JP5049154B2 - 半導体発光モジュールおよびこれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば赤色光、緑色光、青色光を発するＬＥＤチップが搭載された半導体発光モジュールおよびこれを用いた画像読取装置に関する。

図７は、従来の半導体発光モジュールＸを示している。同図に示された半導体発光モジュールＸは、リード９１、３つのＬＥＤチップ９２、および樹脂パッケージ９３を備えている。リード９１は、ＬＥＤチップ９２に対して給電するためのものであり、ダイボンディングパッド９１ａ、ワイヤボンディングパッド９１ｂ、および端子９１ｃを有している。ダイボンディングパッド９１ａは、３つのランドによって構成されている。各ランドには、ＬＥＤチップ９２がそれぞれダイボンディングされている。３つのＬＥＤチップ９２は、赤色光、緑色光、青色光を発光可能に構成されている。各ＬＥＤチップ９２は、ワイヤによってワイヤボンディングパッド９１ｂに接続されている。端子９１ｃは、半導体発光モジュールＸを、外部の電気回路に接続し、画像読取装置に搭載するために用いられる。樹脂パッケージ９３は、たとえば白色樹脂からなり、リード９１を部分的に覆っている。樹脂パッケージ９３には、開口９３ａが形成されている。開口９３ａは、３つのＬＥＤチップ９２を露出させている。

半導体発光モジュールＸが画像読取装置（図示略）に用いられる場合、半導体発光モジュールＸの正面に導光体（図示略）が配置される。この導光体は、細長棒状であり、３つのＬＥＤチップ９２にその一端面が対面する。この端面から入射した光は、上記導光体の長手方向に進行しつつ、上記導光体の幅方向に適宜反射される。そして、上記導光体からは、その長手方向に延びる線状光が発せられる。この線状光は、読取り対象物である原稿などに照射される。その反射光を、たとえばセンサＩＣチップ（図示略）によって受光することにより、上記原稿に記載された内容を画像データとして読取ることができる。

しかしながら、鮮明な画像データを得るために、上記線状光は、上記原稿に対して均一かつ高い輝度で照射される必要がある。その方策として、３つのＬＥＤチップ９２の配置が種々変更されることがある。このような変更が行われると、ダイボンディングパッド９１ａの形状および配置を変更することが強いられる。これにより、半導体発光モジュールおよび上記画像読取装置のコストが増大するという不都合があった。

特開２００７−７８９１６号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体発光素子の配置を変更することが可能な半導体発光モジュールおよびこれを用いた画像読取装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される半導体発光モジュールは、ダイボンディングパッド、および、上記ダイボンディングパッドと連結されていないワイヤボンディングパッド、を有する導通支持部材と、上記ダイボンディングパッドにダイボンディングされた複数の半導体発光素子と、上記複数の半導体発光素子および上記ワイヤボンディングパッドを、それぞれ接続している複数のワイヤと、を備える半導体発光モジュールであって、上記複数の半導体発光素子は、第１の方向に延びる配列軸に沿って直列に配置されており、上記ダイボンディングパッドは、上記第１の方向と異なる方向である第２の方向に延びる対称軸について上記複数の半導体発光素子のダイボンディング位置と線対称である仮想ダイボンディング位置と重なる部分を有しており、かつ、上記複数の半導体発光素子が各別にダイボンディングされた複数のランドを有しており、上記複数の半導体発光素子のうち、上記配列軸と上記対称軸との交点から最も近くに位置する第一の半導体発光素子がダイボンディングされた上記ランドは、上記交点を中心とする円弧形状であるもの、または、上記交点と重なる部分を有するもの、であり、上記複数の半導体発光素子のうち上記第一の半導体発光素子以外のものがダイボンディングされた上記ランドは、上記交点を中心とする円弧形状であり、上記ワイヤボンディングパッドは、上記交点から、上記交点と上記複数のランドのうち上記交点から最遠の部分との距離である一定距離以上離間した位置に存在する第一の部分を有し、かつ、上記交点から、上記一定距離より小さい距離の範囲内に存在する第二の部分を有し、かつ、第一の部分から、第二の部分に向かって延出する、延出部を備え、上記複数のワイヤのいずれかが、上記第二の部分と、上記第一の半導体発光素子と、を連結していることを特徴としている。

このような構成によれば、上記複数の半導体発光素子を、上記対称軸について線対称となる２つの位置に配置することが可能である。これにより、上記半導体発光モジュールが用いられるたとえば画像読取装置の構成に変更があっても、上記ダイボンディングパッドを作り変えることなく対応することが可能となる。したがって、上記半導体発光モジュールのコスト増大を回避することができる。

このような構成によれば、上記複数の半導体発光素子を、上記配列軸とこれと上記対称軸について線対称の関係にある配列軸とに挟まれたあらゆる方向に延びる配列軸に沿って配置することができる。

さらに、第一の半導体発光素子とワイヤボンディングパッドとを接続するワイヤをより短くすることができる。その結果、ワイヤボンディングパッドが形成されている面と垂直な方向におけるこのワイヤの高さを、低く抑えることが可能となる。また、上記複数のワイヤの長さを統一することが可能となる。

本発明の第２の側面によって提供される画像読取装置は、１以上の上記半導体発光モジュールと、透光材料からなる細長棒状とされており、上記半導体発光モジュールの正面に位置する入射面、長手方向に延びる反射面、および長手方向に延びており上記反射面と反対側に位置する出射面を備える導光体と、読取り対象物から反射された光を受光する受光手段と、を備えることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体は、両端に２つの入射面が形成されており、上記２つの入射面に正対する２つの上記半導体発光モジュールを備えている。

このような構成によれば、上記画像読取装置から照射される線状光の輝度を高めるとともに、輝度分布の均一化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係る半導体発光モジュールの第１実施形態を示している。本実施形態の半導体発光モジュールＡ１は、導通支持部材１、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ、ワイヤ３を備えている。半導体発光モジュールＡ１は、たとえば後述するように画像読取装置の光源として用いられる。

導通支持部材１は、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを外部の電気回路（図示略）などに導通させるとともに、これらを支持する機能を有する。本実施形態においては、導通支持部材１は、リード１Ａおよび樹脂パッケージ１Ｂからなる。

リード１Ａは、たとえばＣｕまたはＮｉなどの合金からなり、ダイボンディングパッド１１、ワイヤボンディングパッド１３、および複数の端子１４を有している。ダイボンディングパッド１１は、３つのＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂをダイボンディングするための部分であり、３つのランド１１ａ，１１ｂ，１１ｃからなる。ランド１１ｂは、略円形状であり、半導体発光モジュールＡ１の略中央に位置している。ランド１１ａ，１１ｃは、ランド１１ｂを挟んで配置されている。ランド１１ａ，１１ｃは、それぞれ略円弧形状とされている。これらの形状は、後述する配列軸Ｌ１，Ｌ２および対称軸Ｓの交点である点Ｋを中心とする同心円弧状とされている。

ワイヤボンディングパッド１３は、ワイヤ３の一端をボンディングするための部分であり、Ｃ字状部１３１と、延出部１３２と、を有している。Ｃ字状部１３１は、ダイボンディングパッド１１を囲うように形成されている。Ｃ字状部１３１には、２つのワイヤ３の一端がボンディングされている。これらのワイヤ３の他端は、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｂにボンディングされている。

延出部１３２は、Ｃ字状部１３１から、後述する対象軸Ｓと直角方向に、かつ、ランド１１ｂに向かって延びるように形成されている。延出部１３２とＣ字部１３１との境界は、点Ｋを中心とし、ランド１１ｃの外縁のうち点Ｋと最遠の部分と、点Ｋとの距離を半径とする円の外部に存在する。延出部１３２の図中左端と点Ｋとの距離は、ランド１１ｃの外縁のうち点Ｋと最遠の部分と、点Ｋとの距離より小さい。延出部１３２の左端は、ランド１１ｂと近接しているが、ランド１１ａ，１１ｂ，および１１ｃのいずれにも繋がってはいない。この左端近傍において、延出部１３２には、ワイヤ３の一端がボンディングされている。このワイヤ３の他端は、ＬＥＤチップ２Ｇにボンディングされている。複数の端子１４は、樹脂パッケージ１Ｂから互いに平行に延びており、半導体発光モジュールＡ１を回路基板などに接続するために用いられる。

樹脂パッケージ１Ｂは、たとえば白色樹脂からなり、リード１Ａを部分的に覆っている。樹脂パッケージ１Ｂは、互いに直角である２対の辺１５，１６を有している。

ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、たとえば活性層とこれを挟むｎ型半導体層およびｐ型半導体層とを備えており、赤色光、緑色光、青色光を発光可能に構成されている。本実施形態のＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、いわゆる１ワイヤタイプのものであり、底面にカソードが形成され、上面にアノードが形成されている。ＬＥＤチップ２Ｒがランド１１ａにダイボンディングされ、ＬＥＤチップ２Ｇがランド１１ｂにダイボンディングされ、ＬＥＤチップ２Ｂがランド１１ｃにダイボンディングされている。上記カソードは、ダイボンディングパッド１１に導通している。上記アノードには、ワイヤ３がボンディングされている。図１に示すように、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、配列軸Ｌ１に沿って直列に配置されている。

本実施形態においては、配列軸Ｌ１は、辺１５，１６のいずれに対しても４５度程度傾いている。配列軸Ｌ２は、対称軸Ｓについて配列軸Ｌ１と線対称の関係にある軸である。対称軸Ｓは、辺１５と平行に延びている。仮想ダイボンディング位置２Ｒ’，２Ｂ’は、対称軸ＳについてＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｂと線対称の関係にあり、配列軸Ｌ２上に位置する。ＬＥＤチップ２Ｇは、対称軸Ｓ上に位置するため、それ自体が対称軸Ｓについて線対称となる仮想ダイボンディング位置となりうる。図１からよく理解されるように、ランド１１ａは、ＬＥＤチップ２Ｒのダイボンディング位置および仮想ダイボンディング位置２Ｒ’のいずれともと重なっている。同様に、ランド１１ｃは、ＬＥＤチップ２Ｂのダイボンディング位置および仮想ダイボンディング位置２Ｂ’のいずれともと重なっている。なお、配列軸Ｌ１が延びる方向が、本発明で言う第１の方向に相当し、対称軸Ｓが延びる方向が本発明で言う第２の方向に相当する。

図３〜図５は、本発明に係る画像読取装置の一例を示している。本実施形態の画像読取装置Ｂは、２つの半導体発光モジュールＡ１を有しており、これらに加えて導光体４、レンズユニット５、複数のセンサＩＣチップ６、基板７、およびケース８を備えている。画像読取装置Ｂは、図４および図５に示すようにたとえば原稿台Ｓｔに置かれた原稿Ｄｃに対して線状光を照射することにより、原稿Ｄｃに記載された内容を画像データとして読取る機能を有する。

導光体４は、たとえばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）などのアクリル樹脂からなる透明度が高い部材であり、本実施形態においては断面円形状とされている。導光体４は、２つの入射面４１、反射面４２、および出射面４３を有している。入射面４１は、導光体４の両端に設けられている。また、各入射面４１は、半導体発光モジュールＡ１に正対している。

図４は、図３において左側に位置する半導体発光モジュールＡ１を臨む断面図である。本図に示されるとおり、配列軸Ｌ１は、反射面４２から出射面４３へと向かう方向と一致している。すなわち、配列軸Ｌ１に沿って直列に配置されたＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、反射面４２から出射面４３へと向かう方向に沿って配列されている。

一方、図５は、図３において右側に位置する半導体発光モジュールＡ１を臨む断面図である。本図においては、配列軸Ｌ２が、反射面４２から出射面４３へと向かう方向と一致している。そして、本図に示された半導体発光モジュールＡ１は、図４に示された半導体発光モジュールＡ１とは異なり、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが配列軸Ｌ２に沿って直列に配置されている。このような半導体発光モジュールＡ１は、図１における仮想ダイボンディング位置２Ｒ’，２Ｂ’にＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｂをダイボンディングすることによって製造される。

反射面４２は、入射面４１から導光体４の長手方向に沿って進行してきた光を出射面４３に向けて反射するための面である。反射面４２には、たとえば複数の溝が形成されている。出射面４３は、原稿Ｄｃに向けて光を出射する面であり、上記長手方向に延びている。出射面４３からは、上記長手方向に延びた線状光が出射される。

レンズユニット５は、原稿Ｄｃによって反射された光を複数のセンサＩＣチップ６に正立等倍で集束するためのものである。複数のセンサＩＣチップ６は、それぞれが受光部（図示略）を有する半導体チップであり、基板７上に搭載されている。センサＩＣチップ６は、光電変換機能を有しており、受光量に対応した出力レベルの画像信号を出力するように構成されている。基板７は、たとえばアルミナまたは窒化アルミなどのセラミック製、またはガラスエポキシ樹脂製であり、長矩形状とされている。基板７は、ケース８の下端に取り付けられており、ケース８に対する位置決めがなされている。ケース８は、合成樹脂製であり、基板７、半導体発光モジュールＡ１、センサＩＣチップ６、導光体４、およびレンズユニット５を収容している。

次に、半導体発光モジュールＡ１および画像読取装置Ｂの作用について説明する。

本実施形態によれば、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを、少なくとも配列軸Ｌ１，Ｌ２のいずれかに沿って配列することが可能である。このため、たとえば、画像読取装置Ｂの導光体４の両端に２つの半導体発光モジュールＡ１を設ける場合であっても、リード１Ａを作り分ける必要がない。したがって、半導体発光モジュールＡ１、さらには画像読取装置Ｂのコスト増大を回避することができる。

ランド１１ａ，１１ｃが同心円弧状とされていることにより、配列軸Ｌ１，Ｌ２の間に存在しうる別の配列軸に沿ってＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｂを配置することが可能である。このため、ＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｂが配列される軸を配列軸Ｌ１と配列軸Ｌ２との間において適宜設定することにより、たとえば画像読取装置Ｂにおいて、線状光によって原稿Ｄｃが照明される箇所を微調整することができる。

さらに、延出部１３２を設けたことにより、ＬＥＤチップ２Ｇとワイヤボンディングパッド１３とを接続するワイヤ３をより短くすることができる。このため、ワイヤボンディングパッド１３と垂直な方向における、このワイヤ３の高さを低く抑えることが可能となる。たとえば、この高さを、上記垂直な方向における樹脂パッケージ１Ｂの高さよりも、小さくすることが可能となる。また、複数のワイヤ３の長さを統一することが可能となる。

画像読取装置Ｂは、導光体４の両側から２つの半導体発光モジュールＡ１の光が入射する構成とされている。これにより、導光体４から出射される線状光の輝度を高めるとともに、長手方向における輝度分布の均一化を図ることができる。

図６は、本発明に係る半導体発光モジュールの第２実施形態を示している。本実施形態の半導体発光モジュールＡ２は、ダイボンディングパッド１１の構成が、上述した実施形態と異なっている。なお、同図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

本実施形態においては、ランド１１ａ，１１ｂ,１１ｃは、すべて略円弧形状とされている。これらの形状は、中心が点Ｋである同心円状とされている。ランド１１ａは、ＬＥＤチップ２Ｒのダイボンディング位置および仮想ダイボンディング位置２Ｒ’のいずれともと重なっている。同様に、ランド１１ｂは、ＬＥＤチップ２Ｇのダイボンディング位置および仮想ダイボンディング位置２Ｇ’のいずれともと重なっている。同様に、ランド１１ｃは、ＬＥＤチップ２Ｂのダイボンディング位置および仮想ダイボンディング位置２Ｂ’のいずれともと重なっている。

延出部１３２は、Ｃ字状部１３１から、対象軸Ｓと直角方向に、かつ、点Ｋまで延びるように、形成されている。点Ｋにおいて、延出部１３２には、ワイヤ３の一端がボンディングされている。このワイヤ３の他端は、ＬＥＤチップ２Ｇにボンディングされている。このような実施形態によっても、上述の効果と同様の効果を奏する。

本発明に係る半導体発光モジュールおよび画像読取装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光モジュールおよび画像読取装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明で言う導通支持部材は、リード１Ａおよび樹脂パッケージ１Ｂからなるものに限定されない。たとえば、絶縁材料からなる基板と、これに形成された配線パターンとによって導通支持部材を構成してもよい。この場合、上記配線パターンによって本発明で言うダイボンディングパッド、およびこれを構成するランドが形成される。上述した実施形態のＬＥＤチップ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、１ワイヤタイプのＬＥＤチップであるが、本発明で言う半導体発光素子はこれに限定されず、たとえば、上面にアノード、カソードの２つ電極が形成された２ワイヤタイプのＬＥＤチップであってもよい。また、本発明で言う半導体発光素子は、赤色光、青色光、緑色光を発するものに限定されず、これら以外の可視光や、赤外線、紫外線などあらゆる波長の光を発するものを目的に応じて用いればよい。画像読取装置Ｂは、上述した実施形態のように２つの半導体発光モジュールＡ１を備えるものに限定されず、導光体４の片側のみに半導体発光モジュールＡ１を備える構成であってもよい。また、半導体発光モジュールＡ１に代えて半導体発光モジュールＡ２を用いてもよい。

本発明に係る半導体発光モジュールの第１実施形態を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る画像読取装置の一例を示す要部断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 本発明に係る半導体発光モジュールの第２実施形態を示す正面図である。 従来の半導体発光モジュールの一例を示す正面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 半導体発光モジュール
Ｂ 画像読取装置
Ｌ１，Ｌ２ 配列軸
Ｓ 対称軸
１ 導通支持部材
１Ａ リード
１Ｂ 樹脂パッケージ
１１ ダイボンディングパッド
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ランド
１３ ワイヤボンディングパッド
１３１ Ｃ字部
１３２ 延出部
１４ 端子
１５，１６ 辺
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
２Ｒ’，２Ｂ’，２Ｇ’ 仮想ダイボンディング位置
３ ワイヤ
４ 導光体
４１ 入射面
４２ 反射面
４３ 出射面
５ レンズユニット
６ センサＩＣチップ（受光手段）
７ 基板
Ｋ 点

Claims (3)

1. ダイボンディングパッド、および、上記ダイボンディングパッドと連結されていないワイヤボンディングパッド、を有する導通支持部材と、上記ダイボンディングパッドにダイボンディングされた複数の半導体発光素子と、上記複数の半導体発光素子および上記ワイヤボンディングパッドを、それぞれ接続している複数のワイヤと、を備える半導体発光モジュールであって、
   上記複数の半導体発光素子は、第１の方向に延びる配列軸に沿って直列に配置されており、
   上記ダイボンディングパッドは、上記第１の方向と異なる方向である第２の方向に延びる対称軸について上記複数の半導体発光素子のダイボンディング位置と線対称である仮想ダイボンディング位置と重なる部分を有しており、かつ、上記複数の半導体発光素子が各別にダイボンディングされた複数のランドを有しており、
   上記複数の半導体発光素子のうち、上記配列軸と上記対称軸との交点から最も近くに位置する第一の半導体発光素子がダイボンディングされた上記ランドは、上記交点を中心とする円弧形状であるもの、または、上記交点と重なる部分を有するもの、であり、
   上記複数の半導体発光素子のうち上記第一の半導体発光素子以外のものがダイボンディングされた上記ランドは、上記交点を中心とする円弧形状であり、
   上記ワイヤボンディングパッドは、上記交点から、上記交点と上記複数のランドのうち上記交点から最遠の部分との距離である一定距離以上離間した位置に存在する第一の部分を有し、かつ、上記交点から、上記一定距離より小さい距離の範囲内に存在する第二の部分を有し、かつ、第一の部分から、第二の部分に向かって延出する、延出部を備え、
   上記複数のワイヤのいずれかが、上記第二の部分と、上記第一の半導体発光素子と、を連結していることを特徴とする、半導体発光モジュール。
2. 請求項１に記載の１以上の半導体発光モジュールと、
   透光材料からなる細長棒状とされており、上記半導体発光モジュールの正面に位置する入射面、長手方向に延びる反射面、および長手方向に延びており上記反射面と反対側に位置する出射面を備える導光体と、
   読取り対象物から反射された光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする、画像読取装置。
3. 上記導光体は、両端に２つの入射面が形成されており、
   上記２つの入射面に正対する２つの上記半導体発光モジュールを備えている、請求項２に記載の画像読取装置。

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