(57)【要約】【課題】光信号を処理可能な信号処理装置およびこの信号処理装置が実装された画像形成装置を提供する。【解決手段】信号処理装置２００Ａにおいて、導波路２０３を有する第１基板２１０と、第１基板２１０に重ねて配置された第２基板２１１と、第２基板２１１に重ねて配置された光素子２２２を有する第３基板２１２と、第３基板２１２に重ねて配置された第４基板２１３とを有する信号処理装置２００Ａにおいて、第２基板２１１には第１基板２１０の導波路２０３から第３基板２１２の光素子２２２まで光を導く第２の導波路２６０が貫通して設けられている。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路を有する第１基板と、
前記第１基板に重ねて配置された第２基板と、
前記第２基板に重ねて配置された光素子を有する第３基板と、
前記第３基板に重ねて配置された第４基板とを有する信号処理装置であって、
前記第２基板には前記第１基板の前記導波路から前記第３基板の前記光素子まで光を導く第２の導波路が貫通して設けられていることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
第１基板と、
前記第１基板に重ねて配置される第２基板と、
前記第２基板に重ねて配置され半導体素子が実装された第３基板と、
前記第３基板に重ねて配置された前記半導体素子に対応した部分が空いた形状を有する、光素子が実装された第４基板とを備えた信号処理装置。
【請求項３】
前記半導体素子の上に配置された該半導体素子の放熱を促進する放熱促進部材を備えたことを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項４】
表面に像を保持する像保持体と、
露光情報を光信号の形式で受信し該露光情報に応じた光で像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像をトナーで現像して像保持体の表面にトナー像を形成する現像部と、
前記トナー像を所定の記録媒体上に最終的に転写する転写部と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる定着部と、
光信号の形式で供給される画像情報を処理して前記露光情報を生成する複数の基板を重ね合わせてなる信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置が画像情報を電気的に処理して前記露光情報を生成する半導体素子を有する基板および該半導体素子によって生成される前記露光情報を光信号の形式に変換する光素子を有する基板を備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
給紙部と前記転写部および前記定着部を経由する搬送経路に沿って前記記録媒体を搬送する搬送部をさらに備え、
信号処理装置は前記搬送経路を前記記録媒体が搬送される方向における前記給紙部と前記転写部との間の前記搬送経路の上方に配置されたものであることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、絶縁基材と、絶縁基材に支持され半導体素子と電気的に接続される配線と、配線上に形成される導電性バンプと、絶縁基材の一方の面に貼り付けられる接着剤付テープとを備えた基板が開示され、また、この基板が複数積層された半導体パッケージの積層体が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−７８１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、光信号を処理可能な信号処理装置およびこの信号処理装置が実装された画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の信号処理装置は、導波路を有する第１基板と、
前記第１基板に重ねて配置された第２基板と、
前記第２基板に重ねて配置された光素子を有する第３基板と、
前記第３基板に重ねて配置された第４基板とを有する信号処理装置であって、
前記第２基板には前記第１基板の前記導波路から前記第３基板の前記光素子まで光を導く第２の導波路が貫通して設けられていることを特徴としている。
【０００５】
請求項２記載の信号処理装置は、第１基板と、
前記第１基板に重ねて配置される第２基板と、
前記第２基板に重ねて配置され半導体素子が実装された第３基板と、
前記第３基板に重ねて配置された前記半導体素子に対応した部分が空いた形状を有する、光素子が実装された第４基板とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
請求項３記載の信号処理装置は、請求項２記載の信号処理装置において、前記半導体素子の上に配置された該半導体素子の放熱を促進する放熱促進部材を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項４記載の画像形成装置は、表面に像を保持する像保持体と、
露光情報を光信号の形式で受信し該露光情報に応じた光で像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像をトナーで現像して像保持体の表面にトナー像を形成する現像部と、
前記トナー像を所定の記録媒体上に最終的に転写する転写部と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる定着部と、
光信号の形式で供給される画像情報を処理して前記露光情報を生成する複数の基板を重ね合わせてなる信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置が画像情報を電気的に処理して前記露光情報を生成する半導体素子を有する基板および該半導体素子によって生成される前記露光情報を光信号の形式に変換する光素子を有する基板を備えたものであることを特徴としている。
【０００８】
請求項５記載の画像形成装置は、請求項４記載の画像形成装置において、給紙部と前記転写部および前記定着部を経由する搬送経路に沿って前記記録媒体を搬送する搬送部をさらに備え、
信号処理装置は前記搬送経路を前記記録媒体が搬送される方向における前記給紙部と前記転写部との間の前記搬送経路の上方に配置されたものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の信号処理装置は、光素子が端側に寄って配置された構成に比べ、光素子からの電気伝達経路が短縮され、その分信号伝送の高速化が実現する。
【００１０】
請求項２記載の信号処理装置によれば、第３基板の半導体素子の上方が塞がれないので、発生する熱を効率よく逃がすことができる。
【００１１】
請求項３記載の信号処理装置によれば、半導体素子の上部が単に露出した構成よりも、発生する熱をより効率よく逃がすことができる。
【００１２】
請求項４記載の画像形成装置によれば、信号処理装置が露光情報を光信号の形式で露光部に供給するため、信号処理装置および露光部間の配線数が低減する。
【００１３】
請求項５記載の画像形成装置は、転写部よりも下流側に信号処理装置が配置された構成に比べ、加熱によって定着を行う定着部から受ける熱の影響が低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態に係る信号処理装置および画像形成装置の構成について説明する。信号処理装置としては画像形成装置の画像処理部、コンピュータなどの処理部などである。また、画像形成装置の例としては複写機、プリンタやＦＡＸ等があげられる。
【００１５】
本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置は、第１基板、第２基板、第３基板、および第４基板の複数の基板を備えており、これらの基板は重ね合わせられている。第１基板の上に第２基板が重ねられ、第２基板の上に第３基板が重ねられ、第３基板の上に第４基板が重ねられている。
【００１６】
第１の実施形態に係る信号処理装置の第１基板は、光を導く導波路を有している。また、第３基板は光素子を有している。ここで、光素子とは、電気信号を光信号に変換し光信号を発信する機能、光信号を受信してこの光信号を電気信号に変換する機能、および、これらを組み合わせた機能のいずれかの機能を有する素子を意味する。第２基板には、第２の導波路が貫通して設けられており、この第２の導波路は、第１基板の導波路と、第３基板の光素子との間で光を導く。第１の基板の導波路を導かれる信号は、光信号の形式で直接第３基板の光素子に到達する。光信号は電気信号に比べ情報の伝達速度が高速であるため、仮に、第３基板まで情報を電気信号の形式で伝送した場合に必要とされる複数系統の電気配線が、第２基板に設けられた第２の導波路１本分に束ねられている。第３基板の光素子によって、第２の導波路を導かれる光は電気信号との変換が行われる。変換される電気信号は、光素子を有する第３基板とこの第３基板に重ねられた第４基板との間、そして、第３基板とこの第３基板に重ねられた第２基板との間を、他の基板を経由することなく短い距離で伝送される。
【００１７】
また、本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置は、第１基板から第４基板までの基板を備える点が上述した第１の実施形態に係る信号処理装置と同じであるが、光素子が第４基板に実装された点、および、第４基板が、第３基板に実装された半導体素子に対応した部分が空いた形状を有している点が第１の実施形態と異なる。また、第２の実施形態に係る信号処理装置では、第３基板に実装された半導体素子の上に、半導体素子の放熱を促進する放熱促進部材が備えられている。
【００１８】
第３基板に実装された半導体素子は動作に伴い発熱するが、発生する熱は、第４基板の空いた部分を通って第４基板により塞がれることなく外部に逃げる。また半導体素子の上に設けられた放熱促進部材によって、半導体素子から外部に至る放出経路の熱抵抗は低下しており、半導体素子が上部に直接露出した構成に比べ、半導体素子で発生する熱が急速に外部に逃げる。
【００１９】
また、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置は、像を保持する像保持体と、像保持体の表面を露光する露光部と、像保持体の表面にトナー像を形成する現像部と、そのトナー像を記録媒体上に転写する転写部と、トナー像を記録媒体上に定着させる定着部と、露光部が露光を行うための露光情報を生成する信号処理装置と、記録媒体を搬送する搬送部とを備えている。
【００２０】
像保持体は、表面に像を保持して移動し、露光部は、露光情報に応じた光で像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する。露光部は、露光情報を光信号の形式で受信する。現像部は、静電潜像をトナーで現像して像保持体の表面にトナー像を形成し、転写部は、像保持体に形成されたトナー像を記録媒体上に最終的に転写する。搬送部は、記録媒体を、転写部および定着部を経由する搬送経路に沿って搬送し、定着部は、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる。そして、信号処理装置は、画像情報を処理し、露光部が露光を行うための露光情報を生成する。信号処理装置は、記録媒体の搬送方向における、転写部よりも上流側に配置されており、複数の基板が重ね合わせられた構造を有している。これら複数の基板には、画像情報を電気的に処理して露光情報を生成する半導体素子を有する基板、および、半導体素子によって生成される露光情報を光信号の形式に変換する光素子を有する基板が含まれている。
【００２１】
この第３の実施形態の画像形成装置では、画像情報が光信号の形式で信号処理装置に供給されると、信号処理装置が画像情報を処理して露光情報を生成し、光素子が露光情報を光信号の形式に変換し、露光部に供給される。露光情報を光信号の形式で受信した露光部は、露光情報に応じた光で像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する。この静電潜像が現像部によってトナーで現像されてトナー像が形成され、トナー像は転写部によって記録媒体上に転写される。記録媒体は、搬送経路に沿って搬送され定着部を経由する。定着部によって、記録媒体上のトナー像が加熱され記録媒体上に定着する。この第３の実施形態の画像形成装置では、信号処理装置が露光部に露光情報を光信号の形式で供給している。光信号は電気信号に比べ高速伝送が可能であるため、露光部までの信号が仮に電気信号の形式で伝送される場合に必要とされる複数系統の電気配線が、光信号を伝送する導波路１本分に束ねられている。また、半導体素子を搭載し画像情報を処理する信号処理装置は耐熱温度が低く、一方、定着部はトナー像を加熱して記録媒体上に定着させるために、発熱して高温になる。しかし、第３の実施形態の画像形成装置では、信号処理装置が、転写部よりも記録媒体の搬送方向における上流側、すなわち、定着部から遠ざかった位置に配置されている。このため、定着部で発生した熱が信号処理装置まで伝わりにくい。
【実施例】
【００２２】
次に、図面を参照して本発明の実施例に係る信号処理装置および画像形成装置について説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施例である複写機の外観図である。
【００２３】
図１に示す複写機１００は、読取り用の原稿が置かれる原稿台１３２を有する原稿送込ユニット１３０と、この原稿送込ユニット１３０が載せられたスキャナユニット１４０と、このスキャナユニット１４０の下に配置された本体ユニット１５０と、この本体ユニット１５０に対して図の右側に隣接配置された後処理ユニット１１０と、この後処理ユニット１１０の上方に位置するユーザインタフェイスユニット１２０と、この本体ユニット１５０に対して左側に隣接配置された外部コントローラユニット１９０とで構成されている。
【００２４】
ユーザインタフェイスユニット１２０は、例えば、原稿の読取りが原稿の片面あるいは両面のうちいずれであるかの指定や、複写する記録用紙のサイズおよび枚数の指定などをユーザが行う際に使用される。このユーザインタフェイスユニット１２０には、ユーザが指定する際の選択肢が画像として表示される。
【００２５】
スキャナユニット１４０では、原稿送込ユニット１３０から送り込まれた原稿に記録された画像をスキャンすることで、その原稿に記録された画像を表す画像情報が得られる。また、このスキャナユニット１４０では、詳しくは図２に示す、このスキャナユニット１４０の上部に嵌め込まれたプラテンガラス１４８（図２参照）に載せられた原稿に記録された画像の読取りも可能となっている。
【００２６】
外部コントローラユニット１９０では、有線あるいは無線により他から伝送されてくる画像情報の受信が行われる。
【００２７】
本体ユニット１５０では、スキャナユニット１４０で得られた画像情報や、外部コントローラユニット１９０で受信された画像情報に基づいて記録媒体の一例としての記録用紙に画像が記録される。
【００２８】
後処理ユニット１１０では、画像が記録された記録用紙に折り曲げ処理や綴じ処理が行なわれる。なお、図１には、本体ユニット１５０に、画像が記録された記録用紙が排出される排紙台１５０１が備えられ、後処理ユニット１１０に、後処理がなされた記録用紙が排出される排紙台１１７が備えられている様子が示されている。
【００２９】
図２は、図１に示す原稿送込ユニット１３０、スキャナユニット１４０、および本体ユニット１５０の内部構成図である。
【００３０】
原稿送込ユニット１３０は、筐体１３３と、１枚もしくは複数枚の原稿Ｐが載せられる原稿台１３２と、この原稿台１３２に載せられた原稿Ｐを一枚ずつ搬送路１３１ａに沿って搬送する自動搬送部１３１とを有しており、この原稿送込ユニット１３０では、搬送路１３１ａに沿って搬送された原稿Ｐは、筐体１３３の上面１３３ａに排出される。また、この自動搬送部１３１は、ユーザインタフェイスユニット１２０における、原稿Ｐの表裏面への画像読取指示があった場合には、搬送路１３１ａを一旦通過させた原稿Ｐを反転搬送路１３１ｂに送り込んで表裏を反転させ、その後再び搬送路１３１ａに沿ってこの原稿Ｐを搬送する。
【００３１】
スキャナユニット１４０は、原稿送込ユニット１３０の筐体１３３が上部に開閉自在に取り付けられたものであって、ユーザによって原稿Ｐが一枚ずつ載せられるプラテンガラス１４８と、第１スキャナ部１４０ａと、第２スキャナ部１４０ｂとを備えている。第１スキャナ部１４０ａは、図１における手前側から奥側にかけて延在して配備され画像が記録された原稿Ｐに向けて露光光を照射する第１光源１４１ａと、原稿Ｐで反射してきた反射光を水平方向に向けさせる第１反射ミラー１４２ａと、この第１反射ミラー１４２ａによって水平方向に向けられた反射光の向きを逆向きにする１組の反射ミラー１４３１を有するミラーユニット１４３と、このミラーユニット１４３からの反射光を結像させる第１レンズ１４５ａと、第１レンズ１４５ａにより結像された光像を受像し原稿に記録された画像を表す画像情報を出力する第１受像センサ１４６ａと、第１受像センサ１４６ａから出力される電気信号を光信号に変換する第１信号変換部１４９ａとを有している。
【００３２】
また、第２スキャナ部１４０ｂは、原稿送込ユニット１３０の自動搬送部１３１によって搬送されてきた原稿Ｐと対向する位置に備えられたコンタクトガラス１４７と、図２における手前側から奥側にかけて延在して配備されこのコンタクトガラス１４７の上面を通過する原稿Ｐに向けて露光光を照射する第２光源１４１ｂと、画像が記録された原稿Ｐで反射してきた反射光を水平方向に向けさせる第２反射ミラー１４２ｂと、この第２反射ミラー１４２ｂからの反射光を結像させる第２レンズ１４５ｂと、この第２レンズ１４５ｂにより結像された光像を受像し原稿に記録された画像を表す画像情報を出力する第２受像センサ１４６ｂと、この第２受像センサ１４６ｂから出力される電気信号を光信号に変換する、第１信号変換部１４９ａと同じ種類の第２信号変換部１４９ｂとを有する。
【００３３】
この複写機１００では、プラテンガラス１４８上に原稿Ｐを１枚ずつ載せて行う読取りは、第１光源１４１ａと、第１反射ミラー１４２ａと、ミラーユニット１４３とを図２における左右方向に走査移動させて行われる。また、自動搬送部１３１により自動搬送されてくる原稿Ｐの読取りは、固定された第２光源１４１ｂと第２反射ミラー１４２ｂとで行われる。
【００３４】
スキャナユニット１４０の第１信号変換部１４９ａおよび第２信号変換部１４９ｂのそれぞれでは、それぞれに対応する受像センサ１４６ａ，１４６ｂからの、電気信号で表される画像情報を光信号で表される画像情報に変換し、光ケーブル１０４，１０５を介して、本体ユニット１５０の画像処理部１６０に伝送する。
【００３５】
本体ユニット１５０は、画像処理部１６０と、この画像処理部１６０が光ケーブル１０１を介して接続された本体制御部２００Ａと、この本体制御部２００Ａに光ケーブル１０３を介して接続された露光部１８０とを有している。この本体ユニット１５０は、像保持体の一例である感光体１５１、帯電部の一例である放電コロトロン１５２、現像部の一例である現像装置１５３、転写部の一例である転写ロール１５４、用紙搬送部の一例である用紙搬送装置１５６、給紙装置の一例である用紙トレイ１５７、定着部の一例である加熱加圧定着ロール１５５も有しており、記録用紙への画像記録を行う。複写機１００では、放電コロトロン１５２により電荷が付与された、矢印Ａ方向に回転する感光体１５１の表面に、上述した露光部１８０が露光光を照射することで静電潜像を形成し、現像装置１５３が内部に収容したトナーで現像することで現像像が得られる。また、記録用紙が給紙装置１５７から用紙搬送部１５６により引き出され搬送経路Ｈを搬送方向Ｂに搬送される。感光体１５１上の現像像が転写ロール１５４によって記録用紙に転写され、加熱加圧定着ロール１５５によって加熱・定着されることにより、記録用紙上にモノクロ画像が形成される。また、この本体ユニット１５０には、記録用紙の両面への画像記録指示があった場合、および、画像が記録された記録用紙を後処理ユニット１１０（図１参照）へ搬送する場合に、定着を終えた記録用紙を排紙台１５０１ではなく搬送経路Ｃに向かわせる第１経路切替部１５８ａも備えられている。さらに、本体ユニット１５０には、搬送経路Ｃに導かれた記録用紙の経路を、後処理ユニット１１０へ搬送するための搬送経路Ｄと、記録用紙の両面に画像を記録するための搬送経路Ｅとのいずれかに切り替える第２経路切替部１５８ｂ、および、搬送経路Ｅに導かれてきた記録用紙の表裏を反転させ搬送経路Ｆに送り出す用紙反転部１５９も備えられている。図２には、本体制御部２００Ａと、外部コントローラユニット１９０（図１参照）およびユーザインタフェイスユニット１２０（図１参照）とを接続する光ケーブル１０２，１０６も示されている。画像処理部１６０および本体制御部２００Ａは、本体ユニット１５０の中に設けられた各機構部と筐体との間の空間に配置されており、より詳細には、感光体１５１および転写ロール１５４の位置に対し、加熱加圧定着ロール１５５とは反対の側、すなわち搬送方向Ｂにおける上流側に配置されている。画像処理部１６０および本体制御部２００Ａには、詳細は後述するが、信号処理を行うための半導体が搭載されており、耐熱温度、すなわち、通常に動作する動作温度範囲の上限が他の機構部品に比べて低い。本実施形態において、画像処理部１６０および本体制御部２００Ａは、加熱加圧定着ロール１５５で発生する熱が、画像処理部１６０および本体制御部２００Ａに伝わりにくいよう、転写ロール１５４に対し加熱加圧定着ロール１５５とは反対の側、すなわち加熱加圧定着ロール１５５から遠ざかった位置に配置されている。
【００３６】
図３は、図１および図２に示す複写機１００の各ユニット間における画像情報および制御信号の流れを示す図である。
【００３７】
図３には、ユーザインタフェイスユニット１２０、原稿送込ユニット１３０、スキャナユニット１４０、本体ユニット１５０の画像処理部１６０、本体ユニット１５０の本体制御部２００Ａ、外部コントローラユニット１９０、後処理ユニット１１０、および、本体ユニット１５０の露光部１８０が示されている。
【００３８】
第１スキャナ部１４０ａに備えられている第１信号変換部１４９ａおよび第２スキャナ部１４０ｂに備えられている第２信号変換部１４９ｂそれぞれからは、光信号で表される画像情報が画像処理部１６０の読取画像処理部１６３に伝送されている。また、読取画像処理部１６３で画像処理された画像情報が、本体制御部２００Ａに備えられた印刷画像処理部２０１に送信され、さらに、印刷画像処理部２０１で生成された露光情報が光信号の形式で露光部１８０の光コネクタ１８１に向けて伝送されている。本体制御部２００Ａが本発明にいう信号処理装置の一例に相当する。
【００３９】
この複写機１００では、スキャナユニット１４０と画像処理部１６０との間の画像情報の送受信、および、本体制御部２００Ａと露光部１８０との間の露光情報の送受信が、それぞれ伝送速度が６Ｇｂｐｓの光ケーブル１本で行われている。これは電気信号による場合における伝送速度が１００Ｍｂｐｓの電気信号線６０本に相当する。
【００４０】
また、本体制御部２００Ａには、画像処理部１６０から制御信号が電気信号の形式で送られてくる。
【００４１】
また、図３には、ユーザが画像の倍率や用紙の枚数を指定する際の選択肢を示す画像を表す、光信号で表される画像情報（ビデオ信号）が本体制御部２００Ａの表示制御部２０２からユーザインタフェイスユニット１２０の光コネクタ１２１に伝送される様子が示されている。
【００４２】
また、図３には、スキャナユニット１４０および原稿送込ユニット１３０のそれぞれと、画像処理部１６０との間で制御信号が送受信され、画像処理部１６０、ユーザインタフェイスユニット１２０、外部コントローラユニット１９０、露光部１８０、および後処理ユニット１１０のそれぞれと、本体制御部２００Ａとの間でも、制御信号が送受信されている様子が示されている。
【００４３】
続いて、図３に示す各部のうち、本体制御部２００Ａおよび画像処理部１６０について説明する。
【００４４】
図４は、図３に示す本体制御部２００Ａおよび画像処理部１６０の外観を示す斜視図である。
【００４５】
本体制御部２００Ａは、本体基板２１０と、この本体基板２１０に実装された印刷画像処理部２０１および周辺機能用ＩＣ２０２と、印刷画像処理部２０１に接続された３本の導波路２０３，２０４，２０５とを有している。印刷画像処理部２０１および周辺機能用ＩＣ２０２は、本体基板２１０にはんだ接続されており、本体基板２１０に設けられた図示しない電気配線によって互いに電気的に接続されている。
【００４６】
本体基板２１０には、３本の導波路２０３，２０４，２０５が、印刷画像処理部２０１が配置された領域から、互いに異なる方向に延びて埋設されている。第１導波路２０３は、光コネクタ１０８を介して光ケーブル１０１と光学的に接続されており、画像処理部１６０から供給されてきた光信号を印刷画像処理部２０１に導く。第２導波路２０４は、光コネクタ１０８を介して光ケーブル１０２と接続されており、外部コントローラユニット１９０（図３参照）から供給された光信号を印刷画像処理部２０１に導く。第３導波路２０５は、光コネクタ１０８を介して光ケーブル１０３と接続されており、印刷画像処理部２０１から出力された光信号を露光部１８０（図３参照）の方へ導く。
【００４７】
印刷画像処理部２０１は、読取画像処理部１６３または外部コントローラユニット１９０（図３参照）から供給された画像情報を処理し、露光部１８０が露光を行うための露光情報を生成して出力する。
【００４８】
周辺機能用ＩＣ２０２は、画像処理部１６０から送られてくる制御信号に応じて、感光体１５１、放電コロトロン１５２、現像装置１５３、転写ロール１５４、用紙搬送部１５６（図２参照）等の各機構の動作を制御する。この制御信号は、印刷画像処理部２０１にも供給される。なお、本体基板２１０には、周辺機能用ＩＣ２０２の他にも、各種の部品が実装されているが、ここでは、画像情報および露光情報に関わる部分について説明し、他の部品についての図示および詳細な説明は省略する。
【００４９】
画像処理部１６０は、本体基板１６１と、この本体基板１６１に実装された読取画像処理部１６３と、読取画像処理部１６３に接続された３本の導波路１６２とを有している。読取画像処理部１６３は、第１信号変換部１４９ａまたは第２信号変換部１４９ｂから伝送されてくる画像情報に対し補間処理等を行い、印刷に適した解像度の形式に変換して本体制御部２００Ａの印刷画像処理部２０１に供給する。画像情報は光信号の形式で印刷画像処理部２０１に供給される。
【００５０】
印刷画像処理部２０１および画像処理部１６０は、処理の内容が互いに異なるが、本体基板１６１，２１０に、半導体パッケージが積層された構造を有している点が共通している。そこで、印刷画像処理部２０１および画像処理部１６０のうち、印刷画像処理部２０１を代表的に取り上げて構成を説明する。
【００５１】
図５は、図４に示す本体制御部２００ＡのＡ−Ａ線に沿った断面を示す部分断面図である。図５には、本体制御部２００Ａのうち、印刷画像処理部２０１およびその周辺部分の、第１導波路２０３に沿った断面が示されている。
【００５２】
本体制御部２００Ａは、本体基板２１０に印刷画像処理部２０１が実装された構造を有している。
【００５３】
印刷画像処理部２０１は、下段半導体パッケージ２１１、中段半導体パッケージ２１２、および上段半導体パッケージ２１３が重ね合わせられた、いわゆる積層型半導体パッケージの構造を有している。ここで、半導体パッケージとは、基板上に半導体素子を実装し、樹脂等で封止し、さらに外部との電気的な接続を可能にした物を意味する。また、積層型半導体パッケージとは、半導体パッケージを積層してなる物を意味する。
【００５４】
ここで、本体基板２１０が、本発明にいう第１基板の一例に相当し、下段半導体パッケージ２１１が、本発明にいう第２基板の一例に相当し、中段半導体パッケージ２１２が、本発明にいう第３基板の一例に相当し、上段半導体パッケージ２１３が、本発明にいう第４基板の一例に相当する。
【００５５】
以降、本体制御部の説明において、本体基板の側を下側とし、上段半導体パッケージの側を上側として説明する。
【００５６】
図５に示す本体制御部２００Ａでは、より詳細には、第１導波路２０３が埋設された本体基板２１０上に下段半導体パッケージ２１１が重ねて配置され、下段半導体パッケージ２１１上に中段半導体パッケージ２１２が重ねて配置され、中段半導体パッケージ２１２の上にさらに上段半導体パッケージ２１３が重ねて配置されている。
【００５７】
本体基板２１０には、画像処理部１６０（図４参照）から出力された光信号を印刷画像処理部２０１に導く第１導波路２０３が埋設されている。なお、本体基板２１０には、図４に示すように、第２導波路２０４および第３導波路２０５も埋設されているが、第１導波路２０３に沿った断面に配置されていないため、図５には図示されていない。本体基板２１０には、接続端子として機能する、導体からなる複数のパッド２３０１が設けられている。パッド２３０１は、本体基板２１０上の、印刷画像処理部２０１が配置される下方の枠状の領域にマトリクス状に配列されているが、図５には、これらのパッド２３０１のうち、断面に沿って配置された８つが示されている。複数のパッド２３０１は、本体基板２１０側から印刷画像処理部２０１に対して電源を供給する配線や、画像処理部１６０から送られてきた制御信号を印刷画像処理部２０１に伝送する配線に、それぞれ割り当てられている。
【００５８】
印刷画像処理部２０１の下段半導体パッケージ２１１は、下段中間基板２３１上に信号処理用ＩＣ２２１が実装されモールド樹脂２５０で封止された構造を有している。信号処理用ＩＣ２２１は、本発明にいう半導体素子の一例に相当する。信号処理用ＩＣ２２１は、光電変換素子２２２から出力された電気信号形式の画像情報に対し、制御信号に応じて所定の処理をすることによって、露光光で走査する形式に対応した露光情報を生成する。信号処理用ＩＣ２２１は、光電変換素子２２２から出力された電気信号を増幅する機能も有している。下段中間基板２３１は、略矩形状であり、下段中間基板２３１の表裏面には、下段中間基板２３１の表面および内部に設けられた電気配線によって適宜に相互接続された導体からなる複数のパッド２３１１，２３２１が所定の間隔で配備されている。上側のパッド２３２１は、信号処理用ＩＣ２２１を２列に囲むように配置され、下側のパッド２３１１は、本体基板２１０のパッド２３０１に対応する位置にマトリクス状に配置されているが、図５の断面図には、複数のパッド２３１１，２３２１のうち、断面に沿って配置された１２個のパッドが示されている。下段中間基板２３１の上側の面に設けられたパッド２３２１のうち、モールド樹脂２５０に覆われたパッドは、ボンディングパッドとして機能し、ボンディングワイヤ２４１を介して信号処理用ＩＣ２２１と電気的に接続されており、また、モールド樹脂２５０の外側のパッドと適宜に接続されている。下段中間基板２３１の表裏面に設けられたパッド２３１１，２３２１は、電気配線２３１２によって接続されている。図５の断面には、下段中間基板２３１の内部に埋め込まれた複数の電気配線２３１２のうち、断面に沿って配置された一部が示されている。下段中間基板２３１の下側の面に設けられたパッド２３１１は、本体基板２１０に設けられたパッド２３０１にはんだ２４２１を介して接続されている。
【００５９】
中段半導体パッケージ２１２は、中段中間基板２３２上に光電変換素子２２２が実装されモールド樹脂２５０で封止された構造を有している。光電変換素子２２２は、本発明にいう光素子の一例に相当する。光電変換素子２２２は、電気信号と光信号との間での変換を担い、本体基板２１０側を向いた下面の各所に設けられた受発面および発信面で光信号の受信および発信を行う。図５の断面図には、光電変換素子２２２の下面に設けられた発信面および２つの受発面のうち、１つの受信面２２２ａが示されている。中段中間基板２３２は下段中間基板２３１よりも小さい略矩形状であり、表裏面には、中段中間基板２３２の表面および内部に設けられた電気配線によって相互接続された複数のパッド２３３１，２３４１が配備されている。下側のパッド２３３１は、下段中間基板２３１の上側のパッド２３２１のうちの、モールド樹脂２５０の外部に配置されたものに対応する位置に配置されている。上側のパッド２３４１は、光電変換素子２２２を囲む枠状の領域に配列されている。図５の断面には、複数のパッド２３３１，２３４１のうち、断面に沿って配置された一部が示されている。中段中間基板２３２の上側のパッド２３４１のうち、モールド樹脂２５０に覆われたものはボンディングパッドとして機能し、ボンディングワイヤ２４１を介して光電変換素子２２２と電気的に接続されている。中段中間基板２３２の下側面に配置されたパッド２３３１は、はんだ２４２２を介して下段中間基板２３１のパッド２３２１に接続されている。中段半導体パッケージ２１２と下段半導体パッケージ２１１の間には、中段中間基板２３２のパッド２３３１、はんだ２４２２、下段中間基板２３１のパッド２３２１によって複数の電気配線経路が形成されるが、これらは、光電変換素子２２２から信号処理用ＩＣ２２１への信号伝送用の配線、信号処理用ＩＣ２２１から駆動用ＩＣ２２３への信号伝送用の配線、本体基板２１０側から駆動用ＩＣ２２３への電源供給用の配線、そして、信号処理用ＩＣ２２１から光電変換素子２２２への信号伝送用の配線に、それぞれ割り当てられている。また、中段半導体パッケージ２１２は、はんだ２４２２の他に、接着剤２４０を介して下段半導体パッケージ２１１に固着している。
【００６０】
上段半導体パッケージ２１３は、上段中間基板２３３上に、光電変換素子２２２を駆動する駆動用ＩＣ２２３が実装されモールド樹脂２５０で封止された構造を有している。駆動用ＩＣ２２３は、入力された信号を増幅して光電変換素子２２２を駆動する信号を出力する。上段中間基板２３３は、中段中間基板２３２よりもさらに小さい略矩形状であり、表裏面には、この上段中間基板２３３の表面および内部に設けられた電気配線によって適宜に相互接続された複数のパッド２３５１，２３６１が配備されている。下側のパッド２３５１は、中段半導体パッケージ２１２の上側のパッド２３４１のうちの、モールド樹脂２５０の外部に配置されたものに対応する位置に配置され、上側のパッド２３６１は、駆動用ＩＣ２２３を囲む枠状の領域に配列されモールド樹脂２５０に覆われている。図５の断面には、複数のパッド２３５１，２３６１のうち、断面に沿って配置された一部が示されている。上段半導体パッケージ２１３に実装された駆動用ＩＣ２２３は、ボンディングワイヤ２４１を介して、パッド２３６１に電気的に接続されている。下側面に配置されたパッド２３５１は、はんだ２４２３を介して中段中間基板２３２のパッド２３４１に接続されている。上段半導体パッケージ２１３と中段半導体パッケージ２１２の間には、上段中間基板２３３のパッド２３５１、はんだ２４２３、および、中段中間基板２３２のパッド２３４１によって複数の電気配線経路が形成されるが、これらは、駆動用ＩＣ２２３から光電変換素子２２２への信号伝送用の配線、信号処理用ＩＣ２２１から駆動用ＩＣ２２３への信号伝送用の配線、そして、本体基板２１０側から駆動用ＩＣ２２３への電源供給用の配線に、それぞれ割り当てられている。上段半導体パッケージ２１３は、はんだ２４２３の他に接着剤２４０を介して中段半導体パッケージ２１２に固着している。
【００６１】
図５に示す本体制御部２００Ａでは、上段半導体パッケージ２１３の駆動用ＩＣ２２３が、複数のはんだ２４２３のうちの一部を介して中段半導体パッケージ２１２光電変換素子２２２と電気的に接続されており、駆動用ＩＣ２２３は、はんだ２４２３のうちの別の一部および複数のはんだ２４２２の一部を介して下段半導体パッケージ２１１の信号処理用ＩＣ２２１と電気的に接続されている。また、信号処理用ＩＣ２２１は、はんだ２４２１の一部を介して、本体基板２１０、さらに画像処理部１６０（図４参照）と電気的に接続されている。
【００６２】
画像情報を受信する光電変換素子２２２が実装された中段半導体パッケージ２１２が、下段半導体パッケージ２１１および上段半導体パッケージ２１３の双方に対し、他のパッケージ等を介することなく直接接続されている。
【００６３】
また、本体制御部２００Ａでは、下段半導体パッケージ２１１と、この下段半導体パッケージ２１１に積層した中段半導体パッケージ２１２に、積層方向に光信号が通過する貫通孔２１１ａが上下方向に形成されている。貫通孔２１１ａは、より詳細には、中段半導体パッケージ２１２の中段中間基板２３２、下段半導体パッケージ２１１と中段半導体パッケージ２１２とを固着している接着剤２４０、下段半導体パッケージ２１１の下段中間基板２３１、および下段半導体パッケージ２１１のモールド樹脂２５０を貫通して形成されている。貫通孔２１１ａの径は１００μｍ程度であり、内部に光透過性部材からなる光ファイバ２６０が挿入されている。なお、本体制御部２００Ａには、図示された貫通孔２１１ａの他にも、図５の断面には現れない２つの貫通孔が設けられており、光電変換素子２２２と、本体基板２１０の第２導波路２０４および第３導波路２０５（図４参照）とを光学的に接続する光ファイバが挿入されているが、これらは、図示された貫通孔２１１ａおよび光ファイバ２６０における構成と同様であるため、以降は、図示された貫通孔２１１ａおよび光ファイバ２６０に代表させて説明を続ける。
【００６４】
光ファイバ２６０の一端には、光信号の進行方向を、本体基板２１０の表面に垂直な方向と本体基板２１０の表面に水平な方向との間で変換するミラー２６０ａが設けられている。光ファイバ２６０は、ミラー２６０ａが設けられた端とは反対の他端が光電変換素子２２２の受信面２２２ａに突き当てられた状態で、下段半導体パッケージ２１１のモールド樹脂２５０に固着されることによって、光電変換素子２２２の受信面２２２ａに光学的に接続されている。また、この光ファイバ２６０は、ミラー２６０ａを介して第１導波路２０３と光学的に接続されている。
【００６５】
画像処理部１６０（図３参照）から出力され、本体基板２１０に埋設された第１導波路２０３を経由して伝送されてきた高速な光信号は、光ファイバ２６０を介して中段半導体パッケージ２１２内の光電変換素子２２２に送られ、光電変換素子２２２によって電気信号に変換される。変換された電気信号は、下段半導体パッケージ２１１の信号処理用ＩＣ２２１に送られる。より詳細には、電気信号は、中段半導体パッケージ２１２のボンディングワイヤ２４１、中段半導体パッケージ２１２の上側の面に配置されたパッド２３４１、中段中間基板２３２の電気配線２３３２、中段半導体パッケージ２１２の下側の面に配置されたパッド２３３１、はんだ２４２２、下段半導体パッケージ２１１の上側の面に配置されたパッド２３２１、および、下段半導体パッケージ２１１のボンディングワイヤ２４１を順に経由して、信号処理用ＩＣ２２１に入力される。これと同時に、信号処理用ＩＣ２２１には、本体基板２１０から、本体基板２１０のパッド２３０１、はんだ２４２１、下段中間基板２３１の下側の面に配置されたパッド２３１１、下段中間基板２３１の電気配線２３１２、下段中間基板２３１の上側の面に配置されたパッド２３２１、下段半導体パッケージ２１１のボンディングワイヤ２４１、を順に経由して低速な制御信号が送られてくる。信号処理用ＩＣ２２１は、光電変換素子２２２からの電気信号で得られた画像情報に対し、制御信号に基づいて所定の処理を行い露光情報を生成する。露光情報は、信号処理用ＩＣ２２１から電気信号の形式で出力され、上段半導体パッケージ２１３内の駆動用ＩＣ２２３に送られる。より詳細には、信号処理用ＩＣ２２１から出力された電気信号は、下段半導体パッケージ２１１のボンディングワイヤ２４１、下段半導体パッケージ２１１の上側の面に配置されたパッド２３２１、はんだ２４２２、中段半導体パッケージ２１２の下側の面に配置されたパッド２３３１、中段中間基板２３２の電気配線２３３２、中段半導体パッケージ２１２の上側の面に配置されたパッド２３４１、はんだ２４２３、上段半導体パッケージ２１３の下側の面に配置されたパッド２３５１、上段中間基板２３３の電気配線２３３２、上段半導体パッケージ２１３の上側の面に配置されたパッド２３６１、および、ボンディングワイヤ２４１を順に経由して、駆動用ＩＣ２２３に入力される。この露光情報を表わす電気信号は、光電変換素子２２２から信号処理用ＩＣ２２１に向かう画像情報の信号とは別の配線によって伝送される。駆動用ＩＣ２２３は、信号処理用ＩＣ２２１から供給された電気信号の増幅を行い、中段半導体パッケージ２１２の光電変換素子２２２に送る。より詳細には、駆動用ＩＣ２２３から出力された電気信号は、上段半導体パッケージ２１３のボンディングワイヤ２４１、上側の面に配置されたパッド２３６１、上段中間基板２３３の電気配線２３３２、上段半導体パッケージ２１３の下側の面に配置されたパッド２３５１、はんだ２４２３、中段半導体パッケージ２１２の上側の面に配置されたパッド２３４１、および、中段半導体パッケージ２１２のボンディングワイヤ２４１を順に経由して、光電変換素子２２２に入力される。光電変換素子２２２は、入力された電気信号を光信号に変換する。変換された光信号は、光ファイバ２６０とは別の図示しない光ファイバを介して、本体基板２１０に埋設された第３導波路２０５（図４参照）に送られ、露光部１８０（図３参照）に供給される。
【００６６】
図５に示す本体制御部２００Ａでは、上述したように、下段半導体パッケージ２１１とは別の中段半導体パッケージ２１２に光電変換素子２２２を設けることにより、機能が、下段半導体パッケージ２１１と中段半導体パッケージ２１２とに分担されている。この構成において、光電変換素子および信号処理用ＩＣのいずれかの性能を変更する場合には、パッケージ内に封止されている素子自体の実装を変更するのではなく、パッケージの組み合わせを変更することによって行う。また、本体制御部２００Ａでは、光電変換素子２２２が実装された中段半導体パッケージ２１２は、高速な電気信号をやり取りする相手の駆動用ＩＣ２２３、および、信号処理用ＩＣ２２１がそれぞれ実装された上段半導体パッケージ２１３、および、下段半導体パッケージ２１１と短い経路で電気的に接続されている。
［第２実施例］
上述した実施例では、光ファイバが下段半導体パッケージを貫通して配置されていたが、続いて、光ファイバの配置位置が異なる第２実施例について説明する。
【００６７】
以下の第２実施例の説明にあたっては、これまで説明してきた実施例との相違点について主に説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【００６８】
図６は、本発明の信号処理装置の第２実施例である本体制御部３００Ａの構造を示す部分断面図である。
【００６９】
図６に示す本体制御部３００Ａは、本体基板２１０の上に下段半導体パッケージ３１１が積層され、下段半導体パッケージ３１１の上に中段半導体パッケージ３１２が積層され、中段半導体パッケージ３１２の上にさらに上段半導体パッケージ３１３が積層された構造を有している。本体制御部３００Ａの中段半導体パッケージ３１２は、光電変換素子３２２および駆動用ＩＣ３２３の双方を有しており、光電変換素子３２２と駆動用ＩＣ３２３とは、ボンディングワイヤ３４１によって接続されている。また、駆動用ＩＣ３２３は、信号処理用ＩＣから入力されてきたパラレル形式の電気信号にシリアライズ処理を行う機能と、光電変換素子３２２から出力された高速な電気信号を増幅してデシリアライズ処理を行い、低速なパラレル形式で出力する機能も有している。また、本体制御部３００Ａでは、上段半導体パッケージ３１３にも信号処理用ＩＣ３２４が設けられており、この信号処理用ＩＣ３２４と、下段半導体パッケージ３１１の信号処理用ＩＣ３２１とで、図５に示した第１実施例の信号処理用ＩＣ２２１が有する信号処理機能を分担している。また、中段半導体パッケージ３１２は、本体基板３３０の面の広がる方向に、下段半導体パッケージ３１１からはみ出す位置に取り付けられている。中段半導体パッケージ３１２の中段中間基板３３２には、孔が形成されているが、下段半導体パッケージ３１１には孔が形成されておらず、導波路３６１と光電変換素子３２２とを接続する光ファイバ３６０は、下段半導体パッケージ３１１を避けた位置に配置されている。
【００７０】
ここで、本体基板３３０が本発明にいう第１基板の一例に相当し、下段半導体パッケージ３１１が本発明にいう第２基板の一例に相当し、中段半導体パッケージ３１２が本発明にいう第３基板の一例に相当し、上段半導体パッケージ３１３が本発明にいう第４基板の一例に相当する。また、光電変換素子３２２が本発明にいう光素子の一例に相当し、光ファイバ３６０が本発明にいう導波路の一例に相当する。
【００７１】
画像処理部１６０（図３参照）から出力され、本体基板２１０に埋設された第１導波路２０３経由して伝送されてきた高速な光信号は、光ファイバ３６０を介して中段半導体パッケージ３１２内の光電変換素子３２２に送られ、光電変換素子３２２によって電気信号に変換される。変換された電気信号は、ボンディングワイヤ３４１を介して同じパッケージ内の駆動用ＩＣ３２３に送られる。駆動用ＩＣ３２３では、入力されてきた信号のデシリアライズ化処理が行われ、駆動用ＩＣ３２３からは、電気信号がパラレル信号形式で下段半導体パッケージ３１１の信号処理用ＩＣ３２１、および、上段半導体パッケージ３１３の信号処理用ＩＣ３２４の双方に送られる。これと同時に、各信号処理用ＩＣ３２１，３２４には、本体基板２１０から、はんだ３４２１を介して低速な制御信号も送られてくる。各信号処理用ＩＣ３２１，３２４では、画像情報に対し、制御信号に基づいて所定の処理を行い露光情報を生成し、パラレル信号形式の電気信号として出力する。信号処理用ＩＣ３２１および号処理用ＩＣ３２４から出力された信号は、中段半導体パッケージ３１２の駆動用ＩＣ３２３に送られる。駆動用ＩＣ３２３は、入力されてきた信号のシリアライズ化処理を行い、同じパッケージの光電変換素子３２２に送る。光電変換素子３２２は、送られてきた電気信号を光信号に変換する。光電変換素子３２２によって変換された光信号は、図示された光ファイバ３６０とは別の図示しない光ファイバを介して、本体基板２１０に埋設された第３導波路２０５（図４参照）に送られ、露光部１８０（図３参照）に供給される。
【００７２】
本体制御部３００Ａの機能は、信号処理用ＩＣ３２１，ＩＣ３２４がそれぞれ設けられた下段半導体パッケージ３１１および上段半導体パッケージ３１３と、光電変換素子３２２が設けられた中段半導体パッケージ３１２とに機能が分担されている。したがって、光電変換素子および信号処理用ＩＣのいずれかの性能の変更は、パッケージ内に封止されている素子自体の実装を変更するのではなく、パッケージの組み合わせを変更することによって行う。また、中段半導体パッケージ３１２は、光電変換素子３２２からの光信号が、下段半導体パッケージ３１１を避けて通過する空間を確保する位置に積層されており、したがって、組み合わせのうちの下段半導体パッケージを変更する場合には、下段半導体パッケージの候補を、孔の位置や孔の有無の制約がない広い選択肢から選択することとなる。
［第３実施例］
上述した第１実施例および第２実施例では、導波路と光電変換素子とを接続する部材として光ファイバを用いた例を説明したが、続いて、光ファイバを用いない第３実施例を説明する。
【００７３】
以下の第３実施例の説明にあたっては、これまで説明してきた実施例との相違点について主に説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【００７４】
図７は、本発明の第３実施例である本体制御部３００Ｂの構造を示す部分断面図である。
【００７５】
図７に示す本体制御部３００Ｂは、本体基板３３０の上に下段半導体パッケージ３１１が積層され、下段半導体パッケージ３１１の上に中段半導体パッケージ３１２が積層され、中段半導体パッケージ３１２の上に上段半導体パッケージ３１３が積層された構造を有しており、この基本的な構造は、第２実施例の本体制御部２００Ａと同様である。しかし、本体制御部３００Ａの中段半導体パッケージ３１２は、本体基板３３０の面の広がる方向に、下段半導体パッケージ３１１からはみ出さない位置に取り付けられている。また、中段半導体パッケージ３１２および下段半導体パッケージ３１１の双方にはそれぞれ孔３１２ａ，３１１ａが形成されている点は、第１実施例の本体制御部２００Ａと同様であるが、孔３１２ａ，３１１ａの中には光ファイバが挿入されておらず、空洞となっている点が第１実施例と異なる。また、本体基板３３０に埋設された導波路３６１の端部には、光の進行方向を本体基板３３０の表面に垂直な方向と本体基板３３０の表面に水平な方向との間で変換するミラー３６１ａが設けられている。孔３１２ａ，３１１ａは、径が１００μｍ程度であり、光電変換素子３２２の受発信面３２２ａと導波路３６１のミラー３６１ａを結ぶ直線上の位置に形成されている。
【００７６】
本体制御部３００Ｂでは、画像処理部１６０（図３参照）から出力され、本体基板３３０に埋設された導波路３６１経由して伝送されてきた高速な光信号は、ミラー３６１ａで向きを変え、下段半導体パッケージ３１１に形成された孔３１１ａ、および中段半導体パッケージ３１２に形成された孔３１２ａを通って、光電変換素子３２２に到達する。これによって、画像情報が、光電変換素子３２２に供給される。
【００７７】
本体制御部３００Ｂの機能は、信号処理用ＩＣがそれぞれ設けられた下段半導体パッケージ３１１および上段半導体パッケージ３１３と、光電変換素子３２２が設けられた中段半導体パッケージ３１２とに機能が分担されている。したがって、光電変換素子および信号処理用ＩＣのいずれかの性能の変更は、パッケージ内に封止されている素子自体の実装を変更するのではなく、パッケージの組み合わせを変更することによって行う。
［第４実施例］
上述した第１実施例から第３実施例まででは、光電変換素子が中段半導体パッケージに実装された例を説明したが、続いて、光電変換素子が中段半導体パッケージ以外の半導体パッケージに実装された第４実施例を説明する。
【００７８】
以下の第４実施例の説明にあたっては、これまで説明してきた実施例との相違点について主に説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【００７９】
図８は、本発明の信号処理装置の第４実施例である本体制御部４００の構造を示す部分断面図である。
【００８０】
図８に示す本体制御部４００は、本体基板４３０の上に下段半導体パッケージ４１１が積層され、下段半導体パッケージ４１１の上に中段半導体パッケージ４１２が積層され、中段半導体パッケージ４１２の上に上段半導体パッケージ４１３が積層された構造を有しており、この点は、第１実施例の本体制御部２００Ａ（図５参照）と同様である。しかし、本体基板４３０に埋設された導波路４６１の、下段半導体パッケージ４１１の側の端部には、光信号の進行方向を本体基板４３０の表面に垂直な方向と本体基板４３０の表面に水平な方向との間で変換するミラー４６１ａが設けられている。また、本体制御部４００の光電変換素子４２３は、上段半導体パッケージ４１３に実装されており、中段半導体パッケージ４１２には駆動用ＩＣ４２２が実装されている。そして、貫通孔４１１ａは、下段半導体パッケージ４１１、中段半導体パッケージ４１２、および上段半導体パッケージ４１３の上段中間基板４３３に亘って形成されている。この貫通孔４１１ａには光ファイバ４６０が挿入されている。光ファイバ４６０は、光電変換素子４２３の受発信面４２３ａに突き当てられた状態で、下段半導体パッケージ４１１および中段半導体パッケージ４１２のモールド樹脂４５０に固着されることによって、光電変換素子４２３の受発信面４２３ａに光学的に接続されている。
【００８１】
ここで、本体基板４３０が本発明にいう第１基板の一例に相当し、下段半導体パッケージ４１１が本発明にいう第２基板の一例に相当し、中段半導体パッケージ４１２が本発明にいう第３基板の一例に相当し、上段半導体パッケージ４１３が本発明にいう第４基板の一例に相当する。また、光電変換素子４２３が本発明にいう光素子の一例に相当し、光ファイバ４６０が本発明にいう導波路の一例に相当する。
【００８２】
図８に示す本体制御部４００では、本体基板４３０に埋設された導波路４６１を経由して伝送されてきた高速な光信号は、光ファイバ４６０を介して上段半導体パッケージ４１３内の光電変換素子４２３に送られ、光電変換素子４２３によって電気信号に変換される。変換された電気信号は、中段半導体パッケージ４１２の駆動用ＩＣ４２２に送られる。駆動用ＩＣ４２２では、入力されてきた信号のデシリアライズ化処理が行われ、駆動用ＩＣ４２２からは、電気信号がパラレル信号形式で下段半導体パッケージ４１１の信号処理用ＩＣ４２１に送られる。これと同時に、信号処理用ＩＣ４２１には、本体基板４３０から、はんだ２４２１を介して低速な制御信号も送られてくる。信号処理用ＩＣ４２１では、画像情報に対し、制御信号に基づいて所定の処理を行い露光情報を生成し、パラレル信号形式の電気信号として出力する。信号処理用ＩＣ４２１から出力された信号は、中段半導体パッケージ４１２の駆動用ＩＣ４２２に送られる。駆動用ＩＣ４２２は、入力されてきた信号のシリアライズ化処理を行い、上段半導体パッケージ４１３の光電変換素子４２３に送る。より詳細には、光電変換素子４２３に光信号を発信させるための電気信号は、中段半導体パッケージ４１２の駆動用ＩＣ４２２から、中段半導体パッケージ４１２のボンディングワイヤ４４１、中段半導体パッケージ４１２の上側の面に配置されたパッド４３４１、はんだ４４２３、上段半導体パッケージ４１３のパッド４３５１、電気配線４３３２、上段半導体パッケージ４１３のパッド４３６１、および上段半導体パッケージ４１３のボンディングワイヤ４４１を順に経由して上段半導体パッケージ４１３の光電変換素子４２３に供給される。光電変換素子４２３は、送られてきた電気信号を光信号に変換する。変換された光信号は、図示された光ファイバ４６０とは別の図示しない光ファイバを介して、露光部１８０（図３参照）に供給される。
【００８３】
図８に示す本体制御部４００では、下段半導体パッケージ４１１とは別の上段半導体パッケージ４１３に光電変換素子４２３を設けることにより、下段半導体パッケージ４１１と上段半導体パッケージ４１３とに機能が分担されている。また、熱に弱い光電変換素子４２３は、最上段の上段半導体パッケージ４１３に実装されており、光電変換素子４２３で発生する熱は、他の半導体パッケージに遮られることなく外部に放出されている。
［第５実施例］
これまでの実施例では、本体基板に導波路が埋設された構成を説明した。続いて、本体基板に積層された半導体パッケージに導波路が直接接続され、また、上側の基板が、下側の基板に実装されたＩＣを避けた形状を有している、本発明の第５実施例を説明する。
【００８４】
以下の第５実施例の説明にあたっては、これまで説明してきた実施例との相違点について主に説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【００８５】
図９は、本発明の信号処理装置の第５実施例である本体制御部５００の概略構成を示す斜視図である。
【００８６】
図９に示す本体制御部５００では、図４に示す第１実施例の本体制御部２００Ａと同様、本体基板５３０上に印刷画像処理部５０１が実装されている。しかし、図９に示す本体制御部５００では、導波路１０１〜１０３が、印刷画像処理部５０１に直接に接続されている点が、図４に示す本体制御部２００Ａとは異なる。
【００８７】
図１０は、図９に示す本体制御部５００の上面図であり、図１１は、図１０の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。なお、図１０では、本体制御部５００のうち最下部の本体基板５３０の図示が省略されている。
【００８８】
図１０および図１１に示す本体制御部５００は、本体基板５３０と、本体基板５３０の上に順に積層された下段半導体パッケージ５１１、中段半導体パッケージ５１２、および上段半導体パッケージ５１３とで構成されている。中段半導体パッケージ５１２は、接着剤５４０を介して下段半導体パッケージ５１１に固着しているが、上段半導体パッケージ５１３には、はんだ５４２のみを介して固着している。下段半導体パッケージ５１１は、下段中間基板５３１上に画像情報の処理を行う画像処理用ＩＣ５２１が実装されモールド樹脂５５０で封止された構造を有している。中段半導体パッケージ５１２は、中段中間基板５３２上に光電変換素子５２５を駆動する駆動用ＩＣ５２２が実装されモールド樹脂５５０で封止された構造を有している。そして、上段半導体パッケージ５１３は、上段中間基板５３３上に、３つの光電変換素子５２３，５２４，５２５が実装され、光電変換素子５２３，５２４，５２５のそれぞれが別々にモールド樹脂５５０で封止された構造を有している。光電変換素子５２３，５２４，５２５のそれぞれが、本発明にいう光素子の一例に相当する。
【００８９】
本体基板５３０は、本発明にいう第１基板の一例に相当し、下段半導体パッケージ５１１は、本発明にいう第２基板の一例に相当し、中段半導体パッケージ５１２は、本発明にいう第３基板の一例に相当し、上段半導体パッケージ５１３は、本発明にいう第４基板の一例に相当する。
【００９０】
３つの光電変換素子５２３，５２４，５２５のうちの、図１０の左側に示された光電変換素子５２３は、積層における上方を向いた受信面５２３ａで、画像情報を表す光信号の受信を行い、光信号から電気信号への変換を行う受光素子である。光電変換素子５２３は、上段中間基板５３３の表面に平行な方向から伝送されてくる光信号をその表面に垂直な方向に反射するミラー１０１ａを端部に有する、上段半導体パッケージ５１３のモールド樹脂５５０に固着された導波路１０１と、光学的に接続されている。変換された高速な電気信号は駆動用ＩＣ５２２に送られて、信号の増幅とデシリアライズ処理が行われて複数本の低速なパラレル信号として画像処理用ＩＣ５２１へと送られる。画像処理用ＩＣ５２１には、制御信号が本体基板５３０上のパッド５３０１からはんだ５４２、下段中間基板５３１のパッド５３１１、ボンディングワイヤ５４１を介して伝えられ、その制御信号に従い駆動用ＩＣ５２２から送られた画像情報の処理を実施する。
【００９１】
また、これら３つの光電変換素子５２３，５２４，５２５のうちの、図１０の下側に示された光電変換素子５２４も、積層における上方を向いた受信面５２４ａで、画像情報を表す光信号の受信を行い、光信号から電気信号への変換を行う受光素子である。光電変換素子５２４は、上段中間基板５３３の表面に平行な方向から伝送されてくる光信号をその表面に垂直な方向に反射するミラー１０２ａを端部に有する、上段半導体パッケージ５１３のモールド樹脂５５０に固着された導波路１０２と光学的に接続されている。変換された電気信号は駆動用ＩＣ５２２に送られて、信号の増幅とデシリアライズ処理が行われて複数本の低速なパラレル信号として画像処理用ＩＣ５２１へと送られる。
【００９２】
また、これら３つの光電変換素子５２３，５２４，５２５のうちの、図１０の右側に示された光電変換素子５２５は、駆動用ＩＣ５２２によって駆動されて、電気信号から光信号への変換を行い、積層における上方を向いた発信面５２５ａで、露光情報を表す光信号の発信を行う発光素子である。駆動用ＩＣ５２２は、画像処理用ＩＣ５２１によって処理された露光情報を表した電気信号を、束ねてシリアル化した後に駆動用の電気信号に変換して光電変換素子５２５に入力し、この光電変換素子５２５は、駆動用の電気信号に従って発光する。この光電変換素子５２５は、上段半導体パッケージ５１３のモールド樹脂５５０に固着された導波路１０３と光学的に接続されている。導波路１０３の端部には、上段中間基板５３３の表面に垂直な方向に発せられる光信号を、上段中間基板５３３の表面に平行な方向に反射するミラー１０３ａが設けられている。
【００９３】
印刷画像処理部５０１は、下段半導体パッケージ５１１の本体基板５３０上に実装される面に対する裏面側に中段半導体パッケージ５１２が積層され、中段半導体パッケージ５１２の上部にさらに上段半導体パッケージ５１３が積層された積層型半導体パッケージの構造を有している。また、上段半導体パッケージ５１３は、額縁状の外形を有している。より詳細には、上段半導体パッケージ５１３は、中段半導体パッケージ５１２のモールド樹脂５５０の直上に開口５１３ａを有している。
【００９４】
なお、上述したように、中段半導体パッケージ５１２のモールド樹脂５５０には駆動用ＩＣ５２２がで封止されていることから、上記「モールド樹脂５５０の直上」は、本発明にいう「半導体素子に対応した部分」の一例に相当する。このような形状を有する上段半導体パッケージ５１３は、中段半導体パッケージ５１２のモールド樹脂５５０の上方を覆うことを避けた状態で積層されている。さらに、中段半導体パッケージ５１２の駆動用ＩＣ５２２を封止したモールド樹脂５５０上には、放熱促進部材の一例である放熱フィン５６０が設けられている。放熱フィン５６０は、例えばアルミや銅などといった熱伝導率の高い熱伝導性材料からなり、駆動用ＩＣ５２２からの放熱を空冷方式で促進する。この放熱フィン５６０は、本発明にいう放熱促進部材の一例に相当する。なお、本発明にいう放熱促進部材は、この放熱フィンに限られるものではなく、例えば冷媒を循環させた水冷管や、放熱管や、ペルチェ素子などであってもよい。
【００９５】
下段中間基板５３１には、この下段中間基板５３１中に埋め込まれた電気配線によって適宜に相互接続された複数のパッド５３１１が表裏面に配備されており、下段半導体パッケージ５１１に実装された画像処理用ＩＣ５２１は、ボンディングワイヤ５４１を介してパッド５３１１に電気的に接続されている。
【００９６】
中段中間基板５３２にも、この中段中間基板５３２中に埋め込まれた電気配線によって適宜に相互接続された複数のパッド５３２１が配備されており、中段半導体パッケージ５１２に実装された駆動用ＩＣ５２２は、ボンディングワイヤ５４１を介してパッド５３２１に電気的に接続されている。
【００９７】
上段中間基板５３３にも、この上段中間基板５３３中に埋め込まれた電気配線によって適宜に相互接続された複数のパッド５３３１が配備されており、上段半導体パッケージ５１３に実装された３つの光電変換素子５２３，５２４，５２５それぞれは、ボンディングワイヤ５４１を介してパッド５３３１に電気的に接続されている。
【００９８】
また、下段中間基板５３１に配備されたパッド５３１１と、中段中間基板５３２に配備されたパッド５３２１との間が、はんだ５４２を介して接続されることによって、下段半導体パッケージ５１１とこの上部に積層された中段半導体パッケージ５１２とが電気的に接続されている。さらに、中段中間基板５３２に配備されたパッド５３２１と、上段中間基板５３３に配備されたパッド５３３１との間が、中段半導体パッケージ５１２の厚さよりも小さな径を有するはんだ５４２を介して接続されることによって、中段半導体パッケージ５１２とこの上部に積層された上段半導体パッケージ５１３とが電気的に接続されている。
【００９９】
さらに、本体基板５３０にもパッド５３０１が配備されており、本体基板５３０に配備されたパッド５３０１と、下段中間基板５３１に配備されたパッド５３１１との間が、はんだ５４２を介して接続されることによって、本体基板５３０と印刷画像処理部５０１とが電気的に接続されている。
【０１００】
高速な光信号は上段半導体パッケージ５１３に直接導かれており、本体基板５３０には、低速な制御信号および電源系の配線だけが残されている。このため、画像情報が電気信号の形式で本体基板および下段半導体パッケージを経由して配線される場合に比べ、本体基板５３０の配線設計は簡略化され、本体基板５３０および下段半導体パッケージ５１１のサイズも小型化されている。また、高速な信号の伝送が、積層型半導体パッケージの構造を有する印刷画像処理部５０１内だけに限定されており、信号が高速に伝送されるよう、信号の伝送距離が、この信号が積層型半導体パッケージ構造の外部も経由して伝送される構成よりも短くなっている。この一方、各半導体パッケージ５１１，５１２，５１３の実装密度は高まっており、半導体パッケージに搭載された素子で発生する熱は内部にこもり易くなる。また、光電変換素子５２５の駆動電流を制御する駆動用ＩＣ５２２は、他のＩＣに比べて放熱量が大きく高温になりやすい。本体制御部５００では、中段半導体パッケージ５１２で発生する熱は、上部に積層された上段半導体パッケージ５１３の開口５１３ａを通じ、上段中間基板５３３に遮られることなく効率的に放熱されている。また、駆動用ＩＣ５２２から外部に至る放出経路の熱抵抗が低下するよう、放熱フィン５６０が設けられている。
【０１０１】
図１２は、図１１に示す印刷画像処理部５０１の組立てを説明する図である。
【０１０２】
印刷画像処理部５０１は、図１２に示すように、下段半導体パッケージ５１１の上に中段半導体パッケージ５１２を載せ、さらにその上に上段半導体パッケージ５１３を載せ、はんだを加熱溶融させてパッケージ同士を接続し、さらに放熱フィン５６０を、上段半導体パッケージ５１３に形成された開口５１３ａを通して、中段半導体パッケージ５１２のモールド樹脂５５０の上に取り付けることによって組み立てられる。組み立てられた印刷画像処理部５０１は、積層型半導体パッケージとして一体化した構造を有しており、１つの部品として、本体基板５３０（図１１参照）に実装される。本体基板５３０に印刷画像処理部５０１が実装されることで、図１１に示す本体制御部５００が得られる。
［第６実施例］
上述した実施例４では、上段半導体パッケージ５１３が額縁状の外形を有している例を説明したが、続いて、実施例４とは上段半導体パッケージの外形が異なる本発明の第６実施例を説明する。
【０１０３】
以下の第６実施例の説明にあたっては、これまで説明してきた実施例との相違点について主に説明し、これまで説明してきた第６実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１０４】
図１３は、本発明の信号処理装置の第６実施例である本体制御部６００の上面図であり、図１４は、図１３の線Ｚ−Ｚに沿った断面図である。
【０１０５】
図１３および図１４に示す本体制御部６００は、上段半導体パッケージ６１３に切り欠き６１３ａが形成されている点が、図１０および図１１に示す第５実施例の本体制御部５００と異なる。また、本体制御部６００は、中段半導体パッケージ６１２のモールド樹脂６５０上に放熱フィンが搭載されておらず、中段半導体パッケージ６１２のモールド樹脂６５０が本体制御部６００の上側に露出している点が、図１０および図１１に示す本体制御部５００と異なる。本体制御部６００のその他の点は、図１０および図１１に示す本体制御部５００と同じである。
【０１０６】
上段半導体パッケージ６１３は、切り欠き８１３ａが形成された、概略コ字状の外形を有する上段中間基板６３３に、３つの光電変換素子６２３，６２４，６２５が実装された構造を有している。上段半導体パッケージ６１３の切り欠き８１３ａは、中段半導体パッケージ６１２の駆動用ＩＣ６２２を封止したモールド樹脂６５０を跨いで避ける形状および大きさに形成されている。このため、本体制御部６００を上から見た場合に、中段半導体パッケージ５１２のモールド樹脂６５０の全体が露出している。モールド樹脂６５０は、本発明にいう「半導体素子に対応した部分」の一例に相当する。
【０１０７】
図１３および図１４に示す本体制御部６００において、中段半導体パッケージ６１２に実装された駆動用ＩＣ６２２で生じる熱は、上段中間基板６３３に遮られることなく、本体制御部６００の外部に放出されている。
［第７実施例］
続いて、複数の半導体パッケージ同士を積層する各種の形態について説明する。
【０１０８】
以下の第７実施例の説明にあたっては、これまで説明してきた実施例との相違点について主に説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１０９】
図１５は、本発明の信号処理装置の第７実施例である本体制御部７００Ａの上面図であり、図１６は、図１５の線Ａ−Ａに沿った断面図である。なお、図１５では、本体制御部７００Ａのうち最下部の本体基板５３０の図示が省略されている。
【０１１０】
図１５および図１６に示す本体制御部７００Ａは、本体基板５３０の上に積層された下段半導体パッケージ７１０Ａと、この下段半導体パッケージ７１０に積層された上段半導体パッケージ７３０との２つの半導体パッケージを有している。本体制御部７００Ａの機能の一部が変更される場合には、他の実施例の場合と同様に、変更される機能部分に該当する半導体パッケージが他の種類のものに変更して組み合わされる。
【０１１１】
下段半導体パッケージ７１０Ａは、下段中間基板７１１と、この下段中間基板７１１に実装された信号処理用ＩＣ７１２と、下段中間基板７１１上で信号処理用ＩＣ７１２を封止した樹脂からなる下段モールド樹脂７１３とを有している。下段中間基板７１１の、信号処理用ＩＣ７１２が実装された面とは反対側の下面には、複数のパッド７１７が配列されている。本体基板５３０にも、下段中間基板７１１のパッド７１７に対応してパッドが設けられており、下段中間基板７１１のパッド７１７と本体基板５３０のパッドとは、はんだ７１８によってはんだ接続されている。また、下段中間基板７１１の信号処理用ＩＣ７１２が実装された面にもパッド７１４，７１９が設けられており、このうち下段モールド樹脂７１３に覆われたパッド７１４は、ボンディングワイヤ７１５で信号処理用ＩＣ７１２と電気的に接続されている。残りのパッド７１９は上段半導体パッケージ７３０とはんだ接続されている。これらのパッド７１４，７１７，７１９は、下段中間基板７１１に設けられた電気配線７１６および図示しない印刷配線によって互いに電気的に接続されている。
【０１１２】
上段半導体パッケージ７３０は、上段中間基板７３１と、上段中間基板７３１に実装された駆動用ＩＣ７３２と、上段中間基板７３１上で駆動用ＩＣ７３２を封止した樹脂からなる上段モールド樹脂７３３と、上段中間基板７３１の駆動用ＩＣ７３２が実装された面とは反対側の面に実装された光素子としての発光素子７４１ａ（図１５参照）および受光素子７４１ｂ，７４１ｃと、上段中間基板７３１上で発光素子７４１ａおよび受光素子７４１ｂ，７４１ｃを封止した樹脂からなる受送信部モールド樹脂７４２とを有している。上段中間基板７３１の、受光素子７４１ｂが実装された面には、複数のパッド７３７，７３９が配列され、このうち受送信部モールド樹脂７４２で覆われたパッド７３９は、発光素子７４１ａおよび受光素子７４１ｂ，７４１ｃと、ボンディングワイヤ７４３で電気的に接続されている。残りのパッド７３７は、はんだ７３８によって、下段半導体パッケージ７１０Ａのパッド７１９にはんだ接続されている。発光素子７４１ａおよび受光素子７４１ｂ，７４１ｃと、駆動用ＩＣ７３２とは、上段中間基板７３１内に設けられた電気配線７３６および上段中間基板７３１の面上に設けられた図示しない配線によって電気的に接続されている。また、駆動用ＩＣ７３２と、下段半導体パッケージ７１０Ａの信号処理用ＩＣ７１２とは、はんだ７３８を介して電気的に接続されている。受光素子７４１ｂ，７４１ｃは、導波路１０２，１０１によって送られてくる光信号を電気信号に変換して出力する。駆動用ＩＣ７３２は、受光素子７４１ｂ，７４１ｃによって出力された電気信号を増幅して信号処理用ＩＣ７１２に供給し、また、信号処理用ＩＣ７１２から送られてきた信号を増幅して発光素子７４１ａ（図１５参照）を駆動する。発光素子７４１ａは、電気信号を光信号に変換して出力し、この光信号は導波路１０３によって露光部１８０に導かれる。
【０１１３】
図１５に示すように、導波路１０３，１０２，１０１の端部はそれぞれ発光素子７４１ａおよび受光素子７４１ｂ，７４１ｃに接して配置され、発光素子７４１ａおよび受光素子７４１ｂ，７４１ｃとともに受送信部モールド樹脂７４２で封止されている。光信号は、導波路１０３，１０２，１０１を介してモールド内部を通過可能となっている。上段半導体パッケージ７３０の受送信部モールド樹脂７４２の高さは、上段モールド樹脂７３３や下段半導体パッケージ７１０Ａの下段モールド樹脂７１３の高さに比べ、導波路１０３，１０２，１０１が含まれる分だけ高い。
【０１１４】
図１５に示すように、導波路１０２の端部には、導波路１０２が延びる方向に対して傾斜した反射面１０２ａが形成されており、外部から導波路１０２を導かれる光信号は反射面１０２ａによる反射で進路を曲げられて受光素子７４１ｂに達する。このことは、もう一つの受光素子７４１ｃおよびこの受光素子７４１ｃに接する導波路１０１についても同様であり、また、光信号が反対向きであることを除き発光素子７４１ａおよび発光素子７４１ａに接する導波路１０２についても同様であるので、もう一つの受光素子７４１ｃおよび発光素子７４１ａについては説明を省略する。
【０１１５】
上段半導体パッケージ７３０は、受光素子７４１ｂが実装された側の面が下段半導体パッケージ７１０Ａの信号処理用ＩＣ７１２が実装された側の面に対向して下段半導体パッケージ７１０Ａ上に搭載されている。また、上段半導体パッケージ７３０は、受送信部モールド樹脂７４２が下段モールド樹脂７１３から、上段中間基板７３１の面に沿った方向に避けた状態で下段半導体パッケージ７１０Ａ上に搭載されている。この状況では、上段半導体パッケージ７３０の受送信部モールド樹脂７４２と、下段半導体パッケージ７１０Ａの下段モールド樹脂７１３とが上下方向に重なっておらず、本体制御部７００Ａの、本体基板５３０から上の高さは、はんだ７１８、パッド７１７、下段中間基板７１１、受送信部モールド樹脂７４２、上段中間基板７３１、および、上段モールド樹脂７３３の高さの和となる。この高さは、仮に、上段半導体パッケージ７３０の受送信部モールド樹脂７４２と、下段半導体パッケージ７１０Ａの下段モールド樹脂７１３とが上下方向で重なって配置された場合に比較して、下段モールド樹脂７１３の高さ分だけ低い。
【０１１６】
また、一旦図２に戻って本体制御部について見ると、本体制御部７００Ａ（図２の符号２００Ａ）は本体ユニット１５０（図２参照）内に設置されるので、本体制御部７００Ａの高さは低い方が好ましい。ここで、本体制御部７００Ａの高さは、仮に、受送信部モールド樹脂７４２と下段モールド樹脂７１３とが上下方向に重なって配置された場合に比較して、下段モールド樹脂７１３の高さ分だけ低い。
［第７実施例の第１変形例］
続いて、上述した第７実施例とは、上段半導体パッケージと下段半導体パッケージとの積層状態が異なる変形例について説明する。以下の第７実施例の変形例の説明にあたっては、前述した実施例６との相違点について説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１１７】
図１７は、本発明の第７実施例の第１変形例である本体制御部７００Ｂの上面図であり、図１８は、図１７の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【０１１８】
図１７および図１８に示す本体制御部７００Ｂでは、上段半導体パッケージ７３０において、発光素子および受光素子を封止した受送信部モールド樹脂７４２が、下段半導体パッケージ７１０Ｂの下段中間基板７１１Ｂから、上段半導体パッケージ７３０の上段中間基板７３１に沿った方向に避けた状態で配置されている。この状態では、受送信部モールド樹脂７４２が、下段半導体パッケージ７１０Ｂの下段中間基板７１１Ｂと、上段半導体パッケージ７３０の上段中間基板７３１との間に挟まれないため、下段中間基板７１１Ｂと上段中間基板７３１との間隔が、図１５および図１６に示す第７実施例の本体制御部７００Ａの場合に比べて小さく、また、はんだ７３８Ｂの高さが第７実施例におけるはんだ７３８の高さに比べて低い。
【０１１９】
また、変形例では、第７実施例よりも上段半導体パッケージ７３０のはんだ７３８Ｂが小径化されており、第７実施例の構成に比べレイアウトが高密度化されているとともに、配線長も短く信号がより高速に伝送されている。
【０１２０】
本体制御部７００Ｂの本体基板５３０より上の高さは、はんだ７１８、下段中間基板７１１Ｂ、はんだ７３８Ａ、上段中間基板７３１、および、上段モールド樹脂７３３の上下方向高さの和であり、この高さは、第７実施例の本体制御部７００Ａの高さに比べてさらに低くなっている。
［第７実施例の第２変形例］
続いて、上段半導体パッケージの上段中間基板と、下段半導体パッケージのモールド樹脂とが、上下方向において重なった第２変形例を説明する。
【０１２１】
以下の実施形態の説明にあたっては、前述の実施例６との相違点について説明し、これまで説明してきた実施例における各要素と同一の要素については、符号を省略するか同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１２２】
図１９は、本発明の第７実施例の第２変形例である本体制御部７００Ｃの上面図であり、図２０は、図１９の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【０１２３】
図１９および図２０に示す本体制御部７００Ｃでは、上段半導体パッケージ７３０の上段中間基板７３１と、下段半導体パッケージ７１０Ｃの下段モールド樹脂７１３とが、上下方向に部分的に重なって配置されている。
【０１２４】
ただし、この第２変形例の本体制御部７００Ｃにおいても、第７実施例と同様に、上段半導体パッケージ７３０は、受送信部モールド樹脂７４２が下段半導体パッケージ７１０Ｃの下段モールド樹脂７１３から上段中間基板７３１の面に沿った方向に避けた状態で配置されている。本体制御部７００Ｃの高さは、はんだ７１８、下段中間基板７１１Ｃ、受送信部モールド樹脂７４２、上段中間基板７３１、および、上段モールド樹脂７３３の上下方向高さの総和となる。この高さは、仮に、上段半導体パッケージ７３０の受送信部モールド樹脂７４２と、下段半導体パッケージ７１０Ｃの下段モールド樹脂７１３とが上下方向に重なって配置された場合に比較して、下段半導体パッケージ７１０Ｃの下段モールド樹脂７１３の高さ分だけ低い。
［第８実施例］
続いて、導波路が埋設された本体基板の直上に積層される半導体パッケージの本体基板側の面に光電変換素子が実装された、第８実施例について説明する。
【０１２５】
図２１は、本発明の信号処理装置の第８実施例である本体制御部８００Ａの構造を示す部分断面図である。
【０１２６】
図２１に示す本体制御部８００Ａは、本体基板８０２と、半導体モジュール８０３とを備えている。半導体モジュール８０３は、本体基板８０２にはんだ接続されている。本体基板８０２の内部には、光信号を導く３本の導波路８２０，８２１，８２２が埋設されており、図２１の断面図には、このうち２本の導波路８２８，８２２が示されている。第１の導波路８２０は、画像処理部１６０（図３参照）から供給された光を導く。第２の導波路８２１は、外部コントローラユニット１９０（図３参照）から供給される光信号を導き、第３の導波路８２２は、露光部１８０（図３参照）に供給される光信号を導く。以降、３本の導波路８２０，８２１，８２２のうち２本の導波路８２１，８２２で代表させて説明を続ける。
【０１２７】
導波路８２１，８２２は、それぞれ本体制御部８００Ａに備えられている発光素子８０４および受光素子８０５と光学的に結合されている。導波路８２１，８２２のそれぞれは棒状に延びており、端にはミラー８２３，８２４が配置されている。導波路８２１，８２２を導かれる光信号は、ミラー８２３，８２４で進路が曲げられるとともに光入出力端８２１ａ，８２２ａを介して外部との間で受信（入力）または送信（出力）される。また、本体基板８０２の表面には複数のパッド８２５が設けられており、本体基板８０２の表面および内部に形成された図示しない電気配線と電気的に結合している。
【０１２８】
半導体モジュール８０３は、本体基板８０２に重なるように配置され、本体基板８０２と電気的に接続されている。半導体モジュール８０３は、モジュール基板８３１と、モジュール基板８３１に搭載された、信号処理および発光素子８０４の駆動を行う信号処理用ＩＣ８３２と、受動部品８３４と、モジュール基板８３１上で信号処理用ＩＣ８３２を覆うカバー８３３と、複数のパッド８３５，８３６，８３７とを有している。信号処理用ＩＣ８３２、受動部品８３４、およびパッド８３５，８３６，８３７は図示しない電気配線によって電気的に接続されている。パッド８３６，８３７は、モジュール基板８３１の中央部に配置され、光素子としての発光素子８０４および受光素子８０５と電気的に接続されている。残りのパッド８３５は、モジュール基板８３１の中央部に配置されたパッド８３６，８３７を取り囲んで所定の間隔で配置されており、本体基板８０２上に配列されたパッド８２５にはんだ接続されている。信号処理用ＩＣ８３２には集積回路が形成されており、フリップチップ技術によりモジュール基板８３１に取り付けられている。信号処理用ＩＣ８３２は、受光素子８０５から出力された電気信号を増幅して画像情報を得る機能、画像情報を処理して露光情報を生成する機能、および露光情報に応じた電気信号を発光素子８０４に供給する機能を有する。
【０１２９】
発光素子８０４は、発光本体８４１とパッド８４３とを有し、パッド８４３から供給された電気信号を光信号に変換し、発信面である作用面８０４ａから出力する。受光素子８０５は、受光本体８５１とパッド８５３とを有し、受信面である作用面８０５ａから入射されてきた光信号を電気信号に変換してパッド８４３から出力する。発光素子８０４および受光素子８０５は面実装型であり、それぞれのパッド８４３，８５３が作用面８０４ａ，８０５ａとは反対側の面に設けられ、半導体モジュール８０３のパッド８３６，８３７にはんだ接続されている。また、発光素子８０４および受光素子８０５のそれぞれは、導波路８２１，８２２の光入出力端８２１ａ，８２２ａに作用面８０４ａ，８０５ａを向けて配置されており、作用面８０４ａ，８０５ａは、本体基板８０２に固定された光入出力端８２１ａ，８２２ａに接着部８２７，８２８を介して接続されている。接着部８２７，８２８は、透過性を有する接着剤からなる。
【０１３０】
ここで、本体基板８０２が本発明にいう第１基板の一例に相当し、半導体モジュール８０３が本発明にいう第２基板の一例に相当する。また、発光素子８０４および受光素子８０５のそれぞれが、本発明にいう光素子の一例に相当する。
【０１３１】
続いて、本体制御部８００Ａの製造方法を説明する。
【０１３２】
図２２は、図２１に示す本体制御部を製造する各工程を示す工程図である。
【０１３３】
図２２には、本体制御部８００Ａを製造する第１の工程（１−ａ）から第５の工程（１−ｅ）までの工程が順に示されている。
【０１３４】
本体制御部８００Ａの製造に際しては、図２２の第１の工程（１−ａ）に示すように、導波路８２１，８２２およびパッド８２５が形成された本体基板８０２と、発光素子８０４と、受光素子８０５とを用意し、互いに位置合わせを行う。この工程では、発光素子８０４および受光素子８０５と、本体基板８０２との間に、互いに反対な２つの向きを撮影する画像撮影装置Ｃａｍを配置し、画像撮影装置Ｃａｍが撮影する画像に基づいて、発光素子８０４の作用面８０４ａの位置が、本体基板８０２の光入出力端８２１ａから延びる垂線上に配置されるよう精密な位置決めを行う。また、受光素子８０５についても、作用面８０５ａが光入出力端８２２ａに対応する位置に配置されるよう精密に位置決めする。一方、光入出力端８２１ａ，８２２ａの上には、光硬化型の接着剤８２７ｐ，８２８ｐを塗布する。
【０１３５】
次に、第２の工程（１−ｂ）に示すように、発光素子８０４および受光素子８０５を本体基板８０２に垂直方向に移動して、作用面８０４ａ，８０５ａを接着剤８２７ｐ，８２８ｐに接触させる。さらに硬化光を照射して接着剤８２７ｐ，８２８ｐを硬化させる。接着剤８２７ｐ，８２８ｐが硬化すると、発光素子８０４および受光素子８０５は光入出力端８２１ａ，８２２ａに対して精密に位置決めされた状態で固定される。
【０１３６】
次に、第３の工程（１−ｃ）に示すように、信号処理用ＩＣ８３２およびカバー８３３が取り付けられ、パッド８３５，８３６，８３７にはんだボール８３８ｐ，８３９ｐが接着された状態の半導体モジュール８０３を用意し、この半導体モジュール８０３を発光素子８０４および受光素子８０５が固定された本体基板８０２に載せる。このとき、はんだボール８３８ｐ，８３９ｐが本体基板８０２、発光素子８０４、および受光素子８０５に設けられたパッド８２５，８４３，８５３に載るよう位置合わせする。ただし、パッド同士の位置については、多少ずれが生じても、はんだボール８３８ｐ，８３９ｐの溶融時に、後述するように自己修正（セルフアライメント）されるので、光結合に必要な程の精度を必要としていない。
【０１３７】
次に、第４の工程（１−ｄ）に示すように、はんだリフロー処理を行う。第４の工程（１−ｄ）によって、はんだボール８３８ｐ，８３９ｐが溶融する。第３の工程（１−ｃ）において、半導体モジュール８０３の本体基板８０２に対する位置がずれている場合でも、半導体モジュール８０３は、溶融したはんだボール８３８ｐ，８３９ｐの表面張力によって、それぞれのはんだボールを挟んだパッド同士の位置のずれが最小となるように移動する。これにより、半導体モジュール８０３の本体基板８０２に対する位置のずれが自己修正される。このとき、発光素子８０４および受光素子８０５は、光入出力端８２１ａ，８２２ａに対して接着部８２７，８２８で固定されたままになっている。
【０１３８】
最後に、第５の工程（１−ｅ）に示すように、冷却処理を行い、溶融したはんだボールを固化することで、本体制御部８００Ａを得る。
【０１３９】
図２２を用いて説明した本体制御部８００Ａの製造方法は、半導体モジュールの本体基板側に信号処理用ＩＣとは独立に駆動用ＩＣが搭載され、さらにこの駆動用ＩＣに発光素子および受光素子がはんだ接続された構造にも適用できる。
【０１４０】
図２３は、半導体素子に発光素子８０４および受光素子８０５が積層された構造の本体制御部を製造する各工程を示す工程図である。図２３には、第１の工程（２−ａ）から第３の工程（２−ｃ）までの工程が順に示されている。
【０１４１】
この製造方法では、図２３の第１の工程（２−ａ）に示すように、導波路８２１，８２２およびパッド８２５が形成され、発光素子８０４および受光素子８０５が固定された本体基板８０２と、本体基板８０２に対向する側に駆動用ＩＣ８４５Ｂ，８５５Ｂが実装され、パッド８３５にはんだボール８３８ｐが接着された半導体モジュール８０３Ｂを用意する。発光素子８０４および受光素子８０５が固定された本体基板８０２は、印刷画像処理部８０１の製造方法で説明した第１の工程（１−ａ）および第２の工程（１−ｂ）（図２２参照）と同様の工程によって製造する。第１の工程（２−ａ）では、さらに、発光素子８０４および受光素子８０５のパッド８４３，８５３にはんだボール８３９ｐを接着し、このはんだボール８３９ｐが駆動用ＩＣ８４５Ｂ，８５５Ｂの所定位置に当接するように本体基板８０２に半導体モジュール８０３Ｂを載せる。
【０１４２】
次に、第２の工程（２−ｂ）に示すように、はんだリフロー処理を行う。第２の工程（２−ｂ）によって、はんだボール８３８ｐ，８３９ｐが溶融する。このとき、半導体モジュール８０３Ｂがずれを修正する方向に移動しても、発光素子８０４および受光素子８０５は、光入出力端８２１ａ，８２２ａに対し、接着部８２７，８２８で固定されているので、精密に位置決めされた状態が保持される。
【０１４３】
最後に、第３の工程（２−ｃ）に示すように、冷却処理を行い、溶融したはんだボールを固化することで、駆動用ＩＣに発光素子８０４および受光素子８０５が積層された構造の本体制御部８００Ｂを得る。
【０１４４】
なお、図２３を用いて説明した本体制御部８００Ｂの製造方法は、図２４に示すように、半導体モジュール８０３Ｃのモジュール基板８３１Ｃのうち、駆動用ＩＣ８４５Ｃまたは駆動用ＩＣ８５５Ｃと信号処理用ＩＣ８３２Ｃとで挟まれた部分に電気配線８３１１，８３１２が形成され、発光素子８０４または受光素子８０５と信号処理用ＩＣ８３２Ｃとが短い距離で接続された構造の本体制御部を製造する場合にも適用できる。
【０１４５】
また、図２１から図２４までを参照して説明した第８実施例では、本体基板の上に１つの半導体モジュールを載せた例で説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、本体基板の上に載せた半導体モジュールが、複数の半導体パッケージを積層した構造であってもよく、また、本体基板の上に重ねられた複数の半導体パッケージ同士における接続構造に適用することもできる。
【０１４６】
また、上述した実施例では、信号処理装置として、本体制御部の例を説明したが、本発明の信号処理装置はこれに限られるものではなく、搭載される素子の機能を別のものとすることで、図３に示す複写機１００の画像処理部１６０にも適用することができる。また、本発明の信号処理装置は画像形成装置以外の機器に組み込むことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施例である複写機の外観図である。
【図２】図１に示す原稿送込ユニット、スキャナユニット、および本体ユニットの内部構成図である。
【図３】図１および図２に示す複写機の各ユニット間における画像情報および制御信号の流れを示す図である。
【図４】図３に示す本体制御部および画像処理部の外観を示す斜視図である。
【図５】図４に示す本体制御部のＡ−Ａ線に沿った断面を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第２実施例である本体制御部の構造を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第３実施例である本体制御部の構造を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第４実施例である本体制御部の構造を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第５実施例である本体制御部の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す本体制御部の上面図である。
【図１１】図１０の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図１２】図１１に示す印刷画像処理部の組立てを説明する図である。
【図１３】本発明の第６実施例である本体制御部の上面図である。
【図１４】図１４は、図１３の線Ｚ−Ｚに沿った断面図である。
【図１５】本発明の第７実施例である本体制御部の上面図である。
【図１６】図１５の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１７】第７実施例の第１変形例である本体制御部の上面図である。
【図１８】図１７の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１９】第７実施例の第２変形例である本体制御部の上面図である。
【図２０】図１９の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図２１】本発明の第８実施例である本体制御部の構造を示す部分断面図である。
【図２２】図２１に示す本体制御部を製造する各工程を示す工程図である。
【図２３】半導体素子に発光素子および受光素子が積層された構造の本体制御部を製造する各工程を示す工程図である。
【図２４】駆動用と信号処理用とで挟まれた部分に電気配線が形成され構造の本体制御部を示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１００…複写機（画像形成装置）、１５１…感光体（像保持体）、１８０…露光部、１５３…現像装置（現像部）、１５４…転写ロール（転写部）、１５５…定着部、Ｈ…搬送経路、２００Ａ，３００Ａ，４００，５００，６００，７００Ａ，７００Ｂ，８００Ａ，８００Ｂ，８００Ｃ…本体制御部（信号処理装置）、２１０，３３０，４３０，５３０・・・本体基板（第１基板）、２１１，３１１，４１１，５１１・・・下段半導体パッケージ（第２基板）、２１２，３１２，４１２，５１２，６１２…中段半導体パッケージ（第３基板）、２１３，３１３，４１３，５１３，６１３…上段半導体パッケージ（第３基板）、２０３，２０４，２０５，３６１，４６１…導波路、２６０，３６０…光ファイバ（第２の導波路）、５６０…放熱フィン（放熱促進部材）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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