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KR101002172B1 - 반도체 레이저 - Google Patents

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KR101002172B1
KR101002172B1 KR1020040079701A KR20040079701A KR101002172B1 KR 101002172 B1 KR101002172 B1 KR 101002172B1 KR 1020040079701 A KR1020040079701 A KR 1020040079701A KR 20040079701 A KR20040079701 A KR 20040079701A KR 101002172 B1 KR101002172 B1 KR 101002172B1
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South Korea
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die pad
resin
semiconductor laser
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resin portion
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야마모토타케시
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

판 형상의 리드 프레임으로부터 형성된 다이 패드 및 복수의 리드가 몰드 수지로 이루어진 수지부에 의하여 일체로 유지되고, 서브 마운트를 통해 레이저칩이 탑재되어 있다. 리드 프레임의 다이 패드 및 복수의 리드의 선단부는 포밍 가공이 행해지지 않고, 수지부가 리드 프레임의 일부의 표리 양면에 설치됨과 동시에, 다이 패드의 이면의 대부분은 수지부로 피복되지 않고 노출하며, 다이 패드의 측부에 수지부에 의하여 표리 양면이 덮히지 않고 노출하는 위치 결정용 및/또는 방열용 핀이 형성되어 있다. 이 구조에 의하여, 리드 프레임과 수지와의 밀착성을 향상시키면서, 하우징 등에 장착할 때의 위치 결정을 정확하게 할 수 있으며, 충분히 방열할 수 있는 수지 몰드형 반도체 레이저를 얻을 수 있다.

Description

반도체 레이저 {SEMICONDUCTOR LASER}
도 1a 내지 1d 는 본 발명에 의한 반도체 레이저의 일 실시형태의 구조를 나타내는 정면, 배면, 평면 및 측면의 설명도.
도 2 는 도 1 의 반도체 레이저의 수지부와 수지에 덮히지 않고 노출한 리드 프레임의 치수 관계를 설명하는 도면.
도 3 은 도 1 의 반도체 레이저에 이용하는 리드 프레임을 나타내는 설명도.
도 4 는 도 1 의 반도체 레이저의 다이 패드 윗부분의 홈부 및 앵커용 관통공 부분의 단면 설명도.
도 5 는 도 1 에 나타낸 반도체 레이저를 픽업 내에 장착하기 위해 하우징에 넣은 상태에서 하우징과의 접촉 상황을 설명하는 도면.
도 6a 및 6b 는 본 발명에 의한 반도체 레이저의 수지부의 코너부에 C 면 컷트를 넣은 상태의 설명도 및 하우징에 각도 θ 만큼 기울여 장착한 경우에 하우징을 얇게 할 수 있음을 설명하는 도면.
도 7 은 픽업의 구성예를 나타내는 설명도.
도 8 은 종래의 수지 몰드에 의하여 형성된 반도체 레이저의 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 리드 프레임 2 : 수지부
3 : 서브 마운트 4 : 레이저칩
11 ~ 14 : 리드 15 : 다이 패드
16 : 핀
본 발명은, CD, DVD(Digital Versatile Disk: 디지털 다용도 디스크), DVD-ROM, 데이터 쓰기 가능한 CD-R/RW 등의 픽업용 광원에 이용하는데 적합하고, 소형 및 염가로 간편하게 제조할 수 있는 몰드형 반도체 레이저에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 고출력용으로, 효율적으로 열 방산을 필요로 하면서 리드 프레임과 몰드 수지에 의해 형성되는 저렴한 구조의 반도체 레이저에 관한 것이다.
리드 프레임과 몰드 수지에 의하여 패키지를 구성하는 몰드형 반도체 레이저는, 예를 들면 도 8 에 나타낸 바와 같은 구조로 되어 있다. 도 8 에서, 리드 프레임(61)으로서 일체로 형성된 3 개의 리드(62, 63, 64) 중, 공통 리드(62)의 선단의 다이 패드(62a)에 레이저(LD)칩(68)이 본딩된 서브 마운트(67)가 탑재되어 있다. 그 LD칩(68) 및 모니터용 수광 소자(65)는 도시되지 않은 와이어에 의하여 다른 리드(63, 64)와 와이어 본딩되어 있다. 그리고, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 합성 수지에 의하여 트랜스퍼 몰드되어 틀체(66)가 빔의 출사측을 제외한 주위에 형성됨으로써 각 리드(62, 63, 64)와 일체화되며, 리드 프레임(61)으로부터 분리되어도 각 리드(62 내지 64)는 고정되어 있다.
이 경우, 리드 프레임의 하면을 전면 노출시켜 다이 패드(62a)로부터의 방열을 위해 도체 위 등에 설치할 경우 인접하는 리드(62 내지 64) 간 쇼트하는 것을 방지하거나 리드(62 내지 64)를 틀체(66)에 의하여 단단히 고정시키거나 할 필요로 인해, 리드 프레임(61)의 이면측까지 수지를 돌아들어가게 하여 리드(62 내지 64)의 주위로 피복하는 구조로 형성되어 있다. 그러나, 다이 패드(62a)는 노출시키는 쪽이 열 방산시키기 쉽기 때문에, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 다이 패드(62a) 부분을 리드 프레임(61)의 면보다 아래에서 노출시키는 다운 세트의 포밍 가공이 행해지거나, 다이 패드(62a)의 리드(62)는 변형시키지 않고, 양측의 리드(63, 64)의 선단부를 위쪽으로 꺽어 구부리는 업 세트의 포밍 가공이 행해지거나 한다.
종래의 몰드형 반도체 레이저는, 전술한 바와 같이, 리드 프레임의 다이 패드 이면을 노출시키고 평탄면으로 함으로써, 방열판 등에 접촉시켜 방열하는 구조로 되어 있다. 그러나, 다이 패드를 프레임면으로부터 밀어내리거나 다른 리드의 선단부측을 밀어올리거나 하는 다운 세트나 업 세트 등의 포밍 가공을 행하면, 가공 작업이 대단히 힘들고, 가공해도 원상회복되거나 뭔가에 닿아서 변형되기 쉽게 되어 포밍 정밀도의 관리가 곤란하며, 포밍 형상이 조금이라도 어긋나면 몰드의 경우에 수지 버(Burr)가 발생하고 다이 패드 이면을 방열판에 단단히 접촉시키는 것이 불가능하여 충분히 방열시키는 것이 가능하지 않다는 문제가 있다.
또한, 리드부는 수지로 피복된 경우도 많지만 다이 패드부는 전술한 도 8 에 나타낸 바와 같이 그 주위의 한 면에만 수지가 설치된 구조이기 때문에, 접착력이 약하여 다이 패드가 수지부로부터 부상하기 쉽고, 부상이 생긴 경우에 다이 패드가 움직인다면 와이어 본딩의 신뢰성이 저하된다는 문제도 있다.
또한, 픽업에 편입할 때에는 하우징 등에 넣어 정확한 위치 결정을 하면서 열 방산을 행하는 구조로 되어 있지만, 다이 패드 주위에 틀체로서 수지부가 형성되어 있기 때문에 수지부에서 위치 결정을 해야 하며, 수지부는 수지 버의 발생 등으로 정확한 위치 결정을 할 수 없고 정확한 위치 산출을 할 수 없을 뿐만 아니라 다이 패드의 노출부를 하우징에 단단히 접촉시켜 방열할 수 없다. 또한, 수지부를 하우징에 접촉시켜도 수지는 열전도가 나빠서 충분히 방열할 수도 없다. 특히, 최근의 데이터 쓰기 가능한 CD-R/RW 등의 보급 등에 수반하여, 반도체 레이저는 고출력화하여 종래의 5mW 정도로부터 200mW 정도 이상의 고출력의 것이 요구되고 있어, 효율적으로 방열하지 않는다면 반도체 레이저의 수명을 약하게 해버리는 문제가 있다.
한편, 근래의 전자 기기의 경박단소화에 수반하여 픽업도 더욱 소형화가 요구되며, 반도체 레이저에 관해서도 소형화의 요구가 커서, 외형을 크게 하여 방열을 도모하는 것은 불가능하다.
본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 리드 프레임과 수지와의 밀착성을 향상시키면서, 하우징 등에 장착할 때 위치 결정을 정확하게 할 수 있는 동시에, 충분히 방열할 수 있는 구조의 몰드형 반도체 레이저를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 픽업 등에 반도체 레이저를 비스듬하게 설치하는 경 우에도 픽업이 대형화하지 않도록 고안된 구조의 반도체 레이저를 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 반도체 레이저는, 판 형상의 리드 프레임으로부터 형성된 다이 패드 및 복수의 리드; 상기 다이패드 및 복수의 리드를 일체로 유지하는 몰드 수지로 이루어진 수지부; 및 상기 다이 패드의 표면측에 탑재된 레이저칩을 구비하고, 상기 리드 프레임의 다이 패드 및 복수의 리드 선단부(先端部)는 상기 리드 프레임면과 다른 방향으로는 포밍 가공이 실시되지 않고, 상기 수지부가 상기 복수의 리드 및 상기 다이 패드를 일체로 유지하기 위해 상기 리드 프레임의 일부의 표리 양면에 설치되는 동시에, 상기 다이 패드 이면의 일부는 상지 수지부로 피복되지 않고 노출하며, 또한 상기 다이 패드의 측부에 상기 수지부에 의하여 표리 양면이 덮히지 않고 노출하는 위치 결정용 및/또는 방열용 핀이 형성되어 있다.
상기 다이 패드의 윗부분 이면에 홈부가 형성되고, 그 다이 패드의 표면에 설치된 상기 수지부가 상기 다이 패드의 윗부분을 거쳐 상기 다이 패드 이면의 홈부 내에 유입하고, 또한, 그 홈부 내에 매립된 수지와 상기 다이 패드 이면의 윗부분측이 거의 일면으로 형성되는 것이지만, 수지와 다이 패드와의 밀착성이 좋아지고, 게다가 다이 패드 이면의 윗부분측, 즉 다이 패드 이면의 윗부분으로부터 대부분의 면적은 평탄면으로 되어, 하우징 등의 외부의 방열판과 양호하게 접촉시켜 방열을 도모할 수 있다.
또한, 상기 수지부의 표면측으로부터 측면에 걸친 코너부에, C 면 또는 R 면 의 제거부가 형성되어 있는 것에 의하여, 픽업 안에 일정한 각도를 기울여 설치하는 경우에도, 픽업을 그다지 크게 하지 않고 반도체 레이저를 탑재하는 것이 가능하기 때문에 바람직하다. 또한, C 면 또는 R 면의 제거란 단면 형상으로 모서리부를 직선상 또는 원호상으로 제거하는 것을 의미한다.
구체적으로는, 상기 리드 프레임의 이면에 있어, 상기 수지부의 면적이 그 수지부에 의하여 덮히지 않고 노출하는 리드 프레임의 면적보다 작게 되도록 상기 핀 및 수지부가 형성됨으로써, 하우징 등의 외부의 방열판과 접촉시키는 금속 부분(리드 프레임)의 면적이 많아져 방열 효과를 향상시키는 것이 가능하다.
더욱 구체적으로는, 상기 레이저칩의 빛의 진행 방향을 중심축으로 하여, 상기 핀의 최측연단까지의 거리 A(도 2 참조)와 상기 중심축과 상기 수지부의 최측연단까지의 거리 B 와의 차이 및 수지부 하단으로부터 다이 패드 상단까지의 거리 D 와 상기 수지부 하단으로부터 그 수지부 상단까지의 거리 C 와의 차이의 합 (A - B + D - C) 가 2㎜ 를 초과하고, 상기 핀의 가장 큰 부분의 폭 2A 가 5.6㎜ 보다도 작게 되도록 상기 핀 및 수지부가 형성됨으로써, 외형 치수적으로는 종래의 반도체 레이저와 동일하게 금속 부분의 노출 면적을 크게 할 수 있어 효율적으로 방열할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제 1 로, 리드 프레임을 프레임면과 수직 방향으로 포밍 가공을 하지 않으므로, 포밍 가공의 공수가 필요하지 않게 됨과 동시에 다이 패드 등의 위치를 안정된 위치로 유지할 수 있고, 수지로 몰드하는 경우에도 금형과의 어긋남을 없애고 수지 버 등의 발생을 방지할 수 있으며, 일정한 형상으로 형성할 수 있다. 제 2 로, 수지부는 리드 프레임의 일부의 이면측에도 피복하도록 마련되어 있기 때문에, 박리 등의 우려도 없고 밀착성의 신뢰성이 상당히 높다. 제 3 으로, 다이 패드의 측부측에 표리 양면이 수지부에 의하여 피복되지 않고 노출한 핀이 형성되어 있기 때문에, 예를 들면 하우징 등에 반도체 레이저를 세팅하는 경우 핀을 위치 맞춤 기준으로 할 수 있어 상당히 정밀한 치수로 세팅할 수 있고, 핀 및 다이 패드 이면을 하우징(방열판) 등과 밀착시키는 것이 가능하기 때문에 방열 특성도 상당히 향상된다.
또한, 다이 패드 이면의 윗부분 이면에 홈부가 형성되어 그 홈부 내에 수지부를 돌아들어가게 하거나, 다이 패드에 앵커용 관통공을 설치하여 수지를 매립하여 다이 패드 이면의 윗부분측을 거의 한 면으로 함으로써, 다이 패드의 대부분을 노출시켜 하우징 등의 방열판과 접촉시키기 쉽게 하면서, 윗부분측에는 수지의 돌출부가 없기 때문에, 전술한 하우징의 핀에 의한 위치 결정을 하면서 하우징에 접촉시키는 것이 가능하다.
그 결과, 본 발명에 의하면, 고출력용 반도체 레이저라도, 리드 프레임과 몰드 수지를 이용한 몰드 타입의 상당히 저렴한 구조이면서 하우징에의 위치 맞춤 및 방열을 다이 패드의 측부에 설치된 핀을 이용하여 행하고 있기 때문에, 상당히 정밀하게 조립되고, 상당히 우수한 방열 특성을 가지면서 상당히 저렴한 것을 얻을 수 있다. 그 때문에, CD, DVD, DVD-ROM, 데이터 쓰기 가능한 CD-R/RW 등의 픽업을 이용한 전자 기기의 신뢰성 향상 및 비용 절감에 크게 기여한다.
다음으로, 도면을 참조하면서 본 발명의 반도체 레이저에 관하여 설명한다. 본 발명에 의한 반도체 레이저는, 그 일 실시형태의 정면, 배면, 윗면 및 측면의 설명도가 도 1a 내지 1d 에 각각 나타난 바와 같이, 판 형상의 리드 프레임(1: 도 3 참조)으로부터 형성된 다이 패드(15) 및 복수의 리드(11 내지 14)가 몰드 수지로 된 수지부(2: 도 1 에서는 수지부(2)에 해칭을 붙이고 있음)에 의하여 일체으로 유지되어 있다. 다이 패드(15) 위에는, 서브 마운트(3)를 통해 레이저칩(4)이 탑재되어 있다.
그리고, 리드 프레임(1)의 다이 패드(15) 및 복수의 리드(11 내지 14)의 선단부는 리드 프레임면과 수직 방향으로는 포밍 가공이 행해지지 않으며, 복수의 리드(11 내지 14) 및 다이 패드(15)를 일체로 유지하기 위해, 도 1a 및 1d 에 나타낸 바와 같이 수지부(2)가 리드 프레임의 일부의 표리 양면에 설치되고, 다이 패드(15)의 이면의 일부는 수지부(2)로 피복되지 않고 노출하며, 다이 패드(15)의 측부에 수지부(2)에 의하여 표리 양면이 덮히지 않고 노출한 위치 결정용 및/또는 방열용 핀(16)이 형성된다. 도 1 에 나타낸 예는, 2 파장 반도체 레이저용으로 리드가 4 개인 예를 나타내고 있지만, 통상의 1 파장용의 리드가 3 개인 경우에도 마찬가지이다.
리드 프레임(1)은, 예를 들면 42 합금 또는 동 혹은 동합금 등으로 된 0.2 내지 0.4㎜ 두께 정도의 판재에 도 3 에 나타낸 바와 같이 펀칭 성형 등을 하여 형성시킨 것으로, 사이드 레일(17)에 제 1 내지 제 4 리드(11 내지 14)가 고정되어 있고, 제 1 리드(11)의 선단부에 다이 패드(15)가 형성되며, 또한 다이 패드(15)의 측부측에 위치 결정용 및/또는 방열용 핀(16)이 형성되어 있다. 제 2 내지 제 4 리 드(12 내지 14)의 선단부에는 와이어 본딩부가 각각 형성되고, 그 쌍이 다수개 연결되어 있다. 이 리드 프레임(1)에, 도 1a 내지 1d 에 나타낸 바와 같이, 수지부(2)가 형성된 후, 레이저칩(4) 등이 조립되며, 각 리드(11 내지 14)가 사이드 레일(17)로부터 분리되어 각각의 반도체 레이저로 분리되게 되어 있다. 또한, 18 은 인덱스 구멍이고, 19 는 프레임 반송용 이송 구멍이다.
본 발명은, 이 리드 프레임(1)의 다이 패드(15)의 양측부측에, 다이 패드(15)와 연속하여 핀(16)이 더 형성되어 있는 것에 특징이 있다. 이 핀(16)은, 수지부(2)에 의하여 피복되지 않고 수지부(2)로부터 노출하도록 형성되며, 하우징 등에 반도체 레이저를 장착한 경우에 그 하우징의 위치 결정 홈에 핀(16) 부분을 삽입함으로써 정확한 위치 맞춤을 하여 장착할 수 있도록 형성되어 있다. 그 때문에, 적어도 수지부(2)에 의하여 피복되지 않는 부분의 폭 E = A - B(도 2 참조)와 (D - C) 의 합이 2㎜ 이상이고, 또한, 전체의 폭 2A(도 2 참조)는 종래의 캔 타입 구조의 스템의 직경 5.6㎜ 이하로 되도록 형성되어 있다. 즉, (A - B + D - C) 가 2㎜ 이상으로 형성됨으로써, 하우징의 홈과의 접촉 면적이 반도체 레이저의 위치를 정확하게 지지할 수 있는 정도로 확보되며, 열 방산도 충분히 할 수 있다. 구체적인 예로서, 2A = 5.2㎜ 정도, 다이 패드(15)의 높이 F = 1.4㎜ 정도, 핀(16)의 길이 G = 3.4㎜ 정도, A - B = 0.75㎜ 정도, D - C = 1.45㎜ 정도로 형성된다.
또한, 도 3 에 나타낸 예에서는, 다이 패드부(15)에 앵커용 관통공(15a)이 2 곳에 형성되어 있다. 이 관통공(15a)은, 도 4 에서 수지부(2)를 형성한 후의 부분 단면 설명도가 나타내는 바와 같이, 다이 패드(15)의 이면측에서 지름이 크고 표면측에서 작은 단(段)이 있는 구멍으로 되어 있고, 수지가 매립된 후에는 박리하기 어려운 구조로 되어 있다. 또한, 도 3 에는 나타나 있지 않지만, 다이 패드 윗부분의 이면의 2 곳(도 1b 에서 수지부(2)가 다이 패드(15)의 윗부분으로부터 이면측으로 돌아들어가고 있는 부분)에 도 4 에 나타낸 바와 같은 홈부(코이닝 형상 코이닝: 15b)가 형성되어 있고, 표면측의 수지부(2)가 윗부분을 거쳐 다이 패드(15) 이면의 홈부(15b) 안에 매립되어 마찬가지로 박리하기 어려운 구조로 되어 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 다이 패드(15)의 이면을 거의 평탄면으로 하여 하우징 등에 접촉하기 쉽게 하면서, 수지부(2)는 다이 패드(15)에 단단히 고정시킨다.
수지부(2)는, 제 1 내지 제 4 리드(11 내지 14)가 리드 프레임으로부터 분리되어도 뿔뿔이 흩어지지 않고 고정되게 하여 레이저칩(4) 등의 각 전극과 리드(11 내지 14)와의 접속을 확실하게 지지하기 위한 것으로, 전술한 리드 프레임(1)의 상태에서 트랜스퍼 몰드 등에 의한 수지 성형으로 형성되어 있다. 보통, 다이 패드(15)의 이면을 노출시키는 경우에는, 전술한 바와 같이, 다이 패드 부분 등을 포밍하고 나서 몰드 성형을 하지만, 본 발명에서는 리드 프레임의 포밍을 하지 않고 평탄한 그대로 몰드 성형을 하면서 다이 패드(15)의 이면의 대부분을 노출시키는 구조로 하고 있다.
그 때문에, 본 발명의 경우 수지부(2)는, 도 1a 및 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 표면측에서는 다이 패드(15)의 측부 및 복수의 리드(11 내지 14)의 근원부를 덮도록 설치됨과 동시에 리드 프레임의 이면측에도 그 윗부분 및 바닥부측으로부터 돌아들어가게 하여 다이 패드(15)의 하단부까지 걸리도록 형성되어 있다. 윗부분측 의 수지부(2)가 돌아들어가는 것은, 전술한 도 4 에 나타낸 바와 같이, 다이 패드(15) 이면에 형성된 홈부(15b) 안에만 돌아들어가게 하고 있기 때문에, 다이 패드(15) 이면과 거의 한 면인 평탄면으로 형성되어 있다. 또한, 수지부(2)의 표면측에서, 레이저칩(4)의 뒤쪽에 해당되는 부분에는 테이퍼부(22)가 형성되어, 레이저칩(4)의 후단면으로부터 나가는 빛이 반사하여 레이저칩(4)측으로 돌아오지 않도록 되어 있다.
한편, 바닥부측의 경우, 리드부(11 내지 14) 및 다이 패드(15)의 하단부까지 피복하도록 형성되어 있고, 다이 패드(15)의 이면과 수지부(2)의 이면 표면과의 사이에 단차가 형성되어 있다. 즉, 통상의 이런 종류의 장치에서 다이 패드 이면을 노출시키는 경우에는 다이 패드 이면의 전체가 평탄면으로 되도록 리드의 포밍을 하거나 이면측에는 전혀 수지부를 형성하지 않는 것이 일반적이지만, 본 발명에서는, 리드 프레임의 평탄성을 그대로 유지하기 위해, 리드 프레임에 포밍 가공을 하지 않고 이면측에도 수지부(2)를 설치함으로써 굳이 단차를 형성하여 적은 면적의 수지부(2)로 리드(11 내지 14) 및 다이 패드(15) 부분을 단단히 고정할 수 있는 구조로 형성시킴으로써, 전체 크기를 크게 하지 않고 핀(16)을 수지부(2)로부터 노출시켜 위치 결정 및/또는 방열용으로 사용할 수 있도록 형성되어 있는 것에 특징이 있다.
다이 패드(15)의 이면이 이면측 수지부(2)의 표면과 일치하고 있지 않기 때문에 이면측이 완전한 평탄면으로는 되어 있지 않지만, 실제로는 이런 종류의 반도체 레이저, 특히 고출력용 반도체 레이저를 픽업 안에 편입하는 경우에는 위치 맞 춤과 함께 방열이 중요해지기 때문에, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 알루미늄 또는 아연 등의 열전도가 좋은 금속으로 된 하우징(9) 안에 반도체 레이저(8)를 삽입하고, 하우징마다 이동시키면서 반도체 레이저의 위치 맞춤이 이루어진다. 그 때문에, 본 발명에서는 하우징(9)의 내부에 단차를 형성해 둠으로써 본 발명에서는 반도체 레이저(8)의 윗부분측이 평탄면으로 되기 때문에, 그 윗부분측으로부터 하우징 내에 삽입되면, 수지부(2)의 돌출부의 영향지 않고 하우징(9) 내에 다이 패드 이면을 밀착시켜 장착할 수 있다. 도 5 에서는, 이 핀(16)과 다이 패드(15)의 이면은 하우징(9)에 밀착하여 장착되고 수지부는 성형에 의한 치수의 편차를 고려하여 하우징(9)과의 사이에 간극이 있는 것을 과장하여 나타내고 있다.
이 수지부(2)로부터 노출한 핀(16) 부분은, 가능한 한 큰 쪽이, 하우징(9)과의 맞물림이 커지고, 위치의 안정성 및 방열의 면에서 바람직하다. 그러나, 전체의 크기를 크게 하는 것은 할 수 없기 때문에, 수지부(2)에 의하여 피복되지 않는 핀(16)의 폭을 크게 하기 위해서는 전술한 바와 같이 수지부(2)의 면적을 작게 하지 않으면 안된다. 본 발명자가 열심히 검토를 거듭한 결과, 전술한 바와 같이, 도 2 에 나타낸 치수 표시에서, 레이저칩의 빛의 진행 방향을 중심축으로 하여 핀(16)의 최측단까지의 거리 A 와 중심축과 수지부(2)의 최측단까지의 거리 B 와의 차이 및 수지부(2)의 하단으로부터 다이 패드(15) 상단까지의 거리 D 와 수지부(2)의 하단으로부터 수지부(2)의 상단까지의 거리 C 와의 차이의 합 (A - B + D - C) 가 2㎜ 를 초과하는 리드 프레임의 노출부가 바람직한 것을 발견하였다. 또한, 핀(16)의 가장 큰 부분의 폭 2A 는 종래의 캔 구조의 직경인 5.6㎜ 보다도 작게 되도록 형성 된다.
상기 치수를 또 다른 표현으로 나타내면, 도 2 에 나타낸 리드 프레임의 이면에 있어서, 수지부(2)의 면적이 수지부(2)에 의하여 덮히지 않고 노출한 리드 프레임의 면적보다 작아지도록 핀(16) 및 수지부(2)가 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에서는, 이 핀(16) 및 다이 패드(15)부와 하우징과의 접촉 면적을 가능한 한 많이 하여, 하우징(9)에 대한 반도체 레이저(8)의 위치 결정을 정확하게 하고, 가능한 한 방열하기 쉽게 하고 있다. 그 때문에, 전술한 바와 같이, 리드 프레임을 포밍 가공하지 않고 그 평면성을 정확하게 유지하면서 수지부를 굳이 이면측에 돌아들어가게 하여 단차를 형성하고 수지부의 면적을 작게 하여 핀(16)의 노출 면적을 크게 하고 있다.
도 1c 에 나타낸 예에서는, 수지부(2)의 표면측으로부터 측면에 걸친 형상이 R 면 가공된 형상으로 형성되어 있다. 이것은, 반도체 레이저를 픽업에 장착할 때에 레이저빔을 어떤 각도로 기울여 출사할 필요가 있는 경우가 있고, 그 경우, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 하우징(9) 내에 기울여 장착할 필요가 있다. 그러나, 수지부(2)의 코너부가 각이 져 있으면, 도 6b 에 파선으로 나타낸 바와 같이, 하우징(9)이 커져 버리지만, 코너부(21)에 R 면 또는 C 면(도 6 에서는 C 면의 예가 나타나 있음)으로 형성되어 있으면, 하우징의 치수를 H 만큼 낮게 할 수 있어 픽업의 박형에 기여한다. 이 R 면 또는 C 면은, 전술한 치수예에서, 0.5㎜ 정도로 형성된다.
레이저칩(4)은, 예를 들면 AlGaAs계 또는 InGaAlP계 등의 화합물 반도체로 된 통상의 더블 헤테로 구조로 형성되며, 그 크기는 CD용으로는 250㎛×250㎛ 정도이지만, DVD용으로는 250㎛×500㎛ 정도, CD-R/RW용으로는 250㎛×800㎛ 정도로 된다. 이들은 상당히 작으며, 그 취급을 용이하게 하면서 방열성을 확보하기 위해, 또는 칩과 리드 프레임의 열챙창계수의 차이에 의한 응력을 완화하기 위해, 통상 0.8㎜×1㎜ 정도 크기의 실리콘 기판(PIN 포토다이오드를 내장할 수 있음) 또는 AlN(알루미나이트라이드) 등으로부터 이루어진 서브 마운트(3) 위에 본딩되어 있다. 도 1 에 나타낸 예에서는, 2 파장용의 레이저칩의 예가 나타나 있고, 2 파장용 전극 단자가 인출되며, 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 한쪽 전극은 서브 마운트(3)에 금선(6) 등의 와이어 본딩에 의하여 접속되고 그 이면으로부터 도전성 접착제 등에 의하여 다이 패드(15)를 통해 제 1 리드(11)에 접속되며, 다른쪽 전극(이면 전극)은 서브 마운트(3) 위의 접속부를 통해 금선(6) 등의 와이어 본딩에 의하여 제 2, 제 4 리드(12, 14)와 접속되어 있다.
또, 레이저칩(4)의 발광 출력을 모니터하기 위한 수광 소자(5)가 마찬가지로 서브 마운트(3)에 설치되며, 그 한쪽 전극은 서브 마운트(3) 및 다이 패드(15) 등을 통해 제 1 리드(11)에 접속되고, 다른쪽 전극은 금선(6) 등의 와이어 본딩에 의하여 제 3 리드(13)와 직접 전기적으로 접속된다. 또한, 이 수광 소자(5)는 서브 마운트(3)와는 다른 곳에 설치되어도 좋으며, 수광 소자(5)를 필요로 하지 않는 경우에는 수광 소자(5)가 없어도 된다.
본 발명에 의하면, 다이 패드의 측부에 위치 결정용 및 방열용 핀이 수지부에 의하여 피복되지 않고 충분한 폭(0.5㎜ 이상)으로 설치되어 있어서, 하우징에 장착할 때 하우징에의 위치 결정을 고정밀도로 확실하게 장착할 수 있음과 동시에 핀 및 다이 패드 이면의 대부분을 하우징에 밀착성 좋게 접촉시키는 것이 가능하기 때문에, 방열 특성이 상당히 향상된다. 즉, 리드 프레임은 프레임면에 대하여 상하로 포밍 가공이 실시되어 있지 않기 때문에, 핀 및 다이 패드 각각의 이면은 리드 프레임 그대로의 평탄면을 얻을 수 있고, 또, 수지가 피복되어 있지 않는 핀의 두께는 리드 프레임으로 정해지는 두께로 수지 버 등의 영향을 받지 않기 때문에, 하우징과의 끼워맞춤을 확실하게 할 수 있다. 그 결과, 전술한 도 5 에 나타낸 바와 같이, 핀의 이면과 동일면인 다이 패드 이면도 하우징에 간극 없게 접촉하여 넓은 면적에서 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 리드 프레임과 수지부와의 관계는, 다이 패드의 하단부측에서 표리 양면으로부터 수지부에 의하여 피복되어 있기 때문에, 상당히 밀착성 좋게 접합된다. 또한, 다이 패드 상단측에도 다이 패드 이면에 홈부(코이닝 형상의 코이닝)를 형성하여 수지가 돌아들어가는 부분을 설치함으로써, 다이 패드 이면의 평탄성을 손상시키는 일 없이 더욱 밀착성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 다이 패드에 앵커용 단차 부착 관통공을 설치함으로써, 보다 밀착성을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 수지부의 코너부의 면취를 함으로써, 반도체 레이저를 어떤 각도 θ 로 기울여 탑재하는 경우에도 하우징(방열판)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하고, 더 나아가서는 픽업의 두께를 얇게 할 수 있어 전자 기기의 박형에 기여한다.
그 결과, 본 발명에 의하면, 리드 프레임과 몰드 수지를 이용한 몰드형 패키지를 이용하면서, 예를 들면 200mW 정도 이상의 고출력용 반도체 레이저라도, 위치 결정이 상당히 정확하게 이루어지고 방열 특성이 우수한 고성능 픽업을 저렴하게 형성할 수 있다.
도 7 은 이 반도체 레이저를 이용하여 박형의 픽업을 구성한 대략적인 예를 나타내는 설명도이다. 즉, 반도체 레이저(50)를 횡방향으로 배치하고, 반도체 레이저로부터의 빛을 회절 격자(51)에 의하여, 예를 들면 3 빔법으로는 3 분할하여, 출사광과 반사광을 분리하는 빔 스플리터(52)를 통해, 콜리메이터 렌즈(53)에 의하여 평행빔으로 하고, 프리즘 미러(반사경: 54)에 의하여 90°(z축 방향) 빔을 구부려 대물 렌즈(55)에 의하여 DVD 나 CD 등의 디스크(56)의 표면에 초점을 맺게 한다. 그리고, 디스크(56)로부터의 반사광을 빔 스플리터(52)를 통해 오목 렌즈(57) 등을 거쳐 광검출기(58)에 의하여 검출하는 구성으로 되어 있다. 또한, 도 7 에서 반도체 레이저(50)와 광검출기(58)는 거의 동일면(xy면) 안에 있다. 또한, 이 반도체 레이저(50)가 실제로는 전술한 바와 같은 방열 및 위치 결정을 겸한 하우징(방열판)에 삽입되어 세팅된다.
본 발명에 따르면, 리드 프레임과 수지와의 밀착성을 향상시키면서 하우징 등에 장착할 때의 위치 결정을 정확하게 할 수 있고 충분히 방열할 수 있는 구조의 몰드형 반도체 레이저를 구현할 수 있다.

Claims (12)

  1. 판 형상의 리드 프레임으로부터 형성된 다이 패드 및 복수의 리드;
    상기 다이패드 및 복수의 리드를 일체로 유지하는 몰드 수지로 이루어진 수지부; 및
    상기 다이 패드의 표면측에 탑재된 레이저칩을 구비하고,
    상기 리드 프레임의 다이 패드 및 복수의 리드 선단부(先端部)는 상기 리드 프레임면과 다른 방향으로는 포밍 가공이 실시되지 않고, 상기 수지부가 상기 복수의 리드 및 상기 다이 패드를 일체로 유지하기 위해 상기 리드 프레임의 일부의 표리 양면에 설치되는 동시에, 상기 다이 패드 이면의 일부는 상기 수지부로 피복되지 않고 노출하며, 또한 상기 다이 패드의 측부에 상기 수지부에 의하여 표리 양면이 덮히지 않고 노출하는 위치 결정용 및 방열용 중 적어도 어느 하나의 용도의 핀이 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이 패드의 윗부분 이면에 홈(凹)부가 형성되고, 상기 다이 패드의 표면에 설치된 상기 수지부가 상기 다이 패드의 윗부분을 거쳐 상기 다이 패드 이면의 홈부 내에 유입하며, 또한 상기 홈부 내에 매립된 수지와 상기 다이 패드 이면의 윗부분측이 한 면으로 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부의 표면측으로부터 측면에 걸친 코너부에, C 면 또는 R 면의 제거부가 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 이면에 있어서, 상기 수지부의 면적이 상기 수지부에 의하여 덮히지 않고 노출한 리드 프레임의 면적보다 작게 되도록 상기 핀 및 수지부가 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저칩의 광의 진행 방향을 중심축으로 하여, 상기 핀의 최측연단(最側緣端)까지의 거리 A와, 상기 중심축과 상기 수지부의 최측연단까지의 거리 B와의 차이, 및 상기 수지부의 하단으로부터 상기 다이 패드 상단까지의 거리 D와, 상기 수지부 하단으로부터 상기 수지부 상단까지의 거리 C와의 차이의 합 (A - B + D - C) 가 2㎜ 를 초과하며, 상기 핀의 가장 큰 부분의 폭이 5.6㎜ 보다도 작게 되도록 상기 핀 및 수지부가 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이 패드에, 상기 다이 패드의 이면측에서 직경이 크고 표면측에서 작은, 단(段)이 있는 관통공이 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부는, 상기 리드의 근원부(根元部)를 덮는 동시에, 상기 다이 패드의 이면측에도 그 윗부분 및 바닥부분측으로부터 돌아들어가게 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다이 패드 이면의 노출면과 상기 다이 패드 이면측에 돌아들어간 상기 수지부의 표면은, 상기 다이 패드의 윗부분측이 동일면이고, 상기 바닥부분측에는 단차(段差)가 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저칩의 후방에 있어서 상기 수지부에는, 상기 레이저칩의 후단면으로부터 출사하는 광이 반사하여 레이저칩측으로 돌아오지 않도록, 테이퍼부가 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부에 피복되지 않고 노출하는 상기 핀의 폭이 0.5㎜ 이상으로 되도록 상기 수지부가 형성되어 이루어진 반도체 레이저.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 핀은 금속으로 이루어진 하우징과 접촉하도록 그 하우징 내에 삽입되어 이루어진 반도체 레이저.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저칩은 2 파장용 레이저칩인 반도체 레이저.
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