JPH08163315A - 画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受発光アレイへの接続端子を一方の主面側に
集め、画像装置の基板を１枚に集約化する。 【構成】 ＬＥＤアレイ本体４の裏面に金属板１０をダ
イボンドし、その脚部１２の先端を折り曲げてボンディ
ング部１４とする。アレイ本体４の共通電極への端子で
ボンディング部１４は、個別電極へのボンディングパッ
ド８と同じ面に表れ、個別電極と共通電極を同時に基板
にフリップチップ接続できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は、ＬＥＤヘッドやプラズ
マヘッド，イメージセンサ等の画像装置に関する。

【０００２】

【従来技術】受発光アレイでは、共通電極（例えばＬＥ
Ｄアレイの場合でのカソード電極）と、個別の受発光体
に接続した個別電極（例えばＬＥＤアレイの場合でのア
ノード電極）とは、アレイの反対面にあるのが普通であ
る。このことは共通電極への接続と個別電極への接続と
を別に行わねばならないことを意味し、接続を複雑にす
る。

【０００３】この点をフリップチップ接続の場合に説明
すると、発明者らは多数のＬＥＤアレイの個別電極を一
括してフリップチップ接続することを提案した（特願平
５−３２１，８９９号）。またここでは基板側の配線を
改良し、安価な硬質プリント基板等でも用いられるよう
にした。しかしながらＬＥＤアレイの共通電極は個別電
極とは逆の面にあるため、共通電極用に他の基板を設
け、２枚の基板でアレイをサンドイッチすることが必要
であった。基板を２枚用いることは画像装置の構造を複
雑にし、例えば２枚の基板が相互に傾く等の問題を生
じ、かつ基板コストを増加させる。

【０００４】

【発明の課題】この発明の課題は、共通電極が個別電極
とは反対側の主面にある通常の受発光アレイに対して、
アレイへの接続部を全て同一の平面上に集約し、接続を
容易にすることにある。そしてこのことが達成されれ
ば、受発光アレイの共通電極用の基板が不要になり、１
枚の基板で画像装置を実現できる（請求項１〜３）。請
求項２での課題は受発光アレイの個別電極側のパターン
を、基板配線に対して容易に位置決めできるようにする
ことにある。請求項３での課題はフリップチップ接続に
適した基板配線の構造を提供すると共に、その配線密度
を低下させ、容易に配線を実現できるようにすることに
ある。

【０００５】

【発明の構成】この発明は、受発光アレイの個別電極を
基板配線にフリップチップ接続した画像装置において、
前記受発光アレイに前記個別電極と反対側の主面に共通
電極を設け、該共通電極に金属板を結合し、該金属板の
一部を折り曲げて前記個別電極と同じ面上に引き出し、
基板配線に接続したことを特徴とする。好ましくは前記
金属板にマーカを設け、前記受発光アレイの個別電極側
パターンを該マーカに対して位置決めする（請求項
２）。また好ましくは、前記基板配線には第１層配線と
第２層配線の少なくとも２層の配線を設け、該第１層配
線と第２層配線の間に層間絶縁膜を設け、かつ前記第１
層もしくは第２層の配線のいずれかに受発光アレイの列
の両側にそれぞれ前記アレイの２個単位で分断したＵ字
状のバスを設けて、前記アレイの個別電極をフリップチ
ップ接続し、アレイ２個単位で分断したＵ字状のバスを
他層の配線と層間絶縁膜に設けたスルーホールで相互に
接続し、さらに前記受発光アレイに前記個別電極と反対
側の主面に共通電極を設け、該共通電極に金属板を結合
し、該金属板の一部を折り曲げて前記個別電極と同じ面
上に引き出し、Ｕ字状のバスを設けた層の配線に接続す
る（請求項３）。

【０００６】

【発明の作用】この発明では、金属板に受発光アレイの
共通電極を結合し、金属板を折り曲げてアレイの個別電
極と同じ面上に接続用の端子を形成する。このため共通
電極と個別電極とが反対側の主面にある通常の受発光ア
レイを用いて、接続端子を１つの面に集約できる。そし
てこの結果、共通電極用の基板が不要になると共に、個
別電極への接続と共通電極への接続を同時に行うことが
できる（請求項１〜３）。

【０００７】ここでエッチング等を利用して金属板に正
確にマーカを設け、アレイの個別電極側のパターンをマ
ーカに対して位置決めして結合する。すると個別電極側
のパターンはマーカに対して正確に位置決めされる。次
にマーカを基板配線に対して位置決めする、あるいは金
属板に結合したタイバー等を基板配線に対して位置決め
すれば、個別電極側のパターンを基板配線に対して正確
に位置決めできる。このためフリップチップ接続時にア
レイの個別電極側のパターンを見ることができなくて
も、基板配線に対して正確に位置決めできる（請求項
２）。

【０００８】請求項３の発明では、基板配線上に少なく
とも２層の配線を施す。これらの２層の配線は層間絶縁
膜で分離し、スルーホールで相互に接続する。そしてい
ずれかの層の配線には受発光アレイの列の両側にアレイ
２個単位で分断したＵ字状のバスを設け、例えばその先
端にフリップチップ接続用のバンプやパッドを設ける。
受発光アレイには個別電極と反対側の主面に共通電極を
設け、共通電極に金属板を結合し、金属板の一部を折り
曲げて個別電極と同じ面上に引き出し、Ｕ字状のバスを
設けた側の配線に接続する。するとバンプやパッドはア
レイのボンディングパッドにフィットする位置にあり、
フリップチップ接続が容易になる。分断したバスは他層
の配線とスルーホールを介して相互に接続でき、またバ
スはアレイの列の両側にそれぞれ設けたので、その配線
密度は１／２に低下する。このため銅箔のエッチング等
で配線を形成でき、真空プロセスによる薄膜配線が不要
になる。

【０００９】

【実施例】ＬＥＤヘッドを例に実施例を示すが、ＬＥＤ
アレイを他の発光アレイに替えれば他の画像形成装置が
得られ、ＬＥＤアレイを受光アレイに替えればイメージ
センサが得られる。これらのアレイはいずれも、その一
方の主面に受発光体と各受発光体に接続した個別電極の
ボンディングパッドがあり、アレイの他方の主面に共通
電極がある。そして金属板をアレイの共通電極に結合
し、その一部を折り曲げてボンディングパッドと同じ面
に引き出せば、個別電極用のボンディングパッドと共通
電極への接続とを同時に行うことができる。

【００１０】図１，図２に、用いたＬＥＤアレイ２を示
す。図において、４はＬＥＤアレイ本体で、例えばＧａ
Ａｓ基板を用い、その一方の主面に発光体６とボンディ
ングパッド８を形成したものとする。発光体６はＬＥＤ
アレイ２当たり例えば６４個設け、ボンディングパッド
８は発光体６に接続した個別電極に結合し、発光体６の
列の両側にそれぞれ３２個ずつ設ける。ボンディングパ
ッド８と発光体６との接続は、３２番目の発光体と３３
番目の発光体との間のアレイの中心線に対して線対称
で、例えば１番目の発光体と６４番目の発光体とに接続
したボンディングパッド８−１，８−６４は図１での右
側に配列される。同様に２番目の発光体と６３番目の発
光体に接続したボンディングパッド８−２，８−６３は
図１の左側に配列される。パッド８の配列に関する条件
は、パッド番号の和が６５となる２つのパッドはアレイ
２の中心線に関して対称に配置されることである。アレ
イ４の反対側の主面には図示しない共通電極があり、こ
こに金属板１０が半田や銀ペースト等により導電性材料
でダイボンドしてある。金属板１０はリードフレームの
一部であり、アレイ本体４の長手方向の左右で金属板１
０を２回折り曲げることにより、脚部１２とボンディン
グ部１４とを形成する。ボンディング部１４はＬＥＤア
レイ２の４隅にあり、ボンディングパッド８と同じ線上
に配置してある。このようにボンディング部１４を４箇
所に設けたのは、アレイ本体４の共通電極を４箇所で基
板配線に接続し、全ての発光体６に対して発光電流を一
定にするためである。１５はマーカで、金属板１０をリ
ードフレームから切り出すのを容易にするためのホール
を兼用している。

【００１１】図３に、用いたリードフレーム１６を示
す。１０は前記の金属板で、１８，１９は突き出し部で
あり、２０はマーカである。そしてマーカ２０に対し
て、ＬＥＤアレイ本体４のパターン，特にボンディング
パッド８を位置決めするようにマウントしてダイボンド
し、突き出し部１８，１９を２回折り曲げて、図１，図
２の脚部１２とボンディング部１４とを形成する。この
後マーカ２０の中心に沿って図３の上下方向に切断し
て、金属板１０，１０の間を切断する。切断したマーカ
２０は図１，図２のマーカ１５となる。さらに突き出し
部１９をボンディング部１４の外側で切断して、タイバ
ー２２から分離する。２４はリードフレーム１６の送り
用の穴である。リードフレーム１６の材質や厚さは公知
技術の範囲で、適宜に選択すれば良い。タイバー２２を
切り離すと、図１，図２のＬＥＤアレイ２が得られ、ボ
ンディング部１４はボンディングパッド８と同じ面上で
しかも同一直線上に並ぶので、ボンディングパッド８を
フリップチップ接続するのと同時にボンディング部１４
を基板配線に接続できる。

【００１２】図４に変形例のリードフレーム３０を示
す。図において３２はマーカ、３４はタイバー２２と金
属板１０を結合するための突き出し部である。このリー
ドフレーム３０では、マーカ３２に対してアレイ本体４
のボンディングパッド８を位置決めしてダイマウント
し、次に突き出し部１８を２回折り曲げて脚部１２とボ
ンディング部１４とを形成する。この段階で金属板１０
はタイバー２２と一体で、リードフレーム３０全体を基
板に対して位置合わせし、ボンディングパッド８をフリ
ップチップ接続すると共に、ボンディング部１４を接続
し、次いで突き出し部３４を切断する。このようにすれ
ばＬＥＤアレイ２を１個ずつ基板配線に対して位置合わ
せするのではなく、リードフレーム３０全体を基板配線
に対して位置合わせすることにより、リードフレーム３
０にダイマウントした多数のＬＥＤアレイ本体４を一括
して基板配線に位置合わせできる。即ちＬＥＤアレイ２
を１個ずつ基板配線に位置合わせする作業が不要にな
り、リードフレーム３０を一括して基板配線に位置合わ
せすれば良い。

【００１３】図５に、硬質プリント基板４０にＬＥＤア
レイ２をフリップチップ接続した状態を示す。図におい
て４２はカソード駆動ＩＣで、プリント基板４０にフリ
ップチップ接続した多数のＬＥＤアレイ２をダイナミッ
ク駆動するためのもので、金属板１０を介してその共通
電極を駆動する。４４は第１層配線で、硬質プリント基
板４０の本来の配線を利用し、４６は第２層配線、４８
は層間絶縁膜である。また５０は第１層配線４４と第２
層配線４６を接続するためのビアホール（viahole）
で、スルーホールである。第２層配線４６と層間絶縁膜
４８はビアシート（via sheet）を用いて簡単に形成で
き、ビアシート５２は銅箔上に未露光の感光性シートと
接着剤層とを積層したものである。そして第１層配線４
４上にビアシート５２を接着剤層で貼付け、銅箔をエッ
チングして第２層配線４６を形成し、感光性シートから
なる層間絶縁膜４８を露光して、ビアホール５０を形成
すれば良い。５４はフリップチップ接続用のバンプで、
ここでは第２層配線４６の側に設けたが、ボンディング
パッド８の側に設けても良い。５６はビアシート５２に
設けた光透過窓でビアホール５０と同様に形成し、層間
絶縁膜４８が透明の場合設けなくても良い。５８は硬質
プリント基板４０にルータ加工等で設けた光透過窓であ
る。そしてＬＥＤアレイ２の発光体６からの光は、光透
過窓５６，５８を介して取り出す。

【００１４】図６，図７に配線４４，４６の配置を示
し、実線で示したものが第２層配線４６で、第１層配線
４４は破線で示してある。６０はアノード駆動ＩＣで、
ボンディングパッド８を介して個別の発光体６を制御す
るためのものである。６２はアノード駆動ＩＣ６０に接
続したバス、６４は外部接続用のコネクタ、６６はＵ字
状のバスで、４０個のＬＥＤアレイ２の列の両側に設
け、それぞれＬＥＤアレイ２の２個単位で構成し、線幅
は３２ビットである。Ｕ字状バス６６の各ラインの先端
にはバンプ５４があり、１つのＬＥＤアレイ２にその列
の両側から２つのＵ字状バス６６，６６を接続すること
により、６４ビットの信号を供給する。６８は共通電極
配線で、ここではＵ字状バス６６，６６の隙間に配置す
る。

【００１５】破線で示した第１層配線４４の部分に移る
と、図６の７０や図７の７２は配線で、配線７０はバス
６２と個別のＵ字状バス６６とを接続するもので、接続
にはビアホール５０を用いる。配線７２は共通電極配線
６８からの信号を４つのバンプに分配し、４箇所でボン
ディング部１４と結合することを可能にするためのもの
である。配線７２は図７に示すように、Ｕ字状バス６６
の下部を迂回して設けてある。

【００１６】実施例の特徴を示す。リードフレーム１６
はエッチングを用いて例えば数μｍ以下の誤差で正確に
形成できる。そしてマーカ２０に対してアレイ本体４の
表面のパターン、特にボンディングパッド８を位置決め
するようにしてダイマウントすれば、リードフレーム１
６に対してボンディングパッド８を正確に位置決めでき
る。次にリードフレーム１６の突き出し部１８，１９を
２回折り曲げれば、脚部１２とボンディング部１４とを
形成でき、マーカ２０の中心で切断して金属板１０，１
０を相互に分離すれば、図１，図２のマーカ１５が得ら
れる。そして脚部１９をボンディング部１４の外側で切
断すれば、各ＬＥＤアレイ２はタイバー２２から分離さ
れ、第１図のＬＥＤアレイ２が得られる。

【００１７】硬質プリント基板４０の側では、通常のプ
リント基板と同様に第１層配線４４を形成する。またル
ータ等で幅が１ｍｍ程度で長尺状の基板側の光透過窓５
８を形成する。次に第１層配線４４の上に、未露光のビ
アシート５２をその接着剤層で貼り付ける。そしてその
銅箔の上に感光性樹脂等を塗布し、露光とエッチングと
により第２層配線４６を形成する。次に光透過窓５６と
ビアホール５０に対応した位置をマスキングして感光性
シートからなる層間絶縁膜４８を露光し、光透過窓５６
とビアホール５０とに対応する位置を除去する。層間絶
縁膜４８側の光透過窓５６は、ボンディングパッド８，
８間の間隔よりも狭い幅で、例えば１００μｍ程度の幅
となる。このような小さな幅の光透過窓５６を形成する
ことも、感光性シートを用いると容易である。光透過窓
５６は光透過窓５８よりも幅が狭く、そのため層間絶縁
膜４８は光透過窓５８上にせり出した形となる。なお光
透過窓５８の部分に透明樹脂を注入し、迫り出した層間
絶縁膜４８のサポートとしても良い。ビアホール５０と
光透過窓５６を形成すると、光透過窓５６の部分をマス
クして、ビアホール５０に銅メッキ等を施し、第２層配
線４６と第１層配線４４とを結合する。これらによって
図７，図８の基板配線が完成する。

【００１８】図７，図８の基板配線では、ＬＥＤアレイ
２の列の両側にＵ字状バス６６，６６を設けたので、そ
れぞれの線幅は各３２ビットであり、配線密度が１／２
に低下し、硬質プリント基板４０上の第１層配線４４や
ビアシート５２から形成した第２層配線４６で容易に実
現できる。このため真空プロセスによる薄膜配線が不要
で生産性が向上し、配線の電流密度を大きくできる。Ｕ
字状バス６６は先端がバンプ５４であり、光透過窓５６
に発光体６が向き合うようにＬＥＤアレイ２を配置すれ
ば、自然にフリップチップ接続できる。Ｕ字状バス６６
はＬＥＤアレイ２の２個単位で分断されているので、こ
れらを配線７０とビアホール５０とで相互に接続する。
これらの結果硬質プリント基板４０とビアシート５２と
を用いて、フリップチップ接続用の配線ができる。

【００１９】フリップチップ接続の工程では、ＬＥＤア
レイ２のボンディングパッド８自体はコレット等の影に
隠れて見ることができない。そこでマーカ１５を用い
て、バンプ５４に対する位置決めを行い、正確に搭載す
る。パッド８はマーカ１５に対して位置決めしてあり、
マーカ１５をバンプ５４に対して位置決めすれば、フリ
ップチップ接続時にボンディングパッド８が見えなくて
も、正確に搭載できる。

【００２０】ＬＥＤアレイ本体４の共通電極は金属板１
０に設けたボンディング部１４に結合してあるので、全
ての接続を同じ面で行うことができ、ボンディングパッ
ド８のフリップチップ接続と同時にボンディング部１４
を基板側に接続できる。しかも用いるＬＥＤアレイ本体
４は共通電極がパッド８の反対面にある通常のアレイで
よく、ＧａＡｓ／オン／シリコン等の特殊なアレイを用
いる必要がない。そしてＬＥＤアレイ２では、全ての端
子が同じ面に現れるので、基板は硬質プリント基板４０
の１枚でよく、共通電極用に別の基板を用いる必要がな
い。

【００２１】実施例ではボンディング部１４をボンディ
ングパッド８と同じ線上に配置したが、その位置は任意
である。このような変形例を図８に示す。図において、
８０は新たなリードフレーム、８２は新たな脚部、８４
は新たなボンディング部、８６は新たなマーカである。
このリードフレーム８０でも、図１のＬＥＤアレイ２と
同様にアレイ本体４をダイマウントし、ボンディング部
８４の外側を切断した後、脚部８２を２回折り曲げて、
ボンディング部８４をパッド８と同一面上に揃える。そ
して突き出し部３４を切断する前に、多数のアレイ本体
４を搭載したリードフレーム８０を基板４０に対して位
置合わせし、フリップチップ接続とボンディング部８４
の接続を行う。これに対応して基板４０の側では、共通
電極配線６８の位置を変更し、Ｕ字状データバス６６の
外側にボンディング部８４用のパッドを形成する。そし
て接続が終ると、突き出し部３４をカットし、タイバー
２２からＬＥＤアレイ２を分離する。

【００２２】この変形例でも、図４の変形例と同様に、
リードフレーム単位での接続ができ、個別のＬＥＤアレ
イ２を基板４０に対して位置合わせする必要がない。次
にボンディング部８４はＵ字状データバス６６の外側に
あり、またアレイ本体４の長手方向の外側にボンディン
グ部１４がない。このためアレイ２，２間の変わり目で
の発光体６，６の間隔を、他の部分での間隔と同一にで
きる。そこで全ての発光体６，６間の間隔は一定にな
り、セルフフォーカシングレンズアレイ等の複眼レンズ
のアレイでも用いることができる。

【００２３】実施例には種々の変形ができ、例えば基板
配線は３層配線でもよく、硬質プリント基板４０に替え
てガラス基板を用いても良い。その場合好ましくはビア
シート５２を２層に積層し、２層の配線を設ければ良
い。この場合基板と配線とは層間絶縁膜４８で分離され
るので、基板には不純物の多いソーダガラス等も用いる
ことができる。実施例では第２層配線４６にフリップチ
ップ接続したが、第１層配線４４にフリップチップ接続
すると共にボンディング部１４を接続しても良い。この
ためには第１層側にＵ字状バス６６と共通電極配線６８
を設ければ良い。そしてバンプ５４等の接続部を層間絶
縁膜４８で被覆しないようにすれば良い。画像装置には
これ以外にレンズアレイとハウジングとがあるが、この
部分は周知であり省略する。

【００２４】

【発明の効果】請求項１，３の発明では、金属板を利用
して受発光アレイのボンディングパッドと同じ側に共通
電極に接続した端子を設けるので、個別電極への配線と
共通電極への配線とを同時に行うことができる。用いる
アレイは個別電極と共通電極とが反対側の面にある通常
のアレイでよく、アレイへの接続を１つの面で行うこと
ができるので、共通電極用の基板が不要になる。請求項
２の発明では上記の効果に加えて、金属板にマーカを設
け、受発光アレイの個別電極側のパターンをマーカに対
して位置決めする。そしてマーカを基板配線に対して位
置決めすれば、受発光アレイのボンディングパッドを基
板配線に対して正確に位置決めできる。請求項３の発明
では、基板配線の密度を低下させると共に、Ｕ字状のバ
スの先端にフリップチップ接続すればよいので、フリッ
プチップ接続が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例で用いたＬＥＤアレイの正面側斜視
図

【図２】 実施例で用いたＬＥＤアレイの底面側斜視
図

【図３】 実施例で用いたリードフレームの平面図

【図４】 変形例のリードフレームの平面図

【図５】 実施例の画像装置の基板の断面図

【図６】 実施例の画像装置の基板の平面図

【図７】 図６の基板の要部平面図

【図８】 第２の変形例のリードフレームの平面図

【符号の説明】

２ ＬＥＤアレイ ４４ 第
１層配線 ４ アレイ本体 ４６ 第
２層配線 ６ 発光体 ４８ 層
間絶縁膜 ８ ボンディングパッド ５０ ビ
アホール １０ 金属板 ５２
ビアシート １２ 脚部 ５４
バンプ １４ ボンディング部 ５６，５８
光透過窓 １５ マーカ ６０
アノード駆動ＩＣ １６，３０ リードフレーム ６２
バス １８，１９ 突き出し部 ６４
コネクタ ２０ マーカ ６６
Ｕ字状バス ２２ タイバー ６８
共通電極配線 ２４ 穴 ７０，７２
配線 ３２ マーカ ８０
リードフレーム ３４ 突き出し部 ８２
脚部 ４０ 硬質プリント基板 ８４
ボンディング部 ４２ カソード駆動ＩＣ ８６
マーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受発光アレイの個別電極を基板配線にフ
   リップチップ接続した画像装置において、 前記受発光アレイに前記個別電極と反対側の主面に共通
   電極を設け、該共通電極に金属板を結合し、該金属板の
   一部を折り曲げて前記個別電極と同じ面上に引き出し、
   基板配線に接続したことを特徴とする画像装置。
2. 【請求項２】 前記金属板にマーカを設け、前記受発光
   アレイの個別電極側パターンを該マーカに対して位置決
   めしたことを特徴とする、請求項１の画像装置。
3. 【請求項３】 複数の受発光アレイを配列し、その各個
   別電極を基板配線にフリップチップ接続した画像装置に
   おいて、 前記基板配線には第１層配線と第２層配線の少なくとも
   ２層の配線を設け、該第１層配線と第２層配線の間に層
   間絶縁膜を設け、かつ前記第１層もしくは第２層の配線
   のいずれかに受発光アレイの列の両側でそれぞれ前記ア
   レイの２個単位で分断したＵ字状のバスを設けて、前記
   アレイの個別電極をフリップチップ接続し、アレイ２個
   単位で分断したＵ字状のバスを他層の配線と層間絶縁膜
   に設けたスルーホールで相互に接続し、 さらに前記受発光アレイに前記個別電極と反対側の主面
   に共通電極を設け、該共通電極に金属板を結合し、該金
   属板の一部を折り曲げて前記個別電極と同じ面上に引き
   出し、Ｕ字状のバスを設けた層の配線に接続したことを
   特徴とする画像装置。