JP2006212825A

JP2006212825A - 配線基板及びｌｅｄヘッド

Info

Publication number: JP2006212825A
Application number: JP2005025535A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Toyama; 広遠山; Hideo Kozuka; 秀朗小塚; Kazutaka Arai; 和孝新井; Tomoyoshi Tajiri; 智義田尻
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】ＬＥＤヘッドの組立精度を高くすることができるようにする。
【解決手段】他の組立要素との位置合せを行うために形成された第１の基準指標と、チップを実装するために設定された実装領域と、該実装領域を認識するために、前記第１の基準指標と同一の工程で形成された第２の基準指標とを有する。実装領域を認識するために、第１の基準指標と同一の工程で形成された第２の基準指標を有するので、第１の基準指標に対する第２の基準指標の位置の公差を小さくすることができる。したがって、ＬＥＤヘッドの組立精度を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板及びＬＥＤヘッドに関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置、例えば、プリンタに搭載されるＬＥＤヘッドは、ＬＥＤユニット、該ＬＥＤユニットからの光を感光体ドラム上に集束させるためのレンズアレイ、並びに前記ＬＥＤユニット及びレンズアレイを保持するレンズホルダを備える。そして、前記ＬＥＤユニットは、配線層を備えた配線基板、ＬＥＤアレイチップ、及び該ＬＥＤアレイチップを駆動するためのドライバＩＣチップを備える（例えば、特許文献１参照。）。

図２は従来の配線基板の平面図、図３は従来のＣＯＢ部分の拡大図、図４は従来のＣＯＢ部分の断面図である。

図に示されるように、配線基板１６には、図示されないＬＥＤアレイチップ及びドライバＩＣチップを搭載する領域にＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）部分１７が設定され、該ＣＯＢ部分１７の両端の付近に、ＬＥＤアレイチップ及びドライバＩＣチップを搭載する精度を高くするためのＣＯＢ認識マーク１９が形成される。

したがって、該ＣＯＢ認識マーク１９をダイボンダが光学的に画像認識することによって、ダイボンダ上での配線基板１６の長手方向における位置ずれ量、及び短手方向における位置ずれ量を検出し、ＬＥＤアレイチップ及びドライバＩＣチップの搭載位置の補正を行う。

前記ＣＯＢ認識マーク１９は、絶縁性の基材１０上の銅箔２３をパターニングし、基準穴１８との距離を設定することによって形成された正方形のパターン抜き部分２０、該パターン抜き部分２０の周囲の銅箔２３上にＮｉ／Ａｕの積層メッキ（Ｎｉ層が下に、Ａｕ層が上になるように積層される。）を施すことによって形成されたＡｕメッキ部分２１、及び該Ａｕメッキ部分２１の周囲を被覆するレジスト部分２２を備える。

通常、ダイボンダによる光学的な画像認識を行う場合、反射光学系が使用される。したがって、ＣＯＢ認識マーク１９の画像認識における認識率を高くするためには反射光コントラストを強くする必要がある。そこで、パターン抜き部分２０の周囲には、一般に、空気中で酸化によって変色することが少ない前記Ａｕメッキ部分２１が形成される。
特開２０００−３０１７６２号公報

しかしながら、前記従来のＬＥＤユニットにおいては、前記基準穴１８はＮＣ穴空け工程で形成され、ＣＯＢ認識マーク１９は配線パターン形成工程で形成されるので、基準穴１８に対するＣＯＢ認識マーク１９の位置精度は工程ごとに発生する公差が累積される。すなわち、ＮＣ穴空け工程において発生する公差を±Ａとし、配線パターン形成工程において発生する公差を±Ｂとすると、基準穴１８に対するＣＯＢ認識マーク１９の位置の交差±Ｃは、
±Ｃ＝±√（Ａ²＋Ｂ²）
になる。

したがって、ＬＥＤヘッドの組立精度は、ＮＣ穴空け加工機及びパターンニング装置の精度に依存することになるので、高くすることができない。

本発明は、前記従来のＬＥＤユニットの問題点を解決して、ＬＥＤヘッドの組立精度を高くすることができる配線基板及びＬＥＤヘッドを提供することを目的とする。

そのために、本発明の配線基板においては、他の組立要素との位置合せを行うために形成された第１の基準指標と、チップを実装するために設定された実装領域と、該実装領域を認識するために、前記第１の基準指標と同一の工程で形成された第２の基準指標とを有する。

本発明によれば、配線基板においては、他の組立要素との位置合せを行うために形成された第１の基準指標と、チップを実装するために設定された実装領域と、該実装領域を認識するために、前記第１の基準指標と同一の工程で形成された第２の基準指標とを有する。

この場合、実装領域を認識するために、第１の基準指標と同一の工程で形成された第２の基準指標を有するので、第１の基準指標に対する第２の基準指標の位置の公差を小さくすることができる。

したがって、ＬＥＤヘッドの組立精度を高くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態におけるヘッドホルダの正面図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるヘッドホルダの平面図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤユニットの正面図、図８は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤユニットの平面図、図９は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの正面図、図１０は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの平面図である。

図に示されるように、プリンタに搭載されるＬＥＤヘッド８０は、第１の組立要素としてのＬＥＤユニット８１、及び該ＬＥＤユニット８１を上方から覆う第２の組立要素としてのヘッドホルダ８２を備え、該ヘッドホルダ８２は、ＬＥＤユニット８１を収容するための凹部として、直線状に加工されたＣＯＢ突当て加工部３２、前記ＬＥＤユニット８１からの光を像担持体としての図示されない感光体ドラム上に集束させるための光学装置としてのレンズアレイ３３、並びに前記ＬＥＤユニット８１及びレンズアレイ３３を保持する支持部材としてのレンズホルダ３１を備える。

図５及び６に示されるように、ヘッドホルダ８２は、下方に向けて突出させて形成された基準部位としての基準ピン３４を備え、該基準ピン３４はＬＥＤユニット８１との位置合せを行うためにレンズホルダ３１に圧入される。また、前記レンズアレイ３３は、前記ＣＯＢ突当て加工部３２と一定の距離を置いてレンズホルダ３１の上面に配置され、接着によって固定される。

そして、前記ＬＥＤユニット８１は、配線層を備えた配線基板１６、該配線基板１６の表面のＣＯＢ部分１７に一列に実装された、第１のチップとしての複数のＬＥＤアレイチップ１２、及び該ＬＥＤアレイチップ１２の列に沿って配線基板１６の表面に実装され、前記ＬＥＤアレイチップ１２を駆動するための第２のチップとしての複数のドライバＩＣチップ１３を備える。なお、前記ＣＯＢ部分１７は、ＬＥＤアレイチップ１２、ドライバＩＣチップ１３等のチップを実装するための実装領域である。そして、ＬＥＤアレイチップ１２、ドライバＩＣチップ１３等によって、ＬＥＤアレイチップ群が構成される。また、１４はＬＥＤアレイチップ１２とＣＯＢ部分１７とを電気的に接続するワイヤとしてのＡｕワイヤ、１５はドライバＩＣチップ１３とＣＯＢ部分１７とを電気的に接続するワイヤとしてのＡｕワイヤである。

前記配線基板１６には、ヘッドホルダ８２との位置合せを行うための第１の基準指標としての基準穴１８が形成され、前記基準ピン３４を基準穴１８に挿入することによって、ＬＥＤユニット８１とヘッドホルダ８２との間の位置合せを行うことができる。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるＣＢＯ部分の断面図、図１１は本発明の第１の実施の形態における配線基板の平面図、図１２は本発明の第１の実施の形態におけるＣＯＢ部分の拡大図である。

図において、１６は絶縁性の基材１０上に銅箔２３を被覆することによって形成された配線基板であり、該配線基板１６の表面にＣＯＢ部分１７が設定される。そして、該ＣＯＢ部分１７の長手方向の両側端部の付近に、ＣＯＢ部分１７を認識し、ＬＥＤアレイチップ１２（図８）及びドライバＩＣチップ１３を精度良く配線基板１６に取り付けるために、所定の形状、本実施の形態においては、ほぼ正方形の形状の実装領域認識部としてのＣＯＢ認識マーク４１が形成され、ＣＯＢ部分１７におけるＣＯＢ認識マーク４１以外の部分にレジスト部分（ソルダーレジスト）２２が形成される。

また、４２は前記ＣＯＢ認識マーク４１の中央に形成された第２の基準指標としてのスルーホール部分であり、ＣＯＢ認識マーク４１におけるスルーホール部分４２の内周面及び周囲の表面にＡｕメッキ部分４３が形成される。なお、４４はスルーホール部分４２におけるＡｕメッキ部分４３の内側に形成された銅メッキ部分である。

前記ＣＯＢ認識マーク４１をダイボンダが光学的に画像認識することによって、ダイボンダ上での配線基板１６の長手方向における位置ずれ量、及び短手方向における位置ずれ量を検出し、ＬＥＤアレイチップ１２及びドライバＩＣチップ１３の搭載位置の補正を行うことができる。

次に、前記構成の配線基板１６の製造方法について説明する。

図１３は本発明の第１の実施の形態における配線基板の製造工程図、図１４は本発明の第１の実施の形態における配線基板の製造基準位置を示す図である。

この場合、まず、規定の厚さ（例えば、１〔ｍｍ〕）を有するガラスエポキシ材料から成る基材１０（図１）の両面に規定の厚さ（例えば、１８〔μｍ〕）の銅箔２３を貼付し、規定のサイズ（例えば、３００×３４０〔ｍｍ〕）に切り出して、原型基材５０が形成される。なお、前記サイズは、基板メーカーの製造装置に合わせて、かつ、所望する配線基板１６を複数枚形成することができるように設定される。

続いて、ＮＣ穴空け工程において、前記原型基材５０に対してＮＣ穴空けが施され、原型基材５０における配線基板１６以外の部分に製造基準穴５１が、配線基板１６の部分に基準穴１８及びスルーホール穴ｈ１、ｈ２が同時に形成される。この場合、原型基材５０を図示されない所定の支持台上に固定し、固定を緩めることなく、一連の動作で製造基準穴５１、基準穴１８及びスルーホール穴ｈ１、ｈ２の穴空けが施される。なお、前記製造基準穴５１は、原型基材５０の外周部付近の４箇所に形成され、以降の配線パターン形成工程、レジストパターン形成工程、ＮＣリードカット穴空け工程及び外形加工工程等の各工程において位置合せを行う際の基準にされる。

続いて、デスミア処理工程（汚れ洗浄工程）において、銅箔の表面及びスルーホール穴ｈ１、ｈ２の内周面にデスミア処理が施されることによって、次の銅メッキ工程において銅箔の表面及びスルーホール穴ｈ１、ｈ２の銅メッキの積層状態が良好にされ、密着性が向上させられる。

そして、銅メッキ工程において原型基材５０に対して銅メッキが施され、これに伴って、スルーホール穴ｈ１、ｈ２の内周面に銅メッキ部分４４が形成される。続いて、配線パターン形成工程において、原型基材５０に対してホトリソ／エッチング処理が施され、所望する回路配線の配線パターンが形成される。なお、前記配線パターン形成工程においては、浮き島状に形成された電極のうちの金メッキ処理が必要な電極の部分に、メッキリード配線が併せて形成される。

次に、レジストパターン形成工程において、金メッキを施さない部分の全体に、所定のレジストパターンから成るレジスト部分２２が形成される。そして、金メッキ工程において、原型基材５０上のレジストが被覆されていない部分に金メッキが施され、Ａｕメッキ部分４３が形成される。該Ａｕメッキ部分４３は、Ｎｉ／Ａｕの積層メッキから成り、連続する電気メッキによって、第１のニッケルメッキ層が下に、第２の金メッキ層が上になるように形成される。これに伴って、ＣＯＢ用電極及び電気部品実装用電極が同時に形成される。

続いて、ＮＣリードカット穴空け工程において、ＮＣリードカット穴空けが施され、浮き島状に形成された電極のメッキリード配線を機械的にカットする。なお、本実施の形態における配線基板の製造工程においては、一般的な電気メッキを適用した工程について説明したが、無電解メッキ工程を適用する場合は、浮き島状に形成された電極の部分にメッキリード配線を形成する必要がないので、ＮＣリードカット穴空け工程は必要ない。

そして、外形加工工程において、外形加工が施され、例えば、エンドミルによって各配線基板１６が切り出され、続いて、配線基板１６の品質の検査が行われる。

次に、ＬＥＤヘッド８０を組み立てる動作について説明する。

まず、前記配線基板１６はダイボンダに固定される。そして、ダイボンダの光学画像認識装置は、ＣＯＢ認識マーク４１のスルーホール部分４２の反射率とその周囲のＡｕメッキ部分４３の反射率との差を認識し、ＣＯＢ認識マーク４１の位置を検出する。前記配線基板１６においては、ダイボンダによってＣＯＢ認識マーク４１との位置関係が計算され、順次ＬＥＤアレイチップ１２のダイスボンディングが行われる。同様に、前記ＬＥＤアレイチップ１２のドライバＩＣチップ１３のダイスボンディングが行われる。この工程によってＬＥＤアレイチップ１２は、基準穴１８に対して、ＮＣ穴空け工程の公差とダイボンダの公差との累積の公差で整列させられる。

次に、ワイヤボンダによってＬＥＤアレイチップ１２とドライバＩＣチップ１３との間、及びドライバＩＣチップ１３と配線基板１６との間にワイヤボンディングが行われる。続いて、前記基準ピン３４を基準穴１８に挿入することによって、ＬＥＤユニット８１とヘッドホルダ８２との間の位置合せを行うことができる。このようにしてＬＥＤヘッド８０が組み立てられる。

このように、本実施の形態においては、ＣＯＢ認識マーク４１にスルーホール部分４２が形成され、配線基板１６を製造する際の同一の工程であるＮＣ穴空け工程で基準穴１８及びスルーホール穴ｈ１、ｈ２が形成されるので、基準穴１８に対するＣＯＢ認識マーク４１の位置の精度を高くすることができる。

ＮＣ穴空け工程において発生する公差を±Ａとすると、基準穴１８に対するＣＯＢ認識マーク４１の位置の公差±Ｃは、
±Ｃ＝±Ａ
となり、値を小さくすることができる。

したがって、基準穴１８に対するＬＥＤアレイチップ１２の位置の公差を小さくすることができ、同様に基準穴１８に対するレンズアレイ３３の公差を小さくすることができる。その結果、ＬＥＤアレイチップ１２から放射される光とレンズアレイ３３との位置合せを正確に行うことができ、ＬＥＤヘッド８０の組立精度を高くすることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１５は本発明の第２の実施の形態における配線基板の平面図、図１６は本発明の第２の実施の形態におけるＣＯＢ部分の拡大図、図１７は本発明の第２の実施の形態におけるＣＯＢ部分の断面図である。

この場合、ＣＯＢ認識マーク６１は、樹脂埋め部分６５が形成された第２の基準指標としてのスルーホール部分６２及びＡｕメッキ部分６３を備え、前記樹脂埋め部分６５に樹脂が充填され、Ａｕメッキ部分６３及び樹脂埋め部分６５の部分が平坦にされる。この場合、前記樹脂埋め部分６５に充填される樹脂としては、ダイボンダによってＣＯＢ認識マーク６１を検出する際に光を吸収するもの、例えば、エポキシ系の樹脂が使用される。なお、６４は銅メッキ部分である。

図１８は本発明の第２の実施の形態における配線基板の製造工程図である。

この場合、銅メッキ工程において原型基材５０（図１４）に対して銅メッキが施され、これに伴って、スルーホール穴ｈ１、ｈ２の内周面に銅メッキ部分６４（図１７）が形成されると、スルーホール埋め工程においてスルーホール埋めが行われ、スルーホール穴ｈ１、ｈ２内に樹脂が充填され、硬化させられる。なお、スルーホール穴ｈ１、ｈ２からはみ出した樹脂は、平坦化処理によって研磨される。該平坦化処理は、樹脂が硬化した後に、例えば、セラミックスバフ及び従来バフを組み合わせて複数回実施され、Ａｕメッキ部分６３の表面が数〔μｍ〕程度になるように加工される。

続いて、配線パターン形成工程において、原型基材５０に対してホトリソ／エッチング処理が施され、所望する回路配線の配線パターンが形成される。なお、前記配線パターン形成工程においては、浮き島状に形成された電極のうちの金メッキ処理が必要な電極の部分に、メッキリード配線が併せて形成される。

次に、レジストパターン形成工程において、金メッキを施さない部分の全体に、所定のレジストパターンから成るレジスト部分２２が形成される。そして、金メッキ工程において、原型基材５０上のレジストが被覆されていない部分にＮｉ／Ａｕの積層メッキ（Ｎｉ層が下に、Ａｕ層が上になるように積層される。）が施され、これに伴って、Ａｕメッキ部分６３が形成されるとともに、ＣＯＢ用電極及び電気部品実装用電極が同時に形成される。

次に、本発明の第１、第２の実施の形態の比較結果について説明する。

図１９は本発明の第１の実施の形態におけるＣＯＢ認識マークの断面図、図２０は本発明の第２の実施の形態におけるＣＯＢ認識マークの断面図である。

第１の実施の形態においては、図１９に示されるように、認識用光源からの光がスルーホール部分４２内で反射するのに対して、本実施の形態においては、図２０に示されるように、ＣＯＢ認識マーク６１のスルーホール部分６２に樹脂埋め部分６５が形成されるので、認識用光源からの光が樹脂埋め部分６５によって吸収され、反射光が発生しない。その結果、反射光学系による光学認識を行う際のスルーホール部分６２とＡｕメッキ部分６３との境界線が鮮明となり、認識率を向上させることができる。

なお、前記各実施の形態においては、ＬＥＤヘッド８０の配線基板１６について説明しているが、本発明を、配線基板に複数のベアチップを高精度に搭載する製品、例えば、イメージセンサ、サーマルヘッド等に使用される配線基板に適用することもできる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるＣＢＯ部分の断面図である。従来の配線基板の平面図である。従来のＣＯＢ部分の拡大図である。従来のＣＯＢ部分の断面図である。本発明の第１の実施の形態におけるヘッドホルダの正面図である。本発明の第１の実施の形態におけるヘッドホルダの平面図である。本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤユニットの正面図である。本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤユニットの平面図である。本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの正面図である。本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの平面図である。本発明の第１の実施の形態における配線基板の平面図である。本発明の第１の実施の形態におけるＣＯＢ部分の拡大図である。本発明の第１の実施の形態における配線基板の製造工程図である。本発明の第１の実施の形態における配線基板の製造基準位置を示す図である。本発明の第２の実施の形態における配線基板の平面図である。本発明の第２の実施の形態におけるＣＯＢ部分の拡大図である。本発明の第２の実施の形態におけるＣＯＢ部分の断面図である。本発明の第２の実施の形態における配線基板の製造工程図である。本発明の第１の実施の形態におけるＣＯＢ認識マークの断面図である。本発明の第２の実施の形態におけるＣＯＢ認識マークの断面図である。

符号の説明

１２ＬＥＤアレイチップ
１３ドライバＩＣチップ
１６配線基板
１７ＣＯＢ部分
１８基準穴
３１レンズホルダ
３３レンズアレイ
３４基準ピン
４２スルーホール部分
８１ＬＥＤユニット８１
８２ヘッドホルダ

Claims

（ａ）他の組立要素との位置合せを行うために形成された第１の基準指標と、
（ｂ）チップを実装するために設定された実装領域と、
（ｃ）該実装領域を認識するために、前記第１の基準指標と同一の工程で形成された第２の基準指標とを有することを特徴とする配線基板。
前記第１の基準指標は基準穴である請求項１に記載の配線基板。
前記第２の基準指標は、ＣＯＢ認識マークに形成されたスルーホール部分である請求項１に記載の配線基板。
前記スルーホール部分の内周面及び周囲の表面に金メッキ部分が形成される請求項３に記載の配線基板。
前記金メッキ部分は、ニッケル層及び金メッキ層から成り、連続する電気メッキによって形成される請求項４に記載の配線基板。
前記スルーホール部分に樹脂が充填される請求項３に記載の配線基板。
（ａ）同一の工程で形成された第１、第２の基準指標を備えた配線基板と、
（ｂ）該配線基板上に実装されたＬＥＤアレイチップ群と、
（ｃ）前記第１の基準指標と対応させて形成された基準部位を備え、前記配線基板に対して位置合せがされる支持部材と、
（ｄ）該支持部材によって保持された光学装置とを有することを特徴とするＬＥＤヘッド。