(57)【要約】  放熱効率を大きく向上させて、薄いパッケージを実現することができるように、板状に形成される金属基板と、該金属基板上に形成されて、実装溝を有する金属酸化物層と、該金属酸化物層の前記実装溝内に実装される光素子と、前記金属酸化物層の前記実装溝の内面に形成される反射面とを含む金属ベースの光素子パッケージモジュールを提供する。
2010530632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状に形成される金属基板と、
前記金属基板上に形成され、実装溝を有する金属酸化物層と、
該金属酸化物層の前記実装溝内に実装される光素子と、
前記金属酸化物層の前記実装溝の内面に形成される反射面とを有することを特徴とする金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項２】
複数の放熱溝が、前記金属基板の前記光素子の反対の面に、表面積が大きくなるように形成されてなる請求項１に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項３】
前記金属酸化物層は、前記光素子の高さの０．２５〜５倍の範囲の厚さに形成されてなる請求項１に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項４】
前記反射面は、金、銀、銅、白金やパラジウムなどの金属、あるいは、これらの合金から選択した材料により形成されてなる請求項１に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項５】
誘電体層が、前記反射面と前記金属酸化物層との間に、誘電体材料を被覆して形成されてなる請求項４に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項６】
前記反射面は、前記光素子の電極端子の一つと電気的に接続されてなる請求項５に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項７】
前記金属酸化物層は、前記実装溝の底面にまで延長して形成されてなる請求項１に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項８】
前記光素子の電極端子が前記金属基板と電気的に接続され、前記金属基板が他の電極端子として用いられてなる請求項６または請求項７に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール。
【請求項９】
板状の金属基板を作成する工程と、
前記金属基板を所定の深さまで選択的に陽極酸化して実装溝を有する金属酸化物層を形成する工程と、
前記金属酸化物層の前記実装溝の内面にメッキにより反射面を形成する工程と、
前記金属酸化物層の前記実装溝内の前記金属基板上に光素子を実装する工程とを備えてなることを特徴とする金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物層を形成する工程において、
前記金属基板の陽極酸化が行われてはならない部分に酸化防止用のマスクパターンを形成する工程と、
前記金属基板に選択的に陽極酸化を所定の深さまで行って金属酸化物層を形成する工程と、
前記酸化防止用のマスクパターンを除去する工程とを備えてなる請求項９に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１１】
前記酸化防止用のマスクパターンは、前記金属基板の上面の前記実装溝が形成されるべき部分に形成されてなる請求項１０に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１２】
板状の金属基板を作成する工程と、
前記金属基板を所定の深さまで陽極酸化して金属酸化物層を形成する工程と、
前記金属酸化物層の一部にエッチングまたは掘削を行って実装溝を形成する工程と、
前記金属酸化物層の前記実装溝の内面上に反射面を形成する工程と、
前記金属酸化物層の前記実装溝内の前記金属基板上に光素子を実装する工程とを備えてなることを特徴とする金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１３】
前記金属酸化物層を形成する工程において、
前記金属基板の上面に陽極酸化を所定の深さまで行って金属酸化物層を形成する工程と、
前記金属酸化物層にマスクパターンを形成する工程と、
前記金属酸化物層に対するエッチングを行う工程と、
前記マスクパターンを除去する工程とを備えてなる請求項１２に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１４】
前記マスクパターンは、前記実装溝が形成されるべき部分を除いた残りの部分に形成されてなる請求項１３に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１５】
前記実装溝は、前記金属酸化物層が機械的ドリルまたはレーザードリルで掘削されることによって形成されてなる請求項１２に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１６】
前記反射面は、前記金属酸化物層の前記実装溝の内面上に金、銀、銅、白金およびパラジウムなどの金属、あるいは、これらの合金を使用して形成されてなる請求項９乃至請求項１５のうちのいずれか一項に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１７】
前記反射面は、前記金属酸化物層の前記実装溝の内面上に誘電体材料を被膜した後、金、銀、銅、白金やパラジウムなどの金属、あるいは、これらの合金を使用して形成されてなる請求項９乃至請求項１５のうちのいずれか一項に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１８】
前記光素子は、接着剤を利用して実装されてなる請求項９乃至請求項１５のうちのいずれか一項に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項１９】
前記光素子は、前記実装溝内に該光素子を配置し、該光素子の上部空間をモールディングすることで実装してなる請求項９乃至請求項１５のうちのいずれか一つの請求項に記載の金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項２０】
板状の金属基板を作成する工程と、
前記金属基板の一部をエッチング処理またはプレス処理によって階段形状に空間部を形成する工程と、
前記金属基板に金属酸化物層を形成する工程と、
前記金属酸化物層の下面まで前記金属基板をエッチングし、底面を平坦に形成する工程と、
前記金属酸化物層に実装溝およびコンタクトホールを形成する工程と、
前記実装溝の内面に反射面を形成し、前記実装溝の前記金属基板上に光素子を実装する工程とを備えてなることを特徴とする金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法。
【請求項２１】
板状に形成される金属基板と、
前記金属基板上に形成され、複数の実装溝を有する金属酸化物層と、
前記金属酸化物層の前記実装溝のうちの一部の内部に実装される光素子と、
前記金属酸化物層の前記実装溝のうちの前記光素子が実装される前記実装溝の内面に、金、銀、銅、白金やパラジウムなどの金属、または、これらの合金から選択した材料を用いて形成されてなる反射面と、
前記金属酸化物層の前記実装溝のうちの他の一部の内部に実装されるドライバーチップと、
前記金属酸化物層上に形成され、前記光素子および前記ドライバーチップと電気的に接続される連結配線とを有することを特徴とする金属ベースの表示装置。
【請求項２２】
前記金属酸化物層の前記実装溝のうちの他の一部の内部に実装される静電気放電保護素子をさらに含んでなる請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２３】
前記光素子と接続されるグランド電極およびソース電極に、接続された整流回路を有する請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２４】
有機絶縁層が、前記ドライバーチップと金属酸化物層との間の空間を充填するように形成されてなる請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２５】
放熱溝が、前記金属基板の下面にエッチングにより形成されてなる請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２６】
金属板は、冷媒が前記放熱溝の内部を流れるように前記放熱溝の下部に取り付けられてなる請求項２５に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２７】
前記放熱溝によって露出された前記金属酸化物層の下部が、電気的な接続として機能する請求項２５に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２８】
前記放熱溝の一部または全部に配置されるフリップチップ用のはんだボールを有する請求項２５に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項２９】
フリップチップ用のはんだボールが、前記連結配線と接続されるように前記金属酸化物層上に配置されてなる請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項３０】
フリップチップ用のはんだボールが、前記金属基板の下面に配置されてなる請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項３１】
導電体が充填されたコンタクトホールが、前記金属酸化物層を貫通して形成されてなる請求項２８または請求項３０に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項３２】
誘電体層が、前記反射面と前記金属酸化物層との間に誘電体材料を被覆することによって形成されてなる請求項２１に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項３３】
前記金属酸化物層が、前記実装溝の底面にまで延長して形成されてなる請求項２１または請求項２２に記載の金属ベースの表示装置。
【請求項３４】
前記金属基板は、一方の電極として使用されてなる請求項２１または請求項２２に記載の金属ベースの表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ベースの光素子パッケージモジュールおよびその製造方法に関し、より詳しくは、光素子で発生した熱を効率よく放出し、多様な形状の薄型製品に実装することが可能な金属ベースの光素子パッケージモジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光素子は、種々の用途における次世代の照明源として、広く使用され始めている。しかし、ＬＥＤなどの光素子は、熱に弱く、効率が低下し、寿命が短くなる。加えて、温度の上昇に伴い、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）光で異なる波長変化が生ずる。さらに、ＬＥＤなどの光素子は、高出力製品に使用される傾向にあり、熱による問題がより深刻化している。
【０００３】
従って、ＬＥＤなどの光素子から効率よく放熱させる構造が、パッケージング工程の重要な部分である。
【０００４】
この背景で開示した上述の内容は、本発明の背景の理解を高めるためだけのものであって、この国の当業者が既に知っている従来技術を形成する情報を含んでいないかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、金属基板を使用することによって放熱効率を大きく向上させて薄いパッケージを実現することができ、金属酸化物層を形成するので底面電極での短絡の発生を実質的に減少させることができる、金属ベースの光素子パッケージモジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好適な実施態様が提案する金属ベースの光素子パッケージモジュールは、板状に形成される金属基板と、前記金属基板上に形成され、実装溝を有する金属酸化物層と、前記金属酸化物層の前記実装溝内に実装される光素子と、前記金属酸化物層の前記実装溝の内面に形成される反射面とを有する。
【０００７】
上述の実施態様において、前記光素子は、ワイヤー電極や導電性材料から形成される反射面を利用して、受動回路や連結配線と電気的に接続することもできる。
【０００８】
前記金属酸化物層は、前記金属基板に選択的に陽極酸化を行って実装溝を有するように形成することができる。加えて、前記金属酸化物層は、前記金属基板の全面に陽極酸化を行った後でエッチングして実装溝を有するように形成することもできる。
【０００９】
さらに、複数の放熱溝を、放熱効率を向上させるため、前記光素子と反対の前記金属基板の表面に形成することもできる。
【００１０】
本発明の別の実施形態が提案する金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法は、板状の金属基板を作成する工程と、前記金属基板を所定の深さまで選択的に陽極酸化して実装溝を有する金属酸化物層を形成する工程と、前記金属酸化物層の前記実装溝の内面にメッキにより反射面を形成する工程と、前記金属酸化物層の前記実装溝内の前記金属基板上に光素子を実装する工程とを備えてなる。
【００１１】
そして、本発明の他の実施形態が提案する金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法は、板状の金属基板を作成する工程と、前記金属基板を所定の深さまで陽極酸化して金属酸化物層を形成する工程と、前記金属酸化物層の一部にエッチングを行って実装溝を形成する工程と、前記金属酸化物層の内面上に反射面を形成する工程と、前記金属酸化物層の前記実装溝内の前記金属基板上に光素子を実装する工程とを備えてなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールおよびその製造方法によれば、厚さが薄い板状の金属基板を使用するので、光素子で生じた熱を効率よく放出することができ、薄いパッケージを実現することができる。
【００１３】
本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールによれば、金属基板としてアルミニウムウェハなどを使用するので、金属ベースの光素子パッケージモジュールは、パッケージング後であっても、必要に応じて任意の形に変形したり曲げることができるパッケージモジュールのように柔軟性を備えて形成される。
【００１４】
本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールおよび金属ベースの表示装置によれば、ウェハレベルのパッケージが実現されるので、非常に薄くパッケージすることができ、高集積が可能である。加えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光素子のアレイパッケージが容易に得られるので、面状光源を容易に実現することができる。
【００１５】
また、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール、その製造方法、および金属ベースの表示装置によれば、ドライバーチップおよび回路もパッケージすることができ、その後の工程を多層化の方法で進めることもできる。
【００１６】
そして、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールによれば、金属酸化物層が形成されているので、底面電極への短絡が生ずる危険性を実質的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールにおける実施形態１を示した部分拡大断面図である。
【図２】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールにおける実施形態１を示した部分拡大平面図である。
【図３】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態１における光素子をモールディング処理した状態を示した部分拡大断面図である。
【図４】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールにおける実施形態２を示した部分拡大断面図である。
【図５】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールにおける実施形態３を示した部分拡大断面図である。
【図６】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールにおける実施形態４を示した部分拡大断面図である。
【図７】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールにおける実施形態５を示した部分拡大断面図である。
【図８】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法における一実施形態を示したブロック図である。
【図９】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の一実施形態における工程を示したフローチャートである。
【図１０】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の一実施形態において金属酸化物層を形成する工程の一例を示したブロック図である。
【図１１】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の一実施形態において金属酸化物層を形成する工程の一例を示したフローチャートである。
【図１２】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の一実施形態において金属酸化物層を形成する工程の他の例を示したブロック図である。
【図１３】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の一実施形態において金属酸化物層を形成する工程の他の例を示したフローチャートである。
【図１４】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態１を示した部分拡大平面図である。
【図１５】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態２を示した部分拡大平面図である。
【図１６】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態３を示した部分拡大断面図である。
【図１７】本発明による金属ベースの表示装置である実施形態３においてドライバーチップを実装する第１例を示した部分拡大断面図である。
【図１８】本発明による金属ベースの表示装置である実施形態３においてドライバーチップを実装する第２例を示した部分拡大断面図である。
【図１９】本発明による金属ベースの表示装置である実施形態３においてドライバーチップを実装する第３例を示した部分拡大断面図である。
【図２０】本発明による金属ベースの表示装置である実施形態３においてドライバーチップを実装する第４例を示した部分拡大断面図である。
【図２１】本発明による金属ベースの表示装置である実施形態３においてドライバーチップを実装する第５例を示した部分拡大断面図である。
【図２２】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態４を示した部分拡大断面図である。
【図２３】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態５を示した部分拡大断面図である。
【図２４】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態６を示した部分拡大断面図である。
【図２５】本発明による金属ベースの表示装置における実施形態７を示した部分拡大断面図である。
【図２６】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の他の実施形態における工程を示したフローチャートである。
【図２７】本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の他の実施形態を利用して製造する金属ベースの光素子パッケージモジュールの他の例を示した部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールおよびその製造方法の好ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図中において、同一の引用番号は、同一の部材を示してある。
【００１９】
本発明の実施形態は、多様な形態に変更でき、本発明が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の好ましい実施形態は、当該技術分野における通常の知識を有する者が本発明を理解することができるように提供されるものである。図中において、部材の形状は、説明の便宜のため強調され、例として表した。
【００２０】
本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態１において、図１および図２に示したように、金属酸化物層１２は、金属基板１０上に選択的な陽極酸化によって形成される。
【００２１】
金属基板１０は、熱伝導率が合成樹脂やセラミックに比べて非常に優れた材料を利用して板状に形成してある。例えば、金属基板１０は、約０．１〜５ｍｍの厚さの板状に形成でき、好ましくは、約０．１５〜１．０ｍｍの厚さの薄い板状に形成することができる。
【００２２】
金属基板１０を形成するための材料としては、アルミニウム、チタンなどを使用することができる。
【００２３】
金属基板１０がアルミニウムからなる場合、酸化アルミニウム層が陽極酸化による金属酸化物層１２として形成される。
【００２４】
金属酸化物層１２は、金属基板１０に対して選択的に陽極酸化を行うことによって形成された実装溝１４を備えている。
【００２５】
例えば、実装溝１４を形成する部分の金属基板１０に酸化防止用のマスクパターンを形成して、金属基板１０に対して陽極酸化を行えば、金属酸化物層１２が形成される。つまり、陽極酸化が進められることによって金属酸化物層１２が形成されて、その部分の厚さが厚くなり、金属酸化物層１２が十分に形成されない部分が相対的に凹んだ形状となって、この部分が実装溝１４を構成するようになる。
【００２６】
光素子１６は、実装溝１４内に実装される。光素子１６としては、受光素子や発光素子が使用される。発光素子としては、ＬＥＤ素子などが使用される。
【００２７】
金属酸化物層１２は、実装溝１４に実装される光素子１６の高さに対応する厚さに形成している。好ましくは、金属酸化物層１２の厚みは、光素子１６の高さの約０．２５〜５倍の厚さである。この場合、光素子１６が実装された場合にパッケージの全体的な厚さを最少限に抑えることができ、発光効率を向上させるために、実装溝１４の内面に形成される反射面２０の高さを高くすることができる。金属酸化物層１２は、金属基板１０の表面に膨張して形成される部分と、金属基板１０の内部に侵入して形成される部分とに分けられる。金属酸化物層１２の高さは、上述の２つの部分を合わせた高さを示す。
【００２８】
例えば、金属酸化物層１２に実装溝１４を形成し、実装溝１４内に光素子１６を実装する時、光素子１６の下端部または光素子１６の全体が実装溝１４内に挿入されるように、金属酸化物層１２の厚さを適宜に設定するのが望ましい。つまり、光素子１６が実装溝１４内に実装された状態で、金属酸化物層１２の表面より突出される高さが最少限となるように、金属酸化物層１２の高さを適宜に設定するのが望ましい。
【００２９】
図１に示ように、光素子１６の実装は、光素子１６を金属基板１０に接着剤１７で接着することにより行われる。
【００３０】
また、図３に示したように、光素子１６の実装は、光素子１６の上部をモールディング材料１９で成形し固定することもできる。
【００３１】
そして、光素子１６をモールディング材料１９で成形し固定する場合、光素子１６の上面に覆われるモールディング材料１９の厚さを調整することによって、レンズ効果を発揮することもできる。例えば、光素子１６の中央部は厚く、周縁部側に行くほど厚さが薄くなるようにモールディング材料１９を塗布することができる。この場合、凸レンズの効果を得ることができる。別の例として、中央部は薄く、周縁部側に行くほど厚さが厚くなるようにモールディング材料１９を塗布することができる。この場合、凹レンズの効果を得ることができる。
【００３２】
さらに、モールディング材料１９に染料などの波長変換物質を加えてもよい。この場合、光素子１６の発光に加えて新たな効果を実現することもできる。
【００３３】
そして、金属酸化物層１２の厚さが光素子１６の厚さに比べて薄すぎる場合には、実装溝１４部分の金属基板１０をエッチングして、実装溝１４をより深く形成することもできる。つまり、実装溝１４部分の金属酸化物層１２が形成されない金属基板１０部分をエッチングして、実装溝１４の底面をより深く形成することもできる。
【００３４】
このように、金属基板１０をエッチングして実装溝１４をより深く形成すれば、金属酸化物層１２を薄く形成する場合にも、光素子１６の表面が金属酸化物層１２の表面より高くならないように実装することができる。
【００３５】
銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）などの導電性金属からなる電極端子１８が、光素子１６の上面に形成されている。
【００３６】
上述の反射面２０は、実装溝１４の内面に形成されている。
【００３７】
より具体的には、反射面２０は、実装溝１４の内面に、金、銀、銅、白金およびパラジウムなどの金属、あるいは、これらの合金から選択された材料を、メッキ、蒸着や塗装（ｃｏａｔｉｎｇ）することによって形成される。
【００３８】
反射面２０を形成すれば、光素子１６で発光した光のうちの側面に放出される光を再び反射させて前方に放出させることができて、発光効率を最大にすることができる。
【００３９】
リード線２８は、電極端子１８と、金属酸化物層１２上に形成される受動回路や連結配線３０とを接続する。リード線２８は、通電性ワイヤーなどを使用する。
【００４０】
図１および図２では、全ての電極端子１８が光素子１６の上面側に形成されており、電極端子１８は、リード線２８を利用して、受動回路や連結配線３０と接続されている。
【００４１】
反射面２０が導電性金属から形成されるので、反射面２０は、短絡を防止するために、受動回路や連結配線３０と所定の間隔をおいて分離して形成する必要がある。
【００４２】
そして、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態２は、図４に示したように、電極端子１８が光素子１６の両面に分れて形成されている。
【００４３】
実施形態２においては、金属基板１０が一方の電極として使用され、光素子１６の上面に形成された電極端子１８が、リード線２８を利用して、受動回路や連結配線３０と接続されている。
【００４４】
光素子１６は、導電性接着剤１７を利用して金属基板１０に接着され、光素子１６の下面側に形成された電極端子１８は、導電性接着剤１７によって金属基板１０と電気的に接続され、金属基板１０が一方の電極として使用される。
【００４５】
実施形態２の場合にも、反射面２０による短絡を防止するために、反射面２０を受動回路や連結配線３０と所定の間隔をおいて分離して形成するのが望ましい。
【００４６】
実施形態２においても、上述の構成以外は、実施形態１と同様に実施することができるので、詳細な説明は省略する。
【００４７】
そして、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態３は、図５に示したように、全ての電極端子１８が光素子１６の下面側に形成され、絶縁のための誘電体層２２が、反射面２０の形成前に、誘電体材料を利用して形成されている。
【００４８】
実施形態３において、一方の電極端子１８は、導電性金属からなる反射面２０を通じて受動回路や連結配線３０と接続され、他方の電極端子１８は、他方の電極として金属基板１０を使用して受動回路や連結配線３０と接続される。
【００４９】
他方の電極端子１８は、導電体が充填されたコンタクトホール２７を利用して金属基板１０と電気的に接続され、金属基板１０が他方の電極として使用される。
【００５０】
実施形態３の場合には、反射面２０を通じて受動回路や連結配線３０と接続されるので、反射面２０と他方の電極端子１８との間および反射面２０と金属基板１０との間の短絡を防止するために、反射面２０と金属酸化物層１２との間および反射面２０と金属基板１０との間に誘電体層２２が形成されてる。つまり、実装溝１４の内面に誘電体を塗布して誘電体層２２を形成した後、誘電体層２２その上に反射面２０を形成する。
【００５１】
誘電体層２２には、導電体で充填された上記コンタクトホール２７が、他方の電極端子１８と金属基板１０とを電気的に接続させるように形成されている。
【００５２】
実施形態３においても、上述の構成以外は、実施形態１と同様に実施することができるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
そして、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態４では、図６に示したように、全ての電極端子１８が光素子１６の下面側に形成され、絶縁のために、金属酸化物層１２が実装溝１４の底面まで延長して形成されている。
【００５４】
実施形態４において、一方の電極端子１８は、導電性金属からなる反射面２０を通じて受動回路や連結配線３０と接続され、他方の電極端子１８は、他方の電極として金属基板１０を使用して受動回路や連結配線３０と接続される。
【００５５】
他方の電極端子１８は、導電体が充填されたコンタクトホール２７を利用して金属基板１０と電気的に接続され、金属基板１０が他方の電極として使用される。
【００５６】
実施形態４の場合には、反射面２０を通じて受動回路や連結配線３０と接続されるので、反射面２０と他方の電極端子１８との間および反射面２０と金属基板１０との間の短絡を防止するために、金属酸化物層１２が実装溝１４の底面（光素子１６が実装される面）まで形成されている。
【００５７】
実装溝１４の底面に形成される金属酸化物層１２が薄く形成されるように陽極酸化を制御するのが望ましい。加えて、金属基板１０と接続される電極端子１８が位置する部分は、選択的に陽極酸化を行ったり、陽極酸化およびエッチングにより、金属酸化物層１２が存在しないようにしている。
【００５８】
例えば、実装溝１４の底面に形成された金属酸化物層１２内に、導電体が充填されたコンタクトホール２７が、他方の電極端子１８と、金属基板１０とを電気的に接続するために形成されている。
【００５９】
実施形態４においても、上述の構成以外は、実施形態１と同様に実施することができるので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
そして、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態５は、図７に示したように、金属酸化物層１２を金属基板１０の前面に形成し、光素子１６を実装する部分の金属酸化物層１２を、エッチングまたは所定の深さだけ掘削することにより実装溝１４を形成している。
【００６１】
例えば、金属酸化物層１２は、金属基板１０の一方の全面（上面）に、陽極酸化を行って形成される。次に、実装溝１４を形成する部分を除いた残りの部分の金属酸化物層１２にマスクパターンを形成して、実装溝１４を形成する部分の金属酸化物層１２をエッチングし、実装溝１４を形成する。または、金属酸化物層１２にマスクパターンを形成せずに、所定の深さに機械的またはレーザー掘削を行うことにより、実装溝１４を形成することもできる。
【００６２】
実施形態５においても、上述の構成以外は実施形態１乃至実施形態４と同様な構成で実施することができるので、詳細な説明は省略する。
【００６３】
次に、上述の構成をもつ金属ベースの光素子パッケージモジュールを製造するための製造方法を説明する。
【００６４】
まず、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の一実施形態は、図８および図９に示したように、板状の金属基板１０を作成する工程Ｐ１０と、金属基板１０に金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２０と、金属酸化物層１２の実装溝１４の内面に反射面２０を形成する工程Ｐ３０と、金属酸化物層１２の実装溝１４内の金属基板１０上に光素子１６を実装する工程Ｐ４０とを備えてなる。
【００６５】
金属基板１０は、熱伝導率が合成樹脂やセラミックに比べて非常に優れた材料を利用して板状に形成されている。
【００６６】
例えば、金属基板１０を形成するための材料としては、アルミニウム、チタンなどを使用することができる。
【００６７】
そして、金属基板１０は、約０．１〜５ｍｍの厚さの板状に、より好ましくは、約０．１５〜１．０ｍｍの厚さの薄い板状に形成されている。
【００６８】
金属基板１０としてアルミニウムを使用すれば、酸化アルミニウム層が陽極酸化による金属酸化物層１２として形成される。
【００６９】
金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２０では、光素子１６を実装する実装溝１４が形成される。
【００７０】
金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２０は、図１０および図１１に示したように、陽極酸化が行われてはならない金属酸化物層１２の部分に酸化防止用のマスクパターン４４を形成する工程Ｐ２２と、金属基板１０に選択的に陽極酸化を所定の深さまで行って金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２４と、酸化防止用のマスクパターン４４を除去する工程Ｐ２８とを備えてなる。
【００７１】
金属酸化物層１２は、実装溝１４内に実装される光素子１６の高さに対応する厚みに形成されている。より詳細には、金属酸化物層１２の厚みは、光素子１６の高さの約０．２５〜２．５倍の厚さとしてある。
【００７２】
酸化防止用のマスクパターン４４は、金属基板１０の下面全体および金属基板１０の上面の実装溝１４が形成されるべき部分（光素子１６が実装される部分）に形成する。
【００７３】
実装溝１４の形状は、金属基板１０の上面側に形成される酸化防止用のマスクパターン４４の形状に対応して形成される。より詳細には、実装溝１４の形状は、円形や任意の多角形に形成することができる。
【００７４】
金属基板１０の下面に酸化防止用のマスクパターン４４を形成すれば、陽極酸化を行う場合に、金属基板１０の上面でだけ酸化が行われて、金属酸化物層１２が金属基板１０の上面側のみに形成される。
【００７５】
そして、金属基板１０の下面で陽極酸化が行われないように金属基板１０の下面を他の機器や器具を利用して保護することができる場合には、金属基板１０の下面に酸化防止用のマスクパターン４４を形成しなくてもよい。つまり、酸化防止用のマスクパターン４４は、金属基板１０の下面の陽極酸化を防止するためのものであるので、これを適切な方法で実現することができる場合には、金属基板１０の下面に酸化を防止するための酸化防止用のマスクパターン４４を形成する必要がない。
【００７６】
酸化防止用のマスクパターン４４の形成は、一般に広く知られたリソグラフィ工程やパターン形成工程などを利用して行うことができるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
酸化防止用のマスクパターン４４を形成する材料としては、陽極酸化を行う時に損傷されにくい材料を使用するのが望ましい。例えば、シリコンナイトライドなどを好適に使用することができる。
【００７８】
そして、図１１に示したように、金属基板１０に対して陽極酸化を進めれば、酸化される部分で体積膨張が起こり、それによって実装溝１４が形成される。
【００７９】
酸化防止用のマスクパターン４４を使用した選択的な陽極酸化の場合、図１１に示したように、酸化防止用のマスクパターン４４の周縁部分に鳥の嘴形状の傾斜面（または曲面）が形成される。
【００８０】
酸化防止用のマスクパターン４４は、湿式エッチング方法または乾式エッチング方法を利用して除去される。
【００８１】
そして、金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２０の他の方法は、図１２および図１３に示したように、金属基板１０の一方の面（下面）に酸化防止用のマスクパターン４４を形成する工程Ｐ２２と、金属基板１０の他方の面（上面）に陽極酸化を所定の深さまで行って金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２４と、金属酸化物層１２にマスクパターン４２を形成する工程Ｐ２５と、金属酸化物層１２に対するエッチングを行う工程Ｐ２６と、酸化防止用のマスクパターン４４およびマスクパターン４２を除去する工程Ｐ２８とを備えてなる。
【００８２】
マスクパターン４２は、実装溝１４が形成されるべき部分（光素子１６が実装される部分）を除いた残りの部分に形成する。
【００８３】
マスクパターン４２の形成は、一般に広く知られたリソグラフィ工程やパターン形成工程を利用して行うことができるので、詳細な説明は省略する。
【００８４】
実装溝１４の形状は、マスクパターン４２が形成されない部分の形状に対応して形成される。より詳細には、実装溝１４の形状は、円形や任意の多角形に形成することができる。
【００８５】
マスクパターン４２を形成する材料としては、金属酸化物層１２をエッチングする過程で損傷されにくい材料を使用するのが望ましい。例えば、フォトレジストなどを好適に使用することができる。
【００８６】
金属酸化物層１２は、湿式エッチング方法などを利用してエッチングされる。エッチングは、金属酸化物層１２のエッチングされる面が傾斜面または垂直面となるように行われる。
【００８７】
酸化防止用のマスクパターン４４およびマスクパターン４２は、湿式エッチング方法または乾式エッチング方法を利用して除去される。
【００８８】
マスクパターン４２を形成せずに、所定の深さに機械的またはレーザー掘削を行うことにより、金属酸化物層１２に実装溝１４を形成することもできる。
【００８９】
そして、反射面２０は、金属酸化物層１２の実装溝１４の内面に、金、銀、銅、白金およびパラジウムなどの金属、あるいは、これらの合金を、直接的にメッキ、蒸着や塗装（ｃｏａｔｉｎｇ）することによって形成することもできる。
【００９０】
また、反射面２０は、金属酸化物層１２の実装溝１４の内面に誘電物質（誘電体）を塗布して誘電体層２２を形成し、金、銀、銅、白金やパラジウムなどの金属、あるいは、これらの合金をメッキまたは蒸着して形成することもできる。
【００９１】
光素子１６は、接着剤を使用して実装できる。また、光素子１６は、実装溝１４に光素子１６を配置し、光素子１６の上部空間をモールディングすることで実装することもできる。
【００９２】
リード線２８などは、光素子１６の電極端子１８と、金属酸化物層１２の上面に形成される受動回路や連結配線３０とを接続して使用される。
【００９３】
そして、金属基板１０を他方の電極として使用して、電極端子１８を接続することもできる。
【００９４】
光素子１６の電極端子１８の接続は、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態１乃至実施形態４で詳述した多様な方法を適用して実施することができる。
【００９５】
次に、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールの実施形態１乃至実施形態５を適用して実現した本発明による金属ベースの表示装置の多様な実施形態を、図１４乃至図２４を引用して詳述してある。
【００９６】
まず、本発明による金属ベースの表示装置の実施形態１は、図１４に示したように、複数の光素子１６が金属基板１０上に直列や並列に配列され実装されて、グランド電極５２、ソース電極５４、および静電気放電（ＥＳＤ）保護素子５０が金属基板１０上で回路を構成するように光素子１６とそれぞれ接続されている。
【００９７】
静電気放電保護素子５０としては、ツェナーダイオードまたはＥＳＤ保護用バリスタなどを使用することができる。
【００９８】
図１６に示したように、光素子１６および静電気放電保護素子５０は、金属基板１０に形成された複数個の実装溝１４内に配置され、実装させることができる。
【００９９】
そして、本発明による金属ベースの表示装置の実施形態２は、図１５に示したように、複数個の光素子１６を所定の間隔で一列に配置し、複数個の光素子１６は、光素子の列を形成するため互いに並列に電気的に接続されている。次に、複数個の光素子の列は、互いに並列に電気的に接続して、面状光源を形成するように構成する。
【０１００】
実施形態２においても、複数の光素子１６、複数の静電気放電保護素子５０などがそれぞれの実装溝１４内に実装され、グランド電極５２およびソース電極５４と接続される。
【０１０１】
そして、電圧降下／整流回路５６は、グランド電極５２およびソース電極５４と接続することもできる。
【０１０２】
電圧降下／整流回路５６を、グランド電極５２およびソース電極５４に接続すれば、ソース電極５４に直接交流電圧を印加しても、直流電圧の場合と同一な効果を得ることができる。ソース電極５４に直流電圧を印加する場合には、電圧降下／整流回路５６を設置する必要はない。
【０１０３】
静電気放電保護素子５０を設置する代わりに、ＥＳＤ保護の機能を得るため、静電気放電保護材料をパッケージの表面に塗布してもよい。ＥＳＤ保護材料として、所定の電圧より低い電圧に耐え、絶縁破壊（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）後に所定の時間が過ぎれば復旧される材料が望ましい。
【０１０４】
そして、本発明による金属ベースの表示装置の実施形態３は、図１６に示したように、光素子１６、ドライバーチップ６０、静電気放電保護素子５０が一つの金属基板１０に実装されている。
【０１０５】
図１７に示したように、ドライバーチップ６０は、金属酸化物層１２に形成された実装溝１４に接着剤１７によって実装される。
【０１０６】
また、有機絶縁層６２が、ドライバーチップ６０を覆って実装溝１４の残りの空間に充填されるようにベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）やポリイミドなどの有機物を塗布して形成されている。
【０１０７】
ドライバーチップ６０は、有機絶縁層６２に形成されるコンタクトホール６３を通じて、連結配線３０や回路と電気的に接続される。
【０１０８】
有機絶縁層６２は、ドライバーチップ６０の上面に形成されなくてもよい。また、有機絶縁層６２は、ドライバーチップ６０の上面のコンタクトホール６３が形成される部分や電極端子が形成される部分を除いて、ドライバーチップ６０の上面に形成することもできる。
【０１０９】
ドライバーチップ６０が実装される実装溝１４の側面は、垂直面、あるいは、傾斜面に形成してもよい。
【０１１０】
そして、図１８に示したように、ドライバーチップ６０は、ワイヤー形状のリード線２８によって、連結配線３０や回路と電気的に接続してもよい。
【０１１１】
図１９には、ドライバーチップ６０がパッケージされた状態で実装溝１４に実装させたものを示してある。ドライバーチップ６０は、リード線２９によって、連結配線３０や回路と電気的に接続されている。
【０１１２】
図２０には、ドライバーチップ６０がパッケージされた状態で実装溝１４に実装されており、実装溝１４が金属基板１０まで深くエッチングされたものを示してある。このような実装構造により、金属酸化物層１２の表面より突出されるドライバーチップ６０の高さを最少限に抑えることができる。
【０１１３】
図２１には、ドライバーチップ６がパッケージされた状態で、実装溝１４ではない金属酸化物層１２上に表面実装方式で実装されたものを示してある。
【０１１４】
図１６に示したように、静電気放電保護素子５０は、金属酸化物層１２に形成された実装溝１４に実装されている。
【０１１５】
静電気放電保護素子５０は、光素子１６の光を受光しないように金属酸化物層１２の表面より深い位置に最上部が位置するように実装するのが望ましい。静電気放電保護素子５０が光を受光する場合、光電効果によって電気が流れ、静電気放電保護効果が有効に発揮されなくなる。
【０１１６】
そして、図面には示さなかったが、静電気放電保護素子５０の場合にも、ドライバーチップ６０と同様に、静電気放電保護素子５０の上面および実装溝１４の残りの空間に有機絶縁層６２を形成することができる。
【０１１７】
また、有機絶縁層６２は、静電気放電保護素子５０の上面側に形成しなくてもよい。さらに、静電気放電保護素子５０の上面側に電極端子１８が設置される場合、有機絶縁層６２は、電極端子１８が設置される部分を除いて形成することもできる。
【０１１８】
反射面２０は、静電気放電保護素子５０が実装される実装溝１４の内面では使用されないので、反射面２０を形成しないのが望ましい。静電気放電保護素子５０を使用する場合、光を受光する場合に機能を効果的に発揮することができないので、反射面２０を形成しないのが望ましい。
【０１１９】
静電気放電保護素子５０が実装される実装溝１４の側面は、垂直面に形成してもよい。
【０１２０】
図１および図４乃至図６に示した場合と同様、静電気放電保護素子５０の場合にも、光素子１６の電極端子１８を接続する上述の構成を適用して電極を接続することができるので、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
また、図１６に示したように、静電気放電保護素子５０の場合には、一方の電極を金属酸化物層１２を貫通して形成されるビアホールに導電体が充填されるコンタクトホール５８を通じて金属基板１０と電気的に接続されるように構成し、金属基板１０を他方の電極として使用することもできる。
【０１２２】
そして、図１６に示したように、表面積を大きくさせて放熱効率を向上させるための放熱溝１１を、金属基板１０の下面に形成することもできる。放熱溝１１は、エッチングなどの方法を利用して形成することができる。
【０１２３】
また、図２５に示したように、金属板１１１が放熱溝１１の下部に取り付けられ、冷媒が放熱溝１１の内部を流れるような冷却構成にしてもよい。この場合、放熱溝１１は、冷媒の流路を構成する。
【０１２４】
そして、本発明による金属ベースの表示装置の実施形態４は、図２２に示したように、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造やランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）構造で実装することができる。この構成において、フリップチップ用のはんだボール７０は、連結配線３０と他の回路とを容易に接続することができるように、連結配線３０および金属酸化物層１２上に配置される。
【０１２５】
また、本発明による金属ベースの表示装置の実施形態５において、図２３に示したように、ＢＧＡ構造やＬＧＡ構造は、金属基板１０の下面をエッチングして形成する金属酸化物層１２が露出された放熱溝１１の内部および金属基板１０の下面に、フリップチップ用のはんだボール７０を配置して実現してある。
【０１２６】
放熱溝１１の側面は、フリップチップ用のはんだボール７０が内部に安定的に配置されるように、傾斜面に形成することもできる。
【０１２７】
フリップチップ用のはんだボール７０の大きさおよび放熱溝１１の深さは、放熱溝１１に配置されるフリップチップ用のはんだボール７０の金属基板１０の下面より突出された高さが、金属基板１０の下面に直接配置されるフリップチップ用のはんだボール７０の高さと等しくなるように設定するのが望ましい。
【０１２８】
この時、フリップチップ用のはんだボール７０は、放熱溝１１にあるコンタクトホール５８に密着させることなく、コンタクトホール５８の下部が電気的に接続されていてもよい。
【０１２９】
本発明による金属ベースの表示装置の実施形態６は、図２４に示したように、フリップチップ用のはんだボール７０を金属基板１０の下面のみに配置して、ＢＧＡ構造またはＬＧＡ構造を実現する。
【０１３０】
本発明による金属ベースの表示装置の実施形態５および実施形態６において、図２３および図２４に示したように、コンタクトホール５８は、ドライバーチップ６０、静電気放電保護素子５０や光素子１６などから電極と電気的に接続されるように、金属酸化物層１２を貫通して形成されるビアホールに導電体が充填することにより形成してある。
【０１３１】
コンタクトホール５８の上部は、連結配線３０や回路と接続されている。
【０１３２】
図２４においては、コンタクトホール５８が金属基板１０と電気的に接続され、各素子の２つ異なる電極と接続される金属基板１０の異なる部分が互いに電気的に絶縁されるように放熱溝１１を形成してある。金属酸化物層１２は、一方の電極と接続される金属基板１０部分が他方の部分（他方の電極と接続される金属基板１０の部分）と電気的に絶縁されるように、下面側が露出されるように形成してある。
【０１３３】
本発明による金属ベースの表示装置の実施形態４乃至実施形態６においても、フリップチップ用のはんだボール７０を配置する上述の構成以外は、本発明による金属ベースの表示装置の実施形態１乃至実施形態３と同様に実施することができるので、詳細な説明は省略する。
【０１３４】
そして、本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の他の実施形態は、図２６に示したように、板状の金属基板１０を作成する工程Ｐ１０と、金属基板１０の一部をエッチング処理またはプレス処理などによって階段形状に空間部１００を形成する工程Ｐ１５と、金属基板１０に金属酸化物層１２を形成する工程Ｐ２０と、金属酸化物層１２の下面まで金属基板１０をエッチングして、底面を平坦に形成する工程Ｐ２２と、金属酸化物層１２に実装溝１４およびコンタクトホール５８を形成する工程Ｐ２５と、実装溝１４の内面に反射面２０を形成し、実装溝１４の金属基板１０上に光素子１６を実装する工程Ｐ４０とを備えてなる。
【０１３５】
コンタクトホール５８には、導電体が充填されている。
【０１３６】
ＢＧＡ構造やＬＧＡ構造を実現するため、フリップチップ用のはんだボール７０は、金属酸化物層１２および金属基板１０の下面に配置してある。
【０１３７】
光素子１６の上面にある２つの電極端子１８は、それぞれワイヤー形状のリード線２８を利用して２つのコンタクトホール５８に接続され、異なるコンタクトホール５８を通じて互いに異なるフリップチップ用のはんだボール７０と接続されている。
【０１３８】
また、図２７に示したように、光素子１６の上面および下面に電極端子１８が分離して形成されている場合、光素子１６の上面にある電極端子１８は、ワイヤー形状のリード線２８およびコンタクトホール５８を通じてフリップチップ用のはんだボール７０と接続され、光素子１６の下面にある電極端子１８は、金属基板１０と、金属基板１０の下面に配置されるフリップチップ用のはんだボール７０とを接続させてもよい。
【０１３９】
本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュール製造方法の本実施形態における方法および構造においても、上述した実施形態と同一な構成および過程で実施することができるので、詳細な説明は省略する。
【０１４０】
本発明による金属ベースの光素子パッケージモジュールおよびその製造方法、金属ベースの表示装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、開示した実施形態のみに限定されるものではなく、むしろ、添付した特許請求の範囲内の多様な変形や均等な配置も含まれる、と解すべきである。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  金属基板
１２  金属酸化物層
１４  実装溝
１６  光素子
１８  電極端子
１９  モールディング材料
２０  反射面
２２  誘電体層
２８  リード線
３０  連結配線
４２  マスクパターン
４４  酸化防止用のマスクパターン
５０  静電気放電保護素子
５２  グランド電極
５４  ソース電極
５８  コンタクトホール
６０  ドライバーチップ
６２  有機絶縁層
６３  コンタクトホール
７０  フリップチップ用のはんだボール
【図１】
2010530632.tif 000003
【図２】
2010530632.tif 000004
【図３】
2010530632.tif 000005
【図４】
2010530632.tif 000006
【図５】
2010530632.tif 000007
【図６】
2010530632.tif 000008
【図７】
2010530632.tif 000009
【図８】
2010530632.tif 000010
【図９】
2010530632.tif 000011
【図１０】
2010530632.tif 000012
【図１１】
2010530632.tif 000013
【図１２】
2010530632.tif 000014
【図１３】
2010530632.tif 000015
【図１４】
2010530632.tif 000016
【図１５】
2010530632.tif 000017
【図１６】
2010530632.tif 000018
【図１７】
2010530632.tif 000019
【図１８】
2010530632.tif 000020
【図１９】
2010530632.tif 000021
【図２０】
2010530632.tif 000022
【図２１】
2010530632.tif 000023
【図２２】
2010530632.tif 000024
【図２３】
2010530632.tif 000025
【図２４】
2010530632.tif 000026
【図２５】
2010530632.tif 000027
【図２６】
2010530632.tif 000028
【図２７】
2010530632.tif 000029
【国際調査報告】
2010530632.tif 000030
2010530632.tif 000031