KR20140059267A - 정합성 전도층들을 이용하는 반도체 디바이스용 마운트 및 방법 - Google Patents

Abstract

반도체 레이저 디바이스용 마운트는 단일 레이저 다이오드나 복수의 에미터를 갖춘 다이오드 바일 수 있는 레이저 다이오드와 같은 반도체 레이저 디바이스의 양측에 열 전도성 애노드 및 캐소드 블록들을 포함한다. 적어도 하나의 애노드 블록과 반도체 레이저 디바이스의 애노드 사이에는 열분해 고-배향성 흑연과 같은 높은 열 전도성의 정합성 전기 전도성 재료의 시트가 삽입된다. 그러한 전기 및 열 전도 정합성 재료의 제2 시트는 반도체 레이저 디바이스의 캐소드와 캐소드 블록 사이에 삽입된다. 레이저 다이오드 또는 바와 두께가 실질적으로 동일한 열 전도성이나 전기 절연성인 스페이서는 정합성 재료가 압축 상태로 유지시키고 전류를 레이저 디바이스를 통해서 보내면서도 기계적인 손상을 입지 않도록 다이오드나 바를 둘러싼다.

Description

정합성 전도층들을 이용하는 반도체 디바이스용 마운트 및 방법{MOUNT FOR SEMICONDUCTOR DEVICES USING CONFORMABLE CONDUCTIVE LAYERS, AND METHOD}

관련 출원

이 출원은 2011년 8월 29일자 출원된 미합중국 특허 출원 번호 No. 61/528,747의 개량 출원이며, 2012년 5월 21일자 출원된 미합중국 특허 출원 S.N. 13/476,762의 분할 출원이고, 이들 출원은 본원에 참조에 의해 포함되는 것으로 하며, 본원은 이들 출원 각각의 이익을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스를 마운트(mount)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 레이저 다이오드 등과 같은 발광 반도체 디바이스의 마운팅을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

비간섭성 광을 방출하기 위한 발광 반도체 디바이스("LED's"라 칭해짐)나 간섭성 광을 방출하기 위한 발광 반도체 디바이스("레이저 다이오드" 또는 "다이오드 레이저"라 칭해짐)가 수십 년에 걸쳐서 개발되어 왔다. LED's와 레이저 다이오드의 공통적인 속성은 한 쌍의 전기 전도성 표면이고, 이들은 디바이스의 애노드와 캐소드로서 작용하고 이를 통해서 전류가 흐르면 광이 생성된다. 높은 광 출력이 바람직한 디바이스에서(예를 들어, 어떤 LED 조명 응용 및 특히는 고-전력 레이저 다이오드에서), 디바이스 마운팅의 중요한 점은 디바이스에서 폐열을 효과적으로 제거할 수 있는 마운팅의 능력에 관한 것이다. 이는 고 전력 및 고 신뢰성이 요망되는 경우에 특히 중요한데, 그 이유는 모든 발광 반도체 디바이스가 다이오드 온도가 증가함에 따라서 전기-광학 효율 감소를 나타내고; 다이오드 온도가 오래 계속된 방출이나 고 전류 레벨로 인해 계속 상승하면 궁극적으로 돌이킬 수 없는 고장으로 연결되기 때문이다.

LED's 및 레이저 다이오드는 이들 디바이스가 방출할 수 있는 광량, 이들 디바이스가 소비할 수 있는 전력량 및 이들이 생성하는 열량을 고려해 볼 때 사이즈가 현저하게 작다. 예로, 1470 nm의 레이저 광을 방출하는 단일 레이저 다이오드 "칩"(Seminex Corporation, Peabody, MA)은 10 암페어의 입력 전류와 약 2 볼트의 전압 강하로 4와트의 연속-파 레이저 방출을 순조롭게 생성할 수 있다(20 와트의 입력 전력, 20%의 효율로 귀결됨). 이 칩의 크기는 단지 폭이 0.5mm이고 길이가 2.5mm이며 두께가 0.16mm에 불과하다. 더 놀라운 사실은, 실제 레이저 광은 폭이 95 마이크론(0.095 mm)이고 높이가 1 마이크론에 불과한 애노드 표면(소위 "P-side"라 칭해짐) 중심의 매우 얇고 좁은 영역에 의해 방출된다는 것이다. 이러한 P-side 상의 "레이저 스트라이프(laser stripe)"는 0.095 mm × 2.5 mm 또는 0.24 ㎟의 표면적을 갖고 있다. 위의 예에서, 입력 전력의 80%는 폐열이 되므로, 레이저 스트라이프 표면상의 전력 밀도는 거대한 6,000 watts/㎠를 초과한다. 이는 효율적으로 전도되어야만 하는 상당한 양의 열 에너지가 과열 또는 돌이킬 수 없는 고장을 방지하기 위해 레이저 다이오드로부터 빠져나가는 것을 나타낸다.

뜨거운 표면으로부터 빠져나가는 열의 전도를 최대화하기 위해서, 뜨거운 표면과 차가운 접촉 표면 간의 열 전도성이 최대가 되어야만 한다. 2개의 접근법이 일반적으로 이용되어 왔다: 뜨거운 표면에 대항에서 히트싱크를 기계적으로 압착하는 접근법(종종 2개 표면 사이에 "열 전도성 그리스(thermal grease)"와 같은 인터페이스 물질이 배치됨); 또는 납땜이나 고열 전도성 에폭시와 같은 접착제로 두 표면을 접합시키는 접근법. 기계적인 접근법은 2가지의 이유로 레이저 다이오드와 같은 반도체 디바이스에 실현 가능함을 입증하지 못했다. 첫째, 레이저 그 자체는 케이싱이나 하우징이 없으며 레이저 재료는 아주 잘 부러진다. 그래서, 단단한 히트 싱크 표면을 이용하여 양호한 열 전도성을 달성하는데 필요한 압력은 중간에 또는 이용 중에 반도체 디바이스가 금이 가는 결과를 낳을 수 있다. 둘째, 열 전도성 그리스는 약한 압력으로 높은 열 전도성을 성취하는데 도움을 줄 수 있지만, 그리스는 레이저 다이오드의 광 표면 쪽으로 완화되는 경향이 있어 레이저에 영구 손상을 입힐 수 있다.

그래서, 납땜 접합은 잘 부러지는 다이오드 재료에 기계적인 압력을 가하지 않고도 통상 에폭시보다 더 나은 양호한 전도를 히트싱크에 제공하기 때문에 레이저 다이오드와 같은 반도체 디바이스에 아주 빈번하게 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 접근법은 특히 통상 칼륨이나 인듐 인화물로 제조되는 레이저 다이오드의 경우에 그 자체의 고유한 결점을 지니고 있다. 구리 히트싱크에 대한 단순한 납땜은 레이저 다이오드 재료와 히트싱크 재료 간의 열팽창 계수의 차 때문에 빈번하게 실패한다. 이러한 문제를 극복하기 위해서, 비슷한 열팽창 계수를 갖고 있는, 제조가 좀더 까다로운(및 값비싼) 히트싱크 재료가 이용되어야만 한다. 납땜의 열팽창 계수는 반도체의 열팽창 계수에 완벽하게 일치하지 않기 때문에, 이 역시 레이저 다이오드에 응력(stress)을 준다.

납땜에 관련된 과제는 레이저 다이오드가 부분-투과성 다층 유전체 재료로 이루어지는 출력 면 코팅 및 후면 레이저 면상의 고반사 코팅을 갖는 것이다. 이들 광 표면들은 모두 납땜 공정 동안 완벽하게 방해를 받지 않아야만 하고, 그렇지 않으면 레이저는 쉽게 고장이 날 것이다. 그래서, 납땜 공정 동안 산화물을 제거하는데 통상 이용될 수 있는 많은 플럭스(flux)가 이용될 수 없다.

게다가, 납땜 중에는 레이저 다이오드를 최소 온도에 두는 것이 바람직하지만, 고온 납땜은 물론이고 인듐과 그의 합금과 같은 낮은 용해점 납땜은 일반적으로 표면을 "습"하게 하지 않는다. 이는 레이저 다이오드 표면이 가능한 한 "납땜할 수 있게" 설계되어야 함을 필요로 한다. 그래서, P-side상의 금속화는 통상, 예를 들어, 50-나노미터의 티타늄층, 그 다음의 125-nm 백금층, 그리고 250-nm 금층으로 덮여서 이루어지는 진공-피착 층들의 "샌드위치"이다.

더욱이, 납땜은 레이저 스트라이프의 전체 길이와 긴밀하게 접촉되어 있어야만 하고; 그렇지 않다면, 접촉 없는 영역은 대단히 뜨거워진다. 불행하게도, 광학 코팅이 레이저 다이오드 칩의 출력 면 상에 피착될 때, 코팅 재료의 일부가 부주의로 이 칩의 P-side 상에 피착될 수 있어 이 영역에 있는 칩에 납땜이 접착되지 못하게 할 수 있다. 이는 통상 칩의 초기 고장이라는 결과를 초래한다. 히트싱크에 납땜-마운팅을 하기 전에 레이저 칩을 폐기해야 하는 일반적인 이유는 이러한 면 코팅 "오버스프레이(overspray)"이다.

마지막으로, 일부 상업용인 마운트된 레이저 다이오드의 복잡성을 마지막으로 더 부과하는 것으로서는, 6 내지 12개 정도의 미세한 금 와이어들이, 레이저 디바이스로부터의 리턴 전류 경로를 제공할 목적으로 레이저 다이오드의 캐소드 표면 상에 개별적으로 볼-접착된다.

앞의 설명으로부터, 제조 및 어셈블을 보다 단순하고 보다 신뢰성 있게 하면서 원하는 열 및 최적의 성능을 제공하는 레이저 다이오드와 같은 반도체 디바이스를 마운팅하는 방법이 오랜 기간 요구되어 왔음을 인식해야 한다.

본 발명은 반도체 디바이스로부터 나오는 우수한 열 전도성을 제공하고 또한 히트싱크에 납땜된 레이저 다이오드로 성취되는 것과 유사한 광학 성능을 제공하면서 종래 기술보다 제조하기에 간단한 장치를 제공함으로써 앞서 언급한 개선을 제공한다.

일 실시예에서, 본 발명의 장치는 한 쌍의 부분 압축가능한, 열 전도성 흑연 시트들의 샌드위치를 포함하고, 이들 시트들 사이에는 스페이서가 있다. 스페이서 안에는 어셈블리가 완료될 때 슬롯 내에 배치되는 레이저 다이오드와 사이즈(길이 및 폭)가 기본적으로 일치하는 슬롯이 있다. 일 실시예에서, 스페이서는 반도체 디바이스의 높이와 같거나 약간 얇아서 흑연 시트들과 반도체 사이에 적정한 접촉이 확보되도록 한다. 그 다음 흑연 시트들은 레이저 다이오드와 양호하게 열적 및 전기적 접촉되게 임의 적합한 수단에 의해 압축되고, 스페이서는 레이저 다이오드에 대한 과도한 기계적인 응력을 방지한다. 흑연 시트는 압축가능하고 스페이서나 반도체 디바이스보다 훨씬 부드럽기 때문에, 균일한 보통의 압력이 레이저 다이오드 칩에 손상을 입히지 않으면서 가해질 수 있다.

실시예에서, 어셈블리는 나사들로 모두 지지되고 캐소드 및 애노드 판들의 "샌드위치"는 이 나사들의 기계적인 힘에 의해서 압축된다. 대안으로, 어셈블리는, 예를 들어, UV-경화 에폭시를 이용하여 접착될 수 있고, 이 경우에 컴포넌트들은 배치되고 나서 접착 전에 적절히 압축되어, 접착제가 적절하게 경화되거나 다른 식으로 고정될 때까지 압축을 유지한다. 이 접착 실시예는, 자동 어셈블리에 특히 적합하지만, 많은 다른 실시예들에 자동 어셈블리가 가능하다.

대안 실시예에서, 다수의 슬롯이 스페이서 내에 제공된다. 다른 대안 실시예에서, 복수의 흑연 시트가 스택되고 이들 사이에는 복수의 스페이서가 배치되며 레이저 다이오드는 각 스페이서 내의 슬롯에 배치된다. 이렇게 형성된 다층 샌드위치는 반도체 디바이스들의 어레이를 종래 기술에 비해서 신뢰할 수 있으면서 비교적 낮은 비용으로 어셈블링될 수 있게 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 실시예의 전개도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디바이스의 대안 실시예의 전개도이다.
도 3은 도 2에 도시된 디바이스의 어셈블링된 버전의 측단면도이다.
도 4는 접착에 의한 어셈블리에 적합한 실시예를 도시하고 있다.
도 5는 단일 층으로 배열된 다수의 레이저 다이오드를 포함하는 대안 실시예의 전개도이다.
도 6은 다층으로 배열된 다수의 레이저 다이오드를 포함하는 대안 실시예의 전개도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디바이스의 실시예가 전개도로 도시되어 있다. 그러한 실시예에서, 디바이스는 일반적으로 명목상 폭이 0.5인치, 깊이가 0.25인치 그리고 두께가 0.25인치인 크기를 갖는 직사각형 형상일 수 있다. 이들 크기와 형상은 단지 예시일 뿐이고 대부분 설계시의 선택의 문제라고 인식할 것이다. 따라서, 본 명세서에 도시되고 기술된 크기와 형상은 한정을 의도하는 것이 아니다. 예를 들어, 전체 디바이스는 도면에서 고려하고 있는 0-80 사이즈보다 작은 나사들을 간단히 이용함으로써 또는 도 4의 실시예에 연관해서 논의되는 접착제를 이용함으로써 훨씬 작게 만들어질 수 있다. 유사하게, 이 형상은 충분한 열 제거와 함께, 다양한 컴포넌트들 간의 열 및 전기 전도성은 물론이고 신뢰할 수 있는 기계적인 배치를 보장하기에 충분한 압력이 가해지는 한 임의 편리한 형태로 변경될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 캐소드 블록(10)은 구리 등과 같은 전기적 및 열 전도성 재료로 구성된다. 한 쌍의 나사형 홀(15)은 이 블록의 외주 근방에 기본적으로 배치될 수 있지만, 구체적인 위치가 중요한 것이 아니며 다른 고정 메커니즘이 이용될 수 있다. 제1 전기 및 열 전도 시트(20)는 캐소드 블록(10) 위에 배치되어 있고 스페이서(30)는 시트(20) 위에 배치되어 있다. 스페이서(30)는 전기적으로 절연성이며, 적어도 일부 실시예에서는 열 전도체인 것이 바람직할 것이다. 게다가, 일부 실시예에서, 스페이서는, 예를 들어, Mylar 층이 접착되어 있는 구리 시트, 또는 절연성 바니시나 폴리우레탄 또는 양극산화 알루미늄, 또는 유사하게 구리에 코팅된 알루미늄으로 코팅된 상부 또는 하부 표면들 중 적어도 하나를 갖는 구리 시트로 달성될 수 있는 적어도 50 W/m-deg K(50 watts per meter-degree Kelvin)의 열 전도율을 갖는 것이 바람직하다. 스페이서가 Mylar와 같은 단일 절연층을 갖는 금속층인 일부 실시예에서는, 순금속 표면을 애노드 블록에 가장 가까운 PGS 시트에 대향하여 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 스페이서는 양호하게는 높은 열 전도성을 가지며 제조가 용이하고 비용이 낮을 것이다. 따라서, 다른 실시예들에서는, 열 전도성 플라스틱 재료, 또는 높은 열 전도성 입자가 혼합되어 있는 합성물, 또는 베릴륨 산화물 또는 보론 질화물과 같은 양호한 열 전도성을 갖는 세라믹-류 재료, 또는 절연층이 결합한 다른 금속이 스페이서로서 적합할 수 있다.

슬롯(40)은 스페이서(30)의 근처 에지로부터 안쪽으로 연장하고 기본적으로 레이저 다이오드(50)에 일치하도록 의도된 크기를 가지며, 스페이서(30)의 두께는 레이저 다이오드(50)의 두께 또는 높이와 실질적으로 동일하다. 레이저 다이오드의 방출 면(55)은 레이저 광이 의도한 방식으로 에지-방출 디바이스를 빠져나갈 수 있도록 슬롯의 개방 단부에 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 레이저 다이오드(50)는 광이 다수의 위치에서 방출될 수 있게 다수의 스트라이프 또는 에미터, 예를 들어, 2 내지 25개의 스트라이프를 갖는 바(bar)를 포함할 수 있다.

제2 전도 시트(60)는 레이저 다이오드가 슬롯(40) 안에 배치될 때는 스페이서(30)와 레이저 다이오드(50) 위에 배치된다. 애노드 블록(70)은 제2 전도 시트(60) 위에 배치된다. 어셈블리는 전기 절연성 쇼울더 와셔들(80) 및 전기 전도성 볼트 또는 나사들(90)과 같은 임의 편리한 수단에 의해 클램핑될(clamped together) 수 있고, 이를 위해서, 홀들(95)은 전도 시트들 및 스페이서 각각에 제공된다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착제, 절연성 스프링 클립 등과 같은 다른 고정 접근법들이 이용될 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만 도 3의 어셈블리 도면에서는 볼 수 있는 한 쌍의 전도 러그(lug)는 애노드와 캐소드 블록에 적절한 전기 접속을 제공한다.

도 1의 실시예에서, 레이저 다이오드는 나사 또는 볼트(90) 덕분에 애노드 블록과 캐소드 블록 사이에 효과적으로 클램핑된다. 전도 시트(20 및 60)는 어느 정도 압축가능하여 레이저 다이오드의 길이를 따라서 레이저 다이오드와의 전기적 접촉을 균일하게 형성함은 물론이고 레이저 다이오드를 적소에 기계적으로 잡아둔다. 전기적 전도 경로는 애노드로부터, 제1 전도 시트를 통과한 다음 레이저 다이오드를 통과하고 제2 전도 시트를 통과한 다음 마지막으로 캐소드 블록으로 이어진다. 스페이서는 레이저 다이오드를 통하는 것을 제외하고는 전기 전도를 막는다. 원한다면, 레이저 다이오드에 대한 과도한 클램핑력(clamping force)을 방지하기 위해서 끼움쇠(도시되지 않음)가 애노드 블록과 캐소드 블록 사이에 제공되거나 스페이서(30)와 통합될 수 있다.

전도 시트(20 및 60)는 바람직하게는 Panasonic Electronic Devices Co., Ltd에서 판매하는 것과 같은 열분해 고-배향성 흑연(이 후에는 때때로 "PGS" 또는 "열분해 흑연"이라 함)으로 형성된다. 현재 Panasonic에서 판매하고 있는 것과 같은 그러한 열분해 흑연 시트들의 일부 제형은 압축되면 더 나은 열 전도성을 제공한다. 따라서, 좋은 열 전도성을 보장하기 위해서, 일부 실시예에서는, 시트(20 및 60)가 양호하게는 약 15 내지 40 또는 그보다 높은 퍼센티지로 압축되지만(명목상으로, 일부 실시예에서는 ~25%, 다른 실시예들에서는 ~35%가 바람직함), 압축량은 실시예에 따라서, 구체적으로는 생성된 열의 양, 수용가능한 어셈블리 양단의 전압강하의 크기 및 PGS 재료에 가해진 열 펄스의 성격에 따라서 넓은 범위, 약 5% 내지 45%에 걸쳐서 조정될 수 있다. 5% 내지 약 45% 압축 범위 내에서는, 압축이 클수록 전압강하는 작아진다. 일 실시예에서, 대략 35%의 압축에서는, 본 발명의 어셈블리 양단의 전압강하는 납땜된 어셈블리 양단의 전압강하와 실질적으로 유사하거나 약 1.2와 약 1.5 볼트 사이에 있다. 시트(20 및 60)의 두께가 동일할 필요는 없다(레이저 다이오드의 애노드 측에 더 많은 열이 생성된다). PGS 재료의 실제 열 전도성은 시트가 얇을수록 증가한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어, 비교적 많은 열을 좀더 빠르게 생성하는 설계는 애노드 측의 비교적 얇은 시트들이 유리할 수 있지만 상이한 열 펄스 형상들을 이용하는 다른 설계들은 다른 두께가 더 바람직할 수 있다. 일반적으로, 기술된 실시예의 경우에는 대략 6 kg/㎡의 클램핑력이 적당한 압력을 제공하지만, 다른 구현들에서는 1-30 kg/㎡의 범위가 수용될 수 있고, 일반적으로 4-8 kg/㎡의 범위가 바람직할 수 있다. 고전력 또는 긴 펄스 지속기간을 수반하는 구현을 포함하는 일부 실시예에서, 레이저 다이오드와 PGS 재료 사이, 특히는 애노드 측의 전기 접촉 저항을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 실시예들의 경우, 발광 디바이스를 접촉하는 PGS 재료의 표면은 전기도금 또는 증착과 같은 임의 편리한 수단에 의해서 구리 및 금과 같은 전도성 재료로 도금될 수 있다. 대안으로, 그러한 전도성 재료의 얇은 시트는 레이저 다이오드와 PGS 재료 사이에 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 발광 디바이스의 캐소드 측을 접촉하는 표면도 코팅될 수 있고, 또 다른 실시예들에서는 PGS 재료의 상부 및 하부 모두가 코팅될 수 있다. 전도성 재료는 바람직하게는 0.2 내지 25 마이크론의 두께로 도금되고, 일반적으로는 1-10 마이크론의 두께가 바람직하다. PGS 재료상의 금속 층은 PGS 재료가 발광 디바이스는 물론이고 연관된 블록(애노드 및 캐소드)에 호환되는 상태를 유지할 정도로 충분히 얇다.

그러한 PGS 재료로 만들어진 시트(20 및 60)는 각각 100 ㎛ 내지 17 ㎛ 범위의 두께에 대하여 600 내지 1800 범위의 측열(lateral thermal) 전도율(W/mK)을 제공한다. 수직으로 또는 Z 방향에서, 그러한 PGS 재료의 열 전도율은 약 15 W/mK이거나 고 전도율이 바람직한 레이저 다이오드의 납땜-마운팅에 이용될 때의 다양한 납땜의 열 전도율과 대략 동등하다. 유리하게, 본 발명에서는, 일반적으로 납땜 마운팅에 요구되는 바와 같이 레이저 다이오드 상에 다층 금속화 표면을 구비할 필요는 없다고 이해할 것이다. 대신에, 적어도 일부 실시예에서는, 전도 시트(20 및 60)는 적당한 전류 흐름을 성취하기 위해서 단순히 비금속화 레이저 다이오드와 직접 접촉하도록 배치될 수 있다. 흑연 재료는 또한 인듐, 납 또는 주석에 비해서 우수한 전기 전도성을 갖는다. 그러나, 본 명세서에 기술된 본원 발명의 신규한 설계는 열분해 흑연을 포함하는 구성으로 한정되는 것을 의도한 것이 아니라, 열 전도성이 매우 높고 전기 전도성도 좋은 기타의 압축가능한 재료의 이용을 포괄한다는 점에 유의해야 한다.

본 발명은 0.5 내지 20 암페어의 구동 전류, 1 밀리초에서 1 초까지의 펄스 지속기간, 및 50 % 정도로 높은 듀티 팩터(duty factor)를 이용하여, 400 nm 내지 2000 나노암페어 범위 내에서 동작하는 레이저 다이오드 또는 다이오드 바를 필요로 하는 응용들에 아주 적합하다. 펄스 모드에서, 본 발명은 단일 펄스 모드 또는 반복 펄스 모드에서 동작할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 디바이스는 15%의 듀티 팩터에 대응하는, 30 Hz의 펄스 반복률의 5 밀리초 펄스들로 동작될 수 있다. 10 암페어의 구동 전류의 경우에, 각 펄스의 출력 전력은 약 4와트이다. 약 5 밀리초의 펄스 지속기간의 경우, 이는 약 30밀리줄(millijoules)의 펄스 에너지를 생성한다. 일부 실시예에서, 연속 동작이 1 초 동안까지 이용될 수 있다. 대안으로, 펄스 동작은 듀티 사이클이 50%인 1 초까지의 펄스로 약 1 초의 펄스들 간의 약 1 초의 쿨 다운(cool down) 기간을 효과적으로 제공하는데 이용될 수 있다. 다른 대안으로, 레이저 다이오드 칩과 전도 시트들 간의 실제 접촉 표면적을 충분히 늘려서 긴 기간, 또는 긴 펄스 또는 증가한 듀티 사이클 동안 연속 동작을 가능하게 할 수 있다.

도 2는 단일 레이저 다이오드 디바이스가 이용되는 본 발명의 대안적이고 바람직한 실시예들을 도시한다. 도 1에 도시된 요소들과 실질적으로 유사한 요소들은 동일 번호로 지정되어 있다. 도 2의 실시예에서, 통상 캐소드 블록(10)은 구리로 가공되며, 편리한 위치, 예를 들어, 그의 중앙이 연마되어 채널(25)이 생기고 그 결과 채널(25)의 양측에 표면(35)이 생긴다. 채널(25)은 표면(35)이 애노드 블록(70)과 접촉할 때 PGS 시트(20 및 60)가 대략 25% 압축될 정도의 깊이로 가공된다. 이 깊이는, 예를 들어, 다이오드(50)의 크기와 PGS 시트의 두께에 따라서 10밀(mils)일 수 있다. 대략 25% 압축으로, PGS 재료의 열 성능의 대부분이 성취되면서도 양호한 전기적 접속을 보장하고 다이오드(50)가 움직이지 않는 것을 모두 보장하기 위해 충분한 클램핑력을 제공하는 동시에 손상을 방지하기 위해 다이오드(50)에 대한 압력을 제한한다. 일 실시예에서, 시트(20 및 60)의 적절한 압축을 제공하고 레이저 다이오드나 다른 반도체를 고정되게 클램핑하기 위한 클램핑력은 약 1-30 kg/㎡의 범위일 수 있지만 대부분의 설계에서는 4-8 kg/㎡의 범위도 수용가능하다. 일부 실시예에서, 캐소드 블록의 표면(35)은 일반적인 폴리우레탄 등의 몇몇의 1/10밀의 전기 절연성 물질로 스프레이된다. 이는 애노드 블록(70)에 대한 캐소드 블록(10)의 전기적 단락을 방지하며, 전류가 레이저 다이오드 칩(50)을 통과하도록 강요한다. 대안 실시예에서, 열은 전도하지만 전기적으로는 절연성인 (Mylar 층이 접착되어 있는 구리 시트와 같은) 스페이서(30)는 도 2에 도시된 캐소드 블록의 표면(35)을 덮도록 측면으로 연장된다. 이는 이들 캐소드 블록의 표면에 전기적 절연층을 직접 스프레이해야 할 필요를 없애준다.

어셈블리를 위해, 예를 들어, 4밀의 두께 및 대략 1/4인치 × 3/16인치 크기의 한 장의 PGS 재료(20)가 채널(25) 안에 배치된다. 그 다음 두께가 레이저 다이오드 칩(50)의 두께(명목상은 6밀)와 같은 스페이서(30)가 PGS 재료(20)의 상부에 배치된다. 그 다음 레이저 다이오드 칩(50)이 스페이서(30)의 슬롯(40)에 배치된다. 레이저 다이오드 칩(50)은 전류가 인가될 때 그의 레이저 방출이 방출 면(55)을 통해서 어셈블리 밖으로 전파하는 방향으로 배치된다(oriented). 칩(50)도 또한 레이저 스트라이프가 적절한 전류 흐름을 위해 애노드 블록(70) 쪽으로 마주보도록 P-side가 도면에서 위쪽을 향하는 방향으로 배치된다.

그 다음 대략 1밀 두께인 PGS(60)의 제2 시트가 칩(50)과 스페이서(30)의 상부에 배치되고 뒤이어 애노드 블록(70)이 배치된다. 어셈블리의 완성을 위해, 머신 나사(90)는 절연성 쇼울더 와셔(80) 안으로 들어간 다음에 스루-홀(95) 안으로 들어가고; 캐소드 블록(10) 내의 나사형 홀에 꿰어진다. 이러한 압축 마운트 어셈블리의 혁신적인 설계 때문에, 레이저 다이오드 칩(50)에 대한 압력은 기본적으로 머신 나사들에 가해진 회전력(torque)과는 무관하다. 즉, 캐소드 블록(10)의 표면(35)이 애노드 블록(70)을 누른다면, 채널(25)의 전체 갭(gap) 거리는 기본적으로 머신 나사들에 가해진 회전력에 무관하고, 그 결과 도 1에 연관해서 논의된 끼움쇠와 실질적으로 동일한 간단하고 신뢰할 수 있는 어셈블링이 이루어진다.

이러한 어셈블링된 압축 마운트(the assembled compression mount)를 통하는, 보다 구체적으로는 레이저 다이오드를 통하는 전류의 구동에 있어서, 도 3을 참조하기로 하고 이 도면은 도 2에 도시된 것과 동일한 실시예를 이번에는 단면도로 보여주고 있다. 애노드 전기적 접속을 위해서, 머신 나사(90A)는 절연성 쇼울더 와셔(80A)를 통과하도록 배치되고, 이 와셔는 애노드 블록(70) 맨 위의 애노드 링 러그(anode ring lug; 300) 상에 지지되어 있다. 애노드 링 러그(300)는 전기 와이어의 종단이고 전류를 어셈블리에 제공하는 관련 회로(도시되지 않음)이다. 애노드 링 러그(300)는 애노드 블록(70) 상에 지지되어 있기 때문에, 전기적 접속이 이루어진다. 그 다음 기계 나사(90A)는 캐소드 블록(100) 내로 꿰어진다.

리턴 전류 경로는 유사한 방식으로 형성된다. 머신 나사(90C)는 캐소드 링 러그(310)를 통과한 다음 절연성 쇼울더 와셔(80C)를 통과하도록 배치된다. 머신 나사(90C)는 캐소드 블록(10) 내로 또한 꿰어지기 때문에, 나사 그 자체는 캐소드 전위에 있게 되어, 어셈블리로부터 전류가 리턴하는 캐소드 링 러그(310)를 통하는 전기 와이어까지의 리턴 전류 경로가 제공된다.

테스팅에서, 폴리우레탄의 얇은 전기적 절연층으로 코팅된 열 전도 구리 스페이서를 이용하는, 도 2에 연관해서 앞서 기술된 실시예는 대략 10 암페어까지의 개별 5-밀리초 펄스들에 대해서 종래의 마운팅(레이저 다이오드는 금-도금된 히트 싱크에 납땜된 P-side를 갖고 있고 N-side에 대한 다수의 개별 금 와이어 본드를 갖고 있음)와 실질적으로 동등한 레이저 광 출력을 제공한다. 두 디바이스들 모두 10분 이상 동안 상당한 평균 전력(예를 들어, 30 Hz의 반복률로)으로 동작될 때, 긴 타임스케일 동안에도 본 발명에서의 열 전달이 종래의 마운트의 열 전달과 동등함을 확인해 주는 유사한 등가물이 제시되어 왔다. 본 발명의 표시된 성능은 현저한 이용률을 제공한다. 예를 들어, 프락셔널 비-탈격 디바이스(fractional non-ablative device)에 이용하기에 적합한 실시예에서, 5 밀리초의 펄스 지속기간을 갖는 4 내지 8 암페어의 범위에 있는 펄스 전류는 대략 7 내지 15밀리줄의 광 출력 에너지를 제공한다. 본 기술 분야에서 숙련된 지식을 가진자들은 전류 및 펄스 지속기간이 필요에 따라서 출력을 조정할 수 있게 변경될 수 있음을 인식할 것이다.

본 명세서에 기술된 실시예는 압축을 이용하는 새로운 마운팅 방식의 예로서의 역할만 한다는 점에 유의해야 한다; 동등하게 잘 실행되고 그들 자신의 특정한 장점을 가질 수 있는 많은 변형이 있다. 하나의 그러한 변형에 있어서, 레이저 다이오드 칩의 한쪽만 열분해 흑연이나 유사한 재료를 이용할 수 있고 다른 쪽은 단단히 부착될 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드의 N-side는 종래의 인쇄 회로 기판상의 구리 트레이스에 납땜될 수 있다. 이 트레이스의 두께는 칩을 팽창-부합 구리-텅스텐 합금보다는 구리에 납땜할 수 있을 정도로 충분한 기계적인 호환성을 제공한다. 칩이 인쇄 회로 기판에 납땜되는 경우에, 다른 전자 컴포넌트들 및/또는 센서들은 종래의 PC-보드 어셈블리 방법을 이용함으로써 매우 밀접하게 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 레이저 다이오드 칩의 P-side는 애노드 블록의 연마된 표면에 직접 접촉되게 배치된다; 이 칩의 캐소드 측에 접촉하는 흑연 재료는 칩이 갈라지는 것을 방지하기 위해 필요한 압축성을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 채널은 흑연 재료를 편리하게 보유할 수 있게 애노드 및 캐소드 블록 둘 다에 생성된다. 그 채널 깊이들은, 압축될 때 전체 어셈블리가 대략 25-35% 만큼 각 흑연 시트를 압축할 수 있도록 애노드 및 캐소드 흑연 재료의 두께와 함께 선택되는데, 여기서 압축이 증가하면 일반적으로 어셈블리 양단의 전압 강하는 작아진다. 칩과 흑연 시트 사이의 이물질을 제거하기 위해서 특히 다이오드 칩을 빈틈없이 세정하는 일부 실시예에서, 다이오드 칩을 갈라지게 하지 않으면서 40% 이상의 흑연 시트 압축률이 달성될 수 있다.

본 발명의 간결하고 신뢰할 수 있으며 용이한 제조는 이 디바이스가 비-탈격 프락셔널 레이저와 같은 체적이 큰 가전 레이저 디바이스(high-volume consumer laser device)에 이상적으로 적합할 수 있게 해준다. 이 압축-마운팅 접근법은 마찬가지로 흔히 18-20 범위 내에 있는 복수의 에미터가 서로 인접하게 배치되어 모두 다이오드 바의 측면에서부터 방출하는 소위 말하는 레이저 다이오드 바에 적용될 수 있다. 통상 약 800 nm의 파장으로 동작하는 갈륨 아세나이드로 이루어진 이러한 유형의 바는, 가전 레이저 제모 장치에 이용되지만, 상이한 반도체 디바이스들 또는 상이한 파장을 이용하는 디바이스들에 대하여 많은 다른 이용이 존재한다. 앞서 언급한 본 발명의 많은 이점은 마찬가지로 이들 유형의 응용에 적용될 수 있다. 그러한 구조(arrangement)에서는, 슬롯(40)은 간단하게 넓어진다.

도 4를 참조하면, 추가 대안 실시예가 도시되어 있고, 여기서 전체 어셈블리는 나사 또는 볼트로 조여진 것이 아니라 접착되어 있다. 일 실시예에서, 애노드와 캐소드 블록이 서로 접근하는 어셈블리의 2 또는 3개의 측면(레이저 광을 방출하는 측면은 배제)에 작은 포켓들이 형성된다. 그 다음 이들 포켓 안으로 접착제가 삽입되고 UV-경화 시멘트, 2-파트 에폭시, 시아노크릴레이트-류 시멘트 등에 의해 경화된다. 어셈블리가 접착되면, 납땜(어셈블리 이전에)과 같은 표준 수단에 의해서 전류의 유입 및 유출을 위한, 케소드 및 애노드 블록에 대한 전기적 접속이 쉽게 이루어질 수 있다. 접착 공정 동안, 어셈블리는 PGS 시트의 원하는 압축 량이 달성되도록 하는 압력하에 유지되고, 일단 접착제가 경화되거나 고정되면 그 상태를 유지한다.

특히, 애노드 블록(400)은 캐소드 블록(405) 위에 배치되고 이들 사이에는 스페이서(410)가 배치된다. 열분해 흑연 재료(415)의 시트는 애노드 블록(400)과 스페이서(410) 사이에, 애노드 블록(400) 내의 채널(420)에 정렬되도록 배치된다. 유사하게, 열분해 흑연 재료(425)의 제2 시트는 스페이서(410)와 캐소드 블록(405) 사이에, 캐소드 블록 내의 채널(430)에 정렬되도록 배치된다. 슬롯(435)은 앞서 논의한 바와 같이 발광 디바이스와 동일하거나 그보다 약간 얇은 스페이서의 두께로, 스페이서(410) 내에 배치되어 발광 디바이스(도시되지 않음, 도 2 참조)를 수용한다.

도 4에 도시된 소자들은 편리한 수단에 의해서 어셈블링된다. 예를 들어, 컴포넌트들은 캐소드 블록을 배치하고 소자들을 유지시킨 다음 스페이서가 애노드와 캐소드 판들에 접촉할 때까지 클램핑함으로써 어셈블링된 컴포넌트들을 압축하기 위한 고정물에 의해 어셈블리에 대하여 정렬될 수 있다. 그 다음 접착제가 접착제 포켓(440)에 삽입되어 고정 또는 경화되고, 이때 클램핑을 제거한다. 그러한 구조에서, 일단 외부의 클램핑 소스가 제거되면 흑연 시트와 다이오드 칩 사이에 양호한 접촉이 확실하게 유지되도록 하기 위해 한정된 호환 특성, 또는 유연성을 갖는 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 이 구성은 전기 접촉 저항을 줄이기 위해 PGS 재료를 도금하거나 다수의 에미터를 갖는 레이저 다이오드를 이용하는 옵션(option)을 포함하는데, 그 외에는 도 2에 도시된 것과 실질적으로 동일하다.

시트(415 및 425)의 두께가 서로 다를 수 있다는 점을 본 명세서의 교시로부터 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 캐소드 측의 시트(425)는 대략 100 마이크론 두께일 수 있는 한편, 애노드 측의 시트(415)는 대략 25 마이크론 두께일 수 있다. 그러한 두께의 경우, 채널(420)의 깊이는 대략 16-17 마이크론일 수 있고, 채널 (430)의 깊이는 대략 65-75 마이크론일 수 있다. 캐소드 및 애노드 블록의 사이즈는 중요하지 않지만 실행가능한 사이즈는, 열분해 흑연 재료의 시트를 대략적으로 축적화(scale)하였을 때, 대략 1cm × 1cm × 0.5cm이다. 스페이서는, 앞서 언급한 바와 같이, 1밀의 Mylar 층이 접착되어 있고 명목상 125밀 깊이의 "포켓"들을 갖춘 명목상 5밀 두께 구리 시트이다.

대안 실시예에서, 애노드 블록 내의 채널은 제거되고, 발광 디바이스의 애노드 금속화는 연마된 구리 애노드 블록 상에 지지되거나 채널이 없는 열분해 흑연 재료의 얇은(~17 - 25 마이크론) 시트 상에 지지된다.

이제, 도 5를 참조하면, 추가 대안 실시예가 도시되어 있고, 여기서 일련의 개별 레이저 다이오드(50)가 열 전도성이지만 전기적으로는 절연성인 스페이서(30) 내에 다수의 슬롯(40)에 의해서 개별적으로 마운트된다. 이 구성은 그 외에는 도 2에 도시된 것과 실질적으로 동일하다.

이제, 도 6을 참조하면, 또 다른 대안 실시예가 도시되어 있다. 도 6의 실시예에서, 복수의 스페이서가 스택을 이루고 있는데, 각각의 스페이서는 열 및 전기 전도 시트들(60) 사이에 샌드위치되어 있고, 캐소드 블록(10)에 인접한 스택의 하부에는 열 및 전기 전도 시트(20)가 있다. 도시된 실시예에서, 각 스페이서는 다수의 슬롯을 포함하고 각각은 레이저 다이오드를 수용할 수 있게 적응되어 있다. 따라서, 어셈블링될 때, 도시된 실시예는 다이오드 디바이스들의 압축 마운팅이 가능해지도록 3개의 전도 시트가 층을 이루는 2층의 레이저 다이오드 디바이스를 포함하고 있다. 각 층에 있는 다이오드 디바이스의 수는, 층의 수와 마찬가지로 특정한 설계 목적에 따른 선택의 문제라는 점은 이해할 것이다. 마찬가지로, 다이오드 바들은 개별 다이오드 대신에 이용될 수 있다.

앞서 논의한 바와 같이, 단순한 압축 어셈블리를 이용하는 레이저 다이오드는 적어도 일부 실시예에서 납땜 어셈블리에 연관된 복잡성 및 신뢰성 문제없이 그리고 레이저 다이오드 애노드 상에 티타늄, 니켈 및 금과 같은 특별히 준비된 금속 코팅의 필요성 없이, 그의 표면에서 나오는 우수한 열 전도를 누릴 수 있다.

상술한 것으로부터, 새로운, 신규한 발명의 디바이스 및 그러한 디바이스의 제조 방법이 제시되었음을 인식할 수 있다. 상술한 교시로부터, 본 기술 분야에서 숙련된 지식을 가진자들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 수많은 대안 및 균등물이 존재하며, 그러므로 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다는 점을 인식할 것이다.

Claims (43)

1. 레이저 광을 생성하기 위한 장치로서,
   적어도 하나의 전기 전도 애노드 블록,
   적어도 하나의 전기 전도 캐소드 블록,
   애노드와 캐소드를 갖고, 상기 애노드 블록과 상기 캐소드 블록 사이에 배치된 적어도 하나의 반도체 디바이스,
   상기 애노드 블록과 상기 반도체 디바이스의 애노드 사이에 배치된 압축가능한 정합성 재료(conformable, compressible material)의 제1 층 - 상기 정합성 재료는 전기 및 열 전도성임 -,
   상기 애노드 블록으로부터 상기 캐소드 블록으로 흐르는 전류가 상기 적어도 하나의 반도체 디바이스 각각을 통해서만 흐르도록, 상기 정합성 재료와 상기 캐소드 블록 사이에 있는 전기 절연층, 및
   상기 정합성 재료의 압축(compression)을 유지하고, 상기 정합성 층을 통해 상기 레이저 디바이스의 애노드와 상기 애노드 블록 사이에 전기 및 열 전도를 유지하며, 상기 적어도 하나의 반도체 디바이스 각각의 캐소드 측과 상기 캐소드 블록 사이에 전기 및 열 전도를 유지하기 위한 수단
   을 포함하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정합성 재료는 열분해(pyrolytic) 흑연 시트의 형태인 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 반도체 디바이스는 펄스화(pulsed)되고, 1 밀리초 내지 1 초의 펄스 지속기간, 및 50% 이하의 듀티 팩터(duty factor)를 갖는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 반도체 디바이스는 레이저 다이오드이고, 400 nm 내지 2,000 nm의 출력 파장을 갖는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 애노드 블록 및 상기 캐소드 블록은 열 전도성인 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 애노드 블록 및 상기 캐소드 블록은 구리로 이루어지는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 반도체 디바이스는 1개 내지 3개의 에미터(emitters)를 포함하는 레이저 디바이스인 장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 반도체 디바이스의 캐소드와 상기 캐소드 블록 사이에 배치된 열분해 흑연 시트의 제2 층을 더 포함하는 장치.
9. 제2항에 있어서, 상기 압축을 유지하기 위한 수단은 접착제인 장치.
10. 제2항에 있어서, 상기 압축을 유지하기 위한 수단은 나사 또는 볼트인 장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 압축을 유지하기 위한 수단은 적어도 하나의 스프링 클립인 장치.
12. 제2항에 있어서, 상기 전기 절연층은, 상기 반도체 디바이스를 수용하기 위한 슬롯을 내부에 가지며 상기 반도체 디바이스와 실질적으로 동일한 두께로 이루어지는 열 전도성 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 반도체 디바이스의 측면들의 적어도 일부 주위에 배치되는 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 스페이서는 열 전도성 플라스틱인 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 스페이서는, 베릴륨 산화물, 양극산화(anodized) 알루미늄, 전기 절연층을 갖는 알루미늄, 및 전기 절연층을 갖는 구리를 포함하는 그룹 중 하나인 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 압축가능한 재료는, 상기 압축가능한 재료가 상기 애노드와 접촉하는 장소에서 구리 및 금을 적어도 포함하는 그룹 중 소정 재료로 도금되는 장치.
16. 에지-방출(edge-emitting) 발광 반도체 디바이스로부터 열을 제거하기 위한 장치로서,
    열 전도성 애노드 블록,
    열 전도성 캐소드 블록,
    에지-방출 발광 디바이스를 수용하기 위한 슬롯을 내부에 갖는 전기-절연성, 열 전도성 스페이서 - 상기 슬롯은 상기 발광 디바이스로부터의 광이 상기 장치를 빠져나가는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 발광 디바이스는 애노드와 캐소드를 갖고, 상기 애노드가 상기 애노드 블록에 가장 가까우며 상기 캐소드가 상기 캐소드 블록에 가장 가깝도록 상기 슬롯에 배치됨 -,
    상기 스페이서와 상기 애노드의 조합에 의해 형성된 영역의 적어도 일부와 상기 애노드 블록 사이에 개재된 열분해 고-배향성(highly-oriented) 흑연의 제1 시트,
    상기 스페이서와 상기 캐소드의 조합에 의해 형성된 영역의 적어도 일부와 상기 캐소드 블록 사이에 개재된 열분해 고-배향성 흑연의 제2 시트, 및
    상기 발광 디바이스에 대한 상기 열분해 고-배향성 흑연의 시트들의 압축을 유지하여, 상기 시트들 간의 열 및 전기 전도성을 보장하기 위한 수단
    을 포함하는 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 흑연 시트들의 압축은 대략 35%로 유지되는 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 애노드 블록과 상기 캐소드 블록은 상기 흑연 시트들의 압축을 유지하도록 함께 접착되는 장치.
19. 제16항에 있어서, 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트는 상이한 두께로 이루어지는 장치.
20. 제16항에 있어서, 상기 애노드 블록은 구리로 이루어지는 장치.
21. 제16항에 있어서, 상기 발광 디바이스는 1개 내지 3개의 에미터를 포함하는 장치.
22. 제16항에 있어서, 상기 스페이서는 적어도 50 W/m deg K의 열 전도율을 갖는 장치.
23. 반도체 다이오드 레이저 디바이스로부터 열을 제거하기 위한 장치로서,
    열 전도성 애노드 블록,
    열 전도성 캐소드 블록,
    반도체 다이오드 레이저 디바이스를 수용하기 위한 슬롯을 내부에 갖는 전기-절연성, 열 전도성 스페이서 - 상기 슬롯은 상기 레이저 디바이스로부터의 광이 상기 장치를 빠져나가는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 레이저 디바이스는 애노드와 캐소드를 갖고, 상기 애노드가 상기 애노드 블록에 가장 가까우며 상기 캐소드가 상기 캐소드 블록에 가장 가깝도록 상기 슬롯에 배치됨 -,
    상기 스페이서와 상기 애노드의 조합에 의해 형성된 영역의 적어도 일부와 상기 애노드 블록 사이에 개재된 열분해 고-배향성 흑연의 제1 시트, 및
    상기 제1 시트가 약 35%의 압축을 유지할 정도로 상기 애노드 블록을 상기 캐소드 블록에 충분히 가깝게 배치하기 위한 접착제
    를 포함하는 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 스페이서는 전기 절연층을 갖는 구리를 포함하며, 상기 절연층은 상기 캐소드 블록에 가장 가까운 장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 스페이서는 적어도 50 W/m-deg K의 열 전도율을 갖는 장치.
26. 제23항에 있어서, 상기 다이오드 레이저 디바이스는 400 nm와 2,000 nm 사이의 출력 파장을 갖는 장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 다이오드 레이저 디바이스는, 1 밀리초 내지 1 초의 펄스 지속기간 및 50% 미만의 듀티 팩터를 갖는 펄스들로 펄스화되는 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 스페이서와 상기 캐소드의 조합에 의해 형성된 영역의 적어도 일부와 상기 캐소드 블록 사이에 열분해 고-배향성 흑연의 제2 시트가 개재되는 장치.
29. 제23항에 있어서, 상기 애노드 블록 및 상기 캐소드 블록은 구리를 포함하는 장치.
30. 제23항에 있어서, 상기 제1 시트는, 상기 제1 시트가 상기 애노드와 접촉하는 영역에서 구리 및 금을 포함하는 그룹 중 하나로 도금, 피복 또는 코팅되는 장치.
31. 제23항에 있어서, 상기 다이오드 레이저 디바이스는 1개 내지 3개의 에미터를 포함하는 장치.
32. 제28항에 있어서, 상기 제1 시트는 상기 제2 시트보다 얇은 장치.
33. 반도체 레이저 다이오드 디바이스를 마운트하기 위한 장치로서,
    열 및 전기 전도성 애노드 블록,
    열 및 전기 전도성 캐소드 블록,
    적어도 50 W/m-deg K의 열 전도율을 갖고, 400 nm와 2,000 nm 사이의 출력 파장을 가지며 50% 미만의 듀티 팩터로 1 밀리초와 1 초 사이의 펄스들로 펄스화된 모드에서 동작하는 반도체 레이저 다이오드 디바이스를 수용하기 위한 슬롯을 내부에 더 갖는 전기-절연성 스페이서 - 상기 슬롯은 상기 레이저 다이오드 디바이스로부터의 광이 상기 장치를 빠져나가는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드 디바이스는 애노드와 캐소드를 갖고, 상기 애노드가 상기 애노드 블록에 가장 가까우며 상기 캐소드가 상기 캐소드 블록에 가장 가깝도록 상기 슬롯에 배치됨 -,
    상기 스페이서와 상기 애노드의 조합에 의해 형성된 영역의 적어도 일부와 상기 애노드 블록 사이에 개재된 열분해 고-배향성 흑연의 제1 시트,
    상기 스페이서와 상기 캐소드의 조합에 의해 형성된 영역의 적어도 일부와 상기 캐소드 블록 사이에 개재된 열분해 고-배향성 흑연의 제2 시트, 및
    상기 발광 디바이스에 대한 상기 열분해 고-배향성 흑연의 시트들의 압축을 유지하여, 상기 시트들 간의 열 및 전기 전도성을 보장하기 위한 수단
    을 포함하는 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 스페이서는 구리 및 전기 절연층을 포함하고, 상기 전기 절연층은 상기 캐소드 블록에 가깝게 배치되는 장치.
35. 제33항에 있어서, 상기 스페이서는, 양극산화 알루미늄, 알루미늄 및 절연층, 베릴륨 산화물, 보론 질화물, 및 높은 열 전도성 입자들이 집약되어 있는 복합물을 포함하는 그룹 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
36. 제33항에 있어서, 상기 제1 시트는 상기 제2 시트보다 얇은 장치.
37. 제33항에 있어서, 상기 듀티 팩터는 20%를 초과하지 않는 장치.
38. 제37항에 있어서, 상기 레이저 다이오드 디바이스는 1개 내지 3개의 에미터를 포함하는 장치.
39. 제38항에 있어서, 상기 제1 시트는, 상기 제1 시트가 상기 애노드와 접촉하는 영역에서 금속으로 도금되는 장치.
40. 제16항에 있어서, 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트를 수용하기 위해 상기 애노드 블록 및 상기 캐소드 블록에 채널들이 형성되는 장치.
41. 제1항에 있어서, 상기 반도체 디바이스는 레이저 다이오드 바인 장치.
42. 제1항에 있어서, 상기 반도체 디바이스는 레이저 다이오드이며, 1 초까지의 기간들에 대해 연속 모드로 동작되는 장치.
43. 반도체 레이저 디바이스를 마운트하기 위한 방법으로서,
    전기 전도성 애노드 블록을 제공하는 단계,
    전기 전도성 캐소드 블록을 제공하는 단계,
    애노드와 캐소드를 갖고, 상기 애노드 블록과 상기 캐소드 블록 사이에 배치된 적어도 하나의 반도체 레이저 디바이스를 제공하는 단계,
    상기 애노드 블록과 상기 반도체 레이저 디바이스의 애노드 사이에 배치된 압축가능한 정합성 재료의 제1 층을 제공하는 단계 - 상기 정합성 재료는 전기 및 열 전도성임 -,
    상기 애노드 블록으로부터 상기 캐소드 블록으로 흐르는 전류가 상기 적어도 하나의 반도체 레이저 디바이스 각각을 통해서만 흐르도록, 상기 정합성 재료와 상기 캐소드 블록 사이에 전기 절연층을 제공하는 단계, 및
    상기 정합성 재료가 대략 20% 내지 대략 45% 범위에서 압축되도록, 상기 캐소드 블록에 대한 상기 애노드 블록의 압축을 유지하는 단계
    를 포함하는 방법.

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