JP2005153335A - Optical printer head - Google Patents

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Shinjiro Oka
真二郎 岡
Tetsuya Kakita
哲也 硴田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin optical printer head that provides a prescribed image corresponding to image data, is productive and has high accuracy. <P>SOLUTION: In the optical printer head, a light-emitting element array chip 5 having many light-emitting elements 7 and connecting pads 6 on the top face is stuck to the bottom of the concave portion 1a of the substrate 1 by an adhesive 4, and one end of a first circuit conductor 2 is electrically connected to the connecting pads 6 through a second circuit conductor 9 formed on the underside of a second circuit board arranged face to face on the top face of a first circuit board on a first circuit board made by forming a first circuit conductor 2 and an insulation layer 3 on a synthetic resin substrate 1. As a result, the optical printer head provides a good print quality, can be produced in volume and is reliable. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子写真プリンタ等の光書込み手段として用いられる光プリンタヘッドに関するものである。   The present invention relates to an optical printer head used as optical writing means for an electrophotographic printer or the like.

従来から電子写真プリンタ等の光書込み手段として、LEDアレイヘッドに代表される光プリンタヘッドが用いられている。   Conventionally, an optical printer head typified by an LED array head has been used as an optical writing means for an electrophotographic printer or the like.

かかる従来の光プリンタヘッドとしては、例えば図3に断面図で示す如く、多数の回路導体22が所定のパターンに被着されている回路基板21の上面に、多数の発光素子27および多数の接続パッド26を有する複数個の発光素子アレイチップ25を全ての発光素子27が直線状に配列されるようにして一列に並べて接着剤24で接着することにより搭載し、各発光素子アレイチップ25の接続パッド26とこの接続パッド26に対応する回路導体22とをボンディングワイヤ32等で電気的に接続した構造のものが知られている。これによれば、外部からの画像データに基づいて発光素子27を個々に選択的に発光させるとともに、この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して結像させ、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。   As such a conventional optical printer head, for example, as shown in a sectional view in FIG. 3, a large number of light emitting elements 27 and a large number of connections are formed on the upper surface of a circuit board 21 on which a large number of circuit conductors 22 are adhered in a predetermined pattern. A plurality of light emitting element array chips 25 having pads 26 are mounted by arranging them in a line so that all the light emitting elements 27 are arranged in a straight line and bonding them with an adhesive 24, and connecting each light emitting element array chip 25 A structure in which the pad 26 and the circuit conductor 22 corresponding to the connection pad 26 are electrically connected by a bonding wire 32 or the like is known. According to this, the light emitting elements 27 are selectively made to emit light individually based on the image data from the outside, and the emitted light is irradiated to an external photoreceptor via an optical system such as a rod lens array (not shown). By forming an image and forming a predetermined latent image on the photoreceptor, it functions as an optical printer head.

そして、感光体に形成された潜像は、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し定着させることによって記録紙に所定の印画が形成される。   Then, the latent image formed on the photoconductor becomes a toner image through a development process, and a predetermined print is formed on the recording paper by transferring and fixing the toner image onto the recording paper.

しかしながら、上述した従来の光プリンタヘッドを例えばA3サイズ,600dpi(dot per inch)の製品仕様にて構成した場合には、接続パッド36と回路導体22との接続個所は約15000箇所にも及び、両者は約15000本もの多数のボンディングワイヤ32で個々に接続されることになる。それゆえ、これらのボンディングワイヤ32を従来周知のワイヤボンディング法によってボンディングすると、その接続作業には極めて長時間を要するため、光プリンタヘッドの生産性の向上を図ることができないという問題点があった。また、光プリンタヘッドの使用時等にボンディングワイヤ32が外部からの振動や衝撃によって倒れてしまって、隣接するボンディングワイヤ32同士を短絡させることがあり、このことが光プリンタヘッドの信頼性を低下させていたという問題点もあった。   However, when the above-described conventional optical printer head is configured with, for example, an A3 size, 600 dpi (dot per inch) product specification, the connection point between the connection pad 36 and the circuit conductor 22 reaches about 15,000 points. Both are individually connected by as many as 15,000 bonding wires 32. Therefore, when these bonding wires 32 are bonded by a conventionally well-known wire bonding method, the connection work takes a very long time, and thus there is a problem that the productivity of the optical printer head cannot be improved. . Also, when using an optical printer head, etc., the bonding wire 32 may fall down due to external vibration or impact, causing the adjacent bonding wires 32 to be short-circuited, which reduces the reliability of the optical printer head. There was also a problem that I was allowed to.

また、上述した従来の光プリンタヘッドにおけるボンディングワイヤ32は、ワイヤボンディング法にて回路導体22や発光素子アレイチップ25の接続パッド26に対して接続されたものであり、通常、ファーストボンディングが発光素子アレイチップ25側で、セカンドボンディングが回路導体22側でなされている。この場合、接続パッド26に接合されるボンディングワイヤ32の端部には、ボール状のネイルヘッドが形成されることから、光プリンタヘッドを使用する際に、発光素子27の発した光の一部がボンディングワイヤ32のネイルヘッドで反射してしまい、このような反射光が外部の感光体に照射されると、感光体には反射光の照射に起因した不要な潜像が形成されることとなり、画像データに対応した正確な画像を得ることができなくなるという問題点も有していた。   The bonding wire 32 in the conventional optical printer head described above is connected to the circuit conductor 22 and the connection pad 26 of the light emitting element array chip 25 by the wire bonding method. Second bonding is performed on the circuit conductor 22 side on the array chip 25 side. In this case, since a ball-shaped nail head is formed at the end of the bonding wire 32 bonded to the connection pad 26, a part of the light emitted from the light emitting element 27 is used when the optical printer head is used. Is reflected by the nail head of the bonding wire 32, and when such reflected light is irradiated onto an external photoconductor, an unnecessary latent image resulting from irradiation of the reflected light is formed on the photoconductor. Also, there is a problem that an accurate image corresponding to the image data cannot be obtained.

また、上述した従来の光プリンタヘッドによれば、ボンディングワイヤ32を発光素子アレイチップ25の接続パッド26に接続するためには、ボンディングワイヤ32のボール状のネイルヘッドを接続させるのに接続パッド26の大きさが80μm×80μm以上必要となるので、発光素子アレイチップ25の小型化が図れず、また製造に際して1枚のウエハ基板から多数個のチップを作製する際の取り数が少ないものとなってしまうため、多数の発光素子アレイチップ25を使用する光プリンタヘッドの低価格化が図れないという問題点もあった。   Further, according to the conventional optical printer head described above, in order to connect the bonding wire 32 to the connection pad 26 of the light emitting element array chip 25, the connection pad 26 is used to connect the ball-shaped nail head of the bonding wire 32. 80 mm × 80 μm or more is required, so that the light emitting element array chip 25 cannot be reduced in size, and the number of chips when manufacturing a large number of chips from a single wafer substrate is reduced. Therefore, there is a problem that the price of the optical printer head using a large number of light emitting element array chips 25 cannot be reduced.

そこで、これらの問題点を解決するために、ワイヤボンディングを使わない、一括配線型の光プリンタヘッドが提案されている。   In order to solve these problems, a collective wiring type optical printer head that does not use wire bonding has been proposed.

このような一括配線型の光プリンタヘッドについて、本願出願人は、特願2002−167044号において新規な構成を提案している。その内容について、図4に示す断面図および図5に示す要部拡大平面図を参照して説明する。   Regarding such a collective wiring type optical printer head, the present applicant has proposed a new configuration in Japanese Patent Application No. 2002-167044. The contents will be described with reference to a cross-sectional view shown in FIG. 4 and an enlarged plan view of a main part shown in FIG.

図4および図5において、41は回路基板を構成する基板、42は第1の回路導体、43は絶縁層、44は固定用接着剤、45は発光素子アレイチップである。また、46は発光素子アレイチップ45の接続パッド、47は発光素子、49は第1の回路導体42と発光素子アレイチップ45の接続パッド46とを電気的に接続する回路導体である第2の回路導体である。図4および図5に示す光プリンタヘッドによれば、基板41の上面に発光素子アレイチップ45が埋設される凹部41aを形成し、この凹部41aの底部に発光素子アレイチップ45を固定用接着剤44により固定し、さらに凹部41aの内面と発光素子アレイチップ45の側面との間隙に接着剤48を充填し、基板41上の絶縁層43の上面および接着剤48の上面48aを介して、絶縁層43の開口部43aより露出した回路導体42上から発光素子アレイチップ45の接続パッド46上まで第2の回路導体49により電気的に接続している。これにより、第2の回路導体49をパターン形成する際に、これらを発光素子アレイチップ45の接続パッド46に対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比べ、接続作業に要する時間を短縮することができるというものである。
特開平1−34760号公報 特開平1−208874号公報 特開平4−87383号公報
4 and 5, reference numeral 41 denotes a substrate constituting the circuit board, 42 denotes a first circuit conductor, 43 denotes an insulating layer, 44 denotes a fixing adhesive, and 45 denotes a light emitting element array chip. 46 is a connection pad of the light emitting element array chip 45, 47 is a light emitting element, and 49 is a circuit conductor that electrically connects the first circuit conductor 42 and the connection pad 46 of the light emitting element array chip 45. Circuit conductor. According to the optical printer head shown in FIGS. 4 and 5, the recess 41a in which the light emitting element array chip 45 is embedded is formed on the upper surface of the substrate 41, and the light emitting element array chip 45 is fixed to the bottom of the recess 41a. In addition, the adhesive 48 is filled in the gap between the inner surface of the recess 41a and the side surface of the light emitting element array chip 45, and the insulating layer 43 on the substrate 41 and the upper surface 48a of the adhesive 48 are insulated. The circuit conductor 42 exposed from the opening 43a of the layer 43 is electrically connected to the connection pad 46 of the light emitting element array chip 45 by the second circuit conductor 49. As a result, when forming the pattern of the second circuit conductor 49, they can be connected simultaneously and collectively to the connection pads 46 of the light emitting element array chip 45, and these can be connected by wire bonding or the like. Compared to the case, the time required for the connection work can be shortened.
JP-A-1-34760 JP-A-1-208874 Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-87383

しかしながら、このような一括配線型の光プリンタヘッドにおいても、発光素子アレイチップ45の熱膨張係数と、基板41の熱膨張係数と、発光素子アレイチップ45の側面と基板41の凹部41aの内面との間に充填された接着剤48の熱膨張係数とを比較した場合は、通常は接着剤48と基板41の熱膨張係数が、発光素子アレイチップ45の熱膨張係数よりも非常に大きく、そのために工程の熱履歴あるいは環境温度によって、多数個の発光素子アレイチップ45の間でチップのピッチが変化することとなり、また極端な場合には第2の回路導体49の断線を引き起こすことがあるという改善が望まれる問題点がある。   However, even in such a collective wiring type optical printer head, the thermal expansion coefficient of the light emitting element array chip 45, the thermal expansion coefficient of the substrate 41, the side surface of the light emitting element array chip 45, and the inner surface of the recess 41a of the substrate 41 When comparing the thermal expansion coefficient of the adhesive 48 filled between the adhesive 48 and the substrate 41, the thermal expansion coefficient of the adhesive 48 and the substrate 41 is usually much larger than the thermal expansion coefficient of the light emitting element array chip 45. In addition, depending on the thermal history of the process or the environmental temperature, the pitch of the chips varies among the plurality of light emitting element array chips 45, and in the extreme case, the second circuit conductor 49 may be disconnected. There are problems that need improvement.

この問題点に関し、接着剤48と基板41とを比較した場合には、基板41については、フィラーを充填する、あるいはガラスクロスの量を調整する等の手段によって、所望の電気的特性および機械的特性を損なうことなく、熱膨張係数をある程度調整することが可能であるが、接着剤48については、フィラーを充填する等の熱膨張係数の調整手段を用いると、流動性が悪くなり、充填不良が発生しやすくなる等、熱膨張係数と所望の特性との間にトレードオフの関係が存在することが多く、このような調整手段によらない改善が望まれている。   With regard to this problem, when the adhesive 48 and the substrate 41 are compared, the substrate 41 is filled with a filler, or by adjusting the amount of glass cloth, the desired electrical characteristics and mechanical properties. It is possible to adjust the thermal expansion coefficient to some extent without impairing the characteristics, but for the adhesive 48, if a means for adjusting the thermal expansion coefficient such as filling the filler is used, the fluidity becomes poor and the filling is poor. In many cases, there is a trade-off relationship between the thermal expansion coefficient and the desired characteristics, such as the tendency of occurrence of the phenomenon, and an improvement that does not depend on such adjustment means is desired.

さらに、接着剤48には硬化によって基板41と発光素子アレイチップ45との位置関係を固定する作用があるために、作業温度が高いと、あるいは基板41との熱膨張係数差が大きいと上記の不具合がさらに拡大されることとなる、という改善が望まれる問題点があった。   Further, since the adhesive 48 has an effect of fixing the positional relationship between the substrate 41 and the light emitting element array chip 45 by curing, when the working temperature is high or the difference in thermal expansion coefficient from the substrate 41 is large, the above-mentioned There was a problem that an improvement was desired that the defect would be further expanded.

本発明は上記のような問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、高解像度の画像データに対応した所定の画像が得られ、しかも、生産性に優れ、高い精度をもった光プリンタヘッドを提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object thereof is to obtain a predetermined image corresponding to high-resolution image data, and has excellent productivity and high accuracy. It is to provide an optical printer head.

本発明の光プリンタヘッドは、樹脂製の基板上に多数の第1の回路導体を設け、これら第1の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる第1の回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記第1の回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記基板の上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の底面に前記発光素子アレイチップを接着剤で接着し、前記第1の回路導体の一端を前記第1の回路基板の上面に対向させて配置した第2の回路基板の下面に形成された第2の回路導体を介して前記接続パッドに電気的に接続したことを特徴とするものである。   The optical printer head according to the present invention has a large number of first circuit conductors provided on a resin substrate, and an upper surface on the first circuit substrate formed by coating an insulating layer on the first circuit conductors. An optical printer head having a light emitting element array chip having a large number of light emitting elements and connection pads and electrically connecting the first circuit conductor to the connection pads, wherein the light emitting elements are disposed on an upper surface of the substrate. A concave portion in which the array chip is embedded is formed, the light emitting element array chip is adhered to the bottom surface of the concave portion with an adhesive, and one end of the first circuit conductor is arranged to face the upper surface of the first circuit board. The second circuit board is electrically connected to the connection pad via a second circuit conductor formed on the lower surface of the second circuit board.

また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記第2の回路基板は、可撓性基板の下面に前記第2の回路導体が形成されていることを特徴とするものである。   The optical printer head of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the second circuit board has the second circuit conductor formed on a lower surface of a flexible board.

また、本発明の光プリンタヘッドは、上記各構成において、前記第2の回路基板は、前記発光素子に対応する部分に貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。   The optical printer head of the present invention is characterized in that, in each of the above configurations, the second circuit board is formed with a through hole in a portion corresponding to the light emitting element.

また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記第2の回路基板は、透光性基板の下面に前記第2の回路導体が形成されていることを特徴とするものである。   The optical printer head of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the second circuit board has the second circuit conductor formed on the lower surface of the translucent board.

また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記第2の回路導体は、異方性導電ペーストを用いて、前記第1の回路導体の一端および前記接続パッドに電気的に接続されていることを特徴とするものである。   In the optical printer head of the invention having the aforementioned configuration, the second circuit conductor is electrically connected to one end of the first circuit conductor and the connection pad using an anisotropic conductive paste. It is characterized by being.

本発明の光プリンタヘッドによれば、樹脂製の基板上に多数の第1の回路導体を設け、これら第1の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる第1の回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、第1の回路導体を接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、基板の上面に発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の底面に発光素子アレイチップを接着剤で接着し、第1の回路導体の一端を第1の回路基板の上面に対向させて配置した第2の回路基板の下面に形成された第2の回路導体を介して接続パッドに電気的に接続したことから、従来のように、ワイヤボンディングを使用することなく実装することが可能であるという特願2002−167044号において提案した構成による良好な特性は保持しつつ、さらに凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間に充填される接着剤を使用しないため、基板と発光アレイチップとそれらの側面間に充填された接着剤との間の熱膨張係数の差に起因する問題点、すなわち発光素子アレイチップ間のピッチがばらつくという問題点や、極端な場合には第2の回路導体の断線を引き起こすという問題点等を改善することができる。また、直接発光素子アレイチップ上に回路導体を形成しないため、回路導体の形成による物理的衝撃によって発光素子アレイチップを破壊することを防止することができる。その結果、良好な印画品質を有し、大量生産が可能で、信頼性が高い光プリンタヘッドを提供することができる。   According to the optical printer head of the present invention, a large number of first circuit conductors are provided on a resin substrate, and an insulating layer is coated on the first circuit conductors. An optical printer head having a light emitting element array chip having a large number of light emitting elements and connection pads on an upper surface and electrically connecting a first circuit conductor to the connection pads, wherein the light emitting element array chip is formed on the upper surface of the substrate. A second circuit in which a light emitting element array chip is bonded to the bottom surface of the concave portion with an adhesive, and one end of the first circuit conductor is disposed opposite to the upper surface of the first circuit board. Since it is electrically connected to the connection pad via the second circuit conductor formed on the lower surface of the substrate, it can be mounted without using wire bonding as in the prior art. No. 167044 While maintaining the good characteristics of the proposed structure, it does not use an adhesive filling between the inner surface of the recess and the side surface of the light emitting element array chip, so it fills between the substrate and the light emitting array chip and their side surfaces. The problem caused by the difference in thermal expansion coefficient with the applied adhesive, that is, the problem that the pitch between the light emitting element array chips varies, and in the extreme case, the second circuit conductor is disconnected. Points can be improved. Further, since the circuit conductor is not directly formed on the light emitting element array chip, it is possible to prevent the light emitting element array chip from being destroyed by a physical impact due to the formation of the circuit conductor. As a result, it is possible to provide an optical printer head having good print quality, capable of mass production, and high reliability.

また、本発明の光プリンタヘッドによれば、第2の回路基板が、可撓性基板の下面に第2の回路導体が形成されているものであるときには、第2の回路基板の厚さを容易に薄くすることができ、かつ可撓性基板に透光性の基材を使用することができるので、効率よく光を取り出すことかできるものとなる。その結果、良好な印画品質を有し、大量生産が可能で、信頼性が高い光プリンタヘッドを提供することができる。   According to the optical printer head of the present invention, when the second circuit board has the second circuit conductor formed on the lower surface of the flexible board, the thickness of the second circuit board is reduced. Since it can be made thin easily and a light-transmitting base material can be used for the flexible substrate, light can be extracted efficiently. As a result, it is possible to provide an optical printer head having good print quality, capable of mass production, and high reliability.

また本発明の光プリンタヘッドによれば、第2の回路基板が、発光素子に対応する部分に貫通孔が形成されているものであるときには、発光部からの光が遮られることがないので、効率よく光を取り出すことかできるものとなる。その結果、良好な印画品質を有し、大量生産が可能で、信頼性が高い光プリンタヘッドを提供することができる。   Further, according to the optical printer head of the present invention, when the second circuit board has a through hole formed in a portion corresponding to the light emitting element, the light from the light emitting portion is not blocked. The light can be extracted efficiently. As a result, it is possible to provide an optical printer head having good print quality, capable of mass production, and high reliability.

また、本発明の光プリンタヘッドによれば、第2の回路基板が、透光性基板の下面に第2の回路導体が形成されているものであるときには、この透光性基板を用いた第2の回路基板により発光素子を覆うことができるので、第2の回路基板によって発光素子を保護することかできるものとなる。その結果、良好な印画品質を有し、大量生産が可能で、信頼性が高い光プリンタヘッドを提供することができる。   According to the optical printer head of the present invention, when the second circuit board has the second circuit conductor formed on the lower surface of the translucent board, the second board using the translucent board is used. Since the light emitting element can be covered by the second circuit board, the light emitting element can be protected by the second circuit board. As a result, it is possible to provide an optical printer head having good print quality, capable of mass production, and high reliability.

また、本発明の光プリンタヘッドによれば、第2の回路導体が、異方性導電ペーストを用いて、第1の回路導体の一端および接続パッドに電気的に接続されているときには、縦方向すなわち第1の回路導体と第2の回路導体とが垂直に接する箇所だけで接続されることとなるので、横方向の短絡を防止することかできるものとなる。その結果、良好な印画品質を有し、大量生産が可能で、信頼性が高い光プリンタヘッドを提供することができる。   Further, according to the optical printer head of the present invention, when the second circuit conductor is electrically connected to one end of the first circuit conductor and the connection pad using the anisotropic conductive paste, the vertical direction That is, since the first circuit conductor and the second circuit conductor are connected only at a position where the first circuit conductor and the second circuit conductor are in perpendicular contact with each other, a short circuit in the lateral direction can be prevented. As a result, it is possible to provide an optical printer head having good print quality, capable of mass production, and high reliability.

以下、本発明の光プリンタヘッドを添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, an optical printer head of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の一例を示す断面図であり、また図2は本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例を示す断面図である。これらの図において同様の箇所には同じ符号を付してあり、1は樹脂製の基板、2は第1の回路導体、3は絶縁層であり、樹脂製の基板1上に多数の第1の回路導体2を設け、これら第1の回路導体2の上に絶縁層3を被覆して第1の回路基板が形成されている。4は固定用の接着剤、5は発光素子アレイチップであり、発光素子アレイチップ5は、その下面が基板1の上面に形成された凹部1aの底面に固定用の接着剤4により固定されている。6は発光素子アレイチップ5の接続パッド、7は発光素子である。8は第2の回路基板を構成する可撓性基板等の基板であり、9は第2の回路導体であり、基板8と第2の回路導体9とで第2の回路基板が構成されている。また、10は基板8の発光素子7に対応する部位に形成されたスリット等の貫通孔、11はカバーガラス等の透光性補強基板である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the optical printer head of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the optical printer head of the present invention. In these drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals, 1 is a resin substrate, 2 is a first circuit conductor, 3 is an insulating layer, and a number of first substrates are formed on the resin substrate 1. The first circuit board is formed by covering the first circuit conductor 2 with the insulating layer 3. Reference numeral 4 denotes a fixing adhesive, and 5 denotes a light emitting element array chip. The light emitting element array chip 5 is fixed to the bottom surface of the concave portion 1 a formed on the upper surface of the substrate 1 by the fixing adhesive 4. Yes. 6 is a connection pad of the light emitting element array chip 5, and 7 is a light emitting element. 8 is a substrate such as a flexible substrate constituting the second circuit board, 9 is a second circuit conductor, and the substrate 8 and the second circuit conductor 9 constitute a second circuit board. Yes. Reference numeral 10 denotes a through-hole such as a slit formed in a portion corresponding to the light-emitting element 7 of the substrate 8, and 11 denotes a translucent reinforcing substrate such as a cover glass.

第1の回路基板を構成する基板1は、例えばガラス布基材エポキシ樹脂や、ガラス布基材BT(ビスマレイミド・トリアジン)レジンや、ガラス布基材ポリフェニレンエーテル等の樹脂から成る。この基板1の上面には、発光素子アレイチップ5上の発光素子7に電源電力を供給するための給電配線として機能する第1の回路導体2が多数形成されている。これら第1の回路導体2は、例えば銅等の金属により形成される。   The substrate 1 constituting the first circuit board is made of, for example, a resin such as a glass cloth base epoxy resin, a glass cloth base BT (bismaleimide / triazine) resin, or a glass cloth base polyphenylene ether. A large number of first circuit conductors 2 functioning as power supply wirings for supplying power to the light emitting elements 7 on the light emitting element array chip 5 are formed on the upper surface of the substrate 1. These first circuit conductors 2 are made of a metal such as copper, for example.

次に、第1の回路導体2間および第1の回路導体2と後に形成される第2の回路導体9とを絶縁し、さらに第1の回路導体2の腐食を防止して保護するための絶縁層3が形成される。この絶縁層3は、例えばエポキシ樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂等から成る。   Next, between the first circuit conductors 2 and between the first circuit conductors 2 and the second circuit conductors 9 to be formed later, the corrosion of the first circuit conductors 2 is prevented and protected. An insulating layer 3 is formed. The insulating layer 3 is made of, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, or the like.

また、基板1の上面には、発光素子アレイチップ5とこの発光素子アレイチップ5を固定する固定用の接着剤4の厚みと略等しい深さ(発光素子アレイチップ5と固定用の接着剤4との合計厚みに対し±0.1mm以内の深さ)の凹部1aが設けられている。   Further, on the upper surface of the substrate 1, the light emitting element array chip 5 and a depth substantially equal to the thickness of the fixing adhesive 4 for fixing the light emitting element array chip 5 (the light emitting element array chip 5 and the fixing adhesive 4 are fixed). And a recess 1a having a depth within ± 0.1 mm with respect to the total thickness.

基板1は、その上面に多数の第1の回路導体2が配設され、また凹部1a内に多数個の発光素子アレイチップ5がその下面と凹部1aの底面との間に配置された固定用の接着剤4により配設固定されており、これらを支持する支持部材として機能する。   The substrate 1 has a large number of first circuit conductors 2 disposed on the upper surface thereof, and a plurality of light emitting element array chips 5 disposed between the lower surface and the bottom surface of the concave portion 1a in the recess 1a. The adhesive 4 is disposed and fixed, and functions as a support member for supporting them.

なお、基板1は、ガラス布基材エポキシ樹脂等から成る場合であれば、ガラス繊維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させて硬化させ、これを所定形状に切断して外形加工することにより製作される。次いで、得られた基板1の上面に、ダイサー等を用いて所定の幅のブレードによりハーフダイシングすることによって凹部1aが形成される。   If the substrate 1 is made of a glass cloth base epoxy resin or the like, the glass cloth base formed using glass fibers is impregnated with a liquid epoxy resin and cured, and then cut into a predetermined shape. It is manufactured by processing the outer shape. Next, the concave portion 1a is formed on the upper surface of the obtained substrate 1 by half dicing with a blade having a predetermined width using a dicer or the like.

凹部1aに埋設される発光素子アレイチップ5は、その上面に300dpi以上の解像度となるように多数の発光素子7とこれら発光素子7と電気的に接続された接続パッド6とを有しており、凹部1aの底面と発光素子アレイチップ5の下面との間に配置される固定用の接着剤4により凹部1a内の所定位置に固定される。   The light-emitting element array chip 5 embedded in the recess 1a has a large number of light-emitting elements 7 and connection pads 6 electrically connected to the light-emitting elements 7 on the upper surface so as to have a resolution of 300 dpi or more. The fixing adhesive 4 disposed between the bottom surface of the recess 1a and the lower surface of the light emitting element array chip 5 is fixed at a predetermined position in the recess 1a.

第2の回路基板は、基板8として、エポキシ樹脂等から成る絶縁基板の下面に銅またはその合金等から成る第2の回路導体9を形成した回路基板や、基板8として例えば絶縁材料として可撓性のあるポリイミド樹脂を基材とした可撓性基板の下面に第2の回路導体9を、その下面に貼り合わせた銅箔をエッチングして作製するフレキシブル印刷回路基板(FPC:Flexible Printed Circuit)や、あるいは基板8として透明なガラス基板やサファイア基板等の透光性基板の下面に第2の回路導体9として金,銀,銅またはそれらの合金等から成る金属配線を厚膜もしくは薄膜手法で作製した回路基板等が使用される。   The second circuit board is a circuit board in which a second circuit conductor 9 made of copper or an alloy thereof is formed on the lower surface of an insulating board made of epoxy resin or the like as the board 8, or the board 8 is flexible as an insulating material, for example. Flexible printed circuit board (FPC) produced by etching the second circuit conductor 9 on the lower surface of a flexible substrate based on a flexible polyimide resin and the copper foil bonded to the lower surface. Alternatively, a metal wiring made of gold, silver, copper, or an alloy thereof as the second circuit conductor 9 is formed on the lower surface of a transparent substrate such as a transparent glass substrate or sapphire substrate as the substrate 8 by a thick film or thin film method. The produced circuit board or the like is used.

第2の回路基板の基板8として絶縁基板を用いた場合には、基板を独立して作製することができるため、導体形成時の影響をなくすことができるものとなる。また、基板8として可撓性基板を用いた場合には、可撓性基板は通常はフィルム状であるため、基板8を薄く、かつ軽くすることができるものとなる。また、基板8として透光性基板を用いた場合には、発光素子7上に透光性基板を配置して発光素子7の保護にも利用できることから、電気的な接続と発光素子7の保護とを兼ねることができるものとなる。   In the case where an insulating substrate is used as the substrate 8 of the second circuit substrate, the substrate can be manufactured independently, so that the influence at the time of forming the conductor can be eliminated. Further, when a flexible substrate is used as the substrate 8, the flexible substrate is usually in the form of a film, so that the substrate 8 can be made thin and light. Further, when a light-transmitting substrate is used as the substrate 8, since the light-transmitting substrate can be disposed on the light-emitting element 7 and used for protecting the light-emitting element 7, electrical connection and protection of the light-emitting element 7 are possible. It can also serve as.

発光素子アレイチップ5の上面に設けられている多数の発光素子7は、300dpi以上の解像度となるように、例えば600dpiの密度で主走査方向に直線状に配列されている。これら発光素子7は、例えばAlGaAsやGaAsP等から成る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、接続パッド6に電気的に接続される第2の回路導体9を介して外部からの電源電力が印加されると、発光素子7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この再結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって、所定の波長および輝度で発光する。   A number of light emitting elements 7 provided on the upper surface of the light emitting element array chip 5 are linearly arranged in the main scanning direction at a density of, for example, 600 dpi so as to have a resolution of 300 dpi or more. These light-emitting elements 7 have a structure in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor made of, for example, AlGaAs or GaAsP are stacked and pn-bonded to each other. When external power supply power is applied through the circuit conductor 9, the electrons are injected into the p-type semiconductor of the light-emitting element 7 and the holes are injected into the n-type semiconductor, and these are injected near the pn junction. By recombining and converting the energy generated during the recombination into light, light is emitted at a predetermined wavelength and brightness.

なお、発光素子アレイチップ5は、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のGaAsやSi等から成る基板の上面にエピタキシャル成長させて発光素子7を形成した後、薄膜形成技術により接続パッド6を所定パターンに被着させることにより製作される。   The light emitting element array chip 5 employs a semiconductor manufacturing technique, specifically, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, etc., and epitaxially grows the above compound semiconductor on the upper surface of a substrate made of single crystal GaAs or Si. After the light emitting element 7 is formed, the connection pads 6 are deposited in a predetermined pattern by a thin film forming technique.

第1の回路基板の基板1の上面に形成された凹部1aに実装された発光素子アレイチップ5の接続パッド6は凹部1aに発光素子アレイチップ5を実装しているために、凹部1aの深さを適切に設定することにより、発光素子アレイチップ5の上面を第1の回路導体2とほぼ同一の高さとすることができる。これにより、下面に第2の回路導体9が形成された第2の回路基板8を用いて、第1の回路導体2と発光素子アレイチップ5の接続パッド6とを再現性良く接続することができる。   The connection pad 6 of the light emitting element array chip 5 mounted in the recess 1a formed on the upper surface of the substrate 1 of the first circuit board has the light emitting element array chip 5 mounted in the recess 1a. By appropriately setting the height, the upper surface of the light-emitting element array chip 5 can be made almost the same height as the first circuit conductor 2. Thus, the first circuit conductor 2 and the connection pads 6 of the light emitting element array chip 5 can be connected with high reproducibility using the second circuit board 8 having the second circuit conductor 9 formed on the lower surface. it can.

第2の回路基板は、図1に示すように、その基板8で発光素子アレイチップ5を覆うようなものとしても構わないし、図2に示すように、第2の回路基板の基板8の一部に発光素子7に対応するスリット等の貫通孔10を設けても構わない。ただし、基板8に貫通孔10を設ける場合には、発光素子7を保護するために、貫通孔10を覆うように基板8の上面をカバーガラス等の透光性補強基板11で覆っておくことが好ましい。   As shown in FIG. 1, the second circuit board may cover the light emitting element array chip 5 with the substrate 8, and as shown in FIG. 2, one of the substrates 8 of the second circuit board. A through hole 10 such as a slit corresponding to the light emitting element 7 may be provided in the part. However, when the through hole 10 is provided in the substrate 8, in order to protect the light emitting element 7, the upper surface of the substrate 8 is covered with a translucent reinforcing substrate 11 such as a cover glass so as to cover the through hole 10. Is preferred.

図1に示すように第2の回路基板を発光素子アレイチップ5を覆うような形状とした場合には、発光素子アレイチップ5を覆うことによってこれを保護することができるものとなる。また、図2に示すように第2の回路基板の基板8の一部に発光素子7に対応するスリット等の貫通孔10を設けた場合には、貫通孔10によって発光素子7が発光した光の通過を邪魔しないものとできるため、効率よく光を取り出すことができるものとなる。さらに、基板8に貫通孔10を設ける場合に、基板8を可撓性基板とすると、可撓性基板は通常はフィルム状であるため、基板8を薄く、かつ軽くすることができるものとなる。   When the second circuit board is shaped to cover the light emitting element array chip 5 as shown in FIG. 1, it can be protected by covering the light emitting element array chip 5. As shown in FIG. 2, when a through hole 10 such as a slit corresponding to the light emitting element 7 is provided in a part of the substrate 8 of the second circuit board, the light emitted from the light emitting element 7 through the through hole 10. Therefore, light can be extracted efficiently. Furthermore, when the through-hole 10 is provided in the substrate 8, if the substrate 8 is a flexible substrate, the flexible substrate is usually a film, so that the substrate 8 can be made thin and light. .

第1の回路基板の上面に形成された第1の回路導体2と発光素子アレイチップ5の上面に形成された接続パッド6とを第2の回路基板の下面に形成された第2の回路導体9を介して電気的に接続するにあたっては、接続パッド6間のピッチが小さいため、半田等による接続方法を用いることは難しいことがある。その場合には、異方性導電ペーストを用いて接続することが好ましい。第2の回路導体9を異方性導電ペーストを用いて第1の回路導体2の一端および接続パッド6に電気的に接続するようにしたときには、接続する両者を縦方向にしか電気的に接続しないため、横方向の短絡を効果的に防止することができるものとなる。   The second circuit conductor formed on the lower surface of the second circuit board includes the first circuit conductor 2 formed on the upper surface of the first circuit board and the connection pads 6 formed on the upper surface of the light emitting element array chip 5. When the electrical connection is made via 9, since the pitch between the connection pads 6 is small, it may be difficult to use a connection method using solder or the like. In that case, it is preferable to connect using an anisotropic conductive paste. When the second circuit conductor 9 is electrically connected to one end of the first circuit conductor 2 and the connection pad 6 using an anisotropic conductive paste, the two connected are electrically connected only in the vertical direction. Therefore, a short circuit in the lateral direction can be effectively prevented.

本発明の光プリンタヘッドにおいては、多数の第2の回路導体9は第2の回路基板の基板8の下面に形成されているため、振動等の外乱が加わった場合でも、隣り合う第2の回路導体9同士が短絡するといった不具合を発生することがなく、光プリンタヘッドの信頼性向上に寄与することができる。   In the optical printer head of the present invention, since a large number of second circuit conductors 9 are formed on the lower surface of the substrate 8 of the second circuit board, even if a disturbance such as vibration is applied, the adjacent second circuit conductors 9 are arranged. There is no problem that the circuit conductors 9 are short-circuited, and this contributes to improving the reliability of the optical printer head.

また、第2の回路導体9と発光素子アレイチップ5の上面の接続パッド6との接続のためには、接続パッド6の大きさは数十μm角程度で十分であるので、発光素子アレイチップ5を小型にすることができ、多数の発光素子アレイチップ5を使用した光プリンタヘッドを小型化し低コスト化することができる。   Further, for the connection between the second circuit conductor 9 and the connection pad 6 on the upper surface of the light emitting element array chip 5, the size of the connection pad 6 is sufficient to be about several tens of μm square. 5 can be reduced in size, and an optical printer head using a large number of light emitting element array chips 5 can be reduced in size and cost.

かくして、このような本発明の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7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、これら発光した光を図示しないロッドレンズ等の光学系を介して外部の感光体に照射して結像させ、感光体に300dpi以上と高い解像度の所定の潜像を形成することができる光プリンタヘッドとして機能する。   Thus, such an optical printer head of the present invention causes the light emitting elements 7 of the light emitting element array chip 5 to selectively emit light individually based on the image data from the outside, and the emitted light is a rod lens (not shown) or the like. And an optical printer head capable of forming an image by irradiating an external photoconductor via the optical system and forming a predetermined latent image with a high resolution of 300 dpi or more on the photoconductor.

そして、感光体に形成された潜像は、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して定着させることによって、記録紙に所定の画像が記録されることとなる。   Then, the latent image formed on the photoreceptor becomes a toner image through a development process, and a predetermined image is recorded on the recording paper by transferring and fixing the toner image onto the recording paper. Become.

なお、本発明は以上の実施の形態の例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。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述の実施の形態の例において、基板1上に発光素子7の発光を制御するためのドライバーICを搭載しても構わない。   For example, in the example of the above-described embodiment, a driver IC for controlling the light emission of the light emitting element 7 may be mounted on the substrate 1.

さらに、上述の実施の形態の例において、発光ダイオードを発光素子7として用いたLEDアレイヘッドを例に説明したが、それ以外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ヘッド等にも本発明は適用可能である。   Furthermore, in the example of the above embodiment, the LED array head using the light emitting diode as the light emitting element 7 has been described as an example. However, other optical printer heads such as an EL head, a plasma dot head, a liquid crystal shutter head, The present invention is also applicable to fluorescent heads, PLZT heads, and the like.

本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the optical printer head of this invention. 本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the optical printer head of this invention. 従来の光プリンタヘッドの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional optical printer head. 従来の光プリンタヘッドの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional optical printer head. 従来の光プリンタヘッドの例を示す要部拡大平面図である。It is a principal part enlarged plan view which shows the example of the conventional optical printer head.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・樹脂製の基板
1a・・・凹部
2・・・第1の回路導体
3・・・絶縁層
4・・・固定用の接着剤
5・・・発光素子アレイチップ
6・・・接続パッド
7・・・発光素子
8・・・第2の回路基板の基板
9・・・第2の回路導体
10・・・貫通孔(スリット)
11・・・透光性補強基板(カバーガラス)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin board | substrate 1a ... Recessed part 2 ... 1st circuit conductor 3 ... Insulating layer 4 ... Adhesive for fixation 5 ... Light emitting element array chip 6 ... Connection Pad 7 ... Light emitting element 8 ... Substrate of second circuit board 9 ... Second circuit conductor
10 ... Through hole (slit)
11 ... Translucent reinforcing substrate (cover glass)

Claims (5)

樹脂製の基板上に多数の第1の回路導体を設け、これら第1の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる第1の回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記第1の回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記基板の上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともに該凹部の底面に前記発光素子アレイチップを接着剤で接着し、前記第1の回路導体の一端を前記第1の回路基板の上面に対向させて配置した第2の回路基板の下面に形成された第2の回路導体を介して前記接続パッドに電気的に接続したことを特徴とする光プリンタヘッド。 A plurality of first circuit conductors are provided on a resin substrate, and a plurality of light emitting elements and connection pads are provided on the upper surface of the first circuit board obtained by coating an insulating layer on the first circuit conductors. An optical printer head having a light emitting element array chip having mounted thereon and electrically connecting the first circuit conductor to the connection pad, wherein a concave portion in which the light emitting element array chip is embedded is formed on an upper surface of the substrate. The lower surface of the second circuit board formed and bonded to the bottom surface of the concave portion with an adhesive, with one end of the first circuit conductor facing the upper surface of the first circuit board An optical printer head characterized in that it is electrically connected to the connection pad via a second circuit conductor formed on the substrate. 前記第2の回路基板は、可撓性基板の下面に前記第2の回路導体が形成されていることを特徴とする請求項1記載の光プリンタヘッド。 The optical printer head according to claim 1, wherein the second circuit board has the second circuit conductor formed on a lower surface of a flexible board. 前記第2の回路基板は、前記発光素子に対応する部分に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光プリンタヘッド。 3. The optical printer head according to claim 1, wherein the second circuit board has a through hole formed in a portion corresponding to the light emitting element. 前記第2の回路基板は、透光性基板の下面に前記第2の回路導体が形成されていることを特徴とする請求項1記載の光プリンタヘッド。 2. The optical printer head according to claim 1, wherein the second circuit board has the second circuit conductor formed on a lower surface of the translucent board. 前記第2の回路導体は、異方性導電ペーストを用いて、前記第1の回路導体の一端および前記接続パッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の光プリンタヘッド。 2. The optical printer head according to claim 1, wherein the second circuit conductor is electrically connected to one end of the first circuit conductor and the connection pad using an anisotropic conductive paste. .
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