JP2805534B2 - 画像素子アレイチップの搭載方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、画像素子アレイチップの搭載方法に関す
る。この発明は特に、光プリンタヘッドやイメージセン
サ等に用いる、画像素子アレイチップの搭載に関する。

［従来技術］ 光プリンタヘッドでは、多数の発光ダイオード等を半
導体基板上に直線上に設け、画像素子アレイチップとす
る。画像素子アレイチップを基板上に多数直線上に配置
し、制御回路で所望の発光ダイオードを発光させる。画
像素子アレイチップの前方には、レンズアレイ等を配置
する。レンズアレイには、例えばセルフフォーカシング
レンズ等の棒状レンズを１列に、あるいは複数列に多数
配置したものを用いる。そして画像素子アレイチップか
らの画像を、レンズアレイを介し、感光性ドラムに結像
させる。

ここで感光性ドラムに変えて原稿を配置し、発光ダイ
オードアレイに変えてフォトダイオードや光電池アレイ
を用いれば、イメージセンサが得られる。この場合に
は、原稿からの光をレンズアレイでフォトダイオード等
に結像させ、原稿を読み取る。

第４図、第５図に、従来例の画像素子アレイチップの
搭載を示す。図において、２は基板、４は基板２に塗布
した接着剤層、６は画像素子アレイチップである。８は
コレット、02は空気圧シリンダ、04は空気圧シリンダの
制御回路、10は基板２を移動させるためのテーブル、12
は定盤である。

従来例では、基板２に接着剤４を塗布し、コレット８
で画像素子アレイチップ６をピックアップし搭載する。
コレット８は、一定の圧力で画像素子アレイチップ６が
接着剤４に接するように駆動する。塗布した接着剤層４
の厚みが一定でコレット８の圧力が一定であれば、搭載
後の接着剤層４の厚みは一定となり、画像素子アレイチ
ップ６の底面と基板２との距離は一定となる。これは電
子部品の搭載方法としては通常のものであるが、画像素
子アレイチップの厚みバラつきへの配慮がないため、ア
レイの表面高さが不揃いとなる。

搭載後の画像素子アレイチップ６の状況を、第５図に
示す。接着剤層４の厚みは一定であるが、画像素子アレ
イチップ６には厚みのバラつきがあり、バラつきは画像
素子アレイチップ６の表面高さにそのまま現れる。

画像素子アレイチップ６の前方（図での上方）には、
図示しないレンズアレイを設ける。画像素子アレイチッ
プ６に発光ダイオードのアレイを用いる場合、アレイ６
の表面高さが一定でないと発光ダイオードからの光は感
光性ドラムに正しく結像せず、画像品質が低下する。画
像素子アレイチップ６にフォトダイオードや光電池を用
いる場合、アレイ６の高さが一定でないと原稿からの光
はフォトダイオードに正しく結像しない。この結果、画
像の読み取り精度が低下する。

画像素子アレイチップ６は搭載後に、ワイヤボンディ
ング等で基板２の配線と接続する。ここで画像素子アレ
イチップ６の高さが不揃いであると、ワイヤボンティン
グ時のパターン認識が困難になる。

［発明の課題］ この発明の課題は、厚みがバラついても、画層素子ア
レイチップの表面高さを一定にし得る、搭載方法を提供
することにある。

［発明の構成］ この発明の素子アレイチップの搭載方法は、単一の基
板上に厚みの異なる複数の画像素子アレイチップを搬送
具で搭載する画像素子アレイチップの搭載方法におい
て、画像素子が形成された各画像素子アレイチップの上
面を搬送具で保持すると共に、該搬送具を基板位置から
一定のストロークだけ移動させて前記画像素子アレイチ
ップを接着剤が塗布されている基板の上面に搭載するこ
とにより、画像素子アレイチップを接着する接着剤の厚
みを画像素子アレイチップの厚みに応じて変化させ、各
画像素子アレイチップの上面の高さを略一定に揃えるよ
うに、画像素子アレイチップを基板上に搭載することを
特徴とする。

ここに画像素子アレイチップには、例えば多数の発光
ダイオードをGa−As等の基板に直線状に形成したもの
や、フォトダイオードや光電池等の受光素子を１チップ
に多数集積化したもの等を用いる。そして発光ダイオー
ドや受光素子等を形成した面が、画像素子アレイチップ
の上面である。

画像素子アレイチップには必ず厚みのばらつきがある
が、この発明では搬送具で画像素子アレイチップの上面
を保持して、基準位置から一定ストロークだけ搬送具を
移動させて、接着剤が塗布されている基板の上面に搭載
する。搭載前の画像素子アレイチップの上面位置は、該
上面を搬送具で保持することにより一定であり、この位
置から一定のストロークだけ画像素子アレイチップを移
動させるので、搭載後の画像素子アレイチップの上面の
高さは一定となる。

これによって前記上面の反対側の底面の高さはばらば
らになり、これに応じて接着剤の厚みを変え、前記上面
の高さは略一定となる。即ち、画像素子アレイチップが
搭載されると、厚みが大きな画像素子アレイチップでは
接着剤が周囲へ押し出される等により、下部の接着剤の
厚みが小さくなる。逆に厚みが小さな画像素子アレイチ
ップでは、接着剤は余り周囲へ押し出されず、下部の接
着剤の厚みは相対的に厚くなる。

このためこの発明では、画像素子アレイチップを基板
に固定する接着剤の厚みを、画像素子アレイチップの厚
みに応じて変えることができ、複数個の画像素子アレイ
チップ間で、画像素子を形成した上面の高さを基板から
略一定に揃えることができる。

［実施例］ 第１図に、実施例の画像素子アレイチップの搭載方法
を示す。図において、２はガラスやセラミック、ガラス
エポキシ等の基板、４は導電性接着剤等の接着剤層、６
は画像素子アレイチップである。画像素子アレイチップ
６には、例えばGa−As基板に多数の発光ダイオードを直
線状に形成したものを用いる。発光ダイオードに変え、
フォトダイオード等のアレイを用いても良い。

８は搬送具としてのコレット、10は基板２を横送りす
るための移動テーブルである。コレット８には吸引パイ
プ12を設け、画像素子アレイチップ６を吸引保持させ
る。14は、コレット８の昇降用の空気圧シリンダ、16は
空気圧シリンダ14の駆動機構で、コレット８を基準位置
から一定のストロークだけ昇降させる。以上の搬送機構
は、基準位置とストロークとを定め得るものであれば、
任意の搬送具に変えることができる。18はコレット８の
水平移動機構、20はコレット８等を保持するための台
で、22は台20の上面に設けた第１の基準面である。基準
面22は位置出しをし、高さを一定にする。ここでは基準
面22でコレット８の基準値を定めるが、コレット８の基
準位置を定め得るものであれば任意のものを第１基準面
に用いることができる。

24は画像素子アレイチップ６を乗せたテーブル、26は
搭載し終わった直後の画像素子アレイチップチップ6aの
位置を認識し、次に搭載する画像素子アレイチップ6bを
位置決めするための、位置認識手段である。28は基板２
の上面と当接するアームで、基板２との当接面30を第２
基準面とする。

位置認識手段26の詳細を、第２図に示す。画像素子ア
レイチップ６の表面には、図示しない多数の発光ダイオ
ードがある。ここで発光ダイオードの製造時に同じマス
クで、マーカ32を形成する。マーカ32は発光ダイオード
と同じマスクで製造したので、それらの相対的位置は一
定である。34はテレビカメラ、36はハーフミラー、38は
光源である。光源38の光をハーフミラー36で反射させ、
画像素子アレイチップ6aのマーカ32に照射する。マーカ
32からの反射光をハーフミラー36を通して、テレビカメ
ラ34に導き、マーカ32の位置を検出する。マーカ32の位
置は発光ダイオードの位置と一定の関係にあり、これか
ら画像素子アレイチップ6aの最後の発光ダイオード（図
での右端）の位置を検出する。この位置に基づき、次に
搭載する画像素子アレイチップ６の位置を決定する。ハ
ーフミラー36を用いるのは、マーカ32からの反射光が微
弱なためで、マーカ32にほぼ垂直な（例えば100以内）
光を照射し、マーカ32からの反射光を強め、認識を容易
にする。直前に搭載した発光ダイオードの位置を認識す
れば、次に搭載する発光ダイオードの位置を定め、発光
ダイオードと発光ダイオードとの間隔を一定にすること
ができる。

第１図に戻り、画像素子アレイチップ６の搭載工程を
説明する。画像素子アレイチップ６の平均厚みは300μ
ｍ程度で、±20μｍ程度の厚みのバラつきがある。基板
２には予め接着剤層４を厚み40〜50μｍ程度に塗布し、
基板上面の位置を第２の基準面30で一定にする。直前に
搭載した画像素子アレイチップ6aの位置を、位置認識手
段26で認識する。この間コレット８は例えばテーブル24
へ移動し、画像素子アレイチップ６をピックアップす
る。位置認識の後にテーブル10を移動させ、コレット８
と基板２とを位置合わせする。

次いでコレット８は空気圧で一定のストロークだけ降
下し、画像素子アレイチップ６を接着剤層４で固定す
る。この時基板上面の位置は第２の基準面30で一定であ
り、コレット８の動作開始位置は第１の基準面22で一定
である。またコレット８のストロークは一定で、画像素
子アレイチップ６の表面高さは一定とできる。即ち第１
の基準面22から画像素子アレイチップ６の表面までの幅
Z1は、基準面22とストロークとで定まり、一定である。
基板上面から画像素子アレイチップ６の表面までの高さ
Z2は,Z1が一定で基板上面の位置が一定なため一定とな
る。従って第１の基準面22と第２の基準面30の精度およ
びストロークの精度を２〜３μｍ程度に設定すれば、厚
みのバラつきが±20μｍ程度の画像素子アレイチップ６
に対し、表面高さのバラつきを例えば数μｍ以下とする
ことができる。

接着剤層４は40〜50μｍ程度の厚みがあり、コレット
８の圧力で画像素子アレイチップ６の厚みのバラつきの
分だけ厚みが変化す。画像素子アレイチップ６には±20
μｍ程度の厚みのバラつきがあり、搭載後の接着剤層４
の厚みは20〜30μｍ厚を中心に±20μｍ程度となる。接
着剤層４は導電性接着剤であり、画像素子アレイチップ
６の底面に設けた共通端子が、基板上の配線と導通す
る。第３図に、搭載後の画像素子アレイチップ６を示
す。接着剤層４の厚みはバラつくが、画像素子アレイチ
ップ６の表面高さは一定である。

画像素子アレイチップ６の搭載終了後に、アレイ６の
表面の電極と基板２の配線をライヤボンディング等で結
線する。この時、アレイ６の表面が一定の高さにあるた
め焦点が合い、パターン認識は容易である。

配線後の基板２には、図示しないレンズアレイを結合
する。画像素子アレイチップ６の表面高さを揃えたの
で、レンズアレイとの間隔を一定にすれば、レンズアレ
イで発光ダイオードからの光を感光性ドラムに結像でき
る。画像素子アレイチップの表面高さが不揃いな場合、
焦点が合わず画像が乱れる。レンズアレイには焦点深度
の浅いもとが多く、画像の乱れは著しい。

なおここで、実施例への変形について説明する。第２
の基準面30を設けたのは、基板２の厚みの変動の影響を
除くためで、基板上面の位置が一定の場合、基準面30を
設けなくても良い。しかし基板上面が一定でないと、基
準面30を設けない場合コレット８を移動させても接着剤
層４と接触しないことも有り得る。次にコレット８自体
やその移動機構16,18は周知であり、一定の基準面22か
ら定ストロークだけ移動する搬送具であれば、任意のも
のを用い得る。

画像素子アレイチップ６は事前に高さ毎に選別して用
いても良く、画像素子アレイチップ６の選別をコレット
８のストロークを利用した搭載方法と組み合わせて、搭
載精度を増すようにしても良い。

［発明の効果］ この発明では、画像素子アレイチップを基板に固定す
る接着剤の厚みを、画像素子アレイチップの厚みのばら
つきを補正するように変化させて、複数個の画像素子ア
レイチップでの、画像素子を形成した上面を基板から同
一の高さに揃える。即ち前記上面の高さを一定にするよ
うに、搬送具で画像素子アレイチップを基準位置から一
定のストロークだけ移動させて、基板上面に搭載する。
画像素子アレイチップには必ず厚みのばらつきがあり、
上面を同一高さに揃えると、底面は高さがばらばらにな
り、これを接着剤層の厚みの変化で吸収する。このた
め、画像品質を向上させると共に、搭載後の画像素子ア
レイチップへの結線を容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実例例での画像素子アレイチップの搭載方法を
示す図、第２図は実施例での画像素子アレイチップの位
置認識方法を示す図、第３図は搭載後の画像素子アレイ
チップの正面図である。 第４図は従来例での画像素子アレイチップの搭載方法を
示す図、第５図は従来例での搭載後の画像素子アレイチ
ップの正面図である。 図において、２……基板、 ４……接着剤層、６……画像素子アレイチップ、 ８……コレット、10……移動テーブル、 22……第１基準面、30……第２基準面。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の基板上に厚みの異なる複数の画像素
   子アレイチップを搬送具で搭載する画像素子アレイチッ
   プの搭載方法において、 画像素子が形成された各画像素子アレイチップの上面を
   搬送具で保持すると共に、該搬送具を基準位置から一定
   のストロークだけ移動させて前記画像素子アレイチップ
   を接着剤が塗布されている基板の上面に搭載することに
   より、画像素子アレイチップを接着する接着剤の厚みを
   画像素子アレイチップの厚みに応じて変化させ、各画像
   素子アレイチップの上面の高さを略一定に揃えるよう
   に、画像素子アレイチップを基板上に搭載することを特
   徴とする、画像素子アレイチップの搭載方法。