JPH0429380A

JPH0429380A - Ｌｅｄプリンタヘッド用基板

Info

Publication number: JPH0429380A
Application number: JP2135872A
Authority: JP
Inventors: Shinji Saito; 斉藤　信二; Katsunori Tsutsumi; 堤　勝則
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1992-01-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、所謂パソコン、ワープロあるいはファクシミ
リ装置等のノンインパクトベージプリンターに採用され
るヘット、特にＬＥＤの点灯によって感光ドラム上に発
生させた静電気を逃して所定のプリントを行なうＬＥＤ
プリンタヘット用基板基板するものである。

（従来の技術）近年盛んに使用されているパソコンやワープロ等のベー
ジプリンターは、レーザータイプの他液晶りイブのもの
があるが、最近においては特に発光ダイオード、所謂Ｌ
ＥＤが高輝度でしかも安価に供給されるようになってき
て、レーザープリンターよりコンパクトに設計できるＬ
ＥＤタイプのベージプリンターが多く採用されるように
なってきている。

このＬＥＤプリンターは、ｌ】が０．４〜０．５ｍｍで
長さか８ｍｍ程度の大きさを有する多数のＬＥＤアレイ
（２０）及びドライバＩ　Ｃ（２１）を基板に実装して
ＬＥＤプリンタヘッド（１００）とし、第４図に示すよ
うに、このＬＥＤプリンタヘッド（１００）を一般にロ
ッドレンズを介して感光ドラム（２３）に近接させて使
用されるものである。そして、このＬＥＤプリンタヘッ
ド（１００）は、感光ドラム（２３）上に発生させた静
電気に、各ＬＥＤからの光を選択的に照射させることに
より感光ドラム（２３）上の電気を逃して、これにより
形成された電荷パターンに応じて所定のプリントを行う
ようにするものである。

このようなＬＥＤプリンタヘッドの従来のものは、その
基板が、アルミナ等のセラミックの上に薄膜パターンが
形成されたものが使用されてきた。

アルミナが使用された理由は、ＬＥＤプリンタヘッド（
１００）が開発された初期ではまだＬＥＤアレイの輝度
が不足であり、更にＬＥＤ点灯時の発熱により輝度低下
が発生し、放熱を考えないと輝度低下により印字が充分
に行えず、また輝度のバラツキにより印字ムラが発生す
るため、全体的な輝度のかさ上げと共に輝度のバラツキ
低減の目的で放熱が考えられ、アルミナ等のセラミック
基板が使用されたのである。また他の理由としては、Ｌ
ＥＤアレイチップが０．４〜０．５Ｘ８１１１＋１１と
細くひ弱であり、ガラスエポキシ基板を使用すると反っ
て搭載したＬＥＤアレイチップが破損するからであった
。

しかし、近年では高輝度のＬＥＤが開発されるに至り、
全体的な輝度のかさ上げは不用となったのである。それ
とともに前述したようにＬＥＤプリンターかにわかに試
験レベルから一般ＯＡ用に使用されるに至り、高価な薄
膜セラミック基板から寸法精度がよく、設計自由度があ
り安価なガラスエポキシ基板が見直された。しかし、ガ
ラスエポシ基板は熱膨張係数が１２〜１６　Ｘ　１０−
’／”Ｃと大きく加熱により軟化するし、また反り易く
、ひ弱なＬＥＤアレイチップが破損し易いものであった
。

さらに、前述したように全体的なＬＥＤの輝度のかさ上
げは不用となったものの、輝度のバラツキの問題はガラ
スエポキシ基板を使用すると局所的な蓄熱のため大きく
、結局はガラスエポキシ基板は使用できないものとなっ
ていたのである。

そこで、本発明者等は、セラミック基板の長所を十分生
かしながら、ＬＥＤプリンタヘッド（１００）のための
ヘッド用基板（ｌＯ）を構成するにはどうしたらよいか
について種々検討をしてきた結果、各ＬＥＤアレイ（２
０）やドライバＩ　Ｃ（２１）を実装するヘッド用基板
（ｌＯ）として、セラミックと樹脂からなる所謂セラミ
ックコンポジット基板を採用することが良い結果を生む
ことを新規に知見して、本発明を完成したのである。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、以上の実情に鑑みてなされたもので、その解
決しようとする課題は、ＬＥＤアレイ（２０）とこれを
搭載するための基板との熱膨張係数の違い及びＬＥＤア
レイ間の輝度バラツキのための放熱性の改善である。

そして、本発明の目的とするところは、各ＬＥＤアレイ
（２０）との熱膨張係数との差を小さくし、反りを少な
くすることによりＬＥＤアレイ（２０）の破損等の問題
の発生を抑えることができ、ＬＥＤアレイ間の輝度のバ
ラツキを減少でき、しかもスルーホール等の加工が容易
に行うことのできるＬＥＤプリンタヘッド（１００）用
基板を提供することにある。

（課題を解決するための手段）以上の課題を解決するために本発明が採った手段は、実
施例において使用する符号を付して、第１図〜第３図を
参照しながら説明すると、「感光ドラム（２３）に対向
して配置され、その表面に多数のＬＥＤアレイ（２０）
とこれを制御するドライバＩ　Ｃ（２１）とが搭載され
るとともに、これらを互いに電気的に接続する導体回路
（１３）を有したＬＥＤプリンタヘッド用基板基板０）
において、この基板（１０）の基材（１１）を開放気孔
内に樹脂を充填した多孔質セラミックによって構成する
とともに、この基材（１１）の表面に一体化されて樹脂
を含浸させたガラスクロス層（１２）と、このガラスク
ロス層（Ｉ２）上に形成した導体回路（１３）とを有し
たことを特徴とするＬＥＤプリンタヘッド用基板基板（
１）。」である。

（発明の作用）以上のように構成した、本発明に係るＬＥＤプリンタヘ
ッド用基板基板０）　（以下、単にヘッド用基板（ｌＯ
）という）の作用について説明する。

まず、このヘッド用基板（１０）は、その基材（１１）
が多孔質セラミックの開放気孔中に樹脂を含浸し、その
表面に樹脂を含浸したガラスクロス層（１２）を形成し
て、更にその表面に必要な導体回路（１３）を形成した
ものであるから、その熱膨張係数は約４Ｘ　１０−’／
’Ｃとなって、このヘッド用基板（１０）上に実装され
るべき各ＬＥＤアレイ（２０）のそれと程近似したもの
となっている。このため、か＜ＬＥＤアレイ（２０）が
発熱したとしても、反って各ＬＥＤアレイ（２０）が破
損したり、熱膨張差によって各ＬＥＤアレイ（２０）が
剥離したりすることはない。

また、このヘッド用基板（１０）はセラミックを基材と
するものであるから、熱放散性にも優れており、各ＬＥ
Ｄアレイ（２０）の内の局部的なもののみが発熱を繰り
返すことがあっても、その熱は速やかに外部に放出させ
るため、各ＬＥＤアレイ（２ｏ）における輝度のバラツ
キも、このヘッド用基板（１０）においては全く生じな
いのである。

以上のように、このヘッド用基板（１ｏ）は、各ＬＥＤ
アレイ（２０）と略同程度の熱膨張係数を有しているの
であるから、各ＬＥＤアレイ（２ｏ）はこれが発熱した
ときも室温状態にあるときも、常に安定した状態でヘッ
ド用基板（１０）に搭載されているのである。従って、
ヘッド用基板（１０）上の導体回路（１３）と各ＬＥＤ
アレイ（２０）を接続しているボンディングワイヤ（２
２）にはなんらの悪影響もなく、各ボンディングワイヤ
（２２）の接続部分が剥がれたり、あるいはボンディン
グワイヤ（２２）目体の切れ等の問題も全く生じないの
である。

そして、重要なことは、このヘッド用基板（１ｏ）はそ
の基材（１１）をセラミックとしながらも、グリ−シー
ト上にパターンを形成し、その後焼成して行うのではな
く、多孔質セラミックとして焼成したのち多孔質のセラ
ミックの開放気孔中に樹脂を充填した所謂セラミックコ
ンポジット基板となっているから、その機械加工が非常
に容易であり、しかも多孔質セラミックとして焼成した
のちセラミックコンポジット基板としてからパターン加
工、スルーホール加工をするのであるから、寸法精度が
極めてよいものとなっているのである。

従って、このヘッド用基板（１０）に対しては、第３図
に示すように、ヘッド用基板（１ｏ）の表裏に位置する
各導体回路（１３）およびスルーホール（］４）を極め
て容易にしかも極めて寸法精度よく採用し得るものとな
っているのである。このため、このヘッド用基板（１０
）を使用したＬＥＤプリンタヘットはＬＥＤおよびドラ
イバＩＣを非常にコンパクトにしかも極めて精度よく搭
載したものとなっているのである。特に、第１図に示す
ように、このヘッド用基板（１０）自体に外部接続のた
めのコネクタ（１５）を直接形成し得るのであるがら、
従来であればこのプリンタヘッド用基板と外部とを高価
なフレキシブル基板等を使用して接続していたのである
が、本発明に係るヘッド用基板（１０）によればそのよ
うなフレキシブル基板を使用する必要性は全くなくなっ
ているのである。

（実施例）次に、本発明に係るヘッド用基板（１ｏ）を、図面にホ
した実施例に従って具体的に説明する。

第１図には、本発明に係るヘッド用基板（１ｏ）に、多
数のＬＥＤアレイ（２ｏ）及びドライバＩ　Ｃ（２１）
を搭載してＬＥＤプリンタヘッド（１００）としたもの
が部分的に示してあり、各ＬＥＤアレイ（２ｏ）及びド
ライバＩ　Ｃ（２１）はボンディングワイヤ（２２）に
よって互いに電気的に接続しである。このヘッド用基板
（１０）上の各ＬＥＤアレイ（２ｏ）及びドライバＩ　
Ｃ（２１）の関係は第２図に示す通りである。すなわち
、第２図には、一つのＬＥＤアレイ（２ｏ）に対応する
一つのドライバＩ　Ｃ（２１）が示しであるが、これら
は長さ約８■の所謂ペアチップ部分として形成されてい
るものであり、前述した通りこれらはボンディングワイ
ヤ（２２）によって直接あるいは間のヘッド用基板（１
０）側のボンディング端子を介して間接的に、すなわち
まずＬＥＤとヘッド用基板（１０）側のボンディング端
子、次にヘッド用基板（ｌＯ）上のボンディング端子と
ドライバＩ　Ｃ（２１）と２回打つことによって互いに
接続しである。また、各ドライバＩ　Ｃ（２１）に対し
ては、ヘッド用基板（１０）側に形成した導体回路（１
３）がボンディングワイヤ（２２）によって接続されて
おり、この導体回路（１３）はヘッド用基板（１０）に
形成したスルーホール（１４）を介してヘッド用基板（
１０）の端部に設けたコネクタ（１５）に電気的に接続
しである。そして、以上のように構成されたＬＥＤプリ
ンタヘッド（１００）は、第４図に示すように、その各
ＬＥＤアレイ（２０）を感光ドラム（２３）側に向けた
状態で一般にロッドレンズを介してこの感光ドラム（２
３）に近接させて使用されるものなのである。

このＬＥＤプリンタヘッド（１００）を構成する本発明
に係るヘッド用基板（ｌＯ）は、第３図に示すようにそ
の基材（１１）を開放気孔内に樹脂を充填した多孔質セ
ラミックによって構成するとともに、この基材（１］）
の表面に一体化されて樹脂を含浸させたガラスクロス層
（１２）と、このガラスクロス層（１２）上に形成した
前記導体回路（１３）とを有したものとして構成したも
のである。また、本実施例に係るヘッド用基板（］Ｏ）
においては、導体回路（１３）を基材（１１）の両側に
形成したものであり、これら表裏の各導体回路（１３）
は基材（１１）の所定位置に形成したスルーホール（１
４）によって電気的に接続しである。さらに、前述した
ように、各導体回路（１３）またはスルーホール（１４
）に接続されるコネクタ（１５）が、第１図に示したよ
うにこのヘッド用基板（ｌＯ）の端縁に列として形成し
である。

次に、このヘッド用基板（１ｏ）の更に具体的な構成を
、その製造方法を加味しながら説明する。

この基材（１１）は、主として多孔質セラミックと、そ
の開放気孔中に充填した樹脂と、多孔質セラミックの両
面に一体化されて樹脂（エポキシ樹脂）を含浸させたガ
ラスクロス層（１２）と、このガラスクロス層（１２）
の図示上面あるいは下面に形成した導体回路（１３）と
からなっている当社開発のセラミックコンポジット基板
である。この実施例においては、各部材の厚さを次のよ
うに（２ている。

多孔質セラミック→０．７６陥ガラスクロス層（１２）→０　、　１　ｍｔｎ　（２枚
）導体回路（Ｉ３）→１８μｍ特に、このＬＥＤプリンタヘッド用基板基板ｏ）全体の
厚さに対する二枚のガラスクロス層（１２）の層の厚さ
を１２〜１５％とすることにより、このＬＥＤプリンタ
ヘッド用基板基板ｏ）全体の熱膨張係数を約３．５〜４
．　５　Ｘ　１０−’／℃としている。

また、この基材（１１）を構成している多孔質セラミッ
クは、次のようなものである。すなわち、この多孔質セ
ラミックは、Ａβ！ｏ８．５ｉｏ２及びＭｇＯを主成分
とする多孔質体であり、セラミックコンポジット基板と
してこの開放気孔中に樹脂が充填されてなる複合体であ
ることが重要である。その理由は、従来より一般に電子
回路用基板として使用されている例えばアルミナ質焼結
体等は、緻密質焼結体であるため硬度が高く機械加工性
に極めて劣るものであるが、本発明の如きセラミックコ
ンポジット基板は開放気孔中に樹脂が充填されているた
め、焼結後の機械加工性が著しく良好であり、しかも電
子回路用基板として不可欠な気体不透過性をも兼ね備え
ているからである。

このようなＡ２１０１．５Ｉ０２及びＭｇＯを主成分と
する多孔質体の開放気孔内に充填する樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、ポリパ
ラバン酸樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキ
シシリコン樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、
アニリン酸樹脂、フェノール樹脂、ウレタン系樹脂、フ
ラン系樹脂、フッ素樹脂から選択される樹脂を単独ある
いは混合して使用することができる。

多孔質セラミックは、その開放気孔率が２０〜５０容積
％の範囲内であることが好ましい。その理由は、開放気
孔率が２０容積％より少ないと機械加工性が著しく劣化
するからであり、一方５０容積％より大きいと実質的な
強度が殆どなくなり、取扱い中にこわれ易くなるからで
ある。

本発明の多孔質体は、そのモル比が、Ａｌ、０．が約２分量ＳｉＯ２が約５分量ＭｇＯが約２分量の成分比率によって構成されていることか重要である。

その理由は、この範囲を外れると、多孔質体の熱膨張率
を大きくしてしまうからである。

多孔質セラミックは、一般にコージェライト多孔体と呼
ばれるものである。このコージェライトは熱膨張係数が
約２Ｘ１０−’／’Ｃと小さく、ガラスクロスと組み合
せ、ガラスクロス及び多孔質であるコージェライトの気
孔の中に真空下で前記樹脂を含浸することにより、すな
わちコージェライトと樹脂等の間でバランスさせて熱膨
張係数を前記約３．５〜４．５Ｘ１０−’／”Ｃとした
のである。

本発明では気孔率を約３０％としたコージェライト多孔
質体を使用した。

ここでは、多孔質セラミックの一例としてコージェライ
ト多孔質体について述べたが、本発明の目的から多孔質
セラミックとしては熱膨張係数が５　Ｘ　１０−’／”
Ｃ以下であれば前記樹脂等との間でバランスさせて使用
できるものであり、主成分として前記コージェライトの
他にＡ１□Ｏｓ−Ｓ　ｉ　０２、ＳｉＣ，５ｉｓＮａ、
ＬｉｔＯ・ＡＪ２□Ｏｓ４　Ｓ　！　Ｏ＊　、Ｌ　ｉ　
＊　Ｏ−Ａ　Ｊｌ　ｔ　Ｏｓ　・２　Ｓ　ｉ　Ｏ＊、Ｓ
　ｉ　Ｏｘ　、Ｚ　ｒｏｔ　・ＳｉＯｘがら選択される
セラミック原料を単独あるいは組み合わせて多孔質セラ
ミックとして使用してもよいものである。

次に、このセラミックコンポジット基板の製造方法につ
いて説明する。

多孔質セラミックを形成するための出発原料は、主とし
て前記成分比率のＡ　ｆ　ｓ　Ｏｓ　、Ｓ　Ｉ　Ｏｔ、
ＭｇＯを含むセラミック原料である。この出発原料をコ
ージェライト原料に加工して生成形体に成形したのち、
この生成形体を焼成することによって多孔質体となし、
次いでこの多孔質体とガラスクロスを組み合せ、ガラス
クロスとともにコージェライト多孔質体の開放気孔中へ
樹脂を充填することにより当社開発のセラミックコンポ
ジット基板か製造できるのである。

また、この樹脂を多孔質体の開放気孔中へ充填する方法
としては、樹脂を加熱して溶融させて含浸する方法、樹
脂を溶剤に溶解させて含浸する方法、樹脂をモノマー状
態で含浸した後にポリマーに転化する方法、あるいは微
粒化した樹脂を分散媒液中に分散し、この分散液を含浸
し乾燥した後、樹脂の溶融温度で樹脂を焼き付ける方法
か適用できる。なお、前記多孔質体の開放気孔内に予じ
めシラン・カップリング処理を施した後、樹脂を含浸す
ることもできる。

また、基材（１１）にスルーホール等の孔明は加工を施
したい場合には、通常市販されているダイヤモンドドリ
ルが好適である。

さらに、基材（１１）をコージェライト多孔質体による
セラミックコンポンット基板とした場合には前述した表
面方向の熱膨張係数だけではなく厚さ方向についても表
面方向に近似した熱膨張係数を有し、熱伝導率が０．９
Ｗ／ｍ−にとガラエポ基板のそれの約５倍、比誘率が４
．０　（ＩＭＨ２）、誘電正接が０．００６８　（ＩＭ
Ｈ２）といった高密度配線、高周波回路、高発熱部品搭
載に極めて好適な特性を有していた。

（発明の効果）以上詳述した通り、本発明においては、ＬＥＤプリンタ
ヘッド（１００）の構成部材としてのヘッド用基板（１
０）の基材（１１）を開放気孔内に樹脂を充填した多孔
質セラミックによって構成するとともに、この基材（１
１）の表面に一体化されて樹脂を含浸させたガラスクロ
ス層（１２）と、このガラスクロス層（１２）上に形成
した前記導体回路（１３）とを有したことにその構成上
の特徴があり、これにより、各ＬＥＤアレイ（２０）と
の熱膨張係数との差を小さくでき、反りを少なくできて
ＬＥＤアレイ（２０）の剥離や破損等の問題の発生を抑
えることができ、しかもスルーホール等の加工が容易に
行うことのできるＬＥＤプリンタヘッド（１００）用基
板を提供することができるのである。

すなわち、本発明に係るヘッド用基板（１０）によれば
、各ＬＥＤアレイ（２０）やドライバＩＣ（２１）を寸
法精度よく搭載、支持することができて、各ＬＥＤアレ
イ（２０）の輝度のバラつきや損傷を招くことがなく、
シかもスルーホール（１４）等の加工を容易に行うこと
かできて、ＬＥＤプリンタヘッド（１００）の基板とし
て極めて有効なものとすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は多数のＬＥＤアレイやドライバＩＣを搭載した
状態の本発明に係るＬＥＤプリンタヘッド用基板基板分
平面図、第２図は１個のＬＥＤアレイとトライバＩＣと
を使用したヘッド用基板上の回路の１ブロツクを示す第
１図の要部拡大平面図、第３図は第１図の拡大断面図、
第４図はこの種のヘッド用基板が採用されるＬＥＤプリ
ンタヘッド及びこれに近接する感光ドラムの斜視図であ
る。符　　号　　の　　説　　明１００・・・ＬＥＤプリンタヘッド、１０・・ヘッド用
基板、】】・・・基材、１２・・・ガラスクロス層、１
３・・・導体回路、１４・・・スルーホール、１５・・
・コネクタ、２０・・・ＬＥＤアレイ、２１・・・ドラ
イバＩＣ，２２・・ボンディングワイヤ、２３・・・感
光ドラム。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】　感光ドラムに対向して配置され、その表面に多数のＬ
ＥＤアレイとこれを制御するドライバＩＣとが搭載され
るとともに、これらを互いに電気的に接続する導体回路
を有したＬＥＤプリンタヘッド用基板において、この基板の基材を開放気孔内に樹脂を充填した多孔質セ
ラミックによって構成するとともに、この基材の表面に
一体化されて樹脂を含浸させたガラスクロス層と、この
ガラスクロス層上に形成した前記導体回路とを有したこ
とを特徴とするＬＥＤプリンタヘッド用基板。