KR920003079B1 - Printer head - Google Patents

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KR920003079B1
KR920003079B1 KR1019870012748A KR870012748A KR920003079B1 KR 920003079 B1 KR920003079 B1 KR 920003079B1 KR 1019870012748 A KR1019870012748 A KR 1019870012748A KR 870012748 A KR870012748 A KR 870012748A KR 920003079 B1 KR920003079 B1 KR 920003079B1
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김번중
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삼성전자 주식회사
강진구
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/45—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays

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Abstract

A print wiring (9) made of a metal or other conductive material is formed upon a ceramic substrate (5) by applying a photo etching or other process, the wiring (9) extending from a driving IC (2) to the edge of the ceramic substrate (5). An LED array chip (1) consisting of a light emitting part (10) and a bonding pad (8) is installed by applying a thermal pressing process or using a conductive adhesive so as for the light emitting part (10) to emit light to the outside of the substrate (5). A common electrode of the LED array chip (1) is connected to a proper position on the substrate (5). The invention reduces the number of the wire bonding to a great degree.

Description

프린터 헤드Printer head

제1a도 및 b도 종래 발광소자 어레이를 이용한 프린터 헤드의 부분 분해사시도 및 세라믹 기판부의 확대단면도, c도는 제1a도에 도시한 프린터 헤드의 등가회로도, d도는 하나의 LED칩을 도시한 평면도.1A and B are partially exploded perspective views of a print head using a conventional light emitting element array, and an enlarged cross-sectional view of a ceramic substrate portion, c is an equivalent circuit diagram of the print head shown in FIG. 1A, and d is a plan view showing one LED chip.

제2도는 종래 발광소 어레이칩과 기판의 조빌상세도.2 is a detailed drawing of a conventional light emitting array chip and a substrate.

제3도의 a 및 b도는 본 발명 프린터 헤드 발광부의 상세도 및 단면도, c도는 다수의 LED칩의 구성도.3 is a detailed view and a cross-sectional view of the printer head light emitting unit of the present invention, and c is a configuration diagram of a plurality of LED chips.

제4도는 제3도에 도시한 본 발명 프린터 헤드의 등가회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of the printer head of the present invention shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : LED 어레이칩 2 : 구동용 IC1: LED Array Chip 2: Driving IC

3 : 본딩와이어 4 : CCB 본딩3: bonding wire 4: CCB bonding

5 : 세라믹 기판 6 : 히트씽크5: ceramic substrate 6: heatsink

6´ : 외부연결단자 7 : 로드렌즈 어레이6´: External connector 7: Rod lens array

8 : 본딩패드 9 : 프린트 배선8: bonding pad 9: printed wiring

10 : 발광부 11 : 칩 어레이10 light emitting unit 11 chip array

12 : 공통전극용 와이어본딩12: wire bonding for common electrode

본 발명은 칩을 업사이드 다운 방식의 플립칩(flip chip) 본딩하여 발광부가 세라믹 기판 밖으로 돌출하게 한 발광소자 어레이의 프린터 헤드에 관한 것으로, 특히 다이본딩 및 와이어본딩의 구조적 취약점을 개선하여 성능과 신뢰도를 향상시킨 프린터 헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printer head of a light emitting device array in which a light emitting part protrudes out of a ceramic substrate by flipping a chip with an upside down flip chip. It is related to the print head improved.

일반적으로 발광소자 어레이를 이용한 종래의 프린터 헤드는 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 LED어레이칩(1)과 구동용 IC(2)등이 본딩와이어(3)와 프린트배선(9) 및 CCB 본딩(4)등의 기구에 의하여 전기적으로 연결된 세라믹 기판(5)이 히트씽크(6)상에 배열되어 칩어레이(11)의 LED 어레이칩(1)에서 발광된 빛이 로드렌즈어레이(7)를 통하여 프린트 드럼등에 조사되도록 되어 있으며, 구동용 IC(2)는 외부연결단자(6´)를 통하여 연결되는 것으로 이와같은 프린터 헤드는 제2도에 도시한 LED 어레이칩 및 본딩와이어 등의 확대도에서와 같이 LED 어레이칩(1)의 본딩패드(8)는 본딩와이어(3)에 의하여 세라믹 기판(5)상의 프린트배선(9)과 연결되고, 발광부(10)의 밀도는 본딩패드(8)의 크기에 좌우된다. 즉, 400dpi(dot per inch)의 경우 발광부(10)의 피치는 약 63μm이므로 볼 본딩(ballbondign)이나 웨지 본딩(wedge bonding)의 최소요구 치수인 패드사이즈 약 100μm 조건을 의해서 칩이 서로 교대로 배열된 모양으로 1인치당 400회의 와이어본딩이 필요하게 되며, 따라서 프린터 헤드의 조립시 기계적인 접촉이나 충격등으로 본딩 와이어(3)가 서로 단락되거나 끊어지기 쉬운 결점이 있을 뿐만 아니라 본딩패드(8)의 사이즈가 발광부(10)의 피치 63μm보다 크기 때문에 인접 발광부의 본딩패드가 서로 마주보고 배열되어 발광부에 대한 상대적인 LED 어레이칩(1)의 크기가 커져서 고해상도의 발광소자 어레이의 제작이 매우 어렵다고 하는 결점이 있었다.In general, in the conventional print head using the light emitting element array, as shown in FIGS. 1 and 2, the LED array chip 1, the driving IC 2, and the like are bonded wires 3 and printed wirings 9, respectively. And a ceramic substrate 5 electrically connected by a mechanism such as a CCB bonding 4 is arranged on the heat sink 6 so that the light emitted from the LED array chip 1 of the chip array 11 is loaded into the load lens array. 7) is irradiated to the print drum, etc., the driving IC (2) is connected through an external connection terminal (6 '), such a print head such as the LED array chip and bonding wires shown in FIG. As shown in the enlarged view, the bonding pads 8 of the LED array chip 1 are connected to the printed wirings 9 on the ceramic substrate 5 by the bonding wires 3, and the density of the light emitting unit 10 is bonded to the bonding pads 8. It depends on the size of (8). That is, in the case of 400 dpi (dot per inch), since the pitch of the light emitting part 10 is about 63 μm, the chips alternate with each other under a pad size of about 100 μm, which is a minimum requirement for ball bonding or wedge bonding. In the arrangement, the wire bonding is required 400 times per inch. Therefore, the bonding wires 3 are short-circuited or broken due to mechanical contact or impact when the printer head is assembled. Since the size of the light emitting unit 10 is larger than the pitch of 63 μm, the bonding pads of adjacent light emitting units are arranged to face each other, so that the size of the LED array chip 1 relative to the light emitting unit is increased, making it difficult to manufacture a high resolution light emitting element array. There was a flaw.

제1c도는 제1a도에 도시한 프린터 헤드의 등가 회로도로서, 상기한 결점을 갖는 종래 프린터 헤드의 인가 정보 전달동작을 설명하면, 통상적으로 5V인 공급전원(VA)이 각 발광다이오드의 공통전극인 애노드에 인가되고, 본딩와이어(3)에 의해 구동용 IC(2)의 전원 온(ON), 오프(OFF)용 요소(여기서는 보통 트랜지스터)와 각 발광다이오드의 캐소드전극이 연결되어 있어서, 각 트랜지스터의 턴온에 따라 해당 다이오드가 발광하면, 그에 해당하는 인자정보가 인쇄된다.FIG. 1C is an equivalent circuit diagram of the print head shown in FIG. 1A. In the following description, the application information transfer operation of the conventional print head having the above-described defect is described. A common power supply V A of 5 V is a common electrode of each light emitting diode. It is applied to the phosphorus anode, and the bonding wire 3 connects the power-on element of the driving IC 2 to the element (here, a transistor in this case) and the cathode electrode of each light emitting diode. When the diode emits light according to the turn-on of the transistor, the corresponding printing information is printed.

본 발명은 상기한 종래 프린터 헤드가 갖는 결점을 제거하기 위해 발명된 것으로서, 발광소자 어레이칩을 업 사이드 다운 방식의 플립칩 본딩하여 각 칩의 본딩패드에 대한 와이어본딩을 공통전극에 대한 와이어본딩으로 대치함으로써, 발광부 어레이의 밀도를 높임과 동시에 와이어본딩에 대한 신뢰성을 높이고 본딩피치에 대한 제약을 제거하여 칩의 전체 사이즈를 줄일 수 있는 프린터 헤드를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to eliminate the drawbacks of the above-described conventional print head, and the bonding of the light emitting device array chip to the upside-down flip chip bonding enables the wire bonding of the bonding pad of each chip to the wire bonding of the common electrode. The object of the present invention is to provide a printer head capable of reducing the overall size of the chip by increasing the density of the light emitting unit array, increasing the reliability of wire bonding and removing the constraint on the bonding pitch.

이하 본 발명의 구성 및 작용, 효과를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도는 본 발명 프린터 헤드의 발광부 상세조립도, 제4도는 제3도에 도시한 프린터 헤드의 등가회로도로서 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 프린터 헤드는 세라믹 기판(5)상에 본딩패턴의 폭이 ιD인 프린트배선(9)을 금속등의 도전성 물질로 포토에칭이나 프린팅등에 의하여 구동용IC(2)로부터 기판의 가장자리까지 배열 형성하고, 발광부(10)의 크기가 ιB× ιD이며, 본딩패드(8)의 크기가 ιA×ιD인 LED 어레이칩(1)을 열압착이나 도전성 접착제 등으로 발광부(10)가 세라믹 기판(5)의 가장자리 바깥으로 나와 LED 빛이 출사되도록 정렬하여 상기 세라믹 기판(5)상에 플립 칩본딩하며, 공통전극용 와이어본딩(12)으로 LED 어레이칩(1)의 공통전극을 세라믹 기판(5)상에 소정의 자리에 연결한 후 조립하여서 형성된다.FIG. 3 is a detailed assembly view of the light emitting portion of the printer head of the present invention, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the printer head shown in FIG. 3, and the printer head of the present invention for achieving the above object has a bonding pattern on the ceramic substrate 5; A printed wiring 9 having a width of ι D is arrayed from the driving IC 2 to the edge of the substrate by photoetching or printing with a conductive material such as metal, and the size of the light emitting portion 10 is ι B × The LED array chip 1 having a size of ι D and a bonding pad 8 is ι A × ι D , and the light emitting portion 10 comes out of the edge of the ceramic substrate 5 by thermal compression or conductive adhesive. Are aligned so as to be emitted and flip chip bonded onto the ceramic substrate 5, and the common electrode of the LED array chip 1 is connected to a predetermined position on the ceramic substrate 5 by the wire bonding 12 for the common electrode. After assembly is formed.

여기서 LED 어레이칩(1)의 크기가 보통 1×8mm²정도 이므로 1인치당 3개정도의 칩을 플립칩 본딩하고 각 칩의 공통전극용 와이어본딩(12)을 최고 8개정도 뽑는다 할때 1인치당 24개 정도로 400dpi 일때

Figure kpo00002
개의 본딩와이어(3)를 필요로 하는 종래의 경우(제1d도)에 비해 훨씬 적은 수의 와이어본딩만 하면 되는 것이다.Since the size of the LED array chip 1 is usually about 1 × 8 mm², flip chip bonding of about 3 chips per inch and pulling up to 8 wire bondings 12 for each common electrode of each chip is 24 per inch. At 400 dpi
Figure kpo00002
Only a much smaller number of wire bondings are required than in the conventional case (FIG. 1d) which requires two bonding wires 3.

이상에서와 같은 방법에 의하여 구성된 본 발명 프린터 헤드는 본딩을 공통전극용 와이어본딩으로 하였으므로 와이어본당의 수를 대폭 줄일 수 있으며, 와이어본딩이 공통전극용으로 다수 접속되어 있어서 서로 단락되거나 1-2개가 끊어져도 동작상 하등의 지장이 없으므로 신뢰도를 증가시킴은 물론, 한 칩의 길이에서 나열이 가능한 도트수를 N이라 할때 칩의 크기가 (ιA＋ιB) ×(N×(ιD＋margin)이 되어 제1도와 같은 종래 칩의 크기(2ιA＋ιB)×(N×(ιD＋margin) 보다 1/2정도로 줄일 수 있어 고해상도의 프린터 헤드를 제작할 수 있는 것이다.The printer head of the present invention constructed by the above method can significantly reduce the number of wires per wire bond because the bonding is used as the wire bonding for the common electrode. Even if it breaks, there is no problem in operation, which increases the reliability, and when the number of dots that can be arranged in the length of one chip is N, the chip size becomes (ι A + ι B ) × (N × (ι D + margin). the reduced about 1/2 greater than 1 to help the same size (a 2ι ι + B) of a conventional chip × (N × (ι D + margin) it is capable of producing a high resolution of the printhead.

Claims (1)

세라믹 기판(5)상에 본딩패턴의 폭이 ιD인 프린트배선(9)을 금속등의 도전성물질로 포토에칭이나 프린팅등에 의하여 구동용 IC(2)로부터 기판의 가장자리 까지 배열 형성하고, 발광부(10)크기가 ιB×ιD이며, 본딩패트(8)의 크기가 ιA×ι|D인 LED 어레이칩(1)을 열압착이나 도전성 접착제 등으로 발광부(10)가 세라믹 기판(5)의 가장자리 바깥으로 나와 LED 빛이 출사되도록 정렬하여 상기 세라믹 기판(5)상에 플립칩 본딩 하며, 공통전극용 와이어본딩(12)으로 LED 어레이칩(1)의 공통전극을 세라믹 기판(5)상의 소정의 자리에 연결한 후 조립하여서 된 프린터 헤드.On the ceramic substrate 5, a printed wiring 9 having a bonding pattern width ι D is arrayed from the driver IC 2 to the edge of the substrate by photoetching or printing with a conductive material such as metal, and the light emitting portion. (10) The size is ι B × ι D , and the size of the bonding pad (8) is ι A × ι | The LED array chip 1, which is D , is aligned with the light emitting part 10 out of the edge of the ceramic substrate 5 by thermocompression bonding or conductive adhesive or the like so that the LED light is emitted, and then flip chip bonding onto the ceramic substrate 5. And a common head of the LED array chip 1 connected to a predetermined position on the ceramic substrate 5 by wire bonding 12 for the common electrode, and then assembled.
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