KR20140090031A - TO-can packaged reflective laser diode module - Google Patents

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KR20140090031A KR1020130002246A KR20130002246A KR20140090031A KR 20140090031 A KR20140090031 A KR 20140090031A KR 1020130002246 A KR1020130002246 A KR 1020130002246A KR 20130002246 A KR20130002246 A KR 20130002246A KR 20140090031 A KR20140090031 A KR 20140090031A
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Abstract

A TO-can packaged reflective laser diode module (3) according to the present invention includes a silicon optical bench (230) which has a concave etch groove formed at a top surface thereof and is installed on a TO stem (210); a laser diode (250) installed in the etch groove of the silicon optical bench (230); a TO cap (260) covering the TO stem (210); and an output window (270) installed at the TO cap (260) so as to face the TO stem (210). Lateral sides (231, 232) of the etch groove are inclined so that the etch groove has a width gradually narrowed downward. The silicon optical bench (230) is inclined with respect to a horizontal surface so that light output from the laser diode (250) is reflected upward in the direction vertical to the horizontal surface by the lateral sides (231, 232) of the etch groove and then output through the output window (270). According to the present invention, since the laser diode (250) and a light detection receiving device (240) are simultaneously assembled in the silicon optical bench (230), an assembling step can be significantly reduced. In addition, since the silicon optical bench (230) serves as a reflector, only assembly precision between the silicon optical bench (230) and the TO stem (210) is required unlike a conventional method that causes inconvenience of precisely controlling a location of a reflector (160). Further, since a cheap silicon optical bench (230) serves as both a sub-mount and a reflector without the need of a separate sub-mount, the number of constituent elements is reduced and thus a product cost is reduced.

Description

TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈{TO-can packaged reflective laser diode module}TO-can packaged reflective laser diode module < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 특히 레이저 다이오드가 탑재되는 실리콘 광벤치의 식각 반사면이 수평면에 대해서 54.7°경사지는 점을 고려하여 실리콘 광벤치를 일부러 비스듬하게 설치함으로써 레이저 다이오드에서 출사되는 광이 실리콘 광벤치의 식각 반사면에서 반사되어 수평면에 대해서 수직하게 위로 출사되도록 하는 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a TO can package reflective type laser diode module, and more particularly to a TO can package reflective type laser diode module in which a silicon optical bench mounted with a laser diode is inclined at an oblique angle in consideration of the fact that the etched reflective surface of the silicon optical bench is inclined at 54.7 ° with respect to the horizontal plane. To a TO can package reflective type laser diode module in which light emitted from a diode is reflected by an etching reflection surface of a silicon optical bench and is emitted upward perpendicularly to a horizontal plane.

도 1은 종래의 TO 캔 패키지 다이오드 모듈(Transistor outline-can Packaged laser diode module, 1)을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 TO 캔 패키지 다이오드 모듈(1)은 TO 스템(10)의 위에 TO 캡(60)이 저항 용접되어 TO 캔을 이루고, 상기 TO 캔의 내부에 레이저 다이오드(laser diode, LD, 50)와 광검출 수광소자(photo-detector, PD, 40)가 설치되는 구성을 취한다. 이 때 레이저 다이오드(50)는 서브마운트(31)에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 전면은 위를 향하고 후면은 밑을 향하도록 TO 스템(10)의 돌출부에 장착되고, 광검출 수광소자(40)는 서브마운트(32)에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 레이저 다이오드(50)의 후면쪽에 위치하도록 TO 스템(10)의 윗면에 장착된다. TO 캡(60)에는 렌즈 또는 평면유리로 이루어지는 출사창(70)이 설치되고, TO 스템(10)에는 아래쪽으로 전극핀(20)이 설치된다. 1 is a view for explaining a conventional TO can package diode module (Transistor outline-can packaged laser diode module 1). Referring to FIG. 1, a conventional TO can package diode module 1 includes a TO cap 60 which is resistance welded on a TO stem 10 to form a TO can, and a laser diode LD 50, and a photo-detector (PD) 40 are provided on the substrate. At this time, the laser diode 50 is mounted on the projecting portion of the TO stem 10 with the front surface facing upward and the rear surface facing downward by eutectic bonding or epoxy bonding to the submount 31, Is mounted on the upper surface of the TO stem 10 so as to be positioned on the rear surface side of the laser diode 50 by eutectic bonding or epoxy bonding to the submount 32. [ The TO cap 60 is provided with an exit window 70 made of a lens or a flat glass and the TO stem 10 is provided with an electrode pin 20 downward.

레이저 다이오드(50)의 전면에서 출사되는 광은 TO 캡(60)의 출사창(70)을 통하여 TO 캔의 외부로 빠져나가고, 이 때 광검출 수광소자(40)는 레이저 다이오드(50)의 후면에서 출사되는 광을 수광받아 레이저 다이오드(50)의 출사 상태를 감시한다.  The light emitted from the front surface of the laser diode 50 passes through the exit window 70 of the TO cap 60 to the outside of the TO can. And monitors the emission state of the laser diode 50.

레이저 다이오드(50)는 동작특성이 온도에 민감하게 반응한다. 일반적으로, 레이저 다이오드(50)의 동작 온도가 상승하면 전자 및 정공의 에너지에 따른 분포확률을 결정하는 페르미-뒤락 함수(Fermi-Dirac function)가 넓은 에너지대에 분포하게 되어 단위 에너지대에서의 전자/정공 밀도함수의 차의 함수로 주어지는 레이저 이득이 줄어들고, 또한 핫 캐리어 오버플로우(hot carrier overflow)가 증가하여 오제 재결합(Auger nonradiative recombination)이 증가하게 된다. The laser diode 50 responds to temperature-sensitive operation characteristics. Generally, when the operating temperature of the laser diode 50 rises, the Fermi-Dirac function, which determines the distribution probability according to the energy of electrons and holes, is distributed in a wide energy band, / The laser gain given as a function of the difference in hole density function is reduced and the hot carrier overflow is increased to increase the Auger nonradiative recombination.

이러한 현상은 레이저 다이오드(50)에서 광으로 변환되지 못한 캐리어들이 발열현상을 일으켜서 내부 이득을 줄이고, 내부 손실을 크게 하며, 또한 전자의 주입효율을 떨어뜨리게 되어 레이저 다이오드(50)의 전류-출력 광 파워의 특성이 저하되게 하는 요인이 된다. This phenomenon is caused by the fact that the carriers which can not be converted into light by the laser diode 50 cause a heating phenomenon, thereby reducing the internal gain, increasing the internal loss and decreasing the injection efficiency of electrons, The characteristics of the power are deteriorated.

따라서 레이저 다이오드(50)의 동작 온도 상승을 막기 위하여 펠티어 효과를 이용하는 열전소자(thermo-electric cooler, TEC)의 설치가 자주 요구된다. 고밀도 파장분할 통신 (DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing)에 사용되는 DFB-LD(Distributed Feedback Laser Diode)와 같은 단일파장 레이저다이오드의 경우에도 온도에 따른 파장의 불안정성을 없애고 파장의 정밀 제어가 가능하도록 열전소자의 설치가 요구된다. 뿐만 아니라 저항, 콘덴서, 혹은 서미스터 등과 같은 전기소자의 설치 요구도 높아지고 있다. Therefore, it is frequently required to install a thermo-electric cooler (TEC) using a Peltier effect in order to prevent an increase in the operating temperature of the laser diode 50. In the case of a single-wavelength laser diode such as DFB-LD (Distributed Feedback Laser Diode) used in DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), it is possible to eliminate the instability of the wavelength depending on the temperature, Is required. In addition, there is a growing demand for electrical devices such as resistors, capacitors, and thermistors.

그러나 상술한 종래의 TO 캔 패키지 다이오드 모듈(1)의 경우, TO 캔 내에 레이저 다이오드(50)와 타 전기소자를 함께 설치하기가 구조적 측면에서 매우 어렵고, 레이저 다이오드(50)의 발광 중심점을 유지하면서 열전소자를 배치하는 것도 구조적으로 한계가 있다. 설사 열전소자를 배치하더라도 열전소자가 효능을 제대로 발휘하기 위해서는 방열 구조가 좋아야 하는데, 방열구조를 형성하는 TO 스템(10)과의 열 경로가 길어져서 온도제어 범위가 한정되고 온도의 흔들림이 발생하는 등 많은 문제가 발생한다. However, in the above-mentioned conventional TO can package diode module 1, it is very difficult from the structural point of view to mount the laser diode 50 and other electric elements together in the TO can, The arrangement of the thermoelectric elements is also structurally limited. Even if a thermoelectric element is disposed, the thermoelectric element must have a good heat dissipation structure in order to exhibit its effect effectively. The heat path with the TO stem (10) forming the heat dissipation structure becomes long and the temperature control range is limited. And so on.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2와 같은 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈(Transistor outline-can Packaged laser diode module, 2)이 제안되었다. To solve this problem, a TO can package reflective type laser diode module (Transistor outline-can packaged laser diode module 2) as shown in FIG. 2 has been proposed.

도 2를 참조하면, 종래의 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈(2)은 TO 스템(110)의 위에 TO 캡(160)이 저항 용접되어 TO 캔을 이루고, 상기 TO 캔의 내부에 레이저 다이오드(laser diode, LD, 150)와 광검출 수광소자(photo-detector, PD, 140)가 설치되는 구성을 취한다. 이 때 레이저 다이오드(150)는 서브마운트(131)에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 전면과 후면이 옆을 향하도록 TO 스템(10)의 윗면에 장착되고, 45°반사경(180)은 레이저 다이오드(150)와 동일 평면 상에 위치하도록 서브마운트(131)에 본딩되어 레이저 다이오드(150)의 전면쪽에 설치된다. 레이저 다이오드(150)가 본딩되는 서브마운트(131)에는 전기소자가 함께 본딩 설치된다. Referring to FIG. 2, the conventional TO can package reflection type laser diode module 2 has a TO cap 160 formed on the TO stem 110 by resistance welding to form a TO can, and a laser diode a laser diode (LD) 150, and a photo-detector (PD) 140 are installed. At this time, the laser diode 150 is mounted on the top surface of the TO stem 10 with the front surface and the rear surface facing side by eutectic bonding or epoxy bonding to the sub mount 131, and the 45 ° reflector 180 is mounted on the laser diode Mounted on the sub-mount 131 so as to be positioned on the same plane as the laser diode 150. The submount 131 to which the laser diode 150 is bonded is bonded together with an electric element.

광검출 수광소자(140)는 레이저 다이오드(150)의 후면쪽에 위치하는 서브마운트(132)에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 수직하게 세워지도록 설치된다. TO 캡(160)에는 렌즈 또는 평면유리로 이루어지는 출사창(170)이 설치되고, TO 스템(110)에는 아래쪽으로 전극핀(120)이 설치된다. The photodetecting and receiving element 140 is mounted on the submount 132 located on the rear side of the laser diode 150, such that the photodetecting and receiving element 140 is vertically erected by eutectic bonding or epoxy bonding. The TO cap 160 is provided with an emission window 170 made of a lens or a flat glass and the TO stem 110 is provided with an electrode pin 120 downward.

레이저 다이오드(150)의 전면에서 출사되는 광은 45°반사경(160)에 의해 위로 반사되어 수평면에 대해서 수직한 방향으로 진행하여 TO 캡(160)의 출사창(170)을 통하여 TO 캔의 외부로 빠져나가고, 이 때 광검출 수광소자(140)는 레이저 다이오드(150)의 후면에서 출사되는 광을 수광받아 레이저 다이오드(150)의 출사 상태를 감시한다. The light emitted from the front surface of the laser diode 150 is reflected upward by the 45 ° reflector 160 and travels in a direction perpendicular to the horizontal plane and passes through the exit window 170 of the TO cap 160 to the outside of the TO can At this time, the light detecting and receiving element 140 receives the light emitted from the rear surface of the laser diode 150 and monitors the emitting state of the laser diode 150.

도 3은 도 2의 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈(2)에서 레이저 다이오드(150)의 동작 온도를 제어하기 위하여 레이저 다이오드(150)가 본딩되는 서브마운트(131)의 아래쪽에 열전소자(190)가 더 설치되는 경우를 나타낸 것이다. FIG. 3 is a schematic view illustrating a configuration of a thermoelectric element 190 (FIG. 3) disposed below a submount 131 to which a laser diode 150 is bonded, in order to control the operating temperature of the laser diode 150 in the TO can package reflective type laser diode module 2 of FIG. ) Is further installed.

종래의 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈(2)은 전기소자가 설치되더라도 안정된 구조를 확보할 수 있기는 하지만, 45°반사경(180)의 설치위치를 제어함에 있어 정밀도가 확보되어야 하고, 광검출 수광소자(140)가 별도로 수직으로 세워져야 하는 등 조립이 복잡하고 양산화에 문제점이 있다. 그리고 레이저 다이오드(150), 광검출 수광소자(140), 및 그 외 전기소자를 장착하기 위한 본딩 스텝이 너무 많다는 문제점이 있다. Although the conventional TO can package reflective type laser diode module 2 can secure a stable structure even if an electric device is installed, precision should be secured in controlling the installation position of the 45 ° reflector 180, The light receiving element 140 needs to be vertically erected separately, which complicates assembly and has a problem in mass production. Also, there is a problem that there are too many bonding steps for mounting the laser diode 150, the photodetecting and receiving element 140, and other electric elements.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반사경의 역할을 하는 실리콘 광벤치에 레이저 다이오드와 광검출 수광소자를 함께 설치함으로써 레이저 다이오드와 광검출 수광소자를 따로 조립해야 하는 종래의 조립단계를 대폭 줄여서 양산성이 뛰어나도록 하고, 레이저 다이오드에 대한 반사경의 위치를 정밀하게 제어해야 하는 부담을 감소시키며, 실리콘 광벤치가 반사경과 서브마운트의 역할을 동시에 하기 때문에 구성 부품수가 감소되어 생산단가를 낮출 수 있는 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈을 제공하는 데 있다.
Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a silicon optical bench, which serves as a reflector, together with a laser diode and an optical detecting and receiving element to greatly reduce the conventional assembling step of assembling the laser diode and the optical detecting and receiving element separately, It reduces the burden of precisely controlling the position of the reflector with respect to the laser diode. Since the silicon optical bench serves both as a reflector and a submount, the TO Can package reflective laser diode module.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 TO 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈은, According to an aspect of the present invention, there is provided a TO package reflective type laser diode module,

윗면에 오목하게 식각홈이 형성되며 TO 스템 상에 설치되는 실리콘 광벤치;A silicon optical bench having a concave etched groove on the top surface and mounted on the TO stem;

상기 실리콘 광벤치의 식각홈 내에 설치되는 레이저 다이오드;A laser diode installed in an etched groove of the silicon optical bench;

상기 TO 스템을 덮도록 설치되는 TO 캡; 및 A TO cap installed to cover the TO stem; And

상기 TO 스템에 대향하도록 상기 TO 캡에 설치되는 출사창; 을 포함하여 이루어지되, An exit window provided on the TO cap so as to face the TO stem; , ≪ / RTI >

상기 식각홈은 아래로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사지고, 상기 실리콘 광벤치는 수평면에 대해서 경사지도록 비스듬하게 설치되어, 상기 레이저 다이오드에서 출사되는 광이 상기 식각홈의 측면에 의해 수평면에 대해 수직한 위쪽 방향으로 반사되어 상기 출사창을 통하여 출사되도록 하는 것을 특징으로 한다. And the silicon optical bench is obliquely installed so as to be inclined with respect to a horizontal plane so that the light emitted from the laser diode is incident on the side surface of the etch groove in a direction perpendicular to the horizontal plane So that the light is emitted through the exit window.

상기 레이저 다이오드는 상기 식각홈의 기저면에 부착 설치되고, 상기 실리콘 광벤치는 상기 식각홈의 기저면이 수평면에 대해서 경사지도록 비스듬하게 설치되는 것이 바람직하다. The laser diode is attached to the bottom surface of the etching groove, and the silicon optical bench is preferably installed such that the bottom surface of the etching groove is inclined with respect to a horizontal plane.

상기 TO 스템의 윗면에 닿는 상기 실리콘 광벤치의 아랫면 및 상기 TO 스템의 윗면 중 적어도 어느 하나가 경사짐으로써 상기 실리콘 광벤치가 비스듬하게 설치될 수 있다.  At least one of the lower surface of the silicon optical bench and the upper surface of the TO stem contacting the upper surface of the TO stem is inclined, so that the silicon optical bench can be installed obliquely.

상기 실리콘 광벤치가 (100) 타입 실리콘 웨이퍼로 이루어질 경우, 상기 식각홈은 습식식각에 의해 형성될 수 있는데, 이 때 상기 식각홈의 기저면이 수평면에 대해서 10°~11°로 경사지도록 상기 실리콘 광벤치가 비스듬하게 설치되는 것이 바람직하다. When the silicon optical bench is made of a (100) type silicon wafer, the etch groove may be formed by wet etching, in which the bottom surface of the etch groove is inclined at 10 ° to 11 ° with respect to the horizontal plane, It is preferable that the bench is installed at an angle.

상기 레이저 다이오드에서 출사되어 상기 식각홈의 측면에 의해 반사되어 위로 향하여 올라오는 광을 수광받는 광검출 수광소자가 상기 식각홈의 입구쪽으로 돌출되도록 상기 식각홈의 입구 어깨부에 더 설치되는 것이 바람직하다.  It is preferable that the photodetecting and receiving element which is emitted from the laser diode and is reflected by the side surface of the etching groove and receives the light coming upward is protruded toward the entrance of the etching groove, .

상기 습식식각은 KOH 계열의 용액에 의하여 이루어질 수 있다. The wet etching may be performed by a KOH-based solution.

상기 실리콘 광벤치의 아랫면과 상기 TO 스템의 윗면 사이에 열전소자가 더 설치되는 것이 바람직하다. It is preferable that a thermoelectric element is further provided between the lower surface of the silicon optical bench and the upper surface of the TO stem.

상기 식각홈의 측면에 반사층이 더 형성되는 것이 바람직하다. And a reflective layer is further formed on a side surface of the etch groove.

상기 실리콘 광벤치는 수평면에 대해서 10°~11°만큼 경사지도록 비스듬하게 설치되는 것이 바람직하다. Preferably, the silicon optical bench is obliquely installed so as to be inclined by 10 ° to 11 ° with respect to the horizontal plane.

상기 실리콘 광벤치는 상기 출사창이 있는 쪽이 밑으로 더 기울어지도록 설치되는 것이 바람직하다. The silicon optical bench is preferably installed so that the side having the exit window is inclined downward.

본 발명에 의하면, 실리콘 광벤치에 레이저 다이오드와 광검출 수광소자가 동시에 조립될 수 있으므로 조립단계를 대폭 감소시킬 수 있고, 실리콘 광벤치가 반사경의 역할을 겸하기 때문에 실리콘 광벤치와 TO 스템의 조립 정밀도만 확보하면 되므로 종래와 같이 반사경의 위치 등을 정밀하게 제어해야 하는 번거로움이 덜어진다. 그리고 서브마운트를 따로 사용하지 않고 가격이 저렴한 실리콘 광벤치가 서브마운트와 반사경의 역할을 동시에 하기 때문에 구성 부품수가 감소되어 생산단가가 절감된다.
According to the present invention, since the laser diode and the photodetecting and receiving element can be assembled at the same time on the silicon optical bench, the assembling step can be greatly reduced and the silicon optical bench also serves as the reflector, Only the precision is ensured, so that it is not necessary to precisely control the position and the like of the reflecting mirror as in the prior art. And since the sub-mount and the inexpensive silicon optical bench serve both as a submount and reflector, the number of components is reduced and the production cost is reduced.

도 1은 종래의 TO 캔 패키지 다이오드 모듈(1)을 설명하기 위한 도면;
도 2는 종래의 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈(2)을 설명하기 위한 도면;
도 3은 도 2의 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈(2)에 열전소자(190)가 더 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(3)을 설명하기 위한 도면;
도 5는 도 4의 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(3)에 열전소자(290)가 더 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면;
도 6은 본 발명에서 실리콘 광벤치(230)를 일부러 경사지게 설치하는 이유를 설명하기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(4)을 설명하기 위한 도면;
도 8은 도 7의 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(4)에 열전소자(290)가 더 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(5)을 설명하기 위한 도면;
도 10은 도 9의 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(5)에 열전소자(290)가 더 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a conventional TO can package diode module 1;
2 is a view for explaining a conventional TO can package reflective type laser diode module 2;
FIG. 3 is a view for explaining a case where the thermoelectric element 190 is further provided on the TO can package reflective type laser diode module 2 of FIG. 2;
4 is a view for explaining a TO can package reflective diode module 3 according to the first embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining a case where a thermoelectric element 290 is additionally provided in the TO can package reflective diode module 3 of FIG. 4;
FIG. 6 is a view for explaining the reason why the silicon optical bench 230 is inclinedly installed in the present invention; FIG.
FIG. 7 is a view for explaining a TO can package reflective diode module 4 according to a second embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8 is a view for explaining a case where the thermoelectric element 290 is further provided in the TO can package reflective diode module 4 of FIG. 7;
FIG. 9 is a view for explaining a TO can package reflective diode module 5 according to a third embodiment of the present invention; FIG.
10 is a view for explaining a case where a thermoelectric element 290 is additionally provided in the TO can package reflective diode module 5 of FIG.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are merely provided to understand the contents of the present invention, and those skilled in the art will be able to make many modifications within the technical scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to these embodiments.

[실시예 1][Example 1]

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(3)을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(3)에 열전소자(290)가 더 설치되는 경우를 나타낸 것이다. 그리고 도 6은 실리콘 광벤치(230)를 일부러 경사지게 설치하는 이유를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a TO can package reflective diode module 3 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of the TO can package reflective diode module 3 according to the first embodiment of the present invention. And a thermoelectric element 290 is further provided on the thermoelectric element 290. FIG. 6 is a view for explaining the reason why the silicon optical bench 230 is inclinedly installed.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(3)은 TO 스템(210)의 위에 TO 캡(260)이 저항 용접되어 TO 캔을 이루고, TO 스템(210)의 윗면에는 실리콘 광벤치(230)가 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 탑재되고, 레이저 다이오드(250)와 광검출 수광소자(240)가 실리콘 광벤치(230)에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 탑재되는 구성을 취한다. TO 캡(260)에는 렌즈 또는 평면유리로 이루어지는 출사창(270)이 설치되고, TO 스템(210)에는 아래쪽으로 전극핀(220)이 설치된다. 레이저 다이오드(250)와 광검출 수광소자(240) 이외의 기타 전기소자는 실리콘 광벤치(230)에 설치되기 보다는 TO 스템(210) 상에 설치되는 것이 바람직하다. 4, the TO can package reflective diode module 3 according to the present invention includes a TO cap 260 formed by resistance welding on a TO stem 210. A TO can 210 is formed on the top surface of the TO stem 210 The silicon optical bench 230 is mounted by eutectic bonding or epoxy bonding and the laser diode 250 and the photodetecting and receiving element 240 are mounted on the silicon optical bench 230 by means of eutectic bonding or epoxy bonding do. The TO cap 260 is provided with an exit window 270 made of a lens or a flat glass and the TO stem 210 is provided with an electrode pin 220 downward. Other electrical elements other than the laser diode 250 and the photodetecting and receiving element 240 are preferably installed on the TO stem 210 rather than on the silicon optical bench 230.

실리콘 광벤치(230)는 아랫면과 윗면이 평행한 판 형상을 하며, 윗면에는 위로 올라갈수록 폭이 점점 넓어지도록 측면이 경사지는 식각홈이 형성된다. 이 때 상기 식각홈의 기저면(233)도 실리콘 광벤치(230)의 아랫면과 평행을 이룬다. The silicon optical bench 230 has a plate shape in which the lower surface and the upper surface are parallel to each other, and the upper surface thereof is formed with an etching groove whose side is inclined so that the width becomes gradually wider as it goes up. At this time, the bottom surface 233 of the etch groove is also parallel to the bottom surface of the silicon optical bench 230.

상기 식각홈은 레이저 다이오드(250)가 들어갈 수 있는 있는 정도의 크기이면 되고, 레이저 다이오드(250)는 전면과 후면이 상기 식각홈의 측면(231, 232)쪽을 바라보도록 상기 식각홈의 기저면(233)에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩되어 탑재된다. 광검출 수광소자(240)는 레이저 다이오드(250)의 후면쪽에 위치하도록 설치되는데, 구체적으로 상기 식각홈의 입구쪽으로 약간 돌출되어 들어오도록 상기 식각홈의 입구 어깨부에 설치된다.The etch groove may have a size such that the laser diode 250 can enter the laser diode 250. The laser diode 250 is formed on the bottom surface of the etch groove such that the front surface and the rear surface thereof face the side surfaces 231 and 232 of the etch groove. 233, respectively. The photodetecting and receiving element 240 is installed on the rear side of the laser diode 250. Specifically, the photodetecting and receiving element 240 is installed at the entrance shoulder of the etching groove so as to protrude slightly toward the entrance of the etching groove.

TO 스템(210)의 윗면에는 수평면에 대해서 θ의 각도로 경사진 경사부가 형성되며, 실리콘 광벤치(230)는 상기 경사부에 설치된다. 따라서 상기 식각홈의 기저면(233)도 수평면에 대해서 θ의 각도로 경사진다. TO 스템(210)의 상기 경사부는 TO 스템(210)의 윗면에 경사홈을 형성함으로써 얻을 수 있다. 본 발명의 특징 중 하나는 후술하는 바와 같이 이렇게 실리콘 광벤치(230)를 일부러 경사지게 설치하는 데 있다. On the upper surface of the TO stem 210, an inclined portion inclined at an angle of? With respect to the horizontal plane is formed, and the silicon optical bench 230 is provided at the inclined portion. Therefore, the bottom surface 233 of the etching groove also tilts at an angle of? With respect to the horizontal plane. The inclined portion of the TO stem 210 can be obtained by forming an inclined groove on the top surface of the TO stem 210. [ One of the features of the present invention is that the silicon optical bench 230 is inclinedly installed as described below.

레이저 다이오드(250)의 전면 및 후면을 통하여 출사되는 광은 상기 식각홈의 측면(231, 232)쪽으로 진행하는데, 이 때 레이저 다이오드(250)의 전면에서 출사되는 광은 상기 식각홈의 측면(231)에 의해 위로 반사되어 수평면에 대해서 수직한 방향으로 진행하여 TO캡(260)의 출사창(270)을 통해 TO 캔의 외부로 빠져나가고, 레이저 다이오드(250)의 후면에서 출사되는 광은 상기 식각홈의 측면(232)에 의해 위로 반사되어 광검출 수광소자(240)로 입력된다.Light emitted from the front surface and the rear surface of the laser diode 250 travels toward the side surfaces 231 and 232 of the etch groove 250. Light emitted from the front surface of the laser diode 250 passes through the side surfaces 231 and 231 of the etch groove So that the light emitted from the rear surface of the laser diode 250 passes through the exit window 270 of the TO cap 260 to the outside of the TO can, Is reflected upward by the side surface 232 of the groove and is input to the light detecting and receiving element 240.

식각홈의 측면(231, 232)이 반사면으로서의 역할을 제대로 할 수 있도록 식각홈의 측면(231, 232)에는 레이저 다이오드(250)의 전면 및 후면에서 출사되는 광이 도달하는 부위에 반사층(미도시)으로서 금속이 증착되는 것이 바람직하다. A reflective layer (not shown) is formed on the side surfaces 231 and 232 of the etch groove so that the light emitted from the front and rear surfaces of the laser diode 250 reach the etched grooves 231 and 232, It is preferable that a metal is deposited.

광검출 수광소자(240)는 레이저 다이오드(250)의 후면에서 출사되는 광을 수광받아 레이저 다이오드(250)의 출사 상태를 감시한다. 레이저 다이오드(250)에서 출사되어 측면(232)에 의해 위로 반사되어 오는 광을 제대로 수광받을 수 있도록 하기 위해서 상기와 같이 광검출 수광소자(240) 는 상기 식각홈의 입구쪽으로 약간 돌출되게 설치되는 것이 바람직하다. The light detecting and receiving element 240 receives the light emitted from the rear surface of the laser diode 250 and monitors the emitting state of the laser diode 250. The light detecting and receiving element 240 may be installed to protrude slightly toward the entrance of the etch groove so that the light emitted from the laser diode 250 and reflected upward by the side surface 232 can be properly received desirable.

실리콘 광벤치(230)를 일부러 경사지게 설치하는 이유를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 실리콘 광벤치(230)가 (100) 타입 실리콘 웨이퍼로 이루어지는 경우에 상기 식각홈을 형성하기 위하여 상기 실리콘 웨이퍼의 (100) 표면을 KOH 계열의 용액으로 습식식각하면 반사면으로서의 역할을 하는 상기 식각홈의 측면이 도 6b에 도시된 바와 같이 수평면에 대해서 약 54.7°경사지게 식각된다. 그러면 도 6a에 도시된 바와 같이 레이저 다이오드(250)의 전면에서 출사되는 광이 상기 식각홈의 측면(231)에 의해서 위로 반사될 때 광 경로가 수직축에 대해서 10.3°만큼 벗어나게 되고, 따라서 레이저 다이오드(250)의 전면에서 출사되는 광이 출사창(270)의 범위를 벗어나게 되어 제대로 외부로 빠져나가지 못하는 문제가 발생한다. The reason why the silicon optical bench 230 is slantingly provided will be described with reference to FIG. When the silicon optical bench 230 is made of a (100) type silicon wafer, the (100) surface of the silicon wafer is wet etched with a KOH series solution to form the etch groove, Is etched at an angle of about 54.7 DEG with respect to the horizontal plane as shown in Fig. 6B. 6A, when the light emitted from the front surface of the laser diode 250 is reflected upwardly by the side surface 231 of the etch groove, the light path is deviated by 10.3 degrees with respect to the vertical axis, 250 is out of the range of the exit window 270, so that it is not possible to properly exit to the outside.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 식각홈의 기저면(233)이 수평면에 대해서 경사지도록 실리콘 광벤치(230)를 비스듬하게 설치하는 것을 특징으로 한다. 이 때 실리콘 광벤치(230)는 출사창(270)이 있는 쪽이 밑으로 더 기울어지도록 설치되는 것이 바람직하다. In order to solve this problem, the present invention is characterized in that the silicon optical bench (230) is installed obliquely so that the base surface (233) of the etching groove is inclined with respect to the horizontal plane. At this time, it is preferable that the silicon optical bench 230 is installed such that the side having the emission window 270 is further inclined downward.

이를 위해서 도 4 및 도 5에서와 같이 TO 스템(210)의 평평한 윗면에 θ의 각도로 기울어진 경사홈을 형성한 것이다. 이 때 θ은 10°~11°인 것이 바람직하다. For this purpose, as shown in FIGS. 4 and 5, the inclined grooves inclined at an angle of .theta. Are formed on the flat upper surface of the TO stem 210. FIG. In this case, it is preferable that the angle [theta] is 10 [deg.] To 11 [deg.].

본 발명은 도 5에서와 같이 열전소자(290)를 TO 스템(210)의 경사면에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩시킨 후에 열전소자(290)의 위에 실리콘 광벤치(230)의 평평한 아랫면을 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩시킴으로써 열적 안정성을 더 확보할 수 있다. 5, the thermoelectric element 290 is bonded or epoxy-bonded to the inclined surface of the TO stem 210, and then the flat lower surface of the silicon optical bench 230 is thermally bonded onto the thermoelectric element 290 Or thermal bonding can be further secured by epoxy bonding.

본 발명에 의하면, 실리콘 광벤치(230)에 레이저 다이오드(250)와 광검출 수광소자(240)가 동시에 조립될 수 있으므로 조립단계를 대폭 감소시킬 수 있고, 실리콘 광벤치(230)가 반사경의 역할을 겸하기 때문에 실리콘 광벤치(230)와 TO 스템(210)의 조립 정밀도만 확보하면 되므로 종래와 같이 반사경(160)의 위치 등을 정밀하게 제어해야 하는 번거로움이 덜어진다. 그리고 서브마운트를 따로 사용하지 않고 가격이 저렴한 실리콘 광벤치(230)가 서브마운트와 반사경의 역할을 동시에 하기 때문에 구성 부품수가 감소되어 생산단가가 절감된다. According to the present invention, since the laser diode 250 and the photodetecting and receiving element 240 can be assembled to the silicon optical bench 230 at the same time, the assembling step can be greatly reduced and the silicon optical bench 230 can function as a reflector The assembling precision of the silicon optical bench 230 and the TO stem 210 can be secured. Therefore, it is not necessary to precisely control the position and the like of the reflector 160 as in the conventional art. In addition, since the silicon optical bench (230), which does not use the submounts separately, serves as the submount and reflector at the same time, the number of components is reduced and the production cost is reduced.

[실시예 2][Example 2]

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(4)을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(4)에 열전소자(290)가 더 설치되는 경우를 나타낸 것이다. FIG. 7 is a view for explaining a TO can package type reflective diode module 4 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of the TO can package reflective type diode module 4 according to the second embodiment of the present invention And a thermoelectric element 290 is further provided on the thermoelectric element 290. FIG.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(4)은 도 4와 비교하여 볼 때 TO 스템(210)의 윗면은 평평하고 실리콘 광벤치(230)의 아랫면이 10°~11°만큼 경사(θ)지는 것을 특징으로 한다. 이 때에도 실리콘 광벤치(230)는 출사창(270)이 있는 쪽이 밑으로 더 기울어지도록 설치되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 7, the TO can package reflective diode module 4 according to the present invention has a structure in which the top surface of the TO stem 210 is flat and the bottom surface of the silicon optical bench 230 is 10- 11 & tilde & At this time, it is preferable that the silicon optical bench 230 is installed such that the exit window 270 is further inclined downward.

본 발명은 도 8에서와 같이 열전소자(290)를 TO 스템(210)의 평평한 윗면에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩시킨 후에 열전소자(290)의 위에 실리콘 광벤치(230)의 경사진 아랫면을 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩시킴으로써 열적 안정성을 더 확보할 수 있다.
8, the thermoelectric element 290 is bent or epoxy-bonded to the flat upper surface of the TO stem 210, and then the inclined lower surface of the silicon optical bench 230 is placed on the thermoelectric element 290 The thermal stability can be further secured by tactic bonding or epoxy bonding.

[실시예 3][Example 3]

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(5)을 설명하기 위한 도면이고, 도 10)은 도 9의 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈(5)에 열전소자(290)가 더 설치되는 경우를 나타낸 것이다.9 is a view for explaining the TO can package package type reflective diode module 5 according to the third embodiment of the present invention. 290) is further installed.

도 4의 경우에는 TO 스템(210)의 윗면에 경사홈을 형성함으로써 경사부를 얻는 것을 특징으로 하나, 도 9의 경우는 TO 스템(210)의 윗면 자체를 경사지게 형성함으로써 경사부를 얻는 것을 특징으로 한다.
In the case of FIG. 4, an inclined portion is obtained by forming an inclined groove on the upper surface of the TO stem 210. In the case of FIG. 9, the inclined portion is obtained by forming the upper surface of the TO stem 210 to be inclined .

1: 종래의 TO 캔 패키지 다이오드 모듈
2: 종래의 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈
3, 4, 5: 본 발명에 따른 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈
10, 110, 210: TO 스템(stem)
20, 120, 220: 전극핀
31, 32, 131, 132 서브마운트
40, 140, 240: 광검출 수광소자
50, 150, 250: 레이저 다이오드
60, 160, 260: TO 캡(cap)
70, 170, 270: 출사창
180: 반사경
190, 290: 열전소자
230: 실리콘 광벤치
231, 232: 식각 측면(반사면)
233: 기저면1: Conventional TO can package diode module
2: Conventional TO can package reflective laser diode module
3, 4, 5: TO can package reflective laser diode module according to the present invention
10, 110, 210: TO stems,
20, 120, 220: electrode pins
31, 32, 131, 132 Submount
40, 140, 240: optical detecting and receiving element
50, 150, 250: laser diode
60, 160, 260: TO cap (cap)
70, 170, 270: Outgoing window
180: reflector
190, 290: thermoelectric element
230: Silicon optical bench
231, 232: etching side (reflecting surface)
233:

Claims (8)

윗면에 오목하게 식각홈이 형성되며 TO 스템 상에 설치되는 실리콘 광벤치;
상기 실리콘 광벤치의 식각홈 내에 설치되는 레이저 다이오드;
상기 TO 스템을 덮도록 설치되는 TO 캡; 및
상기 TO 스템에 대향하도록 상기 TO 캡에 설치되는 출사창; 을 포함하여 이루어지되,
상기 식각홈은 아래로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사지고, 상기 실리콘 광벤치는 수평면에 대해서 경사지도록 비스듬하게 설치되어, 상기 레이저 다이오드에서 출사되는 광이 상기 식각홈의 측면에 의해 수평면에 대해 수직한 위쪽 방향으로 반사되어 상기 출사창을 통하여 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈. A silicon optical bench having a concave etched groove on the top surface and mounted on the TO stem;
A laser diode installed in an etched groove of the silicon optical bench;
A TO cap installed to cover the TO stem; And
An exit window provided on the TO cap so as to face the TO stem; , ≪ / RTI >
And the silicon optical bench is obliquely installed so as to be inclined with respect to the horizontal plane so that the light emitted from the laser diode is incident on the side surface of the etch groove in a direction perpendicular to the horizontal plane So that the light is emitted through the light exit window. 제1항에 있어서, 상기 레이저 다이오드가 상기 식각홈의 기저면에 부착 설치되고, 상기 실리콘 광벤치는 상기 식각홈의 기저면이 수평면에 대해서 경사지도록 비스듬하게 설치되는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈. The TO package according to claim 1, wherein the laser diode is attached to a bottom surface of the etch groove, and the silicon optical bench is obliquely installed so that a bottom surface of the etch groove is inclined with respect to a horizontal plane. module. 제1항에 있어서, 상기 TO 스템의 윗면에 닿는 상기 실리콘 광벤치의 아랫면 및 상기 TO 스템의 윗면 중 적어도 어느 하나가 경사짐으로써 상기 실리콘 광벤치가 비스듬하게 설치되는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈. The TO package according to claim 1, wherein at least one of the bottom surface of the silicon optical bench and the top surface of the TO stem is tilted so as to contact the top surface of the TO stem, Type diode module. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 광벤치가 (100) 타입 실리콘 웨이퍼로 이루어지고, 상기 식각홈이 습식식각에 의해 형성되며, 상기 식각홈의 기저면이 수평면에 대해서 10°~11°로 경사지도록 상기 실리콘 광벤치가 비스듬하게 설치되는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈. 2. The method of claim 1, wherein the silicon optical bench is made of a (100) type silicon wafer, the etch groove is formed by wet etching, and the bottom surface of the etch groove is inclined at 10 [deg.] To 11 [ Wherein the silicon optical bench is obliquely installed. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 광벤치의 아랫면과 상기 TO 스템의 윗면 사이에 열전소자가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 TO 캡 패키지 반사형 다이오드 모듈. The TO cap package reflection type diode module according to claim 1, further comprising a thermoelectric element between the lower surface of the silicon optical bench and the upper surface of the TO stem. 제1항에 있어서, 상기 식각홈의 측면에 반사층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈. The TO can package reflective type laser diode module according to claim 1, wherein a reflective layer is further formed on a side surface of the etched groove. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 광벤치가 수평면에 대해서 10°~11°만큼 경사지도록 비스듬하게 설치되는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈. The TO can package reflective type laser diode module according to claim 1, wherein the silicon optical bench is obliquely installed so as to be inclined by 10 DEG to 11 DEG with respect to a horizontal plane. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 광벤치가 상기 출사창이 있는 쪽이 밑으로 더 기울어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 TO 캔 패키지 반사형 다이오드 모듈. The TO can package reflective type diode module according to claim 1, wherein the silicon optical bench is installed so that the side having the emission window is inclined downward.
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