JP6582907B2 - Method for manufacturing wavelength conversion element, wavelength conversion element and light emitting device - Google Patents

Method for manufacturing wavelength conversion element, wavelength conversion element and light emitting device Download PDF

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本発明は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)やレーザーダイオード(LD:Laser Diode)等の発する光の波長を別の波長に変換する波長変換素子の製造方法並びに波長変換素子及び発光装置に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a wavelength conversion element that converts the wavelength of light emitted from a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) to another wavelength, and a wavelength conversion element and a light emitting device. It is.

近年、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の発光装置として、低消費電力、小型軽量、容易な光量調節という観点から、LEDやLDを用いた発光装置に対する注目が高まってきている。そのような次世代発光装置の一例として、例えば特許文献1には、青色光を出射するLED上に、LEDからの光の一部を吸収して黄色光に変換する波長変換部材が配置された発光装置が開示されている。この発光装置は、LEDから出射された青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。   In recent years, as a next-generation light-emitting device that replaces fluorescent lamps and incandescent lamps, attention has been focused on light-emitting devices using LEDs and LDs from the viewpoint of low power consumption, small size, light weight, and easy light quantity adjustment. As an example of such a next-generation light-emitting device, for example, in Patent Document 1, a wavelength conversion member that absorbs part of light from the LED and converts it into yellow light is disposed on the LED that emits blue light. A light emitting device is disclosed. This light emitting device emits white light that is a combined light of blue light emitted from the LED and yellow light emitted from the wavelength conversion member.

波長変換部材としては、従来、樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末を分散させたものが用いられている。しかしながら、当該波長変換部材を用いた場合、LEDからの光により樹脂が劣化し、発光装置の輝度が低くなりやすいという問題がある。特に、LEDが発する熱や高エネルギーの短波長(青色〜紫外)光によってモールド樹脂が劣化し、変色や変形を起こすという問題がある。   As the wavelength conversion member, a material in which an inorganic phosphor powder is dispersed in a resin matrix has been conventionally used. However, when the wavelength conversion member is used, there is a problem that the resin is deteriorated by the light from the LED and the luminance of the light emitting device tends to be lowered. In particular, there is a problem that the mold resin deteriorates due to heat generated by the LED or high energy short wavelength (blue to ultraviolet) light, causing discoloration or deformation.

そこで、樹脂に代えてガラスマトリクス中に蛍光体を分散固定した完全無機固体からなる波長変換部材が提案されている(例えば、特許文献2及び3を参照)。当該波長変換部材は、母材となるガラスがLEDの熱や照射光により劣化しにくく、変色や変形といった問題が生じにくいという特徴を有している。   Therefore, a wavelength conversion member made of a completely inorganic solid in which a phosphor is dispersed and fixed in a glass matrix instead of a resin has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). The wavelength conversion member has a feature that glass as a base material is not easily deteriorated by the heat of LED or irradiation light, and problems such as discoloration and deformation hardly occur.

近年、ハイパワー化を目的として、光源として用いるLEDやLDの出力が上昇している。それに伴い、光源の熱や、励起光を照射された蛍光体から発せられる熱により波長変換部材の温度が上昇し、その結果、発光強度が経時的に低下する(温度消光)という問題がある。また、場合によっては、波長変換部材の温度上昇が顕著となり、構成材料(ガラスマトリクス等)が溶解するおそれがある。   In recent years, the output of LEDs and LDs used as light sources has increased for the purpose of increasing power. Accordingly, there is a problem that the temperature of the wavelength conversion member rises due to the heat of the light source or the heat emitted from the phosphor irradiated with the excitation light, and as a result, the emission intensity decreases with time (temperature quenching). In some cases, the temperature rise of the wavelength conversion member becomes significant, and the constituent material (glass matrix or the like) may be dissolved.

そこで、波長変換部材からの熱を放熱するため、波長変換部材の周辺部に、当該波長変換部材より高い熱伝導率を有する放熱部材が設けられた波長変換素子が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。特許文献4では、波長変換部材をステンレス製の放熱部材に取り付ける方法として、貫通孔を有する放熱部材の嵌合部に切り込みまたは穴部を形成し、切り込みまたは穴部に低融点ガラスを充填することにより取り付ける方法が挙げられている。   Therefore, in order to dissipate heat from the wavelength conversion member, there has been proposed a wavelength conversion element in which a heat dissipation member having a higher thermal conductivity than the wavelength conversion member is provided in the periphery of the wavelength conversion member (for example, a patent) (Ref. 4). In Patent Document 4, as a method of attaching the wavelength conversion member to the heat radiating member made of stainless steel, a notch or a hole is formed in the fitting portion of the heat radiating member having a through hole, and the notch or the hole is filled with a low melting point glass. The method of attachment is mentioned.

特開2000−208815号公報JP 2000-208815 A 特開2003−258308号公報JP 2003-258308 A 特開2007−016171号公報JP 2007-016171 A 特開2007−323861号公報JP 2007-323861 A

しかしながら、特許文献4に記載の方法では、波長変換部材と放熱部材との間に隙間が形成され、波長変換部材からの熱が放熱部材に伝達されにくい。また、低融点ガラスは熱伝導性が低いため、高い放熱性を得ることができないという問題がある。   However, in the method described in Patent Document 4, a gap is formed between the wavelength conversion member and the heat dissipation member, and heat from the wavelength conversion member is difficult to be transmitted to the heat dissipation member. Moreover, since low melting glass has low thermal conductivity, there is a problem that high heat dissipation cannot be obtained.

本発明の目的は、耐熱性に優れ、かつ波長変換部材からの熱を効率良く放熱部材に伝達することができる波長変換素子の製造方法並びに波長変換素子及び発光装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wavelength conversion element manufacturing method, a wavelength conversion element, and a light emitting device that are excellent in heat resistance and that can efficiently transfer heat from the wavelength conversion member to the heat dissipation member.

本発明の製造方法は、貫通孔を有し、かつセラミックからなる放熱部材と、貫通孔内に配置されており、かつセラミック蛍光体からなる波長変換部材と、波長変換部材と貫通孔との間に設けられるセラミック層とを備え、セラミック層によって貫通孔の表面と波長変換部材の側面とが接着されている波長変換素子を製造する方法であって、易焼結性セラミック粉末と、バインダーと、溶剤とを含むセラミックペーストを準備する工程と、セラミックペーストを、波長変換部材の側面及び貫通孔の表面の少なくとも一方に塗布し、ペースト塗布層を形成する工程と、貫通孔内に波長変換部材を配置し、ペースト塗布層を加熱することにより、バインダーを除去させるとともに、易焼結性セラミック粉末を焼結させてセラミック層を形成する工程と、を備えることを特徴としている。   The manufacturing method of the present invention includes a heat radiating member having a through hole and made of ceramic, a wavelength converting member arranged in the through hole and made of a ceramic phosphor, and between the wavelength converting member and the through hole. Comprising a ceramic layer, and a method for producing a wavelength conversion element in which the surface of the through hole and the side surface of the wavelength conversion member are bonded by the ceramic layer, comprising a readily sinterable ceramic powder, a binder, A step of preparing a ceramic paste containing a solvent, a step of applying the ceramic paste to at least one of the side surface of the wavelength conversion member and the surface of the through hole, forming a paste coating layer, and a wavelength conversion member in the through hole. The step of placing and heating the paste coating layer to remove the binder and sinter the sinterable ceramic powder to form the ceramic layer It is characterized in that it comprises.

貫通孔は、一方端から他方端に向かって拡がるテーパー状に形成されていることが好ましい。その場合、貫通孔に対応した形状を有する波長変換部材を、他方端側から貫通孔内に配置することが好ましい。   The through-hole is preferably formed in a tapered shape that expands from one end to the other end. In that case, it is preferable to arrange | position the wavelength conversion member which has a shape corresponding to a through-hole in a through-hole from the other end side.

易焼結性セラミック粉末は、易焼結性アルミナ粉末であることが好ましい。   The easily sinterable ceramic powder is preferably an easily sinterable alumina powder.

セラミックペーストが、焼結助剤をさらに含んでいてもよい。セラミックペースト中における焼結助剤の含有量は、15重量%以下であることが好ましい。   The ceramic paste may further contain a sintering aid. The content of the sintering aid in the ceramic paste is preferably 15% by weight or less.

波長変換部材は、多結晶セラミック蛍光体または単結晶セラミック蛍光体からなるものであってもよい。   The wavelength conversion member may be made of a polycrystalline ceramic phosphor or a single crystal ceramic phosphor.

波長変換部材は、セラミック蛍光体層と、セラミック蛍光体層より高い熱伝導率を有する透光性セラミック層とを交互に積層させた積層体であってもよい。   The wavelength conversion member may be a laminate in which ceramic phosphor layers and translucent ceramic layers having higher thermal conductivity than the ceramic phosphor layers are alternately laminated.

本発明の波長変換素子は、貫通孔を有し、かつセラミックからなる放熱部材と、貫通孔内に配置されており、かつセラミック蛍光体からなる波長変換部材と、波長変換部材と貫通孔との間に設けられるセラミック層とを備え、セラミック層によって貫通孔の表面と波長変換部材の側面とが接着されていることを特徴としている。   The wavelength conversion element of the present invention has a through-hole and a heat dissipation member made of ceramic, a wavelength conversion member arranged in the through-hole and made of a ceramic phosphor, and the wavelength conversion member and the through-hole. And a ceramic layer provided therebetween, wherein the surface of the through hole and the side surface of the wavelength conversion member are bonded by the ceramic layer.

本発明の発光装置は、上記本発明の波長変換素子と、波長変換素子に励起光を照射する光源とを備えることを特徴している。   The light emitting device of the present invention includes the wavelength conversion element of the present invention and a light source that irradiates the wavelength conversion element with excitation light.

光源としては、レーザーダイオードが挙げられる。   A laser diode is mentioned as a light source.

本発明によれば、耐熱性に優れ、かつ波長変換部材からの熱を効率良く放熱部材に伝達することができる波長変換素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is excellent in heat resistance and can provide the wavelength conversion element which can transmit the heat | fever from the wavelength conversion member to a thermal radiation member efficiently.

本発明の第1の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the wavelength conversion element manufactured with the manufacturing method of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the wavelength conversion element manufactured with the manufacturing method of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における波長変換部材を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the wavelength conversion member in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の波長変換素子を用いた発光装置の一例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the light-emitting device using the wavelength conversion element of the 1st Embodiment of this invention.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, in each drawing, the member which has the substantially the same function may be referred with the same code | symbol.

[波長変換素子]
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。図1に示すように、本実施形態の波長変換素子10は、貫通孔3を有し、かつセラミックからなる放熱部材2と、貫通孔3内に配置されており、セラミック蛍光体からなる波長変換部材1と、波長変換部材1と貫通孔3との間に設けられるセラミック層4とを備えている。貫通孔3の表面3aと波長変換部材1の側面1aとは、セラミック層4によって接着されている。波長変換部材1に励起光を照射した場合、波長変換部材1から蛍光とともに熱が発生する。波長変換部材1から発生した熱はセラミック層4を通じて放熱部材2に伝達される。
[Wavelength conversion element]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a wavelength conversion element manufactured by the manufacturing method of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wavelength conversion element 10 of the present embodiment has a through-hole 3 and is disposed in the heat dissipation member 2 made of ceramic and the through-hole 3, and wavelength conversion made of ceramic phosphor. A member 1 and a ceramic layer 4 provided between the wavelength conversion member 1 and the through hole 3 are provided. The surface 3 a of the through hole 3 and the side surface 1 a of the wavelength conversion member 1 are bonded by the ceramic layer 4. When the wavelength conversion member 1 is irradiated with excitation light, heat is generated from the wavelength conversion member 1 together with fluorescence. Heat generated from the wavelength conversion member 1 is transmitted to the heat dissipation member 2 through the ceramic layer 4.

従って、波長変換素子10は、放熱性に優れている。また、波長変換素子10においては、波長変換部材1、放熱部材2及び接着層であるセラミック層4が全てセラミックにより構成されているので、波長変換素子10は、耐熱性にも優れている。   Therefore, the wavelength conversion element 10 is excellent in heat dissipation. Moreover, in the wavelength conversion element 10, since the wavelength conversion member 1, the heat radiating member 2, and the ceramic layer 4 which is an adhesive layer are all made of ceramic, the wavelength conversion element 10 is also excellent in heat resistance.

波長変換部材1は、光源から発せられた励起光により蛍光を発するセラミック蛍光体からなる。セラミック蛍光体は、励起光の入射により蛍光を出射するものであれば、特に限定されるものではない。セラミック蛍光体の具体例としては、多結晶セラミック蛍光体及び単結晶セラミック蛍光体が挙げられる。これらのセラミック蛍光体は耐熱性に非常に優れるため、励起光の出力が大きくなって高温になった場合であっても、溶解等の不具合が発生しにくい。多結晶セラミック蛍光体及び単結晶セラミック蛍光体としては、例えばYAGセラミック蛍光体等のガーネット系セラミック蛍光体、CASN(CaAlSiN)セラミック蛍光体等の窒化物系セラミック蛍光体、α―SiAlON蛍光体、またはβ―SiAlON蛍光体等の窒酸化物系セラミック蛍光体などが挙げられる。励起光として青色光を用いる場合、例えば、緑色光、黄色光または赤色光を蛍光として出射するセラミック蛍光体を用いることができる。 The wavelength conversion member 1 is made of a ceramic phosphor that emits fluorescence by excitation light emitted from a light source. The ceramic phosphor is not particularly limited as long as it emits fluorescence upon incidence of excitation light. Specific examples of the ceramic phosphor include a polycrystalline ceramic phosphor and a single crystal ceramic phosphor. Since these ceramic phosphors are extremely excellent in heat resistance, problems such as dissolution are unlikely to occur even when the output of excitation light is increased to a high temperature. Examples of the polycrystalline ceramic phosphor and the single crystal ceramic phosphor include a garnet ceramic phosphor such as a YAG ceramic phosphor, a nitride ceramic phosphor such as a CASN (CaAlSiN 3 ) ceramic phosphor, an α-SiAlON phosphor, Alternatively, a nitride oxide ceramic phosphor such as β-SiAlON phosphor may be used. When blue light is used as the excitation light, for example, a ceramic phosphor that emits green light, yellow light, or red light as fluorescence can be used.

波長変換部材1の厚みは、励起光が確実にセラミック蛍光体に吸収されるような厚みである範囲において、薄い方が好ましい。その理由としては、波長変換部材1が厚すぎると、波長変換部材1における光の散乱や吸収が大きくなりすぎ、蛍光の出射効率が低下する傾向があること、及び、波長変換部材1の温度が高くなって、経時的な発光強度の低下が発生しやすくなることが挙げられる。そのため、波長変換部材1の厚みは、2mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましく、0.8mm以下であることがさらに好ましい。波長変換部材1の厚みの下限値は、通常、0.03mm程度である。また、出射光として白色を得る目的の場合は、励起光と蛍光が適切な割合になるように、波長変換部材1の厚みを制御すればよい。   The thickness of the wavelength conversion member 1 is preferably as thin as possible in such a range that the excitation light is surely absorbed by the ceramic phosphor. The reason is that if the wavelength conversion member 1 is too thick, light scattering and absorption in the wavelength conversion member 1 become too large, and the emission efficiency of fluorescence tends to decrease, and the temperature of the wavelength conversion member 1 is low. It becomes high and it becomes easy to generate | occur | produce the fall of the emitted light intensity with time. Therefore, the thickness of the wavelength conversion member 1 is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 0.8 mm or less. The lower limit of the thickness of the wavelength conversion member 1 is usually about 0.03 mm. For the purpose of obtaining white as the emitted light, the thickness of the wavelength conversion member 1 may be controlled so that the excitation light and the fluorescence are in an appropriate ratio.

放熱部材2は、波長変換部材1で生じた熱を放熱するため設けられている。したがって、放熱部材2は、高い熱伝導率を有するセラミックから形成されていることが好ましい。高熱伝導性セラミックとしては、酸化アルミニウム系セラミック、窒化アルミニウム系セラミック、炭化ケイ素系セラミック、窒化ホウ素系セラミック、酸化マグネシウム系セラミック、酸化チタン系セラミック、酸化ニオビウム系セラミック、酸化亜鉛系セラミック、酸化イットリウム系セラミックなどが挙げられる。   The heat radiating member 2 is provided to radiate heat generated by the wavelength conversion member 1. Therefore, it is preferable that the heat radiating member 2 is formed from a ceramic having a high thermal conductivity. High thermal conductive ceramics include aluminum oxide ceramics, aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, boron nitride ceramics, magnesium oxide ceramics, titanium oxide ceramics, niobium oxide ceramics, zinc oxide ceramics, yttrium oxide ceramics A ceramic etc. are mentioned.

本実施形態における放熱部材2の貫通孔3は、一方端3bから他方端3cに向かって拡がるテーパー状に形成されている。また、波長変換部材1は貫通孔3に対応した形状を有している。具体的には、波長変換部材1の側面1aは、貫通孔3のテーパー状の表面3aに対応した形状を有している。波長変換部材1の側面1a及び貫通孔3の表面3aが上記形状を有することにより、図2を参照して後述する波長変換素子10の製造工程において、波長変換部材1の側面1aを、貫通孔3の表面3aに均一に圧着させやすくなる。本実施形態において、波長変換部材1の側面1a及び貫通孔3の表面3aは、円錐台形のテーパー状に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば角錐台形のテーパー状に形成されていてもよい。   The through hole 3 of the heat radiating member 2 in the present embodiment is formed in a tapered shape that expands from the one end 3b toward the other end 3c. The wavelength conversion member 1 has a shape corresponding to the through hole 3. Specifically, the side surface 1 a of the wavelength conversion member 1 has a shape corresponding to the tapered surface 3 a of the through hole 3. When the side surface 1a of the wavelength conversion member 1 and the surface 3a of the through hole 3 have the above-described shape, the side surface 1a of the wavelength conversion member 1 is replaced with the through hole in the manufacturing process of the wavelength conversion element 10 described later with reference to FIG. It becomes easy to make it press-fit to the surface 3a of 3 uniformly. In the present embodiment, the side surface 1a of the wavelength conversion member 1 and the surface 3a of the through hole 3 are formed in a truncated cone-shaped taper shape. However, the present invention is not limited to this, and for example, formed in a truncated pyramid-shaped taper shape. May be.

本実施形態の波長変換素子10においては、例えば、一方端3b側から、貫通孔3内の波長変換部材1に励起光を照射し、波長変換部材1で波長変換して、蛍光を他方端3c側から出射させることができる。   In the wavelength conversion element 10 of the present embodiment, for example, the wavelength conversion member 1 in the through hole 3 is irradiated with excitation light from the one end 3b side, the wavelength conversion member 1 converts the wavelength, and the fluorescence is converted to the other end 3c. The light can be emitted from the side.

波長変換部材1から外部に励起光及び蛍光が漏れるのを防止するため、波長変換部材1の側面1a及び/または貫通孔3の表面3aの上に、反射層を設けてもよい。反射層としては、アルミナやチタニア等を含むセラミック層が挙げられる。なお、セラミック層4を反射層として機能させることもできる。   In order to prevent the excitation light and fluorescence from leaking outside from the wavelength conversion member 1, a reflective layer may be provided on the side surface 1 a of the wavelength conversion member 1 and / or the surface 3 a of the through hole 3. Examples of the reflective layer include a ceramic layer containing alumina, titania, or the like. The ceramic layer 4 can also function as a reflective layer.

波長変換部材1の励起光入射側表面に、蛍光の前方取り出し向上を目的として、バンドパスフィルターを設けてもよい。また、波長変換部材1の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。   A band pass filter may be provided on the excitation light incident side surface of the wavelength conversion member 1 for the purpose of improving the forward extraction of fluorescence. Further, an antireflection film may be provided on the excitation light and fluorescence emission side surface of the wavelength conversion member 1 for the purpose of reducing reflection loss of excitation light and fluorescence.

以下、波長変換素子10の製造方法の具体例につき説明する。   Hereinafter, a specific example of a method for manufacturing the wavelength conversion element 10 will be described.

図2は、本発明の第1の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。図2に示すように、波長変換部材1の側面1aの上に、セラミックペーストを塗布し、ペースト塗布層5を形成している。ペースト塗布層5は、以下のようにして形成することができる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a ceramic paste is applied on the side surface 1 a of the wavelength conversion member 1 to form a paste application layer 5. The paste coating layer 5 can be formed as follows.

易焼結性セラミック粉末と、バインダーと、溶剤とを含むセラミックペーストを準備する。易焼結性セラミック粉末とは、低温焼結性のセラミック粉末である。易焼結性セラミック粉末では、純度を高くしたり、粒径を小さくしたりすることにより、焼結温度を低くしていると考えられている。易焼結性セラミック粉末を焼成すると、例えば1500℃以下の低温で焼成しても緻密なセラミックを得ることができる。   A ceramic paste containing an easily sinterable ceramic powder, a binder, and a solvent is prepared. The easily sinterable ceramic powder is a low-temperature sinterable ceramic powder. In the easily sinterable ceramic powder, it is considered that the sintering temperature is lowered by increasing the purity or decreasing the particle size. When the easily sinterable ceramic powder is fired, a dense ceramic can be obtained even when fired at a low temperature of, for example, 1500 ° C. or lower.

易焼結性セラミック粉末の焼結温度は、1100〜1550℃であることが好ましく、1200〜1400℃であることがより好ましい。易焼結性セラミック粉末の焼結温度を上記範囲内とすることで、焼成温度をさほど高めることなく、焼成によってより一層緻密なセラミックを得ることができる。   The sintering temperature of the easily sinterable ceramic powder is preferably 1100 to 1550 ° C, and more preferably 1200 to 1400 ° C. By setting the sintering temperature of the easily sinterable ceramic powder within the above range, a denser ceramic can be obtained by firing without significantly increasing the firing temperature.

易焼結性セラミック粉末の平均粒子径(D50)は、0.05〜3μmであることが好ましく、0.08〜1μmであることがより好ましい。平均粒子径(D50)を上記範囲内とすることにより、易焼結性セラミック粉末の焼結温度をより一層好適な範囲とすることができる。 The average particle diameter (D 50 ) of the easily sinterable ceramic powder is preferably 0.05 to 3 μm, and more preferably 0.08 to 1 μm. By setting the average particle diameter (D 50 ) within the above range, the sintering temperature of the easily sinterable ceramic powder can be made a more preferable range.

易焼結性セラミック粉末の純度は、99%以上であることが好ましく、99.99%以上であることがより好ましい。易焼結性セラミック粉末の純度を上記下限以上とすることにより、易焼結性セラミック粉末の焼結温度をより一層最適な範囲とすることができる。   The purity of the easily sinterable ceramic powder is preferably 99% or more, and more preferably 99.99% or more. By setting the purity of the easily sinterable ceramic powder to the above lower limit or more, the sintering temperature of the easily sinterable ceramic powder can be further optimized.

易焼結性セラミック粉末としては、易焼結性アルミナ粉末、易焼結性ジルコニア粉末などが挙げられる。易焼結性アルミナ粉末としては、例えば、昭和電工社製のAL−160SGシリーズや、大明化学工業株式会社製のタイミクロンTM−Dシリーズなどを用いることができる。   Examples of the easily sinterable ceramic powder include an easily sinterable alumina powder and an easily sinterable zirconia powder. As the easily sinterable alumina powder, for example, AL-160SG series manufactured by Showa Denko KK, Tymicron TM-D series manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd., or the like can be used.

バインダーとしては、ポリプロピレンカーボネート、ポリブチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリエステルカーボネート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用することができる。   As the binder, polypropylene carbonate, polybutyl methacrylate, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, ethyl cellulose, nitrocellulose, polyester carbonate and the like can be used, and these can be used alone or in combination.

溶剤としては、テルピネオール、酢酸イソアミル、トルエン、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独または混合して使用することができる。   As the solvent, terpineol, isoamyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol monoisobutyrate and the like can be used alone or in combination.

セラミックペーストは、例えば、バインダーを溶媒に溶解した溶液中に、易焼結性セラミック粉末を添加し混合することにより調製することができる。   The ceramic paste can be prepared, for example, by adding and mixing easily sinterable ceramic powder in a solution in which a binder is dissolved in a solvent.

セラミックペースト中には、焼結助剤が含有されていてもよい。焼結助剤としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニア、酸化イットリウムなどを用いることができる。焼結助剤が含有される場合には、その含有量が、セラミックペースト100質量%に対し、15質量%以下であることが好ましい。   The ceramic paste may contain a sintering aid. As the sintering aid, for example, magnesium oxide, calcium oxide, zirconia oxide, yttrium oxide, or the like can be used. When a sintering aid is contained, the content is preferably 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the ceramic paste.

本実施形態では、このようにして調製したセラミックペーストを、セラミック蛍光体からなる波長変換部材1の側面1aの上に塗布し、ペースト塗布層5を形成する。次に、側面1aの上にペースト塗布層5を形成した波長変換部材1を、図2に示すように、セラミックからなる放熱部材2の貫通孔3の他方端3c側に配置する。続いて、波長変換部材1を、矢印A方向に移動させて、側面1a上に形成したペースト塗布層5を、貫通孔3の表面3aに圧着させた状態で、ペースト塗布層5を加熱して、バインダーや溶剤を除去するとともに、易焼結性セラミック粉末を焼結させる。それによって、セラミック層4を形成することができ、該セラミック層4によって貫通孔3の表面3aと波長変換部材1の側面1aとを接着することができる。加熱に際しては、まず400〜900℃、さらには600〜800℃の範囲でバインダーや溶剤を除去することが好ましい。その後、上記の易焼結性セラミック粉末の焼結温度で加熱することにより、緻密なセラミック層4を形成することができる。   In this embodiment, the ceramic paste prepared in this way is applied on the side surface 1a of the wavelength conversion member 1 made of a ceramic phosphor to form the paste application layer 5. Next, the wavelength conversion member 1 in which the paste coating layer 5 is formed on the side surface 1a is disposed on the other end 3c side of the through hole 3 of the heat dissipation member 2 made of ceramic as shown in FIG. Subsequently, the wavelength conversion member 1 is moved in the direction of arrow A, and the paste application layer 5 is heated in a state where the paste application layer 5 formed on the side surface 1a is pressed against the surface 3a of the through hole 3. In addition to removing the binder and solvent, the sinterable ceramic powder is sintered. Thereby, the ceramic layer 4 can be formed, and the surface 3 a of the through hole 3 and the side surface 1 a of the wavelength conversion member 1 can be bonded by the ceramic layer 4. At the time of heating, it is preferable to first remove the binder and solvent at a temperature in the range of 400 to 900 ° C, more preferably 600 to 800 ° C. Then, the dense ceramic layer 4 can be formed by heating at the sintering temperature of the above-described easily sinterable ceramic powder.

なお、セラミック粉末を焼結するための温度が低すぎると、セラミック層4に気孔が残存しやすくなる。このような状態で波長変換部材1と放熱部材2を接触させ加熱すると、セラミック粉末同士が焼結し収縮する過程で、セラミック層4内に気泡が形成されたり、大きな隙間が形成されたりする傾向がある。これらの気泡や隙間は熱伝導率が極めて低いため、波長変換部材1からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができず、放熱性が低下しやすくなる。   If the temperature for sintering the ceramic powder is too low, pores tend to remain in the ceramic layer 4. When the wavelength conversion member 1 and the heat radiating member 2 are brought into contact with each other and heated in such a state, bubbles tend to be formed in the ceramic layer 4 or a large gap is formed in the process in which the ceramic powders are sintered and contracted. There is. Since these bubbles and gaps have extremely low thermal conductivity, the heat from the wavelength conversion member 1 cannot be effectively transmitted to the heat radiating member 2, and the heat dissipation tends to be reduced.

本実施形態の製造方法では、易焼結性セラミック粉末により構成されているペースト塗布層5を加熱することによりセラミック層4を形成しているため、比較的低温で加熱した場合においても容易に焼結させて、緻密なセラミック層4を得ることができる。そのため、セラミック層4の内部に、空隙が形成され難い。また、本実施形態の製造方法では、セラミック層4を介して、セラミック蛍光体からなる波長変換部材1と、セラミックからなる放熱部材2とを接着させているため、波長変換部材1と放熱部材2との密着性が高められており、波長変換部材1と放熱部材2との間に隙間が形成され難い。よって、得られた波長変換素子10では、セラミック層4を介して、波長変換部材1からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができ、放熱性を高めることができる。また、得られた波長変換素子10は、波長変換部材1、放熱部材2及び接着層であるセラミック層4が全てセラミックにより構成されているので、耐熱性に優れている。   In the manufacturing method of this embodiment, since the ceramic layer 4 is formed by heating the paste coating layer 5 composed of the easily sinterable ceramic powder, it is easily baked even when heated at a relatively low temperature. As a result, a dense ceramic layer 4 can be obtained. Therefore, voids are not easily formed in the ceramic layer 4. Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, since the wavelength conversion member 1 made of a ceramic phosphor and the heat radiation member 2 made of ceramic are bonded via the ceramic layer 4, the wavelength conversion member 1 and the heat radiation member 2 are bonded. The gap is not easily formed between the wavelength conversion member 1 and the heat radiating member 2. Therefore, in the obtained wavelength conversion element 10, the heat from the wavelength conversion member 1 can be effectively transmitted to the heat radiating member 2 through the ceramic layer 4, and heat dissipation can be improved. In addition, the obtained wavelength conversion element 10 is excellent in heat resistance because the wavelength conversion member 1, the heat dissipation member 2, and the ceramic layer 4 as an adhesive layer are all made of ceramic.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。本実施形態においては、セラミックペーストを、放熱部材2における貫通孔3の表面3aの上に塗布し、貫通孔3の表面3aの上にペースト塗布層5を形成している。第1の実施形態と同様に、波長変換部材1を矢印A方向に移動させ、貫通孔3の表面3a上のペースト塗布層5を、波長変換部材1の側面1aに圧着させた状態で、ペースト塗布層5を加熱して、バインダーを除去するとともに、易焼結性セラミック粉末を焼結させる。それによって、ペースト塗布層5の焼結体であるセラミック層4を形成することができ、セラミック層4によって貫通孔3の表面3aと波長変換部材1の側面1aとを接着することができる(接着後の図面は省略)。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the ceramic paste is applied on the surface 3 a of the through hole 3 in the heat radiating member 2, and the paste coating layer 5 is formed on the surface 3 a of the through hole 3. As in the first embodiment, the wavelength conversion member 1 is moved in the direction of arrow A, and the paste coating layer 5 on the surface 3a of the through-hole 3 is pressed against the side surface 1a of the wavelength conversion member 1, and the paste The coating layer 5 is heated to remove the binder and sinter the easily sinterable ceramic powder. Thereby, the ceramic layer 4 which is a sintered body of the paste coating layer 5 can be formed, and the surface 3a of the through hole 3 and the side surface 1a of the wavelength conversion member 1 can be bonded by the ceramic layer 4 (adhesion). (The subsequent drawings are omitted.)

本実施形態においても、易焼結性セラミック粉末により構成されているペースト塗布層5を加熱することによりセラミック層4を形成しているため、低温で加熱した場合においても容易に焼結させることができ、緻密なセラミック層4を得ることができる。そのため、セラミック層4の内部に、空隙が形成され難い。また、セラミック層4を介して、セラミック蛍光体からなる波長変換部材1と、セラミックからなる放熱部材2とを接着させているため、波長変換部材1と、放熱部材2との密着性が高められており、波長変換部材1と、放熱部材2との間に隙間が形成され難い。よって、セラミック層4を介して、波長変換部材1からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができ、放熱性を高めることができる。また、得られた波長変換素子は、波長変換部材1、放熱部材2及び接着層であるセラミック層4が全てセラミックにより構成されているので、耐熱性に優れている。   Also in this embodiment, since the ceramic layer 4 is formed by heating the paste coating layer 5 made of the easily sinterable ceramic powder, it can be easily sintered even when heated at a low temperature. And a dense ceramic layer 4 can be obtained. Therefore, voids are not easily formed in the ceramic layer 4. In addition, since the wavelength conversion member 1 made of a ceramic phosphor and the heat dissipation member 2 made of ceramic are bonded via the ceramic layer 4, the adhesion between the wavelength conversion member 1 and the heat dissipation member 2 is improved. Therefore, it is difficult to form a gap between the wavelength conversion member 1 and the heat dissipation member 2. Therefore, the heat from the wavelength conversion member 1 can be effectively transmitted to the heat radiating member 2 through the ceramic layer 4, and heat dissipation can be improved. The obtained wavelength conversion element is excellent in heat resistance because the wavelength conversion member 1, the heat dissipation member 2, and the ceramic layer 4 as an adhesive layer are all made of ceramic.

本実施形態では、貫通孔3の表面3aの全体にペースト塗布層5を形成しているが、これに限定されるものではなく、波長変換部材1を貫通孔3の表面3aに圧着させた際に、接触する領域にのみペースト塗布層5を形成してもよい。また、ペースト塗布層5は、波長変換部材1の側面1a及び貫通孔3の表面3aの両方に形成してもよい。   In the present embodiment, the paste coating layer 5 is formed on the entire surface 3 a of the through hole 3, but is not limited to this, and when the wavelength conversion member 1 is pressure-bonded to the surface 3 a of the through hole 3. Alternatively, the paste coating layer 5 may be formed only in the contact area. Further, the paste coating layer 5 may be formed on both the side surface 1 a of the wavelength conversion member 1 and the surface 3 a of the through hole 3.

第1の実施形態で製造される波長変換素子10と同様に、波長変換部材1の励起光入射側表面に、蛍光の前方取り出し向上を目的として、バンドパスフィルターを設けてもよい。また、波長変換部材1の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。   Similarly to the wavelength conversion element 10 manufactured in the first embodiment, a band pass filter may be provided on the excitation light incident side surface of the wavelength conversion member 1 for the purpose of improving the forward extraction of fluorescence. Further, an antireflection film may be provided on the excitation light and fluorescence emission side surface of the wavelength conversion member 1 for the purpose of reducing reflection loss of excitation light and fluorescence.

(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。本実施形態においては、貫通孔3が円柱状に形成されている。したがって、波長変換部材1も円柱状に形成されている。本発明における貫通孔3は、必ずしも第1及び第2の実施形態のようにテーパー状に形成されている必要はなく、本実施形態のように円柱状の形状を有していてもよい。また、貫通孔3及び波長変換部材1の形状は、角柱状の形状であってもよい。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a wavelength conversion element manufactured by the manufacturing method of the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the through hole 3 is formed in a columnar shape. Therefore, the wavelength conversion member 1 is also formed in a cylindrical shape. The through hole 3 in the present invention is not necessarily formed in a tapered shape as in the first and second embodiments, and may have a cylindrical shape as in the present embodiment. Moreover, the shape of the through-hole 3 and the wavelength conversion member 1 may be a prismatic shape.

本実施形態においても、易焼結性セラミック粉末により構成されているペースト塗布層5を加熱することによりセラミック層4を形成しているため、低温で加熱した場合においても容易に焼結させることができ、緻密なセラミック層4を得ることができる(接着前の図面は省略)。そのため、セラミック層4の内部に、空隙が形成され難い。また、セラミック層4を介して、セラミック蛍光体からなる波長変換部材1と、セラミックからなる放熱部材2とを接着させているため、波長変換部材1と、放熱部材2との密着性が高められており、波長変換部材1と、放熱部材2との間に隙間が形成され難い。よって、セラミック層4を介して、波長変換部材1からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができ、放熱性を高めることができる。また、得られた波長変換素子は、波長変換部材1、放熱部材2及び接着層であるセラミック層4が全てセラミックにより構成されているので、耐熱性に優れている。   Also in this embodiment, since the ceramic layer 4 is formed by heating the paste coating layer 5 made of the easily sinterable ceramic powder, it can be easily sintered even when heated at a low temperature. The dense ceramic layer 4 can be obtained (the drawing before bonding is omitted). Therefore, voids are not easily formed in the ceramic layer 4. In addition, since the wavelength conversion member 1 made of a ceramic phosphor and the heat dissipation member 2 made of ceramic are bonded via the ceramic layer 4, the adhesion between the wavelength conversion member 1 and the heat dissipation member 2 is improved. Therefore, it is difficult to form a gap between the wavelength conversion member 1 and the heat dissipation member 2. Therefore, the heat from the wavelength conversion member 1 can be effectively transmitted to the heat radiating member 2 through the ceramic layer 4, and heat dissipation can be improved. The obtained wavelength conversion element is excellent in heat resistance because the wavelength conversion member 1, the heat dissipation member 2, and the ceramic layer 4 as an adhesive layer are all made of ceramic.

第1の実施形態で製造される波長変換素子10と同様に、波長変換部材1の励起光入射側表面に、蛍光の前方取り出し向上を目的として、バンドパスフィルターを設けてもよい。また、波長変換部材1の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。   Similarly to the wavelength conversion element 10 manufactured in the first embodiment, a band pass filter may be provided on the excitation light incident side surface of the wavelength conversion member 1 for the purpose of improving the forward extraction of fluorescence. Further, an antireflection film may be provided on the excitation light and fluorescence emission side surface of the wavelength conversion member 1 for the purpose of reducing reflection loss of excitation light and fluorescence.

(第4の実施形態)
図5は、本発明の第4の実施形態における波長変換部材を示す模式的断面図である。本発明における波長変換部材は、図5に示す波長変換部材20のように、セラミック蛍光体層21と、セラミック蛍光体層21より高い熱伝導率を有する透光性放熱層22とを交互に積層させた積層体から構成されていてもよい。具体的には、本実施形態の波長変換部材20は、セラミック蛍光体層21と、その両面に形成された透光性放熱層22とを備えた積層体からなる。本実施形態では、セラミック蛍光体層21に励起光が照射されることにより発生した熱は、各透光性放熱層22を通じて外部に効率良く放出される。よって、セラミック蛍光体層21の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a wavelength conversion member in the fourth embodiment of the present invention. The wavelength conversion member in the present invention is formed by alternately laminating ceramic phosphor layers 21 and translucent heat radiation layers 22 having a higher thermal conductivity than the ceramic phosphor layer 21 like the wavelength conversion member 20 shown in FIG. You may be comprised from the laminated body made. Specifically, the wavelength conversion member 20 of the present embodiment is formed of a laminate including a ceramic phosphor layer 21 and a light transmissive heat dissipation layer 22 formed on both surfaces thereof. In the present embodiment, the heat generated by irradiating the ceramic phosphor layer 21 with the excitation light is efficiently released to the outside through each light transmissive heat radiation layer 22. Therefore, it can suppress that the temperature of the ceramic fluorescent substance layer 21 rises excessively.

セラミック蛍光体層21としては、第1の実施形態の波長変換部材1と同様のものを用いることができる。具体的には、多結晶セラミック蛍光体及び単結晶セラミック蛍光体などのセラミック蛍光体を好適に用いることができる。   As the ceramic fluorescent substance layer 21, the thing similar to the wavelength conversion member 1 of 1st Embodiment can be used. Specifically, ceramic phosphors such as polycrystalline ceramic phosphors and single crystal ceramic phosphors can be suitably used.

透光性放熱層22は、セラミック蛍光体層21より高い熱伝導率を有している。具体的には、5W/m・K以上であることが好ましく、10W/m・K以上であることがより好ましく、20W/m・K以上であることがさらに好ましい。また、励起光、及びセラミック蛍光体層21から発せられる蛍光を透過させる。具体的には、透光性放熱層22の波長400〜800nmにおける全光線透過率は10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましく、40%以上であることが特に好ましく、50%以上であることが最も好ましい。   The translucent heat dissipation layer 22 has a higher thermal conductivity than the ceramic phosphor layer 21. Specifically, it is preferably 5 W / m · K or more, more preferably 10 W / m · K or more, and further preferably 20 W / m · K or more. Further, the excitation light and the fluorescence emitted from the ceramic phosphor layer 21 are transmitted. Specifically, the total light transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm of the translucent heat radiation layer 22 is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more. 40% or more is particularly preferable, and 50% or more is most preferable.

透光性放熱層22としては、酸化アルミニウム系セラミックス、酸化ジルコニア系セラミックス、窒化アルミニウム系セラミックス、炭化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックス、酸化チタン系セラミックス、酸化ニオビウム系セラミックス、酸化亜鉛系セラミックス、酸化イットリウム系セラミックス等の透光性セラミック基板が挙げられる。   The translucent heat dissipation layer 22 includes aluminum oxide ceramics, zirconia oxide ceramics, aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, boron nitride ceramics, magnesium oxide ceramics, titanium oxide ceramics, niobium oxide ceramics, oxidation Examples thereof include translucent ceramic substrates such as zinc-based ceramics and yttrium oxide-based ceramics.

透光性放熱層22の厚みは、0.05〜1mmであることが好ましく、0.07〜0.8mmであることがより好ましく、0.1〜0.5mmであることがさらに好ましい。透光性放熱層22の厚みが小さすぎると、機械的強度が低下する傾向がある。一方、透光性放熱層22の厚みが大きすぎると、波長変換素子が大型化する傾向がある。   The thickness of the light transmissive heat radiation layer 22 is preferably 0.05 to 1 mm, more preferably 0.07 to 0.8 mm, and still more preferably 0.1 to 0.5 mm. When the thickness of the translucent heat radiation layer 22 is too small, the mechanical strength tends to decrease. On the other hand, when the thickness of the translucent heat radiation layer 22 is too large, the wavelength conversion element tends to be enlarged.

なお、セラミック蛍光体層21の両面に設けられた2つの透光性放熱層22の厚みは同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、一方の透光性放熱層22の厚みを比較的大きく(例えば0.2mm以上、さらには0.5mm以上)することにより、波長変換部材20としての機械的強度が担保される場合は、他方の透光性放熱層22の厚みを比較的小さく(例えば0.2mm未満、さらには0.1mm以下)してもよい。   In addition, the thickness of the two translucent heat radiation layers 22 provided on both surfaces of the ceramic phosphor layer 21 may be the same or different. For example, when the mechanical strength as the wavelength conversion member 20 is ensured by relatively increasing the thickness of one light transmissive heat radiation layer 22 (for example, 0.2 mm or more, and further 0.5 mm or more), The thickness of the other light transmissive heat radiation layer 22 may be relatively small (for example, less than 0.2 mm, or even 0.1 mm or less).

第1の実施形態で製造される波長変換素子10と同様に、透光性放熱層22の励起光入射側表面に、励起光の反射損失低減や蛍光の前方取り出し向上を目的として、反射防止膜やバンドパスフィルターを設けてもよい。また、透光性放熱層22の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。さらに、セラミック蛍光体層21及び透光性放熱層22から外部に励起光及び蛍光が漏れるのを防止するため、各層の側面に反射層を設けてもよい。   Similar to the wavelength conversion element 10 manufactured in the first embodiment, an antireflection film is formed on the excitation light incident side surface of the translucent heat radiation layer 22 for the purpose of reducing reflection loss of excitation light and improving forward extraction of fluorescence. A band pass filter may be provided. In addition, an antireflection film may be provided on the excitation light and fluorescence emission side surface of the translucent heat radiation layer 22 for the purpose of reducing reflection loss of excitation light and fluorescence. Furthermore, in order to prevent the excitation light and the fluorescence from leaking outside from the ceramic phosphor layer 21 and the translucent heat radiation layer 22, a reflective layer may be provided on the side surface of each layer.

本実施形態の波長変換部材20は、例えば以下のようにして作製することができる。   The wavelength conversion member 20 of this embodiment can be produced as follows, for example.

セラミック蛍光体と、バインダー樹脂や溶剤等の有機成分とを含むスラリーを、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム上にドクターブレード法等により塗布し、加熱乾燥することにより、セラミック蛍光体層21用のグリーンシートを作製する。グリーンシートを焼成することによりセラミック蛍光体層21を得る。   A green sheet for the ceramic phosphor layer 21 is prepared by applying a slurry containing a ceramic phosphor and an organic component such as a binder resin or a solvent onto a resin film such as polyethylene terephthalate by a doctor blade method or the like and drying by heating. Is made. The ceramic phosphor layer 21 is obtained by firing the green sheet.

セラミック蛍光体層21の両面に透光性放熱層22を積層し、加熱圧着することにより波長変換部材20が得られる。あるいは、ポリシラザン等の無機接着剤を介してセラミック蛍光体層21と透光性放熱層22を接合してもよい。また、セラミック蛍光体層21がセラミック蛍光体からなり、透光性放熱層22が透光性セラミックからなる場合には、セラミック蛍光体層21と透光性放熱層22とを放電プラズマ焼結法により接合してもよい。このようにすれば、セラミック蛍光体層21と透光性放熱層22の密着性が良好となり、セラミック蛍光体層21で発生した熱が透光性放熱層22に伝達しやすくなる。   The wavelength conversion member 20 is obtained by laminating the translucent heat radiation layer 22 on both surfaces of the ceramic phosphor layer 21 and thermocompression bonding. Or you may join the ceramic fluorescent substance layer 21 and the translucent heat-radiating layer 22 through inorganic adhesives, such as a polysilazane. Further, when the ceramic phosphor layer 21 is made of a ceramic phosphor and the translucent heat radiation layer 22 is made of a translucent ceramic, the ceramic phosphor layer 21 and the translucent heat radiation layer 22 are subjected to a discharge plasma sintering method. May be joined together. In this way, the adhesion between the ceramic phosphor layer 21 and the light transmissive heat radiation layer 22 is improved, and the heat generated in the ceramic phosphor layer 21 is easily transferred to the light transmissive heat radiation layer 22.

本実施形態の波長変換部材20は、3層の積層体であるが、これに限定されるものではなく、例えば、セラミック蛍光体層21と透光性放熱層22とを交互に積層させた4層以上の積層体であってもよい。   The wavelength conversion member 20 of the present embodiment is a three-layer laminate, but is not limited to this. For example, 4 is obtained by alternately laminating ceramic phosphor layers 21 and translucent heat dissipation layers 22. It may be a laminate of more than one layer.

本実施形態の波長変換部材20は、第1及び第2の実施形態の製造方法のいずれにも適用することができる。また、第3の実施形態の波長変換部材1のように、円柱状や角柱状であってもよい。   The wavelength conversion member 20 of this embodiment can be applied to any of the manufacturing methods of the first and second embodiments. Moreover, like the wavelength conversion member 1 of 3rd Embodiment, cylindrical shape and prismatic shape may be sufficient.

本実施形態の波長変換部材20を用いた場合にも、易焼結性セラミック粉末により構成されているペースト塗布層5を加熱することによりセラミック層4を形成しているため、低温で加熱した場合においても容易に焼結させることができ、緻密なセラミック層4を得ることができる。そのため、セラミック層4の内部に、空隙が形成され難い。また、セラミック層4を介して、セラミック蛍光体からなる波長変換部材20と、セラミックからなる放熱部材2とを接着させているため、波長変換部材20と、放熱部材2との密着性が高められており、波長変換部材20と、放熱部材2との間に隙間が形成され難い。よって、セラミック層4を介して、波長変換部材20からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができ、放熱性を高めることができる。また、得られた波長変換素子は、波長変換部材20、放熱部材2及び接着層であるセラミック層4が全てセラミックにより構成されているので、耐熱性に優れている。   Even when the wavelength conversion member 20 of the present embodiment is used, since the ceramic layer 4 is formed by heating the paste coating layer 5 composed of the easily sinterable ceramic powder, when heated at a low temperature Can be easily sintered, and a dense ceramic layer 4 can be obtained. Therefore, voids are not easily formed in the ceramic layer 4. Moreover, since the wavelength conversion member 20 made of a ceramic phosphor and the heat dissipation member 2 made of ceramic are bonded via the ceramic layer 4, the adhesion between the wavelength conversion member 20 and the heat dissipation member 2 is improved. Therefore, it is difficult for a gap to be formed between the wavelength conversion member 20 and the heat dissipation member 2. Therefore, the heat from the wavelength conversion member 20 can be effectively transmitted to the heat radiating member 2 through the ceramic layer 4, and heat dissipation can be improved. The obtained wavelength conversion element is excellent in heat resistance because the wavelength conversion member 20, the heat radiating member 2, and the ceramic layer 4 as the adhesive layer are all made of ceramic.

[発光装置]
(発光装置の実施形態)
図6は、本発明の第1の実施形態の波長変換素子を用いた発光装置の一例を示す模式的断面図である。本実施形態の発光装置30は、第1の実施形態の波長変換素子10を用いた発光装置である。本実施形態の発光装置30において、波長変換素子10は、透過型の波長変換素子として用いられている。
[Light emitting device]
(Embodiment of light emitting device)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a light emitting device using the wavelength conversion element according to the first embodiment of the present invention. The light emitting device 30 of the present embodiment is a light emitting device using the wavelength conversion element 10 of the first embodiment. In the light emitting device 30 of the present embodiment, the wavelength conversion element 10 is used as a transmission type wavelength conversion element.

図6に示すように、発光装置30は、波長変換素子10と光源11とを備えている。光源11から出射された励起光12は、貫通孔3の一方端3b側から波長変換素子10に入射する。波長変換素子10に入射した励起光12は、波長変換部材1により、励起光12よりも波長の長い蛍光13に波長変換される。また、励起光12の一部は、波長変換素子10を透過する。このため、波長変換素子10からは、励起光12と蛍光13との合成光14が出射する。例えば、励起光12が青色光であり、蛍光13が黄色光である場合、白色の合成光14を得ることができる。合成光14は、貫通孔3の他方端3c側から出射する。   As shown in FIG. 6, the light emitting device 30 includes a wavelength conversion element 10 and a light source 11. The excitation light 12 emitted from the light source 11 enters the wavelength conversion element 10 from the one end 3b side of the through hole 3. The excitation light 12 incident on the wavelength conversion element 10 is wavelength-converted by the wavelength conversion member 1 into fluorescence 13 having a longer wavelength than the excitation light 12. A part of the excitation light 12 is transmitted through the wavelength conversion element 10. For this reason, the combined light 14 of the excitation light 12 and the fluorescence 13 is emitted from the wavelength conversion element 10. For example, when the excitation light 12 is blue light and the fluorescence 13 is yellow light, white synthetic light 14 can be obtained. The combined light 14 is emitted from the other end 3 c side of the through hole 3.

発光装置30において、波長変換素子10は、セラミック層4が波長変換部材1及び貫通孔3に密着しているので、セラミック層4を介して波長変換部材1からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができる。また、波長変換部材1と貫通孔3の間の空隙部分が減少しているので、波長変換部材1からの熱を効果的に放熱部材2に伝達させることができる。そのため、波長変換部材1に励起光12が照射されることにより発生した熱は、放熱部材2を通じて外部に効率良く放出される。よって、波長変換部材1の温度上昇を抑制することができる。   In the light emitting device 30, since the ceramic layer 4 is in close contact with the wavelength conversion member 1 and the through hole 3 in the wavelength conversion element 10, the heat from the wavelength conversion member 1 is effectively dissipated through the ceramic layer 4. Can be transmitted. Moreover, since the space | gap part between the wavelength conversion member 1 and the through-hole 3 is reducing, the heat from the wavelength conversion member 1 can be effectively transmitted to the thermal radiation member 2. FIG. Therefore, the heat generated when the wavelength conversion member 1 is irradiated with the excitation light 12 is efficiently released to the outside through the heat dissipation member 2. Therefore, the temperature rise of the wavelength conversion member 1 can be suppressed.

また、発光装置30において、波長変換素子10は、波長変換部材1、放熱部材2及び接着層であるセラミック層4が全てセラミックにより構成されているので、発光装置30は、耐熱性に優れている。   In the light emitting device 30, the wavelength conversion element 10 is excellent in heat resistance because the wavelength conversion member 1, the heat radiating member 2, and the ceramic layer 4 as the adhesive layer are all made of ceramic. .

光源11としては、LEDやLDが挙げられる。発光装置30の発光強度を高める観点からは、光源11は高強度の光を出射できるLDを用いることが好ましい。   Examples of the light source 11 include an LED and an LD. From the viewpoint of increasing the light emission intensity of the light emitting device 30, the light source 11 is preferably an LD capable of emitting high intensity light.

なお、本実施形態の発光装置30において、第1の実施形態の波長変換素子10に代えて、第2〜第4の実施形態の波長変換素子を用いてもよい。   In the light emitting device 30 of the present embodiment, the wavelength conversion elements of the second to fourth embodiments may be used instead of the wavelength conversion element 10 of the first embodiment.

1…波長変換部材
1a…側面
2…放熱部材
3…貫通孔
3a…表面
3b…一方端
3c…他方端
4…セラミック層
5…ペースト塗布層
10…波長変換素子
11…光源
12…励起光
13…蛍光
14…合成光
20…波長変換部材
21…セラミック蛍光体層
22…透光性放熱層
30…発光装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wavelength conversion member 1a ... Side surface 2 ... Heat radiation member 3 ... Through-hole 3a ... Surface 3b ... One end 3c ... The other end 4 ... Ceramic layer 5 ... Paste application layer 10 ... Wavelength conversion element 11 ... Light source 12 ... Excitation light 13 ... Fluorescence 14 ... synthetic light 20 ... wavelength conversion member 21 ... ceramic phosphor layer 22 ... translucent heat dissipation layer 30 ... light emitting device

Claims (13)

貫通孔を有し、かつセラミックからなる放熱部材と、前記貫通孔内に配置されており、かつセラミック蛍光体からなる波長変換部材と、前記波長変換部材と前記貫通孔との間に設けられるセラミック層とを備え、前記セラミック層によって前記貫通孔の表面と前記波長変換部材の側面とが接着されている波長変換素子を製造する方法であって、
易焼結性セラミック粉末と、バインダーと、溶剤とを含むセラミックペーストを準備する工程と、
前記セラミックペーストを、前記波長変換部材の前記側面及び前記貫通孔の前記表面の少なくとも一方に塗布し、ペースト塗布層を形成する工程と、
前記貫通孔内に前記波長変換部材を配置し、前記ペースト塗布層を加熱することにより、前記バインダーを除去させるとともに、前記易焼結性セラミック粉末を焼結させて前記セラミック層を形成する工程と、
を備える、波長変換素子の製造方法。
A heat dissipating member having a through hole and made of ceramic, a wavelength converting member arranged in the through hole and made of a ceramic phosphor, and a ceramic provided between the wavelength converting member and the through hole And a method of manufacturing a wavelength conversion element in which a surface of the through hole and a side surface of the wavelength conversion member are bonded by the ceramic layer,
Preparing a ceramic paste containing a readily sinterable ceramic powder, a binder, and a solvent;
Applying the ceramic paste to at least one of the side surface of the wavelength conversion member and the surface of the through hole to form a paste coating layer;
Disposing the wavelength conversion member in the through-hole and heating the paste coating layer to remove the binder and sinter the sinterable ceramic powder to form the ceramic layer; and ,
A method for manufacturing a wavelength conversion element.
前記貫通孔は、一方端から他方端に向かって拡がるテーパー状に形成されている、請求項1に記載の波長変換素子の製造方法。   The wavelength conversion element manufacturing method according to claim 1, wherein the through-hole is formed in a tapered shape extending from one end to the other end. 前記貫通孔に対応した形状を有する前記波長変換部材を、前記他方端側から前記貫通孔内に配置する、請求項2に記載の波長変換素子の製造方法。   The manufacturing method of the wavelength conversion element of Claim 2 which arrange | positions the said wavelength conversion member which has a shape corresponding to the said through-hole in the said through-hole from the said other end side. 前記易焼結性セラミック粉末が、易焼結性アルミナ粉末である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。   The manufacturing method of the wavelength conversion element as described in any one of Claims 1-3 whose said easily sinterable ceramic powder is an easily sinterable alumina powder. 前記セラミックペーストが、焼結助剤をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。   The method for manufacturing a wavelength conversion element according to claim 1, wherein the ceramic paste further contains a sintering aid. 前記セラミックペースト中における前記焼結助剤の含有量が、15重量%以下である、請求項5に記載の波長変換素子の製造方法。   The method for manufacturing a wavelength conversion element according to claim 5, wherein the content of the sintering aid in the ceramic paste is 15% by weight or less. 前記波長変換部材が、多結晶セラミック蛍光体または単結晶セラミック蛍光体からなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。   The manufacturing method of the wavelength conversion element as described in any one of Claims 1-6 in which the said wavelength conversion member consists of a polycrystalline ceramic fluorescent substance or a single crystal ceramic fluorescent substance. 前記波長変換部材が、セラミック蛍光体層と、前記セラミック蛍光体層より高い熱伝導率を有する透光性セラミック層とを交互に積層させた積層体である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。   The said wavelength conversion member is a laminated body which laminated | stacked alternately the ceramic fluorescent substance layer and the translucent ceramic layer which has higher thermal conductivity than the said ceramic fluorescent substance layer. The manufacturing method of the wavelength conversion element of description. 前記易焼結性セラミック粉末の純度が、99%以上である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。The manufacturing method of the wavelength conversion element as described in any one of Claims 1-8 whose purity of the said easily sinterable ceramic powder is 99% or more. 前記易焼結性セラミック粉末の焼結温度が、1100〜1550℃である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。The manufacturing method of the wavelength conversion element as described in any one of Claims 1-9 whose sintering temperature of the said easily sinterable ceramic powder is 1100-1550 degreeC. 貫通孔を有し、かつセラミックからなる放熱部材と、前記貫通孔内に配置されており、かつセラミック蛍光体からなる波長変換部材と、前記波長変換部材と前記貫通孔との間に設けられるセラミック層とを備え、前記セラミック層によって前記貫通孔の表面と前記波長変換部材の側面とが接着されている、波長変換素子。   A heat dissipating member having a through hole and made of ceramic, a wavelength converting member arranged in the through hole and made of a ceramic phosphor, and a ceramic provided between the wavelength converting member and the through hole A wavelength conversion element, wherein a surface of the through hole and a side surface of the wavelength conversion member are bonded to each other by the ceramic layer. 請求項11に記載の波長変換素子と、前記波長変換素子に励起光を照射する光源とを備える、発光装置。 A light-emitting device comprising: the wavelength conversion element according to claim 11; and a light source that irradiates the wavelength conversion element with excitation light. 前記光源がレーザーダイオードである、請求項12に記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 12 , wherein the light source is a laser diode.
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