KR100576881B1 - 반도체 레이저 다이오드장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 레이저 다이오드장치와 이를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 반도체 레이저 다이오드장치는 반도체 레이저소자; 상기 반도체 레이저소자가 탑재되는 서브마운트를 갖는 주리드부 ; 상기 주리드부와 전기적으로 절연되도록 배치되는 적어도 하나의 부리드부 ; 상기 주리드부와 부리드부를 일체로 고정하면서 상기 주리드부와 부리드부사이를 절연하는 제 1수지부 ; 상기 반도체 레이저소자의 레이저빔이 출사되는 출사공을 구비하고, 상기 주리드부와 제 1수지부에 전달된 열을 외부로 방열하도록 상기 주리드부와 제 1수지부를 감싸는 제 2수지부;를 포함한다.
본 발명의 반도체 레이저 다이오드장치에 의하면, 열방출특성이 우수하여 제품의 사용수명을 연장할 수 있고, 구성부품수를 줄이고 조립공정을 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있다.
레이저소자, 레이저빔, 서브마운트, 리드부, 절연성 수지, 전도성 수지

Description

반도체 레이저 다이오드장치 및 그 제조방법{A SEMICONDUCTOR LASER DIODE DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 일반적인 캔타입 반도체 레이저 다이오드장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치의 주,부리드부에 제 1수지부를 성형한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치의 또다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6(a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치를 제조하는 공정을 도시한 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 레이저 소자 115 : 서브마운트
121 : 주리드부 122 : 소자배치부
123,127 : 다리 125 : 부리드부
126 : 연결부 129 : 걸림부
130 : 제 1수지부 135 : 개구부
140 : 제 2수지부 141 : 상부수지물
142 : 하부수지물 143 : 출사공
143a : 경사면 150 : 수광소자
L : 리드프레임 W,W1 : 와이어
본 발명은 반도체 레이저 다이오드장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 열방출특성이 우수하여 제품의 사용수명을 연장할 수 있고, 구성부품수를 줄이고 조립공정을 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있는 반도체 레이저 다이오드장치및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 레이저 다이오드장치는 순방향 전류 주입에 의해 레이저 발진을 일으키는 p-n 접합 반도체 소자의 전기적인 특성및 광특성을 이용하여 동작되며, 포인터(pointer),레이저 프린터(Laser Printer), 스캐너(Scanner) 또는 CD-P, CD-ROM, CD-RW, DVD-P, DVD-ROM 등과 같은 데이터저장(Data Storage)및 광픽업(Optical Pick-up)기기에 다양하게 채용되어 응용되는 것이다.
이러한 종래의 반도체 레이저 다이오드장치는 그 형태에 따라 캔타입, 수지몰드 리드프레임타입으로 대별되는 바, 캔타입 반도체 레이저 다이오드장치(10)는 도 1에 도시한 바와같이, 레이저빔을 출사하는 레이저칩(Laser Chip)(19)이 상부면에 탑재되는 서브마운트(11)와, 상기 서브마운트(11)가 장착되는 방열체(13)를 상부면에 일정높이로 돌출형성한 원반상의 스템(Stem)(12)및 메인기판(미도시)에 용이하게 전기적으로 조립되도록 상기 스템(12)의 하부로 연장되는 복수개 리드부(14)로 구성된다.
이러한 리드부(14)는 와이어부재(15)를 매개로 하여 상기 레이저칩(19)과 전기적으로 연결되며, 상기 스템(12)의 상부에는 상기 레이저칩(19)과 서브마운트(11)를 외부환경으로부터 보호하는 캡부재(16)를 갖추며, 상기 캡부재(16)의 상부면 중앙에 형성된 출사공(16a)에는 레이저빔이 통과되는 유리부재(17)를 장착한다.
그러나, 이러한 종래의 캔타입 반도체 레이저 다이오드장치(10)는 금속제로 이루어진 캡부재(16)를 스템(12)상에 조립하고, 특정파장의 투과율을 높이기 위해 별도의 유리부재(17)를 상기 캡부재(16)의 출사공(16a)에 조립해야만 하기 때문에, 조립공정이 매우 복잡하고, 구성부품수가 많아 제품을 대량생산하고, 제조원가를 줄이는데 한계가 있었다.
이에 따라, 이러한 캔타입의 문제점을 해결하기 위하여, 리드프레임과 수지부로 이루어진 리드프레임 타입의 반도체 레이저 다이오드장치를 개발하였으며, 이 러한 종래의 장치로서는 일본공개특허 2002-176222호(2002.6.21)에 개시된 바와같이 반도체 레이저장치가 알려져 있다.
상기 반도체 레이저장치는 레이저칩을 탑재하는 탑재부를 갖는 제 1리드부와, 전극용 제 2리드부및 상기 제 1,2리드부를 고정하는 수지부를 갖추고, 상기 2리드부의 길이방향으로 상기 수지부와 결합되는 결합부를 상기 제 2리드부에 설치하고, 상기 제 2리드부를 직하방으로 연장하여 구성한 것이다.
그러나, 이러한 종래의 장치는 리드부의 전기적인 연결시 리드부의 외부이탈을 방지하고, 제품을 소형화하는데 장점이 있지만, 열이 방출되는 경로가 제한적이고 상기 수지부가 열전도도가 낮은 절연수지로 구성되어 있기 때문에, 작동시 발생되는 열의 방출특성이 매우 나쁘게 나타난다. 또한, 상기 수지부의 절연수지에서 발생되는 정전기에 의해 이물이 부착되기 쉽고, 이로 인하여 레이저칩이 손상될 우려가 있었다.
일본공개특허 2003-110181(2003.4.11)에 개시된 반도체 레이저장치는 레이저칩이 탑재되는 도전성 지지체를 갖는 기부와, 상기 제 1,2리드로 이루어진 리드를 갖추어 상기 기부의 개구부에 제 2리드가 삽입됨과 동시에 수지블록이 충전되면서 상기 리드가 지지체에 일체로 고정되는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 장치는 캔타입에 비하여 조립부품수를 줄일 수 있는 장점이 있지만, 지지체를 따로 준비하여 리드와 조립되어야 하기 때문에 제조공정이 복잡하고, 이로 인하여 제조원가를 절감하는데 한계가 있었다. 또한 절연수지가 외부를 감싸는 형태를 갖추어 정전기의 발생에 의한 이물부착의 문제점은 그대로 남게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로써, 그 목적은 열방출특성이 우수하고, 정전기의 발생을 억제하여 제품의 사용수명을 연장할 수 있는 반도체 레이저 다이오드장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또다른 목적은 구성부품수를 줄이고 조립공정을 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있는 반도체 레이저 다이오드장치및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,
반도체 레이저소자;
상기 반도체 레이저소자가 탑재되는 서브마운트를 갖는 주리드부 ;
상기 주리드부와 전기적으로 절연되도록 배치되는 적어도 하나의 부리드부 ;
상기 주리드부와 부리드부를 일체로 고정하면서 상기 주리드부와 부리드부사이를 절연하는 제 1수지부 ;
상기 반도체 레이저소자의 레이저빔이 출사되는 출사공을 구비하고, 상기 주리드부와 제 1수지부에 전달된 열을 외부로 방열하도록 상기 주리드부와 제 1수지부를 감싸는 제 2수지부;를 포함하는 반도체 레이저 다이오드장치를 제공한다.
바람직하게는 상기 부리드부는 상기 반도체 레이저소자 또는 서브마운트와 와이어를 매개로 전기적으로 연결되는 연결부와, 상기 연결부로부터 하부로 일정길이 연장되는 다리및 상기 다리의 길이중간에 형성되는 걸림부를 구비한다.
바람직하게는 상기 서브마운트가 배치되는 소자배치부와, 상기 소자배치부로부터 하부로 일정길이 연장되는 다리 및 상기 다리의 길이중간에 형성되는 돌출부를 포함한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부는 상기 부리드부의 연결부를 외부로 노출시키는 개구부를 구비한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부는 상기 제 2수지부와 대응하는 외부면에 상기 제 2수지부와의 결합력을 높일 수 있도록 돌출부를 구비한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부는 절연성 수지로 사출성형되거나 절연성 수지로 트랜스퍼몰딩된다.
바람직하게는 상기 제 2수지부는 전도성 수지로 사출성형되거나 전도성 수지로 트랜스퍼몰딩되며, 상기 전도성 수지는 1 내지 40 W/m-K의 열전도도를 갖는 수 지재이거나 금속제 충진재가 포함되거나 흑연 충진재가 포함되는 것이 보다 바람직하다.
바람직하게는 상기 제 2수지부의 출사공에는 레이저소자의 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지하도록 경사면을 구비한다.
바람직하게는 후면출사광을 모니터링하는 수광소자를 추가 포함하며, 상기 수광소자는 서브마운트에 일체형으로 구비되거나 주리드부에 서브마운트와 독립적으로 구비되거나 제 2수지부의 내벽에 구비되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은,
반도체 레이저소자가 배치되는 서브마운트와, 상기 서브마운트를 갖는 주리드부 및 상기 주리드부와 전기적으로 절연되는 적어도 하나의 부리드부를 갖는 반도체 레이저 다이오드장치를 제조하는 방법에 있어서,
상기 주리드부와 부리드부를 고정하면서 상기 주리드부와 부리드부사이를 절연하도록 상기 주리드부와 부리드부를 감싸는 제 1수지부를 성형하고, 상기 반도체 레이저소자의 레이저빔이 출사되는 출사공을 형성하면서 상기 주리드부와 제 2수지부에 전달된 열을 방열하도록 상기 주리드부와 제 2수지부를 감싸는 제 2수지부를 성형함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부에는 상기 부리드부의 상단에 구비되는 연결부를 외부로 노출시키는 개구부를 형성한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부에는 상기 제 2수지부와 대응하는 외부면에 상기 제 2수지부와의 결합력을 높일 수 있도록 돌출부를 돌출형성한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부는 절연성 수지를 소재로 하여 사출성형되거나 절연성 수지를 소재로 하여 트랜스퍼몰딩된다.
바람직하게는 상기 제 2수지부는 전도성 수지로 소재로 하여 사출성형되거나 전도성 수지로 소재로 하여 트랜스퍼몰딩되며, 상기 전도성 수지는 1 내지 400W/m-K의 열전도도를 갖는 수지재이거나 금속제 충진재가 포함되거나 흑연 충진재가 포함되는 것이 보다 바람직하다.
바람직하게는 상기 제 2수지부의 출사공에는 레이저소자의 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지하도록 경사면을 구비한다.
본 발명은
a) 리드프레임을 제공하는 단계;
b) 상기 리드프레임에 적어도 하나의 주리드부와 부리드부를 형성하는 단계;
c) 상기 주리드부와 부리드부를 일체로 고정하면서 이들을 서로 절연하도록 상기 주리드부와 부리드부를 감싸는 제 1수지부를 형성하는 단계;
d) 상기 주리드부와 제 2수지부로부터 전달되는 열을 외부로 방열하면서 출사공을 형성하도록 상기 주리드부와 재 1수지부를 감싸는 제 2수지부를 형성하는 단계;
e) 상기 주리드부에 레이저소자를 배치하는 단계;
f) 상기 레이저소자와 상기 부리드부를 전기적으로 연결하는 단계;및
g) 상기 주,부리드부와 상기 리드프레임을 절단하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는 상기 b)단계는 상기 리드프레임을 에칭 또는 펀칭가공하여 소자배치부와 다리를 갖는 주리드부를 형성하고, 연결부와 다리를 갖는 부리드부를 형성한다.
바람직하게는 상기 주,부리드부의 다리에는 걸림부를 형성한다.
바람직하게는 상기 c)단계는 상기 부리드부의 상단부근과 대응하는 제 1수지부에 개구부를 형성한다.
바람직하게는 상기 c)단계는 상기 제 1수지부에 상기 제 2수지부와의 결합력을 높일 수 있도록 돌출부를 돌출형성한다.
바람직하게는 상기 제 1수지부는 절연성 수지를 소재로 하여 사출성형되거나 절연성 수지를 소재로 하여 트랜스퍼몰딩된다.
바람직하게는 상기 제 2수지부는 전도성 수지를 소재로 하여 사출성형되거나 전도성 수지를 소재로 하여 트랜스퍼몰딩되며, 상기 전도성 수지는 1 내지 40 W/m-K의 열전도도를 갖는 수지재로 구비되거나 금속제 충진재를 포함하거나 흑연충진재를 포함한다.
바람직하게는 상기 d)단계는 상기 제 2수지부의 출사공에 레이저소자의 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지하도록 경사면을 구비한다.
바람직하게는 상기 e)단계는 상기 주리드부의 소자배치부에 서브마운트를 탑재한 다음, 상기 서브마운트에 상기 레이저소자를 접착고정한다.
바람직하게는 상기 e)단계는 상기 레이저소자를 서브마운트에 접착고정한 다음, 상기 서브마운트를 상기 주리드부의 소자배치부에 탑재한다.
이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 2는은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치의 주,부리드부에 제 1수지부를 성형한 사시도이다.
본 발명의 장치(100)는 도 2와 3에 도시한 바와같이, 구성부품수를 줄여 조립공정을 단순화하고, 제조원가를 절감하며, 열방출특성이 우수하고 정전기 발생을 억제하여 사용수명을 장수명화할 수 있는 것으로, 이러한 장치(100)는 반도체 레이저소자(110), 주리드부(121), 부리드부(125)및 제 1,2수지부(130)(140)로 구성된다.
즉, 상기 반도체 레이저소자(110)(이하, 레이저 소자이라 한다.)는 전원인가시 레이저빔을 발생시키면서 열을 제공하는 발열원이며, 이러한 반도체 레이저소자(110)는 모니터용 수광수자를 일체화할 수 있고, 열전도성이 우수한 소재로 이루어 진 서브 마운트(sub-mount)(115)상에 탑재된다.
여기서, 상기 레이저소자(110)는 활성층과 이를 감싸는 클래드층으로 이루어지는 GaAlAs계, 고밀도 광디스크의 적색반도체 레이저소자에 사용되는 AlGain계, AlGainP계, AlGainPAs계와, 트랜지스터등의 전자디바이스에 사용되는 GaN계등과 같은 재료를 이용하여 구성된다.
상기 레이저소자(110)는 Au-Sn, Pb-Sn등과 같은 납땜재나 Ag페이스트와 같은 접착수단을 매개로 하여 상기 서브마운트(115)의 상부면에 접착고정된다.
그리고, 상기 수광소자를 일체롸한 서브마운트(115)는 Si를 모재로 하는 수광소자이고, 상기 레이저소자(110)의 후면출사광을 모니터링할 수 있도록 구비된다. 상기 서브마운트(115)는 Si이외에도 예를들어 AlN,SiC,Cu등 열전도성이 우수한 세라믹, 금속재료등으로 구성될수도 있다.
또한, 상기 주리드부(121)는 상기 반도체 레이저소자(110)를 탑재한 서브마운트(115)가 배치되도록 넓은 면적을 갖는 소자배치부(122)와, 상기 소자배치부(123)로부터 직하방으로 일정길이 연장되는 다리부(123)로 구성된다.
여기서, 상기 서브마운트(115)는 Au-Sn, Pb-Sn, Au-Sn, Sn-Bi등과 같은 납땜재나 Ag페이스트를 이용하여 상기 주리드부(121)의 소자배치부(122)에 접착고정된다.
이때, 상기 소자배치부(122)는 상기 제 1수지부(130)에 의해서 전면일부가 노출되고, 상기 제 2수지부(140)에 의해서 둘러싸여진다.
또한, 상기 부리드부(125)는 상기 반도체 레이저소자(110)가 구비되는 주리드부(121)와 전기적으로 절연되도록 상기 제 1수지부(130)에 의해서 위치고정되고,미도시된 와이어(W)를 매개로 하여 상기 레이저소자(110)나 서브마운트(115)와 전기적으로 연결된다.
이러한 부리드부(125)는 상기 제 1수지부(130)의 개구부(135)를 통해 외부노출되어 상기 와이어(W)의 일단부가 전기적으로 연결되는 연결부(126)와, 상기 연결부(126)로부터 직하부로 일정길이 연장되어 상기 주리드부(121)의 다리(123)와 나란하게 배치되는 일정길이의 다리(127)로 구성된다.
그리고, 상기 주리드부(121)는 상기 레이저소자(110)에서 발생된 열을 메인기판측으로 용이하게 방출할 수 있도록 열전도도가 우수한 금속소재로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 부리드부(125)는 상기 레이저소자(110), 서브마운트(115)와 메인기판간의 전기적인 연결이 용이하도록 전극용 전도성 금속소재로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 주,부리드부(125)는 상기 다리(123)(127)의 각 길이중간에 메인기판과의 조립시 그 삽입깊이를 제어할 수 있도록 걸림부(129)가 동일한 위치에 각각 구비된다.
그리고, 상기 제 1수지부(130)의 전면에는 상기 부리드부(125)의 연결부(126)를 외부로 노출시킬 수 있도록 적어도 하나의 개구부(135)를 각각 형성하며, 이에 따라 상기 레이저소자(110) 또는 서브마운트(115)에 일단이 본딩된 와이어(W)의 타단은 상기 연결부(126)에 와이어본딩되는 것이다.
또한, 상기 제 1수지부(130)에는 상기 제 2수지부(140)와의 결합면적을 보다 넓혀 제 1,2수지부(130)(140)간의 결합력을 증대시킬 수 있도록 돌출부(132)를 몸체외부면에 돌출형성하여도 좋다.
여기서, 상기 제 1수지부(130)는 PC,PA,PPS, LSP 및 EMC 등과 같은 수지재를 소재로 하여 사출 또는 트랜스퍼몰딩방식에 의해 상기 주리드부(121)와 부리드부(125)가 서로 전기적으로 연결되지 않은 절연상태가 되도록 성형된다.
한편, 상기 제 2수지부(140)는 상기 주리드부(121)와 제 1수지부(130)에 접하여 레이저빔 조사시 발생되는 열을 외부로 방열하도록 상기 주리드부(121)의 소자배치부(122)와 상기 제 1수지부(130)의 일부를 감싸는 수지물이다.
이러한 제 2수지부(140)는 상기 레이저소자(110)와 제 1수지부(130)의 일부를 외부로 노출시키면서 레이저빔이 출사되는 출사창(143)을 상기 소자배치부(122)의 전방에 형성하도록 상기 소자배치부(122)와 제1수지부(130)의 일부를 감싸는 상부수지물(141)과, 상기 제 1수지부(130)의 개구부를 노출시키면서 상기 제 1수지부(130)의 전,후면을 감싸는 하부수지물(142)로 구성된다.
여기서, 상기 제 2수지부(140)는 PC, PA, PPS, LSP 및 EMC등과 같은 수지재에 금속 또는 흑연등의 충진재가 포함되어 전기전도도및 열전도도가 우수한 수지물로 구성되며, 수지재와 충진재간 혼합비율은 상기 제 2수지부(140)를 사출성형 또는 트랜스퍼몰딩하는 조건에 따라 적절히 가변된다.
이때, 상기 제 2수지부(140)는 1 내지 40 W/m-K의 열전도도를 갖는 수지물로 구성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 레이저소자(110)에서 발생되어 주리드부(121)와 제 1수지부(130)로 전달된 열은 열전도도가 우수한 상기 제 2수지부(140)를 통하여 외부로 용이하게 방출되고, 이로 인하여 상기 제 1수지부(130)에서의 정전기의 발생량을 최소화하여 이물이 부착되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 상기 제 2수지부(140)의 출사공(143)에는 도 4에 도시한 바와같이, 상기 레이저소자(110)로부터 출사되는 레이저빔의 출사각도를 확대하면서 상기 레이저소자(110)에서 발생된 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지할 수 있도록 경사면(143a)을 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 레이저소자(110)로 부터 출사되는 빔이 수광되는 수광영역에는 후면출사광을 모니터링할 수 있도록 수광소자(150)를 구비하며, 이러한 수광소자(150)는 도 5에 도시한 바와같이, 상기 레이저소자(110)에 근접하는 제 2수지부(140)의 일측면에 배치될 수 있으며, 이때 전기전도도를 갖는 제 2수지부(140)는 상기 수광소자(150)에 전기적으로 연결되는 하나의 전극으로 사용되고, 상기 부리 드부(125)는 상기 수광소자(150)와 와이어(W1)를 매개로 와이어본딩되어 또다른 하나의 전극으로 사용될 수 있는 것이다
또한, 상기 수광소자(150)는 상기 반도체 소자(110)가 탑재되는 서브마운트(115)의 상부면에 일체로 배치될 수도 있으며, 상기 서브마운트(115)가 탑재되는 주리드부(121)에 상기 서브마운트(115)에 대하여 독립적으로 배치될 수도 있다.
이때, 상기 수광소자(150)가 상기 제 2수지부(140), 서브마운트(115)및 주리드부(121)중 어느 하나에 배치되는 경우, 상기 수광소자(150)는 후면출사광을 모니터링할 수 있는 수광영역내에 위치되어야 한다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드장치를 제조하는 공정을 도시한 순서도이다.
먼저 도 6(a)에 도시한 바와같이, 주리드부(121)와 부리드부(125)를 구성하기 위하여 열전도성및 전기전도성이 우수하고, 가공성이 우수한 금속재질로 이루어진 리드프레임(L)을 제공한다.
상기 리드프레임(L))은 펀칭 또는 에칭가공에 의하여 소자배치부(122)와 다리(123)를 갖는 주리드부(121)와, 연결부(126)와 다리(127)를 갖는 부리드부(125)를 동시에 가공하며, 상기 다리(123)(127)에는 걸림부(129)가 동일한 높이로 구비될 수 있다..
여기서, 상기 리드프레임(L)에 상기 다리(123)(127)의 하부단이 일체로 연결되는 주리드부(121)는 하나 그리고 부리드부(125)는 3개씩 가공되지만 이에 한정되 는 것은 아니며 다양하게 구비될 수 있다.
연속하여 도 6(c)에 도시한 바와같이, 상기 제 1수지부(130)는 상기 소자배치부(122)와 다리(123)사이의 연결부위와 상기 연결부(126)와 다리(127)사이의 연결부위를 감싸도록 사출 또는 트랜스퍼몰딩에 의해 성형됨으로써 상기 소자배치부(122)와 다리(123)(127)의 대부분은 외부로 노출된다.
그리고, 상기 제 1수지부(130)의 전면에는 상기 부리드부(125)의 상단이 연결부를 외부로 노출시키는 개구부(135)를 형성함과 동시에 제 2수지부(140)의 성형시 상기 제 2수지부(140)와의 결합력을 높일 수 있도록 상기 제 2수지부와 대응하는 제 1수지부(130)의 외부면에는 돌출부(132)를 돌출형성한다.
연속하여, 도 6(d)에 도시한 바와같이, 상기 주리드부(121)와 제 1수지부(130)는 금속충진재가 포함된 PC,PA,PPS,LCP및 EMC등과 같은 전도성 수지물에 의해서 감싸지면서 상기 소자배치부(122)의 전방에 레이저빔이 간섭없이 출사되는 출사공(143)을 형성하도록 사출 또는 트랜스퍼몰딩에 의해서 제 2수지부(140)를 성형한다.
그리고, 도 6(e)에 도시한 바와같이, 상기 주리드부(121)의 소자배치부(122)에는 레이저소자(110)를 상부면에 접착고정한 서브마운트(115)를 탑재하거나 상기 서브마운트(115)를 상기 소자배치부(122)에 접착고정한 다음 상기 서브마운트(115)상에 상기 레이저소자(110)를 접착고정한다.
이때, 상기 서브마운트(115)는 상기 출사공(143)의 중심과 대략적으로 동일한 수직축상에 배치되도록 상기 소자배치부(122)에 탑재되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주리드부(121)의 소자배치부(122)에 상기 레이저소자(110)의 배치가 완료되면, 도 6(f)에 도시한 바와같이, 상기 레이저소자(110) 또는 상기 서브마운트(115)에 일단이 와이어본딩된 와이어(W)의 타단을 상기 부리드부(125)의 연결부(126)에 각각 와이어본딩함으로써 이들은 서로 전기적으로 연결되며, 상기 주리드부(121)와 부리드부(125)는 상기 제 1수지부(130)에 의해서 서로 절연된다.
그리고, 상기 주,부리드부(121)(125)와 리드프레임(L)은 절단공정에 의해서 상기 주,부리드부의 하부단과 상기 리드프레임사이의 경계부위가 절단됨으로써 제 1,2수지부(130)(140)를 갖는 복수개의 반도체 레이저 다이오드장치를 동시에 제조할 수 있는 것이다.
한편, 상기와 같이 제조된 반도체 레이저 다이오드장치(100)가 메인기판에 장착된 상태에서 상기 레이저소자(110)에 전원이 인가되면, 상기 레이저소자(110)에서 발생되는 레이저빔은 상기 제 2수지부(140)의 출사공(143)을 통하여 전방으로 출사된다.
그리고, 상기 레이저빔의 출사시 발생되는 열은 상기 서브마운트(115)에서 방열되기도 하지만 상기 서브마운트(115)를 통하여 소자배치부(122)측으로 전달되어 다리(123)를 통하여 메인기판측으로 방열된다.
또한, 상기 주,부리드부(121)(125)를 감싸는 제 1수지부(130)측으로 전달된 열은 상기 소자배치부(122)와 제 1수지부(130)를 감싸는 제 2수지부(140)로 전달되고, 상기 제 2수지부(140)는 열전도성 수지로 이루어져 있기 때문에, 열을 외부로 용이하게 방출하여 반도체 레이저 다이오드장치가 과열되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 주리드부와 부리드부를 절연성 수지로 절연하도록 제 1수지부를 사출 또는 트랜스퍼몰딩에 의해 성형하고, 이들을 열전도성 수지로 감싸는 제 2수지부를 사출 또는 트랜스퍼몰딩에 의해 성형함으로써, 주리드부, 제 1수지부에 전달되는 열을 외부로 용이하게 방출하여 종래에 비하여 열방출특성이 우수하고, 정전기 발생이 적으며, 이로 인하여 제품의 사용수명을 현저히 연장할 수 있다.
또한, 전체구성부품수를 종래에 비하여 줄임과 동시에 조립공정을 단순화할 수 있기 때문에, 제품의 제조원가를 절감하여 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (43)

  1. 반도체 레이저소자;
    상기 반도체 레이저소자가 탑재되는 서브마운트를 갖는 주리드부 ;
    상기 주리드부와 전기적으로 절연되도록 배치되는 적어도 하나의 부리드부 ;
    상기 주리드부와 부리드부를 일체로 고정하면서 상기 주리드부와 부리드부사이를 절연하는 제 1수지부 ;
    상기 반도체 레이저소자의 레이저빔이 출사되는 출사공을 구비하고, 상기 주리드부와 제 1수지부에 전달된 열을 외부로 방열하도록 상기 주리드부와 제 1수지부를 감싸는 제 2수지부;를 포함하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부리드부는 상기 반도체 레이저소자 또는 서브마운트와 와이어를 매개로 전기적으로 연결되는 연결부와, 상기 연결부로부터 하부로 일정길이 연장되는 다리및 상기 다리의 길이중간에 형성되는 걸림부를 구비함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 주리드부는 상기 서브마운트가 배치되는 소자배치부와, 상기 소자배치부로부터 하부로 일정길이 연장되는 다리 및 상기 다리의 길이중간에 형성되는 돌출부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1수지부는 상기 부리드부의 연결부를 외부로 노출시키는 개구부를 구비함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1수지부는 상기 제 2수지부와 대응하는 외부면에 상기 제 2수지부와의 결합력을 높일 수 있도록 돌출부를 구비함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1수지부는 절연성 수지로 사출성형됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1수지부는 절연성 수지로 트랜스퍼몰딩됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2수지부는 전도성 수지로 사출성형됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2수지부는 전도성 수지로 트랜스퍼몰딩됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 전도성 수지는 1 내지 40 W/m-K의 열전도도를 갖는 수지재임을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 전도성 수지에는 금속제 충진재가 포함됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 전도성 수지에는 흑연 충진재가 포함됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2수지부의 출사공에는 레이저소자의 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지하도록 경사면을 구비함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    후면출사광을 모니터링하는 수광소자를 추가 포함함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  15. 제 14에 있어서,
    상기 수광소자는 서브마운트에 일체형으로 구비됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  16. 제 14에 있어서,
    상기 수광소자는 주리드부에 서브마운트와 독립적으로 구비됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  17. 제 14에 있어서,
    상기 수광소자는 제 2수지부의 내벽에 구비됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치.
  18. 반도체 레이저소자가 배치되는 서브마운트와, 상기 서브마운트를 갖는 주리드부 및 상기 주리드부와 전기적으로 절연되는 적어도 하나의 부리드부를 갖는 반도체 레이저 다이오드장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 주리드부와 부리드부를 고정하면서 상기 주리드부와 부리드부사이를 절 연하도록 상기 주리드부와 부리드부를 감싸는 제 1수지부를 성형하고, 상기 반도체 레이저소자의 레이저빔이 출사되는 출사공을 형성하면서 상기 주리드부와 제 1수지부에 전달된 열을 방열하도록 상기 주리드부와 제 1수지부를 감싸는 제 2수지부를 성형함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1수지부에는 상기 부리드부의 상단에 구비되는 연결부를 외부로 노출시키는 개구부를 형성함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1수지부에는 상기 제 2수지부와 대응하는 외부면에 상기 제 2수지부와의 결합력을 높일 수 있도록 돌출부를 돌출형성함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1수지부는 절연성 수지를 소재로 하여 사출성형됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1수지부는 절연성 수지를 소재로 하여 트랜스퍼몰딩됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2수지부는 전도성 수지로 소재로 하여 사출성형됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2수지부는 전도성 수지로 소재로 하여 트랜스퍼몰딩됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  25. 제 23항 또는 제 24항에 있어서,
    상기 전도성 수지는 1 내지 400W/m-K의 열전도도를 갖는 수지재임을 특징으 로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  26. 제 23항 또는 제 24항에 있어서,
    상기 전도성 수지에는 금속제 충진재가 포함됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  27. 제 23항 또는 제 24항에 있어서,
    상기 전도성 수지에는 흑연 충진재가 포함됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  28. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2수지부의 출사공에는 레이저소자의 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지하도록 경사면을 구비함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  29. a) 리드프레임을 제공하는 단계;
    b) 상기 리드프레임에 적어도 하나의 주리드부와 부리드부를 형성하는 단계;
    c) 상기 주리드부와 부리드부를 일체로 고정하면서 이들을 서로 절연하도록 상기 주리드부와 부리드부를 감싸는 제 1수지부를 형성하는 단계;
    d) 상기 주리드부와 제 2수지부로 부터 전달되는 열을 외부로 방열하면서 출사공을 형성하도록 상기 주리드부와 제 1수지부를 감싸는 제 2수지부를 형성하는 단계;
    e) 상기 주리드부에 레이저소자를 배치하는 단계;
    f) 상기 레이저소자와 상기 부리드부를 전기적으로 연결하는 단계;및
    g) 상기 주,부리드부와 상기 리드프레임을 절단하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  30. 제 29항에 있어서
    상기 b)단계는 상기 리드프레임을 에칭 또는 펀칭가공하여 소자배치부와 다리를 갖는 주리드부를 형성하고, 연결부와 다리를 갖는 부리드부를 형성함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  31. 제 30항에 있어서
    상기 주,부리드부의 다리에는 걸림부를 형성함을 특징으로 하는 반도체 레이 저 다이오드장치의 제조방법.
  32. 제 29항에 있어서
    상기 c)단계는 상기 부리드부의 상단부근과 대응하는 제 1수지부에 개구부를 형성함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  33. 제 29항에 있어서
    상기 c)단계는 상기 제 1수지부에 상기 제 2수지부와의 결합력을 높일 수 있도록 돌출부를 돌출형성함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  34. 제 29항에 있어서
    상기 제 1수지부는 절연성 수지를 소재로 하여 사출성형됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  35. 제 29항에 있어서
    상기 제 1수지부는 절연성 수지를 소재로 하여 트랜스퍼몰딩됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  36. 제 29항에 있어서
    상기 제 2수지부는 전도성 수지를 소재로 하여 사출성형됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  37. 제 29항에 있어서
    상기 제 2수지부는 전도성 수지를 소재로 하여 트랜스퍼몰딩됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  38. 제 36항 또는 제 37항에 있어서
    상기 전도성 수지는 1 내지 40 W/m-K의 열전도도를 갖는 수지재로 구비됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  39. 제 36항 또는 제 37항에 있어서
    상기 전도성 수지는 금속제 충진재를 포함함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  40. 제 36항 또는 제 37항에 있어서
    상기 전도성 수지는 흑연 충진재를 포함함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  41. 제 29항에 있어서
    상기 d)단계는 상기 제 2수지부의 출사공에 레이저소자의 레이저빔이 되돌아오는 것을 방지하도록 경사면을 구비함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  42. 제 29항에 있어서
    상기 e)단계는 상기 주리드부의 소자배치부에 서브마운트를 탑재한 다음, 상기 서브마운트에 상기 레이저소자를 접착고정함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
  43. 제 29항에 있어서
    상기 e)단계는 상기 레이저소자를 서브마운트에 접착고정한 다음, 상기 서브마운트를 상기 주리드부의 소자배치부에 탑재함을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드장치의 제조방법.
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