KR102669828B1 - Laser Diode package - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로, 큐브 형상으로 형성된 세라믹 기판(110)과 상기 세라믹 기판(110)의 한 면에 실장되는 레이저 다이오드(120)를 포함하고, 상기 세라믹 기판(110)은 상기 레이저 다이오드(120)의 광 출력 방향이 수직 방향이 되게 베이스 회로 기판(130)에 실장된다. 본 발명은 효율 증가, 공정 수 줄임 및 사이즈 축소가 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a laser diode package, comprising a ceramic substrate 110 formed in a cube shape and a laser diode 120 mounted on one side of the ceramic substrate 110, wherein the ceramic substrate 110 generates the laser The diode 120 is mounted on the base circuit board 130 so that the light output direction is vertical. The present invention has the effect of increasing efficiency, reducing the number of processes, and reducing size.
Description
본 발명은 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 효율 증대를 위한 엣지 에미팅 레이저 다이오드 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a laser diode package, and more specifically to an edge emitting laser diode package for increasing efficiency.
레이저 다이오드(LD, Laser Diode)는 반사경을 통해 빛을 증폭하여 발광하는 LED라고 할 수 있다. 레이저 다이오드는 스펙터럼의 폭이 좁은 단일 파장으로, 위상이 일정하고 지향성이 높은 빛을 출력하므로, 에너지 제어가 용이하다는 특징이 있다. A laser diode (LD) can be said to be an LED that emits light by amplifying light through a reflector. Laser diodes have a single wavelength with a narrow spectrum and output light with a constant phase and high directivity, making energy control easy.
레이저 다이오드는 직진성, 미세 발광 스포트 사이즈(수㎛), 단색성, 고광밀도, 간섭성(coherent)과 같은 특징을 활용하여 다양한 어플리케이션에 사용되고 있다.Laser diodes are used in a variety of applications by utilizing features such as straightness, fine light emission spot size (several ㎛), monochromaticity, high light density, and coherentness.
레이저 다이오드는 빛을 수평으로 발광하는 엣지 에미팅 레이저 다이오드(EELD, Edge-Emitting Lasers Diode) 가 일반적이다. Laser diodes are generally edge-emitting laser diodes (EELDs) that emit light horizontally.
도 1은 엣지 에미팅 레이저 다이오드의 일반적인 형태를 보인 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the general form of an edge emitting laser diode.
도 1에 도시된 바에 의하면, 엣지 에미팅 레이저 다이오드(EELD)(13)는 베이스 회로 기판(11)에 실장되고 베이스 회로 기판(11)에 서로 마주보도록 실장한 리플렉터(15)를 이용하여 수평 발광하는 빛을 수직 발광으로 전환하는 광학적 경로를 거치게 된다. 즉, 엣지 에미팅 레이저 다이오드(13)에서 수평 발광하는 빛은 리플렉터(15)를 거쳐 수직 발광으로 전환되고 커버하우징(17)에 설치된 렌즈(19)를 통과하여 방출된다.As shown in FIG. 1, the edge emitting laser diode (EELD) 13 is mounted on the base circuit board 11 and emits horizontal light using reflectors 15 mounted on the base circuit board 11 to face each other. The light passes through an optical path that converts it into vertical light emission. That is, the light emitted horizontally from the edge emitting laser diode 13 is converted to vertical light emission through the reflector 15 and is emitted through the lens 19 installed in the cover housing 17.
그런데, 상기한 엣지 에미팅 레이저 다이오드(13)는 수평 발광하는 빛을 수직 발광으로 전환하기 위해 리플렉터(15)를 이용하므로 베이스 회로 기판(11)에 리플렉터(15)를 실장하기 위한 베이스 회로 기판(11)의 면적 확보가 필요하고 이로 인해 제품 사이즈가 커지게 되며, 엣지 에미팅 레이저 다이오드(13)에서 방출한 빛이 리플렉터(15)를 거쳐 렌즈(19)를 통과하게 되므로 광 경로 추가에 따른 광손실이 발생하고 이로 인해 효율이 낮아지며, 리플렉터(15)의 실장시 SMT를 위한 공정수가 추가되는 문제가 있었다.However, the edge emitting laser diode 13 described above uses a reflector 15 to convert horizontally emitted light into vertical light, so a base circuit board (15) is required for mounting the reflector 15 on the base circuit board 11. It is necessary to secure the area of 11), which increases the product size. Since the light emitted from the edge emitting laser diode (13) passes through the reflector (15) and the lens (19), the light due to the addition of the optical path is increased. There was a problem that loss occurred and efficiency was lowered, and the number of steps for SMT was added when mounting the reflector 15.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 공개된 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the above background technology are intended to aid understanding of the background of the invention and may include matters that are not disclosed prior art.
따라서 본 발명의 목적은 효율 증가, 공정 수 줄임 및 사이즈 축소가 가능하도록, 세라믹 기판을 이용 수평 발광형 레이저 다이오드를 패키지화 하여 수직 발광하게 하는 레이저 다이오드 패키지를 제공하는 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a laser diode package that packages a horizontally emitting laser diode using a ceramic substrate and emits vertically, so as to increase efficiency, reduce the number of processes, and reduce size.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 레이저 다이오드 패키지는 다면체 형상으로 형성된 세라믹 기판과 세라믹 기판의 한 면에 실장되는 레이저 다이오드를 포함하고, 세라믹 기판은 레이저 다이오드의 광 출력 방향이 수직 방향이 되게 베이스 회로 기판에 실장된다.According to the features of the present invention for achieving the above-mentioned object, the laser diode package of the present invention includes a ceramic substrate formed in a polyhedral shape and a laser diode mounted on one side of the ceramic substrate, and the ceramic substrate is a laser diode of the laser diode. It is mounted on the base circuit board so that the light output direction is vertical.
레이저 다이오드는 세라믹 기판의 한 면에 일렬로 다수 개가 실장된다.Multiple laser diodes are mounted in a row on one side of a ceramic substrate.
세라믹 기판은 큐브 형상의 알루미나 및, 알루미나의 표면에 형성한 캐소드 전극과 애노드 전극을 포함한다.The ceramic substrate includes cube-shaped alumina, and a cathode electrode and an anode electrode formed on the surface of the alumina.
캐소드 전극과 애노드 전극은 알루미나의 한 면과 다른 한 면의 직각 영역에 Ni, Au에서 선택된 1종 또는 2종을 도금하여 패턴화한 것이다.The cathode electrode and anode electrode are patterned by plating one or two types selected from Ni and Au on a right angle area on one side and the other side of alumina.
세라믹 기판의 한 면과 다른 한 면의 직각 영역에 캐소드 전극과 애노드 전극이 교번하여 다수 개가 형성되고, 다수 개의 캐소드 전극은 세라믹 기판의 다른 한 면에서 서로 연결되며, 다수 개의 애노드 전극은 서로 분리되어 있다.A plurality of cathode electrodes and anode electrodes are alternately formed in orthogonal areas on one side and the other side of the ceramic substrate, the plurality of cathode electrodes are connected to each other on the other side of the ceramic substrate, and the plurality of anode electrodes are separated from each other. there is.
세라믹 기판의 한 면은 측면에 해당하고, 세라믹 기판의 다른 한 면은 베이스 회로 기판에 실장되는 세라믹 기판의 하면에 해당한다.One side of the ceramic substrate corresponds to the side, and the other side of the ceramic substrate corresponds to the bottom of the ceramic substrate mounted on the base circuit board.
세라믹 기판은 다수 개의 레이저 다이오드가 실장되는 한 면에 절연층이 형성되어, 다수 개의 레이저 다이오드 실장시 얼라인(align) 기능을 수행한다.The ceramic substrate has an insulating layer formed on one side where multiple laser diodes are mounted, and performs an align function when multiple laser diodes are mounted.
레이저 다이오드는 세라믹 기판에 SMT(Surface Mounting, Technilogy) 공정으로 실장될 수 있다.The laser diode can be mounted on a ceramic substrate using the SMT (Surface Mounting, Technology) process.
세라믹 기판은 경사면을 갖는 오면체 형상이고, 경사면에 레이저 다이오드가 실장된다.The ceramic substrate has a pentahedral shape with an inclined surface, and a laser diode is mounted on the inclined surface.
세라믹 기판은 측면에 관통 볼트홀이 형성되고, 관통 볼트홀에는 상기 세라믹 기판을 덮는 커버하우징의 체결공에 체결된 체결볼트의 단부가 결합될 수 있다.A through bolt hole is formed on a side of the ceramic substrate, and an end of a fastening bolt fastened to a fastening hole of a cover housing covering the ceramic substrate may be coupled to the through bolt hole.
본 발명은 광학파츠(리플렉트 등)을 추가 배치하지 않고 세라믹 기판을 적용하여 레이저 다이오드(120)가 수직 발광되게 설치하므로 광 손실을 줄일 수 있고, 광학파츠(리플렉트 등)의 SMT 공정 추가가 필요하지 않으므로 SMT 공정 수를 줄일 수 있으며, 광학파츠(리플렉트 등)을 배치하지 않아도 되므로 제품 사이의 축소가 가능한 효과가 있다.In the present invention, the laser diode 120 is installed to emit vertical light by applying a ceramic substrate without additionally arranging optical parts (reflectors, etc.), thereby reducing light loss, and adding an SMT process for optical parts (reflectors, etc.) Since it is not necessary, the number of SMT processes can be reduced, and since there is no need to place optical parts (reflectors, etc.), there is an effect of reducing the number of products.
도 1은 엣지 에미팅 레이저 다이오드의 일반적인 형태를 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 다이오드 패키지를 보인 구성도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 세라믹 기판을 측면 및 하면에서 보인 사시도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 세라믹 기판에 레이저 다이오드가 실장된 모습을 측면 및 하면에서 보인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 레이저 다이오드가 세라믹 기판의 전극과 연결된 모습을 보인 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시예의 변형예로 세라믹 기판을 30도 경사면을 갖는 오면체로 가공한 모습을 보인 측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예의 변형예로 세라믹 기판(110)을 경사면을 갖는 오면체로 가공한 모습을 보인 측면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 다이오드를 패키징한 모습을 보인 도면이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the general form of an edge emitting laser diode.
Figure 2 is a configuration diagram showing a laser diode package according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are perspective views showing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention from the side and bottom.
7 to 10 are perspective views showing a laser diode mounted on a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention from the side and bottom.
Figure 11 is a configuration diagram showing a laser diode connected to an electrode of a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a side view showing a ceramic substrate processed into a pentahedron with a 30-degree inclined surface as a modified example of an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a side view showing a ceramic substrate 110 processed into a pentahedron with inclined surfaces as a modified example of an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram showing the packaging of a laser diode according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 다이오드 패키지를 보인 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram showing a laser diode package according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바에 의하면, 레이저 다이오드 패키지(100)는 큐브 형상으로 형성된 세라믹 기판(110)과, 세라믹 기판(110)의 한면에 실장되는 레이저 다이오드(120)와, 레이저 다이오드(120)의 광 출력 방향이 수직 방향이 되게 세라믹 기판(110)이 실장되는 베이스 회로 기판(130)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the laser diode package 100 includes a ceramic substrate 110 formed in a cube shape, a laser diode 120 mounted on one side of the ceramic substrate 110, and light of the laser diode 120. It includes a base circuit board 130 on which the ceramic board 110 is mounted so that the output direction is vertical.
세라믹 기판(110)의 한 면은 세라믹 기판(110)의 측면에 해당한다.One side of the ceramic substrate 110 corresponds to a side surface of the ceramic substrate 110.
레이저 다이오드 패키지(100)는 레이저 다이오드(120)를 보호하고, 렌즈(150)를 설치하기 위하여 베이스 회로 기판(130)의 상측에 커버하우징(140)이 결합된다. 렌즈(150)를 통과한 광이 평행하게 하는 조준렌즈일 수 있다.The laser diode package 100 protects the laser diode 120, and a cover housing 140 is coupled to the upper side of the base circuit board 130 to install the lens 150. It may be a collimating lens that allows light passing through the lens 150 to be parallel.
세라믹 기판(110)은 측면과 하면에 전극이 형성되어 세라믹 기판(110)의 측면에 실장된 레이저 다이오드 패키지(100)를 베이스 회로 기판(130)과 전기 전자적으로 연결할 수 있다. 베이스 회로 기판(130)은 메인 기판으로 PCB 기판일 수 있다.Electrodes are formed on the side and bottom of the ceramic substrate 110 so that the laser diode package 100 mounted on the side of the ceramic substrate 110 can be electrically and electronically connected to the base circuit board 130. The base circuit board 130 is a main board and may be a PCB board.
상술한 도 2의 레이저 다이오드 패키지(100)는 도 1과 비교시 리플렉터가 사용되지 않고, 레이저 다이오드(120)를 세라믹 기판(110)에 실장하고 세라믹 기판(110)을 베이스 회로 기판(130)에 90도 회전하여 실장하여 레이저 다이오드(120)의 빛 출력 방향이 상하 수직 방향이 되게 한다.Compared to FIG. 1, the laser diode package 100 of FIG. 2 described above does not use a reflector, and the laser diode 120 is mounted on a ceramic substrate 110 and the ceramic substrate 110 is mounted on the base circuit board 130. Rotate it 90 degrees and mount it so that the light output direction of the laser diode 120 is vertical up and down.
리플렉터와 같은 광학 파츠를 사용하지 않으면 리플렉터의 배치를 위한 베이스 회로 기판(130)의 면적을 확보할 필요가 없어 제품을 소형화시킬 수 있고, 레이저 다이오드(120)에서 방출한 빛이 바로 렌즈(150)를 통해 방출되므로 광 손실이 최소화되며, 리플렉터의 배치를 위한 SMT 공정 수가 생략되어 작업 공수가 줄어든다. If optical parts such as reflectors are not used, the product can be miniaturized as there is no need to secure the area of the base circuit board 130 for placement of the reflector, and the light emitted from the laser diode 120 is directly transmitted to the lens 150. Since it is emitted through , light loss is minimized, and the number of SMT processes for placing the reflector is omitted, reducing the number of man-hours.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 세라믹 기판을 측면 및 하면에서 보인 사시도로, 도 3은 세라믹 기판의 측면을 보인 도면이고, 도 4는 세라믹 기판의 하면을 보인 도면이고, 도 5는 세라믹 기판에 절연층을 형성한 측면 모습을 보인 도면이고, 도 6은 세라믹 기판에 절연층을 형성한 하면 모습을 보인 도면이다.3 to 6 are perspective views showing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention from the side and bottom, FIG. 3 is a view showing the side of the ceramic substrate, FIG. 4 is a view showing the bottom of the ceramic substrate, and FIG. 5 is a view showing a side view of an insulating layer formed on a ceramic substrate, and Figure 6 is a view showing a bottom view of an insulating layer formed on a ceramic substrate.
도 3 내지 도 6에 도시된 바에 의하면, 세라믹 기판(110)은 큐브 형상이 알루미나(Al2O3)로 이루어지고, 알루미나의 표면에 Ni, Au에서 선택된 1종 또는 2종을 도금하여 캐소드(cathode) 전극과 애노드(anode) 전극을 형성한 구조로 된다. 캐소드 전극과 애노드 전극은 전도성 금속인 구리, 은, 알루미늄, 아연, 철 및 주석 등으로 형성할 수도 있으나, Ni과 Au로 형성하는 경우 전도 효율이 더 좋다.As shown in FIGS. 3 to 6, the ceramic substrate 110 has a cube shape made of alumina (Al 2 O 3 ), and one or two types selected from Ni and Au are plated on the surface of the alumina to form a cathode ( It has a structure that forms a cathode electrode and an anode electrode. The cathode electrode and anode electrode may be formed of conductive metals such as copper, silver, aluminum, zinc, iron, and tin, but conduction efficiency is better when formed of Ni and Au.
세라믹 기판(110)은 한 면에 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(113)이 교번하여 다수 개가 형성되고, 다수 개의 캐소드 전극(111)은 세라믹 기판(110)의 한 면과 모서리를 공유하는 다른 한 면에서 서로 연결되며, 다수 개의 애노드 전극(113)은 서로 분리되어 있다.The ceramic substrate 110 is formed with a plurality of alternating cathode electrodes 111 and anode electrodes 113 on one side, and the plurality of cathode electrodes 111 are formed on one side of the ceramic substrate 110 with another electrode sharing an edge. They are connected to each other on one side, and the plurality of anode electrodes 113 are separated from each other.
세라믹 기판(110)의 한 면은 측면에 해당하고, 세라믹 기판(110)의 다른 한 면은 세라믹 기판(110)의 하면이다. 세라믹 기판(110)의 하면이 베이스 회로 기판(130)에 실장된다. 세라믹 기판(110)의 하면이 베이스 회로 기판(130)에 실장되면, 세라믹 기판(110)의 하면에서 서로 연결된 캐소드 전극 및 서로 분리되어 있는 애노드 전극은 베이스 회로 기판(130)의 전극과 연결된다. 캐소드 전극(111)은 항상 베이스 회로 기판(130)의 전극과 연결되어 있는 상태가 되고, 서로 분리되어 있는 애노드 전극(113)은 각각 단자로 연결하여 레이저 다이오드(120)의 동작을 선택적으로 제어할 수 있다. One side of the ceramic substrate 110 corresponds to the side surface, and the other side of the ceramic substrate 110 corresponds to the lower surface of the ceramic substrate 110. The lower surface of the ceramic substrate 110 is mounted on the base circuit board 130. When the lower surface of the ceramic substrate 110 is mounted on the base circuit board 130, the cathode electrode and the anode electrode that are separated from each other on the lower surface of the ceramic substrate 110 are connected to the electrodes of the base circuit board 130. The cathode electrode 111 is always connected to the electrode of the base circuit board 130, and the anode electrodes 113, which are separated from each other, are connected to each terminal to selectively control the operation of the laser diode 120. You can.
세라믹 기판(110)은 다수 개의 레이저 다이오드(120)가 실장되는 한 면에 절연층(115)이 더 형성된다. 절연층(115)은 다수 개의 레이저 다이오드(120)의 실장시 얼라인(align) 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 절연층(115)은 SMT 공정시 레이저 다이오드(120)가 절연층(115)의 한 변을 따라 정렬됨에 따라 수평을 유지할 수 있도록 하여 SMT 공정의 신뢰성을 높인다.An insulating layer 115 is further formed on one side of the ceramic substrate 110 on which the plurality of laser diodes 120 are mounted. The insulating layer 115 may perform an alignment function when mounting a plurality of laser diodes 120. Specifically, the insulating layer 115 improves the reliability of the SMT process by allowing the laser diode 120 to remain horizontal as it is aligned along one side of the insulating layer 115 during the SMT process.
다수 개의 레이저 다이오드(120) 실장시 얼라인이 맞지 않으면 후술할 SMT 공정에서 위치 정확도가 맞지 않아 레이저 다이오드의 정렬이 틀어지고 불량이 발생하게 된다. 또한, 절연층(115)은 이웃하여 형성된 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(113)을 분리하여 쇼트 방지 등의 역할을 할 수 있다.If the alignment of a plurality of laser diodes 120 is not correct when mounting, the positional accuracy is not correct in the SMT process to be described later, resulting in misalignment of the laser diodes and defects. Additionally, the insulating layer 115 may serve to prevent short circuits by separating the cathode electrode 111 and the anode electrode 113 formed adjacent to each other.
절연층(115)은 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(113)을 포함하도록 세라믹 기판(110)의 한 면에서 하부 측에 직사각형 형상으로 형성되고, 다수 개의 레이저 다이오드(120)는 절연층(115)의 상측과 접하도록 실장되어 레이저 다이오드(120)의 얼라인이 용이하도록 한다. The insulating layer 115 is formed in a rectangular shape on the lower side of one side of the ceramic substrate 110 to include a cathode electrode 111 and an anode electrode 113, and a plurality of laser diodes 120 are formed in the insulating layer 115. ) to facilitate alignment of the laser diode 120.
절연층(115)은 세라믹 기판(110)의 한 면에 절연체를 도포하여 형성할 수 있으며, 절연체는 PSR(Photo Solder Resist)일 수 있다.The insulating layer 115 may be formed by applying an insulator to one side of the ceramic substrate 110, and the insulator may be PSR (Photo Solder Resist).
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 세라믹 기판에 레이저 다이오드가 실장된 모습을 측면 및 하면에서 보인 사시도로, 도 7은 세라믹 기판에 레이저 다이오드가 실장된 측면을 보인 도면이고, 도 8은 세라믹 기판에 레이저 다이오드가 실장된 하면을 보인 도면이고, 도 9는 세라믹 기판에 절연층을 형성하고 레이저 다이오드가 실장된 측면 모습을 보인 도면이고, 도 10은 세라믹 기판에 절연층을 형성하고 레이저 다이오드가 실장된 하면 모습을 보인 도면이다.Figures 7 to 10 are perspective views showing a laser diode mounted on a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention from the side and bottom, Figure 7 is a side view showing a laser diode mounted on a ceramic substrate, and Figure 8 is a diagram showing the bottom of a laser diode mounted on a ceramic substrate, Figure 9 is a diagram showing a side view of an insulating layer formed on a ceramic substrate and a laser diode mounted, and Figure 10 is a diagram showing an insulating layer formed on a ceramic substrate and a laser diode mounted on it. This is a drawing showing the bottom of the diode mounted.
도 4 내지 도 10에 도시된 바에 의하면, 다수 개의 레이저 다이오드(120)는 세라믹 기판(110)의 한 면 즉, 측면에 실장된다. 각각의 레이저 다이오드(120)는 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(113)에 접합되게 실장되며, 세라믹 기판(110)의 한 면에 형성한 직사각형 형상의 절연층(115)에 의해 얼라인이 용이하다. 4 to 10, a plurality of laser diodes 120 are mounted on one side of the ceramic substrate 110, that is, on the side. Each laser diode 120 is mounted to be bonded to the cathode electrode 111 and the anode electrode 113, and alignment is easy by the rectangular insulating layer 115 formed on one side of the ceramic substrate 110. do.
다수 개의 레이저 다이오드는 세라믹 기판에 SMT(Surface Mounting, Technilogy) 공정으로 실장될 수 있다. 도 7 내지 도 10의 경우, 커버하우징(140)은 도시가 생략되었다. Multiple laser diodes can be mounted on a ceramic substrate using an SMT (Surface Mounting, Technology) process. 7 to 10, the cover housing 140 is not shown.
세라믹 기판(110) 상의 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(113)의 역할은 베이스 회로 기판(130) 상의 신호 및 전원이 인입되고, 실장된 레이저 다이오드(120)를 통하여 다시 베이스 회로 기판(130)으로 출력되는 통로의 역할을 한다. The role of the cathode electrode 111 and the anode electrode 113 on the ceramic substrate 110 is to receive signals and power on the base circuit board 130 and transmit them back to the base circuit board 130 through the mounted laser diode 120. It serves as a passage for output.
또한, 세라믹 기판(110)은 레이저 다이오드(120)가 동작함으로써 발생되는 열을 방열하는 역할도 한다.Additionally, the ceramic substrate 110 also serves to dissipate heat generated when the laser diode 120 operates.
상술한 레이저 다이오드(120)가 실장된 세라믹 기판(110)은 도 4의 (c)의 상태로 베이스 회로 기판(130)에 실장되고, 레이저 다이오드(120)가 베이스 회로 기판(130)에 대해 수직 방향으로 위치되어 리플렉터(도 1의 도면부호 15)를 사용하지 않고도 수직 발광하게 할 수 있다.The ceramic substrate 110 on which the above-described laser diode 120 is mounted is mounted on the base circuit board 130 in the state shown in (c) of FIG. 4, and the laser diode 120 is perpendicular to the base circuit board 130. By being positioned in the direction, light can be emitted vertically without using a reflector (reference numeral 15 in FIG. 1).
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 레이저 다이오드가 세라믹 기판의 전극과 연결된 모습을 보인 구성도이다. Figure 11 is a configuration diagram showing a laser diode connected to an electrode of a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 바에 의하면, 레이저 다이오드(120)는 일면을 캐소드 전극이 형성하고 반대되는 타면을 애노드 전극이 형성할 수 있다. 레이저 다이오드(120)의 에노드 전극이 세라믹 기판(110)의 캐소드 전극(111)과 SMT 공정으로 접속되고 레이저 다이오드(120)의 캐소드 전극은 세라믹 기판(110)의 애노드 전극(113)과 도시되지 않은 리드선 또는 리드 단자로 연결될 수 있다. As shown in FIG. 11, the laser diode 120 may have a cathode electrode formed on one side and an anode electrode formed on the other side. The anode electrode of the laser diode 120 is connected to the cathode electrode 111 of the ceramic substrate 110 through the SMT process, and the cathode electrode of the laser diode 120 is connected to the anode electrode 113 of the ceramic substrate 110. It can be connected with a lead wire or lead terminal.
상기한 구조에서, 레이저 다이오드(120)는 전류 주입 방향에 대해 광 출력 경로가 수직이 되므로 수직 발광하게 되고, 세라믹 기판(110)이 방열 기능을 수행하여 광 출력 특성을 향상시키게 된다. 온도가 높으면 광출력 특성이 저하되므로 세라믹 기판(110)을 이용한 방열 기능은 레이저 다이오드(120)의 효율을 향상시킬 수 있다.In the above structure, the laser diode 120 emits light vertically because the optical output path is perpendicular to the current injection direction, and the ceramic substrate 110 performs a heat dissipation function to improve optical output characteristics. Since optical output characteristics deteriorate when the temperature is high, the heat dissipation function using the ceramic substrate 110 can improve the efficiency of the laser diode 120.
상술한 레이저 다이오드 패키지(100)는 세라믹 기판(110)의 한 면과 다른 한 면의 직각 영역에 메탈라이징을 통한 패터닝으로 레이저 다이오드(120)를 수평으로 SMT한 다음 베이스 회로 기판에 실장시 90도 회전하여 실장할 수 있도록 구성하므로, 리플렉터를 사용하지 않음으로써 종래 4가지 단점을 해결할 수 있다. In the above-mentioned laser diode package 100, the laser diode 120 is SMTed horizontally by patterning through metallization in a right-angled area on one side and the other side of the ceramic substrate 110, and then when mounted on the base circuit board, the laser diode 120 is angled 90 degrees. Since it is configured so that it can be rotated and mounted, the four disadvantages of the prior art can be solved by not using a reflector.
종래 측면 발광하는 수평형 엣지 에미팅 레이저(EEL)의 경우 수직 발광하게 하기 위해 리플렉터를 이용하여 수평을 수직으로 전환하는 광학적 경로를 거치는데, 이러한 방법은 첫째, 광학파츠(리플렉트 등)을 사용하지 않을 경우 대체적으로 배광을 효율적으로 사용하기 위해 베이스 회로 기판(메인 기판)의 가장 외측에 레이저 다이오드를 실장할 필요가 있고, 둘째, 광학파츠(리플렉트 등)의 추가 배치시 광 경로 추가에 따른 광손실이 발생하며, 셋째, 광학파츠(리플렉트 등)의 SMT 공정 수가 추가되며, 넷째, 광학파츠(리플렉트 등)의 배치를 위한 베이스 기판 면적 확보가 필요하는 4가지의 단점이 있었다. In the case of a conventional side-emitting horizontal edge emitting laser (EEL), an optical path is used to convert the horizontal to vertical using a reflector in order to emit vertical light. This method first uses optical parts (reflectors, etc.) If not, it is generally necessary to mount the laser diode on the outermost side of the base circuit board (main board) in order to use light distribution efficiently, and secondly, when additional optical parts (reflectors, etc.) are placed, additional optical paths are required. There were four disadvantages: optical loss occurred, thirdly, the number of SMT processes for optical parts (reflectors, etc.) was added, and fourthly, it was necessary to secure the base substrate area for placement of optical parts (reflectors, etc.).
상술한 레이저 다이오드 패키지(100)는 광학파츠(리플렉트 등)을 추가 배치하지 않고 세라믹 기판을 적용하여 레이저 다이오드(120)가 수직 발광되게 설치하므로 광 손실을 줄일 수 있고, 광학파츠(리플렉트 등)의 SMT 공정 추가가 필요하지 않으므로 SMT 공정 수를 줄일 수 있으며, 광학파츠(리플렉트 등)을 배치하지 않아도 되므로 제품 사이의 축소가 가능하다. The above-described laser diode package 100 is installed so that the laser diode 120 emits light vertically by applying a ceramic substrate without additionally arranging optical parts (reflectors, etc.), thereby reducing light loss and providing optical parts (reflectors, etc.) ) Because additional SMT processes are not required, the number of SMT processes can be reduced, and because optical parts (reflectors, etc.) do not need to be placed, it is possible to reduce the number of products.
또한, 세라믹 기판(110)이 방열 기능을 수행하여 일정량의 레이저 다이오드(120)의 효율 증가 또한 기대할 수 있다.In addition, since the ceramic substrate 110 performs a heat dissipation function, an increase in the efficiency of the laser diode 120 by a certain amount can also be expected.
상술한 레이저 다이오드 패키지(100)는 자동차 등의 레이저 광원 및 응용기기에 적용 가능하다. The laser diode package 100 described above can be applied to laser light sources and application devices such as automobiles.
한편, 본 발명의 실시예는 큐브 형상 세라믹 기판(110)을 개별 각도가 주어지는 오면체로 가공한 변형예를 통해 다양한 각도의 광원을 형성할 수 있다.Meanwhile, an embodiment of the present invention can form a light source at various angles through a modified example in which the cube-shaped ceramic substrate 110 is processed into a pentahedron with individual angles.
도 12는 본 발명의 실시예의 변형예로 세라믹 기판을 30도 경사면을 갖는 오면체로 가공한 것이고, 도 13은 본 발명의 실시예의 변형예로 세라믹 기판(110)을 경사면을 갖는 오면체로 가공한 것이다.Figure 12 is a modified example of an embodiment of the present invention in which a ceramic substrate is processed into a pentahedron with an inclined surface of 30 degrees, and Figure 13 is a modified example of an embodiment of the present invention in which the ceramic substrate 110 is processed into a pentahedron with an inclined surface at 30 degrees. .
도 12와 도 13에 도시바와 같이, 본 발명의 실시예의 변형예는 세라믹 기판(110)은 다면체 형상으로 형성할 수 있다. 다면체 형상의 세라믹 기판(110)은 큐브 형태의 세라믹 기판(110)을 30도 및 45도의 경사면을 갖는 오면체로 가공한 것이다. 30도 및 45도로 가공된 세라믹 기판(110)의 경사면(s1,s2)에 레이저 다이오드(120)를 부착한다. As shown in FIGS. 12 and 13, in a modified example of the embodiment of the present invention, the ceramic substrate 110 may be formed in a polyhedral shape. The polyhedral-shaped ceramic substrate 110 is obtained by processing a cube-shaped ceramic substrate 110 into a pentahedron having inclined surfaces of 30 degrees and 45 degrees. The laser diode 120 is attached to the inclined surfaces s1 and s2 of the ceramic substrate 110 processed at 30 degrees and 45 degrees.
30도로 가공된 경사면(s1)에 레이저 다이오드(120)를 부착하면 광 출력 방향이 30도가 되고, 45도로 가공된 경사면(s2)에 레이저 다이오드(120)를 부착하면 광 출력 방향이 45도가 된다. 경사면은 큐브 형상 세라믹 기판(110)의 측면 상부 모서리를 깍는 추가 가공을 통해서 형성될 수 있다. 경사면을 갖는 오면체 형상 세라믹 기판(110)을 적용하면 광원과 관련된 부분들을 패키징하기 용이하고 빛의 방출을 용이하게 할 수 있다.When the laser diode 120 is attached to the inclined surface s1 processed at 30 degrees, the light output direction becomes 30 degrees, and when the laser diode 120 is attached to the inclined surface s2 processed at 45 degrees, the light output direction becomes 45 degrees. The inclined surface may be formed through additional processing of cutting the upper edge of the side of the cube-shaped ceramic substrate 110. By applying the pentahedral ceramic substrate 110 having an inclined surface, it is possible to easily package parts related to the light source and facilitate the emission of light.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 다이오드를 패키징한 모습을 보인 도면이다.Figure 14 is a diagram showing the packaging of a laser diode according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 14를 참조하면, 레이저 다이오드(120)는 세라믹 기판(110)에 실장되고, 레이저 다이오드(120)가 실장된 세라믹 기판(110)은 베이스 회로 기판(130)에 실장될 수 있다. 레이저 다이오드(120)를 보호하고, 렌즈(250)를 설치하기 위하여 베이스 회로 기판(130)의 상측에 커버하우징(240)이 결합된다.Referring to FIGS. 2 and 14 , the laser diode 120 may be mounted on a ceramic substrate 110 , and the ceramic substrate 110 on which the laser diode 120 is mounted may be mounted on a base circuit board 130 . A cover housing 240 is coupled to the upper side of the base circuit board 130 to protect the laser diode 120 and install the lens 250.
커버하우징(240)은 레이저 다이오드(120)와 대응하는 상측에 렌즈(250)가 설치되며, 렌즈(250)는 소정각도로 경사져 레이저 다이오드(120)에서 방출된 빛의 외부 방출을 용이하게 한다.The cover housing 240 has a lens 250 installed on the upper side corresponding to the laser diode 120, and the lens 250 is inclined at a predetermined angle to facilitate external emission of light emitted from the laser diode 120.
일 예로, 세라믹 기판(110)은 큐브 형상으로 형성되며 측면에 관통 볼트홀(110a)이 형성된다. 관통 볼트홀(110a)에는 커버하우징(240)의 측면 체결공에 체결된 체결볼트(260)의 단부가 결합된다. 세라믹 기판(110)의 측면에 형성된 관통 볼트홀(110a)은 커버하우징(240)의 결합을 용이하게 하고, 패키징이 용이하게 하며, 제품의 수리시 분리가 용이하게 한다. As an example, the ceramic substrate 110 is formed in a cube shape and a through bolt hole 110a is formed on the side. The end of the fastening bolt 260 fastened to the side fastening hole of the cover housing 240 is coupled to the through bolt hole 110a. The through bolt hole 110a formed on the side of the ceramic substrate 110 facilitates attachment of the cover housing 240, facilitates packaging, and facilitates separation when repairing the product.
상술한 레이저 다이오드 패키지(200)는 레이저 다이오드(120)에서 상부 방향으로 수직 발광하는 빛을 방출하고, 수직 발광하는 빛은 커버하우징(240)에 설치된 렌즈(250)를 통과하여 외부로 방출된다. The laser diode package 200 described above emits vertically emitted light from the laser diode 120 upward, and the vertically emitted light passes through the lens 250 installed in the cover housing 240 and is emitted to the outside.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The best embodiments of the present invention are disclosed in the drawings and specification. Here, specific terms are used, but they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent embodiments of the present invention are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.
100: 레이저 다이오드 패키지 110: 세라믹 기판
111: 캐소드 전극 113: 애노드 전극
115: 절연층 120: 레이저 다이오드
130: 베이스 회로 기판 140: 커버하우징
150: 렌즈100: laser diode package 110: ceramic substrate
111: cathode electrode 113: anode electrode
115: insulating layer 120: laser diode
130: Base circuit board 140: Cover housing
150: Lens
Claims (10)
상기 세라믹 기판의 상기 한 면에 다수 개가 실장되는 레이저 다이오드;
를 포함하고,
상기 세라믹 기판은 상기 레이저 다이오드의 광 출력 방향이 수직 방향이 되게 베이스 회로 기판에 실장되며,
상기 세라믹 기판의 한 면에서 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극을 포함하는 영역에 절연층이 형성되고,
상기 절연층은 이웃하여 형성된 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극을 전기적으로 분리하도록 배치되며,
상기 다수 개의 레이저 다이오드는 상기 절연층의 한 변을 따라 일렬로 실장되어 수평으로 정렬되는 레이저 다이오드 패키지.A ceramic substrate formed in a polyhedral shape and having a plurality of alternating cathode electrodes and anode electrodes in right-angled areas on one side and the other side; and
A plurality of laser diodes mounted on one side of the ceramic substrate;
Including,
The ceramic substrate is mounted on a base circuit board so that the light output direction of the laser diode is vertical,
An insulating layer is formed on one side of the ceramic substrate in a region including the cathode electrode and the anode electrode,
The insulating layer is disposed to electrically separate the cathode electrode and the anode electrode formed adjacent to each other,
A laser diode package wherein the plurality of laser diodes are mounted in a row along one side of the insulating layer and aligned horizontally.
상기 세라믹 기판은
큐브 형상의 알루미나의 표면에 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극이 형성되는 레이저 다이오드 패키지.According to paragraph 1,
The ceramic substrate is
A laser diode package in which the cathode electrode and the anode electrode are formed on the surface of cube-shaped alumina.
상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극은 상기 알루미나의 한 면과 다른 한 면의 직각 영역에 Ni, Au에서 선택된 1종 또는 2종을 도금하여 패턴화한 것인 레이저 다이오드 패키지.According to paragraph 3,
A laser diode package in which the cathode electrode and the anode electrode are patterned by plating one or two types selected from Ni and Au on a perpendicular area of one side and the other side of the alumina.
상기 다수 개의 캐소드 전극은 상기 세라믹 기판의 다른 한 면에서 서로 연결되며, 상기 다수 개의 애노드 전극은 서로 분리되어 있는 레이저 다이오드 패키지.According to paragraph 1,
A laser diode package wherein the plurality of cathode electrodes are connected to each other on the other side of the ceramic substrate, and the plurality of anode electrodes are separated from each other.
상기 세라믹 기판의 한 면은 측면에 해당하고, 상기 세라믹 기판의 다른 한 면은 상기 베이스 회로 기판에 실장되는 상기 세라믹 기판의 하면에 해당하는 레이저 다이오드 패키지.According to paragraph 1,
A laser diode package in which one side of the ceramic substrate corresponds to a side surface, and the other side of the ceramic substrate corresponds to a lower surface of the ceramic substrate mounted on the base circuit board.
상기 레이저 다이오드는 상기 세라믹 기판에 SMT(Surface Mounting, Technilogy) 공정으로 실장되는 레이저 다이오드 패키지.According to paragraph 1,
A laser diode package in which the laser diode is mounted on the ceramic substrate through an SMT (Surface Mounting, Technology) process.
상기 세라믹 기판은 경사면을 갖는 오면체 형상이고,
상기 경사면에 상기 레이저 다이오드가 실장되는 레이저 다이오드 패키지.According to claim 1,
The ceramic substrate has a pentahedral shape with inclined surfaces,
A laser diode package in which the laser diode is mounted on the inclined surface.
상기 세라믹 기판은 측면에 관통 볼트홀이 형성되고,
상기 관통 볼트홀에는 상기 세라믹 기판을 덮는 커버하우징의 체결공에 체결된 체결볼트의 단부가 결합되는 레이저 다이오드 패키지.According to paragraph 1,
The ceramic substrate has a through bolt hole formed on a side,
A laser diode package in which an end of a fastening bolt fastened to a fastening hole of a cover housing covering the ceramic substrate is coupled to the through bolt hole.
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2022
- 2022-06-03 WO PCT/KR2022/007888 patent/WO2022255829A1/en active Application Filing
- 2022-06-03 KR KR1020220067965A patent/KR102669828B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |