(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の給電配線を有する基板の一主面に、端面発光型の発光ダイオードアレイチップを、該チップの発光部を構成するｎ型半導体層及びｐ型半導体層に窓付きの絶縁膜が積層されており、該絶縁膜の窓内に位置する前記ｐ型半導体層が前記給電配線に異方性導電接着剤を介して直に接続されるようにして取着してなる光プリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真プリンタ等の画像形成手段として用いられる固体走査方式の光プリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真プリンタ等の画像形成手段として光プリンタヘッドが用いられている。かかる光プリンタヘッドは、複数個の給電配線を有する基板の一主面に、発光ダイオードアレイチップ（以下、ＬＥＤアレイチップという）を取着した構造を有している。前記ＬＥＤアレイチップは、例えば図５に示す如く、その一主面に、直線状に配列された複数個の発光部１２と、該素子１２に個々に対応して設けられる複数個の個別電極端子１３とを有しており、これらの個別電極端子１３とチップ１１の他主面に設けられるグランド電極（図示せず）との間に所定の電力を印加することによって発光部１２を発光・駆動させるようになっている。
【０００３】
尚、前記ＬＥＤアレイチップ１１の個別電極端子１３やグランド電極はボンディングワイヤ等の接続部材を介して基板上の給電配線に電気的に接続され、これによって外部電源からの電力を基板上の給電配線を介して発光部１２に印加するようになっている。
【０００４】
そして、前記ＬＥＤアレイチップ１１の発光部１２の発する光はレンズ等の光学系を介して外部の感光体に照射され、感光体に所定の潜像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光プリンタヘッドによれば、ＬＥＤアレイチップ１１の一主面には発光部１２と同数の個別電極端子１３が設けられている。このため、ＬＥＤアレイチップ１１の一主面にはこれらの個別電極端子１３を形成するための広いスペースが必要となり、このことがＬＥＤアレイチップ１１の小型化を困難なものとしていた。
【０００６】
また前述のＬＥＤアレイチップ１１は、一般に従来周知の半導体製造技術により形成した半導体ウエハーをダイシングすることによって一度に複数個が製作されるようになっている。ところが、ＬＥＤアレイチップ１１の小型化が前述のように困難である場合、１枚の半導体ウエハーより得られるＬＥＤアレイチップ１１の個数が少なくなってしまい、チップ一個当たりの製造コストが高価なものとなる欠点も有していた。
【０００７】
更に前述したＬＥＤアレイチップ１１の個別電極端子１３は、従来周知の薄膜形成技術、具体的にはスパッタリング法やフォトリソグラフィー技術等によってチップ１１の一主面に高密度（２０〜４０μｍピッチ）に形成されており、隣接する個別電極端子１３間の間隔が極めて短いことから、この間でショートを起こすことが多く、このことがＬＥＤアレイチップ１１の良品率を低下させる原因の一つとなっていた。
【０００８】
また更に前述のＬＥＤアレイチップ１１は、個別電極端子１３の一部を発光部１２上に被着させて両者を接続するようにしているため、個別電極端子１３が発光部１２の発光面を覆ってしまわないように個別電極端子１３の一部を出来るだけ細く形成しなければならない。このような個別電極端子１３を前述の薄膜形成技術によって形成すると、個別電極端子１３が途中で断線してしまうことが多く、このこともＬＥＤアレイチップ１１の良品率を低下させる原因の一つとなっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明の光プリンタヘッドは、複数個の給電配線を有する基板の一主面に、端面発光型の発光ダイオードアレイチップを、該チップの発光部を構成するｎ型半導体層及びｐ型半導体層に窓付きの絶縁膜が積層されており、該絶縁膜の窓内に位置する前記ｐ型半導体層が前記給電配線に異方性導電接着剤を介して直に接続されるようにして取着してなるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の光プリンタヘッドの一形態を示す斜視図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図、図４は図１の光プリンタヘッドに使用される発光ダイオードアレイチップ（ＬＥＤアレイチップ）の平面図であり、１は基板、２は給電配線、３はＬＥＤアレイチップ、３ｂ，３ｃはＬＥＤアレイチップ３の発光部構成層、５は異方性導電接着剤である。
【００１１】
前記基板１は、例えばアルミナセラミックスやガラスエポキシ樹脂，ホウ珪酸ガラス，結晶質ガラス等の電気絶縁性材料から成り、その一主面で複数個の給電配線２から成る回路パターンや後述するＬＥＤアレイチップ３等を支持するための支持母材として機能する。
【００１２】
また前記基板１上の給電配線２は、金や銀，アルミニウム，ニッケル等の金属材料から成り、ＬＥＤアレイチップ３の各発光部構成層３ｂ，３ｃに後述する異方性導電接着剤５等を介して外部電源からの電力を供給する作用を為す。これらの給電配線２は、基板１の一端側において図示しないコネクタ等を介して外部の電気回路（プリンタ本体など）に電気的に接続される。
【００１３】
尚、前記給電配線２は、前述の金属材料をスパッタリング法やフォトリソグラフィー技術等の薄膜形成技術によって所定パターンに微細加工したり、或いは、所定の導電ペーストをスクリーン印刷等の厚膜形成技術によって所定パターンに印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成される。
【００１４】
そしてこのような給電配線２を有した基板１の一主面には、端面発光型のＬＥＤアレイチップ３が、該チップ３の発光部構成層３ｂ，３ｃを前記給電配線２に異方性導電接着剤５を介して直に接続するようにして取着・実装されている。
【００１５】
前記ＬＥＤアレイチップ３は、発光部構成層３ｃと給電配線２との間に介在される異方性導電接着剤５中の導電性微粒子５ｂをＬＥＤアレイチップ３の一方の電極として機能させるようにしたものであり、この導電性微粒子５ｂと、チップ３の他主面に形成されるグランド電極３ｇとの間に外部電源からの電力を印加することによってチップ３のエッジに沿って配列させた複数個の発光部構成層３ｂ，３ｃを個々に発光・駆動し、該発光した光をＬＥＤアレイチップ３の端面より外部に放出するようになっている。
【００１６】
例えばＬＥＤアレイチップ３が、ＧａＡｓ基板３ａの一主面側に発光部を構成するｎ型半導体層３ｂ及びｐ型半導体層３ｃと、窓付きの絶縁膜３ｄとを積層し、かつ他主面側にグランド電極３ｇを被着させた構造を有している場合、異方性導電接着剤５中の導電性微粒子５ｂが絶縁膜３ｄの窓内に位置するｐ型半導体層３ｃに対して直に接触するようになっており、異方性導電接着剤５とグランド電極３ｇとの間に所定の電力を印加することによってｎ型半導体層３ｂとｐ型半導体層３ｃとの接合面（ｐｎ接合面）４において所定波長の光を発するようになっている。
【００１７】
尚、このようなＬＥＤアレイチップ３は従来周知の半導体製造技術によって一度に複数個が製作される。具体的には、例えばＧａＡｓＰ系のＬＥＤアレイチップ３を製作する場合、まずＧａＡｓから成る半導体ウエハーを炉中にて高温に加熱するとともにＡｓＨ３  とＰＨ３  とＧａを適量に含むガスを接触させてウエハーの表面にｎ型半導体３ｂのＧａＡｓＰ（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）の窓付絶縁膜３ｄを被着させ、その後、前記窓部にＺｎ（亜鉛）のガスをさらし、ＧａＡｓＰ単結晶の一部にＺｎを拡散させてｐ型半導体層３ｃを形成することによってｐｎ接合をもたせ、このような半導体ウエハーを複数個の発光部、例えば１２８個の発光部毎にダイシングすることによって一度に複数個が製作される。
【００１８】
一方、前記ＬＥＤアレイチップ３の電極として機能する異方性導電接着剤５は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂５ａ中に銀や金等の導電性微粒子５ｂ（径５〜１０μｍ）を所定の割合（含有率：１０〜９０重量％）で添加・混合して構成される。
【００１９】
前記異方性導電接着剤５は、その中に含まれている導電性微粒子５ｂを発光部と給電配線２との間、より具体的には絶縁膜３ｄの窓内に位置するｐ型半導体層３ｃと給電配線２との間に挟み込んで両者を電気的に接続させるとともに、接着剤としての樹脂５ａでもってＬＥＤアレイチップ３を基板１に接着する作用を為し、これによってＬＥＤアレイチップ３が基板１の一主面に取着・実装されるようになっている。
【００２０】
尚、前記ＬＥＤアレイチップ３の基板１への取着は、まず給電配線２が形成されている基板１の一主面に、樹脂５ａの前駆体を用いて作製した液状の異方性導電接着剤５をディスペンサー等によって帯状に塗布し、次に該塗布面にＬＥＤアレイチップ３を押圧し、ＬＥＤアレイチップ３のｐ型半導体層３ｃと給電配線２とで異方性導電接着剤５中の導電性微粒子５ｂを挟持した状態で前記異方性導電接着剤５に熱を印加し、樹脂５ａの前駆体を熱硬化させることによって行われ、これによって発光部構成層３ｂ，３ｃと給電配線２とが異方性導電接着剤５により電気的に接続され、同時にＬＥＤアレイチップ３が基板１に接着・固定される。この場合、各ＬＥＤアレイチップ３の構成層３ｂ，３ｃはその総数が極めて多い場合でもその全てが基板１の給電配線２に異方性導電接着剤５を介して一度に、且つ強固に電気的接続されることから、ＬＥＤアレイチップ３の各発光部構成層３ｂ，３ｃと給電配線２との電気的接続を極めて短時間に行うことができ、光プリンタヘッドの組立の作業性が向上する。
【００２１】
またＬＥＤアレイチップ３の他主面に形成される他方電極としてのグランド電極３ｇは、図示しないボンディングワイヤや他の回路基板等を介して基板１上の配線に電気的に接続され、更にコネクタ等を介して外部の電気回路と電気的に接続されることとなる。
【００２２】
そして前記ＬＥＤアレイチップ３の端面より放出される光の光路上には図示しないレンズが配置されるようになっており、ＬＥＤアレイチップ３からの光を前記レンズを介して外部の感光体に照射させることによって感光体に潜像を形成するようになっている。
【００２３】
以上のような本形態の光プリンタヘッドにおいては、複数個の給電配線２を有する基板１の一主面に、端面発光型のＬＥＤアレイチップ３を、該チップ３の発光部構成層３ｂ，３ｃが前記給電配線２に異方性導電接着剤５を介して直に接続されるようにして取着させたことから、チップ３の一主面には発光部構成層３ｂ，３ｃを給電配線２に接続させるための複数個の個別電極端子等を別途、設ける必要がなくなり、これによってＬＥＤアレイチップ３の小型化が可能になるとともに、個別電極端子等の形成が不要となったことでＬＥＤアレイチップ３の良品率も向上する。
【００２４】
また前述の如く、個々のＬＥＤアレイチップ３が小型化されると、１枚の半導体ウエハーより得られるＬＥＤアレイチップ３の数を増やすことができるため、前述した良品率向上の効果と相まってＬＥＤアレイチップ３の製造コストが大幅に低減され、製品としての光プリンタヘッドを安価になすことが可能となる。
【００２５】
更に本形態の光プリンタヘッドにおいては、ＬＥＤアレイチップ３が端面発光型であるため、ＬＥＤアレイチップ３の一主面と対面配置される給電配線２の線幅等に何ら制約を受けることはなく、給電配線２を電力の供給に十分な線幅、例えば、発光部と略等しいか、それ以上の幅でもって形成することができる。
【００２６】
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が可能である。例えば、上述の形態において説明を簡略化するために１個の基板上にＬＥＤアレイチップを１個だけ搭載する例でもって説明したが、１個の基板上に複数個のＬＥＤアレイチップを搭載しても良いことは勿論であり、例えば、Ａ４サイズ，６００ｄｐｉの光プリンタヘッドを構成する場合、１個の基板上に、１２８個の発光部が２４個／ｍｍの線密度で配列されているＬＥＤアレイチップを４０個、取着させることによって光プリンタヘッドが構成される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、複数個の給電配線を有する基板の一主面に、端面発光型のＬＥＤアレイチップを、該チップの発光部を構成するｎ型半導体層及びｐ型半導体層に窓付きの絶縁膜が積層されており、該絶縁膜の窓内に位置する前記ｐ型半導体層が前記給電配線に異方性導電接着剤を介して直に接続されるようにして取着させたことから、ＬＥＤアレイチップの一主面にはｎ型半導体層及びｐ型半導体層からなる発光部構成層を給電配線に接続させるための複数個の個別電極端子等を別途、設ける必要がなくなり、これによってＬＥＤアレイチップの小型化が可能になるとともに、個別電極端子等の形成が不要となったことでＬＥＤアレイチップの良品率も向上する。
【００２８】
また前述の如く、個々のＬＥＤアレイチップが小型化されると、１枚の半導体ウエハーより得られるＬＥＤアレイチップの数を増やすことができるため、前述した良品率向上の効果と相まってＬＥＤアレイチップの製造コストが大幅に低減されるようになり、製品としての光プリンタヘッドを安価になすことが可能となる。
【００２９】
更に本発明の光プリンタヘッドにおいては、ＬＥＤアレイチップが端面発光型であるため、ＬＥＤアレイチップの一主面と対面配置される基板上の給電配線はその線幅等に何ら制約を受けることはなく、給電配線を電力の供給に十分な線幅、例えば、発光部と略等しいか、それ以上の幅でもって形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光プリンタヘッド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のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】図１の光プリンタヘッドに使用されるＬＥＤアレイチップの平面図である。
【図５】従来の光プリンタヘッドに使用されるＬＥＤアレイチップの平面図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・給電配線
３・・・ＬＥＤアレイチップ（発光ダイオードアレイチップ）
３ｂ，３ｃ・・・発光部構成層
５・・・異方性導電接着剤
【図１】
0003623092.tif 000002
【図２】
0003623092.tif 000003
【図３】
0003623092.tif 000004
【図４】
0003623092.tif 000005
【図５】
0003623092.tif 000006