JP4092824B2 - 自己走査型発光素子アレイチップの配列方法 - Google Patents

自己走査型発光素子アレイチップの配列方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己走査型発光素子アレイチップの配列方法、特に、不良チップの除去を可能にした自己走査型発光素子アレイチップの配列方法に関する。さらには、このような方法により配列された自己走査型発光装置および不良チップの除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自己走査型発光素子アレイチップは、通常の発光素子アレイチップに比べてボンディングパッドが少なくてよいという特徴がある。この特徴によりチップ面積を小さくできる利点がある。矩形状のチップ両端にボンディングパッドを配すれば、ほぼボンディングパッド自体が必要とする幅までチップ幅は小さくできる。しかし光プリントヘッドなどへ応用する場合、複数のチップを一方向に配列するとチップ端で発光素子の間隔を一定にできない。これを避けるためにチップの一部を重ねて配列するいわゆる千鳥配列の方法がある（特開平８−２１６４４８号公報参照）。
【０００３】
図１は、この千鳥配列の方法を示す図である。説明の便宜上、図示のようにｘｙ座標軸を定めるものとする。すなわち、ｘ軸方向はチップの配列方向を、ｙ軸方向はチップの配列方向に直交する方向である。
【０００４】
自己走査型発光素子アレイチップ１０は、両端にボンディングパッド１２が設けられており、その間に発光素子１４が直線状に設けられている。
【０００５】
このような発光素子アレイチップ１０を、基板上に、チップの両端をｙ軸方向に重ねて、千鳥状にｘ軸方向に配列し、基板上に接着剤で固定する。このような配列により、複数個のチップ全部を通して、発光素子の間隔を一定にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
多数のチップを基板上に配列し、ダイボンド，ワイヤボンドの工程を経た後、何らかの原因で少数のチップが動作不良を起こす場合がある。この場合、基板全体を破棄するのはコスト的に無駄が多い。そのため不良チップだけを除去し、交換する方法がとられている。実際には、チップ側面から金属製工具をあてがい、力を加えてチップを除去する。ところが従来の千鳥配列の場合、全チップがｙ方向に重なって配列されているため、１チップだけを除去するためには、図１に示すように、細幅の金属製工具を１６を用いて１チップだけに力を加えなければならない。しかし、発光素子アレイチップは物理的に脆いＧａＡｓなど化合物半導体からなっているため、接着剤で基板に固定されたチップの一部分に力が加わった場合、通常チップが砕け、ｙ方向に重なった部分は基板上に残ってしまうことが多い。この部分を隣接のチップに損傷を与えずに除去することは極めて難しいという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、２チップ単位で不良チップが除去可能となる発光素子アレイチップの配列方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、このような方法により配列された複数の発光素子アレイチップよりなる自己走査型発光装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、不良チップを除去する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、複数の発光素子が直線状に並べられた発光素子アレイと、片側に設けられた複数のボンディングパッドとを有する矩形状の自己走査型発光素子アレイチップを、基板上に複数個、千鳥状に配列する方法である。この配列方法によれば、発光素子が面する側のチップの端部同士を、発光素子の間隔が同じになり、かつ、チップの配列方向と直交する方向に重ならないようにチップを配列し、および、ボンディングパッドが設けられている側のチップの端部同士を、発光素子の間隔が同じになり、かつ、チップの配列方向と直交する方向に重なるようにチップを配列する。
【００１１】
自己走査型発光素子アレイチップは、しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な制御電極を有する３端子スイッチ素子多数個を配列した３端子スイッチ素子アレイの各スイッチ素子の制御電極を互いに第１の電気的手段にて接続すると共に、各スイッチの素子の制御電極に電源ラインを第２の電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッチ素子の残りの２端子の一方にクロックラインを接続して形成した自己走査型スイッチ素子アレイと、しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な制御電極を有する３端子発光素子多数個を配列した発光素子アレイとを有するのが好適である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、以上の配列方法により配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを備える自己走査型発光装置である。
【００１３】
本発明の第３の態様は、以上の配列方法により配列された複数個のチップのうち不良チップを、この不良チップに、チップの配列方向と直交する方向に重なるチップと共に、除去する方法であり、除去する際に、不良チップまたはこの不良チップに重なるチップの側面から、チップの配列方向と直交する方向に力を加えて除去している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２に、本発明に係る自己走査型発光装置の等価回路図を示す。この発光装置は、スイッチ素子Ｔ（１）〜Ｔ（４）、書き込み用発光素子Ｌ（１）〜Ｌ（４）からなる。スイッチ素子部分の構成は、ダイオード接続を用いている。ＶGKは電源（通常５Ｖ）であり、負荷抵抗ＲL を経て各スイッチ素子のゲート電極Ｇ1 〜Ｇ3 に接続されている。また、スイッチ素子のゲート電極Ｇ1 〜Ｇ3 は、書き込み用発光素子のゲート電極にも接続される。スイッチ素子Ｔ（１）のゲート電極にはスタートパルスφS が加えられ、スイッチ素子のアノード電極には、交互に転送用クロックパルスφ1 ，φ2 が加えられ、書き込み用発光素子のアノード電極には、書き込み信号φI が加えられている。
【００１５】
動作を簡単に説明する。まず転送用クロックパルスφ1 の電圧がハイレベルで、スイッチ素子Ｔ（２）がオン状態であるとする。このとき、ゲート電極Ｇ2 の電位はＶGKの５Ｖからほぼ零Ｖにまで低下する。この電位降下の影響はダイオードＤ2 によってゲート電極Ｇ3 に伝えられ、その電位を約１Ｖに（ダイオードＤ2 の順方向立上り電圧（拡散電位に等しい））に設定する。しかし、ダイオードＤ1 は逆バイアス状態であるためゲート電極Ｇ1 への電位の接続は行われず、ゲート電極Ｇ1 の電位は５Ｖのままとなる。発光サイリスタのオン電位は、ゲート電極電位＋ＰＮ接合の拡散電位（約１Ｖ）で近似されるから、次の転送用クロックパルスφ2 のＨレベル電圧は約２Ｖ（スイッチ素子Ｔ（３）をオンさせるために必要な電圧）以上でありかつ約４Ｖ（スイッチ素子Ｔ（５）をオンさせるために必要な電圧）以下に設定しておけばスイッチ素子Ｔ（３）のみがオンし、これ以外のスイッチ素子はオフのままにすることができる。従って２本の転送用クロックパルスでオン状態が転送されることになる。
【００１６】
スタートパルスφS は、このような転送動作を開示させるためのパルスであり、スタートパルスφS をＬレベル（約０Ｖ）にすると同時に転送用クロックパルスφ2 をＨレベル（約２〜約４Ｖ）とし、スイッチ素子Ｔ（１）をオンさせる。その後すぐ、スタートパルスφS はＨレベルに戻される。
【００１７】
いま、スイッチ素子Ｔ（２）がオン状態にあるとすると、ゲート電極Ｇ2 の電位は、ＶGK（ここでは５ボルトと想定する）より低下し、ほぼ０Ｖとなる。したがって、書き込み信号φI の電圧が、ｐｎ接合の拡散電位（約１Ｖ）以上であれば、発光素子Ｌ（２）を発光状態とすることができる。
【００１８】
これに対し、ゲート電極Ｇ1 は約５Ｖであり、ゲート電極Ｇ3 は約１Ｖとなる。したがって、発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約６Ｖ、発光素子Ｌ（３）の書き込み電圧は約２Ｖとなる。これから、発光素子Ｌ（２）のみに書き込める書き込み信号φI の電圧は、１〜２Ｖの範囲となる。発光素子Ｌ（２）がオン、すなわち発光状態に入ると、発光強度は書き込み信号φI に流す電流量で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能となる。また、発光状態を次の発光素子に転送するためには、書き込み信号φI ラインの電圧を一度０Ｖまでおとし、発光している発光素子をいったんオフにしておく必要がある。
【００１９】
このような自己走査型発光装置は、例えば６００ｄｐｉ／１２８発光点の発光素子アレイチップ（細幅で長さ約５．４ｍｍの矩形状チップ）を、複数個配列することによって作製される。
【００２０】
図３は本発明に係る発光素子アレイチップ２０の特にボンディングパッドの配置を示す図である。図中、φ1 ，φ2 ，φS ，φI ，ＶGKは、それぞれクロックパルス，スタートパルス，書き込み信号，電源のためのボンディングパッドを示している。これらボンディングパッドはすべて、チップ２０の片側に集められて配置されている。スイッチ素子アレイ２２および発光素子アレイ２４は、チップ２０の他方の片端に面するように配置されている。
【００２１】
このようなチップの配列方法を、図４に示す。図４では、図面を簡単にするため、チップには発光素子１４と、ボンディングパッド（省略した形状でかつ拡大して示してある）２６とのみ示してある。
【００２２】
チップは、図１と同様に基板上に千鳥状に配列されるが、発光素子１４のアレイが面している端部同士を、発光素子１４の間隔が同じになり、かつ、ｙ軸方向に重ならないように配列する（図４のチップ２０−１と２０−２のように）。さらに、ボンディングパッド２６がある端部同士を、発光素子１４の間隔が同じになり、かつ、ｙ軸方向に重なるように配列する（図４のチップ２０−２と２０−３のように）。
【００２３】
以下、同様にして、チップを千鳥状に繰り返し配列しながら基板上に付着し、自己走査型発光装置を作製する、
以上のように基板上に配列されたチップのうち、チップ２０−２が不良チップであったとする。このような場合、不良チップ２０−２とｙ軸方向に重なっているチップ２０−３との２チップを単位として、図４の例の場合、チップ２０−３の側面に金属製工具２８をあてがい、ｙ軸方向に力を加えてこれら２チップを同時に除去する。チップ２０−２はチップ２０−１とｙ軸方向に重なっておらず、チップ２０−２はまたチップ２０−４とｙ軸方向に重なっていない。したがって、２チップを除去する際に、隣接するチップ２０−１，２０−４には力が作用せず、２チップのみを除去することが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の自己走査型発光素子アレイチップの配列方法によれば、２チップ単位で不良チップを、他のチップを損傷することなく除去できるので、自己走査型発光装置の製造においてコストの低下が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の千鳥配列の方法を示す図である。
【図２】本発明に係る自己走査型発光装置の等価回路図である。
【図３】本発明に係る発光素子アレイチップの特にボンディングパッドの配置を示す図である。
【図４】本発明のチップの配列方法を示す図である。
【符号の説明】
１４ 発光素子
２０ 発光素子アレイ
２２ スイッチ素子アレイ
２４ 発光素子アレイ
２６ ボンディングパッド
２８ 金属製工具

Claims (5)

  1. 複数の発光素子が直線状に並べられた発光素子アレイと、複数のボンディングパッドとを有する矩形状の自己走査型発光素子アレイチップを、基板上に複数個、千鳥状に配列する方法において、
    前記ボンディングパッドは、前記自己走査型発光素子アレイチップの短辺側の一方の端部に設けられ、
    前記発光素子は、前記自己走査型発光素子アレイチップの短辺側の他方の端部と前記ボンディングパッドとの間に当該自己走査型発光素子アレイチップの配列方向に対し同じ間隔で設けられ、
    前記自己走査型発光素子アレイチップは、
    前記発光素子が面する側の端部同士を、当該発光素子の前記自己走査型発光素子アレイチップの配列方向間隔が前記間隔と同じになり、かつ、当該自己走査型発光素子アレイチップの配列方向と直交する方向に重ならないように配列し、および、前記ボンディングパッドが設けられている側の端部同士を、当該発光素子の当該自己走査型発光素子アレイチップの配列方向間隔が前記間隔と同じになり、かつ、当該自己走査型発光素子アレイチップの配列方向と直交する方向に重なるように配列すること
    を特徴とする自己走査型発光素子アレイチップの配列方法。
  2. 前記自己走査型発光素子アレイチップは、
    しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な制御電極を有する３端子スイッチ素子多数個を配列した３端子スイッチ素子アレイの各スイッチ素子の制御電極を互いに第１の電気的手段にて接続すると共に、各スイッチの素子の制御電極に電源ラインを第２の電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッチ素子の残りの２端子の一方にクロックラインを接続して形成した自己走査型スイッチ素子アレイと、
    しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な制御電極を有する３端子発光素子多数個を配列した発光素子アレイと、
    を有することを特徴とする請求項１記載の自己走査型発光素子アレイチップの配列方法。
  3. 請求項１または２に記載の配列方法により配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを備えることを特徴とする自己走査型発光装置。
  4. 請求項３に記載の自己走査型発光装置を有する光プリントヘッド。
  5. 請求項４に記載の光プリントヘッドを備える光プリンタ。
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