JP2019102570A - 光部品の製造方法および発光装置の製造方法、ならびに、光部品および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の複雑化を回避しながら、より信頼性の向上された光部品を提供する。【解決手段】光部品の製造方法は、上面１４０ｂおよび下面１４０ａを有し、上面１４０ｂから下面１４０ａまで貫通した貫通部１４０ｗが設けられた支持部材を準備する工程（ａ）と、波長変換部材１１０、光拡散材の粒子１３０、および、透光部材１２０Ｑが上方に向かって順に配置されるように、貫通部１４０ｗ内に、波長変換部材１１０、光拡散材の粒子１３０、および、透光部材１２０Ｑの少なくとも一部を配置する工程（ｂ）と、加熱により、透光部材１２０Ｑを変形させ、光拡散材の粒子を含有する光拡散部材１２０を形成する工程（ｃ）とを含む。【選択図】図４

Description

本開示は、光部品の製造方法および発光装置の製造方法に関する。本開示は、光部品および発光装置にも関する。

ＬＥＤに代表される半導体発光素子が種々の光源に広く利用されている。近年、さらなる高輝度を実現するための光源としてレーザダイオード等のレーザ素子が注目されている。下記の特許文献１は、ガラス中に蛍光体粒子が分散された波長変換部材を窒化物半導体レーザの光出射側に配置した発光装置を開示している。特許文献１の図１０に開示される発光装置は、円柱形状の波長変換部材を含む。波長変換部材の円柱形状の底面は、レーザ光が入射する被照射面であり、他方、上面は、光取り出し面である。

特開２００７−０１６１７１号公報

波長変換部材にレーザ光を入射させ、波長変換部材を通過したレーザ光と、波長変換部材によって波長変換された光とが混合された光を得るような構成においては、レーザ光と、波長変換された光の強度分布の違いから、光取り出し面から出射される光に色ムラが生じやすい。

本開示のある実施形態による光部品の製造方法は、上面および下面を有し、前記上面から前記下面まで貫通した貫通部が設けられた支持部材を準備する工程（ａ）と、波長変換部材、光拡散材の粒子、および、透光部材が上方に向かって順に配置されるように、前記貫通部内に、前記波長変換部材、前記光拡散材の粒子、および、前記透光部材の少なくとも一部を配置する工程（ｂ）と、加熱により、前記透光部材を変形させ、前記光拡散材の粒子を含有する光拡散部材を形成する工程（ｃ）とを含む。

本開示のある実施形態による光部品は、上面および下面を有し、前記上面から前記下面まで貫通した貫通部が設けられた支持部材と、前記貫通部内に位置する波長変換部材と、前記波長変換部材の上方に位置し、その少なくとも一部が前記貫通部内に位置する、光拡散材の粒子を含有する光拡散部材とを備え、前記光拡散部材は、第１領域と、前記第１領域よりも上方に位置する第２領域とを有し、前記第２領域における前記粒子の数密度は、前記第１領域における前記粒子の数密度よりも大きい。

上記した光部品の製造方法によれば、製造工程の複雑化を回避しながら、出射光における色ムラを低減可能な光部品を提供することが可能になる。また、上記した光部品によれば、輝度の極端な低下を抑制しながら、出射光の色ムラを低減し得る。

図１は、実施形態による発光装置の例示的な外観を示す斜視図である。 図２は、図１に示す発光装置の分解斜視図であり、パッケージおよび蓋部材をまとめて示す図である。 図３は、図１および図２に示す発光装置の模式的な部分断面図である。 図４は、光部品のうち、支持部材の貫通部とその周辺を示す模式的な断面図である。 図５は、支持部材に対する波長変換部材の固定方法の他の例を示す模式的な断面図である。 図６は、支持部材に対する波長変換部材の固定方法のさらに他の例を示す模式的な断面図である。 図７は、実施形態による光部品の製造方法の概要を示すフローチャートである。 図８は、実施形態による光部品の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。 図９は、実施形態による光部品の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。 図１０は、支持部材の貫通部の他の例示的な形状を説明するための模式的な断面図である。 図１１は、一方の主面上に粒子が配置された透光部材の例を示す模式図である。 図１２は、実施形態による光部品の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。 図１３は、実施形態による光部品の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。 図１４は、光部品の製造方法の変形例を説明するための模式的な断面図である。 図１５は、光部品の製造方法の変形例を説明するための模式的な断面図である。 図１６は、実施形態による光部品の他の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。 図１７は、実施形態による光部品の他の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。 図１８は、実施形態による光部品の他の例示的な製造方法を説明するための模式的な断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本発明による光部品および発光装置の構成、ならびに、これらの製造方法は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。

図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の光部品、発光装置、および、製造装置における、寸法、形状および構成要素間の大小関係または位置関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。

以下の説明では、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、以下の説明では、特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、および、それらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。

本明細書において「平行」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等が０°から±５°程度の範囲にある場合を含む。また、本明細書において「垂直」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等が９０°から±５°程度の範囲にある場合を含む。

（発光装置）
図１は、本発明の実施形態による発光装置の例示的な外観を示す。図１に示す発光装置３００は、蓋部材１００と、発光素子を内部に有するパッケージ２００とを含む。図１に例示する構成において、蓋部材１００は、概ね円筒形状を有し、上面に窓部１００ｗを有している。パッケージ２００に収容された発光素子から発せられた光は、窓部１００ｗを介して発光装置３００の外部に取り出される。

図２は、パッケージ２００から蓋部材１００を分離した状態を１つの図として示す図である。パッケージ２００は、ステム２４０と、ステム２４０に支持された第１筒状部２１０と、第１筒状部２１０の内部に配置された発光素子２２０と、発光素子２２０への給電のためのリード端子２５０とを含む。第１筒状部２１０は、上面に開口２１２を有する。この例では、パッケージ２００は、第１筒状部２１０に支持されることにより開口２１２の位置に配置されたレンズ２６０をさらに有する。発光素子２２０から出射された光は、レンズ２６０を通過して蓋部材１００の窓部１００ｗに入射する。したがって、発光素子２２０から出射された光は、窓部１００ｗを介して発光装置３００の外部に取り出される。

第１筒状部２１０は、例えば、蓋部材１００と同様に概ね円筒形状を有し、蓋部材１００の内部に挿入可能に構成されている。蓋部材１００の内部にパッケージ２００の第１筒状部２１０が挿入されることにより、蓋部材１００およびパッケージ２００が一体とされ、発光装置３００が構成される。蓋部材１００および第１筒状部２１０の外形は、例えば第１筒状部２１０を覆うようにして蓋部材１００が第１筒状部２１０に装着にできる限りにおいて任意であり、円筒形状に限定されない。これらの外形が共通であることも必須ではない。

図３は、発光装置３００の模式的な部分断面図である。図３に例示されるように、パッケージ２００は、典型的には、ステム２４０上のヒートシンク２３０、および、リード端子２５０と上述の発光素子２２０とを互いに電気的に接続するワイヤ２７０をさらに含む。

発光素子２２０は、ヒートシンク２３０に固定されることによって第１筒状部２１０の内部の所定の位置に配置される。図３に例示される構成において、発光素子２２０は、半導体レーザ素子２２１と、半導体レーザ素子２２１を支持する台座部２２２（サブマウントとも呼ばれる。）を含む。この例では、半導体レーザ素子２２１が台座部２２２を介してヒートシンク２３０に固定されることにより、発光素子２２０とレンズ２６０とが光学的に結合される。なお、パッケージ２００は、半導体レーザ素子２２１の出力をモニタリングするためのフォトダイオード等をさらに有し得る。

ここで、蓋部材１００に注目する。図示する例において、蓋部材１００は、第１筒状部２１０を覆う第２筒状部１６０と、光部品１９０と、光部品１９０を第２筒状部１６０に固定する押さえ部材１５０とを有する。光部品１９０は、波長変換部材１１０と、光拡散部材１２０と、貫通部１４０ｗが設けられた支持部材１４０とを含む。

この例では、第２筒状部１６０は、概ね円筒状の第１部分１６０ｓと、第１部分１６０ｓの上面上の第２部分１６０ｔとから構成され、第１部分１６０ｓおよび第２部分１６０ｔを貫通する開口１６０ｗを有している。開口１６０ｗは、蓋部材１００がパッケージ２００に取り付けられた状態において第１筒状部２１０の開口２１２の上方に位置し、支持部材１４０の貫通部１４０ｗも同様に開口２１２の上方に位置する。

図１〜図３に示す発光装置３００は、あくまでも一例である。例えば、図３に示す構成において、第１筒状部２１０と、蓋部材１００とは、別個の独立した部材である。しかしながら、これらが別個の独立した部材であることは必須ではなく、例えば第１筒状部２１０および蓋部材１００が一体に形成されていてもかまわない。換言すれば、単一の部材によって、発光素子２２０を覆い、かつ、光部品１９０を支持する構造体が実現されていてもよい。また、発光装置がロッド状のリード端子を有することも必須ではない。例えば、発光素子として半導体レーザ素子が組み込まれた表面実装型パッケージに本実施形態による光部品を組み合わせることももちろん可能である。

図４は、光部品１９０のうち、支持部材１４０の貫通部１４０ｗとその周辺を取り出して拡大して示す。図４に示す光部品１９０Ａは、上述の光部品１９０の一例であり、支持部材１４０Ａは、上述の支持部材１４０の一例である。支持部材１４０Ａは、下面１４０ａと、下面１４０ａとは反対側に位置する上面１４０ｂとを有する。下面１４０ａは、蓋部材１００がパッケージ２００に取り付けられた状態において第２筒状部１６０の第２部分１６０ｔの上面に対向する側の面である。上面１４０ｂは、典型的には、下面１４０ａに平行である。

図示するように、下面１４０ａおよび上面１４０ｂには、それぞれ、第１開口１４０ｄおよび第２開口１４０ｅが設けられている。上面１４０ｂから下面１４０ａまで貫通する貫通部１４０ｗは、第１開口１４０ｄおよび第２開口１４０ｅに加えて、これら２つの開口の間に位置する内側面１４０ｆをさらに含む。

図４に示す例では、内側面１４０ｆは、断面視において下面１４０ａの法線に対して傾斜している。したがって、ここでは、貫通部１４０ｗは、第１開口１４０ｄから第２開口１４０ｅに向かって拡がる形状を有している。この例では、下面１４０ａ（あるいは上面１４０ｂ）の法線方向から見たとき、第２開口１４０ｅは、第１開口１４０ｄよりも大きい。なお、下面１４０ａの法線は、典型的には、半導体レーザ素子２２１およびレンズ２６０を含む光学系の光軸に平行である。

断面視における内側面１４０ｆの形状は、図４に示すような直線状に限定されず、例えば曲線状であってもよい。第２開口１４０ｅが第１開口１４０ｄよりも大きい場合において、内側面１４０ｆが段差部を有していてもよい。すなわち、貫通部１４０ｗが、第１開口１４０ｄから第２開口１４０ｅに向かって段階的に拡がるような形状を有していてもよい。

上述したように、蓋部材１００は、波長変換部材１１０および光拡散部材１２０を有する。これらのうち、波長変換部材１１０は、その全体が貫通部１４０ｗ内に位置する。光拡散部材１２０は、波長変換部材１１０の上方に位置し、光拡散材の粒子１３０を含有する。光拡散部材１２０の少なくとも一部は、貫通部１４０ｗ内に位置する。光拡散部材１２０のうち貫通部１４０ｗ内に位置する部分は、波長変換部材１１０と比較して第１開口１４０ｄからより遠くに位置する。

図４に示す例では、光拡散部材１２０は、波長変換部材１１０と同様にその全体が貫通部１４０ｗ内に位置し、その上面１２０ｂは、支持部材１４０Ａの上面１４０ｂに整合している。光拡散部材１２０の全体が貫通部１４０ｗ内に位置することは必須ではないが、光拡散部材１２０の光拡散部材１２０の全体が貫通部１４０ｗ内に位置していると、光拡散部材１２０のうち貫通部１４０ｗの外に位置する部分から支持部材１４０Ａの外部に光が取り出されることを回避できる。したがって、輝度向上の観点からは、光拡散部材１２０の全体が貫通部１４０ｗ内に位置していると有利である。なお、この例では、光拡散部材１２０の上面１２０ｂは、平面である。後述するように、例えば、光拡散部材１２０の一部が支持部材１４０（ここでは支持部材１４０Ａ）の上面１４０ｂから盛り上がっており、光拡散部材１２０の上面１２０ｂが曲面等の形状を有することもあり得る。この場合、光拡散部材１２０のうち上面１４０ｂよりも上方にある部分を除去すれば、光拡散部材１２０の上面１２０ｂを平坦化することができる。

図４に模式的に示すように、光拡散部材１２０中の粒子１３０は、波長変換部材１１０の側に偏って配置されている。言い換えると、光拡散部材１２０は、第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１よりも波長変換部材１１０の近くに位置し、第１領域Ｒ１における粒子１３０の数密度よりも大きな数密度を有する第２領域Ｒ２とを有する。なお、これら第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２は、光拡散部材１２０における仮想的な領域であり、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間に明確な境界が存在するわけではない。例えば、光拡散部材１２０のうち粒子１３０をほとんど含有しない、波長変換部材１１０から離れた位置にある部分を第１領域Ｒ１と呼ぶことができる。第１領域Ｒ１は、粒子１３０が存在しない領域であってもよいが、粒子１３０の数密度が第２領域Ｒ２よりも小さければ、粒子１３０を含んでいてもかまわない。

粒子１３０の数密度は、光拡散部材１２０を厚さ方向に沿って、換言すれば、支持部材１４０の下面１４０ａ（あるいは上面１４０ｂ）に垂直に切断し、その切断面の任意の領域内に現れた粒子１３０の個数を数えることによって特定可能である。切断面の観察には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いることができる。例えば、切断面のうち、光拡散部材１２０の下面付近における任意の領域と、その領域と同じ面積を有する、光拡散部材１２０の上面１２０ｂ付近における任意の領域とのそれぞれについて、粒子１３０の数を数える。その結果、後者と比較して前者における粒子１３０の数の方が大きければ、光拡散部材１２０が、第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１よりも粒子１３０の数密度が大きな第２領域Ｒ２とを有するといってよい。典型的には、上面視における光拡散部材１２０の中心を通り、かつ、レーザ光の進行方向に平行な面で切断したときの断面に現れた粒子１３０の数密度を比較すればよい。

図３を参照すればわかるように、半導体レーザ素子２２１から出射され、レンズ２６０を通過した光は、第２筒状部１６０の開口１６０ｗを介して貫通部１４０ｗに向かって進行する。すなわち、発光装置３００の外部に取り出される光は、第１の透光部材としての波長変換部材１１０および第２の透光部材としての光拡散部材１２０を通過した光である。波長変換部材１１０を通過した光を光拡散部材１２０に入射させることにより、波長変換部材１１０を通過した光を光拡散部材１２０によって拡散透過させることができる。なお、本明細書における「透光」および「透光性」の用語は、「透明」であることに限定されず、入射した光に対して例えば拡散性を示すことをも包含するように広く解釈される。

以下、図３および図４を参照しながら、発光装置３００の各部の詳細を説明する。

［半導体レーザ素子２２１］
半導体レーザ素子２２１としては、レーザダイオード等の、レーザ光を発振可能な公知の発光素子を適用できる。半導体レーザ素子２２１は、典型的には、端面発光型のレーザダイオード（ＥＥＬ）である。半導体レーザ素子２２１は、フォトニック結晶レーザー（ＰＣＳＥＬ）であってもよい。半導体レーザ素子２２１の発光ピーク波長は、例えば３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に位置する。波長変換部材１１０が、後述するＹＡＧ蛍光体を含有する場合、発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に位置すると有益であり、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に位置するとより有益である。

後に詳しく説明するように、本実施形態では、波長変換部材１１０および支持部材１４０が高耐熱性の材料から形成されるので、半導体レーザ素子２２１として、より高出力の素子を適用することが容易になる。例えば、出力が１Ｗ以上１００Ｗ以下程度の素子を半導体レーザ素子２２１として用い得る。なお、パッケージ２００は、２以上の半導体レーザ素子を有していてもよい。パッケージ２００が複数の半導体レーザ素子を有することにより、より高い輝度を得やすい。パッケージ２００が２以上の半導体レーザ素子を有する場合、これらの素子の間で発光ピーク波長が共通であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

上述したように、半導体レーザ素子２２１は、台座部２２２を介してヒートシンク２３０に固定される。台座部２２２は、窒化アルミニウム、炭化珪素等の高い熱伝導率を有する材料から形成され得る。半導体レーザ素子２２１において発生した熱は、台座部２２２を介してヒートシンク２３０に逃がすことができる。

図３を参照して説明したように、発光素子２２０には、一端がリード端子２５０に接続されたワイヤ２７０（例えば金ワイヤ）が接続される。リード端子２５０およびワイヤ２７０は、発光素子２２０の半導体レーザ素子２２１に所定の電流を供給する機能を有する。リード端子２５０は、ステム２４０に設けられた貫通孔を介してパッケージ２００の外側まで延びている。リード端子２５０は、ガラス等の封止部材により、絶縁性を確保しながらステム２４０に対して固定される。

［支持部材１４０］
支持部材１４０は、例えば０．２０ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度の範囲の厚さを有し、波長変換部材１１０を支持する機能を有する。図３に例示する構成において、支持部材１４０は、概ね円盤形状を有する。支持部材１４０は、例えば４．０ｍｍ程度の直径を有し、その最も厚い部分の厚さは、例えば０．６７ｍｍ程度であり得る。

支持部材１４０は、光反射性の部材であり、耐熱性に優れた材料から形成される。支持部材１４０は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１つを含むセラミックス、または、そのようなセラミックスを含む複合部材とすることができる。支持部材１４０は、金属部材であってもよい。ただし、支持部材１４０のうち、少なくとも光が到達し得る部分がセラミックスから構成されていると、高出力のレーザ光が照射されることに起因する劣化を抑制し得るので有益である。特に、酸化アルミニウムを主原料とする材料から支持部材１４０が形成されていると、可視光に対して高い反射率を得られるので有益である。

支持部材１４０は、半導体レーザ素子２２１の発光ピーク波長を有する光に対して、例えば５０％以上の反射率を有する。半導体レーザ素子２２１の発光ピーク波長を有する光に対する反射率は、６０％以上であってもよく、発光ピーク波長を有する光に対する反射率が７０％以上であるとより有益であり、８０％以上であるとさらに有益である。支持部材１４０がセラミックスから構成されていると、支持部材１４０が金属から構成されている場合とは異なり、レーザ光の入射による変色に起因した反射率の低下を回避し得るので有利である。

また、支持部材１４０がセラミックスから構成されていると、高い耐熱性が得られるので、レーザ光の照射に起因した波長変換部材１１０の発熱による損傷を受けにくく有利である。高い耐熱性を得る観点からは、支持部材１４０を形成するための材料の主原料の融点が数百℃以上であると有利であり、融点が１０００℃以上であるとより有利であり、１５００℃以上であるとさらに有利である。

支持部材１４０が熱伝導性の良好な材料から構成されていると、レーザ光の入射によって波長変換部材１１０に生じる熱を支持部材１４０を介して逃がしやすく、波長変換部材１１０に含有される蛍光体における、励起光の波長を変換する変換効率の低下を抑制し得るので有利である。支持部材１４０の２０℃における熱伝導率は、例えば数Ｗ／ｍ・ｋ以上である。支持部材１４０の２０℃における熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・ｋ以上であると有益であり、２５Ｗ／ｍ・ｋ以上であるとより有益であり、５０Ｗ／ｍ・ｋ以上であるとさらに有益である。例えば、約２４重量％のジルコニウムを含有する、酸化アルミニウムのセラミックスから構成された部材は、高い光反射性、耐熱性および熱伝導性を示し得る。

支持部材１４０は、下面１４０ａに位置する第１開口１４０ｄと、上面１４０ｂに位置する第２開口１４０ｅと、内側面１４０ｆによって規定される貫通部１４０ｗを有する。この例では、貫通部１４０ｗは、支持部材１４０の中央に位置している。典型的には、貫通部１４０ｗに入射するレーザ光のビームの形状にあわせて、第１開口１４０ｄの外縁および第２開口１４０ｅの外縁は、円形状または楕円形状を有する。第１開口１４０ｄおよび第２開口１４０ｅの外縁の形状は、三角形状、四角形状等の多角形状であってもよい。

上述したように、図４に示す例では、下面１４０ａ（あるいは上面１４０ｂ）の法線方向から見たとき、第２開口１４０ｅは、第１開口１４０ｄよりも大きい。貫通部１４０ｗの内部の空間は、例えば円錐台形状を有し、第１開口１４０ｄおよび第２開口１４０ｅは、例えば、それぞれ、直径が０．２０ｍｍ程度および０．６５ｍｍ程度の円形状を有し得る。図４に例示するように、貫通部１４０ｗの形状を、半導体レーザ素子２２１から出射された光の進行方向に沿って拡がる形状とすることにより、貫通部１４０ｗ内の光のうち第１開口１４０ｄに向かって進行する反射光または散乱光を第２開口１４０ｅに向けて内側面１４０ｆで反射させ得る。すなわち、半導体レーザ素子２２１から出射された光をより効率的に発光装置３００の外部に取り出すことが可能になる。なお、貫通部１４０ｗの内部の空間の形状は、円錐台形状に限定されず、柱状、角錐台形状、または、これらが組み合わされた形状等を有していてもよい。

［波長変換部材１１０］
波長変換部材１１０は、貫通部１４０ｗの第１開口１４０ｄ側に位置する下面１１０ａと、第２開口１４０ｅ側に位置する上面１１０ｂと、これらの面の間に位置する側面１１０ｃとを有する。この例では、側面１１０ｃは、支持部材１４０Ａの下面１４０ａの法線に対して傾斜しており、波長変換部材１１０は、上面１１０ｂから下面１１０ａに向かって窄まる円錐台形状を有する。断面視における側面１１０ｃの形状は、直線状に限定されず、曲線状、段差状であってもよい。

波長変換部材１１０の下面１１０ａおよび上面１１０ｂは、例えば、０．１０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲の直径を有し得る。下面１１０ａの直径および上面１１０ｂの直径は、それぞれ、例えば０．３ｍｍおよび０．５ｍｍ程度であり得る。上面１１０ｂおよび下面１１０ａは、典型的には、光軸に対して垂直な平坦面であるが、これらの一方または両方が、段差もしくは傾斜を有する面、または、曲面であってもよい。

上述したように、波長変換部材１１０には、レンズ２６０を通過したレーザ光が入射する。そのため、波長変換部材１１０の材料として、耐光性および耐熱性に優れた材料を選択することが有益である。波長変換部材１１０の材料のうち、主となる材料としては、例えば、１０００℃以上３０００℃以下程度の範囲内に融点を有する材料が用いられる。レーザ光の入射に起因した劣化を低減する観点からは、波長変換部材１１０の主要な材料の融点が１３００℃以上であるとより有利であり、融点が１５００℃以上であるとさらに有利である。

波長変換部材１１０の材料の典型例は、セラミックスである。例えば、約１９００℃〜２１００℃の範囲に融点を有する酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、約１５００℃〜１７００℃の範囲に融点を有する二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、約２６００℃〜２８００℃の範囲に融点を有する酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、約１８００℃〜２０００℃の範囲に融点を有する酸化バリウム（ＢａＯ）、約１７００℃〜１９００℃の範囲に融点を有する酸化チタン（ＴｉＯ_２）、約２４２５℃の融点を有する酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、約１９００℃の融点を有する窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、約２２００℃の融点を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、約２７３０℃の融点を有する炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスを波長変換部材１１０の主な材料として用い得る。これらは、単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わせられて用いられてもよい。高融点、熱伝導性、光透過性等の観点から、波長変換部材１１０の主な材料が、酸化アルミニウムまたは二酸化珪素を含むセラミックス、特に、酸化アルミニウムを含むセラミックスであると有利である。

波長変換部材１１０の主な材料である母材が、酸化アルミニウムあるいは二酸化珪素を含むセラミックスであると高い光透過率を得やすい。波長変換部材１１０の母材は、半導体レーザ素子２２１から出射される光および波長変換部材１１０によって波長変換された光に対して、例えば、４０％以上の透過率を有する。光の利用効率の観点から、半導体レーザ素子２２１から出射される光および波長変換された光に対する波長変換部材１１０の透過率が、５０％以上であると有益であり、６０％であるとより有益である。半導体レーザ素子２２１から出射される光および波長変換された光に対する波長変換部材１１０の透過率は、８０％以上であってもよい。

また、波長変換部材１１０の母材が、半導体レーザ素子２２１から出射される光および波長変換部材１１０によって波長変換された光に対して、低い吸収率を有していると有益である。波長変換部材１１０から取り出される光の出力は、半導体レーザ素子２２１から出射される光の出力の例えば４０％以上とすることができ、６０％以上としてもよい。

波長変換部材１１０は、蛍光体をさらに含有し、半導体レーザ素子２２１から出射される光の少なくとも一部を波長変換して、半導体レーザ素子２２１からの出射光の波長とは異なる波長の光を発する。波長変換部材１１０は、例えば、半導体レーザ素子２２１からの青色光の一部を波長変換して黄色光を発する。このような構成によれば、波長変換部材１１０を通過した青色光と、波長変換部材１１０から発せられた黄色光との混色によって、白色光が得られる。

蛍光体としては、例えば、半導体レーザ素子２２１の出射光の波長、得ようとする光の色などを考慮して、公知の蛍光体を適宜用いることができる。例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウムおよび／またはクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）、サイアロン系蛍光体（αサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体等）、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）等を用いることができる。波長変換部材１１０中の蛍光体は、量子ドット蛍光体であってもよい。蛍光体の材料としては、一般に有機材料よりも高い耐熱性を示す無機材料を用い得る。

蛍光体は、複数の種類が組み合わせられて用いられてもよい。上述の蛍光体を、所望の色調に適した組み合わせおよび配合比で用い得る。これにより、演色性および／または色再現性を調整し得る。

レーザ光による、波長変換部材１１０における、励起光の波長を変換する変換効率の低下を抑制する観点から、波長変換部材１１０中に含まれた蛍光体が比較的高い耐熱性を有すると有益である。波長変換部材１１０中の蛍光体は、０．５μｍ以上の平均粒径（メジアン径）を有し得る。本明細書において、平均粒径は、空気透過法によって得られるＦ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ（Fisher Sub Sieve Sizer’s No）を指す。蛍光体の粒子の平均粒径が５μｍ以上であるとより有益である。蛍光体の粒子の平均粒径は、例えば、５０μｍ以下、３０μｍ以下または２５μｍ以下であり得る。

波長変換部材１１０に対する、蛍光体の体積比は、例えば０．０５体積％以上５０体積％以下の範囲であり、より好ましくは、１体積％以上３０体積％以下の範囲である。図４に示すように波長変換部材１１０の下面１１０ａをレーザ光が照射される被照射面とし、上面１１０ｂを光取り出し面とする場合には、蛍光体の量を増大させるほど光の利用効率が低下し得るので、蛍光体の体積比は、３０体積％以下であることが好ましい。波長変換部材１１０は、例えば、波長変換部材１１０の全体積に対して２５体積％のＹＡＧ蛍光体が含有された酸化アルミニウムのセラミックス等から構成され得る。

波長変換部材１１０は、単層構造であってもよいし、複数の部材を含む積層構造を有していてもよい。波長変換部材１１０は、２種以上の蛍光体を含有していてもよい。波長変換部材１１０が積層構造を有する場合、積層構造の各層にそれぞれ異なる蛍光体が含有されてもよい。波長変換部材１１０は、必要に応じて、光拡散材をさらに含んでいてもよい。光拡散材としては、波長変換部材１１０を構成する他の材料とは異なる屈折率を有する材料を用いることができる。波長変換部材１１０の上面１１０ｂ側には光拡散部材１２０が配置されるので、波長変換部材１１０は、拡散材を含有していなくてもよい。波長変換部材１１０が拡散材を含有する場合、波長変換部材１１０中の拡散材の数密度は、光拡散部材１２０の第２領域Ｒ２における粒子１３０よりも小さくてよい。

図４に例示する構成において、波長変換部材１１０は、側面１１０ｃの概ね全体が貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接しており、上面１１０ｂ側に光拡散部材１２０がさらに配置されることにより、貫通部１４０ｗ内に固定されている。なお、波長変換部材１１０の厚さ（下面１１０ａおよび上面１１０ｂの間の距離）は、例えば０．３０ｍｍ程度であり得る。波長変換部材１１０の厚さは、貫通部１４０ｗの長さ（第１開口１４０ｄから第２開口１４０ｅまでの距離）に応じて、例えば０．２０ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度の範囲内で適宜に設定し得る。なお、波長変換部材１１０の側面１１０ｃと、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆとが互いに接する面積を拡大することにより、波長変換部材１１０で発生した熱を支持部材１４０に逃がしやすくなる。

この例のように、波長変換部材１１０が、貫通部１４０ｗの内部の空間の形状に整合するような形状を有すると、波長変換部材１１０の側面１１０ｃのより多くの部分を貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接触させることができる。また、波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗ内の所定の位置に配置させやすくなる。ただし、支持部材１４０に対する波長変換部材１１０の固定の態様は、この例に限定されない。

図５および図６は、支持部材１４０に対する波長変換部材１１０の固定方法の他の例を示す。図５に示す例では、第１開口１４０ｄを覆う透光性板１４２が支持部材１４０の下面１４０ａに固定されている。この例において、波長変換部材１１０は、その下面１１０ａが透光性板１４２によって支持され、また、上面１１０ｂ側に光拡散部材１２０が配置されることにより、貫通部１４０ｗ内の所定の位置に固定される。透光性板１４２として、サファイア、マグネシア（酸化マグネシウム）等の放熱性の高い材料の板を用いると有益である。

波長変換部材１１０の側面１１０ｃの全体が貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに直接に接していることも必須ではない。図６に例示する光部品１９０Ｂの支持部材１４０Ｂは、内側面１４０ｆの少なくとも一部を覆う、第３の透光部材としての接合部材１７０を有する。この例では、波長変換部材１１０は、接合部材１７０を介して支持部材１４０Ｂに固定される。ここで、光部品１９０Ｂは、上述の光部品１９０の他の一例であり、支持部材１４０Ｂは、上述の支持部材１４０の他の一例である。支持部材１４０Ｂが接合部材１７０を有する場合において、波長変換部材１１０の側面１１０ｃの一部が貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接していてもかまわない。

［接合部材１７０］
接合部材１７０は、波長変換部材１１０を支持部材１４０Ｂに対して固定する機能を有する。図６に示す例では、接合部材１７０は、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆを覆っている。ここでは、光拡散部材１２０の上面１２０ｂは、支持部材１４０Ｂの上面１４０ｂに整合している。なお、接合部材１７０は、支持部材１４０の上面１４０ｂおよび／または下面１４０ａを覆うことも可能である。ただし、接合部材１７０が透光性の部材である場合、接合部材１７０が光の経路となり得る。そのため、図６に示すように、接合部材１７０を貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆ上に選択的に設けることにより、光のにじみを低減することができる。接合部材１７０の厚さは、例えば、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆ上において０．０１μｍ以上５μｍ以下、好ましくは、０．０５μｍ以上３μｍ以下程度の範囲である。

図６からわかるように、接合部材１７０の少なくとも一部は、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆ上に位置する。そのため、典型的には、接合部材１７０の材料として、透光性を有する無機材料が用いられる。半導体レーザ素子２２１から出射される光に対する、接合部材１７０の透過率が４０％以上であると有益であり、５０％以上であるとより有益である。

接合部材１７０の材料としては、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス等の、比較的低い融点を有するガラスを挙げることができる。後述するように、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆが接合部材１７０を有する場合、加熱により接合部材１７０を変形させてその後に接合部材１７０を冷却することによって、接合部材１７０を介して波長変換部材１１０を支持部材１４０に固定することができる。したがって、接合部材１７０の材料が、波長変換部材１１０の主な材料の融点よりも低い軟化点を有すると有益である。ここで、軟化点は、リトルトン点またはリトルトン温度ともよばれ、ＪＩＳ Ｒ ３１０３−１：２００１に準拠した測定方法によって測定することができる。接合部材１７０の材料としては、例えば１１５０℃程度以下の軟化点を有する材料が選択される。接合部材１７０の材料の軟化点が９５０℃程度以下であるとより有益であり、８５０℃程度以下であるとさらに有益である。

［光拡散部材１２０］
光拡散部材１２０は、波長変換部材１１０の上面１１０ｂを覆う透光性の部材である。後に詳しく説明するように、光拡散部材１２０は、支持部材１４０の材料よりも低い融点を有する透光部材から形成される。光拡散部材１２０の材料としては、例えば接合部材１７０の材料として例示した材料を用いることができる。光拡散部材１２０を構成する母材の材料は、接合部材１７０の材料と比較して同等かあるいは高い融点を有していてもよいし、接合部材１７０の材料よりも低い融点を有していてもよい。発光装置３００の信頼性の観点からは、光拡散部材１２０の母材として、接合部材１７０の材料よりも融点が高い材料を用いると有益である。ただし、光拡散部材１２０の母材の融点が高すぎると光拡散材の粒子１３０の融点との差が縮小するので、例えば、光拡散部材１２０の母材として、接合部材１７０よりも高い融点を有するが、接合部材１７０との間の融点の差が５０℃以内である材料を用い得る。ここでは、光拡散部材１２０を構成する母材の材料として、波長変換部材１１０の材料よりも低い融点を有する材料を用いる。光拡散部材１２０を構成する母材の材料の典型例は、ホウケイ酸ガラスに代表されるガラスである。

後に詳しく説明するように、光拡散部材１２０は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光部材の少なくとも一部と、光拡散材の粒子１３０とを波長変換部材１１０を配置後の貫通部１４０ｗ内に配置し、加熱によって透光部材を変形させた後に冷却を実行することによって形成することができる。透光部材を加熱によって変形させることにより、波長変換部材１１０の上面１１０ｂと、光拡散部材１２０との間にエアギャップの形成を抑制し得る。

［光拡散材の粒子１３０］
光拡散部材１２０は、光拡散材の粒子１３０を含有する。光拡散部材１２０が光拡散材の粒子１３０を含有することにより、波長変換部材１１０を通過した光（例えば青色光）と、波長変換部材１１０によって波長変換された光（例えば黄色光）とをより均一に混合し得る。図６等に模式的に示すように、粒子１３０は、波長変換部材１１０のより近くに位置する第２領域Ｒ２において、第１領域Ｒ１よりも密に配置され得る。光拡散材の粒子１３０の典型例は、透光性を有するセラミックスの粒子である。光拡散材の粒子１３０としては、接合部材１７０として用いた材料の軟化点よりも高い融点を有する材料の粒子を用い得る。例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ジルコニウム等の粒子を単独で、あるいは、これらを組み合わせて光拡散材の粒子１３０に適用し得る。粒子１３０は、０．０２μｍ以上の平均粒径（メジアン径）を有し得る。粒子１３０の平均粒径が０．１μｍ以上であるとより有益である。粒子１３０の平均粒径は、例えば、１０μｍ以下とすることができ、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。

光拡散部材１２０中の光拡散材の粒子１３０の含有量は、光拡散部材１２０の総体積に対して、例えば１．０体積％以上３０体積％以下である。光拡散部材１２０の総体積に対する光拡散材の粒子１３０の含有量が２．０体積％以上２０体積％以下の範囲内であるとより有益である。光拡散部材１２０は、光拡散材の粒子１３０に加えて、蛍光体の粒子をさらに含有していてもよい。光拡散部材１２０の総体積に対する蛍光体の粒子の含有量は、例えば０．５体積％以上２０体積％以下であり、より好ましくは、１．０体積％以上１０体積％以下である。

光拡散部材１２０は、例えば、粒子１３０として酸化アルミニウムの粒子を４．０体積％の体積比で含有する、主にホウケイ酸ガラスから形成された部材であり得る。光拡散部材１２０の厚さ、換言すれば、波長変換部材１１０の上面１１０ｂから、光拡散部材１２０の上面１２０ｂのうち上面１１０ｂから最も離れた部分までの、支持部材１４０の下面１４０ａの法線に沿った距離は、例えば、０．２ｍｍである。光拡散部材１２０は、波長変換部材１１０を支持部材１４０により確実に固定する機能も有するので、光拡散部材１２０が一定以上の厚さを有すると有益である。光拡散部材１２０は、３０μｍ以上３００μｍ以下程度の範囲内の厚さを有し得る。

［第２筒状部１６０］
再び図３を参照する。第２筒状部１６０は、パッケージ２００の第１筒状部２１０を覆う構造体であり、典型的には、パッケージ２００に対して溶接が可能な材料から形成される。第２筒状部１６０は、例えば、ニッケル、銅、コバルト、アルミニウムおよび鉄からなる群から選択される１種以上を含む材料から形成される。第２筒状部１６０が、鉄、または、ステンレス鋼もしくは鉄−ニッケル合金（例えばコバール）等の、鉄を主成分とする材料から形成されていると、パッケージ２００のステム２４０に例えば溶接によって第２筒状部１６０を接合できるので有益である。第２筒状部１６０の第１部分１６０ｓを構成する材料と、第２部分１６０ｔを構成する材料とは、共通であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

［押さえ部材１５０］
押さえ部材１５０は、例えばその一部が溶接等によって第２筒状部１６０に接合されることにより、支持部材１４０を第２筒状部１６０の所定の位置に固定する。ここでは、支持部材１４０が円盤形状を有することに対応して、押さえ部材１５０は、上面視において概ね環状の形状を有し、支持部材１４０の上面１４０ｂのうち、貫通部１４０ｗの周囲に位置する、相対的に薄い部分を第２筒状部１６０の第１部分１６０ｓに向けて押圧している。押さえ部材１５０の材料としては、第２筒状部１６０の材料と同様の材料、例えば、鉄またはその合金を用いることができる。

［ステム２４０］
ステム２４０は、第１筒状部２１０、ヒートシンク２３０およびリード端子２５０を支持する。ステム２４０の材料としては、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスまたは金属材料を用いることができる。ステム２４０のうち、蓋部材１００の第２筒状部１６０に接する部分が金属材料から構成されていると、溶接によって蓋部材１００をステム２４０に固定し得るので有益である。

図４等を参照して説明したように、波長変換部材１１０は、支持部材１４０の貫通部１４０ｗ内に配置され、光拡散材の粒子１３０を含有する光拡散部材１２０によってその上面１１０ｂが覆われる。本実施形態では、光拡散部材１２０のうち、波長変換部材１１０のより近くに位置する第２領域Ｒ２における粒子１３０の数密度が相対的に高くされている。そのため、波長変換部材１１０により近い位置で光を散乱させ得る。波長変換部材１１０により近い位置で光を散乱させることにより、波長変換部材１１０を通過した光（例えば青色光）と、波長変換部材１１０によって波長変換された光（例えば黄色光）とをより効果的に混合して、貫通部１４０ｗから出射される光における色ムラを低減し得る。

なお、第２開口１４０ｅにより近い位置、換言すれば、波長変換部材１１０からより離れた位置で粒子１３０によって光が散乱させられると、散乱による混色が不十分となる可能性があり、また、散乱によって光が広がり、光拡散部材１２０の上面１２０ｂにおける輝度が低下する可能性がある。特に、セラミックスの形で支持部材１４０を形成した場合、光拡散部材１２０によって散乱された光が、支持部材１４０の内部にも進入し得る。そのため、第２開口１４０ｅに近い位置での光の散乱によって、輝度がより低下し得る。

これに対し、本実施形態では、波長変換部材１１０により近い位置で光を散乱させている。波長変換部材１１０により近い位置で光を散乱させることにより、貫通部１４０ｗの第２開口１４０ｅにより近い位置での光の散乱が抑制されるので、第２開口１４０ｅの外縁における光のにじみを抑制し得る。また、第１領域Ｒ１と比較して粒子１３０の数密度が相対的に高い第２領域Ｒ２を設けることにより、光拡散部材１２０の全体に粒子１３０を分散させた場合と比較して、拡散透過に寄与する部分を薄くし得るので、光の利用効率を向上させる効果も得られる。拡散透過に寄与する部分を薄くしながらも光拡散部材１２０の厚さを大きくすることが可能であるので、光拡散部材１２０によって波長変換部材１１０をより確実に支持部材１４０に固定することが可能になり、貫通部１４０ｗからの波長変換部材１１０の脱落を防止する効果も期待できる。

このように、波長変換部材１１０により近い位置での光の散乱は、色ムラの低減と、輝度の低下の抑制との両方に寄与する。特に、光拡散部材１２０が、光軸に沿った方向に関し、波長変換部材１１０の上面１１０ｂを基準としたときに実質的に粒子１３０のほとんどが光拡散部材１２０の高さの半分までの領域中に含まれるような粒子１３０の分布を有していると、これらの効果をより効率良く得ることができ、有利である。

上述した各例の貫通部１４０ｗのように、第１開口１４０ｄと比較して第２開口１４０ｅを拡大することにより、貫通部１４０ｗの形状を例えばレーザ光の進行方向に沿って徐々に広がる形状としてもよい。このような貫通部１４０ｗの形状によれば、光拡散部材１２０によって散乱されて貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに入射した光を内側面１４０ｆで第２開口１４０ｅに向けて反射させ得る。したがって、光の利用効率向上の効果が期待できる。特に、上述した各例のように、光の出射側である第２開口１４０ｅからより離れた位置で光を散乱させれば、散乱によって支持部材１４０の内部に進入し、支持部材１４０の内部で反射を繰り返して再び貫通部１４０ｗ内に向けて出射した光のうち、第２開口１４０ｅに向かって進行する光の割合を増大させ得る。すなわち、第２開口１４０ｅからより離れた位置で光を散乱させるような構成によれば、光の利用効率のさらなる向上を期待できる。

なお、光部品１９０は、ショートパスフィルター、ロングパスフィルター等の光学フィルタ、反射防止層、放熱部材等をさらに有していてもよい。例えば、公知の方法および材料により、波長変換部材１１０、光拡散部材１２０等の下面および／または上面に光学フィルタ等を形成してもよい。

［光部品および発光装置の製造方法の実施形態］
図７は、本実施形態による光部品の製造方法の概要を示すフローチャートである。図７に例示された光部品の製造方法は、概略的には、貫通部が設けられた支持部材を準備する工程（ステップＳ１）と、波長変換部材、光拡散材の粒子、および、透光部材の少なくとも一部を支持部材の貫通部内に配置する工程（ステップＳ２）と、加熱により、透光部材および光拡散材の粒子から、光拡散材の粒子を含有する光拡散部材を形成する工程（ステップＳ３）とを含む。後述するように、波長変換部材、光拡散材の粒子、および、透光部材の少なくとも一部の貫通部内への配置の工程においては、波長変換部材、光拡散材の粒子、および、透光部材が支持部材の上方、すなわち、上面に位置する第２開口側に向かってこの順に配置されるようにして、これらの部材を貫通部内に配置する。以下、各工程の詳細を説明する。

まず、貫通部が設けられた支持部材を準備する（図７のステップＳ１）。ここでは、図８に例示するように、下面１４０ａと、下面１４０ａとは反対側に位置する上面１４０ｂとを有し、上面視において上面１４０ｂのほぼ中央に位置する貫通部１４０ｗが設けられた支持部材１４０Ａを準備する。貫通部１４０ｗは、下面１４０ａおよび上面１４０ｂにそれぞれ位置する第１開口１４０ｄおよび第２開口１４０ｅを含む。

支持部材１４０Ａは、例えば以下のようにして作製することができる。支持部材１４０Ａの材料としては、上述の材料を用いることができる。例えば、まず、酸化アルミニウム等の粉末を準備し、準備した粉末を例えばグラファイト製の型に充填して成型した後、成型後の圧粉体を型から出し、または、粉末を型に入れたまま、所定の形状に焼結する。あるいは、酸化アルミニウム等の粉末、バインダおよび溶剤等を含有するスラリーを準備し、ドクターブレード法等の公知の方法により、スラリーから所望の厚さのセラミックグリーンシートを得、これを焼結することにより図８に示すような支持部材１４０Ａを得てもよい。この場合、貫通部１４０ｗとなる、下面１４０ａと上面１４０ｂとを結ぶ貫通孔の形成は、公知の方法により、セラミックグリーンシートの段階、あるいは、セラミックグリーンシートの焼成後の段階において実行することができる。

ここでは、図８に示すように、第１開口１４０ｄから第２開口１４０ｅに向かって拡がるような形状を有する貫通部１４０ｗを形成する。貫通部１４０ｗは、例えば円錐台形状を有し、第２開口１４０ｅは、第１開口１４０ｄよりも大きい。この例では、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆは、下面１４０ａの法線に対して傾斜している。

次に、波長変換部材、透光部材の少なくとも一部、および、光拡散材の粒子を貫通部１４０ｗ内に配置する（図７のステップＳ２）。ここでは、図９に模式的に示すように、まず、波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗ内に配置する。

この例では、波長変換部材１１０は、下面１１０ａ、上面１１０ｂ、および、これらの間に位置する側面１１０ｃを有する円錐台形状を有する。下面１１０ａは、貫通部１４０ｗの第１開口１４０ｄ側に位置し、その面積は、上面１１０ｂの面積よりも小さい。この例のように、貫通部１４０ｗの形状に対応した形状を有する波長変換部材１１０を用いることにより、貫通部１４０ｗ内の所定の位置に波長変換部材１１０を配置し得る。また、支持部材１４０Ａに対して波長変換部材１１０をより確実に固定することが可能になる。

図９に例示する工程において、波長変換部材１１０の側面１１０ｃは、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接している。波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接触させることにより、レーザ光の入射に起因して波長変換部材１１０で生じた熱を支持部材１４０Ａを介して逃がしやすくなり、発熱による、波長変換部材１１０における、励起光の波長を変換する変換効率の低下を抑制し得る。波長変換部材１１０として、貫通部１４０ｗの形状に対応した形状を有する部材を用いることにより、波長変換部材１１０の側面１１０ｃと貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆとの間の接触面積を増大させ、波長変換部材１１０に生じた熱をより効果的に支持部材１４０（ここでは支持部材１４０Ａ）に逃がし得る。

なお、図９に示す例では、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆの断面視における形状は、直線状であるが、内側面１４０ｆは、段差を有していてもよい。図１０に示す支持部材１４０Ｃの内側面１４０ｆは、段差を有している。図１０に例示するように、内側面１４０ｆが段差を有すると、波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗ内の所定の位置により確実に配置し得る。また、波長変換部材１１０と貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆとの間の接触面積がより増大するので、放熱性向上の効果も期待できる。

支持部材１４０に対する波長変換部材１１０の固定の態様は、この例に限定されない。貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆと波長変換部材１１０の側面１１０ｃとの間に金属ペースト等の接合材を介在させ、接合材によって波長変換部材１１０を支持部材１４０に接合してもよい。

波長変換部材１１０は、ここでは、板状のセラミックス部材である。波長変換部材１１０は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、主原料としての酸化アルミニウム等の粉末および蛍光体の粒子を含む材料と、バインダおよび溶剤等とを含有するスラリーを準備し、ドクターブレード法等の公知の方法により、スラリーから所望の厚さのセラミックグリーンシートを得る。その後、金型等を用いてセラミックグリーンシートを所望の形状とし、セラミックグリーンシートを焼成することにより、波長変換部材１１０を得ることができる。また、主原料としての酸化アルミニウム等の粉末と、蛍光体の粒子とを含む材料を準備し、準備した材料を例えばグラファイト製の型に充填して所定の形状に焼結することによって波長変換部材１１０を得ることもできる。焼結体を得た後、必要に応じて、研削等によって焼結体の形状を整えてもよい。焼結には、放電プラズマ焼結法を適用し得る。波長変換部材１１０の材料として、添加剤、光拡散材等がさらに含有された材料を用いてもよい。

本実施形態では、貫通部１４０ｗ内への波長変換部材１１０の配置とともに、あるいは、波長変換部材１１０の配置後に、透光部材の少なくとも一部と、光拡散材の粒子１３０とを貫通部１４０ｗ内に配置する。このとき、波長変換部材１１０の上方に、光拡散材の粒子１３０と、透光部材とを上方に向かって順に配置する。

例えば、主面を有する柱状（あるいは板状）の透光部材１２０Ｑを準備する。ここでは、透光部材１２０Ｑとして、ホウケイ酸ガラス等のガラス部材を用いる。さらに、図１１に模式的に示すように、透光部材１２０Ｑの主面（ここでは下面１２０ａ）に光拡散材の粒子１３０を配置する。下面１２０ａへの粒子１３０の配置は、例えば、粒子１３０が分散された樹脂組成物を印刷法等によって下面１２０ａに付与した後、加熱により樹脂組成物中の溶剤を揮発させることによって実行可能である。光拡散材の粒子１３０としては、酸化アルミニウム等の、透光部材１２０Ｑの軟化点よりも高い融点を有する材料の粒子を用い得る。必要に応じて、ダイシング装置等により、粒子１３０が下面１２０ａに配置された透光部材１２０Ｑを所望の寸法に加工してもよい。なお、透光部材１２０Ｑは、蛍光体が予め含有された部材であってもよい。

その後、図１２に模式的に示すように、予め粒子１３０が配置された透光部材１２０Ｑの下面１２０ａを波長変換部材１１０の上面１１０ｂに対向させて、透光部材１２０Ｑの一部と、光拡散材の粒子１３０とを貫通部１４０ｗ内に配置する。典型的には、透光部材１２０Ｑの一部と、光拡散材の粒子１３０とを貫通部１４０ｗ内に配置した状態において、上面１２０ｂを含む透光部材１２０Ｑの他の一部は、図１２に示すように貫通部１４０ｗの外側に突出する。この段階において、透光部材１２０Ｑの一部が第２開口１４０ｅの外側の領域上に位置していてもかまわない。このような比較的大きな体積の透光部材１２０Ｑを用いることにより、後述する光拡散部材１２０によって第２開口１４０ｅをより確実に塞ぐことができる。換言すれば、貫通部１４０ｗ内の空間を光拡散部材１２０でより確実に充填することが可能になる。

このような手法によれば、光拡散材の粒子１３０を比較的容易に波長変換部材１１０の上面１１０ｂと透光部材１２０Ｑとの間に位置させることができる。なお、波長変換部材１１０の貫通部１４０ｗ内への配置と、透光部材１２０Ｑの一部および光拡散材の粒子１３０の貫通部１４０ｗ内への配置とは、同時に実行されてもよいし、この例のように順次に実行されてもよい。

なお、貫通部１４０ｗ内への波長変換部材１１０の配置に際しては、波長変換部材１１０を第１開口１４０ｄに向けて押圧することにより、波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆにより確実に固定することができる。この例のように、波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗ内に配置後に、透光部材１２０Ｑおよび光拡散材の粒子１３０を貫通部１４０ｗ内に配置すると、透光部材１２０Ｑを介して波長変換部材１１０を第１開口１４０ｄに向けて押圧できるので有益である。

次に、加熱により、波長変換部材の上面を覆う光拡散部材を透光部材および光拡散材の粒子から形成する（図７のステップＳ３）。例えば、波長変換部材１１０、透光部材１２０Ｑの一部、および、光拡散材の粒子１３０が貫通部１４０ｗ内に配置された状態の支持部材１４０Ａを電気炉の内部に配置し、電気炉の内部を８５０℃程度まで加熱することにより、透光部材１２０Ｑの少なくとも一部を変形させる。例えば、透光部材１２０Ｑの材料がガラスである場合は、そのガラスの軟化点以上に透光部材１２０Ｑを加熱する。このとき、透光部材１２０Ｑの一部または全部が溶融してもかまわない。ただし、透光部材１２０Ｑが液体状になると支持部材１４０（ここでは支持部材１４０Ａ）の上面１４０ｂに広がってしまうことが起こり得る。そのため、液体状となった材料が、後述の図１３に示すように第２開口１４０ｅの周囲に大きく広がらない程度に粘度を維持できるような温度域で変形を生じさせることが有益である。波長変換部材１１０、光拡散材の粒子１３０および支持部材１４０のそれぞれは、典型的には、それらが変形を生じ始める温度が、透光部材１２０Ｑの変形が生じ始める温度（例えば軟化点）よりも高い材料から形成される。これにより、透光部材１２０Ｑに加熱による変形および／または溶融が生じても、これらの部材には基本的に変形は生じない。

加熱により、透光部材１２０Ｑは、粒子１３０を透光部材１２０Ｑの内部に取り込むように変形する。このとき、一部の粒子１３０は、透光部材１２０Ｑの内部に移動し得る。透光部材１２０Qの内部への粒子１３０の移動の程度は、加熱温度および／または加熱時間により調整し得る。透光部材１２０Ｑの加熱の工程において、透光部材１２０Ｑの上面１２０ｂを波長変換部材１１０に向けて押圧すると有益である。波長変換部材１１０に向けた透光部材１２０Ｑの上面１２０ｂの押圧は、透光部材１２０Ｑの形状を貫通部１４０ｗの形状に整合させることを容易にする。なお、図１２および図１３における下方向が重力の方向（すなわち、鉛直方向）となるように各部材を配置すると、重力を利用して透光部材１２０Ｑを図１３に示すような形状に変形させ得る。

その後、冷却によって透光部材１２０Ｑを硬化させることにより、波長変換部材１１０の上面１１０ｂを覆う、粒子１３０を含有する光拡散部材１２０を形成することができる。すなわち、図４に示す光部品１９０Ａが得られる。なお、透光部材１２０Ｑが加熱された状態で透光部材１２０Ｑを貫通部１４０ｗの形状に整合した形状に変形させることにより、貫通部１４０ｗの形状に整合した形状を有する光拡散部材１２０を形成して、光拡散部材１２０によって波長変換部材１１０を支持部材１４０により確実に固定させ得る。また、波長変換部材１１０の上方に光拡散材の粒子１３０と、透光部材１２０Ｑとを配置する際、粒子１３０とともに蛍光体を波長変換部材１１０と透光部材１２０Ｑとの間に配置することにより、蛍光体が含有された形で光拡散部材１２０を形成することも可能である。

透光部材１２０Ｑの一部と、光拡散材の粒子１３０とを貫通部１４０ｗ内に配置した状態において、第２開口１４０ｅからの透光部材１２０Ｑの突出量が大きい場合には、図１３に模式的に示す光部品１９０Ｃのように、第２開口１４０ｅの外側に光拡散部材１２０の一部が位置し得る。透光部材１２０Ｑの加熱の前の段階で透光部材１２０Ｑの一部が第２開口１４０ｅの外側の領域上に位置する場合にも同様に、加熱によって変形した透光部材１２０Ｑの冷却後に、第２開口１４０ｅの外側にその一部が位置する光拡散部材１２０が得られることがある。このように、光拡散部材１２０の上面１２０ｂは、支持部材１４０Ａの上面１４０ｂに整合した平面形状に限定されず、上面１４０ｂから盛り上がる曲面形状等であり得る。ただし、光拡散部材１２０の上面１２０ｂの面積が大きくなるほど、上面１２０ｂにおける輝度が低下する。そのため、輝度向上の観点からは、研削または研磨によって光拡散部材１２０の一部を除去して、光拡散部材１２０の上面１２０ｂを例えば支持部材１４０の上面１４０ｂに整合させると有益である。光拡散部材１２０の上面１２０ｂは、平坦面に限定されない。光拡散部材１２０の上面１２０ｂに微細な凹凸を付与してもよい。

以上に説明したように、本実施形態によれば、透光部材１２０Ｑおよび光拡散材の粒子１３０から、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２を有する光拡散部材１２０を形成可能である。さらに、本実施形態では、光拡散材の粒子１３０が波長変換部材１１０の上面１１０ｂと透光部材１２０Ｑとの間に位置した状態で加熱によって透光部材１２０Ｑを変形および／または溶融させている。そのため、第１領域Ｒ１と比較して波長変換部材１１０により近い第２領域Ｒ２において粒子１３０の数密度がより高くされた光拡散部材１２０を得ることが可能である。特に、上述の例では、透光部材１２０Ｑの下面１２０ａに光拡散材の粒子１３０の層を予め形成してから、透光部材１２０Ｑの下面１２０ａを波長変換部材１１０の上面１１０ｂに対向させて透光部材１２０Ｑの一部を貫通部１４０ｗ内に配置している。そのため、透光材料の粉砕、光拡散材との混合、および、これらの混合物の焼成といった複雑な工程を必要とすることなく光拡散部材１２０を形成することが可能である。また、粒子１３０の分布に意図的に偏りが与えられた光拡散部材１２０を容易に形成することが可能である。

波長変換部材１１０により近い第２領域Ｒ２における粒子１３０の数密度を相対的に高くすることにより、上述したように、出射される光の色ムラを抑制して、第２開口１４０ｅの外縁における光のにじみを抑制し得る。また、第２開口１４０ｅから離れた位置で光を散乱させることにより、上述したように、散乱によって支持部材１４０の内部に進入し、支持部材１４０の内部で反射を繰り返して再び貫通部１４０ｗ内に向けて出射した光のうち、第２開口１４０ｅに向かって進行する光の割合を増大させる効果が期待できる。

透光部材および光拡散材の粒子１３０から、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２を有する光拡散部材１２０を形成する方法は、図１１および図１２を参照して説明した例に限定されない。例えば、図１４に示すように、波長変換部材１１０の上面１１０ｂに光拡散材の粒子１３０を配置し、上面１１０ｂに光拡散材の粒子１３０の層が形成された状態の波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗ内に最初に配置してもよい。この場合、図１５に例示するように、透光部材１２０Ｑに代えて、下面１２０ａに粒子１３０が配置されていない透光部材１２０Ｒの一部を貫通部１４０ｗ内に配置してもよい。このような方法によっても、光拡散材の粒子１３０を波長変換部材１１０の上面１１０ｂと透光部材１２０Ｒとの間に位置させることができる。

また、支持部材１４０に対する波長変換部材１１０の固定の方法も、波長変換部材１１０と支持部材１４０とが直接に接する態様に限定されない。例えば、図１６に示す、少なくとも貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接合部材１７０を有する支持部材１４０Ｂを用いてもよい。支持部材１４０Ｂは、例えば、上述の支持部材１４０Ａを準備後、内側面１４０ｆの全部または一部に接合部材１７０を形成することにより得られる。接合部材１７０の形成には、ゾルゲル法、スピンコート法、スパッタ法等の公知の方法を適用し得る。例えばホウケイ酸ガラスの層を接合部材１７０として形成する場合、ホウケイ酸ガラスからなるターゲットを用いることにより、スパッタ装置を利用して接合部材１７０を形成することができる。あるいは、貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに予め接合部材１７０が設けられた支持部材を購入によって準備してもよい。

支持部材１４０Ｂの準備後、図１７に示すように、例えば、波長変換部材１１０を貫通部１４０ｗ内に配置する。貫通部１４０ｗ内への波長変換部材１１０の配置後、貫通部１４０ｗ内に波長変換部材１１０が配置された構造体を例えば電気炉内で加熱する。

既に説明したように、接合部材１７０の材料としては、波長変換部材１１０の材料の融点よりも低い軟化点（または融点）を有する材料が選択される。また、接合部材１７０の材料にホウケイ酸ガラス等の比較的低い融点を有する材料が用いられることに対して、典型的な実施形態では、支持部材１４０Ａが、耐熱性に優れたセラミックスから構成される。典型的には、接合部材１７０の材料の軟化点（または融点）は、支持部材１４０Ａを構成する材料の融点よりも低い。したがって、適当な温度下で加熱することにより、貫通部１４０ｗ内に波長変換部材１１０が配置された構造体のうち、接合部材１７０を選択的に変形させ得る。

ここでの加熱は、接合部材１７０の材料の軟化点（あるいは融点）以上かつ波長変換部材１１０を構成するセラミックスの融点以下の温度範囲、典型的には、６００℃以上１０００℃以下程度の温度範囲で実行される。例えば、接合部材１７０の材料がホウケイ酸ガラスであり、支持部材１４０が、酸化ジルコニウムを含有する酸化アルミニウムのセラミックスであり、波長変換部材１１０の主な材料が酸化アルミニウムである場合、８００℃以上１０００℃以下程度の温度範囲での加熱を実行することにより、接合部材１７０を選択的に軟化または溶融させ得る。

加熱の工程においては、波長変換部材１１０を第１開口１４０ｄに向けて押圧してもよい。加熱（および押圧）により、接合部材１７０のうち、波長変換部材１１０の側面１１０ｃに接する部分が変形し、波長変換部材１１０の一部が接合部材１７０の層に入り込み得る。換言すれば、接合部材１７０のうち、波長変換部材１１０の配置された部分が薄くなる。このとき、波長変換部材１１０の側面１１０ｃの一部または全部が貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆに接してもかまわない。接合部材１７０の一部が変形した状態でこれらの部材を冷却することにより、接合部材１７０を介して、波長変換部材１１０を支持部材１４０Ｂに固定することができる。図１１を参照して説明したように、粒子１３０を予め透光部材１２０Ｑの下面１２０ａに配置しておけば、透光部材１２０Ｑを配置する前の波長変換部材１１０の上面１１０ｂには粒子１３０が位置しないので、第１開口１４０ｄに向けて波長変換部材１１０の上面１１０ｂを押圧しやすい。

支持部材１４０Ｂへの波長変換部材１１０の固定後、図１８に示すように、例えば、図９〜図１２を参照して説明した例と同様にして、下面１２０ａに光拡散材の粒子１３０が配置された透光部材１２０Ｑの下面１２０ａ側の一部を貫通部１４０ｗ内に配置する。さらに、加熱によって透光部材１２０Ｑの少なくとも一部を変形させた後に冷却を実行することにより、粒子１３０を含有する光拡散部材１２０を形成することができる。すなわち、図６に示す光部品１９０Ｂが得られる。上述したように、粒子１３０をまず透光部材１２０Ｑに固定してから、その後に透光部材１２０Ｑとともに粒子１３０を波長変換部材１１０上に配置すると有益である。粉体の形で粒子１３０を波長変換部材１１０の上面１１０ｂに置いただけでは、加熱に用いる電気炉等の炉内の圧力を変化させようとすると、圧力の変化によって粒子１３０が移動してしまうからである。

図１６〜図１８を参照して説明した上述の例では、加熱によって変形させた接合部材１７０によって波長変換部材１１０が貫通部１４０ｗ内に固定されるので、支持部材１４０Ｂからの波長変換部材１１０の脱落等をより確実に防止し得る。また、波長変換部材１１０の側面１１０ｃと貫通部１４０ｗの内側面１４０ｆとの間が接合部材１７０によって充填され得るので、レーザ光の照射によって波長変換部材１１０に生じた熱を接合部材１７０を介して支持部材１４０に効果的に逃がし得る。

上述した工程に従って光部品１９０を得た後、例えば図３に示すように押さえ部材１５０によって光部品１９０を第２筒状部１６０に固定することにより、上述した蓋部材１００を得ることができる。さらに、図２に示すように、半導体レーザ素子２２１を含む発光素子２２０を有するパッケージ２００に蓋部材１００を取り付けることにより、半導体レーザ素子２２１と光部品１９０とを光学的に結合して、半導体レーザ素子２２１を有する発光装置３００を得ることができる。このとき、光部品１９０の波長変換部材１１０の下面１１０ａの側をレーザ光が入射する側とし、光拡散部材１２０の上面１２０ｂの側を光取り出し側とする。

本発明の実施形態による光部品および発光装置は、種々の光源に適用が可能であり、高輝度が要求される用途に特に有用である。本発明の実施形態による光部品および発光装置は、例えば、自動車等の車両用ライト、投光器、液晶ディスプレイ等の表示装置用の光源、プロジェクタ用の光源、スキャナ等の画像読取装置用の光源、内視鏡用の光源、測距装置あるいは形状測定装置用の光源に適用可能である。

１００ 蓋部材
１１０ 波長変換部材
１２０ 光拡散部材
１２０Ｑ、１２０Ｒ 透光部材
１３０ 粒子
１４０、１４０Ａ〜１４０Ｃ 支持部材
１４０ｄ 貫通部の第１開口
１４０ｅ 貫通部の第２開口
１４０ｆ 貫通部の内側面
１４０ｗ 貫通部
１５０ 押さえ部材
１６０ 第２筒状部
１６０ｓ 第２筒状部の第１部分
１６０ｔ 第２筒状部の第２部分
１７０ 接合部材
１９０、１９０Ａ〜１９０Ｃ 光部品
２００ パッケージ
２１０ 第１筒状部
２２０ 発光素子
２２１ 半導体レーザ素子
２２２ 台座部
２３０ ヒートシンク
２４０ ステム
２５０ リード端子
２７０ ワイヤ
３００ 発光装置

Claims (11)

1. 上面および下面を有し、前記上面から前記下面まで貫通した貫通部が設けられた支持部材を準備する工程（ａ）と、
   波長変換部材、光拡散材の粒子、および、透光部材が上方に向かって順に配置されるように、前記貫通部内に、前記波長変換部材、前記光拡散材の粒子、および、前記透光部材の少なくとも一部を配置する工程（ｂ）と、
   加熱により、前記透光部材を変形させ、前記光拡散材の粒子を含有する光拡散部材を形成する工程（ｃ）と
   を含む、光部品の製造方法。
2. 前記透光部材は、下面を有し、
   前記波長変換部材は、上面を有し、
   前記工程（ｂ）は、
   前記透光部材の前記下面に前記光拡散材の粒子を配置する工程（ｂ１）と、
   前記透光部材の前記下面が前記波長変換部材の前記上面に対向するように前記透光部材の前記少なくとも一部を前記貫通部内に配置する工程（ｂ２）と
   を含む、請求項１に記載の光部品の製造方法。
3. 前記工程（ａ）において、前記支持部材は、内側面をさらに含み、前記内側面上に接合部材を有し、
   前記工程（ｂ）は、加熱により前記接合部材を変形させて前記接合部材によって前記波長変換部材を前記支持部材に固定する工程（ｂ３）を含む、請求項１または２に記載の光部品の製造方法。
4. 前記光拡散部材は、第１領域と、前記第１領域よりも前記波長変換部材の近くに位置する第２領域とを有し、
   前記第２領域における前記粒子の数密度は、前記第１領域における前記粒子の数密度よりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の光部品の製造方法。
5. 前記貫通部は、前記支持部材の前記下面および前記上面に第１開口および第２開口をそれぞれ有し、
   前記第２開口は、前記第１開口よりも大きい、請求項１から４のいずれかに記載の光部品の製造方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の製造方法によって得られた光部品を半導体レーザ素子に光学的に結合する工程（ｄ）を含む、発光装置の製造方法。
7. 上面および下面を有し、前記上面から前記下面まで貫通した貫通部が設けられた支持部材と、
   前記貫通部内に位置する波長変換部材と、
   前記波長変換部材の上方に位置し、その少なくとも一部が前記貫通部内に位置する、光拡散材の粒子を含有する光拡散部材と
   を備え、
   前記光拡散部材は、第１領域と、前記第１領域よりも上方に位置する第２領域とを有し、
   前記第２領域における前記粒子の数密度は、前記第１領域における前記粒子の数密度よりも大きい、光部品。
8. 前記支持部材は、内側面をさらに含み、前記内側面の少なくとも一部を覆う透光性の接合部材を有し、
   前記波長変換部材は、前記接合部材を介して前記支持部材に固定されている、請求項７に記載の光部品。
9. 前記貫通部は、前記支持部材の前記下面および前記上面に第１開口および第２開口をそれぞれ有し、
   前記第２開口は、前記第１開口よりも大きい、請求項７または８に記載の光部品。
10. 前記支持部材は、セラミックスからなる、請求項７から９のいずれかに記載の光部品。
11. 請求項７から１０のいずれかに記載の光部品と、
    前記光部品に光学的に結合された半導体レーザ素子と
    を備える、発光装置。

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