KR20060025152A - 레이저다이오드 소자의 제조 방법, 레이저다이오드 소자의하우징 및 레이저다이오드 소자 - Google Patents

레이저다이오드 소자의 제조 방법, 레이저다이오드 소자의하우징 및 레이저다이오드 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 절연성 하우징 기본 바디(1) 및 전기 공급 도선(5a, 5b)을 포함하는 레이저다이오드 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 전기 공급 도선(5a, 5b)은 하우징 기본 바디로부터 가이드되고 하우징 기본 바디(1)의 외부로부터 접근가능하다. 하우징 기본 바디(1)는 레이저다이오드 소자로부터 방사되는 레이저광을 투과시키는 재료로 제조되고, 칩 장착 영역(3)을 포함한다. 레이저다이오드 소자의 빔 축(100)은 하우징 기본 바디(1)를 통해 연장된다. 또한, 이러한 방식으로 제조가능한 하우징 및 상기 하우징을 포함하는 레이저다이오드 소자가 제공된다.

Description

레이저다이오드 소자의 제조 방법, 레이저다이오드 소자의 하우징 및 레이저다이오드 소자{METHOD FOR PRODUCING A LASER DIODE COMPONENT, HOUSING FOR A LASER DIODE COMPONENT, AND LASER DIODE COMPONENT ITSELF}
본 발명은 레이저다이오드 소자, 특히 플라스틱 하우징을 구비한 표면실장형 레이저다이오드 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전기 절연성 하우징 기본 바디 및 상기 하우징 기본 바디로부터 가이드되고 상기 하우징 기본 바디의 외부로부터 접근가능한 전기 공급 도선을 갖는 레이저다이오드 소자의 하우징 및 상기 하우징을 구비한 레이저 다이오드 소자에 관한 것이다.
본 특허는 문서번호 제 103 23 857.3호의 독일 특허의 우선권(우선일자:2003.5.26.)을 청구하며, 본 출원과 관련하여 그 공개내용을 참조하고 있다.
예컨대 제 US 5,226,052호에 기술된 바와 같이, 레이저다이오드 소자는 통상적으로 복잡한 기술로 된 금속 하우징과 함께 제조되거나 다른 방식으로 복잡한 기술로 캡슐화된다(encapsulate).
따라서 본 발명의 목적은 특히 표면실장형 레이저다이오드 소자의 간단한 제조 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법에 의해 반도체 광학 전자시스템을 이용하여 특히 기술적으로 비교적 간단하고 낮은 경비로 실시되는 종래의 공정들이 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 방법에 의해 제조가능한 특히 레이저다이오드 소자의 표면실장형 하우징 및 레이저다이오드 소자를 제공하는 것이다.
첫 번째 언급한 목적은 청구항 1항의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다. 상기 방법의 바람직한 개선예들은 청구항 2항 내지 12항에 제시된다.
두 번째 언급한 목적은 청구항 13항의 특징들을 갖는 하우징 및 청구항 26항의 특징들을 갖는 레이저다이오드 소자에 의해 달성된다. 하우징 및 레이저다이오드 소자의 바람직한 실시예 및 개선예는 각각의 관련 종속항 14항 내지 25항 또는 27항 내지 34항에 제시된다.
청구항 1항 내지 34항의 공개내용이 상세한 설명에서 자세히 제시된다.
본 발명에 따른 바람직한 표면실장형 하우징의 경우에는, 하우징 기본 바디가 레이저다이오드 소자로부터 방사되는 레이저광을 투과시키는 재료로 제조되고 칩 장착 영역을 포함하며, 상기 하우징 기본 바디를 통해 레이저 다이오드 소자의 빔 축(beam axis)이 연장된다. 레이저광을 투과시키는 하우징 기본 바디의 재료에 의해, 레이저 칩에 의해 방사되는 레이저 빔을 편향시킬 필요가 없어질 수 있다. 방사된 레이저 빔은 하우징 기본 바디의 하우징 벽을 통해 직접 전달된다.
또한, 바람직하게는 레이저다이오드 칩의 빔 축이 칩 장착 영역에 의해 제한되는 평면을 따라 경사지게 또는 상기 평면을 따라 실질적으로 평행하게 연장된다. 레이저다이오드 칩은 바람직하게는 에지 방사형 레이저다이오드 칩이다.
예컨대 금속 리드프레임 주변에 몰딩 재료를 사출하는 방식으로 이루어지는 하우징 기본 바디의 제조시에는, 광투과성 몰딩 재료가 사용된다. 종래 방식의 하우징에서는 방사된 빔을 편향시키기 위한 조치들이 실시되어야 하는 반면에, 본 발명에 따른 하우징에서는 이러한 조치들이 거의 완전히 생략된다. 그런 다음, 레이저다이오드 칩이 하우징 기본 바디의 칩 장착 영역에 장착되고, 레이저다이오드 칩의 전기 콘택이 전기 공급 도선과 연결되고, 레이저다이오드 칩이 코팅 재료로 코팅된다.
이러한 하우징에서는, 리세스가 우선 레이저다이오드 칩의 수용 및 레이저다이오드 칩의 전기적 연결을 위해 사용된다. 본 발명의 경우에 리세스는 추가로 선택되는 기능을 충족시킬 수 없다. 그러나 리세스를 제한하는 측벽들은 레이저광이 입사되어서는 안 되는 부분 영역에서 흡수성, 반사성 또는 산란성을 가질 수 있다.
전술한 하우징에서는, 빔 축이 바람직하게는 칩 장착 영역 내 칩 장착 표면에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 그 결과, 예컨대 하나의 측면 영역이 장착 표면(즉 인쇄회로기판 상의 장착 표면)으로 사용되는 하우징 기본 바디에서는, 빔 축이 예컨대 인쇄회로기판의 장착 평면에 대해 수직이 될 수 있다.
바람직하게는 하우징 기본 바디가 투명 몰딩 재료, 특히 투명 플라스틱으로 형성된다. 특히 몰딩 재료가 적어도 단기적으로 대략 260℃이하의 온도 내구성을 갖는 것이 바람직하다. 이를 통해, 납땜 공정의 단기성 온도 부하(이 경우에는 통상적으로 260℃이하로 나타남)가 하우징을 거의 손상시키지 않도록 보장된다.
한 바람직한 실시예에서는, 플라스틱이 폴리에테르설폰(PES:Polyethersulfone)을 함유한다. 이러한 재료는 울트라손(Ultrason)이라는 명칭으로 공지되어 있다.
하우징의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 하우징 기본 바디의 적어도 외부 측면 영역이 광학 장치를 갖는다. 이를 통해, 레이저다이오드 칩에 의해 방사되는 레이저 빔을 원하는 방향으로 편향시킬 수 있는 가능성이 나타난다. 광학 장치가 하우징 기본 바디의 외벽에 제공되는 대신에, 하우징 자체가 장착을 위해 삽입되는 마운팅 하우징(mounting housing) 내에 상기 광학 장치가 제공될 수도 있다.
상기 광학 장치는 예컨대 레이저 빔의 빔 축에 대해 경사져 있는, 하우징 기본 바디의 측면 영역의 부분 영역일 수도 있는데, 상기 측면 영역은 몰딩 분리 경사면에 의해서만 달성되고 레이저 빔의 편향을 위해 사용된다. 이에 대한 대안으로서, 추가 시준(collimation)을 달성하기 위한 렌즈의 사용을 고려할 수 있다.
본 발명에 따른 하우징의 바람직한 한 실시예에서는, 바람직하게 발광다이오드 기술에 의한 종래의 제조 기술들을 이용하기 위해, 칩 장착 영역 및 전기 공급 도선이 금속 리드프레임의 구성 부품으로 형성된다. 이러한 제조 공정들은 예컨대 제 EP 0 400 175호 또는 제 US 6,376,902호에 공지되어 있으며, 상기 두 문서의 공개 내용을 본 발명이 참조하고 있다.
한 바람직한 실시예에서는, 칩이 칩 수용 영역에서 광투과성 밀봉 재료, 예컨대 주조 수지 또는 압착 물질과 같은 플라스틱 재료들에 의해 적어도 부분적으로 코팅된다. 바람직하게 플라스틱 재료는 에폭시수지, 아크릴수지, 실리콘수지 또는 이러한 수지의 혼합물을 함유한다.
또한, 밀봉 재료 및 하우징 기본 바디의 재료들이 굴절률과 관련하여 서로 매칭되는 것이 바람직하다. 이는 광학 장치가 하우징 기본 바디의 외벽에 제공되는 것이 아니라, 하우징 및 하우징 기본 바디가 삽입되는 마운팅 하우징 내에 제공될 경우에 적용된다. 이러한 경우에, 하우징 기본 바디 및 마운팅 하우징의 굴절률이 서로 매칭되어야 한다. 물론 광학 하우징을 포함하는 마운팅 하우징은 이 영역에서는 투과성을 지녀야 한다.
본 발명에 따른 다른 한 바람직한 하우징에서는, 전술한 바람직한 표면실장형 하우징 및 상기 하우징의 바람직한 실시예 및 개선예와 달리, 하우징 기본 바디 상에, 바람직하게는 칩 장착 영역이 존재하는 하우징 기본 바디의 리세스 내에 빔 편향 부재, 예컨대 반사 부재가 배치되는데, 상기 반사 부재는 레이저다이오드 칩의 레이저 빔이 하우징 기본 바디를 투과하지 않도록 상기 레이저 빔을 편향시킨다. 따라서 하우징 기본 바디는 바람직하게는 광을 투과시키지 않는 재료 또는 광을 잘 투과시키지 못하는 재료로 제조될 수 있고 예컨대 열 내구성과 같은 광투과율과 다른 파라미터에 관련하여 최적화될 수 있다. 바람직하게는 하우징 기본 바디 내에 열 도전성이 우수한 칩 장착 베이스가 제공되는데, 상기 칩 장착 베이스는 바람직하게는 하우징 기본 바디의 뒤쪽 또는 이에 대한 대안으로서 하우징 기본 바디의 측면 영역으로부터 열적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저다이오드 소자를 제조하기 위한 바람직한 방법은 아래와 같은 방법 단계들:
전기 공급 도선을 갖는 금속성 리드프레임을 제공하는 단계;
전기 공급 도선의 부분 영역을 포함하는 리드프레임의 부분 영역을 하우징 기본 바디와 함께 성형하는 단계;
하우징 기본 바디의 칩 장착 영역에 레이저다이오드 칩을 장착하는 단계;
레이저다이오드 칩의 전기 콘택을 전기 공급 도선과 전기적으로 연결하는 단계; 및
레이저다이오드 칩을 코팅 재료로 코팅하는 단계를 포함한다.
본 방법의 한 바람직한 실시예에서는, 리드프레임을 하우징 기본 바디와 함께 성형하기 전에 열 전도성이 우수한 칩 장착 베이스가 상기 리드프레임에 할당되며, 그런 다음 상기 칩 장착 베이스 위에 레이저다이오드 칩이 부착되고, 상기 칩 장착 베이스는 하우징 기본 바디의 외부로부터 열적으로 연결될 수 있다. 상기와 같은 하우징 기본 구조는 기본적으로 예컨대 제 WO 02/084749호 및 제 DE 101 17 890호에 공지되어 있으며, 그 공개 내용을 본 발명이 참조하고 있다.
본 발명에 따른 하우징은 레이저다이오드 소자의 제조시, 바람직하게는 발광다이오드 기술로 공지되어 있고 그 기술에서 사용되는 방법을 이용할 수 있게 한다. 이 경우에는, 미리 제조된 금속성 리드프레임 주변에 적합한 확산-반사성 플라스틱 재료가 사출되는 방식으로 프리몰딩된(premolded) 부품이 제조된다. 여기서 제조되는 플라스틱 성형 바디는 리드프레임 쪽으로 리세스를 갖는다. 이러한 리세스 내에서 리드프레임 상에 발광다이오드 칩이 장착되어, 외부로 가이드되는 전기 공급 도선과 전기적으로 연결된다. 그런 다음, 발광다이오드 칩이 투명한 밀봉 재료로 주조된다. 상기와 같은 하우징 구조는 예컨대 F.Moellmer 및 G.Waitl저, "SIEMENS SMT-TOPLED fuer die Oberflaechenmontage", Siemens Components 29(1991),제 4권, 148-149페이지에 공지되어 있다. 또한, 이와 유사한 발광다이오드 소자용 하우징은 제 WO 02/084749 A2호에 공지되어 있으며, 그 공개 내용을 본 발명이 참조하고 있다.
광투과성 하우징 기본 바디를 포함하고 빔 편향 부재를 포함하지 않는 본 발명에 따른 하우징은 바람직하게 에지 방사형 레이저 다이오드칩을 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라 예컨대 발광다이오드 칩과 같은 특히 다른 에지 방사형 광방출 반도체칩을 위해서도 적합하다.
칩 장착 영역을 포함하는 전기 절연성 하우징 기본 바디, 상기 하우징 기본 바디로부터 가이드되고 상기 하우징 기본 바디의 외부로부터 접근가능한 전기 공급 도선 그리고 칩 장착 영역 내에 배치되고 전기 콘택을 갖는 레이저다이오드 칩을 포함하는 레이저다이오드 소자를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 아래와 같은 방법 단계들:
전기 공급 도선을 갖는 금속 리드프레임을 제공하는 단계;
전기 공급 도선이 칩 장착 영역으로부터 돌출하도록 상기 리드프레임 상의 칩 장착 영역과 함께 상기 하우징 기본 바디를 형성하는 단계;
하우징 기본 바디의 칩 장착 영역에 레이저다이오드 칩을 장착하는 단계;
상기 레이저다이오드 칩의 전기 콘택을 전기 공급 도선과 전기적으로 연결하는 단계; 및
레이저다이오드 칩에 의해 작동시 방사되는 레이저광을 투과시키는 코팅 재료로 상기 레이저다이오드 칩을 코팅하는 단계를 포함한다.
이러한 방법에서는, 레이저다이오드 칩이 소위 프리몰딩된 금속 리드프레임 위에 장착된다. 이러한 장착은 예컨대 납땜 방식으로 이루어진다.
바람직하게는 하우징 기본 바디 내에 열 전도성이 우수하고 레이저다이오드 소자의 작동시 히트싱크(heat sink)로 작용하는 칩 장착 베이스가 배치된다. 바람직하게는 이러한 칩 장착 베이스 위에 레이저다이오드 칩이 장착된다.
특히 바람직하게는 리드프레임을 하우징 기본 바디와 함께 성형하기 전에 리드프레임이 열 전도성이 우수하고 레이저다이오드 소자의 작동시 히트싱크로 작용하는 칩 장착 베이스를 가지며, 그런 다음 상기 칩 장착 베이스 위에 레이저다이오드 칩이 열 전도가능하게 부착되고, 상기 칩 장착 베이스는 레이저다이오드 소자의 뒤쪽으로부터 열적으로 연결될 수 있다.
이를 위해서, 바람직하게는 리드프레임을 하우징 기본 바디와 함께 성형하기 전에 상기 리드프레임이 열 전도성이 우수하고 레이저다이오드 소자의 작동시 히트싱크로 작용하는 칩 장착 베이스를 가지며, 그런 다음 상기 칩 장착 베이스 위에 레이저다이오드 칩이 열 전도가능하게 부착되고, 상기 칩 장착 베이스는 하우징 기본 바디와 함께 성형되며, 이때 상기 하우징 기본 바디는 뒤쪽에서 적어도 부분적으로 노출되고 열적으로 연결될 수 있다.
하우징 기본 바디는 바람직하게는 플라스틱 재료로 제조된다. 이를 위해 바람직하게는 에폭시수지 또는 아크릴수지를 기반으로 하는 플라스틱 재료가 사용된다.
레이저다이오드 칩의 코팅 재료로서 바람직하게는 실리콘을 기반으로 하는 플라스틱 재료가 사용된다.
상기 방법의 한 바람직한 실시예에서는, 하우징 기본 바디 내에 리세스가 형성되며, 상기 리세스 상에 또는 리세스 내에 전기 공급 도선의 칩 장착 영역 및 연결 영역이 존재하고 상기 리세스 내에 발광다이오드 칩이 배치된다.
본 방법의 또 다른 바람직한 한 실시예에서는, 리세스 내에 레이저다이오드 칩이 배치되고, 상기 레이저다이오드 칩의 빔 축이 칩 장착 영역의 칩 장착 표면에 대해 제한되는 평면을 따라 경사지게 또는 상기 평면을 따라 실질적으로 평행하게 연장되며, 리세스 내에서 레이저다이오드 칩의 빔 축 상에 빔 편향 부재, 예컨대 반사 부재가 배치되며, 상기 반사 부재는 레이저다이오드 소자 쪽으로 제공되는 빔 축에 대해 레이저다이오드 칩의 레이저광을 편향시키기 위해 적합하다.
빔 편향 소자는 바람직하게 레이저다이오드 칩의 빔 축에 대해 경사지게 배치되고, 이때 레이저다이오드 소자의 빔 축은 칩 장착 표면에 의해 제한되는 평면에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다.
반사 부재의 더 간단한 배치 및 부착을 위해, 리세스의 측벽 상에는 레이저다이오드 칩의 빔 축에 대해 경사진 평면 영역이 형성되며, 상기 평면 영역에 반사 부재가 부착된다.
공급 도선은 레이저다이오드 소자가 표면실장 가능하도록 간단하게 형성될 수 있다.
도면을 참고로 본 발명의 또 다른 장점들, 바람직한 특징들, 이점들 및 바람직한 특징들을 살펴보면 아래와 같다:
도 1은 레이저다이오드 소자의 제 1 실시예의 개략적인 측면도이고,
도 2는 도 1의 실시예의 개략적인 평면도이며,
도 3은 마운팅 하우징을 갖는 레이저다이오드 소자의 추가 실시예의 개략적인 측면도이고,
도 4a 내지 도 4d는 표면실장형 레이저다이오드 소자의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 개략도이다.
본 발명의 실시예들 및 관련 도면들에서 동일한 또는 동일한 기능을 갖는 구성 부품들은 각각 동일한 도면부호를 갖는다. 본 발명의 도면들은 정확한 척도로 도시된 것은 아니다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 레이저다이오드 소자의 하우징은 하우징 기본 바디(1)를 가지는데, 한 측면(여기서는 소자의 장착면)에서 접속 스트립 형태의 전기 공급 도선(5a, 5b)이 상기 하우징 기본 바디(1)로부터 가이드된다. 공급 도선(5a, 5b)은 금속 리드프레임(2)의 부분이며, 상기 리드프레임(2)에 하우징 기본 바디(1)가 일체로 형성되고, 상기 리드프레임(2)은 하우징 기본 바디의 안쪽으로 가이드된다. 하우징 기본 바디(1)의 제조를 위해, 이미 전술한 바와 같이 예컨대 리드프레임(2) 상에 하우징 기본 바디(2)를 위한 공동을 갖는 사출 또는 압착 몰드가 제공되고, 상기 공동 안으로 몰딩 재료가 사출되어서, 원하는 형태의 하우징 기본 바디가 형성된다. 이와 같이 하우징 기본 바디가 칩 장착 이전에 리드프레임 상에 사출되거나 압착되는 방식의 하우징 구조를 예컨대 프리몰드형 하우징(premold housing)이라고 한다.
하우징 기본 바디(1)는 예컨대 투명 재료, 특히 투명 플라스틱, 바람직하게는 폴리에테르설폰(PES)으로 이루어진다. 다시 말해, 전체 하우징 기본 바디(1)가 하우징 기본 바디(1) 내 장착을 위해 제공되는 레이저다이오드 칩(9)에 의해 방사되는 레이저광을 투과시킬 수 있다. 적외선-레이저다이오드 소자의 경우에는, 하우징 기본 바디(1)의 플라스틱이 반드시 투명해야 할 필요는 없다. 단지 레이저다이오드 칩에 의해 방사되는 적외선 레이저광만 투과시키면 된다.
하우징 기본 바디(1)는 측면 영역으로부터 리드프레임(2) 쪽으로 리세스 또는 공동(6)을 가지는데, 상기 리세스 또는 공동은 외부에서 볼 때 원형 횡단면으로 형성된다. 이 횡단면은 원칙적으로 임의의 다른 형태를 가질 수 있다.
칩 장착 영역(3) 및 리드프레임(2)의 전기적 연결 영역들이 하우징 기본 바디(1)의 리세스(6)에 인접하기 때문에, 이러한 전기적 연결 영역들은 리드프레임(2)을 하우징 기본 바디(1)와 함께 성형한 후에 레이저다이오드 칩(9)의 장착 및 전기적 연결을 위해 외부로부터 리세스(6)를 통해 접근가능하다.
완성된 레이저다이오드 소자의 경우에는, 레이저다이오드 칩(9)이 전도성 연결 재료를 이용하여 칩 장착 영역(3)에 기계에 의해 부착된다. 이러한 연결 재료는 레이저다이오드 칩(9)의 아래쪽 전기 콘택과 칩 장착 영역(3) 간의 전도성 연결 을 형성하는데, 이때 상기 레이저다이오드 칩 아래쪽 전기 콘택은 두 개의 전기 공급 도선(5a, 5b) 중 제 1 공급 도선과 전도가능하게 연결된다. 레이저다이오드 칩(9) 위쪽의 전기 콘택은 예컨대 와이어 연결(도시되지 않음)에 의해 두 개의 접속 스트립(5a, 5b) 중 제 1 접속 스트립과 전기적으로 연결된다.
리세스 바닥은 예컨대 하우징 기본 바디의 주 표면 영역의 개구와 비교해 볼 때 더 작은 표면 영역을 가질 수 있으므로, 하우징 바닥에 대해 기울어진 측벽(7)이 형성된다. 하우징 기본 바디(1)에 레이저다이오드 칩(9)의 레이저 빔을 결합하기 위해 제공되는 측벽(7) 영역에서는, 측벽이 레이저 빔의 빔 축(100)에 대해 수직으로 제공될 수 있다.
레이저다이오드 소자의 빔 축은 도 1에서 화살표(10)로 표시된다. 따라서 빔 축(10)은 평평한 면 내에 놓인다. 그 결과, 칩(9)에 의해 방사되는 광이 측벽(7) 상에 입사한 후에 편향되지 않고 상기 측벽을 투과한다.
리세스(6) 내에 배치되는 레이저다이오드 칩(9)은 광투과성 밀봉 재료, 특히 예컨대 주조 수지 또는 압착 물질과 같은 플라스틱 재료로 코팅된다. 플라스틱 재료는 예컨대 에폭시수지, 실리콘 또는 PMMA를 포함할 수 있다.
광투과성 밀봉 재료 및 투명한 하우징 기본 바디의 굴절률은 바람직하게 서로 매칭되는데, 즉 동일하거나 적어도 매우 유사하다. 이를 통해 하우징 내 반사율이 감소할 수 있다
통상적으로 하우징 기본 바디(1)는 접속 스트립(5a, 4b)에 의해 인쇄회로기판 위에 장착된다. 도 1에 따른 소자의 경우에 접속 스트립(5a, 5b)은 하우징 기 본 바디(1)의 측면 영역에 놓인다. 이러한 소자의 빔 축(10)은 인쇄회로기판 또는 다른 소자 캐리어의 평면에 대해 수직으로 연장된다.
본 발명의 근거가 되는 생각은 하우징 기본 바디(1)의 하우징 벽이 레이저다이오드 칩으로부터 방사되는 레이저 빔을 확산 방식으로 산란하거나 반사하는 것이 아니라, 광을 투과시킨다는데 있다. 따라서 빔은 편향 없이 하우징을 벗어날 수 있다.
하우징 기본 바디의 측면 영역을 통해 원하지 않은 방사가 발생하는 경우를 줄이기 위해, 하우징 기본 바디의 측벽들은 광흡수층 또는 이러한 측벽들을 둘러싸는 마운팅 하우징을 가질 수 있다.
외벽(11)은 레이저 빔이 하우징 기본 바디(1)로부터 분리되는 영역에서 광학 장치, 예컨대 레이저 빔의 편향에 대해 경사져 있는 표면 영역 또는 레이저 빔의 시준을 위한 렌즈를 가질 수 있다. 상기 경사져 있는 표면 영역은 예컨대 몰딩 분리 경사면에 의해 형성될 수 있다. 이에 상응하는 구조 및 형성은 당업자에게 잘 공지되어 있기 때문에, 여기서는 그 상세한 설명이 생략된다.
도 3에 따른 광방출 레이저다이오드 소자는 도 1 및 도 2의 경우와 유사하게 형성된다. 특히 접속 스트립(5a, 5b)이 하우징 상부면에 놓이는 것이 아니라 표면실장을 위해 노출되도록 준비된다는 점에서 차이가 나는데, 이때 빔 축(10)은 인쇄회로기판 또는 다른 소자 캐리어에 대해 평행하게 연장된다.
리세스(6)는 리세스 바닥에 대해 경사져 있는 측벽을 갖는다. 그러나 레이저다이오드 칩(9)의 방사하는 측면 영역에 대해, 리세스(6)의 측벽은 레이저다이오 드 칩(9)의 측면 영역과 평행하게 놓인다. 이를 통해 투명 밀봉 재료(14)와 투명한 하우징 기본 바디(1) 사이의 경계 영역에서 매우 우수한 전이가 달성될 수 있는데, 이때 상기 밀봉 재료(14)는 마찬가지로 리세스(6) 내에 배치되고 레이저다이오드 칩(9)을 둘러싼다.
전술한 실시예의 경우와 달리, 하우징 기본 바디(1)는 플라스틱 마운팅 하우징(16) 내에 배치되고, 상기 마운팅 하우징(16)은 인쇄회로기판 상에 광방출 소자의 간단한 삽입 및 납땜 장착을 가능하게 한다.
그런 다음 몰딩 분리 경사면 또는 렌즈 형태의 광학 장치가 마운팅 하우징(16) 내에 배치될 수 있어서, 제조가 더욱 간소화될 수 있다.
본 발명에서는, 사이드루커(sidelooker)가 사용될 경우에도, 편향 없이 인쇄회로기판에 대해 수직 방향으로 방사를 달성할 수 있게 하는 광방출 소자를 제공한다. 이 경우 예컨대 열 방출에 대해 최적화된 형태를 지닌 공지된 SMT 하우징이 사용될 수 있는데, 이러한 SMT 하우징은 다이오드레이저를 사용하기에 이상적으로 제공된다. 따라서 성능이 우수한 펄스 레이저를 위해 SMT 하우징의 제조 공구를 사용할 수 있다. 예컨대 적외선 탐조등과 같이 빔의 소정의 전환이 필요한 경우에는, 하우징 기본 바디의 외벽 또는 경우에 따라서는 마운팅 하우징에 대해 각각 변화된 몰딩 분리 경사면을 갖는 다수의 레이저다이오드 소자 시스템이 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저다이오드 소자의 제조 방법에서는, 먼저 칩 연결 영역 및 전기 공급 도선(5a, 5b)을 갖는 금속 리드프레임이 제공된다. 그런 다음, 전기 공급 도선(5a, 5b)의 부분 영역을 포함하는 금속 리드프레임의 부분 영역이 하우징 기본 바디(1)와 함께 성형될 수 있다. 하우징 기본 바디(1)의 칩 장착 영역에 레이저다이오드 칩(9)을 장착한 후에 레이저다이오드 칩(9)의 전기 콘택이 전기 공급 도선(5a, 5b)과 전기적으로 연결된다. 그런 다음 레이저다이오드 칩(9)이 밀봉 재료(14)에 의해 코팅된다.
한 바람직한 실시예에서는, 리드프레임을 하우징 기본 바디(1)와 함께 성형하기 전에 리드프레임 내에 열 전도성이 우수한 칩 장착 베이스(18)가 장착되고, 상기 칩 장착 베이스(18)는 칩 장착 영역(3)에 인접한 칩 장착 표면(31)을 갖는다. 그런 다음 레이저다이오드 칩(9)이 칩 장착 베이스(18) 위에 부착되고, 상기 칩 장착 베이스(18)는 하우징 기본 바디 외부로부터 열적으로 연결될 수 있다.
도 4a 내지 도 4b에 개략적으로 도시된, 칩 장착 영역(3)을 포함하는 전기 절연성 하우징 기본 바디(1), 상기 하우징 기본 바디(1)로부터 가이드되고 상기 하우징 기본 바디(1)의 외부로부터 접근가능한 전기 공급 도선(5a, 5b) 그리고 상기 칩 장착 영역(3) 내에 배치되고 상기 전기 공급 도선(5a, 5b)과 전도가능하게 연결되는 전기 콘택을 갖는 반도체다이오드 소자의 제조 방법에서는, 먼저 전기 공급 도선(5a, 5b)을 갖는 금속 리드프레임(2)이 제공된다. 열 전도성이 우수하고 히트싱크로 작용하는 구리 또는 열 전도성이 우수한 다른 금속 재료로 된 칩 장착 베이스(18)가 하나의 전기 공급 도선(5a)에 결합된다(도 4a).
칩 장착 베이스(18)를 갖는 리드프레임(2)에 예컨대 사출 주조 또는 사출 압착 방법에 의해서 칩 장착 영역(3)을 둘러싸는 리세스(6)를 구비한 하우징 기본 바 디(1)가 일체로 형성되며(도 4b), 상기 하우징 기본 바디(1)는 예컨대 에폭시수지 또는 아크릴수지를 기반으로 하는 플라스틱 재료로 이루어진다. 전기 공급 도선(5a, 5b)은 하우징 기본 바디(1)의 서로 마주놓인 측면 영역에서 상기 하우징 기본 바디로부터 돌출한다. 칩 장착 베이스(18)는 한편으로는 레이저다이오드 칩(9)을 수용하기 위해 리세스(6)에 인접하여 하우징 기본 바디(1)를 통해 상기 하우징 기본 바디의 뒤쪽으로 연장되고, 다른 한편으로는 하우징 기본 바디의 뒤쪽에서 노출된다.
하우징 기본 바디(1)와 함께 리드프레임(2)을 성형한 후에 에지 방사형 레이저다이오드 칩(9)이 리세스(6) 내에서 칩 장착 베이스(18) 위에 장착되는데, 이때 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축(10)은 칩 장착 영역(18)의 칩 장착 표면(31)에 의해 제한되는 영역을 따라 실질적으로 평행하게 연장된다. 레이저다이오드 칩(9)과 칩 장착 베이스(18) 사이에 바람직하게는 SiC 또는 AIN 또는 다른 적합한 열 전도성 재료로 된 열 전도성 금속판(20)이 배치된다(도 4c).
칩 장착 베이스(18) 상에 레이저다이오드 칩(9)을 장착하기 전 또는 후에, 레이저다이오드 칩(9)에 의해 방사되는 레이저광을 위한 반사 부재(17)로 작용하는 반사형 유리판이 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축(10) 상에 그리고 상기 빔 축에 대해 경사지게 하우징 기본 바디(1) 상에 배치되는데, 이때 반사형 유리판은 레이저다이오드 소자의 빔 축(10)으로부터 레이저다이오드 소자의 빔 축(100) 쪽으로 레이저광을 편향시킨다(도 4c). 본 경우에는, 레이저다이오드 소자의 빔 축(100)은 칩 장착 영역(3)의 칩 장착 표면(31)에 의해 제한되는 평면에 대해 수직으로 연장 된다. 칩 장착 표면(31)은 리세스(6) 내에서 노출되는 칩 장착 베이스(18)의 표면 영역이다.
반사형 유리판의 부착 및 배치를 기술적으로 더 간소화하기 위해, 리세스(6) 측벽의 적합한 지점에 제공된 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축(10) 상에서 하우징 기본 바디(1)를 제조할 때 이미 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축(10)에 대해 경사져 있는 평면 영역이 형성되며, 그런 다음 상기 평면 영역에 유리판이 부착된다.
유리판의 장착 이전 또는 이후에는, 하나 이상의 본딩 와이어(19)에 의해서 레이저다이오드 칩(9)의 하나 이상의 전기 콘택이 전기 공급 도선(5b)의 리세스(6) 내에 노출되는 연결 표면(20)과 연결된다(도 4c).
마지막으로 레이저다이오드 칩(9)에 의해 작동시 방사되는 레이저광을 투과시키는 코팅 재료(14)에 의해 리세스(6)가 주조된다. 이를 위해 예컨대 리세스(6) 내에서 레이저다이오드 칩(9)의 간단한 주조가 이루어질 수 있다. 이와 마찬가지로, 사출 주조 또는 사출 압착 방법의 이용도 생각할 수 있다. 예컨대 실리콘수지를 기반으로 하는 플라스틱 재료 또는 다른 적합한 플라스틱 재료가 코팅 재료(14)로 사용될 수 있다.
결론적으로 또는 방법의 다른 적합한 시점에서, 하우징 기본 바디 외부에 놓인 공급 도선(5a, 5b)의 부분 영역들은 레이저다이오드 소자가 표면실장 가능하도록 성형된다.
본 발명은 물론 실시예에 의해 설명된 예에만 제한되는 것은 아니다. 오히려 본 발명은 모든 새로운 특징 및 모든 특징 조합을 포함하며, 이는 특히 상이한 청구항들 또는 상이한 실시예들의 개별 특징들의 조합도 포함하며, 이 경우 관련 특징 또는 관련 조합 자체가 청구항 또는 실시예에 자세하게 제시되는 것은 아니다.

Claims (34)

  1. 전기 절연성 하우징 기본 바디(1), 레이저다이오드 칩(9), 상기 레이저다이오드 칩(9)이 배치되는 상기 하우징 기본 바디(1) 내 칩 장착 영역(3) 그리고 상기 레이저다이오드 칩(9)의 전기 콘택과 전기적으로 연결되고 상기 하우징 기본 바디(1)로부터 가이드되는 전기 공급 도선(5a, 5b)을 포함하는 레이저다이오드 소자를 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 전기 공급 도선(5a, 5b)을 갖는 금속성 리드프레임(lead frame)(2)을 제공하는 단계;
    상기 전기 공급 도선(5a, 5b)이 칩 장착 영역으로부터 돌출하도록 리드프레임(2) 상에 칩 장착 영역(3)을 포함하는 하우징 기본 바디(1)를 형성하는 단계;
    상기 하우징 기본 바디(1)의 상기 칩 장착 영역에 상기 레이저다이오드 칩(9)을 장착하는 단계;
    상기 레이저다이오드 칩(9)의 상기 전기 콘택을 상기 전기 공급 도선(5a, 5b)과 전기적으로 연결하는 단계; 및
    작동시 상기 레이저다이오드 칩(9)에 의해 방사되는 레이저광을 투과시키는 코팅 재료(14)에 의해 상기 레이저다이오드 칩(9)을 코팅하는 단계를 포함하는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1)에 열 전도성이 우수한 그리고 상기 레이저다이오드 소자의 작동시 히트싱크(heat sink)로 작용하는 칩 장착 베이스(18)가 배치되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 리드프레임을 상기 하우징 기본 바디(1)와 함께 성형하기 전에, 열 전도성이 우수하고 상기 레이저다이오드 소자의 작동시 히트싱크로 작용하는 칩 장착 베이스(18)가 상기 리드프레임에 할당되고, 그런 다음 상기 칩 장착 베이스(18) 위에 상기 레이저다이오드 칩(9)이 부착되며, 상기 칩 장착 베이스(18)는 상기 하우징 기본 바디의 외부로부터 열적으로 연결될 수 있는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 리드프레임(2)을 상기 하우징 기본 바디(1)와 함께 성형하기 전에, 열 전도성이 우수하고 상기 레이저다이오드 소자의 작동시 히트싱크로 작용하는 칩 장착 베이스를 가지며, 그런 다음 상기 칩 장착 베이스 위에 상기 레이저다이오드 칩(9)이 부착되고, 상기 칩 장착 베이스는 상기 하우징 기본 바디(1)와 함께 성형되며, 상기 하우징 기본 바디(1)는 뒤쪽에서 적어도 부분적으로 노출되어 열적으로 연결될 수 있는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1)는 플라스틱 재료로 제조되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1)는 에폭시수지 또는 아크릴수지를 기반으로 하는 플라스틱 재료로 제조되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 재료가 실리콘수지를 기반으로 하는 플라스틱 재료로 제조되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1) 내에 리세스(6)가 형성되며, 상기 리세스(6) 상에 상기 칩 장착 영역(3) 및 상기 전기 공급 도선(5a, 5b)의 연결 영역이 배치되고, 상기 리세스(6) 내에 상기 발광다이오드 칩(9)이 배치되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 리세스(6) 내에 레이저다이오드 칩(9)이 배치되고, 상기 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축(beam axis)이 상기 칩 장착 베이스(18)의 칩 장착 표면(31)에 의해 제한되는 평면을 따라 경사지게 또는 상기 평면을 따라 실질적으로 평행하게 연장되고, 상기 레이저다이오드 칩(9)의 상기 빔 축(10) 상에 반사 부재(17)가 배치되고, 상기 반사 부재(17)는 상기 레이저다이오드 소자 쪽으로 제공된 빔 축(10)에 대해 상기 레이저다이오드 칩(9)의 레이저광을 편향시키기 위해 적합한, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반사 부재는 상기 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축(10)에 대해 경사지게 배치되고, 상기 레이저다이오드 소자의 빔 축(100)은 상기 칩 장착 표면(31)에 의해 제한되는 평면에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 리세스(6)의 측벽 상에 상기 레이저다이오드 칩(9)의 빔 축에 대해 경사져 있는 평면 영역이 형성되며, 그런 다음 상기 평면 영역 상에 상기 반사 부재(17)가 부착되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 도선(5a, 5b)은 상기 레이저다이오드 소자가 표면실장 가능하도록 형성되는, 레이저다이오드 소자의 제조 방법.
  13. 전기 절연성 하우징 기본 바디(1) 및 상기 하우징 기본 바디로 형성되고 상기 하우징 기본 바디(1)의 외부로부터 접근가능한 전기 공급 도선(5a, 5b)을 포함하는 레이저다이오드 소자의 하우징으로서,
    상기 하우징 기본 바디(1)가 상기 레이저다이오드 소자로부터 방사되는 레이저광을 투과시키는 재료로 제조되고,
    상기 하우징 기본 바디 내에 칩 장착 영역(3)이 제공되며,
    상기 레이저다이오드 소자의 빔 축(10)이 레이저다이오드 칩(9)으로부터 상기 칩 장착 영역(3)에 의해 형성되는 표면을 따라 경사지게 또는 상기 표면에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 칩 장착 영역(3)이 상기 하우징 기본 바디(1)의 공동(cavity)(6) 내에 배치되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 공동(6)을 제한하는 상기 하우징 기본 바디(1)의 표면 영역(7)이 실질적으로 반사성 또는 산란성을 지니지 않으며, 상기 표면 영역(7)을 통해 상기 레이저광이 상기 하우징 기본 바디(1) 내에 결합되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1)는 몰딩 재료, 특히 플라스틱 재료로 형성되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 몰딩 재료는 적어도 단기적으로 260℃ 이하로 온도 내구성을 갖는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 몰딩 재료는 폴리에테르설폰(PES:Polyethersulfone)을 함유하는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  19. 제 13항 내지 제 18항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1)의 적어도 하나의 외부 표면(11)이 광학 장치를 갖는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 광학 장치는 상기 칩 장착 영역(3)과 상기 외부 표면(11) 사이의 빔 축에 대해 경사져 있는 레이저 빔 편향을 위한 표면 영역인, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 빔 축에 대해 경사져 있는 표면 영역이 상기 하우징 기본 바디(1)의 몰딩 분리 경사면(12)인, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 광학 장치가 시준(collimation)을 달성하기 위한 렌즈(13)인, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  23. 제 13항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 공급 도선(5a, 5b)이 금속 리드프레임 형태로 형성되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 리드프레임이 레이저다이오드 칩(9)이 장착가능한 칩 장착 표면을 둘러싸는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  25. 제 13항 내지 제 24항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징이 표면실장 가능한, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  26. 제 13항 내지 제 25항 중 적어도 어느 한 항에 따른 하우징을 포함하는 레이저다이오드 소자로서, 칩 장착 영역(3)에 레이저다이오드 칩(9)이 장착되고, 상기 레이저다이오드 칩(9)의 전기 콘택이 상기 전기 공급 도선(5a, 5b)과 전도가능하게 연결되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 레이저다이오드 칩(9)이 에지 방사형 레이저다이오드 칩인, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  28. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,
    상기 레이저다이오드 칩(9)이 광투과성 코팅 재료(14), 특히 주조 수지와 같은 플라스틱 밀봉 재료 또는 플라스틱 압착 물질에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  29. 제 26항 내지 제 28항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 재료(14)가 에폭시수지, 아크릴수지, 실리콘수지 또는 이러한 수지들의 혼합물을 포함하는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  30. 제 28항 또는 제 29항에 있어서,
    상기 코팅 재료(14) 및 상기 하우징 기본 바디(1)의 물질이 그 굴절률에 있 어서 서로 매칭되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  31. 제 26항 내지 제 30항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저다이오드 소자가 마운팅 하우징(mounting housing)(16) 내에 배치되고, 상기 마운팅 하우징(16) 및 상기 하우징 기본 바디(1)의 재료들이 그 굴절률에 있어서 서로 매칭되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  32. 제 26항 내지 제 31항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1) 내에 다수의 레이저다이오드 칩이 배치되는, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 하우징 기본 바디(1)의 외부 표면에서 각각의 레이저다이오드 칩에 빔 편향 경사면이 배치되고, 적어도 두 개의 빔 편향 경사면이 서로 상이한, 레이저다이오드 소자의 하우징.
  34. 제 8항에 따른 하우징을 포함하는 제 26항 내지 제 33항 중 적어도 어느 한 항에 따른 또는 이러한 항을 인용하는 항에 따른 다수의 레이저다이오드 소자를 포함하는 레이저 탐조등(laser searchlight)으로서, 두 개 이상의 하우징의 경사져 있는 표면 영역들이 서로 상이한, 레이저다이오드 소자의 하우징.
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