(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の給電配線が被着されている透明基板の下面に、複数の発光ダイオード素子を有し、且つ該素子の上に電極が透明樹脂に導電性微粒子を含んで構成される異方性導電接着剤で形成されている発光ダイオード素子アレイを、前記電極が前記給電配線に当接されるようにして取着させてなる光プリンタヘッド。
【請求項２】
前記透明基板の上面及び／又は下面に、発光ダイオード素子の各々に対応する位置に窓部を設けた遮光膜を被着させたことを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真式プリンタ等の光源として利用される光プリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光プリンタヘッドは、例えば、複数個の給電配線を有した回路基板の一主面上に、複数個の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）を一列状に取着・実装させた構造を有している。前記ＬＥＤアレイチップは、例えば図７に示す如く、その上面に、直線状に配列された複数個の発光ダイオード素子１２と、該素子１２に個々に対応して設けられた複数個の端子電極１３とを有しており、これら端子電極１３を前記回路基板の給電配線にボンディングワイヤ等でボンディングすることによって発光ダイオード素子１２が給電配線に電気的に接続される。尚、前記ＬＥＤアレイチップ１１の下面にはグランド電極が設けられ、このグランド電極と前述の端子電極１３との間に外部からの電力を印加することによって発光ダイオード素子１２を発光・駆動させるようになっている。
【０００３】
そして、図７のようなＬＥＤアレイチップ１１の発光ダイオード素子１２上には各チップ１１に１対１に対応する複数個のレンズが配置され、ＬＥＤアレイチップ１１の発光ダイオード素子１２が発した光を前記レンズを介して外部の感光体に照射させ、感光体に所定の潜像を形成させることによって光プリンタヘッドとして機能する。
【０００４】
【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の上面には発光ダイオード素子１２と同数の端子電極１３が設けられている。このため、各ＬＥＤアレイチップ１１の上面にはこれらの端子電極１３を形成するための広いスペースが必要となり、ＬＥＤアレイチップ１１の小型化を困難にしていた。
【０００５】
また前記ＬＥＤアレイチップ１１は一般に、従来周知の半導体製造技術を採用することによって１枚の半導体ウエハーより切り出して一度に複数個製作するようにしている。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の取り数を増やすことができず、ＬＥＤアレイチップ１１の製造コストが高価になる欠点も有している。
【０００６】
更に前述したＬＥＤアレイチップ１１の端子電極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，フォトリソグラフィー技術等によってチップ１１の上面に各発光ダイオード素子１２に１対１に対応して高密度に形成されることから、これら端子電極１３が隣接する端子電極１３との間で短絡してしまうことが多く、このことがＬＥＤアレイチップの良品率を低下させる原因となっていた。
【０００７】
【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、複数の給電配線が被着されている透明基板の下面に、複数の発光ダイオード素子を有し、且つ該素子の上に電極が透明樹脂に導電性微粒子を含んで構成される異方性導電接着剤で形成されている発光ダイオード素子アレイを、前記電極が前記給電配線に当接されるようにして取着させてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の光プリンタヘッドは、前記透明基板の上面及び／又は下面に、発光ダイオード素子の各々に対応する位置に窓部を設けた遮光膜を被着させたことを特徴とするものである。
【０００９】
【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。
（第１形態）
図１は本発明の第１形態に係る光プリンタヘッドの断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図１の光プリンタヘッドを上方から見た拡大平面図であり、１は透明基板、２は給電配線、４は発光ダイオード素子、５は異方性導電接着剤である。
【００１０】
前記透明基板１は、例えばホウ珪酸ガラスやソーダガラス，石英，サファイア，結晶化ガラス等の透光性を有した電気絶縁材料から成り、該透明基板１はその下面１Ａで複数個の給電配線２やＬＥＤアレイチップ３を支持するための支持母材として機能する。
【００１１】
また前記透明基板１の下面に被着される給電配線２は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）等から成る第１配線２ａの表面に銅等から成る第２配線２ｂを部分的に被着させた積層構造を有しており、該給電配線２はＬＥＤアレイチップ３の各発光ダイオード素子４に後述する異方性導電接着剤５を介して外部電源からの電力を供給するためのもので、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）に接続される。
【００１２】
ここで第１配線２ａをＩＴＯ等の透光性を有した導電材料で形成するのは、ＬＥＤアレイチップ３を透明基板１の下面１Ａに取着させて光プリンタヘッドを組み立てた際、第１配線２ａと対面配置される発光ダイオード素子４の光が第１配線２ａによって反射したり、吸収されたりするのを有効に防止し、より多くの光を透明基板１の上面側に透過させるためであり、かかる第１配線２ａの一端部は同様の目的から先細り形状になしてある。一方、第２配線２ｂは、比抵抗が比較的大きな第１配線２ａを電気的に補強して給電配線２における電圧降下の発生を有効に防止するためのものであり、例えば第１配線２ａが５００Å〜１５００Åの厚みに形成される場合、第２配線２ｂは５μｍ〜２０μｍの厚みに設定される。
【００１３】
尚、このような２層構造の給電配線２を形成する際は、まずＩＴＯ等の透光性の導電材料をスパッタリング法，フォトリソグラフィー技術等の薄膜形成技術、或いは、スクリーン印刷法，スプレー法等の厚膜形成技術によって透明基板１の下面１Ａに被着させ、これを従来周知のフォトリソグラフィー技術によって所定パターンに微細加工することで第１配線２ａを透明基板１の下面１Ａに所定のパターンをなすように形成し、その後、銀ペーストや銅ペースト等の導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって先に形成した第１配線２ａの表面に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって第２配線２ｂを形成する。
【００１４】
そしてこのような給電配線２が被着されている透明基板１の下面１Ａには、異方性導電接着剤５が電極を形成したＬＥＤアレイチップ３が取着される。
【００１５】
即ち、前記ＬＥＤアレイチップ３は、発光ダイオード素子４上に塗布された異方性導電接着剤５を給電配線２の第１配線２ａに当接し、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の電極として利用することで発光ダイオード素子４を給電配線２に電気的に接続させている。
【００１６】
前記ＬＥＤアレイチップ３は、図３に示す如く、その上面に直線状に配列された複数個の発光ダイオード素子４を有しており、該発光ダイオード素子４の一部上面に異方性導電接着剤５を、下面にグランド電極（図示せず）をそれぞれ形成した構造を有する。例えば、ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４が、ＧａＡｓ基板３ａ上に、ｎ型半導体層３ｂと、ｐ型半導体層３ｃと、窓付き絶縁膜３ｄとを順次、形成した構造である場合、異方性導電接着剤５は絶縁膜３ｄの窓内に位置するｐ型半導体層３ｃに対して直に接着され、この異方性導電接着剤５とＧａＡｓ基板下面のグランド電極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４ａ（ｐｎ接合面）で光を発する。
【００１７】
前記発光ダイオード素子４はＡ４サイズ，６００ｄｐｉの光プリンタヘッドの場合、５１２０個（１ｍｍ当たり２４個）が直線状に配列されており、例えば、１２８個の発光ダイオード素子４を一単位としたＬＥＤアレイチップ３を４０個、直線状に配列することによって５１２０個の発光ダイオード素子４が透明基板１の下面１Ａに配列・実装される。
【００１８】
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、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  （窒化珪素）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ダイオード素子、例えば１２８個の発光ダイオード素子を一単位とした発光ダイオード素子群毎にダイシングすることによって一度に複数個、製作される。
【００１９】
また一方、前記異方性導電接着剤５は、その接着成分としてエポキシ樹脂，アクリル樹脂等の透明樹脂５ａを、導電成分としてＩＴＯやＡｇ，Ａｕ，Ｐｔ等の導電性微粒子５ｂ（径５〜１０μｍ）をそれぞれ所定の割合（導電性微粒子の含有率：１０〜９０重量％）で含んで構成される。
【００２０】
前記異方性導電接着剤５は、その中に含まれる導電性微粒子５ｂを発光ダイオード素子４と給電配線２との間、より具体的には発光ダイオード素子４の絶縁膜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電極として機能させ、透明樹脂５ａでもってＬＥＤアレイチップ３を透明基板１の下面に接着・固定する。
【００２１】
尚、前記ＬＥＤアレイチップ３を透明基板１の下面１Ａに取着する際は、まず透明基板１の所定領域、具体的には給電配線２の先端部が導出されている領域に液状になした異方性導電接着剤５を帯状に塗布し、その上にＬＥＤアレイチップ３を、各発光ダイオード素子４が前記給電配線２との間に異方性導電接着剤５を挟み対向するようにして当接させ、しかる後、前記異方性導電接着剤５の透明樹脂５ａを加熱・硬化させて給電配線２と発光ダイオード素子４とを異方性導電接着剤５中の導電性微粒子５ｂにより電気的に接続させることによって行ってもよい。この場合には、各ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４はその総数が極めて多い場合でもその全てが透明基板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の各発光ダイオード素子４と透明基板１の給電配線２との電気的接続を極めて短時間に行うことができ、これによって光プリンタヘッドの組立の作業性が向上する。
【００２２】
尚、前述した透明基板１の上面１Ｂ側（上方）には透明基板１から一定の間隔を隔ててレンズ（図示せず）が配置されるようになっており、ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４が発する光は前記レンズを介して外部の感光体に照射される。
【００２３】
かくして、上述の光プリンタヘッドは、ＬＥＤアレイチップ３の各発光ダイオード素子４に所定の電力を印加し、各発光ダイオード素子４を印画信号に基づいて個々に選択的に発光・駆動させるとともに、該発光した光をレンズ等を介して外部の感光体に照射させ、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。
【００２４】
以上のような第１形態の光プリンタヘッドによれば、ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４の上に透明樹脂に導電性微粒子を含んで構成される異方性導電接着剤５から成る電極を形成し、この電極を透明基板１の給電配線２に直接、接続させるようになしたことから、チップ３の下面には発光ダイオード素子４を給電配線２に接続させるための複数個の端子電極等を別途、設ける必要がなく、従って、ＬＥＤアレイチップ３の小型化が可能になるとともに、ＬＥＤアレイチップ３の良品率を向上させることができる。
【００２５】
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の取り数を増やすことができるようになるため、前述したチップ３の良品率向上の効果と相まって、ＬＥＤアレイチップ３の製造コストを大幅に低減させることができ、製品としての光プリンタヘッドを安価になすことも可能となる。
【００２６】
更に第１形態の光プリンタヘッドの場合、発光ダイオード素子４と対面配置される給電配線２の一端部がＩＴＯ等の透光性材料によって形成されているため、透明基板１の下面１Ａ側に向かう発光ダイオード素子４の光は給電配線２によって透明基板１の下面１Ａ側に反射したり、或いは、吸収されたりすることが少なく、これによって発光ダイオード素子４の発する光の多くを感光体での潜像形成に寄与させることが可能となる。
【００２７】
また更に第１形態の光プリンタヘッドにおいて異方性導電接着剤５中の導電性微粒子５ｂをＩＴＯ等の透光性材料（光透過率が５０％以上）により形成しておけば、発光ダイオード素子４の発する光が異方性導電接着剤５中の導電性微粒子５ｂに当たって四方に拡散したり、或いは、吸収されたりすることが少なくなり、その結果、前述の効果と相まって、より多くの光を感光体への潜像形成に寄与させることができるようになり、これによって極めて鮮明で、かつ良好な潜像の形成が可能となる。尚、このような導電性微粒子５ｂとしては、前述のＩＴＯ以外に、ガラスや透明樹脂から成る粒径２〜１０μｍの無機物粒子の表面に、ＩＴＯやＺｎＯ，ＣｄＯ−ＳｎＯ２  ，ＺｎＯ−ＳｎＯ２  ，ＣｄＩｎ２  Ｏ４  ，ＭｇＩｎ２  Ｏ３−ｘ  等の透明導電膜を厚み５００〜５０００Å程度に薄く被着させて形成したもの等が使用される。
【００２８】
（第２形態）
次に本発明の第２形態について説明する。
図４は本発明の第２形態に係る光プリンタヘッドの断面図、図５は図４の要部拡大図、図６は図４の光プリンタヘッドを上方から見た拡大平面図であり、１は透明基板、２は給電配線、４は発光ダイオード素子、５は異方性導電接着剤、６は遮光膜、６ａは遮光膜に設けた窓部である。尚、先に述べた第１形態と同一の構成要素については共通の参照符を用いて示し、これら同一の構成要素についての説明やこれらの構成要素による作用効果等の説明については第１形態と同じであるためここでは省略する。
【００２９】
この第２形態の光プリンタヘッドが第１形態のものと相違する点は、ＬＥＤアレイチップ３の上面にＳｉ３  Ｎ４  の窓付き絶縁膜を設けない代わりに、透明基板１の上面１Ｂに、発光ダイオード素子４の各々に対応する位置に窓部６ａを設けた遮光膜６を被着させている点である。
【００３０】
前記ＬＥＤアレイチップ３の上面には窓付き絶縁膜が設けられていないため、上面のほぼ全域が発光領域となっており、該ＬＥＤアレイチップ３の発する光は、前記遮光膜６の窓部６ａを通過する光のみがレンズ（図示せず）を介して外部の感光体に照射されることとなる。
【００３１】
前記遮光膜６は、酸化鉄やカーボン等を添加した遮光性の樹脂材等により透明基板１の上面１Ｂに１〜１００μｍの厚みをもって被着・形成されており、窓部６ａによって上方に導出される光を制限するようになっているため、発光ダイオード素子の発光領域がＳｉ３  Ｎ４  の窓付き絶縁膜によって一定の大きさに規定されていなくても、感光体上に形成される発光ドットの大きさをほぼ一定に揃えることができる。従って、ＬＥＤアレイップ３の製作時にＳｉ３  Ｎ４  の窓付き絶縁膜を形成する工程が不要となり、光プリンタヘッドの生産性向上、並びに製造コストの低減に供することができる。
【００３２】
尚、本発明は上述した第１，第２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る。
【００３３】
例えば、上述の第１形態においては給電配線２の一端部を先細り形状になしたが、給電配線２の一端部を他の部分と等しい幅で形成しても構わない。この場合、発光ダイオード素子４の発した光が給電配線２中を良好に透過するように給電配線２をＩＴＯ等の透光性の導電材料で形成しておかなければならない。
【００３４】
更に上述の第１形態においては発光ダイオード素子４に接続される給電配線２の一部を透光性の導電材料により形成したが、給電配線２の一端部をＡｌやＣｕ等の遮光性の金属材料によって形成しても構わない。この場合も、発光ダイオード素子の発した光を透明基板１の上面側により多く透過させることができるように給電配線２の一端部を先細り形状になし、この部分の幅を発光ダイオード素子４の幅よりも十分に細く成しておくことが好ましい。
【００３５】
また第２形態の光プリンタヘッドにおいては遮光膜６を透明基板１の上面１Ｂにのみ形成するようにしたが、これに代えて遮光膜６を透明基板１の下面１Ａにのみ形成したり、或いは、遮光膜６を透明基板１の両面、即ち上面１Ｂ及び下面１Ａの双方にそれぞれ形成しても構わない。
【００３６】
更に第２形態においてＬＥＤアレイチップ３からの光を１個のレンズを用いて感光体に結像させる場合に遮光膜６の窓部６ａの大きさを中央から外側に向かって漸次大きくなるようになしておけば、レンズの収差に起因したビームぼけを有効に補正することができ、印画品質を向上させることが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、発光ダイオード素子の表面（上）に透明樹脂に導電性微粒子を含んで構成される異方性導電接着剤から成る電極を形成し、この電極を透明基板下面の給電配線に直接、接続させるようになしたことから、発光ダイオード素子が形成されるＬＥＤアレイチップ等の上面に該素子を給電配線に接続させるための複数個の端子電極等を別途、設ける必要がなく、従って、ＬＥＤアレイチップの小型化、並びに、良品率の向上が可能となる。
【００３８】
また本発明の光プリンタヘッドによれば、前述の如く、ＬＥＤアレイチップ等の小型化が可能であるため、１枚の半導体ウエハーより得られるＬＥＤアレイチップ等の取り数を増やすことができる。よって、ＬＥＤアレイチップ等の製造コストを大幅に低減し、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。
【００３９】
更に本発明の光プリンタヘッドによれば、前記透明基板の上面及び／又は下面に、発光ダイオード素子の各々に対応する位置に窓部を設けた遮光膜を被着させておくことにより、発光ダイオード素子の表面に窓付き絶縁膜等を形成しなくても所定サイズの発光ドットを得ることができ、これによっても、光プリンタヘッドの生産性向上、並びに製造コストの低減に供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１形態に係る光プリンタヘッドの断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の光プリンタヘッドを上方から見た拡大平面図である。
【図４】本発明の第２形態に係る光プリンタヘッドの断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】図４の光プリンタヘッドを上方から見た拡大平面図である。
【図７】従来の光プリンタヘッドに用いられるＬＥＤアレイチップの平面図である。
【符号の説明】
１・・・透明基板
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）
４・・・発光ダイオード素子
５・・・異方性導電接着剤
６・・・遮光膜
６ａ・・窓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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