TWI740329B - 螢光玻璃複合材料、包含其之螢光玻璃基板及光轉換裝置 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種螢光玻璃複合材料，是依比例混合單色、不同色系或 多色螢光粉與低溫玻璃粉，經過燒結後所形成；本發明更關於一種螢光玻璃基板，係由該螢光玻璃複合材料與一基板共燒結而形成；該螢光玻璃複合材料及該螢光玻璃基板，可搭配穿透式或反射式之雷射二極體或發光二極體光源，形成光轉換裝置。

Description

螢光玻璃複合材料、包含其之螢光玻璃基板及光轉換裝置

本發明係關於一種螢光玻璃複合材料、包含其之螢光玻璃基板及光轉換裝置，特別是有關於新穎的玻璃材料之組成，利用該玻璃材料與螢光粉所形成的螢光玻璃複合材料、包含其之螢光玻璃基板及光轉換裝置。

傳統的發光二極體封裝方式是將螢光材料與環氧樹脂或矽氧樹脂均勻混合塗於藍光晶片上，然而該環氧樹脂或矽氧樹脂在長時間高溫的狀態下容易產生黃化、老化與劣化的問題，進而降低發光效率。

近年來，隨著發光二極體的效率不斷提升，環氧樹脂或矽氧樹脂的黃化、老化與劣化的問題更加嚴重，目前的解決上述的方案，是將螢光體分散於低溫玻璃的波長光轉換材料，此螢光玻璃的波長光轉換材料能夠解決封裝膠材的黃化、老化與劣化的問題，如下專利文獻1~專利文12。

專利文獻1 中華民國第I670870號

專利文獻2 中華民國第I657064號

專利文獻3 中華民國第I641575號

專利文獻4 中華民國第I636970號

專利文獻5 中華民國第I622560號

專利文獻6 中華民國第I612022號

專利文獻7 中華民國第I609943號

專利文獻8 中華民國第I585055號

專利文獻9 中華民國第I589543號

專利文獻10 中華民國第M560127號

專利文獻11 中華民國第I545099號

專利文獻12 中華民國第I430972號

然而，雖然螢光玻璃的光轉換材料解決封裝膠材的黃化、老化與劣化的問題，但是隨著光源的效率越來越高，及發光效率的需求也不斷提升，因此玻璃材料本技術領域中仍有需要持續開發出光轉換效率越高、導熱越好的螢光玻璃之材料。

為了解決上述問題，本發明一方面係提供一種螢光玻璃複合材料，包括玻璃組成物及螢光粉。

於一較佳實施例中，該玻璃組成物，以總重量為100%計，其組成為：xB₂O₃-ySiO₂-zZnO-aWO₃-bM”₂O₃-cM’O-dM₂O；其中，x為10~60wt%；y為0~75wt%；z為0~55wt%；a為0~35wt%；b為1~20wt%；c為1~20wt%；d為0~35wt%，x+y+z介於50~90wt%之間，a+b+c+d介於10~50wt%之間；且M”為Al、Y、Gd、La至少一種或其組合；M’為Ca、Sr、Ba至少一種或其組合；M為Li、Na、K至少一種或其組合。

較佳地，該螢光粉係包括：(Y,Lu,Gd,Tb)₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ce³⁺、(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺、(Ca,Sr)AlSiN₃：Ce³⁺、(Ca,Sr,Ba)[LiAl₃N₄]：Eu²⁺、 (Ca,Sr,Ba)[Li₂Al₂O₂N₂]：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)S：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)S：Ce³⁺、(Ca,Sr,Ba)(Ga,Al)₂S₄：Eu²⁺、α-SiAlON：Eu²⁺、β-SiAlON：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)Si₂O₂N₂：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₃SiO₅：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₂SiO₄：Eu²⁺、3.5MgO‧0.5MgF₂‧GeO₂：Mn⁴⁺、(Ca,Sr,Ba)Al₂O₄：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)Al₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺、(Ca,Sr,Ba)₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺,Dy³⁺、石榴結構螢光粉之至少一種或其組合。

較佳地，該螢光玻璃複合材料係由單色螢光粉與該玻璃組成物燒結、不同色系螢光粉與該玻璃組成物多層堆疊共燒或多色螢光粉混合與該玻璃組成物燒結。

本發明之另一方面係提供一種螢光玻璃基板，包含如本發明之螢光玻璃複合材料及一基板。

較佳地，該基板係為玻璃、螢光玻璃、石英、陶瓷、螢光陶瓷至少一種或其組合成的複合材料。

較佳地，該基板係為金屬、合金、晶圓至少一種或其組合成的複合材料，且該基板與該螢光玻璃之間具有一層陶瓷接合層。

較佳地，該陶瓷接合層包括SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、AlN、TiN、TiCN、AlN、AlCrN陶瓷材料或複合陶瓷材料。

本發明之再一方面係提供一種光轉換裝置，包括：一激發光源；及如本發明之螢光玻璃複合材料，或本發明之螢光玻璃基板。

較佳地，該激發光源係雷射二極體、發光二極體之至少一種或共同使用。

較佳地，該激發光源係為穿透式或反射式之至少一種或共同使用，以激發該螢光玻璃複合材料或該螢光玻璃基板。

較佳地，本發明之光轉換裝置，係用於車燈、路燈、舞台燈、投影機、探照燈、攝影棚燈、手電筒、戶外照明、照明、背光或顯示器。

本發明之螢光玻璃複合材料，其耐候性佳，且具有高發光效率，可取代習知的樹脂材，解決習知樹脂材料易黃化、老化或劣化之問題。當本發明之螢光玻璃複合材料與基板共燒結形成一體化的螢光玻璃基板，選用高導熱基板，能承受更高的光密度，並防止螢光體的溫度上升，以雷射二極體激發亦能保持螢光體的性能，且具有高導熱率及高光密度和高熱穩定性。因此，本發明之螢光玻璃複合材料或螢光玻璃基板適於作為光轉換裝置，應用於不同領域中。

圖1A與圖1B為本發明一實施例的螢光玻璃基板之示意圖。

圖2為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發高導熱560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃藍寶石基板之電激發光譜圖。

圖3為本發明實施例的藍光雷射以反射式激發高導熱560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃氮化鋁基板之電激發光譜圖。

圖4為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發600波段的α-SiAlON：Eu²⁺螢光玻璃複合材料之電激發光譜圖。

圖5為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發高導熱520波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃石英基板之電激發光譜圖。

圖6為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發高導熱575波段的(Gd,Y)₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃光學玻璃基板之電激發光譜圖。

圖7為本發明實施例的藍光雷射以反射式激發高導熱520波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃矽晶圓基板之電激發光譜圖。

圖8為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式共同激發高導熱630波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光玻璃與YAG：Ce³陶瓷螢光基板之電激發光譜圖。

圖9為本發明實施例的藍光雷射以穿透式共同激發高導熱650波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光玻璃與LuAG：Ce³⁺陶瓷螢光基板之電激發光譜圖。

圖10為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發520波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺與650波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光玻璃複合材料之電激發光譜圖。

圖11為本發明實施例的藍光雷射以反射式激發高導熱560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³與630波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光玻璃鋁合金基板之電激發光譜圖。

圖12為本發明實施例的藍光雷射以反射式激發高導熱535波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺與630波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光玻璃碳化矽基板之電激發光譜圖。

圖13為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發高導熱640波段的(Ca,Sr,Ba)S：Eu²⁺螢光玻璃氮化鋁基板之電激發光譜圖。

圖14為本發明實施例的藍光雷射以反射式激發高導熱640波段的(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu²⁺螢光玻璃銅基板之電激發光譜圖。

圖15為本發明實施例的藍光發光二極體以穿透式激發高導熱535波段的Y₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃藍寶石基板之電激發光譜圖。

圖16為本發明實施例的藍光雷射以反射式激發高導熱525波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃氧化鋁基板之電激發光譜圖。

圖17為本發明實施例的藍光雷射以穿透式激發高導熱550波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光玻璃氮化鋁基板之電激發光譜圖。

本文中所稱之「包含或包括」意指不排除一或多個其他組件、步驟、操作和/或元素的存在或添加至所述之組件、步驟、操作和/或元素。「一」意指該物的語法對象為一或一個以上(即，至少為一)。

下文中，將進一步以詳細說明及實施態樣描述本創作，然而，應理解這些實施態樣僅用於幫助可更加容易理解本創作，而非用以限制本創作之範圍。

本發明之螢光玻璃複合材料：包括玻璃組成物及螢光粉。本文所稱之「玻璃組成物」組成為：xB₂O₃-ySiO₂-zZnO-aWO₃-bM”₂O₃-cM’O-dM₂O；其中，x為10~60wt%；y為0~75wt%；z為0~55wt%；a為0~35wt%；b為1~20wt%；c為1~20wt%；d為0~35wt%，x+y+z介於50~90wt%之間，a+b+c+d介於10~50wt%之間；且M”為Al、Y、Gd、La至少一種或其組合；M’為Ca、Sr、Ba至少一種或其組合；M為Li、Na、K至少一種或其組合。

本發明所稱之螢光粉，係為任何種能發出螢光色之粉末，且混合後不與上述之低溫玻璃組成物發生反應；可使用之螢光粉包括但不限於(Y,Lu,Gd,Tb)₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ce³⁺、(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺、(Ca,Sr)AlSiN₃：Ce³⁺、(Ca,Sr,Ba)[LiAl₃N₄]：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)[Li₂Al₂O₂N₂]：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)S：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)S：Ce³⁺、(Ca,Sr,Ba)(Ga,Al)₂S₄：Eu²⁺、α-SiAlON：Eu²⁺、β-SiAlON：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)Si₂O₂N₂：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₃SiO₅：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₂SiO₄： Eu²⁺、3.5MgO‧0.5MgF₂‧GeO₂：Mn⁴⁺、(Ca,Sr,Ba)Al₂O₄：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)Al₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺、(Ca,Sr,Ba)₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺,Dy³⁺、石榴結構螢光粉之至少一種或其組合。

此玻璃材料11，該玻璃粉與螢光材料之重量比係介於99：1~10：90。

本發明之螢光玻璃複合材料係由上述之玻璃組成物及螢光粉，經混合、壓合、燒結、切割及研磨而形成。但該形成方式並不限於上述。該螢光玻璃複合材料之厚度較佳係介於20um~300um。

本發明之另一方面係提供一種螢光玻璃基板，如圖1A與圖1B所示。圖1A之螢光玻璃基板包括上文所述之螢光粉10、上文所述之玻璃組成物11以及一基板12。該基板12可為透明或非透明，可使用之基板實例為玻璃(例如但不限於光學玻璃、白板玻璃、青板玻璃、微晶玻璃、平板玻璃、鋼化玻璃、水晶玻璃、有色玻璃等玻璃材料)、螢光玻璃、石英、陶瓷(例如但不限於藍寶石、氧化鋁、氧化釔、氧化镥、氧化鋯、氮化矽、氮化鋁、碳化矽、碳化鎢、SiAlON、AlON、石榴石、尖晶石等陶瓷材料)、螢光陶瓷(例如但不限於石榴石、氮化物、氮氧化物、鋁酸鹽、矽酸鹽、SiAlON、硫化物等螢光陶瓷材料)之至少一種或其組合成的複合材料；該基板12之厚度係介於10um~5mm。

圖1B之螢光玻璃基板包括上文所述之螢光粉10、上文所述之玻璃組成物11、一基板13及一介於該玻璃組成物11與該基板13之間的一陶瓷接合層14。此圖1B之實施態樣與圖1A之實施態樣之差異在於陶瓷接合層14，其係因若該玻璃組成物11無法直接附著於該基板13，則以該陶瓷接合層14做為一接合界面；該基板13之實施例包含但不限於金屬(銅、鎳、銀、鋁、鐵、鋼、合金等金屬材料)、晶圓(矽、鍺、氮化鎵等晶圓材料)至少一種或其組合成的複合材料， 該基板13之厚度係介於10um~5mm。該陶瓷接合層14之實例可為但不限於SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、AlN、TiN、TiCN、AlN、AlCrN陶瓷材料或複合陶瓷材料；該陶瓷接合層之厚度係介於0.1um~50um。

本發明再一方面係提供一種光轉換裝置，包括穿透式或反射式的雷射或發光二極體激發光源，以及上述之螢光玻璃複合材料或螢光玻璃基板。

以下將進一步以實施例描述本發明，然而，應理解這些實施例僅用於說明目的，而非用以限制本發明之範圍。

實施例

為了評價該低溫玻璃組成與螢光粉反應性與色澤問題，執行實驗如表1。

依表1之重量百分比秤取原物料，將配料充份混合後，置於白金坩鍋內，加熱至1200℃~1600℃熔融，將熔融後之高溫玻璃混合液直接倒入水中，水淬成玻璃砂，收集玻璃砂烘乾，再將玻璃砂球磨成粒徑小於5μm之玻璃粉。

秤取表1相同重量的45g玻璃成份編號1~55與5g商用560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉混合均勻，倒入模具油壓成餅狀，置入燒結爐內燒結，經過退火後即得螢光玻璃體。

以肉眼觀察玻璃材料和螢光粉是否反應與螢光玻璃體色澤問題，藉由以下基準進行判別。

X：玻璃材料和螢光粉反應，螢光玻璃體呈現青綠黃色、黑灰色、乳白色等。

△：玻璃材料和螢光粉微小反應，螢光玻璃體呈現黃色霧面或是黃綠色。

○：玻璃材料和螢光粉沒有反應，螢光玻璃體呈現亮黃色澤。

表2是以45g玻璃粉與5g商用560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉均勻混合後，倒入模具油壓成餅狀，置入燒結爐內燒結，經過退火後得到螢光玻璃體呈現亮黃色澤的玻璃材料。

實施例1

將上式表2所製備出來編號4的玻璃粉與商用560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比85g：15g，充分混和均勻後，加入100g含10%聚乙烯醇水溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以網版印刷於100um厚的圖案化藍寶石基板(Patterned Sapphire Substrate,PSS)上方，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃藍寶石基板置入高溫爐中，升溫至720℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到表面平整，光色均勻，呈現亮黃色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第2圖所示。

實施例2

將上式表2所製備出來編號6的玻璃粉與560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比60g：40g，充分混和均勻後，加入100g含7%乙基纖維素的乙醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料網版多層印刷於430um厚的氮化鋁基板上，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃氮化鋁基板置入高溫溫至700℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現亮黃色的高導熱螢光玻璃基板，於氮化鋁基板面上以化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)蒸鍍一層銀的反射層，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方上，以反射式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第3圖所示。

實施例3

將上式表2所製備出來編號7的玻璃粉與商用600波段的α-SiAlON：Eu²⁺螢光粉按重量比65g：35g，充分混和均勻後，以150kg/cm²壓力油壓成餅狀，置入高溫爐中，升溫至700℃並持溫45分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻亮橘色的螢光玻璃複合碇，將此螢光玻璃複合碇線切成厚度為180um的小圓片，將此螢光玻璃複合片切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第4圖所示。

實施例4

將上式表2所製備出來編號11的玻璃粉與商用520波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比50g：50g，充分混和均勻後，加入100g的8%乙基纖維素的二乙二醇乙醚醋酸酯溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以鋼版印刷於500um厚的石英上方，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃石英基板置入高溫爐中，升溫至750℃並持溫 30分鐘，自然降溫，即可得到表面平整，光色均勻，呈現亮綠色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板的石英面研磨減薄至300um左右，將此螢光玻璃基板切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第5圖所示。

實施例5

將上式表2所製備出來編號13的玻璃粉與商用575波段的(Gd,Y)₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比75g：25g，充分混和均勻後，加入100g的9%羧甲基纖維素水溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以網版印刷於500um厚的光學玻璃上方，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃光學玻璃基板置入高溫爐中，升溫至750℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到表面平整，光色均勻，呈現橙黃色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板的光學玻璃面研磨減薄至200um左右，將此螢光玻璃基板切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第6圖所示。

實施例6

矽晶圓基板表面氧化接合層處理的方法：將430um厚的雙拋矽晶圓片置入石英爐中，於20%氧氮混合氣氛下，以每分鐘3℃緩慢升溫至1000℃，持溫8小時，自然降溫，即可在矽晶圓片表面氧化一層約1um左右的二氧化矽層。

將上式表2所製備出來編號14的玻璃粉與520波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比40g：60g，充分混和均勻後，加入100g含10%聚乙烯吡咯烷酮的異丙醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料網板多層印刷於430um厚的矽晶圓基板之氧化面 上，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃矽晶圓基板置入高溫爐中，升溫至700℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現亮綠色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方上，以反射式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第7圖所示。

實施例7

將上式表2所製備出來編號28的玻璃粉與商用630波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光粉按重量比80g：20g，充分混和均勻後，加入100g的6%聚乙二醇水溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以200um刮刀塗佈於200um厚的YAG：Ce³⁺螢光陶瓷上方，在120℃下烘乾，將塗佈好的螢光玻璃之YAG：Ce³⁺螢光陶瓷基板置入高溫爐中，於10%氫氮混合氣氛下，升溫至590℃並持溫10分鐘，自然降溫，即可得到表面平整，光色均勻，呈現一面為亮黃色，另一面為橘紅色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第8圖所示。

實施例8

將上式表2所製備出來編號28的玻璃粉與650波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光粉按重量比75g：25g，充分混和均勻後，加入100g含12%聚甲基丙烯酸甲酯的松油醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以鋼版印刷於200um厚的LuAG：Ce³⁺螢光陶瓷上方，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃之LuAG：Ce³⁺螢光陶瓷基板置入高溫爐中，於10%氫氮混合氣氛下，升溫至590℃並持溫15分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現一面為亮綠色，另一面為紅色的高導熱螢光玻 璃基板，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第9圖所示。

實施例9

將上式表2所製備出來編號33的玻璃粉與520波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉及650波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光粉按重量比50g：40g：10g，充分混和均勻後，以150kg/cm²壓力油壓成餅狀，置入高溫爐中，於15%氫氮混合氣氛下，升溫至610℃並持溫60分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻淡橘色的螢光玻璃複合碇，將此螢光玻璃複合碇線切成厚度為150um的小圓片，將此螢光玻璃複合片切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第10圖所示。

實施例10

鋁合金基板表面陶瓷接合層處理的方法：將1.5mm厚的鋁合金基板浸入矽酸鹽系列電解液後，經由正極試片、負極電極的情況下，於高電流下，鋁合金基板的表面會形成一層氧化膜絕緣層，透過微電弧瞬間幾千度高溫把氧化膜轉為α-Al₂O₃及γ-Al₂O₃陶瓷的共存相，即可鋁合金基板表面形成一層約30um左右的α-Al₂O₃及γ-Al₂O₃陶瓷層。

將上式表2所製備出來編號35的玻璃粉與560波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉、630波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光粉按重量比50g：40g：10g，充分混和均勻後，加入100g含8%乙基纖維素的松油醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以300um刮刀塗佈於1.5mm厚的鋁合金基板之微弧氧化面上，在120℃下烘乾，將塗佈好的螢光玻璃鋁合金基板置入高溫爐至600℃並持溫20分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞， 呈現橘色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方，以反射式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第11圖所示。

實施例11

將上式表2所製備出來編號35的玻璃粉、535波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉、630波段的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺螢光粉按重量比50g：44g：6g，充分混和均勻後，加入100g含9%聚乙烯醇縮丁醛的松油醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料網版多層印刷於500um厚的碳化矽基板上，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃碳化矽基板置入高溫爐至600℃並持溫20分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現橘色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方上，以反射式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第12圖所示。

實施例12

將上式表2所製備出來編號41的玻璃粉與商用640波段的(Ca,Sr,Ba)S：Eu²⁺螢光粉按重量比75g：25g，充分混和均勻後，加入100g的12%聚乙烯醇水溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以300um網版印刷於430um厚的氮化鋁上方，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃氮化鋁基板置入高溫爐中，升溫至600℃並持溫10分鐘，自然降溫，即可得到表面平整，光色均勻，呈現紅色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板的氮化鋁面研磨減薄至50um左右，增加透光率，將此螢光玻璃基板切割成1.16*1.16mm大小，以貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第13圖所示。

實施例13

銅基板表面陶瓷接合層處理的方法：將2mm厚的銅板置入電弧爐中，以鋁金屬為靶材，在氮氣氣氛下，藉由引弧棒使鋁金屬靶材表面產生電離，在引弧棒脫離靶材表面一瞬間，電阻急遽增大，使靶材溫度局部升高，於靶材表面形成等離子，在磁場的作用下，即可於銅板基材表面沉積一層約1~3um左右的氮化鋁層。

將上式表2所製備出來編號46的玻璃粉與640波段的(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu²⁺螢光粉按重量比70g：30g，充分混和均勻後，加入100g含8%乙基纖維素的二乙二醇乙醚醋酸酯溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料網板多層印刷於2mm厚的銅基板之電弧離子蒸鍍法鍍氮化鋁面上，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃銅基板置入高溫爐至600℃並持溫10分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現紅色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方，以反射式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第14圖所示。

實施例14

將上式表2所製備出來編號47的玻璃粉與商用535波段的Y₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比60g：40g，充分混和均勻後，加入100g的10%聚乙烯吡咯烷酮的異丙醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以400um刮刀塗佈於100um厚的圖案化藍寶石基板PSS上方，在120℃下烘乾，將塗佈好的螢光玻璃藍寶石基板置入高溫爐中，升溫至720℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到表面平整，光色均勻，呈現亮綠黃色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板切割成1.16*1.16mm大小，以 貼合膠貼合於45mil²的藍光晶片上，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第15圖所示。

實施例15

將上式表2所製備出來編號49的玻璃粉與525波段的Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比50g：50g，充分混和均勻後，加入100g含7%乙基纖維素的乙醇溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料網板多層印刷於430um厚的氧化鋁基板上，在120℃下烘乾，將印刷好的螢光玻璃氧化鋁基板置入高溫溫至720℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現亮綠色的高導熱螢光玻璃基板，於氧化鋁基板面上以CVD蒸鍍一層銀的反射層，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射前方，以反射式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第16圖所示。

實施例16

將上式表2所製備出來編號54的玻璃粉與550波段的Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺螢光粉按重量比50g：50g，充分混和均勻後，加入100g含10%羧甲基纖維素的水溶液，置入球磨罐裡，球磨混合2小時，分離漿料與氧化鋁珠，將混合均勻的螢光玻璃漿料以500um刮刀塗佈於430um厚的氮化鋁基板上，在120℃下烘乾，將塗佈好的螢光玻璃氮化鋁基板置入高溫爐至900℃並持溫30分鐘，自然降溫，即可得到光色均勻，無孔洞，呈現亮黃色的高導熱螢光玻璃基板，將此螢光玻璃基板的氮化鋁面研磨減薄至50um左右，增加透光率，將此螢光玻璃基板切割成5*5mm大小，置於藍光雷射光源上方，以穿透式出光，量測發光效率與光譜，此光譜圖如第17圖所示。

本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧螢光粉

11‧‧‧玻璃材料

13‧‧‧基板

14‧‧‧陶瓷接合層

Claims (11)

1. 一種螢光玻璃複合材料，包括玻璃組成物及螢光粉；其中，該玻璃組成物為：xB₂O₃-ySiO₂-zZnO-aWO₃-bM”₂O₃-cM’O-dM₂O；其中，x為12.6~58wt%；y為0~75wt%；z為0~55wt%；a為0~35wt%；b為1~20wt%；c為1~20wt%；d為0~35wt%，x+y+z介於50~90wt%之間，a+b+c+d介於10~50wt%之間；且M”為Al、Y、Gd、La至少一種或其組合；M’為Ca、Sr、Ba至少一種或其組合；M為Li、Na、K至少一種或其組合。
2. 如請求項1之螢光玻璃複合材料，其中該螢光粉係包括：(Y,Lu,Gd,Tb)₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ce³⁺、(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu²⁺、(Ca,Sr)AlSiN₃：Ce³⁺、(Ca,Sr,Ba)[LiAl₃N₄]：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)[Li₂Al₂O₂N₂]：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)S：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)S：Ce³⁺、(Ca,Sr,Ba)(Ga,Al)₂S₄：Eu²⁺、α-SiAlON：Eu²⁺、β-SiAlON：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)Si₂O₂N₂：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₃SiO₅：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₂SiO₄：Eu²⁺、3.5MgO‧0.5MgF₂‧GeO₂：Mn⁴⁺、(Ca,Sr,Ba)Al₂O₄：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺、(Ca,Sr,Ba)Al₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺、(Ca,Sr,Ba)₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺,Dy³⁺、石榴結構螢光粉之至少一種或其組合。
3. 如請求項1至2任一項所述之螢光玻璃複合材料，其係由單色螢光粉與該玻璃組成物燒結、不同色系螢光粉與該玻璃組成物多層堆疊共燒或多色螢光粉混合與該玻璃組成物燒結。
4. 一種螢光玻璃基板，包含如請求項1至3任一項之螢光玻璃複合材料及一基板。
5. 如請求項4之螢光玻璃基板，其中該基板係為玻璃、螢光玻璃、石英、陶瓷、螢光陶瓷至少一種或其組合成的複合材料。
6. 如請求項4之螢光玻璃基板，其中該基板係為金屬、合金、晶圓至少一種或其組合成的複合材料，且該基板與該螢光玻璃之間具有一層陶瓷接合層。
7. 如請求項6之螢光玻璃基板，其中該陶瓷接合層包括SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、AlN、TiN、TiCN、AlN、AlCrN陶瓷材料或複合陶瓷材料。
8. 一種光轉換裝置，包括：一激發光源；及如請求項1至3任一項所述之螢光玻璃複合材料，或如請求項4至7任一項所述之螢光玻璃基板。
9. 如請求項8之光轉換裝置，其中該激發光源係雷射二極體、發光二極體之至少一種或共同使用。
10. 如請求項9之光轉換裝置，其中該激發光源係為穿透式或反射式之至少一種或共同使用，以激發該螢光玻璃複合材料或該螢光玻璃基板。
11. 如請求項8至10任一項之光轉換裝置，係用於車燈、路燈、舞台燈、投影機、探照燈、攝影棚燈、手電筒、戶外照明、照明、背光或顯示器。

Images