KR200282904Y1 - 레이저 다이오드 패키지 - Google Patents

Abstract

레이저 다이오드 뒷면(back facet)에서의 광손실을 최소화할 수 있는 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로, 히트 싱크상에 형성되고 중앙 영역이 소정 깊이로 리세스 식각되어 메사형태를 갖는 서브마운트와, 리세스 식각된 서브마운트의 중앙 영역에 형성되고 광을 포토 다이오드 및 외부로 발산시키는 레이저 다이오드 칩과, 레이저 다이오드 칩 상부에 형성되어 레이저 다이오드 칩을 포함한 전면을 보호하는 캡으로 구성됨으로써, 레이저 다이오드의 수명이 향상되고 레이저 다이오드 칩 조립시 조립오차를 크게 줄일 수 있다.

Description

레이저 다이오드 패키지

본 고안은 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드 뒷면(back facet)에서의 광손실을 최소화할 수 있는 레이저 다이오드 패키지에 관한 것이다.

최근 레이저 다이오드를 이용한 광응용제품의 이용이 다양화 되고 있는데, 특히 고출력용 레이저 다이오드의 필요성이 대두되고 있다.

레이저 다이오드는 특성상 레이저 다이오드의 면(facet)에 코팅(coating)을 이용하여 반사율의 조정을 하지 않으면 도 1에 도시된 바와 같이 앞면(front facet)과 뒷면(back facet)에서 똑같은 형태로 광이 출광하게 된다.

한편, 고출력용 레이저 다이오드의 경우 앞면쪽으로 광을 많이 출력하기 위하여 면 코팅(facet coating)을 하게 된다.

앞면에서 출광하는 광은 광의 소스로서 사용되는 광이고, 뒷면에서 출광하는 광은 패키지 안에 있는 모니터링 포토 다이오드(monitering photo diode)에 입사하게 된다.

모니터링 포토 다이오드에 입사한 광은 레이저 다이오드의 출력광을 일정하게 유지하고 출력광의 파워(power)를 측정하는데 사용된다.

도 2는 종래의 서브마운트(submount)를 사용하여 레이저 다이오드 칩을 패키징한 후 뒷면에서의 광의 출광 형태를 보여주는 도면이다.

도 2에서의 포토 다이오드는 레이저 다이오드 패키지안에 내장된 모니터링 포토 다이오드로서, 레이저 다이오드로부터의 광을 검출하는 역할을 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 편평한 구조의 서브마운트위에 부착된 레이저 다이오드의 뒷면에서 출광되는 광은 레이저 다이오드의 특성상 좌우 및 상하 방향으로 퍼지게 된다.

여기서 특히 좌우 방향으로의 광선(optical ray)은 포토 다이오드의 광검출단의 영역을 많이 벗어나게 된다.

이렇게 되면 사용되지 않는 광의 손실로 말미암아 손실된 광만큼의 레이저 다이오드 구동전류가 증가하게 된다.

이러한 레이저 다이오드 구동전류의 증가는 곧바로 레이저 다이오드 수명의 감소를 가져오게 되므로 뒷면에서의 광손실을 최소로 하는 필요성이 요망되고 있다.

또한, 레이저 다이오드의 조립시 서브마운트가 평편한 구조이므로 레이저 다이오드 칩을 중앙에 위치시키는 조립공정은 조립오차측면에서 한계가 있다.

종래 고안에 따른 레이저 다이오드 패키지에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 편평한 구조의 서브마운트위에 부착된 레이저 다이오드 칩은 뒷면에서 출광되는 광의 손실로 인하여 수명이 감소된다.

둘째, 편평한 구조의 서브마운트위에 레이저 다이오드 칩을 조립할 때, 조립오차가 발생한다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 다이오드의 광손실 및 조립오차를 줄일 수 있는 레이저 다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 - 일반적인 레이저 다이오드 칩의 출광 형태를 보여주는 도면

도 2 - 종래 고안에 따른 서브마운트와 결합한 레이저 다이오드 칩 뒷면에서 출광되는 광을 보여주는 도면

도 3 - 본 고안에 따른 레이저 다이오드 패키지를 보여주는 구조단면도

도 4 - 본 고안에 따른 서브마운트를 보여주는 구조사시도

도 5 - 본 고안에 따른 서브마운트와 결합한 레이저 다이오드 칩 뒷면에서 출광되는 광을 보여주는 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스템 2 : 포토 다이오드

3 : 히트 싱크 4 : 서브마운트

5 : 레이저 다이오드 칩 6 : 캡

7 : 창

본 고안에 따른 레이저 다이오드 패키지의 특징은 히트 싱크상에 형성되고, 중앙 영역이 소정 깊이로 리세스 식각되어 메사형태를 갖는 서브마운트와, 리세스 식각된 서브마운트의 중앙 영역에 형성되고, 광을 포토 다이오드 및 외부로 발산시키는 레이저 다이오드 칩과, 레이저 다이오드 칩 상부에 형성되어 레이저 다이오드 칩을 포함한 전면을 보호하는 캡으로 구성되는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 고안에 따른 레이저 다이오드 패키지를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 레이저 다이오드 패키지를 보여주는 구조단면도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 레이저 다이오드 패키지는 스템(stem)(1)과, 스템(1)상에 부착된 포토 다이오드(2) 및 히트 싱크(3)와, 히트 싱크(3)상에 차례로 형성되는 서브마운트(4) 및 레이저 다이오드 칩(5)과, 레이저 다이오드 칩(5) 상부에 형성되는 캡(6) 및 창(7)으로 구성된다.

여기서, 서브마운트(4)는 도 4에 도시된 바와 같이, 서브마운트(4)의 중앙 영역을 습식식각 또는 건식식각을 사용하여 소정 깊이만큼 리세스(recess) 식각하여 메사(mesa) 형태로 형성한다.

즉, 서브마운트(4)상에 레이저 다이오드 칩(5)이 안착되는 영역을 레이저 다이오드 칩(5)의 크기에 따라 적절한 폭으로 리세스 식각하여 메사 형태로 구현한 것이다.

이와 같이, 서브마운트(4)를 메사 형태로 형성하는 이유는 다음과 같다.

도 5는 서브마운트에 안착된 레이저 다이오드 칩의 뒷면(back facet)에서 발산되는 광을 보여주는 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 칩(5)에서 좌우 방향으로 발산되는 광은 메사 형태를 갖는 서브마운트(4)의 벽면에 반사되어 포토 다이오드(2) 검출단의 영역내로 집광됨을 알 수 있다.

즉, 종래의 서브마운트(4)와 비교해 볼 때, 종래의 서브마운트(4)는 편평한 구조이므로 레이저 다이오드 칩(5)에서 발산되는 광의 형태가 좌우 방향으로 퍼지면서 포토 다이오드(2) 검출단의 영역을 벗어남으로써 광이 많이 손실되었지만, 본 고안의 서브마운트(4)는 메사 형태이므로 레이저 다이오드 칩(5)에서 좌우 영역으로 발산되는 광을 포토 다이오드(2)로 집광시켜주기 때문에 광 손실이 매우 적다.

이와 같이, 포토 다이오드(2) 검출단에 광을 집광시키면 포토 다이오드(2) 검출단에서의 광이 증가되어 필요로 하는 출력광을 보다 낮은 전류값에서 얻을 수 있으므로 동작전류가 감소한다.

이 동작전류의 감소는 레이저 다이오드의 동작 수명 시간을 연장시키는 역할을 한다.

또한, 서브마운트(4)가 메사 형태로 형성되므로 레이저 다이오드 칩(5)을 서브마운트(4)에 조립할 때, 좌우 방향으로의 위치 오차를 줄일 수 있으며 전후 방향으로도 각도 오차를 줄일 수 있다.

본 고안에 따른 레이저 다이오드 패키지에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 레이저 다이오드 칩 뒷면(back facet)에서의 광손실이 최소화되므로 동작전류가 감소하여 레이저 다이오드의 수명이 향상된다.

둘째, 서브마운트에 레이저 다이오드 칩 조립시 조립오차를 크게 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 포토 다이오드 및 히트 싱크를 갖는 레이저 다이오드 패키지에 있어서,

   상기 히트 싱크상에 형성되고, 중앙 영역이 소정 깊이로 리세스 식각되어 메사형태를 갖는 서브마운트;

   상기 리세스 식각된 서브마운트의 중앙 영역에 형성되고, 광을 상기 포토 다이오드 및 외부로 발산시키는 레이저 다이오드 칩;

   상기 레이저 다이오드 칩 상부에 형성되어 레이저 다이오드 칩을 포함한 전면을 보호하는 캡을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브마운트의 리세스 영역의 폭은 레이저 다이오드 칩의 크기에 따라 조절됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 서브마운트의 리세스 영역은 습식식각 또는 건식식각으로 형성됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.