで、コンバーター２は、一次光源１とは反対側に金属を含む被覆７を有している。金属を含む被覆７および冷却体５は、はんだ接合部８を介して互いに接合されている。ここで、金属を含む被覆７は、反射性が高く、したがって図１に示された鏡４の代わりになる。

図３および図４は、透過配列における本発明によるコンバーター・冷却体複合体の２つの実施態様の構造を示している。ここで、金属を含む被覆７は、コンバーター表面で側面に構成されており、ここで、特に放射通路に金属を含む被覆７は塗布されていない。

図３に示された実施態様では、コンバーター２に塗布された金属を含む被覆７は、例えば、コンバーターの一次光源に向いている側に、はんだ接合部８を介して冷却体５と接合されていない部分領域を有している。ここで、金属を含む被覆７は、放射を反射することによってコンバーター２の側面で二次放射６が出るのを防いでいる。さらに、図３に示された金属を含む被覆７の側面の構造化によって、高くかつ均一な放熱がもたらされる。

図４は、コンバーター２が円錐形に形成されている、透過式での実施態様の図を示している。この円錐の側面は、金属を含む被覆が備えられており、この被覆は、さらにまた、はんだ接合部８によって冷却体に結合されている。

図５ａおよび図５ｂには、コンバーターの色座標のシフトが、異なる温度における放射されたレーザー出力の関数として示されている。ここで、図５ａは、図１に示された慣用のコンバーター・冷却体複合体の温度・出力特性曲線を示しており、図５ｂは、図２に記載の本発明によるコンバーター・冷却体複合体の実施態様の温度・出力特性曲線を示している。ここで、それぞれ使用されるコンバーターは、同一の組成および厚さを有している。

ここで、小さな励起スポットに放射されたレーザー出力の関数である色座標のシフトは、熱伝導性を評価するために用いることができる。熱伝導が低い場合、コンバーターは、比較的低いレーザー出力ですでに激しく熱くなるため、変換率は低下し、測定された色座標は低下する。熱伝導性が改善された場合、色座標は、比較的高いレーザー出力で、依然として高い水準にある。

この相違は、図５ａおよび図５ｂでは、（さらにまた、熱伝導ペーストによって冷却体と接続されている鏡上の）接着されたコンバーターと、本発明によるはんだ付けされた別形との比較においてに認識できる：ヒートシンクのそれぞれ同じ温度（８５℃または１２０℃）での挙動を比較すると、本発明による別形の色座標（およびそれによって変換率）は、接着された別形におけるよりも明らかに高いレーザー出力でようやく低下する。ヒートシンクの温度が８５℃の場合、接着された別形では、約１０００ｍＡのレーザー流で０．０２より大きい色座標のシフトＤ_cyが達成される一方、本発明による解決策における色座標のシフトは、１４００ｍＡの最大の実現可能なレーザー流の場合でもなおもＤ_cyは０．０２より小さい。ヒートシンクの温度が１２０℃の場合、接着された別形では、すでに約８２０ｍＡのレーザー流で０．０２より大きい色座標のシフトＤ_cyが達成される一方、本発明による別形では、ようやく１２００ｍＡでこの色座標のシフトが達成される。

第１表は、均一な入熱における、図１に記載の慣用のコンバーター・冷却体複合体、および図２に記載の本発明によるコンバーター・冷却体複合体の１つの実施態様の熱抵抗の評価を示している。

図６は、反射体もしくは金属を含む反射性の被覆を有する、および有していないコンバーター・冷却体複合体の色座標（図６ａ）もしくは二次光束（図６ｂ）の比較を示している。

内部のセラミック・反射体界面でのペースト反射体の反射特性の評価は重要である。それというのは、セラミックは、高い屈折率およびわずかに多孔性の表面を有する半透明の材料であるからである。つまり、類似の屈折率（例えばサファイアまたはＣｌｅａｒｔｒａｎｓガラスセラミック）の透明の基材に対する評価が典型的であると前提することはできない。

図６ａは、反射体によって生じる色座標のシフトについての評価を示している：コンバーターに青色光（例えば波長４５０ｎｍ）を照射すると、この光は全部または部分的に吸収されて、例えば黄色の二次光に変換される。この光は、コンバーター内で等方性に放射される。コンバーターが、二次照射を吸収しないか、またはほとんど吸収しないため、相当な部分がこのコンバーターの背面に達する。そこに反射体が存在している場合、この光は放射方向に戻されて、（場合によって、複数の散乱工程および反射工程後に）特定の色座標を有する有効光束に寄与する。この背面反射体の反射率が１００％より低いか、または全く存在していない場合、有効光中の黄色の光成分は減少して、色座標は青色光の方向に位置が変わる。つまり、色座標図（例えば、ＣＩＥ１９３１／２°観測者）における色座標のシフトは、反射体の品質の基準である。確実に評価するため、コンバーターは、青色光がすべてコンバーターの厚さにわたって吸収されるように、厚さがあるように決められる、もしくは充分に蛍光活性中心（ｆｌｕｏｒｅｓｚｅｎｚａｋｔｉｖｅｎ Ｚｅｎｔｒｅｎ）がドープされているのが望ましい。しかし、仮に反射体がなおも青色光の成分を反射するとしても、色座標のシフトは好適な基準である。色座標のシフトによる評価の利点は、低出力で測定した色座標が、励起出力に左右されない、測定技術的に利用しやすい値であることにある。ただし、この値は、充分な割合の励起光を軽減するコンバーターにのみ適している。

図６ａには、波長４５０ｎｍの青色光が照射された、２００μｍの厚さのコンバーターを拡散反射式で測定した色座標が示されており、このコンバーターは、１つはきわめて高い反射性の金属鏡の上にあるものであり（Ａｌａｎｏｄ Ｍｉｒｏ Ｓｉｌｖｅｒ）、１つは黒色の下敷き上にあるものである。これらの色座標は、ＦＯＭ＿ＣＩＥ−ｃｘの範囲における、高反射性の鏡の場合、および鏡が存在していない場合の標準色座標を表している。金属被覆を有する同一のコンバーターで測定された色座標は、２つの標準値の間にある。色座標データから算出されたＦＯＭ＿ＣＩＥ−ｃｘは、６６％である。

つまり、金属を含む被覆は、黒色の下敷きと比べて明らかに増加した反射を示しているが、この被覆は、Ａｌａｎｏｄ標準鏡ほど反射性が高くない。しかし、コンバーター・冷却体複合体は、はるかにすぐれた熱的結合を有している。

図６ｂは、金属被覆の二次光の光束による代替的な評価方策を示している。この例では、輝度カメラによる測定を実施し、この測定では、カメラ光学によって、コンバーター表面上の測定スポットから特定の立体角に放射された光束が分光光度計によって把握される。次に、この把握されたスペクトルによって、二次光成分および励起光が計算上分離されて、その結果、ＦＯＭ＿二次光束を算出するための入力値（Ｅｉｎｇａｎｇｓｇｒｏｅｓｓｅ）を把握することができる。この例では、ＦＯＭ＿二次光束は５９％である。入力値を測定する場合、特に、励起出力がそのつど同じであることに注意しなければならない。二次光成分と励起光とのフィルターによる分離が行われるか、または光束もしくは光束成分が別の測定構成において把握される測定構造も考えられる。

図７は、焼結した銀を含む被覆１０を有するセラミックコンバーター９の断面ＳＥＭ像（ＦＩＢ断面）を示している。被覆１０の厚さは、９μｍ（図７ａ）もしくは１１μｍ（図７ｂ）である。ここで、図７ａおよび図７ｂの被覆は、被覆中のガラスの割合が異なる。例えば、図７ａに示された被覆１０中にガラスは含まれていない一方、図７ｂのペースト中のガラスの割合は０．５質量％である。方向対比をもとにして、ペーストの最初の粒構造を知ることができる。被覆は焼結構造を有しており、ここで、焼き付けの前に存在していた金属粒子がほぼ一緒に焼結したため、被覆は比較的高い均一性を有している。ここで、主に銀を含む被覆とセラミックコンバーターとの界面１１に生じた空隙１２もしくはいわゆる空所（Ｖｏｉｄｓ）は、製造に伴うものである。

図７ａでは、断面写真の品質を改善するために断面前処理（Ｑｕｅｒｓｃｈｎｉｔｔｓｐｒａｅｐａｒａｔｉｏｎ）の前にＦＩＢによって塗布されるＳｉＯ₂タングステン層１６が見られるが、これは、金属反射体の一部ではない。

同様に、図８ａ〜８ｃは、銀を含む被覆１０を有するセラミックコンバーター９の断面ＳＥＭ像（ＦＩＢ断面）を示しており、ここで、図８ａ〜８ｃの被覆は、被覆中のガラスの割合が異なっている。例えば、図８ａに示される被覆１０にガラスは含まれていない一方、図８ｂおよび図８ｃのペースト中のガラスの割合は０．５質量％もしくは１．５質量％である。

ここで、ガラスを含む被覆（図７ｂ、８ｂ、８ｃ）は、被覆とコンバーター表面との界面で、ガラスを含まない被覆（図７ａおよび８ａ）よりも全体にわたる接触を示している。したがって、ガラスの割合は、被覆のコンバーター表面への改善された接着性をもたらす。このことは、ガラスを含む被覆において形成するガラスのくさび（Ｇｌａｓｚｗｉｃｋｅｌ）１３をもとにして分かる。前処理人工物（Ｐｒａｅｐａｒａｔｉｏｎｓａｒｔｅｆａｋｔ）として、空隙（断面のイオン照射エッチングの前処理に伴う）において、材料対比によってガラスよりも明るく見える層がさらに析出する（例えば、図８ｃの画像右端部を参照、ここで、この層は、ガラスのくさび上にあるか、または図８ａでは、微細な層は、銀を含む層の空隙の内壁に見られる）。

さらに、ガラスの割合は、金属粒子を互いによりよく焼結させる。

図９は、透明なガラスセラミック基材ならびに相応の標準試料上での、本発明による金属を含む被覆の種々の実施態様の正規化された反射スペクトルを示している。

セラミックコンバーター上のペースト反射体の評価は困難である。それというのは、このセラミックコンバーターが透明ではないからである。したがって、ガラス含有量もしくは使用されるガラス組成物に関して異なる、種々の銀を含む被覆は、透明なガラスセラミック基材（Ｃｌｅａｒｔａｎｓ）に塗布され、次に、この基材を通してその反射特性が試験された。そのために、試料の拡散反射は、分光光度計Ｌａｍｂｄａ ９５０で測定された。標準測定として、試料を、１００％標準として、印刷されていないＣｌｅａｒｔａｎｓ基材の後に高反射性のＡｌａｎｏｄ銀鏡を配置して１回測定し（Ｒｅｆ_HR）、およびゼロ標準として、真っ白な印刷されていないＣｌｅａｒｔｒａｎｓ基材（Ｒｅｆ_0R）を１回測定したである。

スペクトルの正規化は、いずれの波長の場合も以下の規則により行われた。

測定は、使用される実施例において、８３％超（銀鏡の反射を基準とする）の反射率が達成できることを示している。ここで、反射率は、ガラス含有量ならびに組成、およびそれによって使用されるガラスの屈折率によって異なる。

実施例１は、ガラスを含んでいない一方、実施例２および３の被覆は、ケイ酸塩ガラスを（工程ｂ）で準備された、つまり焼き付けの前のペーストに対して）０．５質量％もしくは１．５質量％含んでいる。実施例Ｄは、Ｂｉ₂Ｏ₃系ガラスを含んでおり、ガラスの屈折率および場合により生じる界面での還元反応のため、はるかに低い反射率を有している。

図１０は、後続の実施例で使用された種々のガラスの種類の屈折率と軟化温度との関係を図示している。

第２表は、使用されるガラスの種類ならびにガラス含有量に関して異なる、種々の実施例Ａ〜Ｉを示している。ここで、示されている質量割合は、方法工程ｂ）で準備されたペーストを基準としている。ここで、組成の記載されていない残留分は、有機ペースト材料を含む。

以下に、実施例Ａ〜Ｉのガラス組成（質量％）を記載する：

図１１は、コンバーター２への入熱１（例えばレーザースポットによる）が局限された複雑なコンバーター・冷却体複合体の構造を図示している。

この配置では、２００μｍの厚さのコンバーターは、一次光源１とは反対側に金属を含む被覆７が被覆されており、この被覆は、金属のはんだ接合部８（図１１に示されていない）を介して、空間的に制限された冷却体５に結合されている。冷却体５は、ヒートシンク１４と接合されている。熱流束は、矢印１５によって示される。

矢印１５は、コンバーター・冷却体複合体における熱流束の拡がりを示している。一次光源１としてレーザーを使用することによって、入熱は、放射スポット（半径約２００μｍ）により局所的に制限されている。すでにセラミック内で熱流束が拡がるため、熱流束密度は、すでに冷却体との界面で低下する。冷却体内で熱流束はさらに拡がり、その結果、冷却体と実際のヒートシンクとの間のＨＴＣは、接触面積が大きいために、この接合部のＨＴＣが悪い場合にも許容できる。

それに応じて、そのような配置で求められた熱抵抗値は、入熱が局限される場合、単に複合体全体の実際の熱的性能（ｔｈｅｒｍｉｓｃｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の性能指数を表すにすぎず、この熱抵抗値は、コンバーターの厚さ、およびレーザースポットの形状に大きく左右される。しかし、そのような配置で求められた熱抵抗値は、適用に関係なくコンバーター・冷却体複合体を評価するのには適していない。

図１２は、図２に示されたコンバーター・冷却体複合体の熱抵抗値を、この複合体が操作される光学的配置に関係なく評価できる構造を図示している。測定対象物（例えばはんだ付けされたコンバーター）の熱抵抗を測定するために、この対象物をＣｕ担体にはんだ付けして、一方の側で熱源と、別の側でヒートシンクと接触させる。熱流束は、「熱測定抵抗器」によって測定される。

測定構成では、温度測定箇所Ｔ１／Ｔ２は、上側の測定抵抗器での熱流束を測定するために使用される。Ｔ５／Ｔ６は、下側の測定抵抗器の測定箇所である。

測定箇所の間で、測定対象物は、温度測定箇所Ｔ３を有するＣｕ担体と温度測定箇所Ｔ４を有するＣｕ担体との間にあり、ここで、Ｔ３とＴ４の温度差が求められる。これは、図１２に示されている。

温度差と熱流束の商は、測定対象物の熱抵抗である。熱抵抗の逆数を測定対象物の面積で除して、ＨＴＣが明らかになる。

測定対象物として使用されるのは：
・測定１：５．２ｍｍ×５．２ｍｍの寸法を有し、Ｃｕ担体（Ｔ３／Ｔ４）にはんだ付けされ、さらにまた二成分系接着剤で接合されているセラミックコンバーター
・測定２：二成分系接着剤で直接接合されたＣｕ担体（Ｔ３／Ｔ４）。

コンバーター・冷却体複合体の熱抵抗は、この試験において０．５^*であることが分かる（測定１の熱抵抗−測定２の熱抵抗）。

熱流束を測定するための熱測定抵抗器は、鋼鉄１．４８４１から製造されたものである（材料名 Ｘ １５ ＣｒＮｉＳｉ２５ ２０）。この熱測定抵抗器は、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍであり、熱電対のための２つの孔を７ｍｍの間隔で有している。この７ｍｍの間隔の熱電対によって温度差が測定され、次に、この温度差は、鋼鉄の材料データから算出される熱抵抗を用いて熱流束に換算することができる。この「測定抵抗器」の熱抵抗は、１００℃までの範囲の抵抗器の温度に応じて７．５℃〜１０Ｋである。第４表は、測定抵抗器の熱抵抗と温度との関係を示している。

第５表は、従来使用されている標準系（厚さ２００μｍを有するセラミックコンバーター、シリコンにより接着）の場合、このコンバーターの熱抵抗およびシリコン接着部の抵抗は、ほぼ同じ大きさであることを示している（１．２３Ｋ／Ｗ）。

それに反して、金属はんだ接合部を有する本発明によるコンバーター・冷却体複合体の場合、熱抵抗は、コンバーターの抵抗によって決まるため、はんだ付けによるコンバーターアッセンブリの熱抵抗は、接着された別形と比べてほぼ半分である。

コンバーターの厚さが薄ければ薄いほど、接合層（シリコン／はんだ）それ自体の熱伝導率の差異がより決定的である。それというのは、その場合、コンバーターの抵抗はあまり重要ではないからである。ほんの５０μｍの厚さのコンバーターの場合、はんだ付けされた別形の熱抵抗は、接着された別形の場合のすでに４分の１よりも小さい。

ここで、熱結合（Ｗａｅｒｍｅｅｉｎｋｏｐｐｌｕｎｇ）（例えば、レーザースポットによる）が著しく局限される場合、コンバーターの面積全体が熱伝導に寄与するのではなく、おおよそのレーザースポットの大きさによって与えられる一断面が寄与することが注意されるべきである。この場合、放射スポットが小さければ小さいほど、セラミックの熱抵抗値に対する相対的な寄与は大きい。このことは、第６表に示されている。

図１３には、異なるガラス成分を有するペーストに対する、金属の反射体によって生じたＣＩＥ１９３１色空間における色座標のシフトが示されている。右上に素描された楕円には、金属化の前（ＨＲ−標準測定）の高反射性のＡｌａｎｏｄ鏡（Ｒ＝９８％）上で測定された試料の測定データが存在している。その左下にある楕円には、金属被覆を有する同一の試料の測定データが存在している。色座標のシフトＤｃｘは、１つの試料を例示している。暗色の背景もしくはビームトラップ（Ｓｔｒａｈｌｆａｌｌｅ）でのコンバーターの暗部標準測定の色座標が、この場合存在していないため、ＦＯＭ＿ＣＩＥ−ｃｘ（図６参照）は、この場合算出できない。しかし、すべての試料は、同一の厚さを有する同一の材料からの金属被覆されたコンバーターであるため、Ｄｃｘは、この場合、反射体を評価するのに適している。

コンバーターの色座標が、金属被覆の前およびその後に、直線上にないことも明らかである。つまり、金属の反射体は、励起光対二次光の比のみに影響を及ぼすのではなく、例えば、赤色の色成分の相対的な増加ももたらし、それによって金属被覆が備えられたコンバーターの色座標線を、ＣＩＥ１９３１色座標図の右下に移動させる。このことは、二次スペクトルの短波スペクトル成分と比べて、長波のスペクトル成分の比較的強い反射によってもたらされるものであり、図９においても見られる。この作用が、別の金属を含む被覆、例えば金を含む被覆の場合にさらにより強く現れており、コンバーター・冷却体複合体の色座標の適切な影響に利用できることが考えられる。

図１４には、図１３から求められた色座標のシフトＤｃｘが、金属の反射体中で使用されたガラス系との関係において示されている。比較的小さい色座標のシフトは、優れた反射体であることを示している。ガラス成分を含まないＡｇ被覆の他に、ケイ酸塩ガラスをベースとする反射体が最良の反射特性を示している。

実施例：金属を含む被覆および冷却体のはんだ付けによる接合
銅冷却体もしくはニッケル・金層によって腐食防止されている銅冷却体を、はんだ付けする表面が水平になるように、および試料収容部とほぼ同一平面になるようにこの試料収容部に置く。次に、１００μｍの厚さのはんだマスクをその上に置き、調節ピン（Ｊｕｓｔａｇｅｓｔｉｆｔｅｎ）を使用して配向させる。このはんだマスクにはんだペースト（Ｈｅｒａｅｕｓ Ｆ１６９ ＳＡ４０Ｃ５−８６ Ｄ３０）を塗布して、開口部をナイフコーティングする。

はんだマスクを持ち上げてから、セラミックコンバーターを、生じたはんだペースト領域に置く。次に、固定助剤（Ｆｉｘｉｅｒｈｉｌｆｅ）を試料収容部に装着してよく、この配列全体を加熱プレートに運ぶ。はんだを軟化させた後（２１５℃で）、配列全体を待機時間２０秒後に加熱プレートから取り外す。試料を冷却した後、これらの試料からさらに融剤を除去する必要がある。これは、超音波浴においてエタノール中で４０℃にて、作用時間１０分で行う。

コンバーターに金属の反射体をはんだ付けする場合、はんだぬれ性は、ペースト中で使用されるガラスの割合によって大きく異なることが示される。ケイ酸塩のガラス成分を有するＡｇペーストは、例えば、１．５質量％の比較的高いガラス割合では、はんだプロセスにおいて不都合な湿潤性を示す。ガラスの割合が低くなるとともに湿潤性は向上する。ガラスを含まないＡｇペーストも、卓越した湿潤性を示している。しかし、ガラスを含まないＡｇペーストの場合、はんだプロセスによって反射が損なわれ、このことは、銀を含む被覆を有するまだはんだ付けされていないコンバーターと比べて、銀を含む被覆ではんだ付けされたコンバーターの比較的暗い外観によって視覚的に認識可能である。実施例に記載された、相応の実施態様のはんだプロセスの場合、特に、０．５質量％のケイ酸塩のガラスの割合を有する銀を含む被覆が有利である。それというのは、優れたはんだ湿潤性が反射を損なわせることなく達成されるからである。

実施例は、金属被覆、使用されるはんだ、およびはんだプロセスが、互いに適合される必要があることを明らかにしている。それでもなお、別のはんだ、もしくは別のはんだプロセスを使用する場合、反射率での損失なしに優れたはんだ湿潤性を可能にする別のガラスの割合も考えられる。

このはんだプロセスによって製造されたコンバーター・冷却体に、１０日間、−４０℃〜＋１６０℃の熱循環試験において、１日あたり２サイクルで負荷をかけたが、試験したコンバーター・冷却体複合体２０個のうちの１つも、コンバーターが冷却体から剥がれることはなかった。

実施例の別形では、加熱プレートの箇所に、はんだプロセス用のはんだ炉が使用される。ここで、はんだに必要な加熱曲線がさらに好適に達成される。

１ 一次光
２ コンバーター
３ 接着剤
４ 鏡
５ 冷却体
６ 二次光
７ 金属を含む被覆
８ はんだ接合部
９ セラミックコンバーター
１０ 銀を含む被覆
１１ 界面
１２ 孔
１３ ガラスのくさび
１４ ヒートシンク
１５ 熱流束
１６ ＳｉＯ₂タングステン積層

Claims (27)

1. コンバーター・冷却体複合体であって、第一波長の光を第二波長の光に少なくとも部分的に変換するためのセラミックコンバーターと、
   金属を含む反射性の被覆と、
   冷却体とを含み、ここで、
   前記セラミックコンバーターの表面の少なくとも一部は、前記金属を含む被覆で直接被覆されており、
   前記金属を含む被覆は、熱を前記コンバーターから前記冷却体に放散し、ならびに
   前記冷却体は、金属はんだ接合部を介して前記金属を含む被覆と接合されている、前記コンバーター・冷却体複合体。
2. 前記コンバーター・冷却体複合体が、コンバーターの厚さが２００μｍの場合に少なくとも２５０００Ｋ／Ｗｍ²の熱伝達率を有する、請求項１に記載のコンバーター・冷却体複合体。
3. 前記コンバーター・冷却体複合体が、３Ｋ／Ｗより小さい、好ましくは２Ｋ／Ｗより小さい、特に好ましくは１．５Ｋ／Ｗより小さい熱抵抗を有する、請求項１または２に記載のコンバーター・冷却体複合体。
4. 前記金属を含む被覆が、銀、金、白金および／または相応の合金を含む、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
5. 前記金属を含む被覆が、銀を含む被覆であり、および銀含有量が、好ましくは少なくとも９０質量％、特に好ましくは少なくとも９５質量％、殊に好ましくは少なくとも９８質量％である、請求項１から４までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
6. 前記金属を含む被覆が、５０ｎｍ〜３０μｍ、好ましくは２〜２０μｍ、特に好ましくは８〜１２μｍの層厚を有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
7. 前記金属を含む被覆がガラスを含む、および／またはガラス含有量が、０．０５〜１０質量％、好ましくは０．１〜５質量％、特に好ましくは０．２〜１．５質量％である、請求項１から６までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
8. 前記ガラスが、３００〜６００℃、好ましくは４００〜５６０℃の範囲のガラス転移温度を有する、請求項５に記載のコンバーター・冷却体複合体。
9. 前記ガラスが、１．４〜２．０の範囲、好ましくは１．４〜１．６の範囲の屈折率ｎ_D20を有する、請求項５または６に記載のコンバーター・冷却体複合体。
10. 前記ガラスが、ＰｂＯ系ガラス、Ｂｉ₂Ｏ₃系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳＯ₃系ガラスまたはケイ酸塩系ガラス、好ましくはケイ酸塩系ガラス、特に好ましくは２５質量％より多いＳｉＯ₂の含量を有するガラスである、請求項７から９までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
11. 金属を含む被覆と冷却体との間の前記金属はんだ接合部が、スズを含む鉛フリーはんだの成分を含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
12. 前記冷却体が、３００Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有する、および／または該冷却体が、ヒートシンクとして形作られている、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
13. 前記コンバーターが透過式で操作され、および前記金属を含む被覆が該コンバーター上で側面に構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
14. 前記コンバーターが拡散反射式で操作され、および該コンバーターの励起光源とは反対の少なくとも１つの側が前記金属を含む被覆で被覆されている、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
15. 反射の品質ＦＯＭ_CIE-cx
    

    

    であって、該式中、Ｃ_x（測定試料）は、前記銀を含む被覆が備えられたコンバーターの、拡散反射式で求められた、ＣＩＥ１９３１標準表色系で決定される色座標であり、Ｃｘ（Ｒｅｆ_HR）は、９８％の反射率を有するＡｌａｎｏｄ鏡に置かれるか、または設けられて測定されたコンバーターの、求められた色座標であり、およびＣ_x（Ｒｅｆ_0R）は、暗色の背景もしくはライトトラップに置かれて測定されたコンバーターの、求められた色座標であると定義される反射の品質ＦＯＭ_CIE-cxが、少なくとも４０％、好ましくは６０％である、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
16. 前記冷却体が、銅を含むコアと、その上に塗布された被覆、好ましくはいわゆるニッケルおよび／または金を含む被覆とを含む複合材料を含む、請求項１から１５までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
17. 前記金属を含む被覆が、焼結した被覆である、請求項１から１６までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体。
18. コンバーター・冷却体複合体を製造するための方法であって、セラミックコンバーターと、放熱のための金属を含む反射性の被覆と、該金属を含む被覆と金属はんだ接合部を介して接合される、放熱のためのさらなる構成部材である冷却体とを含むコンバーター・冷却体複合体を、少なくとも以下の工程：
    ａ）少なくとも１つの研磨された表面を有するセラミックコンバーターを準備する工程、
    ｂ）有機ペースト材料中に金属粉末を含む、金属を含むペーストを準備する工程、
    ｃ）前記金属を含むペーストを、前記研磨されたコンバーター表面の少なくとも部分領域に塗布する工程、
    ｄ）該塗布したペーストを乾燥させる工程、
    ｅ）前記塗布したペーストを４５０℃より高い温度で焼き付ける工程、
    ｆ）前記冷却体と、工程ｅ）で得られた被覆とを金属はんだを使用してはんだ付けすることによって接合する工程
    によって製造するための前記方法。
19. 工程ｂ）で使用するペーストが銀粉末を含む、および／または該ペーストの銀含有量が、好ましくは７０〜９０質量％、特に好ましくは８０〜８５質量％である、請求項１８に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
20. 工程ｂ）で使用するペーストが、ガラス粉末、好ましくは１〜５μｍの範囲のＤ５０値を有するガラス粉末を含む、請求項１８または１９に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
21. 工程ｂ）において、ガラス粉末として、ＰｂＯ系ガラス、Ｂｉ₂Ｏ₃系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳＯ₃系ガラスもしくはケイ酸塩系ガラス、好ましくはケイ酸塩系ガラス、特に好ましくは２５質量％より多いＳｉＯ₂含量を有するガラスを使用する、および／または前記ペースト中のガラスの割合が０．０５〜８質量％、好ましくは０．１〜６質量％、特に好ましくは０．２〜５質量％である、請求項２０に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
22. 前記ペースト中に含まれるガラスが、３００〜６００℃、好ましくは４００〜５６０℃の範囲のガラス転移温度Ｔ_gを有する、請求項２０または２１に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
23. 工程ｃ）において、前記ペーストを印刷法、好ましくはスクリーン印刷によって塗布する、請求項１８から２２までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
24. 工程ｄ）において、１５０〜４００℃、好ましくは２５０〜３００℃の範囲の温度で乾燥させる、請求項１８から２３までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
25. 工程ｅ）において、前記金属を含む被覆を７００℃〜１０００℃の範囲の温度で焼き付ける、請求項１８から２４までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
26. 工程ｅ）において、前記金属を含む被覆を焼結させる、請求項１８から２５までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。
27. 工程ｆ）で使用するはんだが、銀を含むスズはんだである、請求項１８から２６までのいずれか１項に記載のコンバーター・冷却体複合体を製造するための方法。

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