JPH08236740A - 画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 導電性フィルム２６によりカソード基板２と
ＬＥＤアレイＬｎとを接着し、ＬＥＤアレイＬｎをアノ
ード基板４にフリップチップ接続する。 【効果】 フリップチップ接続時にＬＥＤアレイＬｎは
フィルム２６に沈み込んでアレイＬｎの高さばらつきを
吸収し、フィルム２６はアレイＬｎをアノード基板４側
に押し付けて接続の信頼性を保ち、さらにアレイＬｎが
横倒れするのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は、ＬＥＤヘッド等の画像
形成装置やイメージセンサ等の画像読み取り装置等の画
像装置に関し、特にその受発光アレイの搭載に関する。

【０００２】

【従来技術】発明者は、２枚の基板の間にＬＥＤアレイ
等の受発光アレイをサンドイッチし、第１の基板に受発
光アレイのカソードである共通電極を半田や銀ペースト
で接続し、第２の基板にアレイのアノードである個別電
極をフリップチップ接続した画像装置を提案した（特願
平６−２４０５２４号，同６−２９２４４２号等）。こ
の画像装置では多数の個別電極を一挙にフリップチップ
接続でき、フリップチップ接続の位置決めでは受発光ア
レイとアノード基板との間のセルフアラインメント作用
を用いることができる。

【０００３】ところで受発光アレイには高さのばらつき
があり、例えばＬＥＤアレイの場合±２０μｍ程度のチ
ップ厚の変動がある。高さのばらつきはフリップチップ
接続に用いるバンプにもあり、この高さばらつきは例え
ば±５μｍ程度である。そして上記の接続方法では２枚
の基板間の距離が一定でなければならないため、チップ
厚が変動するとフリップチップ接続が困難になる。また
受発光アレイはチップ面積を小さくするため幅を小さく
し、幅と高さとの比が小さくなっているので、アレイの
搭載時に横倒れし易い。

【０００４】

【発明の課題】この発明の基本的課題は上記の点を解決
することにあり、特に、 1) 受発光アレイの高さばらつきを吸収して、２枚の基
板に正確にサンドイッチできるようにすること、 2) 受発光アレイを第２の基板側へ押し付ける力を発生
させ、フリップチップ接続の信頼性を高めること、 3) 搭載時に受発光アレイが倒れるのを防止すること、
にある（請求項１〜４）。請求項２〜４での追加の課題
は、 4) 複数の受発光アレイの共通電極を相互に絶縁し、複
数の受発光アレイをダイナミックドライブできるように
することにある。請求項３，４での追加の課題は、 5) ２枚の基板が相互に傾いて、フリップチップ接続部
が破壊されるのを防止することにある。請求項４での追
加の課題は、 6) 受発光アレイの正確な位置決めを可能にすることに
ある。

【０００５】

【発明の構成】この発明の画像装置は、多数の受発光体
を設けた受発光アレイを複数個、２枚の基板の間に挟み
込んで固定した画像装置において、前記２枚の基板の内
の第１の基板と前記受発光アレイの第１の主面との間に
プラスチックフィルムを介在させ、かつ該アレイの第２
の主面に設けた受発光体毎の個別電極を前記２枚の基板
の内の第２の基板の配線にフリップチップ接続したこと
を特徴とする。ここに受発光アレイには実施例に示すＬ
ＥＤアレイの他に、ＰＬＺＴアレイ等の任意の受発光ア
レイを用いることができる。該フィルムは導電性に限ら
ず絶縁性でも良く、また好ましくはプラスチックフィル
ムを加熱して軟化させ第１の基板や受発光アレイの第１
の主面に接着する。

【０００６】好ましくは、受発光アレイの前記第１の主
面に共通電極を設け、かつ前記プラスチックフィルムを
合成樹脂に導電性粒子を混入した導電性フィルムとし、
該フィルムを受発光アレイ毎に分離させて相互に絶縁
し、分離した各フィルムに受発光アレイの共通電極を接
続する。また好ましくは、前記導電性フィルムと第２の
基板との間に、受発光アレイに対応した穴を設けて受発
光アレイを収容した絶縁フィルムを配設する。ここで好
ましくは、前記絶縁フィルムの熱変形温度を前記導電性
フィルムの熱変形温度よりも高くする。

【０００７】好ましくは、前記第１の基板と第２の基板
とを、前記絶縁フィルムと前記導電性フィルムとで接着
固定する。あるいは好ましくは、前記絶縁フィルムの膜
厚を前記受発光アレイの両主面間の厚さよりも小さくす
る。また好ましくは、前記絶縁フィルムと前記第２の基
板との間に、アレイ位置決め用の穴を設けて受発光アレ
イを収容した位置決め板を配設する。

【０００８】

【発明の作用】この発明では、受発光アレイの高さばら
つきをプラスチックフィルムで吸収するので、高さばら
つきの影響を受けずにフリップチップ接続できる。また
プラスチックフィルムからはアレイを第２の基板側へ押
し付ける力が生じ、この力でフリップチップ接続の信頼
性を保つことが出来る。アレイは搭載時に前記のフィル
ムで仮止めされ、横倒れすることが無い。このためアレ
イの幅を小さくしても、横倒れの恐れなく搭載すること
ができる（請求項１〜４）。

【０００９】前記のフィルムを導電性としアレイ毎に分
離すると、各アレイを独立して駆動できる（請求項
２）。次に２枚の基板が傾こうとしてフリップチップ接
続部に無理が加わると、接続が破壊される。そこで導電
性フィルムと第２の基板との間に絶縁フィルムを設ける
と、絶縁フィルムで２枚の基板は平行に保たれ、フリッ
プチップ接続部に無理が加わらない（請求項３）。また
絶縁フィルムの熱変形温度を導電性フィルムの熱変形温
度よりも高くすると、位置決め部材を用いて受発光アレ
イを位置決めする際に、絶縁性フィルムを軟化させず
に、導電性フィルムのみを軟化できるので、位置決め部
材を取り外すのが容易になる（請求項４）。

【００１０】好ましくは絶縁フィルムを第２の基板に接
着し、導電性フィルムを第１の基板に接着する。このよ
うにすると、導電性フィルム／絶縁性フィルムを介して
２枚の基板を引き合う力が生じ、この力で導電性フィル
ムからアレイを第２の基板側へ押し付ける力をより有効
に用いることができる。またアレイを正確に位置決めす
るにはテンプレート等の位置決め部材を用いることが好
ましく、絶縁フィルムの上に位置決め部材を配置できる
ように、絶縁フィルムの膜厚はアレイの厚さよりも小さ
くすることが好ましい。位置決め部材は画像装置の組立
後もそのまま残しても良いが、位置決め部材を取り外す
場合、導電性フィルムが絶縁フィルムよりも先に軟化し
て接着するようにすると、位置決め部材に絶縁フィルム
を接着せずに、アレイを導電性フィルムに接着できる。

【００１１】

【実施例】図１〜図３に、最初の実施例を示す。これら
の図において、２は硬質プリント基板等のカソード基板
で両面配線を施してあり、４はアノード基板で同様に両
面配線を施してあり、６，８は両面配線用のスルーホー
ルである。ＬｎはＬＥＤアレイで、他の受発光アレイで
もよく、その第１の主面（図での底面側）には、共通電
極のカソード１０を設け、第２の主面（図での上側）に
は発光体１２とそれに接続した個別電極のパッド１４と
を設ける。各ＬＥＤアレイＬｎには例えば６４個の発光
体１２を直線状に配置し、４０個のＬＥＤアレイを基板
２，４間にサンドイッチして配設する。ＬＥＤアレイＬ
ｎのサイズは長手方向に沿って例えば５.４ｍｍ，横方
向に沿って例えば３００〜４００μｍ，厚さが例えば３
５０μｍである。そしてＬＥＤアレイＬｎには高価なＧ
ａＡｓ系半導体を用いるので、その横幅を出来る限り小
さくすることが好ましい。アノード基板４にはアノード
配線１６があり、スルーホール８を介して図示しない裏
面配線に接続してある。アノード配線１６の先端にはバ
ンプ１８を設け、ＬＥＤアレイＬｎの個別電極のパッド
１４にフリップチップ接続する。なおアレイＬｎと基板
４の何れにパッド１４を設け、何れにバンプ１８を設け
るかは任意である。ＬＥＤアレイＬｎの数は４０個であ
り、１アレイ当たり６４個の発光体１２があるため、フ
リップチップ接続の総数は２５６０個である。アノード
基板４に硬質プリント基板等の不透明基板を用いる場
合、発光体１２に面して光透過窓２０を設け、光を取り
出せるようにする。カソード基板２にはカソード配線２
２を設け、スルーホール６を介して図示しない裏面配線
に接続する。また２４は、基板２，４間を位置決めする
ためのピン穴で、図示しないピンにより基板２，４を一
体にする。

【００１２】２６はプラスチックに銀，Ａｌ，Ｎｉ等の
導電性粒子を混入した導電性フィルムで、厚さは例えば
１００〜２００μｍ程度で、ノッチ２８，３０により個
別のＬＥＤアレイＬｎ毎に分離絶縁してある。導電性フ
ィルム２６のプラスチック材料は熱可塑性樹脂や熱硬化
性樹脂の何れでも良いが、熱可塑性樹脂が好ましい。導
電性フィルム２６はカソード１０の下部のカソード部３
２と、カソード部３２から突き出して基板２への密着性
を高めるための脚部３４とを持ち、元々は図１の鎖線に
示す形状で、ピン穴２４等を用いてカソード基板２に位
置決めした後、不要部を切り落として図１の形状とす
る。

【００１３】実施例の画像装置の製造方法を説明する。
予め必要な基板配線を設けた基板２，４を用意し、カソ
ード基板２に導電性フィルム２６を乗せて熱変形温度付
近まで加熱し、導電性フィルム２６をカソード基板２に
仮止めする。次に、図示しないテンプレート等のＬＥＤ
アレイＬｎの位置決め部材を用意し、これを導電性フィ
ルム２６上に配置し、テンプレートの穴にＬＥＤアレイ
Ｌｎを収容してＬＥＤアレイＬｎを搭載する。テンプレ
ートをエッチングで加工すると極めて正確に加工でき、
アレイＬｎを正確に搭載できる。ＬＥＤアレイＬｎの搭
載後に、再度導電性フィルム２６を熱変形温度付近まで
加熱し、ＬＥＤアレイＬｎを導電性フィルム２６に仮止
めする。次いでテンプレートを外し、アノード基板４を
セットし、基板２，４を上下から加圧しながら加熱して
フリップチップ接続する。フリップチップ接続時の温度
はバンプ１８の例えば半田材料の融点の２００〜２５０
℃程度で定まり、導電性フィルム２６はこの温度で軟化
し、カソード基板２とＬＥＤアレイＬｎが接着される。

【００１４】ＬＥＤアレイＬｎには±２０μｍ程度の高
さのばらつきがあるが、フリップチップ接続時にＬＥＤ
アレイＬｎは導電性フィルム２６側に押し付けられ、高
さのばらつきを吸収するように導電性フィルム２６がく
ぼみ、２５６０個のパッド１４が同じ平面上に揃う。こ
の結果、各パッド１４をバンプ１８に正確にフリップチ
ップ接続することが出来る。同様にバンプ１８の高さば
らつきも、フィルム２６の変形で吸収される。

【００１５】導電性フィルム２６をＬＥＤアレイＬｎ毎
に分離して配置したので、ＬＥＤアレイＬｎをダイナミ
ックドライブでき、また導電性フィルム１６は、カソー
ド基板２にセットし、不要部をカットするだけで設ける
ことが出来る。

【００１６】フリップチップ接続後の導電性フィルム２
６には、ＬＥＤアレイＬｎをアノード基板４側に押し付
ける力がある。これはフリップチップ接続時に導電性フ
ィルム２６がＬＥＤアレイＬｎに押されて変形したた
め、元の形状に復帰しようとする力である。そしてこの
力は熱硬化性樹脂よりも熱可塑性樹脂の方が大きく、導
電性フィルム２６のプラスチック材料には熱可塑性樹脂
が好ましい。この力によりＬＥＤアレイＬｎはアノード
基板４側に押し付けられ、そのためパッド１４はバンプ
１８側に押されてフリップチップ接続の信頼性が保たれ
る。

【００１７】なお発明者はこれ以外に、厚膜の半田や厚
膜の銀ペースト等により、アレイＬｎの高さばらつきを
吸収することを検討した。しかしこれらのものを６０μ
ｍ程度の厚膜に成膜することは容易ではなく、かつ銀ペ
ーストをこのように厚く設けると材料コストが大きくな
る。さらに厚い半田や厚い銀ペーストを導電性フィルム
２６の代わりに用いると、アレイＬｎの厚さ変動にとも
なって半田やペーストが周囲に溢れ、アレイ間の絶縁が
保たれず、また半田では溶融時にアレイＬｎの位置が変
化し、銀ペーストでは効果に時間程度必要である。

【００１８】

【変形例】図１〜図３の実施例では、導電性フィルム２
６をＬＥＤアレイＬｎ毎に分離し、ダイナミックドライ
ブ出来るようにした。図４は多数のＬＥＤアレイＬｎを
スタティックドライブするための変形例で、４２はカソ
ード配線、４６は導電性フィルムで、何れもＬＥＤアレ
イＬｎ毎に分離していない点が特徴である。またこれ以
外の点は図１〜図３の実施例と同様で、以下の実施例や
変形例は特に指摘した点以外は図１〜図３の実施例と同
様である。

【００１９】実施例では、ＬＥＤアレイＬｎのカソード
１０がアノードと反対側にあるので、フィルム２６，４
６に導電性のものを用いた。しかしカソードがアノード
と同じ側にある場合、フィルム２６，４６は絶縁性でも
良い。このような場合でもフィルム２６，４６により、
ＬＥＤアレイＬｎ毎の高さばらつきを吸収し、アレイＬ
ｎをアノード基板４側に押し付けてフリップチップ接続
の信頼性を向上させ、アレイＬｎを基板２により保護す
ると共に、アレイＬｎからの発熱を２枚の基板２，４に
放熱出来るようにして熱破壊を防止することができる。
従ってフィルムには導電性フィルム２６，４６が好まし
いが、絶縁フィルムでも良い。

【００２０】

【実施例２】図５に第２の実施例を示し、図６にその製
造工程を示す。図５において、５０は絶縁フィルムで、
例えば熱可塑性樹脂のフィルムとし、３５０μｍ角のＬ
ＥＤアレイＬｎに対して導電性フィルム２６の膜厚を例
えば２００μｍ程度、絶縁フィルムの膜厚を例えば２５
０〜３００μｍ程度とし、絶縁フィルム５０の膜厚をＬ
ＥＤアレイＬｎの膜厚以下にする。絶縁フィルム５０に
はＬＥＤアレイＬｎを収容するための穴を設け、絶縁フ
ィルム５０は一方の面で導電性フィルム２６に接着し、
他方の面ではアノード基板４に接着する。

【００２１】図５の実施例の画像装置の製造方法を図６
により説明すると、導電性フィルム２６をカソード基板
２に仮固定し、その上にステンレス等の薄板をエッチン
グして設けたテンプレートを取り付け、テンプレートを
基準にしてＬＥＤアレイＬｎを導電性フィルム２６上に
搭載する。即ちテンプレートにはＬＥＤアレイＬｎに対
応する穴があり、エッチングを用いるので極めて精密に
この穴を設けることが出来る。ＬＥＤアレイＬｎをテン
プレートを利用して搭載すると、導電性フィルム２６を
加熱して、ＬＥＤアレイＬｎをフィルム２６に仮止めす
る。次いでテンプレートを外し、絶縁フィルム５０を取
り付け、アノード基板４をセットしてフリップチップ接
続すると共に、導電性フィルム２６と絶縁フィルム５０
とを軟化させ、基板２，４やアレイＬｎに接着する。

【００２２】このようにすると、テンプレートを用いて
ＬＥＤアレイＬｎを正確に位置決めすることができ、そ
の状態でＬＥＤアレイＬｎを導電性フィルム２６に仮止
めすることが出来る。次にＬＥＤアレイＬｎの周囲を絶
縁フィルム５０が囲むので、アノード基板４が図２の左
右方向に傾くのを絶縁フィルム５０で防止し、フリップ
チップ接続部の破壊を防止する。また基板２，４はフリ
ップチップ接続部の他に、フィルム２６，５０を介して
結合され、この力で基板２，４を相互に引き寄せ、アレ
イＬｎから基板４を押す力をより有効に活かすことがで
きる。

【００２３】

【変形例】図５の実施例では、テンプレートをセットし
た後に取り外して、絶縁フィルム５０をセットする。し
かしＬＥＤアレイＬｎを導電性フィルム２６に仮止めす
る際に、テンプレート７０も導電性フィルム２６に弱く
仮止めされるので、テンプレート７０を取り外すとアレ
イＬｎの搭載精度に影響することがある。そこでテンプ
レートをそのまま残した変形例を図７に示す。図におい
て７０はテンプレートで、厚さ１００μｍ程度のステン
レス等の薄板を用い、エッチングによりＬＥＤアレイＬ
ｎに正確に対応する穴を設ける。この変形例では、導電
性フィルム２６の膜厚を例えば２００μｍ程度とし、絶
縁フィルム５０の膜厚を例えば２００μｍ程度とし、Ｌ
ＥＤアレイＬｎの厚さ３５０μｍ程度よりもやや薄くす
る。そして絶縁フィルム５０の膜厚がＬＥＤアレイＬｎ
のチップ高さよりも小さいので、テンプレート７０によ
りＬＥＤアレイＬｎを位置決め出来る。テンプレート７
０のエッチング精度は厚さが小さいほど向上し、絶縁フ
ィルム５０を用いることによりテンプレート７０の厚さ
が減少し、エッチング精度も向上する。また最終的なＬ
ＥＤアレイＬｎの搭載精度は、テンプレート７０を用い
た際の精度がそのまま保たれる。

【００２４】

【実施例３】図８に第３の実施例を示し、図８の上部は
アノード基板４のセット前の状態を、下部はアノード基
板４のフリップチップ接続後の状態を示す。また図９に
図８の実施例の製造工程を示す。この実施例では図７の
変形例と同様に、絶縁フィルム５０とテンプレート７０
とを用い、ＬＥＤアレイＬｎを搭載した後に基板２を加
熱して、ＬＥＤアレイＬｎを導電性フィルム２６に仮止
めする。次にテンプレート７０を取り外し、アノード基
板４をセットしてフリップチップ接続する。導電性フィ
ルム２６も絶縁フィルム５０も膜厚は例えば２００μｍ
で、絶縁フィルム５０はアレイＬｎよりも薄く、テンプ
レート７０でアレイＬｎを位置決めできる。また図５の
実施例に比べ、テンプレート７０の取り外しが容易で、
しかも絶縁フィルム５０はアレイＬｎの位置決め前に取
り付けてあるので、絶縁フィルム５０でアレイＬｎの位
置が狂うことが無い。他の点は、図５の実施例と同様で
ある。

【００２５】

【変形例】図８の実施例では、テンプレート７０を取り
外す際に、テンプレート７０は絶縁フィルム５０に仮止
めされてしまうので、取り外し時にアレイＬｎの位置が
狂う恐れがなお残る。この問題に対しては、導電性フィ
ルム５０の軟化温度を絶縁フィルム５０の軟化温度より
も低くすれば良い。例えば導電性フィルム２６の軟化温
度を１５０℃程度とし、絶縁フィルム５０の軟化温度を
フリップチップ接続時の加熱温度である２００〜２５０
℃程度としておく。そしてテンプレート７０でＬＥＤア
レイＬｎを位置決めした後、導電性フィルム２６のみを
軟化させ、ＬＥＤアレイＬｎを導電性フィルム２６に固
定する。この時絶縁フィルム５０は軟化せず、テンプレ
ート７０と絶縁フィルム５０の間には接着力が働かず、
ＬＥＤアレイＬｎの搭載精度には影響を与えずにテンプ
レート７０を取り外すことが出来る。

【００２６】実施例はＬＥＤヘッドを例にしたが、イメ
ージセンサ等の他の画像装置でも同様に実施でき、画像
アレイの種類は多数の受発光体を備えたもので有れば良
い。

【００２７】

【発明の効果】この発明では、 1) 受発光アレイの高さばらつきを合成樹脂フィルムで
吸収させ、アレイを第２の基板に正確にフリップチップ
接続でき、 2) 合成樹脂フィルムで受発光アレイを第２の基板側へ
押し付ける力で、フリップチップ接続の信頼性を高め、 3) 受発光アレイを合成樹脂フィルムで支えて、搭載時
に受発光アレイが倒れるのを防止できる（請求項１〜
４）。請求項２〜４の発明では、 4) 複数の受発光アレイの共通電極を相互に絶縁したの
で、複数の受発光アレイをダイナミックドライブでき
る。請求項３，４の発明では、 5) ２枚の基板が相互に傾くことを防止し、基板の傾き
による無理がフリップチップ接続部に加わって接続部が
破壊されるのを防止できる。請求項４の発明では、 6) 受発光アレイの搭載にテンプレート等の位置決め部
材を用いることができ、かつ位置決め部材を容易に取り
外せるので、アレイを正確に位置決めできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の画像装置の要部平面図

【図２】 図１の実施例の断面図

【図３】 図１の実施例の長手方向拡大断面図

【図４】 変形例の長手方向拡大断面図

【図５】 第２の実施例の長手方向拡大断面図

【図６】 第２の実施例の製造工程を示す工程図

【図７】 図５の実施例の変形例の長手方向拡大断面
図

【図８】 第３の実施例の製造工程を示す長手方向拡
大断面図

【図９】 第３の実施例の製造工程を示す工程図

【図１０】 図８の実施例の変形例の製造工程を示す工
程図

【符号の説明】

Ｌｎ ＬＥＤアレイ ２０
光透過窓 ２ カソード基板 ２２，４２
カソード配線 ４ アノード基板 ２４
ピン穴 ６，８ スルーホール ２６，４６
導電性フィルム １０ カソード ２８，３０
ノッチ １２ 発光体 ３２
カソード部 １４ パッド ３４
脚部 １６ アノード配線 ５０
絶縁フィルム １８ バンプ ７０
テンプレート

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/66 １０３ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の受発光体を設けた受発光アレイを
   複数個、２枚の基板の間に挟み込んで固定した画像装置
   において、 前記２枚の基板の内の第１の基板と前記受発光アレイの
   第１の主面との間にプラスチックフィルムを介在させ、
   かつ該アレイの第２の主面に設けた受発光体毎の個別電
   極を前記２枚の基板の内の第２の基板の配線にフリップ
   チップ接続したことを特徴とする、画像装置。
2. 【請求項２】 受発光アレイの前記第１の主面に共通電
   極を設け、かつ前記プラスチックフィルムを合成樹脂に
   導電性粒子を混入した導電性フィルムとし、該フィルム
   を受発光アレイ毎に分離させて相互に絶縁し、分離した
   各フィルムに受発光アレイの共通電極を接続したことを
   特徴とする、請求項１の画像装置。
3. 【請求項３】 前記導電性フィルムと第２の基板との間
   に、受発光アレイに対応した穴を設けて受発光アレイを
   収容した絶縁フィルムを配設したことを特徴とする、請
   求項２の画像装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁フィルムの熱変形温度を前記導
   電性フィルムの熱変形温度よりも高くしたことを特徴と
   する、請求項３の画像装置。