JP2004249626A

JP2004249626A - 発光素子アレイチップおよび光書込みヘッド

Info

Publication number: JP2004249626A
Application number: JP2003043472A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ono; 誠治大野
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP4366957B2

Abstract

【課題】チップを千鳥配列するときに、チップ間隙での接着剤の這い上がりを防止できる発光素子アレイチップを提供する。
【解決手段】発光点列部分３０およびボンディングパッド部分２８の幅は、共に１３０μｍである。ボンディングパッド部分２８は、発光点列部分３０の長手方向と直交する方向であって、発光点列２４からシフト回路の方向へ遠ざかるようにずれている。ずれは、図示のように、１段差で構成されており、ずれの距離は３０μｍである。発光点列部分３０とボンディングパッド部分２８との境界部の角部は、微分可能な曲線とした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子アレイチップ、特に、チップを千鳥配列するときに、チップ間隙での導電性ペーストの這い上がりを防止した発光素子アレイチップに関し、さらには、このような発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光プリンタなどの光学装置の光書込みヘッドに用いられる発光素子アレイは、ボンディングパッドの数を少なくでき、したがって、コンパクトな構造を実現できる自己走査型発光素子アレイが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この自己走査型発光素子アレイは、ｐｎｐｎ構造の半導体層よりなる発光サイリスタを用いて構成されており、このｐｎｐｎ構造の最上層の島が発光点島を構成し、この発光点島上には電流供給用の発光点電極が設けられている。
【０００４】
なお、以下の説明において、単に「発光点」というときは、発光部分という意味で用いるものとする。
【０００５】
このような自己走査型発光素子アレイは、複数個の長方形状の発光素子アレイチップを基板上に複数個配列し、基板に接着固定されて構成される。このとき、チップ継ぎ目での、発光素子の発光点の配列ピッチを同一にするために、チップを千鳥状に配列することが一般に行われている。
【０００６】
千鳥配列されるチップによっては、ボンディングパッドをチップの両端に配置することにより、チップ幅を細くできるので、１枚のウェファから取れるチップの数を増やすことが図られている。
【０００７】
図１は、ボンディングパッドが両端に配置された自己走査型発光素子アレイチップを千鳥配列した例を示す。図中、１０は発光素子アレイチップ、１２はチップ両端に設けられたボンディングパッド、１４は発光点列を示す。なお図面を簡単にするためチップのシフト回路は省略してある。
【０００８】
チップは、発光点列１４が向き合って２列になるように千鳥配列され、基板上に接着剤、この場合には導電性ペーストにより接着固定されている。ここで、導電性ペーストは、裏面電極の電気的接触をとり、チップ裏面をプリント基板などに固定するために使われている接着剤である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
光書込みヘッドが例えば光プリンタに用いられる場合、光書込みヘッドからの光はロッドレンズアレイを経て感光ドラムに入射される。しかし、千鳥配列された発光素子アレイの場合、ロッドレンズアレイの光量むらの少ない領域を使う必要があるため、対向するチップ間の距離をあまり広くすることができなかった。
【００１０】
ボンディングパッドに対しては、ワイヤボンディングが行われる。このボンディングは、金線とボンディングパッドとの界面に超音波を印加することによって行われるため、この界面に十分な超音波を印加できるように、ボンディングパッド直下の部分が、導電性ペーストで固定されなければならない。
【００１１】
対向するチップ間の距離が狭くなると、対向して置かれたチップに挟まれた領域１５で、導電性ペーストが毛管現象によって這い上がり、チップ表面を汚してしまうという問題点がある。
【００１２】
導電性ペーストの這い上がりを防止するために、本出願の発明者らは、ウェファからチップを切り出す際に、対向する長辺を斜め切断を行い、短辺方向の断面を平行四辺形とすることにより、底面における対向チップ間の距離を確保し、毛管現象が生じないようにしている（特開２００１−２５０９８１号公報参照）。
【００１３】
一般に、チップの取得数を増やすためチップ幅を狭くすると、チップの底面積に比べて高さが大きくなり、ダイボンディング時にチップが傾くという問題点があり、さらに、前述のように断面が平行四辺形となっているチップの場合、余計に傾きやすくなる。
【００１４】
また、ボンディングパッドが発光点に近いと、ボンディングワイヤによる反射光が発光点に入射し、影響を与えるという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、チップを千鳥配列するときに、チップ間隙での接着剤の這い上がりを防止できる発光素子アレイチップを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、ダイボンディング時のチップの倒れを防止した発光素子アレイチップを提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、ボンディングワイヤの反射の影響を低減した発光素子アレイチップを提供することにある。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、このような発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子アレイチップは、複数の発光素子が直線状に配列されて構成される発光点列と、発光点列に対して並置され、発光点列の発光素子の発光を順次転送させるシフト回路とからなる発光点列部分と、発光点列部分の少なくとも一方の端に形成されたボンディングパッド部分とを備え、ボンディングパッド部分は、発光点列部分と同じ幅を有し、発光点列部分の長手方向と直交する方向であって、発光点列からシフト回路の方向へ遠ざかるようにずれている。
【００２０】
以上のような構成の発光素子アレイチップ複数個を、基板上に、発光点列が向き合うようにして、発光点列が２列になるように、千鳥状に配列し、接着剤によって、少なくとも前記ボンディングパッド部分の底面を基板上に接着固定して構成し、発光素子アレイチップ継ぎ目での対向するチップ間隔を、毛管現状により前記接着剤が、チップ表面に這い上がらないように設定している発光素子アレイを備える光書込みヘッドを実現できる。
【００２１】
発光点列部分とボンディングパッド部分との境界部のチップエッジが、発光点列部分の両端部に極めて接近するように、チップを切断する場合には、これらチップを、発光点列が１列になるように、千鳥状に配列することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
垂直切断したチップを並行に並べ、チップ間隔を変化させることで、導電性ペースト這い上がりの度合いを調べた。状況は粘度によって異なるが、９０Ｐａ・ｓのものでは、チップ間隔が１５μｍ以上あれば、導電性ペーストがチップ表面まで這い上がるものはほとんど見られず逆に、８μｍ以下では、ほぼ全数において導電性ペーストがチップ表面まで這い上がった。
【００２３】
このことから、対向部分のチップ間隔を１５μｍ以上あける必要があることがわかった。そこで、チップの平面形状を、単に長方形状とせずに、ボンディングパッド部分を発光点列から遠ざけた形状とした。
【００２４】
このようなチップ形状とすることで、１枚のウェファから取れるチップの数を減らすことなく、実効的に底面積が増えたのと同じこととなり、チップが倒れにくくなった。また、千鳥配置したときに、ボンディングパッドを発光点から離すことができ、ボンディングワイヤによる反射光の影響を減らすことができる。
【００２５】
【実施例１】
図２は、本発明の発光素子アレイチップの実施例１の平面図である。図２において、２０は自己走査型発光素子アレイチップ、２２はボンディングパッド、２４は発光点列、２６はシフト回路を示す。
【００２６】
発光点列部分３０およびボンディングパッド部分２８の幅は、共に１３０μｍである。ボンディングパッド部分２８は、発光点列部分３０の長手方向と直交する方向であって、発光点列２４からシフト回路の方向へ遠ざかるようにずれている。ずれは、図示のように、１段差で構成されており、ずれの距離は３０μｍである。
【００２７】
発光点列部分３０とボンディングパッド部分２８との境界部の角部は、直角とすると、角部が起点となり割れる危険性がある。そこで本実施例では、微分可能な曲線とした。したがって、チップの形状は、一部に曲線を含む形状となる。
【００２８】
このような曲線的な形状のチップの切断は、通常のブレードを用いたダイシングや、単純なけがき線によるスクライビングでは実現が難しい。しかし、レーザを用いて基板内部に改質層を生じさせる切断方法（例えば、特開２００２−１９２３６７号公報参照）を用いれば、曲線的な切断が可能である。
【００２９】
以上のような形状のチップは、幅が１６０μｍの長方形状チップの底面積と同等の“すわり”を実現できた。したがって、ダイボンディング時のチップの倒れを防止できる。
【００３０】
図３は、ウェファから、チップ２０を切り出す場合の状態を示す。図３からわかるように、チップはウェファに隙間なく稠密に作製できるので、従来の長方形状のチップを切り出す場合と比べて、チップの取得数は不変である。
【００３１】
図４は、チップ２０を基板（図示せず）上に千鳥状に配列した状態を示す図である。チップは、発光点列側が対向し、発光点の配列ピッチが一定になるように配置される。導電性ペースト３１は、図４に代表的に点線で示すようにボンディングパッド部分の下側付近に添付され、チップが基板に接着固定される。
【００３２】
本実施例では、チップ２０のボンディングパッド部分２８が発光点列２４より遠ざかる、すなわちシフト回路方向にずれたような形状となっているので、隣り合うチップのボンディングパッド部分と発光点列部との隙間距離Δｇは、図１の場合と比べて広くなり、したがって導電性ペースト３１が毛管現象で這い上がってくることはない。
【００３３】
また、ボンディングパッド２２は、発光点列より遠ざかっているので、パッドにボンディングパッドされるワイヤにより反射された光の影響を低減できる。
【００３４】
本実施例では、ボンディングパッドを発光点列部分の両端に配置したが、本発明はこれに限らない。すなわち、ボンディングパッドを発光点列部分の片側に配置してもよい。
【００３５】
【実施例２】
図５は、本発明の発光素子アレイチップの実施例２の平面図である。本実施例のチップ３２は、図２の実施例１に比べて、ボンディングパッド部分２８を、発光点列２４からさらに遠ざけた形状となっている。
【００３６】
チップ幅が、例えば１３０μｍである場合、チップのボンディングパッド部分２８は、発光点列部分３０よりも、例えば３０μｍずつ２段差にわたってシフト回路の方向へずれている。
【００３７】
このような形状のチップは、実施例１で説明した利点に加えて、ダイボンディング時に、角錐コレットでチップを保持する場合、発光点直近を保持せずにすみ、傷を付ける危険性が減った。
【００３８】
【実施例３】
図６は、本発明の発光素子アレイチップの実施例３の平面図である。本実施例のチップ３４は、ボンディングパッド２２を設ける部分２８を、チップ片側において、シフト回路２６側に発光点列２４から遠ざかるように張り出して形成した。
【００３９】
図７は、図６のチップ３４を、ウェファから切り出す場合の状態を示す。ボンディングパッド部分の幅ｔ_１と発光点部分の幅ｔ_２との比を１：２となるように選んだ場合の状態を図７に示す。図７に示すように、チップは（前記ｔ_１：ｔ_２の比率に関わらず）稠密に、すなわち隙間なくウェファに作製できる。
【００４０】
図８は、ボンディングパッド部分２８を、チップ中央において、シフト回路２６側に発光点列２４から遠ざかるように張り出して形成したチップ３６を示す。
【００４１】
図９は、図８のチップ３６を、ウェファから切り出す場合の状態を示す。図９からわかるように、チップは稠密に作成できず、隙間３８が生じる。この部分は未利用部分として廃棄される。
【００４２】
図１０は、図６のチップ３４を千鳥状に配列した状態を示す図である。チップが対向する部分に導電性ペースト３１を付けなくてすみ、ペーストの這い上がりを防止できる。
【００４３】
【実施例４】
図４および図１０の千鳥配列では、各チップの発光点列は、２列に並んでおり、チップ毎の発光点列に段差がある。この段差を補正するためには、データ処理が必要となる。
【００４４】
本実施例では、このようなデータ処理を不要とするため、複数のチップに渡って、発光点列を１列に並べることができるチップ形状とする。
【００４５】
図１１に、そのチップ４０の形状を示す。基本的には、図２のチップ形状にほぼ同じであるが、ボンディングパッド部分２８がずれる距離を６０μｍというように大きくし、かつ、発光点列２４の端部のすぐ外側を切断する。このようにすることによって、図１２に示すように、チップを千鳥配列したときに、発光点列を１列に並べることができる。図１２では、２個の自己走査型発光素子アレイチップ４０ａ，４０ｂの継ぎ目部分を拡大して示す。チップ４０ａの発光点４２ａの列の中心線とチップ４０ｂの発光点４２ｂの列の中心線とが一直線上に並んでいる。４４は、塗布された導電性ペーストを示す。この場合、ボンディングパッド部分２８のずれる距離は６０μｍと大きくしているので、ボンディングパッド部分と発光点部分との隙間距離Δｇを毛管現象が発生しない大きさとすることができる。したがって、導電性ペースト４４により発光点が汚染されるおそれはない。
【００４６】
ただし、発光点列の両端のすぐ間近を切断するため、発光点にダメージを与える危険性がある。このため、両端の発光点の発光島は、少し内側に寄せ、代わりに発光点の電極の位置を少し外側にずらすことで、発光点重心位置を調整することができる。
【００４７】
図１３に、以上のような発光点島と発光点電極との配置および発光点強度分布を示す。図中、ｐは発光点重心のピッチを、ｄは発光点島をずらす距離を示している。一方のチップの一番端の発光点島５０ａと、他方のチップの一番端の発光点島５０ｂとは、発光点列内側に向かって距離ｄだけ寄せられている。これら発光点島５０ａ，５０ｂ上の発光点電極５２ａ，５２ｂは、それらの位置を自身の発光点島に対して、発光点電極の配列ピッチｐを保持しながら、外側に向かってずらして設ける。電極付近での発光が最も強いので、発光点電極の位置は、発光点重心に相当する。
【００４８】
このように発光点重心を一定ピッチｐに保ったまま、チップ継ぎ目における発光点島間の距離を稼ぐことができる。
【００４９】
なお、以上の実施例１〜４では、裏面に電極を備える自己走査型発光素子アレイチップについて説明したが、基板に半絶縁性のものを利用する場合には、電極は裏面に設けられないので、この場合には、接着剤は導電性である必要はない。
【００５０】
【実施例５】
次に、以上に説明した自己走査型発光素子アレイを備える光書込みヘッドを用いた光プリンタについて説明する。図１４は、光書込みヘッド６０を備える光プリンタの構成を示す。円筒形の感光ドラム６２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。このドラムはプリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器６４で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド６０で、印字するドットイメージの光を感光板上に照射し、光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器６６で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器６８でカセット７０中から送られてきた用紙７２上に、トナーを転写する。用紙は、定着器７４にて熱等を加えられ定着され、スタッカ７６に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ７８で帯電が全面にわたって中和され、清掃器８０で残ったトナーが除去される。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、チップの形状を工夫することによって、チップを千鳥配列するときに、チップ間隙での接着剤の這い上がりを防止できる発光素子アレイチップを提供することが可能になった。
【００５２】
チップの“すわり”を大きくすることができるので、ダイボンディング時のチップの倒れを防止することができる。
【００５３】
さらには、ボンディングパッドを発光点列より離すことにより、ボンディングワイヤの反射の影響を低減した発光素子アレイチップを実現できた。
【００５４】
本発明により、以上のような発光素子アレイチップを千鳥配列して構成した発光素子アレイを備える有用な光書込みヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディングパッドが両端に配置された自己走査型発光素子アレイチップを千鳥配列した例を示す図である。
【図２】本発明の発光素子アレイチップの実施例１の平面図である。
【図３】ウェファから、チップを切り出す場合の状態を示す図である。
【図４】チップを基板上に千鳥状に配列した状態を示す図である。
【図５】本発明の発光素子アレイチップの実施例２の平面図である。
【図６】本発明の発光素子アレイチップの実施例３の平面図である。
【図７】図６のチップを、ウェファから切り出す場合の状態を示す図である。
【図８】ボンディングパッド部分を、チップ中央において、シフト回路側に発光点列から遠ざかるように張り出して形成したチップを示す図である。
【図９】図８のチップを、ウェファから切り出す場合の状態を示す図である。
【図１０】図６のチップを千鳥状に配列した状態を示す図である。
【図１１】発光点列を１列に並べることができるチップ形状を示す図である。
【図１２】２個の自己走査型発光素子アレイチップの継ぎ目部分を拡大して示す図である。
【図１３】発光点島と発光点電極との配置および発光点強度分布を示す図である。
【図１４】光書込みヘッドを備える光プリンタの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０，３２，３４，３６，４０自己走査型発光素子アレイチップ
１２，２２ボンディングパッド
１４，２４発光点列
２６シフト回路
２８ボンディングパッド部分
３０発光点列部分
３１，４４導電性ペースト
３８隙間
５０ａ，５０ｂ発光点島
５２ａ，５２ｂ発光点電極

Claims

複数の発光素子が直線状に配列されて構成される発光点列と、前記発光点列に対して並置され、前記発光点列の発光素子の発光を順次転送させるシフト回路とからなる発光点列部分と、
前記発光点列部分の少なくとも一方の端に形成されたボンディングパッド部分とを備え、
前記ボンディングパッド部分は、前記発光点列部分と同じ幅を有し、前記発光点列部分の長手方向と直交する方向であって、前記発光点列から前記シフト回路の方向へ遠ざかるようにずれている、発光素子アレイチップ。
前記発光点列部分と前記ボンディングパッド部分との境界部のチップエッジは曲線形状である、請求項１に記載の発光素子アレイチップ。
複数の発光素子が直線状に配列されて構成される発光点列と、前記発光点列に対して並置され、前記発光点列の発光素子の発光を順次転送させるシフト回路とからなる発光点列部分と、
前記発光点列部分の片側部に形成されたボンディングパッド部分とを備え、
前記ボンディングパッド部分は、前記発光点列部分の長手方向と直交する方向に前記発光点列から遠ざかるように、前記シフト回路側から張り出している、発光素子アレイチップ。
複数の発光素子が直線状に配列されて構成される発光点列と、前記発光点列に対して並置され、前記発光点列の発光素子の発光を順次転送させるシフト回路とからなる発光点列部分と、
前記発光点列部分の中央部に形成されたボンディングパッド部分とを備え、
前記ボンディングパッド部分は、前記発光点列部分の長手方向と直交する方向に、前記発光点列から遠ざかるように、前記シフト回路側から張り出している、発光素子アレイチップ。
複数の発光素子が直線状に配列されて構成される発光点列と、前記発光点列に対して並置され、前記発光点列の発光素子の発光を順次転送させるシフト回路とからなる発光点列部分と、
前記発光点列部分の両端に形成されたボンディングパッド部分とを備え、
前記ボンディングパッド部分は、前記発光点列部分と同じ幅を有し、前記発光点列部分の長手方向と直交する方向であって、前記発光点列から前記シフト回路の方向へ遠ざかるようにずれており、
前記発光点列部分と前記ボンディングパッド部分との境界部のチップエッジは曲線形状であり、前記発光点列部分の両端部に極めて接近している、発光素子アレイチップ。
前記発光点列の両最端の発光素子を構成する発光点島は、発光点列内側に向かってずらされ、この発光点島上の発光点電極は、他の発光点島上の発光点電極と配列ピッチが同一となる位置に設けられている、請求項５に記載の発光素子アレイチップ。
請求項１〜４のいずれかに記載の複数個の発光素子アレイチップを、基板上に、前記発光点列が向き合うようにして、前記発光点列が２列になるように、千鳥状に配列し、接着剤によって、少なくとも前記ボンディングパッド部分の底面を前記基板上に接着固定して構成し、発光素子アレイチップ継ぎ目での対向するチップ間隔を、毛管現状により前記接着剤がチップ表面に這い上がらないように設定している発光素子アレイを備える光書込みヘッド。
請求項５または６に記載の複数個の発光素子アレイチップを、基板上に、前記発光点列が向き合うようにして、前記発光点列が１列になるように、千鳥状に配列し、接着剤によって、少なくとも前記ボンディングパッド部分の底面を前記基板上に接着固定して構成し、発光素子アレイチップ継ぎ目での対向するチップ間隔を、毛管現状により前記接着剤がチップ表面に這い上がらないように設定している発光素子アレイを備える光書込みヘッド。
前記接着剤は、導電性ペーストである、請求項７または８に記載の光書込みヘッド。