KR102544931B1 - 표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지는 캐비티를 포함하는 하우징과, 상기 캐비티 내에 배치되는 표면발광레이저 소자 및 상기 하우징 상에 배치되는 확산부를 포함할 수 있다.
상기 확산부는, 폴리머층과, 상기 폴리머층 상에 배치되는 글라스층을 포함할 수 있다.
상기 폴리머층은, 상기 표면발광레이저 소자와 수직으로 중첩되는 제1 폴리머층과, 상기 표면발광레이저 소자와 수직으로 중첩되지 않은 제2 폴리머층을 포함할 수 있다.
상기 제1 폴리머층의 두께는 상기 제2 폴리머층의 두께보다 얇을 수 있다.

Description

표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치{A VERTICAL-CAVITY SURFACE-EMITTING LASER PACKAGE AND LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING THE SAME}
실시예는 표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치에 관한 것이다.
GaAs, AlGaAs 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 이용하여 다양한 파장대역의 광을 방출할 수 있어, 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 3-5족 또는 6족 화합물 반도체 재질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 재질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선의 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자는 3-5족 또는 6족 화합물 반도체 재질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장대역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장대역에 이르는 다양한 파장대역의 빛을 수광할 수 있다. 또한 반도체 소자는 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 채택될 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 시스템의 송수신 모듈, 액정표시장치LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 유닛, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드와 같은 조명 장치, 자동차의 헤드 라이트, 신호등 또는 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다.
또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자로서 표면발광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: VCSEL) 소자가 있다. 표면발광레이저 소자는 광 통신, 광병렬 처리, 광연결 등에 사용되고 있다. 한편, 이러한 통신용 모듈에서 사용되는 레이저 다이오드의 경우, 저전류에서 작동하기 용이하도록 설계되어 있다.
표면발광레이저 소자는 통신용과 센서용으로 개발되고 있다. 통신용 표면발광레이저 소자는 광통신 시스템에 적용된다.
센서용 표면발광레이저 소자는 사람의 얼굴을 인지하는 3D 센싱 카메라에 적용된다. 예를 들어, 3D 센싱 카메라는 객체의 심도 정보(Depth Information)를 포착할 수 있는 카메라로서, 최근 증강현실과 맞물려 각광을 받고 있다.
한편, 카메라 모듈의 심도 센싱을 위해서는 별도 센서를 탑재하며, 구조광(Structured Light: SL) 방식과 ToF(Time of Flight) 방식 등 두 가지로 구분된다.
구조광(SL) 방식은 특정 패턴의 레이저를 피사체에 방사한 후 피사체 표면의 모양에 따라 패턴이 변형된 정도를 분석해 심도를 계산한 후 이미지센서가 찍은 사진과 합성해 3D 촬영 결과를 얻게 된다.
이에 비해 ToF 방식는 레이저가 피사체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정해 심도를 계산한 후, 이미지센서가 찍은 사진과 합성해 3D 촬영 결과를 얻게 되는 방식이다.
이에 따라 SL 방식은 레이저가 매우 정확하게 위치해야 하는 반면에, ToF 기술은 향상된 이미지센서에 의존한다는 점에서 대량 생산에 유리한 장점이 있으며, 하나의 휴대폰에 어느 하나의 방식 또는 두 가지 방식 모두를 채용할 수도 있다.
예를 들어, 휴대폰의 전면에 트루뎁스(True Depth)라는 3D 카메라를 SL 방식으로 구현할 수 있고, 후면에는 ToF 방식으로 적용할 수도 있다.
이러한 표면발광레이저 소자는 표면발광레이저 패키지로 제품화될 수 있으며, 종래의 표면발광레이저 패키지에서는 표면발광레이저 소자의 레이저빔을 확산시키기 위해 표면발광레이저 소자 위에 확산부(Diffuser)가 배치되고, 확산부는 접착 부재에 의해 고정된다.
하지만, 확산부(Diffuser)가 접착 부재에 의해 고정되더라도, 충격에 의해 확산부가 탈착되는 문제가 발생된다. 이와 같이 확산부가 탈착되는 경우, 확산부 아래에 배치된 표면발광레이저 소자에서 방출된 레이저빔이 그대로 노출되게 된다. 표면발광레이저 패키지가 안면 인식 분야에 적용되는 경우, 확산부의 탈착에 의해 노출된 레이저빔이 사용자의 눈에 전달되어 실명될 위험이 있어 시력 안전(Eye safety) 이슈가 있다.
특히 종래기술에서 확산부(Diffuser)는 글래스층(glass layer)과 폴리머층(polymer layer)을 포함하는데, 글라스층과 폴리머층이 서로 다른 열팽창계수를 구비함에 따라 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 박리가 발생하는 문제가 있으며 이러한 확산부 박리 문제는 시력 안전(Eye safety)을 보증할 수 없는 기술적 문제를 유발하고 있다.
실시예는 신뢰성이 우수한 표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 한다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 내용에 한정되지 않으며, 발명의 설명을 통해 파악되는 것을 포함한다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지는 캐비티를 포함하는 하우징과, 상기 캐비티 내에 배치되는 표면발광레이저 소자 및 상기 하우징 상에 배치되는 확산부를 포함할 수 있다.
상기 확산부는, 폴리머층과, 상기 폴리머층 상에 배치되는 글라스층을 포함할 수 있다.
상기 폴리머층은, 상기 표면발광레이저 소자와 수직으로 중첩되는 제1 폴리머층과, 상기 표면발광레이저 소자와 수직으로 중첩되지 않은 제2 폴리머층을 포함할 수 있다.
상기 제1 폴리머층의 두께(T2a)는 상기 제2 폴리머층의 두께(T2b)보다 얇을 수 있다.
상기 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 상기 제2 폴리머층(146b)의 두께(T2b) 비율(T2b/T1)은 0.12 내지 3.0 범위일 수 있다.
실시예는 상기 하우징과 상기 폴리머층 사이에 접착부재(155)를 더 포함할 수 있다.
상기 접착부재(155)의 열팽창 계수는 상기 폴리머층(146)의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위일 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지는 캐비티를 포함하는 하우징과, 상기 캐비티 내에 배치되는 표면발광레이저 소자 및 상기 하우징 상에 배치되는 확산부를 포함하고, 상기 확산부는, 상기 표면발광레이저 소자 상의 하우징 상에 배치되는 폴리머층 및 상기 폴리머층 상에 배치되는 글라스층을 포함할 수 있다.
상기 글라스층의 제1 두께(T1) 대비 상기 폴리머층의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)이 0.12 내지 3.0 범위일 수 있다.
실시예는 상기 하우징과 상기 폴리머층 사이에 접착부재를 더 포함할 수 있다.
상기 접착부재(155)의 열팽창 계수는 상기 폴리머층의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위일 수 있다. 또한, 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지는 제1, 제2 캐비티를 포함하는 하우징; 상기 제1 캐비티 내에 배치되는 표면발광레이저 소자; 및 상기 제2 캐비티 내에 배치되는 확산부;를 포함하고, 상기 확산부는 폴리머층과 상기 폴리머층 상에 배치되는 글라스층;을 포함하고, 상기 제2 캐비티의 폭은 상기 제1 캐비티의 폭보다 크며, 상기 확산부의 두께는 상기 제2 캐비티의 깊이보다 작으며, 상기 폴리머층은 서로 다른 두께를 갖는 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 포함하고, 상기 제1 폴리머층은 상기 표면발광레이저 소자와 광축방향으로 중첩하며, 상기 제1 폴리머층의 두께는 상기 제2 폴리머층의 두께보다 얇을 수 있다.
실시예에 따른 발광장치는 상기 표면발광레이저 패키지를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 확산부의 박리를 방지하여 신뢰성이 우수한 표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면, 제1층인 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 제2 층인 폴리머층(145)의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)을 제어함으로써 상대적 스트레스(Relative Stress)를 낮게 제어하여 글라스층(141)과 폴리머층(145)이 서로 다른 열팽창계수를 가지더라도 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 우수한 성능을 나타낼 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에서 제1 폴리머층(146a)의 제1 두께(T2a)는 제2 폴리머층(146b)의 제2 두께(T2b)보다 얇도록 제어함으로써 상기 표면발광레이저 소자(201)와 수직으로 중첩되는 제1 폴리머층(146a)에서의 광 투과도를 높여서 광학적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 이와 동시에 상기 표면발광레이저 소자(201)와 수직으로 중첩되지 않은 제2 폴리머층(146b)에서의 제2 두께(T2b)는 상기 제1 폴리머층(146a)의 제1 두께(T2a)보다 두껍게 제어함과 동시에 상기 글라스층(141)의 제1 두께(T1)와의 두께비율(T2b/T1)을 0.12 내지 3.0 범위로 제어하여 열적 스트레스에 강인한 신뢰성이 우수한 복합적 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 접착부재(155)의 열팽창 계수를 폴리머층(146)의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위로 제어하여 폴리머층(146)과 접착부재(155) 간의 열팽창 계수를 최소화하여 신뢰성을 매우 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 내용에 한정되지 않으며, 발명의 설명을 통해 파악되는 것을 포함한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 제1 영역의 확대도.
도 3은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 확산부의 사진.
도 4는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 확산부에서 글라스층과 폴리머층의 상대두께에 따른 상대 스트레스 데이터.
도 5는 비교예와 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서의 신뢰성 테스트 결과 사진.
도 6은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 단면도.
도 7은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 제2 영역의 확대도.
도 8은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 확산부의 폴리머층에서의 두께에 따른 광 흡수 데이터.
도 9는 비교예2, 비교예3과 제3 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서의 신뢰성 테스트 결과 사진.
도 10은 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 평면도.
도 11은 도 10에 도시된 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 일 영역(C1)의 확대도.
도 12는 도 11에 도시된 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 A1-A2 선을 따른 단면도.
도 13은 실시예에 따른 표면발광 레이저소자의 다른 단면도.
도 14는 실시예에 따른 표면발광레이저 소자가 적용된 이동 단말기의 사시도.
이하 상기의 과제를 해결하기 위한 구체적으로 실현할 수 있는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
(제1 실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)를 도시한 단면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 제1 영역(D1)의 확대도로서, 확산부(140)의 확대도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 하우징(110), 표면발광레이저 소자(201) 및 확산부(140)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 캐비티(C)를 구비하는 하우징(110)과, 상기 캐비티(C) 내에 배치되는 표면발광레이저 소자(201) 및 상기 하우징(110) 상에 배치되는 확산부(140)를 포함할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)를 설명하기로 한다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)에서 하우징(110)은 그 위에 배치되는 표면발광레이저 소자(201) 및 확산부(140)를 지지할 수 있다. 하우징(130)과, 표면발광레이저 소자(201) 및 확산부(140)는 패키징 공정에 의해 모듈화된 모듈일 수 있다. 이와 같은 모듈이 하나 또는 복수로 회로기판(미도시) 상에 실장될 수 있다.
실시예의 하우징(110)은 지지 강도, 방열성, 절연성 등이 우수한 재질을 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)은 열 전도율이 높은 재질을 포함할 수 있다. 또한 상기 하우징(110)은 표면발광레이저 소자(201)에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방출할 수 있도록 방열 특성이 좋은 재질로 제공될 수 있다.
또한 하우징(110)은 절연 재질을 포함할 수 있다. 예컨대, 하우징(110)은 세라믹 소재를 포함할 수 있다. 하우징(110)은 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함할 수 있다. 또한 하우징(110)은 실리콘 수지, 에폭시 수지, 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성 재질로 제공될 수 있다.
또한, 하우징(110)은 금속 화합물을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 하우징(110)은 질화 알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 또한 상기 하우징(110)은 도전성 재질을 포함할 수도 있다. 하우징(110)이 도전성 재질, 예컨대 금속으로 제공되는 경우, 하우징(110)과 표면발광레이저 소자(201) 사이 또는 하우징(110)과 이후 설명되는 제1 내지 제6 전극부(181 내지 186) 사이에 전기적인 절연을 위한 절연 부재가 제공될 수 있다.
상기 하우징(110)은 위에서 보았을 때 정사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
계속하여 도 1을 참조하면, 실시예의 하우징(110)은 단일 또는 복수의 바디를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(110)은 제1 바디(110a), 제2 바디(110b), 및 제3 바디(110c) 를 포함할 수 있다. 제2 바디(110b)는 제1 바디(110a) 상에 배치되고, 제3 바디(110c)는 제2 바디(110b) 상에 배치될 수 있다.
제1 바디(110a) 내지 제3 바디(110c)는 동일 재질로 이루어지고 일체로 형성될 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 바디(110a 내지 110c)는 서로 상이한 재질로 형성되고 별개의 공정에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 내지 제3 바디(110b 내지 110c)는 동일 재질로 이루어지며 일체로 형성되고, 제1 바디(110a)는 제2 내지 제3 바디(110b 내지 110c)와 상이한 재질로 이루어지며 별개의 공정에 의해 형성될 수 있다. 이러한 경우, 일체로 형성된 제2 내지 제3 바디(110b 내지 110c)의 하면과 제1 바디(110a)의 상면이 접착 부재(미도시)에 의해 서로 접착될 수 있다. 예로서, 접착 부재는 유기물, 에폭시 계열의 수지 또는 실리콘계 수지 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 제1 전극부(181)와 제2 전극부(182)를 포함할 수 있다. 제1 전극부(181)와 제2 전극부(182)는 하우징(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극부(181)와 제2 전극부(182)는 제1 바디(110a)의 상면에 각각 이격되어 배치될 수 있다.
실시예에서 표면발광레이저 소자(201)는 제1 전극부(181) 상에 배치될 수 있다. 표면발광레이저 소자(201)는 제1 전극부(181)의 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 제1 전극부(181)의 사이즈는 표면발광레이저 소자(201)의 사이즈보다 클 수 있다. 예컨대, 표면발광레이저 소자(201)는 위에서 보았을 때 정사각형을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 표면발광레이저 소자(201)는 제2 전극부(182)와 소정의 와이어(187)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 실시예는 상기 제1 바디(110a)의 하측에 이격되어 배치되는 제3 전극부(183)와 제4 전극부(184)를 포함할 수 있으며, 또한 상기 제1 바디(110a)를 관통하는 제5 전극부(185) 및 제6 전극부(186)를 포함할 수 있다.
상기 제5 전극부(185)는 제1 전극부(181)와 제3 전극부(183)를 전기적으로 연결시킬 수 있으며, 상기 제6 전극부(186)는 상기 제2 전극부(182)와 제4 전극부(184)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
실시예에서 하우징(110)은 확산부(140)가 배치되는 안착부(110bt)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 바디(110b)의 상면 일부가 안착부(110bt) 기능을 할 수 있다.
실시예는 하우징(110)의 안착부(110bt)와 확산부(140) 사이에 배치되는 접착부재(155)를 포함할 수 있다. 상기 접착부재(155)로는 접착력, 내습성, 절연성, 지지 강도가 우수한 재질이 사용될 수 있다. 예로서, 접착부재(155)는 유기물, 에폭시 계열의 레진 또는 실리콘계 레진 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이를 통해, 실시예는 확산부의 하우징으로부터의 탈착을 방지하여 신뢰성이 우수한 표면발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 2는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)에서 제1 영역(D1), 예를 들어 확산부(140)의 확대도이며, 도 3은 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 확산부(140)의 사진이다.
도 2를 참조하면, 실시예에서 확산부(140)는 제1 두께(T1)를 구비하는 글라스층(141)과 제2 두께(T2)를 구비하며 상기 글라스층(141) 상에 배치되는 폴리머층(145)을 포함할 수 있다. 도 2에서 폴리머층(145)이 글라스층(141) 아래에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 제조공정에서 글라스층(141) 상측에 폴리머층(145)이 프린팅 공정으로 배치될 수 있다. 도2에서와 폴리머층(145)은 곡면을 포함하는 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 패턴은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 또한, 후술하는 접착부재(155)가 접촉되는 부분에는 상기 패턴은 없을 수 있으며, 상기 패턴보다 상대적으로 평평한 면으로 형성될 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 종래기술에서 확산부(Diffuser)를 구성하는 글라스층과 폴리머층이 서로 다른 열팽창계수를 가짐으로써, 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 확산부의 박리가 발생하여 시력 안전(Eye safety)을 보증할 수 없는 기술적 문제가 있다.
도 4는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 확산부(140)에서 인접층인 글라스층(141)과 폴리머층(145)의 두께 비율(Relative Layer Thickness, T2/T1)에 따른 상대 스트레스(Relative Stress, σ/σT) 데이터이다.
실시예는 제1 층인 글라스층(141)과 제2 층인 폴리머층(145)의 두께 비율(T2/T1)을 제어하여 서로 다른 열팽창계수를 가지더라도 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 우수한 성능을 나타낼 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 실시예에서 상기 제1 층(layer1)인 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 제2 층(layer2)인 폴리머층(145)의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)을 제1 범위(SE)인 0.12 내지 3.0로 제어함으로써 상대적 스트레스(Relative Stress)를 -0.4<σ/σT<0.8 범위로 낮게 제어하여 글라스층(141)과 폴리머층(145)이 서로 다른 열팽창계수를 가지더라도 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 우수한 성능을 나타낼 수 있는 기술적 효과가 있다.
이때, σ는 제2 층인 폴리머층(145) 상면에서의 스트레스(stress at top of layer 2)이고,
Figure 112018084641387-pat00001
는 제2 층인 폴리머층(145)에서의 평균 스트레스(average stress in layer 2)이다. 도 4에서 Σ 값은 재료(material)에 따라 10, 1 또는 1/10 등의 값을 가질 수 있다.
아래 표 1은 비교예1과 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(실험예 1 내지 실험예 3)에서의 신뢰성 테스트 결과 데이터이다(각각 5개 샘플로 신뢰성 테스트 진행됨).
또한 도 5는 비교예1과 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서의 신뢰성 테스트 결과 사진이다. 구체적으로 도 5(a)는 비교예 1의 사진이고, 도 5(b) 내지 도 5(d)는 제1 실험예 내지 제3 실험예의 사진이다.
글라스층의 두께(T1)+폴리머층의 두께(T2)(mm 단위)
[T2/T1]		 시작상태 200 cycle 350 cycle 500 cycle 750 cycle
비교예1 0.7+ 0.08
[8/70=0.1143]		 OK(5) NG(2) NG(5) NG(5) NG(5)
실험예1 0.28 + 0.08
[8/28=0.286]		 OK(5) OK(5) OK(5) OK(5) OK(5)
실험예2 0.2 + 0.1
[10/20=0.5]		 OK(5) OK(5) OK(5) OK(5) OK(5)
실험예3 0.4+0.05
[5/40=0.125]		 OK(5) OK(5) OK(5) OK(5) OK(5)
표 1과 도 5를 참조하면, 비교예1은 200 cycle부터 디퓨져(Diffuser) 원자재 5개 모두 전수 계면 박리 발생하였으나, 실시예에 따른 실험예1 내지 실험예 3에서는 7500 cycle까지도 계면 박리현상이 없이 우수한 신뢰성을 나타내었다.
실시예에 의하면, 제1층인 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 제2 층인 폴리머층(145)의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)을 제1 범위(SE)인 0.12 내지 3.0로 제어함으로써 상대적 스트레스(Relative Stress)를 낮게 제어하여 글라스층(141)과 폴리머층(145)이 서로 다른 열팽창계수를 가지더라도 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 우수한 성능을 나타낼 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 제1층인 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 제2 층인 폴리머층(145)의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)을 제1 범위(SE)인 0.125 내지 1.0으로 제어할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 제1층인 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 제2 층인 폴리머층(145)의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)을 제1 범위(SE)인 0.125 내지 0.5로 제어할 수 있다.
또한 실시예에서 글라스층(141)의 제1 두께(T1)는 약 50~300㎛로 제어할 수 있으며, 실시예에서 폴리머층(145)의 제2 두께(T2)는 약 50~150㎛로 제어할 수 있다.
실시예에 의하면, 제1층인 글라스층(141)의 제1 두께(T1) 대비 제2 층인 폴리머층(145)의 제2 두께(T2) 비율(T2/T1)을 제어함으로써 상대적 스트레스(Relative Stress)를 낮게 제어하여 글라스층(141)과 폴리머층(145)이 서로 다른 열팽창계수를 가지더라도 열충격(Thermal Shock)이나 히트사이클 테스트(Thermal Cycle test) 등과 같은 신뢰성 테스트에서 우수한 성능을 나타낼 수 있는 기술적 효과가 있다.
(제2 실시예)
다음으로, 도 6은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(102)의 단면도이며, 도 7은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서 제2 영역(D2)의 확대도이고, 도 8은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(102)에서 확산부의 폴리머층(146)의 두께에 따른 광 흡수 데이터이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 기술하기로 한다.
제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(102)는 캐비티(C)를 포함하는 하우징(110)과, 상기 캐비티(C) 내에 배치되는 표면발광레이저 소자(201) 및 상기 하우징(110) 상에 배치되는 확산부(140)를 포함할 수 있다.
상기 확산부(140)는, 상기 표면발광레이저 소자(201) 상의 상기 하우징(110) 상에 배치되는 폴리머층(146)과, 상기 폴리머층(146) 상에 배치되는 글라스층(141)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 폴리머층(146)은 상기 표면발광레이저 소자(201)와 수직으로 중첩되는 제1 폴리머층(146a)과, 상기 표면발광레이저 소자(201)와 수직으로 중첩되지 않은 제2 폴리머층(146b)을 포함하고, 상기 제1 폴리머층(146a)의 제1 두께(T2a)는 상기 제2 폴리머층(146b)의 제2 두께(T2b)보다 얇을 수 있다.
도 8은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(102)에서 폴리머층(146)에서의 두께(z)에 따른 광 투과 데이터로서, 광 흡수 정도를 알 수 있다.
예를 들어, 도 8에서 가로축은 폴리머층(146)의 두께(z)이며, 세로축은 광 투과도(I/I0) 데이터이고, α는 흡수계수(absorption constant)로서 (4πk/λ)이다.
도 8을 참조하면, 폴리머층(146)의 두께(z)가 증가할수록 광 흡수도가 증가함에 따라 세로 축의 광 투과도(I/I0)는 지수적으로 감소함을 알 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 제2 실시예에서 상기 제1 폴리머층(146a)의 제1 두께(T2a)는 상기 제2 폴리머층(146b)의 제2 두께(T2b)보다 얇도록 제어함으로써 상기 표면발광레이저 소자(201)와 수직으로 중첩되는 제1 폴리머층(146a)에서의 광 투과도를 높여서 광학적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 이와 동시에 상기 표면발광레이저 소자(201)와 수직으로 중첩되지 않은 제2 폴리머층(146b)에서의 제2 두께(T2b)는 상기 제1 폴리머층(146a)의 제1 두께(T2a)보다 두껍게 제어함과 동시에 상기 글라스층(141)의 제1 두께(T1)와의 두께비율(T2b/T1`)을 0.12 내지 3.0 범위로 제어하여 열적 스트레스에 강인한 신뢰성이 우수한 복합적 기술적 효과가 있다.
또한 도 7을 참조하면, 제2 실시예에서 접착부재(155)의 열팽창 계수(단위, ppm/℃)를 폴리머층(146)의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위로 제어하여 폴리머층(146)과 접착부재(155) 간의 열팽창 계수를 최소화하여 신뢰성을 매우 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 제2 실시예에서 접착부재(155)의 열팽창 계수(단위, ppm/℃)를 약 70~80(ppm/℃)으로 제어하고, 폴리머층(146)의 열패창 계수는 약 50~60으로 제어하여, 접착부재(155)의 열팽창 계수가 폴리머층(146)의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위로 제어하여 폴리머층(146)과 접착부재(155) 간의 열팽창 계수를 최소화하여 신뢰성을 매우 향상시킬 수 있다. 실시예에서 폴리머층의 재질은 Polyurethane acrylate 계열일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
아래 표 2는 비교예2, 비교예3과 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서의 신뢰성 테스트 결과 데이터이며, 도 9는 비교예2, 비교예3과 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에서의 신뢰성 테스트 결과 사진이다.
Diffuser Bonding면수 시작상태 200 cycle 350 cycle 500 cycle 750 cycle 1000 cycle
비교예2 동일 OK(5) OK(5) OK(5) OK(5) NG(5) NG(5)
비교예3 동일 OK(5) OK(5) NG(5) NG(5) NG(5) NG(5)
실험예4 동일 OK(5) OK(5) OK(5) OK(5) OK(5) OK(5)
표 2는 비교예2 및 비교예3과 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(실험예 4)에서의 신뢰성 테스트 결과 데이터이다(각각 5개 샘플로 신뢰성 테스트 진행됨).
또한 도 9(a)는 비교예 2의 사진이고, 도 9(b)는 비교예3의 사진이며, 도 9(c)는 실험예4의 사진이다.
비교예2는 750 cycle부터 디퓨져(Diffuser) 원자재 5개 모두 전수 계면 박리 발생하였으며, 특히 비교예3은 350 cycle부터 디퓨져(Diffuser) 원자재 5개 모두 전수 계면 박리 발생하였다. 반면, 제2 실시예에 따른 실험예 4에서는 1,000 cycle까지도 계면 박리현상이 없이 우수한 신뢰성을 나타내었다.
제2 실시예에 의하면, 접착부재(155)의 열팽창 계수를 폴리머층(146)의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위로 제어하여 폴리머층(146)과 접착부재(155) 간의 열팽창 계수를 최소화하여 신뢰성을 매우 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 표면발광레이저 소자(201)를 설명하기로 한다.
도 10은 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 일 영역(C1)의 확대도이다.
또한 도 12는 도 11에 도시된 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 A1-A2 선을 따른 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 발광부(E)와 패드부(P)를 포함할 수 있다. 발광부(E)는 도 10과 같이 복수의 발광 에미터(E1, E2, E3)를 포함하는 영역으로서 레이저빔이 방출되는 영역일 수 있다. 예컨대, 발광부(E)는 수십에서 수백개의 발광 에미터를 포함할 수 있다. 패드부(P)는 발광 에미터(E1, E2, E3)에 배치되지 않는 영역일 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 제2 전극(282)을 포함할 수 있다. 즉, 각 발광 에미터(E1, E2, E3)에서 제2 전극(282)은 개구부(aperture, 241)에 대응되는 영역을 제외한 나머지 영역에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 전극(282)은 제2 반사층(250)의 제2 영역에 배치될 수 있다. 제2 반사층(250)의 제1 영영역은 제2 영역에 의해 둘러싸이고, 개구부(241)의 사이즈와 동일하거나 이보다 클 수 있다. 따라서, 발광층(230)에서 생성된 빔이 개구부(241)을 통과하여 제2 전극(282)에 의해 정의된 개구부를 통해 외부로 방출될 수 있다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 제1 전극(215), 기판(210), 제1 반사층(220), 발광층(230), 산화층(240), 제2 반사층(250), 패시베이션층(270), 제2 전극(282) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
산화층(240)은 개구부(241) 및 절연영역(242)을 포함할 수 있다. 개구부(241)은 전류가 흐르는 통로영역일 수 있다. 절연영역(242)은 전류의 흐름을 차단하는 차단영역일 수 있다. 절연영역(242)는 옥사이드층(oxide layer) 또는 산화층으로 지칭될 수 있다. 산화층(240)은 전류의 흐름이나 밀도를 제한하여 보다 응집된 레이저빔이 방출되도록 하므로, 전류제한층(current confinement layer)으로 지칭될 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 패드전극(280)을 더 포함할 수 있다. 패드전극(280)은 패드부(P), 즉 발광부(E)를 제외한 영역에 배치될 수 있다. 패드전극(280)은 제2 전극(282)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(282)과 패드전극(280)은 일체로 형성되거나 별개도 형성될 수 있다.
실시예의 도면에서 x축의 방향은 기판(210)의 길이방향에 평행한 방향일 수 있으며, y축은 x축에 수직한 방향일 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 기판(210)을 제공한다. 기판(210)은 전도성 기판 또는 비전도성 기판일 수 있다. 전도성 기판으로는 전기 전도도가 우수한 금속이 사용될 수 있다. 표면발광레이저 소자(201)의 동작시 발생되는 열이 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로, 전도성 기판으로는 열전도도가 높은 GaAs 기판 또는 금속기판을 사용하거나 실리콘(Si) 기판 등이 사용될 수 있다. 비전도성 기판으로는 AlN 기판이나 사파이어(Al2O3) 기판 또는 세라믹 계열의 기판 등이 사용될 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 제1 전극(215)을 제공한다. 제1 전극(215)은 기판(210)의 하부에 배치될 수 있다. 제1 전극(215)은 도전성 재료로 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(215)은 금속일 수 있고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성되어, 전기적 특성을 향상시켜 광출력을 높일 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 제1 반사층(220)을 제공한다. 제1 반사층(220)는 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 두께를 줄이기 위해 기판(210)이 생략되는 경우, 제1 반사층(220)의 하면은 제1 전극(215)의 상면과 접촉될 수 있다.
제1 반사층(220)는 제1 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
제1 반사층(220)는 갈륨계 화합물, 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 반사층(220)는 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(220)는 서로 다른 굴절률을 가지는 재질을 포함하는 제1 층 및 제2 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.
예를 들어, 제1 반사층(220)는 기판(210) 상에 배치된 복수의 층을 포함할 수 있다. 각 층은 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 재질을 포함할 수 있으며, 각 층 내의 Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다. 각각의 층의 두께는 λ/4n일 수 있고, λ는 발광층(230)에서 발생하는 광의 파장일 수 있고, n은 상술한 파장의 광에 대한 각 층의 굴절률일 수 있다. 여기서, λ는 650 내지 980나노미터(nm)일 수 있고, n은 각층의 굴절률일 수 있다. 이러한 구조의 제1 반사층(220)는 약 940 나노미터의 파장의 광에 대하여 99.999%의 반사율을 가질 수 있다.
각 제1 반사층(220)에서의 층의 두께는 각각의 굴절률과 발광층(230)에서 방출되는 광의 파장 λ에 따라 결정될 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 발광층(230)를 포함할 수 있다. 발광층(230)는 제1 반사층(220) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 발광층(230)는 제1 반사층(220) 상에 배치될 수 있다. 발광층(230)는 제1 반사층(220)과 제2 반사층(250) 사이에 배치될 수 있다.
발광층(230)은 활성층과 적어도 하나 이상의 캐비티를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(230)는 활성층, 활성층의 하측에 배치되는 제1 캐비티 및 활성층의 상측에 배치되는 제2 캐비티를 포함할 수 있다. 실시예의 발광층(230)는 제1 캐비티와 제2 캐비티를 모두 포함하거나, 둘 중의 하나만 포함할 수도 있다.
활성층은 단일 우물구조, 다중 우물구조, 단일 양자우물 구조, 다중 양자우물(MQW: Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층은 3-5족 또는 6족 화합물 반도체 재질을 이용하여 양자우물층과 양자벽층을 포함할 수 있다. 양자우물층은 양자벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 활성층은 InGaAs/AlxGaAs, AlGaInP/GaInP, AlGaAs/AlGaAs, AlGaAs/GaAs, GaAs/InGaAs 등의 1 내지 3 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 활성층에는 도펀트가 도핑되지 않을 수 있다.
제1 캐비티와 제2 캐비티는 AlyGa(1-y)As(0<y<1) 재질로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 캐비티와 제2 캐비티는 각각 AlyGa(1-y)As로된 복수의 층을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 산화층(240)을 제공할 수 있다. 산화층(240)은 절연영역(242)과 개구부(241)를 포함할 수 있다. 절연영역(242)은 개구부(241)를 둘러쌀 수 있다. 예컨대, 개구부(241)는 발광층(230)의 제1 영역(중심영역) 상에 배치되고, 절연영역(242)은 발광층(230)의 제2 영역(가장자리영역) 상에 배치될 수 있다. 제2 영역은 제1 영역을 둘러쌀 수 있다.
개구부(241)는 전류가 흐르는 통로영역일 수 있다. 절연영역(242)은 전류의 흐름을 차단하는 차단영역일 수 있다. 절연영역(242)는 옥사이드층(oxide layer) 또는 산화층으로 지칭될 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 제2 반사층(250)을 포함할 수 있다. 제2 반사층(250)은 산화층(240) 상에 배치될 수 있다.
제2 반사층(250)은 갈륨계 화합물 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으며, 제2 반사층(250)은 제2 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다. 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 한편, 제1 반사층(220)이 p형 도펀트로 도핑될 수도 있고, 제2 반사층(250)이 n형 도펀트로 도핑될 수도 있다.
제2 반사층(250)도 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제2 반사층(250)은 서로 다른 굴절률을 가지는 재질을 포함하는 복수의 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.
이러한 구조의 제2 반사층(250)은 약 940 나노미터의 파장의 광에 대하여 99.9%의 반사율을 가질 수 있다.
제2 반사층(250)은 층들이 교대로 적층되어 이루어질 수 있으며, 제1 반사층(220) 내에서 층들의 페어(pair) 수는 제2 반사층(250) 내에서 층들의 페어 수보다 더 많을 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 반사층(220)의 반사율은 99.999%로서 제2 반사층(250)의 반사율인 99.9%보다 클 수 있다.
실시예에서 제2 반사층(250)은 발광층(230) 상에 배치되는 복수의 층을 포함할 수 있다. 각각의 층은 단일 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 패시베이션층(270)을 제공할 수 있다. 패시베이션층(270)은 발광구조물의 일부 영역의 둘레를 둘러쌀 수 있다. 발광구조물의 일부 영역은 예컨대, 발광층(230), 산화층(240) 및 제2 반사층(250)을 포함할 수 있다. 패시베이션층(270)은 제1 반사층(220)의 상면 상에 배치될 수 있다. 패시베이션층(270)은 제2 반사층(250)의 에지 영역 상에 배치될 수 있다. 발광구조물이 부분적으로 메사 식각되는 경우, 제1 반사층(220)의 상면의 일부는 노출되고, 발광구조물의 일부 영역이 형성될 수 있다. 패시베이션층(270)이 발광구조물의 일부 영역의 둘레와 노출된 제1 반사층(220)의 상면 상에 배치될 수 있다.
패시베이션층(270)은 외부로부터 발광구조물을 보호하고, 제1 반사층(220)와 제2 반사층(250)의 전기적인 쇼트를 차단할 수 있다. 패시베이션층(270)은 SiO2와 같은 무기 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자(201)는 제2 전극(282)을 제공할 수 있다. 제2 전극(282)은 패드전극(280)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(282)는 제2 반사층(250)의 상면의 일부분에 접촉될 수 있다.
제2 전극(282)과 패드전극(280)은 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(282)과 패드전극(280)은 백금(Pt), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
(플립칩형 표면발광레이저소자)
다음으로 도 13은 실시예에 따른 표면발광 레이저소자의 다른 단면도이다.
실시예에 따른 표면발광레이저 소자가 도 13에 도시된 플립칩형 표면발광레이저소자에 적용될 수 있다.
실시예에 따른 표면발광 레이저소자는 수직형 외에 도 13과 같이 제1 전극(215)과 제2 전극(282)이 동일 방향을 향하는 플립칩형일 수 있다.
예를 들어, 도 13에 도시된 플립칩형 표면발광레이저소자는 제1 전극부(215, 217), 기판(210), 제1 반사층(220), 활성영역(230), 애퍼처 영역(240), 제2 반사층(250), 제2 전극부(280, 282), 제1 패시베이션층(271), 제2 패시베이션층(272), 비반사층(290) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때 제2 반사층(250)의 반사율이 제1 반사층(220)의 반사율 보다 높게 설계될 수 있다.
이때 제1 전극부(215, 217)는 제1 전극(215)과 제1 패드전극(217)을 포함할 수 있으며, 소정의 메사 공정을 통해 노출된 제1 반사층(220) 상에 제1 전극(215)이 전기적으로 연결되며, 제1 전극(215)에 제1 패드전극(217)이 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극부(215, 217)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(215)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 제1 전극(215)와 제1 패드전극(217)은 서로 동일한 금속 또는 상이한 금속을 포함할 수 있다.
제1 반사층(220)이 n형 반사층인 경우, 제1 전극(215)은 n형 반사층에 대한 전극일 수 있다.
제2 전극부(280, 282)는 제2 전극(282)과 제2 패드전극(280)을 포함할 수 있으며, 제2 반사층(250) 상에 제2 전극(282)이 전기적으로 연결되며, 제2 전극(282)에 제2 패드전극(280)이 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 반사층(250)이 p형 반사층인 경우, 제2 전극(282)은 p형 전극일 수 있다.
상술한 실시예에 따른 제2 전극(도 4, 도 8 참조)은 플립칩형 표면발광레이저 소자의 제2 전극(282)에 동일하게 적용될 수 있다.
제1 절연층(271)과 제2 절연층(272)은 절연성 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드(Polymide), 실리카(SiO2), 또는 질화 실리콘(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
(이동 단말기)
다음으로 도 14는 실시예에 따른 표면발광레이저 소자가 적용된 이동 단말기의 사시도이다.
실시예에 따른 수직형 표면발광레이저 소자와 도 13에 도시된 플립형 표면발광레이저 소자는 도 14에 도시된 이동 단말기에 적용될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 실시예의 이동 단말기(1500)는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 여기서, 자동 초점 장치(1510)는 발광층으로서 앞서 설명된 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 패키지 중의 하나를 포함할 수 있다.
플래쉬 모듈(1530)은 그 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.
자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 자동 초점 장치(1510)는 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 자동 초점 장치(1510)는 앞서 기술된 실시예의 표면발광레이저 소자를 포함하는 발광층과, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 제1, 제2 캐비티를 포함하는 하우징;
    상기 제1 캐비티 내에 배치되는 표면발광레이저 소자; 및
    상기 제2 캐비티 내에 배치되는 확산부;를 포함하고,
    상기 확산부는 폴리머층과 상기 폴리머층 상에 배치되는 글라스층;을 포함하고,
    상기 제2 캐비티의 폭은 상기 제1 캐비티의 폭보다 크며,
    상기 폴리머층은 서로 다른 두께를 갖는 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 포함하고,
    상기 제2 폴리머층의 두께는 상기 제2 캐비티의 깊이보다 작으며,
    상기 제1 폴리머층은 상기 표면발광레이저 소자와 광축방향으로 중첩하고,
    상기 제1 폴리머층의 두께는 상기 제2 폴리머층의 두께보다 얇은 표면발광레이저 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 글라스층의 제1 두께 대비 상기 제2 폴리머층의 두께 비율은 0.12 내지 3.0 범위인 표면발광레이저 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 폴리머층 사이에 접착부재를 더 포함하고,
    상기 접착부재의 열팽창 계수는 상기 폴리머층의 열패창 계수의 1배 내지 2배 범위인 표면발광레이저 패키지.
  4. 제1, 제2 캐비티를 포함하는 하우징;
    상기 제1 캐비티 내에 배치되는 표면발광레이저 소자; 및
    상기 제2 캐비티 내에 배치되는 확산부;를 포함하고,
    상기 확산부는 폴리머층; 및 상기 폴리머층 상에 배치되는 글라스층;을 포함하고,
    상기 제2 캐비티의 폭은 상기 제1 캐비티의 폭보다 크며,
    상기 확산부의 두께는 상기 제2 캐비티의 깊이보다 작고,
    상기 글라스층의 제1 두께 대비 상기 폴리머층의 제2 두께 비율이 0.12 내지 3.0 범위인 표면발광레이저 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 폴리머층 사이에 접착부재를 더 포함하고,
    상기 접착부재의 열팽창 계수는 상기 폴리머층의 열패창 계수 보다 크고,
    상기 폴리머층은,
    상기 표면발광레이저 소자와 광축방향으로 중첩되는 제1 폴리머층과, 상기 표면발광레이저 소자와 상기 광축방향으로 중첩되지 않은 제2 폴리머층을 포함하고, 상기 제1 폴리머층의 두께는 상기 제2 폴리머층의 두께보다 얇은, 표면발광레이저 패키지.
  6. 제1항 내지 제5 항 중 어느 하나의 표면발광레이저 패키지를 포함하는 포함하는 발광장치.
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