JP2604574B2 - 光プリンタヘツド - Google Patents

光プリンタヘツド

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電子写真式プリンタなどの記録装置の光源と
して使用される光プリンタヘッドの改良に関するもので
ある。
(従来の技術) 近時、情報処理技術ならびに通信技術の進展に伴い普
通紙に任意の漢字や図形を高速度、高品質で大量に出力
することができる小型で、かつ安価な電子写真式プリン
タが要求されている。そのためこの要求に対処するため
にプリンタの光源として絶縁基板上に複数個の発光ダイ
オード(LED)を直線状に配列取着して成る光プリンタ
ヘッドを使用した電子写真式プリンタが小型、高解像度
のものとして提案されている。
この従来の電子写真式プリンタに使用されている光プ
リンタヘッドは通常、第4図及び第5図に示すようにセ
ラミック、ガラス等の電気絶縁材料から成る基板11上に
ガリウム−砒素−リン(GaAsP)等から成る発光ダイオ
ード(LED)12を多数個、直線状に配列取着するととも
に該発光ダイオード12を駆動する駆動用IC素子13を搭載
した構造を有しており、駆動用IC素子13の駆動により直
線状に配列した発光ダイオード12の個々に印加される電
力を制御し、発光ダイオード12を選択的に発光させるこ
とによって電子写真式プリンタの光源として機能する。
尚、前記多数個の発光ダイオード12は通常、64個が1
単位として1つの発光ダイオードアレイ12aを構成し、B
4サイズの電子写真式プリンタの光源として使用される
場合には前記発光ダイオードアレイ12aは32個が直線状
に配列される。
(発明が解決しようとする問題点) しかし乍ら、この従来の光プリンタヘッドは発光ダイ
オード(LED)12の個々に電力を印加し、各発光ダイオ
ード12を選択的に発光させるために駆動用IC素子13の各
出力電極13aを発光ダイオード12に接続する電気配線14
に接続する必要があり、その接続を現在はワイヤ15を用
いたワイヤボンディング法により行っているため次のよ
うな問題がある。
ワイアボンディングを自動ワイヤボンディング装置で
行うにしても駆動用IC素子の各出力電極を1個づつ順番
に電気配線にワイヤボンディングしなければならず、し
かも1個の出力電極のワイヤボンディングに少なくとも
0.2秒前後はかかることから、例えば出力電極を64個持
った駆動用IC素子を32個搭載した密度8dot/mmで印字、
印画幅256mmのB4用光プリンタヘッドの場合、ワイヤボ
ンディング時間に約7分(0.2秒×64電極×32素子)も
かかってしまう。そのため大量生産を行うことが困難で
製品としての光プリンタヘッドを高コストとしてしま
う。
ワイヤボンディングを行うに先立って、駆動用IC素子
を基板上の所定位置にダイボンディングしなせればなら
ず、しかもその場合、IC素子を基板上に形成された発光
ダイオードに接続する電気配線と絶縁する必要があるた
めIC素子搭載部に電気配線と絶縁する絶縁層を形成する
必要がある。このため余分な工程が必要で、作業工数の
増大に伴うコストアップは避けられない。
ワイヤボンディングに使用されるヤイヤはその径が25
〜35μφと極めて細いため、ボンディング終了後に曲が
りや倒れを生じて駆動用IC素子の出力電極同志が短絡を
起こしたりすることがあり、そのためワイヤボンディン
グの密度を上げることができない。
ワイヤボンディング法の特質上、基板上の電気配線の
ボンディングパッド部は駆動用IC素子の外側に設けなけ
ればならず、IC素子搭載部の周囲に広いボンディングエ
リヤを必要とする。そのための問題点と相俊って、光
プリンタヘッドの小型化を図ることが一層困難となる。
(発明の目的) 本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的
は駆動用IC素子の各出力電極と発光ダイオードに接続さ
れた電気配線との接続を正確、かつ確実とし、各発光ダ
イオードに所望の発光を行なわせることができる小型と
し、かつ安価な光プリンタヘッドを提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は多数個の発光ダイオードを直線状に配列取着
した絶縁基板上に該発光ダイオードを駆動するための駆
動用IC素子を搭載して成る光プリンタヘッドにおいて、
前記駆動用IC素子としてフリップチップを用い、該フリ
ップチップの電極を基板上に形成された発光ダイオード
に接続される電気配線にワイヤレスボンディングにより
接続したことを特徴とするものである。
(実施例) 次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説
明する。
第1図及び第2図は本発明の光プリンタヘッドの一実
施例を示し、1はガラス等の電気絶縁材料から成る基板
であり、その表面に発光ダイオード(LED)2及び駆動
用IC素子3がそれぞれ取着搭載されている。
前記発光ダイオード2はGaAsP系、GaP系等の発光ダイ
オードが使用され、例えばGaAsP系の発光ダイオードの
場合には、先ずGaAsの基板を炉中にて高温に加熱すると
ともにAsH3(アルシン)とPH3(ホスヒン)とGa(ガリ
ウム)を適量に含むガスを接触させて基板表面にn型半
導体のGaAsP(ガリウム−砒素−リン)の単結晶を成長
させ、次に前記GaAsP単結晶層表面にSi3N4(窒化シリコ
ン)の窓付膜を被着させるとともに該窓部にZn(亜鉛)
のガスをさらし、n型半導体のGaAsP単結晶層の一部にZ
nを拡散させてp型半導体を形成し、pn接合をもたすこ
とによって形成される。
また前記発光ダイオード(LED)2は絶縁基板1上に
直線状に配列されて取着されており、B4サイズの電子写
真式プリンタに使用される光プリンタヘッドの場合には
2048個(1mm当たり8個)の発光ダイオード2が直線状
に配列される。尚この場合、発光ダイオード2はその64
個が1単位として1つの発光ダイオードアレイ2aを構成
し、該発光ダイオードアレイ2aを32個、直線状に配列す
ることによって2048個の発光ダイオード2が絶縁基板1
上に直線状に配列取着される。
前記絶縁基板1上の直線状に配列された発光ダイオー
ド2の両側には該発光ダイオード2の配列に対し平行と
なるように駆動用IC素子3が搭載されている。
尚、前記駆動用IC素子3は発光ダイオード2の両側に
分けて搭載したが、上下いずれかの片側にのみ搭載して
もよい。
前記駆動用IC素子3は従来周知の半導体技術により作
製され、発光ダイオード2に印加される電力を制御して
発光ダイオード2を選択的に発光させる作用を為す。
また前記駆動用IC素子3はフリップチップから成り、
そのチップ3の各出力電極3aは後述する絶縁基板1上に
形成された電気配線4とワイヤレスボンディングにより
接続している(第2図参照)。
この駆動用IC素子(フリップチップ)3を絶縁基板1
上の電気配線4にワイヤレスボンディングするにはフリ
ップチップ3の底面に設けた出力電極3aに銅(Cu)等の
ボールをつけるボール方式と、バンプ(突起)をつける
バンプ方式と、基板1側の電気配線4上にペダスタルを
設けるペダスタル方式があり、第2図はそのうちバンプ
方式を示し、5がバンプである。このバンプ5としては
半円球形状のハンダバンプを用いるのがよい。
駆動用IC素子(フリップチップ)3をボンディングす
るに際しては、絶縁基板1上に形成した電気配線4に予
備ハンダを付しておき、これに第2図に示すようにフリ
ップチップ3を下向きにして位置合わせをした上で、仮
接着後、ハンダ融着させる。
このように駆動用IC素子3としてフリップチップを用
いワイヤボンディングによって絶縁基板1上の電気配線
4に接続すればフリップチップ3の出力電極3aの数が多
くても一度に電気配線4にボンディングすることがで
き、またワイヤが不要なことから、その曲がりや倒れと
いった問題がなく、フリップチップ3の出力電極3aの密
度を相当高めることができる。またフリップチップ3の
出力電極3aの密度を高めることができることから、第3
図に示すように駆動用IC素子(フリップチップ)3の出
力電極3aのすべてを該フリップチップ3の一側辺寄りに
集中して形成することができる。
このように出力電極3aをチップの一側辺に集中して形
成すれば、出力電極3aをすべて発光ダイオード2と平行
となすことができ、第1図に示すように駆動用IC素子
(フリップチップ)3と発光ダイオード2とを接続する
ための電気配線4の長さをすべて実質的に同一となすこ
とができる。その結果、各電気配線4の電気抵抗値を実
質的に同一として各発光ダイオード2に印加される電力
を均等となし、各発光ダイオード2の発光輝度、発光波
長を均等となすことができる。
尚、第3図中3bは駆動用IC素子(フリップチップ)3
の入力電極であり、該入力電極3bを介しIC素子3に外部
電気回路より発光ダイオード2を選択的に駆動させるた
めの信号が入力される。
また、発光ダイオード2を電気配線4にワイヤレスボ
ンディングにより接続すると(第2図参照)、駆動用IC
素子3を電気配線4に接続する場合と同様、接続時間と
短縮化が図られると同時に、IC素子3と電気配線4とを
接続するワイヤの曲がりや倒れに起因する短絡の問題が
回避され、かつ発光ダイオード2の密度を上げ、より解
像度の優れた光プリンタヘッドとなすことが可能とな
る。そのため発光ダイオード2は駆動用IC素子3と同
様、電気配線4にワイヤレスボンディングにより接続す
ることが好ましい。
前記駆動用IC素子3と発光ダイオード2との間の絶縁
基板1上には該駆動用IC素子3と発光ダイオード2とを
電気的に接続するための電気配線4が被着形成されてい
る。この電気配線4は金(Au)、アルミニウム(Al)、
銅(Cu)等の金属材料から成り、従来周知のスクリーン
印刷による厚膜手法や蒸着、スパッタリング等による薄
膜手法を採用することにより絶縁基板1上で駆動用IC素
子3と発光ダイオード2との間に被着形成される。この
場合、駆動用IC素子3のすべての出力電極3aが発光ダイ
オード2の配列に対し平行となっており、駆動用IC素子
3の各出力電極3aと各発光ダイオード2との距離が同一
であることからすべての電気配線4の長さを同一となす
とともにその電気抵抗値を実質的に同一となすことがで
きる。
前記電気配線4はその両端に発光ダイオード2及び駆
動用IC素子3の各出力電極3aがそれぞれ接続され、これ
によって各発光ダイオード2と駆動用IC素子(フリップ
チップ)3は電気配線4を介し電気的に接続されること
となる。
(発明の効果) かくして、本発明の光プリンタヘッドによれば、発光
ダイオードを駆動する駆動用IC素子としてフリップチッ
プを用い、該チップの出力電極を絶縁基板上の電気配線
にワイヤレスボンディングにより接続したことから、次
に列挙する如き諸効果がある。
駆動用IC素子のすべての出力電極を一挙に絶縁基板上
の電気配線にボンディングすることができるので、ボン
ディング時間が大きく短縮でき、量産性に優れている。
しかも設備としてはハンダリフロー装置を用いることが
できるので、従来のワイヤボンディング装置に比べて非
常に簡易かつ安価である。
駆動用IC素子を基板に搭載するのに絶縁層を設ける必
要はなく、作業工数の減少に伴い大幅なコストダウンが
可能である。
ボンディングワイヤが不要なため、その曲がりや倒れ
等によって各電極間が短絡するといった問題がなく、製
造歩留りを向上できるし、またワイヤレスボンディング
の接合力はワイヤボンディングの接合力が10gオーダー
であるのに対してバンプ1個当たり100gオーダーという
ように非常に高く、そのため接合の信頼性も高い。
ボンディングワイヤが不要なことによって駆動用IC素
子の電極密度を高めることができ、その結果、駆動用IC
素子と発光ダイオードとを接続するための電気配線の長
さをすべて実質的に等しくでき、電気配線の電気抵抗値
の差に起因する発光輝度等のむらを解消することができ
る。
ワイヤレスボンディングの場合、ワイヤボンディング
のような広いボンディングエリヤは不要であり、かつ発
光ダイオードと駆動用IC素子を接続する電気配線の密度
も駆動用IC素子の出力電極密度に相応して高めることが
できることから光プリンタヘッドの一層の小型化、コン
パクト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光プリンタヘッドの一分を示す平面
図、第2図は第1図の拡大縦断面図、第3図は第1図の
光プリンタヘッドに使用される駆動用IC素子の底面図、
第4図は従来の光プリタヘッドの一部分を示す平面図、
第5図は第4図の拡大縦断面図である。 1:絶縁基板、2:発光ダイオード 3:駆動用IC素子 3a:駆動用IC素子の出力電極 4:電気配線、5:バンプ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に、多数個の発光ダイオードが
    一直線状に配置された複数個の発光ダイオードアレイを
    一直線状となるように配列させ、且つ 前記各発光ダイオードを駆動するための長方形状をした
    複数個の駆動用IC素子をその長辺側を前記発光ダイオー
    ドアレイの配列に対し平行となるように一直線状に配列
    するとともに、 前記一直線状に配列された発光ダイオードアレイと駆動
    用IC素子との間で、該発光ダイオードアレイ及び駆動用
    IC素子の配列方向に対し垂直方向に延びる長さが実質的
    に同一の複数個の電気配線を形成し、 前記駆動用IC素子の下面で一方の長辺側に配設した複数
    個の出力電極と、各発光ダイオードアレイの下面に配設
    した複数個の電極とを上記電気配線の各両端にそれぞれ
    ワイヤレスボンディングにより接続したことを特徴とす
    る光プリンタヘッド。
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