KR20200098695A - 열전 쿨러 내장형 스템 - Google Patents

열전 쿨러 내장형 스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200098695A
KR20200098695A KR1020207021740A KR20207021740A KR20200098695A KR 20200098695 A KR20200098695 A KR 20200098695A KR 1020207021740 A KR1020207021740 A KR 1020207021740A KR 20207021740 A KR20207021740 A KR 20207021740A KR 20200098695 A KR20200098695 A KR 20200098695A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stem
thermoelectric cooler
stem member
built
thermoelectric
Prior art date
Application number
KR1020207021740A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102374804B1 (ko
Inventor
다카히로 후치
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20200098695A publication Critical patent/KR20200098695A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102374804B1 publication Critical patent/KR102374804B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02218—Material of the housings; Filling of the housings
    • H01S5/02234—Resin-filled housings; the housings being made of resin
    • H01S5/02244—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/0231—Stems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02315—Support members, e.g. bases or carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/0232—Lead-frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

표면에 광학 모듈 등의 온도 제어 대상체를 탑재한 제 1 스템 부재(1, 1a)와, 상기 제 1 스템 부재(1, 1a)와 대향하는 제 2 스템 부재(2)와, 상기 제 1 스템 부재(1, 1a)와 상기 제 2 스템 부재(2)에 끼워진 상기 온도 제어 대상체를 제어하는 열전 쿨러(5)를 구비한 열전 쿨러 내장형 스템으로 하는 동시에, 상기 제 1 스템 부재(1, 1a)와 상기 제 2 스템 부재(2) 사이의 공간을, 열전도율이 낮은 절연성 수지(6)로 충전했다.

Description

열전 쿨러 내장형 스템
본 발명은 광학 모듈의 온도 제어 기능을 실현하는 열전 쿨러 내장형 스템(stem)에 관한 것이다.
종래의 열전 쿨러(이하에서는 TEC: Thermoelectric Cooler라 하기도 함) 및 광학 구성 요소를 구비한 동축 냉각 광학 모듈에 있어서는, 스템 상면(아일릿(eyelet)의 상면이라 하기도 함)에 TEC를 탑재하고, TEC 상면에 광학 부품이나 그 외의 부품을 적재해서 실장하여, 동축 냉각 광학 모듈의 구성으로 하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, TEC의 상면에 부품을 실장하는 박스 타입의 광 파이버 모듈의 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 또한, 펠티에 소자(peltier element)에 광원으로서 이용하는 발광 소자의 장착을 용이하게 한 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조). 또한, 리드 전극 주연의 돌기부와의 간섭을 없애, 고주파 전파 손실을 줄이는 광 소자용 스템의 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 4 참조). 또한, 기존의 CAN 패키지를 사용하여, 펠티에 소자를 스템 아래에 배치하고, 소자 전체를 냉각하는 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 5 참조).
일본 특허 공개 제 2006-210935 호 공보 일본 특허 공개 제 평9-325247 호 공보 일본 특허 공개 제 2014-157898 호 공보 일본 특허 공개 제 2007-150182 호 공보 일본 특허 공개 제 2005-50844 호 공보
종래의 방법에서는, 열전 쿨러 그 자체에 광학 부품을 적재해 나갈 필요가 있기 때문에, 탑재 부품에 의한 응력 등에 의해 광학 부품의 광축이 안정되지 않아, 광로의 변동 등, 광축에 관한 광학 부품의 특성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 또한, 열전 쿨러의 열전 소자에 대한 응력도 크기 때문에, 낙하의 충격이나 진동 등의 외란에 의해서 열전 쿨러가 파괴되는 경우가 있다는 문제점이 있었다.
이 문제점에 대해서, 도 8을 이용하여, 이하 더욱 상세하게 설명한다. 광학 모듈을 구성하는 경우에는 예를 들면 도 8에 도시하는 바와 같이, 열전 쿨러(5)의 바로 위의 위치에, 광학 부품(7)을 탑재할 필요가 있다. 이 경우, 스템(20)으로부터의 높이가 높아져, 그 자세가 불안정한 상태가 되기 쉽기 때문에, 열 스트레스 등에 의해, 광학 부품(7) 중 하나의 부품인 LD 칩(10)의 광축이 어긋나기 쉬워지는 등, 광축에 관한 문제점이 염려된다.
또한, 열전 쿨러(5)에 대하여, 부품(7)에 사용한 적재 부품의 자중이 걸리기 때문에, 진동이나 충격이 가해졌을 때에, 열전 쿨러(5)에 가해지는 응력이 커져, 열전 쿨러(5)의 지주가 되는 열전 소자(5a)의 파괴나, 열전 쿨러(5)의 기판(5b)과 스템(20)의 접합 부분으로부터의 박리가 발생하기 쉬워진다.
특히, 열전 쿨러(5)와 스템(20)을 도전성 수지로 본딩하고 있는 경우는, 충격에 의한 박리의 가능성이 높아진다.
또한, LD 칩에 전기 신호를 공급하는 리드(3a), 및 열전 쿨러(5)에 전기 신호를 공급하는 리드(3b)는, 스템(20)의 상면으로부터 돌출되어 스템(20)에 장착되어 있다. 또한, 리드(3b)는 접속 포인트부(4)에서, 열전 쿨러(5)의 기판(5b)과 접속되어 있다.
상술의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, CAN 타입의 광학 모듈의 온도 제어 기능을 스템의 하나의 기능으로서 실현하는 열전 쿨러 내장형 스템에 있어서, 특히, 부재에 대한 응력 변동 등에 의한 광축의 위치 변동 등, 광축에 관한 특성 변동의 발생을 억제하는 열전 쿨러 내장형 스템을 실현하는 것을 목적으로 한다. 또한, 특히, 외기의 영향에 의한 열전 쿨러의 파괴를 억제하기 위해, 스템 중 하나의 부재에 내장한 구성 부품의 연신 윤곽선이 열전 쿨러를 둘러싸도록 구성한 열전 쿨러 내장형 스템을 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 열전 쿨러 내장형 스템은,
표면에 온도 제어 대상체가 탑재된 제 1 스템 부재와,
상기 제 1 스템 부재의 이면측에 배치되며, 상기 제 1 스템 부재와의 사이에 상기 온도 제어 대상체의 온도 제어를 실행하는 열전 쿨러를 끼우는 제 2 스템 부재와,
상기 제 1 스템 부재 및 상기 제 2 스템 부재 사이에 충전된 절연성 수지를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 열전 쿨러 내장형 스템은, 스템 상면에 있어서의 탑재 부품의 높이 사이즈를 작게 하는 것이 가능하며, 부품에 미치는 응력 변동을 감소시키는 것에 의해 광학 모듈의 광축에 관한 특성 변동으로의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 내장하는 열전 쿨러를, 낙하의 충격이나 진동 등의 외란으로부터 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 광학 모듈을 탑재한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 대한 외기의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 대한 외기의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 열전 쿨러 내장형 스템의 제 1 스템 부재의 구조를 자세하게 설명하기 위한 상면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 과제를 설명하기 위한 도면이다.
실시형태 1
본 발명의 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 대해서, 도면을 기초로 하여 이하 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 일 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 광학 모듈을 탑재한 도면이다.
도 1에 있어서, 광학 모듈 등의 온도 제어 대상체를 탑재하기 위한 원판형상의 제 1 스템 부재(1)의 바로 하측에는, 이 광학 모듈을 적절한 온도로 냉각하기 위한 열전 쿨러(5)(이하, TEC(5)라 하기도 함)(TEC: Thermoelectric Cooler)가 제 1 스템 부재(1)와 대향하여 동축 상에 배치된 원판형상의 제 2 스템 부재(2)의 상면에 탑재되어 있다. 여기에서, 열전 쿨러(5)는 제 1 스템 부재(1) 및 제 2 스템 부재(2)의 표면에 납땜이나 도전성 수지 등의 도전성 재료로 접합되어 있다.
또한, 상기 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2)에는, 상기 광학 모듈에 전기 신호를 공급하는 리드(3a)가, 2개의 스템의 축방향으로 관통하여 마련되어 있다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 리드(3a)는 제 1 스템 부재(1)의 상면에 돌출되어 있는 것에 의해, 제 1 스템 부재(1)의 상면에 탑재되는 광학 부품(7) 중 하나의 구성 부품인 LD(레이저 다이오드, Laser Diode의 약어) 칩(10)(도시하지 않음)과, Au 와이어 등으로 접속하는 것에 의해, 외부로부터의 동작의 제어가 가능해진다.
또한, 상기의 열전 쿨러(5)에 전기 신호를 공급하는 리드(3b)가 제 2 스템 부재(2)를 관통하여 마련되며, 접속 포인트부(4)에서 열전 쿨러(5)의 기판(5b)과 접속되어 있다.
또한, 열전 쿨러(5)의 전극인(도시하지 않음) 애노드(anode)와 캐소드(cathode)는 상기의 접속 포인트부(4)에 있어서, 상기 리드(3b)와 납땜 등에 의해 접합되어 있다. 이에 의해, 상기 애노드와 캐소드의 2개의 단자는 열전 쿨러(5)의 외부로부터의 제어용 단자(전극)로서 이용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2) 사이에는, 열전도율이 작은 절연성 수지(6)가, 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2) 사이의 공간을 다 메우도록 충전되거나, 혹은, 열전 쿨러(5)를 둘러싸도록 충전되어 있다.
이에 의해, 열전 쿨러(5)가 발생하는 열의 영향을, 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2) 사이에서 나누는 역할을 수행하고 있다. 또한, 이에 부가하여 낙하의 충격이나 진동 등에 의한 외란으로부터 열전 쿨러(5)를 보호하는 역할을 수행하고 있다.
또한, 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2)를 관통하는 리드(3a)는, 제 1 스템 부재(1) 및 제 2 스템 부재(2)의 적절한 동일 반경 상, 거의 등간격으로 이격되어 4개소 설치되어, 절연성 수지(6)와 함께 열전 쿨러(5)를 보호하기 위한 보강재가 된다.
다음에, 도 2를 이용하여, 제 1 스템 부재(1)의 상면에 열전 쿨러(5) 이외의 부품이 구성되는 경우의, 본 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 작용에 대해서 설명한다.
이 도면에 도시하는 바와 같이, 제 1 스템 부재(1)의 상면에 열전 쿨러(5) 이외의 부품인 광학 부품(7)을 탑재한 예이다. 제 1 스템 부재(1)의 상면에 광학 부품(7)을 탑재하고 있기 때문에, 스템으로부터의 부품의 높이를 열전 쿨러(5)의 높이분 만큼 줄이는 것이 가능해진다.
따라서, 도 8에 도시한 열전 쿨러(5)에 직접 광학 부품(7)을 설치하는 경우와 비교하여, 광학 부품(7) 중 하나의 부품인 LD 칩(10)의 광축의 열 스트레스 등에 의한 각도 편차가 억제되기 때문에, 이 광축에 관한 문제점의 발생율을 줄일 수 있다.
또한, 열전 쿨러(5)는, 그 주위를 열전도율이 작은 절연성 수지(6)로 덮여 있는 것에 부가하여, 제 2 스템 부재(2) 및 제 1 스템 부재(1)의 쌍방의 스템을 관통하는 리드(3a)로 보강되기 때문에, 내충격성이나 내진동성을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 있어서는, 스템 상면의 탑재 부품의 높이를 낮게 할 수 있는 것에 의해, 상술과 같은 광축에 관한 특성 변동을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 스템 부재와 제 2 스템 부재 사이에 수지를 충전하여, 열전 쿨러를 직접적으로 덮거나, 또는 열전 쿨러의 주위를 덮는 것, 및 제 1 스템 부재 혹은 제 2 스템 부재를 관통하는 리드(3a), 혹은 제 2 스템 부재를 관통하는 리드(3b)를 마련하는 것에 의해, 충격이나 진동 등의 외란으로부터 열전 쿨러를 보호하는 것이 가능하다.
이상에서, 열전 쿨러는 제 1 스템 부재(1) 혹은 제 2 스템 부재(2)와, 납땜이나 도전성 수지 등을 이용하여 접속되며, 열전 쿨러의 동작을 제어하기 위해, 열전 쿨러에 전류를 공급하기 위한 리드(3b)는 제 2 스템 부재(2)를 관통하고, 그 상면으로 돌출된 형태로 되어 있다. 여기에서, 열전 쿨러의 전극인 애노드 단자, 캐소드 단자와, 리드(3b)의 접속은 납땜 등의 용접에 의해 실행된다.
한편, 제 1 스템 부재(1)에 탑재하는 부품인, 광학 부품(7) 중 하나의 부품인 LD 칩(10)의 동작 제어를 위해, 전류를 공급하기 위한 리드(3a)는, 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2)의 쌍방을 관통하여 마련되어 있으며, 광학 부품(7)에 대한 진동 등의 외란을 억제하는 역할도 겸하고 있다.
또한, 제 1 스템 부재(외주)와 제 2 스템 부재(외주) 사이의 공간(제 1 스템 부재의 하면과, 제 2 스템 부재의 상면과, 이들 2개의 부재의 외주끼리를 연결하는 곡면으로 둘러싸인 원통 형상체의 내부의 공간)은 절연성 수지의 충전에 의해 보강되어 있으며, 이 절연성 수지의 형성은, 열전 쿨러를 둘러싸도록 하거나(이 경우에는 절연성 수지와 열전 쿨러 사이에 간극이 생김), 열전 쿨러의 지주가 되는 열전 소자(5a)의 부분도 충전하여 다 메우는 어느 방법으로도 형성하는 것이 가능하다. 이 절연성 수지는 열전도율이 작으며, 절연성이 있는 것이다. 이들에 의해, 온도 컨트롤이 가능한 기능을 가진 열전 쿨러 내장형 스템을 형성하는 것이 가능해진다.
이상을 정리하면, 본 실시형태 1에 따른 열전 쿨러 내장형 스템은 상기의 문헌에 의한 발명 또는 그 조합과는, 특히 이하의 점에서 명확하게 상이한 특징을 갖는다.
첫번째는, 스템의 외부에 열전 쿨러를 배치하는 종래의 기술과는 상이하게, 단체(單體)의 스템의 일부로서 냉각 기능을 갖는 열전 쿨러를 갖는 형태로 한 것인 것이다. 두번째는, 열전 쿨러의 주위에 절연성 수지를 형성한 것에 의해, 열전 쿨러 내장형 스템으로서 구성하고 있는 것이다. 세번째는, 열전 쿨러의 보호를 위해서, 스템을 관통하는 리드를 이용하고 있는 것이다.
실시형태 2
본 발명의 실시형태 2에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 대해서, 도 3을 기초로 하여 설명한다.
실시형태 1에서 설명한 열전 쿨러 내장형 스템과의 차이는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 스템 부재(1a)에, 수지에 의해 링형상으로 몰드된 영역인 환상 수지 몰드부(8)가 형성되어 있는 점이다. 이 환상 수지 몰드부(8)는, 열전 쿨러의 기능을 향상시키기 위해서 이 제 1 스템 부재(1a)에 형성된 것이다. 이 실시형태 2에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 대해서, 이하 상세하게 설명한다.
광학 모듈(도시하지 않음)의 각 부품이 실장되는 영역은, 이 도 3에 도시하는 환상 수지 몰드부(8)의 내측이 되어 있다. 그리고, 이 내측 바로 아래의 위치에 열전 쿨러(5)의 전체가 배치됨으로써, 열전 쿨러(5)에 의해, 제 1 스템 부재(1a)를 거쳐서 광학 모듈에 열을 가하거나, 반대로 열을 낮추는 것이 가능하다. 또한, 상기의 제 1 스템 부재(1a) 내에 마련된 상기 환상 수지 몰드부(8)는, 그 환상의 윤곽 부분의 상기 절연성 수지로의 연신 윤곽선(15)(도 3 중의 점선 참조)이 상기 열전 쿨러를 둘러싸도록 구성되어 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 복수의 리드선(3a)의 축심을 지나는 링 선의 내측 위치에 상기 환상 수지 몰드부(8)는 배치된다.
이 경우에 있어서, 환상 수지 몰드부(8)가 형성되어 있는 링의 외측 부분은, 외기의 온도의 영향을 직접 받기 때문에, 환상 수지 몰드부(8)가 없는 경우에는, 열전 쿨러(5)가 외기의 영향을 받기 쉬워, 열전 쿨러(5)가 그 기능을 충분히 수행할 수 없게 되는 케이스를 고려할 수 있다. 이 때문에, 환상 수지 몰드부(8)를 마련하는 것에 의해, 열전 쿨러(5)에 대한 외기 온도의 영향을 줄이고 있다.
다음에, 본 실시형태 2의 작용에 대해서 설명한다.
도 4의 실시형태 1에서 설명한 열전 쿨러 내장형 스템을 사용한 경우에서는, 외기(30)가 광학 모듈에 탑재한 디바이스의 온도보다 고온인 경우, 열전 쿨러(5)의 상면을 냉각시키는 것에 의해 제 1 스템 부재(1) 하면의 온도가 낮아지고, 제 1 스템 부재(1) 상면과의 온도차에 의한 열전도에 의해(도면 중의 화살표 참조), 제 1 스템 부재(1)의 전체 온도를 낮추지만, 구동하고 싶은 디바이스의 온도와 외기(30)의 차이가 큰 경우, 열전 쿨러(5)의 기능이 부족하여 온도가 낮아지지 않는 케이스가 상정(想定)된다.
이 때문에, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1 스템 부재(1a)에 링형상의 환상 수지 몰드부(8)를 마련한다. 그리고, 이 환상 수지 몰드부(8)에 의해, 외기(30)의 영향을 받기 쉬운 제 1 스템 부재(1a)를, 환상 수지 몰드부(8)의 링의 외측 부분과, 영향을 받기 어려운 환상 수지 몰드부(8)의 링의 내측 부분으로 분리한 구성(이하에서 상세하게 설명함)으로 하는 것에 의해, 열전 쿨러(5)가 외기(30)의 온도의 영향을 받기 어렵게 하여, 열전 쿨러(5)의 능력을 충분히 발휘시키는 것이 가능해진다.
도 6은 제 1 스템 부재(1a)의 구조를 더욱 상세하게 설명하기 위해, 상기 제 1 스템 부재(1a)를 상측으로부터 본 상면도이다.
이 도면에 있어서, 제 1 스템 부재(1a)와 제 2 스템 부재(2)를 관통하는 리드(3a)는, 링형상의 환상 수지 몰드부(8)의 외측의 거의 동일한 반경 위치에 서로 등간격으로 이격되어 4개 배치되어 있다. 또한, 이 환상 수지 몰드부(8)는 제 1 스템 부재(1a)의 두께방향으로 관통하는 형태로 마련되어 있다.
따라서, 이 환상 수지 몰드부(8)에 의해서, 제 1 스템 부재(1a)는 제 1 스템 부재 외측(12)과 제 1 스템 부재 내측(11)으로 열적으로 분리된다. 그 결과, 제 1 스템 부재 내측(11)의 이면에, 그 상면이 본딩되어 있는 열전 쿨러(5)(그 윤곽 위치를 도면 중에 점선으로 나타냄)에 의해, 제 1 스템 부재 내측(11)의 부분을 제 1 스템 부재 외측(12)과 분리하여, 온도 컨트롤하는 것이 가능하다.
이와 같이, 제 1 스템 부재(1a)에 환상 수지 몰드부(8)를 마련하여, 주위 온도의 영향을 받기 어려운 구조로 하는 것에 의해, 열전 쿨러에 의한 온도 컨트롤 범위를 넓히는 것이 가능해진다.
실시형태 3
본 발명의 실시형태 3에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 일 예에 대해서, 도 7을 기초로 하여 이하 설명한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 열전 쿨러 내장형 스템은, 제 1 스템 부재(1a)와 제 2 스템 부재(2) 사이에 보강봉(9)을 더 추가하여 마련한 구성으로 한 점이, 실시형태 2에서 설명한 열전 쿨러 내장형 스템과 상이하며, 그 외의 구성은 동일하다. 이 보강봉(9)은 도면에 도시하는 바와 같이, 제 1 스템 부재(1a)와 제 2 스템 부재(2)를 연결하도록, 이들 스템의 반경 위치에 있어서, 각 리드의 배치 위치보다 더 외주측에 용접에 의해 고정되며 복수 개 설치되어 있다.
이 보강봉(9)은 열전 쿨러에 대한, 제 1 스템 부재(1)와 제 2 스템 부재(2)를 관통하는 리드 및 절연성 수지에 의한 외란으로부터의 보호를 더 강화하는 것으로서, 열전 쿨러(5)를 충격이나 진동 등의 외란으로부터 보호하기 위한 보강재의 역할을 수행하는 것이다.
또한, 이 도면에서는 제 1 스템 부재에 환상 수지 몰드부(8)가 형성되어 있는 예로 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 제 1 스템 부재에 환상 수지 몰드부(8)가 형성되어 있지 않은 것이어도, 외기의 영향이 적은 경우에는, 마찬가지의 효과를 발휘한다.
다음에, 이 실시형태 3에 따른 열전 쿨러 내장형 스템의 작용에 대해서 설명한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 스템 부재(1a)와 제 2 스템 부재(2) 사이에 보강봉(9)을 마련하는 것에 의해, 절연성 수지에 의한 구조 강도의 면에서의 열전 쿨러(5)의 보호에 부가하여, 구조 강도의 면에서의 보호가 가능해진다. 이에 의해, 제 1 스템 부재(1a)와 제 2 스템 부재(2)의 내부에 탑재되는 열전 쿨러(5)나 접속 포인트부(4)를 보호할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 열전 쿨러 내장형 스템에 있어서는, 제 1 스템 부재(1a), 제 2 스템 부재(2) 사이에 탑재되는 부품을, 충격이나 진동 등의 외란으로부터 더욱 강화하여 보호할 수 있다.
또한, 본 발명은 그 발명의 범위 내에서, 각 실시형태를 자유롭게 조합하거나, 각 실시형태를 적절히 변형, 생략하는 것이 가능하다. 예를 들면, 이상에서는, 제 1 스템 부재와 제 2 스템 부재가 상하방향(중력방향)으로 설치되어 있는 예로 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 이들 부재가 좌우방향(중력방향에 수직인 방향)에 설치되어 있어도 좋다. 또한, 광학 모듈에 전기 신호를 공급하는 복수의 리드는 제 2 스템 부재를 관통하고 있는 예로 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 제 1 스템 부재를 관통하고 있지 않는 형태, 즉, 리드 상단이 제 1 스템 부재의 상면과 동일면, 혹은 거의 동일면이어도 좋다. 또한 상기 리드의 개수는, 도면에서는 4개의 경우를 예로 나타냈지만, 이에 한정되지 않으며 3개 이상이면, 동일한 효과를 발휘한다.
1, 1a: 제 1 스템 부재 2: 제 2 스템 부재
3, 3a, 3b: 리드 4: 접속 포인트부
5: 열전 쿨러 5a: 열전 소자
5b: 기판 6: 절연성 수지
7: 광학 부품 8: 환상 수지 몰드부
9: 보강봉 10: LD 칩
11: 제 1 스템 부재 내측 12: 제 1 스템 부재 외측
15: 연신 윤곽선 30: 외기

Claims (6)

  1. 표면에 온도 제어 대상체가 탑재된 제 1 스템 부재와,
    상기 제 1 스템 부재의 이면측에 배치되며, 상기 제 1 스템 부재와의 사이에 상기 온도 제어 대상체의 온도 제어를 실행하는 열전 쿨러를 끼우는 제 2 스템 부재와,
    상기 제 1 스템 부재 및 상기 제 2 스템 부재 사이에 충전된 절연성 수지를 구비한 것을 특징으로 하는
    열전 쿨러 내장형 스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스템 부재 및 상기 제 2 스템 부재를 관통하며, 상기 온도 제어 대상체에 전기 신호를 공급하는 리드를 복수 구비한 것을 특징으로 하는
    열전 쿨러 내장형 스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열전 쿨러는, 지주가 되는 열전 소자와, 상기 제 1 스템 부재 및 상기 제 2 스템 부재에 각각 접합하는 기판을 구비하고, 상기 열전 쿨러에 전기 신호를 공급하는 별도의 리드에 접속 포인트부를 거쳐서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
    열전 쿨러 내장형 스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 스템 부재는, 내부에 수지에 의해 환상으로 몰드된 환상 수지 몰드부를 가지며, 상기 환상 수지 몰드부는, 그 환상의 윤곽 부분의 상기 절연성 수지로의 연신 윤곽선이 상기 열전 쿨러를 둘러싸도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    열전 쿨러 내장형 스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 스템 부재와 상기 제 2 스템 부재에 연결되는 보강봉을 마련한 것을 특징으로 하는
    열전 쿨러 내장형 스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스템 부재는, 온도를 변경하는 디바이스를 탑재하는 부분과, 온도를 변경하는 디바이스를 탑재하지 않는 부분으로 분리된 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는
    열전 쿨러 내장형 스템.
KR1020207021740A 2018-02-06 2018-02-06 열전 쿨러 내장형 스템 KR102374804B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/003913 WO2019155505A1 (ja) 2018-02-06 2018-02-06 熱電クーラー内蔵型ステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200098695A true KR20200098695A (ko) 2020-08-20
KR102374804B1 KR102374804B1 (ko) 2022-03-15

Family

ID=65228975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207021740A KR102374804B1 (ko) 2018-02-06 2018-02-06 열전 쿨러 내장형 스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11522336B2 (ko)
JP (1) JP6461436B1 (ko)
KR (1) KR102374804B1 (ko)
CN (1) CN111670522B (ko)
DE (1) DE112018007021B4 (ko)
TW (1) TWI687153B (ko)
WO (1) WO2019155505A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7507682B2 (ja) * 2020-12-28 2024-06-28 新光電気工業株式会社 半導体パッケージ用ステム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125282A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザモジュール及び電子冷却ユニット
JPH09325247A (ja) 1996-06-06 1997-12-16 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバモジュール
JP2001326412A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光半導体モジュール
JP2005050844A (ja) 2003-07-29 2005-02-24 Seiko Instruments Inc レーザダイオードモジュール
JP2006210935A (ja) 2005-01-24 2006-08-10 Emcore Corp 一体化された熱電クーラー及び光学構成要素を備えた同軸冷却レーザモジュール
JP2007150182A (ja) 2005-11-30 2007-06-14 Mitsubishi Electric Corp 光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置
JP2014157898A (ja) 2013-02-15 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corp 光源モジュール

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59193080A (ja) 1983-04-15 1984-11-01 Hitachi Ltd 発光半導体装置
JPH0745974Y2 (ja) 1987-11-30 1995-10-18 日本電気株式会社 半導体レーザモジュール
NL8800140A (nl) * 1988-01-22 1989-08-16 Philips Nv Laserdiode module.
JP2986242B2 (ja) * 1991-05-13 1999-12-06 株式会社トプコン 温度制御装置付き半導体レーザ
JPH09186379A (ja) * 1996-01-04 1997-07-15 Miyachi Technos Corp レーザ冷却用熱交換器及びレーザ装置
JP3252902B2 (ja) * 1998-12-21 2002-02-04 日本電気株式会社 温度制御ユニット
US6252726B1 (en) * 1999-09-02 2001-06-26 Lightlogic, Inc. Dual-enclosure optoelectronic packages
CN1222092C (zh) * 2000-11-29 2005-10-05 三菱化学株式会社 半导体发光器件
US6868104B2 (en) * 2001-09-06 2005-03-15 Finisar Corporation Compact laser package with integrated temperature control
US6519157B1 (en) * 2001-10-23 2003-02-11 Nlight Photonics Corporation System and method for mounting a stack-up structure
US6867368B2 (en) * 2002-02-14 2005-03-15 Finisar Corporation Multi-layer ceramic feedthrough structure in a transmitter optical subassembly
JP2004327791A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Toshiba Corp 半導体レーザモジュール及びその放熱方法、映像表示装置
JP2005303242A (ja) * 2004-03-19 2005-10-27 Hitachi Cable Ltd 冷却機能付き電気−光変換モジュール
JP2009064829A (ja) * 2007-09-04 2009-03-26 Nec Corp 光送信モジュールおよび光送信装置
CN101989596B (zh) * 2009-07-30 2012-10-10 爱信精机株式会社 热电模块和光发送装置
CN202586075U (zh) * 2012-05-16 2012-12-05 深圳新飞通光电子技术有限公司 一种高速同轴封装致冷型激光器组件
US9059555B2 (en) * 2012-09-12 2015-06-16 Innovative Photonic Solutions Wavelength-stabilized diode laser
KR101473650B1 (ko) * 2012-11-30 2014-12-17 (주) 빛과 전자 온도 조절이 가능한 고속 전송용 레이저 다이오드
KR101980288B1 (ko) * 2013-05-06 2019-05-20 한국전자통신연구원 고주파 광 모듈 및 이를 구비한 광 통신 장치
US9755399B2 (en) * 2015-05-05 2017-09-05 Boreal Laser Inc. Packaged laser thermal control system
KR101896697B1 (ko) * 2015-11-04 2018-09-11 한국전자통신연구원 다채널 광 모듈 및 그의 제조 방법
DE102016102327B4 (de) * 2016-02-10 2018-02-08 Schott Ag Gehäuse für ein elektronisches Bauelement sowie Lasermodul

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125282A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザモジュール及び電子冷却ユニット
JPH09325247A (ja) 1996-06-06 1997-12-16 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバモジュール
JP2001326412A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光半導体モジュール
JP2005050844A (ja) 2003-07-29 2005-02-24 Seiko Instruments Inc レーザダイオードモジュール
JP2006210935A (ja) 2005-01-24 2006-08-10 Emcore Corp 一体化された熱電クーラー及び光学構成要素を備えた同軸冷却レーザモジュール
JP2007150182A (ja) 2005-11-30 2007-06-14 Mitsubishi Electric Corp 光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置
JP2014157898A (ja) 2013-02-15 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corp 光源モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN111670522B (zh) 2023-01-13
KR102374804B1 (ko) 2022-03-15
DE112018007021T5 (de) 2020-11-12
JPWO2019155505A1 (ja) 2020-02-27
CN111670522A (zh) 2020-09-15
US20200313387A1 (en) 2020-10-01
WO2019155505A1 (ja) 2019-08-15
US11522336B2 (en) 2022-12-06
JP6461436B1 (ja) 2019-01-30
TW201936042A (zh) 2019-09-01
TWI687153B (zh) 2020-03-01
DE112018007021B4 (de) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220239061A1 (en) Semiconductor laser device
US7646094B2 (en) Semiconductor device
KR102146342B1 (ko) 레이저 부품 및 그 제조 방법
US20140233188A1 (en) Mounting structure for printed circuit board, and semiconductor device using such structure
US20160111854A1 (en) Semiconductor laser device
KR102374804B1 (ko) 열전 쿨러 내장형 스템
US9559489B2 (en) Semiconductor laser device, light source device, method of producing semiconductor laser device, and method of producing light source device
US11575242B2 (en) Light emission device
US10593605B2 (en) Semiconductor package
JPWO2018142499A1 (ja) 波長可変光源
JP2010045105A (ja) 半導体発光装置
US20200227887A1 (en) Stem for semiconductor package, and semiconductor package
US10211135B2 (en) Semiconductor device
JP2019009171A (ja) 半導体装置
EP3370312B1 (en) Laser light source module
US9596779B2 (en) Element housing package and mounting structure provided with same
US20190115719A1 (en) Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting device
CN111541144A (zh) 半导体激光光源装置
JP2009111065A (ja) 光半導体装置
US9450163B1 (en) Surface mount device with stress mitigation measures
KR101327243B1 (ko) 바형태의 레이저 다이오드 어레이를 개별 구동하기 위한 ｐ형 서브마운트 및 이를 포함하는 반도체 패키지
JP6667307B2 (ja) 光ファイバと半導体レーザとの光結合構造
JP2020077773A (ja) 光源装置
KR101175613B1 (ko) 소자 패키지 및 그 제조 방법
KR20060049943A (ko) 반도체 소자 탑재의 리드 프레임과 그것을 이용한 반도체장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant