KR20230110224A - A surface-emitting laser packgae and optical module including the same - Google Patents
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Abstract
실시예는 표면방출발광레이저 패키지 및 이를 포함하는 광 모듈에 관한 것이다.
실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 캐비티 내부에 배치되는 표면방출발광레이저 소자; 상기 캐비티 내부에 상기 표면방출발광레이저 소자와 이격되어 배치되며, 상기 표면방출발광레이저 소자에서 발광된 빛을 감지하는 수광소자; 및 상기 몸체 상에 배치되어 투과부 및 반사부를 포함하는 확산부를 포함할 수 있다. 상기 투과부는 상기 표면방출발광레이저 소자 상에 배치되고, 상기 반사부는 상기 수광소자 상에 배치될 수 있다. 상기 반사부의 제2 폭은 상기 투과부의 제1 폭보다 좁으며, 상기 반사부는 상기 표면방출레이저 소자의 발산각(divergence angle)과 중첩되지 않을 수 있다.Embodiments relate to a surface emission emitting laser package and an optical module including the same.
A surface emitting laser package according to an embodiment includes a body including a cavity; a surface-emitting emitting laser device disposed inside the cavity; a light-receiving element disposed inside the cavity to be spaced apart from the surface-emitting emitting laser element and sensing light emitted from the surface-emitting emitting laser element; and a diffusion portion disposed on the body and including a transmission portion and a reflection portion. The transmitting part may be disposed on the surface emission laser device, and the reflecting part may be disposed on the light receiving element. A second width of the reflecting portion may be narrower than a first width of the transmitting portion, and the reflecting portion may not overlap a divergence angle of the surface-emitting laser device.
Description
실시예는 반도체소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 발광소자, 반도체 광원소자, 반도체 광 소자, 반도체 광원 칩, 발광소자, 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 광 모듈, 광 송수신 모듈, 자동 초점 장치, 광 어셈블리 관한 것이다. 상기 반도체 발광소자는 수직공진형 표면발광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: VCSEL. 이하, 표면방출발광 레이저소자 또는 VCSEL)를 포함할 수 있다.Embodiments relate to semiconductor devices, and more particularly, to semiconductor light emitting devices, semiconductor light source devices, semiconductor light devices, semiconductor light source chips, light emitting devices, light emitting device packages and optical modules including the same, light transmission/reception modules, autofocus devices, and light assemblies. The semiconductor light emitting device may include a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL; hereinafter, a surface-emitting emitting laser device or VCSEL).
GaAs, AlGaAs, GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체소자는 밴드 갭 에너지가 넓고, 밴드 갭 에너지의 제어가 용이 한 장점을 가져서 발광소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용되고 있다.Semiconductor devices containing compounds such as GaAs, AlGaAs, GaN, and AlGaN have wide band gap energy and easy control of band gap energy, and are widely used as light emitting devices, light receiving devices, and various diodes.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.In particular, light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials can implement various colors such as red, green, blue, and ultraviolet through the development of thin film growth technology and device materials. have
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when light-receiving devices such as photodetectors or solar cells are manufactured using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials of semiconductors, light in various wavelength ranges is generated by absorbing light in various wavelength ranges through the development of device materials, so that light in various wavelength ranges from gamma rays to radio wavelength ranges can be used. In addition, it has the advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness, and easy control of element materials, so that it can be easily used in power control or ultra-high frequency circuits or communication modules.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 가스나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.Therefore, applications are expanding to transmission modules of optical communication means, light emitting diode backlights that replace Cold Cathode Fluorescence Lamps (CCFLs) constituting the backlight of liquid crystal display (LCD) display devices, white light emitting diode lighting devices that can replace fluorescent lights or incandescent bulbs, automobile headlights and traffic lights, and sensors that detect gas or fire. In addition, applications can be extended to high-frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
한편 종래 반도체 광원소자 기술 중에, 수직공진형 표면발광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: VCSEL)가 있는데, 이는 광 모듈, 광 송수신 모듈, 광 통신, 광병렬 처리, 광연결, 자동 초점 장치 등에 사용되고 있다.On the other hand, among conventional semiconductor light source device technologies, there is a Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL), which is used for optical modules, optical transmission and reception modules, optical communication, optical parallel processing, optical coupling, and autofocus devices.
또한 종래기술에서 수직공진형 표면발광 레이저는 차량용이나 모바일용으로 고출력(High-power) VCSEL 패키지 구조로 활용되고 있다.In addition, in the prior art, the vertical resonance type surface emitting laser is used as a high-power VCSEL package structure for vehicles or mobile devices.
한편, 종래기술에서 고출력 VCSEL 패키지 구조에서는 일정한 발산각(divergence angle)을 형성하기 위해 확산부(Diffuser)를 채용하고 있는데, 차량이나 모바일에서 사용 중 충격 등에 의해 확산부가 이탈하는 경우에 VCSEL의 레이저(laser)가 직접적으로 사람의 눈에 조사될 경우, 사람이 실명할 수도 있는 위험성이 있다. 이에 따라, 차량에 적용되거나 사람의 움직임 등의 응용 분야에 적용되면서도, 사람에게 직접적인 강한 레이저가 입사되는 것을 방지할 수 있는 반도체소자 패키지에 대한 연구가 필요한 실정이다.On the other hand, in the prior art, a high-power VCSEL package structure employs a diffuser to form a constant divergence angle. When the diffuser is detached due to an impact during use in a vehicle or mobile device, when the laser of the VCSEL is directly irradiated to a person's eyes, there is a risk that a person may become blind. Accordingly, there is a need for research on a semiconductor device package capable of preventing strong laser from being directly incident on a person while being applied to a vehicle or application field such as human movement.
또한, 종래기술에서 반도체소자는 응용분야가 다양해 지면서 고출력, 고전압 구동이 요구됨과 아울러 제품의 소형화를 위해 반도체소자 패키지에 대한 소형화도 강하게 요청되고 있다.In addition, in the prior art, as the application fields of semiconductor devices diversify, high power and high voltage driving are required, and miniaturization of semiconductor device packages is also strongly requested for miniaturization of products.
또한, 상기 발산각(divergence angle)는 Radiance 측정법 및 Irradiance 측정법에 의해 측정 될 수 있다.In addition, the divergence angle may be measured by a radiance measurement method and an irradiance measurement method.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 신뢰성과 안정성이 우수하고 내부에 배치된 소자를 외부 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있는 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공하고자 함이다.One of the technical challenges of the embodiment is to provide a surface-emitting light emitting laser package and an optical module that are excellent in reliability and stability and can safely protect elements disposed therein from external shocks.
또한, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 고출력, 고전압 구동이 가능하면서도 콤팩트 한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공하고자 함이다.In addition, one of the technical challenges of the embodiment is to provide a compact surface emission laser package and optical module capable of high power and high voltage driving.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명 전체로부터 파악될 수 있는 것도 포함한다.The technical problems of the embodiments are not limited to the contents described in this section, and include those that can be grasped from the entire description of the invention.
실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지는 캐비티(C)를 포함하는 몸체(210); 상기 캐비티(C) 내부에 배치되는 표면방출발광레이저 소자(230); 상기 캐비티(C) 내부에 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 배치되며, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발광된 빛을 감지하는 수광소자(240); 및 상기 몸체(210)상에 배치되어 투과부(250) 및 반사부(260)를 포함하는 확산부(250, 260)를 포함하며, 상기 투과부(250)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상에 배치될 수 있다.A surface emission laser package according to an embodiment includes a body 210 including a cavity C; a surface emission laser device 230 disposed inside the cavity (C); a light-receiving element 240 disposed inside the cavity C to be spaced apart from the surface-emitting emitting laser element 230 and detecting light emitted from the surface-emitting emitting laser element 230; and diffusion parts 250 and 260 disposed on the body 210 and including a transmission part 250 and a reflection part 260, and the transmission part 250 may be disposed on the surface emission laser device 230.
상기 반사부(260)는 상기 수광소자(240) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사부(260)의 제2 폭(W20)은 상기 투과부(250)의 제1 폭(W10)보다 좁을 수 있다. 상기 반사부(260)는 상기 표면방출레이저 소자(230)의 발산각(divergence angle)과 중첩되지 않을 수 있다.The reflector 260 may be disposed on the light receiving element 240 . The second width W20 of the reflecting part 260 may be smaller than the first width W10 of the transmitting part 250 . The reflector 260 may not overlap a divergence angle of the surface emitting laser device 230 .
실시예에서 상기 반사부(260)의 제2 폭(W20)은 상기 투과부(250)의 제1 폭(W10)보다 좁을 수 있다. In an embodiment, the second width W20 of the reflecting part 260 may be smaller than the first width W10 of the transmitting part 250 .
상기 투과부(250)의 제1 폭(W10)은 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 발산각(divergence angle)보다 넓을 수 있다.A first width W10 of the transmission portion 250 may be wider than a divergence angle of the surface emission laser device 230 .
상기 반사부(260)는 상기 표면방출레이저 소자(230)의 발산각(divergence angle)과 중첩되지 않을 수 있다.The reflector 260 may not overlap a divergence angle of the surface emitting laser device 230 .
또한, 실시예는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 캐비티를 갖는 제2 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되며, 제2 캐비티를 갖는 제3 기판; 상기 제2 캐비티 내에 배치되며, 상기 표면방출발광레이저 소자와 수직으로 중첩되도록 배치되는 투과부; 및 상기 수광소자와 수직으로 중첩되도록 배치되는 반사부;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 캐비티의 수평 폭은 상기 제2 캐비티의 수평 폭보다 작고, 상기 투과부와 상기 반사부는 서로 수직으로 중첩되지 않을 수 있다. In addition, the embodiment includes a first substrate; a second substrate disposed on the first substrate and having a first cavity; a third substrate disposed on the first substrate and having a second cavity; a transmissive portion disposed within the second cavity and vertically overlapping the surface emission laser device; and a reflector disposed to vertically overlap the light receiving element. Also, a horizontal width of the first cavity may be smaller than a horizontal width of the second cavity, and the transmissive part and the reflective part may not vertically overlap each other.
또한, 실시예에서 상기 투과부는 상기 표면방출발광레이저 소자와 대향되는 일면에 무반사층을 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment, the transmissive portion may further include an anti-reflection layer on one surface opposite to the surface emission laser device.
또한, 실시예는 상기 투과부의 저면과 상기 반사부의 저면은 같은 높이에 배치되고, 상기 투과부의 상면이 상기 반사부의 상면보다 높게 위치할 수 있다.Further, in the embodiment, the lower surface of the transmitting part and the lower surface of the reflecting part may be disposed at the same height, and the upper surface of the transmitting part may be located higher than the upper surface of the reflecting part.
실시예는 상기 표면방출발광레이저 소자가 배치되는 제1 전극부(221); 상기 수광소자(240)가 배치되는 제2 전극부(222); 상기 표면방출발광레이저 소자와 제1 와이어(W1)에 의해 전기적으로 연결되는 제3 전극부(223); 및 상기 수광소자(240)와 제2 와이어(W2)에 의해 전기적으로 연결되는 제4 전극부(224)를 포함할 수 있다.The embodiment includes a first electrode portion 221 in which the surface emission laser device is disposed; a second electrode part 222 where the light receiving element 240 is disposed; a third electrode unit 223 electrically connected to the surface emission laser device by a first wire W1; and a fourth electrode part 224 electrically connected to the light receiving element 240 through a second wire W2.
실시예에서 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 상면으로부터 상기 투과부(250)까지의 제1 이격거리(D1)는, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 2/75 내지 1/5 범위일 수 있다.In an embodiment, the first separation distance D1 from the upper surface of the surface emitting light emitting laser device 230 to the transmission part 250 may be 2/75 to 1/5 of the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser device 230.
상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)은 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 18/15배 내지 6배 범위일 수 있다.The first horizontal width W10 of the transmission part 250 may be 18/15 times to 6 times the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 .
상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20)은 상기 수광소자(240)의 수평 폭의 16/15배 내지 4배 범위일 수 있다.The second horizontal width W20 of the reflector 260 may be in the range of 16/15 times to 4 times the horizontal width of the light receiving element 240 .
상기 반사부(262)의 두께(T3)는 상기 투과부(250)의 두께(T1)보다 얇을 수 있다.A thickness T3 of the reflecting portion 262 may be smaller than a thickness T1 of the transmitting portion 250 .
상기 반사부(262)의 두께(T3)는, 상기 투과부(250)의 두께(T1)의 1/10 내지 1/2 범위일 수 있다.The thickness T3 of the reflection part 262 may be in the range of 1/10 to 1/2 of the thickness T1 of the transmission part 250 .
상기 반사부(262)의 두께(T3)는, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 1/75 내지 1배 범위일 수 있다.The thickness T3 of the reflector 262 may be in the range of 1/75 to 1 times the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 .
또한 실시예에 다른 표면방출발광레이저 패키지는 캐비티(C)를 포함하는 몸체(210); 상기 캐비티(C) 내에 상호 이격되어 배치되는 제5 전극부(225)와 제6 전극부(226);In addition, the surface emission laser package according to another embodiment includes a body 210 including a cavity (C); a fifth electrode part 225 and a sixth electrode part 226 spaced apart from each other in the cavity C;
상기 제5 전극부(225) 상에 배치되며 상기 제6 전극부(226)와 제3 와이어(W3)에 의해 전기적으로 연결되는 표면방출발광레이저 소자(230); 상기 캐비티(C) 내부에 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 상기 제6 전극부(226) 상에 배치되어 상기 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발광된 빛을 감지하는 제2 수광소자(232); 및 상기 몸체(210) 상에 배치되어 제2 투과부(252) 및 제3 반사부(263)를 포함하는 확산부(252, 263)를; 포함하며, 상기 제2 투과부(252)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상에 배치되고, 상기 제3 반사부(263)은 상기 제2 수광소자(232) 상에 배치되며, 상기 제3 반사부(263)는 상기 표면방출레이저 소자(230)의 발산각(divergence angle)과 중첩되지 않을 수 있다.a surface emission laser device 230 disposed on the fifth electrode portion 225 and electrically connected to the sixth electrode portion 226 by a third wire W3; A second light-receiving element 232 disposed inside the cavity C and spaced apart from the surface-emitting emitting laser element 230 and disposed on the sixth electrode part 226 to sense light emitted from the surface-emitting emitting laser element 230; and diffusion parts 252 and 263 disposed on the body 210 and including a second transmission part 252 and a third reflection part 263; The second transmission part 252 is disposed on the surface-emitting laser device 230, the third reflector 263 is disposed on the second light-receiving element 232, and the third reflector 263 may not overlap a divergence angle of the surface-emitting laser device 230.
실시예에 따른 광 모듈은 상기 표면방출발광레이저 패키지를 포함할 수 있다. An optical module according to an embodiment may include the surface emission laser package.
실시예에 의하면 신뢰성과 안정성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.According to the embodiment, there is a technical effect capable of providing a surface emission emitting laser package and an optical module having excellent reliability and stability.
또한, 실시예에 의하면, 고출력, 고전압 구동이 가능하면서도 콤팩트 한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a compact surface emitting light emitting laser package and optical module capable of high power and high voltage driving.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명 전체로부터 파악될 수 있는 것을 포함한다.The technical effects of the embodiments are not limited to the contents described in this section, but include those that can be grasped from the entire description of the invention.
도 1은 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서 확산부와 반사부가 생략된 평면도.
도 3a는 도 1과 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)의 A1-A1' 선을 따른 단면도.
도 3b는 도 1과 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)의 A2-A2' 선을 따른 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서 발광소자와 수광소자가 생략된 평면도.
도 5a는 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 A3-A3' 선을 따른 단면도.
도 5b는 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 A4-A4' 선을 따른 단면도.
도 6은 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서의 표면방출발광레이저 소자의 평면도.
도 7은 도 6에 도시된 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서의 표면방출발광레이저 소자의 B영역의 부분 확대도.
도 8은 도 7에 도시된 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 표면방출발광레이저 소자의 제1 에미터의 A5-A5'선을 따른 단면도.
도 9a는 도 3a에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 상세 단면도이며 제1 와이어가 생략된 도면.
도 9b는 도 9a에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서 반사부의 두께가 투과부의 두께보다 얇은 도면.
도 10a는 제2 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 평면도.
도 10b는 도 10a에 도시된 제2 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서 제2 투과부와 제3 반사부가 생략된 도면.
도 11은 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지를 포함하는 광 모듈이 적용된 이동 단말기의 사시도.1 is a plan view of a surface emitting emitting laser package according to a first embodiment;
FIG. 2 is a plan view in which a diffuser and a reflector are omitted in the surface emission laser package according to the first embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line A1-A1' of the surface-emitting emitting laser package 200 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line A2-A2' of the surface-emitting emitting laser package 200 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a plan view in which a light emitting element and a light receiving element are omitted from the surface emission laser package according to the first embodiment shown in FIG. 3;
5A is a cross-sectional view taken along line A3-A3' of the surface-emitting emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. 4;
FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line A4-A4' of the surface-emitting emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. 4;
6 is a plan view of a surface emitting light emitting laser device in a surface emitting light emitting laser package according to an embodiment.
FIG. 7 is a partially enlarged view of region B of a surface emitting light emitting laser device in a surface emitting light emitting laser package according to the embodiment shown in FIG. 6;
8 is a cross-sectional view taken along the line A5-A5' of a first emitter of a surface emitting light emitting laser device of a surface emitting light emitting laser package according to the embodiment shown in FIG. 7;
FIG. 9A is a detailed cross-sectional view of the surface-emitting emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. 3A, and a first wire is omitted;
FIG. 9B is a diagram in which the thickness of the reflection part is smaller than the thickness of the transmission part in the surface emission laser package according to the first embodiment shown in FIG. 9A.
10A is a plan view of a surface emitting emitting laser package according to a second embodiment.
FIG. 10B is a view in which the second transmitting part and the third reflecting part are omitted in the surface emission laser package according to the second embodiment shown in FIG. 10A.
11 is a perspective view of a mobile terminal to which an optical module including a surface emission laser package according to an embodiment is applied.
이하 상기의 과제를 해결하기 위한 구체적으로 실현할 수 있는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a concretely realizable embodiment for solving the above problems will be described with reference to the accompanying drawings.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed “on or under” of each element, the term “on or under” includes both elements formed in direct contact with each other or when one or more other elements are disposed between the two elements (indirectly). In addition, when expressed as "on or under", it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one element.
(제1 실시예)(First embodiment)
도 1은 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)의 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서 투과부(250)와 반사부(260)가 생략된 평면도이다. 상기 투과부(250)와 반사부(260)를 포함하여 확산부로 칭해질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.1 is a plan view of a surface-emitting emitting laser package 200 according to a first embodiment, and FIG. 2 is a plan view in which the transmitting part 250 and the reflecting part 260 are omitted in the surface-emitting emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. 1 . It may be referred to as a diffusion part including the transmission part 250 and the reflection part 260, but is not limited thereto.
우선, 도 1을 참조하면 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)는 몸체(210), 투과부(250) 및 반사부(260)를 포함할 수 있다. 실시예의 도면에서 x축과 y축에 의해 지면이 정의될 수 있고, 지면(xy평면)에 수직한 법선방향이 z축일 수 있다. 실시예에서 몸체(210)는은 지면에서의 x축 방향의 수평 폭이 y축 방향의 수평 폭보다 클 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 몸체(210)에는 인덱스 마크(M1)가 형성되어 투과부(250)와 반사부(260)의 위치가 용이하게 확인될 수 있다. 도 1과 도 2에서 단면선인 A1-A1'과 A2-A2'은 도 3a와 도 3b에서 설명하기로 한다. 상기 몸체(210)는 기판으로 칭해질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.First, referring to FIG. 1 , the surface emission laser package 200 according to the first embodiment may include a body 210 , a transmission part 250 and a reflection part 260 . In the drawing of the embodiment, the ground may be defined by the x-axis and the y-axis, and the normal direction perpendicular to the ground (xy plane) may be the z-axis. In the embodiment, the horizontal width of the body 210 in the x-axis direction on the ground may be greater than the horizontal width in the y-axis direction, but is not limited thereto. An index mark M1 is formed on the body 210 so that the positions of the transmission part 250 and the reflection part 260 can be easily identified. Section lines A1-A1' and A2-A2' in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. The body 210 may be referred to as a substrate, but is not limited thereto.
도 1과 도 2를 참조하면 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)는 캐비티(C)를 포함하는 몸체(210)와, 상기 캐비티(C) 내부에 배치되는 표면방출발광레이저 소자(230)와, 상기 캐비티(C) 내부에 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 배치되며 상기 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발광된 빛을 감지하는 수광소자(240)와, 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상의 몸체(210) 상에 배치되는 투과부(250)와, 상기 수광소자(240) 상에 배치되는 반사부(260)를 포함할 수 있다. 상기 투과부(250)와 반사부(260)는 확산부로 칭해질 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the surface-emitting emitting laser package 200 according to the first embodiment includes a body 210 including a cavity C, a surface-emitting emitting laser device 230 disposed inside the cavity C, and disposed in the cavity C to be spaced apart from the surface-emitting emitting laser device 230, and detecting light emitted from the surface-emitting emitting laser device 230. It may include a light receiving element 240, a transmission part 250 disposed on the body 210 on the surface emission laser element 230, and a reflecting part 260 disposed on the light receiving element 240. The transmission part 250 and the reflection part 260 may be referred to as a diffusion part.
도 2를 참조하면, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)는 발광부(100)와 패드부(235)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the surface emission laser device 230 may include a light emitting part 100 and a pad part 235 .
또한 실시예는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 상기 수광소자(240) 사이의 캐비티(C) 바닥에 배치되는 단일 또는 복수의 전극부를 포함할 수 있다.In addition, the embodiment may include a single electrode or a plurality of electrodes disposed on the bottom of the cavity C between the surface emission laser device 230 and the light receiving device 240 .
예를 들어, 실시예는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)가 배치되는 제1 전극부(221)와, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 제1 와이어(W1)에 의해 전기적으로 연결되는 제3 전극부(223)와, 상기 수광소자(240)가 배치되는 제2 전극부(222) 및 상기 수광소자(240)와 제2 와이어(W2)에 의해 전기적으로 연결되는 제4 전극부(224)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극부(222)는 제1 전극부(221)에서 연장되어 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the embodiment includes a first electrode part 221 on which the surface emission laser element 230 is disposed, a third electrode part 223 electrically connected to the surface emission laser element 230 by a first wire W1, a second electrode part 222 on which the light receiving element 240 is disposed, and a first electrode part 222 electrically connected to the light receiving element 240 by a second wire W2. It may include 4 electrode units 224 . The second electrode part 222 may extend from the first electrode part 221 and be integrally formed, but is not limited thereto.
실시예에 의하면, 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발산된 레이저가 투과부(250)를 통해 확산됨과 아울러 패키지 내부에서 반사되는 빛을 수광소자(240)가 감지하여 감지된 빛의 양을 변화 정도를 측정하여 투과부(250)의 탈착여부를 정밀하게 제어할 수 있다.According to the embodiment, the laser emitted from the surface emitting light emitting laser device 230 diffuses through the transmission unit 250, and the light receiving device 240 senses the light reflected from the inside of the package.
이때 실시예는 표면방출발광레이저 소자(230)에서의 빔의 발산(beam divergence) 범위에는 투과부(250)를 배치하고, 그 외의 영역에는 반사부(260)를 배치하여 패키지 내부에서 반사, 전반사 되는 빛들을 반사부(260)를 통해 외부로 보내지 않고 내부로 반사시킬 수 있으며, 이와 반대로 패키지 외부에서 패키지 내부로 입사되는 빛들을 반사부(260)를 통해 반사시킴으로써 내부로 입사시키지 않을 수 있다. 이를 통해 실시예는 수광소자(240)에서의 광 감지 성능을 현저히 향상시킴으로써 신뢰성과 안정성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다. At this time, in the embodiment, the transmissive part 250 is disposed in the beam divergence range of the surface emission laser device 230, and the reflector 260 is disposed in the other areas, so that the light reflected and totally reflected inside the package can be reflected inside without being sent to the outside through the reflector 260. Through this, the embodiment has a technical effect capable of providing a surface emission emitting laser package and an optical assembly having excellent reliability and stability by significantly improving the light sensing performance of the light receiving element 240 .
다음으로 도 3a와 도 3b를 참조하여 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)를 좀 더 상술하기로 한다.Next, the surface-emitting emission laser package 200 according to the first embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 3A and 3B.
도 3a는 도 1과 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)의 A1-A1' 선을 따른 단면도이며, 도 3b는 도 1과 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)의 A2-A2' 선을 따른 단면도이다.3A is a cross-sectional view of the surface-emitting emitting laser package 200 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 along the line A1-A1', and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line A2-A2' of the surface-emitting emitting laser package 200 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)는 캐비티(C)를 포함하는 몸체(210)와, 상기 캐비티(C) 내부에 배치되는 표면방출발광레이저 소자(230)와, 상기 캐비티(C) 내부에 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 배치되며 상기 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발광된 빛을 감지하는 수광소자(240)와, 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상의 몸체(210) 상에 배치되는 투과부(250)와, 상기 수광소자(240) 상에 배치되는 반사부(260)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B , the surface-emitting emitting laser package 200 according to the first embodiment includes a body 210 including a cavity C, a surface-emitting emitting laser device 230 disposed inside the cavity C, and spaced apart from the surface-emitting emitting laser device 230 inside the cavity C. Light emitted from the surface-emitting emitting laser device 230 It may include a light receiving element 240 for sensing light, a transmission part 250 disposed on the body 210 of the surface emission laser element 230, and a reflecting part 260 disposed on the light receiving element 240.
실시예에서 몸체(210)는 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체(210)는 단일층의 기판으로 형성되거나, 도시된 바와 같이 제1 기판(211), 제2 기판(212) 및 제3 기판(213)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the body 210 may be formed of a single layer or a plurality of layers. For example, the body 210 may be formed of a single-layer substrate or may include a first substrate 211, a second substrate 212, and a third substrate 213 as shown.
상기 몸체(210)는 열 전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 몸체(210)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방출할 수 있도록 방열 특성이 좋은 물질로 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 몸체(210)는 세라믹 소재를 포함할 수 있다. 상기 몸체(210)는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함할 수 있다. The body 210 may include a material with high thermal conductivity. Accordingly, the body 210 may be made of a material having good heat dissipation characteristics so as to efficiently dissipate the heat generated from the surface emission laser device 230 to the outside. For example, the body 210 may include a ceramic material. The body 210 may include a co-fired low temperature co-fired ceramic (LTCC) or high temperature co-fired ceramic (HTCC).
또한, 상기 몸체(210)는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 몸체(210)는 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 몸체(210)는 질화 알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.Also, the body 210 may include a metal compound. The body 210 may include a metal oxide having a thermal conductivity of 140 W/mK or more. For example, the body 210 may include aluminum nitride (AlN) or alumina (Al 2 O 3 ).
또한 상기 몸체(210)는 수지 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 몸체(210)는, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성 재질로 제공될 수 있다.In addition, the body 210 may include a resin-based insulating material. The body 210 may be made of a silicone resin, an epoxy resin, a thermosetting resin including a plastic material, or a highly heat resistant material.
또한 상기 몸체(210)는 도전성 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 몸체(210)이 도전성 물질, 예컨대 금속으로 제공되는 경우, 상기 몸체(210)와 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 사이의 전기적인 절연을 위한 절연층(미도시)이 제공될 수 있다.Also, the body 210 may include a conductive material. For example, when the body 210 is made of a conductive material, such as metal, an insulating layer (not shown) for electrical insulation between the body 210 and the surface emission laser device 230 may be provided.
이에 따라 실시예에 의하면, 고출력, 고전압 구동 가능하면서도 방열특성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.Accordingly, according to the embodiment, there is a technical effect capable of providing a surface emission emitting laser package and an optical module capable of high power and high voltage driving and excellent heat dissipation characteristics.
상기 제1 기판(211), 상기 제2 기판(212) 및 상기 제3 기판(213)은 상기 몸체(210)의 물질이 모두 동일하거나 적어도 하나는 다르게 포함할 수 있다.The first substrate 211 , the second substrate 212 , and the third substrate 213 may all contain the same material of the body 210 or may include at least one different material.
다음으로, 실시예에서 상기 몸체(210)에 단일 또는 복수의 전극부가 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 실시예는 상기 몸체(210)에 제1 전극부(221), 제2 전극부(222), 제3 전극부(223), 제4 전극부(224)가 배치될 수 있다.Next, in the embodiment, a single or a plurality of electrode units may be disposed on the body 210 . For example, referring to FIG. 2 , in the embodiment, a first electrode part 221, a second electrode part 222, a third electrode part 223, and a fourth electrode part 224 may be disposed on the body 210.
예를 들어, 실시예는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)가 배치되는 제1 전극부(221)와, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 제1 와이어(W1)에 의해 전기적으로 연결되는 제3 전극부(223)와, 상기 수광소자(240)가 배치되는 제2 전극부(222)와 상기 수광소자(240)와 제2 와이어(W2)에 의해 전기적으로 연결되는 제4 전극부(224)를 포함할 수 있다(도 2 참조).For example, in the embodiment, a first electrode part 221 on which the surface emission laser element 230 is disposed, a third electrode part 223 electrically connected to the surface emission light emitting laser element 230 by a first wire W1, a second electrode part 222 on which the light receiving element 240 is disposed, and a first electrode part 222 electrically connected to the light receiving element 240 by a second wire W2. It may include a 4-electrode unit 224 (see FIG. 2).
상기 제1 전극부(221) 내지 제4 전극부(224)는 전도성 금속물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극부(221) 내지 제4 전극부(224)는 Cu, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 이들 중 2개 이상의 물질의 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The first electrode part 221 to the fourth electrode part 224 may be formed of a conductive metal material. For example, the first electrode part 221 to the fourth electrode part 224 may be formed as a single layer or a multilayer using at least one of Cu, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, and Hf, or an alloy of two or more of these materials.
다시 도 3a와 도 3b를 함께 참조하면, 상기 제1 전극부(221)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제1 상부전극(221a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제1 하부전극(221b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 상부전극(221a)에 표면방출발광레이저 소자(230)가 배치될 수 있다. 상기 제1 하부전극(221b)은 상기 제1 상부전극(221a) 보다 크게 형성되어 전기전도성 및 방열효율을 향상시킬 수 있다.Referring back to FIGS. 3A and 3B , the first electrode part 221 may include a first upper electrode 221a disposed on the body 210 and a first lower electrode 221b disposed below the body 210. A surface emission laser device 230 may be disposed on the first upper electrode 221a. The first lower electrode 221b may be formed to be larger than the first upper electrode 221a to improve electrical conductivity and heat dissipation efficiency.
또한 상기 제2 전극부(222)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제2 상부전극(222a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제2 하부전극(222b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 상부전극(222a)에 수광소자(240)가 배치될 수 있다. 상기 제2 하부전극(222b)은 상기 제2 상부전극(222a) 보다 크게 형성되어 전도성과 방열효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the second electrode part 222 may include a second upper electrode 222a disposed on the body 210 and a second lower electrode 222b disposed under the body 210 . A light receiving element 240 may be disposed on the second upper electrode 222a. The second lower electrode 222b may be formed to be larger than the second upper electrode 222a to improve conductivity and heat dissipation efficiency.
또한 상기 제3 전극부(223)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제3 상부전극(223a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제3 하부전극(223b)을 포함할 수 있다. 상기 제3 상부전극(223a)은 제1 와이어(W1)에 의해 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the third electrode part 223 may include a third upper electrode 223a disposed on the body 210 and a third lower electrode 223b disposed below the body 210 . The third upper electrode 223a may be electrically connected to the surface emission laser device 230 through a first wire W1.
이때 실시예에 의하면, 상기 제3 전극부(223)가 상기 제1 전극부(221)와 제2 전극부(222) 사이에 배치되고, 상기 제1 전극부(221)에 표면방출발광레이저 소자(230)가 배치되고, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 상기 제2 전극부(222) 상에 수광소자(240)가 배치됨으로써 표면방출발광레이저 소자(230)의 빔의 발산(beam divergence) 범위를 넓게 확보함과 아울러 패키지 내부에 수광소자가 차지하는 영역을 최소화 함으로써 고감도 광감지 기능의 수행이 가능하면서 콤팩트 한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있다.At this time, according to the embodiment, the third electrode part 223 is disposed between the first electrode part 221 and the second electrode part 222, the surface emission emitting laser element 230 is disposed on the first electrode part 221, and the surface emitting light emitting laser element 230 is spaced apart from the surface emitting light emitting laser element 230 and the light receiving element 240 is disposed on the second electrode part 222, so that the surface emission emitting laser element 23 0) wide beam divergence range and minimizing the area occupied by the light receiving element inside the package, it is possible to provide a compact surface emission light emitting laser package and optical module while performing a highly sensitive light sensing function.
다음으로 도 4 내지 도 5b를 참조하여 실시예에서 전극부의 특징을 좀 더 상술하기로 한다.Next, the characteristics of the electrode part in the embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 5B.
도 4는 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서 표면방출발광레이저 소자(230)와 수광소자(240)가 생략된 평면도이며, 도 5a는 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 A3-A3' 선을 따른 단면도이며, 도 5b는 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 A4-A4' 선을 따른 단면도이다.FIG. 4 is a plan view of the surface-emitting light-emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. 3 in which the surface-emitting light-emitting laser device 230 and the light-receiving element 240 are omitted. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line A3-A3' of the surface-emitting light-emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. It is a cross section along line A4'.
도 5a와 도 5b를 함께 참조하면, 상기 제1 전극부(221)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제1 상부전극(221a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제1 하부전극(221b), 상기 제1 상부전극(221a)과 상기 제1 하부전극(221b)을 전기적으로 연결하는 제1 연결전극(221c)을 포함할 수 있다. 상기 제1 연결전극(221c)은 비아 전극일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.5A and 5B together, the first electrode part 221 may include a first upper electrode 221a disposed on the body 210, a first lower electrode 221b disposed under the body 210, and a first connection electrode 221c electrically connecting the first upper electrode 221a and the first lower electrode 221b. The first connection electrode 221c may be a via electrode, but is not limited thereto.
상기 제1 상부전극(221a)은 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상부전극(221a) 상에 상기 표면방출발광레이저 소자(230)가 배치될 수 있다.The first upper electrode 221a may be electrically connected to the surface emission laser device 230 . For example, the surface emission laser device 230 may be disposed on the first upper electrode 221a.
다음으로, 도 5a를 참조하면 상기 제2 전극부(222)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제2 상부전극(222a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제2 하부전극(222b)을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 제2 전극부(222)는 상기 제1 전극부(221)에서 연장된 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Next, referring to FIG. 5A , the second electrode part 222 may include a second upper electrode 222a disposed on the body 210 and a second lower electrode 222b disposed below the body 210. Referring to FIG. 4 , the second electrode part 222 may be integrally formed extending from the first electrode part 221, but is not limited thereto.
상기 제2 전극부(222)가 상기 제1 전극부(221)에서 연장된 일체로 형성되는 경우, 제2 전극부(222)의 제2 상부전극(222a)과 제2 하부전극(222b)은 제1 전극부(221)의 제1 연결전극(221c)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.When the second electrode part 222 is integrally formed extending from the first electrode part 221, the second upper electrode 222a and the second lower electrode 222b of the second electrode part 222 may be electrically connected by the first connection electrode 221c of the first electrode part 221.
이때 상기 제2 상부전극(222a)은 상기 수광소자(240)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 상부전극(222a) 상에 수광소자(240)가 배치될 수 있다.In this case, the second upper electrode 222a may be electrically connected to the light receiving element 240 . For example, a light receiving element 240 may be disposed on the second upper electrode 222a.
다음으로 상기 제3 전극부(223)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제3 상부전극(223a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제3 하부전극(223b), 상기 제3 상부전극(223a)과 상기 제3 하부전극(223b)을 전기적으로 연결하는 제3 연결전극(223c)을 포함할 수 있다. 상기 제3 상부전극(223a)은 제1 와이어(W1)를 통해 표면방출발광레이저 소자(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 연결전극(223c)은 비아 전극일 수 있다.Next, the third electrode part 223 may include a third upper electrode 223a disposed on the body 210, a third lower electrode 223b disposed under the body 210, and a third connection electrode 223c electrically connecting the third upper electrode 223a and the third lower electrode 223b. The third upper electrode 223a may be electrically connected to the surface emission laser device 230 through a first wire W1. The third connection electrode 223c may be a via electrode.
도 2와 도 4를 참조하면, 제1 전극부(221)에 표면방출발광레이저 소자(230)가 배치되고, 수광소자(240)가 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 상기 제2 전극부(222) 상에 배치됨으로써 표면방출발광레이저 소자(230)의 빔의 발산(beam divergence) 범위를 넓게 확보함과 아울러 패키지 내부에 수광소자가 차지하는 영역을 최소화 함으로써 고감도 광감지 기능의 수행이 가능하면서 콤팩트 한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있다.2 and 4, a surface emitting light emitting laser device 230 is disposed on the first electrode portion 221, and a light receiving device 240 is spaced apart from the surface emitting light emitting laser device 230 and disposed on the second electrode portion 222, thereby securing a wide beam divergence range of the surface emitting light emitting laser device 230 and minimizing the area occupied by the light receiving device inside the package. As a result, it is possible to provide a compact surface emission laser package and optical assembly that can perform a high-sensitivity light-sensing function.
다음으로 도 2와 도 4를 참조하면, 상기 제4 전극부(224)는 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제4 상부전극(224a), 상기 몸체(210) 아래에 배치되는 제4 하부전극(미도시), 상기 제4 상부전극(224a)과 상기 제4 하부전극을 전기적으로 연결하는 제4 연결전극(224c)을 포함할 수 있다. 상기 제4 상부전극(224a)은 제2 와이어(W2)를 통해 수광소자(240)와 전기적으로 연결될 수 있다(도 2 참조). 상기 제4 연결전극(224c)은 비아 전극일 수 있다.Next, referring to FIGS. 2 and 4, the fourth electrode part 224 may include a fourth upper electrode 224a disposed on the body 210, a fourth lower electrode (not shown) disposed below the body 210, and a fourth connection electrode 224c electrically connecting the fourth upper electrode 224a and the fourth lower electrode. The fourth upper electrode 224a may be electrically connected to the light receiving element 240 through a second wire W2 (see FIG. 2). The fourth connection electrode 224c may be a via electrode.
한편, 도 5a와 도 5b를 참조하면, 실시예의 몸체(210)에는 캐비티(C)가 배치될 수 있으며, 단일 또는 복수의 캐비티가 배치될 수 있다. 예를 들어, 실시예의 몸체(210)는 제2 기판(212)에 위치하는 제1 캐비티(C1)와, 상기 제3 기판(213)에 위치하는 제2 캐비티(C2)를 포함할 수 있다. 상기 제2 캐비티(C2)의 수평 폭은 상기 제1 캐비티(C1)의 수평 폭에 비해 크게 형성될 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 5A and 5B , a cavity C may be disposed in the body 210 of the embodiment, and a single cavity or a plurality of cavities may be disposed. For example, the body 210 of the embodiment may include a first cavity C1 positioned on the second substrate 212 and a second cavity C2 positioned on the third substrate 213 . A horizontal width of the second cavity C2 may be larger than that of the first cavity C1.
도 3a를 참조하면 상기 제1 캐비티(C1)에 표면방출발광레이저 소자(230)와 수광소자(240)가 배치될 수 있고, 상기 제2 캐비티(C2)에 투과부(250)와 반사부(260)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3A , a surface emission laser device 230 and a light receiving device 240 may be disposed in the first cavity C1, and a transmissive portion 250 and a reflecting portion 260 may be disposed in the second cavity C2.
다음으로 도 6 내지 도 8을 참조하여, 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서의 표면방출발광레이저 소자(230)에 대해 설명하기로 한다.Next, referring to FIGS. 6 to 8 , the surface emitting light emitting laser device 230 in the surface emitting light emitting laser package according to the embodiment will be described.
도 6은 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서의 표면방출발광레이저 소자(230)의 평면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서의 표면방출발광레이저 소자(230)의 B영역의 부분 확대도이다.FIG. 6 is a plan view of the surface-emitting light-emitting laser device 230 in the surface-emitting light-emitting laser package according to the embodiment, and FIG. 7 is a partially enlarged view of region B of the surface-emitting light-emitting laser device 230 in the surface-emitting light-emitting laser package according to the embodiment shown in FIG.
도 6 내지 도 8에서, 실시예에 따른 표면방출발광레이저 소자(230)는 수직공진형 표면발광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: VCSEL)에 대해 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In FIGS. 6 to 8, the surface emitting laser device 230 according to the embodiment is shown for a Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL), but is not limited thereto.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에서의 표면방출발광레이저 소자(230)는 발광부(100)와 패드부(235)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7과 같이, 상기 발광부(100)에는 복수의 발광 에미터(E1, E2, E3)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6 , a surface emission laser device 230 in a surface emission laser package according to an embodiment may include a light emitting unit 100 and a pad unit 235 . As shown in FIGS. 6 and 7 , a plurality of light emitting emitters E1 , E2 , and E3 may be disposed in the light emitting unit 100 .
도 8은 도 7에 도시된 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 표면방출발광레이저 소자(230)의 제1 에미터(E1)의 A5-A5'선을 따른 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line A5-A5' of the first emitter E1 of the surface emission laser device 230 of the surface emission laser package according to the embodiment shown in FIG. 7 .
도 8을 참조하면, 실시예에서 표면방출발광레이저 소자의 제1 에미터(E1)는 제1 전극(115), 지지기판(110), 제1 반사층(120), 캐비티영역(130), 애퍼처(141), 절연영역(142), 제2 반사층(150), 제2 접촉 전극(155), 제2 전극(180), 패시베이션층(170) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, in the embodiment, the first emitter E1 of the surface emission laser device includes a first electrode 115, a support substrate 110, a first reflective layer 120, a cavity region 130, an aperture 141, an insulating region 142, a second reflective layer 150, a second contact electrode 155, a second electrode 180, and a passivation layer 170. ) may include any one or more of them.
실시예에서 상기 지지기판(110)은 방열 특성이 우수할 수 있으며, 전도성 기판 또는 비전도성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 지지기판(110)은 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, AlN, GaAs, ZnO, SiC 등)를 포함하는 전도성 물질 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, the support substrate 110 may have excellent heat dissipation characteristics and may be a conductive substrate or a non-conductive substrate. For example, the support substrate 110 may be provided with at least one selected from conductive materials including copper (Cu), gold (Au), nickel (Ni), molybdenum (Mo), copper-tungsten (Cu-W), and a carrier wafer (eg, Si, Ge, AlN, GaAs, ZnO, SiC, etc.), but is not limited thereto.
실시예에서 지지기판(110)의 하부에 제1 전극(115)이 배치될 수 있으며, 상기 제1 전극(115)은 도전성 재료로 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다.In an embodiment, the first electrode 115 may be disposed under the support substrate 110, and the first electrode 115 may be disposed in a single layer or multiple layers of a conductive material.
상기 제1 반사층(120)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 상기 제2 반사층(150)은 제2 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. The first reflective layer 120 may be provided with at least one of group 3-5 or group 2-6 compound semiconductors doped with a dopant of the first conductivity type. The second reflective layer 150 may be provided with at least one of group 3-5 or group 2-6 compound semiconductors doped with a dopant of the second conductivity type.
예컨대 상기 제1 반도층(120)과 상기 제2 반사층(150)은 GaAs, GaAl, InP, InAs, GaP를 포함하는 그룹 중 하나일 수 있다. 상기 제1 반도체층(120)과 상기 제2 반사층(150)은 예컨대, AlxGa1-xAs(0<x<1)/AlyGa1-yAs(0<y<1)(y<x)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 제공될 수 있다. For example, the first semiconductor layer 120 and the second reflective layer 150 may be one of a group including GaAs, GaAl, InP, InAs, and GaP. The first semiconductor layer 120 and the second reflective layer 150 may be formed of, for example, a semiconductor material having a composition formula of AlxGa1-xAs(0<x<1)/AlyGa1-yAs(0<y<1)(y<x).
상기 캐비티영역(130)은 상기 제1 반사층(120)과 상기 제2 반사층(150) 사이에 배치되며, 소정의 활성층(미도시) 및 상기 활성층의 하측에 배치되는 제1 캐비티(미도시), 상기 활성층의 상측에 배치되는 제2 캐비티(미도시)를 포함할 수 있다. 실시예의 캐비티 영역(130)은 제1 캐비티와 제2 캐비티를 모두 포함하거나, 둘 중의 하나만 포함할 수도 있다.The cavity region 130 is disposed between the first reflective layer 120 and the second reflective layer 150, and may include a predetermined active layer (not shown), a first cavity (not shown) disposed below the active layer, and a second cavity (not shown) disposed above the active layer. The cavity region 130 of the embodiment may include both the first cavity and the second cavity or only one of the two.
실시예에서 캐비티 영역(130) 상에 절연영역(142)이 배치되며, 상기 절연영역(142)에 의해서 정의되는 애퍼처(141)가 위치할 수 있다.In an embodiment, an insulating region 142 may be disposed on the cavity region 130 , and an aperture 141 defined by the insulating region 142 may be positioned.
상기 절연영역(142)은 절연층, 예를 들어 알루미늄 산화물로 이루어져서 전류 절연영역으로 작용할 수 있으며, 중앙 영역에는 애퍼처(141)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 소정의 AlGaAs층에서 H2O와 반응하여 가장자리가 Al2O3로 변함에 따라 절연영역(142)이 형성될 수 있고, H2O와 반응하지 않은 중앙영역은 AlGaAs로 이루어진 애퍼처(141)가 될 수 있다. The insulating region 142 may be made of an insulating layer, for example, aluminum oxide, and may serve as a current insulating region, and an aperture 141 may be disposed in a central region. For example, an insulating region 142 may be formed as the edge changes to Al 2 O 3 by reacting with H 2 O in a predetermined AlGaAs layer, and the central region that does not react with H 2 O may be an aperture 141 made of AlGaAs.
실시예에 따른 표면방출발광레이저 소자는 애퍼처(141)의 둘레의 영역에서 제2 반사층(150)으로부터 절연영역(142)과 캐비티영역(130)까지 메사 식각 될 수 있다. 또한, 제1 반사층(120)의 일부까지 메사 식각될 수 있다.In the surface emission laser device according to the embodiment, mesa etching may be performed from the second reflective layer 150 to the insulating region 142 and the cavity region 130 in the area around the aperture 141 . In addition, even a portion of the first reflective layer 120 may be mesa-etched.
제2 반사층(150) 상에는 제2 접촉 전극(155)이 배치될 수 있는데, 제2 접촉 전극(155)의 사이의 영역에서 제2 반사층(150)이 노출되는 영역은 상술한 절연영역(142)의 중앙 영역의 애퍼처(141)와 대응될 수 있다. 상기 접촉 전극(155)은 제2 반사층(150)과 제2 전극(180)의 접촉 특성을 향상시킬 수 있다.A second contact electrode 155 may be disposed on the second reflective layer 150, and an area where the second reflective layer 150 is exposed in a region between the second contact electrodes 155 may correspond to the above-described aperture 141 in the central region of the insulating region 142. The contact electrode 155 may improve contact characteristics between the second reflective layer 150 and the second electrode 180 .
패시베이션층(170)은 메사 식각된 발광 구조물의 측면과 상부면 및 제1 반사층(120)의 상부면에 배치될 수 있다. 패시베이션층(170)은 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있다.The passivation layer 170 may be disposed on side surfaces and top surfaces of the mesa-etched light emitting structure and on the top surface of the first reflective layer 120 . The passivation layer 170 may be made of an insulating material, for example, nitride or oxide.
제2 전극(180)은 노출된 제2 접촉 전극(155)과 전기적으로 접촉하며 패시베이션층(170)의 상부로 연장되어 배치되어 패드부(235)로부터 전류를 공급받을 수 있다. 제2 전극(180)은 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(180)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The second electrode 180 electrically contacts the exposed second contact electrode 155 and extends above the passivation layer 170 to receive current from the pad portion 235 . The second electrode 180 may be made of a conductive material. For example, the second electrode 180 includes at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au) and may be formed in a single-layer or multi-layer structure.
다시 도 3a를 참조하면, 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지에 채용되는 수광소자(240)는 모니터용 광검출기일 수 있으며, 역방향 바이어스 전압이 인가되어 입사광을 수광할 수 있다. 상기 수광소자(240)에 전기적으로 연결된 제2 상부전극(222a)은 분리된 복수의 전극을 포함할 수 있으며, 이들은 외부 전원을 수광소자(240)에 인가하거나 수광소자(240)에서 검출된 전기신호를 외부로 전달할 수 있다.Referring back to FIG. 3A , the light receiving element 240 employed in the surface emission laser package according to the embodiment may be a photodetector for monitoring, and may receive incident light by applying a reverse bias voltage. The second upper electrode 222a electrically connected to the light-receiving element 240 may include a plurality of separated electrodes, and they may apply external power to the light-receiving element 240 or transmit electrical signals detected by the light-receiving element 240 to the outside.
다음으로 도 9a를 참조하여 실시예에 따른 발광소자 패키지의 기술적 특징을 좀 더 상술하기로 한다. 도 9a는 도 3a에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)의 상세 단면도이며 제1 와이어(W1)가 생략된 도면이다.Next, technical features of the light emitting device package according to the embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 9A. FIG. 9A is a detailed cross-sectional view of the surface emission laser package 200 according to the first embodiment shown in FIG. 3A and the first wire W1 is omitted.
제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(200)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상의 상기 몸체(210) 상에 배치되는 투과부(250) 및 상기 수광소자(240) 상에 배치되는 반사부(260)를 포함할 수 있다.The surface emitting light emitting laser package 200 according to the first embodiment may include a transmitting part 250 disposed on the body 210 of the surface emitting light emitting laser element 230 and a reflecting part 260 disposed on the light receiving element 240.
실시예에 의하면, 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발산된 레이저가 투과부(250)를 통해 확산됨과 아울러 패키지 내부에서 반사되는 빛을 수광소자(240)가 감지하고 감지되는 빛의 양을 변화 정도를 측정하여 투과부(250)의 탈착여부를 정밀하게 제어할 수 있다.According to the embodiment, the laser emitted from the surface emitting light emitting laser device 230 diffuses through the transmission part 250, and the light receiving element 240 senses the light reflected from the inside of the package and measures the degree of change in the amount of detected light.
상기 투과부(250)는 표면방출발광레이저 소자(230)에서의 빔의 발산(beam divergence) 범위에 배치되며, 반사부(260)는 수광소자(240) 상에 배치되어 패키지 내부에서 반사, 전반사 되는 빛들이 반사부(260)를 통해 외부로 투과되지 않고 내부로 반사됨으로써 수광소자(240)에서의 광 감지 성능을 현저히 향상시킬 수 있으며, 이와 반대로 패키지 외부에서 패키지 내부로 입사되는 빛들을 반사부(260)를 통해 반사시킴으로써 내부로 입사시키지 않아 수광소자(240)에서의 광 감지 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.The transmission part 250 is disposed in the beam divergence range of the surface emission laser device 230, and the reflector 260 is disposed on the light receiving element 240 so that the light reflected and totally reflected inside the package is not transmitted to the outside through the reflector 260 but is reflected inside, thereby significantly improving the light sensing performance of the light receiving element 240. 260), it is possible to remarkably improve light sensing performance in the light receiving element 240 by not incident to the inside.
상기 투과부(250)와 상기 반사부(260)는 표면방출발광레이저 패키지의 장시간 사용 또는 진동 등의 극한 환경에서 상기 몸체(210)에서 분리될 수 있는 가능성이 있으며, 상기 투과부(250) 또는 상기 반사부(260)가 이탈되는 경우, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)로부터 방출되는 강한 레이저가 투과부(250)를 경유하지 않고 외부로 직접 조사되어 사용자 등의 시력에 손상을 가할 수 있다.The transmissive portion 250 and the reflector 260 may be separated from the body 210 in an extreme environment such as long-term use of the surface-emitting emitting laser package or vibration. can
이에 실시예에서 의하면, 제2 캐비티(C2)(도 5a 참조)에 투과부(250)와 반사부(260)가 배치될 수 있으며, 노출된 제2 기판(212) 상에 접착층(270)이 배치되어 투과부(250) 및 반사부(260)와 제2 기판(212) 간의 결합력을 향상시킬 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, the transmissive part 250 and the reflective part 260 may be disposed in the second cavity C2 (see FIG. 5A), and the adhesive layer 270 may be disposed on the exposed second substrate 212 to improve the bonding force between the transmissive part 250 and the reflective part 260 and the second substrate 212.
상기 접착층(270)은 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층(270)은 에폭시 계열의 레진 또는 실리콘계 레진을 포함할 수 있으며, 투과부(250) 및 반사부(260)와 제2 기판(212) 간의 결합력을 향상시킴으로써 상기 표면방출발광레이저 소자(230)로부터 방출되는 강한 빛에 의하여 사람이 다치지 않을 수 있는 안정적인 표면방출발광레이저 패키지를 제공할 수 있다.The adhesive layer 270 may include an organic material. For example, the adhesive layer 270 may include an epoxy-based resin or a silicon-based resin, and by improving bonding strength between the transmitting part 250 and the reflecting part 260 and the second substrate 212, a stable surface-emitting light-emitting laser package in which a person may not be injured by strong light emitted from the surface-emitting light-emitting laser device 230 can be provided.
실시예에서 투과부(250)는 표면방출발광레이저 소자(230)로부터 발광된 빛의 빔 발산각(divergence angle)을 확장시키는 기능을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 투과부(250)는 마이크로 렌즈, 요철 패턴 등을 포함할 수 있다.In an embodiment, the transmission unit 250 may function to expand a beam divergence angle of light emitted from the surface emission laser device 230 . To this end, the transmission part 250 may include a microlens or a concave-convex pattern.
또한, 상기 투과부(250)는 무반사(anti-reflective) 기능을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 투과부(250)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 대향되는 일면에 배치된 무반사층(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 투과부(250)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 마주보는 하부 면에 배치된 무반사층을 포함할 수 있다. 이를 통해 상기 무반사층은 상기 표면방출발광레이저 소자(230)로부터 입사되는 빛이 상기 투과부(250)의 표면에서 반사되는 것을 방지하고 투과시킴으로써 반사에 의한 광 손실을 개선할 수 있다.Also, the transmissive part 250 may include an anti-reflective function. For example, the transmission part 250 may include an anti-reflection layer (not shown) disposed on a surface opposite to the surface emission laser device 230 . For example, the transmissive portion 250 may include an anti-reflection layer disposed on a lower surface facing the surface emission laser device 230 . Through this, the anti-reflection layer prevents the light incident from the surface emitting light emitting laser device 230 from being reflected on the surface of the transmission part 250 and transmits it, thereby improving light loss due to reflection.
상기 무반사층은 예로서 무반사 코팅 필름으로 형성되어 상기 투과부(250)의 표면에 부착될 수 있다. 또한, 상기 무반사층은 상기 투과부(250)의 표면에 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅 등을 통하여 형성될 수도 있다. 예로서, 상기 무반사층은 TiO2, SiO2, Al2O3, Ta2O3, ZrO2, MgF2를 포함하는 그룹 중에서 적어도 하나를 포함하는 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The anti-reflection layer may be formed of, for example, an anti-reflection coating film and attached to the surface of the transmission part 250 . Also, the anti-reflection layer may be formed on the surface of the transmission part 250 through spin coating or spray coating. For example, the anti-reflection layer may be formed as a single layer or multi-layer including at least one of a group including TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 3 , ZrO 2 , and MgF 2 .
잠시 도 1을 참조하면, 몸체(210)의 x축 방향의 제1 폭이 y축 방향의 제2 폭에 비해서 클 수 있으며, 이를 통해 x축 방향으로 투과부(250)와 반사부(260)를 배치하여 광 확산도의 향상 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체(210)의 x축 방향의 제1 폭은 약 3.0mm 내지 5.0mm일 수 있으며, y축 방향의 제2 폭은 약 2.0mm 내지 3.0mm일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1 for a moment, the first width of the body 210 in the x-axis direction may be larger than the second width in the y-axis direction, and through this, the transmissive part 250 and the reflector 260 are arranged in the x-axis direction. Improvement in light diffusivity and reliability can be secured. For example, the first width of the body 210 in the x-axis direction may be about 3.0 mm to 5.0 mm, and the second width in the y-axis direction may be about 2.0 mm to 3.0 mm, but is not limited thereto.
다시 도 9a를 참조하면, 상기 몸체(210)의 z 축 방향의 두께(T20)는 약 1.0mm 내지 2.0mm로 확보되어 신뢰성이 높으면서도 콤팩트한 발광소자 패키지를 구현할 수 있다.Referring back to FIG. 9A , the thickness T20 of the body 210 in the z-axis direction is secured to be about 1.0 mm to 2.0 mm, so that a highly reliable and compact light emitting device package can be implemented.
이때 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 y축 방향의 제3 수평 폭(W30)은 약 500㎛ 내지 1,500㎛ 일 수 있다. 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 x축 방향의 수평 폭도 y축 방향의 제3 수평 폭(W30)과 같을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 in the y-axis direction may be about 500 μm to about 1,500 μm. The horizontal width of the surface emission laser device 230 in the x-axis direction may also be the same as the third horizontal width W30 in the y-axis direction, but is not limited thereto.
실시예에서 표면방출발광레이저 소자 칩의 에미터(Emitter) 수에 따라 광출력이 정해지므로 제품에 따라 표면방출발광레이저 소자의 사이즈가 상이할 수 있다. 예를 들어, 최근 모바일(Mobile) 수준에서는 광출력(Radiant Power)은 약 1W ~ 2W 수준의 성능이 필요하므로, 표면방출발광레이저 소자의 사이즈는 약 500x500㎛ ~ 1,500x1500㎛일 수 있다.In the embodiment, since the light output is determined according to the number of emitters of the surface emission laser device chip, the size of the surface emission laser device may be different depending on the product. For example, since a radiant power level of about 1W to 2W is required at the recent mobile level, the size of the surface emission laser device may be about 500x500μm to 1,500x1500μm.
예를 들어, 실시예에서 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)은 500㎛ 내지 1,500㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, in the embodiment, the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 may be 500 μm to 1,500 μm, but is not limited thereto.
다음으로, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 상면으로부터 상기 투과부(250)까지의 제1 이격거리(D1)는, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 2/75 내지 약 1/5 범위일 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상면으로부터 상기 투과부(250)까지의 제1 이격거리(D1)는 약 40㎛ 내지 100㎛일 수 있다. Next, the first separation distance D1 from the upper surface of the surface emitting light emitting laser device 230 to the transmission part 250 may be about 2/75 to about 1/5 of the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser device 230. For example, in the embodiment, the first separation distance D1 from the upper surface of the surface emitting light emitting laser device 230 to the transmission part 250 may be about 40 μm to about 100 μm.
예를 들어, 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 상면으로부터 상기 투과부(250)까지의 제1 이격거리(D1)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 2/75 이상, 예를 들어 제1 와이어(W1) 공정을 고려하여 최소 거리인 약 40㎛ 이상을 확보할 수 있다. 또한 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상면으로부터 상기 투과부(250)까지의 제1 이격거리(D1)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 1/5 이하, 예를 들어 약 100㎛ 이하가 됨으로써 콤팩트한 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.For example, the first separation distance D1 from the upper surface of the surface emitting light emitting laser device 230 to the transmission part 250 is about 2/75 of the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser device 230. In addition, the first separation distance D1 from the upper surface of the surface emitting light emitting laser device 230 to the transmission part 250 is about 1/5 or less of the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser device 230, for example, about 100 μm or less, so that a compact light emitting device package can be provided.
또한 실시예에서 투과부(250)의 두께(T1)는 표면방출발광레이저 소자(230)에서의 빔 발산각(beam divergence angle)(Θ과 투과부(250)에서의 발산각(Θ2)를 고려하여 약 200㎛ 내지 약 1,000㎛로 설정할 수 있다. Also, in the embodiment, the thickness T1 of the transmission portion 250 may be set to about 200 μm to about 1,000 μm in consideration of the beam divergence angle (Θ) of the surface emission laser device 230 and the divergence angle (Θ2) of the transmission portion 250.
상기 투과부(250)의 두께(T1)는 약 200㎛ 이상으로 제어되어 레이저의 충분한 발산 범위를 확보할 수 있으며, 상기 투과부(250)의 두께(T1)가 200㎛ 미만에서는 제조공정이나 실제 사용시 파손의 우려가 있다. 또한 투과부(250)의 두께(T1)를 1,000㎛ 이하로 설계하여 콤팩트한 표면방출발광레이저 패키지를 구현할 수 있다.The thickness T1 of the transmission portion 250 is controlled to be about 200 μm or more to ensure a sufficient divergence range of the laser, and when the thickness T1 of the transmission portion 250 is less than 200 μm, there is a risk of damage during the manufacturing process or actual use. In addition, by designing the thickness T1 of the transmission part 250 to be 1,000 μm or less, a compact surface emission laser package may be implemented.
실시예에서 표면방출발광레이저 소자(230)에서의 빔 발산각(beam divergence angle)(Θ은 0˚ 이상으로 설계할 수 있다. 예를 들어, 표면방출발광레이저 소자(230)에서 빛이 출사되는 애퍼춰를 2개를 형성한다면 빔 발산각(Θ이 0˚에 가깝게 만들 수도 있다.In an embodiment, the beam divergence angle (Θ) of the surface emission laser device 230 may be designed to be greater than or equal to 0°. For example, if two apertures through which light is emitted are formed in the surface emission laser device 230, the beam divergence angle (Θ) may be made close to 0°.
또한 실시예에서 투과부(250)의 발산각(Θ2) 범위는 제품을 고려하여 0˚ 초과 내지 160 ˚이내 일 수 있다.Also, in the embodiment, the divergence angle Θ2 of the transmission part 250 may be greater than 0˚ and within 160˚ considering the product.
실시예에서 발산각의 측정은 Radiance 측정 또는 Irradiance 측정으로 진행할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the embodiment, the divergence angle may be measured by radiance measurement or irradiance measurement, but is not limited thereto.
다음으로 실시예는 상기 수광소자(240) 상에 배치되는 반사부(260)를 포함할 수 있다. 이를 통해 실시예는 표면방출발광레이저 소자(230)에서의 빔의 발산(beam divergence) 범위에 투과부(250)가 배치되고, 그 외의 영역에는 반사부(260)가 배치됨으로써 패키지 내부에서 반사, 전반사 되는 빛들을 반사부(260)를 통해 외부로 보내지 않고 내부로 반사시킬 수 있으며, 이와 반대로 패키지 외부에서 패키지 내부로 입사되는 빛들을 반사부(260)를 통해 반사시킴으로써 내부로 입사시키지 않을 수 있다. 이에 따라 실시예는 수광소자(240)에서의 광 감지 성능을 현저히 향상시킴으로써 신뢰성과 안정성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다. Next, the embodiment may include a reflector 260 disposed on the light receiving element 240 . Through this, in the embodiment, the transmission unit 250 is disposed in the beam divergence range of the surface emission laser device 230, and the reflection unit 260 is disposed in other areas, so that the light reflected and totally reflected inside the package can be reflected inside without being sent to the outside through the reflector 260, and conversely, light incident from the outside of the package to the inside of the package can be reflected through the reflector 260 so that it is not incident to the inside. Accordingly, the embodiment has a technical effect capable of providing a surface emission emitting laser package and an optical assembly having excellent reliability and stability by significantly improving the light sensing performance of the light receiving element 240 .
상기 반사부(260)는 투과부(250)와 달리 패키지 내/외부에서의 빛을 차단하여 내/외부 반사시킬 수 있으며, Al, Ag의 분말 혹은 이들의 합금분말을 포함하는 수지층으로 형성될 수 있다.Unlike the transmissive part 250, the reflector 260 blocks light from inside/outside the package to internally/externally reflect it, and may be formed of a resin layer containing Al or Ag powder or an alloy powder thereof.
실시예에서 투과부(250)의 제1 폭(W10)의 범위가 표면방출레이저 소자(230)의 애퍼처와 빔의 발산각(divergence angle)에 맞게 설정되는 경우, 출사광의 투과부(250)에 입사율을 거의 100%수준으로 제어할 수 있으며, 출사광의 반사부(260)로의 입사율은 거의 0% 수준으로 제어할 수 있다.In the embodiment, when the range of the first width W10 of the transmission portion 250 is set to match the aperture of the surface-emitting laser device 230 and the divergence angle of the beam, The incident rate of the emitted light to the transmitting unit 250 can be controlled to be approximately 100%, and the incident rate of the emitted light to the reflecting unit 260 can be controlled to be approximately 0%.
다음으로 도 9b는 도 9a에 도시된 제1 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지의 다른 실시예의 단면도이다. Next, FIG. 9B is a cross-sectional view of another embodiment of the surface emission emitting laser package according to the first embodiment shown in FIG. 9A.
실시예에서 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 투과부(250)의 두께(T1)보다 얇게 형성될 수 있다. 이를 통해 투과부(250)에서 출사될 수 있는 발산각을 최대한 넓게 확보하면서도 제2 반사부(262)에서 패키지 내부에서의 반사된 빛들이 수광소자(240)로 최대한 반사되도록 함으로써 광 감지 성능의 신뢰성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.In an embodiment, the thickness T3 of the second reflector 262 may be smaller than the thickness T1 of the transmission part 250 . Through this, the divergence angle that can be emitted from the transmission unit 250 is secured as wide as possible while the light reflected from the inside of the package by the second reflector 262 is reflected to the light receiving element 240 as much as possible, thereby providing a surface-emitting emission laser package and optical assembly having excellent reliability in light sensing performance. There is a technical effect that can be provided.
실시예에서 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 상기 투과부(250)의 두께(T1)의 1/10 내지 1/2 범위일 수 있다. 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)가 상기 투과부(250)의 두께(T1)의 1/10 이상으로 확보됨으로써 반사부로서의 기능을 수행할 수 있다. In an embodiment, the thickness T3 of the second reflection part 262 may be in the range of 1/10 to 1/2 of the thickness T1 of the transmission part 250 . When the thickness T3 of the second reflector 262 is secured to be 1/10 or more of the thickness T1 of the transmission part 250, it can function as a reflector.
특히 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)가 상기 투과부(250)의 두께(T1)의 1/2 이하로 형성됨으로써 상기 제2 반사부(262) 상측으로 투과될 수 있는 광의 비율을 높여서 광출력을 향상시킬 수 있다. In particular, since the thickness T3 of the second reflector 262 is formed to be less than 1/2 of the thickness T1 of the transmission portion 250, the ratio of light that can be transmitted upward through the second reflector 262 is increased, thereby improving light output.
예를 들어, 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 약 20㎛ 내지 약 500㎛로 설정할 수 있다. 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)가 상기 투과부(250)의 두께(T1)의 1/10 이상, 예를 들어 약 20㎛ 이상으로 확보됨으로써 반사부로서의 기능을 수행할 수 있다. 또한 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)가 상기 투과부(250)의 두께(T1)의 1/2 이하, 예를 들어 500㎛ 이하로 배치됨으로써 상기 제2 반사부(262) 상측으로 투과될 수 있는 광의 비율을 높여서 광출력을 향상시킬 수 있다. For example, the thickness T3 of the second reflector 262 may be set to about 20 μm to about 500 μm. When the thickness T3 of the second reflector 262 is secured to be 1/10 or more of the thickness T1 of the transmission portion 250, for example, about 20 μm or more, it can function as a reflector. In addition, when the thickness T3 of the second reflector 262 is less than 1/2 of the thickness T1 of the transmission part 250, for example, less than 500 μm, the light output can be improved by increasing the ratio of light that can be transmitted to the upper side of the second reflector 262.
다시 도 9a를 참조하면, 상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)은 상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20)에 비해 크게 형성됨으로써 수광소자(240)로 반사되어 수광되는 빛의 양을 늘릴 수 있다. Referring back to FIG. 9A, the first horizontal width W10 of the transmissive part 250 is formed larger than the second horizontal width W20 of the reflecting part 260, so that the amount of light that is reflected and received by the light receiving element 240 can be increased.
상기 반사부(260)는 상기 수광소자(240)와 상하간에 중첩될 수 있으나, 제3 전극부(223) 또는 표면방출발광레이저 소자(230)와는 상하간에 중첩되지 않을 수 있다.The reflector 260 may overlap the light receiving element 240 vertically, but may not overlap the third electrode part 223 or the surface emission laser element 230 vertically.
예를 들어, 상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)이 상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20)에 비해 크게 형성됨으로써 상기 투과부(250)의 상측 표면에서 전반사 되는 빛도 수광소자(240)에 도달할 가능성을 높여서 광 감지 성능의 신뢰성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있다.For example, since the first horizontal width W10 of the transmissive part 250 is formed larger than the second horizontal width W20 of the reflector 260, the light totally reflected from the upper surface of the transmissive part 250 also increases the possibility of reaching the light receiving element 240, thereby providing a surface-emitting emitting laser package and light assembly having excellent reliability in light sensing performance.
실시예에서 상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)은 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 18/15배 내지 6배 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)은 약 1,800㎛ 내지 3,000㎛일 수 있다. 이때 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)은 500㎛ 내지 1,500㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, the first horizontal width W10 of the transmission part 250 may be 18/15 to 6 times the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 . For example, the first horizontal width W10 of the transmission part 250 may be about 1,800 μm to about 3,000 μm. In this case, the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 may be 500 μm to 1,500 μm, but is not limited thereto.
실시예에서 상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)이 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 18/15배 이상, 예를 들어 약 1,800㎛ 이상으로 형성됨으로써 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 발산각(divergence angle)보다 넓게 확보될 수 있다. In an embodiment, the first horizontal width W10 of the transmission portion 250 is formed to be 18/15 times or more, for example, about 1,800 μm or more of the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser device 230, so that it can be secured wider than the divergence angle of the surface emitting light emitting laser device 230.
또한 실시예에서 상기 투과부(250)의 제1 수평 폭(W10)이 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 6배 이하, 예를 들어 약 3,000㎛ 이하로 형성됨으로써 반사부(260)의 영역을 확보하여 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발산된 레이저가 패키지 내부에서 반사되는 빛을 수광소자(240)가 감지하도록 함으로써 감지된 빛의 양을 변화 정도를 측정하여 투과부(250)의 탈착여부를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.In addition, in the embodiment, the first horizontal width W10 of the transmission part 250 is formed to be 6 times or less than the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser element 230, for example, about 3,000 μm or less, thereby securing the area of the reflecting part 260 so that the light receiving element 240 detects the light emitted from the surface emitting light emitting laser element 230 and reflected inside the package. Detachment of the transmission unit 250 may be more accurately controlled by measuring the degree of change in the amount of light.
또한 실시예에서 상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20)은 상기 수광소자(240)의 수평 폭의 16/15배 내지 4배 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20) 약 1,600㎛ 내지 2,000㎛일 수 있으며, 상기 수광소자(240)의 수평 폭은 약 500㎛ 내지 1,500㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Also, in the embodiment, the second horizontal width W20 of the reflector 260 may be 16/15 times to 4 times the horizontal width of the light receiving element 240 . For example, the second horizontal width W20 of the reflector 260 may be about 1,600 μm to 2,000 μm, and the horizontal width of the light receiving element 240 may be about 500 μm to 1,500 μm, but is not limited thereto.
이에 따라 상기 투과부(250)와 반사부(260)를 포함하는 확산부의 수평 폭은 약 3,400㎛ 내지 5,000㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the horizontal width of the diffusion part including the transmission part 250 and the reflection part 260 may be about 3,400 μm to about 5,000 μm, but is not limited thereto.
예를 들어, 실시예에서 상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20)이 상기 수광소자(240)의 수평 폭의 16/15배 이상, 예를 들어 약 1,600㎛ 이상으로 형성됨으로써 반사부(260)의 영역을 확보하여 레이저가 패키지 내부에서 반사되는 빛을 수광소자(240)가 감지하도록 함으로써 감지된 빛의 양을 변화 정도를 측정하여 투과부(250)의 탈착여부를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.For example, in the embodiment, the second horizontal width W20 of the reflector 260 is formed to be 16/15 times or more than the horizontal width of the light-receiving element 240, for example, about 1,600 μm or more to secure the area of the reflector 260 so that the light-receiving element 240 detects the light reflected from the inside of the package by measuring the amount of detected light to determine whether the transmission part 250 is detached or not. You can have more precise control.
또한 실시예에서 상기 반사부(260)의 제2 수평 폭(W20)이 상기 수광소자(240)의 수평 폭의 4배 이하, 예를 들어 약 2,000㎛ 이하로 형성됨으로써 상기 반사부(260)가 상기 표면방출레이저 소자(230)의 발산각(divergence angle)과 중첩되지 않도록 할 수 있다.Also, in an embodiment, the second horizontal width W20 of the reflector 260 is formed to be 4 times or less than the horizontal width of the light receiving element 240, for example, about 2,000 μm or less, so that the reflector 260 may not overlap with the divergence angle of the surface emitting laser element 230.
다시 도 9b를 참조하면, 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 1/75 내지 약 1배 범위로 설정할 수 있다. 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)가 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 1/75 이상으로 형성되어 반사부 기능을 함과 아울러 투과될 수 있는 레이저의 비율을 향상시킬 수 있다. Referring back to FIG. 9B , the thickness T3 of the second reflector 262 may be set within a range of about 1/75 to about 1 times the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 . The thickness T3 of the second reflector 262 is formed to be about 1/75 or more of the third horizontal width W30 of the surface emitting light emitting laser device 230, so that it functions as a reflector and can improve the ratio of laser that can be transmitted.
또한 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)가 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 1배 이하로 형성되어 반사부 기능을 함과 제2 반사부(262)의 두께를 얇게 제어하여 광출력을 향상시킬 수 있다. In addition, the thickness T3 of the second reflector 262 is formed to be less than about 1 times the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230 to function as a reflector, and the thickness of the second reflector 262 can be controlled to be thin to improve light output.
예를 들어, 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 약 20㎛ 내지 약 500㎛로 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 1/75 이상, 예를 들어 약 20㎛ 이상으로 형성되어 반사부 기능을 함과 아울러 투과될 수 있는 레이저의 비율을 향상시킬 수 있다.For example, the thickness T3 of the second reflector 262 may be set to about 20 μm to about 500 μm. For example, the thickness T3 of the second reflector 262 is formed to be about 1/75 or more of the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230, for example, about 20 μm or more, so that it functions as a reflector and can improve the ratio of laser that can be transmitted.
또한 상기 제2 반사부(262)의 두께(T3)는 상기 표면방출발광레이저 소자(230)의 제3 수평 폭(W30)의 약 1배 이하, 예를 들어 약 500㎛로 형성되어 반사부 기능을 함과 제2 반사부(262)의 두께를 얇게 제어하여 광출력을 향상시킬 수 있다. In addition, the thickness T3 of the second reflector 262 is formed to be less than about 1 times the third horizontal width W30 of the surface emission laser device 230, for example, about 500 μm, so that it functions as a reflector and controls the thickness of the second reflector 262 to be thin to improve light output.
(제2 실시예)(Second embodiment)
도 10a는 제2 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(202)의 평면도이며, 도 10b는 도 10a에 도시된 제2 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(202)에서 제2 투과부(252)와 제3 반사부(263)가 생략된 도면이다.10A is a plan view of a surface emission laser package 202 according to the second embodiment, and FIG. 10B is a view in which the second transmission part 252 and the third reflector 263 are omitted in the surface emission emission laser package 202 according to the second embodiment shown in FIG. 10A.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.The second embodiment may employ the technical features of the first embodiment, and the main features of the second embodiment will be mainly described below.
도 10a와 도 10b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지(202)는 캐비티(C)를 포함하는 몸체(210)와, 상기 캐비티(C) 내에 상호 이격되어 배치되는 제5 전극부(225), 제6 전극부(226)와, 상기 제5 전극부(225) 상에 배치되며 상기 제6 전극부(226)와 제3 와이어(W3)에 의해 전기적으로 연결되는 표면방출발광레이저 소자(230)와, 상기 캐비티(C) 내부에 상기 표면방출발광레이저 소자(230)와 이격되어 상기 제6 전극부(226) 상에 배치되어 상기 표면방출발광레이저 소자(230)에서 발광된 빛을 감지하는 제2 수광소자(232)와, 상기 표면방출발광레이저 소자(230) 상의 상기 몸체(210) 상에 배치되는 제2 투과부(252) 및 상기 제2 수광소자(232) 상에 배치되는 제3 반사부(263)를 포함할 수 있다. 상기 제2 투과부(252)와 상기 제3 반사부(263)는 확산부로 칭해질 수 있다.Referring to FIGS. 10A and 10B , the surface emission laser package 202 according to the second embodiment includes a body 210 including a cavity C, a fifth electrode unit 225 and a sixth electrode unit 226 disposed spaced apart from each other within the cavity C, and disposed on the fifth electrode unit 225 and electrically connected by the sixth electrode unit 226 and a third wire W3. A surface emitting light emitting laser element 230 connected, a second light receiving element 232 disposed on the sixth electrode part 226 and spaced apart from the surface emitting light emitting laser element 230 inside the cavity C to sense the light emitted from the surface emitting light emitting laser element 230, and a second transmission part 25 disposed on the body 210 on the surface emitting light emitting laser element 230. 2) and a third reflector 263 disposed on the second light receiving element 232. The second transmission part 252 and the third reflection part 263 may be referred to as a diffusion part.
상기 제2 수광소자(232)는 제4 와이어(W4)에 의해 상기 제5 전극부(225)와 전기적으로 연결되어 역방향 바이어스 전압이 인가될 수 있다. The second light-receiving element 232 is electrically connected to the fifth electrode part 225 by a fourth wire W4 so that a reverse bias voltage may be applied.
제2 실시예에 의하면, 표면방출발광레이저 소자(230)와 전기적으로 연결되는 제6 전극부(226) 상에 제2 수광소자(232)를 배치하여 제2 수광소자(232)에서 광 감지기능을 수행하게 하고, 상기 제2 수광소자(232) 상에 제3 반사부(263)가 배치됨으로써 고 성능의 광 감지 성능을 구현함과 아울러 콤팩트 한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있다.According to the second embodiment, the second light receiving element 232 is disposed on the sixth electrode part 226 electrically connected to the surface emitting light emitting laser element 230 so that the second light receiving element 232 performs a light sensing function, and the third reflector 263 is disposed on the second light receiving element 232 to realize high performance light sensing performance and a compact surface emitting light emitting laser package and optical module can provide
또한 도 10a를 참조하면, 제2 실시예에서 제1 축 방향으로의 상기 제2 투과부(252)의 제1 수평 폭(W10)은 상기 제1 축 방향으로의 상기 제3 반사부(263)의 제2 수평 폭(W20)에 비해 크게 형성되어 제2 수광소자(232)로 수광되는 빛의 양을 늘릴 수 있다. 10A, in the second embodiment, the first horizontal width W10 of the second transmission part 252 in the first axial direction is larger than the second horizontal width W20 of the third reflector 263 in the first axial direction, so that the amount of light received by the second light receiving element 232 can be increased.
예를 들어, 상기 제2 투과부(252)의 제1 수평 폭(W10)이 상기 제3 반사부(263)의 제2 수평 폭(W20)에 비해 크게 형성됨으로써 상기 제2 투과부(252)의 상측 표면에서 전반사되는 빛도 제2 수광소자(232)에 도달할 가능성을 높여서 광 감지 성능의 신뢰성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있다.For example, since the first horizontal width W10 of the second transmission part 252 is formed to be larger than the second horizontal width W20 of the third reflection part 263, the possibility that the light totally reflected from the upper surface of the second transmission part 252 also reaches the second light receiving element 232 is increased, thereby providing a surface emission laser package and light assembly having excellent reliability in light sensing performance.
또한 도 9b에서와 같이, 제2 실시예에서 상기 제3 반사부(263)의 두께는 상기 제2 투과부(252)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 이를 통해 제2 투과부(252)에서 출사될 수 있는 발산각을 최대한 넓게 확보하면서도 제3 반사부(263)에서 패키지 내부에서의 반사된 빛들이 제2 수광소자(232)로 최대한 반사되도록 함으로써 광 감지 성능의 신뢰성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 어셈블리를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.Also, as shown in FIG. 9B , in the second embodiment, the thickness of the third reflector 263 may be smaller than that of the second transmission part 252 . Through this, the divergence angle that can be emitted from the second transmission unit 252 is secured as wide as possible, and the light reflected from the inside of the package by the third reflector 263 is maximally reflected to the second light receiving element 232. There is a technical effect of providing a surface-emitting emitting laser package and an optical assembly having excellent reliability in light sensing performance.
실시예에 의하면 신뢰성과 안정성이 우수한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.According to the embodiment, there is a technical effect capable of providing a surface emission emitting laser package and an optical module having excellent reliability and stability.
또한, 실시예에 의하면, 고출력, 고전압 구동이 가능하면서도 콤팩트 한 표면방출발광레이저 패키지 및 광 모듈을 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a compact surface emitting light emitting laser package and optical module capable of high power and high voltage driving.
이상에서 설명된 바와 같이 실시 예에 따른 표면방출발광레이저 패키지는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자(VCSEL)를 포함할 수 있다.As described above, the surface emitting laser package according to the embodiment may include a vertical cavity surface emitting laser semiconductor device (VCSEL).
수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 전기신호를 광신호로 변환할 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 일반적인 측면 발광레이저(LD)와 다르게, 원형의 레이저 빔이 기판 표면에서 수직으로 방출될 수 있다. 따라서, 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 수광 소자나 광섬유 등에 연결이 쉬우며 2차원 배열이 용이하여 병렬신호처리가 가능한 장점이 있다. 또한, 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 소자의 소형화로 고밀도 집적이 가능하며, 전력소비가 작고, 제작공정이 간단하며, 내열성이 좋은 장점이 있다.A vertical cavity surface emitting laser semiconductor device can convert an electrical signal into an optical signal. A vertical cavity surface emitting laser semiconductor device can emit a circular laser beam vertically from a substrate surface, unlike a general side-emitting laser (LD). Therefore, the vertical cavity surface emitting laser semiconductor device has advantages in that it is easy to connect to a light receiving device or an optical fiber, and it is easy to arrange a two-dimensional array so that parallel signal processing is possible. In addition, the vertical cavity surface emitting laser semiconductor device has advantages such as high-density integration due to miniaturization of the device, low power consumption, simple manufacturing process, and good heat resistance.
수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자의 응용 분야로는, 디지털 미디어 부문으로 레이저 프린터, 레이저 마우스, DVI, HDMI, 고속 PCB, 홈 네트워크 등에 응용될 수 있다. 또한, 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 자동차 내 멀티미디어 네트워크, 안전 센서 등의 자동자 분야에 응용될 수 있다. 또한, 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 Gigabit Ethernet, SAN, SONET, VSR 등의 정보통신분야에도 응용될 수 있다. 또한, 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 엔코더, 가스 센서 등의 센서 분야에도 응용될 수 있다. 또한, 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체소자는 혈당측정기, 피부 관리용 레이저 등의 의료 및 바이오 분야에도 응용될 수 있다.Vertical cavity surface emitting laser semiconductor devices can be applied to digital media, such as laser printers, laser mice, DVI, HDMI, high-speed PCBs, and home networks. In addition, the vertical cavity surface emitting laser semiconductor device can be applied to automotive fields such as in-vehicle multimedia networks and safety sensors. In addition, the vertical cavity surface emitting laser semiconductor device can be applied to information and communication fields such as Gigabit Ethernet, SAN, SONET, and VSR. In addition, the vertical cavity surface emitting laser semiconductor device can be applied to sensor fields such as encoders and gas sensors. In addition, the vertical cavity surface emitting laser semiconductor device can be applied to medical and bio fields such as blood glucose meters and skin care lasers.
한편, 이상에서 설명된 실시 예에 따른 표면방출발광레이저 패키지는 근접 센서, 자동 초점 장치 등에 적용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치는 이동 단말기, 카메라, 차량용 센서, 광 통신용 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치는 피사체의 위치를 검출하는 멀티 위치 검출을 위한 다양한 분야에 적용될 수 있다.On the other hand, the surface emission laser package according to the embodiment described above can be applied to a proximity sensor, an auto focus device, and the like. The autofocus device may be variously applied to a mobile terminal, a camera, a vehicle sensor, and an optical communication device. The auto-focus device can be applied to various fields for multi-position detection for detecting the position of a subject.
(광 어셈블리)(optical assembly)
도 11은 실시예에 따른 표면방출발광레이저 패키지를 포함하는 광 어셈블리, 예를 들어 자동 초점 장치가 적용된 이동 단말기(1500)의 사시도이다.11 is a perspective view of a mobile terminal 1500 to which an autofocus device, for example, an optical assembly including a surface emission laser package according to an embodiment is applied.
도 11에 도시된 바와 같이, 실시예의 이동 단말기(1500)는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자동 초점 장치(1510)는 발광부로서 도 1 내지 도 10b을 참조하여 설명된 실시 예에 따른 표면방출발광레이저 패키지 중의 하나를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 11 , the mobile terminal 1500 of the embodiment may include a camera module 1520, a flash module 1530, and an autofocus device 1510 provided on the rear side. Here, the autofocus device 1510 may include one of the surface emission laser packages according to the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 10B as a light emitting unit.
상기 플래쉬 모듈(1530)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다. The flash module 1530 may include a light emitting element emitting light therein. The flash module 1530 may be operated by operating a camera of a mobile terminal or by a user's control.
상기 카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.The camera module 1520 may include an image capturing function and an auto focus function. For example, the camera module 1520 may include an auto focus function using an image.
상기 자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 상기 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.The auto-focus device 1510 may include an auto-focus function using a laser. The auto-focus device 1510 may be mainly used in a condition in which an auto-focus function using an image of the camera module 1520 is degraded, for example, a proximity of 10 m or less or a dark environment. The autofocus device 1510 may include a light emitting unit including a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) semiconductor device and a light receiving unit such as a photodiode that converts light energy into electrical energy.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the embodiments above are included in at least one embodiment, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, and effects illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above has been described with reference to the embodiments, but these are merely examples and are not intended to limit the embodiments, and those skilled in the art in the field to which the embodiments belong will know that various modifications and applications not exemplified above are possible without departing from the essential characteristics of the present embodiment. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the embodiments set forth in the appended claims.
몸체(210), 표면방출발광레이저 소자(230), 수광소자(240), 투과부(250), 반사부(260), 제1 전극부(221), 제2 전극부(222), 제3 전극부(223), 제4 전극부(224)Body 210, surface emitting laser element 230, light receiving element 240, transmitting part 250, reflecting part 260, first electrode part 221, second electrode part 222, third electrode part 223, fourth electrode part 224
Claims (15)
상기 캐비티 내에 서로 이격되어 배치된 제1 소자 및 제2 소자; 및
상기 제1 소자 및 제2 소자 상에 배치된 광 조절층;을 포함하며,
상기 광 조절층은, 투과부 및 반사부를 포함하고,
상기 투과부는 상기 제1 소자와 수직으로 중첩하며,,
상기 반사부는 상기 제2 소자와 수직으로 중첩하고,
상기 투과부 및 상기 반사부는 수평방향으로 중첩되도록 배치되는, 표면방출발광레이저 패키지.a body containing a cavity;
a first element and a second element disposed spaced apart from each other within the cavity; and
It includes; a light control layer disposed on the first element and the second element,
The light control layer includes a transmissive portion and a reflective portion,
The transmission portion vertically overlaps the first element,
The reflector vertically overlaps the second element,
Wherein the transmitting part and the reflecting part are arranged to overlap each other in a horizontal direction, a surface emitting light emitting laser package.
상기 제1 소자는 표면발광레이저 소자이고,
상기 제2 소자는 수광소자인, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
The first element is a surface emitting laser element,
The second element is a light-receiving element, a surface-emitting light emitting laser package.
상기 투과부 및 반사부는 수직으로 중첩하지 않는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
The transmissive portion and the reflective portion do not vertically overlap, the surface emission laser package.
상기 투과부 및 반사부의 저면은 동일한 높이에 위치한, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
Bottom surfaces of the transmissive portion and the reflective portion are located at the same height, the surface-emitting light emitting laser package.
상기 반사부는 상기 제1 소자의 발산각과 중첩되지 않는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
Wherein the reflector does not overlap with the divergence angle of the first element, the surface emitting light emitting laser package.
상기 캐비티는 상기 제1 소자 및 제2 소자가 배치된 제1 캐비티 및 상기 제1 캐비티 상에 위치한 제2 캐비티를 포함하며,
상기 광 조절층은 상기 제2 캐비티 내에 배치된, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
The cavity includes a first cavity in which the first element and the second element are disposed and a second cavity disposed on the first cavity,
The light control layer is disposed in the second cavity, the surface-emitting emission laser package.
상기 광 조절층의 상면은 단차를 갖는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
The upper surface of the light control layer has a step difference, surface emission light emitting laser package.
상기 반사부의 상면은 상기 투과부의 상면보다 낮게 위치하는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 7,
An upper surface of the reflecting part is positioned lower than an upper surface of the transmitting part, a surface emitting light emitting laser package.
상기 투과부의 일 측면은,
상기 반사부에 의해 커버되는 영역과 노출되는 영역을 포함하는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 8,
One side of the transmission part,
A surface emission laser package comprising a region covered by the reflector and an exposed region.
상기 반사부의 수평 폭은 상기 투과부의 수평 폭보다 좁은, 표면방출발광레이저 패키지.
제1항에 있어서,
상기 투과부는 상기 제1 소자와 반대되는 일면에 무반사층을 더 포함하는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 1,
The horizontal width of the reflecting portion is narrower than the horizontal width of the transmitting portion, the surface-emitting emitting laser package.
According to claim 1,
The transmissive portion further comprises an anti-reflective layer on one surface opposite to the first element, the surface emitting light emitting laser package.
상기 캐비티 내에 배치되며, 제1 발산각을 갖는 표면발광레이저 소자; 및 상기 표면발광레이저 소자와 이격되어 배치되는 수광소자;
상기 제1 발산각과 중첩하도록 배치되는 투과부; 및
상기 제1 발산각과 중첩하지 않도록 배치되는 반사부;를 포함하는, 표면방출발광레이저 패키지.a substrate having a cavity;
a surface emitting laser element disposed in the cavity and having a first divergence angle; and a light receiving element disposed spaced apart from the surface emitting laser element.
a transmission part disposed to overlap the first divergence angle; and
A surface-emitting laser package comprising a; reflector disposed so as not to overlap with the first divergence angle.
상기 투과부 및 반사부는 수직으로 중첩하지 않는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 11,
The transmissive portion and the reflective portion do not vertically overlap, the surface emission laser package.
상기 투과부 및 반사부는 수평방향에서 접하는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 12,
Wherein the transmissive portion and the reflective portion are in contact with each other in a horizontal direction.
상기 반사부는 상기 투과부보다 얇은 두께를 갖는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 11,
Wherein the reflective portion has a thickness smaller than that of the transmissive portion, the surface emitting light emitting laser package.
상기 투과부는 상기 표면발광레이저 소자와 수직으로 중첩하며,
상기 반사부는 상기 수광소자와 수직으로 중첩되는, 표면방출발광레이저 패키지.According to claim 11,
The transmission part vertically overlaps the surface emitting laser element,
Wherein the reflector vertically overlaps the light-receiving element, the surface-emitting light emitting laser package.
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