JPH09283807A

JPH09283807A - 受発光素子モジュール

Info

Publication number: JPH09283807A
Application number: JP9674196A
Authority: JP
Inventors: Masumi Yanaka; 真澄谷中; Mitsuhiko Ogiwara; 光彦荻原; Takaatsu Shimizu; 孝篤清水
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】チップを高密度で正確に実装することがで
き、かつ、不良チップの交換を容易に行なうことが出来
る受発光素子モジュールの提供。【解決手段】発光部（ＬＥＤ）１５を複数個配列した
チップ（ＬＥＤチップ）１３を半導体基板面１１上に互
いに離間してアレイ状に配列して実装したＬＥＤモジュ
ールにおいて、ＬＥＤチップ１３として、高チップ１３
ａと、この高チップ１３ａの厚さよりも厚さの薄い低チ
ップ１３ｂとを交互に配列してあり、そして、高チップ
１３ａの低チップ１３ｂと隣り合う面を、チップを配列
した方向に沿った断面で見て当該高チップ１３ａの下側
よりも当該高チップ１３ａの上側が張り出した斜面１７
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、受発光素子モジ
ュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】受発光素子モジュールの一例として、Ｌ
ＥＤ（Light Emitting Diode）を多数具えた直方体状の
チップ（即ちＬＥＤアレイ）を基板上に多数配置するこ
とにより構成されるもの（以下、ＬＥＤモジュールと称
する）が知られている。ＬＥＤモジュールは、例えば電
子写真プリンタ用のＬＥＤプリントヘッドの光源として
使用される。また、ＬＥＤを受発光部として用いた場
合、ＬＥＤモジュールは、例えば文字や画像を読み取っ
たり、書込んだりするための読み書きヘッドとして使用
される。

【０００３】図４の（Ａ）および（Ｂ）は、このような
ＬＥＤモジュールの一部分を示す概略的な平面図であ
り、特に（Ｂ）は（Ａ）の破線で囲まれた部分の拡大図
である。図４において、１は基板、３はチップ、５は発
光部をそれぞれ示す。ＬＥＤモジュールでは、チップ間
距離をｘとし、それぞれのチップ端部から最短の発光部
（ドット）までの距離（チップ端マージン）をｙとする
と、ｘおよびｙの値は、次の点（１）〜（３）を考慮し
て決められる。

【０００４】（１）チップ間距離ｘは、チップと基板と
の間の熱膨張係数の差による相互干渉を防ぎ、かつ、チ
ップを配列したり不良品のチップ交換をするときに、隣
り合うチップに接触して配列を乱したり、隣り合うチッ
プを傷つけないような範囲の値とする。

【０００５】（２）チップ端マージンｙは、チップ端側
面への漏れ光の発生に起因する素子特性の劣化などのお
それがなく、かつウエハに形成した複数のチップをウエ
ハから個別に切り出すこと（ダイシング）が容易な範囲
の値とする。

【０００６】（３）ＬＥＤモジュール全体のドットピッ
チを均一とするために、隣り合うチップのチップ端の発
光部どうしのピッチ（ドットピッチ）ｚとそれぞれのチ
ップ内のドットピッチｚ₁ とが同一または近似となるよ
うな値にする。

【０００７】上述の（１）〜（３）の兼ね合いにより
ｘ、ｙ、ｚの値が決められ、ダイスボンディング等によ
り、基板上に順次にチップを配置してＬＥＤモジュール
を形成するのが一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の受発光素子モジュールおよびその形成方
法においては、受発光部が高密度のチップの場合、チッ
プ間距離を十分取ることが難しいという問題点があっ
た。

【０００９】例えば、図４におけるチップ端マージンｙ
を４μｍとした場合と、８μｍとした場合とにおいて、
４００ＤＰＩ、６００ＤＰＩ、１２００ＤＰＩ、２４０
０ＤＰＩのそれぞれのチップがとりうるチップ間距離の
例を、次の表１に示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】表１からも理解できるように、発光部が密
なチップであるほど、チップ間距離がとりうる値が小さ
くなっていることが分かる。一方、チップ間距離を十分
にとることができれば、チップを配列したり、不良チッ
プを除去する際に隣り合うチップに接触することによ
り、チップの配列を乱したり、チップを傷つけたりする
危険性が少なくなり、従って、チップの配列やチップの
交換を容易に行うことができるという利点がある。しか
し、現在の実装技術においては、発光部が密なチップの
場合、チップ間距離を十分にとろうとすると、正確な実
装が難しい。表１では、チップ端マージンが４μｍおよ
び８μｍの場合について示したが、ボンディング誤差等
を考慮に入れると、既に述べてある（２）の条件を満た
す他の値のチップ端マージンをとった場合においても、
実質的には１２００ＤＰＩ以上の密度のチップになる
と、正確な実装が難しいと認識されている。

【００１２】このため、チップを高密度で正確に実装す
ることができ、かつ、不良チップの交換を容易に行なう
ことが出来るような、受発光素子モジュールの出現が望
まれていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の受
発光素子モジュールによれば、発光部または受光部とし
て使用できる受発光部を複数個配列したチップを基板面
上に互いに離間してアレイ状に配列して実装した受発光
素子モジュールにおいて、チップとして、高チップと、
この高チップの厚さよりも厚さの薄い低チップとを交互
に配列してあり、高チップの低チップと隣り合う面が、
チップを配列した方向に沿った断面で見て当該高チップ
の下側よりも当該高チップの上側が張り出した斜面であ
ることを特徴とする。

【００１４】従って、この発明の受発光素子モジュール
によれば、斜面が張り出しているため、低チップの上面
の高さでの水平方向でのチップ間距離を十分に取ること
もできる。このため、チップを高密度で配列した場合で
も、チップの実装または交換の際に、チップが隣り合う
チップに接触することにより、チップの配列を乱した
り、チップを傷つけたりする危険性を低減することがで
きる。その結果、チップを高密度で正確に実装すること
ができ、かつ、不良チップの交換を容易に行なうことが
出来る。

【００１５】また、この発明の受発光素子モジュールに
おいては、従来のように隣り合うチップ上面が同一平面
上に平坦になるようにチップが配置してあるのではな
く、隣り合うチップの高さ方向での実装位置が違えて配
置してある。そして、隣り合うチップよりもチップの上
面が高い高チップの側面を上側が張り出した斜面とする
ことにより、側面が基板面に対して垂直である場合に比
べて、斜面が張り出している分だけチップ端マージンを
十分取ることができる。

【００１６】また、斜面が張り出している分だけ、隣り
合うチップ端の受発光部どうしの距離を近づけて、チッ
プ内のドットピッチと同一または近似となるような値に
することができる。その結果、チップ間距離を確保しつ
つ、複数のチップにわたって受発光部を等ピッチで配列
することができる。

【００１７】また、好ましくは、基板面を上側からみ
て、高チップの低チップと隣り合う端部と、低チップの
高チップと隣り合う端部とが重なり合っていると良い。
低チップの高チップと隣り合う端部とが重なり合ってい
れば、チップ端マージンをより広く取ることができる。
その結果、受発光部の集積度がより高くなっても、端部
が重なり合っている分だけ一定のマージンを確保しつ
つ、受発光部の等ピッチで配列することができる。

【００１８】また、好ましくは、低チップの高チップと
隣り合う面が、チップを配列した方向に沿った断面で見
て、当該低チップの下側よりも当該低チップの上側が張
り出した斜面であると良い。その結果、基板面上でのチ
ップ間距離を広く取ることができる。このため、チップ
と基板面とを接続するＡｇペーストが毛細管現象によっ
てチップの上面に上ってくることを抑制することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態につき説明をする。各図は、発明が理解で
きる程度に各構成成分の大きさ、形状および位置関係等
を概略的に示してあるにすぎず、したがって、この発明
は図示例にのみ限定されるものではない。尚、断面を示
すハッチングは一部分を除き省略してある。なお、ここ
では、受発光素子モジュールとしてＬＥＤプリントヘッ
ドのＬＥＤモジュールを用いた場合について説明する。

【００２０】＜第１の実施の形態＞図１の（Ａ）および
（Ｂ）は、この発明の受発光素子モジュールの第１の実
施の形態の説明に供する図であり、（Ａ）はＬＥＤプリ
ントヘッドのＬＥＤモジュールの一部の概略的な平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）をＸ−Ｘ線で切って矢印の方向
にみたときの断面図である。なお、基板１１上の配線等
は省略して示してある。

【００２１】この実施の形態のＬＥＤモジュールによれ
ば、発光部（ＬＥＤ）１５を複数個配列したチップ（Ｌ
ＥＤチップ）１３を半導体基板面１１上に互いに離間し
てアレイ状に配列して実装したＬＥＤモジュールにおい
て、ＬＥＤチップ１３として、高チップ１３ａと、この
高チップ１３ａの厚さよりも厚さの薄い低チップ１３ｂ
とを交互に配列してあり、そして、高チップ１３ａの低
チップ１３ｂと隣り合う面が、チップを配列した方向に
沿った断面で見て当該高チップ１３ａの下側よりも当該
高チップ１３ａの上側が張り出した斜面１７となってい
る。

【００２２】そして、この実施の形態では、図１の
（Ａ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０を上からみ
たとき、複数の発光部（ＬＥＤ）１５を具えたチップ１
３が隙間なくアレイ状に配置されている。このチップ１
３のサイズは縦（ｌ：チップの短手方向、チップの配置
方向に垂直な方向）０．７０ｍｍ、横（ｗ：チップの長
手方向、チップの配置方向に沿う方向）８．０ｍｍであ
る。

【００２３】一方、このＬＥＤモジュール１０を断面図
で見ると、図１の（Ｂ）に示すように、高チップの側壁
を斜面としているので、低チップ１３ｂの上面での水平
方向でのチップ間距離ｄを取ることができる。

【００２４】例えば、高チップの厚さｔ₁ が６００μ
ｍ、低チップの厚さｔ₂ が３００μｍの場合には、斜面
１７の傾斜角度θを２７°とすれば、上からみてチップ
どうしを隙間なく配置しても、低チップ１３ｂの上面で
のこのチップ間距離ｄを約１５μｍとることができる。
また、例えば、高チップの厚さｔ₁ が４００μｍ、低チ
ップの厚さｔ₂ が２００μｍの場合には、斜面１７の傾
斜角度θを３５°とすれば、上からみてチップどうしを
隙間なく配置しても、このチップ間距離ｄを約１５μｍ
とることができる。尚、ここで傾斜角度とは、斜面１７
が基板面１１ａの垂線となす角度をいう。

【００２５】従って、斜面が張り出しているため、低チ
ップの上面の高さでの水平方向でのチップ間距離をより
広く取ることができる。このため、チップを高密度で配
列した場合でも、チップの実装または交換の際に、チッ
プが隣り合うチップに接触することにより、チップの配
列を乱したり、チップを傷つけたりする危険性を低減す
ることができる。その結果、チップを高密度で正確に実
装することができ、かつ、不良チップの交換を容易に行
なうことが出来る。例えば、このチップ間距離ｄを１５
μｍ程度とっておけば、不良チップの交換のときに、棒
状のツールを用いてチップの配列方向と垂直な方向にず
らして、ピンセットで容易に取り除くことができる。

【００２６】また、ＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤプ
リントヘッド用の発光素子アレイであるため、ＬＥＤモ
ジュール１０から所定の間隔をもってレンズアレイが設
置して使用されることになる。このため、高チップと低
チップとの上面の高さの差ｄは、最大でもレンズの焦点
深度内に納まる値とすれば、隣り合うチップ１３どうし
で焦点ずれが起こるおそれがない。

【００２７】尚、高チップ１３ａの斜面は、例えば、ダ
イシングカッターを斜めに傾けてダイシングすることに
より形成することができる。

【００２８】＜第２の実施の形態＞図２の（Ａ）および
（Ｂ）は、この発明の受発光素子モジュールの第２の実
施の形態の説明に供する図であり、（Ａ）はＬＥＤプリ
ントヘッドのＬＥＤモジュールの一部の概略的な平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）をＹ−Ｙ線で切って矢印の方向
にみたときの断面図である。なお、第１の実施の形態と
同様の部分については、詳細な説明を省略する。

【００２９】第２の実施の形態のＬＥＤモジュール２０
は、基板面２１ａを上側からみて、高チップ２３ａの低
チップ２３ｂと隣り合う端部と、低チップの高チップと
隣り合う端部とが重なり合っている。図２の（Ａ）およ
び（Ｂ）において、重なり合っている（オーバーラップ
している）部分をＷで示す。

【００３０】また、このように、低チップ２３ｂの発光
部２５にかからない範囲でオーバーラップさせれば、オ
ーバーラップさせる分、チップ端マージンを広く取るこ
とができる。例えば発光部２５のサイズが縦横８μｍの
１２００ＤＰＩのチップの場合でも、発光部の幅と同程
度のチップ端マージン（８μｍ）を取ることも可能にな
る。８μｍのチップ端マージンは、従来の１２００ＤＰ
ＩのＬＥＤモジュールのチップ端マージンの約２倍の寸
法である。

【００３１】＜第３の実施の形態＞図３の（Ａ）〜
（Ｄ）は、この発明の受発光素子モジュールの第３の実
施の形態の説明に供する図であり、（Ａ）はＬＥＤプリ
ントヘッドのＬＥＤモジュールの一部の概略的な平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）をＺ−Ｚ線で切って矢印の方向
にみたときの断面図である。なお、第１の実施の形態と
同様の部分については、説明を省略することがある。

【００３２】第３の実施の形態のＬＥＤモジュール３０
は、低チップ３３ｂの高チップ３３ａと隣り合う面が、
チップ３３を配列した方向に沿った断面で見て、当該低
チップ３３ｂの下側よりも当該低チップ３３ａの上側が
張り出した斜面３９となっている。このため、チップと
基板面とを接続するＡｇペーストが毛細管現象によって
チップの上面に上ってくることを抑制することができ
る。

【００３３】上述した各実施の形態では、この発明を特
定の条件で構成した例についてのみ説明したが、この発
明は多くの変更および変形を行うことができる。例え
ば、上述した実施の形態では、受発光素子モジュールと
してＬＥＤプリントヘッドに用いられるＬＥＤモジュー
ルの例について説明したが、この発明は、例えば、フォ
トダイオードまたはＣＣＤといった受光素子を用いた受
光素子モジュールにも適用することができる。この受光
素子モジュールは、例えばイメージセンサに用いられ
る。

【００３４】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の受発光素子モジュールによれば、チップとし
て、高チップと、この高チップの厚さよりも厚さの薄い
低チップとを交互に配列し、高チップの低チップと隣り
合う面が、チップを配列した方向に沿った断面で見て当
該高チップの下側よりも当該高チップの上側が張り出し
た斜面としている。このため、側面が基板面に対して垂
直である場合に比べて、斜面が張り出している分だけ、
低チップの上面の高さでの水平方向でのチップ間距離を
広く取ることができる。このため、チップを高密度で配
列した場合でも、チップの実装または交換の際に、チッ
プが隣り合うチップに接触することにより、チップの配
列を乱したり、チップを傷つけたりする危険性を低減す
ることができる。その結果、チップを高密度で正確に実
装することができ、かつ、不良チップの交換を容易に行
なうことが出来る。また、斜面が張り出している分だけ
チップ端マージンを十分取ることができる。

【００３５】また、斜面が張り出している分だけ、隣り
合うチップ端の受発光部どうしの距離を近づけて、チッ
プ内のドットピッチと同一または近似となるような値に
することができる。その結果、チップ間距離を確保しつ
つ、複数のチップにわたって受発光部を等ピッチで配列
することができる。

【００３６】また、基板面を上側からみて、高チップの
低チップと隣り合う端部と、低チップの高チップと隣り
合う端部とを重なり合わせれば、端部どうしが、重なり
合っている分だけ、チップ間隔を広くとることができ
る。また、重なり合っている分だけ、受発光部の集積度
がより高くなっても受発光部を等ピッチでの配列を図る
ことができる。

【００３７】また、低チップの高チップと隣り合う面
を、チップを配列した方向に沿った断面で見て、当該低
チップの下側よりも当該低チップの上側が張り出した斜
面とすれば、基板面上でのチップ間距離を広く取ること
ができる。このため、チップと基板面とを接続するＡｇ
ペーストが毛細管現象によってチップの上面に上ってく
ることを抑制することができる。

【００３８】したがって、この発明の受発光素子モジュ
ールによれば、チップを高密度に配列してもチップ間距
離を広く取って、チップの実装または不良チップの交換
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の受発光素子
モジュールの第１の実施の形態の説明に供する図であ
る。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の受発光素子
モジュールの第２の実施の形態の説明に供する図であ
る。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の受発光素子
モジュールの第３の実施の形態の説明に供する図であ
る。

【図４】（Ａ）は、従来のＬＥＤモジュールの一部分を
示す概略的な平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の破線で囲
まれた部分の拡大図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０：ＬＥＤモジュール（受発光素子モジ
ュール）１１、２１、３１：基板１１ａ、２１ａ、３１ａ：基板面１３、２３、３３：チップ１３ａ、２３ａ、３３ａ：高チップ１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ：低チップ１５、２５、３５：発光部（ＬＥＤ）１７、２７、３７：（高チップの）斜面３９：（低チップの）斜面

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/028 1/19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部または受光部として使用できる受
発光部を複数個配列したチップを基板面上に互いに離間
してアレイ状に配列して実装した受発光素子モジュール
において、前記チップとして、高チップと、該高チップの厚さより
も厚さの薄い低チップとが交互に配列してあり、前記高チップの前記低チップと隣り合う面が、前記チッ
プを配列した方向に沿った断面で見て当該高チップの下
側よりも当該高チップの上側が張り出した斜面であるこ
とを特徴とする受発光素子モジュール。
【請求項２】請求項１に記載の受発光素子モジュール
において、前記基板面を上側からみて、前記高チップの前記低チッ
プと隣り合う端部と、前記低チップの前記高チップと隣
り合う端部とが重なり合っていることを特徴とする受発
光素子モジュール。
【請求項３】請求項１に記載の受発光素子モジュール
において、前記低チップの前記高チップと隣り合う面が、前記チッ
プを配列した方向に沿った断面で見て、当該低チップの
下側よりも当該低チップの上側が張り出した斜面である
ことを特徴とする受発光素子モジュール。