波長轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種波長轉(zhuǎn)換裝置，能夠?qū)碜圆ㄩL轉(zhuǎn)換部件的熱高效地向散熱部件排熱。本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換裝置具有散熱部件、設(shè)于散熱部件上的波長轉(zhuǎn)換部件、連接散熱部件和波長轉(zhuǎn)換部件的連接部件。尤其是，波長轉(zhuǎn)換部件具有上面、側(cè)面和下面，連接部件與波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面及下面熱連接。
【專利說明】波長轉(zhuǎn)換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及能夠用于投影儀等的波長轉(zhuǎn)換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I記載的光源裝置具備作為激勵光而發(fā)光的固體光源、含有至少一種熒光的熒光體層、散熱基板，熒光體層通過接合部與散熱基板接合(例如參照圖2)。而且，將來自熒光體層的熱經(jīng)由接合部向散熱基板擴(kuò)散。
[0003]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2012 — 15001號公報
[0004]但是，在專利文獻(xiàn)I記載的光源裝置中，熒光體層的熱只能從下面散熱，不能獲得充分的散熱效果。由此，存在波長轉(zhuǎn)換部件的轉(zhuǎn)換效率下降，得不到所希望的光輸出的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，為了抑制熱導(dǎo)致的熒光體的特性劣化，提供一種可高效地散熱的波長轉(zhuǎn)換裝置。
[0006]本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換裝置具有散熱部件、設(shè)于散熱部件上的波長轉(zhuǎn)換部件、含有金屬材料的連接散熱部件和波長轉(zhuǎn)換部件的連接部件。尤其是，波長轉(zhuǎn)換部件具有上面、側(cè)面和下面，連接部件與波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面及下面熱連接。
[0007]本發(fā)明能夠提供一種可高效地將來自波長轉(zhuǎn)換部件的熱向散熱部件排熱的波長轉(zhuǎn)換裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是用于說明第一實(shí)施方式的波長轉(zhuǎn)換裝置的概略剖面圖；
[0009]圖2是用于說明第一實(shí)施方式的波長轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的示意圖；
[0010]圖3是用于說明第二實(shí)施方式的波長轉(zhuǎn)換裝置的概略剖面圖；
[0011]圖4是表示實(shí)施例及比較例的發(fā)光效率的測定結(jié)果的曲線圖。
[0012]標(biāo)記說明
[0013]100:波長轉(zhuǎn)換裝置
[0014]10:波長轉(zhuǎn)換部件
[0015]20:反射膜
[0016]21:第一反射膜
[0017]22:第二反射膜
[0018]23:第三反射膜
[0019]30:中間膜
[0020]40:連接部件
[0021]50:散熱部件
[0022]60:保護(hù)膜

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】用于實(shí)施本發(fā)明的方式。但是，以下所示的方式是用于將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的示例，不是將本發(fā)明限定于以下的意思。另外，各附圖所示的部件的大小或位置關(guān)系等，為了明確地進(jìn)行說明有時進(jìn)行了夸張。另外，對于同一名稱、標(biāo)記，原則上表示同一或同質(zhì)的部件，適當(dāng)省略重復(fù)的說明。
[0024]<第一實(shí)施方式>
[0025]圖1表示本實(shí)施方式的波長轉(zhuǎn)換裝置100。波長轉(zhuǎn)換裝置100具有散熱部件50、設(shè)于散熱部件50上的波長轉(zhuǎn)換部件10、含有金屬材料且連接散熱部件50和波長轉(zhuǎn)換部件10的連接部件40。尤其是，波長轉(zhuǎn)換部件10具有上面、側(cè)面和下面，連接部件40與波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面及下面熱連接。
[0026]由此，能夠抑制波長轉(zhuǎn)換部件10的劣化。這是因?yàn)椋B接部件40不僅與下面熱連接，而且也與側(cè)面熱連接，因此能夠增加散熱路徑。
[0027]在此，在本說明書中，為了便于說明，將圖示的剖面圖的下側(cè)表示為“下”，將上側(cè)表示為“上”。但是，顯然其位置關(guān)系是相對而言的，例如即使將各圖的上下反過來也在本說明書的范圍內(nèi)。另外，本說明書中的“熱連接”不限定于直接連接的情況，也包括經(jīng)由導(dǎo)熱性的部件進(jìn)行連接的情況。
[0028]以下，對波長轉(zhuǎn)換裝置100的主要構(gòu)成要素進(jìn)行說明。
[0029](波長轉(zhuǎn)換部件10)
[0030]波長轉(zhuǎn)換部件10是對從LED或LD等光源照射的激勵光進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的部件。波長轉(zhuǎn)換部件10例如可以使突光體粉末和保持體混合，使用SPS(Spark Plasma Sintering:放電等離子燒結(jié))、HIP (Hot Isostatic Pressing:熱軋靜壓成型)、CIP (Cold IsostaticPressing:冷軋靜壓成型)等燒結(jié)法形成。在使用LD作為光源時，因?yàn)長D光的光密度高，所以波長轉(zhuǎn)換部件10容易發(fā)熱。但是，只要是散熱性優(yōu)異的波長轉(zhuǎn)換裝置，即使在使用LD作為光源時也能夠滿足使用。
[0031]波長轉(zhuǎn)換部件10的形狀優(yōu)選為板狀體。由此，能夠在散熱部件50上穩(wěn)定地配置波長轉(zhuǎn)換部件10。在本實(shí)施方式中，通過波長440?480nm的藍(lán)色的激勵光進(jìn)行激勵，使用放出波長500?540nm的綠色光的熒光體。作為滿足這種條件的波長轉(zhuǎn)換部件10的材料，可以列舉出LAG系熒光體、YAG系熒光體等。作為保持體,可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化镥、氧化鈦、氧化鉻、氧化鎢、五氧化二釩、三氧化鑰、氧化鈉、氧化釔、二氧化硅、氧化硼、五氧化二磷等。
[0032]波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面能夠以從下面朝向上面擴(kuò)展的方式傾斜設(shè)置。即，波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面形成為隨著從下面朝向上面而逐漸向外側(cè)擴(kuò)展的形狀。此時，傾斜角度(下面和側(cè)面構(gòu)成的角度)優(yōu)選5°以上且85°以內(nèi)，更優(yōu)選為20°以上且70°以內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選為30°以上且60°以內(nèi)。由此，能夠增大波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面的表面積，故而能夠使散熱性提高。
[0033]另外，未作圖示，波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面也可以形成為粗糙面。由此，能夠使光漫反射，因此能夠高效地取出光。另外，由于通過形成為粗糙面來增加側(cè)面的表面積，故而能夠使散熱性進(jìn)一步提高，再者，也能夠提高與向連接部件40或中間膜30等的側(cè)面粘接的部件的密接性。
[0034](反射膜20)
[0035]在本實(shí)施方式中，在波長轉(zhuǎn)換部件10和連接部件40之間設(shè)置反射膜20。反射膜20是用于使從波長轉(zhuǎn)換部件10的上面?zhèn)热肷涞墓庠俅蜗蛏厦鎮(zhèn)确瓷涞哪ぁ７瓷淠?0設(shè)于波長轉(zhuǎn)換部件10的下面與連接部件40之間。這樣，能夠高效地反射光，能夠提高光的取出效率。反射膜20既可以是單膜，也可以是多層膜。在本實(shí)施方式中，作為反射膜20設(shè)有由電介質(zhì)材料構(gòu)成的第一反射膜21及由金屬材料構(gòu)成的第二反射膜22，但也可以只使用任一方，還可以采用其它的構(gòu)成。以下，對第一反射膜21和第二反射膜22進(jìn)行說明。
[0036](第一反射膜21)
[0037]第一反射膜21可以使用由電介質(zhì)材料構(gòu)成的膜。作為第一反射膜21，可以使用氧化娃、氧化銀、氧化招、氧化錯、氮化招、氮化娃等。
[0038]第一反射膜21的膜厚可以設(shè)定為1nm以上且1000nm以下，優(yōu)選10nm以上且100nm以下。由此,能夠使以小角度入射的光進(jìn)行全反射。
[0039]若第一反射膜21使用電介質(zhì)材料，雖然反射率提高，光的取出效率提高，但是電介質(zhì)的熱傳導(dǎo)率通常較小，散熱性降低。但是，根據(jù)本發(fā)明，連接部件40不僅與波長轉(zhuǎn)換部件10的下面熱連接而且還與其側(cè)面熱連接，因此，能夠維持高的光取出效率不變，還能夠抑制散熱性的降低。
[0040](第二反射膜22)
[0041]第二反射膜22可以設(shè)定為由金屬材料構(gòu)成的膜，能夠設(shè)于第一反射膜21的下側(cè)。第二反射膜22例如可以設(shè)定為含有選自鋁、銀、銠的至少一種金屬的金屬膜，但優(yōu)選使用反射率高的銀。由此，不能由第一反射膜21反射的光也能夠進(jìn)行反射，故而能夠無光損失地進(jìn)行反射。另外，在第二反射膜使用銀的情況下，僅在波長轉(zhuǎn)換部件的下面形成有反射膜。即，在波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面未形成反射膜。若將反射膜一直形成到波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面，則側(cè)面的一部分就會露出，且會從露出的區(qū)域硫化并黑色化。通過僅在下面設(shè)置反射膜，能夠利用中間膜完全地覆蓋，故而第二反射膜不會暴露于誘發(fā)劣化的元素中。因此，能夠抑制硫化。
[0042]另外，未作圖示，在反射膜20的下面也可以形成防擴(kuò)散膜。即，也可以在反射膜和中間膜之間形成防擴(kuò)散膜。作為防擴(kuò)散膜，例如可以使用釕、鈦/鎳/鉬、鈦/鎳/釕等。
[0043](中間膜30)
[0044]中間膜30含有金屬材料，能夠從波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面形成到反射膜20的下面。即，優(yōu)選將波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面、反射膜20的側(cè)面及反射膜20的下面露出的全部區(qū)域覆蓋，設(shè)于波長轉(zhuǎn)換部件10和連接部件40之間。在使用了共晶材料作為連接部件40的情況下，共晶材料和波長轉(zhuǎn)換部件10的密接性差，接合性成為問題，結(jié)果是，通過在其間插入中間膜30而能夠使密接性提高。另外，通過將反射膜20覆蓋，也能夠抑制反射膜20的劣化。
[0045]作為中間膜30，例如可以使用從波長轉(zhuǎn)換部件10側(cè)起層疊有鈦/銠/金、鎳/銠/金等的膜。由此，能夠反射從側(cè)面漏掉的光，能夠提高光取出效率。中間膜30的膜厚可以設(shè)定為Inm以上且1000nm以下，優(yōu)選為10nm以上且5000nm以下。
[0046]另外，在第二反射膜22使用銀的情況下，由于第二反射膜22硫化(變?yōu)楹谏?，會使反射率會大幅度降低。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，由于第二反射膜22被中間膜30覆蓋，因此也能夠防止第二反射膜22的劣化。
[0047](連接部件40)
[0048]連接部件40含有金屬材料，用于在與散熱部件50和波長轉(zhuǎn)換部件10機(jī)械地固定的同時，將兩者進(jìn)行熱連接。連接部件40優(yōu)選使用散熱導(dǎo)熱率良好的材料。例如，可以使用銀、金、鈀等導(dǎo)電膏、金錫等共晶焊錫、低熔點(diǎn)金屬等焊料。其中，優(yōu)選使用可在較低的溫度下熔融粘接、散熱性也良好的與金錫的共晶焊錫。
[0049]連接部件40優(yōu)選與除了波長轉(zhuǎn)換部件10的上面以外的全部區(qū)域熱連接。即，在不具有反射膜20的情況下，與波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面及下面熱連接，在波長轉(zhuǎn)換部件10的下側(cè)具有反射膜20的情況下，與波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面、反射膜20的側(cè)面及反射膜20的下面熱連接即可。由此，能夠確保在寬范圍內(nèi)的散熱路徑。另外，連接部件40不必與波長轉(zhuǎn)換部件10直接連接，也可以例如在其間夾入中間膜30。
[0050](散熱部件50)
[0051]散熱部件50是所謂的散熱片，經(jīng)由連接部件40而與波長轉(zhuǎn)換部件10熱連接。散熱部件50能夠考慮導(dǎo)熱率進(jìn)行選擇。具體地，可以使用金、銀、鋁、鎳、銅、鐵、鎢、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、氮化鋁、金剛石、不銹鋼、黃銅、碳等，優(yōu)選使用鐵，更優(yōu)選使用銅。由此，能夠抑制波長轉(zhuǎn)換部件10的特性劣化，故而能夠提供可靠性高的波長轉(zhuǎn)換裝置。
[0052]散熱部件50的形狀典型地可設(shè)定為板狀。另外，散熱部件50也可以對表面進(jìn)行鍍敷處理。作為鍍敷處理的材料，例如可舉出鎳/金鍍敷。這樣,能夠防止散熱部件50的腐蝕。
[0053](保護(hù)膜60)
[0054]另外，也可以在波長轉(zhuǎn)換部件10的上面設(shè)置由氧化硅等構(gòu)成的保護(hù)膜60。由此，波長轉(zhuǎn)換部件10不會直接露出，因此能夠抑制劣化。
[0055]<波長轉(zhuǎn)換裝置的制造方法>
[0056]以下，參照圖2(a)?(d)對本實(shí)施方式的波長轉(zhuǎn)換裝置的制造方法進(jìn)行表示。
[0057](波長轉(zhuǎn)換部件10準(zhǔn)備工序)
[0058]首先，將熒光體和保持體混合，準(zhǔn)備由SPS燒結(jié)法得到的晶片狀的波長轉(zhuǎn)換部件
10。波長轉(zhuǎn)換部件10的上面及下面優(yōu)選在通過機(jī)械拋光而進(jìn)行了粗拋光后，通過CMP進(jìn)行精拋光。由此，能夠去除機(jī)械拋光的損傷，故而能夠制成發(fā)光效率高的波長轉(zhuǎn)換部件。
[0059](反射膜20形成工序)
[0060]接著，如圖2(a)所示，在晶片狀的波長轉(zhuǎn)換部件10的上面形成保護(hù)膜60，并且在波長轉(zhuǎn)換部件10的下面形成反射膜20。反射膜20從波長轉(zhuǎn)換部件10側(cè)起依次具有第一反射膜21和第二反射膜22。
[0061](單片化工序)
[0062]接著，如圖2 (b)所示，將形成了反射膜20及保護(hù)膜60的波長轉(zhuǎn)換部件10單片化為多個元件。在進(jìn)行單片化時，使用斜面切割用刀片，以波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面成為從下面朝向上面擴(kuò)展的傾斜的方式進(jìn)行切割。
[0063](中間膜30形成工序)
[0064]接著，如圖2(c)所示，在單片化的元件上形成由金屬材料構(gòu)成的中間膜30。S卩，在波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面、反射膜20的側(cè)面及反射膜20的下面形成中間膜30。作為形成中間膜30的方法，可以使用濺射法、蒸鍍法、化學(xué)氣相沉積(CVD)法、離子鍍膜法等。在該工序中，只要波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面從下面朝向上面擴(kuò)展而傾斜(斜面切割)，即使是濺射也能夠在波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面整個區(qū)域高精度地形成中間膜30。
[0065](連接工序)
[0066]接著，如圖2(d)所示，將反射膜20的下面和散熱部件50用含有金屬材料的連接部件40進(jìn)行連接。作為連接的方法，可以舉出焊錫法等。在連接工序中，引起連接部件40爬上形成有中間膜30的區(qū)域的現(xiàn)象。這是因?yàn)椋薪饘俚倪B接部件40由于表面張力而被金屬即中間膜30拉伸。根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，不會露出波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面而形成有中間膜30，故而連接部件40也能夠高精度地覆蓋波長轉(zhuǎn)換部件10的上面以外的露出的全部區(qū)域。
[0067]<第二實(shí)施方式>
[0068]作為與波長轉(zhuǎn)換裝置100不同的方式，也可以采用圖3所示的波長轉(zhuǎn)換裝置200那樣的構(gòu)成。波長轉(zhuǎn)換裝置200在第一實(shí)施方式所不的第一反射膜21和第二反射膜22之間具有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的第三反射膜23。第三反射膜23相對于第一反射膜21主要能夠反射在垂直方向入射的光。在該構(gòu)成中，通過電介質(zhì)多層膜，雖然反射率提高，但是散熱性降低。但是，在本發(fā)明中，不僅在下面設(shè)于連接部件，而且在側(cè)面也設(shè)有連接部件，因此可期待一定的效果。
[0069]電介質(zhì)多層膜可以使用以規(guī)定的膜厚交替地層疊有第一反射膜21的電介質(zhì)膜的材料中、折射率不同的兩種以上的層。例如，優(yōu)選層疊有兩對以上的氧化硅/氧化鈮、氧化硅/氧化鋁等。
[0070]<實(shí)施例1 >
[0071]基于圖1對本實(shí)施例的波長轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行說明。首先，準(zhǔn)備了通過SPS法將由粉末狀的LAG系熒光體和粉末狀的氧化鋁構(gòu)成的保持體燒結(jié)而成的晶片狀的波長轉(zhuǎn)換部件。在晶片狀的波長轉(zhuǎn)換部件的上面，使用濺射法形成由氧化硅(膜厚10nm)構(gòu)成的保護(hù)膜，在波長轉(zhuǎn)換部件的下面，用濺射法從波長轉(zhuǎn)換部件側(cè)起依次形成具有由氧化鋁(膜厚100nm)構(gòu)成的第一反射膜、由銀(膜厚100nm)構(gòu)成的第二反射膜的反射膜。
[0072]接著，使用斜面切割用刀片，以波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面從下面朝向上面擴(kuò)展的方式進(jìn)行切割。此時，傾斜角度(下面和側(cè)面所成的角度)設(shè)定為45度。
[0073]接著，用濺射法以將波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面、反射膜的側(cè)面、反射膜的下面及保護(hù)膜的側(cè)面一體地覆蓋的方式形成由鈦(膜厚1nm)/銠(膜厚10nm)/金(膜厚10nm)構(gòu)成的中間膜。
[0074]接著，將金錫共晶合金經(jīng)由熱壓接法與中間膜的露出面和實(shí)施了鎳/金鍍敷的由銅構(gòu)成的散熱部件連接。如上地進(jìn)行操作而制成本實(shí)施例的波長轉(zhuǎn)換裝置。
[0075]<比較例>
[0076]作為比較例，將僅在波長轉(zhuǎn)換部件10的下面形成有中間膜30及連接部件40，波長轉(zhuǎn)換部件10的側(cè)面從下面朝向上面沒有傾斜的波長轉(zhuǎn)換裝置與圖1所示的波長轉(zhuǎn)換裝置100進(jìn)行了比較。更詳細(xì)地，比較例的波長轉(zhuǎn)換裝置與實(shí)施例1的波長轉(zhuǎn)換裝置、波長轉(zhuǎn)換部件的上面的面積相同，但側(cè)面未傾斜，故而下面的面積不同。
[0077]圖4表示實(shí)施例和比較例的發(fā)光效率的測定結(jié)果。實(shí)線為實(shí)施例，虛線為比較例。在圖4中，縱軸表示發(fā)光效率，橫軸表示激勵光的輸出。由圖中可知，在比較例中，如果使激勵光的輸出提高，則發(fā)光效率下降，但在實(shí)施例中，即使提高激勵光的輸出，發(fā)光效率的降低也少(即，實(shí)施例與比較例相比，發(fā)光效率更優(yōu)異)。認(rèn)為與比較例相比，實(shí)施例的散熱性更優(yōu)異。
[0078]在從波長轉(zhuǎn)換部件獲得一定明亮度的光的情況下，若波長轉(zhuǎn)換部件的發(fā)光效率優(yōu)異，則能夠減少向光源的投入電力。由此，不僅能夠延長光源的壽命，也能夠抑制波長轉(zhuǎn)換部件的發(fā)熱，故而也能夠延長波長轉(zhuǎn)換部件本身的壽命。另外，通常在光源和波長轉(zhuǎn)換裝置之間配置有進(jìn)行了涂層的透鏡，但通過抑制光源的輸出，也能夠抑制涂層的劣化。
【權(quán)利要求】
1.一種波長轉(zhuǎn)換裝置，其具有散熱部件、設(shè)于所述散熱部件上的波長轉(zhuǎn)換部件、含有金屬材料且連接所述散熱部件和所述波長轉(zhuǎn)換部件的連接部件，其特征在于， 所述波長轉(zhuǎn)換部件具有上面、側(cè)面和下面， 所述連接部件與所述波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面及下面熱連接。
2.如權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面以從下面朝向上面擴(kuò)展的方式傾斜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面及下面形成有由金屬材料構(gòu)成的中間膜。
4.如權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述波長轉(zhuǎn)換部件的下面與所述連接部件之間具有反射膜。
5.如權(quán)利要求4所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，從所述波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面到所述反射膜的下面形成有由金屬材料構(gòu)成的中間膜。
6.如權(quán)利要求4或5所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述反射膜具有由電介質(zhì)材料構(gòu)成的第一反射膜。
7.如權(quán)利要求6所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述反射膜在所述第一反射膜的下側(cè)具有由金屬材料構(gòu)成的第二反射膜。
8.如權(quán)利要求7所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述反射膜在所述第一反射膜與所述第二反射膜之間具有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的第三反射膜。
9.如權(quán)利要求7或8所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第二反射膜含有銀。
10.如權(quán)利要求9所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第二反射膜不在所述波長轉(zhuǎn)換部件的側(cè)面形成。
【文檔編號】F21V29/50GK104379987SQ201380031936
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】川真田潤, 小杉卓生 申請人:日亞化學(xué)工業(yè)株式會社