TWI524130B - 一種波長轉換裝置及其製作方法 - Google Patents

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Description

一種波長轉換裝置及其製作方法
本發明係關於照明及顯示之技術領域，特別是一種波長轉換裝置及其製作方法。
利用鐳射或者LED(Light Emitting Diode)等光源激發螢光粉以獲得預定單色光或者多色光，是一種廣泛應用于照明光源、投影顯示等領域之技術方案。這種技術方案往往是利用鐳射或者LED出射光入射到高速旋轉的螢光粉色輪上，以實現良好的散熱。
現有技術中的色輪包括兩層結構：下層是鏡面鋁基板，上層是塗覆在鋁基板上的螢光粉片。
鏡面鋁基板主要起到反射和導熱之作用，鏡面鋁基板一般由三層結構所構成：鋁基材，高反射層和表面介質保護層，其中高反射層一般採用高純鋁或者高純銀，在高反射層表面鍍上介質層，這個介質層是有低折射率之氟化鎂(MgF2)或者是二氧化矽(SiO2)和高折射率層材料二氧化鈦(TiO2)所組成，起到對高純鋁/銀層的保護和增強反射作用。這種鏡面鋁基板存在兩個方面的問題，第一，表面介 質層與高反射層的熱膨脹係數不匹配，導致介質層在衝壓成型過程中容易遭到破壞，甚至膜層脫落；第二，對於反射率更高的高反射銀層來說，在受到高溫時，介質層保護層和高反射層之間會產生間隙，使得高反射層與空氣產生接觸，銀原子很容易與大氣中的硫化氫(H2S)，氧氣等發生硫化、氧化反應而使高反射層的反射率和熱穩定性急劇降低；另一方面，對於反射鋁層來說，鋁的穩定性高於銀，但是反射率不高。因此，在目前工藝條件下，鏡面鋁基板由於無法耐受高溫而難以應用於較大功率的發光裝置之中。
本發明之主要目的係針對現有技術的不足之處加以解決，而提出一種可以耐受較高溫度的波長轉換裝置及其製作方法。
因此，為了達成上述本發明之主要目的，本案之發明人提出一種波長轉換裝置，係包括：一高導熱基板，係為下列任一種基板：一氮化鋁(AlN)基板、一氮化矽(Si3N4)基板、一碳化矽(CSi)基板、一氮化硼(BN)基板以及一氧化鈹(BeO)基板；一漫反射層，係設置於該高導熱基板上並具有白色散射粒子，且該白色散射粒子係用以散射一入射光；以及 一螢光粉層，係設置於該漫反射層上，並具有螢光粉。
進一步地，本案之發明人更提出了一種波長轉換裝置之製作方法，係包括：(1)準備一高導熱基板，且該高導熱基板為為下列任一種基板：一氮化鋁基板、一氮化矽基板、一碳化矽基板、一氮化硼基板以及一氧化鈹基板；(2)於該高導熱基板上形成一漫反射層，且該漫反射層係具有白色散射粒子用以對一入射光進行散射；以及(3)於該漫反射層上形成一螢光粉層，其中，該螢光粉層係具有螢光粉。
與現有技術相比，本發明實施例具有如下有益效果：於本發明中，波長轉換裝置利用漫反射層與高導熱基板來代替傳統的鏡面鋁基板。其中漫反射層包括白色散射粒子，白色散射粒子會對入射光進行散射，從而利用漫反射代替傳統金屬反射層的鏡面反射，實現了對入射光的反射。而且白色散射粒子在高溫下也不會氧化而吸收入射光，因此漫反射層在較高溫度下也不會降低反射率，可以耐受高溫。同時，由於高導熱基板為氮化鋁、氮化矽、碳化矽、氮化硼、氧化鈹中的一種，這些陶瓷材料的熔點遠高於金屬鋁，可以耐受比鋁更高的溫度。因此，本發明之波長轉換裝置可以耐受較高的溫度。
<本發明>
110‧‧‧螢光粉層
120‧‧‧漫反射層
130‧‧‧高導熱基板
S11~S14‧‧‧方法步驟
S21~S23‧‧‧方法步驟
S31~S39‧‧‧方法步驟
第一A圖係本發明之波長轉換裝置的結構示意圖；第一B圖係鏡面鋁基板的波長轉換裝置和氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置在不同功率激發光照射下的相對發光強度曲線示意圖；第一C圖係矽膠封裝螢光粉層之波長轉換裝置和玻璃粉封裝螢光粉之波長轉換裝置在不同功率激發光照射下的相對發光強度曲線示意圖；第二圖係本發明之波長轉換裝置的製作方法的第一實施例流程示意圖；第三圖係本發明之波長轉換裝置的製作方法的第二實施例流程示意圖；以及第四圖係本發明之波長轉換裝置的製作方法的第三實施例流程示意圖。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種一種波長轉換裝置及其製作方法，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
請參閱第一A圖，係本發明之波長轉換裝置的結構示意圖，如第一A圖所示，波長轉換裝置包括依次層疊設置 並固定的螢光粉層110、漫反射層120、高導熱基板130。
其中，該螢光粉層110係包括螢光粉，該螢光粉可以吸收一激發光並受激產生不同于該激發光之波長的光，例如釔鋁石榴石(YAG)螢光粉，釔鋁石榴石螢光粉可以吸收藍光、紫外光等而產生黃色之受激光。此外，該螢光粉還可以是紅光螢光粉、綠光螢光粉等。
並且，該漫反射層120係用以對一入射光進行反射，其包括白色散射粒子。該白色散射粒子一般為鹽類或者氧化物類粉末，例如硫酸鋇粉末、氧化鋁粉末、氧化鎂粉末、氧化鈦粉末、氧化鋯粉末等，基本上不會對光線進行吸收，並且該白色散射粒子的性質穩定，不會在高溫下氧化。考慮到該漫反射層需要較好的散熱效果，因此，本實施例之中係選擇導熱率較高的氧化鋁粉末。且為了實現漫反射層120的反射入射光的功能，該白色散射粒子在該漫反射層120中需要有一特定之緻密度與厚度，且該緻密度和該厚度可以通過實驗確定。
此外，雖然金屬板之導熱率很高，但是金屬板在溫度高於其熔點溫度的一半時，該金屬板就可能會受熱變形，例如鋁板、鋼板、銅板等，特別是當作為成型一些高熔點玻璃(軟化溫度在500℃以上的玻璃)之基板時，更容易產生變形。因此，本發明之高導熱基板130可以採用導熱係數大於等於100W/mK的陶瓷材料，在實現導熱的同時， 還可以耐受較高的溫度。這種高導熱基板基本上都是緻密結構的陶瓷板，例如氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si3N4)、碳化矽(CSi)、氮化硼(BN)以及氧化鈹(BeO)等。另外，碳化矽基板的導熱係數雖然只有80W/mK，但是經實驗驗證也是可以用作高導熱基板。這些高導熱基板材料的熔點都在1500℃以上，遠高於鋁的熔點(700℃)，可以耐受較高溫度。
本發明之波長轉換裝置係利用漫反射層與高導熱基板來代替傳統的鏡面金屬板。其中漫反射層包括白色散射粒子，該白色散射粒子會對入射光進行散射，從而利用漫反射代替傳統金屬反射層的鏡面反射，實現了對入射光的反射。而且該白色散射粒子在高溫下也不會氧化而吸收入射光，因此漫反射層在高溫下也不會降低反射率，可以耐受較高溫度。同時，由於高導熱基板為氮化鋁基板、氮化矽基板、碳化矽基板、氮化硼基板、氧化鈹基板中的一種，可以耐受比金屬鋁更高的溫度；因此，本發明之波長轉換裝置可以耐受較高溫度。
舉例來說，於氮化鋁陶瓷基板之表面設置一層厚度為0.2mm的氧化鋁粉末作為漫反射層，該氧化鋁粉末粒徑分佈為0.2μm至0.5μm之間，其與黏接劑的品質比為6：1。此時測得之漫反射層的相對於鏡面鋁基板的反射率為99.5%，幾乎與鏡面鋁基板相同。當然，漫反射粒子的粒徑、漫反射層的厚度以及緻密度還可以是其它數值，這些數值 可以由本領域技術人員根據現有技術通過若干次實驗得到。
在該漫反射層的表面設置一螢光粉層，即可得到波長轉換裝置。在最大功率為14W的激發光照射下，鏡面鋁基板的波長轉換裝置和上述氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置接收激發光的入射，該鏡面鋁基板的波長轉換裝置和氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置的螢光粉層皆為矽膠封裝。請參閱第一B圖，係鏡面鋁基板的波長轉換裝置和氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置在不同功率激發光照射下的相對發光強度曲線示意圖，如第一B圖所示，坐標軸的橫坐標為不同的激發光功率，其最大功率為14W，坐標軸的縱坐標為波長轉換裝置產生受激光的相對發光強度。隨著激發光功率的增加，鏡面鋁基板的波長轉換裝置的相對發光強度逐漸提高。但是當激發光功率提高到最大功率的30%以上時，在鏡面鋁基板的波長轉換裝置上，螢光粉層的矽膠會高溫分解而發黑，導致波長轉換裝置的相對發光強度下降。並且，隨著激發光功率的提高，矽膠的分解程度越嚴重，相對發光強度越低。而對於氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置，在開始階段，氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置的相對發光強度會隨著激發光功率的提高而逐漸提高。但當激發光功率提高到最大功率的70%以上時，氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置才會出現螢光粉層的矽膠發黑的現象， 而使得波長轉換裝置的相對發光強度降低，但是其相對發光強度的下降趨勢比鏡面鋁基板的波長轉換裝置的下降趨勢要緩慢。
對於鏡面鋁基板來說，其表面比較光滑，當螢光粉層在鏡面鋁基板的表面成型後，螢光粉層與基板接觸的表面會收縮，而部分與基板分離，使得螢光粉層與鏡面鋁基板的接觸面積較小，因此螢光粉層與鏡面鋁基板之間的介面熱阻比較大。而對於氮化鋁陶瓷基板的波長轉換裝置，由於陶瓷基板和漫反射層的表面都相對比較粗糙，因此，螢光粉層與漫反射層之間、漫反射層與陶瓷基板之間的接觸面積比較大，使得波長轉換裝置成型後的介面熱阻較小，從而可以將螢光粉層的熱量更多地傳遞至陶瓷基板，使得波長轉換裝置可以耐受更高溫度。
於本發明之實施例中，波長轉換裝置是利用漫反射層與高導熱基板來代替傳統的鏡面金屬板。其中，漫反射層包括白色散射粒子，白色散射粒子會對入射光進行散射，從而利用漫反射代替傳統金屬反射層的鏡面反射，實現了對入射光的反射。而且白色散射粒子在高溫下也不會氧化而吸收入射光，因此漫反射層可以耐受較高溫度。同時，由於高導熱基板材料為下列任一種：氮化鋁、氮化矽、碳化矽、氮化硼以及氧化鈹，這些陶瓷材料的熔點遠高於金屬，可以耐受比金屬更高的溫度，同時，這些陶瓷的導 熱率雖然略低於鋁基板，但是仍高於鐵等金屬的導熱率，並且高導熱基板與漫反射層之間、漫反射層和螢光粉層之間的介面熱阻較低，可以將螢光粉層的熱量傳導至高導熱基板，並散發至空氣中，從而提高了波長轉換裝置的熱穩定性。因此，本發明之波長轉換裝置可同時兼顧波長轉換裝置的反射率和熱穩定性。
在實際應用中，螢光粉一般會被黏接劑封裝成一個整體，最常用的是矽膠黏接劑，其化學性質穩定、有較高的機械強度。但是如前所述，矽膠黏接劑的可耐受溫度較低，一般在300℃至500℃。並且，為了應用于大功率的發光裝置中，亦可使用無機黏接劑來將螢光粉黏接成一個整體，無機黏接劑可以是水玻璃、玻璃粉等，以實現耐高溫的反射式螢光粉輪。
此外，該螢光粉層110的黏接劑為第二玻璃粉，玻璃粉是一種無定形顆粒狀的玻璃均質體，其透明度高且化學性質穩定。第二玻璃粉和螢光粉可以通過燒結成型的過程使得該螢光粉層110與該漫反射層120之間的結合力增強，並且，成型後之螢光粉層110的透明度較高，且可以耐受較高的溫度。
請參閱第一C圖，係矽膠封裝螢光粉層之波長轉換裝置和玻璃粉封裝螢光粉之波長轉換裝置在不同功率激發光照射下的相對發光強度曲線示意圖，其基板皆為氮化鋁 陶瓷基板，如第一C圖所示，坐標軸的橫坐標為不同的激發光功率，其最大功率為14W，坐標軸的縱坐標為產生受激光的相對發光強度。對於矽膠封裝的波長轉換裝置，當激發光功率提高到最大功率的70%以上時，波長轉換裝置會出現螢光粉層的矽膠發黑的現象，而使得波長轉換裝置的相對發光強度降低。而玻璃粉封裝的波長轉換裝置，由於玻璃粉的軟化溫度比較高，也不會產生發黑的現象，因此隨著激發光功率的提高，其波長轉換裝置的相對發光強度上呈線性提高。
此外，白色散射粒子也需要用黏接劑黏接成一個整體。黏接劑可以是矽膠、水玻璃等。優選地，白色散射粒子通過第一玻璃粉黏接，且該第一玻璃粉可以是和第二玻璃粉相同的玻璃粉，也可以是不同的玻璃粉。在漫反射層中，第一玻璃粉將白色散射粒子進行黏接，將白色散射粒子與空氣隔絕，以避免白色散射粒子在空氣中受潮，並使得漫反射層具有較高的強度和透過率。同時，當螢光粉層110和漫反射層120的黏接劑都為玻璃粉，可以通過螢光粉層110在漫反射層120表面燒結成型或者漫反射層120在螢光粉層110表面燒結成型，使得二者之間的具有較強的結合力。
值得說明的是，當先成型漫反射層120，然後在漫反射層120表面燒結螢光粉層110時，在燒結螢光粉層110的 過程中，不能對漫反射層120造成破壞。容易理解的是，當燒結溫度T3低於第一玻璃粉的軟化溫度，第一玻璃粉在螢光粉層110的成型過程中不會軟化，因此不會對漫反射層120產生影響。但是經實驗發現，即使燒結溫度T3高於第一玻璃粉的軟化溫度，只要第一玻璃粉的流動性不是很強，也並不會破壞漫反射層。為了燒結螢光粉層110的過程中，避免第一玻璃粉再次軟化後流動性過強，經實驗驗證，燒結溫度T3應滿足：T3 Tf+400℃，其中Tf為第一玻璃粉的軟化溫度。
同理，當先成型螢光粉層110，然後在螢光粉層110表面燒結漫反射層120時，燒結溫度T3應滿足：T3 Tf+400℃，其中Tf為第一玻璃粉的軟化溫度。
其實，第一玻璃粉和第二玻璃粉可以是同一種玻璃粉，只要如前所述控制第二次燒結時的燒結溫度，就不會破壞第一次燒結成型的漫反射層120或者螢光粉層110，因此兩次燒結甚至可以是相同的溫度。例如，第一玻璃粉和第二玻璃粉皆為高熔點玻璃粉之矽酸鹽玻璃粉。相對於低熔點玻璃粉，高熔點玻璃粉的透光性較好，可以減少光的損失。
在漫反射層120和螢光粉層110中，第一玻璃粉和第二玻璃粉是需要能夠透射入射光同時還要傳導熱量，因此第一玻璃粉或第二玻璃粉可為硼矽酸玻璃粉，硼矽酸玻璃 粉性質穩定，透過率高，並且相對於其它玻璃粉，還具有較高的導熱效率。另外，考慮到第一玻璃粉和第二玻璃粉之間的軟化溫度要有所差別，而硼矽酸玻璃粉的軟化溫度比較高，該玻璃粉可以用作第一玻璃粉和第二玻璃粉中軟化溫度較高的一種。
漫反射層120中的白色散射粒子主要起到對入射光進行散射的作用，為了達到更好的散射效果，白色散射粒子的粒徑需要覆蓋0.2~0.5μm的範圍。這是由於一般粒子對其粒徑的兩倍的波長光具有最高的反射率，這個粒徑範圍正好對應著400nm至800nm的可見光的波長範圍。當然，白色散射粒子的粒徑越小，漫反射層的白色散射粒子堆積的越緻密，其散射效果越好，但是經實驗驗證，在同等密度下，粒徑在0.2~0.5μm範圍內散射效果是最好的。另一方面，在同一種白色散射粒子來說，白色散射粒子的添加比例越高，該漫反射層120的厚度越厚，反射率就越高。
該漫反射層120可以是通過黏接等方式固定於該高導熱基板130上，但是通過黏接方式固定，由於膠水的存在，漫反射層120與高導熱基板130之間存有介面層，會阻止漫反射層120的熱量傳導至高導熱基板130上。因此，可將該漫反射層120直接燒結於該高導熱基板130上，此時之高導熱基板130與該漫反射層120具有比較高的結合力，且導熱性較好。當該漫反射層120中的黏接劑為第一玻璃粉 時，玻璃粉和陶瓷高導熱基板130的基體產生一化學結合，二者的結合力遠高於玻璃與金屬之結合力，並且，玻璃和陶瓷的熱膨脹係數更加匹配，同時，由於該高導熱基板130具有較高的導熱係數，也可以像金屬一樣起到良好的熱傳導作用。
另外，為了能夠利用陶瓷基板與該漫反射層120之結合力，並同時利用金屬基板的高導熱率，該高導熱基板130可以採用陶瓷基板敷銅的複合結構。該複合結構可以通過在陶瓷基板的表面成型一層漫反射層後，在陶瓷基板的另一表面敷銅來實現，進而避免銅的氧化與變形。
進一步地，本發明之波長轉換裝置係可應用於一發光裝置之中，且該發光裝置係包括有用以出射一激發光之一激發光源；並且，該螢光粉係用以吸收該激發光以產生一受激光，此外，該漫反射層係用以對該受激光或未被吸收之該激發光進行散射與反射。
本發明更提供了一種波長轉換裝置的製作方法。請參閱第二圖，第二圖係本發明之波長轉換裝置的製作方法的第一實施例流程示意圖，如第二圖所示，本實施例的步驟包括：步驟(S11)，獲取高導熱基板；其中，該高導熱基板為氮化鋁基板、氮化矽基板、碳化矽基板、氮化硼基板、氧化鈹基板中之任一種。
步驟(S12)，獲取漫反射層；其中，該漫反射層包 括白色散射粒子，該白色散射粒子用於對入射光進行散射。該漫反射層可以通過矽膠等黏接劑與白色散射粒子混合後塗覆成型得到，也可以通過玻璃粉等黏接劑與白色散射粒子燒結後得到，還可以是通過水玻璃與白色散射粒子混合後通過沉積法得到。
步驟(S13)，獲取螢光粉層；其中，該螢光粉層包括螢光粉，且該螢光粉可以利用黏接劑黏接到一起，黏接劑可以是矽膠、水玻璃、玻璃粉等。螢光粉層的成型方法一般與黏接劑有關，例如，螢光粉可以通過與矽膠混合塗覆的方式成型，或者與水玻璃混合後通過沉積法成型。其中，值得說明的是上述之步驟(S11)、步驟(S12)以及步驟(S13)之間並無特定之順序。
步驟(S14)，將該螢光粉層、該漫反射層以及該高導熱基板依次層疊設置並固定。其中，在獲取螢光粉層、漫反射層、高導熱基板之後，將三者用膠水依次黏接起來。此時螢光粉層、漫反射層可以是先在其它基板上成型，然後脫模獲得的。另外，漫反射層的獲取和漫反射層與高導熱基板的粘接過程是可以同時進行的，例如將漫反射層直接成型在高導熱基板的表面。同理，漫反射層的獲取和漫反射層與螢光粉層的粘接過程也是可以同時進行的，例如將漫反射層直接成型在螢光層的表面。而螢光粉層的獲取和漫反射層與螢光粉層的粘接過程也是可以同時進行的， 例如將螢光粉層直接成型在漫反射層的表面。
利用上述之製作方法，可以製作出層疊設置之螢光粉層、漫反射層以及高導熱基板的波長轉換裝置。
請參閱第三圖，第三圖係本發明波長轉換裝置的製作方法的第二實施例流程示意圖，如第三圖所示，第二實施例的步驟包括：步驟(S21)，獲取高導熱基板；其中，該高導熱基板為氮化鋁基板、氮化矽基板、碳化矽基板、氮化硼基板、氧化鈹基板中之任一種。
步驟(S22)，在高導熱基板的表面燒結一層漫反射層，該漫射層包括白色散射粒子以及第一玻璃粉。其中，直接燒結增加了漫反射層與高導熱基板之間的結合力，並且消除了膠水等黏接帶來的介面熱阻；並且為了漫反射層的燒結過程不破壞高導熱基板，燒結溫度要低於高導熱基板的熔點。
步驟(S23)，在漫反射層的表面燒結一層螢光粉層，該螢光粉層包括第二玻璃粉和螢光粉。其中，這裡的螢光粉層包括第二玻璃粉和螢光粉，相對於矽膠與螢光粉混合塗覆的結構，第二玻璃粉要遠比矽膠更耐高溫，並且玻璃與玻璃之間的結合力會比玻璃與矽膠之間的結合力高的多，因此增加了漫反射層與螢光粉層之間的結合力，所以玻璃粉封裝螢光粉層是一種優選的方式。當然，為了在螢光粉片燒結的過程中不影響漫反射層，步驟(S23)的燒結 溫度T3需滿足T3 Tf+400℃，其中Tf為所述第一玻璃粉的軟化溫度。
其中，於第二實施例之中，該漫反射層和該螢光粉層的燒結順序還可以其它的順序。例如，先燒結成型螢光粉層，再在螢光粉層或者高導熱層表面燒結漫反射層，最後螢光粉層、漫反射層、高導熱基板三者層疊放置再次燒結在一起；或者，先燒結成型螢光粉層，再在高導熱基板表面上塗覆第一玻璃粉和白色散射粒子的混合粉末，螢光粉層覆蓋在該混合粉末上使得螢光粉層、混合粉末、高導熱基板依次層疊放置，再進行燒結，在成型漫反射層的同時，將三者燒結在一起。當需要先燒結螢光粉層後燒結漫反射層時，為避免在漫反射層的燒結過程中對螢光粉層造成影響，漫反射層的燒結溫度T3要滿足T3 Tf+400℃。
常溫下，玻璃粉與螢光粉都是固體粉末，二者之相容性不好，混合後玻璃粉顆粒與螢光粉顆粒之間存在著間隙，而並沒有混合為一個整體，使得二者燒結後得到的螢光粉片容易出現氣孔等缺陷。氣孔的存在使得激發光可能直接經氣孔透過螢光粉片，而沒有激發螢光粉。
為了解決上述問題，本發明實提出了第三實施例。請參閱第四圖，第四圖係本發明波長轉換裝置的製作方法的第三實施例流程示意圖，如第四圖所示，第三實施例的步驟係包括：首先執行(S31)，獲取高導熱陶瓷基板，步驟 (S31)的說明請參考步驟(S11)之說明；接著執行步驟(S32)，獲取一定量的甲基矽油、白色散射粒子、第一玻璃粉。其中，矽油是一種不同聚合度的聚有機矽氧烷的混合物，並且，甲基矽油、乙基矽油、苯基矽油、甲基苯基矽油等都是常用的矽油種類。矽油具有一定的黏度，且矽油的表面張力較小，容易浸潤白色散射粒子和第一玻璃粉而混合成一個整體。
其中，甲基矽油的完全分解溫度比較高，黏度高，熱穩定性也比較高，其黏度不隨著溫度的變化而變化，有利於後續漿體的黏度調節，不容易出現分相，是一種優選的有機載體。當然，除了矽油以外，對於其它有一定黏性，且可以將白色散射粒子、第一玻璃粉黏接成有一定流動性的整體的有機載體都是可以的，例如乙二醇、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、乙基纖維素等，它們都會在燒結後分解揮發或者僅留下少量對漫反射層的散射效果基本沒有影響的殘留物。
甲基矽油的量至少要足夠浸潤白色散射粒子和第一玻璃粉，使三者混合成一個整體。而白色散射粒子和第一玻璃粉的量可以根據實際需要進行選擇，只需使得第一玻璃粉能夠在後續的燒結中將白色散射粒子黏接成一個整體即可。
在完成步驟(S32)之後係執行步驟(S33)，將甲基矽 油、白色散射粒子、第一玻璃粉混合均勻以得到散射粒子漿體。其中，為了解決白色散射粒子與第一玻璃粉混合難以形成一個整體的問題，在步驟(S33)中，白色散射粒子、第一玻璃粉與甲基矽油混合成一整體，使得甲基矽油作為混合白色散射粒子和第一玻璃粉的載體，並得到散射粒子漿體。
為了實現混合均勻，可以利用機械攪拌等方式進行混合。其中，亦可將步驟(S33)與步驟(S32)同時進行，例如獲取一定量的第一玻璃粉和白色散射粒子，然後利用攪拌等方式對第一玻璃粉和白色散射粒子進行混合，同時再獲取一定量的矽油，並在攪拌的同時逐漸加入第一玻璃粉和白色散射粒子中。
接著進行步驟(S34)，將散射粒子漿體塗覆在高導熱陶瓷基板上。其中，高導熱陶瓷基板為散射粒子漿體的承載體。散射粒子漿體可以採用刮塗等方式塗覆在高導熱陶瓷基板上，且散射粒子漿體可以通過絲網印刷方式塗覆，絲網印刷可以使塗覆在高導熱陶瓷基板表面的散射粒子漿體厚度更加均勻，燒結成型後的熱應力更小。
執行步驟(S35)，將被散射粒子漿體塗覆的高導熱陶瓷基板燒結成型，以得到漫反射層。其中，為了將散射粒子漿體燒結成型，燒結溫度應該在散射粒子漿體中的第一玻璃粉的軟化溫度以上，這樣玻璃粉形成液相，有利於 與散射粒子的燒結成緻密漫反射層；但是溫度也不能太高，否則一定量的白色散射粒子與玻璃粉發生化學反應而影響漫反射率，經實驗發現，燒結溫度T2在Tf<T2 Tf+400℃範圍內是可以相對更容易地進行成型，其中Tf為第一玻璃粉的軟化溫度。
經實驗發現，若直接對被散射粒子漿體塗覆的基板進行燒結成型，由散射粒子漿體燒結成的漫反射層會產生很多氣孔。這是由於矽油的閃點一般來說要遠低於玻璃粉的軟化溫度，直接在玻璃粉的軟化溫度附近加熱，矽油揮發的速度太快，會在漫反射層上形成氣孔，因此於第三實施例之中提出在燒結成型前要對散射粒子漿體進行低溫加熱，以使得至少部分矽油低速率揮發掉。
此外，更可以在執行步驟(S35)之前增加步驟：將被散射粒子漿體塗覆的基板在200℃加熱0.2小時。當在200℃(比甲基矽油的閃點溫度300℃低100℃)下加熱0.2小時，散射粒子漿體中就會有相當比例的矽油揮發或者分解，殘留的矽油會在散射粒子漿體燒結成型的過程中揮發或分解掉。當然容易理解的是，加熱的溫度越低，需要加熱的時間更長才能去除全部的矽油，並且加熱時間越長，殘留的甲基矽油越少。為了縮短加熱時間，可以提高散射粒子漿體和基板的加熱溫度，但是為了保證甲基矽油以較緩慢的速度揮發，加熱溫度要在500℃(比甲基矽油的閃點 溫度300℃高200℃)以下。例如加熱溫度為500℃，此時加熱0.2小時後，散射粒子漿體可以揮發更多的甲基矽油，甲基矽油全部揮發掉的時間也比在200℃加熱時的時間短。
當使用其它類型的矽油來替代甲基矽油，為了控制矽油揮發的速度和揮發量，同樣需要控制被散射粒子漿體塗覆的基板的加熱溫度在T1溫度，Tb-100℃ T1 Tb+200℃,Tb為矽油的閃點溫度，矽油會在閃點溫度附近分解以及揮發。當然，利用其它有機助劑來代替矽油也是可以的，但是要保證控制被散射粒子漿體塗覆的基板的加熱溫度在T1溫度，Tb-100℃ T1 Tb+200℃，此時Tb為有機助劑的完全分解溫度。
實際上，如果利用乙二醇等代替矽油與第一玻璃粉、白色散射粒子混合，即使經過低溫除去有機載體，成型後的漫反射層也可能會有較多的氣孔。這是因為乙二醇是純淨物，當加熱到乙二醇閃點附近時，所有的乙二醇基本上也是很快都揮發了，只剩下固態的白色散射粒子和第一玻璃粉，揮發的乙二醇的原來所在的位置變成了氣孔。而矽油是不同聚合度的聚有機矽氧烷的混合物，不同聚合度的聚有機矽氧烷具有不同的閃點，因此在矽油升溫的過程中，不同聚合度的有機矽氧烷會依次揮發。這時，雖然有部分的矽油揮發，白色散射粒子、第一玻璃粉和剩餘的矽油依然有流動性，白色散射粒子和第一玻璃粉會相互靠 近以填充揮發矽油的位置，從而減少了氣孔的產生。因此，矽油是一種較適合之有機載體。
值得說明的是，在燒結過程中，包括甲基矽油在內的矽油會以分解和揮發的形式被去除掉，而矽油分解後會產生少量的二氧化矽，但是該二氧化矽基本上不會對漫反射層的散射效果產生影響。
當然，在對漫反射層的氣孔率不敏感的情況下，也可以不設置低溫去除矽油的步驟而直接燒結成型。實際上，只有在加熱溫度T1小於步驟(S15)中的燒結溫度T2時，低溫預先除矽油才有意義，才能減慢矽油的揮發速度，因此要設置T2大於T1。但是當T2和T1的溫度比較接近的時候，兩次加熱時矽油的揮發速度並沒有明顯的差異，低溫除去矽油的作用並不明顯，因此這裡的溫度T1與T2需滿足T2-T1100℃。
步驟(S36)，獲取一定量的甲基矽油、螢光粉、第二玻璃粉。於步驟(S36)中，甲基矽油的作用與步驟(S32)的不同點僅在於獲取的是螢光粉和第二玻璃粉。
步驟(S37)，將甲基矽油、螢光粉、第二玻璃粉混合均勻以得到螢光粉漿。步驟(S37)與步驟(S33)類似，甲基矽油的作用是作為螢光粉與第二玻璃粉的載體。
步驟(S38)，將螢光粉漿塗覆在高導熱基板表面的漫反射層上。於步驟(S38)中，漫反射層為螢光粉漿的承載 體，其塗覆方法與步驟(S34)相同。
步驟(S39)，將被螢光粉漿塗覆的高導熱基板燒結成型，以得到螢光粉層。步驟(S39)中的燒結方法與步驟(S35)相同，不同點在於，燒結溫度滿足T3 Tf+400℃，其中Tf為第一玻璃粉的軟化溫度。
值得說明的是，於第三實施例之中，在漫反射層和螢光粉層的成型過程中，都使用了有機載體矽油作為載體來使得不同物質混合更均勻，而容易理解的是，漫反射層和螢光粉層的成型是相互獨立的，二者成型過程中可以各自單獨使用有機載體來輔助成型。
必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
110‧‧‧螢光粉層
120‧‧‧漫反射層
130‧‧‧高導熱基板

Claims (13)

  1. 一種波長轉換裝置，係包括：一高導熱基板，係為下列任一種基板：一氮化鋁基板、一氮化矽基板、一碳化矽基板、一氮化硼基板以及一氧化鈹基板，該高導熱基板採用陶瓷基板敷銅的複合結構；一漫反射層，係設置於該高導熱基板上並具有白色散射粒子，且該白色散射粒子係用以散射一入射光；以及一螢光粉層，係設置於該漫反射層上，並具有螢光粉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之一種波長轉換裝置，其中，該高導熱基板之導熱係數係大於或等於100W/mK。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之一種波長轉換裝置，其中，該漫反射層更具有第一玻璃粉，係用以黏接該白色散射粒子。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之一種波長轉換裝置，其中，該螢光粉層更具有第二玻璃粉，係用以黏接該螢光粉。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之一種波長轉換裝置，其中，該白色散射粒子為下列任一種粉末：硫酸鋇粉末、氧化鋁粉末、氧化鎂粉末、氧化鈦粉末以及氧化鋯粉末。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之一種波長轉換裝置，其中，該第一玻璃粉與該第二玻璃粉為同一種高熔點玻璃粉。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之一種波長轉換裝置，其中，該波長轉換裝置係可應用於一發光裝置之中，且該發光裝置係包括有用以出射一激發光之一激發光源；並且，該螢光粉係用以吸收該激發光以產生一受激光，此外，該漫反射層係用以對該受激光或未被吸收之該激發光進行散射與反射。
  8. 一種波長轉換裝置之製作方法，係包括以下步驟：S1、準備一高導熱基板，且該高導熱基板為下列任一種基板：一氮化鋁基板、一氮化矽基板、一碳化矽基板、一氮化硼基板以及一氧化鈹基板，該高導熱基板採用陶瓷基板敷銅的複合結構；S2、於該高導熱基板上形成一漫反射層，且該漫反射層係具有白色散射粒子用以對一入射光進行散射；以及S3、於該漫反射層上形成一螢光粉層，其中，該螢光粉層係具有螢光粉。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之一種波長轉換裝置之製作方法，其中，該漫反射層更具有第一玻璃粉；並且，該 漫反射層係透過燒結成型的方式形成於該高導熱基板上，其中，燒結之溫度係低於該高導熱基板之熔點溫度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之一種波長轉換裝置之製作方法，其中，該螢光粉層更具有第二玻璃粉；並且，該螢光粉層係透過燒結成型的方式形成於該漫反射層上，其中，燒結之溫度係低於或等於該第一玻璃粉之軟化溫度加400℃後之溫度。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之一種波長轉換裝置之製作方法，其中，該步驟S2係包括以下細部步驟：S21、混合該白色散射粒子、該第一玻璃粉以及一有機載體，以得到一散射粒子漿體；S22、將該散射粒子漿體塗覆於該高導熱基板上；以及S23、透過該燒結之溫度以加熱該散射粒子漿體進而得到該漫反射層。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之一種波長轉換裝置之製作方法，其中，該步驟S3係包括以下細部步驟：S31、混合該螢光粉、該第二玻璃粉以及一有機載體，以得到一螢光粉漿體；S32、將該螢光粉漿體塗覆於該漫反射層上；以及 S33、透過該燒結之溫度以加熱該螢光粉漿體進而得到該螢光粉層。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之一種波長轉換裝置之製作方法，其中，該高導熱基板需透過一特定溫度加熱0.2小時以上，並且，該特定溫度係大於或等於該有機載體之完全分解溫度減100℃後之溫度，並小於或等於該有機載體之完全分解溫度加200℃後之溫度。
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