CN112586093A - 印刷电路板和包括该印刷电路板的相机装置 - Google Patents

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柳到爀
李熙晶
韩伶妵
李荣一
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Abstract

根据实施例的印刷电路板包括:基板,其包括至少两个绝缘层;焊盘,其被布置在基板上;散热过孔,其布置为在基板的与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板;以及通孔,其布置为在基板的不与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板;其中,每个散热过孔包括多个过孔部,其在至少两个绝缘层中的至少一个中彼此间隔开,多个过孔部中的每一个的上表面在第一方向上具有第一水平宽度,该第一水平宽度小于该上表面在与第一方向不同的第二方向上的第二水平宽度,并且多个过孔部具有对应于焊盘的表面积的10%或更大的表面积。

Description

印刷电路板和包括该印刷电路板的相机装置
技术领域
实施例涉及一种印刷电路板,并且更具体地,涉及一种其上安装有半导体发光元件、半导体光源元件、半导体光学元件、半导体光源芯片和发光元件的印刷电路板,以及包括该印刷电路板的相机装置。
背景技术
包含诸如GaAs、AlGaAs、GaN或AlGaN等化合物的半导体元件具有宽的带隙能量,并且易于控制带隙能量。因此,包括上述化合物的半导体元件被多样地用作发光元件、光接收元件和各种二极管。
特别地,由于薄膜生长技术和器件材料的发展,使用半导体的3-5或2-6族化合物半导体材料的诸如发光二极管和激光二极管等发光元件是红色、绿色和红色。可以实现各种颜色的光,例如蓝色和紫外线,并且可以通过使用荧光材料或通过组合颜色来实现有效的白光。与诸如荧光灯、白炽灯等常规光源相比,它具有低功耗、半永久性寿命和快速响应的特点。它具有速度优势、安全性和环保性。
另外,如果诸如光电探测器或太阳能电池等光接收元件也是使用半导体的3-5族或2-6族的化合物半导体材料来制造的,则器件材料的显影会吸收各种波长范围的光以产生可以被使用的从伽马射线到无线电波长范围的各种波长范围内的光电流光。另外,由于响应速度快、安全、环保、器件材料容易调节等优点,它很容易被用于功率控制或超高频电路或通信模块。
同时,在常规的半导体光源元件技术中,存在垂直腔表面发射激光器(VCSEL),其被用于光学模块、光学发射/接收模块、光学通信、光学并行处理、光学连接、自动对焦元件等。
另外,在现有技术中,垂直谐振型表面发射激光器被用作用于车辆或移动电话的高功率VCSEL封装结构。
同时,由于最近这种VCSEL封装的应用领域已经多样化,因此需要高输出和高电压驱动,并且还强烈要求半导体元件封装的小型化以实现产品的小型化。
发明内容
【技术问题】
在根据本发明的实施例中,提供了一种具有新结构的印刷电路板和包括该印刷电路板的相机装置。
另外,在根据本发明的实施例中,提供了一种印刷电路板以及包括该印刷电路板的相机装置,该印刷电路板具有优异的散热性能同时还允许将发光元件和驱动元件两者都设置在一个基板上。
另外,在本发明的实施例中,提供了一种能够显著地减小厚度的印刷电路板以及包括该印刷电路板的相机装置。
在所提出的实施例中要解决的技术问题不限于上述技术问题,并且根据以下描述,所提出的实施例所属领域的普通技术人员可以清楚地理解未提及的其他技术问题。
【技术方案】
根据实施例的该发光模块包括:基板;焊盘,其设置在基板上;垂直腔型表面发射激光器元件,其安装在焊盘上;以及散热过孔(via),其被设置为在基板中的与焊盘垂直重叠的区域上穿过基板,其中,该散热过孔包括在基板中沿第一方向彼此间隔开的多个过孔部。并且,多个过孔部中的每一个的上表面在与第一方向正交的第二方向上的第二水平宽度大于在第一方向上的第一水平宽度,并且包括多个过孔部的散热过孔的表面积为焊盘的表面积的10%或更大。
另外,包括多个过孔部的散热过孔的表面积的范围为焊盘的表面积的40%至60%。
另外,构成过孔的多个过孔部包括重叠区域,该重叠区域在垂直方向上与安装在焊盘上的垂直腔型表面发射激光器元件重叠,并且该重叠区域的面积为垂直腔型表面发射激光器元件的表面积的10%或更大。
另外,多个过孔部中的每一个包括多个导通孔(via hole),其穿过基板设置并彼此连接,并且多个导通孔之中的相邻导通孔形成在垂直方向上彼此重叠的重叠区域,并且该重叠区域的面积为每个导通孔的面积的40%或更大。
此外,第二水平宽度是第一水平宽度的至少4倍或更多倍。
另外,焊盘包括与多个过孔部垂直重叠的第一区域和除第一区域之外的第二区域,并且垂直腔型表面发射激光器元件被设置在第二区域上。
另外,散热过孔通过焊盘电连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极。
另外,发光模块还包括:保持架(holder),其设置在基板上并且在垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域形成开口;以及扩散(diffusion)部,其耦接到保持架并覆盖垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域。
此外,发光模块还包括:多个连接图案,其设置在基板上;多个连接部,其设置在多个连接图案上;以及驱动器元件,其通过多个连接部安装在连接图案上,其中,至少一些驱动器元件在垂直方向上位于与焊盘重叠的区域上。
另外,连接部中的至少一个被设置在焊盘上,并且驱动器元件包括接地端子,其通过连接部直接连接到焊盘。
另外,焊盘连接在垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极与驱动器元件的接地端子之间。优选地,连接到阴极电极的第一连接部和连接到接地端子的第二连接部分别以预定间隔设置在焊盘上,并且焊盘与第一连接部和第二连接部连接。因此,焊盘通过第一连接部和第二连接部连接阴极电极和接地端子。
另外,基板包括多个绝缘层,并且过孔被设置成在多个绝缘层中在垂直方向上对准,并且其中每个过孔包括多个过孔部。
另一方面,根据实施例的相机装置包括:基板,其包括第一刚性区域和第二刚性区域以及在第一刚性区域和第二刚性区域之间的柔性区域;连接器,其设置在基板的第一刚性区域上;保持架,其设置在第二刚性区域中并且将第二刚性区域划分为发光区域和相机区域;发光模块,其位于通过保持架而划分的发光区域中;以及相机模块,其位于通过保持架而划分的相机区域中,其中,发光模块包括:焊盘,其设置在基板上;垂直腔型表面发射激光器元件,其安装在焊盘上;多个连接图案,其设置在基板上;多个连接部,其设置在多个连接图案上;驱动器元件,其通过多个连接部安装在连接图案上;以及散热过孔,其被设置为在基板的与焊盘垂直地重叠的区中穿过基板的至少一个绝缘层,其中,散热过孔包括在基板中沿第一方向彼此间隔开的多个过孔部,并且多个过孔部的每一个的上表面在与第一方向正交的第二方向上的第二水平宽度大于在第一方向上的第一水平宽度,并且包括多个过孔部的散热过孔的表面积为焊盘的表面积的10%或更大。
至少一些驱动器元件位于在垂直方向上与焊盘重叠的区域上,至少一个连接部被设置在焊盘上,并且驱动器元件包括接地端子,其通过连接部直接连接到焊盘。
根据实施例的印刷电路板包括:基板,其包括至少两个或更多个绝缘层;焊盘,其设置在基板上;散热部,其被设置成在与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板;过孔,其被设置成在不与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板;以及保护层,其被设置在基板的下表面上,其中,散热部包括与过孔相同的金属材料,该金属材料包括铜,并且散热部的表面积为焊盘的表面的40%或更大。
另外,散热部包括:散热币状物(coin),其被插入到在与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板的穿孔(through hole)中;以及镀覆(plating)部,其被设置在穿孔的内壁与散热币状物之间。
另外,镀覆部包括:第一镀覆部,其设置在穿孔的内壁与散热币状物之间;以及第二镀覆部,其设置在散热币状物的上表面上,并且其中,第二镀覆部的上表面位于与基板的上表面相同的平面上。
另外,保护层被设置在基板的下表面上以覆盖散热部的下表面。
另外,散热部被形成为在基板的下表面下方突出,其中,保护层设置在基板的下方,并且孔被形成以暴露散热部的突出区域。
另外,散热部的高度的范围从200μm至300μm,且宽度的范围从1mm至2mm。
另外,根据实施例的相机装置包括:至少两个或更多个基板;焊盘,其设置在基板上;垂直腔型表面发射激光器元件,其安装在焊盘上;散热部,其被设置成在与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板;以及过孔,其被设置成在不与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板,其中,散热部包括与过孔相同的金属材料,该金属材料包括铜,并且散热部的表面积为焊盘的表面积的40%或更大。
另外,散热部可以包括:散热币状物,其被插入到通过基板的穿孔中;第一镀覆部,其在与焊盘垂直重叠的区域中设置在穿孔的内壁与散热币状物之间;第二镀覆部,其设置在散热币状物的上表面上,其中,第二镀覆部的上表面位于与基板的上表面相同的平面上。
另外,散热部包括重叠区域,其在垂直方向上与安装在焊盘上的垂直腔型表面发射激光器元件重叠,并且重叠区域的面积为垂直腔型表面发射激光器元件的表面积的10%或更大。
另外,相机装置还包括:保持架,其设置在基板上并且在垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域形成开口;扩散部,其耦接到保持架并覆盖垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域;多个连接图案,其设置在基板上;多个连接部,其设置在多个连接图案上;以及驱动器元件,其通过多个连接部安装在连接图案上。
另外,至少一些驱动器元件位于在垂直方向上与焊盘重叠的区上,并且连接部中的至少一个设置在焊盘上。
另外,驱动器元件包括接地端子,其通过连接部直接连接到焊盘。
另外,散热部通过焊盘电连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极,并且焊盘连接在垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极和驱动器元件的接地端子之间。
此外,基板包括第一刚性区域和第二刚性区域以及在第一刚性区域和第二刚性区域之间的柔性区域,并且保持架设置在基板的第二刚性区域中且将第二刚性区域划分为发光区域和相机区域,其中,垂直腔型表面发射激光器元件包括:连接器,其设置在基板的发光区域中,并且设置在基板的第一刚性区域中;以及相机模块,其设置在通过保持架而划分的基板的相机区域中。
根据实施例的印刷电路板包括:基板,其包括至少两个或更多个绝缘层;焊盘,其设置在基板上;散热过孔,其设置成在与焊盘垂直重叠的区域中穿过至少两个绝缘层中的每一个;以及通孔,其被设置成在不与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板,其中,焊盘包括:第一焊盘,其设置在基板的最上部上;第二焊盘,其设置在基板的最下部上;以及第三焊盘,其设置在至少两个或更多个绝缘层之间,其中,散热过孔被分别设置在第一焊盘至第三焊盘之间,并且包括多个过孔部,这些过孔部在至少两个或更多个绝缘层中的至少一个中彼此间隔开,并且其中,多个过孔部的表面积为第一焊盘的表面积的10%或更大。
另外,基板包括:柔性的第一绝缘层;刚性的第二绝缘层,其设置在第一绝缘层上;以及刚性的第三绝缘层,其设置在第一绝缘层下方,并且第一焊盘设置在第二绝缘层上,第二焊盘设置在第三绝缘层下方,并且第三焊盘在与第一焊盘和第二焊盘垂直重叠的区域中分别设置在第一绝缘层的上表面和下表面上。
另外,散热过孔包括:第一散热过孔,其设置在第一绝缘层中并连接到第三焊盘;第二散热过孔,其设置在第二绝缘层中并连接到第一焊盘和第三焊盘;以及第三散热过孔,其设置在第三绝缘层中并连接到第二焊盘和第三焊盘,其中,构成第一散热过孔至第三散热过孔的多个过孔部在第一绝缘层至第三绝缘层内在彼此垂直的方向上对准,并且形成在第一绝缘层中的通孔的宽度小于第一散热过孔的宽度。
此外,第一散热过孔在垂直截面中具有矩形形状,并且第二散热过孔和第三散热过孔在垂直截面中具有梯形形状。
另外,多个过孔部的表面积的范围为第一焊盘的表面积的40%至60%。
另外,根据实施例的相机装置包括:基板,其包括至少两个或更多个绝缘层;焊盘,其设置在基板上;垂直腔型表面发射激光器元件,其被安装在焊盘上;散热过孔,其被设置成在与焊盘垂直重叠的区域中,穿过至少两个绝缘层中的每一个;以及通孔,其在不与焊盘垂直重叠的区域中穿过基板,其中,焊盘包括:第一焊盘,其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件,并且该第一焊盘被设置在基板的最上部上;第二焊盘,其设置在基板的最下部上;以及第三焊盘,其设置在至少两个或更多个绝缘层之间,其中,散热过孔包括多个过孔部,每个过孔部被设置在第一焊盘至第三焊盘之间并且在至少两个绝缘层中的至少一个中彼此间隔开,其中,第一焊盘的面积是垂直腔型表面发射激光器元件的面积的至少两倍。
另外,第一焊盘的面积是垂直腔型表面发射激光器元件的面积的4倍或更多倍。
另外,第一焊盘的面积是垂直腔型表面发射激光器元件的面积的至少6倍。
另外,多个过孔部包括重叠区域,其在垂直方向上与安装在第一焊盘上的垂直腔型表面发射激光器元件重叠,并且该重叠区域的面积为垂直腔型表面发射激光器元件的表面积的10%或更大。
另外,第一焊盘包括与多个过孔部垂直重叠的第一区域和除第一区域之外的第二区域,并且垂直腔型表面发射激光器元件被安装在第一焊盘的第二区域上。
另外,相机装置还包括:保持架,其设置在基板上并在垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域形成开口;扩散部,其耦接到保持架并覆盖垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域;多个连接图案,其设置在基板上;多个连接部,其设置在多个连接图案上;以及驱动器元件,其通过多个连接部安装在连接图案上。
另外,至少一些驱动器元件位于在垂直方向上与第一焊盘重叠的区域上,并且至少一个连接部被设置在第一焊盘上。
另外,驱动器元件包括接地端子,其通过连接部直接连接到第一焊盘。
另外,散热过孔通过第一焊盘电连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极,并且第一焊盘连接在垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极和驱动器元件的接地端子之间。
此外,基板包括第一刚性区域和第二刚性区域以及在第一刚性区域和第二刚性区域之间的柔性区域,并且保持架设置在基板的第二刚性区域中且将第二刚性区域划分为发光区域相机区域,其中,垂直腔型表面发射激光器设置在发光区域上,连接器设置在基板的第一刚性区域中,并且相机模块设置在通过保持架而划分的基板的相机区域中。
另外,基板包括:柔性的第一绝缘层;刚性的第二绝缘层,其设置在第一绝缘层上;以及刚性的第三绝缘层,其设置在第一绝缘层下方,并且第一焊盘设置在第二绝缘层上,第二焊盘设置在第三绝缘层下方,并且第三焊盘在与第一焊盘和第二焊盘垂直重叠的区域中,其中,散热过孔包括:第一散热过孔,其设置在第一绝缘层中并连接到第三焊盘;第二散热过孔,其设置在第二绝缘层中并连接到第一焊盘和第三焊盘;以及第三散热过孔,其设置在第三绝缘层中并连接到第二焊盘和第三焊盘。
另外,构成第一散热过孔至第三散热过孔的多个过孔部在第一绝缘层至第三绝缘层内在互相垂直的方向上对准,并且形成在第一绝缘层中的通孔的宽度小于第一散热过孔的宽度,并且第一散热过孔在垂直截面中具有矩形形状,第二散热过孔和第三散热过孔在垂直截面中具有梯形形状。
【有益效果】
根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件、发光模块、和包括发光模块的相机装置仅需要一个基板来安装垂直腔型表面发射激光器元件100和布置电路图案层,可以减小发光封装件的总厚度。详细地,根据实施例的发光封装件可以去除布置常规的垂直腔型表面发射激光器元件所需的包括氮化铝(AlN)的散热基板。因此,与比较示例相比,本发明中的发光封装件、发光模块和相机装置可以被制造得更轻薄。
另外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件、发光模块以及包括其的相机装置可以省略比较示例中的第一基板和第二基板之间的粘合层,从而可以解决由于粘合层的粘合性差引起的问题,所以可以提高发光封装件的可靠性。
另外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装将、发光模块以及包括其的相机装置可以使信号传输距离最小化,因为信号在一个基板上传输。由此产生的信号损失可以被最小化。即,在现有技术中,信号在第一基板和第二基板之间传输,并且具体地,信号通过在阴极部和阳极部两者中的引线键合在第一基板和垂直腔型表面发射激光器元件之间传输。因此,信号传输距离增加。另一方面,在根据本发明的实施例中,垂直腔型表面发射激光器元件和电路图案被设置在一个基板中,可以显著地减小信号传输距离。具体地,在本发明中,当基板连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极部时,信号通过附加的连接部传输而无需使用引线键合。这可以使信号损失最小化。另外,在本发明中,驱动器元件的接地端子也被设置在焊盘上,该焊盘上设置有垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极,使得阴极电极和驱动器元件之间的信号距离可以被最小化,从而最小化信号损失。
另外,根据本实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件、发光模块以及包括其的相机装置可以在单个工艺中制造,从而与现有技术中通过分开的工艺分别制造第一基板和第二基板的那些相比,可以提高工艺效率和产品的成品率。
另外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件、发光模块以及包括其的相机装置设置有过孔(V1、V2、V3),所述过孔(V1、V2、V3)位于与垂直腔型表面发射激光器元件垂直重叠的区上。另外,过孔V1、V2和V3中的每一个包括多个过孔部VP1、VP2和VP3。在这种情况下,过孔部VP1、VP2和VP3中的至少一个的第二水平宽度大于第一水平宽度。即,多个过孔部VP1、VP2和VP3可以具有在第二方向上伸长的条形形状。因此,在本发明中,通过改变过孔部VP1、VP2和VP3的形状,可以在有限的面积内最大化过孔面积,从而可以改善散热特性。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件、发光模块和包括其的相机装置中,散热部被插入在与垂直腔型表面发射激光器元件垂直重叠的区域上。在这种情况下,散热部的宽度可以是大于垂直腔型表面发射激光器元件的宽度的宽度。因此,在本发明中,通过布置散热部,能够有效地排出由垂直腔型表面发射激光器元件产生的热量,因此,可以提高散热特性。
另外,根据实施例的其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件的印刷电路板和包括该印刷电路板的相机装置包括过孔V1、V2和V3,其被布置在与垂直腔型表面发射激光器元件垂直重叠的区上。另外,过孔V1、V2和V3中的每一个均由多个过孔部形成,这些过孔部在对应的绝缘层内沿第一方向和第二方向彼此间隔开。因此,在本发明中,通过包括多个过孔部的过孔的构造,可以在有限的面积内最大化过孔的面积,从而可以改善散热特性。同时,过孔V1、V2和V3通过焊盘互连。即,焊盘设置在每个过孔V1、V2和V3之间。另外,焊盘可以分散并传递通过每个过孔V1、V2和V3传递的热量。同时,在这些焊盘中的最上面的焊盘是其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件的安装焊盘。在这种情况下,安装焊盘的面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件的面积的至少两倍。优选地,安装焊盘的面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件的面积的至少4倍。优选地,安装焊盘的面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件的面积的至少6倍。因此,在本发明中,从垂直腔型表面发射激光器元件产生的热量可以通过改变焊盘的面积来有效地排出,并且从而可以改善散热特性。
附图说明
图1a和图1b是示出根据比较示例的发光封装件的图。
图2是根据示例性实施例的发光封装件的示意图。
图3是具体示出根据示例性实施例的发光封装件的图。
图4是示出图3所示的垂直腔型表面发射激光器元件的视图。
图5是图3所示的过孔部的平面图。
图6是示出根据示例性实施例的过孔部的详细构造的平面图。
图7是示出根据另一示例性实施例的过孔部的详细构造的平面图。
图8是示出根据示例性实施例的发光模块的图。
图9是示出根据示例性实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的平面图。
图10是示出图8的驱动器元件和垂直腔型表面发射激光器元件之间的连接关系的平面图。
图11是比较本实施例和比较示例的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极之间的电路距离的图。
图12是示出根据另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的视图。
图13是示出根据另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的视图。
图14是示出根据实施例的相机装置的透视图。
图15是示出沿着图14的线A-A'截取的相机装置的截面图。
图16是示出图14的驱动器元件、垂直腔型表面发射激光器元件和光接收元件的布置关系的图;
图17是示出根据示例性实施例的发光封装件、发光模块和相机装置中的散热特性的图。
图18是根据另一实施例的配备有垂直腔型表面发射激光器元件的印刷电路板的示意图。
图19是示出根据另一实施例的印刷电路板的视图。
图20示出了在其中垂直腔型表面发射激光器元件被安装在图19的印刷电路板上的发光封装件。
图21是示出根据另一实施例的发光模块的图。
图22是示出根据另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的平面图。
图23是示出图21的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件之间的连接关系的平面图。
图24是比较本实施例和比较示例的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极之间的电路距离的图。
图25是示出根据本发明另一实施例的发光模块的视图。
图26是示出根据另一实施例的相机装置的截面图。
图27是根据另一示例性实施例的发光封装件的示意图。
图28是示出图27的发光封装件的图。
图29a和29b是图27所示的过孔的平面图。
图30是示出根据另一实施例的发光模块的图。
图31是示出根据实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的平面图。
图32是示出图31的驱动器元件和垂直腔型表面发射激光器元件之间的连接关系的平面图。
图33是比较实施例和比较示例的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极之间的电路距离的图。
图34是示出根据另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的视图。
图35是示出根据另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的视图。
图36是示出根据另一实施例的发光模块的图。
图37是示出根据实施例的移动终端的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述在本说明书中公开的示例性实施例,但是相同或相似的元件由相同的附图标记表示,而与附图标记无关,并且将省略其冗余描述。以下描述中使用的用于组件的后缀“模块”和“部件”仅出于易于准备说明书的目的而给出或被互换使用,并且它们本身没有明显的含义或作用。另外,在描述本说明书中公开的实施例时,当确定相关的已知技术的详细描述可能使本说明书中公开的实施例的主题模糊时,将省略其详细描述。另外,附图是为了容易理解本说明书中公开的实施例,并且本说明书中公开的技术思想不受附图的限制,并且包括在本发明的精神和范围内的所有修改应该被理解为包括等价物或替代物。
包括诸如第一和第二等序数的术语可以用于描述各种元件,但是这些元件不受术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开的目的。
当一个组件被称为“连接”或“耦接”到另一个组件时,应理解为它可以直接连接或耦接到另一个组件,因此其他组件应该可以存在于中间。另一方面,当一个组件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个组件时,应该理解的是,中间没有其他组件。
除非上下文另外明确指出,否则单数表达包括复数表达。
在本申请中,诸如“包括”或“具有”等术语旨在表示说明书中描述的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或其组合的存在,但是也可能存在一个或多个其他特征。应当理解,元件或数字、步骤、动作、组件、部件或其组合的的存在或增加并不预先排除该可能性。
在下文中,将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
将参照图1a和1b描述根据比较示例的发光封装件。
包括垂直腔型表面发射激光器元件22的发光封装件需要至少两个印刷电路板以安装垂直腔型表面发射激光器元件22。
至少两个印刷电路板可以被包括在根据比较示例的发光封装件中,该发光封装件包括垂直腔型表面发射激光器元件22。
参照图1a,根据比较示例的包括垂直腔型表面发射激光器元件22的发光封装件包括第一基板10和第二基板20。
第一基板10可以是其上设置有用于信号传输的电路图案的印刷电路板。第一基板10可以是其上安装有除垂直腔型表面发射激光器元件22以外的芯片的印刷电路板。例如,第一基板10可以是印刷电路板,其上除了垂直腔型表面发射激光器元件22之外还设置诸如其他芯片、半导体器件、插座、驱动器IC芯片以及光接收元件等各种芯片。
第二基板20可以是其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件22的基板。第二基板20可以是散热基板,其被设置用于垂直腔型表面发射激光器元件22的散热。第二基板20可以具有与第一基板10不同的物理特性。垂直腔型表面发射激光器元件22放出高温的热量,并且其运行性能会因放出的热量而敏感地改变。因此,与其他芯片不同,垂直腔型表面发射激光器元件22被安装在具有优异的散热性能的单独的第二基板20上。
为此,第二基板20可以包括具有高导热率的材料。因此,第二基板20可以设置有具有高散热特性的材料,从而由垂直腔型表面发射激光器元件22产生的热量可以被有效地排放到外部。例如,第二基板20可以包括金属化合物。第二基板20可以包括具有140W/mK或更高的导热率的金属氧化物。例如,第二基板20可以包括氮化铝(AlN)或氧化铝(Al2O3)。
也就是说,垂直腔型表面发射激光器元件22设置在具有高散热特性的第二基板20上,因为从现有的第一基板10上无法散发掉足够的热量。在这种情况下,垂直腔型表面发射激光器元件22被安装在设置在第二基板20上的连接部23上。
在第一基板10中,形成有第二基板20被插入其中的腔体C。通过第一导线(wire)14和第二导线15连接到垂直腔型表面发射激光器元件22的电路图案部11和12被设置在第一基板10的上表面上,并且金属板13设置在第一基板10的下表面上。另外,扩散部31通过保持架30耦接到第一基板10。
第一基板10的厚度小于第二基板20的厚度。第一基板10为200μm至250μm,且第二基板20为380μm至400μm。因此,在如图1a所示的常规发光封装件中,包括金属板(例如,SUS)的总厚度T1为3.56mm至4.0mm。
在这种情况下,垂直腔型表面发射激光器元件22应该与扩散部31间隔开预定距离。因此,在如上所述的常规发光封装件中,整个发光封装件的厚度由第二基板20的厚度确定。这里,第二基板20比第一基板10厚,并且发光封装件的总厚度受第二基板20的影响。因此,与仅包括第一基板10的发光封装件相比,根据比较示例的发光封装件具有增加的厚度。
另外,如上所述,通过将第二基板20安装在第一基板10的腔体内来制造根据图1a所示的比较示例的发光封装件。在这种情况下,难以根据构成基板的材料的特性来实现第二基板20中的电路图案。
因此,在比较示例中,在将电路图案实施于单独的第一基板10上之后,垂直腔型表面发射激光器元件22的阳极电极和阴极电极通过导线与第一基板10的电路图案11、12连接。根据该比较示例,如上所述,由于垂直腔型表面发射激光器元件22的阳极电极和阴极电极通过单独的导线连接到第一基板10,因此信号传输距离增加,这由于电感的增加而表现为传输信号的损失。
另外,在比较示例中,第二基板20由诸如氮化铝等金属氧化物形成。另外,这减小了与设置在第二基板下方的金属板13的接合力,并且因此,许多缺陷会出现在金属板13与第二基板20之间的界面处。
另外,根据图1b,通过将第二基板50设置在第一基板40上来制造根据比较示例的发光封装件。第一基板40可以在其下方包括金属板41。第二基板50可以包括上电路图案51和52、过孔55以及下电路图案53和54。另外,垂直腔型表面发射激光器元件57通过连接部59安装在第二基板50上。此外,扩散部61通过保持架60设置在第二基板50上。
然而,在这种发光封装件中,发光封装件的总厚度受第一基板40的厚度和第二基板50的厚度两者的影响。即,如图1b所示的常规发光封装件的厚度T2为3.76mm至4.2mm。即,在如上所述的常规发光封装件中,第一基板40和第二基板50在垂直方向上堆叠,并且发光封装件的总厚度增加。
另外,在根据比较示例的发光封装件中,第一基板40和第二基板50通过粘合层(未示出)彼此耦接。因此,根据比较示例的发光封装件存在的问题在于:由于粘合层的不良连接而导致包括粘合层的电子装置的可靠性劣化。另外,粘合层增加了发光封装件的总厚度。
在下文中,将描述根据本发明的实施例的发光封装件、发光模块和包括该发光模块的相机模块。
图2是根据本发明的实施例的发光封装件的示意图。
参照图2,在根据本发明实施例的发光封装件中,仅一个印刷电路板可以被用于安装垂直腔型表面发射激光器元件100。构成根据实施例的发光封装件的基板210可以是刚性-柔性印刷电路板(RFPCB)。构成根据实施例的发光封装件的基板210可以是刚性印刷电路板。构成根据实施例的发光封装件的基板210可以是柔性电路板。
详细地,在根据实施例的发光封装件中,垂直腔型表面发射激光器元件100和连接到垂直腔型表面发射激光器元件100的图案部分240可以被设置在一个基板210上。
基板210可以是用于布置垂直腔型表面发射激光器元件100的印刷电路板。另外,基板210可以是用于布置电连接到垂直腔型表面发射激光器元件100的图案部分240的印刷电路板。另外,基板210可以是用于布置各种信号线的印刷电路板,该信号线通过图案部分240将信号传输到垂直腔型表面发射激光器元件100。
如上所述的基板210的厚度可以是200μm至250μm。即,基板210的厚度可以与比较示例中的第一基板10的厚度基本相同。
在这种情况下,在本发明中,垂直腔型表面发射激光器元件100设置在基板210上。因此,在根据本发明实施例的发光封装件中,与比较示例不同,发光封装件的总厚度由基板210的厚度确定。
因此,在本发明中,总厚度可以由比较示例中的第二基板确定,或者可以被制造为比总厚度由第一基板和第二基板的相应厚度而确定的发光封装件更薄。
也就是说,如图2所示的根据本发明实施例的发光封装件可以具有3.1mm至3.43mm的包括金属板的总厚度T3,其比T1和T2的总厚度小。
因此,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1a的比较示例的厚度T1的80%至95%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1a的比较示例的厚度T1的85%至90%的厚度。
另外,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的20%至50%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的25%至40%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的25%至35%的厚度。
由于根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件仅需要一个印刷电路板来安装垂直腔型表面发射激光器元件100并布置电路图案,因此能够减小发光封装件的总厚度。详细地,在根据实施例的发光封装中,可以去除包括氮化铝的散热基板(第二基板),并且因此可以减小发光封装件的总厚度。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件中,可以省略第一基板和第二基板之间的粘合层,从而解决由于粘合层的粘合性差引起的问题。因此,可以提高发光封装件的可靠性。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件中,由于信号在一个基板210上传输,因此可以使信号传输距离和信号损失最小化。具体地,常规上,信号在第一基板和第二基板之间传输,或者信号通过导线在阴极电极和阳极电极之间传输,从而增加了信号传输距离。另一方面,根据本发明的实施例,垂直腔型表面发射激光器元件100和电路图案被安装并布置在一个基板210上,并且垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极和阳极电极中的至少一个不是经由导线连接的,从而可以大大减小信号传输距离。
此外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件可以在单个工艺中制造。因此,与现有技术中通过分开的工艺分别制造第一基板和第二基板的那些相比,该实施例可以提高工艺效率和产品的成品率。
保持架300设置在基板210上。此外,扩散部400设置在保持架300上以覆盖垂直腔型表面发射激光器元件100的上部区域。扩散部400可以防止在扩散由垂直腔型表面发射激光器元件100产生的光的时候光直接被暴露给用户。
焊盘220在与设置有垂直腔型表面发射激光器元件100的区垂直重叠的区中被设置在基板210的表面上。当基板210由至少两个或更多个绝缘层形成时,焊盘220可以被形成在每个绝缘层上。
在这种情况下,垂直腔型表面发射激光器元件100被设置在焊盘220之中的最上面的焊盘220上。也就是说,最上面的焊盘220是其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件100的安装焊盘。
另外,用于电连接设置在不同层中的焊盘220的过孔V被设置在基板210中。在这种情况下,可以在基板210中设置多个过孔。
此时,多个过孔包括信号传输过孔和散热过孔,该信号传输过孔将不同层的电路图案彼此电连接,该散热过孔用于将从垂直腔型表面发射激光器元件100产生的热量排放到外部。另外,散热过孔可以基于设置了焊盘220的区域,位于在垂直方向上与焊盘220重叠的区域上。即,连接部280设置在最上面的焊盘220上,并且垂直腔型表面发射激光器元件100通过连接部280安装在最上面的焊盘220上。
另外,散热过孔V被设置在最上面的焊盘220和最下面的焊盘220之间。在这种情况下,散热过孔V位于在垂直方向上与最上面的焊盘220重叠的区域上,因此通过最上面的焊盘220传递的热量可以被排放到外部。
此时,普通的散热过孔仅出于传热的目的而设置在印刷电路板上。
另一方面,在本发明中,不仅可以执行传热功能,而且还可以执行信号传递功能。即,散热过孔V可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件100。优选地,散热过孔V可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件100的阴极电极。这将在下面详细描述。
在这种情况下,散热过孔V可以包括在基板210内沿第一方向彼此间隔开的多个过孔部VP。在图2中,示出了散热过孔V由四个过孔部VP组成,这四个过孔部VP在第一方向上以预定距离间隔开。第一方向可以是基板210的上表面的水平方向(或X轴方向)。然而,过孔部VP的数量可以与焊盘220的面积成比例。即,过孔部的数量可以增加或减少以增加或减少过孔部VP的面积。
另外,构成散热过孔V的每个过孔部VP可以具有在垂直于第一方向的第二方向上延伸的条形形状。即,通常,常规过孔在水平截面中具有圆形形状。在这种情况下,常规过孔在第一方向上的宽度和在第二方向上的宽度基本相同。
不同地,每个过孔部VP在第一方向上的宽度与其在第二方向上的宽度不同。例如,每个过孔部VP在第一方向上的宽度可以小于在第二方向上的宽度。例如,每个过孔部在第一方向上的宽度可以是在第二方向上的宽度的大约一半。例如,每个过孔部在第一方向上的宽度可以是在第二方向上的宽度的大约1/4。换句话说,每个过孔部在第二方向上的宽度可以是在第一方向上的宽度的至少两倍。换句话说,每个过孔部在第二方向上的宽度可以是在第一方向上的宽度的至少4倍或更多倍。
如上所述,由于第二方向上的宽度大于第一方向上的宽度,所以可以增加散热过孔的面积,使得从垂直腔型表面发射激光器元件产生更多的热量可以被辐射到外部。具体地,在本发明中,散热过孔(V)以条形形状设置在与焊盘220重叠的区上,并且垂直腔型表面发射激光器元件100通过所设置的散热过孔(V)而提供。通过允许将产生的热量辐射到外部,可以改善垂直腔型表面发射激光器元件100的散热。
在下文中,将参考附图详细地描述根据本发明的实施例的发光封装件、发光模块和包括该发光模块的相机模块。
图3是示出根据本发明实施例的发光封装件的视图,图4是示出图3所示的垂直腔型表面发射激光器元件100的视图,图5是图3所示的过孔的视图,图6是示出根据本发明实施例的过孔的详细构造的平面图,以及图7是示出根据本发明另一实施例的过孔的详细构造的平面图。
参照图3至图7,发光封装件200包括垂直腔型表面发射激光器元件100、基板210、焊盘220、过孔(V1、V2、V3、V4、V5)和保护层230、电极图案240、保护部250、连接构件(导线W)、保持架300和扩散部400。
基板210可以具有平板结构。基板210可以是印刷电路板(PCB)。这里,基板210可以被实现为包括单个绝缘层的双面基板,并且可以被实现为在其中连续堆叠多个绝缘层的多层基板。
优选地,基板210可以包括多个绝缘层211、212和213。多个绝缘层211、212、213可以具有设置在中央的第一绝缘层211、设置在第一绝缘层211上的第二绝缘层212、和设置在第一绝缘层211下方的第三绝缘层213。因此,本发明中的基板210可以基于电路图案层而被配置为4层。然而,这仅是本发明的一个实施例,并且电路图案层可以由两层(单个绝缘层)构成,并且不同地,可以由六层或更多层构成。在下文中,为了便于描述,将描述基板210包括三个绝缘层,并且因此,在基板210上实现四个电路图案层。
多个绝缘层211、212、213是其上设置有能够改变布线的电路的板,并且该板的印刷材料由能够在其表面上形成电路图案层的绝缘材料制成,布线板和绝缘板都可以被包括在其中。
多个绝缘层211、212、213可以是刚性的或柔性的。多个绝缘层211、212、213可以是刚性的或柔性的。例如,绝缘层110可以包括玻璃或塑料。具体地,绝缘层211、212、213可以包括诸如钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃等化学钢化/半钢化玻璃、诸如聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙二醇(PPG)、聚碳酸酯(PC)等钢化或柔性塑料、或蓝宝石。
此外,绝缘层211、212、213可以包括光学各向同性的膜。作为示例,绝缘层211、212、213可以包括环烯烃类共聚物(COC)、环烯烃类聚合物(COP)、光学各向同性的PC、光学各向同性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
另外,绝缘层211、212、213可以在具有弯曲表面的同时部分地弯曲。即,绝缘层211、212、213可以部分地具有平面并且可以在具有弯曲表面的同时部分地弯曲。具体地,绝缘层211、212、213的端部可以在具有弯曲表面的同时弯曲,或者在具有随机曲率的表面的同时弯曲或扭曲。
此外,包括多个绝缘层211、212、213的基板210可以是具有柔性的柔性基板。另外,包括多个绝缘层211、212、213的基板210可以是曲面的或弯曲的基板。
同时,如上所述的多个绝缘层211、212和213中的每一个可以由不同的材料形成。优选地,设置在中央的第一绝缘层211可以是柔性的。另外,分别设置在第一绝缘层211上方和下方的第二绝缘层212和第三绝缘层213可以是刚性的。
电路图案层被分别设置在多个绝缘层211、212、213的表面上。在这种情况下,电路图案层包括:焊盘220,其位于与设置有垂直腔型表面发射激光器元件100的区域重叠的区域上;以及电极图案240,其通过连接构件W连接到垂直腔型表面发射激光器元件100的阳极电极。
电路图案层是用于传输电信号的布线,并且可以由具有高电导率的金属材料形成。为此,电路图案层可以由选自以下中的至少一项金属材料形成:金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钛(Ti)、锡(Sn)、铜(Cu)和锌(Zn)。另外,电路图案层可以由包括选自以下各项中的至少一项的膏剂(paste)或焊膏形成:金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钛(Ti)、锡(Sn)、铜(Cu)和锌(Zn),它们的接合强度优异。它可以由包括金属材料的膏剂或焊膏形成。优选地,电路图案层可以由导电率高且成本相对低的铜(Cu)形成。另外,电路图案层可以通过在具有高导电率的金属(例如,铜)上镀覆形成从金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)和钯(Pd)中选择的至少一个来提高导电率或提高接合强度。
电路图案层可以通过常规的印刷电路板制造工艺来形成,例如加成工艺、减成工艺、改进的半加成工艺(MSAP)和半加成工艺(SAP)。这里,省略详细描述。
电路图案层包括焊盘220。焊盘220包括设置在第一绝缘层211的上表面上的第一焊盘221、设置在第二绝缘层的上表面上的第二焊盘222、在第一绝缘层211的下表面上的第三焊盘、以及设置在第三绝缘层213的下表面上的第四焊盘224。
第一焊盘至第四焊盘221、222、223、224被形成于在垂直方向上与设置有垂直腔型表面发射激光器元件100的区重叠的多个绝缘层211、212、213的表面上。第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224的表面积可以大于垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积。
优选地,垂直腔型表面发射激光器元件100可以具有660μm的第一水平宽度和720μm的第二水平宽度。在这种情况下,第一水平宽度可以是在垂直腔型表面发射激光器元件100的X轴方向上的水平宽度,第二水平宽度可以是在垂直腔型表面发射激光器元件100的Y轴方向上的水平宽度。以下,X轴方向上的直线距离称为第一水平宽度,且Y轴方向上的直线距离称为第二水平宽度。
同时,垂直腔型表面发射激光器元件100的最下层构成电极部。另外,电极部被设置在第二焊盘222上。在这种情况下,电极部的第一水平宽度可以是600μm,电极部的第二水平宽度可以是670μm。这将在下面详细描述。
同时,第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224中的每一个可以具有不同的水平宽度。优选地,第二焊盘至第四焊盘222、223和224的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个可以相同。另外,第一焊盘221的第一水平宽度和第二水平宽度可以小于第二焊盘至第四焊盘中的每一个的第一水平宽度和第二水平宽度。
第一焊盘221可以具有800μm的第一水平宽度和900μm的第二水平宽度。即,在设置有第一焊盘221的第一绝缘层211的上表面上,除了垂直腔型表面发射激光器元件100之外,还可以设置用于与附加芯片连接的电路图案层。另外,连接在外部装置和发光封装件200之间的电路图案层可以设置在第一绝缘层211的上表面上。因此,设置在第一绝缘层211的上表面上的第一焊盘121的第一水平宽度和第二水平宽度可以小于第二焊盘至第四焊盘222、223和224的第一水平宽度和第二水平宽度。另外,第一绝缘层211可以是柔性基板,且设置在第一绝缘层211的上表面和下表面上的第二绝缘层可以是刚性基板。
另外,第二焊盘至第四焊盘222、223和224中的每一个可以具有1500μm的第一水平宽度和1600μm的第二水平宽度。
连接部280被设置在第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224之中的第二焊盘222上。例如,连接部280可以是金属膏。例如,连接部280可以是银(Ag)膏。另外,垂直腔型表面发射激光器元件100被设置在连接部280上。也就是说,垂直腔型表面发射激光器元件100可以通过连接部280安装在第二焊盘222上。因此,第二焊盘222可以被称为用于安装垂直腔型表面发射激光器元件100的安装焊盘。
在这种情况下,本发明中的第二焊盘222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的至少1.2倍或更多倍。在本发明中,第二焊盘222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的至少1.5倍或更多倍。在本发明中,第二焊盘222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的至少两倍。在本发明中,第二焊盘222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的至少2.5倍。
即,第二焊盘222提供了在其中安装垂直腔型表面发射激光器元件100的安装区。另外,第二焊盘222可以被设置用来将从垂直腔型表面发射激光器元件100产生的热量通过过孔V传递到下部。因此,第二焊盘222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的150%至300%。此时,如果第二焊盘222的表面积小于垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的150%,存在的问题是垂直腔型表面发射激光器元件100的散热性能降低。另外,如果第二焊盘222的表面积大于垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的300%,则存在的问题是发光封装件的总体积由于第二焊盘222所占据的空间增加而增加。
同时,第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224可以分别设置于在沿垂直方向上重叠的区域上。换句话说,第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224可以垂直对准并定位在多个绝缘层211、212和213的表面上。换句话说,第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224可以对准并定位于在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件100重叠的区域上。
同时,多个过孔V1、V2、V3、V4和V5设置在多个绝缘层211、212、213中。多个过孔V1、V2、V3、V4和V5之中的第二过孔组V4和V5是设置为用于在不同层之间进行信号传输的通孔,并且第一过孔组V1、V2、V3是散热过孔,其将从垂直腔型表面发射激光器元件100产生的热量散发到外部。因此,第一过孔组V1、V2和V3可以包括散热过孔。在这种情况下,第一过孔组V1、V2和V3不仅执行散热功能,而且还可以通过被电连接到垂直腔型表面发射激光器元件100来执行信号传输功能。换句话说,第一过孔组V1、V2和V3电连接到电极部(更具体地,阴极电极),该电极部设置在垂直腔型表面发射激光器元件100的最下部。
构成第一过孔组V1、V2和V3的第一过孔至第三过孔V1、V2和V3分别通过多个绝缘层211、212和213形成。
优选地,第一过孔V1是穿过第一绝缘层211形成的。第二过孔V2是穿过第二绝缘层212形成的。另外,第三过孔V3是穿过第三绝缘层213形成的。第一过孔至第三过孔V3可以与第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224中的至少一个直接接触。
换句话说,第一过孔V1的上表面可以直接接触第一焊盘221的下表面,且第一过孔V1的下表面可以直接接触第三焊盘223的上表面。另外,第二过孔V2的上表面可以直接接触第二焊盘222的下表面,且第二过孔V2的下表面可以直接接触第一焊盘221的上表面。第三过孔V3的上表面可以直接接触接触第三焊盘223的下表面,且第三过孔V3的下表面可以直接接触第四焊盘224的上表面。
第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个可以包括在第一方向上彼此间隔开的多个过孔部VP。即,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个包括在多个绝缘层211、212、213中彼此间隔开的第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3。在本示例性实施例中,第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3将被描述为在第一方向上间隔开。然而,间隔方向可以是垂直于第一方向的第二方向、第一方向的对角线方向或倾斜于第一方向而不是第一方向的方向。另外,尽管在本发明中描述了第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3,但是可以形成10个或更少的过孔部。
第一方向可以是多个绝缘层211、212、213中的每一个的上表面的水平方向(或X轴方向)。在这种情况下,附图示出了第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个均由三个过孔部组成,但这仅是本发明的实施例,构成每个过孔的过孔部(VP的数量)可以进一步增加。
另外,连接到第一焊盘至第四焊盘221、222、223和224的第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个具有在垂直于第一方向的第二方向上延伸的条形形状。即,通常,常规过孔在水平截面中具有圆形形状。在这种情况下,常规过孔在第一方向上的宽度和在第二方向上的宽度基本相同。第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3分别延伸的方向包括垂直于第二方向的第一方向、第二方向的对角线方向、相对于第二方向倾斜的方向、随机方向以及上述第二方向。另外,第一过孔部至第三过孔部(VP1、VP2、VP3)根据延伸方向具有直杆(bar)、曲率杆或之字形杆,从而较宽,它们可以被形成为具有比常规圆形过孔更宽的宽度。
另外,第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3在长轴方向上的宽度(长度)可以大于第一过孔部至第三过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个的厚度。这可以通过增加过孔的体积来提高散热效果。
相比之下,每个过孔部VP1、VP2和VP3在第一方向上的宽度(也称为第一水平宽度)与在第二方向上的宽度(也称为第二水平宽度)不同。例如,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个在第一方向上的宽度可以小于在第二方向上的宽度。例如,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个在第一方向上的宽度可以是在第二方向上的宽度的大约一半。例如,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个在第一方向上的宽度可以是在第二方向上的宽度的大约1/4。换句话说,每个过孔部在第二方向上的宽度可以是在第一方向上的宽度的至少两倍。换句话说,每个过孔部在第二方向上的宽度可以是在第一方向上的宽度的至少4倍或更多倍。更优选地,每个过孔部在第二方向上的宽度的范围可以是在第一方向上的宽度的至少9倍至15倍。
即,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第一水平宽度可以是10μm至150μm。另外,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第二水平宽度可以是20μm至2000μm。另外,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第二水平宽度可以是200μm至1700μm。另外,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第二水平宽度可以是400μm至1500μm。另外,每个过孔部VP1、VP2和VP3的厚度可以是50μm至60μm。例如,每个过孔部VP1、VP2和VP3的厚度可以是55μm。
如上所述,在本发明中,每个过孔部VP1、VP2和VP3可以具有沿第二方向延伸的条形形状,从而改善了有限区域内的散热特性。
也就是说,普通过孔具有圆形形状,其中第一水平宽度和第二水平宽度相同。因此,普通过孔可以在受限的区域内受限制地形成。换句话说,在圆形过孔中,过孔的上表面必须被设置在与焊盘的下表面的边缘区域以预定间隔隔开的位置处,并且每个过孔必须被设置成彼此相距预定距离。因此,通常,在有限的区域内,其面积比本发明的条形过孔的面积小。在这种情况下,由垂直腔型表面发射激光器元件100产生的热量无法有效地排出,并从而使散热特性劣化。因此,在本发明中,如上所述,每个过孔部(VP1、VP2、VP3)具有在第二方向上伸长的条形形状,从而在有限的布置区域内最大化散热特性。
优选地,包括过孔部(VP1、VP2、VP3)的第一过孔至第三过孔(V1、V2、V3)的表面积可以由安装有垂直腔型表面发射激光器元件100的第二焊盘222的的表面积来确定。在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以是上表面或下表面。在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3具有梯形形状,并且因此,第一过孔至第三过孔(V1、V2、V3)中的每一个的上表面积和下表面积彼此不同。第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的表面积可以指代上表面积和下表面积中的较大面积。
第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的至少10%或更大。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的至少15%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的至少20%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的至少30%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的至少40%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的至少50%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的60%或更少。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘222的表面积的75%或更少。
此时,如果第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积小于第二焊盘222表面积的10%,则从垂直腔型表面发射激光器元件100产生的热量无法被有效地释放。另外,如果第一过孔至第三过孔V1、V2、V3的表面积大于第二焊盘222的表面积的至少75%,则第一过孔至第三过孔V1、V2、V3的每一个的一部分与第二焊盘222的下表面不重叠(或可以不对准),从而降低了过孔的可靠性。另外,如果第一过孔至第三过孔V1、V2、V3的表面积大于第二焊盘222的表面积的至少75%,则构成每个过孔的多个过孔部之间的间隙变窄,从而,每个过孔部的侧表面彼此连接,并且过孔区域变宽。因此,当将导电材料填充在过孔内部时,由于导电材料被填充为低于基板,因此难以形成平坦的焊盘。由于这个原因,当安装诸如垂直腔型表面发射激光器的装置时,可能出现断开连接(无电流通过)的可靠性问题。
另外,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的一部分可以在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件100重叠。
在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面可以包括与垂直腔型表面发射激光器元件100的下表面重叠的重叠区域。在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠区域的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的10%或更多。这里,该重叠区域的表面积可以是每个过孔的上表面和下表面之中具有较大面积的表面的面积。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的15%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的20%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的30%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的40%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的50%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的表面积的60%或更多。
因此,根据本发明的发光封装件200可以被制造为比总厚度由基板210而确定的比较示例的发光封装件更薄。
由于根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件仅需要一个基板来安装垂直腔型表面发射激光器元件100并布置电路图案层,因此可以减小发光封装件的总厚度。详细地,根据实施例的发光封装件可以去除包括氮化铝的散热基板(比较示例的第二基板)。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件中,可以省略第一基板和第二基板之间的粘合层,从而解决由于粘合层的粘合性差引起的问题。因此,可以提高发光封装件的可靠性。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件中,由于信号在一个基板210上传输,因此可以使信号传输距离和信号损失最小化。具体地,常规上,信号在第一基板和第二基板之间传输,或者信号通过导线在阴极电极和阳极电极之间传输,从而增加了信号传输距离。另一方面,根据本发明的实施例,垂直腔型表面发射激光器元件100和电路图案被安装并布置在一个基板210上,从而可以大大减小了信号传输距离。具体地,在本发明中,当基板被连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极时,通过附加连接执行信号传输而无需导线键合,从而使信号损失最小化。
另外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件可以在单个工艺(即,制造一个基板的工艺)中制造,因此,与现有技术中通过分开的工艺分别制造第一基板和第二基板的那些相比,该实施例可以提高工艺效率和产品的成品率。
同时,保护层230被设置在基板210的最上部分和最下部分。保护层230形成为保护绝缘层211、212、213或电路图案层的表面。优选地,保护层230可以是抗蚀层(resistlayer)。例如,保护层230可以是包括有机聚合物材料的阻焊层。例如,保护层230可以包括基于环氧丙烯酸酯的树脂。详细地,保护层230可以包括树脂、固化剂、光引发剂、颜料、溶剂、填料、添加剂、丙烯酸单体等。然而,示例性实施例不限于此,并且保护层230可以是光阻焊层、覆盖层和聚合物材料中的任何一个。
保护层230的厚度可以是1μm至20μm。保护层230的厚度可以是1μm至15μm。例如,保护层230的厚度可以是5μm至20μm。当保护层230的厚度大于20μm时,发光封装件的总厚度可能增加。当保护层230的厚度小于1μm时,包括在发光封装件中的电路图案层的可靠性可能劣化。
保护层230暴露电路图案层之中的至少一个电路图案层的表面。在这种情况下,保护层230包括设置在第二绝缘层212上的上保护层230和设置在第三绝缘层211、212和213下方的下保护层230。
另外,上保护层230可以暴露安装在第二绝缘层212上的垂直腔型表面发射激光器元件100和电极图案240。而且,设置在第二绝缘层212上的电路图案层可以包括用于接地的接地区域,并且上保护层230可以暴露该接地区域。
另外,可以在暴露设置在第三绝缘层213的下表面上的电路图案层之中的用于接地的接地区域的同时设置下保护层230。
另外,保护部250可以被设置在下保护层230的下方。
保护部250可以整体形成在下保护层230的下表面上,该下表面包括通过下保护层230暴露的接地区域。
在这种情况下,保护部250可以包括屏蔽层251,该屏蔽层251被设置在下保护层230的下表面和通过下保护层230而暴露的接地区域的下方。屏蔽层251可以是屏蔽电磁干扰(EMI)的屏蔽层。
粘合层252可以设置在屏蔽层251的下表面上。粘合层252可以设置在屏蔽层251的下方,用于附接金属板253。金属板253可以是不锈钢(SUS)。金属板253可以具有100μm的厚度。
同时,保持架300被设置在上保护层230上。在这种情况下,粘合层(未示出)可以设置在上保护层230和保持架300之间,并且保持架300可以稳定地附接到上保护层230。
在这种情况下,保持架300包括安置部(seating part),扩散部400被安置在该安置部上,同时暴露垂直腔型表面发射激光器元件100的上部区域。此外,扩散部400设置在安置部上,以覆盖垂直腔型表面发射激光器元件100的上部区域。扩散部400可以被称为扩散器。
在如上所述的本发明的实施例中,包括多个具有条形形状的过孔部的过孔V1、V2和V3形成在焊盘220下方,在焊盘220上设置有垂直腔型表面发射激光器元件100。多个过孔V1、V2和V3将从垂直腔型表面发射激光器元件100产生的热量从垂直腔型表面发射激光器元件100的下部传递到外部。在这种情况下,与常规的圆形通孔相比,多个过孔V1、V2和V3具有可以在相同空间中形成的更大的面积,并且因此可以改善发射特性。
在下文中,将详细描述垂直腔型表面发射激光器元件100的层结构以及分别构成过孔V1、V2和V3的多个过孔部VP1、VP2、VP3。
图4是示出根据本发明的实施例的垂直腔型表面发射激光器元件100的图。
如图4所示,包括在根据本发明实施例的发光封装件中的发光元件可以是垂直腔型表面发射激光器元件100(VCSEL)。
垂直腔型表面发射激光器元件100可以包括发光结构110以及第一电极120和第二电极160。
第一电极120可以包括粘合层121、基板123和第一导电层125。粘合层121可以包括能够进行共晶接合的材料。例如,粘合层121可以包括AuSn、NiSn和InAu中的至少一个。
基板123可以由导电构件形成,并且它可以由诸如铜(Cu-铜)、金(Au-金)、镍(Ni-镍)、钼(Mo)、铜钨(Cu-W)、载体晶圆(例如,Si、Ge、AlN、GaAs、ZnO、SiC等)。作为另一示例,基板123可以被实现为导电片。当基板123由GaAs制成时,发光结构110可以在基板123上生长,并且可以省略粘合层121。
第一导电层125可以设置在基板123下方。第一导电层125可以从以下各项中选择:Ti、Ru、Rh、Ir、Mg、Zn、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag和Au及其可选合金。并且,第一导电层125可以被形成为单层或多层。
发光结构110可以包括设置在第一电极120上的第一半导体层111、有源层113、孔径(aperture)层114和第二半导体层115。在发光结构110中,多个化合物半导体层可以生长在第一基板121上,并且用于多个化合物半导体层的生长设备包括电子束蒸发器、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体激光沉积(PLD)、双重型热蒸发器溅射、金属有机化学气相沉积(MOCVD)等,但不限于此。
第一半导体层111可以通过掺杂有第一导电类型掺杂剂的3-5族或2-6族化合物半导体中的至少一个来实现。例如,第一半导体层111可以由GaAs、GaAl、InP、InAs和GaP形成,但是不限于此。第一半导体层111可以由具有AlxGa1-xAs(0<x<1)/AlyGa1-yAs(0<x<1)(y<x)的组成式的半导体材料形成。第一半导体层111可以是掺杂有诸如Si、Ge、Sn、Se、Te等n型掺杂剂的n型半导体层。第一半导体层111可以是通过交替设置不同的半导体层而具有λ/4n的厚度的分布式布拉格反射器(DBR)。
有源层113可以通过3-5族或2-6族化合物半导体中的至少一个来实现。例如,有源层113可以是GaAs、GaAl、InP、InAs和GaP中的一个,但是不限于此。当有源层113以多阱结构实现时,有源层113可以包括交替设置的多个阱层和多个势垒层。多个阱层可以由例如具有InpGa1-pAs(0≤p≤1)的组成式的半导体材料形成。势垒层可以由例如具有InqGa1-qAs(0≤q≤1)的组成式的半导体材料形成,但是不限于此。
孔径层114可以被设置在有源层113上。孔径层114可以包括在中央部分的圆形开口,但不限于此。孔径层114可以包括限制电流移动以使电流集中到有源层113的中心的功能。也就是说,孔径层114可以调节谐振波长,并且从有源层113垂直发出的射束角可以被调节。孔径层114可以包括诸如SiO2或Al2O3等介电材料,并且可以具有比有源层113以及第一半导体层111和第二半导体层115更大的带隙。
第二半导体层115可以通过掺杂有第二导电类型掺杂剂的3-5族或2-6族化合物半导体中的至少一个来实现。例如,第二半导体层115可以是GaAs、GaAl、InP、InAs和GaP中的一个,但是不限于此。第二半导体层115可以由例如具有组成式AlxGa1-xAs(0<x<1)/AlyGa1-yAs(0<x<1)(y<x)的半导体材料形成。第二半导体层115可以是具有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等p型掺杂剂的p型半导体层。第二半导体层115可以是通过交替设置不同的半导体层而具有λ/4n的厚度的DBR。第二半导体层115可以具有比第一半导体层111低的反射率。例如,第一半导体层111和第二半导体层115可以垂直地形成反射率为90%或更多的谐振腔。在这种情况下,光可以通过第二半导体层115发射到外部,该第二半导体层115的反射率比第一半导体层111的反射率低。
根据实施例的垂直腔型表面发射激光器元件100可以包括在发光结构110上的第二导电层140。第二导电层140在第二半导体层115上。第二导电层可以沿着发射区EA的边缘来设置。第二导电层140可以具有圆环型俯视图,但是不限于此,并且可以是椭圆形或多边形。第二导电层140可以包括欧姆接触功能。第二导电层140可以通过掺杂有第二导电类型掺杂剂的3-5族或2-6族化合物半导体中的至少一个来实现。例如,第二导电层140是GaAl、InP、InAs和GaP,但不限于此。第二导电层140可以是具有诸如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba等p型掺杂剂的p型半导体层。
根据实施例的垂直腔型表面发射激光器元件100可以包括在发光结构110上的保护层150。保护层150可以设置在第二半导体层115上。保护层150可以与发光区域EA垂直重叠。实施例的发光元件100可以包括绝缘层130。绝缘层130可以被设置在发光结构110上。绝缘层130可以包括诸如Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr等材料的诸如氧化物、氮化物、氟化物或硫化物等的绝缘材料、或绝缘树脂。绝缘层130可以由例如SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2选择性地形成。绝缘层130可以被形成为单层或多层,但是不限于此。
第二电极160可以被设置在第二导电层140和绝缘层130上。第二电极160可以电连接到第二导电层140。第二电极160选自Ti、Ru、Rh、Ir、Mg、Zn、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag和Au及其可选合金,并且可以被形成为单层或多层。
同时,第一电极160可以是垂直腔型表面发射激光器元件100的阳极电极,且第二电极120可以是阴极电极。
另外,第一电极160通过连接构件W连接到电极图案240,且第二电极120被设置在焊盘222上。
在下文中,将参照图5至图7描述包括多个过孔部VP1、VP2和VP3的过孔V1、V2和V3。如上所述,过孔V1、V2和V3是散热过孔,并且被设置于在垂直方向上与焊盘220重叠的区域上。另外,过孔V1、V2和V3的至少一部分在垂直方向上与设置有垂直腔型表面发射激光器元件100的区域重叠。
在这种情况下,过孔V1、V2和V3中的每一个均包括多个过孔部VP1、VP2和VP3。多个过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个具有彼此不同的第一水平宽度W1和第二水平宽度W2,如图5所示。例如,第一水平宽度W1小于第二水平宽度W2。例如,第一水平宽度W1可以是第二水平宽度W2的1/2的水平。例如,第一水平宽度W1可以是第二水平宽度W2的大约1/4。例如,第一水平宽度W1可以是第二水平宽度W2的1/9至1/15。换句话说,第二水平宽度W2可以是第一水平宽度W1的至少两倍。例如,第二水平宽度W2可以是第一水平宽度W1的4倍或更多倍。例如,第二水平宽度W2的范围可以是在第一水平宽度W1的9倍至15倍之间。在本发明的附图中,过孔V1、V2和V3被示意性地布置为平行于线性焊盘的一侧,但是本发明不限于此。即,过孔V1、V2和V3可以具有弯曲的形状或之字形的形状,并且因此可以被形成为与焊盘的一侧成一定角度并且具有预定的倾斜角度。另外,尽管垂直地示出了第一水平宽度和第二水平宽度,但这仅是存在过孔的不同的短宽度和长宽度的示例。
因此,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第一水平宽度W1可以是10μm至150μm。另外,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第二水平宽度W2可以是20μm至2000μm。另外,每个过孔部VP1,VP2和VP3的第二水平宽度W2可以是200μm至1700μm。另外,每个过孔部VP1、VP2和VP3的第二水平宽度W2可以是400μm至1500μm。
参照图6,每个过孔部VP1、VP2和VP3不仅仅包括一个导通孔VH,而是多个导通孔VH1、VH2、VH3、VH4、VH5和VH6中的至少一些在垂直方向上重叠。在附图中,为了便于解释,每个过孔部(VP1、VP2、VP3)被示为由六个导通孔组成,但这仅仅是本发明的实施例,并且每个过孔部VP1、VP2、VP3可以进一步增加导通孔的数量。另外,在附图中,六个导通孔示意性地形成为沿直线彼此重叠,但是不同的是,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个可以通过将具有弯曲或之字形形状等的多个导通孔彼此连接而形成。
在这种情况下,多个导通孔VH1、VH2、VH3、VH4、VH5和VH6中的每一个可以通过重叠至少一些相邻的导通孔来设置。例如,第二导通孔VH2被设置在与第一导通孔VH1相邻的区域中。在这种情况下,第二导通孔VH2的一部分可以在垂直方向上与第一导通孔VH1的一部分重叠。即,第一重叠区域OR1可以形成在第一导通孔VH1和第二导通孔VH2之间。即,第一导通孔VH1被设置为穿过绝缘层211、212和213。另外,第二导通孔被设置为穿过绝缘层211、212和213,以便在与第一导通孔VH1相邻的位置处与第一导通孔VH1重叠。因此,第一导通孔VH1和第二导通孔VH2具有彼此连接的形状。例如,第一导通孔VH1和第二导通孔VH2可以具有俯视的花生形状。同样,第三导通孔VH3被设置在与第二导通孔VH2相邻的位置处。第二重叠区域OR2可以形成在第二导通孔VH2和第三导通孔VH3之间。
类似地,第四导通孔VH4设置在与第三导通孔VH3相邻的位置处。第三重叠区域OR3可以形成在第三导通孔VH3和第四导通孔VH4之间。
同样,第五导通孔VH5设置在与第四导通孔VH4相邻的位置处。第四重叠区域OR4可以形成在第四导通孔VH4和第五导通孔VH5之间。
同样,第六导通孔VH6设置在与第五导通孔VH5相邻的位置处。第五重叠区域OR5可以形成在第五导通孔VH5和第六导通孔VH6之间。
如上所述,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个都不由单个导通孔VH形成,而是由多个导通孔VH1至VH6的组合形成。因此,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个具有大于第一水平宽度W1的第二水平宽度W2。
同时,如上所述,在过孔部VP1、VP2和VP3的每一个中,重叠区域设置在相邻的导通孔之间。在这种情况下,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个的上表面的形状可以根据重叠区域的大小来确定。在此,在本发明的实施例中,重叠区占至少40%或更多。换句话说,第二导通孔VH2可以形成为与第一导通孔VH1重叠至少40%或更多。换句话说,第一重叠区OR1的面积可以是第一导通孔VH1的面积的40%或更多。例如,第一重叠区OR1的面积可以是第一导通孔VH1的面积的50%或更多。例如,第一重叠区OR1的面积可以是第一导通孔VH1的面积的60%或更多。例如,第一重叠区OR1的面积可以是第一导通孔VH1的面积的70%或更多。例如,第一重叠区OR1的面积可以是第一导通孔VH1的面积的80%或更多。例如,第一重叠区OR1的面积可以是第一导通孔VH1的面积的90%或更少。
同时,在过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个的上表面上,第二方向上的侧表面可以由重叠区的面积确定。即,如果重叠区的面积增加,则侧表面将具有直线形状,并且如果重叠区的面积减小,则侧表面可以具有曲线形状。
此时,如果第一重叠区域OR1小于第一导通孔VH1的面积的40%,则存在的问题在于,每个导通孔之间的重叠区域中的过孔面积减小,因此,散热性能劣化。
另外,如果第一重叠区域OR1大于第一导通孔VH1的面积的90%,则可能显著地增加用于形成过孔V1、V2和V3的制造时间。因此,第一重叠区域OR1的范围在第一导通孔VH1的面积的40%至90%之间。
同样,第二重叠区域至第五重叠区域OR2、OR3、OR4、OR5的范围可以在第二导通孔至第五导通孔VH1至VH6中任一个的面积的40%至90%之间。
同时,构成过孔V1、V2和V3中的每一个的多个过孔部VP1、VP2和VP3可以以各种形式被修改。在图6中,已经描述了仅在第二方向上设置多个导通孔。然而,如果每个导通孔的面积小,则多个导通孔不仅可以设置在第二方向上,而且可以设置在第一方向上。
即,参照图7的(a),每个过孔部VP1,VP2和VP3包括:第一导通孔VH1;第二导通孔VH2,其被设置于在第二方向上与第一导通孔VH1相邻的区域中并且与第一导通孔VH1重叠;第三导通孔VH3,其被设置在与第二导通孔VH2相邻的区域中并且与第二导通孔VH2重叠;第四导通孔VH4,其被设置于在第二方向上与第三导通孔VH3相邻的区域中并且与第三导通孔VH3重叠;第五导通孔VH5,其被设置于在第二方向上与第四导通孔VH4相邻的区域中并且与第四导通孔VH4重叠;第六导通孔VH6,其被设置于在第二方向上与第五导通孔VH5相邻的区域中并且与第五导通孔VH5重叠;第七导通孔VH7,其被设置于在第一方向上与第一导通孔VH1相邻的区域中并且与第一导通孔VH1重叠;第八导通孔VH8,其被设置于在第一方向上与第二导通孔VH2相邻的区域中并且与第二导通孔VH2重叠;第九导通孔VH9,其被设置于在第一方向上与第三导通孔VH3相邻的区域中并且与第三导通孔VH3重叠;第十导通孔VH10,其被设置于在第一方向上与第四导通孔VH4相邻的区域中并且与第四导通孔VH4重叠;第十一导通孔VH11,其被设置于在第一方向上与第五导通孔VH5相邻的区域中并且与第五导通孔VH5重叠;以及第十二导通孔VH12,其被设置于在第一方向上与第六导通孔VH6相邻的区域中并且与第六导通孔VH6重叠。
在这种情况下,可以最大化每个过孔部VP1、VP2和VP3的面积,从而可以改善散热特性。
同时,随着图6中的重叠区域的面积如图7的(b)那样增加,在相同空间中形成的导通孔的数量增加。
也就是说,如图7的(b)所示,随着重叠面积增加,过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个都包括第一导通孔VH1至第十二导通孔VH12。即,在图6中,在相同的空间中包括六个导通孔,但是随着重叠面积的增加,导通孔的数量增加,因此,每个过孔部的面积增加。这里,导通孔VH1至VH12中的每一个可以设置为与相邻的导通孔重叠80%至90%。因此,每个导通孔可以与除了相邻的导通孔以外的其他导通孔重叠。换句话说,第一导通孔VH1不仅可以与紧邻的第二导通孔VH2重叠,而且可以与第二导通孔VH2、第三导通孔VH3和第四导通孔VH4重叠。随着重叠区域的面积增加,导通孔部的上表面的侧部具有线性形状,因此,过孔部在相同空间中占据的面积可以被最大化。
图8是示出根据本发明实施例的发光模块的视图,图9是示出根据本发明实施例的垂直腔型表面发射激光器元件100的布置的平面图,图10是示出图8的驱动器元件和垂直腔型表面发射激光器元件100之间的连接关系的平面图,图11是比较本发明和比较示例的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件100的阴极电极之间的电路距离的视图,图12是示出根据本发明另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件100的布置形式的视图,图13是示出根据本发明另一实施例的垂直腔型表面发射激光器元件100的布置的图。
在下文中,将参照图8至图13描述根据本发明实施例的发光模块。
在根据本发明示例性实施例的发光模块中,驱动器元件500可以附加地设置在图3的发光封装件中的绝缘层211、212和213上。
即,发光模块包括基板210、焊盘220、过孔V1、V2和V3、保护层230、电极图案240和保护部250,该基板210包括绝缘层211、212、213,该焊盘220包括第一焊盘至第三焊盘。
在这种情况下,用于安装驱动器元件500的连接图案260附加地形成在绝缘层211、212、213的最上面的绝缘层212的上表面上。
另外,第二连接部270设置在连接图案260上,并且驱动器元件500通过第二连接部270附接在第二连接部270上。即,垂直腔型表面发射激光器元件100通过第一连接部280附接在焊盘220上,并且驱动器元件500通过第二连接部270附接在连接图案260上。
同时,多个端子(未示出)位于驱动器元件500的下表面上。多个端子可以包括用于接收信号的接收端子、用于发送信号的发送端子以及接地端子。在这种情况下,常规上,驱动器元件500的接地端子和垂直腔型表面发射激光器元件100的接地端子通过诸如单独的导线等连接构件互连,但是在该实施例中,可以不存在单独的导线。另外,在连接垂直腔型表面发射激光器元件100的阴极电极和接地端子时,可能不需要单独的导线。
可选地,在本发明中,驱动器元件500的接地端子和阴极电极两者可以位于一个焊盘上。在这种情况下,一个焊盘是在其上设置有过孔V1、V2和V3的焊盘,并且优选地,一个焊盘是设置在最上面的绝缘层上的第二焊盘222。
也就是说,其上设置有驱动器元件500的连接图案260被设置在第二绝缘层212的上表面上。在这种情况下,连接图案260可以根据设置在驱动器元件500中的端子的数量而被设置在第二绝缘层212上。在这种情况下,在本发明中,其上设置有垂直腔型表面发射激光器元件100的焊盘222的一部分被用作驱动器元件500的连接图案。
即,连接图案260可以包括第一连接图案至第三连接图案261、262和263。另外,构成第二连接部270的第一子连接部至第三子连接部271、272和273分别被设置在第一连接图案至第三连接图案261、262和263上。另外,驱动器元件500可以通过第一子连接部至第三子连接部271、272和273安装在连接图案上。这时,构成第二连接部270的第四子连接部274也位于焊盘222上,并且驱动器元件500的接地端子可位于第四子连接部274上。
换句话说,在现有技术中,驱动器元件500的接地端子被设置在单独的连接图案上,因此,连接到接地端子的连接图案通过导线与阴极电极电连接。
相反,在本发明中,驱动器元件500的接地端子也被设置在其上设置有阴极电极的焊盘上,使得阴极电极和驱动器元件500之间的信号距离可以被最小化。
因此,在本发明中,驱动器元件500的一部分可以位于与焊盘222垂直重叠的区域上。在这种情况下,位于与焊盘222垂直重叠的区域上的驱动器元件500的一部分可以是其中形成了接地端子的区域。
同时,参考图9,垂直腔型表面发射激光器元件100设置在焊盘222上,并且包括构成相应的过孔V1、V2和V3的多个过孔部VP1、VP2、VP3,并且被设置为在垂直方向上与至少一个过孔部重叠。
也就是说,如图9的(a)所示,垂直腔型表面发射激光器元件100可以设置在焊盘220的中央区域中,并且可以设置为在垂直方向上与两个过孔部重叠。相反,如图9的(b)所示,垂直腔型表面发射激光器元件100可以设置在焊盘220的外部区域中,以在垂直方向上仅与一个过孔部重叠。另外,如图9的(c)所示,垂直腔型表面发射激光器元件100可以设置在焊盘220的拐角区域中,以被设置为在垂直方向上仅与一个过孔部重叠。
同时,如图10所示,多个接地端子可以被包括在驱动器元件500的下表面上。例如,驱动器元件500可以包括第一接地端子至第三接地端子510、520和530。另外,第一接地端子至第三接地端子510、520和530可以通过设置在焊盘222上的第二连接部270直接附接到焊盘。因此,接地端子可以通过第一连接部280连接到设置在焊盘222上的垂直腔型表面发射激光器元件100的阴极电极,而无需诸如导线等单独的连接构件。
参照图11,在图11的(a)中,第一连接部23设置在单独的第二基板20上,并且垂直腔型表面发射激光器元件22设置在第一连接部23上。
另外,驱动器元件70设置在第一基板10上。即,驱动器元件70通过第二连接部80安装在设置在基板上的电路图案层11上。
因此,驱动器元件70和垂直腔型表面发射激光器元件22通过单独的连接构件14彼此电连接。具体地,驱动器元件70的接地端子位于设置在第一基板10上的电路图案层11上。另外,垂直腔型表面发射激光器元件22的阴极电极位于设置在第二基板20上的金属层21上。常规的第二基板20被制成比第一基板10厚,这是因为由于使用AlN基板而难以调节高度。此外,在现有技术中,可以以与第一基板10相同的高度来制造第二基板20,但是这是困难的,因为单独地需要用于匹配制造成本和高度的工艺。另外,即使第二基板20的高度被调整为第一基板10的高度,作为单独基板的第二基板10也必须插入到第一基板10中,从而在第一基板10和第二基板10之间存在空间,使得不能一起制造电路图案层11和金属层21。因此,在常规的发光模块中,连接构件14位于电路图案层11和金属层21之间。
相反,在本发明中,如图11的(b)所示,其中设置有垂直腔型表面发射激光器元件的第一连接部280和其中设置有驱动器元件的第二连接部270二者均位于一个焊盘222上。也就是说,由于垂直腔型表面发射激光器元件100的阴极电极位于焊盘222上,因此不需要单独的连接构件。另外,驱动器元件500的接地端子也可以位于焊盘222上。
因此,在本发明中,与比较示例不同,驱动器元件500与垂直腔型表面发射激光器元件100之间的信号距离可以被最小化,从而可以通过减小电感来使信号损失最小化。
同时,参考图12,设置在最上面的绝缘层上的焊盘222的上表面可以不平坦并且可以具有曲率。即,焊盘222的上表面之中的与过孔部VP1、VP2和VP3垂直重叠的区域的上表面可以包括凹入部分CR,该凹入部分CR在向下方向上凹陷预定深度。
即,每个过孔部是具有条形形状的大区域,因此,在将金属材料填充到构成每个过孔部的导通孔中的过程中,可能出现与其他区域的高度差。
构成过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个的多个导通孔可以通过机械、激光和化学处理中的任何一种来形成。当导通孔通过机械加工形成时,可以使用诸如铣削、钻孔和镂铣(routing)等方法,而当通过激光加工形成时,可以使用UV或CO2激光方法。另外,当通过化学处理形成时,绝缘层211、212、213可以使用包含氨基硅烷或酮的化学试剂而形成开口。
另一方面,激光加工是通过将光能集中在表面上以熔化和蒸发一部分材料而具有期望的形状的切割方法,并且可以通过计算机程序容易地处理复杂的形成,这使得甚至能够加工其他方法难以实现的困难的复合材料。
此外,激光加工的切割直径至少为0.005mm,并且具有大范围的可能的厚度。
作为激光加工钻头,优选的是使用YAG(钇铝石榴石)激光器、CO2激光器或紫外(UV)激光器。YAG激光器是可以同时处理铜箔层和绝缘层的激光器,而CO2激光器是只能处理绝缘层的激光器。
当形成导通孔时,导通孔被填充有导电材料以形成过孔V1、V2和V3。形成过孔(V1、V2、V3)的金属材料是选自铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)和钯(Pd)中的任何一个。它可以是材料,并且可以通过化学镀、电镀、丝网印刷、溅射、蒸发、喷墨、点涂(dispensing)以及它们的组合中的任何一种来执行导电材料的填充。
即,在用导电材料填充导通孔的内部的过程中,还形成焊盘222,由于设置有导通孔的区域和除该区域以外的区域之间在镀覆方面的差异,凹入部分CR可以被形成在焊盘的上表面上。
在这种情况下,在根据导通孔的填充的焊盘形成工艺中,执行爬镀(overplating)并对被爬镀的区域进行抛光。因此,可以使焊盘的上表面平坦。然而,在本发明中,第一绝缘层211具有柔性特性,因此难以抛光被爬镀的区域。因此,在与过孔部VP1、VP2和VP3重叠的区域中的焊盘的上表面可以具有凹入部分CR。优选的是凹入部分CR的最小高度被形成为比基板的上表面高。即,凹入部分被形成为高于过孔的上表面。因此,当安装垂直腔型表面发射激光器元件100时,倾斜被最小化,从而最小化了光的发散角改变的问题。
此时,如果垂直腔型表面发射激光器元件100设置在凹入部分CR上,则在垂直腔型表面发射激光器元件100的安装可靠性上可能出现问题,从而不能正常发光。即,如果垂直腔型表面发射激光器元件100设置在凹入部分CR上,则垂直腔型表面发射激光器元件100可以具有预定的倾斜角并且可以安装在焊盘上,这可能影响垂直腔型表面发射激光器元件100的光的发散角。
因此,在本发明中,如图12的(a)和(b)所示,垂直腔表面被形成在不与焊盘的上表面的多个过孔部VP1、VP2、VP3垂直重叠的区域上,或者多个过孔部VP1、VP2和VP3可以被设置成位于不与垂直腔型表面发射激光器元件100的四个侧面之中的彼此面对的两个侧面垂直重叠的区域中,如图9的(b)所示。图12的(a)是当垂直腔型表面发光激光器元件100被设置在不与多个过孔部VP1、VP2、VP3垂直重叠的区域上时发光模块的截面图,图12的(b)是是图12的(a)的平面图。
因此,多个过孔部VP1、VP2和VP3可以不被设置在与焊盘220垂直重叠的至少一些区域上。另外,垂直腔型表面发射激光器元件100可以设置于在垂直方向上未设置多个过孔部VP1、VP2和VP3的区域上。在这种情况下,可以进一步增加多个过孔部VP1、VP2和VP3的面积,以防止散热性能中的问题。例如,多个过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个可以包括不仅在第一方向上重叠而且在第二方向上重叠的多个导通孔,如图7的(a)所示。
同时,在本发明中,调整垂直腔型表面发射激光器元件100的安装位置以最小化驱动器元件500和垂直腔型表面发射激光器元件100之间的信号距离。
也就是说,如图13的(a)和(b)所示,多个过孔部VP1、VP2和VP3被设置在远离驱动器元件500的侧上的与焊盘的上表面垂直重叠的区域中。因此,构成过孔V1、V2和V3的过孔部VP1、VP2和VP3不位于与驱动器元件500相邻的焊盘220的上表面的下方。另外,垂直腔型表面发射激光器元件100设置在与驱动器元件500相邻的区域中的焊盘的上表面上。这里,图13的(a)是发光模块的截面图,图12的(b)是图12的(a)的平面图。
因此,在增加垂直腔型表面发射激光器元件100的安装可靠性的同时,可以最小化驱动器元件500和垂直腔型表面发射激光器元件100之间的信号距离。另外,可以解决由于焊盘的凹入部分CA而导致的发光元件的倾斜引起的问题。
图14是示出根据本发明实施例的相机装置的透视图,图15是示出沿图14的线A-A'截取的相机装置的截面图,且图16是示出图14的驱动器元件、垂直腔型表面发射激光器元件和光接收元件的布置关系的图。
参照图14至图16,本发明中的发光封装件和包括该发光封装件的发光模块可以应用于相机装置。
因此,除了垂直腔型表面发射激光器元件100和驱动器元件500之外,图像传感器620、滤光器640和连接器630还可以被设置在构成发光封装件或发光模块、光接收元件610的基板210上。
为此,基板210可以包括第一刚性区域RA1、柔性区域FA和第二刚性区域RA2。另外,连接器630被设置在第二刚性区域RA2上。
连接器630可以电连接到图像传感器620。而且,连接器630可以电连接到其中安装有相机模块的电子装置的控制板(未示出)。即,连接器630可以将通过图像传感器620感测到的数字信号的图像信号发送到控制板。
柔性区域FA位于第一刚性区域RA1与第二刚性区域RA2之间。柔性区域FA具有与刚性区域不同的基板210的堆叠结构。即,如上所述,第一刚性区域RA1和第二刚性区域RA2的基板210可以包括多个绝缘层211、212和213。另外,除了第二绝缘层212和第三绝缘层213之外,仅第一绝缘层211位于柔性区域FA中。因此,柔性区域FA具有根据第一绝缘层211的特性的柔性特性。同时,覆盖层660位于柔性区域FA的第一绝缘层211的表面上。覆盖层660可以保护设置在柔性区域FA的第一绝缘层211的表面上的电路图案层。
同时,第一刚性区域RA1可以被划分为多个区域。即,第一刚性区域RA1可以被划分为第一区域和第二区域,在该第一区域中设置有包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光模块,在该第二相机区域中设置有包括透镜组件的相机模块。
另外,如上所述,垂直腔型表面发射激光器元件100、驱动器元件500、光接收元件610和光接收元件610的安装焊盘245被设置在第一区域上。另外,图像传感器620、滤光器640和透镜组件650设置在第二区域上。
同时,保持架300设置在第一区域和第二区域上,并且包括暴露第一区域的上部的第一开口和暴露第二区域的上部的第二开口。另外,第一开口可以包括其中设置有扩散部400的第一安置部。另外,第二开口可以包括其上设置有透镜组件650的第二安置部。
同时,图像传感器620可以与图像信号处理器(ISP)(未示出)一起被安装,但是在本发明的实施例中使用的CIS(CMOS图像传感器)是配备有ISP功能的传感器,并且未单独地设置图像信号处理模块。
滤光器640可以位于图像传感器620的上部,以降低红外线的透射率并增加反射率以保护图像传感器620。此外,滤光器640增加人识别的可见光区域的透射率,从而图像传感器620可以收集更多的图像信息。
图17是示出根据本发明的实施例的发光封装件、发光模块和相机装置中的散热特性的图。
参照图17,为了确认根据本发明实施例的包括过孔V1、V2和V3的发光封装件、发光模块和相机装置中的散热特性,散热过孔的面积占焊盘的表面积的40%。并且,作为热模拟的结果,确认了表现出与常规AlN基板(比较示例中的第二基板)相似的散热特性。即,如图17所示,确认了环境温度为20℃,设置有垂直腔型表面发射激光器元件100的区域的最高温度为28.26℃。另外,当散热过孔的面积为焊盘的表面积的10%时,设置的最大值为38.5℃;当散热过孔的面积为焊盘的表面积的20%时,设置的最大值为33.1℃;当散热过孔的面积为焊盘的表面积的30%时,设置的最大值为30.5℃;当散热过孔的面积为焊盘的表面积的50%时,设置的最大值为28℃;当散热过孔的面积为焊盘的表面积的60%时,设置的最大值为27.5℃;当散热过孔的面积为焊盘的表面积的75%时,设置的最大值为27.2℃。
在下文中,将描述根据另一实施例的配备有垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件。
图18是根据本发明实施例的配备有垂直腔型表面发射激光器元件的发光封装件的示意图。
参照图18,在根据本发明实施例的发光封装件中,仅一个印刷电路板可以用于安装垂直腔型表面发射激光器元件1100。构成根据实施例的发光封装件的基板1210可以是刚性柔性印刷电路板(RFPCB)。构成根据实施例的发光封装件的基板1210可以是刚性印刷电路板。构成根据实施例的发光封装件的基板1210可以是柔性电路板。
详细地,在根据实施例的发光封装件中,垂直腔型表面发射激光器元件1100和连接到垂直腔型表面发射激光器元件1100的图案部分1240可以被设置在一个基板1210上。
基板1210可以是用于布置垂直腔型表面发射激光器元件1100的印刷电路板的支撑基板。此外,基板1210可以是用于设置电连接到垂直腔型表面发射激光器元件1100的图案部分1240的支撑基板。另外,基板1210可以是用于印刷电路板的支撑基板,该印刷电路板用于设置各种信号线,这些信号线通过图案部分1240将信号传输到垂直腔型表面发射激光器元件1100。
如上所述的基板1210的厚度可以是200μm至250μm。即,基板1210的厚度可以与比较示例中的第一基板10的厚度基本相同。
此时,在本发明中,垂直腔型表面发射激光器元件1100被设置在基板1210上。因此,在根据本发明实施例的发光封装件中,与比较示例不同,发光封装件的总厚度由基板1210的厚度确定。
因此,在本发明中,可以将其制造成比比较示例中的发光封装件的总厚度更薄,比较示例中的发光封装件的总厚度由第二基板确定或者由第一基板和第二基板的相应的厚度的总和确定。
也就是说,如图18所示的实施例中的发光封装件可以具有3.1mm至3.43mm的包括金属板的总厚度T3,其比T1和T2小。
因此,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1a的比较示例的厚度T1的80%至95%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1a的比较示例的厚度T1的85%至90%的厚度。
另外,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的20%至50%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的25%至40%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的25%至35%的厚度。
由于根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件100的发光封装件仅需要一个印刷电路板来安装垂直腔型表面发射激光器元件100并布置电路图案,因此可以减小发光封装件的总厚度。详细地,在根据实施例的发光封装件中,可以去除包括氮化铝的散热基板(第二基板),因此可以减小发光封装件的总厚度。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件中,可以省略第一基板和第二基板之间的粘合层,从而解决由于粘合层的粘合性差引起的问题。因此,可以提高发光封装件的可靠性。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件中,由于信号在一个基板1210上传输,因此可以使信号传输距离和信号损失最小化。具体地,常规上,信号在第一基板和第二基板之间传输,或者号通过导线在阴极电极和阳极电极之间传输,从而增加了信号传输距离。另一方面,根据本发明的实施例,垂直腔型表面发射激光器元件100和电路图案被安装并布置在一个基板1210上,并且垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极和阳极电极中的至少一个不经由导线连接,从而可以大大减小信号传输距离。
此外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件可以在单个工艺中制造。因此,与现有技术中通过分开的工艺分别制造第一基板和第二基板的那些相比,该实施例可以提高工艺效率和产品的成品率。
保持架1300被设置在基板1210上。此外,扩散部1400被设置在保持架1300上以覆盖垂直腔型表面发射激光器元件1100的上部区域。扩散部1400可以在扩散由垂直腔型表面发射激光器元件1100产生的光的同时防止光直接暴露给用户。
焊盘1220被设置在基板1210的表面上,在与设置有垂直腔型表面发射激光器元件1100的区域垂直重叠的区域中。当基板1210由至少两个或更多个绝缘层形成时,焊盘1220可以形成在每个绝缘层上。
在这种情况下,垂直腔型表面发射激光器元件1100被设置在焊盘1220中最上面的焊盘1220上。也就是说,最上面的焊盘1220是其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件1100的安装焊盘。
散热部1225在穿过基板1210的同时设置在基板1210中。散热部1225可以形成为在与焊盘1220垂直重叠的区域中穿过基板1210。
即,焊盘1220被设置在基板1210的最上表面上。另外,垂直腔型表面发射激光器元件1100安装在焊盘1220上。在这种情况下,散热部1225设置在与焊盘1220垂直重叠的基板1210上。散热部1225设置成穿过基板1210的上表面和下表面。因此,散热部1225的上表面直接接触焊盘1220的下表面。另外,散热部1225的下表面通过基板1210的下表面被暴露。
同时,通用散热部可以形成在基板1210上,以仅执行将由加热元件产生的热量排放到外部的传热功能。
另一方面,在本实施例中,散热部1225可以执行信号传输功能以及热传输功能。即,散热部1225可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件。优选地,散热部1225可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极。这将在下面详细描述。
散热部1225的整个上表面可以与焊盘1220的下表面重叠并且与焊盘1220的下表面在垂直方向上设置。此外,散热部1225的上表面的一部分可以设置为在垂直方向上与安装在焊盘1220上的垂直腔型表面发射激光器元件1100的下表面重叠。因此,在本发明中,由垂直腔型表面发射激光器元件1100产生的热量可以通过散热部1225散发到外部,该散热部1225被设置于在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件1100或焊盘1220重叠的区域中,从而可以改善垂直腔型表面发射激光器元件1100的散热。
图19是示出根据本发明实施例的印刷电路板的视图,图20示出了发光封装件,在该发光封装件中,垂直腔型表面发射激光器元件被安装在图19的印刷电路板上。
参照图19和图20,印刷电路板1200包括基板1210、焊盘1220、通孔(V1、V2、V3)、散热部1225、保护层1230和电极图案1240。另外,发光封装件还可以包括印刷电路板1200上的垂直腔型表面发射激光器元件1100和连接部1280。
基板1210可以具有平板结构。基板1210可以是用作印刷电路板(PCB)的基础的支撑基板。这里,基板210可以被实现为包括单个绝缘层的双面基板,并且可以被实现为其中连续堆叠多个绝缘层的多层基板。
优选地,基板1210可以包括多个绝缘层1211、1212和1213。多个绝缘层1211、1212、1213可以具有设置在中心的第一绝缘层1211、设置在第一绝缘层1211上的第二绝缘层1212和设置在第一绝缘层1211下方的第三绝缘层1213。因此,本发明中的基板1210可以基于电路图案层被配置为4层。然而,这仅是本发明的实施例,电路图案层可以由两层(单绝缘层)构成,并且不同地,可以由六层或更多层构成。在下文中,为了便于描述,将描述基板1210包括三个绝缘层,因此,在基板1210上实现四个电路图案层。
布线图案层分别被设置在多个绝缘层1211、1212和1213的表面上。在这种情况下,布线图案层可以包括在多个绝缘层1211、1212和1213的表面上图案化的多个布线。多个布线可以设置为在多个绝缘层1211、1212和1213的表面上彼此间隔开。
在这种情况下,基板1210的面积可以大于布线图案层的面积。详细地,基板1210的平面面积可以大于布线图案层的平面面积。即,布线图案层可以部分地设置在基板1210的表面上。例如,布线图案层的表面可以直接接触基板1210,并且基板1210的表面可以被暴露在构成布线图案层的多个布线之间。布线图案层可以包括导电材料。
布线图案层可以包括焊盘1220和电极图案1240。也就是说,焊盘1220和电极图案1240形成在设置于基板1210的最上部分上的绝缘层1212上。焊盘1220可以是用于将芯片安装在基板1210上的芯片安装焊盘。电极图案1240可以是通过导线电连接到安装在焊盘1220上的芯片的电极焊盘。
也就是说,当芯片是垂直腔型表面发射激光器元件1100时,设置在与设置有垂直腔型表面发射激光器元件1100的区域垂直重叠的区域上的焊盘1220和通过连接构件(例如,导线)连接到垂直腔型表面发射激光器元件1100的阳极电极的电极图案1240被设置在基板1210的最上表面上。
另外,布线图案层可以包括接地图案。即,用于使印刷电路板1200接地的接地图案(未示出)可以被形成在基板1210的最下表面上。
保护层1230可以设置在基板1210的表面上。优选地,保护层1230可以部分地设置在形成于基板1210的最外侧的布线图案层上。具体地,保护层1230的一部分可以设置在基板1210的最外表面上,并且其余部分可以设置在形成于基板1210的最外部分上的布线图案层上。保护层1230设置为覆盖布线图案层,因此,可以防止由于布线图案层的氧化而造成的损坏或膜去除。
保护层1230可以部分地设置在布线图案层表面的除要电连接到芯片的区域之外的其余区域上。因此,保护层1230可以在垂直方向上部分地与布线图案层重叠。
保护层1230的面积可以小于基板1210的面积。保护层1230包括多个开口区域,其被设置在除基板1210的端部以外的区域中。
保护层1230可以包括具有孔状形状的第一开口区域OA1。第一开口区域OA1可以是布线图案层之中的未布置保护层1230的区域,在该未布置保护层1230的区域中安装有芯片(例如,垂直腔型表面发射激光器元件)。因此,布线图案层可以在第一开口区域OA1中被暴露于外部。
保护层1230可以包括具有与孔相同的形状的第二开口区域OA2。第二开口区域OA2可以是未布置保护层1230的区域,在其中布线图案层电连接到安装在第一开口区域OA1上的芯片。因此,布线图案层可以在第二开口区域OA2中暴露于外部。
保护层1230可以包括具有与孔相同的形状的第三开口区域OA3。第三开口区域OA3可以是在布线图案层之中未布置保护层1230的区域,在其中形成有用于接地的接地图案。因此,与第三开口区域OA3中的接地图案相对应的布线图案层可以暴露于外部。
同时,焊盘1220可以具有比安装在焊盘1220上的芯片更大的面积。也就是说,焊盘1220的平面面积可以大于芯片的平面面积。
另外,用于不同层之间的信号传输的过孔V1、V2和V3可以设置在基板1210中。过孔V1、V2和V3可以包括第一过孔V1,该第一过孔V1电连接设置在第一绝缘层1211的上下表面上的布线图案层。过孔V1、V2和V3包括第二过孔V2,该第二过孔V2电连接设置在第二绝缘层1212的上表面和第一绝缘层1211的上表面上的布线图案层。另外,过孔V1、V2和V3包括第三过孔V3,该第三过孔V3电连接设置在第一绝缘层1211的下表面和第三绝缘层1213的下表面上的布线图案层。
同时,当形成构成过孔V1、V2和V3的通孔时,散热过孔(未示出)形成在绝缘层1211、1212和1213中的与焊盘1220垂直重叠的区域中。散热过孔包括第一部分、第二部分和第三部分,该第一部分形成在第一绝缘层1211中与焊盘1220垂直重叠的区域中,该第二部分形成在第二绝缘层1212中与焊盘1220垂直重叠的区域中,并且该第三部分形成在第三绝缘层1213中与焊盘1220垂直重叠的区域中。此外,第一部分至第三部分在垂直方向上彼此对准。换句话说,第一部分至第三部分被形成为在绝缘层1211、1212、1213中彼此对准,因此,可以根据第一部分至第三部分的组合形成一个散热过孔。
散热部1225形成在散热过孔中。散热部1225的上表面可以与焊盘1220的下表面直接接触。另外,散热部1225的下表面可以通过第三绝缘层1213的下部暴露,该第三绝缘层1213设置在基板1210的最下部。
也就是说,散热部1225可以通过填充形成在基板1210中的散热过孔来形成。这时,散热部1225可以由具有高导热率的金属形成。例如,散热部1225可以由包括铜的金属形成。
例如,散热部1225可以由包含铜的合金形成。例如,散热部1225可以由铜和镍的合金形成。例如,散热部1225可以由包含银或铝的合金形成。优选地,散热部1225可以包括与构成过孔V1、V2和V3的金属材料相同的金属材料。因此,散热部1225可以由铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铝和钯(Pd)之中与构成过孔V1、V2和V3的金属材料相同的金属材料形成。
同时,散热部1225可以被形成为用于设置在焊盘1220上的芯片的散热。因此,优选的是,散热部1225包括具有高导热率的金属材料。此时,铜的热导率约为400W/mK,并且从芯片产生的热量可以有效地传递到外部。因此,优选的是,散热部1225与过孔V1、V2、V3由包含铜的相同的金属材料形成。
散热部1225可以包括散热币状物2251以及镀覆部2252和2253。
镀覆部2252和2253可以被设置在散热过孔的内壁和散热部1225的上表面上。优选地,镀覆部2252和2253包括第一镀覆部2252和第二镀覆部2253,该第一镀覆部2252设置在散热部1225的内壁,该第二镀覆部2253设置在散热币状物2251上。
第一镀覆部2252可以在插入散热币状物2251之前通过在散热过孔的内壁上镀覆来形成。另外,不同地,第一镀覆部2252可以在插入散热币状物2251之后通过填充散热过孔和散热币状物2251之间的空间来形成。
在这种情况下,第一镀覆部2252可以包括与如上所述的过孔V1、V2和V3相同的金属材料。为了电信号的可靠性和对基板1210的保护,第一镀覆部2252可以通过闪熔镀覆来形成。
优选的是,第一镀覆部2252形成为具有满足10至15μm的厚度。即,当散热币状物2251的水平宽度具有与散热过孔的水平宽度相同的宽度,并且散热币状物2251被插入时,可能损坏散热过孔的内壁。因此,优选的是,散热币状物2251的水平宽度小于散热过孔的水平宽度。
另外,为了防止在插入散热币状物2251时对散热过孔的内壁造成损坏,可以在插入散热币状物2251之前形成第一镀覆部2252。替代地,第一镀覆部2252可以在插入散热币状物2251之后通过用金属材料填充散热币状物2251和散热过孔的内壁之间的空间来形成。
第二镀覆部2253设置在散热币状物2251上。第二镀覆部2253的上表面可以设置在与第二绝缘层1212的上表面相同的平面上。即,焊盘220的一部分设置在第二绝缘层1212上,并且焊盘220的其余部分设置在散热部1225上。
在这种情况下,当台阶(step)出现在第二绝缘层1212的表面和散热部1225的表面之间时,焊盘1220的镀覆可靠性可能会出现问题。即,当第二绝缘层1212的表面与散热部1225的表面之间存在台阶差时,该台阶也可能发生在焊盘1220的上表面上。另外,这会影响安装在焊盘1220上的芯片的安装可靠性。因此,在本发明中,散热部1225的上表面和第二绝缘层1212的上表面被布置在同一平面上。
在这种情况下,散热币状物2251的上表面和第二绝缘层1212的上表面可以放置在没有第二镀覆部2253的同一平面上。但是,在插入散热币状物2251的过程中,可能不容易将散热币状物2251的表面与第二绝缘层1212的表面对准。
因此,在本发明中,插入散热币状物2251,以使散热币状物2251的上表面定位成比第二绝缘层1212的上表面低。另外,在插入散热币状物2251之后,在散热币状物2251上形成第二镀覆部2253,并且第二镀覆部2253的上表面和第二绝缘层1212的上表面定位在同一平面上。
同时,散热部1225可以具有范围为200μm至300μm的高度。因此,散热部1225的下表面可以定位成比第三绝缘层1213的下表面高。另外,散热部1225的下表面可以设置在与第三绝缘层1213的下表面相同的平面上。另外,散热部1225的下表面可以定位成比第三绝缘层1213的下表面低。
另外,散热部1225的第一水平宽度的范围可以为1mm至2mm。另外,散热部1225的第二水平宽度的范围可以为1mm至2mm。因此,散热部1225可以具有圆形横截面形状,该圆形横截面形状具有相同的第一水平宽度和第二水平宽度。
同时,焊盘1220可以具有1500μm的第一水平宽度和1600μm的第二水平宽度。第一水平宽度可以被限定为水平方向上的水平宽度或X轴方向上的水平宽度。另外,第二水平宽度可以被限定为垂直方向上的水平宽度或Y轴方向上的水平宽度。在此,焊盘1220的横截面可具有
Figure BDA0002943870560000491
形。另外,第一水平宽度和第二水平宽度可以表示在每个方向上的最大区域的宽度。
连接部1280设置在焊盘1220上。连接部1280可以是金属膏剂。例如,连接部1280可以是银(Ag)膏剂。
另外,垂直腔型表面发射激光器元件1100可以设置在连接部1280上。连接部1280可以具有六面体形状。详细地,连接部1280可以具有矩形的横截面。例如,连接部1280可以具有正方形或矩形的横截面。
另外,垂直腔型表面发射激光器元件1100设置在连接部1280上。即,垂直腔型表面发射激光器元件100可以通过连接部1280安装在焊盘1220上。因此,焊盘1220也可以被称为用于安装垂直腔型表面发射激光器元件1100的安装焊盘。
在这种情况下,本发明中的焊盘1220的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的至少1.2倍或更大。焊盘1220的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的至少1.5倍或更大。焊盘1220的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的至少两倍。焊盘1220的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的至少2.5倍或更大。
也就是说,焊盘1220提供了其中安装有垂直腔型表面发射激光器元件1100的安装区域。另外,焊盘1220可以设置为将从垂直腔型表面发射激光器元件1100产生的热量通过散热部1225传递到下部。因此,焊盘1220的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的150%至300%。此时,如果焊盘1220的表面积小于垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的150%,存在的问题是垂直腔型表面发射激光器元件1100的散热性能降低。另外,如果焊盘1220的表面积大于垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的300%,则存在的问题是由于焊盘1220所占据的空间的增加而使发光封装件的总体积增加。
另外,如上所述,散热部1225设置在形成在与焊盘1220垂直重叠的区域上的散热过孔中。在这种情况下,散热部1225不仅可以传递由垂直腔型表面发射激光器元件1100产生的热量,还可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件1100。换句话说,散热部1225可以电连接到阴极电极,该阴极电极设置在垂直腔型表面发射激光器元件1100的最下部。
同时,散热部1225可以具有圆柱形状,该圆柱形状具有相同的第一水平宽度和第二水平宽度。优选地,散热部1225可以具有圆形的横截面。然而,本发明不限于此,并且散热部1225可以具有椭圆形状。换句话说,散热部1225可以具有比第一水平宽度长的第二水平宽度。另外,在附图中,示出了仅一个散热币状物2251被插入在焊盘1220下方,但这仅是示例,并且以预定间隔彼此间隔开的多个散热币状物2251可以设置在焊盘1220下方。换句话说,具有大于第一水平宽度的第二水平宽度的多个椭圆形散热币状物可以以彼此间隔开预定距离的方式设置在焊盘220下方。
在这种情况下,散热部1225的表面积可以具有焊盘1220的表面积的至少40%或更多。例如,散热部1225的表面积可以具有第一焊盘1220的表面积的至少45%或更多。例如,散热部1225的表面积可以具有焊盘1220的表面积的至少50%或更多。散热部1225的表面积可以具有焊盘1220的表面积的至少60%或更多。例如,散热部1225的表面积可具有焊盘1220的表面积的至少65%或更多。例如,散热部1225的表面积可以具有焊盘1220的表面积的至少70%或更多。例如,散热部1225的表面积可以是焊盘1220的表面积的75%或更少。
如果散热部1225的表面积小于焊盘1220的表面积的40%,则不能有效地排出由垂直腔型表面发射激光器元件1100产生的热量。另外,如果散热部1225的表面积大于焊盘1220的表面积的75%,则布置布线图案层的空间可能不足。即,布线图案层设置在第一绝缘层1211的表面上。在这种情况下,一些布线图案层可以位于与焊盘1220垂直重叠的区域上。因此,随着散热部1225的表面积增加,用于在第一绝缘层1211的表面上布置布线图案层的空间可以减小,因此,印刷电路板1200的体积可以增大。另外,如果所有布线图样层都布置在有限的空间中,则必须减小布线图样层的间隔,这可能引起相邻的布线图样层彼此连接的电可靠性问题。
另外,散热部1225的上表面的一部分可以在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件1100重叠。即,散热部1225可以包括重叠区域,该重叠区域在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件1100的下表面重叠。在这种情况下,散热部1225的重叠区域的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的10%或更多。这里,重叠区域的表面积可以是散热部1225的上表面和下表面中具有较大面积的表面的面积。例如,散热部1225的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的15%或更多。例如,散热部1225的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的20%或更多。例如,散热部1225的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的30%或更多。例如,散热部1225的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的40%或更多。例如,散热部1225的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的50%或更多。例如,散热部1225的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件1100的表面积的60%或更多。
因此,因此,根据本发明的发光封装件1200可以被制造为比总厚度由基板1210确定的比较示例的发光封装件更薄。
根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件仅需要一个基板来安装垂直腔型表面发射激光器元件1100并布置电路图案层,因此可以减小发光封装件的总厚度。详细地,根据实施例的发光封装件可以去除包括氮化铝的散热基板(第二基板)。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件中,可以省略比较示例中第一基板和第二基板之间的粘合层。由于解决了由于粘合层的粘合性差引起的问题,因此,可以提高发光封装件的可靠性。
另外,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件中,由于信号在一个基板1210上传输,因此可以使信号传输距离和信号损失最小化。具体地,常规上,信号在第一基板和第二基板之间传输,或者通过导线在阴极电极和阳极电极之间传输,从而增加了信号传输距离。另一方面,根据本发明的实施例,垂直腔型表面发射激光器元件1100和电路图案被安装并布置在一个基板1210上,从而可以大大减小信号传输距离。具体地,在本发明中,当基板连接到垂直腔型表面发射激光器元件的阴极时,通过附加连接进行信号传输而无需引线键合,从而使信号损失最小化。
另外,根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光封装件可以在单个工艺(即,制造一个基板的工艺)中制造,因此,与现有技术中通过分开的工艺分别制造第一基板和第二基板的那些相比,该实施例可以提高工艺效率和产品的成品率。
同时,保护层1230暴露布线图案层之中的至少一个布线图案层的表面。在这种情况下,保护层1230可以包括设置在第二绝缘层1212上的上保护层1230和设置在第三绝缘层1213下的下保护层1230。
另外,上保护层1230可以暴露垂直腔型表面发射激光器元件1100和安装在第二绝缘层1212上的电极图案1240。此外,下保护层1230可以暴露用于接地的接地图案。
另外,保护部1250可以设置在下保护层1230下方。
保护部1250可以完全形成在下保护层1230的下表面上,该下表面包括通过下保护层1230暴露的接地区域。
在这种情况下,保护部1250可以包括屏蔽层1251,该屏蔽层1251设置在下保护层1230的下表面和通过下保护层1230暴露的接地区域的下方。屏蔽层1251可以是屏蔽电磁干扰(EMI)的屏蔽层。
粘合层1252可以设置在屏蔽层1251的下表面上。粘合层1252可以设置在屏蔽层1251下方,用于附接金属板1253。金属板1253可以是不锈钢(SUS)。金属板1253可以具有100μm的厚度。
同时,保持架1300设置在上保护层1230上。在这种情况下,粘合层(未示出)可以设置在上保护层1230和保持架1300之间,并且保持架1300可以稳定地附接到上保护层1230。
在这种情况下,保持架1300包括安置部,扩散部1400安置在安置部上,同时暴露垂直腔型表面发射激光器元件1100的上部区域。此外,扩散部1400设置在安置部上,以覆盖垂直腔型表面发射激光器元件1100的上部区域。扩散部1400可以被称为扩散器。
如上所述,在根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器元件的印刷电路板和发光封装件中,散热部被插入与垂直腔型表面发射激光器元件垂直重叠的区域上。在这种情况下,散热部的宽度可以大于垂直腔型表面发射激光器元件的宽度。因此,在本发明中,通过布置散热部,能够有效地排出由垂直腔型表面发射激光器元件产生的热量,因此,可以提高散热特性。
图21是示出根据本发明实施例的发光模块的视图,图22是示出根据本发明实施例的垂直腔型表面发射激光器元件的布置的平面图,图23是示出图21的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件之间的连接关系的平面图,图24是比较本发明和比较示例的的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件的阴极电极之间的电路距离的图。
在下文中,将参照图21至图24描述根据本发明实施例的发光模块。
在根据本发明的示例性实施例的发光模块中,驱动器元件1500可以附加地设置在图19的发光封装件中的绝缘层1211、1212和1213上。
即,发光模块包括具有绝缘层1211、1212和1213的基板1210、焊盘1220、散热部1225、保护层1230、电极图案1240和保护部1250。
在这种情况下,用于安装驱动器元件1500的连接图案1260附加地形成在绝缘层1211、1212和1213之中的最上面的绝缘层1212的上表面上。
另外,第二连接部1270设置在连接图案1260上,驱动器元件1500通过第二连接部1270提供的粘附力而附接在第二连接部1270上。即,垂直腔型表面发射激光器元件1100通过第一连接部1280附接到焊盘1220,并且驱动器元件1500通过第二连接部1270附接到连接图案1260。
在这种情况下,第一连接部1280和第二连接部1270可以具有不同的形状。例如,第一连接部1280可以具有六面体形状。详细地,第一连接部1280的横截面可以具有矩形形状。更详细地,第一连接部1280的横截面可以具有矩形或正方形形状。例如,第二连接部1270可以具有球形形状。第二连接部1270的横截面可以具有圆形形状。替代地,第二连接部1270可以具有部分或全部圆形的形状。例如,第二连接部1270的截面形状可以包括在一侧的平坦表面和在与该一侧相对的另一侧的弯曲表面。另外,第一连接部1280和第二连接部1270可以具有不同的尺寸。
同时,多个端子(未示出)位于驱动器元件1500的下表面上。多个端子可以包括用于接收信号的接收端子、用于发送信号的发送端子以及接地端子。在这种情况下,常规上,驱动器元件1500的接地端子和垂直腔型表面发射激光器元件1100的接地端子通过诸如单独的导线等连接构件互连,但是在该实施例中,可以不存在单独的导线。另外,在连接垂直腔型表面发射激光器元件1100的阴极电极和接地端子时,可能不需要单独的导线。
可替代地,在本发明中,驱动器元件1500的接地端子和阴极电极两者可以位于焊盘1220上。
也就是说,其上设置有驱动器元件1500的连接图案1260设置在第二绝缘层1212的上表面上。在这种情况下,连接图案1260可以根据设置在驱动器元件1500中的端子的数量而设置在第二绝缘层1212上。在这种情况下,在本发明中,其上设置有垂直腔型表面发射激光器元件1100的焊盘1220的一部分被用作驱动器元件1500的连接图案。
即,连接图案1260可以包括第一连接图案至第三连接图案1261、1262和1263。另外,构成第二连接部1270的第一子连接部至第三子连接部1271、1272和1273分别被设置在第一连接图案至第三连接图案1261、1262和1263上。另外,驱动器元件1500可以通过第一子连接部至第三子连接部1271、1272和1273安装在连接图案上。这时,构成第二连接部1270的第四子连接部1274还位于焊盘1222上,并且驱动器元件1500的接地端子可位于第四子连接部1274上。
句话说,在现有技术中,驱动器元件1500的接地端子设置在单独的连接图案上,并且因此,连接到接地端子的连接图案通过导线与阴极电极电连接。
相反,在本发明中,驱动器元件1500的接地端子也设置在其上设置有阴极电极的焊盘上,使得阴极电极和驱动器元件1500之间的信号距离可以被最小化。
因此,在本发明中,驱动器元件1500的一部分可以位于与焊盘1220垂直重叠的区域上。在这种情况下,位于与焊盘1220垂直重叠的区域上的驱动器元件1500的一部分可以是形成接地端子的区域。
同时,参考图22,垂直腔型表面发射激光器元件1100可以设置在焊盘1220上,并且可以被设置成在垂直方向上与散热部1225重叠。
即,如图22的(a)所示,垂直腔型表面发射激光器元件1100可以设置在焊盘1220的中央区域中。因此,垂直腔型表面发射激光器元件1100的整个区域可以设置为与散热部1225重叠。
相反,如图22的(b)所示,垂直腔型表面发射激光器元件1100设置在焊盘1220的外部区域中,从而仅垂直腔型表面发射激光器元件1100的下表面的一部分可以被设置为与散热部1225重叠。
另外,如图22的(c)所示,垂直腔型表面发射激光器元件1100可以通过设置在焊盘1220的边缘区域中而不包括与散热部1225重叠的区域。然而,在这种情况下,垂直腔型表面发射激光器元件1100与散热部1225之间的距离增加,因此在散热方面可能出现问题。因此,在本发明中,如图22的(a)和(b)所示,垂直腔型表面发射激光器元件1100的一部分被设置成在垂直方向上与散热部1225重叠。
同时,如图23所示,多个接地端子可以被包括在驱动器元件1500的下表面上。例如,驱动器元件1500可以包括第一接地端子至第三接地端子1510、1520和1530。另外,第一接地端子到第三接地端子1510、1520和1530可以通过设置在焊盘1220上的第二连接部1270直接附接到焊盘。因此,接地端子可以通过第一连接部1280连接到设置在焊盘1220上的垂直腔型表面发射激光器元件1100的阴极电极,而无需诸如导线等单独的连接构件。
参照图24,在图24的(a)中,第一连接部23被设置在单独的第二基板20上,并且垂直腔型表面发射激光器元件22被设置在第一连接部23上。
另外,驱动器元件70设置在第一基板10上。即,驱动器元件70通过第二连接部80安装在设置于基板上的电路图案层11上。
因此,驱动器元件70和垂直腔型表面发射激光器元件22通过单独的连接构件14彼此电连接。具体地,驱动器元件70的接地端子位于设置在第一基板10上的电路图案层11上。另外,垂直腔型表面发射激光器元件22的阴极电极位于设置在第二基板20上的金属层21上。常规的第二基板20被制成比第一基板10厚,这是因为由于使用AlN基板而难以调节高度。此外,在现有技术中,可以以与第一基板10相同的高度来制造第二基板20,但是这是困难的,因为单独地需要用于匹配制造成本和高度的工艺。另外,即使第二基板20的高度被调整为第一基板10的高度,作为单独基板的第二基板10也必须插入到第一基板10中,从而在第一基板10和第二基板10之间存在空间,使得不能一起制造电路图案层11和金属层21。因此,在常规的发光模块中,连接构件14位于电路图案层11和金属层21之间。
相反,在本发明中,如图24的(b)所示,其中设置有垂直腔型表面发射激光器元件的第一连接部1280和其中设置有驱动器元件的第二连接部1270二者均位于一个焊盘1220上。也就是说,由于垂直腔型表面发射激光器元件1100的阴极电极位于焊盘1220上,因此不需要单独的连接构件。另外,驱动器元件1500的接地端子也可以位于焊盘1220上。
因此,在本发明中,与比较示例不同,驱动器元件1500与垂直腔型表面发射激光器元件1100之间的信号距离可以被最小化,从而可以通过减小电感来使信号损失最小化。
图25是示出根据另一实施例的发光模块的图。
参照图25,由于除了散热部1225和保护部1250之外,发光模块与图21的结构基本相同,因此将省略其描述。
与图21中不同,散热部1225的高度大于基板1210的高度。因此,散热部1225的一部分形成为从基板1210的下表面突出。
因此,在图21中,保护层1230设置为覆盖散热部1225的下表面。
可替代地,如图25所示,保护层1230设置在第三绝缘层1213的下表面上,并且可以形成暴露散热部1225的第一孔。另外,保护层1230可以设置为与散热部1225间隔开预定距离。换句话说,预定间隔的空间可以形成在散热部1225和保护层1230之间。然而,不同地,保护层1230和散热部1225可以彼此接触。
保护部1250设置在保护层1230下方。如上所述,保护部1250可以包括屏蔽层1251、粘合层1252和金属板1253。此外,构成保护部1250的屏蔽层1251、粘合层1252和金属板1253的每一个可设置在保护层1230的下方,并且可以包括第二孔,其暴露散热部1225。此时,散热部1225和保护部1250不应该互相接触。即,保护部1250是与接地图案接触的接地区域,因此,当保护部1250接触散热部1225时,发生电可靠性问题。因此,散热部1225和保护部1250可以以彼此间隔开预定间隔的状态设置。
图26是示出根据另一实施例的相机装置的截面图。
参照图26,基板1210可以包括第一刚性区域RA1、柔性区域FA和第二刚性区域RA2。另外,连接器1630设置在第二刚性区域RA2上。
柔性区域FA位于第一刚性区域RA1与第二刚性区域RA2之间。柔性区域FA具有与刚性区域不同的基板1210的堆叠结构。即,如上所述,第一刚性区域RA1和第二刚性区域RA2的基板1210可以包括多个绝缘层1211、1212和1213。另外,仅第一绝缘层1211(不包括第二绝缘层1212和第三绝缘层1213)位于柔性区域FA中。因此,柔性区域FA具有根据第一绝缘层1211的特性的柔性特性。同时,覆盖层1660位于柔性区域FA的第一绝缘层1211的表面上。覆盖层1660可以保护设置在柔性区域FA的第一绝缘层1211的表面上的电路图案层。
同时,第一刚性区域RA1可以被划分为多个区域。即,第一刚性区域RA1可以被划分为第一区域和第二区域,在该第一区域中设置有包括垂直腔型表面发射激光器元件1100的发光模块,在该第二区域中设置有包括透镜组件的相机模块。
同时,由于已经在图15中描述了基板的每个区域的详细结构,因此将省略其详细描述。
图27是根据另一示例性实施例的发光封装件的示意图。
参照图27,在根据本发明实施例的发光封装件中,仅一个印刷电路板可以被用于安装垂直腔型表面发射激光器元件2100。构成根据实施例的发光封装件的基板2210可以是柔性刚性印刷电路板(RFPCB)。构成根据实施例的发光封装件的基板2210可以是刚性印刷电路板。构成根据实施例的发光封装件的基板2210可以是柔性电路板。
详细地,在根据实施例的发光封装件中,垂直腔型表面发射激光器元件2100和连接到垂直腔型表面发射激光器元件2100的图案部2240可以设置在一个基板2210上。
也就是说,如图27所示的实施例中的发光封装件可以具有3.1mm至3.43mm的包括金属板的总厚度T3,其比T1和T2的总厚度小。
因此,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1a的比较示例的厚度T1的80%至95%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1a的比较示例的厚度T1的85%至90%的厚度。
另外,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的20%至50%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的25%至40%的厚度。例如,实施例中的发光封装件的总厚度T3可以具有图1b的比较示例的厚度T2的25%至35%的厚度。
保持架2300设置在基板2210上。此外,扩散部2400设置在保持架2300上以覆盖垂直腔型表面发射激光器元件2100的上部区域。扩散部2400可以防止在扩散由垂直腔型表面发射激光器元件1100产生的光的同时光直接暴露给用户。
焊盘220设置在基板2210的表面上,在与设置了垂直腔型表面发射激光器元件100的区域垂直重叠的区域中。当基板2210由至少两个或更多个绝缘层形成时,焊盘2220可以形成在每个绝缘层上。
在这种情况下,垂直腔型表面发射激光器元件100设置在焊盘2220之中的被设置在最上面的焊盘2220上。也就是说,最上面的焊盘2220是其上安装有垂直腔型表面发射激光器元件2100的安装焊盘。
另外,用于电连接设置在不同层中的焊盘2220的过孔V被设置在基板2210中。在这种情况下,可以在基板210中设置多个过孔。
此时,多个过孔包括信号传输过孔和散热过孔,该信号传输过孔将不同层的电路图案彼此电连接,该散热过孔用于将从垂直腔型表面发射激光器元件2100产生的热量排放到外部。另外,散热过孔可以基于设置了焊盘2220的区域而位于在垂直方向上与焊盘2220重叠的区域上。即,连接部2280设置在最上面的焊盘2220上,并且垂直腔型表面发射激光器元件2100通过连接部2280安装在最上面的焊盘2220上。
另外,散热过孔V设置在最上面的焊盘2220和最下面的焊盘2220之间。在这种情况下,散热过孔V位于在垂直方向上与最上面的焊盘2220重叠的区域上,并且因此通过最上面的焊盘2220传递的热量可以被排放到外部。
此时,常规的散热过孔仅出于传热的目的而设置在印刷电路板上。
另一方面,在本发明中,不仅可以执行传热功能,而且可以执行信号传递功能。即,散热过孔V可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件2100。优选地,散热过孔V可以电连接到垂直腔型表面发射激光器元件2100的阴极电极。这将在下面详细描述。
在这种情况下,散热过孔V可以包括在基板2210内沿第一方向和第二方向彼此间隔开的多个过孔部VP。在图27中,示出了散热过孔V由四个过孔部VP组成,这四个过孔部VP在第一方向上彼此间隔开预定距离。第一方向可以是基板2210的上表面的水平方向(或X轴方向)。然而,过孔部VP的数量可以与焊盘2220的面积成比例。即,过孔部的数量可以增加或减少以增加或减少过孔部VP的面积。
另外,构成散热过孔V的过孔部VP的每一个可以具有在第一方向和第二方向上彼此间隔开预定间隔的圆形形状。即,每个过孔部可以在第一方向和第二方向上具有基本相同的宽度。
也就是说,散热过孔V可以包括:多个第一过孔部,其在第一方向上彼此间隔开;以及多个第二过孔部,其与多个第一过孔部中的每一个在第二方向上彼此间隔开。
如上所述,在如上所述的实施例中,通过配置包括在第一方向和第二方向上彼此间隔开的多个过孔部的散热过孔,可以增加散热过孔的面积,使得从垂直腔型表面发射激光器元件产生的更多的热量可以散发到外部。具体地,在本发明中,包括多个过孔部的散热过孔(V)被设置在与焊盘2220垂直重叠的区域上,并且垂直腔型表面发射激光器元件2100通过设置的散热过孔(V)而被设置。通过允许将产生的热量辐射到外部,可以改善垂直腔型表面发射激光器元件100的散热。
图28是示出根据实施例的发光封装件的视图,图29a和29b是图28所示的过孔的平面图。
图28至图29中,发光封装件2200包括垂直腔型表面发射激光器元件2100、基板2210、焊盘2220、过孔V1、V2、V3、V4、V5以及保护层2230、电极图案2240、保护部2250、连接构件(导线W)、保持架2300和扩散部2400。
基板2210可以包括多个绝缘层2211、2212和2213。
电路图案层分别被设置在多个绝缘层2211、2212和2213的表面上。在这种情况下,电路图案层可以包括:焊盘2220,其设置在与设置有垂直腔型表面发射激光器元件2100的区域重叠的区域上;以及电极图案2240,其通过连接构件W连接到垂直腔型表面发射激光器装置2100的阳极电极。
电路图案层包括焊盘2220。焊盘2220包括设置在第一绝缘层2211的上表面上的第一焊盘2221、设置在第二绝缘层2212的上表面上的第二焊盘2222、设置在第一绝缘层2211的下表面上的第三焊盘2223、以及设置在第三绝缘层2213的下表面上的第四焊盘2224。
第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224位于多个绝缘层2211、2212、2213的表面的垂直于设置有垂直腔型表面发射激光器元件2100的区域的区域上。第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224的表面积可以比垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积更大。
优选地,垂直腔型表面发射激光器元件2100可以具有660μm的第一水平宽度和720μm的第二水平宽度。在这种情况下,第一水平宽度可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100在X轴方向上的水平宽度,第二水平宽度可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100在Y轴方向上的水平宽度。以下,X轴方向上的直线距离称为第一水平宽度,Y轴方向上的直线距离称为第二水平宽度。
同时,垂直腔型表面发射激光器元件2100的最下层构成电极部。另外,电极部被设置在第二焊盘2222上。在这种情况下,电极部的第一水平宽度可以是600μm,电极部的第二水平宽度可以是670μm。这将在下面详细描述。
同时,第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224中的每一个可以具有不同的水平宽度。优选地,第二焊盘至第四焊盘2222、2223和2224的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个可以相同。另外,第一焊盘2221的第一水平宽度和第二水平宽度可以小于第二焊盘至第四焊盘中的每一个的第一水平宽度和第二水平宽度。
第一焊盘2221可以具有800μm的第一水平宽度和900μm的第二水平宽度。即,在设置有第一焊盘2221的第一绝缘层2211的上表面上,除了垂直腔型表面发射激光器元件2100之外,还可以设置用于与附加芯片连接的电路图案层。另外,连接在外部装置和发光封装件200之间的电路图案层可以设置在第一绝缘层2211的上表面上。因此,设置在第一绝缘层2211的上表面上的第一焊盘2211的第一水平宽度和第二水平宽度可以小于第二焊盘至第四焊盘2222、2223和2224的第一水平宽度和第二水平宽度。另外,第一绝缘层2211可以是柔性基板,并且设置在第一绝缘层2211的上表面和下表面上的第二绝缘层可以是刚性基板。
另外,第二焊盘至第四焊盘2222、2223和2224中的每一个可以具有1500μm的第一水平宽度和1600μm的第二水平宽度。
连接部280设置在第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224之中的第二焊盘2222上。例如,连接部280可以是金属膏。
在这种情况下,本发明中的第二焊盘2222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器装置2100的表面积的至少2倍。在本发明中,第二焊盘2222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器装置2100的表面积的4倍或更多倍。在本发明中,第二焊盘2222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器装置2100的表面积的6倍或更多倍。
即,第二焊盘2222提供其中安装有垂直腔型表面发射激光器元件2100的安装区域。另外,第二焊盘2222可以被设置为将从垂直腔型表面发射激光器元件2100产生的热量通过过孔V传递到下部。因此,第二焊盘2222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的200%或更大。另外,第二焊盘2222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的400%或更大。另外,第二焊盘2222的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的600%或更大。
此时,如果第二焊盘2222的表面积小于垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的200%,存在的问题是垂直腔型表面发射激光器元件2100的散热性能降低。另外,如果第二焊盘2222的表面积大于垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的610%,则存在的问题是发光封装件的总体积由于第二焊盘2222所占据的空间的增加而增加。
同时,第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224可以分别设置在沿垂直方向重叠的区域上。换句话说,第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224可以垂直对准并定位在多个绝缘层2211、2212和2213的表面上。换句话说,第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224可以对准并定位于在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件2100重叠的区域上。
同时,多个过孔V1、V2、V3、V4和V5设置在多个绝缘层2211、2212、2213中。多个过孔V1、V2、V3、V4和V5之中的第二过孔组V4和V5是被设置用于在不同层之间进行信号传输的通孔,且第一过孔组V1、V2、V3是散热过孔,其将从垂直腔型表面发射激光器元件2100产生的热量散发到外部。因此,第一过孔组V1、V2和V3可以包括散热过孔。在这种情况下,第一过孔组V1、V2和V3不仅执行散热功能,而且还可以通过电连接到垂直腔型表面发射激光器元件2100来执行信号传输功能。换句话说,第一过孔组V1、V2和V3电连接到电极部(更具体地,阴极电极),该电极部被设置在垂直腔型表面发射激光器元件2100的最下部。
构成第一过孔组V1、V2和V3的第一过孔至第三过孔V1、V2和V3分别通过多个绝缘层2211、2212和2213来形成。
优选地,第一过孔V1是穿过第一绝缘层2211形成的。第二过孔V2是穿过第二绝缘层2212形成的。另外,第三过孔V3是穿过第三绝缘层2213形成的。此外,第一过孔至第三过孔V3可以与第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224中的至少一个直接接触。
换句话说,第一过孔V1的上表面可以直接接触第一焊盘2221的下表面,且第一过孔V1的下表面可以直接接触第三焊盘2223的上表面。另外,第二过孔V2的上表面可以直接接触第二焊盘2222的下表面,且第二过孔V2的下表面可以直接接触第一焊盘2221的上表面。第三过孔V3的上表面可以直接接触接触第三焊盘2223的下表面,且第三过孔V3的下表面可以直接接触第四焊盘2224的上表面。
第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个可以包括在基板2210内沿第一方向和第二方向彼此间隔开的多个过孔部VP。即,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个包括分别在多个绝缘层2211、2212和2213内沿第一方向彼此间隔开的多个第一过孔部,以及在第二方向上与每个第一过孔部间隔开的多个第二过孔部。
同时,在上文中提到多个过孔部在彼此垂直的第一方向和第二方向上间隔开。然而,这仅是示例性实施例,并且多个过孔部的间隔方向可以根据示例性实施例而变化。例如,间隔方向可以是除垂直于第一方向的方向以外的对角线方向或倾斜方向。
第一方向可以是多个绝缘层2211、2212、2213中的每一个的上表面的水平方向(或X轴方向),第二方向可以是多个绝缘层2211、2212、2213中的每一个的上表面的垂直方向(或Y轴方向)。
另外,构成连接到第一焊盘至第四焊盘2221、2222、2223和2224的第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的过孔部中的每一个可以具有圆形形状。因此,每个过孔部在第一方向上的宽度和在第二方向上的宽度可以基本相同。
即,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的过孔部种的每个的第一水平宽度和第二水平宽度可以基本相同。在这种情况下,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在10μm至1mm之间。例如,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在100μm至900μm之间。例如,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在300μm至750μm之间。例如,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在450μm至600μm之间。
另外,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以在相应的绝缘层内沿第一方向和第二方向彼此间隔开。在这种情况下,在第一方向上的间隔宽度的范围可以在2μm至100μm之间。例如,在第一方向上的间隔宽度的范围可以在4μm至80μm之间。例如,在第一方向上的间隔宽度的范围可以在7μm至60μm之间。例如,在第一方向上的间隔宽度的范围可以在10μm至50μm之间。另外,类似地,在第二方向上的间隔宽度的范围可以在2μm至100μm之间。例如,在第二方向上的间隔宽度的范围可以在4μm至80μm之间。例如,在第二方向上的间隔宽度的范围可以在7μm至60μm之间。例如,在第二方向上的间隔宽度的范围可以在10μm至50μm之间。
同时,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部的厚度的范围可以从1μm至200μm。例如,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部的厚度的范围可以从10μm至150μm。例如,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部的厚度的范围可以从50μm至100μm。例如,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部的厚度的范围可以从70μm至90μm。
也就是说,如上所述,构成本发明的第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的过孔部中的每个具有预定范围内的第一水平宽度、第二水平宽度、第一方向的间隔宽度、第二方向的间隔宽度。因此,可以在有限的布置区域内使过孔的面积比最大化,从而可以使散热特性最大化。
优选地,包括多个过孔部的第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的表面积可以由第二焊盘2222的表面积确定,在该第二焊盘2222上安装有垂直腔型表面发射激光器元件2100。在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以是上表面或下表面。在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3具有梯形形状,因此,第一过孔至第三过孔(V1、V2、V3)中的每一个的上表面积和下表面积彼此不同。第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的表面积可以指代上表面积和下表面积之中的较大面积。
第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的至少10%或更大。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的至少15%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的至少20%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的至少30%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的至少40%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的至少50%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的60%或更少。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面积可以为第二焊盘2222的表面积的75%或更少。
此时,如果第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的表面积小于第二焊盘2222表面积的10%,则从垂直腔型表面发射激光器元件2100产生的热量无法有效地释放。另外,如果第一过孔至第三过孔V1、V2、V3的表面积大于第二焊盘2222的表面积的至少75%,则第一过孔至第三过孔V1、V2、V3的每一个的一部分与第二焊盘2222的下表面不重叠(或可以不对准),从而降低了过孔的可靠性。另外,如果第一过孔至第三过孔V1、V2、V3的表面积大于第二焊盘2222的表面积的至少75%,则构成每个过孔的多个过孔部之间的间隙变窄,从而,每个过孔部的侧表面彼此连接,并且过孔区域变宽。因此,当将导电材料填充在过孔内部时,由于导电材料被填充为低于基板,因此难以形成平坦的焊盘。由于这个原因,当安装诸如垂直腔型表面发射激光器的装置时,可能出现断开连接(无电流通过)的可靠性问题。
另外,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的一部分可以在垂直方向上与垂直腔型表面发射激光器元件2100重叠。
在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的表面可以包括重叠区域,其与垂直腔型表面发射激光器元件2100的下表面重叠。在这种情况下,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠区域的表面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的10%或更多。这里,重叠区域的表面积可以是每个过孔的上表面和下表面之中具有较大面积的表面的面积。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的15%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的20%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的30%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的40%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的50%或更多。例如,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个的重叠面积可以是垂直腔型表面发射激光器元件2100的表面积的60%或更多。
同时,保护层2230被设置在基板2210的最上部分和最下部分上。
保护层230的厚度可以是1μm至20μm。保护层230的厚度可以是1μm至15μm。例如,保护层230的厚度可以是5μm至20μm。当保护层230的厚度大于20μm时,发光封装件的总厚度可能增加。当保护层230的厚度小于1μm时,包括在发光封装件中的电路图案层的可靠性可能劣化。
保护层230暴露电路图案层之中的至少一个电路图案层的表面。在这种情况下,保护层230包括设置在第二绝缘层212上的上保护层230和设置在第三绝缘层211、212和213下方的下保护层230。
另外,上保护层2230可以暴露安装在第二绝缘层2212上的垂直腔型表面发射激光器元件2100和电极图案2240。而且,设置在第二绝缘层2212上的电路图案层可以包括用于接地的接地区域,并且上保护层2230可以暴露该接地区域。
另外,可以在暴露设置在第三绝缘层2213的下表面上的电路图案层之中的用于接地的接地区域的情况下设置下保护层2230。
另外,保护部2250可以设置在下保护层2230的下方。
保护部2250可以整体形成在下保护层2230的下表面上,该下表面包括通过下保护层2230暴露的接地区域。
在这种情况下,保护部2250可以包括屏蔽层2251,该屏蔽层2251被设置在下保护层2230的下表面和通过下保护层2230暴露的接地区域的下方。屏蔽层2251可以是屏蔽电磁干扰(EMI)的屏蔽层。
粘合层2252可以设置在屏蔽层2251的下表面上。粘合层2252可以设置在屏蔽层2251的下方,用于附接金属板2253。金属板2253可以是不锈钢(SUS)。金属板2253可以具有100μm的厚度。
同时,保持架300设置在上保护层230上。
在这种情况下,保持架2300包括安置部,扩散部400安置在该安置部上,同时暴露垂直腔型表面发射激光器元件2100的上部区域。此外,扩散部2400设置在安置部上,以覆盖垂直腔型表面发射激光器元件2100的上部区域。扩散部2400可以被称为扩散器。
在如上所述的本发明的实施例中,包括多个具有条形形状的过孔部的过孔V1、V2和V3被形成在焊盘2220下方,在焊盘2220上设置有垂直腔型表面发射激光器元件2100。多个过孔V1、V2和V3将从垂直腔型表面发射激光器元件2100产生的热量从垂直腔型表面发射激光器元件2100的下部传递到外部。在这种情况下,与常规的圆形过孔相比,多个过孔V1、V2和V3具有可以在相同空间中形成的更大的面积,因此可以改善发射特性。
在下文中,将参照图29描述包括多个过孔部的过孔V1、V2和V3。过孔V1、V2和V3是散热过孔,并且如上所述设置于在垂直方向上与焊盘220重叠的区域上。另外,过孔V1、V2和V3的一部分与设置有垂直腔型表面发射激光器元件2100的区域垂直重叠。
在这种情况下,过孔V1、V2和V3中的每一个都包括多个过孔部。多个过孔部中的每一个在第一方向上的水平宽度可以与在第二方向上的水平宽度相同,如图29a所示。例如,第一方向上的水平宽度的范围可以在第二方向上的水平宽度的0.9倍至1.1倍之间。
同时,多个过孔部中的每一个被设置为在第一方向和第二方向上彼此间隔开。在这种情况下,在附图中,多个过孔部平行于线性焊盘的一侧布置(即,在第一方向上间隔开),或在一侧的垂直方向上布置(即,在第二方向上间隔开),但是本发明不限于此。即,如图29b所示,构成过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以具有弯曲或之字形的形状,因此可以倾斜地形成,同时与焊盘的一侧具有一定的倾斜角。
另外,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在10μm至1mm之间。例如,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在100μm至900μm之间。例如,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在300μm至750μm之间。例如,每个过孔部的第一水平宽度和第二水平宽度中的每一个的范围可以在450μm至600μm之间。
另外,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以设置为在第二方向上在2μm至100μm之间的范围内彼此间隔开。另外,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以设置为在第一方向上在10μm至50μm的范围内彼此间隔开。另外,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以设置为在第二方向上在2μm至100μm的范围内彼此间隔开。另外,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以设置为在第一方向上在10μm至50μm的范围内彼此间隔开。
同时,如图29a所示,第一过孔至第三过孔V1、V2和V3中的每一个都示出为包括12个过孔部,但这仅仅是实施例,过孔部的数量可以根据焊盘2220的面积进一步增加或减少。
此外,如图29b所示,构成第一过孔至第三过孔V1、V2和V3的每个过孔部可以设置为在彼此垂直的方向上彼此不间隔开,而是在对角线方向上彼此间隔开。因此,可以最大化可以在相同面积中形成的过孔部的数量。
图30是示出根据实施例的发光模块的视图,图31是示出根据本发明实施例的垂直腔型表面发射激光器装置2100的布置形式的平面图,图32是示出图31的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件2100之间的连接关系的平面图,图33是比较实施例和比较示例的驱动器元件与垂直腔型表面发射激光器元件2100的阴极电极之间的电路距离的图,图34是示出根据本发明另一实施例的垂直腔型表面发射激光器装置2100的布置的图,且图35是示出根据另一实施例的垂直腔型表面发射激光器装置2100的布置的图。
在下文中,将参照图30至图35描述根据实施例的发光模块。
在根据本发明的示例性实施例的发光模块中,驱动器元件2500可以附加地设置在图28的发光封装件中的绝缘层2211、2212和2213上。
即,发光模块包括基板2210、焊盘2220、过孔V1、V2和V3、保护层2230、电极图案2240和保护部2250,该基板2210包括绝缘层2211、2212、2213,该焊盘2220包括第一焊盘至第三焊盘。
此时,用于安装驱动器元件2500的连接图案2260附加地形成在绝缘层2211、2212、2213之中的最上面的绝缘层2212的上表面上。
另外,第二连接部2270设置在连接图案2260上,并且驱动器元件2500通过第二连接部2270提供的粘附力附接在第二连接部2270上。即,垂直腔型表面发射激光器元件2100通过第一连接部280附接在焊盘2220上,且驱动器元件500通过第二连接部2270附接在连接图案2260上。
可替代地,在本发明中,驱动器元件500的接地端子和阴极电极二者都可以位于一个焊盘上。在这种情况下,一个焊盘可以是电连接到过孔V1、V2和V3的焊盘,或者可以是设置在与过孔V1、V2和V3垂直重叠的区域上的焊盘,并且优选地,一个焊盘是设置在最上面的绝缘层上的第二焊盘222。
也就是说,其上设置有驱动器元件2500的连接图案2260被设置在第二绝缘层2212的上表面上。在这种情况下,连接图案260可以根据设置在驱动器元件2500中的端子的数量而设置在第二绝缘层2212上。在这种情况下,在本发明中,其上设置有垂直腔型表面发射激光器元件2100的焊盘2222的一部分被用作驱动器元件2500的连接图案。
即,连接图案2260可以包括第一连接图案至第三连接图案2261、2262和2263。另外,构成第二连接部2270的第一子连接部至第三子连接部2271、2272和2273分别设置在第一连接图案至第三连接图案2261、2262和2263上。另外,驱动器元件2500可以通过第一子连接部至第三子连接部2271、2272和2273安装在连接图案上。这时,构成第二连接部2270的第四子连接部2274还位于焊盘2222上,且驱动器元件2500的接地端子可位于第四子连接部2274上。
换句话说,在现有技术中,驱动器元件500的接地端子设置在单独的连接图案上,因此,连接到接地端子的连接图案通过导线与阴极电极电连接。
相比之下,在本发明中,驱动器元件2500的接地端子还设置在其上设置有阴极电极的焊盘上,使得阴极电极和驱动器元件2500之间的信号距离可以被最小化。
因此,在本发明中,驱动器元件2500的一部分可以位于与焊盘2222垂直重叠的区域上。在这种情况下,位于与焊盘2222垂直重叠的区域上的驱动器元件2500的一部分可以是形成接地端子的区域。
同时,参考图31,垂直腔型表面发射激光器元件2100设置在焊盘2222上,并且包括构成相应的过孔V1、V2和V3的多个过孔部VP1、VP2、VP3,并且可以设置为在垂直方向上与至少一个过孔部重叠。
也就是说,如图31的(a)所示,垂直腔型表面发射激光器元件2100可以设置在焊盘2220的中央区域中,并且可以设置为在垂直方向上与两个过孔部重叠。相反,如图31的(b)所示,垂直腔型表面发射激光器元件2100可以设置在焊盘2220的外部区域中,以在垂直方向上与一个过孔部的整个区域重叠。另外,如图31的(c)所示,垂直腔型表面发射激光器元件2100可以设置在焊盘2220的拐角区域中,以被设置为在垂直方向上与一个过孔部的部分区域重叠。
同时,如图32所示,多个接地端子可以被包括在驱动器元件2500的下表面上。例如,驱动器元件2500可以包括第一接地端子至第三接地端子2510、2520和2530。另外,第一接地端子至第三接地端子2510、2520和2530可以通过设置在焊盘2222上的第二连接部2270直接附接到焊盘。因此,接地端子可以通过第一连接部280连接到设置在焊盘2222上的垂直腔型表面发射激光器元件2100的阴极电极,而无需诸如导线等单独的连接构件。
参照图33,在图33的(a)中,第一连接部23设置在单独的第二基板20上,且垂直腔型表面发射激光器元件22设置在第一连接部23上。
另外,驱动器元件70设置在第一基板10上。即,驱动器元件70通过第二连接部80安装在设置在基板上的电路图案层11上。
因此,驱动器元件70和垂直腔型表面发射激光器元件22通过单独的连接构件14彼此电连接。具体地,驱动器元件70的接地端子位于设置在第一基板10上的电路图案层11上。另外,垂直腔型表面发射激光器元件22的阴极电极位于设置在第二基板20上的金属层21上。常规的第二基板20被制成比第一基板10厚,这是因为由于使用AlN基板而难以调节高度。此外,在现有技术中,可以以与第一基板10相同的高度来制造第二基板20,但是这是困难的,因为单独地需要用于匹配制造成本和高度的工艺。另外,即使第二基板20的高度被调整为第一基板10的高度,作为单独基板的第二基板10也必须插入到第一基板10中,从而在第一基板10和第二基板10之间存在空间,使得不能一起制造电路图案层11和金属层21。因此,在常规的发光模块中,连接构件14位于电路图案层11和金属层21之间。
相比之下,在本发明中,如图33的(b)所示,其中设置有垂直腔型表面发射激光器元件的第一连接部2280和其中设置有驱动器元件的第二连接部2270二者均位于一个焊盘2222上。也就是说,由于垂直腔型表面发射激光器元件100的阴极电极位于焊盘2222上,因此不需要单独的连接构件。另外,驱动器元件500的接地端子也可以位于焊盘2222上。
同时,参考图34,设置在最上面的绝缘层上的焊盘2222的上表面可以不平坦并且可以具有曲率。即,焊盘2222的上表面中的与过孔部VP1、VP2和VP3垂直重叠的区域的上表面可以包括凹入部分CR,该凹入部分CR在向下方向上凹陷预定深度。
同时,如图34的(a)和(b)所示,垂直腔型表面发射激光器装置2100设置在焊盘的上表面的不与多个过孔部垂直重叠的区域上,或者如图34的(b)所示,多个过孔部VP1、VP2和VP3可以设置成位于不与垂直腔型表面发射激光器元件2100的四个侧面中的彼此面对的两个侧面垂直重叠的区域中。图34的(a)是当垂直腔型表面发光激光器元件2100设置在不与多个过孔部垂直重叠的区域上时发光模块的截面图,且图34的(b)是图34的(a)的平面图。
因此,多个过孔部VP1、VP2和VP3可以不设置在与焊盘2220垂直重叠的至少一些区域上。另外,垂直腔型表面发射激光器元件2100可以设置于在垂直方向上未设置多个过孔部VP1、VP2和VP3的区域上。在这种情况下,可以进一步增加多个过孔部VP1、VP2和VP3的面积,以防止散热性能中的问题。例如,多个过孔部VP1、VP2和VP3中的每一个可以包括不仅在第一方向上而且在第二方向上重叠的多个导通孔,如图29的(b)所示。
同时,在本发明中,调整垂直腔型表面发射激光器元件2100的安装位置以最小化驱动器元件2500和垂直腔型表面发射激光器元件2100之间的信号距离。
也就是说,如图35的(a)和(b)所示,多个过孔部设置在远离驱动器元件2500的侧上的与焊盘的上表面垂直重叠的区域中。因此,构成过孔的过孔部不位于与驱动器元件2500相邻的焊盘220的上表面的下方。另外,垂直腔型表面发射激光器元件2100设置在与驱动器元件2500相邻的区域中的焊盘的上表面上。这里,图35的(a)是发光模块的截面图,图35的(b)是图35的(a)的平面图。
因此,在增加垂直腔型表面发射激光器元件2100的安装可靠性的同时,可以最小化驱动器元件2500和垂直腔型表面发射激光器元件2100之间的信号距离。另外,可以解决由于焊盘的凹入部分CA导致的发光元件的倾斜引起的问题。
图36是示出根据另一实施例的发光模块的图。
参照图36,根据本发明的发光模块2200B可以包括多个绝缘层2211、2212和2213。在多个绝缘层2211、2212、2213中,第一绝缘层2211可以设置在中央,且第二绝缘层2212可以设置在第一绝缘层2211的上方。此外,第三绝缘层2213可以设置在第一绝缘层2211的下方。
在这种情况下,第一绝缘层2211可以是柔性的,第二绝缘层2212和第三绝缘层2213可以是刚性的。优选地,第一绝缘层2211可以是柔性基板,第二绝缘层2212和第三绝缘层2213可以是刚性基板。
另外,多个过孔可以形成在第一绝缘层2211中。在这种情况下,多个过孔包括如上所述的具有散热功能的散热过孔V1和用于信号传输的其他过孔。在这种情况下,多个过孔可以通过以下方式来形成:形成穿过第一绝缘层2211的通孔,并利用导电材料填充形成的通孔的内部。在这种情况下,通孔可以通过利用激光器打孔和去钻污工艺(desmearprocess)形成。去钻污工艺可以是去除附着于通孔的内表面的聚酰亚胺污迹的工艺。通过去钻污工艺,形成在第一绝缘层2211中的通孔的内壁可以具有类似于直线的倾斜表面。
换句话说,形成在第二绝缘层2212和第三绝缘层2213中的过孔可以具有垂直截面形状的梯形形状。
可替代地,形成在第一绝缘层2211中的过孔可以具有垂直截面形状的矩形形状。
另外,如上所述,散热过孔和信号传输通孔形成在第一绝缘层2211中。在这种情况下,每个过孔的宽度可以彼此不同。即,精细图案可以在第一绝缘层2211中实现,从而第一绝缘层2211中的过孔的宽度可以被形成为最小值。然而,当如上所述以最小宽度形成散热过孔时,散热特性可能降低。因此,在本发明中,在第一绝缘层中与焊盘2220垂直重叠的区域上形成的过孔的宽度和在另一区域上形成的过孔的宽度彼此不同。换句话说,过孔的宽度可以具有如上所述的范围,并且在与焊盘2220垂直重叠的区域上形成的过孔的宽度可以大于在上述范围内的其他区域上形成的过孔的宽度。例如,形成在另一区域上的过孔的宽度可以具有满足5至50μm的范围的宽度,具体地,20至35μm的范围的宽度。另外,形成在与焊盘2220垂直重叠的区域上的过孔的宽度可以满足50至200μm的范围,具体地,可以满足70至100μm的范围。
图37是图示根据本发明实施例的移动终端的图。
参照图37,其是应用了发光封装件或发光模块(例如,自动聚焦装置)的移动终端700的透视图。
如图37所示,根据实施例的移动终端700可以包括设置在后侧上的相机模块720、闪光灯模块730和自动聚焦装置710。在此,自动聚焦装置710是发光封装件或发光模块,并且包括参考图2至图26描述的根据实施例的包括垂直腔型表面发射激光器装置100和1100的封装件之一。
闪光灯模块730可以包括在其中发出光的发光元件。闪光灯模块730可以通过移动终端的相机操作或用户的控制来操作。
相机模块720可以包括图像拍摄功能和自动聚焦功能。例如,相机模块720可以包括图像自动聚焦功能。
自动聚焦装置710可以包括使用激光器的自动聚焦功能。自动聚焦装置710可以主要在相机模块720的图像的自动聚焦功能劣化的条件下(例如,在10m或更小的近距离或黑暗环境中)使用。自动聚焦装置710可以包括:发光单元,其包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)半导体器件;以及光接收单元(例如,光电二极管),其将光能转换成电能。

Claims (10)

1.一种印刷电路板,包括:
基板,其包括至少两个绝缘层;
焊盘,其设置在所述基板上;
散热过孔,其在与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板;以及
通孔,其在不与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板;
其中,所述散热过孔包括:
多个过孔部,其在所述至少两个绝缘层之中的至少一个绝缘层中彼此间隔开,
其中,所述多个过孔部中的每一个的上表面在第一方向上的第一水平宽度小于在与所述第一方向不同的第二方向上的第二水平宽度,以及
其中,所述多个过孔部的表面积为所述焊盘的表面积的10%或更多。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述通孔的第一水平宽度和第二水平宽度中的至少一个小于所述多个过孔部中的每一个的第一水平宽度和第二水平宽度中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述第一方向平行于所述焊盘的一个表面。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述多个过孔部的表面积的范围为所述焊盘的表面积的40%至60%。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述散热过孔包括多个散热过孔部,其设置在所述至少两个绝缘层的每一个中,以及
其中,设置在不同绝缘层中的多个散热过孔部沿彼此垂直的方向布置。
6.一种印刷电路板,包括:
基板,其包括至少两个绝缘层;
焊盘,其设置在所述基板上;
散热部,其设置为在与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板;
过孔,其设置为在不与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板;以及
保护层,其设置在所述基板的下表面的下方,
其中,所述散热部包括与所述过孔相同的金属材料,
其中,所述金属材料包括铜,以及
其中,所述散热部的表面积为所述焊盘的表面积的40%或更多。
7.根据权利要求6所述的印刷电路板,其中,所述散热部包括:
散热币状物,其被插入于在与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板的通孔中,以及
镀覆部,其设置在所述通孔的内壁与所述散热币状物之间。
8.根据权利要求7所述的印刷电路板,其中,所述镀覆部包括:
第一镀覆部,其设置在所述通孔的内壁与所述散热币状物之间,以及
第二镀覆部,其设置在所述散热币状物的上表面上。
9.根据权利要求6所述的印刷电路板,其中,所述散热部形成为在所述基板的下表面下方突出,以及
其中,所述保护层包括孔,所述孔设置在所述基板下方并且暴露所述散热部的突出区域。
10.一种相机装置,包括:
基板,其包括至少两个绝缘层;
焊盘,其设置在所述基板上;
散热过孔,其在与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板;以及
通孔,其在不与所述焊盘垂直重叠的区域中穿过所述基板,
保持架,其设置在印刷电路板上,并在垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域形成开口;
扩散部,其耦接到所述保持架并覆盖所述垂直腔型表面发射激光器元件的上部区域;
多个连接图案,其设置在所述基板上;
多个连接部,其设置在所述多个连接图案上;以及
驱动器元件,其通过所述多个连接部安装在连接图案上,
其中,所述驱动器元件的一部分位于在垂直方向上与所述焊盘重叠的区域上,
其中,所述多个连接部中的至少一个被设置在所述焊盘上,以及
其中,所述驱动器元件包括通过所述连接部直接连接到所述焊盘的接地端子。
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