JP7312829B2 - 半田付け用波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 - Google Patents
半田付け用波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7312829B2 JP7312829B2 JP2021533012A JP2021533012A JP7312829B2 JP 7312829 B2 JP7312829 B2 JP 7312829B2 JP 2021533012 A JP2021533012 A JP 2021533012A JP 2021533012 A JP2021533012 A JP 2021533012A JP 7312829 B2 JP7312829 B2 JP 7312829B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic phosphor
- wavelength conversion
- film
- bonding
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 85
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims description 48
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 133
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 130
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 86
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 80
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 56
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 163
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N copper molybdenum Chemical compound [Cu].[Mo] WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
- F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
- G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
- B23K3/08—Auxiliary devices therefor
- B23K3/085—Cooling, heat sink or heat shielding means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
- F21V7/28—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
- G03B21/006—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0225—Out-coupling of light
Description
本発明は、半田付け用波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置に関する。
従来から、光源が発した光の波長を変換する波長変換装置が知られている。波長変換装置は、一般的に、入射する光の波長を変換する蛍光体と、放熱部材と、蛍光体と放熱部材とを接合する半田層から構成されており、蛍光体の熱を放熱部材によって放熱する。このとき、半田に含まれるボイドは、蛍光体と放熱部材との間の熱伝導性を低下させる原因となる。例えば、特許文献１には、半田層に含まれるボイドの大きさを規定値以下とする技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術によって蛍光体と放熱部材との接合を行った場合でも、蛍光体と放熱部材の間にはボイドが残るため、半田層の熱伝導性をさらに向上することは容易ではなかった。
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、半田付け用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間の熱伝導性を向上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、半田付け用波長変換部材が提供される。この半田付け用波長変換部材は、入射面から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前記入射面と反対側の裏面に配置され、前記裏面の一部または全体を覆う反射層と、前記セラミック蛍光体の前記裏面と前記反射層とのうちの少なくとも前記反射層を覆う、１以上の膜からなる接合層と、を備え、前記接合層は、前記裏面と前記反射層とのうちの少なくとも前記反射層を覆う側の面と反対側の面の中心部において、外周部に対して突出している突出部を有する。
この構成によれば、接合層は、反射層を覆う側の面と反対側の面の中心部において、外周部に対して突出している突出部を有する。接合層を介してセラミック蛍光体と放熱部材とを半田付けするとき、接合層と放熱部材との間に配置される半田のうち突出部と放熱部材との間の半田は、中央から外側に向かって押し出される。このとき、突出部と放熱部材との間の半田に含まれているボイドは、半田とともに突出部と放熱部材との間から外周部と放熱部材との間に移動する。これにより、突出部と放熱部材との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体と放熱部材との間の伝熱がボイドによって阻害されにくくなる。したがって、セラミック蛍光体と放熱部材との間の熱伝導性を向上することができる。
（２）上記形態の半田付け用波長変換部材において、前記接合層は、前記セラミック蛍光体の前記裏面のうち露出している面と前記反射層との両方を直接覆っており、前記接合層のうち、前記突出部が前記反射層を覆っていてもよい。この構成によれば、反射層は、セラミック蛍光体の裏面の一部を覆うように形成されているため、露出しているセラミック蛍光体の裏面の上と反射層の上に接合層を形成すると、反射層の上に形成される接合層は、セラミック蛍光体の裏面の上に形成される接合層に比べ突出する。すなわち、反射層の上に接合層の突出部が形成され、露出しているセラミック蛍光体の裏面の上に接合層の外周部が形成される。これにより、反射層の形状を利用して突出部と外周部を有する接合層を形成することができるため、セラミック蛍光体と放熱部材との間の熱伝導性を容易に向上することができる。
（３）上記形態の半田付け用波長変換部材において、前記接合層は、接合膜と、クロムまたはチタンからなる密着膜であって、前記セラミック蛍光体と前記接合膜と間に配置され、前記セラミック蛍光体と前記接合膜とを密着させる密着膜と、を有してもよい。この構成によれば、セラミック蛍光体の裏面と反射層の両方を覆う接合層は、セラミック蛍光体を放熱部材などに半田付けするための接合膜と、セラミック蛍光体と接合膜との間に配置される密着膜と、を有する。密着膜は、セラミック蛍光体と接合膜との密着性を高めるため、半田付けによるセラミック蛍光体と放熱部材との接合強度を向上することができる。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抑制できる。
（４）上記形態の半田付け用波長変換部材において、前記接合層のうち、前記裏面と前記反射層とのうちの少なくとも前記反射層を覆う側の面と反対側の面を構成する膜は、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一つを主成分としてもよい。この構成によれば、接合層のうち反射層を覆う側の面と反対側の面を構成する膜は、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。これにより、接合層のうち反射層を覆う側の面と反対側の面を構成する膜は、金との拡散が起こりにくいため、接合層の成分が半田に固溶する量が抑制され、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。
（５）本発明の別の形態によれば、波長変換装置が提供される。この波長変換装置は、上記の半田付け用波長変換部材と、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、前記接合層と前記放熱部材との間に設けられ、前記半田付け用波長変換部材と前記放熱部材とを接合する半田層と、を備え、前記半田層は、前記接合層の前記突出部を囲む凹み部を有する。この構成によれば、セラミック蛍光体と放熱部材とを半田付けするとき、中央から外側に向かって押し出される突出部と放熱部材との間の半田は、接合層の外周部と放熱部材との間に移動し、突出部の周りにおいて凹み部を形成する。このとき、突出部と放熱部材との間の半田に含まれているボイドも、突出部と放熱部材との間から凹み部に移動するため、突出部と放熱部材との間のボイドの数は少なくなる。これにより、セラミック蛍光体と放熱部材との間の伝熱がボイドによって阻害されにくくなるため、セラミック蛍光体と放熱部材との間の熱伝導性を向上することができる。
（６）本発明のさらに別の形態によれば、光源装置が提供される。この光源装置は、上記の波長変換装置と、前記セラミック蛍光体に光を照射する光源と、を備える。この構成によれば、光源装置は、光源によってセラミック蛍光体に照射した光の波長とは異なる波長の光を外部に放出する。光の波長を変換するセラミック蛍光体を備える波長変換装置では、セラミック蛍光体で光の波長を変換するときに発生する熱は、半田を通って放熱部材から外部に放出される。波長変換装置では、接合層が有する突出部によって、突出部と放熱部材との間のボイドの数が少なくなっているため、セラミック蛍光体の熱を放熱部材に伝えやすい。これにより、温度消光による光源装置の発光強度の低下を抑制することができる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、半田付け用波長変換部材または波長変換装置を用いた発光システム、半田付け用波長変換部材、波長変換装置または光源装置の製造方法、これらの製造をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム、コンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等などの形態で実現することができる。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の波長変換装置６ａを備える光源装置５ａの断面図である。本実施形態の光源装置５ａは、光源７と、波長変換装置６ａと、を備える。波長変換装置６ａ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７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。この波長変換装置６ａ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。波長変換装置６ａは、半田付け用波長変換部材１ａと、放熱部材４０と、半田層５０と、を備える。なお、図１では、半田付け用波長変換部材１ａと、放熱部材４０と、半田層５０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。
図１は、第１実施形態の波長変換装置６ａを備える光源装置５ａの断面図である。本実施形態の光源装置５ａは、光源７と、波長変換装置６ａと、を備える。波長変換装置６ａ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７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。この波長変換装置６ａ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。波長変換装置６ａは、半田付け用波長変換部材１ａと、放熱部材４０と、半田層５０と、を備える。なお、図１では、半田付け用波長変換部材１ａと、放熱部材４０と、半田層５０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。
図２は、第１実施形態の半田付け用波長変換部材１ａの断面図である。半田付け用波長変換部材１ａは、セラミック蛍光体１０と、反射層２０と、接合層３０と、を備える。セラミック蛍光体１０は、セラミック焼結体から構成されており、入射面１１から入射する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Ｇａを含んでいてもよい）
セラミック蛍光体１０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１０の材料は、上述の材料に限定されない。
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Ｇａを含んでいてもよい）
セラミック蛍光体１０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１０の材料は、上述の材料に限定されない。
反射層２０は、セラミック蛍光体１０の入射面１１とは反対側の裏面１２に配置され、裏面１２の全体を覆うように形成されている。反射層２０は、増反射膜２１と、反射膜２２を有する。反射層２０では、増反射膜２１と、反射膜２２とは、セラミック蛍光体１０側からこの順番で配置されている。
増反射膜２１は、酸化チタン（ＴｉＯ２）から形成されている第１層２１ａと、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成されている第２層２１ｂを有する。増反射膜２１は、第１層２１ａと第２層２１ｂとの屈折率の違いによって、セラミック蛍光体１０の内部の光を反射する。反射膜２２は、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）から形成されており、増反射膜２１を透過したセラミック蛍光体１０の内部の光を反射する。なお、上述した反射層２０の構成は一例であって、例えば、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、酸化ケイ素から形成されている単層膜であってもよいし、上述した材料とは異なる材料から形成される多層膜であってもよい。
接合層３０は、反射層２０のセラミック蛍光体１０側とは反対側の下面２３に配置されており、反射層２０を覆う１以上の膜からなる。本実施形態では、接合層３０は、保護膜３１と、密着膜３２と、接合膜３３を有する。接合層３０では、保護膜３１と、密着膜３２と、接合膜３３とは、セラミック蛍光体１０側からこの順番で配置されている。
保護膜３１は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成されており、反射膜２２の酸化を抑制する。密着膜３２は、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）から形成されており、保護膜３１と接合膜３３との密着性を高める。なお、保護膜３１と密着膜３２を形成する材料はこれに限定されない。
接合膜３３は、接合層３０において、反射層２０を覆う側の面３４と反対側の面３５を構成している膜である。接合膜３３は、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の少なくとも一つ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、接合膜３３は、ニッケル（Ｎｉ）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。接合膜３３は、図２に示すように、接合層３０の反射層２０を覆う側の面３４と反対側の面３５の中心部において、外周部３６に対して突出している突出部３７を有する。これにより、接合膜３３は、図２に示すように、凸形状となっている。ここで、凸形状とは、膜厚が異なる部分を有しており、階段状に形成されていることを指す。接合膜３３は、半田と反応しセラミック蛍光体１０と半田とを接合する。
放熱部材４０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１０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４０のセラミック蛍光体１０側の主面４１には、図示しない金属膜が配置されている。この金属膜は、放熱部材４０の半田の濡れ性を向上する。放熱部材４０は、半田層５０などを介して伝わるセラミック蛍光体１０の熱を外部に放出する。なお、放熱部材４０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５０は、接合層３０と放熱部材４０との間に設けられ、金と錫から形成されている。半田層５０は、図１に示すように、接合膜３３の突出部３７と放熱部材４０との間の中央部５１と、中央部５１の外側に配置され接合膜３３の突出部３７を囲む凹み部５２を有する。図１に示すように、凹み部５２の放熱部材４０の主面４１からの高さＨ２は、中央部５１の主面４１からの高さＨ１に比べ高い。半田層５０は、半田付け用波長変換部材１ａと放熱部材４０とを接合する。
次に、波長変換装置６ａの製造方法について説明する。初めに、セラミック蛍光体１０に、真空蒸着またはスパッタリングによって、反射層２０と接合層３０とを順に成膜する。接合膜３３の成膜では、突出部３７の厚み分を成膜したのち、フォトリソグラフィによってパターニングし、外周部３６と突出部３７を成膜する。また、放熱部材４０に金属膜をめっきする。次に、セラミック蛍光体１０の接合膜３３と、放熱部材４０の金属膜との間に金錫半田の箔を挟んだ状態で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、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを接合する。なお、放熱部材４０の表面に金属膜を成膜する場合、めっきによって成膜してもよい。また、金錫半田の箔を用いる代わりに、金錫合金ペーストを用いてもよい。
図３は、波長変換装置６ａの製造方法を説明する図である。リフロー炉での加熱によってセラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを接合するとき、半田層５０となる金錫ペーストには、図３（ａ）に示すように、部材間の隙間に起因するボイドＶ１が発生する。セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを押え付けて接合するとき（図３（ａ）に示す白抜き矢印Ｆ１０、Ｆ２０参照）、半田層５０のうち突出部３７と放熱部材４０との間にある半田は、突出部３７と放熱部材４０との間から押し出され、突出部３７の外側にはみ出る。このとき、突出部３７と放熱部材４０との間にあるボイドＶ１は、半田とともに突出部３７と放熱部材４０との間から外側に向かって押し出される（図３（ａ）の点線矢印Ｄ１）。突出部３７の外側にはみ出る半田は、外周部３６と放熱部材４０との間で盛り上がり、突出部３７を囲む凹み部５２を形成する。このとき、ボイドＶ１は、外周部３６と放熱部材４０との間で盛り上がる半田とともに移動する（図３（ａ）の点線矢印Ｄ２）。このように、突出部３７と放熱部材４０との間にあるボイドＶ１は、凹み部５２に移動する。これにより、本実施形態の製造方法では、図３（ｂ）に示すように、半田層５０のボイドＶ１は、凹み部５２に集まり、中央部５１のボイドＶ１の数は少なくなる。中央部５１のボイドＶ１の数が少なくなると、中央部５１におけるセラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導がボイドＶ１によって阻害されにくくなる。
以上、説明した本実施形態の半田付け用波長変換部材１ａによれば、接合層３０は、反射層２０を覆う側の面３４と反対側の面３５の中心部において、外周部３６に対して突出している突出部３７を有する。接合層３０を介してセラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、接合層３０と放熱部材４０との間に配置される半田のうち突出部３７と放熱部材４０との間の半田は、中央から外側に向かって押し出される。このとき、突出部３７と放熱部材４０との間の半田に含まれているボイドＶ１は、半田とともに突出部３７と放熱部材４０との間から外周部３６と放熱部材４０との間に移動する。これにより、突出部３７と放熱部材４０との間のボイドＶ１の数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の伝熱がボイドＶ１によって阻害されにくくなる。したがって、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
また、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ａによれば、接合層３０のうち、反射層２０を覆う側の面３４と反対側の面３５を構成する接合膜３３は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料から形成されている。これにより、半田付け用波長変換部材１ａと放熱部材４０とを半田によって接合するとき、接合層３０の成分が接合層３０から半田に拡散することが抑制される。したがって、接合層３０の成分が半田に固溶する量が抑制されるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０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装置６ａによれば、半田層５０は、接合層３０の突出部３７を囲む凹み部５２を有する。セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、中央から外側に向かって押し出される突出部３７と放熱部材４０との間の半田は、接合層３０の外周部３６と放熱部材４０との間に移動し、突出部３７の周りにおいて凹み部５２を形成する。このとき、突出部３７と放熱部材４０との間の半田に含まれているボイドＶ１も、突出部３７と放熱部材４０との間から凹み部５２に移動するため、突出部３７と放熱部材４０との間のボイドＶ１の数は少なくなる。これにより、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の伝熱がボイドＶ１によって阻害されにくくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
また、本実施形態の光源装置５ａによれば、光源装置５ａは、光源７によってセラミック蛍光体１０に照射した光Ｌ１の波長とは異なる波長の光Ｌ２を外部に放出する。光Ｌ１の波長を変換するセラミック蛍光体１０を備える波長変換装置６ａでは、セラミック蛍光体１０で光Ｌ１の波長を変換するときに発生する熱は、半田を通って放熱部材４０から外部に放出される。波長変換装置６ａでは、接合層３０が有する突出部３７によって、突出部３７と放熱部材４０との間のボイドＶ１の数が少なくなっているため、セラミック蛍光体１０の熱を放熱部材４０に伝えやすい。これにより、温度消光による光源装置５ａの発光強度の低下を抑制することができる。
＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態における波長変換装置６ｂを備える光源装置５ｂの断面図である。図５は、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂの断面図である。本実施形態の波長変換装置６ｂが備える半田付け用波長変換部材１ｂは、第１実施形態の半田付け用波長変換部材１ａ（図２）と比較すると、接合層６０が半田濡れ膜３８を有する点が異なる。
図４は、第２実施形態における波長変換装置６ｂを備える光源装置５ｂの断面図である。図５は、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂの断面図である。本実施形態の波長変換装置６ｂが備える半田付け用波長変換部材１ｂは、第１実施形態の半田付け用波長変換部材１ａ（図２）と比較すると、接合層６０が半田濡れ膜３８を有する点が異なる。
本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂは、セラミック蛍光体１０と、反射層２０と、接合層６０を有する。接合層６０は、反射層２０のセラミック蛍光体１０側とは反対側の下面２３に配置されており、反射層２０を覆う１以上の膜からなる。本実施形態では、接合層６０は、保護膜３１と、密着膜３２と、接合膜３３と、半田濡れ膜３８を有する。
半田濡れ膜３８は、接合膜３３の面３５を覆うように配置されており、金から形成されている。半田濡れ膜３８は、外周部３８ａと突出部３８ｂを有する。外周部３８ａは、接合膜３３の面３５のうち、外周部３６が形成する面３５ａを覆う。突出部３８ｂは、接合膜３３の面３５のうち、突出部３７が形成する面３５ｂを覆う突出部３８ｂを有する。外周部３８ａの膜厚と突出部３８ｂの膜厚とは、ほぼ同じである。外周部３８ａと突出部３８ｂは、セラミック蛍光体１０の半田の濡れ性を向上する。
次に、波長変換装置６ｂの製造方法について説明する。波長変換装置６ｂは、初めに、セラミック蛍光体１０に、真空蒸着またはスパッタリングによって、反射層２０と接合層６０とを順に成膜する。このとき、フォトリソグラフィを用いて第１実施形態と同じ方法で外周部３６と突出部３７を有する接合膜３３を成膜したのち、接合膜３３上に半田濡れ膜３８を成膜する。その後、セラミック蛍光体１０の半田濡れ膜３８と、放熱部材４０の金属膜との間に金錫半田の箔を挟んだ状態でセラミック蛍光体１０と放熱部材４０をリフロー炉において加熱し、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを接合する。
以上、説明した本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂによれば、接合層６０を介してセラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部３８ｂと放熱部材４０との間の半田に含まれているボイドは、半田とともに突出部３８ｂと放熱部材４０との間から外周部３８ａと放熱部材４０との間に移動する。これにより、突出部３８ｂと放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
また、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂによれば、接合層６０は、半田の濡れ性が良好な外周部３８ａと突出部３８ｂを有する。これにより、突出部３８ｂと放熱部材４０との間の半田に含まれているボイドＶ１は、外周部３８ａと放熱部材４０との間にさらに移動しやすくなるため、突出部３８ｂと放熱部材４０との間のボイドＶ１の数はさらに少なくなる。したがって、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性をさらに向上することができる。
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態における波長変換装置６ｃを備える光源装置５ｃの断面図である。図７は、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃの断面図である。本実施形態の波長変換装置６ｃが備える半田付け用波長変換部材１ｃは、第２実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂ（図５）と比較すると、反射層２５の幅が異なる。
図６は、第３実施形態における波長変換装置６ｃを備える光源装置５ｃの断面図である。図７は、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃの断面図である。本実施形態の波長変換装置６ｃが備える半田付け用波長変換部材１ｃは、第２実施形態の半田付け用波長変換部材１ｂ（図５）と比較すると、反射層２５の幅が異なる。
本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃは、セラミック蛍光体１０と、反射層２５と、接合層７０を有する。増反射膜２１と反射膜２２を有する反射層２５の幅は、図７に示すように、セラミック蛍光体１０の裏面１２の幅に比べ小さい。接合層７０は、セラミック蛍光体１０の裏面１２のうち露出している裏面１２ａと、反射層２５との両方を直接覆う１以上の膜からなる。本実施形態では、接合層７０は、密着膜７１と、接合膜７２と、半田濡れ膜７３を有する。
密着膜７１は、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）から形成されている。密着膜７１は、セラミック蛍光体１０の露出している裏面１２ａ上に配置されている外周部７１ａと、反射層２５のセラミック蛍光体１０とは反対側の下面２３に配置されている突出部７１ｂを有する。本実施形態では、外周部７１ａと突出部７１ｂとは分断されている。外周部７１ａの膜厚と突出部７１ｂの膜厚とはほぼ同じであり、その膜厚は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下となっている。密着膜７１は、反射層２５およびセラミック蛍光体１０と接合膜７２との密着性を高める。本実施形態では、密着膜７１の膜厚を１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下にすることで、セラミック蛍光体１０と接合膜７２との密着性をさらに高めることができる。なお、本実施形態では、外周部７１ａの膜厚と突出部７１ｂの膜厚とはほぼ同じであるとしたが、異なっていてもよい。
接合膜７２は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料から形成されている。接合膜７２は、密着膜７１の外周部７１ａを覆う外周部７２ａと、密着膜７１の突出部７１ｂを覆う突出部７２ｂを有する。外周部７２ａと突出部７２ｂとは分断されており、外周部７２ａの膜厚と突出部７２ｂの膜厚とはほぼ同じである。接合膜７２は、半田濡れ膜７３と反応しセラミック蛍光体１０と半田濡れ膜７３とを接合する。
半田濡れ膜７３は、金（Ａｕ）から形成されており、接合膜７２の外周部７２ａを覆う外周部７３ａと、接合膜７２の突出部７２ｂを覆う突出部７３ｂを有する。外周部７３ａと突出部７３ｂとは分断されており、外周部７３ａの膜厚と突出部７３ｂの膜厚とはほぼ同じである。半田濡れ膜７３は、セラミック蛍光体１０の半田の濡れ性を向上する。
このように、本実施形態では、接合層７０は、セラミック蛍光体１０の裏面１２ａと反射層２５との両方を直接覆う側の面７４と反対側の面７５の中心部において、外周部７１ａ、７２ａ、７３ａに対して突出している突出部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂを有する。突出部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂは、反射層２５を覆うように形成されている。
次に、波長変換装置６ｃの製造方法について説明する。波長変換装置６ｃは、初めに、セラミック蛍光体１０に、真空蒸着またはスパッタリングによって、反射層２５と接合層７０とを順に成膜する。このとき、反射層２５は、フォトリソグラフィを用いて、セラミック蛍光体１０の裏面１２の幅に比べ小さい幅となるように成膜する。反射層２５を成膜したのち、接合層７０は、反射層２５のセラミック蛍光体１０側とは反対側の下面２３と、反射層２５の周囲から露出しているセラミック蛍光体１０の裏面１２ａに成膜される。その後、セラミック蛍光体１０の半田濡れ膜７３と、放熱部材４０の金属膜との間に金錫半田の箔を挟んだ状態でセラミック蛍光体１０と放熱部材４０をリフロー炉において加熱し、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを接合する。
以上、説明した本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃによれば、接合層７０を介してセラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部７３ｂと放熱部材４０との間の半田に含まれているボイドは、半田とともに突出部７３ｂと放熱部材４０との間から外周部７３ａと放熱部材４０との間に移動する。これにより、突出部７３ｂと放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
また、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃによれば、反射層２５は、セラミック蛍光体１０の裏面１２の一部を覆うように形成されているため、露出しているセラミック蛍光体１０の裏面１２ａ上と反射層２５上とに接合層７０を形成すると、反射層２５上に形成される接合層７０は、セラミック蛍光体１０の裏面１２ａ上に形成される接合層７０に比べ突出する。すなわち、反射層２５上に接合層７０の突出部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂが形成され、露出しているセラミック蛍光体１０の裏面１２ａ上に接合層７０の外周部７１ａ、７２ａ、７３ａが形成される。これにより、反射層２５の形状を利用して突出部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂと外周部７１ａ、７２ａ、７３ａを有する接合層７０を形成することができるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を容易に向上することができる。
また、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃによれば、セラミック蛍光体１０の裏面１２と反射層２０の両方を覆う接合層７０は、セラミック蛍光体１０を放熱部材４０に半田付けするための接合膜７２と、セラミック蛍光体１０と接合膜７２との間に配置される密着膜７１と、を有する。密着膜７１は、セラミック蛍光体１０と接合膜７２との密着性を高めるため、半田付けによるセラミック蛍光体１０と放熱部材４０との接合強度を向上することができる。これにより、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との接合不良を抑制できる。
＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態における波長変換装置６ｄを備える光源装置５ｄの断面図である。図９は、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｄの断面図である。本実施形態の波長変換装置６ｄが備える半田付け用波長変換部材１ｄは、第３実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃ（図７）と比較すると、密着膜８１と、接合膜８２と、半田濡れ膜８３とのそれぞれにおいて、突出部と外周部とが接続されている点が異なる。
図８は、第４実施形態における波長変換装置６ｄを備える光源装置５ｄの断面図である。図９は、本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｄの断面図である。本実施形態の波長変換装置６ｄが備える半田付け用波長変換部材１ｄは、第３実施形態の半田付け用波長変換部材１ｃ（図７）と比較すると、密着膜８１と、接合膜８２と、半田濡れ膜８３とのそれぞれにおいて、突出部と外周部とが接続されている点が異なる。
本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｄは、セラミック蛍光体１０と、反射層２５と、接合層８０を有する。接合層８０は、セラミック蛍光体１０の裏面１２のうち露出している裏面１２ａと、反射層２５との両方を直接覆う１以上の膜からなる。本実施形態では、接合層８０は、密着膜８１と、接合膜８２と、半田濡れ膜８３を有する。
密着膜８１は、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）から形成されている。本実施形態では、密着膜８１は、膜厚が１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下となっており、外周部７１ａと、突出部７１ｂと、反射層２５の側面において外周部７１ａと突出部７１ｂを接続する接続部８１ｃを有する。密着膜８１は、反射層２５およびセラミック蛍光体１０と接合膜８２との密着性を高める。
接合膜８２は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料から形成されている。接合膜８２は、外周部７２ａと、突出部７２ｂと、密着膜８１の接続部８２ｃに沿うように形成され、外周部７２ａと突出部７２ｂとを接続する接続部８２ｃを有する。接合膜８２は、半田濡れ膜８３と反応しセラミック蛍光体１０と半田濡れ膜８３とを接合する。
半田濡れ膜８３は、金（Ａｕ）から形成されており、外周部７３ａと、突出部７３ｂと、接合膜８２の接続部８２ｃに沿うように形成され、外周部７３ａと突出部７３ｂとを接続する接続部８３ｃを有する。半田濡れ膜８３は、セラミック蛍光体１０の半田の濡れ性を向上する。
このように、本実施形態では、接合層８０は、セラミック蛍光体１０の裏面１２ａと反射層２５との両方を直接覆う側の面８４と反対側の面８５の中心部において、外周部７１ａ、７２ａ、７３ａに対して突出している突出部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂを有する。突出部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂは、反射層２５を覆うように形成されている。
以上、説明した本実施形態の半田付け用波長変換部材１ｄによれば、接合層８０を介してセラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部７３ｂと放熱部材４０との間の半田に含まれているボイドは、半田とともに突出部７３ｂと放熱部材４０との間から外周部７３ａと放熱部材４０との間に移動する。これにより、突出部７３ｂと放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導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。
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］
第１、３、４実施形態では、接合層は、３つの膜を有するとした。第２実施形態では、接合層は、４つの膜を有するとした。しかしながら、接合層を形成する膜の数はこれに限定されず、１つまたは２つの膜を有してもよいし、５つ以上の膜を有していてもよい。これらの場合、接合層が、セラミック蛍光体１０の裏面１２と反射層とのうちの少なくとも反射層を覆う側の面と反対側の面の中心部において、外周部に対して突出している突出部を有していればよい。これにより、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部と放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
第１、３、４実施形態では、接合層は、３つの膜を有するとした。第２実施形態では、接合層は、４つの膜を有するとした。しかしながら、接合層を形成する膜の数はこれに限定されず、１つまたは２つの膜を有してもよいし、５つ以上の膜を有していてもよい。これらの場合、接合層が、セラミック蛍光体１０の裏面１２と反射層とのうちの少なくとも反射層を覆う側の面と反対側の面の中心部において、外周部に対して突出している突出部を有していればよい。これにより、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部と放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
［変形例２］
第３、４実施形態では、接合層のうち、突出部が反射層を覆っているとした。しかしながら、突出部の形状は、これに限定されない。突出部と外周部とによって反射層を覆うように、突出部と外周部とが形成されていてもよいし、反射層とセラミック蛍光体の露出している裏面を覆うように形成されている突出部の外側に外周部が形成されていてもよい。この場合でも、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部と放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
第３、４実施形態では、接合層のうち、突出部が反射層を覆っているとした。しかしながら、突出部の形状は、これに限定されない。突出部と外周部とによって反射層を覆うように、突出部と外周部とが形成されていてもよいし、反射層とセラミック蛍光体の露出している裏面を覆うように形成されている突出部の外側に外周部が形成されていてもよい。この場合でも、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０とを半田付けするとき、突出部と放熱部材４０との間のボイドの数は少なくなるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との間の熱伝導性を向上することができる。
［変形例３］
第１実施形態では、接合膜３３は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料から形成されているとした。しかしながら、第１実施形態での接合膜３３の組成は、これに限定されない。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つを主成分としてもよく、この場合でも、接合層３０の成分が半田に固溶する量を抑制することができるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との接合不良を抑制することができる。
第１実施形態では、接合膜３３は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料から形成されているとした。しかしながら、第１実施形態での接合膜３３の組成は、これに限定されない。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つを主成分としてもよく、この場合でも、接合層３０の成分が半田に固溶する量を抑制することができるため、セラミック蛍光体１０と放熱部材４０との接合不良を抑制することができる。
［変形例４］
上述の実施形態では、反射層は、３つの膜を有するとした。しかしながら、反射層は、１つの膜のみであってよいし、２つまたは４つ以上の膜を有していてもよい。
上述の実施形態では、反射層は、３つの膜を有するとした。しかしながら、反射層は、１つの膜のみであってよいし、２つまたは４つ以上の膜を有していてもよい。
［変形例５］
接合層は、第１、２実施形態のように、突出部と外周部とが接続されていてもよく、第３実施形態のように、突出部と外周部とが分断されていてもよく、第４実施形態のように、突出部と外周部とが接続部によって接続されていてもよい。
接合層は、第１、２実施形態のように、突出部と外周部とが接続されていてもよく、第３実施形態のように、突出部と外周部とが分断されていてもよく、第４実施形態のように、突出部と外周部とが接続部によって接続されていてもよい。
［変形例６］
第２、３、４実施形態では、接合層は、半田濡れ膜を有するとした。しかしながら、半田濡れ膜はなくてもよい。
第２、３、４実施形態では、接合層は、半田濡れ膜を有するとした。しかしながら、半田濡れ膜はなくてもよい。
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。
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…半田付け用波長変換部材
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…波長変換装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…光源装置
７…光源
１０…セラミック蛍光体
１１…入射面
１２、１２ａ…裏面
２０、２５…反射層
２１…増反射膜
２２…反射膜
２３…下面
３０、６０、７０、８０…接合層
３１…保護膜
３２、７１、８１…密着膜
３３、７２、８２…接合膜
３４、７４、８４…接合層の反射層を覆う側の面
３５、３５ａ、３５ｂ、７５、８５…接合層の反射層を覆う側の面と反対側の面
３６、３８ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ…外周部
３７、３８ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ…突出部
３８、７３、８３…半田濡れ膜
４０…放熱部材
４１…主面
５０…半田層
５１…中央部
５２…凹み部
８１ｃ、８２ｃ、８３ｃ…接続部
Ｌ１、Ｌ２…光
Ｖ１…ボイド
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…波長変換装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…光源装置
７…光源
１０…セラミック蛍光体
１１…入射面
１２、１２ａ…裏面
２０、２５…反射層
２１…増反射膜
２２…反射膜
２３…下面
３０、６０、７０、８０…接合層
３１…保護膜
３２、７１、８１…密着膜
３３、７２、８２…接合膜
３４、７４、８４…接合層の反射層を覆う側の面
３５、３５ａ、３５ｂ、７５、８５…接合層の反射層を覆う側の面と反対側の面
３６、３８ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ…外周部
３７、３８ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ…突出部
３８、７３、８３…半田濡れ膜
４０…放熱部材
４１…主面
５０…半田層
５１…中央部
５２…凹み部
８１ｃ、８２ｃ、８３ｃ…接続部
Ｌ１、Ｌ２…光
Ｖ１…ボイド
Claims (5)
- 半田付け用波長変換部材であって、
入射面から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前記入射面と反対側の裏面に配置され、前記裏面の一部を覆う反射層と、
前記セラミック蛍光体の前記裏面と前記反射層とを覆う、１以上の膜からなる接合層であって、接合膜と、クロムまたはチタンからなる密着膜であって、前記セラミック蛍光体と前記接合膜との間に配置され、前記セラミック蛍光体と前記接合膜とを密着させる密着膜と、を有する接合層と、を備え、
前記接合層は、前記裏面と前記反射層とを覆う側の面と反対側の面の中心部において、外周部に対して突出している突出部を有し、
前記接合層は、前記セラミック蛍光体の前記裏面のうち露出している面と前記反射層との両方を直接覆っており、
前記接合層のうち、前記突出部が前記反射層を覆っている、
半田付け用波長変換部材。 - 半田付け用波長変換部材であって、
入射面から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前記入射面と反対側の裏面に配置され、前記裏面の全体を覆う反射層と、
前記反射層を覆う、１以上の膜からなる接合層と、を備え、
前記接合層は、前記反射層を覆う側の面と反対側の面の中心部において、外周部に対して突出している突出部を有する、
半田付け用波長変換部材。 - 請求項１または請求項２に記載の半田付け用波長変換部材であって、
前記接合層のうち、前記裏面と前記反射層とのうちの少なくとも前記反射層を覆う側の面と反対側の面を構成する膜は、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一つを主成分とする、
半田付け用波長変換部材。 - 波長変換装置であって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半田付け用波長変換部材と、
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、
前記接合層と前記放熱部材との間に設けられ、前記半田付け用波長変換部材と前記放熱部材とを接合する半田層と、を備え、
前記半田層は、前記接合層の前記突出部を囲む凹み部を有する、
波長変換装置。 - 光源装置であって、
請求項４に記載の波長変換装置と、
前記セラミック蛍光体に光を照射する光源と、を備える、
光源装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019131118 | 2019-07-16 | ||
| JP2019131118 | 2019-07-16 | ||
| PCT/JP2020/026823 WO2021010273A1 (ja) | 2019-07-16 | 2020-07-09 | 半田付け用波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2021010273A1 JPWO2021010273A1 (ja) | 2021-01-21 |
| JP7312829B2 true JP7312829B2 (ja) | 2023-07-21 |
Family
ID=74210761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021533012A Active JP7312829B2 (ja) | 2019-07-16 | 2020-07-09 | 半田付け用波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220347781A1 (ja) |
| EP (1) | EP4001975A4 (ja) |
| JP (1) | JP7312829B2 (ja) |
| KR (1) | KR20220010005A (ja) |
| CN (1) | CN114096782A (ja) |
| TW (1) | TWI739506B (ja) |
| WO (1) | WO2021010273A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI788684B (zh) * | 2019-07-16 | 2023-01-01 | 日商日本特殊陶業股份有限公司 | 波長轉換構件、光源裝置及波長轉換構件的製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012026206A1 (ja) | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 日本電気硝子株式会社 | 波長変換素子、光源及び液晶用バックライトユニット |
| JP2019105763A (ja) | 2017-12-13 | 2019-06-27 | セイコーエプソン株式会社 | 波長変換素子、波長変換素子の製造方法、光源装置及びプロジェクター |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020631B2 (ja) | 1980-01-19 | 1985-05-23 | 松下電器産業株式会社 | 電磁式比例制御弁 |
| KR101646664B1 (ko) * | 2010-05-18 | 2016-08-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지 |
| JP2016027613A (ja) * | 2014-05-21 | 2016-02-18 | 日本電気硝子株式会社 | 波長変換部材及びそれを用いた発光装置 |
| JP6371201B2 (ja) * | 2014-11-18 | 2018-08-08 | スタンレー電気株式会社 | 発光モジュール及びそれを用いた発光装置 |
| JP6020631B2 (ja) | 2015-03-20 | 2016-11-02 | ウシオ電機株式会社 | 蛍光光源装置 |
| JP6094617B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2017-03-15 | ウシオ電機株式会社 | 蛍光光源装置 |
| CN106287580A (zh) * | 2015-06-02 | 2017-01-04 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 波长转换装置及其制备方法、相关发光装置和投影系统 |
| JP2019002952A (ja) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | セイコーエプソン株式会社 | 波長変換素子、光源装置、および投射型装置 |
| JP2019015851A (ja) * | 2017-07-06 | 2019-01-31 | セイコーエプソン株式会社 | 波長変換素子、照明装置及びプロジェクター |
| JP6652119B2 (ja) * | 2017-08-03 | 2020-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | 波長変換素子、波長変換素子の製造方法、光源装置及びプロジェクター |
-
2020
- 2020-07-09 EP EP20839754.7A patent/EP4001975A4/en active Pending
- 2020-07-09 WO PCT/JP2020/026823 patent/WO2021010273A1/ja unknown
- 2020-07-09 KR KR1020217041296A patent/KR20220010005A/ko active IP Right Grant
- 2020-07-09 JP JP2021533012A patent/JP7312829B2/ja active Active
- 2020-07-09 US US17/624,001 patent/US20220347781A1/en active Pending
- 2020-07-09 TW TW109123149A patent/TWI739506B/zh active
- 2020-07-09 CN CN202080046591.XA patent/CN114096782A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012026206A1 (ja) | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 日本電気硝子株式会社 | 波長変換素子、光源及び液晶用バックライトユニット |
| JP2019105763A (ja) | 2017-12-13 | 2019-06-27 | セイコーエプソン株式会社 | 波長変換素子、波長変換素子の製造方法、光源装置及びプロジェクター |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4001975A4 (en) | 2023-08-02 |
| JPWO2021010273A1 (ja) | 2021-01-21 |
| US20220347781A1 (en) | 2022-11-03 |
| TW202107013A (zh) | 2021-02-16 |
| CN114096782A (zh) | 2022-02-25 |
| EP4001975A1 (en) | 2022-05-25 |
| KR20220010005A (ko) | 2022-01-25 |
| WO2021010273A1 (ja) | 2021-01-21 |
| TWI739506B (zh) | 2021-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6460162B2 (ja) | 波長変換装置の製造方法 | |
| JP6776765B2 (ja) | 発光装置 | |
| JP6094617B2 (ja) | 蛍光光源装置 | |
| JP2014137973A (ja) | 光源装置 | |
| JP6705462B2 (ja) | 発光装置 | |
| JPWO2017110031A1 (ja) | 発光素子および照明装置 | |
| JP7312829B2 (ja) | 半田付け用波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 | |
| JP7068040B2 (ja) | 光波長変換装置 | |
| JP2020004497A (ja) | 光波長変換装置 | |
| WO2018179688A1 (ja) | 色変換素子および照明装置 | |
| JP6741982B2 (ja) | 発光素子および照明装置 | |
| JP7307616B2 (ja) | 波長変換部材 | |
| JP7295778B2 (ja) | 波長変換部材、および、波長変換装置 | |
| JP7441140B2 (ja) | 波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 | |
| JP7391673B2 (ja) | 波長変換部材、および、波長変換装置 | |
| WO2023218964A1 (ja) | 波長変換部材および光源装置 | |
| KR102665901B1 (ko) | 형광판, 파장 변환 부재, 및, 광원 장치 | |
| TW202409616A (zh) | 波長轉換構件及光源裝置 | |
| JP2022026606A (ja) | 波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置 | |
| KR102633887B1 (ko) | 파장 변환 부재, 광원 장치, 및, 파장 변환 부재의 제조 방법 | |
| TWI802898B (zh) | 螢光板、波長轉換構件及光源裝置 | |
| WO2023032967A1 (ja) | 膜付き部品及び光学デバイス | |
| JP2019197143A (ja) | 光波長変換装置 | |
| JP2023167774A (ja) | 波長変換部材および光源装置 | |
| KR20230029986A (ko) | 파장 변환 부재 및 그것을 구비하는 광원 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211020 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220125 |
|
| AA64 | Notification of invalidation of claim of internal priority (with term) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764 Effective date: 20220125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221018 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230322 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230627 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230710 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7312829 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |