JPH09150549A - 画像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像素子アレイの電極が接続される配線導体に
剥離が発生し、画像素子アレイの電極を外部電気回路に
確実、強固に電気的接続できない。 【解決手段】複数個のレンズを所定の間隔で直線状に配
列支持したレンズプレートと、ベースプレート４に受光
面もしくは発光面を有する複数の画像素子アレイ２を直
線状に配列実装させた画像素子部材とから成り、前記レ
ンズプレートと画像素子部材とを各画像素子アレイと各
レンズとが１対１に対応するように併設固定させた画像
装置であって、前記画像素子部材のベースプレート４は
透光性基板５にエッチングにより開けられた穴６ａを有
し、且つ該穴６ａ周辺から複数個の配線導体７が導出し
ている樹脂シート６を貼着して形成されており、前記配
線導体７に画像素子アレイ２の各電極２ａが、該画像素
子アレイ２の受光面もしくは発光面を穴６ａに対向させ
た状態でフリップチップ接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光プリンタヘッド等
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
等に使用されている画像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像装置、例えば光プリンタヘッ
ド等の画像形成装置に使用される画像装置は通常、複数
個のレンズをエポキシ樹脂等の接着剤を介し所定の間隔
で直線状に配列支持させたポリカーボネート等の樹脂か
ら成るレンズプレートと、多数の発光ダイオード素子ア
レイが直線状に配列実装されたポリカーボネート等の樹
脂から成るベースプレートとを、各レンズと各発光ダイ
オード素子アレイとが１対１に対応するように併設固定
させた構造を有しており、各発光ダイオード素子アレイ
の各発光ダイオード素子を外部電気信号に対応させて個
々に選択的に発光させるとともに、該各発光ダイオード
素子が発光した光をレンズを介して外部の感光体面に結
像させ、感光体に潜像を形成させることによって画像形
成装置として機能する。

【０００３】尚、前記ベースプレート上に直線状に配列
実装される発光ダイオード素子アレイは一般にその内部
に６４個の発光ダイオード素子が直線状に配列されて構
成されており、Ｂ４サイズの画像形成装置に使用する場
合には前記発光ダイオード素子アレイはその３２個が各
々を各レンズに１対１に対応するようにしてベースプレ
ート上に載置されることとなる。

【０００４】また前記ベースプレート上に直線状に配列
実装させた発光ダイオード素子アレイはその各電極がベ
ースプレート表面に予め被着させておいた配線導体にボ
ンディングワイヤを介して電気的に接続されており、ベ
ースプレート表面の配線導体を外部電気回路に接続する
ことによって各発光ダイオード素子アレイの発光ダイオ
ード素子は配線導体及びボンディングワイヤを介し外部
電気回路に接続されることとなる。

【０００５】しかしながら、この従来の画像装置におい
ては、発光ダイオード素子アレイの各電極がベースプレ
ートの配線導体にボンディングワイヤを介して接続され
ており、発光ダイオード素子アレイの電極数は極めて多
いことから発光ダイオード素子アレイの電極をベースプ
レートの配線導体に電気的接続するのに長時間が必要
で、画像装置の製造作業性が悪く、製品としての画像装
置を高価とする欠点を有していた。

【０００６】尚、上述の従来例においては、光プリンタ
ヘッド等の画像形成装置に使用される画像装置を例に採
って説明したが、固体撮像素子アレイを用いたイメージ
センサ等の画像読み取り装置等に使用される画像装置に
おいても同様の欠点を有する。

【０００７】そこで上記欠点を解消するために本願出願
人は先に結晶化ガラスや石英等の透光性材料から成るベ
ースプレートの表面に予め薄膜形成法によって所定パタ
ーンの配線導体を被着させておき、該配線導体に画像素
子アレイの各電極を半田を介しフリップチップ接続によ
り接続させた画像装置を提案した。

【０００８】かかる画像装置によれば画像素子アレイの
電極がベースプレートに被着させた配線導体にフリップ
チップ接続により接続されることから、画像素子アレイ
の多数の電極がベースプレートの配線導体に全て一度
に、且つ強固に接続されることとなり、画像装置の生産
性が極めて優れたものとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像装置においては、結晶化ガラスや石英等から成
るベースプレートの表面が平滑であることから、ベース
プレートに蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法等の薄膜形成法によって所定パターンに被着さ
れた配線導体の被着強度が弱く、そのためベースプレー
トに被着させた配線導体に画像素子アレイの電極を半田
を介してフリップチップ接続する際、配線導体がベース
プレートより剥離し、画像素子アレイの各電極を外部電
気回路に確実、且つ強固に電気的接続することができな
いという欠点を誘発した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記諸欠点に鑑
み案出されたもので、複数個のレンズを所定の間隔で直
線状に配列支持したレンズプレートと、ベースプレート
に受光面もしくは発光面を有する複数の画像素子アレイ
を直線状に配列実装させた画像素子部材とから成り、前
記レンズプレートと画像素子部材とを各画像素子アレイ
と各レンズとが１対１に対応するように併設固定させた
画像装置であって、前記画像素子部材のベースプレート
は透光性基板にエッチングにより開けられた穴を有し、
且つ該穴周辺から複数個の配線導体が導出している樹脂
シートを貼着して形成されており、前記配線導体に画像
素子アレイの各電極が、該画像素子アレイの受光面もし
くは発光面を穴に対向させた状態でフリップチップ接続
されることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の画像装置によれば、ベースプレー
トを透光性基板にエッチングにより開けられた穴を有
し、且つ該穴周辺から複数個の配線導体が導出している
樹脂シートを貼着することによって形成したことから、
配線導体の透光性基板に対する取着強度が極めて強いも
のとなり、その結果、配線導体に画像素子アレイの電極
を半田を介しフリップチップ接続しても、配線導体が透
光性基板より剥離することはなく、画像素子アレイの各
電極を外部電気回路に確実、且つ強固に電気的接続する
ことが可能となる。

【００１２】更に本発明の画像装置によれば、画像素子
アレイの各電極をベースプレートの配線導体にフリップ
チップ接続により電気的に接続することから、各画像素
子アレイの電極数が極めて多い場合でも、その全てがベ
ースプレートの配線導体に一度に、且つ強固に電気的接
続されることとなり、その結果、画像装置の生産性が極
めて優れたものとなり、製品としての画像装置が安価に
なる。

【００１３】また、本発明の画像装置の製造方法は、前
記樹脂シートを下記工程ａ乃至ｃにより形成したことを
特徴とするものである。

【００１４】工程ａ：少なくとも一主面全面に金属箔を
被着させた樹脂シートをケミカルエッチングし、樹脂シ
ート及び金属箔に穴を形成する。

【００１５】工程ｂ：前記金属箔上で前記穴の周辺に所
定パターンの第１レジスト膜を被着させるとともに、該
第１レジスト膜と前記穴との間に帯状の第２レジスト膜
を被着させる。

【００１６】工程ｃ：前記第１，第２レジスト膜が被着
された樹脂シートをエッチング液に浸漬し金属箔の露出
部分をエッチング除去して、所定パターンの複数個の配
線導体を形成する。

【００１７】本発明の画像装置の製造方法によれば、樹
脂シートの穴と第１レジスト膜との間に被着させた帯状
の第２レジスト膜が穴より流れ込むエッチング液を良好
にせき止めることから、流れの強いエッチング液が第１
レジスト膜の直下に位置する金属箔のエッジ部に当たる
ことはない。これによって金属箔のオーバーエッチング
が有効に防止され、所定パターンの配線導体を正確に形
成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１〜図３は本発明の画像装置を画像形
成装置としての光プリンタヘッドに採用した場合の一形
態を示し、１は画像素子部材、２は発光ダイオード素子
アレイ、３はレンズプレートである。

【００１９】前記画像素子部材１はベースプレート４と
複数個の発光ダイオード素子アレイ２とから成り、前記
ベースプレート４は発光ダイオード素子アレイ２を支持
する支持部材として作用し、その下面に複数個の発光ダ
イオード素子アレイ２が直線状に配列実装されている。

【００２０】前記画像素子部材１のベースプレート４は
図３に示すように配線導体７を有する樹脂シート６を透
光性基板５の下面に接着剤を介し貼着させて形成されて
おり、該透光性基板５は石英やサファイア、結晶化ガラ
ス、ホウケイ酸系の透光性ガラス等の透光性材料から成
り、配線導体７を有する樹脂シート６を支持するととも
に発光ダイオード素子アレイ２を支持する支持母材とし
て作用する。

【００２１】また前記透光性基板５に貼着される樹脂シ
ート６はポリイミドやポリエステル等の有機樹脂をシー
ト状に成形したものから成り、下面に銅等の金属材料か
ら成る配線導体７が所定パターンに被着されている。

【００２２】前記樹脂シート６はその中央部にエッチン
グにより開けられた穴６ａを有しており、該穴６ａは発
光ダイオード素子アレイ２と後述するレンズ８との光の
通路を形成するための窓部となる。

【００２３】更に前記樹脂シート６の下面には穴６ａの
周辺から複数個の配線導体７が導出されており、配線導
体７には発光ダイオード素子アレイ２の各電極２ａが該
発光ダイオード素子アレイ２の発光面を穴６ａに対向さ
せた状態で接続されている。前記配線導体７は発光ダイ
オード素子アレイ２の各電極２ａを所定の外部電気回路
に電気的に接続する作用を為し、銅等の良導電性の金属
材料で形成される。また前記配線導体７には発光ダイオ
ード素子アレイ２の各電極２ａが半田等を介してフリッ
プチップ接続、具体的には配線導体７に各発光ダイオー
ド素子アレイ２の各電極２ａを、該配線導体７と発光ダ
イオード素子アレイ２の各電極２ａとが間に半田を挟み
対向するようにして載置させ、しかる後、前記半田を加
熱溶融させ、配線導体７と発光ダイオード素子アレイ２
の各電極２ａとを半田接合させることによって各発光ダ
イオード素子アレイ２はベースプレート４の下面に実装
される。この場合、各発光ダイオード素子アレイ２の各
電極２ａはその総数が極めて多かったとしてもその全て
が透光性基板５の下面に貼着されている樹脂シート６の
配線導体７に半田を介して一度に、且つ強固に電気的接
続されることから、発光ダイオード素子アレイ２の各電
極２ａと樹脂シート６の配線導体７との電気的接続を極
めて短時間に行うことができ、画像装置の組立の作業
性、生産性が大きく向上する。

【００２４】更に前記配線導体７を有する樹脂シート６
は透光性基板５に例えば、エポキシ樹脂等から成る接着
剤を介して貼着されており、その接合強度は表面が平滑
な透光性基板に薄膜形成法により配線導体を被着させた
時と比べて極めて強く、そのため配線導体７に発光ダイ
オード素子アレイ２の各電極２ａを半田を介してフリッ
プチップ接続する際、配線導体７を有する樹脂シート６
が透光性基板５より剥離することはなく、これによって
発光ダイオード素子アレイ２の各電極２ａを外部電気回
路に確実、且つ強固に電気的接続することが可能とな
る。

【００２５】また更に前記樹脂シート６の配線導体７に
フリップチップ接続される発光ダイオード素子アレイ２
は複数個の発光ダイオード素子２ｂから成り、該発光ダ
イオード素子２ｂは外部電気信号に対応して個々に選択
的に発光し、発光した光を外部の感光体Ｐ表面に照射す
ることによって感光体Ｐに画像を形成するための潜像を
形成する。

【００２６】前記発光ダイオード素子２ｂはＧａＡｓＰ
系、ＧａＰ系の発光ダイオードが使用され、例えばＧａ
ＡｓＰ系の発光ダイオードの場合には、まずＧａＡｓの
基板を炉中にて高温に加熱するとともにＡｓＨ₃ （アル
シン）とＰＨ₃ （ホスヒン）とＧａ（ガリウム）を適量
に含むガスを接触させて基板表面にｎ型半導体のＧａＡ
ｓＰ（ガリウム−砒素−リン）の単結晶を成長させ、次
にＧａＡｓＰ単結晶表面にＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化シリコン）
の窓付膜を被着させるとともに該窓部にＺｎ（亜鉛）の
ガスをさらし、ｎ型半導体のＧａＡｓＰ単結晶の一部に
Ｚｎを拡散させてｐ型半導体を形成し、ｐｎ接合をもた
すことによって形成される。

【００２７】尚、前記発光ダイオード素子２ｂはＢ４サ
イズの光プリンタヘッドの場合、２０４８個（１ｍｍ当
たり８個）が直線状に配列されており、具体的には６４
個の発光ダイオード素子２ｂを一単位とした発光ダイオ
ード素子アレイ２を３２個、直線状に配列することによ
って２０４８個の発光ダイオード素子２ｂがベースプレ
ート４に配列実装される。

【００２８】更に前記ベースプレート４に発光ダイオー
ド素子アレイ２を配列実装させて成る画像素子部材１は
その上部に一定間隔を隔てて液晶ポリマー樹脂等から成
るレンズプレート３が併設されており、該レンズプレー
ト３には複数個の穴３ａが直線状に配列形成されている
とともに穴３ａを塞ぐようにしてレンズ８が樹脂等の接
着剤を介して接着固定されている。

【００２９】前記レンズプレート３は複数個のレンズ８
を所定の間隔で支持する支持部材として作用し、また穴
３ａは発光ダイオード素子アレイ２の各発光ダイオード
素子２ｂが発する光をレンズ８へ透過させる作用を為
す。

【００３０】また前記レンズプレート３に支持された各
レンズ８は各発光ダイオード素子２ｂが発する光を感光
体Ｐ面に照射させる作用を為し、アクリル樹脂やポリカ
ーボネート樹脂等の透明樹脂、或いはガラス等の透明無
機物で形成されたレンズが好適に使用される。

【００３１】前記各レンズ８のレンズプレート３への固
定は、各レンズ８の外表面の一部をレンズプレート３に
例えば、エポキシ樹脂系の接着剤を介し接着することに
よって行われる。

【００３２】更に前記画像素子部材１及び複数個のレン
ズ８を有するレンズプレート３はその各々を一対の支持
体９，９に固定させることによって各発光ダイオード素
子アレイ２と各レンズ８とが所定間隔を隔てて１対１に
対応するように併設されている。

【００３３】前記一対の支持体９，９はその上部に第１
の基準面９ａを、下部に第２の基準面９ｂを有してお
り、支持体９の第１基準面９ａにレンズプレート３の下
面外周部を、支持体９の第２基準面９ｂに画像素子部材
１を構成する透光性基板５の上面外周部を各々、当接固
定させることによって各発光ダイオード素子アレイ２と
各レンズ８とは間に所定距離を隔てて１対１に対応する
ようになっている。

【００３４】かくして、上述の画像形成装置は、画像素
子部材１の直線状に配列実装されている発光ダイオード
素子アレイ２の各発光ダイオード素子２ｂに所定の電力
を印加させ、各発光ダイオード素子２ｂを個別に選択的
に発光させるとともに該各発光ダイオード素子２ｂが発
光した光をレンズ８を介して外部の感光体Ｐ面に結像さ
せ、感光体Ｐに所定の潜像を形成することによって画像
形成装置として機能する。

【００３５】次に上述の画像形成装置に用いる樹脂シー
ト６の製法について各工程毎に説明する。

【００３６】（工程ａ）まず下面全体に銅箔を被着させ
た樹脂シート６を準備し、これをケミカルエッチングし
て樹脂シート６及び銅箔に穴６ａを形成する。

【００３７】前記樹脂シート６の穴６ａは、例えば樹脂
シート６がポリイミドから成る場合はジメチルホルムア
ミドで、ポリエステルから成る場合はジメチルスルホン
酸オキサイドでケミカルエッチングすることによって所
定形状に形成される。この場合、樹脂シート６の穴６ａ
はケミカルエッチングにより形成されることから、穴６
ａを任意の所定寸法、形状に極めて高精度に形成するこ
とができる。

【００３８】（工程ｂ）次に、前記樹脂シート６の下面
に従来周知のフォトリソグラフィー技術を採用すること
によって複数個の配線導体７をパターン形成する。

【００３９】まず、図４に示す如く、前記銅箔上で前記
穴６ａの周辺に、露光及び現像の工程を経て、配線導体
７のパターン形状に応じた所定パターンの第１レジスト
膜１１ａを被着させるとともに、該第１レジスト膜１１
ａと前記穴６ａとの間に帯状の第２レジスト膜１１ｂを
被着させる。

【００４０】（工程ｃ）そして最後に、前記第１レジス
ト膜１１ａ，第２レジスト膜１１ｂが被着された樹脂シ
ート６を塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液、過酸化
水素／硫酸溶液等のエッチング液に所定時間浸漬し銅箔
の露出部分（レジスト膜１１ａ，１１ｂが被着されてい
ない部分）をエッチング除去し、しかる後、前記第１レ
ジスト膜１１ａ，第２レジスト膜１１ｂを樹脂シート６
上から剥離・除去することによって所定パターンの複数
個の配線導体７を有した樹脂シート６が得られる。

【００４１】尚、上述のエッチング工程において、樹脂
シート６の穴６ａと第１レジスト膜１１ａとの間に被着
させた帯状の第２レジスト膜１１ｂは、穴６ａより流れ
込むエッチング液を良好にせき止め、流れの強いエッチ
ング液が第１レジスト膜１１ａの直下に位置する銅箔の
エッジ部に当たらないようにするためのもので、これに
よって銅箔のオーバーエッチングが有効に防止され、所
定パターンの配線導体７を正確に形成することができ
る。このとき、樹脂シート下面の、穴６ａと配線導体７
との間には帯状の銅箔が残ることとなるが、第１レジス
ト膜１１ａと第２レジスト膜１１ｂとの間に十分な間隔
を設けておけば配線導体７と帯状銅箔との間に短絡が発
生することはなく、またこのような帯状銅箔を各発光ダ
イオード素子アレイ２のグランド端子に接続させておけ
ば、これをそのままグランド電極として用いることもで
きる。

【００４２】また、このようなオーバーエッチングの防
止方法として、前述の方法以外に、穴６ａ近傍の第１レ
ジスト膜１１ａをオーバーエッチングされる分だけ予め
幅広になしておいても良く、このような方法によっても
所定パターンの配線導体７を得ることができる。

【００４３】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能であり、例えば、上述の形態では光プリン
タヘッド等の画像形成装置に使用する場合を例に採って
説明したが、発光ダイオード素子アレイを固体撮像素子
アレイに変えてイメージセンサ等の画像読み取り装置に
適用しても良い。

【００４４】また上述の形態において、前記画像素子部
材１の透光性基板５とレンズプレート３との間で、且つ
隣接する発光ダイオード素子アレイ２間に光遮光板１０
を配置させておくと、該光遮光板１０によって発光ダイ
オード素子アレイ２の各発光ダイオード素子２ｂが発し
た光は隣接する発光ダイオード素子アレイ２側に広がる
ことはなく、その結果、各発光ダイオード素子２ｂが発
した光はそれに対向するレンズ８のみを介して外部の感
光体Ｐ面に照射結像され、感光体Ｐに鮮明で、且つ正確
な潜像を形成することが可能となる。従って、前記画像
素子部材１の透光性基板５とレンズプレート３との間
で、且つ隣接する発光ダイオード素子アレイ２間には光
遮光板１０を配置させておくことが好ましい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、画像素子部
材のベースプレートを、エッチングにより開けられた穴
を有し、且つ該穴周辺から複数個の配線導体が導出して
いる樹脂シートを透光性基板に貼着して形成したことか
ら、配線導体の透光性基板に対する取着強度が極めて強
いものとなり、その結果、配線導体に画像素子アレイの
電極を半田を介しフリップチップ接続しても配線導体が
透光性基板より剥離することはなく、画像素子アレイの
各電極を外部電気回路に確実、且つ強固に電気的接続す
ることが可能となる。

【００４６】また本発明の画像装置によれば、画像素子
アレイの各電極をベースプレートの配線導体にフリップ
チップ接続により電気的接続することから、画像素子ア
レイの電極数が極めて多い場合であってもその全てがベ
ースプレートの配線導体に一度に、且つ強固に電気的接
続されることとなり、その結果、画像装置の生産性が極
めて優れたものとなり、製品としての画像装置が安価に
なる。

【００４７】そして本発明の画像装置の製造方法によれ
ば、前記樹脂シートにフォトリソグラフィー技術によっ
て複数個の配線導体を形成する際、配線導体をパターン
形成するための第１レジスト膜と前記穴との間に帯状の
第２レジスト膜を被着させ、この状態で樹脂シートをエ
ッチング液に浸漬することから、前記第２レジスト膜が
穴より流れ込むエッチング液を良好にせき止め、流れの
強いエッチング液が第１レジスト膜の直下に位置する金
属箔のエッジ部に当たることはない。これにより、金属
箔のオーバーエッチングが有効に防止され、所定パター
ンの配線導体を正確に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像装置を画像形成装置としての光プ
リンタヘッドに採用した場合の一形態を示す断面図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】図１に示す光プリンタヘッドの要部拡大断面図
である。

【図４】本発明の画像装置の製造方法を説明するための
図である。

【符号の説明】

１・・・・・画像素子部材 ２・・・・・発光ダイオード素子アレイ ２ａ・・・・発光ダイオード素子アレイの電極 ２ｂ・・・・発光ダイオード素子 ３・・・・・レンズプレート ４・・・・・ベースプレート ５・・・・・透光性基板 ６・・・・・樹脂シート ６ａ・・・・樹脂シートの穴 ７・・・・・配線導体 ８・・・・・レンズ Ｐ・・・・・感光体 １１ａ・・・第１レジスト膜 １１ｂ・・・第２レジスト膜

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｈ０５Ｋ 1/18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のレンズを所定の間隔で直線状に配
   列支持したレンズプレートと、ベースプレートに受光面
   もしくは発光面を有する複数の画像素子アレイを直線状
   に配列実装させた画像素子部材とから成り、前記レンズ
   プレートと画像素子部材とを各画像素子アレイと各レン
   ズとが１対１に対応するように併設固定させた画像装置
   であって、 前記画像素子部材のベースプレートは透光性基板にエッ
   チングにより開けられた穴を有し、且つ該穴周辺から複
   数個の配線導体が導出している樹脂シートを貼着して形
   成されており、前記配線導体に画像素子アレイの各電極
   が、該画像素子アレイの受光面もしくは発光面を穴に対
   向させた状態でフリップチップ接続されることを特徴と
   する画像装置。
2. 【請求項２】前記請求項１記載の画像装置に用いる樹脂
   シートを下記工程ａ乃至ｃにより形成したことを特徴と
   する画像装置の製造方法。 工程ａ：少なくとも一主面全面に金属箔を被着させた樹
   脂シートをケミカルエッチングし、樹脂シート及び金属
   箔に穴を形成する。 工程ｂ：前記金属箔上で前記穴の周辺に所定パターンの
   第１レジスト膜を被着させるとともに、該第１レジスト
   膜と前記穴との間に帯状の第２レジスト膜を被着させ
   る。 工程ｃ：前記第１，第２レジスト膜が被着された樹脂シ
   ートをエッチング液に浸漬し金属箔の露出部分をエッチ
   ング除去して、所定パターンの複数個の配線導体を形成
   する。