WO2014021027A1 - 波長変換装置 - Google Patents

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film
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潤 川眞田
卓生 小杉
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日亜化学工業株式会社
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    • Y10T29/49828—Progressively advancing of work assembly station or assembled portion of work

Definitions

  • the present invention relates to a wavelength conversion device that can be used in a projector or the like.
  • the light source device described in Patent Document 1 includes a solid-state light source that emits light as excitation light, a phosphor layer that includes at least one type of fluorescence, and a heat dissipation substrate, and the phosphor layer is bonded to the heat dissipation substrate by a joint portion. (For example, see FIG. 2). Then, the heat from the phosphor layer is dissipated to the heat dissipation substrate through the junction.
  • An object of the present invention is to provide a wavelength conversion device that can efficiently dissipate heat in order to suppress deterioration of phosphor characteristics due to heat.
  • the wavelength conversion device includes a heat dissipation member, a wavelength conversion member provided on the heat dissipation member, and a connection member that connects the heat dissipation member including the metal material and the wavelength conversion member.
  • the wavelength conversion member has an upper surface, a side surface, and a lower surface, and the connection member is thermally connected to the side surface and the lower surface of the wavelength conversion member.
  • the present invention can be a wavelength conversion device that can efficiently exhaust heat from the wavelength conversion member to the heat dissipation member.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the wavelength conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the method of manufacturing the wavelength conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the wavelength conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the luminous efficiency of the examples and comparative examples.
  • FIG. 1 shows a wavelength conversion device 100 according to this embodiment.
  • the wavelength conversion device 100 includes a heat radiating member 50, a wavelength converting member 10 provided on the heat radiating member 50, and a connecting member 40 that includes a metal material and connects the heat radiating member 50 and the wavelength converting member 10.
  • the wavelength conversion member 10 has an upper surface, a side surface, and a lower surface, and the connection member 40 is thermally connected to the side surface and the lower surface of the wavelength conversion member 10.
  • connection member 40 is thermally connected not only to the lower surface but also to the side surface, so that the heat dissipation path can be increased.
  • the lower side of the cross-sectional view shown in the figure is expressed as “lower”, and the upper side is expressed as “upper”.
  • these positional relationships are only required to be relative, and it goes without saying that they are within the scope of the present specification even if, for example, each figure is turned upside down.
  • the term “thermally connected” in the present specification is not limited to those that are directly connected, but also includes those that are connected via a thermally conductive member.
  • the wavelength conversion member 10 converts the wavelength of excitation light irradiated from a light source such as an LED or LD.
  • the wavelength conversion member 10 is, for example, a mixture of phosphor powder and a holder, SPS (Spark Plasma Sintering), HIP (Hot Isostatic Pressing), CIP (Cold Isostatic Pressing). It can be formed using a sintering method such as isostatic pressing.
  • the wavelength conversion member 10 easily generates heat because the LD light has a high light density.
  • a wavelength conversion device with excellent heat dissipation can be sufficiently used even when an LD is used as a light source.
  • the shape of the wavelength conversion member 10 is preferably a plate. Thereby, the wavelength conversion member 10 can be stably arranged on the heat dissipation member 50.
  • a phosphor that is excited by blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm and emits green light having a wavelength of 500 to 540 nm is used.
  • Examples of the material of the wavelength conversion member 10 that satisfies such conditions include LAG phosphors and YAG phosphors.
  • Supports include aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, lutetium oxide, titanium oxide, chromium oxide, tungsten oxide, divanadium pentoxide, molybdenum trioxide, sodium oxide, yttrium oxide, silicon dioxide, boron oxide, dipentoxide. Phosphorus or the like can be used.
  • the side surface of the wavelength conversion member 10 can be inclined so as to spread from the lower surface toward the upper surface. That is, the side surface of the wavelength conversion member 10 can have a shape that gradually spreads outward as it goes from the lower surface to the upper surface.
  • the inclination angle (angle formed by the lower surface and the side surface) is preferably 5 ° or more and 85 ° or less, more preferably 20 ° or more and 70 ° or less, and further preferably 30 ° or more and 60 ° or less.
  • the side surface of the wavelength conversion member 10 can be a rough surface. Thereby, since light can be diffusely reflected, light can be extracted efficiently. Moreover, since the surface area of the side surface is increased by using a rough surface, the heat dissipation can be further improved, and further, the adhesion with a member that adheres to the side surface such as the connection member 40 or the interposition film 30 is also improved. Can do.
  • the reflective film 20 is provided between the wavelength conversion member 10 and the connection member 40.
  • the reflective film 20 is for reflecting light incident from the upper surface side of the wavelength conversion member 10 to the upper surface side again.
  • the reflective film 20 is provided between the lower surface of the wavelength conversion member 10 and the connection member 40. By doing so, light can be reflected efficiently and light extraction efficiency can be improved.
  • the reflective film 20 may be a single film or a multilayer film.
  • the first reflective film 21 made of a dielectric material and the second reflective film 22 made of a metal material are provided as the reflective film 20, but only one of them can be used, or another configuration Can also be adopted.
  • the first reflective film 21 and the second reflective film 22 will be described.
  • the first reflective film 21 can be made of a dielectric material.
  • silicon oxide, niobium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or the like can be used.
  • the film thickness of the first reflective film 21 can be 10 nm or more and 10000 nm or less, preferably 100 nm or more and 1000 nm or less. Thereby, light incident at a shallow angle can be totally reflected.
  • connection member 40 is thermally connected not only to the lower surface but also to the side surface of the wavelength conversion member 10, it is possible to suppress a decrease in heat dissipation while maintaining high light extraction efficiency. be able to.
  • the second reflective film 22 can be made of a metal material, and can be provided below the first reflective film 21.
  • the second reflective film 22 can be, for example, a metal film containing at least one metal selected from aluminum, silver, and rhodium, but it is preferable to use silver having a high reflectance. Thereby, since the light which could not be reflected by the 1st reflective film 21 can also be reflected, light can be reflected without loss.
  • the reflective film is formed only on the lower surface of the wavelength conversion member. That is, it is not formed on the side surface of the wavelength conversion member.
  • the reflective film When the reflective film is formed up to the side surface of the wavelength conversion member, a part of the side surface is exposed, and the exposed region is sulfided and blackened.
  • the reflective film By providing the reflective film only on the lower surface, it can be completely covered with the intervening film, so that the second reflective film is not exposed to an element that induces deterioration. Therefore, sulfidation can be suppressed.
  • a diffusion prevention film can be formed on the lower surface of the reflection film 20. That is, a diffusion preventing film can be formed between the reflective film and the intervening film.
  • a diffusion preventing film for example, ruthenium, titanium / nickel / platinum, titanium / nickel / ruthenium, or the like can be used.
  • the intervening film 30 includes a metal material and can be formed from the side surface of the wavelength conversion member 10 to the lower surface of the reflective film 20. That is, it is preferable to cover all the exposed regions of the side surface of the wavelength conversion member 10, the side surface of the reflection film 20, and the lower surface of the reflection film 20, and provide it between the wavelength conversion member 10 and the connection member 40.
  • the eutectic material is used as the connecting member 40, the eutectic material and the wavelength conversion member 10 have poor adhesion, and the bonding property becomes a problem.
  • the adhesion is improved by interposing the intervening film 30 therebetween. be able to. Further, since the reflective film 20 is covered, the deterioration of the reflective film 20 can also be suppressed.
  • the intervening film 30 for example, a laminate of titanium / rhodium / gold, nickel / rhodium / gold, etc. from the wavelength conversion member 10 side can be used. Thereby, the light which passes through from the side surface can be reflected, and the light extraction efficiency can be improved.
  • the thickness of the intervening film 30 can be 1 nm or more and 10,000 nm or less, preferably 100 nm or more and 5000 nm or less.
  • the second reflective film 22 when silver is used for the second reflective film 22, the second reflective film 22 is sulfided (discolored to black), so that the reflectance may be significantly lowered. However, according to the present embodiment, since the second reflective film 22 is covered with the intervening film 30, the deterioration of the second reflective film 22 can be prevented.
  • the connecting member 40 includes a metal material, and is used to mechanically fix the heat radiating member 50 and the wavelength conversion member 10 and at the same time thermally connect both.
  • the connection member 40 is preferably made of a material with good heat dissipation conductivity.
  • a conductive paste such as silver, gold or palladium
  • a eutectic solder such as gold tin
  • a brazing material such as a low melting point metal
  • connection member 40 is thermally connected to the entire region other than the upper surface of the wavelength conversion member 10. That is, when the reflective film 20 is not provided, the side surface and the lower surface of the wavelength conversion member 10 are thermally connected. When the reflective film 20 is provided on the lower side of the wavelength conversion member 10, the side surface of the wavelength conversion member 10 is provided. It is preferable that the side surface of the reflective film 20 and the lower surface of the reflective film 20 are thermally connected. Thereby, a heat radiation path in a wide range can be secured. Note that the connecting member 40 does not need to be directly connected to the wavelength conversion member 10, and for example, an intervening film 30 can be interposed therebetween.
  • the heat radiating member 50 is a so-called heat sink, and is thermally connected to the wavelength conversion member 10 via the connection member 40.
  • the heat radiating member 50 can be selected in consideration of the thermal conductivity. Specifically, gold, silver, aluminum, nickel, copper, iron, tungsten, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, diamond, stainless steel, brass, carbon, etc., preferably iron, more preferably copper are used. be able to. Thereby, since the characteristic deterioration of the wavelength conversion member 10 can be suppressed, a highly reliable wavelength conversion apparatus can be provided.
  • the shape of the heat dissipation member 50 can be typically a plate shape.
  • the surface of the heat dissipation member 50 may be plated.
  • the material for the plating treatment include nickel / gold plating.
  • a protective film 60 made of silicon oxide or the like can be provided on the upper surface of the wavelength conversion member 10. Thereby, since the wavelength conversion member 10 is not directly exposed, deterioration can be suppressed.
  • Wavelength conversion member 10 preparation step First, a phosphor and a holder were mixed to prepare a wafer-like wavelength conversion member 10 obtained by an SPS sintering method. It is preferable that the upper and lower surfaces of the wavelength conversion member 10 are roughly polished by mechanical polishing and then polished by CMP. Thereby, since damage due to mechanical polishing can be removed, a wavelength conversion member having high luminous efficiency can be obtained.
  • the reflective film 20 includes a first reflective film 21 and a second reflective film 22 in order from the wavelength conversion member 10 side.
  • the wavelength conversion member 10 on which the reflective film 20 and the protective film 60 are formed is separated into a plurality of elements.
  • a bevel cut blade is used so that the side surface of the wavelength conversion member has an inclination that spreads from the lower surface toward the upper surface.
  • an intervening film 30 made of a metal material is formed on the separated element. That is, the intervening film 30 is formed on the side surface of the wavelength conversion member 10, the side surface of the reflective film 20, and the lower surface of the reflective film 20.
  • a sputtering method a vapor deposition method, a chemical vapor deposition (CVD) method, an ion braiding method, or the like can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • an ion braiding method or the like.
  • the intervening film 30 is accurately formed over the entire side surface of the wavelength conversion member 10 even by sputtering. be able to.
  • connection process Next, as shown in FIG. 2D, the lower surface of the reflective film 20 and the heat radiating member 50 are connected by a connecting member 40 containing a metal material.
  • the connection method include a soldering method.
  • a phenomenon occurs in which the connection member 40 crawls up to a region where the intervening film 30 is formed. This is because the connecting member 40 containing a metal is pulled by the intervening film 30 that is a metal by surface tension.
  • the connection member 40 since the intervening film 30 is formed without exposing the side surface of the wavelength conversion member, the connection member 40 also accurately covers all exposed regions other than the upper surface of the wavelength conversion member 10. can do.
  • the wavelength conversion device 200 includes a third reflective film 23 made of a dielectric multilayer film between the first reflective film 21 and the second reflective film 22 shown in the first embodiment.
  • the third reflective film 23 can reflect light that is incident on the first reflective film 21 mainly in the vertical direction.
  • the dielectric multilayer film improves the reflectivity but reduces the heat dissipation.
  • the connection member is provided not only on the lower surface but also on the side surface, a certain effect can be expected.
  • the dielectric multilayer film a material obtained by alternately stacking two or more layers having different refractive indexes with a predetermined film thickness among the materials of the dielectric film in the first reflective film 21 can be used.
  • a material obtained by alternately stacking two or more layers having different refractive indexes with a predetermined film thickness among the materials of the dielectric film in the first reflective film 21 can be used.
  • two or more pairs of silicon oxide / niobium oxide, silicon oxide / aluminum oxide and the like are preferable.
  • a wavelength converter according to this embodiment will be described with reference to FIG.
  • a wafer-shaped wavelength conversion member was prepared by sintering a powdered LAG-based phosphor and a powdered alumina holding body by the SPS method.
  • a protective film made of silicon oxide (film thickness 100 nm) is formed on the upper surface of the wafer-shaped wavelength conversion member by sputtering, and aluminum oxide (film thickness 1000 nm) is formed on the lower surface of the wavelength conversion member in order from the wavelength conversion member side.
  • a reflective film having a first reflective film and a second reflective film made of silver (thickness 1000 nm) was formed by sputtering.
  • the side surface of the wavelength conversion member was inclined so as to spread from the lower surface toward the upper surface using a bevel cutting blade.
  • the inclination angle angle formed between the lower surface and the side surface was 45 degrees.
  • An intervening film made of this was formed by sputtering.
  • a gold-tin eutectic alloy was connected to the exposed surface of the intervening film and a heat radiating member made of nickel / gold plated copper by a thermocompression bonding method. As described above, the wavelength converter of this example was created.
  • ⁇ Comparative example> As a comparative example, a wavelength conversion device in which the intervening film 30 and the connection member 40 are formed only on the lower surface of the wavelength conversion member 10 and the side surface of the wavelength conversion member 10 is not inclined from the lower surface toward the upper surface is shown in FIG. Comparison with the conversion device 100 was made. More specifically, the wavelength conversion device of the comparative example has the same area of the upper surface of the wavelength conversion member as the wavelength conversion device of Example 1, but the side surface is not inclined, so the area of the lower surface is different. .
  • FIG. 4 shows the measurement results of the luminous efficiency of the example and the comparative example.
  • a solid line is an Example and a broken line is a comparative example.
  • the vertical axis indicates the luminous efficiency
  • the horizontal axis indicates the output of the excitation light.
  • the input power to the light source can be reduced. Thereby, not only can the lifetime of the light source be extended, but also the heat generation in the wavelength conversion member can be suppressed, so that the lifetime of the wavelength conversion member itself can be extended.
  • a coated lens is usually disposed between the light source and the wavelength converter, but it is possible to suppress coating deterioration by suppressing the output of the light source.

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Abstract

［課題］　本発明は、波長変換部材からの熱を効率よく放熱部材へと排熱できる波長変換装置を提供することを目的とする。 ［解決手段］　本発明に係る波長変換装置は、放熱部材と、放熱部材上に設けられた波長変換部材と、放熱部材と波長変換部材を接続する接続部材と、を有する。特に、波長変換部材は、上面と、側面と、下面と、を有し、接続部材は、波長変換部材の側面及び下面と熱的に接続されている。

Description

波長変換装置
　本発明は、プロジェクターなどに用いることができる波長変換装置に関する。
　特許文献１に記載の光源装置は、励起光として発光する固体光源と、少なくとも１種類の蛍光を含む蛍光体層と、放熱基板と、を備え、蛍光体層は放熱基板と接合部によって接合されている（例えば、図２参照）。そして、蛍光体層からの熱を、接合部を介して放熱基板へと放散している。
特開２０１２－１５００１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の光源装置では、蛍光体層における熱を下面からしか放熱できず、十分な放熱効果を得ることができなかった。これにより、波長変換部材における変換効率が低下し、所望の光出力が得られなくなるという問題があった。
　本発明は、熱による蛍光体の特性劣化を抑制するために、効率よく放熱できる波長変換装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る波長変換装置は、放熱部材と、放熱部材上に設けられた波長変換部材と、金属材料を含む放熱部材と波長変換部材を接続する接続部材と、を有する。特に、波長変換部材は、上面と、側面と、下面と、を有し、接続部材は、波長変換部材の側面及び下面と熱的に接続されている。
　本発明は、波長変換部材からの熱を効率よく放熱部材へと排熱できる波長変換装置とすることができる。
図１は、第１実施形態に係る波長変換装置を説明するための概略断面図である。 図２は、第１実施形態に係る波長変換装置の製造方法を説明するための模式図である。 図３は、第２実施形態に係る波長変換装置を説明するための概略断面図である。 図４は、実施例及び比較例の発光効率の測定結果を示すグラフである。
　以下に図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略する。
＜第１実施形態＞
　図１に、本実施形態に係る波長変換装置１００を示す。波長変換装置１００は、放熱部材５０と、放熱部材５０上に設けられた波長変換部材１０と、金属材料を含み放熱部材５０と波長変換部材１０を接続する接続部材４０と、を有する。特に、波長変換部材１０は、上面と、側面と、下面と、を有し、接続部材４０は、波長変換部材１０の側面及び下面と熱的に接続されている。
　これにより、波長変換部材１０の劣化を抑制することができる。これは、接続部材４０が、下面のみならず、側面にも熱的に接続されているため、放熱経路を増やすことができるからである。
　ここで、本明細書では、説明の便宜上、図に示す断面図の下側を「下」と表現し、上側を「上」と表現している。しかし、これらの位置関係は相対的なものであればよく、例えば各図の上下を逆にしても本明細書の範囲内であることは言うまでもない。また、本明細書における「熱的に接続されている」とは、直接接続されているものに限定されず、熱伝導性の部材を介して接続されているものも含む。
　以下、波長変換装置１００における主な構成要素について説明する。
　（波長変換部材１０）
　波長変換部材１０は、ＬＥＤやＬＤなどの光源から照射された励起光を波長変換させるものである。波長変換部材１０は例えば、蛍光体粉末と保持体とを混合させ、ＳＰＳ（Ｓｐａｒｋ　Ｐｌａｓｍａ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ：放電プラズマ焼結）、ＨＩＰ（Ｈｏｔ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：熱間静水圧成形）、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：冷間等方加圧成形）等の焼結法を用いて形成することができる。光源としてＬＤを用いる場合、ＬＤ光は光密度が高いので、波長変換部材１０は発熱しやすい。しかし、放熱性に優れる波長変換装置であれば、光源としてＬＤを用いる場合であっても十分に使用することができる。
　波長変換部材１０の形状は、板状体が好ましい。これにより、放熱部材５０上に安定して波長変換部材１０を配置することができる。本実施形態では、波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光により励起し、波長５００～５４０ｎｍの緑色の光を放出するような蛍光体を用いている。このような条件を満たす波長変換部材１０の材料としては、ＬＡＧ系蛍光体、ＹＡＧ系蛍光体などが挙げられる。保持体としては、酸化アルミ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ルテチウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、五酸化二バナジウム、三酸化モリブデン、酸化ナトリウム、酸化イットリウム、二酸化ケイ素、酸化ホウ素、五酸化二リン等を用いることができる。
　波長変換部材１０の側面は、下面から上面に向かって広がるように傾斜して設けることができる。つまり、波長変換部材１０の側面は、下面から上面に向かうにつれて徐々に外側へ広がった形状とすることができる。このとき、傾斜角度（下面と側面が成す角度）は好ましくは５°以上８５°以内、より好ましくは２０°以上７０°以内、さらに好ましくは３０°以上６０°以内とすることができる。これにより、波長変換部材１０の側面における表面積を大きくすることができるため、放熱性を向上させることができる。
　さらに、図示していないが波長変換部材１０の側面は、粗面とすることもできる。これにより、光を乱反射させることができるので、効率良く光を取り出すことができる。また、粗面とすることで側面の表面積が増加するため、放熱性をより向上させることができ、さらに、接続部材４０や介在膜３０等の側面に接着する部材との密着性も向上させることができる。
　（反射膜２０）
　本実施形態では、波長変換部材１０と接続部材４０との間に反射膜２０を設けている。反射膜２０は、波長変換部材１０の上面側から入射した光を、再度上面側に反射させるためのものである。反射膜２０は波長変換部材１０の下面と接続部材４０との間に設けられている。こうすることで、光を効率よく反射させ、光取り出し効率を向上させることができる。反射膜２０は、単膜であってもよいし、多層膜であってもよい。本実施形態においては、反射膜２０として誘電体材料よりなる第１反射膜２１及び金属材料からなる第２反射膜２２を設けているが、いずれか一方のみを用いることもできるし、他の構成を採用することもできる。以下、第１反射膜２１と第２反射膜２２について説明する。
　（第１反射膜２１）
　第１反射膜２１は、誘電体材料からなるものを用いることができる。第１反射膜２１としては、酸化ケイ素、酸化ニオブ、酸化アルミ、酸化ジルコニウム、窒化アルミ、窒化ケイ素等を用いることができる。
　第１反射膜２１の膜厚は、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。これにより、浅い角度で入射した光を、全反射させることができる。
　第１反射膜２１に誘電体材料を用いると、反射率が向上し、光取り出し効率は向上するものの、誘電体の熱伝導率は一般に小さいため、放熱性は低下してしまう。しかし、本発明によれば、接続部材４０は、波長変換部材１０の下面のみならず側面とも熱的に接続されているため、高い光取り出し効率を維持したままで、放熱性の低下も抑制することができる。
　（第２反射膜２２）
　第２反射膜２２は、金属材料よりなるものとすることができ、第１反射膜２１の下側に設けることができる。第２反射膜２２は、例えば、アルミニウム、銀、ロジウムから選択された少なくとも一種の金属を含む金属膜とすることができるが、反射率の高い銀を用いるのが好ましい。これにより、第１反射膜２１で反射できなかった光も反射することができるため、光を損失なく反射できる。なお、第２反射膜に銀を用いる場合は、反射膜は波長変換部材の下面のみに形成されている。すなわち、波長変換部材の側面には形成されていない。波長変換部材の側面まで反射膜を形成すると、側面の一部が露出してしまい、露出した領域から硫化し黒色化してしまう。反射膜を下面のみに設けることにより、介在膜で完全に被覆することができるため、劣化を誘発する元素に第２反射膜が晒されない。よって、硫化を抑制することができる。
　また、図示していないが、反射膜２０の下面に拡散防止膜を形成することもできる。つまり、反射膜と、介在膜との間に拡散防止膜を形成することもできる。拡散防止膜としては例えば、ルテニウム、チタン／ニッケル／プラチナ、チタン／ニッケル／ルテニウム等を用いることができる。
　（介在膜３０）
　介在膜３０は、金属材料を含み、波長変換部材１０の側面から反射膜２０の下面にわたって形成することができる。つまり、波長変換部材１０の側面、反射膜２０の側面及び反射膜２０の下面の露出する領域全てを被覆しており、波長変換部材１０と接続部材４０との間に設けることが好ましい。接続部材４０として共晶材料を用いた場合、共晶材料と波長変換部材１０とは密着性が悪く、接合性が問題となるところ、間に介在膜３０を介すことで密着性を向上させることができる。また、反射膜２０を被覆していることにより、反射膜２０の劣化も抑制することができる。
　介在膜３０としては、例えば波長変換部材１０側からチタン／ロジウム／金、ニッケル／ロジウム／金等を積層したものを用いることができる。これにより、側面から抜ける光を反射させることができ、光取出し効率を向上させることができる。介在膜３０の膜厚は、１ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下とすることができる。
　なお、第２反射膜２２に銀を用いた場合、第２反射膜２２が硫化する（黒色に変色する）ことにより、反射率が大幅に低下する恐れもある。しかし、本実施形態によれば、第２反射膜２２は介在膜３０で被覆されているため、第２反射膜２２の劣化も防止することができる。
　（接続部材４０）
　接続部材４０は、金属材料を含んでおり、放熱部材５０と波長変換部材１０と機械的に固定すると同時に、両者を熱的に接続するためのものである。接続部材４０は、放熱伝導率の良い材料を用いることが好ましい。例えば、銀、金、パラジウムなどの導電ペーストや、金スズなどの共晶はんだ、低融点金属等のロウ材を用いることができる。中でも、比較的低温で溶融して接着でき、放熱性も良好な金スズとの共晶はんだを用いることが好ましい。
　接続部材４０は、波長変換部材１０の上面以外の領域の全てと、熱的に接続されていることが好ましい。つまり、反射膜２０を有しない場合は、波長変換部材１０の側面及び下面と熱的に接続されており、波長変換部材１０の下側に反射膜２０を有する場合は、波長変換部材１０の側面、反射膜２０の側面及び反射膜２０の下面と熱的に接続されているのが良い。これにより、広範囲での放熱経路を確保することができる。なお、接続部材４０は波長変換部材１０と直接接続されている必要はなく、例えば間に介在膜３０を介することもできる。
　（放熱部材５０）
　放熱部材５０は、いわゆるヒートシンクであり、接続部材４０を介して波長変換部材１０と熱的に接続されている。放熱部材５０は熱伝導率を考慮して選択することができる。具体的には、金、銀、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄、タングステン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、ステンレス、真鍮、カーボン等、好ましくは鉄、より好ましくは銅を用いることができる。これにより、波長変換部材１０の特性劣化を抑制することができるので、信頼性の高い波長変換装置を提供することができる。
　放熱部材５０の形状は典型的には板状とすることができる。また、放熱部材５０は、表面をめっき処理してもよい。めっき処理の材料としては、例えば、ニッケル／金めっきが挙げられる。こうすることで、放熱部材５０の腐食を防止することができる。
　（保護膜６０）
　また、波長変換部材１０の上面に酸化ケイ素等からなる保護膜６０を設けることもできる。これにより、波長変換部材１０が直接むき出しにならないため、劣化を抑制することができる。
＜波長変換装置の製造方法＞
　以下に、図２（ａ）～（ｄ）を参照しながら、本実施形態に係る波長変換装置の製造方法について示す。
　（波長変換部材１０準備工程）
　まず、蛍光体と保持体を混合させ、ＳＰＳ焼結法により得られたウエハ状の波長変換部材１０を準備した。波長変換部材１０の上面及び下面は、機械研磨により荒く研磨した後、ＣＭＰにより仕上げ研磨することがこのましい。これにより、機械研磨のダメージを取り除くことができるので、発光効率の高い波長変換部材とすることができる。
　（反射膜２０形成工程）
　次に、図２（ａ）に示すように、ウエハ状の波長変換部材１０の上面に保護膜６０を形成するとともに、波長変換部材１０の下面に反射膜２０を形成した。反射膜２０は、波長変換部材１０側から順に、第１反射膜２１と第２反射膜２２とを有している。
　（個片化工程）
　次に、図２（ｂ）に示すように、反射膜２０及び保護膜６０を形成した波長変換部材１０を複数の素子に個片化する。個片化する際に、ベベルカット用ブレードを用いて、波長変換部材の側面が下面から上面に向かって広がった傾斜となるようにする。
　（介在膜３０形成工程）
　次に、図２（ｃ）に示すように、個片化した素子に金属材料よりなる介在膜３０を形成する。つまり、波長変換部材１０の側面、反射膜２０の側面及び反射膜２０の下面に介在膜３０を形成する。介在膜３０を形成する方法としては、スパッタ法、蒸着法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、イオンブレーディング法等を用いることができる。この工程において、波長変換部材１０の側面が下面から上面に向かって広がって傾斜（ベベルカット）していれば、スパッタであっても波長変換部材１０の側面全域に精度良く介在膜３０を形成することができる。
　（接続工程）
　次に、図２（ｄ）に示すように、反射膜２０の下面と放熱部材５０とを、金属材料を含む接続部材４０で接続する。接続する方法としては、はんだ法等が挙げられる。接続工程において、接続部材４０は介在膜３０が形成された領域へと這い上がる現象が起こる。これは、金属を含む接続部材４０が表面張力により、金属である介在膜３０に引っ張られるためである。本実施形態における製造方法によれば、波長変換部材の側面を露出することなく介在膜３０が形成されているため、接続部材４０も波長変換部材１０の上面以外の露出した領域全てを精度よく被覆することができる。
　＜第２実施形態＞
　波長変換装置１００と異なる形態として、図３に示す波長変換装置２００のような構成とすることもできる。波長変換装置２００は、第１実施形態に示した第１反射膜２１と第２反射膜２２との間に、誘電体多層膜よりなる第３反射膜２３を有する。第３反射膜２３は、第１反射膜２１に対して主に垂直方向に入射する光を反射することができる。この構成では、誘電体多層膜により、反射率は向上するものの放熱性が低下する。しかし、本発明においては、下面のみならず側面にも接続部材を設けているため、一定の効果が期待できる。
　誘電体多層膜は、第１反射膜２１における誘電体膜の材料のうち、屈折率が異なる２種以上の層を所定の膜厚で交互に積層したものを用いることができる。例えば、酸化ケイ素／酸化ニオブ、酸化ケイ素／酸化アルミ等を２ペア以上積層したものが好ましい。
　＜実施例１＞
　図１に基づいて本実施例にかかる波長変換装置について説明する。まず、粉末状のＬＡＧ系蛍光体と粉末状のアルミナからなる保持体とをＳＰＳ法により焼結したウエハ状の波長変換部材を準備した。ウエハ状の波長変換部材の上面にスパッタ法を用いて酸化ケイ素（膜厚１００ｎｍ）よりなる保護膜を形成し、波長変換部材の下面に波長変換部材側から順に酸化アルミ（膜厚１０００ｎｍ）よりなる第１反射膜、銀（膜厚１０００ｎｍ）よりなる第２反射膜を有する反射膜をスパッタ法で形成した。
　次に、ベベルカット用ブレードを用いて波長変換部材の側面が下面から上面に向かって広がるように傾斜させた。このとき、傾斜角度（下面と側面とが成す角度）は４５度とした。
　次に、波長変換部材の側面、反射膜の側面、反射膜の下面及び保護膜の側面を一体に被覆するようにチタン（膜厚１０ｎｍ）／ロジウム（膜厚１００ｎｍ）／金（膜厚１００ｎｍ）よりなる介在膜をスパッタ法で形成した。
　次に、介在膜の露出面とニッケル／金メッキを施した銅よりなる放熱部材とを金スズ共晶合金を熱圧着法にて接続した。以上のようにして本実施例の波長変換装置を作成した。
　＜比較例＞
　比較例として、介在膜３０及び接続部材４０が波長変換部材１０の下面にしか形成されず、波長変換部材１０の側面が下面から上面に向かって傾斜していない波長変換装置を図１に示す波長変換装置１００と比較した。より詳細には、比較例の波長変換装置は、実施例１の波長変換装置と、波長変換部材の上面の面積は同じであるが、側面が傾斜していないため、下面の面積が異なっている。
　図４に実施例と比較例との発光効率の測定結果を示す。実線が実施例であり、破線が比較例である。図４において、縦軸は発光効率を示し、横軸は励起光の出力を示している。図から明らかなように、比較例では励起光の出力を上げれば発光効率が低下してしまうが、実施例では励起光の出力を上げても発光効率の低下は少ない（つまり、実施例は比較例よりも発光効率が優れている）。実施例が比較例よりも放熱性に優れているためと考えられる。
　波長変換部材から一定の明るさの光を得る場合、波長変換部材の発光効率が優れていれば、光源への投入電力を減らすことができる。これにより、光源の寿命を延ばすことができるだけでなく、波長変換部材における発熱も抑制できるので波長変換部材そのものの寿命も延ばすことができる。また、通常、光源と波長変換装置との間にはコーティングされたレンズが配置されるが、光源の出力を抑えることにより、コーティングの劣化も抑制することが可能となる。
１００…波長変換装置
１０…波長変換部材
２０…反射膜
２１…第１反射膜
２２…第２反射膜
２３…第３反射膜
３０…介在膜
４０…接続部材
５０…放熱部材
６０…保護膜

Claims (10)

  1. 　放熱部材と、前記放熱部材上に設けられた波長変換部材と、金属材料を含み前記放熱部材と前記波長変換部材を接続する接続部材と、を有する波長変換装置であって、
    　前記波長変換部材は、上面と、側面と、下面と、を有し、
    　前記接続部材は、前記波長変換部材の側面及び下面と熱的に接続されていることを特徴とする波長変換装置。
  2. 　前記波長変換部材の側面は、下面から上面に向かって広がるように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
  3. 　前記波長変換部材の側面及び下面に、金属材料からなる介在膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換装置。
  4. 　前記波長変換部材の下面と前記接続部材との間に、反射膜を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換装置。
  5. 　前記波長変換部材の側面から前記反射膜の下面にわたって、金属材料からなる介在膜が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の波長変換装置。
  6. 　前記反射膜は、誘電体材料からなる第１反射膜を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の波長変換装置。
  7. 　前記反射膜は、前記第１反射膜の下側に、金属材料からなる第２反射膜を有することを特徴とする請求項６に記載の波長変換装置。
  8. 　前記反射膜は、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間に、誘電体多層膜からなる第３反射膜を有することを特徴とする請求項７に記載の波長変換装置。
  9. 　前記第２反射膜は、銀を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の波長変換装置。
  10. 　前記第２反射膜は前記波長変換部材の側面には形成されていないことを特徴とする請求項９に記載の波長変換装置。
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