JP2012091442A - Light emitting apparatus, method for producing the same, optical printer head, and image forming system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置、発光装置の製造方法、光プリンタヘッド、および画像形成システムに関する。 The present invention relates to a light emitting device, a method for manufacturing the light emitting device, an optical printer head, and an image forming system.
従来から、電子写真プリンタ等の露光手段として、LED素子等の発光素子が配置されてなる発光装置を備えて構成された光プリンタヘッドが用いられている。このような発光装置は、上面に複数個の発光素子と、これら発光素子に繋がる電極パッドと、を有する発光素子アレイチップが、複数個の回路配線を有する回路基板上に載置・固定されている。このような発光装置では、発光素子アレイチップの電極パッドと、回路基板の回路配線とが電気的に接続され、回路配線を介して電極パッドから所定の発光素子に電流が供給されて、所定の発光素子が発光する。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exposure unit for an electrophotographic printer or the like, an optical printer head configured to include a light emitting device in which light emitting elements such as LED elements are arranged has been used. In such a light emitting device, a light emitting element array chip having a plurality of light emitting elements on an upper surface and electrode pads connected to the light emitting elements is placed and fixed on a circuit board having a plurality of circuit wirings. Yes. In such a light emitting device, the electrode pad of the light emitting element array chip and the circuit wiring of the circuit board are electrically connected, and a current is supplied from the electrode pad to the predetermined light emitting element via the circuit wiring. The light emitting element emits light.
この電極パッドと回路配線との電気的な接続は、従来、ボンディングワイヤによってなされていた。近年、光プリンタヘッドの小型化の要求が高まっており、発光素子アレイチップにおける発光素子と電極パッドとの距離が近接化してきている。また、小型化の進展により、発光素子アレイチップにおける電気配線の高密度化・多層化も、進展してきている。このため、ボンディング作業時の衝撃や振動が、発光素子や電気配線に直接伝わり易くなり、発光素子の発光不良や、電気配線の断線等の故障も起こりやすくなってきている。また、電極パッドに形成されるボンディングワイヤのネイルヘッド部も、発光素子に近い位置に配置されることになり、ボンディングワイヤのネイルヘッド部での不要な光反射等も、生じやすくなってきている。 The electrical connection between the electrode pad and the circuit wiring has been conventionally made by a bonding wire. In recent years, there is an increasing demand for downsizing of an optical printer head, and the distance between the light emitting element and the electrode pad in the light emitting element array chip is becoming closer. In addition, with the progress of miniaturization, the density and the multilayer of electric wiring in the light emitting element array chip are also progressing. For this reason, shocks and vibrations during bonding work are easily transmitted directly to the light emitting element and the electric wiring, and failures such as light emitting failure of the light emitting element and disconnection of the electric wiring are likely to occur. In addition, the nail head portion of the bonding wire formed on the electrode pad is also disposed at a position close to the light emitting element, and unnecessary light reflection or the like at the nail head portion of the bonding wire is likely to occur. .
この様な問題に鑑み、ボンディングワイヤを用いずに発光素子まで電気配線を形成する手法が、例えば下記特許文献1等に提案されている。図9は、下記特許文献1記載の発光装置の概略断面図である。下記特許文献1では、発光素子アレイチップ102を構成する半導体基板である基板101の側面と、回路基板104の上面とで形成される角部に樹脂材106を配設するとともに、この樹脂材106の表面に導電層108を被覆させている。発光装置では、この導電層108によって、回路基板104上の回路配線と、基板101上に積層された複数の半導体層からなる発光部110とが電気的に接続されている。
In view of such a problem, a technique for forming an electrical wiring to a light emitting element without using a bonding wire is proposed in, for example, Patent Document 1 below. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting device described in Patent Document 1 below. In the following Patent Document 1, a
しかしながら、特許文献1記載の発光装置では、基板101の周囲が、一方主面と略垂直な側面112のみによって囲まれている。この側面112には、基板101を構成する半導体が露出しており、側面112は、基板101上に形成された発光部110と電気的に接続している。
However, in the light emitting device described in Patent Document 1, the periphery of the
特許文献1に記載の発光装置では、発光部110が形成された一方主面の周縁が、この一方主面と略垂直な側面112のみによって囲まれており、一方主面のごく近くまで、基板104を構成する半導体が露出している。
In the light emitting device described in Patent Document 1, the peripheral edge of the one main surface on which the
このため、特許文献1記載の発光装置では、図9にXで示すように、樹脂材106による側面112の被覆が不十分で、導電層108がこの側面112と接触した状態になり易い。導電層108がこの側面112と接触した状態では、側面112から発光部110へと電流が流れ、発光部110が所望のタイミング以外で発光したり、漏れ電流による電圧効果によって発光量が低下するなどの故障が生じてしまう。また逆に、このような側面112と導電層108との接触を避けるため、樹脂材106の量を多くし過ぎると、基板104の側面112から、基板104の一方主面に乗り上げるように樹脂材106が進行し、図9にYで示すように、樹脂材106が電極配線を覆うことによる電気的な接続不良や、樹脂材106が発光部110を覆うことによる発光不良等を発生させるという問題がある。
For this reason, in the light emitting device described in Patent Document 1, as shown by X in FIG. 9, the
このように、特許文献1記載の発光装置では、発光装置の動作不良が生じ易いといった課題があった。 As described above, the light emitting device described in Patent Document 1 has a problem that the light emitting device is likely to malfunction.
上記課題を解決するために、基板、前記基板の一方主面の側に積層された複数の半導体層を有して構成された発光部、ならびに前記発光部の少なくとも一部および前記一方主面の少なくとも一部を被覆する絶縁保護層を有する発光素子と、前記基板の他方主面に対向した上面および前記上面に設けられた導体部を有する、前記発光素子が載置された回路基板と、前記回路基板の前記上面から前記基板の側面にかけて被着され、前記回路基板と前記基板とを接合した絶縁性の接合部材と、前記接合部材の表面および前記絶縁保護層の表面を通り、前記導体部と前記発光素子とを電気的に接続した導体層とを備え、前記発光素子の前記基板は、前記側面の側の前記一方主面の周縁部に、前記一方主面および前記側面と繋がる傾斜部を有し、前記絶縁保護層が、前記基板の前記一方主面から前記傾斜部にかけて被覆されているとともに、前記接合部材が、前記回路基板の前記上面および前記基板の側面から前記傾斜部を被覆する前記絶縁保護層の表面にかけて被着されていることを特徴とする発光装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, a substrate, a light-emitting unit including a plurality of semiconductor layers stacked on one main surface side of the substrate, and at least a part of the light-emitting unit and the one main surface A light-emitting element having an insulating protective layer covering at least a part thereof; a circuit board on which the light-emitting element is placed; and an upper surface facing the other main surface of the substrate and a conductor portion provided on the upper surface; An insulating bonding member that is attached from the upper surface of the circuit board to a side surface of the board and bonds the circuit board and the substrate, and passes through the surface of the bonding member and the surface of the insulating protective layer, and the conductor portion. And a conductive layer electrically connecting the light emitting element, and the substrate of the light emitting element has an inclined portion connected to the one main surface and the side surface at a peripheral portion of the one main surface on the side surface side Having The protective layer is covered from the one main surface of the substrate to the inclined portion, and the bonding member covers the inclined portion from the upper surface of the circuit board and the side surface of the substrate. Provided is a light emitting device characterized in that the light emitting device is applied to the surface.
また、基板を準備し、前記基板上に前記発光部を形成する工程と、前記基板の一方主面に、深さ方向に進むにつれて幅が狭い、内側面が傾斜した溝部を形成する工程と、前記基板の前記一方主面および前記溝部の前記内側面を被覆する絶縁保護層を形成する工程と、前記内側面の一部を残すように、前記溝部に沿って前記基板を切断することで、切断面からなる側面および前記側面に接続する前記内側面の一部からなる傾斜部を有する前記基板ならびに前記基板上に設けられた発光部を備える発光素子を得る工程と、上面に配線パターンが設けられた回路基板を準備し、前記回路基板の上面に前記発光素子を載置する工程と、前記回路基板の前記上面から前記基板の前記側面および前記基板の前記傾斜部を被覆する前記絶縁保護層の表面にかけて接合部材を被着させて、前記回路基板に前記発光素子を接合する工程と、前記接合部材の表面および前記絶縁保護層の表面を通り、前記導体部と前記発光素子とを電気的に接続する導体層を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法を、併せて提供する。 In addition, a step of preparing a substrate and forming the light emitting portion on the substrate, and a step of forming a groove portion having a narrower inner surface and a width that is narrower in the depth direction on one main surface of the substrate, Forming an insulating protective layer covering the one main surface of the substrate and the inner surface of the groove, and cutting the substrate along the groove so as to leave a part of the inner surface; A step of obtaining a light emitting element having a side surface formed of a cut surface and an inclined portion formed of a part of the inner side surface connected to the side surface, and a light emitting unit provided on the substrate, and a wiring pattern provided on the upper surface And a step of placing the light emitting element on the upper surface of the circuit board, and the insulating protective layer covering the side surface of the substrate and the inclined portion of the substrate from the upper surface of the circuit board. On the surface of And bonding the light emitting element to the circuit board and electrically connecting the conductor portion and the light emitting element through the surface of the bonding member and the surface of the insulating protective layer. And a step of forming a conductive layer. The method for manufacturing a light-emitting device is also provided.
また、上述の発光装置と、前記発光装置の前記発光素子からの発光を透過して結像させるレンズと、前記発光装置を前記レンズとを支持する支持部材と、を備える光プリンタヘッドを、併せて提供する。 In addition, an optical printer head including the above-described light emitting device, a lens that transmits light from the light emitting element of the light emitting device to form an image, and a support member that supports the lens with the light emitting device are combined. To provide.
また、上述の光プリンタヘッドと、前記光プリンタヘッドに画像信号を送る制御部と、前記画像信号に応じて前記発光素子から発光された光が前記レンズを介して照射される感光体と、前記発光素子からの光の照射に先がけて、前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電部と、前記発光素子からの光が照射されることで前記電子写真感光体表面に形成された、前記画像信号に応じた静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、前記トナ
ー像を記録媒体表面に転写する転写部と、を備えて構成される画像形成システムを、併せて提供する。
In addition, the above-described optical printer head, a control unit that transmits an image signal to the optical printer head, a photoconductor that is irradiated with light emitted from the light-emitting element according to the image signal through the lens, Prior to the light irradiation from the light emitting element, a charging portion for charging the surface of the electrophotographic photosensitive member, and the image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member by being irradiated with the light from the light emitting element. Also provided is an image forming system including a developing unit that develops an electrostatic latent image according to a signal to form a toner image, and a transfer unit that transfers the toner image onto the surface of a recording medium. .
本発明の発光装置は、比較的コンパクトでありながら、発光不良等が少なく、動作信頼性が高い。本発明の発光装置の製造方法によれば、比較的コンパクトでありながら、発光不良が少なく動作信頼性の高い発光装置を製造することができる。本発明の光プリンタヘッド、および本発明の画像形成システムは、比較的コンパクトな構成としながら、画像形成動作信頼性が高い。 The light-emitting device of the present invention is relatively compact, has few light emission defects, and has high operational reliability. According to the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, it is possible to manufacture a light emitting device that is relatively compact and has few defective light emission and high operation reliability. The optical printer head of the present invention and the image forming system of the present invention have high image forming operation reliability while having a relatively compact configuration.
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1(a)および(b)は、本発明の発光装置の一実施形態である発光装置1ついて説明する図であり、図1(a)は概略平面図、図1(b)が概略断面図である。
図2は、図1(b)に示す一部を拡大して示す図である。
1A and 1B are diagrams illustrating a light-emitting device 1 that is an embodiment of the light-emitting device of the present invention. FIG. 1A is a schematic plan view, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view. FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of a part shown in FIG.
発光装置1は、発光素子10と、回路基板20と、回路基板20と発光素子10とを接合する接合部材30と、回路基板20上の導体部22と発光素子10とを電気的に接続するための導体層40と、を有して構成されている。
The light emitting device 1 electrically connects the
発光素子10は、例えば高抵抗シリコン単結晶やGaAs等の単結晶からなる基板である基板11と、基板11の一方主面(図1(b)中の上側の主面)に設けられた発光部12と、基板11の一方主面の側に設けられた、発光部12と電気的に接続する導体配線15と、発光部12の少なくとも一部および導体配線15を被覆する絶縁保護層14と、を備える。
The
発光部12は、一導電型半導体層12aと、逆導電型半導体層12bとが積層されて構成されている。一導電型半導体層12aは、ガリウム砒素、アルミニウムガリウム砒素などで形成される。また、一導電型半導体層12aにはシリコンなどの一導電型半導体不純物を1×1016〜1017atoms/cm3 程度含有している。逆導電型半導体層12bは、アルミニウムガリウム砒素などから成り、亜鉛(Zn)などの逆導電型半導体不純物を1×1016〜1021atoms/cm3 程度含有する。一導電型半導体層1
2aと逆導電型半導体層12bとの接合部分は、いわゆるPN接合を形成している。一導
電型半導体層12aは、2.0〜4.0μm程度の厚みに形成され、逆導電型半導体層12bは2.0〜3.0μm程度の厚みに形成されている。
The
The junction between 2a and the reverse conductivity
本実施形態における絶縁保護層14は、それぞれ例えばSiNx膜やSiO2膜、ポリイミド等からなる第1の絶縁膜14a、第2の絶縁膜14b、および第3の絶縁膜14cが、積層されて構成されている。これら絶縁膜14a、14b、14cの材質等については特に限定されない。
The insulating
また、導体配線15は、第1の絶縁膜14aの表面に形成された接続配線15aと、第1の絶縁膜14aおよび接続配線15aを被覆する第2の絶縁膜14b上に形成された引き出し配線15bと、を備えている。接続配線15aは、発光部12の配列方向に沿って延在し、第2の絶縁膜14bに設けられた開口を介して、引き出し配線15bと接続している。引き出し配線15bは、第1の絶縁膜14aに設けられた開口を介して、発光部12とも接続している。接続配線15a、引き出し配線15bは、例えば公知のスパッタリング法によって形成された、金/クロム(Au/Cr)等の金属膜であり、厚み1μm程度に形成されている。引き出し配線15bの表面には、第3の絶縁膜14cが積層されている。
The
本実施形態の基板11は、一方主面11aと側面11bと、一方主面11aおよび側面
11bと繋がる傾斜部18を有している。一方主面11aと側面11bとは、一方主面11aを含む仮想平面と、側面11bを含む仮想平面と、が垂直な関係にある。本実施形態の傾斜部18は、ウエットエッチングによって表れた、特定の結晶方位をもつ結晶面によって構成されている。第3の絶縁膜14cは、この傾斜部18の表面を被覆している。すなわち、発光装置1では、傾斜部18の最表面が、絶縁性とされている。
The
回路基板20は、樹脂等のベース基板表面に、図示しない回路素子や電気配線が設けられた実装基板である。発光素子10は、回路基板20の上面20aに載置され、接合部材30によって接合されている。接合部材30は、硬化された樹脂材料によって構成されている。接合部材30は、例えば、硬化された光硬化性樹脂材料からなる。
The
接合部材30は、回路基板20の上面20aから基板11の側面11bに被着され、回路基板20と基板11とを接合している。より詳しくは、この接合部材30は、回路基板20の上面20aおよび基板11の側面11bから、傾斜部18を被覆する絶縁保護層14(第3の絶縁膜14c)の表面にかけて被着されている。接合部材30の上端は、基板11の傾斜部18に対応する領域に位置している。本実施形態では、基板11の傾斜部18と側面11bとが、絶縁性の部材(絶縁保護層14、接合部材30)によって全体的に被覆されているとともに、回路基板20の上面20aと、発光部12が設けられている基板11の一方主面とが、接合部材30の表面、および傾斜部18を被覆する絶縁保護層14の表面で構成されたなだらかな斜面を介して連続している。
The bonding
導体層40は、この接合部材30の表面、および傾斜部18に設けられた絶縁保護層14(第3の絶縁膜14c)の表面を通り、回路基板20上の導体部22と発光素子10とを電気的に接続するように形成されている。導体層40は、例えば、導電性ペーストを用いた公知の印刷法や、スパッタリング等を用いた公知の金属薄膜形成方法等によって形成することができる。本実施形態では、回路基板20の上面20aと、発光部12が設けられている基板11の一方主面とが、上述のように、なだらかな斜面によって連続しており、印刷法やスパッタリング法で導体層40を形成した際の断線の原因となる比較的大きな段差部が存在せず、電気配線の断線による発光不良等が抑制されている。
The
本実施形態では、基板11が傾斜部18を有し、この傾斜部18の表面が絶縁保護層1
4で覆われているので、接合部材30の端部が傾斜部18の範囲内にあれば、導体層40と基板11との短絡が防止できる。接合部材30を形成するにあたり、接合部材30の前駆体である樹脂材料は粘性の高い状態であり、硬化後の端部の位置・形状を規定するのは、比較的困難である。本実施形態では、傾斜部18の範囲内に接合部材30の端部があれば、電気的な短絡による発光不良等を防止することが可能であり、樹脂材料の位置や形状等のバラツキによる発光不良を抑制することができる。
In the present embodiment, the
4, if the end of the joining
本実施形態では、接続配線15aや引き出し配線15b上に積層されるように配置された導電層40によって、発光部12と回路基板20上の導体22とが接合されている。多くの電気配線層が積層された本実施形態の発光装置1は、配線層と重ならない位置にボンディング用パッドを備えた従来の発光装置に比べて、充分にコンパクトな構成とされている。仮に、従来の発光装置において、接続配線や引き出し配線に積層するようにボンディング用パッドを設けた場合、ボンディング時の衝撃等で接続配線15aや引き出し配線15bを傷つけ易く、断線等による発光不良が発生し易い、信頼性が著しく低い発光装置しか得ることはできなかった。本実施形態の発光装置では、接続配線15aや引き出し配線15bと積層する導電層40が、印刷や薄膜形成方法等、これら配線に与える衝撃が少ない手法によって形成されている。本実施形態の発光装置は、複数の配線が多層に積層されたコンパクトな構成でありながら、配線の不良や断線等が少なく、動作信頼性も高くなっている。
In the present embodiment, the
つぎに、発光装置1の製造方法について説明する。図3(a)〜(e)および図4(a)〜(c)は、発光装置1の製造方法について説明する概略断面図である。 Next, a method for manufacturing the light emitting device 1 will be described. FIGS. 3A to 3E and FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light-emitting device 1.
まず、高抵抗シリコン単結晶からなる半導体基板50上に、発光部12、第1の絶縁膜14a、第2の絶縁膜14b、および、接続配線15a、引き出し配線15bを形成する(図3(a))。
First, the
発光部12は、一導電型半導体層12a、逆導電型半導体層12bをMOCVD法などで順次積層して形成する。これらの半導体層12a、12bの形成では、基板温度を400〜500℃に設定し、これによって200〜2000Åの厚みでもってアモルファス状のガリウム砒素膜を形成した後、基板温度を700〜900℃に上げて、所望の厚みの一導電型半導体層12aと逆導電型半導体層12bとを形成する。この成膜において、原料ガスとしてはTMG((CH3 )3 Ga)、TEG((C2 H5 )3 Ga)、アル
シン(AsH3 )、TMA((CH3 )3 Al)、TEA((C2 H5 )3 Al)などが用いられ、導電型を制御するためのガスとしては、シラン(SiH4 )、セレン
化水素(H2 Se)、DMZ((CH3 )2 Zn)などが用いられ、キャリアガスと
しては、H2などが用いられる。つぎに、隣接する素子同志が電気的に分離されるように、半導体層12a、12bを島状にパターニングする。エッチングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチングやCCl2 F2 ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。しかる後、一導電型半導体層12aの一部が露出し、逆導電型半導体層12bが一導電型半導体層12aよりも幅狭に形成されるように逆導電型半導体層12bをエッチングする。このようなエッチングも硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウェットエッチングやCCl2 F2 ガスを用いたドライエッチングなどで行なわれる。
The
つぎに、隣接する発光素子が基板上でも電気的に分離されるように、たとえばアルカリ性水溶液でエッチングする。この時、一導電型半導体層12aの一部が露出し、かつこの一導電型半導体層12aの隣接する領域部分が露出するように、そして、逆導電型半導体層12bが一導電型半導体層12aよりも幅狭に形成されるように逆導電型半導体層12bをエッチングした際に用いたパターンを残したままで行ない、これによって逆導電型半
導体層12bを一切おかすことなく電気的に分離する。
Next, etching is performed with, for example, an alkaline aqueous solution so that adjacent light emitting elements are electrically separated even on the substrate. At this time, a part of the one-conductivity-
つぎに、絶縁保護層14と電気配線15とからなる多層配線構造を形成する。この多層配線構造の形成では、シランガス(SiH4)とアンモニアガス(NH3)を用いたプラズマCVD法によって、例えば窒化シリコンからなる第1の絶縁膜14a、第2の絶縁膜14bを形成するとともに、クロムと金を蒸着法やスパッタリング法で形成してパターニングすることで、接続配線15a、引き出し配線15bを形成する。これら絶縁膜と金属膜とからなる多層配線構造は、上述の各種成膜方法と、フォトリソグラフィー法によるパターニング手法を用いた公知の手法によって形成することができる。
Next, a multilayer wiring structure including the insulating
次に、図3(b)に示すように、図3(a)で形成した構造物を被覆するエッチングマスク層42を形成する。エッチングマスク層42としては、例えばプラズマCVD法によって成膜した窒化シリコン膜等であってもよく、レジスト膜やポリイミド膜等であってよい。エッチングマスク層42は、後述するエッチング工程における、エッチングガスやエッチング薬液など、エッチング方法に応じた適切なマスク層を選択すればよい。エッチングマスク層42は、発光部12、絶縁保護層14、導体配線15等の構造物の全体を被覆し、発光部12の間隙に開口部42Aが配置されている。
Next, as shown in FIG. 3B, an etching mask layer 42 covering the structure formed in FIG. 3A is formed. The etching mask layer 42 may be, for example, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method, or may be a resist film, a polyimide film, or the like. As the etching mask layer 42, an appropriate mask layer corresponding to an etching method such as an etching gas or an etching chemical solution in an etching process described later may be selected. The etching mask layer 42 covers the entire structure such as the
次に、図3(c)に示すように、半導体基板50をエッチングし、エッチングマスク層42の開口に対応した溝部52を形成する。本工程では、深さ方向に進むにつれて幅が狭まっており、内側面54が傾斜した溝部52を形成する。エッチングは、公知のエッチングガスを用いたドライエッチング、公知のエッチング薬液を用いたウエットエッチング、いずれを用いてもよい。例えば、KOH(水酸化カリウム)やTMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶液を用いたシリコン異方性エッチングにより、単結晶基板50の主面に対して所定の傾斜角をなす、シリコンの単結晶面の例えば(111)結晶面等の所定の結晶面が現れた、いわゆるV溝を形成することが好ましい。異方性ウエットエッチングにより、所定の結晶面が内側面に現れた溝(V溝)を形成した場合、内側面の角度およびエッチング深さが、単結晶基板50全体にわたって略均一となり、作製した半導体素子における基板の傾斜面が略均一となるので好ましい。なお、溝部52の形成は、例えば等方性ウエットエッチングを用いてもよい。等方性ウエットエッチングを行った場合も、エッチング液がマスク下部に侵入して生じるサイドエッチングにより、内側面が傾斜した溝部52を形成することができる。溝部52を形成した後、エッチングマスク層42を除去する。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図3(d)に示すように、溝部52が形成された半導体基板50の表面に、所定形状の第3の絶縁膜14cを成膜する。第3の絶縁膜14cは、半導体基板50の一方主面から溝部52の内側面54を被覆するように形成する。第3の絶縁膜14cとしては、例えばプラズマCVD法によって形成されたシリコン窒化膜であってもよく、また、ポリイミド膜等、公知の成膜方法によって形成された膜であってもよい。第3の絶縁膜14cは、半導体基板50の全体を被覆された後、公知のフォトリソグラフィー法によって所定形状にパターニングし、一導電型半導体層12aの一部、引き出し電極15bの一部が露出した開口を形成しておく。
Next, as shown in FIG. 3D, a third
次に、図3(e)に示すように、内側面54の一部を残すように、溝部52に沿って半導体基板50を切断することで、切断面からなる側面11bと、側面11bに接続する傾斜部18とを有する基板11と、基板11上に設けられた発光部12と、を備える発光素子10を得る。この切断は、ダイシングブレードによって略垂直な切断面を得る、いわゆる公知のダイシング手法によって切断すればよい。
Next, as shown in FIG. 3E, the
次に、図4(a)に示すように、上面に導体部22を含む配線パターンが設けられた回
路基板20を準備し、この回路基板20の上面に発光素子10を載置する。
Next, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4(b)に示すように、回路基板20の上面20aから基板11の側面11b、および基板11の傾斜部18を被覆する第3の絶縁膜14cの表面にかけて、接合部材30の前駆体である光硬化性樹脂材料60を配置する。光硬化性樹脂材料60は粘性をもつ液体状であり、基板11の側面11bと回路基板20の上面20aとでなす角部に配置した際、基板11の側面11bを濡れあがり、上端部が傾斜部18に対応する部分に到達する。逆にいえば、上端部がこのような位置に到達するよう、光硬化性樹脂材料60の粘度や配置位置、配置量等が調整されている。基板11の側面11bを濡れあがった光硬化性樹脂材料60の表面は、なだらかなメニスカスを形成している。この光硬化性樹脂材料60を光硬化させ、基板11と回路基板20とを接合する接合部材30を形成する。回路基板20の上面20aと、基板11の一方主面とは、接合部材30の表面、および傾斜部18を被覆する絶縁保護層14の表面で構成された、なだらかな斜面によって連続している。なお、接合部材30としては、光硬化性樹脂材料に限定されず、例えば熱硬化性樹脂材料等であってもよく、特に限定されない。
Next, as illustrated in FIG. 4B, the bonding
次に、図4(c)に示すように、例えば金属ペーストを用いた公知の印刷手法を用い、接合部材30の表面および絶縁保護層14(第3の絶縁膜14c)の表面を通り、引き出し電極15cと発光素子12とを電気的に接続する導体層40を形成する。本実施形態では、回路基板20の上面20aと、発光部12が設けられている基板11の一方主面とが、上述のように、なだらかな斜面によって連続しているので、印刷法やスパッタリング法で導体層40を形成した際、段差部における断線等の不良が生じ難く、電気配線の断線による発光不良等が抑制されている。本実施形態の製造方法では、印刷や薄膜形成方法によって、断線等の不良も少ない導電層40を形成することができる。本実施形態の製造方法では、複数の配線が多層に積層されたコンパクトな構成でありながら、配線の不良や断線等が少なく、動作信頼性も高い。
Next, as shown in FIG. 4C, a known printing method using, for example, a metal paste is used to pass through the surface of the
図5は本発明の発光装置の異なる実施形態について説明する概略断面図である。図5に示す実施形態では、接続配線15aを有さず、個々の発光素子10に対して導電層40が個別に配線されている点で、図1に示す実施形態と相違している。図6(a)も、本発明の発光装置の異なる実施形態について説明する概略断面図である。図6に示す実施形態は、接続配線15aおよび引き出し配線15bの双方を有さず、導電層40が発光部12(逆導電型半導体層12b)に直接接合している点で、図1に示し実施形態と異なっている。本願第1発明において、導電層40は、多層の電極層を備えた構成であることに限定されず、単層の電極層に接合されてもよく、発光部12を構成する半導体層に直接接合されていてもよい。発光装置における配線の構成や、導電層と配線との接続状態等については、特に限定されない。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a different embodiment of the light emitting device of the present invention. The embodiment shown in FIG. 5 is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that the
図7は、本発明の発光装置の一例を備えて構成される、本発明の光プリンタヘッドの一実施形態について説明する概略断面図である。本実施形態の光プリントヘッド70は、発光装置1、ケース72、ロッドレンズアレイ76、およびベースプレート78を有して構成されている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment of the optical printer head of the present invention, which is configured to include an example of the light emitting device of the present invention. The
ベースプレート78は、一方向に延びた板状の部材であり、例えばアルミ等の金属など、発光装置10の回路基板20に比べて硬い部材からなる。
The base plate 78 is a plate-like member extending in one direction, and is made of a member that is harder than the
ベースプレート78の一方主面には、例えば粘着テープや接着剤などによって、発光装置1の回路基板20の下面(発光素子10が載置されている面と反対側の面)が接合されている。ベースプレート78には図示しない貫通孔が設けられており、この貫通孔を介して、回路基板20に設けられたコネクタから、回路基板上に配置された制御用電子回路と
信号の入出力を行うことができる。
One lower surface of the base plate 78 is bonded to the lower surface (the surface opposite to the surface on which the
ケース72は、ロッドレンズアレイ76を保持するためのものであり、たとえば黒色樹脂を用いた樹脂成型により形成されている。ケース72は、発光素子10が接合されたベースプレート80と接合して固定されている。すなわち、ケース72も比較的硬い材料からなり、曲げ剛性が比較的高いベースプレート80に対して固定されている。光プリンタヘッド70では、ケース72とベースプレート80とで支持部材を構成し、この支持部材によって、ロッドレンズアレイ76と発光素子20とが支持されて、それぞれの相対位置が固定されている。
The
ロッドレンズアレイ76は、複数のロッドレンズ76Aを有して構成されている。複数のロッドレンズ76Aは、一方向(図7において紙面と垂直な方向)に千鳥状に並ぶように配置されており、直径が、例えば0.3mm以上1.1mm以下、長さが4mm以上17mm以下の円柱状とされている。発光装置1の各発光部12から発せられた光は、ロッドレンズアレイ76によって整形されて、後述する外部の電子写真感光体81に照射・結像される。光プリンタヘッド70では、上述の図示しないコネクタを介して制御手段から入力される画像信号によって、各発光部12の点灯状態が個別に制御される。所定のタイミングで発光された各発光部12からの光は、ロッドレンズアレイのいよって成形されて、上述の電子写真感光体81に結像される。
The
図8は、図7に示す光プリンタヘッド70を備えて構成される、本発明の画像形成システムの一実施形態について説明する概略断面図である。図8に示した画像形成システム80は、光プリンタヘッド70、電子写真感光体81、帯電装置82、現像装置84、転写装置85、定着装置86、クリーニング装置87、および除電装置88を備えたものである。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining an embodiment of the image forming system of the present invention configured to include the
電子写真感光体81は、画像信号に基づいた静電潜像およびトナー像が形成されるものであり、図8の矢印A方向に回転可能とされている。図7にも示されているように、電子写真感光体81は、円筒状基体90の外周面に、感光層91を形成したものである。
The electrophotographic
円筒状基体90は、少なくとも表面に導電性を有するものであり、たとえばアルミニウムなどにより形成されている。感光層91は、アモルファスシリコンなどの無機半導体や有機半導体から成る光導電層を被着させた構造を有しており、光導電層に光プリンタヘッド70からの光が照射されると、光導電層の比抵抗を急激に低下させて、光導電層に所定の潜像を形成するものである。感光層91はまた、円筒状基体90からのキャリアの注入を阻止するためのキャリア注入阻止層や電子写真感光体81の表面を保護するための表面層を備えたものであってもよい。
The
帯電装置82は、電子写真感光体81の表面を、光導電層の種類に応じて、正極性または負極性に一様に帯電させるためのものである。電子写真感光体81の帯電電位は、通常、200〜1000Vとされる。
The charging
光プリンタヘッド70は、電子写真感光体81の表面に静電潜像を形成するために、画像信号に応じて電子写真感光体81の感光層91の表面に光を照射するものである。光プリンタヘッド70は、電子写真感光体81に対して、所定の距離だけ離間するようにして略平行に配置されている。光プリンタヘッド70では、画像形成システム80の制御手段89に、図示しないコネクタが接続されている。光プリンタヘッド70は、画像形成システム80の制御手段89から送信される画像信号を、図示しないコネクタから受け取り、この画像信号に応じて光を出射する。本発明の光プリンタヘッドの一実施形態である光プリンタヘッド70の構成については、後に詳述する。
The
制御手段89は、画像形成システム80全体の動作を制御する部位であり、例えば図示しないCPUやメモリ等を有するコンピュータで構成されている。制御手段89は、画像形成システム80の外部から入力された画像信号を、光プリンタヘッド70の駆動用信号に変換し、図示しないコネクタを介して光プリンタヘッド70に出力する。なお、本明細書において、外部から入力される画像信号と、光プリントヘッド70の駆動用信号とは、特に区別して記載せず、いずれも画像信号として記載している。制御手段89は、外部から受け付けた操作指示および画像信号に応じて各部の動作を制御して、受け付けた画像信号に応じた画像を形成させる。
The
現像装置84は、電子写真感光体1の静電潜像を現像してトナー像を形成するためのものである。この現像装置84は、現像剤を保持しているとともに、現像スリーブ85を備えている。
The developing
現像剤は、電子写真感光体81の表面に形成されるトナー像を構成するためのものであり、現像装置84において摩擦帯電させられる。現像剤としては、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤、あるいは磁性トナーから成る一成分系現像剤を使用することができる。
The developer is for constituting a toner image formed on the surface of the electrophotographic
現像スリーブ85は、電子写真感光体81と現像スリーブ85との間の現像領域に現像剤を搬送する役割を果すものである。現像装置84においては、現像スリーブ85により摩擦帯電したトナーが一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送され、電子写真感光81と現像スリーブ85との間の現像域において、このトナーによって静電潜像が現像されてトナー像が形成される。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体81の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体81の表面の帯電極性と同極性とされる。
The developing
転写装置85は、電子写真感光体1と転写装置5との間の転写領域に給紙された記録紙Pにトナー像を転写するためのものであり、転写用チャージャ93および分離用チャージヤ95を備えている。この転写装置85では、転写用チャージャ93において記録紙Pの背面(非記録面)がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録紙P上にトナー像が転写される。転写装置85ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ95において記録紙Pの背面が交流帯電させられ、記録紙Pが電子写真感光体1の表面から速やかに分離させられる。
The
なお、転写装置85としては、電子写真感光体81の回転に従動し、かつ電子写真感光体81とは微小間隙(通常、0.5mm以下)を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この場合の転写ローラは、たとえば直流電源により、電子写真感光体81上のトナー像を記録紙P上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。このような転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ95のような転写材分離装置は省略することもできる。
As the
定着装置86は、記録紙Pに転写されたトナー像を定着させるためのものであり、一対の定着ローラ96,97を備えている。この定着装置86では、一対のローラ96、97の間に記録紙Pを通過させることにより、熱、圧力などによって記録紙Pに対してトナー像が定着させられる。画像形成システム80では、このようにして、記録紙Pに画像が記録される。
The fixing device 86 is for fixing the toner image transferred to the recording paper P, and includes a pair of fixing
クリーニング装置87は、電子写真感光体81の表面に残存するトナーを除去するためのものであり、クリーニングブレード89を備えている。このクリーニング装置87では
、クリーニングブレード89によって、電子写真感光体81の表面に残存するトナーが掻き取られて回収される。クリーニング装置87において回収されたトナーは、現像装置84内にリサイクルするようにしてもよい。
The
除電装置88は、電子写真感光体81の表面電荷を除去するためのものである。この除電装置88は、たとえば光出射により、電子写真感光体81の表面電荷を除去するように構成されている。クリーニング装置87および除電装置88の動作によって、電子写真感光体81の表面の状態は、初期状態(すなわち、トナーが付着しておらず、かつ帯電していない状態)にリセットされ、帯電装置82から定着装置86における画像形成に再び送られる。画像形成システム80では、このようにして、連続して供給される記録媒体Pに、画像を形成・記録する。
The
以上、本発明の発光装置、発光装置の製造方法、光プリンタヘッド、および画像形成システムについて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。 The light emitting device, the method for manufacturing the light emitting device, the optical printer head, and the image forming system of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various improvements and modifications may be made.
1 発光装置
10 発光素子
11 基板
11a 一方主面
11b 側面
12 発光部
12a 一導電型半導体層
12b 逆導電型半導体層
14 絶縁保護層
14a 第1の絶縁膜
14b 第2の絶縁膜
14c 第3の絶縁膜
15 導体配線
15a 接続配線
15b 引き出し配線
18 傾斜部
20 回路基板
20a 上面
22 導体部
30 接合部材
40 導体層
42A 開口部
50 単結晶基板
52 溝部
54 内側面
60 光硬化性樹脂材料
70 光プリントヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting
Claims (12)
前記基板の他方主面に対向した上面および前記上面に設けられた導体部を有する、前記発光素子が載置された回路基板と、
前記回路基板の前記上面から前記基板の側面にかけて被着され、前記回路基板と前記基板とを接合した絶縁性の接合部材と、
前記接合部材の表面および前記絶縁保護層の表面を通り、前記導体部と前記発光素子とを電気的に接続した導体層とを備え、
前記発光素子の前記基板は、前記側面の側の前記一方主面の周縁部に、前記一方主面および前記側面と繋がる傾斜部を有し、
前記絶縁保護層が、前記基板の前記一方主面から前記傾斜部にかけて被覆されているとともに、前記接合部材が、前記回路基板の前記上面および前記基板の側面から前記傾斜部を被覆する前記絶縁保護層の表面にかけて被着されていることを特徴とする発光装置。 Insulating protection covering at least a part of the light emitting part and at least a part of the one main surface, and a light emitting part having a plurality of semiconductor layers stacked on one main surface side of the substrate A light emitting device having a layer;
A circuit board on which the light-emitting element is mounted, having an upper surface facing the other main surface of the substrate and a conductor portion provided on the upper surface;
An insulating bonding member that is attached from the upper surface of the circuit board to a side surface of the substrate and bonds the circuit board and the substrate;
A conductor layer that passes through the surface of the bonding member and the surface of the insulating protective layer and electrically connects the conductor portion and the light emitting element;
The substrate of the light emitting element has an inclined portion connected to the one main surface and the side surface at a peripheral portion of the one main surface on the side surface side,
The insulating protection layer is covered from the one main surface of the substrate to the inclined portion, and the insulating member covers the inclined portion from the upper surface of the circuit board and the side surface of the substrate. A light-emitting device, characterized by being applied over the surface of the layer.
基板を準備し、前記基板上に前記発光部を形成する工程と、
前記基板の一方主面に、深さ方向に進むにつれて幅が狭い、内側面が傾斜した溝部を形成する工程と、
前記基板の前記一方主面および前記溝部の前記内側面を被覆する絶縁保護層を形成する工程と、
前記内側面の一部を残すように、前記溝部に沿って前記基板を切断することで、切断面からなる側面および前記側面に接続する前記内側面の一部からなる傾斜部を有する前記基板ならびに前記基板上に設けられた発光部を備える発光素子を得る工程と、
上面に配線パターンが設けられた回路基板を準備し、前記回路基板の上面に前記発光素子を載置する工程と、
前記回路基板の前記上面から前記基板の前記側面および前記基板の前記傾斜部を被覆する前記絶縁保護層の表面にかけて接合部材を被着させて、前記回路基板に前記発光素子を接合する工程と、
前記接合部材の表面および前記絶縁保護層の表面を通り、前記導体部と前記発光素子とを電気的に接続する導体層を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法
。 A method for manufacturing a light emitting device according to claim 1,
Preparing a substrate and forming the light emitting part on the substrate;
A step of forming a groove portion having a narrow width and an inclined inner surface as it proceeds in the depth direction on one main surface of the substrate;
Forming an insulating protective layer covering the one main surface of the substrate and the inner surface of the groove;
By cutting the substrate along the groove so as to leave a part of the inner surface, the substrate has a side surface made of a cut surface and an inclined portion made of a part of the inner surface connected to the side surface, and Obtaining a light emitting element comprising a light emitting part provided on the substrate;
Preparing a circuit board provided with a wiring pattern on an upper surface, and placing the light emitting element on the upper surface of the circuit board;
Attaching a bonding member from the upper surface of the circuit board to the surface of the insulating protective layer covering the side surface of the substrate and the inclined portion of the substrate, and bonding the light emitting element to the circuit board;
And a step of forming a conductor layer that electrically connects the conductor portion and the light emitting element through the surface of the bonding member and the surface of the insulating protective layer.
前記発光装置の前記発光素子からの発光を透過して結像させるレンズと、
前記発光装置を前記レンズとを支持する支持部材と、を備える光プリンタヘッド。 A light emitting device according to any one of claims 1 to 6;
A lens that forms an image by transmitting light emitted from the light emitting element of the light emitting device;
An optical printer head comprising: a support member that supports the lens with the light emitting device.
前記光プリンタヘッドに画像信号を送る制御部と、
前記画像信号に応じて前記発光素子から発光された光が前記レンズを介して照射される感光体と、
前記発光素子からの光の照射に先がけて、前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電部と、
前記発光素子からの光が照射されることで前記電子写真感光体表面に形成された、前記画像信号に応じた静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、
前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写部と、を備えて構成される画像形成システム。 An optical printer head according to claim 11;
A control unit for sending an image signal to the optical printer head;
A photoconductor irradiated with light emitted from the light emitting element according to the image signal through the lens;
Prior to irradiation with light from the light emitting element, a charging unit for charging the surface of the electrophotographic photosensitive member,
A developing unit that develops an electrostatic latent image corresponding to the image signal and forms a toner image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member by being irradiated with light from the light emitting element;
An image forming system comprising: a transfer unit that transfers the toner image to the surface of the recording medium.
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