KR0149129B1 - Method of packaging laser diode transmission module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 다이오드 모듈의 제조방법에 관한 것으로, 전송선위에 직접 레이저 다이오드를 접합하는 공정과, 레이저 다이오드의 p-축 전극을 넓은 접지면에 와이어 본딩하는 공정과, 레이저 다이오드의 온도 감지를 위해 서미스터를 넓은 접지면에 접합하는 공정을 포함하는 것으로, 초고속 전송용 레이저 다이오드 모듈의 제조시 보다 조립공정을 단순화시켜 간편하게 작업을 할 수 있고, 고주파 특성의 향상 및 열 특성을 개선하며, 작업 도중에 제품의 신뢰도를 간편하게 측정할 수 있도록 하므로써 제품의 품위를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a laser diode module, the method comprising: bonding a laser diode directly on a transmission line, wire bonding a p-axis electrode of the laser diode to a wide ground plane, and a thermistor for sensing the temperature of the laser diode. It includes the process of joining to a large ground plane, simplifying the assembly process in the manufacture of ultra-fast transmission laser diode module, can be easily done, improve the high frequency characteristics and thermal characteristics, and The reliability of the product can be easily measured to improve the product's quality.
Description
제1a도는 본 발명에 따라 상부에 P-측인 레이저 다이오드를 나타낸 평면도.Figure 1a is a plan view showing a laser diode on the P-side on top in accordance with the present invention.
제1b도는 제1a도의 측면도.FIG. 1B is a side view of FIG. 1A.
제2a도는 본 발명에 따른 다이아몬드 기판의 평면도.2a is a plan view of a diamond substrate according to the present invention.
제2b도는 제2a도의 측면도.FIG. 2B is a side view of FIG. 2A.
제3a도는 본 발명에 따른 전송선의 평면도.3a is a plan view of a transmission line according to the present invention;
제3b도는 제3a도의 측면도.FIG. 3B is a side view of FIG. 3A.
제4a도는 본 발명에 따라 전송선위에 다이아몬드 기판과 레이저 다이오드를 부착한 상태의 평면도.Figure 4a is a plan view of a diamond substrate and a laser diode attached on the transmission line in accordance with the present invention.
제4b도는 제4a도의 측면도.4b is a side view of FIG. 4a.
제5a도는 본 발명에 따른 금속안장부의 평면도.Figure 5a is a plan view of the metal saddle according to the present invention.
제5b도는 제5a도의 측면도.FIG. 5B is a side view of FIG. 5A.
제6a도는 본 발명에 따라 금속 안장부에 전송선, 산화알루미늄 기판을 조립한 상태의 평면도.6A is a plan view of the transmission line and the aluminum oxide substrate assembled to the metal saddle according to the present invention;
제6b도는 제6a도의 횡방향에서의 도면.FIG. 6B is a cross sectional view of FIG. 6A.
제6c도는 제6a도의 종방향에서의 도면.Figure 6c is a view in the longitudinal direction of Figure 6a.
제7도는 본 발명에 따라 금속 안장부를 조립한 상태의 평면도.7 is a plan view of the metal saddle assembled in accordance with the present invention.
제8도는 본 발명에 따라 일반 동선 및 본딩 와이어를 제거한 상태의 평면도.8 is a plan view of a state in which the general copper wire and the bonding wire is removed in accordance with the present invention.
제9a도는 본 발명에 따른 모니터 포토 다이오드용 마운트의 평면도.9A is a plan view of a mount for a monitor photodiode according to the present invention.
제9b도는 제9a도의 측면도.FIG. 9B is a side view of FIG. 9A. FIG.
제10a도는 본 발명에 따라 포토 다이오드 마운트에 모니터 포토 다이오드를 부착한 상태의 평면도.Figure 10a is a plan view of the monitor photodiode attached to the photodiode mount in accordance with the present invention.
제10b도는 제10a도의 측면도.10B is a side view of FIG. 10A.
제11도는 본 발명에 따라 레이저 다이오드를 부착한 전송선 및 금속 안장부 위에 모니터 포토 다이오드를 부착하 포토 다이오드 마운트를 조립한 상태의 평면도.11 is a plan view of a state in which a photodiode mount is assembled by attaching a monitor photodiode on a transmission line and a metal saddle with a laser diode in accordance with the present invention.
제12a도는 본 발명에 따라 서미스터를 부착시키기 위한 서미시터마운트의 평면도.12A shows a top view of a thermistor mount for attaching a thermistor in accordance with the present invention.
제12b도는 제12a도의 측면도.12B is a side view of FIG. 12A.
제13a도는 본 발명에 따라 서미스터 마운트에 서미스터를 부착한 상태의 평면도.Figure 13a is a plan view of the thermistor attached to the thermistor mount according to the present invention.
제13b도는 제13a도의 측면도.13B is a side view of FIG. 13A.
제14도는 본 발명에 따라 서미스터를 부착한 서미스터 마운트를 전송선 위에 부착한 상태의 평면도.14 is a plan view of a thermistor mount with a thermistor mounted on a transmission line in accordance with the present invention.
제15도는 본 발명에 따라 넓은 접지면에 조립한 상태의 평면도.Figure 15 is a plan view of the state assembled to a large ground plane in accordance with the present invention.
제16도는 본 발명에 따라 전송선에 대한 전기적 파라메터의 시뮬레이션을 나타낸 그래프.16 is a graph showing a simulation of electrical parameters for a transmission line in accordance with the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : P-측부 2 : 레이저 다이오드1: P-side 2: laser diode
4 : n-측부 5 : 다이아몬드 기관4: n-side 5: diamond engine
6 : Au-Sn층 9 : 박막 전송선6: Au-Sn layer 9: thin film transmission line
10 : 안치부 11 : 박막저항10 settle portion 11: thin film resistance
12 : 기판 14 : 비아구멍12 substrate 14 via hole
15 : 에폭시부 16 : 금속안장부15: epoxy part 16: metal saddle part
17 : 산화알루미늄 기판 18,20 : 본딩 와이어17: aluminum oxide substrate 18,20: bonding wire
19 : 동선 21 : 지그19: copper wire 21: jig
22 : 나사 23 : 모니터 포토 다이오드 마운트22: screw 23: monitor photodiode mount
24 : 부위 25 : 와이어 본딩 부분24: part 25: wire bonding portion
26 : P-측 전극 27 : n-측 전극26: P-side electrode 27: n-side electrode
28 : 포토 다이오드 29 : 와이어 본딩28: photodiode 29: wire bonding
30 : 마운트 31 : 순금30: mount 31: pure gold
33 : 납땜부 32 : 서미스터33: soldering part 32: thermistor
34 : 접지금속판 35 : K-커넥터34: ground metal plate 35: K-connector
본 발명은 레이저 다이오드 전송모듈의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 와이어 본딩의 개소를 감소시켜 조립공정을 단순화 시키고, 반조립된 상태에서 신뢰도 검사를 수행하여 작업을 간편하게 할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a laser diode transmission module, and more particularly, to simplify the assembly process by reducing the location of the wire bonding, and to simplify the operation by performing a reliability test in a semi-assembled state.
일반적으로, 초고속 전송용 레이저 다이오드는 전송선을 포함하지 않는 구조로 되어 있는 것과, 전송선을 포함하더라도 레이저 다이오드를 별도의 다른 기관위에 다이본딩하여 이중의 와이어 본딩을 하는 경우가 많았다.In general, the ultra-fast transmission laser diode has a structure that does not include a transmission line, and even if the transmission line includes a die, the laser diode is often die-bonded on a separate engine to perform double wire bonding.
여기서, 초고속 전송용 레이저 다이오드 모듈의 제조시 여러군데에 와이어 본딩을 하였는바, 이러한 와이어 본딩의 개소가 많은 경우에는 본딩 와이어에 의한 유도저항성분에 의해 전체적으로 유도저항 성분이 증가하므로 초고속 전송용 모듈로서는 부적절하고, 작업상 조립공정이 복잡해지는 등의 문제점이 있었다.Here, when manufacturing the ultra-fast transmission laser diode module, wire bonding was carried out at several places. When there are many places of such wire bonding, the inductive resistance component is increased by the inductive resistance component by the bonding wire, so that the ultra-high speed transmission module is used. There are problems such as inadequate and complicated work process assembly.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 초고속 전송용 레이저 다이오드 모듈의 제조시 보다 조립공정을 단순화시켜 간편하게 작업을 할 수 있고, 고주파 특성의 향상 및 열 특성을 개선하며, 작업 도중에 제품의 신뢰도를 간편하게 측정할 수 있도록 하므로써 제품의 품위를 향상시킬 수 있도록 한 레이저 다이오드 전송모듈의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, it is possible to simplify the assembly process in the manufacture of ultra-high speed laser diode module more easily, and to improve the high-frequency characteristics and thermal characteristics, the product during the operation It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a laser diode transmission module that can improve the product quality by making it easy to measure the reliability of the product.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 p측 상위 구조의 레이저 다이오드를 사용하고, 레이저 다이오드의 하부에 다이아몬드 기판을 구비하여 열방출을 향상시키며, 유도저항 성분을 증가시키는 와이어 본딩의 개소를 감소시킴으로써 소신호변조대역폭을 가질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is to use a laser diode of the p-side upper structure, to provide a diamond substrate on the lower portion of the laser diode to improve heat dissipation, reducing the location of the wire bonding to increase the inductive resistance component It is characterized in that to have a small signal modulation bandwidth.
또한, 전송선에 대하여 금속재의 안장부를 이용하여 반조립된 상태에서 신뢰도 검사를 용이하게 할 수 있도록 함을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that to facilitate the reliability test in the semi-assembled state using the saddle of the metal material for the transmission line.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 예시도면 제1도는 본 발명의 제조방법에 따른 p축 상위 레이저 다이오드(2)를 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating a p-axis upper laser diode 2 according to a manufacturing method of the present invention.
p-측부(1)는 접지부와 연결될 수 있도록 순금으로 금속화하고, n-측부(4)는 신호측과 연결될 수 있도록 앞서와 같이 순금으로 금속화 하는 것이다.The p-side 1 is metalized with pure gold so that it can be connected to the ground, and the n-side 4 is metalized with pure gold as described above so that it can be connected with the signal side.
이때 금속화되는 부분의 두께는 대략적으로 3000Å 정도이다.At this time, the thickness of the metallized portion is approximately 3000 kPa.
제2도는 본 발명의 제조방법에 따라 다이아몬드 기판(5)의 제조공정을 도시한 것이다.2 shows a manufacturing process of the diamond substrate 5 according to the manufacturing method of the present invention.
상기 다이아몬드의 6면을 모두 순금으로 3000Å 정도 증착한 다음, 윗면에 대해 Au-Sn층(6)을 증착한다.All six surfaces of the diamond are deposited with pure gold at about 3000 Å and then Au-Sn layer 6 is deposited on the upper surface.
이때 다아이몬드 기판(5)은 화학 증착법으로 성장시킨 것을 사용한다. 다아이몬드 기판(5)의 열전도도는 13W/cm℃로써 구리보다 약 3배 정도 높다.At this time, the diamond substrate 5 is grown by the chemical vapor deposition method. The thermal conductivity of the diamond substrate 5 is 13 W / cm C, which is about three times higher than copper.
그러므로 레이저 다이오드로부터 발생하는 열을 쉽게 방출할 수 있는 것이다.Therefore, the heat generated from the laser diode can be easily released.
또한, 다이아몬드 기판(5)이외에도 탄화실리콘(SiC) 기판을 사용할 수도 있다.In addition to the diamond substrate 5, a silicon carbide (SiC) substrate may be used.
제3도는 본 발명의 제조방법에 따른 박막전송선(9)을 개략적으로 도시한 것이다.3 schematically shows the thin film transmission line 9 according to the manufacturing method of the present invention.
이 박막전송선(9)의 일측에는 안치부(10)가 형성되어 있고, 이 안치부(10)의 옆쪽으로는 임피던스의 정합을 위한 박막저항(11)이 형성되어 있다.On one side of the thin film transmission line 9, a settling portion 10 is formed, and on the side of the settling portion 10, a thin film resistor 11 for matching impedance is formed.
또한, 이 박막저항(11)의 일측으로는 기판(12)이 형성되어 있고, 접지면(12)에는 밑면의 접지와 연결되도록 하는 다수개의 비아(via)구멍(14)이 형성되어 있다.In addition, a substrate 12 is formed on one side of the thin film resistor 11, and a plurality of via holes 14 are formed in the ground surface 12 to be connected to the ground of the bottom surface.
상기 기판(12)은 열특성이 좋은 질화알루미늄을 사용하고, 기판(12)의 배면은 전체 기판에 걸쳐 순금을 도포한다.The substrate 12 uses aluminum nitride having good thermal characteristics, and the back surface of the substrate 12 is coated with pure gold over the entire substrate.
제4도는 본 발명에 따라 전송선(9)위에 다이아몬드 기판(5)과 레이저 다이오드(2)를 부착하는 공정을 나타낸 것이다.4 shows the process of attaching the diamond substrate 5 and the laser diode 2 on the transmission line 9 according to the invention.
먼저 다이아몬드기판(5)과 레이저 다이오드(2)를 부착시키는데, 이때의 공정온도는 305±5℃이다.First, the diamond substrate 5 and the laser diode 2 are attached, and the process temperature at this time is 305 ± 5 ° C.
그런 다음에는 다이아몬드 기판(5)과 전송성(9)과의 부착을 위해 은이 함유된 에폭시(15)로 부착시킨다.It is then attached with an epoxy 15 containing silver for attachment of the diamond substrate 5 and the transferability 9.
이때의 경화온도는 150℃이며, 경화시간은 5분정도이다.The hardening temperature at this time is 150 degreeC, and hardening time is about 5 minutes.
제5도는 본 발명에 따라 신뢰도 검사 및 취급을 용이하게 하기 위해 금속안장부(16)의 제조공정을 나타낸 것이다.5 shows the manufacturing process of the metal saddle 16 to facilitate reliability inspection and handling in accordance with the present invention.
전송선(9)이 접촉되는 부분(16a)은 그 하부와 단차를 두고 형성되어 있다.The portion 16a to which the transmission line 9 contacts is formed with a step at a lower portion thereof.
또한, 금속안장부(16)의 하부에는 신뢰도 검사용 지그에 부착하여 전기적 연결을 시키기 위한 구멍(16b)이 형성되어 있다.In addition, the lower portion of the metal saddle 16 is formed with a hole 16b for attaching to a jig for reliability test and for electrical connection.
제6도는 본 발명에 따라 제조된 전송선(9)와 금속안장부(16)를 부착하고, 신뢰도 검사를 위해 양단을 금속화한 산화알루미늄 기판(17)을 금속안장부(16)에 부착하는 것을 나타낸 것이다.6 shows attaching the transmission line 9 and the metal saddle 16 manufactured according to the present invention, and attaching the aluminum oxide substrate 17 metallized at both ends to the metal saddle 16 for the reliability test. It is shown.
상기 전송선(9)은 금속안장부(16)의 단차를 두고 형성된 부분(16a)에 부착하고, 본딩 와이어(18)는 기판(12)과 산화알루미늄 기판(17)사이에 접속되게 한다.The transmission line 9 is attached to the portion 16a formed with the step of the metal saddle 16, and the bonding wire 18 is connected between the substrate 12 and the aluminum oxide substrate 17.
산화알루미늄 기판(17)의 일측 단부에는 일반 동선(19)을 접속시켜 금속안장부(16)의 접지와 더불어 레이저 다이오드(2)에 전류를 흘릴 수 있도록 연결한다.A common copper wire 19 is connected to one end of the aluminum oxide substrate 17 to connect the ground of the metal saddle 16 to the laser diode 2 so that a current can flow.
상기 두선으로 레이저 다이오드(2)에 전류를 가할 수 있으려면 레이저 다이오드(2)의 윗면 즉, P-측이 접지와 연결되어야 하므로 와이어 본딩(20)을 하여 연결하는 것이다.In order to be able to apply current to the laser diode 2 with the two wires, the upper surface of the laser diode 2, that is, the P-side should be connected to the ground, so that the wire bonding 20 is connected.
제7도는 신뢰도 검사를 위해 금속안장부(16)위에 조립된 전송선(19), 다이아몬드 기판(5) 및 레이저 다이오드(2)를 나타낸 것이다. 금속안장부(16)는 신뢰도 검사용 지그(21)에 나사(22)를 통해 탈착 가능하도록 결합한다.7 shows a transmission line 19, a diamond substrate 5 and a laser diode 2 assembled on a metal saddle 16 for reliability checking. The metal saddle 16 is detachably coupled to the jig 21 for reliability through a screw 22.
신뢰도 검사를 위해 레이저 다이오드(2)를 포함한 금속안장부(16)를 신뢰도 검사용 지그(21)에 올려놓고 나사(22)를 이용하여 금속안장부(16)의 구멍(16b)에 체결하도록 하는 것이다.The metal saddle 16 including the laser diode 2 is placed on the reliability test jig 21 for the reliability test and fastened to the hole 16b of the metal saddle 16 using the screw 22. will be.
제8도는 신뢰도 검사 이후 레이저 다이오드(2)에 대해 산화알루미늄 기판(17)에 부착된 일반 동선(19) 및 본딩 와이어(18)를 제거하는 공정이다.8 is a process of removing the normal copper wire 19 and the bonding wire 18 attached to the aluminum oxide substrate 17 with respect to the laser diode 2 after the reliability test.
제9도는 모니터용 포토 다이오드를 부착하기 위한 모니터 포터 다이오드 마운트(23)의 제조공정을 나타낸 것이다.9 shows a manufacturing process of the monitor porter diode mount 23 for attaching a monitor photodiode.
모니터 포토 다이오드 마운트(23)의 재질은 산화알루미늄이며, 금속안장부(16)와 전송선의 접지부위에 그대로 안치하고, 레이저 다이오드(2)의 후방으로 나오는 레이저광선의 세기를 측정하기 위해 모니터 포토 다이오드(23)가 올려지는 부위(24)와 모니터 포토 다이오드(23)의 n-측과 와이어 본딩될 부분(25)로 이루어져 있고, p, n-측의 전극(26,27)은 다시 그 위에 안치된다.The material of the monitor photodiode mount 23 is aluminum oxide, which is placed on the ground of the metal saddle 16 and the transmission line as it is, and the monitor photodiode is used to measure the intensity of the laser beam emitted to the rear of the laser diode 2. And a portion 25 on which the 23 is to be raised and a portion 25 to be wire-bonded with the n-side of the monitor photodiode 23, and the electrodes 26 and 27 on the p and n-sides again rest on it. do.
제10도는 모니터 포토 다이오드의 마운트(23)위에 포토 다이오드(28)를 부착하는 공정을 나타낸 것으로, 포토 다이오드(28)의 n-측 전극과 마운트(23)의 전극(27)을 와이어 본딩(29)한다.FIG. 10 shows a process of attaching the photodiode 28 to the mount 23 of the monitor photodiode, wherein the n-side electrode of the photodiode 28 and the electrode 27 of the mount 23 are wire bonded 29 )do.
그러면, 마운트의 전극(26,27)은 각각 모니터 포토 다이오드의 p,n측의 전극이 되는 것이다.Then, the mount electrodes 26 and 27 become the electrodes on the p and n sides of the monitor photodiode, respectively.
제11도는 박막 전송성(9)위에 완성된 포토 다이오드(23)를 조립하는 공정을 나타낸 것으로, 은이 함위되지 않은 에폭시를 사용하여 경화시킨다.FIG. 11 shows a process of assembling the completed photodiode 23 on the thin film transfer 9, and is cured using an epoxy not containing silver.
마운트(23)는 조립시 10°정도 경사지게 부착하는데, 이것은 레이저 다이오드(2)로부터 나온 빛이 포토 다이오드(28)에서 다시 반사되어 레이저 다이오드(2)로 귀환하지 못하도록 하는 것이다.The mount 23 is attached at an angle of about 10 ° during assembly, which prevents light from the laser diode 2 from being reflected back from the photodiode 28 and returned to the laser diode 2.
제12도는 레이저 다이오드(2)의 온도상승을 검출하기 위한 서미스터(thermistor)용 마운트(30)의 제조공정을 나타낸 것으로 마운트(30) 자체를 접지금속판에 부착시키기 위해 밑면의 모든 부분은 순금(31)으로 처리한다.FIG. 12 shows the manufacturing process of thermistor mount 30 for detecting the temperature rise of the laser diode 2. All parts of the bottom surface are made of pure gold (31) to attach the mount 30 itself to the ground metal plate. ).
재질은 열전도도가 좋은 질화알루미늄이다.The material is aluminum nitride with good thermal conductivity.
제13도는 서미스터(32)와 마운트(30)를 부착하는 공정을 나타낸 것으로, 납땜부(33)를 형성하여 실시한다.FIG. 13 shows a process of attaching the thermistor 32 and the mount 30. The soldering section 33 is formed and carried out.
제14도는 완성된 서미스터용 마운트(30)를 부착시키는 공정을 나타낸 것이다.14 shows a process of attaching the completed thermistor mount 30.
제15도는 본 발명에 따라 완성된 전송선(9), 레이저 다이오드(2), 모니터 포토 다이오드(23), 서미스터(32), 서미스터용 마운트(30)를 포함하는 금속안장부(16)를 넓은 접지 금속판(34)에 부착하는 공정을 나타낸 것이다.15 is a broad ground of a metal saddle 16 comprising a transmission line 9, a laser diode 2, a monitor photodiode 23, a thermistor 32, a thermistor mount 30, completed according to the present invention. The process of adhering to the metal plate 34 is shown.
금속안장부(16)는 온이 함유된 에폭시로 부착하고, 전송선(9)의 단부를 SMA, K-커넥터(35) 등에 연결하면 임피던스, 열특성 향상, 신뢰도의 용이한 검사를 가져올 수 있는 것이다.The metal saddle 16 is attached with epoxy containing on, and connecting the end of the transmission line 9 to the SMA, K-connector 35 or the like can bring about an easy inspection of impedance, thermal characteristics, and reliability. .
제16도는 전송선(9)에 대해 전기적 파라메터(S11)의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 16 shows a graph showing a simulation result of the electrical parameter S11 with respect to the transmission line 9.
위와 같이 본 발명은 임피던스 정합을 고려한 전송선 기판을 사용하고, 다이아몬드 또는 탄화실리콘 기판을 사용하여 열특성을 향상시키며, 전송선위에 레이저 다이오드를 직접 부착하여 종래의 초고속 레이저 다이오드 모듈에 비해 간단한 구조를 이룰 수 있어 제조가 용이하고, 신뢰도 검사를 간편하게 수행할 수 있어 생산성의 향상 및 고성능의 모듈을 양산할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention uses a transmission line substrate considering impedance matching, improves thermal characteristics by using a diamond or silicon carbide substrate, and directly attaches a laser diode on the transmission line to achieve a simpler structure than a conventional ultrafast laser diode module. It is easy to manufacture, and the reliability test can be easily performed, thereby improving productivity and producing high-performance modules.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100787280B1 (en) * | 2006-10-13 | 2007-12-20 | 엘에스전선 주식회사 | Laser diode packaging and fabrication method thereof |
-
1995
- 1995-10-05 KR KR1019950034145A patent/KR0149129B1/en not_active IP Right Cessation
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KR100787280B1 (en) * | 2006-10-13 | 2007-12-20 | 엘에스전선 주식회사 | Laser diode packaging and fabrication method thereof |
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Publication number | Publication date |
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KR970024401A (en) | 1997-05-30 |
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