JP2003191521A - 光プリンタヘッドの組立方法 - Google Patents

光プリンタヘッドの組立方法

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JP2003191521A
JP2003191521A JP2001393204A JP2001393204A JP2003191521A JP 2003191521 A JP2003191521 A JP 2003191521A JP 2001393204 A JP2001393204 A JP 2001393204A JP 2001393204 A JP2001393204 A JP 2001393204A JP 2003191521 A JP2003191521 A JP 2003191521A
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Hisashi Sakai
久 坂井
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Kyocera Corp
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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】発光素子アレイチップの搭載作業のやり直しや
リペア作業を行う場合であってもそれらの作業を簡単に
行うことがきる光プリンタヘッドの組立方法を提供す
る。 【解決手段】回路基板１の上面に、多数の回路配線３を
形成するとともに該回路配線３の一端に接続パッド４を
設ける工程と、接続パッド４上にダイシェア強度０．０
５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2の導電性樹脂８を付着さ
せる工程と、回路基板１上に、下面に発光素子６及び端
子電極７を有する発光素子アレイチップ５を、端子電極
７が導電性樹脂８を介して接続パッド４と対向するよう
にして着脱可能に載置させる工程と、発光素子６を実際
に発光させて発光素子アレイチップ５の検査を行ない、
検査に合格した発光素子アレイチップ５についてのみ導
電性樹脂８を硬化させて実装作業を完了する工程とによ
り光プリンタヘッドを組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プリンタ等
の露光手段として用いられる光プリンタヘッドの組立方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子写真プリンタ等の露光手
段としてＬＥＤプリンタヘッド等の光リンタヘッドが使
用されている。
【０００３】かかる従来の光プリンタヘッドとしては、
例えば図４に示す如く、下面に多数の発光素子１４及び
端子電極１５を有した発光素子アレイチップ１３を回路
基板１１上に従来周知のフェースダウンボンディングに
て搭載したものが知られており、多数の発光素子１４を
外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光さ
せるとともに、これらの光を図示しないレンズ部材を介
して外部の感光体に照射・結像させ、感光体に所定の潜
像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能
する。
【０００４】そして、得られた潜像は、その後、現像の
プロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙
に転写・定着させることによって所定の画像が記録され
ることとなる。
【０００５】尚、発光素子アレイチップ１３をフェース
ダウンボンディングにて搭載した場合、発光素子アレイ
チップ１３の端子電極１５は回路基板１１上の回路配線
１２に半田１６を介して一度に接続されるため、ワイヤ
ボンディング等で接続する場合に比べて接続作業に要す
る時間を短縮することができる利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光プリンタヘッドにおいては、発光素子アレイ
チップ１３の端子電極１５と回路基板１１上の回路配線
１２とが半田１６で接続されており、発光素子アレイチ
ップ１３が回路基板１１に対して強固に接合されている
ため、その後の検査工程で発光素子アレイチップ１３の
接続不良や発光素子アレイチップそのものの不具合が検
出されても、搭載作業のやり直しや良品との交換（リペ
ア）に極めて困難を要することとなり、このことが光プ
リンタヘッドの生産性を大幅に低下させる原因となって
いた。
【０００７】また発光素子アレイチップ１３と回路基板
１１とを半田１６で接合した場合、これらの半田１６
は、通常、発光素子１４の近傍に設けられることとな
る。その場合、光プリンタヘッドの使用時、発光素子１
４の発した光の一部が半田１６の表面に当たって反射し
易いことから、このような反射光の一部が感光体に照射
されると、感光体に不要な潜像が形成され、所望する画
像を得ることが不可となる欠点が誘発される。
【０００８】更に発光素子アレイチップ１３と回路基板
１１とを半田１６で接合する場合、発光素子アレイチッ
プ１３の発光素子１４等にフラックスが付着し、このフ
ラックスによって発光素子アレイチップ１３の下面が著
しく汚染されてしまう不都合も有していた。
【０００９】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、発光素子アレイチップの搭載作業のや
り直しやリペア作業を行う場合であってもそれらの作業
を簡単に行うことがきるとともに、反射光に起因した不
要な潜像の形成を有効に防止することが可能な高信頼性
の光プリンタヘッドを得ることができる光プリンタヘッ
ドの組立方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光プリンタヘッ
ドの組立方法は、回路基板の上面に、多数の回路配線を
形成するとともに該回路配線の一端に接続パッドを設け
る工程と、前記接続パッド上に、ダイシェア強度０．０
５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2の導電性樹脂を付着させ
る工程と、前記回路基板上に、下面に発光素子及び端子
電極を有する発光素子アレイチップを、端子電極が導電
性樹脂を介して接続パッドと対向するようにして着脱可
能に載置させる工程と、前記発光素子を実際に発光させ
て発光素子アレイチップの検査を行ない、検査に合格し
た発光素子アレイチップについてのみ前記導電性樹脂を
硬化させて実装作業を完了する工程とを含むことを特徴
とするものである。
【００１１】また本発明の光プリンタヘッドの組立方法
は、前記導電性樹脂中に含まれる導電性微粒子が、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕの少なくとも一種から成り、かつ該導電
性微粒子の含有率が５０重量％〜９５重量％に設定され
ていることを特徴とするものである。
【００１２】更に本発明の光プリンタヘッドの組立方法
は、前記導電性微粒子の平均粒径が０．００５μｍ〜１
０μｍに設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】また更に本発明の光プリンタヘッドの組立
方法は、前記導電性樹脂中に、前記発光素子の発する光
を吸収し得る光吸収材料が０．００１重量％〜５重量％
だけ添加されていることを特徴とするものである。
【００１４】更にまた本発明の光プリンタヘッドの組立
方法は、前記光吸収材料がカーボンもしくはフタロシア
ニンであることを特徴とするものである。
【００１５】また更に本発明の光プリンタヘッドの組立
方法は、前記回路基板が、発光素子アレイチップの発光
素子と対向する部位に開口部を有していることを特徴と
するものである。
【００１６】本発明の組立方法によれば、発光素子アレ
イチップをダイシェア強度０．０５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋ
ｇ／ｍｍ2の導電性樹脂を用いて回路基板上に搭載する
ようにしたことから、発光素子アレイチップの接続状態
を検査した後に接続不良や発光素子アレイチップそのも
のの不具合が検出された場合であっても、発光素子アレ
イチップを回路基板より容易に取り外して、搭載作業の
やり直しや良品との交換（リペア）を簡単に行うことが
できる。これにより、光プリンタヘッドの生産性を向上
させることが可能となる。
【００１７】また本発明の組立方法によれば、発光素子
アレイチップを導電性樹脂の半硬化状態（ダイシェア強
度：０．０５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2）とした後で
発光素子アレイチップを回路基板上に搭載するようにし
たことから、この搭載作業に伴い導電性樹脂の一部が周
囲に流動することはなく、発光素子アレイチップの発光
素子等が導電性樹脂の付着によって汚染されるのを有効
に防止することもできる。
【００１８】更に本発明の組立方法によれば、前記導電
性樹脂中に発光素子の光を吸収し得る光吸収材料、例え
ばカーボンやフタロシアニン等を０．００１重量％〜５
重量％含有させておくことにより、光プリンタヘッドの
使用時、発光素子の発する光が導電性樹脂に当たって
も、これらの光を光吸収材料が吸収することで光の反射
を有効に抑えることができる。従って、画像データに対
応した正確な潜像を形成することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の組立方法によって製
作した光プリンタヘッドの斜視図、図２は図１の光プリ
ンタヘッドの断面図であり、図中の１は回路基板、３は
回路配線、４は接続パッド４は発光素子アレイチップ、
６は発光素子、７は端子電極、８は導電性樹脂である。
【００２０】前記回路基板１は、例えば０．１ｍｍ〜
２．０ｍｍの厚みをもったベースプレート２の上面に、
多数の回路配線３及び複数個の発光素子アレイチップ５
を取着した構造を有し、発光素子アレイチップ５の発光
素子６と対向する部位には、発光素子６の光をベースプ
レート２の下面側に導くための開口部１ａが設けられて
いる。
【００２１】前記ベースプレート２は、安価で加工性の
良好な樹脂材料、例えばガラス布基材エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等から成
り、その上面で回路配線３や発光素子アレイチップ５等
を支持するための支持母材として機能する。
【００２２】このベースプレート２は、ガラス布基材エ
ポキシ樹脂から成る場合、ガラス糸を用いて形成したガ
ラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸・硬化させ、こ
れを所定形状に切断して外形加工するとともに、所定箇
所に穴あけして開口部１ａを形成することによって製作
される。
【００２３】また前記回路基板１上の回路配線３は、後
述する発光素子アレイチップ５の各発光素子５に外部か
らの電力を供給するための給電配線として機能するもの
であり、その一端には接続パッド４が設けられ、これら
の接続パッド４上に設けられる導電性樹脂８を発光素子
アレイチップ５の端子電極７に接触させておくことによ
り端子電極７と電気的に接続される。
【００２４】このような回路配線３は、例えばＣｕやＡ
ｇ，Ａｕ，Ａｌ等の金属から成り、例えば従来周知のメ
ッキ法や薄膜形成技術を採用して上述の金属をベースプ
レート２の上面に所定厚みに被着させるとともに、これ
を従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング
技術等で所定パターンに微細加工することによって形成
される。
【００２５】一方、前記回路基板１の上面に取着される
複数個の発光素子アレイチップ５は、各々の下面に多数
の発光素子６と該素子６に電気的に接続される端子電極
７とを有し、従来周知のフェースダウンボンディング、
即ち、発光素子アレイチップ５の回路形成面を回路基板
１と対面させた状態で回路基板１上に搭載される。
【００２６】これら発光素子アレイチップ５の下面に設
けられている多数の発光素子６は、例えば６００ｄｐｉ
（dot per inch）の密度で主走査方向に直線状に配列さ
れており、全ての発光素子６の配列が一直線状となるよ
うに複数個の発光素子アレイチップ５も一列状に取着・
搭載される。
【００２７】前記発光素子６としては、例えばＧａＡｌ
ＡｓやＧａＡｓＰ等の化合物半導体から成る発光ダイオ
ード等が用いられ、かかる発光ダイオードはｐ型半導体
とｎ型半導体とを積層して両者をｐｎ接合させた構造を
有しているため、回路導体３や接続パッド４等を介して
外部より電力が供給されると、発光素子６のｐ型半導体
中に電子が、ｎ型半導体中に正孔がそれぞれ注入され、
これらをｐｎ接合部付近で再結合させて該結合の際に生
じたエネルギーを光に変換することにより発光素子６が
所定の輝度で発光する。
【００２８】尚、前記発光素子アレイチップ５は、従来
周知の半導体製造技術、具体的にはＭＯＣＶＤ（Metal
Organic Chemical Vapor Deposition）法等を採用し、
上述の化合物半導体を単結晶シリコン等から成るベース
の上面にエピタキシャル成長させて発光素子６を形成し
た後、従来周知の薄膜形成技術により端子電極７等を所
定パターンに被着させることにより製作される。
【００２９】そして前記発光素子アレイチップ５と回路
基板１との接続に用いられる導電性樹脂８は、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹
脂、ポリエステル等から成る樹脂成分中に、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｃｕ等から成る導電性微粒子（平均粒径：０．００
５μｍ〜１０μｍ）を５０重量％〜９５重量％、また発
光素子６の光を吸収し得る光吸収材料、例えばカーボ
ン、フタロシアニン等を０．００１重量％〜５重量％だ
け含有させてなり、回路配線３の接続パッド４と該パッ
ド４に対応する端子電極７との間に１個ずつ介在され、
導電性樹脂８中に多量に存在させた導電性微粒子によっ
て接続パッド４と端子電極７とを電気的に接続する。
【００３０】尚、前記導電性樹脂８中の光吸収材料は、
光プリンタヘッドの使用時、導電性樹脂８に照射される
発光素子６の光をその内部で吸収することにより光の反
射を抑えるためのものであり、これによって不要な潜像
の形成を有効に防止している。
【００３１】ここで光吸収材料の含有率が１重量％より
も小さいと、発光素子６の発する光が導電性樹脂８中に
入ってきたときにこれらを良好に吸収することが難し
く、また含有率が５重量％よりも大きいと導電性樹脂８
の接着力が低下する等の弊害がある。従って光吸収材料
の含有率は０．００１重量％〜５重量％の範囲内に設定
しておくことが好ましい。
【００３２】かくして上述した光プリンタヘッドは、発
光素子アレイチップ５の発光素子６を外部からの画像デ
ータに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該
発光した光を図示しないロッドレンズアレイ等の光学系
を介して外部の感光体に照射・結像させ、感光体に所定
の潜像を形成することによって光プリンタヘッドとして
機能する。
【００３３】次に上述した光プリンタヘッドの組立方法
について図３を用いて説明する。 （１）まず、上面に多数の回路配線３及び接続パッド４
が所定パターンに被着され、且つ中央に開口部１ａが設
けられた回路基板１を準備し、次に、図３（ｂ）に示す
如く、前記接続パッド４上に半硬化状態の導電性樹脂８
を個々に付着させる。前記導電性樹脂８は、例えば、液
状に成した導電性樹脂の前駆体を従来周知のスクリーン
印刷、或いはステンシル印刷等によって接続パッド４上
に選択的に塗布し、しかる後、これを乾燥させ、更に半
硬化させることによって接続パッド４上に選択的に付着
される。
【００３４】ここで、接続パッド４上に設けられる半硬
化状態の導電性樹脂８は、そのダイシェア強度が０．０
５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2となるように調整され
る。
【００３５】尚、前記導電性樹脂８の樹脂成分として
は、熱硬化型もしくは光硬化型のエポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステ
ル等が用いられ、熱の印加量もしくは光の照射量を調整
することにより上記範囲のダイシェア強度が得られる。
例えば、導電性樹脂８の樹脂成分として熱硬化型樹脂を
用いる場合、１２５℃以下の温度で所定時間（約３分
間）加熱することにより導電性樹脂８が半硬化される。
【００３６】（２）次に、図３（ｂ）に示す如く、回路
基板１上に、発光素子アレイチップ５を着脱可能に載置
させる。
【００３７】前記発光素子アレイチップ５としては、そ
の下面に多数の発光素子６と端子電極７とが設けられた
フリップチップ型の発光素子アレイチップが用いられ、
かかる発光素子アレイチップ５を従来周知のフェースダ
ウンボンディング、即ち、発光素子アレイチップ５の端
子電極７が導電性樹脂８を介して接続パッド４と対向す
るようにして回路基板１上に載置させることによって発
光素子アレイチップ５が回路基板１上に搭載される。
【００３８】この場合、導電性樹脂８は先に述べた如く
半硬化状態になしてあるため、発光素子アレイチップ５
は回路基板１上に着脱可能に載置されることとなり、し
かもこの搭載作業に伴い導電性樹脂８の一部が周囲に流
動することはないため、発光素子アレイチップ５の発光
素子６等が導電性樹脂８の付着によって汚染されるのを
有効に防止することもできる。
【００３９】（３）次に、回路基板１上に搭載した発光
素子アレイチップ５の発光素子６を実際に発光させて各
発光素子アレイチップ５の接続状態について検査を行な
う。
【００４０】この検査において、接続不良や発光素子ア
レイチップそのものの不具合が検出されたものについて
は、図３（ｃ）に示す如く、発光素子アレイチップ５を
回路基板１より取り外して、搭載作業のやり直しや良品
との交換（リペア）が行なわれる。
【００４１】ここで、発光素子アレイチップ５の端子電
極７と接続パッド４とを接続する導電性樹脂８は半硬化
状態（ダイシェア強度：０．０５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ
／ｍｍ2）であることから、発光素子アレイチップ５を
回路基板１より取り外す場合であっても、その作業は極
めて容易であり、搭載作業のやり直しやリペア作業が簡
便なものとなる。従って、光プリンタヘッドの生産性向
上に供することができる。
【００４２】（４）そして、全ての発光素子アレイチッ
プ５が検査に合格したことを確認した後、全ての導電性
樹脂８に熱エネルギーまたは光エネルギーを印加するこ
とにより導電性樹脂８を完全に硬化させ、これによって
発光素子アレイチップ５の実装作業が完了し、光プリン
タヘッドの組み立ても完了する。
【００４３】尚、本発明は上述した形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々の変更、改良等が可能である。
【００４４】例えば、上述の実施形態では回路基板１の
ベースプレート２をガラス布基材エポキシ樹脂により形
成するようにしたが、これに代えて、ベースプレート２
を透明な樹脂材料やガラス等により形成するようにして
も良い。このような場合、発光素子６の光はベースプレ
ート２をそのまま透過することから、回路基板１に開口
部１ａを形成する必要がなく、回路基板１の穴あけ作業
が不要となる。
【００４５】また上述の実施形態において、回路基板１
上に、発光素子アレイチップ５の発光・駆動を制御する
ためのドライバーＩＣを搭載するようにしても構わな
い。
【００４６】更に上述の実施形態では発光素子６として
発光ダイオードを採用したＬＥＤアレイヘッドを例に説
明したが、その他の光プリンタヘッド、例えば、ＥＬヘ
ッド、プラズマドットヘッド、液晶シャッタヘッド、蛍
光ヘッド、ＰＬＺＴ等の他の光プリンタヘッドにも本発
明は適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】本発明の組立方法によれば、発光素子ア
レイチップをダイシェア強度０．０５ｋｇ／ｍｍ2〜５
ｋｇ／ｍｍ2の導電性樹脂を用いて回路基板上に搭載す
るようにしたことから、発光素子アレイチップの接続状
態を検査した後に接続不良や発光素子アレイチップその
ものの不具合が検出された場合であっても、発光素子ア
レイチップを回路基板より容易に取り外して、搭載作業
のやり直しや良品との交換（リペア）を簡単に行うこと
ができる。これにより、光プリンタヘッドの生産性を向
上させることが可能となる。
【００４８】また本発明の組立方法によれば、発光素子
アレイチップを導電性樹脂の半硬化状態（ダイシェア強
度：０．０５ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2）とした後で
発光素子アレイチップを回路基板上に搭載するようにし
たことから、この搭載作業に伴い導電性樹脂の一部が周
囲に流動することはなく、発光素子アレイチップの発光
素子等が導電性樹脂の付着によって汚染されるのを有効
に防止することもできる。
【００４９】更に本発明の組立方法によれば、前記導電
性樹脂中に発光素子の光を吸収し得る光吸収材料、例え
ばカーボンやフタロシアニン等を０．００１重量％〜５
重量％含有させておくことにより、光プリンタヘッドの
使用時、発光素子の発する光が導電性樹脂に当たって
も、これらの光を光吸収材料が吸収することで光の反射
を有効に抑えることができる。従って、画像データに対
応した正確な潜像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組立方法によって製作した光プリンタ
ヘッドの斜視図である。
【図２】図１の光プリンタヘッドの断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１の光プリンタヘッドの組
立方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図４】従来の光プリンタヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１・・・回路基板、１ａ・・・開口部、２・・・ベース
プレート、３・・・回路配線、４・・・接続パッド４・
・・発光素子アレイチップ、６・・・発光素子、７・・
・端子電極、８・・・導電性樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/3415 Ｂ４１Ｊ 3/21 Ｌ Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｈ０１Ｌ 33/00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回路基板の上面に、多数の回路配線を形成
    するとともに該回路配線の一端に接続パッドを設ける工
    程と、 前記接続パッド上に、ダイシェア強度０．０５ｋｇ／ｍ
    ｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2の導電性樹脂を付着させる工程と、 前記回路基板上に、下面に発光素子及び端子電極を有す
    る発光素子アレイチップを、端子電極が導電性樹脂を介
    して接続パッドと対向するようにして着脱可能に載置さ
    せる工程と、 前記発光素子を実際に発光させて発光素子アレイチップ
    の検査を行ない、検査に合格した発光素子アレイチップ
    についてのみ前記導電性樹脂を硬化させて実装作業を完
    了する工程とを含む光プリンタヘッドの組立方法。
  2. 【請求項２】前記導電性樹脂中に含まれる導電性微粒子
    が、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕの少なくとも一種から成り、かつ
    該導電性微粒子の含有率が５０重量％〜９５重量％に設
    定されていることを特徴とする請求項１に記載の光プリ
    ンタヘッドの組立方法。
  3. 【請求項３】前記導電性微粒子の平均粒径が０．００５
    μｍ〜１０μｍに設定されていることを特徴とする請求
    項２に記載の光プリンタヘッドの組立方法。
  4. 【請求項４】前記導電性樹脂中に、前記発光素子の発す
    る光を吸収し得る光吸収材料が０．００１重量％〜５重
    量％だけ添加されていることを特徴とする請求項１乃至
    請求項３のいずれかに記載の光プリンタヘッドの組立方
    法。
  5. 【請求項５】前記光吸収材料がカーボンもしくはフタロ
    シアニンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４
    のいずれかに記載の光プリンタヘッドの組立方法。
  6. 【請求項６】前記回路基板が、発光素子アレイチップの
    発光素子と対向する部位に開口部を有していることを特
    徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光プ
    リンタヘッドの組立方法。
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