KR100880274B1 - 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한레이저 모듈 패키지 - Google Patents
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Abstract
레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한 레이저 모듈 패키지가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면 레이저광을 생성 출력하기 위한 레이저 모듈 패키지에서 상기 패키지 기저면에 위치하는 스템(stem)을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀을 배치하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 소정 영역에 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면 구동핀을 스템 하부면의 특정 영역에 편중 배치시킴으로써 방열판의 부착 면적을 넓혀 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
레이저 모듈 패키지, 방열판, 구동핀, 배치.
Description
본 발명은 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자에 구동 전원을 공급하기 위한 구동핀을 패키지 기저면의 스템을 관통하여 형성시킴에 있어서, 패키지 하부면에 부착하는 방열판의 부착 면적을 넓힘으로써 방열 효율을 극대화시킬 수 있도록 구동핀을 스템 하부면의 특정 영역에 편중 배치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한 레이저 모듈 패키지에 관한 것이다.
최근 컬러 디스플레이 기술이 발달함에 따라 TV, 모니터 등의 대형 디스플레이 장치는 물론 휴대 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 등의 소형 디스플레이 장치에 대한 수요도 날로 증가하고 있다. 이러한 컬러 영상을 생성함에 있어서 백색 광원으로부터 조사된 광을 컬러 필 터 등을 통하여 빛의 3원색이 적색, 청색, 녹색으로 분리하여 사용하는 방식이 이용되기도 하지만, 적색, 청색, 녹색의 3색 광원을 별도로 두고 동시 또는 순차 조사하는 방식을 이용할 수도 있다. 이때, 백색 광원 또는 적색, 청색 , 녹색 광원으로서는 주로 레이저 다이오드(LD : laser diode)가 이용되며, 이러한 레이저 다이오드를 포함한 단일 패키지 형태의 레이저 모듈이 상용 제작되고 있다.
그러나 종래 기술에 의하면 레이저 모듈 패키지에 있어서, 패키지 내부의 각 소자(레이저 다이오드(LD), 포토 다이오드(PD : Photo Diode), 서미스터(thermistor) 등)의 동작에 따라 자체 발생하는 내부 열에 의하여 또는 패키지 외부의 환경 온도 변화에 의하여 다시 각 소자들이 영향을 받아 출력광의 파장과 파워가 불안정하게 변화하는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하고 패키지 내부 또는 외부에서 발생하는 열 또는 온도에 의한 악영향을 감소시키기 위한 방법으로서 열전 소자(TEC : Thermoelectric element)를 패키지 내부에 두는 방법이 이용될 수 있다. 다만, 이와 같이 패키지 내부에 열전 소자를 두는 방법이 실효성을 거두기 위해서는 패키지 내부의 열을 패키지 외부로 효율적으로 방출시킬 수 있는 최적화된 방열 구조를 갖추는 것이 필수적이다.
그러나 레이저 모듈 패키지에서의 종래의 구동핀 배치 방식에 의하면 이러한 방열성 및 방열 효율을 고려하지 않은 문제점이 있었다. 레이저 모듈 패키지에 있어서 종래의 핀 배치 방식이 도 1을 통해 도시되고 있다. 도 1은 레이저 모듈 패키지(10)의 외형을 도시하고 있으며, 그 외형을 살펴보면 레이저 모듈 패키지(10)는 그 기저면에 위치한 스템(stem)(11), 패키지 내부의 각 소자를 보호하기 위해 밀봉 시켜 패키징한 밀봉캡(12), 레이저 모듈에 의해 생성된 레이저광을 외부로 출력시키기 위한 투과창(13), 외부로 돌출되어 있으며 스템(11)을 관통하여 형성됨으로써 패키지 내부의 각 소자에 구동 전원을 공급하기 위한 3개의 구동핀(제1 핀 내지 제3 핀, 식별번호 14-1 내지 14-3 참조)을 포함하고 있다. 이때, 도 1은 레이저 모듈 패키지(10) 내부에 레이저광을 생성하기 위한 레이저 다이오드(미도시) 및 레이저 다이오드로부터 생성되는 레이저광의 광출력 세기를 측정하기 위한 포토 다이오드(미도시) 만이 존재하는 경우를 가정한 것으로서, 예를 들어 구동핀 중 제1 핀(14-1)은 레이저 다이오드 및 포토 다이오드의 (-) 전극 단자에 공통 연결되는 접지핀(ground pin)으로, 제2 핀(14-2)은 레이저 다이오드의 (+) 전극 단자에 연결되는 전원핀(power pin)으로, 제3 핀(14-2)은 포토 다이오드의 (+) 전극 단자에 연결되는 전원핀으로 기능하는 것이다.
그러나 종래의 구동핀 배치 방식에 의하면, 패키지 내부 각 소자에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀들을 배치시킴에 있어서 방열 기능을 크게 고려하지 않고 패키지 하부면에 적당히 배치(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 핀 내지 제3 핀(14-1 내지 14-3)을 스템(11) 하부면의 중심을 기준하여 대략 120°간격을 갖는 위치에 적당히 배치)시키고 있었다. 따라서 이러한 종래의 구동핀 배치 방식에 의하면 구동핀의 배치 영역이 너무 넓게 분포되고 있어, 레이저 모듈 패키지 내부에서 발생한 내부 열의 외부 방출을 돕기 위해 부착하는 방열판(후술할 도 5의 식별번호 186 참조)과 패키지 하부면 간의 부착 면적을 넓히는데 큰 방해 요소로 작용하였으며, 이러한 이유로 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 극대화하 지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 구동핀을 스템 하부면의 특정 영역에 편중 배치시킴으로써 방열판의 부착 면적을 넓혀 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 극대화시킬 수 있는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한 레이저 모듈 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 높임으로써 패키지의 내외부에서 발생한 열 또는 온도 변화에 의한 영향을 줄여 레이저 모듈 패키지의 동작 정확성, 신뢰성 및 안정성을 극대화시킬 수 있는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한 레이저 모듈 패키지를 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저광을 생성 출력하기 위한 레이저 모듈 패키지에서 상기 패키지 기저면에 위치하는 스템(stem)을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀을 배치하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 소정 영역에 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 외곽 영역이되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 외곽 영역을 따라 열지어 배치될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 외곽 일 영역 및 이와 대향되는 위치의 타 영역이되, 상기 복수개의 구동핀 중 일부는 상기 외곽 일 영역에, 나머지는 상기 외곽 타 영역에 각각 열지어 배치될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 중심 영역이되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 중심 영역에 열지어 배치될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 중심으로부터 외곽 방향의 영역이되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 중심으로부터 외곽 방향을 따라 열지어 배치될 수 있다.
여기서, 상기 복수개의 구동핀은 상기 소정 영역에 동일 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수개의 구동핀은 상기 소정 영역에 일렬 배치될 수 있다.
여기서, 상기 스템의 하부면은 원형이되, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 중심을 꼭지점으로 하는 부채꼴 형태의 영역일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저광을 생성 출력하는 레이저 모듈 패키지에 있어서, 상기 레이저 모듈 패키지의 기저면에 위치하는 스템(stem); 상기 스템을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀; 및 상기 복수개의 구동핀이 상기 스템을 관통하는 위치에 대응되는 영역을 제외한 상기 스템의 하부면에 부착되어 상기 레이저 모듈 패키지에서 발생한 내부 열을 패키지 외부로 방열시키는 방열판을 포함하되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 방열판과 상기 스템 하부면 간의 부착 면적이 증가될 수 있도록 상기 스템 하부면의 소정 영역에 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 외곽 영역이되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 외곽 영역을 따라 열지어 배치될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 외곽 일 영역 및 이와 대향되는 위치의 타 영역이되, 상기 복수개의 구동핀 중 일부는 상기 외곽 일 영역에, 나머지는 상기 외곽 타 영역에 각각 열지어 배치될 수 있다.
여기서, 상기 소정 영역은 상기 스템 하부면의 중심 영역이되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 중심 영역에 열지어 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한 레이저 모듈 패키지에 의하면, 구동핀을 스템 하부면의 특정 영역에 편중 배치시킴으로써 방열판의 부착 면적을 넓혀 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 높임으로써 패키지의 내외부에서 발생한 열 또는 온도 변화에 의한 영향을 줄여 레이저 모듈 패키지의 동작 정확성, 신뢰성 및 안정성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접 속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서에서는 녹색 레이저 모듈 패키지에 적용되는 경우를 중심으로 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법을 설명하지만, 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법은 백색 레이저 모듈 패키지, 적색 레이저 모듈 패키지, 청색 레이저 모듈 패키지를 포함하여 모든 레이저 모듈 패키지에 적용될 수 있음은 별도의 설명이 없더 라도 자명하다 할 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법이 적용 가능한 일 예로서 녹색 레이저 모듈 패키지의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 녹색 레이저 모듈 패키지의 일 부분을 일 방향에 따라 바라본 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법이 적용 가능한 일 예로서의 녹색 레이저 모듈 패키지(100)는 펌핑 광원(110), 서브 마운트(115), 레이저 매질(120), 광학 크리스털(130), 빔 스플리터(145), 광검출기(160), 탑재부(185), 스템(180), 복수개의 구동핀(제1 핀(101-1) 내지 제8 핀(101-8), 이하 101로 약칭함), 밀봉캡(195), 투과창(190), 열전 소자(150) 및 서미스터(170)를 포함한다. 여기서, 도 2a의 (a) 방향에서 바라봤을 때를 기준하여 도 2b에서는 녹색 레이저 모듈 패키지의 내부 각 구성 요소 중 펌핑 광원(110), 레이저 매질(120), 광학 크리스털(130), 빔 스플리터(145), 광검출기(160) 및 서미스터(170)를 탑재한 탑재부(185)만을 도시하고 있다.
여기서, 패키지 기저면(하부면)에 위치하여 레이저 모듈 패키지 전체를 지지하는 역할을 수행하는 스템(stem)(180), 제작된 레이저 모듈을 패키지화하여 보호하기 위한 밀봉캡(195), 레이저 모듈로부터 생성된 레이저광이 패키지 외부로 출력될 수 있도록 투과시키는 투과창(190)은 레이저 모듈 패키지에 있어서 공지 요소에 해당하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
펌핑 광원(110)은 펌프광을 생성하여 출력한다. 예를 들어, 펌핑 광원(110) 은 808nm 파장의 펌프광을 생성 출력할 수 있으며, 이러한 펌핑 광원(110)으로는 InGaAs(indium gallium arsenide) 등의 화합물 반도체를 이용한 반도체 레이저, 레이저 다이오드 등을 포함하여 특별한 제한없이 이용될 수 있음은 물론이다.
이때, 펌핑 광원(110)은 서브 마운트(115)에 탑재될 수 있다. 서브 마운트(115)는 탑재 또는 장착하고자 하는 해당 소자의 취급이 수월하지 않은 경우에 있어 취급의 편의, 탑재의 편의 등을 고려하여 필요에 따라 해당 소자의 규격에 맞추어 먼저 장착한다. 예를 들어 서브 마운트(115)는 AIN 등과 같은 열전달 특성이 좋으면서 편평도를 제공하고, 펌핑 광원(110)의 구동 전극이 형성되어 있어 펌핑 광원(110)과 다이본딩, 와이어본딩 등으로 전기적으로 연결될 수 있다.
레이저 매질(120)은 펌핑 광원(110)으로부터 출력된 펌핑광을 입력받아 적외광으로 변환 출력한다. 레이저 매질(120)로는 Nd:YVO4(Neodymium:Yttrium Vanadate), Nd:YAG(Neodymium:Yttrium Aluminum Garnet) 등을 포함하여 레이저 발진 조건을 갖춘 물질이면 특별한 제한없이 이용될 수 있음은 물론이다. 광학 크리스털(130)은 레이저 매질(120)에 의해 변환 출력된 적외광을 입력받아 녹색 파장 대의 레이저광으로 변환 출력한다. 광학 크리스털(130)로는 예를 들어 KTP 크리스털(Potassium-titanyl-phosphate crystal) 등과 같은 비선형 광학 크리스털(NLO crystal)이 이용될 수 있다. 예를 들어, 펌핑 광원(110)으로부터 출력된 펌프광이 808nm 파장을 갖는 경우, 레이저 매질(120)은 808nm 파장의 펌프광을 1064nm 파장의 적외광으로 변환하고, 광학 크리스털(130)은 1064nm 파장의 적외광을 532nm 파장을 갖는 녹색 레이저광으로 변환하여 출력할 수 있다.
이때, 레이저 매질(120)과 광학 크리스털(130)은 레이저 매질(120)의 광출력면과 광학 크리스털(130)의 광입력면이 면접(面接)함으로써 하나의 단일체로서 구비될 수도 있음은 물론이다. 또한, 레이저 매질(120) 및 광학 크리스털(130)은 펌핑 광원(110)으로부터 출력된 펌프광을 손실없이 입력받기 위하여 펌핑 광원(110)의 광축과 동일한 광축을 가지도록 배치될 수 있다.
열전 소자(thermoelectric element)(150)는 녹색 레이저 모듈 패키지(100)를 구성하는 각 소자(또는 녹색 레이저 모듈 패키지 자체, 이하 이와 같음)에서 동작 온도의 제어가 필요한(또는 설계자에 의해 필요하다고 판단된) 소자에 대한 동작 온도를 조절하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 열전 소자(150)는 도 2a에 도시된 바와 같이 패키지 내외부의 온도 또는 열에 의하여 소자 동작에 영향을 받을 수 있는 소자들(도 2a의 경우 열전 소자(150) 상에 탑재부(185)를 매개하여 열적으로 결합된 펌핑 광원(110), 레이저 매질(120), 광학 크리스털(130), 광검출기(160), 서미스터(170)을 의미함)과 열적으로 결합함으로써 각 소자의 동작 온도를 적절히 제어할 수 있다.
여기서, 열적으로 결합한다는 의미는 해당 소자가 열전 소자(150)와 직접 결합하거나 부착(안착)되어 그 동작 온도가 제어되는 경우는 물론, 해당 소자와 열전 소자(150)가 열전도성이 우수한 물질에 의해 매개되어 열적으로 결합됨으로써 그 동작 온도가 제어되는 경우를 포함한다. 이와 같은 열전 소자(150)는 종류가 다른 2개의 금속을 접합시킨 후 전류를 흘려주면 한쪽은 흡열되고 다른 한쪽은 발열되는 펠티에 효과(peltier effect)를 이용한 소자로서, 흘려주는 전류의 방향을 달리함 에 따라 동일면이라도 경우에 따라서는 흡열되도록 또는 발열되도록 제어할 수 있으며, 그 전류량을 조절함에 따라 흡열량(냉각율) 및 발열량(난방율)을 적절히 제어할 수 있다. 따라서, 열전 소자(150)에 흘려주는 전류의 방향 및 전류량을 상황에 따라서 적절히 조절하게 되면, 해당 소자의 내부 온도가 해당 소자의 정상 동작에 필요한 동작 온도 범위 밖으로 벗어나지 않도록 정밀히 제어할 수 있게 된다.
서미스터(170)는 동작 온도의 제어가 필요한 각 소자(펌핑 광원(110), 레이저 매질(120), 광학 크리스털(130) 등) 중 설계에 따라 어느 하나 이상의 동작 온도를 측정하고, 열전 소자(150)가 해당 소자의 동작 온도를 제어할 수 있도록 그 측정 결과를 열전 소자(150)에 전달하는 역할을 수행한다. 따라서 서미스터(170)는 측정 대상인 해당 소자와 회로적으로 연결됨으로써 해당 소자의 동작 온도를 측정할 수 있는 위치라면 그 배치 위치 및 방식에 특별한 제한이 없으므로, 설계 조건 등에 따라 최적의 위치에 배치될 수 있음은 물론이다.
광검출기(160)는 본 발명의 녹색 레이저 모듈 패키지(100)를 통해 생성 출력되는 녹색 레이저광의 광출력 세기를 일정하게 유지하거나 또는 목표하는 광출력 세기를 갖도록 조정하기 위하여 녹색 레이저광의 광출력 세기를 모니터링하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 광검출기(160)는 도 2b에 도시된 바와 같이 광학 크리스털(130)로부터 생성 출력된 녹색 레이저광 중 빔 스플리터(145)에 의해 투과창(190)을 향하는 방향이 아닌 타방향으로 일부 분기된 녹색 레이저광을 수광함으로써 그 광출력 세기를 모니터링할 수 있다.
복수개의 구동핀(101)은 레이저 모듈 패키지에서 작동을 위하여 전원을 필요 로 하는 내부 각 소자(도 2a의 경우, 펌핑 광원(110), 열전 소자(150), 광검출기(160) 및 서미스터(170)를 의미함)에 구동 전원을 연결, 공급하기 위한 접속선으로서의 역할을 수행한다. 이를 위하여 복수개의 구동핀(101)은 패키지 기저면(하부면)에 위치하는 스템(180)을 관통하여 패키지 내부의 각 소자의 전극 단자와 연결(접속)된다.
이러한 복수개의 구동핀(101)을 본 발명의 배치 방법에 따라 패키지 하부면(스템(180) 하부면)에 형성시킬 그 배치 위치(관통 위치)에 대하여는 이하 도 4 내지 도 6d를 통하여 후술하기로 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법이 적용 가능한 일 예로서 녹색 레이저 모듈 패키지의 다른 구성을 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 녹색 레이저 모듈 패키지를 위에서(도 3a의 (b) 방향에서) 바라본 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 2a와 다른 구성에 따른 녹색 레이저 모듈 패키지(100)는 펌핑 광원(110), 서브 마운트(115), 레이저 매질(120), 광학 크리스털(130), 광검출기(160), 스템(180), 복수개의 구동핀(101), 밀봉캡(195), 투과창(190), 제1 열전 소자(150-1), 제2 열전 소자(150-2), 제1 탑재부(185-1) 및 제2 탑재부(185-2)를 포함한다. 이때, 도 3a 및 도 3b에 도시된 녹색 레이저 모듈 패키지(100)는 제1 열전 소자(150-1) 상에 안착된 제1 탑재부(185-1)를 매개하여 펌핑 광원(110)과 제1 열전 소자(150-1)가 열적으로 결합되고, 제2 열전 소자(150-2) 상에 안착된 제2 탑재부(185-2)를 매개하여 레이저 매질(120) 및 광학 크리스털(130) 와 제2 열전 소자(150-2)가 열적으로 결합되고 있다. 즉, 도 3a 및 도 3b의 경우에는 도 2a 및 도 2b에 도시된 녹색 레이저 모듈 패키지와 달리, 펌핑 광원(110)의 동작 온도는 제1 열전 소자(150-1)를 통하여 제어하고, 레이저 매질(120) 및 광학 크리스털(130)의 동작 온도는 제2 열전 소자(150-2)를 통하여 제어하는 분리 제어 방식을 채용하고 있다.
이는 펌핑 광원(110)의 정상 동작에 필요한 동작 온도 범위와 레이저 매질(120) 및 광학 크리스털(130)의 정상 동작에 필요한 동작 온도 범위가 상이할 수 있음을 고려한 것으로서, 도 3a 및 도 3b와 같은 분리 제어 방식을 채용하게 되면 각 소자의 동작 온도를 보다 최적화하여 제어할 수 있는 이점이 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 경우에는 별도로 분리된 2개의 열전 소자의 동작을 위하여 서미스터 역시 별도로 구비될 수 있다.
이때, 제1 열전 소자(150-1) 및 제2 열전 소자(150-2)의 사이의 분리 공간에 대응되는 소정 영역(도 3a 및 도 3b의 식별번호 184 참조)은 열을 차단할 수 있는 절연체 등의 열차단성 물질로 형성됨으로써, 제1 열전 소자(150-1) 및 제2 열전 소자(150-2) 간이 열적으로 분리될 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 복수개의 구동핀(101)은 열차단성 물질로 형성된 소정 영역(184, 이하 '열차단 영역'이라 함)을 관통하여 배치될 수 있다(후술할 도 6d와 대응 참조).
이하, 도 4 내지 도 6d를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구동핀 배치 방법을 설명하기로 하며, 이때 도 4, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 구 동핀 배치 방법이 명확히 이해될 수 있도록 하기 위하여 레이저 모듈 패키지의 하부면(즉, 스템(180) 하부면)만을 나타낸 것이다. 또한, 이하 도 4 내지 도 6d에서는 레이저 모듈 패키지가 원통형(예를 들어, TO can type)으로 제작된 경우를 가정하여 그 구동핀 배치 방법을 설명하지만, 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법은 레이저 모듈 패키지의 구현 형태에 상관없이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 것임을 당업자는 이하의 설명을 통하여 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 구동핀 배치 방법이 적용된 레이저 모듈 패키지의 하부면과 방열판의 결합 형태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법에 따라 복수개의 구동핀(101)이 스템(180) 하부면의 상반원 중 그 외곽 영역에 집중(편중)되어 분포되고 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서는 제1 핀(101-1) 내지 제8 핀(101-8)을 스템(180) 하부면의 일 특정 영역에 그 외곽을 따라 열지어(특히, 도 4 및 도 5의 경우에는 일렬로) 편중 배치시키는 방식을 이용하고 있는 것이다. 이때, 복수개의 구동핀(101)은 핀 간 접선, 간섭을 줄일 수 있는 최적 거리만큼 동일하게 이격되어 배치될 수 있다.
여기서, 도 4 및 도 5의 제1 핀(101-1) 내지 제8 핀(101-8)은 도 2a에 도시된 레이저 모듈 패키지의 경우를 예를 들어 도시한 것으로서, 이 경우에 구동 전원의 연결을 필요로 하는 4개 소자(즉, 펌핑 광원(110), 열전 소자(150), 광검출 기(160) 및 서미스터(170))에 대한 각각의 (+) 적극 단자, (-) 전극 단자와 일대일 대응된다. 따라서, 구동 전원의 연결을 필요로 하는 내부 소자가 더 존재하는 경우에는 이에 상응하여 구동핀이 더 추가될 수 있음은 물론이며, 각 소자의 (-) 전극 단자를 접지점(ground)으로 공통 연결하는 경우에는 구동핀의 수가 보다 줄어들 수도 있음(예를 들어, 도 2a의 경우와 같이 구동 전원이 필요한 내부 소자가 4개인 경우, 총 5개의 구동핀만으로 가능)은 물론이다.
이와 같이 복수개의 구동핀(101)을 스템(180) 하부면의 소정 영역에 편중 배치시키게 되면, 패키지 하부면(즉, 스템(180) 하부면)에 부착되는 방열판(186)의 부착 면적을 넓힐 수 있어(도 5 참조), 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 보다 최적화, 극대화할 수 있는 이점이 있다. 여기서, 방열판(186)은 열전도성이 매우 우수한 재료로 제작되며, 패키지 하부면 중 구동핀(101)이 배치되는 위치를 제외하는 영역에 부착됨으로써 패키지 내부에서 발생하여 스템(180)이 위치한 패키지 하부면(기저면) 방향으로 확산되는 열이 외부로 방출되기 쉽도록 보조하는 역할을 수행한다. 즉, 종래 기술에 따른 구동핀 배치 방법에 의하면 복수개의 구동핀들이 패키지 하부면에 넓은 면적을 거쳐 분리 배치되어 방열판(186)과 패키지 하부면 간의 부착 면적을 넓히는데 어려움이 있게 된다. 따라서, 도 4 및 도 5와 같이 구동핀(101)을 패키지 하부면 중 일 영역에 편중 배치시키게 되면, 방열판(186)과 패키지 하부면 간의 부착 면적을 증가시킬 수 있고, 이는 결국 패키지 내부에서 발생한 내부 열이 외부로 방출될 수 있는 열 방출 면적(즉, 방열 면적)을 증가시키는 것이므로 레이저 모듈 패키지에 있어서 방열 효율을 보다 높일 수 있게 된다.
또한, 방열판(186)과 패키지 하부면 간의 부착 면적은 구동핀(101)의 개수와도 밀접히 관련되므로, 앞서 상술한 방법과 같이 각 소자의 (-) 전극 단자를 접지점(ground)으로서 공통 연결시키는 방식을 이용하여 구동핀의 개수를 줄인다면 이 또한 방열 면적(부착 면적)을 늘릴 수 있는 또 다른 방법이 될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에서와 같이 구동핀을 특정 영역에 편중 배치시키는 방법은 다음과 같은 이유로도 종래 기술에 비하여 이점이 있다. 종래 기술에서와 같이 복수개의 구동핀들이 패키지 하부면에 넓은 면적을 거쳐 분리 배치시키게 되면, 방열판(186)을 일체로 제작하기 어려움은 물론 선배치된 구동핀들에 의하여 제작된 방열판(186)을 패키지 하부면에 부착하는데에도 어려움(예를 들어, 구동핀(101)과 방열판(186) 간의 접선, 간섭의 위험성)이 따르는 문제점이 있다. 이에 비하여 본 발명과 같이 구동핀들을 특정 영역에 몰아서 편중 배치시키게 되면, 방열판(186)을 그와 같이 구동핀들이 편중 배치될 영역에 대응되는 부분을 제외한 형태의 일체로 제작한 후, 구동핀(101)과 방열판(186) 간의 접선, 간섭의 위험을 고려하지 않고서도 패키지 하부면에 그대로 부착(즉, 도 5에서와 같이 패키지 하부면의 중심(102)과 방열판(186)의 중심(104)을 정렬시켜 그 축(103)을 따라 그대로 부착)할 수 있어 공정상 부착의 편의성을 증대시킬 있는 이점이 있는 것이다.
이하, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 구동핀 배치 방법을 간략히 설명하기로 한다. 여기서, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 구동핀 배치 방법의 원리(즉, 구동핀들을 패키지 하부면의 특정 영역에 편중 배치시킴 으로써 방열판(186)과 패키지 하부면 간의 부착 면적을 넓히고, 부착의 편의성을 증대시킴)에 따른 몇가지 다른 실시예를 예시한 것에 불과하며, 이외에도 본 발명의 상술한 원리가 적용된 다양한 구동핀 배치 방법이 더 존재할 수 있음은 자명하다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면이고, 도 6c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면이고, 도 6d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 6a의 제2 실시예에 따른 구동핀 배치 방법을 참조하면, 복수개의 구동핀(101)을 스템(180) 하부면(패키지 하부면)의 소정 영역에 편중 배치시키되, 구동핀(101) 중 일부(도 6a의 경우에는 제1 핀(101-1) 내지 제4 핀(101-4))는 스템(180) 하부면 중 상반원의 외곽 일 영역에, 나머지(제5핀(101-5) 내지 제8 핀(101-8))는 하반원의 외곽 일 영역에 각각 열지어 배치(즉, 양사이드에 각각 몰아서 배치)시키고 있다. 이때, 도 6a에서는 복수개의 구동핀(101)이 상반원의 외곽 일 영역, 하반원의 외곽 일 영역에 각각 일렬로 배치된 경우가 도시되고 있지만, 2열 이상으로 배치될 수도 있음은 물론이다(이는 도 6b 및 도 6c의 경우도 동일함). 또한 이때, 복수개의 구동핀(101)은 각 영역별로 동일 간격만큼 이격되어 배치될 수 있으며, 각 영역은 서로 대향(대칭)되는 위치일 수 있다(이는 도 6b 내지 도 6d의 경우도 동일함).
이때, 도 6a의 구동핀 배치 방법이 적용된 레이저 모듈 패키지의 하부면과 방열판의 결합 형태가 도 7을 통해 도시되고 있다.
그 다음으로 도 6b의 제3 실시예에 따른 구동핀 배치 방법을 참조하면, 복수개의 구동핀(101)을 스템(180) 하부면의 중심 영역에 열지어 편중 배치시키고 있다. 이는 도 3a 및 도 3b를 통해 앞서 설명한 바와 같이 열적 분리 구조에 보다 적합하게 적용될 수 있는 배치 방법일 수 있다.
또한, 도 6c의 제4 실시예에 따른 구동핀 배치 방법을 참조하면, 복수개의 구동핀(101)을 스템(180) 하부면의 소정 영역에 편중 배치시키되, 스템 하부면의 중심(102)을 기준하여 이로부터 외곽 방향의 연장선을 따라 열지어 배치되고 있다.
또한, 도 6d의 제 5 실시예에 따른 구동핀 배치 방법을 참조하면, 복수개의 구동핀(101)을 스템(180) 하부면의 중심(102)을 그 꼭지점으로 하는 부채꼴 형태의 영역에 편중 분포시키고 있다.
상술한 도 6a 내지 도 6d에 따라 복수개의 구동핀(101)이 스템(180) 하부면의 특정 영역을 통해 편중되어 분포, 배치되면, 앞서 도 4 및 도 5를 통해 설명한 바와 같이 방열판(186)과 패키지 하부면 간의 부착 면적을 증가시킬 수 있음은 물론, 공정 상 방열판(186) 부착의 편의성이 증대될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법에 의하면, 레이저 모듈 패키지의 방열 효율을 높임으로써 패키지 내부에서 발생한 열에 의해 내부 소자들이 영향을 받는 것을 최소화할 수 있어 레이저 모듈 패키지의 동작 정확성, 신뢰성 및 안정성을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.
앞서 설명한 도 2a 내지 도 7에 따른 레이저 모듈 패키지는 투사형 디스플레이 장치에서의 광원으로서 이용될 수 있다. 이때, 투사형 디스플레이 장치는 멀티 레이저 모듈 패키지에 따른 광원, 광원으로부터 생성 출력된 레이저광을 입력받아 영상 제어부(미도시)로부터 전달된 영상 정보(각 필셀에 대한 광강도 정보 혹은 계조 정보)에 상응하여 변조광을 생성하는 광변조기(미도시), 광변조기로부터 출력된 변조광을 스크린(미도시) 상에 확대 투사하는 투사 장치(미도시, 예를 들어, 투사 렌즈 등)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 광변조기는 투과형, 반사형, 회절형의 광변조기 모두가 아무런 제한 없이 이용될 수 있으며, 투과형, 반사형, 회절형의 광변조기는 공지의 요소에 해당하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 이때, 광변조기가 1차원 광변조기(1프레임의 영상 중 수직 주사선 또는 수평 주사선에 따른 1차원 영상의 광변조를 담당하는 광변조기)인 경우에는 변조광을 입력받아 스크린 상에 스캔하는 광스캔 장치(예를 들어, 폴리곤 미러 스캐너, 갈바노 미러 스캐너 등)가 더 포함될 수도 있음은 자명하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변 경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 방식에 따른 구동핀 배치 방법을 적용한 레이저 모듈 패키지의 외형 및 패키지 하부면을 나타낸 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법이 적용 가능한 일 예로서 녹색 레이저 모듈 패키지의 구성을 나타낸 도면.
도 2b는 도 2a에 도시된 녹색 레이저 모듈 패키지의 일 부분을 일 방향에 따라 바라본 도면.
도 3a는 본 발명에 따른 구동핀 배치 방법이 적용 가능한 일 예로서 녹색 레이저 모듈 패키지의 다른 구성을 나타낸 도면.
도 3b는 도 3a에 도시된 녹색 레이저 모듈 패키지를 위에서 바라본 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 구동핀 배치 방법이 적용된 레이저 모듈 패키지의 하부면과 방열판의 결합 형태를 나타낸 도면.
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면.
도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면.
도 6c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면.
도 6d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 레이저 모듈 패키지에 있어서의 구동핀 배치 방법을 나타낸 도면.
도 7은 도 6a의 구동핀 배치 방법이 적용된 레이저 모듈 패키지의 하부면과 방열판의 결합 형태를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 레이저 모듈 패키지 110 : 펌핑 광원
150 : 열전 소자 180 : 스템(stem)
186 : 방열판 101 : 구동핀
Claims (12)
- 삭제
- 레이저광을 생성 출력하기 위한 레이저 모듈 패키지에서 상기 패키지 기저면에 위치하는 스템(stem)을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀을 배치하는 방법에 있어서,상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 외곽 영역을 따라 열지어진 형태로 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법.
- 레이저광을 생성 출력하기 위한 레이저 모듈 패키지에서 상기 패키지 기저면에 위치하는 스템(stem)을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀을 배치하는 방법에 있어서,상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 외곽 일 영역 및 이와 대향되는 위치의 타 영역을 통해 편중 배치되되,상기 복수개의 구동핀 중 일부는 상기 외곽 일 영역에, 나머지는 상기 외곽 타 영역에 각각 열지어 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법.
- 삭제
- 레이저광을 생성 출력하기 위한 레이저 모듈 패키지에서 상기 패키지 기저면에 위치하는 스템(stem)을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀을 배치하는 방법에 있어서,상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 중심을 시작점으로 하여 외곽 방향으로 연장되는 길이 방향을 따라 열지어진 형태로 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법.
- 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복수개의 구동핀은 동일 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법.
- 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복수개의 구동핀은 일렬 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법.
- 레이저광을 생성 출력하기 위한 레이저 모듈 패키지에서 상기 패키지 기저면에 위치하는 스템(stem)을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀을 배치하는 방법에 있어서,상기 스템의 하부면은 원형이되, 상기 복수개의 구동핀은 상기 스템 하부면의 중심을 꼭지점으로 하는 부채꼴 형태의 영역 내에 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법.
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- 레이저광을 생성 출력하는 레이저 모듈 패키지에 있어서,상기 레이저 모듈 패키지의 기저면에 위치하는 스템(stem);상기 스템을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀; 및상기 복수개의 구동핀이 상기 스템을 관통하는 위치에 대응되는 영역을 제외한 상기 스템의 하부면에 부착되어 상기 레이저 모듈 패키지에서 발생한 내부 열을 패키지 외부로 방열시키는 방열판을 포함하되,상기 복수개의 구동핀은 상기 방열판과 상기 스템 하부면 간의 부착 면적이 증가될 수 있도록 상기 스템 하부면의 외곽 영역을 따라 열지어진 형태로 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지.
- 레이저광을 생성 출력하는 레이저 모듈 패키지에 있어서,상기 레이저 모듈 패키지의 기저면에 위치하는 스템(stem);상기 스템을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀; 및상기 복수개의 구동핀이 상기 스템을 관통하는 위치에 대응되는 영역을 제외한 상기 스템의 하부면에 부착되어 상기 레이저 모듈 패키지에서 발생한 내부 열을 패키지 외부로 방열시키는 방열판을 포함하되,상기 복수개의 구동핀은 상기 방열판과 상기 스템 하부면 간의 부착 면적이 증가될 수 있도록 상기 스템 하부면의 외곽 일 영역 및 이와 대향되는 위치의 타 영역을 통해 편중 배치되고,상기 복수개의 구동핀 중 일부는 상기 외곽 일 영역에, 나머지는 상기 외곽 타 영역에 각각 열지어 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지.
- 레이저광을 생성 출력하는 레이저 모듈 패키지에 있어서,상기 레이저 모듈 패키지의 기저면에 위치하는 스템(stem);상기 스템을 관통하여 상기 레이저 모듈 패키지의 내부 각 소자의 전극 단자와 접속됨에 의해 상기 소자 각각에 구동 전원을 공급하기 위한 복수개의 구동핀; 및상기 복수개의 구동핀이 상기 스템을 관통하는 위치에 대응되는 영역을 제외한 상기 스템의 하부면에 부착되어 상기 레이저 모듈 패키지에서 발생한 내부 열을 패키지 외부로 방열시키는 방열판을 포함하되,상기 복수개의 구동핀은 상기 방열판과 상기 스템 하부면 간의 부착 면적이 증가될 수 있도록 상기 스템 하부면의 중심을 시작점으로 하여 외곽 방향으로 연장되는 길이 방향을 따라 열지어진 형태로 편중 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈 패키지.
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| KR1020070086258A KR100880274B1 (ko) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | 레이저 모듈 패키지의 구동핀 배치 방법 및 이를 적용한레이저 모듈 패키지 |
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|---|---|---|---|---|
| US20210234331A1 (en) * | 2018-10-25 | 2021-07-29 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical module, optical module implemented substrate, and housing |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002198608A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザステム |
| JP2005050844A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Seiko Instruments Inc | レーザダイオードモジュール |
-
2007
- 2007-08-27 KR KR1020070086258A patent/KR100880274B1/ko not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002198608A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザステム |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20210234331A1 (en) * | 2018-10-25 | 2021-07-29 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical module, optical module implemented substrate, and housing |
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