WO2019035653A1 - 표면발광레이저 패키지 - Google Patents

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WO2019035653A1
WO2019035653A1 PCT/KR2018/009374 KR2018009374W WO2019035653A1 WO 2019035653 A1 WO2019035653 A1 WO 2019035653A1 KR 2018009374 W KR2018009374 W KR 2018009374W WO 2019035653 A1 WO2019035653 A1 WO 2019035653A1
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angle
disposed
housing
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김명섭
김백준
성기범
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers

Definitions

  • An embodiment relates to a surface-emitting laser package.
  • GaN, AlGaN and the like have many advantages such as having a wide and easily adjustable band gap energy and can be used variously as a light emitting device, a light receiving device and various diodes.
  • surface-emitting laser packages using semiconducting Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor materials can be employed in optical communications, sensors, autofocus, proximity sensors, autofocus devices.
  • a diffuser is provided to diffuse the light to the surface emitting laser.
  • the prior art there is a problem that light is absorbed by the diffuser and the light output is lowered.
  • a diffuser is attached to a housing using an adhesive member.
  • the adhesive member penetrates the inside of the diffusion portion along one side to cause loss of light.
  • the embodiments are directed to solving the above problems and other problems.
  • Another object of the embodiment is to provide a surface emitting laser package having a novel structure.
  • Another object of the embodiment is to provide a surface emitting laser package capable of improving light output.
  • Another object of the embodiment is to provide a surface emitting laser package for preventing light loss.
  • a surface emitting laser package includes: a substrate; A surface emitting laser element disposed on the substrate and having a light emitting region including a non-emitting region and a plurality of emitters each generating a first laser beam; A housing disposed around the surface-emitting laser element; And a diffusion portion disposed on the surface-emitting laser element.
  • the light emitting region may have a first width in a first direction and a second width in a second direction perpendicular to the first direction, and the second width may be greater than the first width.
  • the diffusing unit outputs the first laser beam as a second laser beam having a first angle of view in the first direction and a second angle of view in the second direction, and the first angle of view is larger than the second angle of view have.
  • a surface emitting laser package includes: a substrate; A surface emitting laser disposed on the substrate; A housing disposed on the substrate, the housing disposed around the surface emitting laser; A first plate disposed on the housing and spaced apart from the surface emitting laser; An adhesive member disposed between the housing and the first plate; And a pattern array disposed on one side of the first plate facing the surface emitting laser.
  • the pattern array may be spaced apart from an inner surface of the housing.
  • the height of the pattern array may be smaller than a half of a distance between the surface-emitting laser element and the diffusion portion.
  • the width of the pattern array may be larger than the light output area of the surface emitting laser.
  • the light output can be improved by deforming the shape of the diffuser plate so as to be optimized to the shape of the light emitting area of the surface-emitting laser element.
  • the surface emitting laser package according to the embodiment has the effect of preventing the adhesive layer from spreading into the beam viewing angle by disposing the diffusion pattern portion away from the inside of the housing.
  • the light loss can be prevented by forming the diffusion pattern portion within the beam viewing angle range generated by the surface emitting laser.
  • the spreading property of the adhesive layer can be reduced by making the surface tension of the diffusion portion of the diffusion pattern portion different.
  • the spread of the adhesive layer can be reduced by controlling the side surface of the diffusion pattern portion and the lower surface of the diffusion portion and the inclination angle.
  • the protrusion is formed between the housing and the diffusion portion, thereby reducing the spread of the adhesive layer.
  • 1 is a sectional view showing a surface emitting laser package according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the surface-emitting laser element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the surface-emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2 along the line I-I '.
  • FIG 4 is a plan view showing a diffusion unit according to the first embodiment.
  • FIG 5 is a cross-sectional view along the x-axis direction of the diffusion portion according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view along the y-axis direction of the diffusion portion according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the surface emitting laser element and the diffusing portion according to the first embodiment.
  • FIG 8 is a cross-sectional view of the surface emitting laser element and the diffusing portion according to the first embodiment along the x-axis direction.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the surface-emitting laser element and the diffusing portion according to the first embodiment along the y-axis direction.
  • 10A shows a first angle of view along the x-axis direction in the output light of the diffusing portion.
  • 10B shows a second angle of view along the y-axis direction in the output light of the diffusing portion.
  • 11A and 11B show the light output of the surface emitting laser package according to the embodiment.
  • 12A and 12B show a power droop of the surface emitting laser package according to the embodiment.
  • 13 and 14 are sectional views showing a surface emitting laser package according to the second embodiment.
  • 15 is a schematic sectional view showing the flow of an adhesive member of the surface emitting laser package according to the second embodiment.
  • 16 is a view showing the beam-directing characteristic of the surface-emitting laser package according to the second embodiment.
  • 17 is a cross-sectional view showing a surface emitting laser package according to the third embodiment.
  • 18 and 19 are schematic sectional views showing a diffusion pattern portion of the surface emitting laser package according to the third embodiment.
  • 20 is a cross-sectional view showing a surface emitting laser package according to the fourth embodiment.
  • 21 is a cross-sectional view showing a diffusion portion of the surface emitting laser according to the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a perspective view of a mobile terminal to which an autofocus device including a surface emitting laser package according to an embodiment is applied.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are intended to illustrate the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular forms may include plural forms unless otherwise specified in the text, and may be combined as A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of B and C" ≪ / RTI > and any combination thereof.
  • terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms are not limited to the nature, order or order of the constituent elements.
  • 1 is a sectional view showing a surface emitting laser package according to the first embodiment.
  • a surface emitting laser package 100 may provide a substrate 110.
  • the substrate 110 may support all of the components disposed on the substrate 110, for example, the surface-emitting laser 200.
  • the substrate 110 may comprise a material having a high thermal conductivity.
  • the substrate 110 may be provided with a material having good heat dissipation characteristics so as to efficiently discharge the heat generated in the surface-emitting laser element 200 to the outside.
  • the substrate 110 may include an insulating material.
  • the substrate 110 may comprise a ceramic material.
  • the substrate 110 may include a low temperature co-fired ceramic (LTCC) or a high temperature co-fired ceramic (HTCC) that is co-fired.
  • LTCC low temperature co-fired ceramic
  • HTCC high temperature co-fired ceramic
  • the substrate 110 may include a metal compound.
  • the substrate 110 may comprise a metal oxide having a thermal conductivity of at least 140 W / mK.
  • the substrate 110 may comprise aluminum nitride (AlN) or alumina (Al2O3).
  • the substrate 110 may comprise a resin-based insulating material.
  • the substrate 110 may be provided with a silicone resin, an epoxy resin, a thermosetting resin including a plastic material, or a high heat-resistant material.
  • the substrate 110 may comprise a conductive material.
  • an insulating layer 27 may be provided for electrical insulation between the substrate 110 and the surface-emitting laser element 200.
  • the surface-emitting laser package 100 according to the first embodiment can provide the surface-emitting laser element 200.
  • the surface-emitting laser element 200 may be disposed on the substrate 110.
  • the surface-emitting laser element 200 can generate a laser beam and emit a laser beam in a direction perpendicular to the upper surface of the surface-emitting laser element 200.
  • the surface-emitting laser element 200 can emit, for example, a laser beam having an angle of view of 15 to 25 degrees upward.
  • the surface-emitting laser element 200 may include a plurality of emitters E1, E2, E3, and E4 that emit a circular beam. An example of the surface-emitting laser element 200 will be described later.
  • the surface-emitting laser package 100 can provide the housing 130.
  • the housing 130 may be disposed on the substrate 110.
  • the substrate 110 may include a first region and a second region surrounding the first region.
  • the surface-emitting laser element 200 may be disposed on the first area of the substrate 110, and the housing 130 may be disposed on the second area of the substrate 120.
  • the housing 130 may be disposed around the surface-emitting laser element 200.
  • the height of the housing 130 may be greater than the height of the surface-emitting laser element 200.
  • the housing 130 may comprise a material having a high thermal conductivity.
  • the housing 130 may be provided with a material having good heat dissipation characteristics so as to efficiently discharge the heat generated from the surface-emitting laser elements 200 to the outside.
  • the housing 130 may include an insulating material.
  • the housing 130 may comprise a ceramic material.
  • the housing 130 may include a low temperature co-fired ceramic (LTCC) or a high temperature co-fired ceramic (HTCC) that is co-fired.
  • LTCC low temperature co-fired ceramic
  • HTCC high temperature co-fired ceramic
  • the housing 130 may include a metal compound.
  • the housing 130 may comprise a metal oxide having a thermal conductivity of at least 140 W / mK.
  • the housing 130 may comprise aluminum nitride (AlN) or alumina (Al2O3).
  • the housing 130 may comprise a resin-based insulating material.
  • the housing 130 may be made of a silicone resin, an epoxy resin, a thermosetting resin including a plastic material, or a high heat-resistant material.
  • the housing 130 may be made of a conductive material, such as a metal.
  • the housing 130 may comprise the same material as the substrate 110.
  • the housing 130 may be formed integrally with the substrate 110.
  • the housing 130 may be formed of a material different from that of the substrate 110.
  • the substrate 110 may be referred to as a housing.
  • the substrate 110 may be referred to as a first housing, and the housing 130 may be referred to as a second housing.
  • the housing 130 may be referred to as a substrate.
  • the substrate 110 may be referred to as a first substrate, and the housing 130 may be referred to as a second substrate.
  • the substrate 110 and the housing 130 can be provided with a material having excellent heat radiation characteristics. Accordingly, heat generated in the surface-emitting laser element 200 can be effectively radiated to the outside.
  • an adhesive layer may be provided between the substrate 110 and the housing 130 when the substrate 110 and the housing 130 are provided as separate parts.
  • the adhesive layer may comprise an organic material.
  • the adhesive layer may comprise an epoxy-based resin.
  • the adhesive layer may comprise a silicone-based resin.
  • the surface emitting laser package 100 according to the first embodiment may provide the first electrode 181 and the second electrode 182.
  • the first electrode 181 and the second electrode 182 may be disposed on the substrate 110.
  • the first electrode 181 and the second electrode 182 may be spaced apart from each other on the substrate 110.
  • One electrode of the first electrode 181 and the second electrode 182 may be disposed around the surface-emitting laser element 200.
  • the surface-emitting laser element 200 may be disposed on the first electrode 181.
  • the second electrode 182 may be disposed around the surface-emitting laser element 200.
  • the surface-emitting laser element 200 may be provided on the first electrode 181 by, for example, a die bonding method.
  • the surface-emitting laser element 200 may be electrically connected to the second electrode 182.
  • the surface-emission laser device 200 and the second electrode 182 may be electrically connected by a wire 191.
  • the surface-emitting laser element 200 may be electrically connected to the second electrode 182 by a plurality of wires.
  • the surface-emitting laser element 200 may be electrically connected to the second electrode 182 by a wire 191.
  • the number and the connection position of the wires connecting the surface-emission laser diode device 200 and the second electrode 182 may be selected by the size of the surface-emission laser device 200 or the degree of current diffusion required in the surface- .
  • the surface emitting laser package 100 may provide the first bonding portion 183 and the second bonding portion 184.
  • the first bonding portion 183 and the second bonding portion 184 may be disposed under the substrate 110.
  • each of the first bonding portion 183 and the second bonding portion 184 may be electrically connected to a signal line (not shown) of the circuit board 170.
  • the substrate 110 may be referred to as a first substrate, and the circuit board 170 may be referred to as a second substrate.
  • the first bonding portion 183 and the second bonding portion 184 may be spaced apart from each other below the substrate 110.
  • the first bonding portion 183 and the second bonding portion 184 may have circular pads, but the present invention is not limited thereto.
  • the first bonding portion 183 may be disposed on the lower surface of the substrate 110.
  • the first bonding portion 183 may be electrically connected to the first electrode 181.
  • the first bonding portion 183 may be electrically connected to the first electrode 181 through the first connection wiring 185.
  • the first connection wiring 185 may be disposed, for example, in the first via hole provided in the substrate 110.
  • the second bonding portion 184 may be disposed on the lower surface of the substrate 110.
  • the second bonding portion 184 may be electrically connected to the second electrode 182.
  • the second bonding portion 184 may be electrically connected to the second electrode 182 through the second connection wiring 186.
  • the second connection wiring 186 may be disposed, for example, in a second via hole provided in the substrate 110.
  • the first connection wiring 185 and the second connection wiring 186 may include tungsten (W), but the present invention is not limited thereto.
  • the tungsten (W) is melted at a high temperature of 1000 ° C or higher and then injected into the first and second via holes and cured to form the first connection wiring 185 and the second connection wiring 186.
  • the driving power can be supplied to the surface-emission laser device 200 through the circuit board 170.
  • the surface-emitting laser element 200 is connected to the first electrode 181 by a die bonding method and the second electrode 182 is connected by wire bonding It is explained based on connection.
  • the manner in which the driving power is supplied to the surface-emission laser device 200 can be variously modified and applied.
  • the surface-emitting laser element 200 may be electrically connected to the first electrode 181 and the second electrode 182 by a flip-chip bonding method.
  • the surface-emission laser device 200 may be electrically connected to the first electrode 181 and the second electrode 182 by a wire bonding method.
  • a step may be provided in the upper region of the housing 130.
  • a recessed region 142 may be provided in the upper region of the housing 130.
  • the width and / or depth of the recessed region 142 may be provided by several hundred micrometers.
  • the recessed region 142 may be referred to as a stepped portion.
  • the surface emitting laser package 100 according to the first embodiment can provide the diffusion portion 140.
  • the diffusion portion 140 may be disposed on the surface-emitting laser element 200.
  • the diffusing portion 140 may be disposed apart from the surface-emitting laser element 200.
  • the diffusion portion 140 may be disposed in the recess region 142 of the housing 130.
  • the diffusion portion 140 can be supported by the recessed region 142 of the housing 130.
  • An adhesive layer may be provided between the diffusion portion 140 and the recess region 142 of the housing 130.
  • the adhesive layer may be provided on the lower surface and the side surface of the diffusion portion 140, which is in contact with the inner surface of the recessed region 142.
  • the adhesive layer may comprise an organic material.
  • the adhesive layer may comprise an epoxy-based resin.
  • the adhesive layer may comprise a silicone-based resin.
  • the diffusion section 140 can expand the angle of view of the laser beam emitted from the surface-emitting laser element 200.
  • the spreader 140 may include an anti-reflective function.
  • the diffusion portion 140 may include an antireflection layer disposed on one surface of the surface-emitting laser element 200 facing the surface-emitting laser element 200.
  • the non-reflective layer may be formed separately from the diffusion portion 140.
  • the diffusion portion 140 may include an anti-reflection layer disposed on a lower surface facing the surface-emitting laser element 200.
  • the non-reflective layer can prevent the laser beam incident from the surface-emission laser device 200 from being reflected on the surface of the diffusion portion 140 and transmit the laser beam through the diffusion portion 140, thereby improving the light loss due to reflection.
  • the non-reflective layer may be formed of, for example, an anti-reflective coating film and attached to the surface of the diffusion portion 140.
  • the non-reflective layer may be formed on the surface of the diffusion portion 140 through spin coating, spray coating, or the like.
  • the non-reflective layer may be formed as a single layer or a multilayer including at least one of the group including TiO2, SiO2, Al2O3, Ta2O3, ZrO2, MgF2.
  • the shape of the diffusion portion 140 will be described later in detail.
  • the surface-emitting laser package 100 may provide a circuit board 170 including at least one signal line.
  • the circuit board 180 may include first and second signal lines, and the first bonding portion 183 and the second bonding portion 184 may be electrically connected to the first signal line and the second signal line .
  • the substrate 110 and the housing 130 can be manufactured by a wafer level package process.
  • the diffusion portion 140 can also be attached onto the housing 130 by a wafer level package process.
  • a plurality of surface emitting laser packages may be provided in which the surface emitting laser element 200, the housing 130, and the diffusion portion 140 are coupled to the surface emitting laser element 110.
  • the outer surface of the substrate 110, the housing 130, and the diffusion portion 140 may be disposed on the same plane. That is, there is no step between the outer surface of the substrate 110, the outer surface of the housing 130, and the outer surface of the diffusion part 140.
  • the first embodiment since there is no step between the outer surface of the substrate 110, the outer surface of the housing 130, and the outer surface of the diffusion portion 140, It is possible to fundamentally prevent defects in which damage is caused by friction or the like.
  • the substrate 110 and the housing 130 are fabricated in a wafer level package process, and the diffusion portion 140 may be attached onto the housing 130 in a separate, separate process.
  • the diffusion portion 140 can be stably fixed to the housing 130 by the adhesive layer provided between the diffusion portion 140 and the recessed region 142 of the housing 130.
  • FIG. 2 is a plan view of the surface-emission laser device according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line I-I 'of the surface-emitting laser device according to the first embodiment shown in FIG.
  • the surface-emission laser device 200 may include a light emitting region 245 and a non-light emitting region 247.
  • the non-emission region 247 is an area where no laser beam is emitted, for example, a pad electrode 290 can be disposed.
  • the light emitting region 245 is a region where the laser beam is emitted, for example, the light emitting structure E can be disposed.
  • the light emitting structure E may include a plurality of emitters E1, E2, E3 and E4. Each of the emitters E1, E2, E3, and E4 may be disposed apart from each other.
  • the light emitting structure E may include a second electrode 280.
  • the light emitting region 245 may include a first region and a second region. A plurality of first regions may be defined, and a region between the first regions may be defined as a second region. In this case, each of the emitters E1, E2, E3, and E4 may be disposed in the first region, and the second electrode 280 may be disposed in the second region. Each of the emitters E1, E2, E3, and E4 may be surrounded by a second electrode 280.
  • the second electrode 280 may be formed integrally with the pad electrode 290, but the present invention is not limited thereto.
  • the second electrode 280 may extend from the pad electrode 290 to the light emitting region 245 and be disposed in the light emitting region 245. As will be described later, the second electrode 280 may electrically connect the plurality of emitters E1, E2, E3, and E4 to the pad electrode 290. [
  • the surface-emission laser device 200 includes a first electrode 215, a substrate 210, a first reflective layer 220, a light emitting layer 230, an aperture 241, And may include at least one of an oxide layer 242, a second reflective layer 250, a second electrode 280, a passivation layer 270, and a pad electrode 290.
  • the light emitting layer 230 may include an active layer (not shown) and a cavity (not shown), and will be described in detail below.
  • the oxide layer 242 has a first insulating region 242a disposed in the first emitter E1 and a second insulating region 242b and a third emitter E3 disposed in the second emitter E2. And a third insulating region 242c disposed therein.
  • the substrate 210 may be a conductive substrate or a non-conductive substrate.
  • a conductive substrate When a conductive substrate is used, a metal having excellent electrical conductivity can be used. Since the heat generated during the operation of the surface-emitting laser element 200 can be sufficiently diffused, a GaAs substrate or a metal substrate having a high thermal conductivity or a silicon ) Substrate or the like can be used.
  • an AlN substrate When a nonconductive substrate is used, an AlN substrate, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, or a ceramic substrate can be used.
  • the first electrode 215 may be disposed under the substrate 210, and the first electrode 215 may be disposed as a single layer or multiple layers of a conductive material.
  • the first electrode 215 may be a metal and may include at least one of Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Layer structure or a multi-layered structure, thereby improving the electrical characteristics and increasing the light output.
  • a first reflective layer 220 may be disposed on the substrate 210.
  • the first reflective layer 220 may be doped with a first conductive dopant.
  • the first conductivity type dopant may include n-type dopants such as Si, Ge, Sn, Se, Te and the like.
  • the first reflective layer 220 may include a gallium-based compound, for example, AlGaAs, but is not limited thereto.
  • the first reflective layer 220 may be a DBR (Distributed Bragg Reflector).
  • the first reflective layer 220 may have a structure in which a first layer and a second layer made of materials having different refractive indexes are alternately stacked at least once.
  • the first layer and the second layer may include AlGaAs, and more specifically, may be made of a semiconductor material having a composition formula of Al x Ga (1-x) As (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • Al in the first layer or the second layer increases, the refractive index of each layer decreases, and when Ga increases, the refractive index of each layer may increase.
  • each of the first layer and the second layer may be lambda / 4n
  • lambda may be the wavelength of light generated in the light emitting layer 230
  • n may be the refractive index of each layer with respect to light of the above-mentioned wavelength.
  • the first reflective layer 220 having such a structure can have a reflectance of 99.999% with respect to light in a wavelength region of about 940 nm.
  • the thicknesses of the first layer and the second layer can be determined according to the respective refractive indices and the wavelength? Of the light emitted from the light emitting layer 230.
  • the light emitting layer 230, the oxide layer 242, and the apertures 241 may be disposed on the first reflective layer 220 in this embodiment. Specifically, the light emitting layer 230 may be disposed on the first reflective layer 220, and the oxide layer 242 and the aperture 241 may be disposed on the light emitting layer 230.
  • the light emitting layer 230 may include a first cavity (not shown) disposed on the lower side of the active layer (not shown) and the active layer, and a second cavity (not shown) disposed on the upper side.
  • the light emitting layer 230 of the embodiment may include both the first cavity and the second cavity, or may include only one of the two.
  • the light emitting layer 230 may be disposed between the first reflective layer 220 and the second reflective layer 250.
  • the active layer may be formed of a paired structure of a well layer and a barrier layer, for example, AlGaInP / GaInP, AlGaAs / AlGaAs, AlGaAs / GaAs, GaAs / InGaAs or the like using a compound semiconductor material of a group III- It does not.
  • the well layer may be formed of a material having an energy band gap smaller than the energy band gap of the barrier layer.
  • the first cavity and the second cavity may be formed of Al y Ga (1-y) As (0 ⁇ y ⁇ 1) material, but are not limited thereto.
  • the oxide layer 242 and the aperture 241 may be disposed on the light emitting layer 230.
  • the first emitter E1 includes a first isolation region 242a and a first aperture 241a
  • the second emitter E2 includes a second isolation region 242b
  • a destination 241b
  • the third emitter E3 includes a third insulating region 242c and a third aperture 241c
  • the fourth emitter E4 includes a fourth insulating region (not shown) and a fourth aperture (Not shown).
  • the oxide layer 242 is an insulating layer made of an insulating material, for example, aluminum oxide, and can act as a current blocking layer.
  • Each of the apertures 241a, 241b, and 241c located in the central region of each insulating region may be a non-insulating layer, that is, a conductive layer.
  • the oxide layer 242 may surround the aperture 241.
  • the size of the aperture 241 can be adjusted by the oxide layer 242. For example, the larger the area of the oxide layer 242 occupied on the capillary region 230, the smaller the area of the aperture 241 can be.
  • each oxide layer 242 may comprise aluminum gallium arsenide.
  • Each of the apertures made of AlGaAs may be formed.
  • the laser beam emitted from the light emitting layer 230 can be emitted toward the upper region through each of the apertures 241a, 241b, and 241c, and compared with the insulating regions 242a, 242b, and 242c,
  • the light transmittances of the light emitting portions 241a, 241b, and 241c may be excellent.
  • the second reflective layer 250 may be disposed on the light emitting layer 230.
  • the second reflective layer 250 may include a gallium-based compound such as AlGaAs, and the second reflective layer 250 may be doped with a second conductive dopant.
  • the second conductivity type dopant may be a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba.
  • the first reflective layer 220 may be doped with a p-type dopant
  • the second reflective layer 250 may be doped with an n-type dopant.
  • the second reflective layer 250 may be a DBR (Distributed Bragg Reflector).
  • the second reflective layer 250 may have a structure in which a first layer (not shown) and a second layer (not shown) made of materials having different refractive indices are alternately stacked at least once.
  • the first layer and the second layer may include AlGaAs, and more specifically, may be made of a semiconductor material having a composition formula of Al x Ga (1-x) As (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • Al increases, the refractive index of each layer decreases, and when Ga increases, the refractive index of each layer may increase.
  • the thickness of each of the first layer and the second layer may be? / 4n,? May be the wavelength of light emitted from the active layer, and n may be the refractive index of each layer with respect to light of the above-mentioned wavelength.
  • the second reflective layer 250 having such a structure can have a reflectance of 99.9% with respect to light in a wavelength region of 940 nm.
  • the number of pairs of the first layer and the second layer in the first reflective layer 220 may be greater than the number of pairs of the second and third reflective layers 250 and 250.
  • the second reflective layer 250 may be formed by alternately stacking a third layer /
  • the reflectance of the first reflective layer 220 is about 99.999% and the reflectivity of the second reflective layer 250 is larger than 99.9%, which is the reflectance of the second reflective layer 250.
  • the number of pairs of the first layer and the second layer in the first reflective layer 220 may be 20 to 50, and the number of pairs of the third layer and the fourth layer in the second reflective layer 250 may be 10 To 30 times.
  • a passivation layer 270 is disposed on the upper surface of the first reflective layer 220 exposed between the side and upper surfaces of the emitters E1, E2, E3 and E4 and between the respective emitters E1, E2, E3 and E4 .
  • the passivation layer 270 is disposed on the sides of each of the emitters E1, E2, E3 and E4 separated by a segment so as to protect and isolate the respective emitters E1, E2, E3 and E4. have.
  • the passivation layer 270 may be made of an insulating material, for example, a nitride or an oxide.
  • the second electrode 280 may be disposed to be electrically connected to the second reflective layer 250. That is, the second electrode 280 extends from the pad electrode 290 and contacts the portion of the second reflective layer 250 via the passivation layer 270 surrounding the respective emitters E1, E2, E3, and E4 . The second electrode 280 may be disposed over the passivation layer 270.
  • the second electrode 280 may be made of a conductive material, for example, a metal.
  • the second electrode 280 may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chrome (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold As shown in FIG.
  • the first embodiment can improve the light output by modifying the shape of the diffusion portion 140.
  • the shape of the diffusion portion 140 is optimized so as to be optimized for the emission region 245 of the surface-emission laser device 200
  • the modified diffusing portion 140 is disposed on the surface-emission laser device 200, light output can be improved.
  • the surface-emitting laser element 200 may include a light emitting region 245 in which a laser beam is emitted, and a non-light emitting region 247 in which the laser beam is not emitted and is in contact with the light emitting region 245 have.
  • the non-emission region 247 is a region in which the pad electrode 290 is disposed as a bonding pad for electrical connection with the outside, and no laser beam is generated in the non-emission region 247.
  • the light emitting region 245 may include a light emitting structure E and the light emitting structure E may include a plurality of emitters E1, E2, E3, and E4. A laser beam is generated in each of the plurality of emitters E1, E2, E3 and E4, and the generated laser beam can be emitted toward, for example, the upper direction. Therefore, the light emitting region 245 may be a region in which a laser beam generated from the plurality of emitters E1, E2, E3, and E4 is emitted.
  • the surface emitting laser element 200 including the light emitting region 245 and the non-emitting region 247 has a square shape while the light emitting region 245 of the surface light emitting laser element 200 may have a rectangular shape , But this is not limitative.
  • Emitting region 245 may have a first width W1 in the x-axis direction (hereinafter referred to as a first direction) and a second width W2 in the y-axis direction (hereinafter referred to as a second direction) have.
  • the second width W2 may be greater than the first width W1. Accordingly, the light emitting region 245 may have a longer rectangular shape in the second direction than in the first direction.
  • the shape of the diffusion portion 140 is modified to improve the light output by optimizing the surface-emission laser device 200 having such a shape, so that the light output from the diffusion portion 140 can be improved.
  • the diffusing portion 140 may be disposed on the surface-emitting laser element 200.
  • the diffuser 140 may include a plate 141 and a pattern array 144.
  • the pattern array 144 may be disposed under the plate 141, but is not limited thereto.
  • the pattern array 144 may be referred to as a pattern layer.
  • the plate 141 may be made of a material having excellent durability and strength, such as glass.
  • the pattern array 144 may be made of a material that can be easily processed, for example, a polymer resin.
  • the pattern array 144 and the plate 141 may be made of the same material, glass, or polymer resin.
  • the surface of the base substrate of the polymer resin may be surface-treated to form the pattern array 144 on the surface of the base substrate.
  • the pattern array 144 may be disposed on the lower surface of the plate 141 of the diffusion portion 140 so as to face the surface-emitting laser element 200.
  • the pattern array 144 may include a plurality of patterns 145.
  • the pattern 145 may include a microlens, a concavo-convex pattern, or the like.
  • the size of the pattern 145 may be uniform, but is not limited thereto.
  • the plurality of patterns 145 may be arranged in a line along the first direction.
  • the plurality of patterns 145 may be arranged in a line along the second direction.
  • the pattern 145 may have a width (or length) in the first direction and a width in the second direction. Each pattern 145 may have a short axis along the first direction and a long axis along the second direction. Therefore, the length of the major axis of the pattern 145 may be larger than the length of the minor axis of the pattern 145.
  • each pattern 145 may have a random shape that is different from each other. For example, some patterns may have an elliptical shape that is nearly circular. Some patterns can have an elliptical shape that is close to a nearly rod-like shape. Thus, even if the sizes of the patterns 145 are different from each other, the long axis of each pattern 145 can follow the second direction.
  • each pattern 145 may be different from each other.
  • the thickness of some patterns may be greater or less than the thickness of other patterns.
  • the pattern 145 may have a protruding region protruding from the plate 141 along the downward direction, for example.
  • the lowest point of the protruding area may be different for each pattern.
  • the lowest point of the protruding area may have a vertex but is not limited thereto.
  • the surface of each pattern may have a round shape, a straight shape, or the like. Each pattern can have a rugged shape. Some patterns may be disposed in contact with each other and the other patterns may be disposed apart from each other.
  • the diffusion unit 140 may have a first width W1 in the first direction and a second width W2 in the second direction, for example.
  • the first width W1 and the second width W2 may be the same. Therefore, although the diffusion section 140 may have a square shape, it is not limited thereto.
  • Each of the first width W1 and the second width W2 of the diffusion portion 140 is at least equal to or less than the first width W1 or the second width W2 of the light emitting region 245 of the surface- It can be big.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the surface-emitting laser element and the diffusion portion according to the embodiment along the x-axis direction.
  • the pattern array 144 of the diffusing portion 140 has a short axis in the first direction so that the first laser beam can be more refracted by the pattern array 144 of the diffusing portion 140.
  • the refracted first laser beam is incident on the upper surface of the plate 141 of the diffusing portion 140 at a larger incident angle and is emitted from the upper surface of the diffusing portion 140 to the second laser beam having a larger exit angle .
  • the plate 141 of the diffusion portion 140 is made of a glass material having a refractive index of 1.51 to 1.54, on the upper surface of the plate 141 where the plate 141 of the diffusion portion 140 is in contact with air, Can be about 41.8 [deg.].
  • the pattern of the pattern array 144 of the diffusing portion 140 is set such that the incident angle is smaller than 41.8 degrees so that the first laser beam is incident on the upper surface of the plate 141 of the diffusing portion 140 at a larger incident angle, ) Can be designed.
  • the laser beam generated in the surface-emitting laser element 200 is referred to as a first laser beam, and the laser beam emitted from the diffusion portion 140 may be referred to as a second laser beam.
  • 10A shows a first angle of view along the x-axis direction in the output light of the diffusing portion.
  • the intensity of the second laser beam measured while moving from -90 DEG to + 90 DEG with respect to the center of the diffusion portion 140 may be expressed as shown in FIG. 10A.
  • An angle range corresponding to 50% of the measured intensity of the second laser beam may be defined as an angle of view.
  • the first angle of view A1 of the second laser beam may be between 70 ° and 85 °, but is not limited thereto. It is highly possible that the first laser beam having an incident angle close to the critical angle is incident on the upper surface of the plate 141 of the diffusing portion 140 and totally deflected. When the first angle of view A1 of 70 DEG or less is obtained, the light output can not be improved because it is the same as the second angle of view A2 to be described later.
  • the diffusion portion 140 corresponding to the first axis (x axis) of the surface-emission laser device 200 can emit a second laser beam having a relatively large first angle of view A1,
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the surface-emission laser device 200 and the diffusion portion according to the embodiment along the y-axis direction.
  • the first laser beam emitted from the light emitting region 245 of the surface-emitting laser element 200 having the second width W2 larger than the first width W1 passes through the diffusion portion 140, To the second laser beam having the second angle of view A2.
  • the pattern array 144 of the diffusing portion 140 has a long axis in the second direction so that the patterning array 144 of the diffusing portion 140 can further refract the first laser beam.
  • the less-refracted first laser beam is incident on the upper surface of the plate 141 of the diffusing portion 140 at a smaller incident angle so that a second laser beam having a smaller exit angle from the upper surface of the diffusing portion 140 Can be released.
  • the outgoing angle of the second laser beam emitted from the short axis of the pattern 145 of the pattern array 144 of the diffusing portion 140 is longer than the longer axis of the pattern 145 of the pattern array 144 of the diffusing portion 140 May be larger than the outgoing angle of the second laser beam emitted from the second laser beam.
  • the second angle of view A2 of the second laser beam may be between 50 and 70 degrees, but this is not limitative.
  • the light output can not be improved because it is the same as the first angle of view A1.
  • the second angle of view A2 of 50 DEG or less is obtained, the angle of view is narrow and it can not serve as a diffusion function.
  • the diffusion portion 140 corresponding to the second axis (y axis) of the surface-emission laser device 200 can emit a second laser beam having a relatively small second angle of view A2.
  • the first laser beam emitted from the surface-emission laser device 200 is diffused by the diffuser 140 with the first angle of view A1 in the first direction and the second angle of view A2 in the second direction And can be emitted as a second laser beam.
  • the first angle of view A1 may be 10 to 20 degrees larger than the second angle of view A2, but this is not restrictive.
  • the optical output of the second laser beam output from the diffusing unit 140 can be reduced by the total reflection in the diffusing unit 140.
  • the first angle of view A1 is different from the second angle of view A2 by 10 degrees or less, the light output can be reduced.
  • the second laser beam may have a rectangular shape. That is, the second laser beam may have a rectangular shape in which the first angle of view A1 in the first direction is larger than the second angle of view A2 in the second direction.
  • the emitter regions 245 of the surface-emitting laser elements 200 of both the first sample (# 1) and the second sample (# 2) are arranged such that 14 emitters are arranged along the first direction and 22 emitters Can be arranged.
  • the pattern array 144 arranged to have a larger angle of view in the diffuser 140 is arranged to coincide with the first direction
  • the second sample is arranged to have a larger angle of view in the diffuser 140
  • the array of patterned arrays 144 may be arranged to coincide with the second direction.
  • a diffusion portion 140 having an angle of view of 84 ° and 72 ° and a diffusion portion 140 having an angle of view of 72 ° and 55 ° were used.
  • 11A and 11B show the light output of the surface emitting laser package according to the embodiment.
  • the first sample (# 1) is approximately 1.18% larger in light than the second sample (# 2)
  • the output was obtained.
  • the short axis of the pattern array 144 of the diffusion section 140 in which the wide viewing angle 84 ° is obtained is arranged to coincide with the minor axis of the light emitting region 245 of the surface-emission laser device 200
  • the major axis of the pattern array 144 of the diffusing section 140 where the narrow angle of view 72 ° is obtained is shorter than the minor axis of the luminescent region 245 of the surface- It can be seen that a larger optical output than the second sample (# 2) can be obtained.
  • the first sample (# 1) when used with an angle of view of 72 ° and 55 °, the first sample (# 1) was obtained with a light output that was approximately 1.76% larger than in the second sample (# 2).
  • the short axis of the pattern array 144 of the diffusing section 140 in which the wide viewing angle 72 ° is obtained is arranged to coincide with the minor axis of the light emitting region 245 of the surface-emitting laser element 200
  • the long axis of the pattern array 144 of the diffusing section 140 in which the narrow angle of view (55 °) of the first sample (# 1)) is obtained coincides with the short axis of the light emitting region 245 of the surface- It can be seen that a larger optical output than the second sample (# 2) can be obtained.
  • the short axis of the pattern array 144 of the diffusing section 140 in which the optical angle of view is obtained is arranged to coincide with the short axis of the light emitting region 245 of the surface-emitting laser element 200, A larger light output can be obtained.
  • 12A and 12B show the power droop of the surface emitting laser package according to the embodiment.
  • Power droop refers to a state in which there is no diffusion portion 140, that is, light emitted from the diffusion portion 140 after the diffusion portion 140 is disposed on the surface-emitting laser package with respect to the light output measured from the surface- Can be defined as the reduction rate of the output. Therefore, the larger the power drop, the larger the light output by the diffusion section 140 can be.
  • the diffusion unit 140 having an angle of view of 84 ° and 72 ° is used, the power drop of about 93.2% is obtained in the first sample (# 1) # 2), a power drop group of about 92% smaller can be obtained. From this, it can be seen that a larger power output is obtained in the first sample (# 1) than in the second sample (# 2) because a power droop larger than the second sample (# 2) is obtained in the first sample have.
  • 13 and 14 are sectional views showing a surface emitting laser package according to the second embodiment
  • 15 is a schematic sectional view showing the flow of the bonding member of the surface emitting laser package according to the second embodiment, Emitting characteristics of the surface-emitting laser package according to the first embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment except that the structure of the diffusion section 140 is changed.
  • constituent elements having the same function, structure, and shape as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the description omitted in the second embodiment can be easily understood from the first embodiment described above.
  • the surface emitting laser package 100 may include a substrate 110, a housing 130, a surface emitting laser element 200, and a diffusion portion 140.
  • An adhesive member 150 may be provided between the substrate 110 and the housing 130 when the substrate 110 and the housing 130 are provided separately from each other and are coupled to each other. have.
  • the adhesive member 150 may comprise an organic material.
  • the adhesive member 150 may include an epoxy-based resin.
  • the adhesive member 150 may include a silicone-based resin.
  • the surface emitting laser package 100 may include the diffusion portion 140.
  • FIG. The diffusion portion 140 may be disposed on the surface emitting laser element 200.
  • the diffusion unit 140 may be disposed on the housing 130.
  • the diffusion unit 140 may be supported by the housing 130.
  • the diffusion portion 140 may be seated in the recess region 142 formed in the upper portion of the housing 130.
  • the diffusion part 140 is not limited as long as it is a material for diffusing light, but in the present embodiment, glass including a diffusion material may be used as the diffusion part 140.
  • the diffuser 140 may include a plate 140 and a pattern array 144 disposed under the flip 140.
  • the pattern array 144 may include a plurality of patterns 145 to adjust the diffusion or the wide viewing angle of the light emitted from the light emitting device.
  • the pattern array 144 may be formed on the lower surface of the plate 141 facing the surface-emitting laser element 200. [ The pattern array 144 may be spaced apart from the inner surface of the housing 130.
  • Each pattern 145 may be formed in a hemispherical shape.
  • the shape of each pattern 145 is not limited to this, and may include various patterns such as a prism, a polygonal shape, and the like.
  • the side surfaces of each pattern 145 may be arranged to be inclined at an angle with respect to the lower surface of the plate 141.
  • the side surface of each pattern 145 may have an inclination angle of 90 degrees or more with respect to the plate 141.
  • Each pattern 145 may be formed of the same material as the plate 141. Alternatively, each pattern 145 may be formed of a material different from that of the plate 141.
  • the plate 141 may include a glass material. Diffusers may be included in the plate 141, but this is not limiting.
  • Each pattern 145 may comprise a polymeric material.
  • the surface tension of the plate 141 can be formed to be larger than the surface tension of each pattern 145.
  • the adhesive member 150 spreading to the lower surface of the plate 141 is prevented from spreading through the side surface of each pattern 145 in accordance with the surface tension of the plate 141 and the difference in surface tension between the respective patterns 145 There is an effect that can be.
  • the height H of the pattern array 144 may be higher than the height of the adhesive member 150.
  • the pattern array 144 can prevent the adhesive member 150 from spreading below the pattern array 144 due to the height difference of the adhesive member 150.
  • the height H of the pattern array 144 is larger than the height of the adhesive member 150.
  • the height H of the pattern array 144 and the height H of the bonding member 150 The rain can be different.
  • the distance between the pattern array 144 and the inside of the housing 130 may vary depending on the size of the package 100A of the surface emitting laser.
  • the width of the pattern array 144 may be varied depending on the size of the package 100A of the surface emitting laser.
  • the height H of the pattern array 144 can be determined by Equation (1).
  • the height H of the pattern array 144 may be smaller than a half of the distance H1 between the surface-emission laser device 200 and the diffusion portion 140.
  • the height H of the pattern array 144 may be formed to be at least 50 mu m.
  • the height H of the pattern array 144 is larger than 1/2 of the distance H1 between the surface-emitting laser element 200 and the diffusion portion 160, It is impossible to receive all the beams emitted from the emission laser device 200, so that light loss may occur.
  • the distance L between the pattern array 144 and the inner surface of the housing 140 can be determined by Equation (2).
  • the distance L between the pattern array 144 and the inner surface of the housing 140 is determined by the distance between the inner width W of the housing 130 and the width W1 of the light output area of the surface- Lt; / RTI > Accordingly, the pattern array 144 is formed only in a region necessary for beam reception, and the light can be effectively diffused.
  • the width X of the pattern array 144 may be formed larger than the light outputting region X1 of the surface-emitting laser element 200. [ Specifically, the width X of the pattern array 144 can be determined by Equation (3).
  • X denotes the width of the pattern array 144
  • X1 denotes a region from which light is emitted from the surface-emitting laser element 200
  • H1 denotes a region between the surface-emitting laser element 200 and the diffusion portion 140
  • H denotes the height of the pattern array 144
  • ? Denotes the angle of view of the beam emitted from the surface-emitting laser element 200. Accordingly, the pattern array 144 is formed only in a region required for beam reception, and the light can be effectively diffused.
  • the pattern array 144 of the present invention provides an optimal width, height, and spacing distance from the housing, thereby preventing the penetration of the adhesive member 150 and maximizing the light efficiency have.
  • the adhesive member 150 between the housing 130 and the diffusion portion 140 flows to the central region of the diffusion portion 140 along the lower surface of the diffusion portion 140 as shown in FIG.
  • the adhesive member 150 flowing to the lower central region of the diffusion portion 140 is brought into contact with the side surface of the pattern array 144 and the adhesive member 150 is formed by the difference in height between the adhesive member 150 and the pattern array 144. [ Will no longer spread.
  • Diffusers 140 may include glass with diffusion material therein, and each pattern 145 may comprise a polymer series. Of course, the material of the diffusion part 140 and each pattern 145 is not limited thereto.
  • the embodiment does not spread to the light-receiving area even if the adhesive member 150 penetrates to the inside of the housing, so that there is almost no change in the angle of view of the beam before and after penetration of the adhesive member 150.
  • the intensity of the central region is not changed, and it can be confirmed that there is no light loss.
  • 17 is a cross-sectional view showing the surface-emitting laser package according to the third embodiment
  • 18 and 19 are schematic cross-sectional views showing the diffusion pattern portion of the surface-emitting laser package according to the third embodiment.
  • the third embodiment is the same as the first and second embodiments except that the structure of the diffusion section 140 is changed.
  • constituent elements having the same function, structure and shape as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description omitted in the third embodiment can be easily understood from the first and second embodiments described above.
  • the surface emitting laser package 100B may include a substrate 110, a housing 130, a surface emitting laser element 200, and a diffusion portion 140.
  • the exemplary diffusion unit 140 may include a first plate 141 and a diffusion pattern unit 160 disposed on one side of the first plate 141.
  • the diffusion pattern portion 160 of the embodiment may include a second plate 161 disposed under the first plate 141 and a pattern array 163 disposed under the second plate 161.
  • the second plate 161 may be disposed in a lower central region of the first plate 141. That is, the size of the second plate 161 may be smaller than the size of the first plate 141.
  • the lower surface of the first plate 141 may have a central region and an edge region surrounding the central region.
  • the central region may be referred to as a first region
  • the edge region may be referred to as a second region.
  • the second plate 161 may be disposed corresponding to the first area of the first plate 141
  • the pattern array 163 may be disposed on the lower surface of the second plate 161.
  • the second plate 161 may be formed of a material different from that of the first plate 141.
  • the surface tension of the second plate 161 may be different from the surface tension of the first plate 141.
  • the surface tension of the first plate 141 may be greater than the surface tension of the second plate 161.
  • the first plate 141 may be formed of glass containing a diffusion material therein.
  • the second plate 161 may comprise a polymer material.
  • the second plate 161 may be formed to have the same material as that of the first plate 141.
  • the second plate 161 may be formed such that the side surface thereof is perpendicular to the lower surface of the first plate 141.
  • the adhesive member 150 flowing to the lower portion of the first plate 141 remains at the side of the second plate 161 and is no longer spread.
  • the pattern array 163 may include a plurality of patterns 165.
  • Each pattern 165 may include hemispheres, prisms, and polygonal shapes. The shape of each pattern 165 is not limited thereto.
  • Each pattern 165 can effectively control diffusion and viewing angle of light incident on the diffusion unit 140.
  • Each pattern 165 may be formed of the same material as the second plate 161. Alternatively, each pattern 165 may be formed of a different material from the second plate 161. Since the second plate 161 is formed to have a surface tension different from that of the first plate 141, each pattern 165 can be made to perform only diffusion and control of light. Accordingly, each pattern 165 can be formed of various materials regardless of the surface tension with respect to the first plate 141.
  • the second plate 161 may be formed of the same material as the first plate 141, and each pattern 165 may be formed of a material different from that of the second plate 161.
  • the first plate 141 and the second plate 161 may comprise glass containing a diffusing material, and each pattern 165 may comprise a polymer.
  • the height A1 of the second plate 161 may be greater than the height A2 of each pattern 165 as shown in FIG. In this case, the side of the second plate 161, which is perpendicular to the lower surface of the first plate 141, is lengthened, thereby effectively preventing the adhesive member 150 from entering.
  • the height A1 of the second plate 161 may be smaller than the height A2 of each pattern 165 as shown in FIG. In this case, by forming the height A2 of each pattern 165 to be large, it is possible to more effectively control the viewing angle of light.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a surface emitting laser package according to a fourth embodiment
  • FIG. 21 is a sectional view showing a diffusing portion of a surface emitting laser according to the fourth embodiment.
  • the fourth embodiment is the same as the first embodiment except that the structure of the diffusion section 140 is changed.
  • constituent elements having the same function, structure and shape as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the description omitted in the fourth embodiment can be easily understood from the first embodiment described above.
  • the surface-emitting laser package 100C may include a substrate 110, a housing 130, a surface-emitting laser element 200, and a diffusion portion 140.
  • the diffusion portion 140 may be disposed in the recess region 142 in the upper portion of the housing 130.
  • the side surface of the diffusion portion 140 can be in contact with the side surface of the recess region 142 of the housing 130.
  • the lower edge region of the diffusion section 140 may be in contact with the upper surface of the housing 130.
  • the adhesive member 150 may be disposed between the lower surface of the diffusion portion 140 and the upper surface of the housing 130.
  • the adhesive member 150 may further be disposed between the side surface of the diffusion portion 140 and the side surface of the housing 130.
  • the protrusion 147 may be formed on the lower surface of the edge of the diffusion portion 140 to protrude downward from the diffusion portion 140.
  • the projecting portion 147 may protrude downward from the lower surface of the diffusion portion 140.
  • the round portion has, for example, a rectangular shape when viewed from the side, but it is not limited thereto.
  • the protrusions 147 may be disposed corresponding to the recessed regions 142 of the housing 130.
  • a groove 133 corresponding to the protrusion 147 may be disposed in the recess region 142 of the housing 130.
  • the groove 133 may be disposed on the upper surface of the recessed region 142 of the housing 130.
  • the protrusion 147 of the diffusion portion 140 is coupled to the groove 133 formed in the housing 130 so that the adhesive member 150 can be inhibited from flowing on the lower surface of the diffusion layer 140.
  • the protrusion 147 may be formed to have a height higher than the height of the adhesive member 150 to prevent the flow of the adhesive member 150 more effectively.
  • the protrusion 147 of the diffusion part 140 is coupled to the groove 133 formed in the housing 130 so that the diffusion part 140 can be securely fixed to the housing 130.
  • the protrusions 147 may be formed in a circular band shape along the lower surface of the diffusion layer 140. Alternatively, the protrusions 147 may be divided into a plurality of protrusions.
  • the protrusion 147 is formed on the lower portion of the diffusion portion, and the groove 133 is formed on the upper surface of the housing.
  • the present invention is not limited thereto. Protrusions may be formed on the upper surface of the housing and grooves may be formed on the lower surface of the corresponding diffusion portion.
  • the surface emitting laser package 100 according to the embodiment described above can be applied to a proximity sensor, an autofocus device, and the like.
  • the autofocusing apparatus according to the embodiment may include a light emitting unit that emits light and a light receiving unit that receives light.
  • At least one of the surface-emitting laser packages 100 according to the first to fourth embodiments described with reference to Figs. 1 to 21 as an example of the light emitting portion can be applied.
  • a photodiode may be applied.
  • the light receiving unit may receive light reflected from the object by the light emitted from the light emitting unit.
  • the autofocus device can be applied to a variety of applications such as a mobile terminal, a camera, a vehicle sensor, and an optical communication device.
  • the autofocusing apparatus can be applied to various fields for multi-position detection for detecting the position of a subject.
  • FIG. 22 is a perspective view of a mobile terminal to which an autofocus device including a surface emitting laser package according to an embodiment is applied.
  • 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.
  • the flash module 1530 may include a light emitting element that emits light therein.
  • the flash module 1530 may be operated by the camera operation of the mobile terminal or by the user's control.
  • the camera module 1520 may include an image capture function and an auto focus function.
  • the camera module 1520 may include an auto-focus function using an image.
  • the autofocusing apparatus 1510 may include an autofocusing function using a laser.
  • the autofocusing apparatus 1510 can be used mainly in a condition where the autofocus function using the image of the camera module 1520 is degraded, for example, in a close-up or dark environment of 10 m or less.
  • the automatic focusing device 1510 may include a light emitting portion including a surface emitting laser element and a light receiving portion for converting light energy such as a photodiode into electric energy.
  • Embodiments may be used in optical communications, sensors, autofocus devices, proximity sensors, autofocus devices, and the like.

Abstract

표면발광레이저 패키지는 기판과, 기판 상에 배치되고, 비발광영역과 각각 제1 레이저빔을 생성하는 복수의 에미터를 포함하는 발광영역을 갖는 표면발광레이저 소자와, 표면발광레이저 소자의 둘레에 배치되는 하우징과, 표면발광레이저 소자 상에 배치되는 확산부를 포함한다. 발광영역은 제1 방향으로의 제1 너비와 제1 방향에 수직인 제2 방향으로의 제2 너비를 가지고, 제2 너비는 제1 너비보다 클 수 있다. 확산부는 제1 레이저빔을 제1 방향으로의 제1 화각과 제2 방향으로의 제2 화각을 갖는 제2 레이저빔으로 출력시키고, 제1 화각은 제2 화각보다 클 수 있다.

Description

표면발광레이저 패키지
실시예는 표면발광레이저 패키지에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 표면발광레이저는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 표면발광레이저 패키지는 광통신, 센서, 자동 초점장치, 근접 센서, 자동 초점 장치에 채택될 수 있다.
표면발광레이저에 광을 확산시키기 위해 디퓨저(diffuser)가 구비된다. 하지만, 종래기술에서는 디퓨저에 의해 광이 흡수되어 광 출력이 저하되는 문제가 있다.
종래 표면발광레이저 패키지는 디퓨저가 접착 부재를 이용하여 하우징에 부착된다. 이러한 경우, 접착 부재가 확산부의 일면을 따라 내부로 침투하여 광의 손실을 발생시키는 문제점이 있다.
실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 다른 목적은 새로운 구조를 갖는 표면발광레이저 패키지를 제공한다.
실시예의 또 다른 목적은 광 출력을 향상시킬 수 있는 표면발광레이저 패키지를 제공한다.
실시예의 또 다른 목적은 광 손실을 방지하기 위한 표면발광레이저 패키지를 제공 한다.
실시예의 일 측면에 따르면, 표면발광레이저 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 비발광영역과 각각 제1 레이저빔을 생성하는 복수의 에미터를 포함하는 발광영역을 갖는 표면발광레이저 소자; 상기 표면발광레이저 소자의 둘레에 배치되는 하우징; 및 상기 표면발광레이저 소자 상에 배치되는 확산부를 포함한다. 상기 발광영역은 제1 방향으로의 제1 너비와 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로의 제2 너비를 가지고, 상기 제2 너비는 상기 제1 너비보다 클 수 있다. 상기 확산부는 상기 제1 레이저빔을 상기 제1 방향으로의 제1 화각과 상기 제2 방향으로의 제2 화각을 갖는 제2 레이저빔으로 출력시키고, 상기 제1 화각은 상기 제2 화각보다 클 수 있다.
실시예의 다른 측면에 따르면, 표면발광레이저 패키지는, 기판; 상기 기판 위에 배치된 표면발광레이저; 상기 기판 위에 배치되며, 상기 표면발광레이저 둘레에 배치된 하우징; 상기 하우징 위에 배치되며, 상기 표면발광레이저와 이격 배치된 제1 플레이트; 상기 하우징과 제1 플레이트 사이에 배치된 접착부재; 및 상기 표면발광레이저와 대면하는 상기 제1 플레이트의 일측면에 배치되는 패턴어레이를 포함한다. 상기 패턴어레이는 상기 하우징의 내측면과 이격 배치될 수 있다. 상기 패턴어레이높이는 상기 표면발광레이저 소자와 상기 확산부 사이의 거리의 1/2의 값보다 작게 형성될 수 있다. 상기 패턴어레이의 폭은 상기 표면발광레이저의 광 출사 영역 보다 클 수 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 표면발광레이저 소자의 발광영역의 형상에 따라 그 형상에 최적화되도록 확산판의 형상을 변형하여, 광출력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에 의하면, 확산패턴부를 하우징의 내측과 이격 배치 시킴으로써, 접착층이 빔 시야각 내로 퍼지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에 의하면, 확산패턴부를 표면발광레이저에서 발생되는 빔 시야각 범위 내에서 형성함으로써, 광 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에 의하면, 확산패턴부의 확산부의 표면 장력을 다르게 함으로써, 접착층의 퍼짐성을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에 의하면, 확산패턴부의 측면을 확산부의 하부면과 경사각을 제어함으로써, 접착층이 퍼짐을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에 의하면, 하우징과 확산부 사이에 돌출부를 형성함으로써, 접착층의 퍼짐을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 I-I'라인을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 확산부를 도시한 평면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 확산부의 x축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 확산부의 y축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자와 확산부를 도시한 평면도이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자와 확산부를 x축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자와 확산부를 y축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
도 10a는 확산부의 출력 광에서 x축 방향을 따른 제1 화각을 보여준다.
도 10b는 확산부의 출력 광에서 y축 방향을 따른 제2 화각을 보여준다.
도 11a 및 도 11b는 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 광 출력을 보여준다.
도 12a 및 도 12b는 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 파워 드룹(power droop)을 보여준다.
도 13 및 도 14는 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 나타낸 단면도이다.
15은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 접착 부재의 흐름을 나타낸 개략 단면도이다.
16는 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 빔 지향 특성에 나타낸 도면이다.
17는 제3 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 나타낸 단면도이다.
18 및 19은 제3 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 확산패턴부를 나타낸 개략 단면도이다.
도 20은 제4 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 21는 제4 실시예에 따른 표면발광레이저의 확산부를 나타낸 단면도이다.
도 22는 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 포함하는 자동 초점 장치가 적용된 이동 단말기의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “B 및(와) C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
(제1 실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 기판(110)을 제공할 수 있다.
기판(110)은 그 기판(110) 상에 배치되는 모든 구성 요소, 예컨대 표면발광레이저(200)를 지지할 수 있다.
기판(110)은 열 전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 기판(110)은 표면발광레이저 소자(200)에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방출할 수 있도록 방열 특성이 좋은 물질로 제공될 수 있다. 기판(110)은 절연 재질을 포함할 수 있다.
예컨대, 기판(110)은 세라믹 소재를 포함할 수 있다. 기판(110)은 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.
또한, 기판(110)은 금속 화합물을 포함할 수 있다. 기판(110)은 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 질화 알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 다른 예로서, 수지 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 기판(110)은, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성 재질로 제공될 수 있다.
기판(110)은 도전성 물질을 포함할 수도 있다. 기판(110)이 도전성 물질, 예컨대 금속으로 제공되는 경우, 기판(110)과 표면발광레이저 소자(200) 사이의 전기적인 절연을 위한 절연층(27)이 제공될 수 있다.
제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 표면발광레이저 소자(200)를 제공할 수 있다.
표면발광레이저 소자(200)는 기판(110) 위에 배치될 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)는 레이저빔을 생성하여 표면발광레이저 소자(200)의 상부 면에 수직한 방향으로 레이저빔을 방출할 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)는 예를 들어, 15° 내지 25°의 화각을 갖는 레이저빔을 상부 방향으로 방출할 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)는 원형의 빔을 방출하는 복수의 에미터(E1, E2, E3, E4)를 포함할 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)의 예는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 하우징(130)을 제공할 수 있다. 하우징(130)은 기판(110) 위에 배치될 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 제1 영역과 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 표면발광레이저 소자(200)는 기판(110)의 제1 영역 상에 배치되고, 하우징(130)은 기판(120)의 제2 영역 상에 배치될 수 있다. 하우징(130)은 표면발광레이저 소자(200)의 둘레에 배치될 수 있다.
하우징(130)의 높이는 표면발광레이저 소자(200)의 높이보다 클 수 있다. 하우징(130)은 열 전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 하우징(130)은 표면발광레이저 소자(200)에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방출할 수 있도록 방열 특성이 좋은 물질로 제공될 수 있다. 하우징(130)은 절연 재질을 포함할 수 있다.
예컨대, 하우징(130)은 세라믹 소재를 포함할 수 있다. 하우징(130)은 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.
에컨대, 하우징(130)은 금속 화합물을 포함할 수 있다. 하우징(130)은 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 하우징(130)은 질화 알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.
예컨대, 하우징(130)은 수지 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 하우징(130)은 실리콘 수지, 에폭시 수지, 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성 재질로 이루어질 수 있다.
하우징(130)은 도전성 물질, 예컨대 금속으로 이루어질 수 있다.
예로서, 하우징(130)은 기판(110)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 하우징(130)이 기판(110)과 동일 물질로 형성되는 경우, 하우징(130)은 기판(110)과 일체로 형성될 수도 있다.
또한, 하우징(130)은 기판(110)과 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다. 기판(110)은 하우징으로 지칭될 수도 있다. 이러한 경우, 기판(110)이 제1 하우징으로 지칭되고, 하우징(130)은 제2 하우징으로 지칭될 수 있다. 이와 달리, 하우징(130)이 기판으로 지칭될 수도 있다. 이러한 경우, 기판(110)은 제1 기판으로 지칭되고, 하우징(130)은 제2 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 실시예에 의하면, 기판(110)과 하우징(130)이 방열 특성이 우수한 물질로 제공될 수 있다. 이에 따라, 표면발광레이저 소자(200)에서 발생되는 열이 외부로 효과적으로 방출될 수 있다.
제1 실시예에 의하면, 기판(110)과 하우징(130)이 서로 분리된 부품으로 제공되어 결합되는 경우, 기판(110)과 하우징(130) 사이에 접착층이 제공될 수 있다.
예로서, 접착층은 유기물을 포함할 수 있다. 접착층은 에폭시 계열의 레진을 포함할 수 있다. 또한, 접착층은 실리콘계 레진을 포함할 수 있다.
제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 제1 전극(181)과 제2 전극(182)을 제공할 수 있다.
제1 전극(181)과 제2 전극(182)은 기판(110) 위에 배치될 수 있다. 제1 전극(181)과 제2 전극(182)은 기판(110) 위에 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 전극(181)과 제2 전극(182) 중 하나의 전극은 표면발광레이저 소자(200)의 둘레에 배치될 수 있다.
표면발광레이저 소자(200)는 제1 전극(181) 상에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제2 전극(182)는 표면발광레이저 소자(200)의 둘레에 배치될 수 있다.
표면발광레이저 소자(200)는 제1 전극(181) 위에 예컨대, 다이 본딩 방식에 의하여 제공될 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)는 제2 전극(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 표면발광레이저 소자(200)와 제2 전극(182)은 와이어(191)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)는 복수의 와이어에 의하여 제2 전극(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 표면발광레이저 소자(200)는 와이어(191)에 의하여 제2 전극(182)에 전기적으로 연결될 수 있다.
표면발광레이저 소자(200)와 제2 전극(182)을 연결하는 와이어의 수 및 연결 위치는 표면발광레이저 소자(200)의 크기 또는 표면발광레이저 소자(200)에서 필요한 전류 확산의 정도 등에 의하여 선택될 수 있다.
제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 제1 본딩부(183)와 제2 본딩부(184)를 제공할 수 있다.
제1 본딩부(183)와 제2 본딩부(184)는 기판(110) 아래에 배치될 수 있다. 예로서, 제1 본딩부(183)와 제2 본딩부(184) 각각은 회로기판(170)의 신호라인(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(110)은 제1 기판으로 지칭되고, 회로기판(170)은 제2 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 본딩부(183)와 제2 본딩부(184)는 기판(110) 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 본딩부(183)와 제2 본딩부(184)는 원 형상의 패드를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 본딩부(183)는 기판(110)의 하부 면에 배치될 수 있다. 제1 본딩부(183)는 제1 전극(181)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 본딩부(183)는 제1 연결배선(185)을 통하여 제1 전극(181)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결배선(185)은 예로서, 기판(110)에 제공된 제1 비아홀에 배치될 수 있다.
제2 본딩부(184)는 기판(110)의 하부 면에 배치될 수 있다. 제2 본딩부(184)는 제2 전극(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 본딩부(184)는 제2 연결배선(186)을 통하여 제2 전극(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결배선(186)은 예로서, 기판(110)에 제공된 제2 비아홀에 배치될 수 있다.
예컨대, 제1 연결배선(185)와 제2 연결배선(186)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 텅스텐(W)이 1000℃ 이상의 고온에서 녹여진 후 제1 및 제2 비아홀에 주입된 후 경화되어, 제1 연결배선(185)와 제2 연결배선(186)이 형성될 수 있다.
제1 실시예에 의하면, 회로기판(170)을 통하여 표면발광레이저 소자(200)에 구동 전원이 제공될 수 있게 된다.
이상에서 설명된 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 표면발광레이저 소자(200)가 제1 전극(181)에 다이 본딩 방식으로 연결되고 제2 전극(182)에 와이어 본딩 방식으로 연결되는 경우를 기준으로 설명되었다.
그러나, 표면발광레이저 소자(200)에 구동 전원이 공급되는 방식은 다양하게 변형되어 적용될 수 있다. 예로서, 표면발광레이저 소자(200)가 플립칩 본딩 방식에 의하여 제1 전극(181)과 제2 전극(182)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 표면발광레이저 소자(200)가 제1 전극(181)과 제2 전극(182)에 모두 와이어 본딩 방식에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
한편, 하우징(130)의 상부 영역에 단차가 제공될 수 있다. 예컨대, 하우징(130)의 상부 영역에 리세스 영역(142)이 제공될 수 있다. 예로서, 리세스 영역(142)의 폭 및/또는 깊이는 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 리세스 영역(142)는 단턱부로 지칭될 수 있다.
제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 확산부(140)를 제공할 수 있다.
확산부(140)는 표면발광레이저 소자(200) 위에 배치될 수 있다. 확산부(140)는 표면발광레이저 소자(200)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 확산부(140)은 하우징(130)의 리세스 영역(142)에 배치될 수 있다. 하우징(130)의 리세스 영역(142)에 의하여 확산부(140)가 지지될 수 있다.
확산부(140)와 하우징(130)의 리세스 영역(142) 사이에 접착층(미도시)이 제공될 수 있다. 예로서, 접착층은 리세스 영역(142)의 내면에 접하는 확산부(140)의 하부 면과 측면에 제공될 수 있다. 예로서, 접착층은 유기물을 포함할 수 있다. 접착층은 에폭시 계열의 레진을 포함할 수 있다. 또한, 접착층은 실리콘계 레진을 포함할 수 있다.
확산부(140)는 표면발광레이저 소자(200)로부터 발광된 레이저빔 화각을 확장시킬 수 있다.
확산부(140)는 무반사(anti-reflective) 기능을 포함할 수 있다. 예로서, 확산부(140)는 표면발광레이저 소자(200)와 대향되는 일면에 배치된 무반사층을 포함할 수 있다. 무반사층은 확산부(140)와 별개로 형성될 수 있다. 확산부(140)는 표면발광레이저 소자(200)와 마주보는 하면에 배치된 무반사층을 포함할 수 있다. 무반사층은 표면발광레이저 소자(200)로부터 입사되는 레이저빔이 확산부(140)의 표면에서 반사되는 것을 방지하고 확산부(140) 내로 투과시킴으로써 반사에 의한 광 손실을 개선할 수 있다.
무반사층은 예로서 무반사 코팅 필름으로 형성되어 확산부(140)의 표면에 부착될 수 있다. 무반사층은 확산부(140)의 표면에 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅 등을 통하여 형성될 수도 있다. 예로서, 무반사층은 TiO2, SiO2, Al2O3, Ta2O3, ZrO2, MgF2를 포함하는 그룹 중에서 적어도 하나를 포함하는 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
확산부(140)의 형상은 나중에 상세히 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 적어도 하나 이상의 신호라인을 포함하는 회로기판(170)을 제공할 수 있다. 예컨대, 회로기판(180)은 제1 및 제2 신호라인을 포함하고, 제1 신호라인과 제2 신호라인에 제1 본딩부(183)와 제2 본딩부(184)가 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 바와 같이, 기판(110)과 하우징(130)은 웨이퍼 레벨 패키지 공정에 의하여 제조될 수 있다. 제1 실시예에 의하면, 확산부(140)도 웨이퍼 레벨 패키지 공정에 의하여 하우징(130) 위에 부착될 수 있다.
즉, 웨이퍼 레벨에서 기판(110) 위에 표면발광레이저 소자(200)와 하우징(130)이 부착되고, 하우징(130) 위에 확산부(140)가 부착된 후에, 다이싱 등에 의한 절단 방법에 의하여 기판(110)에 표면발광레이저 소자(200), 하우징(130), 확산부(140)가 결합된 복수의 표면발광레이저 패키지가 제공될 수 있다.
이와 같이, 기판(110), 하우징(130), 확산부(140)를 포함하는 표면발광레이저 패키지(100)가 웨이퍼 레벨 패키지 공정에 의하여 제조되는 경우, 기판(110)의 외측면, 하우징(130)의 외측면, 확산부(140)의 외측면이 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 즉, 기판(110)의 외측면, 하우징(130)의 외측면, 확산부(140)의 외측면 사이에 단차가 존재하지 않게 된다.
제1 실시예에 의하면, 기판(110)의 외측면, 하우징(130)의 외측면, 확산부(140)의 외측면 사이에 단차가 없으므로, 종래 표면발광레이저 패키지에서 단차 구조에 의한 투습 및 외부 마찰 등에 의하여 손상이 발생되는 불량을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.
제1 실시예에 의하면, 기판(110)과 하우징(130)이 웨이퍼 레벨 패키지 공정으로 제조되고, 확산부(140)는 별도의 분리된 공정에서 하우징(130) 위에 부착될 수도 있다.
제1 실시예에 의하면, 확산부(140)와 하우징(130)의 리세스 영역(142) 사이에 제공된 접착층에 의하여 확산부(140)가 하우징(130)에 안정적으로 고정될 수 있다.
이하에서, 표면발광레이저 소자(200)을 상세히 설명한다. 도 2는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자(200)는 발광영역(245)와 비발광영역(247)을 포함할 수 있다. 비발광영역(247)은 레이저빔이 방출되지 않는 영역으로서, 예컨대 패드전극(290)이 배치될 수 있다. 발광영역(245)는 레이저빔이 방출되는 영역으로서, 예컨대 발광구조물(E)이 배치될 수 있다.
발광구조물(E)은 복수의 에미터(E1, E2, E3, E4)를 포함할 수 있다. 각 에미터(E1, E2, E3, E4)는 서로 간에 이격되어 배치될 수 있다. 발광구조물(E)은 제2 전극(280)을 포함할 수 있다. 발광영역(245)은 제1 영역과 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 복수로 정의되고, 이들 제1 영역 사이의 영역이 제2 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 경우, 각 에미터(E1, E2, E3, E4)는 제1 영역에 배치되고, 제2 전극(280)은 제2 영역에 배치될 수 있다. 각 에미터(E1, E2, E3, E4)는 제2 전극(280)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제2 전극(280)은 패드전극(290)와 일체로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제2 전극(280)은 패드전극(290)로부터 발광영역(245)으로 연장되어 발광영역(245)에 배치될 수 있다. 나중에 설명하겠지만, 제2 전극(280)은 복수의 에미터(E1, E2, E3, E4)를 패드전극(290)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 소자(200)는 제1 전극(215), 기판(210), 제1 반사층(220), 발광층(230), 어퍼처(241), 산화층(242), 제2 반사층(250), 제2 전극(280), 패시베이션층(270), 패드전극(290) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
발광층(230)은 활성층(미도시)과 캐비티(미도시)를 포함할 수 있으며, 이하에서 상술하기로 한다. 산화층(242)는 제1 에미터(E1)에 배치되는 제1 절연영역(242a)와, 제2 에미터(E2)에 배치되는 제2 절연영역(242b) 및 제3 에미터(E3)에 배치되는 제3 절연영역(242c)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
<기판, 제1 전극>
실시예에서 기판(210)은 전도성 기판 또는 비전도성 기판일 수 있다. 전도성 기판을 사용할 경우 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 표면발광레이저 소자(200) 작동 시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 GaAs 기판, 또는 금속기판을 사용하거나 실리콘(Si) 기판 등을 사용할 수 있다.
비전도성 기판을 사용할 경우, AlN 기판이나 사파이어(Al2O3) 기판 또는 세라믹 계열의 기판을 사용할 수 있다.
실시예에서 기판(210)의 하부에 제1 전극(215)이 배치될 수 있으며, 제1 전극(215)은 도전성 재료로 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(215)은 금속일 수 있고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성되어 전기적 특성을 향상시켜 광출력을 높일 수 있다.
<제1 반사층>
기판(210) 상에는 제1 반사층(220)이 배치될 수 있다.
제1 반사층(220)은 제1 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
또한 제1 반사층(220)은 갈륨계 화합물, 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 반사층(220)은 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(220)은 서로 다른 굴절 률을 가지는 물질로 이루어진 제1 층 및 제2 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.
제1 층과 제2 층은 AlGaAs를 포함할 수 있고, 상세하게는 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 층 또 는 제2 층 내의 Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다.
그리고, 제1 층 및 제2 층 각각의 두께는 λ/4n이고, λ는 발광층(230)에서 발생하는 광의 파장일 수 있고, n은 상술한 파장의 광에 대한 각 층의 굴절률일 수 있다. 여기서, λ는 650 내지 980nm일 수 있고, n은 각층의 굴절률일 수 있다. 이러한 구조의 제1 반사층(220)은 약 940 nm의 파장 영역의 광에 대하여 99.999%의 반사율을 가질 수 있다.
제1 층과 제2 층의 두께는 각각의 굴절률과 발광층(230)에서 방출되는 광의 파장 λ에 따라 결정될 수 있다.
<캐비티영역, 절연영역, 어퍼처>
실시예에서 제1 반사층(220) 상에 발광층(230), 산화층(242) 및 어퍼처(241)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 발광층(230)은 제1 반사층(220) 상에 배치되고, 산화층(242) 및 어퍼처(241)은 발광층(230) 상에 배치될 수 있다.
발광층(230)은 활성층(미도시) 및 활성층의 하측에 배치되는 제1 캐비티(미도시), 상측에 배치되는 제2 캐비티(미도시)를 포함할 수 있다. 실시예의 발광층(230)은 제1 캐비티와 제2 캐비티를 모두 포함하거나, 둘 중의 하나만 포함할 수도 있다.
발광층(230)은 제1 반사층(220)과 제2 반사층(250)의 사이에 배치될 수 있다. 실시예의 발광층(230)에는 활성층이 배치될 수 있으며, 활성층은 단일우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면, AlGaInP/GaInP, AlGaAs/AlGaAs, AlGaAs/GaAs,GaAs/InGaAs 등의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제1 캐비티와 제2 캐비티는 AlyGa(1-y)As(0<y<1) 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
실시예에서 발광층(230) 상에는 산화층(242)과 어퍼처(241)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 에미터(E1)는 제1 절연영역(242a)과 제1 어퍼처(241a)를 포함하고, 제2에미터(E2)는 제2 절연영역(242b)과 제2 어퍼처(241b)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 에미터(E3)는 제3 절연영역(242c)과 제3 어퍼처(241c)를 포함하고, 제4 에미터(E4)는 제4 절연영역(미도시)과 제4 어퍼처(미도시)를 포함할 수 있다.
산화층(242)은 절연 물질, 예를 들어 알루미늄 산화물로 이루어진 절연층으로서, 전류 차단층으로 작용할 수 있다. 각 절연영역의 중앙 영역에 위치하는 각 어퍼처(241a, 241b, 241c)는 비절연층, 즉 도전층일 수 있다.
산화층(242)는 어퍼처(241)를 둘러쌀 수 있다. 어퍼처(241)의 사이즈는 산화층(242)에 의해 조절될 수 있다. 예컨대, 캐피티영역(230) 상에 점유되는 산화층(242)의 면적이 커질수록, 어퍼처(241)의 면적은 작아질 수 있다.
예를 들어, 제1 어퍼처(241a)는 제1 절연영역(242a)에 의해 정의될 수 있으며, 예를 들어, 제2 어퍼처(241b)는 제2 절연영역(242b)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 제3 어퍼처(241c)는 제3 절연영역(242c)에 의해 정의될 수 있고, 제4 어퍼처는 제4 절연영역에 의해 정의될 수 있다. 구체적으로, 각 산화층(242)는 알루미늄 갈륨 아세나이드(aluminum gallium arsenide)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화층(242)은 AlGaAs가 H2O와 반응하여 가장자리가 알루미늄산화물(Al2O3)로 변함에 따라 산화층(242)이 형성될 수 있고, H2O와 반응하지 않은 중앙영역은 AlGaAs로 이루어진 각 어퍼처가 형성될 수 있다.
실시예에 의하면, 각 어퍼처(241a, 241b, 241c)를 통해 발광층(230)에서 발광된 레이저빔이 상부 영역을 향해 방출될 수 있으며, 절연영역(242a, 242b, 242c)과 비교하여 어퍼처(241a, 241b, 241c)의 광투과율이 우수할 수 있다.
<제2 반사층>
제2 반사층(250)은 발광층(230) 상에 배치될 수 있다.
제2 반사층(250)은 갈륨계 화합물 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으며, 제2 반사층(250)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 한편, 제1 반사층(220)이 p형 도펀트로 도핑될 수도 있고, 제2 반사층(250)이 n형 도펀트로 도핑될 수도 있다.
제2 반사층(250)은 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제2 반사층(250)은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 제1 층(미도시) 및 제2 층(미도시)이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.
제1 층과 제2 층은 AlGaAs를 포함할 수 있고, 상세하게는 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다. 그리고, 제1 층 및 제2 층 각각의 두께는 λ/4n이고, λ는 활성층에서 방출되는 광의 파장일 수 있고, n은 상술한 파장의 광에 대한 각 층의 굴절률일 수 있다.
이러한 구조의 제2 반사층(250)은 940 nm의 파장 영역의 광에 대하여 99.9%의 반사율을 가질 수 있다.
제2 반사층(250)은 제3 층/제4층이 교대로 적층되어 이루어질 수 있으며, 제1 반사층(220) 내에서 제1 층과 제2층의 페어(pair) 수는 제2 반사층(250) 내에서 제3 층과 제4 층의 페어 수보다 더 많을 수 있으며, 이때 상술한 바와 같이 제1 반사층(220)의 반사율은 99.999% 정도로 제2 반사층(250)의 반사율인 99.9%보다 클 수 있다. 예를 들면, 제1 반사층(220) 내에서 제1 층과 제2 층의 페어 수는 20 내지 50회일 수 있고, 제2 반사층(250) 내에서 제3 층과 제4 층의 페어 수는 10 내지 30회일 수 있다.
<패시베이션층, 제2 전극>
에미터(E1, E2, E3, E4)의 측면과 상부면 그리고 각 에미터(E1, E2, E3, E4) 사이에 노출된 제1 반사층(220)의 상부면에 패시베이션층(270)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(270)은 세그먼트(segment) 단위로 분리된 각 에미터(E1, E2, E3, E4)의 측면에 배치되어, 각 에미터(E1, E2, E3, E4)를 보호하고 절연시킬 수 있다. 패시베이션층(270)은 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있다.
제2 전극(280)이 제2 반사층(250)과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 전극(280)은 패드전극(290)로부터 연장되어 각 에미터(E1, E2, E3, E4)를 둘러싸는 패시베이션층(270)을 경유하여 제2 반사층(250)의 일부에 접촉될 수 있다. 제2 전극(280)은 패시베이션층(270) 위에 배치될 수 있다.
제2 전극(280)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속일 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(280)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
제1 실시예는 확산부(140)의 형상을 변형시켜 광 출력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 실시예는 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)이 직사각 형상을 가지는 경우, 이러한 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)에 최적화되도록 확산부(140)의 형상을 변형시켜, 그 변형된 확산부(140)를 표면발광레이저 소자(200) 상에 배치시킴으로써, 광 출력을 향상시킬 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 표면발광레이저 소자(200)는 레이저빔이 방출되는 발광영역(245)과 레이저빔이 방출되지 않으며 발광영역(245)에 접하는 비발광영역(247)을 포함할 수 있다.
비발광영역(247)은 외부와의 전기적인 연결을 위한 본딩패드로서의 패드전극(290)가 배치되는 영역으로서, 이 비발광영역(247)에서는 어떠한 레이저빔도 생성되지 않는다. 발광영역(245)은 발광구조물(E)을 포함하고, 발광구조물(E)은 복수의 에미터(E1, E2, E3, E4)를 포함할 수 있다. 복수의 에미터(E1, E2, E3, E4) 각각에서 레이저빔이 생성되고, 그 생성된 레이저빔이 예컨대, 상부 방향을 향해 방출될 수 있다. 따라서, 발광영역(245)은 복수의 에미터(E1, E2, E3, E4)에서 생성된 레이저빔이 방출되는 영역일 수 있다.
발광영역(245)와 비발광영역(247)을 포함하는 표면발광레이저 소자(200)는 정사각 형상을 갖는데 반해, 표면광발출레이저 소자(200)의 발광영역(245)는 직사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 발광영역(245)은 x축 방향(이하, 제1 방향이라 함)으로의 제1 너비(W1)와 y축 방향(이하, 제2 방향이라 함)으로의 제2 너비(W2)를 가질 수 있다. 제2 너비(W2)는 제1 너비(W1)보다 클 수 있다. 따라서, 발광영역(245)은 제1 방향보다는 제2 방향으로 더 긴 직사각 형상을 가질 수 있다.
이와 같은 형상을 갖는 표면발광레이저 소자(200)에 최적화되어 광 출력을 향상시킬 수 있도록 확산부(140)의 형상이 변형됨으로써, 확산부(140)으로부터 출사되는 광 출력이 향상될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 표면발광레이저 소자(200) 위에 확산부(140)가 배치될 수 있다.
확산부(140)는 플레이트(141)와 패턴어레이(144)를 포함할 수 있다. 패턴어레이(144)는 플레이트(141)의 하부에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 패턴어레이(144)는 패턴층으로 지칭될 수 있다.
플레이트(141)는 우수한 내구성과 강도를 갖는 재질, 예컨대 유리로 이루어질 수 있다. 패턴어레이(144)는 가공이 용이한 재질, 예컨대 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 패턴어레이(144)와 플레이트(141)가 동일한 재질, 유리 또는 고분자 수지로 이루어질 수도 있다. 예컨대, 고분자 수지의 베이스기판의 표면이 표면 처리되어 베이스기판의 표면 상에 패턴어레이(144)가 형성될 수 있다.
패턴어레이(144)는 표면발광레이저 소자(200)와 마주하도록 확산부(140)의 플레이트(141)의 하면 상에 배치될 수 있다.
패턴어레이(144)는 복수의 패턴(145)을 포함할 수 있다. 예로서, 패턴(145)은 마이크로 렌즈, 요철 패턴 등을 포함할 수 있다. 패턴(145)의 크기는 균일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
복수의 패턴(145)은 제1 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 복수의 패턴(145)은 제2 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다.
패턴(145)은 제1 방향으로의 너비(또는 길이)와 제2 방향으로의 너비가 상이할 수 있다. 각 패턴(145)은 제1 방향을 따라 짧은 단축을 가지고 제2 방향을 따라 긴 장축을 가질 수 있다. 따라서, 패턴(145)의 장축의 길이가 패턴(145)의 단축의 길이보다 클 수 있다.
각 패턴(145)의 크기는 서로 상이한 랜덤한 모양을 가질 수 있다. 예컨대, 어떤 패턴은 거의 원 형상에 가까운 타원 형상을 가질 수 있다. 어떤 패턴은 거의 막대 형상에 가까운 타원 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 각 패턴(145)의 크기가 서로 상이하더라도, 각 패턴(145)의 장축은 제2 방향을 따라 가질 수 있다.
각 패턴(145)의 두께(또는 높이)는 서로 상이할 수 있다. 어떤 패턴의 두께는 다른 패턴의 두께보다 클 수도 있고 작을 수도 있다. 패턴(145)는 플레이트(141)로부터 예컨대, 하부 방향을 따라 돌출된 돌출영역을 가질 수 있다. 이 돌출영역의 최저점이 각 패턴마다 서로 상이할 수 있다. 돌출영역의 최저점은 꼭지점을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 각 패턴의 면은 라운드 형상, 직선 형상 등을 가질 수 있다. 각 패턴은 울퉁불퉁한 형상을 가질 수 있다. 어떤 패턴끼리는 서로 접하여 배치되고 다른 패턴끼리는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 방향으로 따라 6개의 패턴이 일렬로 배치되고, 제2 방향을 따라 13개의 패턴이 일렬로 배치되어, 총 78개의 패턴(145)이 확산부(140)의 플레이트(141)의 하부에 배치될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 확산부(140)는 예컨대, 제1 방향으로의 제1 너비(W1)와 제2 방향으로의 제2 너비(W2)를 가질 수 있다. 이러한 경우, 제1 너비(W1)와 제2 너비(W2)가 동일할 수 있다. 따라서, 확산부(140)는 정사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
확산부(140)의 제1 너비(W1) 및 제2 너비(W2) 각각은 적어도 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)의 제1 너비(W1) 또는 제2 너비(W2)보다 클 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 표면발광레이저 소자와 확산부를 x축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제1 너비(W1)를 갖는 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)에서 방출된 제1 레이저빔은 확산부(140)에 의해 제1 화각(A1)을 갖는 제2 레이저빔으로 출사될 수 있다. 확산부(140)의 패턴어레이(144)가 제1 방향으로 단축을 가지므로, 확산부(140)의 패턴어레이(144)에 의해 제1 레이저빔이 보다 크게 굴절될 수 있다. 이와 같이 굴절된 제1 레이저빔이 보다 큰 입사각으로 확산부(140)의 플레이트(141)의 상면으로 입사되어, 확산부(140)의 상면에서 보다 큰 출사각을 갖는 제2 레이저빔으로 출사될 수 있다.
예컨대, 확산부(140)의 플레이트(141)가 1.51 내지 1.54의 굴절률을 갖는 유리 재질로 이루어지는 경우, 확산부(140)의 플레이트(141)와 공기가 접하는 플레이트(141)의 상면에서, 임계각은 대략 41.8°일 수 있다.
확산부(140)의 플레이트(141)의 상면으로 41.8°보다 큰 입사각이 입사되는 경우, 제1 레이저빔이 전반사되어 투과되지 않는다. 따라서, 제1 레이저빔이 보다 큰 입사각으로 확산부(140)의 플레이트(141)의 상면으로 입사되되, 그 입사각은 41.8°보다 작도록 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 패턴(145)가 설계될 수 있다.
표면발광레이저 소자(200)에서 생성된 레이저빔은 제1 레이저빔으로 지칭되고, 확산부(140)에서 출사되는 레이저빔은 제2 레이저빔으로 지칭될 수 있다.
도 10a는 확산부의 출력 광에서 x축 방향을 따른 제1 화각을 보여준다.
확산부(140)의 중심을 기준으로 -90°으로부터 +90°으로 이동하면서 측정된 제2 레이저빔의 세기가 도 10a와 같이 나타내어질 수 있다. 이와 같이 측정된 제2 레이저빔의 세기 중 50%에 해당하는 각도 범위가 화각으로 정의될 수 있다.
제2 레이저빔의 제1 화각(A1)은 70° 내지 85°일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 85° 이상의 제1 화각(A1)이 얻어지는 경우, 임계각에 근접한 입사각을 갖는 제1 레이저빔이 확산부(140)의 플레이트(141)의 상면으로 입사되어, 전반사될 가능성이 높다. 70° 이하의 제1 화각(A1)이 얻어지는 경우, 나중에 설명할 제2 화각(A2)과 동일하여 광 출력이 향상될 수 없다.
표면발광레이저 소자(200)의 제1 축(x축)에 대응되는 확산부(140)에서는 비교적 큰 제1 화각(A1)을 갖는 제2 레이저빔이 출사될 수 있다,
도 9는 실시예에 따른 표면발광레이저 소자(200)와 확산부를 y축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 제1 너비(W1)보다 큰 제2 너비(W2)를 갖는 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)에서 방출된 제1 레이저빔은 확산부(140)에 의해 제2 화각(A2)을 갖는 제2 레이저빔으로 출사될 수 있다. 확산부(140)의 패턴어레이(144)가 제2 방향으로 장축을 가지므로, 확산부(140)의 패턴어레이(144)에 의해 제1 레이저빔이 보다 덜 굴절될 수 있다. 이와 같이 보다 덜 굴절된 제1 레이저빔이 보다 작은 입사각으로 확산부(140)의 플레이트(141)의 상면으로 입사되어, 확산부(140)의 상면에서 보다 작은 출사각을 갖는 제2 레이저빔이 출사될 수 있다. 이러한 경우, 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 패턴(145)의 단축에서 출사되는 제2 레이저빔의 출사각은 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 패턴(145)의 장축에서 출사되는 제2 레이저빔의 출사각보다 클 수 있다.
도 10b에 도시한 바와 같이, 제2 레이저빔의 제2 화각(A2)은 50° 내지 70°일 수 있지만,, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 70° 이상의 제2 화각(A2)이 얻어지는 경우, 제1 화각(A1)과 동일하여 광 출력이 향상될 수 없다. 50° 이하의 제2 화각(A2)이 얻어지는 경우, 화각이 좁아 확산 기능으로서의 역할을 할 수 없다. 표면발광레이저 소자(200)의 제2 축(y축)에 대응되는 확산부(140)에서는 비교적 작은 제2 화각(A2)을 갖는 제2 레이저빔이 출사될 수 있다.
이상과 같이, 표면발광레이저 소자(200)로부터 방출된 제1 레이저빔은 확산부(140)에 의해 제1 방향으로 제1 화각(A1)을 가지고 제2 방향으로 제2 화각(A2)을 갖는 제2 레이저빔으로 출사될 수 있다. 제1 화각(A1)은 제2 화각(A2)보다 10° 내지 20° 클 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 화각(A1)이 제2 화각(A2)보다 20° 이상 큰 경우 확산부(140)에서의 전반사에 의해 확산부(140)로부터 출력되는 제2 레이저빔의 광 출력이 줄어들 수 있다. 제1 화각(A1)이 제2 화각(A2)와 10° 이하의 차이를 갖는 경우, 광 출력이 줄어들 수 있다.
제2 레이저빔은 직사각 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 레이저빔은 제1 방향으로의 제1 화각(A1)이 제2 방향으로의 제2 화각(A2)보다 큰 직사각 형상을 가질 수 있다.
이하에는 제1 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지에 대한 실험 결과를 설명한다.
제1 실시예에서는 2개의 샘플(#1)과 샘플(#2)이 사용되었다.
제1 샘플(#1) 및 제2 샘플(#2) 모두 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)은 제1 방향을 따라 14개의 에미터가 배열되고 제2 방향을 따라 22개의 에미터가 배열될 수 있다. 이에 반해, 제1 샘플에서는 확산부(140)에서 더 큰 화각을 갖도록 배열된 패턴어레이(144)가 제1 방향과 일치되도록 배치되고, 제2 샘플에서는 확산부(140)에서 더 큰 화각을 갖도록 배열된 패턴어레이(144)가 제2 방향과 일치되도록 배치될 수 있다.
확산부(140)으로는 84° 및 72°의 화각을 갖는 확산부(140)과 72° 및 55°의 화각을 갖는 확산부(140)이 사용되었다.
도 11a 및 도 11b는 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 광 출력을 보여준다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 84° 및 72°의 화각을 갖는 확산부(140)이 사용되는 경우, 제1 샘플(#1)이 제2 샘플(#2)에서보다 대략 1.18% 더 큰 광 출력이 얻어졌다. 이로부터, 광(wide) 화각(84°)이 얻어지는 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 단축이 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)의 단축과 일치되도록 배치될 때(제1 샘플(#1))가 협(narrow) 화각(72°)이 얻어지는 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 장축이 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)의 단축과 일치되도록 배치될 때(제2 샘플(#2))보다 큰 광 출력을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
도 11b에 도시한 바와 같이, 72° 및 55°의 화각을 갖는 사용되는 경우, 제1 샘플(#1)이 제2 샘플(#2)에서보다 대략 1.76% 더 큰 광 출력이 얻어졌다. 이로부터, 광(wide) 화각(72°)이 얻어지는 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 단축이 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)의 단축과 일치되도록 배치될 때(제1 샘플(#1))가 narrow) 화각(55°)이 얻어지는 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 장축이 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)의 단축과 일치되도록 배치될 때(제2 샘플(#2))보다 큰 광 출력을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
화각범위가 더 작은 확산부(140)이 사용될 때(도 11b)가 그렇지 않을 때(도 11a)보다 더 큰 광 출력이 얻어짐을 확인할 수 있다.
도 11a 및 도 11b로부터, 광 화각이 얻어지는 확산부(140)의 패턴어레이(144)의 단축이 표면발광레이저 소자(200)의 발광영역(245)의 단축과 일치되도록 배치하거나 화각 범위가 작아지도록 함으로써, 보다 큰 광 출력이 얻어질 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 파워 드룹(droop)을 보여준다.
파워 드룹이라 함은 확산부(140)이 없는 상태, 즉 표면발광레이저 패키지로부터 측정된 광 출력 대비하여 확산부(140)이 표면발광레이저 패키지 상에 배치된 후 확산부(140)으로부터 측정된 광 출력의 감소 비율로 정의될 수 있다. 따라서, 파워 드롭이 클수록 확산부(140)에 의해 출사되는 광 출력도 클 수 있다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 84° 및 72°의 화각을 갖는 확산부(140)이 사용되는 경우, 제1 샘플(#1)에서는 대략 93.2%의 파워 드룹이 얻어지는데 반해, 제2 샘플(#2)에서는 이보다 작은 대략 92%의 파워 드룹이 얻어질 수 있다. 이로부터, 제1 샘플(#1)에서는 제2 샘플(#2)보다 큰 파워 드룹이 얻어지므로, 제1 샘플(#1)에서 제2 샘플(#2)보다 큰 광 출력이 얻어짐을 확인할 수 있다.
도 12b에 도시한 바와 같이, 72° 및 55°의 화각을 갖는 사용되는 경우, 제1 샘플(#1)에서는 대략 94.2%의 파워 드룹이 얻어지는데 반해, 제2 샘플(#2)에서는 이보다 작은 92.5%의 파워 드룹이 얻어질 수 있다. 이로부터, 제1 샘플(#1)에서는 제2 샘플(#2)보다 큰 파워 드룹이 얻어지므로, 제1 샘플(#1)에서 제2 샘플(#2)보다 큰 광 출력이 얻어짐을 확인할 수 있다.
(제2 실시예)
도 13 및 도 14는 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 나타낸 단면도이고, 15은 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 접착 부재의 흐름을 나타낸 개략 단면도이고, 16는 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 빔 지향 특성에 나타낸 도면이다.
제2 실시예는 확산부(140)의 구조가 달라진 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 기능, 구조나 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 제2 실시예에서 생략된 설명은 상술한 제1 실시예로부터 용이하게 이해될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제2 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 기판(110), 하우징(130), 표면발광레이저 소자(200), 확산부(140)를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 기판(110)과 상기 하우징(130)이 서로 분리된 부품으로 제공되어 결합되는 경우, 상기 기판(110)과 상기 하우징(130) 사이에 접착부재(150)이 제공될 수 있다.
예로서, 상기 접착부재(150)은 유기물을 포함할 수 있다. 상기 접착부재(150)는 에폭시 계열의 레진을 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착부재(150)는 실리콘계 레진을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 확산부(140)를 포함할 수 있다. 상기 확산부(140)는 상기 표면발광레이저 소자(200) 위에 배치될 수 있다. 상기 확산부(140)는 상기 하우징(130) 위에 배치될 수 있다. 상기 확산부(140)는 상기 하우징(130)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 확산부(140)는 상기 하우징(130)의 상부에 형성된 리세스 영역(142)에 안착될 수 있다.
확산부(140)는 빛을 확산시키는 재질이라면 한정되지 않지만, 본 실시예에서는 확산부(140)로 내부에 확산재를 포함하는 글래스(Glass)가 사용될 수 있다.
확산부(140)는 플레이트(140)과 플레이프(140) 하부에 배치되는 패턴어레이(144)를 포함할 수 있다. 패턴어레이(144)는 발광 소자에서 출사된 빛의 확산 또는 광 시야각을 조절하는 것으로서, 다수의 패턴(145)를 포함할 수 있다. 패턴어레이(144)는 표면발광레이저 소자(200)와 대면하는 플레이트(141)의 하면에 형성될 수 있다. 패턴어레이(144)는 하우징(130)의 내측면과 이격 배치될 수 있다.
각 패턴(145)은 반구 형상으로 형성될 수 있다. 각 패턴(145) 의 형상은 이에 한정되지 않으며, 프리즘, 다각 형상 등 다양한 패턴을 포함할 수 있다. 각 패턴(145)의 측면은 플레이트(141) 의 하부면에 대해 일정 각도로 경사지도록 배치될 수 있다. 예컨대, 각 패턴(145)의 측면은 플레이트(141)에 대해 90도 이상의 경사각을 가질 수 있다. 각 패턴(145)의 측면의 경사 각도를 제어하게 되면, 접착부재(150)의 퍼짐성을 보다 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
각 패턴(145)는 플레이트(141) 와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이와 다르게 각 패턴(145)는 플레이트(141)과 상이한 재질로 형성될 수 있다. 일예로, 플레이트(141)은 글래스 재질을 포함할 수 있다. 플레이트(141)에 확산재가 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 각 패턴(145)은 폴리머 재질을 포함할 수 있다. 플레이트(141) 의 표면 장력은 각 패턴(145) 의 표면 장력보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 플레이트(141) 의 하부면으로 퍼지는 접착부재(150)은 플레이트(141)의 표면 장력과 각 패턴(145) 의 표면 장력 차이에 따라 각 패턴(145) 의 측면을 통해 퍼지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 패턴어레이(144)의 높이(H)는 접착부재(150)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 패턴어레이(144) 접착부재(150)의 높이 차에 의해 접착부재(150)이 패턴어레이(144)의 하부로 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
패턴어레이(144)의 높이(H)는 접착부재(150)의 높이보다 크게 형성되지만, 표면발광레이저 패키지(100A)의 사이즈에 따라 패턴어레이(144)의 높이와 접착부재(150)의 높이의 비는 달라질 수 있다. 또한, 표면발광레이저의 패키지(100A)의 사이즈에 따라 패턴어레이(144)과 하우징(130)의 내측 사이의 이격 거리가 달라질 수 있다. 또한, 표면발광레이저의 패키지(100A)의 사이즈에 따라 패턴어레이(144)의 폭이 달라질 수 있다.
도 14를 참조하여, 표면발광레이저의 패키지 구조의 사이즈에 따른 패턴어레이(144)의 높이(H), 패턴어레이(144)의 하우징의 내측 사이의 이격 거리 및 패턴어레이(144)의 폭을 살펴보기로 한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 패턴어레이(144)의 높이(H)는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
[수학식 1]
50㎛ < H < (H1/2)
즉, 패턴어레이(144)의 높이(H)는 표면발광레이저 소자(200)와 상기 확산부(140) 사이의 거리(H1)의 1/2의 값보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 패턴어레이(144)의 높이(H)는 최소 50um 를 초과하여 형성될 수 있다.
만약, 패턴어레이(144)의 높이(H)가 표면발광레이저 소자(200)와 상기 확산부(160) 사이의 거리(H1)의 1/2의 값보다 클 경우, 패턴어레이(144)가 표면발광레이저 소자(200)로부터 발산되는 빔을 모두 수광하지 못하게 되기 때문에 광 손실이 발생할 수 있다.
패턴어레이(144)와 상기 하우징(140)의 내측면과의 이격 거리(L)는 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
[수학식 2]
0 < L < (W-X1)
패턴어레이(144)와 상기 하우징(140)의 내측면과의 이격 거리(L)는 하우징(130)의 내측 폭(W)과 상기 표면발광레이저 소자(200)의 광 출사 영역의 폭(W1)의 1/2 보다 작게 형성될 수 있다. 이로 인해 패턴어레이(144) 빔 수광에 필요한 영역에만 형성되어 빛을 효과적으로 확산시킬 수 있게 된다.
패턴어레이(144)의 폭(X)은 표면발광레이저 소자(200)의 광 출사 영역(X1)보다 크게 형성될 수 있다. 구체적으로, 패턴어레이(144)의 폭(X)은 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.
[수학식 3]
X ≥≥ X1 + 2(H1-H)*tanθ
여기서, X는 패턴어레이(144)의 폭을 의미하며, X1은 표면발광레이저 소자(200)로부터 광이 출사되는 영역을 의미하며, H1은 표면발광레이저 소자(200)와 확산부(140) 사이의 이격 거리를 의미하며, H는 패턴어레이(144)의 높이를 의미하며, θ는 표면발광레이저 소자(200)로부터 발산되는 빔의 화각을 나타낸다. 이로 인해 패턴어레이(144)는 빔 수광에 필요한 영역에만 형성되어 빛을 효과적으로 확산시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명의 패턴어레이(144)는 최적의 폭, 높이, 하우징과의 이격 거리를 제공함으로써, 접착부재(150)의 침투를 방지하는 동시에 광 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
15에 도시된 바와 같이, 하우징(130)과 확산부(140) 사이의 접착부재(150)은 확산부(140)의 하부면을 따라 확산부(140)의 중심 영역으로 흐르게 된다. 확산부(140)의 하부 중심 영역으로 흐르는 접착부재(150)은 패턴어레이(144)의 측면에 접촉되고, 접착부재(150)의 높이와 패턴어레이(144) 높이 차이에 의해 접착부재(150)은 더 이상 퍼지지 않게 된다.
또한, 확산부(140)의 표면 장력과 각 패턴(145)의 표면 장력이 서로 다를 경우, 접착부재(150)의 퍼짐성은 더욱 감소하게 된다. 즉, 확산부(140)의 표면 장력이 각 패턴(145)의 표면 장력보다 클 경우, 접착부재(150)의 퍼짐성은 상당히 감소하게 된다. 확산부(140)는 내부에 확산재가 포함된 글래스를 포함할 수 있으며, 각 패턴(145)은 폴리머 계열을 포함할 수 있다. 물론, 확산부(140)와 각 패턴(145)의 재질은 이에 한정되지 않는다.
도 16에 도시한 바와 같이종래에는 접착층이 광 수광 영역에 침투한 경우, 빔의 화각이 현저하게 변화되고, 중심 영역의 강도가 플랫한 형성으로 변하게 되어 광 손실이 발생되었다.
반면, 실시예는 접착부재(150)가 하우징의 내측으로 침투하더라도 광 수광 영역까지 퍼지지 않게 되어, 접착부재(150)의 침투 전 후의 빔 화각의 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 또한, 중심 영역의 강도도 변화가 없게 되어 광 손실이 없음을 확인할 수 있다.
(제3 실시예)
17는 제3 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 나타낸 단면도이고, 18 및 19은 제3 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지의 확산패턴부를 나타낸 개략 단면도이다.
제3 실시예는 확산부(140)의 구조가 달라진 것을 제외하고는 제1 및 제2 실시예와 동일하다. 제3 실시예에서 제1 및 제2 실시예와 동일한 기능, 구조나 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 제3 실시예에서 생략된 설명은 상술한 제1 및 제2 실시예로부터 용이하게 이해될 수 있다.
도 17을 참조하면, 제3 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100B)는 기판(110), 하우징(130), 표면발광레이저 소자(200), 확산부(140)를 포함할 수 있다.실시예의 확산부(140)은 제1 플레이트(141)과 제1 플레이트(141)의 일측에 배치된 확산패턴부(160)을 포함할 수 있다.
실시예의 확산패턴부(160)는 제1 플레이트(141)의 아래에 배치된 제2 플레이트(161)와 제2 플레이트(161)의 아래에 배치된 패턴어레이(163)를 포함할 수 있다. 제2 플레이트(161)는 제1 플레이트(141)의 하부 중심 영역에 배치될 수 있다. 즉, 제2 플레이트(161)의 사이즈는 제1 플레이트(141)의 사이즈보다 작을 수 있다. 구체적으로, 제1 플레이트(141)의 하면은 중심영역과 중심영역을 둘러싸는 가장자리영역을 가질 수 있다. 중심영역은 제1 영역으로 지칭되고, 가장자리영역은 제2 영역으로 지칭될 수 있다. 이러한 경우, 제2 플레이트(161)는 제1 플레이트(141)의 제1 영역에 대응되어 배치되고, 패턴어레이(163)는 제2 플레이트(161)의 하면에 배치될 수 있다. 제2 플레이트(161)는 제1 플레이트(141)와 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 제2 플레이트(161)의 표면 장력은 제1 플레이트(141)의 표면 장력과 다르게 형성될 수 있다. 바람직하게는 제1 플레이트(141)의 표면 장력은 제2 플레이트(161)의 표면 장력보다 크게 형성될 수 있다. 제1 플레이트(141)로는 내부에 확산재가 포함된 글래스로 형성될 수 있다. 제2 플레이트(161)는 폴리머 재질을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 제2 플레이트(161)는 제1 플레이트(141)의 재질과 동일하게 형성될 수도 있다.
제2 플레이트(161)는 측면이 제1 플레이트(141)의 하부면과 수직을 이루도록 형성될 수 있다. 이로부터 제1 플레이트(141)의 하부로 흐르는 접착부재(150)은 제2 플레이트(161)의 측면에서 머무르게 되어 더 이상 퍼지지 않게 된다.
패턴어레이(163)는 다수의 패턴(165)을 포함할 수 있다.. 각 패턴(165)은 반구, 프리즘, 다각 형상을 포함할 수 있다. 각 패턴(165)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 각 패턴(165)은 확산부(140)로 입사되는 광의 확산 및 시야각을 효과적으로 제어할 수 있다. 각 패턴(165)은 제2 플레이트(161)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 각 패턴(165)은 제2 플레이트(161)와 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 제2 플레이트(161)가 제1 플레이트(141)와 다른 표면 장력을 가지도록 형성되었기 때문에 각 패턴(165)은 광의 확산 및 제어만을 수행할 수 있게 될 수 있다. 이로부터, 각 패턴(165)은 제1 플레이트(141)와의 표면 장력과 관계 없이 다양한 재질로 형성될 수 있다.
이와 다르게, 제2 플레이트(161)는 제1 플레이트(141)와 동일한 재질로 형성되고, 각 패턴(165)은 제2 플레이트(161)와 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 제1 플레이트(141) 및 제2 플레이트(161)는 확산재를 포함된 글래스를 포함할 수 있으며, 각 패턴(165)은 폴리머를 포함할 수도 있다.
18에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(161)의 높이(A1)는 각 패턴(165)의 높이(A2)보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제1 플레이트(141)의 하부면과 수직을 이루는 제2 플레이트(161)의 측면이 길어지게 되어 접착부재(150)의 진입을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
19에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(161)의 높이(A1)는 각 패턴(165)의 높이(A2)보다 작게 형성될 수 있다. 이러한 경우, 각 패턴(165)의 높이(A2)를 크게 형성함으로써, 광의 시야각을 보다 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
(제4 실시예)
도 20은 제4 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 나타낸 단면도이고, 도 21는 제4 실시예에 따른 표면발광레이저의 확산부를 나타낸 단면도이다.
제4 실시예는 확산부(140)의 구조가 달라진 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 제4 실시예에서 제1 실시예와 동일한 기능, 구조나 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 제4 실시예에서 생략된 설명은 상술한 제1 실시예로부터 용이하게 이해될 수 있다.
도 20을 참조하면, 제4 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100C)는 기판(110), 하우징(130), 표면발광레이저 소자(200), 확산부(140)를 포함할 수 있다.
확산부(140)는 하우징(130)의 상부의 리세스 영역(142)에 배치될 수 있다. 확산부(140)의 측면은 하우징(130)의 리세스 영역(142) 측면과 접할 수 있다. 확산부(140)의 하부면 가장자리 영역은 하우징(130)의 상부면과 접할 수 있다. 접착부재(150)은 확산부(140)의 하부면과 하우징(130)의 상부면 사이에 배치될 수 있다. 접착부재(150)은 확산부(140)의 측면과 하우징(130)의 측면 사이에도 더 배치될 수 있다.
확산부(140)의 가장자리의 하부면에는 확산부(140)의 하부로 돌출 형성된 돌출부(147)를 더 포함할 수 있다. 돌출부(147)는 확산부(140)의 하면으로부터 하부 방향을 따라 돌출될 수 있다. 돌추부는 예컨대, 옆에서 보았을 때 사각 형상을 가지지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 돌출부(147)는 하우징(130)의 리세스 영역(142)에 대응되어 배치될 수 있다. 하우징(130)의 리세스 영역(142)에는 돌출부(147)에 대응되는 홈(133)이 배치될 수 있다. 홈(133)은 하우징(130)의 리세스 영역(142)의 상면에 배치될 수 있다.
하우징(130)에 형성된 홈(133)에는 확산부(140)의 돌출부(147)가 결합됨으로써, 접착부재(150)이 확산층(140)의 하부면을 흐르는 것이 억제될 수 있다. 보다 효과적으로 접착부재(150)의 흐름을 막기 위해 돌출부(147)는 높이는 접착부재(150)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 또한, 하우징(130)에 형성된 홈(133)에는 확산부(140)의 돌출부(147)가 결합됨으로써, 확산부(140)가 하우징(130)에 확실하게 고정될 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 돌출부(147)는 확산층(140)의 하부면을 따라 원형의 띠 형상으로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 돌출부(147)는 다수개로 분할되어 형성될 수 있다.
상기에서는 확산부의 하부에 돌출부(147)를 형성하고, 하우징의 상부면에 홈(133)을 형성하였지만, 이에 한정되지 않는다. 하우징의 상부면에 돌출부를 형성하고, 이와 대응하는 확산부의 하부면에 홈을 형성할 수도 있다.
한편, 이상에서 설명된 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100)는 근접 센서, 자동 초점 장치 등에 적용될 수 있다. 예컨대, 실시예에 따른 자동 초점 장치는 빛을 발광하는 발광부와 빛을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다. 발광부의 예로서 도 1 내지 도 21을 참조하여 설명된 제1 내지 제4 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지(100) 중에서 적어도 하나가 적용될 수 있다. 수광부의 예로서 포토 다이오드가 적용될 수 있다. 수광부는 발광부에서 방출된 빛이 물체에서 반사되는 빛을 입사 받을 수 있다.
자동 초점 장치는 이동 단말기, 카메라, 차량용 센서, 광 통신용 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 자동 초점 장치는 피사체의 위치를 검출하는 멀티 위치 검출을 위한 다양한 분야에 적용될 수 있다.
도 22는 실시예에 따른 표면발광레이저 패키지를 포함하는 자동 초점 장치가 적용된 이동 단말기의 사시도이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 실시예의 이동 단말기(1500)는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다.
플래쉬 모듈(1530)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다. 카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.
자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 자동 초점 장치(1510)는 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 자동 초점 장치(1510)는 표면발광레이저 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.
실시예는 광통신, 센서, 자동 초점장치, 근접 센서, 자동 초점 장치 등에 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 비발광영역과 각각 제1 레이저빔을 생성하는 복수의 에미터를 포함하는 발광영역을 갖는 표면발광레이저 소자;
    상기 표면발광레이저 소자의 둘레에 배치되는 하우징; 및
    상기 표면발광레이저 소자 상에 배치되는 확산부를 포함하고,
    상기 발광영역은 제1 방향으로의 제1 너비와 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로의 제2 너비를 가지고,
    상기 제2 너비는 상기 제1 너비보다 크고,
    상기 확산부는 상기 제1 레이저빔을 상기 제1 방향으로의 제1 화각과 상기 제2 방향으로의 제2 화각을 갖는 제2 레이저빔으로 출력시키고,
    상기 제1 화각은 상기 제2 화각보다 큰 표면발광레이저 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산부는,
    플레이트; 및
    상기 표면발광레이저 소자와 마주하는 상기 플레이트의 하부에 배치되는 패턴어레이를 포함하고,
    상기 패턴어레이는,
    상기 제1 방향을 따라 단축을 갖고 상기 제2 방향을 따라 장축을 갖는 복수의 패턴을 포함하는 표면발광레이저 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 레이저빔은,
    상기 제1 화각은 상기 제2 화각보다 큰 직사각 형상을 갖는 표면발광레이저 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 레이저빔은,
    상기 제1 방향으로의 출사각이 상기 제2 방향으로의 출사각보다 큰 표면발광레이저 패키지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 화각은 상기 제2 화각보다 10° 내지 20° 큰 표면발광레이저 패키지.
  6. 기판;
    상기 기판 위에 배치된 표면발광레이저;
    상기 기판 위에 배치되며, 상기 표면발광레이저 둘레에 배치된 하우징;
    상기 하우징 위에 배치되며, 상기 표면발광레이저와 이격 배치된 제1 플레이트;
    상기 하우징과 제1 플레이트 사이에 배치된 접착부재; 및
    상기 표면발광레이저와 대면하는 상기 제1 플레이트의 일측면에 배치되는 패턴어레이를 포함하고,
    상기 패턴어레이는 상기 하우징의 내측면과 이격 배치되며, 상기 패턴어레이높이는 상기 표면발광레이저 소자와 상기 확산부 사이의 거리의 1/2의 값보다 작게 형성되고, 상기 패턴어레이의 폭은 상기 표면발광레이저의 광 출사 영역 보다 큰 표면발광레이저 패키지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴어레이와 상기 하우징의 내측면과의 이격 거리는 상기 하우징의 내측 폭과 상기 표면발광레이저의 광 출사 영역의 폭 차이의 1/2 보다 작은 표면발광레이저 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패턴어레이의 폭은 아래 식에 의해 결정되는 표면발광레이저 패키지.
    X ≥ X1 + 2(H1-H)*tanθ (여기서, X는 패턴어레이의 폭을 의미하며, X1은 표면발광레이저로부터 광이 출사되는 영역을 의미하며, H1은 표면발광레이저와 확산부 사이의 이격 거리를 의미하며, H는 패턴어레이의 높이를 의미하며, θ는 표면발광레이저로부터 발산되는 빔의 화각을 의미함)
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴어레이의 높이는 50um를 초과하는 표면발광레이저 패키지.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 패턴어레이 사이에 배치되는 제2 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 제2 프레이트의 사이즈는 상기 제1 플레이트의 사이즈보다 작은 표면발광레이저 패키지.
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