反射式波长转换装置的制作方法

本方案属于照明及显示，具体涉及一种反射式波长转换装置。

背景技术：

1、激光显示、照明光源中，波长转换材料通常由荧光层及漫反射层组成；荧光层以及漫反射层都是采用有机硅胶或者无机玻璃作为封装体材料，分别与荧光粉颗粒及金属氧化物漫反射颗粒封装制成。无论是有机硅胶(导热系数0.1w/m·k左右)还是无机玻璃(导热系<1w/m·k)，导热系数都很低，耐温性也较差(通常在250℃以下)，使得制备而成的波长转换材料导热、散热、以及耐热能力均较差。此外，为了保证漫反射层具有较高的反射率，漫反射层厚度通常较厚，80μm以上，而厚度越厚，荧光层与漫反射层界面热阻就越大，这将导致漫反射层集聚大量热量，传递给荧光层，影响发光效率，严重时，荧光层发生热猝灭，极大影响波长转换装置发光效率及使用可靠性。基于此，需开发导热、耐热能力更强，反射效果好且厚度更薄的荧光反射层材料。

2、金属银是一种反射性很好的反射材料，在激光光源波长转换材料中具备极大应用前景。金属银可以通过镀银膜方式附着在荧光陶瓷体上，也可以通过烧结厚银层方式附着在荧光陶瓷体上。相比烧结厚银层方式，镀膜银方式的反射银层厚度可做得更薄，镀膜银层厚度只需几百至一千纳米即可满足较高的反射率；而烧结厚银层由于印刷工艺限制，厚度通常在3μm以上，因而采用镀膜银方式制作荧光反射体的波长转换材料界面热阻更小，导热散热性能更优越。另外，镀银膜是以银原子沉积方式附着在荧光陶瓷上，而烧结厚银层是通过银粉颗粒形式与荧光陶瓷体结合，结合强度相对较差，因而镀银膜方式比烧结厚银层方式与荧光陶瓷体结合相对更牢靠。

3、然而，采用镀银膜方式制作荧光反射体的波长转换材料存在以下问题：银膜在环境中容易发生硫化、氧化。假如发光装置所处环境气密性封装做的不够好，银膜层受潮，氧化，使得反射银容易变黑，极大影响反射率及使用可靠性。此外，镀银层活性较高，波长转换材料在长期使用中，银原子容易迁移到陶瓷荧光体内部，影响陶瓷荧光发光光效。另外，镀银层与荧光陶瓷体结合不够强，并且耐焊锡侵蚀能力差，波长转换器件焊接封装时，镀银层容易被焊锡侵蚀，影响反射、粘接效果以及使用可靠性。

技术实现思路

1、本方案旨在克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种反射式波长转换装置，所述反射式波长转换装置发光效率高、可靠性好。

2、为了解决上述技术问题，采取下述技术方案：

3、提出一种反射式波长转换装置，包括依次层叠设置的荧光陶瓷层、第一过渡层、荧光反射层、第二过渡层、阻焊层、焊接层和热沉基板；第一过渡层为钛层、镍层、铬层、钛镍合金层、钛铬合金层、镍铬合金层、钛镍铬合金层或其中两种以上层叠形成的复合层，荧光反射层为银层、铝层、铜层、银铝合金层或银铜合金层，第二过渡层为钛层、镍层、铬层、钛镍合金层、钛铬合金层、镍铬合金层、钛镍铬合金层或其中两种以上层叠形成的复合层，阻焊层为氧化镍层、钨层、钼层、铌层、钽层、镍钨合金层、镍钼合金层、镍铌合金层、镍钽合金层、钨钼合金层、钨铌合金层、钨钽合金层、钼铌合金层、钼钽合金层、铌钽合金层、镍钨钼合金层、镍钨铌合金层、镍钨钽合金层、镍钼铌合金层、镍钼钽合金层、镍铌钽合金层、钨钼铌合金层、钨钼钽合金层、钼铌钽合金层、镍钨钼铌合金层、镍钨钼钽合金层、镍钨铌钽合金层、镍钼铌钽合金层、钨钼铌钽合金层、镍钨钼铌钽合金层或其中两种以上层叠形成的复合层。

4、本方案通过第一过渡层、第二过渡层夺取氧原子后形成的致密结构保护荧光反射层免受水汽、氧、硫化物等侵蚀，同时通过阻焊层保护荧光反射层免受焊接材料侵蚀破坏，使得荧光反射层可以做得很薄，降低界面热阻，提高导热散热能力，避免影响荧光陶瓷层的发光效率。其中，第一过渡层、第二过渡层和荧光反射层均为金属材质，两两之间的界面容易形成合金过渡薄层，该合金过渡薄层的存在使得第一过渡层与荧光反射层、第二过渡层与荧光反射层的粘接强度远超过荧光陶瓷层与荧光反射层、阻焊层与荧光反射层的粘接强度；而且，由于第一过渡层、第二过渡层为钛层、镍层、铬层或钛、镍、铬中任意两种以上金属的合金层，钛、镍、铬活性高，第一过渡层容易夺取荧光陶瓷层表层的氧原子，第二过渡层容易夺取阻焊层表层的氧原子，形成金属氧化物，通过价键结构使得第一过渡层与荧光陶瓷层、第二过渡层与阻焊层的粘接强度也很强，从而提高了荧光陶瓷层、荧光反射层和阻焊层三者之间的粘接强度，粘接更牢靠，界面热阻更低，耐热应力破损能力更强。此外，形成于第一过渡层与荧光陶瓷层界面的金属氧化物属于致密结构，相当于在荧光陶瓷层表面与荧光反射层之间布置了一层隔断层，当荧光反射层中含有银原子时，该致密的隔断层可以防止荧光反射层中的银原子迁移至荧光陶瓷层内部，保护荧光陶瓷层的发光效率。

5、第一过渡层的边缘与第二过渡层的边缘连接，对荧光反射层形成包裹，即荧光反射层的上下面和周侧均被第一过渡层、第二过渡层包裹，使得第一过渡层和第二过渡层夺取氧原子形成的致密的金属氧化物层包裹荧光反射层，进一步防止环境中的水汽、氧、硫化物等侵蚀荧光反射层(尤其是银层)，提高对荧光反射层的保护作用。

6、反射式波长转换装置优选还包括层叠设置在阻焊层与焊接层之间的第一助焊层，第一助焊层为金层、铂层或金铂合金层。金、铂、金铂合金等与焊接材料的化学相容性较好、润湿角小，焊接材料焊接过程中可以均匀平铺在第一助焊层表面，提高了焊接层对阻焊层的粘接效果。

7、反射式波长转换装置优选还包括层叠设置在阻焊层与第一助焊层之间的第三过渡层，第三过渡层为钛层、镍层、铬层、镍钴合金层或其中两种以上层叠形成的复合层。一方面，第三过渡层材料以原子形成沉积在阻焊层表面，容易夺取金属氧化物类阻焊层中的部分氧原子，形成化学价键的改性金属氧化物薄层，粘接效果很强；另一方面，第三过渡层金属原子与助焊层金属原子容易形成合金态的薄层组织，也将显著改善与第一助焊层的粘接效果，从而改善第一助焊层与阻焊层的粘接强度。若阻焊层为氧化镍层，则第三过渡层优选为钛层、镍层或铬层；若阻焊层为钨层、钼层、铌层或钽层，则第三过渡层优选为镍钴合金层。

8、反射式波长转换装置优选还包括层叠设置在焊接层与热沉基板之间的第二助焊层，第二助焊层为金层、铂层、镍层、金铂合金层、金镍合金层、铂镍合金层或金铂镍合金层。金、铂、镍等与焊接材料的化学相容性较好、润湿角小，焊接材料焊接过程中可以均匀平铺在第二助焊层表面，提高了焊接层对热沉基板的粘接效果。

9、上述反射式波长转换装置中，荧光陶瓷层的厚度优选为0.05～0.2mm；第一过渡层的厚度优选为10～1000nm，更优选为20～200nm；荧光反射层的厚度优选为0.1～1μm；第二过渡层的厚度优选为10～1000nm，更优选为20～200nm；阻焊层的厚度优选为50～1000nm，更优选为100～500nm；第三过渡层的厚度优选为10～1000nm，更优选为20～200nm；第一助焊层的厚度优选为0.3～3μm；焊接层的厚度优选为10～40μm；第二助焊层的厚度优选为0.5～3μm；热沉基板的厚度优选为1～5mm。

10、荧光陶瓷层可以单面抛光，也可以双面抛光。单面抛光时，荧光陶瓷层朝向第一过渡层的一面设为表面粗糙度ra≤0.02μm的抛光面，背向第一过渡层的一面设为表面粗糙度ra≥5μm的粗糙面，以增大荧光陶瓷层对荧光的光提取。双面抛光时，荧光陶瓷层朝向第一过渡层的一面和背向第一过渡层的一面均设为表面粗糙度ra≤0.02μm的抛光面，其中背向第一过渡层的抛光面覆有增透膜，以减少入射至荧光陶瓷层表面的激光的损失，提高激光利用率。

11、热沉基板为金属基板、陶瓷基板或金属与陶瓷复合型基板，金属基板为紫铜基板、纯铜基板、无氧铜基板或钨铜合金基板，陶瓷基板为单晶硅基板、单晶/多晶金刚石基板、单晶/多晶碳化硅基板、氮化铝基板或氧化铍基板，金属与陶瓷复合型基板为金刚石铝基板或金刚石铜基板。

12、本方案与现有技术相比较有如下有益效果：通过第一过渡层、第二过渡层夺取氧原子后形成的致密结构保护荧光反射层免受水汽、氧、硫化物等侵蚀，同时通过阻焊层保护荧光反射层免受焊接材料侵蚀破坏，使得荧光反射层可以做得很薄，降低界面热阻，提高导热散热能力，避免影响荧光陶瓷层的发光效率，且第一过渡层、第二过渡层夺取氧原子后在相邻的两层结构间形成价健结构，粘接强度高，荧光陶瓷层、荧光反射层和阻焊层三者之间的粘接强度，粘接更牢靠，界面热阻更低，耐热应力破损能力更强。