JP7307616B2 - 波長変換部材 - Google Patents

Description

本発明は、波長変換部材に関する。

従来から、入射光の波長を変換する波長変換部材が知られている。波長変換部材は、一般的に、光が入射すると蛍光を発する蛍光体と、蛍光体で発生する熱を外部に放出する放熱部材と、蛍光体と放熱部材とを接合する半田層を備えている。例えば、特許文献１には、蛍光体の半田層側に配置されている接合層と半田層を用いて、蛍光体と放熱部材とを接合する技術が開示されている。

特許６１６４２２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の波長変換部材では、接合層は、半田層に溶けやすい金を主成分としている。このため、接合層に含まれる金が半田層に溶けると半田材が析出するため、蛍光体と放熱部材とが接合不良となるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、波長変換部材において、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、波長変換部材が提供される。この波長変換部材は、入射する光の波長を変換するセラミック蛍光体と、前記セラミック蛍光体の熱を外部に放出する放熱部材と、金を主成分とし、前記セラミック蛍光体と前記放熱部材の間に配置される半田層と、前記セラミック蛍光体と前記半田層の間に配置され、光を反射する反射膜と、前記反射膜と前記半田層の間に配置され、１以上の膜からなる第１の接合層と、を備え、前記第１の接合層のうち、前記半田層側の膜は、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満であることを特徴とする。

この構成によれば、第１の接合層の半田層側の膜は、比較的融点が高く、酸化しにくく、窒化しにくい、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分としている。これらの元素は、半田層によるセラミック蛍光体と放熱部材との接合時に、半田層に拡散しにくい。また、第１の接合層の半田層側の膜は、金の含有量が１％未満であるため、第１の接合層の成分は、第１の接合層から金を主成分とする半田層に拡散しにくくなっている。これにより、半田層への固溶量が抑制されるため、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良を抑制することができる。

（２）上記形態の波長変換部材において、前記半田層と前記第１の接合層との間には、前記半田層の少なくとも１つの成分と前記第１の接合層の前記半田層側の膜の少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有する第１の反応層が形成されていてもよい。この構成によれば、第１の反応層では、第１の接合層と半田層との間において組成が連続的に変化するため、第１の接合層と半田層との接合強度を向上することができる。

（３）上記形態の波長変換部材において、前記第１の反応層は、前記第１の接合層に沿って連続的に形成されていてもよい。この構成によれば、例えば、セラミック蛍光体内の温度のばらつきによって第１の接合層内に応力が生じても、応力分布を均等にすることができる。これにより、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良をさらに抑制することができるとともに、第１の接合層の耐久性を向上することができる。

（４）上記形態の波長変換部材において、前記第１の反応層の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。この構成によれば、第１の反応層の厚みを１ｎｍ以上とすることで組成の連続的な変化が緩やかになるため、セラミック蛍光体と放熱部材とをさらに強固につなげることができる。また、第１の反応層は、半田層の少なくとも１つの成分と第１の接合層の半田層側の膜の少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有する化合物であるため、組成が比較的不安定であり、厚みが厚くなると壊れやすい。そこで、第１の反応層の厚みを３００ｎｍ以下とすることで第１の反応層を壊れにくくし、波長変換部材の耐久性を向上することができる。このように、第１の反応層の厚みを１ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることによって、波長変換部材の耐久性を向上することができる。

（５）上記形態の波長変換部材は、さらに、前記放熱部材と前記半田層の間に配置され、１以上の膜からなる第２の接合層を備え、前記第２の接合層のうち、前記半田層側の膜は、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満であってもよい。この構成によれば、第２の接合層の半田層側の膜は、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分としており、金の含有量が１％未満であるため、第２の接合層の成分は、第２の接合層から半田層に拡散しにくくなっている。これにより、半田層への固溶量が抑制されるため、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良を抑制することができる。

（６）上記形態の波長変換部材において、前記半田層と前記第２の接合層との間には、前記半田層の少なくとも１つの成分と前記第２の接合層の前記半田層側の膜の少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有する第２の反応層が形成されていてもよい。この構成によれば、第２の反応層では、第２の接合層と半田層との間において組成が連続的に変化するため、第２の接合層と半田層との接合強度を向上することができる。

（７）上記形態の波長変換部材において、前記第２の反応層は、前記第２の接合層に沿って連続的に形成されていてもよい。この構成によれば、第２の接合層内に応力が生じても、応力分布を均等にすることができる。これにより、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良をさらに抑制することができるとともに、第２の接合層の耐久性を向上することができる。

（８）上記形態の波長変換部材において、前記第２の反応層の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。この構成によれば、第２の反応層の厚みを１ｎｍ以上とすることで組成の連続的な変化が緩やかになるため、セラミック蛍光体と放熱部材とをさらに強固につなげることができる。また、第２の反応層は、半田層の少なくとも１つの成分と第２の接合層の半田層側の膜の少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有する化合物であるため、組成が比較的不安定であり、厚みが厚くなると壊れやすい。そこで、第２の反応層の厚みを３００ｎｍ以下とすることで第２の反応層を壊れにくくし、波長変換部材の耐久性を向上することができる。このように、第２の反応層の厚みを１ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることによって、波長変換部材の耐久性を向上することができる。

第１実施形態の波長変換部材の断面図である。 波長変換部材のサンプルについての第１の評価試験の結果を示す図である。 波長変換部材のサンプルについての第２の評価試験の結果を示す図である。 比較例の波長変換部材の断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の波長変換部材１の断面図である。本実施形態の波長変換部材１は、外部の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの光源が発した光Ｌ１が照射されると、光Ｌ１とは異なる波長の光Ｌ２を発生する。この波長変換部材１は、例えば、ヘッドランプ、照明、プロジェクタなどの各種光学機器において使用される。波長変換部材１は、セラミック蛍光体１１と、放熱部材１２と、半田層１３と、反射膜１４と、第１の接合層１５と、第２の接合層１６を備える。なお、図１では、セラミック蛍光体１１と、放熱部材１２と、半田層１３と、反射膜１４と、第１の接合層１５と、第２の接合層１６とのそれぞれの厚みの関係は、説明の便宜上、実際の厚みの関係とは異なるように図示されている。

セラミック蛍光体１１は、セラミック焼結体から構成されており、入射光の波長を変換する。セラミック焼結体は、蛍光性を有する結晶粒子を主体とする蛍光相と、透光性を有する結晶粒子を主体とする透光相を有する。透光相の結晶粒子は、化学式Ａｌ₂Ｏ₃で表される組成を有し、蛍光相の結晶粒子は、化学式Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅで表される組成（いわゆる、ガーネット構造）を有することが好ましい。「Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ」とは、Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂の中にＣｅが固溶し、元素Ａの一部がＣｅに置換されていることを示す。

化学式Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ中の元素Ａおよび元素Ｂは、それぞれ下記の元素群から選択される少なくとも１種類の元素から構成されている。
元素Ａ：Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅを除くランタノイド（ただし、元素ＡとしてさらにＧｄを含んでいてもよい）
元素Ｂ：Ａｌ（ただし、元素ＢとしてさらにＧｄを含んでいてもよい）
セラミック蛍光体１１として、セラミック焼結体を使用することで、蛍光相と透光相との界面で光が散乱し、光の色の角度依存性を減らすことができる。これにより、色の均質性を向上することができる。なお、セラミック蛍光体１１の材料は、上述の材料に限定されない。

放熱部材１２は、例えば、銅、銅モリブデン合金、銅タングステン合金、アルミニウム、窒化アルミニウムなど、セラミック蛍光体１１よりも高い熱伝導性を有する材料から形成されている。放熱部材１２は、半田層１３などを介して伝わるセラミック蛍光体１１の熱を外部に放出する。なお、放熱部材１２は、上述した材料からなる単層構造の部材であってもよいし、同種または異なる材料から形成されている多層構造の部材であってもよい。

半田層１３は、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２の間に配置され、金を主成分とする材料から形成されている。本実施形態では、半田層１３は、金と錫から形成されている。半田層１３は、第１の接合層１５と第２の接合層１６などを介して、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２とを接合する。

反射膜１４は、セラミック蛍光体１１と半田層１３の間に配置されている薄膜である。反射膜１４は、セラミック蛍光体１１を透過した光や、セラミック蛍光体１１で発生した光を反射する。反射膜１４は、例えば、銀、アルミニウム、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ランタン、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などから形成されている。なお、反射膜１４は、上述した材料からなる単層膜であってもよいし、同種または異なる材料からなる多層膜であってもよい。

第１の接合層１５は、反射膜１４と半田層１３との間に配置され、１以上の膜から形成されている。本実施形態では、第１の接合層１５は、２つの膜から形成されており、保護膜１５ａと、第１の接合膜１５ｂを有する。保護膜１５ａは、反射膜１４の半田層１３側に配置されており、本実施形態では、クロムを含む薄膜である。保護膜１５ａは、反射膜１４の酸化を抑制する。

第１の接合膜１５ｂは、第１の接合層１５のうち半田層１３側に配置されている。第１の接合膜１５ｂは、比較的融点が高く、酸化しにくく、窒化しにくい、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満の薄膜である。本実施形態では、第１の接合膜１５ｂは、ニッケルを主成分としている。ここで、「主成分」とは、ＥＤＳ分析によって５０ａｔ％以上含有されていることが検出される成分を指す。第１の接合膜１５ｂは、半田の濡れ性が良く、第１の接合膜１５ｂと半田層１３とを接合すると、半田を第１の接合膜１５ｂ上で比較的広い範囲に広げる。

本実施形態では、半田層１３と第１の接合層１５との間には、第１の反応層１７が形成されている。ここで、第１の反応層１７とは、半田層１３の少なくとも１つの成分と第１の接合膜１５ｂの少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有し、例えば、これらの成分が固溶している層を指す。本実施形態では、第１の反応層１７は、半田層１３の錫と第１の接合層１５のニッケルとを含有し、図１に示すように、第１の接合層１５に沿って連続的に形成されている。ここで、「連続的に形成されている」とは、図１に示すような断面において、半田層１３と第１の接合層１５との間に、８０％以上がつながっている直線部分があることを指す。

また、本実施形態の第１の反応層１７の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。ここでいう第１の反応層１７の厚みは、次のように測定される。最初に、半田層１３と第１の接合層１５との接合面に対し垂直な断面のうち第１の接合層１５の断面積が最も大きくなる断面の画像をＳＴＥＭにて取得し、ＥＤＳ分析によって第１の反応層１７に相当する部分を判別する。次に、取得したＳＴＥＭ画像を用いて、第１の反応層１７に相当する部分において等間隔に設定した１０か所の部分での厚みをそれぞれ測定し、測定した１０か所の厚みの平均値を算出する。この算出された平均値が、第１の反応層１７の厚みとなる。

第２の接合層１６は、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満の薄膜であり、図１に示すように、放熱部材１２と半田層１３との間に配置され、放熱部材１２を覆うように配置されている。本実施形態では、第２の接合層１６は、ニッケルを主成分としている。ここで、「主成分」とは、第１の接合膜１５ｂの主成分と同様に、ＥＤＳ分析によって５０ａｔ％以上含有されていることが検出される成分を指す。第２の接合層１６は、半田の濡れ性が良いため、第２の接合層１６と半田層１３とを接合すると、半田を第２の接合層１６上で比較低広い範囲に広げる。

本実施形態では、半田層１３と第２の接合層１６との間には、第２の反応層１８が形成されている。ここで、第２の反応層１８とは、半田層１３の少なくとも１つの成分と第２の接合層１６の少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有し、例えば、これらの成分が固溶している層を指す。本実施形態では、第２の反応層１８は、半田層１３の錫と第２の接合層１６のニッケルとを含有し、図１に示すように、第２の接合層１６に沿って連続的に形成されている。ここで、「連続的に形成されている」とは、図１に示すような断面において、半田層１３と第２の接合層１６との間に、８０％以上がつながっている直線部分があることを指する。

本実施形態の第２の反応層１８の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。ここでいう第２の反応層１８の厚みは、次のように測定される。最初に、半田層１３と第２の接合層１６との接合面に対し垂直な断面のうち第２の接合層１６の断面積が最も大きくなる断面の画像をＳＴＥＭにて取得し、ＥＤＳ分析によって第２の反応層１８に相当する部分を判別する。次に、取得したＳＴＥＭ画像を用いて、第２の反応層１８に相当する部分において等間隔に設定した１０か所の部分での厚みをそれぞれ測定し、測定した１０か所の厚みの平均値を算出する。この算出された平均値が、第２の反応層１８の厚みとなる。

次に、波長変換部材１の製造方法について説明する。初めに、セラミック蛍光体１１に、真空蒸着またはスパッタリングによって、反射膜１４と、保護膜１５ａと、第１の接合膜１５ｂとを成膜する。また、放熱部材１２の表面に、第２の接合層１６をめっきする。次に、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との間に金と錫から形成されてる半田箔を挟み、窒素雰囲気中または水素雰囲気中のリフロー炉において加熱し、半田箔を溶融することでセラミック蛍光体１１と放熱部材１２とを接合する。なお、放熱部材１２の表面に第２の接合層１６を製膜する場合、真空蒸着またはスパッタリングによって製膜してもよい。また、第１の接合膜１５ｂと第２の接合層１６の間に半田箔を挟む代わりに、金錫ペーストを塗布してもよい。

次に、本実施形態の波長変換部材１の効果を説明するための評価試験結果について説明する。本評価試験では、以下に説明する２つの評価試験を行った。

図２は、波長変換部材のサンプルについての第１の評価試験の結果を示す図である。第１の評価試験では、本実施形態の波長変換部材１の構造をベースとして、第１の接合層と第２の接合層の材料が異なるサンプルを６種類作製した。これらのサンプルの作製方法は、上述した本実施形態の波長変換部材１の製造方法と同じである。それぞれのサンプルにおける、第１の接合層および第２の接合層を形成する金属の種類を以下に列記する。
サンプル１：金（Ａｕ）
サンプル２：ニッケル（Ｎｉ）
サンプル３：パラジウム（Ｐｄ）
サンプル４：白金（Ｐｔ）
サンプル５：モリブデン（Ｍｏ）
サンプル６：タングステン（Ｗ）
第１の評価試験では、いずれのサンプルについても、第１の接合層の厚みを、０．２μｍとし、第２の接合層の厚みを、０．５μｍとした。第１の接合層の厚みおよび第２の接合層の厚みの測定方法は、上述した本実施形態の波長変換部材１での、第１の反応層１７や第２の反応層１８の厚みを測定する方法と同じ方法である。なお、サンプル２は、本実施形態の波長変換部材１に相当するサンプルであり、サンプル３～６は、本実施形態の変形例である。また、サンプル１は、本実施形態に対する比較例である。

第１の評価試験では、最初に、スポット径が直径１ｍｍであってセラミック蛍光体に２分間照射するとセラミック蛍光体の表面が最高で１５０℃となる出力のレーザを照射したときの発光強度（以下、「初期発光強度」という）を測定する。次に、上述した照射条件のレーザが、２分間照射されたのち５分間照射されずに放置されるサイクルを１０００回繰り返す。最後に、レーザの照射と放置のサイクルを１０００回繰り返したのちの発光強度（以下、「最終発光強度」という）を計測し、式（１）を用いて、図２に示す「発光強度比」を算出する。
発光強度比 ＝最終発光強度／初期発光強度 ・・・（１）

第１の評価試験の結果、図２に示すように、第１の接合層と第２の接合層が金から形成されているサンプル１は、発光強度比が８４％となるのに対し、サンプル２～６は、９０%以上を維持することが明らかとなった。これは、サンプル２～６では、金の含有量が小さい第１の接合層と第２の接合層は半田層に溶けにくいため、第１の接合層または第２の接合層からの半田層への固溶量が抑制されるためである。第１の接合層の半田層への固溶量が抑制されると、第１の接合層は、セラミック蛍光体と半田層との接合を維持することができる。また、第２の接合層の半田層への固溶量が抑制されると、第２の接合層は、放熱部位材と半田層との接合を維持することができる。これらによって、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良が抑制されるため、セラミック蛍光体の熱を放熱部材によって速やかに放出することができる。したがって、セラミック蛍光体の温度上昇による波長変換部材の発光強度の落ち込みを抑制することができる。また、サンプル２～６で比較すると、パラジウムの発光強度比が最も高く、次に、白金とニッケルの発光強度比が高いことが明らかとなった。

図３は、波長変換部材のサンプルについての第２の評価試験の結果を示す図である。第２の評価試験では、第１の接合層および第２の接合層の金属の種類を第１の評価試験で発光強度比が比較的高かったニッケルとし、第１の反応層と第２の反応層の厚みが異なるサンプルを４種類作製した。これらのサンプルの作製方法は、上述した本実施形態の波長変換部材１の製造方法と同じである。このとき、第１の反応層と第２の反応層の厚みは、波長変換部材を製造するときの熱処理条件を調整することによって変更した。第１の反応層の厚みおよび第２の反応層の厚みの測定方法は、上述した本実施形態の波長変換部材１の第１の反応層１７や第２の反応層１８と同じ方法である。それぞれのサンプルにおける第１の反応層と第２の反応層の厚みの組み合わせを以下に列記する。
第１の反応層の厚み 第２の反応層の厚み
サンプルＡ ８０ｎｍ ７０ｎｍ
サンプルＢ １００ｎｍ １６０ｎｍ
サンプルＣ ２７０ｎｍ ３００ｎｍ
サンプルＤ ５２０ｎｍ ５１０ｎｍ

第２の評価試験では、第１の評価試験と同様に、初期発光強度と最終発光強度を用いて、式（１）から発光強度比を算出し、サンプルの評価を行った。サンプルＡ～Ｄでは、第１の反応層と第２の反応層のそれぞれは、第１の接合膜および第２の接合層を形成するニッケルと、半田層の成分の１つである錫とが互いに拡散し合って形成されている（図３の「第１の反応層」および「第２の反応層」参照）。

第２の評価試験の結果、図３に示すように、第１の反応層の厚みと第２の反応層の厚みが、３００ｎｍ以下であるサンプルＡ～Ｃでは、発光強度比が９５％以上となることが明らかとなった。一方、第１の反応層の厚みと第２の反応層の厚みが３００ｎｍより大きいサンプルＤでは、発光強度比が９４％となり、サンプルＡ～Ｃに比べ低い値となった。これは、第１の反応層と第２の反応層の厚みが厚くなることによって第１の反応層と第２の反応層が壊れやすくなるため、セラミック蛍光体と放熱部材との間で接合不良が発生し、セラミック蛍光体の熱が放熱部材に伝わりにくくなっているためである。一方、第１の反応層の厚みと第２の反応層の厚みが３００ｎｍ以下であるサンプルＡ～Ｃでは、第１の反応層と第２の反応層によるセラミック蛍光体と放熱部材との接合不良が抑制されるため、セラミック蛍光体の熱を放熱部材によって速やかに放出することができる。したがって、セラミック蛍光体の温度上昇による波長変換部材の発光強度の落ち込みを抑制することができる。

また、第１の反応層と第２の反応層の厚みが１ｎｍ以上になると、第１の反応層または第２の反応層と半田層とは、第１の反応層または第２の反応層と半田層において組成の連続的な変化が緩やかになるため、セラミック蛍光体と放熱部材とを強固に接合することができる。これにより、セラミック蛍光体と放熱部材との接合不良をさらに抑制することができる。

図４は、比較例の波長変換部材２の断面図である。ここで、本実施形態に対する比較例の波長変換部材２の構成を説明する。波長変換部材２は、セラミック蛍光体１１と、放熱部材１２と、半田層１３と、反射膜１４と、第１の接合層２５と、第２の接合層２６を備える。

第１の接合層２５は、第１の接合層２５のうちセラミック蛍光体１１側に配置されているクロム膜２５ａと、クロム膜２５ａの半田層１３側に配置されているニッケル膜２５ｂと、第１の接合膜２５ｃを有する。第１の接合膜２５ｃは、第１の接合層２５のうち半田層１３側に配置されており、金を主成分とする薄膜である。第１の接合膜２５ｃには、半田層１３が接合する。第２の接合層２６は、放熱部材１２を覆うように配置されているニッケル膜２６ａと、第２の接合膜２６ｂを有する。第２の接合膜２６ｂは、ニッケル膜２６ａを覆うように形成されている金を主成分とする薄膜である。第２の接合膜２６ｂには、半田層１３が接合する。

比較例の波長変換部材２では、半田層１３は、第１の接合膜２５ｃと第２の接合膜２６ｂを介して、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２とを接合している。しかしながら、金を主成分としている第１の接合膜２５ｃと第２の接合膜２６ｂは、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合後に残るおそれがあり、放熱性や接合強度が不安定になる。また、レーザのような高出力の光が小さいスポット径で照射されると局所的に高温となるため、金のような半田に溶けやすい元素が残っていると第１の接合膜２５ｃまたは第２の接合膜２６ｂに作用する応力の分布が不均一になり、第１の接合膜２５ｃまたは第２の接合膜２６ｂが剥離するおそれがある。また、第１の接合膜２５ｃまたは第２の接合膜２６ｂに含まれる金が半田に溶け込むと、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合時に、半田材の析出が起こり、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２とが接合不良となるおそれがある。

以上、説明した本実施形態の波長変換部材１によれば、第１の接合層１５の第１の接合膜１５ｂは、比較的融点が高く、酸化しにくく、窒化しにくい、ニッケルを主成分としている。ニッケルは、半田層１３によるセラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合時に、半田層１３に拡散しにくい。また、第１の接合膜１５ｂは、金の含有量が１％未満であるため、第１の接合層１５の成分は、第１の接合層１５から金を主成分とする半田層１３に拡散しにくくなっている。これにより、半田層１３への固溶量が抑制されるため、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良を抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、半田層１３と第１の接合層１５との間に、半田層１３の錫と第１の接合層１５のニッケルとを含有する第１の反応層１７が形成されている。これにより、第１の反応層１７では、第１の接合層１５と半田層１３との間において組成が連続的に変化するため、第１の接合層１５と半田層１３との接合強度を向上することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、第１の反応層１７は、第１の接合層１５に沿って連続的に形成されている。これにより、例えば、高出力のレーザが照射されることで生じるセラミック蛍光体１１内の温度のばらつきによって第１の接合層１５内に応力が生じても、応力分布を均等にすることができる。したがって、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良をさらに抑制することができるとともに、第１の接合層１５の耐久性を向上することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、第１の接合層１５に沿って連続的に形成されている第１の反応層１７は、第１の接合層１５と半田層１３との間において、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚みで形成されている。これにより、第１の反応層１７の厚みが１ｎｍ以上となることで組成の連続的な変化が緩やかになるため、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２とをさらに強固につなげることができる。また、第１の反応層１５は、半田層１３の錫と第１の接合層１５のニッケルとを含有する化合物であるため、組成が比較的不安定であり、厚みが厚くなると壊れやすい。そこで、第１の反応層１７の厚みを３００ｎｍ以下とすることで第１の反応層１７を壊れにくくし、波長変換部材１の耐久性を向上することができる。このように、第１の反応層１７の厚みを１ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることによって、波長変換部材１の耐久性を向上することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、第２の接合層１６は、ニッケルを主成分とし、金の含有量が１％未満であるため、第２の接合層１６の成分が第２の接合層１６から半田層１３に拡散することが抑制される。これにより、半田層１３への固溶量が抑制されるため、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良を抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、半田層１３と第２の接合層１６との間に、半田層１３の錫と第２の接合層１６のニッケルとを含有する第２の反応層１８が形成されている。これにより、第２の反応層１８では、第２の接合層１６と半田層１３との間において組成が連続的に変化するため、第２の接合層１６と半田層１３との接合強度を向上することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、第２の反応層１８は、第２の接合層１６に沿って連続的に形成されている。これにより、第２の接合層１６内に応力が生じても、応力分布を均等にすることができる。したがって、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良をさらに抑制することができるとともに、第２の接合層１６の耐久性を向上することができる。

また、本実施形態の波長変換部材１によれば、第２の接合層１６に沿って連続的に形成されている第２の反応層１８は、第２の接合層１６と半田層１３との間において、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚みで形成されている。これにより、第２の反応層１８の厚みを１ｎｍ以上とすることで組成の連続的な変化を緩やかにし、厚みが厚くなると壊れやすくなる第２の反応層１８の厚みを３００ｎｍ以下とすることで第２の反応層１８を壊れにくくし、波長変換部材１の耐久性を向上することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上述の実施形態では、第１の接合層１５は、保護膜１５ａと、第１の接合膜１５ｂとの２つの膜から形成されているとした。しかしながら、第１の接合層１５は、１つの膜であってもよし、３つ以上の膜から形成されていてもよい。この場合、第１の接合層１５の半田層１３側に配置されている膜が、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満の薄膜であればよい。第１の接合層１５の半田層１３側に配置されている膜が、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満であれば、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良を抑制することができる。

［変形例２］
上述の実施形態では、第２の接合層１６は、１つの膜であるとした。しかしながら、第２の接合層１６は、２つ以上の膜から形成されていてもよい。この場合、第２の接合層１６の半田層１３側に配置されている膜が、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満の薄膜であればよい。第２の接合層１６の半田層１３側に配置されている膜が、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満であれば、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良を抑制することができる。また、第２の接合層はなくてもよい。

［変形例３］
上述の実施形態では、半田層１３と第１の接合層１５との間には、半田層１３の少なくとも１つの成分と第１の接合層１５の少なくとも１つの成分とを含む第１の反応層１７が形成されているとした。また、半田層１３と第２の接合層１６との間には、半田層１３の少なくとも１つの成分と第２の接合層１６の少なくとも１つの成分とを含む第２の反応層１８が形成されているとした。しかしながら、第１の反応層１７および第２の反応層１８はなくてもよいし、いずれか一方だけあってもよい。第１の反応層１７および第２の反応層１８とは、いずれか一方だけあっても、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良をさらに抑制することができる。

［変形例４］
上述の実施形態では、第１の反応層１７は、第１の接合層１５に沿って連続的に形成されており、第２の反応層１８は、第２の接合層１６に沿って連続的に形成されているとした。しかしながら、第１の反応層１７および第２の反応層１８は、連続的に形成されていなくてもよく、部分的に形成されていても、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良を抑制することができる。

［変形例５］
上述の実施形態では、第１の反応層１７および第２の反応層１８の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるとした。しかしながら、第１の反応層１７および第２の反応層１８の厚みは、これに限定されない。上述したように、３００ｎｍ以上になっても発光強度比は低下するものの、金を主成分とした接合層に比べ発光強度比が高い状態を維持することができる。すなわち、セラミック蛍光体１１と放熱部材１２との接合不良を抑制することができる。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１…波長変換部材
１１…セラミック蛍光体
１２…放熱部材
１３…半田層
１４…反射膜
１５…第１の接合層
１５ａ…保護膜
１５ｂ…第１の接合膜
１６…第２の接合層
１７…第１の反応層
１８…第２の反応層
Ｌ１、Ｌ２…光

Claims (7)

1. 波長変換部材であって、
   入射する光の波長を変換するセラミック蛍光体と、
   前記セラミック蛍光体の熱を外部に放出する放熱部材と、
   金を主成分として錫を含んでおり、前記セラミック蛍光体と前記放熱部材の間に配置される半田層と、
   前記セラミック蛍光体と前記半田層の間に配置され、光を反射する反射膜と、
   前記反射膜と前記半田層の間に配置され、１以上の膜からなる第１の接合層と、を備え、
   前記第１の接合層のうち、前記半田層側の膜は、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満であり、
   前記半田層と前記第１の接合層との間には、錫を含む前記半田層の少なくとも１つの成分と、前記第１の接合層の前記半田層側の膜の少なくとも１つの成分とを含有する第１の反応層が形成されていることを特徴とする、
   波長変換部材。
2. 請求項１に記載の波長変換部材であって、
   前記第１の反応層は、前記第１の接合層に沿って連続的に形成されていることを特徴とする、
   波長変換部材。
3. 請求項２に記載の波長変換部材であって、
   前記第１の反応層の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする、
   波長変換部材。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の波長変換部材は、さらに、
   前記放熱部材と前記半田層の間に配置され、１以上の膜からなる第２の接合層を備え、
   前記第２の接合層のうち、前記半田層側の膜は、ニッケル、パラジウム、白金、モリブデン、タングステンの少なくとも１つを主成分とし、金の含有量が１％未満であることを特徴とする、
   波長変換部材。
5. 請求項４に記載の波長変換部材であって、
   前記半田層と前記第２の接合層との間には、前記半田層の少なくとも１つの成分と前記第２の接合層の前記半田層側の膜の少なくとも１つの成分とのそれぞれの成分を含有する第２の反応層が形成されていることを特徴とする、
   波長変換部材。
6. 請求項５に記載の波長変換部材であって、
   前記第２の反応層は、前記第２の接合層に沿って連続的に形成されていることを特徴とする、
   波長変換部材。
7. 請求項６に記載の波長変換部材であって、
   前記第２の反応層の厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする、
   波長変換部材。

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