JPH11289106A - Ledアレイおよびその製造方法ならびにledプリントヘッド - Google Patents

Ledアレイおよびその製造方法ならびにledプリントヘッド

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JPH11289106A
JPH11289106A JP8969398A JP8969398A JPH11289106A JP H11289106 A JPH11289106 A JP H11289106A JP 8969398 A JP8969398 A JP 8969398A JP 8969398 A JP8969398 A JP 8969398A JP H11289106 A JPH11289106 A JP H11289106A
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led array
led
light emitting
substrate
groove
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JP8969398A
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Hiroshi Toyama
広 遠山
Susumu Ozawa
進 小澤
Toshimitsu Yamashita
俊光 山下
Yuuko Kitayama
憂子 北山
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラックあるいはボンディングワイヤの接触
によるpnショートに起因する発光部の暗発光および不
点灯をなくす。 【解決手段】 LEDアレイ1は、p型領域である複数
の発光部11および切り欠きH1〜H4を設けたn型半
導体基板10と、発光部11に個別にコンタクトし、ワ
イヤがボンディングされる個別電極12とを備えてい
る。切り欠きH1〜H4は、半導体基板10の表面外周
部にそれぞれ形成されている。切り欠きH1〜H4と基
板側面S1〜S4との端辺部h1〜h4は、基板表面を
含む平面に対し、発光部11の底部よりも深い位置に形
成され、また基板表面から見たときのLEDアレイ1の
最外形をなしている。複数のLEDアレイ1がLEDプ
リントヘッドに並べてマウントされるときに、端辺部h
1,h2は接触箇所となり、上記のワイヤは切り欠きH
4の上空を通過してアレイ外部のパッドに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板にLE
D(発光ダイオード)を複数形成したLEDアレイの構
造および製造方法、ならびに複数のLEDアレイを備え
た、電子写真プリンタ等において感光ドラムの露光光源
として用いられるLEDプリントヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】図13は従来のLEDアレイの構造図で
あり、(a)は上面図、(b)は(a)におけるA−
A’間の断面図、(c)は(a)におけるB−B’間の
断面図である。図13のLEDアレイ101は、n型半
導体基板110と、複数の開口部が形成された図示しな
い絶縁膜と、複数のp型半導体領域(発光部)11と、
複数の個別電極12と、共通電極13とを有する。
【0003】発光部11は、上記の開口部位置に対応す
る半導体基板110の部分領域に形成されている。個別
電極12は、その一部が発光部11の部分領域にコンタ
クトするように形成されている。共通電極13は、半導
体基板110の裏面に形成され、これにコンタクトして
いる。LEDアレイ101には、複数の発光部11およ
び複数の個別電極12がそれぞれ一列に形成されてい
る。1個の発光部11と、これにコンタクトする個別電
極12と、半導体基板10と、共通電極13とは、1個
のLEDを構成している。
【0004】LEDアレイの製造工程であるダイシング
工程において、半導体ウエハに複数形成されたLEDア
レイは、例えば特開平2−10879号公報に開示され
るように、半導体基板110の断面が逆台形となるよう
に、つまり発光部11が形成された半導体基板110の
表面が底辺となり、共通電極13が形成された半導体基
板110の裏面が頂辺となる台形になるように、ダイヤ
モンドブレードにより半導体ウエハから切り出される。
【0005】図13(a)に示すように、LEDアレイ
101(半導体基板110)の上面(表面)から見た最
外形は長方形である。ただし、上記のダイシング工程お
ける位置決め誤差により、長方形にならない場合もあ
る。なお、以下の説明において、発光部11の列に垂直
な短寸法側の半導体基板110の側面を短側面と称し、
また発光部11の列に沿った長寸法側の半導体基板11
0の側面を長側面と称する。
【0006】LEDアレイを用いる装置、例えばLED
プリントヘッドにおいては、LEDアレイ101の裏面
の共通電極13を配線基板上の共通電極パッドにダイボ
ンドすることにより、上記の短側面同士を向き合わせて
LEDアレイ同士を近接させ、複数のLEDアレイを配
線基板に一列にマウントし、個別電極12と配線基板上
の個別電極パッドとをワイヤボンドにより接続する。こ
のため、マウントし易いように、LEDアレイ101の
断面が逆台形になるように半導体ウエハから切り出すの
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のLEDアレイおよびLEDプリントヘッドにおいて
は、図14((b)は(a)におけるA−A’間の断面
図)に示すように、隣接するLEDアレイ同士が接触し
た場合には、発光部11が形成された表面と短側面との
端辺部同士が接触し、この端辺部を起点としてクラック
が発生し、発光部11にクラックが到達し易く、クラッ
クによる発光部11の暗発光(電極間に電圧を印加して
いないのに発光してしまう現象)および不点灯(電極間
に電圧を印加しても発光しない現象)を生じることがあ
るという問題があった。
【0008】また、上記従来のLEDアレイおよびLE
Dプリントヘッドにおいては、図15((b)は(a)
におけるB−B’間の断面図)に示すように、配線基板
40の小型化等により、配線基板40のLEDアレイ1
01のマウント位置と個別電極パッド42の位置との距
離がとれない場合に、LEDアレイ101の個別電極1
2と個別電極パッド42を接続するワイヤ41の湾曲余
裕度が小さくなり、ワイヤ41が半導体基板110の表
面と長側面との端辺部に接触することにより、n型半導
体基板110とp型半導体領域(発光部)11とをショ
ートさせ、発光部11の暗発光および不点灯を生じるこ
とがあるという間題点があった。特に、図15(a)に
点線で示すように、最外形が長方形でないLEDアレイ
101を用いたり、LEDアレイ101が個別電極パッ
ド42の列に対し、傾斜してマウントされた場合に、上
記のショートが起こり易かった。
【0009】また、図16は従来のLEDプリントヘッ
ドの発光強度分布を示す図であるが、図16に示すよう
に、従来のLEDプリントヘッドにおいては、LEDア
レイ101の継ぎ目、つまりLEDアレイ101の表面
外周端辺部の発光部11に近い部分から光漏れが生じ、
プリンタの感光ドラムに対する光漏れ部分の光書き込み
分解能が低下してしまうことがあるという問題があっ
た。
【0010】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであり、クラックあるいはボンディ
ングワイヤの接触によるpnショートに起因する発光部
の暗発光および不点灯をなくすことができるLEDアレ
イおよびLEDプリントヘッドを提供することを目的と
するものである。また、光漏れをなくすことができるL
EDアレイおよびLEDプリントヘッドを提供すること
を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のLEDアレイは、第1導電型の半導体基板
の表面を含む領域に第2導電型の複数の発光部を一列に
形成したLEDアレイにおいて、前記基板の表面と側面
との端辺部に切り欠きを設けたことを特徴とするもので
ある。
【0012】クラックの発生をなくすためには、前記側
面切り欠き端辺部を、基板表面を含む平面に対し、発光
部の底部よりも深い位置に形成し、また前記切り欠き
を、基板表面の外周部、あるいは基板表面と、発光部列
に垂直な基板両側面との端辺部に形成する。また、pn
ショートをなくすためには、発光部に個別にコンタクト
する複数の個別電極を基板表面上に発光部列に沿って形
成したLEDアレイの前記切り欠きを、基板表面の外周
部、あるいは基板表面と発光部列に沿った基板両側面と
の端辺部に形成する。
【0013】また、本発明のLEDアレイの製造方法
は、LEDアレイが複数形成された半導体ウエハの表面
のLEDアレイ境界領域にホトリソおよびエッチングに
より断面がほぼ円弧状の溝を形成する工程と、切削領域
の両端に前記溝を残し、また前記ウエハの裏面に対して
切削側面が鈍角をなすように、前記ウエハを前記溝に沿
って切り出し、LEDアレイを分離する工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
【0014】また、本発明の他のLEDアレイの製造方
法は、LEDアレイが複数形成された半導体ウエハの表
面のLEDアレイ境界領域にホトリソおよびウエットエ
ッチングにより断面がほぼV字状の第1の溝を形成する
工程と、前記第1の溝に対向する前記ウエハの裏面領域
に、前記第1の溝に近接する深さの第2の溝を形成する
工程と、前記ウエハを前記第1の溝の谷底のラインであ
るスクライブラインに沿って前記第2の溝に至るように
劈開させ、LEDアレイを分離する工程とを含むことを
特徴とするものである。
【0015】また、光漏れをなくすようにした本発明の
LEDプリントヘッドは、本発明の複数個のLEDアレ
イと、前記複数個のLEDアレイがマウントされた配線
基板とを備え、前記マウントされたLEDアレイの切り
欠き上に、空気よりも屈折率の高い透光性樹脂を充填し
たことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は本発明の第1実施形態に係るLEDアレイの構造
図であり、(a)は上面図、(b)は(a)におけるA
−A’間の断面図、(c)は(a)におけるB−B’間
の断面図である。図1のLEDアレイ1は、n型半導体
基板10と、半導体基板10を露出させる複数の開口部
が形成された図示しない絶縁膜と、複数のp型半導体領
域(発光部)11と、複数の個別電極12と、共通電極
13と、切り欠きH1,H2,H3,H4とを有する。
なお、半導体基板10がp型半導体であり、発光部11
がn型半導体であっても良い。また、以下の説明におい
て、上面図(a)における半導体基板10の短寸法側の
側面(発光部11の列に垂直な側面)を短側面と称し、
半導体基板10の長寸法側の側面(発光部11の列に沿
った側面)を長側面と称する。
【0017】半導体基板10には、例えばGaAsある
いはGaAsPの化合物半導体を用いる。また、p型半
導体領域11は、例えば気相拡散法あるいは固相拡散法
を用い、亜鉛等のp型不純物を絶縁膜の開口部を通して
半導体基板10に拡散することにより、半導体基板10
の開口部表面を含む部分領域に形成されている。また、
個別電極12は、その一部が発光部11の部分領域にオ
ーバーラップするように上記絶縁膜上に形成されてお
り、それぞれ発光部11に個別にオーミックコンタクト
している。個別電極12には、例えばアルミニウムある
いはアルミニウム合金を用いる。また、共通電極13
は、半導体基板10の裏面に形成され、半導体基板10
にオーミックコンタクトしている。共通電極13には、
例えば金合金等の金を含む金属を用いる。
【0018】LEDアレイ1には、複数のp型半導体領
域11および複数の個別電極12がそれぞれ一列に形成
されている。1個のp型半導体領域11と、これにコン
タクトする個別電極12と、半導体基板10と、共通電
極13とは、1個のLEDを構成している。個別電極1
2は、上記のLEDに個別に電流を供給するためのもの
である。
【0019】切り欠きH1〜H4は、半導体基板10の
表面外周部にそれぞれ形成されている。切り欠きH1〜
H4の断面は、半導体基板10の側に凸となる略円弧状
である。切り欠きH1,H2は、半導体基板10の表面
と短側面S1,S2との端辺部にそれぞれ設けられてお
り(図1(b))、また切り欠きH3,H4は、半導体
基板10の表面と長側面S3,S4との端辺部にそれぞ
れ設けられている(図1(c))。また、側面S1〜S
4が半導体基板10の裏面となす角はいずれも鈍角であ
る。
【0020】切り欠きH1,H2と短側面S1,S2と
の端辺部である短側面切り欠き端辺部h1,h2、およ
び切り欠きH3,H4と長側面S3,S4との端辺部で
ある長側面切り欠き端辺部h3,h4は、半導体基板1
0の表面を含む平面に対し、発光部11の底部よりも深
い位置に形成されている。短側面切り欠き端辺部h1,
h2から半導体基板10の裏面までの断面は逆台形であ
り(図1(b))、また長側面切り欠き端辺部h3,h
4から半導体基板10の裏面までの断面も逆台形である
(図1(c))。切り欠きH1〜H4および側面S1〜
S4は、ダイシング工程において形成される。
【0021】以下に、切り欠きH1〜H4および側面S
1〜S4の形成工程であるLEDアレイ1のダイシング
工程について説明する。図2は本発明の第1実施形態に
係るダイシング工程の説明図であり、(a)はLEDア
レイ1aが碁盤目に形成された半導体ウエハ21に切り
欠きHとなるエッチング溝22を形成する工程であり、
また(b)および(c)はLEDアレイ1aを分離し、
切り欠きHおよび側面Sを形成する工程である。なお、
図中のLEDアレイ1aおよび1bは、ダイシング工程
途中のLEDアレイ1であり、半導体基板10となるn
型半導体ウエハ21に、発光部11と個別電極12と共
通電極13と(それぞれ図1参照)を形成したものであ
る。
【0022】図2(a)に示すように、ホトリソおよび
エッチング法により、半導体ウエハ21におけるLED
アレイ1aの境界領域(図中の斜線領域)をエッチング
し、断面が略円弧状(略U字状)のエッチング溝22を
形成する。このエッチング溝22は、その底部が発光部
11(図1参照)の底部よりも深くなるように形成され
る。なお、ダイシング領域23(図中の点線で囲まれた
領域)は、このあと切り出される領域である。ダイシン
グ領域23はエッチング溝22の内部に設定され、ダイ
シング領域23の幅はエッチング溝22の幅よりも狭
い。
【0023】次に図2(b)に示すように、エッチング
溝22の幅よりも刃厚の薄いダイヤモンドブレード31
を用い、このダイヤモンドブレード31を半導体ウエハ
21の裏面に対して垂直方向から数度傾けて配置し、切
削領域の両端にエッチング溝22を残すように、ダイシ
ング領域23(図2(a)参照)に沿って半導体ウエハ
21を切り出し、LEDアレイ1aを分離する。これに
より、半導体ウエハ21に形成されたLEDアレイ1a
は、その表面と側面との端辺部に切り欠きHが設けられ
たLEDアレイ1bに分離される。LEDアレイ1bの
断面は略平行四辺形となる。
【0024】さらに図2(c)に示すように、ダイヤモ
ンドブレード31を図2(b)と反対の方向に数度傾け
て配置し、LEDアレイ1の裏面に対して切削側面が全
て鈍角をなすように、LEDアレイ1bの裏面に対して
鋭角をなしている側面(図2(b)参照)を削る。
【0025】以上のダイシング工程により、表面と各側
面S1〜S4との端辺部に切り欠きH1〜H4が設けら
れ、各側面S1〜S4が裏面に対して鈍角をなすLED
アレイ1が完成する。側面切り欠き端辺部h1〜h4
(図1参照)は、発光部11の底部よりも深い位置に形
成され、また表面から見たときのLEDアレイ1の最外
形となっている。
【0026】図3は本発明の第1実施形態に係るLED
プリントヘッドの概略構造図であり、(a)は上面図、
(b)は(a)におけるA−A’間の断面図、(c)は
(a)におけるB−B’間の断面図である。図3のLE
Dプリントヘッドは、複数のLEDアレイ1(図1参
照)と、配線基板40と、複数の個別電極パッド42
と、複数のワイヤ41と、LEDアレイ1を駆動するた
めの図示しない駆動ICとを備えている。
【0027】配線基板40には、LEDアレイ1−k
(kは任意の整数)の短側面S2とLEDアレイ1−
(k+1)の短側面S1とが向き合い、各LEDアレイ
1の発光部列が一列になるように、複数のLEDアレイ
1が近接配置され、マウントされている。LEDアレイ
1の裏面の共通電極13は、配線基板40のLEDアレ
イマウント位置に形成された図示しない共通電極パッド
にダイボンドされている。また、複数の個別電極パッド
42は、配線基板40にマウントされたLEDアレイ1
の個別電極12にそれぞれ対応し、配線基板40上にL
EDアレイ1の長側面S4に沿って一列に形成されてい
る。また、ワイヤ41は、LEDアレイ1の切り欠きH
4の上空を通過して、対応する個別電極12と個別電極
パッド42とを接続している。
【0028】図3のLEDプリントヘッドにおけるLE
Dアレイ1の表面と個別電極パッド42側の長側面S4
の端辺部には、切り欠きH4が設けられているので、従
来のLEDアレイよりもワイヤ41の湾曲余裕度が大き
くなり、ワイヤ41がn型半導体基板10に接触するこ
とによる発光部11と半導体基板10のpnショートが
発生しにくい。従って、pnショートに起因する暗発光
および不点灯がほとんど発生しない。
【0029】図4はLEDアレイ1が接触してマウント
された場合の説明図であり、(a)は上面図、(b)は
(a)におけるA−A’間の断面図である。LEDアレ
イ1の最外形は、切り欠きH1〜H4の側面切り欠き端
辺部h1〜h1であり(図3(a)参照)、LEDアレ
イ1−kとLEDアレイ1−(k+1)を接近させ過ぎ
た場合に接触するのは、LEDアレイ1−kの短側面切
り欠き端辺部h2とLEDアレイ1−(k+1)の短側
面切り欠き端辺部h1なので、接触によるクラックは短
側面切り欠き端辺部h1,h2を起点として発生する。
しかし、短側面切り欠き端辺部h1、h2は、発光部1
1よりも深い位置に形成されているので、そこを起点と
してクラックが発生しても、発光部11にクラックが到
達しにくい。従って、接触によりクラックが発生しても
暗発光および不点灯がほとんど発生しない。
【0030】このように本発明の第1実施形態によれ
ば、LEDアレイ1の表面外周部に切り欠きH1〜H4
を設けたことにより、LEDアレイ1の個別電極12を
LEDプリントヘッドの個別電極パッド42に接続する
ワイヤ41の湾曲余裕度が大きくなるので、ワイヤ41
の接触による半導体基板10と発光部11のpnショー
トが発生しにくくなり、pnショートに起因する暗発光
および不点灯をなくすことができる。なお、ワイヤの湾
曲余裕度を大きくするだけであれば、図3のLEDプリ
ントヘッドでは、ワイヤ41が上空を通過する切り欠き
H4が設けられていれば良く、切り欠きH1〜H3なく
ても良い。また、側面切り欠き端辺部h1〜h4は、半
導体基板10の表面を含む平面と半導体基板の裏面を含
む平面の間に位置していれば良い。
【0031】また、側面切り欠き端辺部h1〜h4が、
発光部11の底部よりも深い位置にあり、LEDアレイ
1の最外形となる構造にしたことにより、LEDアレイ
1をLEDプリントヘッドにマウントするときに、LE
Dアレイ1同士が接触したとしても、接触箇所は短側面
切り欠き端辺部h1とh2なので、短側面切り欠き端辺
部h1,h2を起点としてクラックが発生しても、発光
部11にクラックが到達しにくく、クラックの発生に起
因する暗発光および不点灯をなくすことができる。な
お、発光部11にクラックが到達しにくくするだけであ
れば、接触箇所となる短側面切り欠き端辺部h1,h2
に対応する切り欠きH1,H2が設けられていれば良
く、切り欠きH3,H4はなくても良い。
【0032】第2実施形態 図5は本発明の第2の実施形態に係るLEDアレイの構
造図であり、(a)は上面図、(b)は(a)における
A−A’間の断面図、(c)は(a)におけるB−B’
間の断面図である。なお、図5において、図1と同じも
のには同じ符号が付してある。
【0033】図5のLEDアレイ51は、n型半導体基
板50と、半導体基板50を露出させる複数の開口部が
形成された図示しない絶縁膜と、複数のp型半導体領域
(発光部)11と、複数の個別電極52と、共通電極1
3と、切り欠きI1,I2,I3,I4とを有する。つ
まり、LED51は、半導体基板50と、個別電極52
と、切り欠きI1,I2,I3,I4以外は、図1のL
EDアレイ1と同じである。半導体基板50は、切り欠
きI1〜I4および側面T1,T2,T3,T4の形状
以外は、図1の半導体基板10と同じである。また、複
数の個別電極52は、複数の発光部11が微細なピッチ
で配置されているため、千鳥状(ジグザグ)に二列配置
されている。
【0034】切り欠きI1〜I4は、半導体基板50の
表面外周部にそれぞれ形成されている。切り欠きI1〜
I4の断面は、外側に向けて下るように傾斜した略直線
状である。切り欠きI1,I2は、半導体基板50の表
面と短側面T1,T2との端辺部にそれぞれ設けられて
おり(図5(b))、また切り欠きI3,I4は、半導
体基板10の表面と長側面T3,T4との端辺部にそれ
ぞれ設けられている(図5(c))。また、側面T1〜
T4が半導体基板50の裏面となす角はいずれも略直角
である。
【0035】切り欠きI1,I2と短側面T1,T2と
の端辺部である短側面切り欠き端辺部i1,i2、およ
び切り欠きI3,I4と長側面T3,T4との端辺部で
ある長側面切り欠き端辺部i3,i4は、半導体基板5
0の表面を含む平面に対し、発光部11の底部よりも深
い位置に形成されている。また、側面切り欠き端辺部i
1〜i4は、対応する側面T1〜T4に対し庇状に突出
している。
【0036】以下に、切り欠きI1〜I4および側面T
1〜T4の形成工程であるLEDアレイ51のダイシン
グ工程について説明する。図6は本発明の第2実施形態
に係るダイシング工程の説明図であり、(a)および
(b)は、LEDアレイ51aが碁盤目に形成された半
導体ウエハ61の表面に切り欠きIとなる第1の溝62
を形成し、また半導体ウエハ61の裏面に側面Tとなる
第2の溝63を形成する工程であり、また(b)あるい
は(c)は、LEDアレイ51aを分離する工程であ
る。なお、図中のLEDアレイ51aは、ダイシング工
程途中のLEDアレイ51であり、半導体基板50とな
るn型半導体ウエハ61に、発光部11と個別電極52
と共通電極13と(それぞれ図5参照)を形成したもの
である。
【0037】図6(a)および(b)に示すように、ホ
トリソおよびウエットエッチング法により、半導体ウエ
ハ61におけるLEDアレイ51aの境界領域(図6
(a)中の斜線領域)をウエットエッチングし、断面が
略V字状の第1の溝62を形成する。この第1の溝62
は、中央の谷底が発光部11(図5参照)の底部よりも
深くなるように形成される。上記のウエットエッチング
には、半導体ウエハ61の面方位に沿ってエッチングを
進行させることが可能なエッチャントを用いる。なお、
第2の溝63を形成したあとに、中央の谷底ラインであ
るスクライブライン62aに沿って半導体ウエハ61を
劈開させる。
【0038】また、適当な刃厚のダイヤモンドブレード
71を用い、このダイヤモンドブレード71を半導体ウ
エハ61の裏面に対して垂直に配置し、表面に形成され
た第1の溝62の下の半導体ウエハ61の裏面領域に、
断面が長方形である第2の溝63を第1の溝62に近接
する深さまで形成する。なお、第2の溝63の断面形状
は任意であり、例えば台形でも良い。
【0039】次に、図6(c)に示すように、第1の溝
62が形成された表面を上にして半導体ウエハ61をス
テージ72に載せ、断熱部材73裏面の第1の溝62に
対応する位置に、断面形状が逆半円形の縦長のヒータ突
起74を設けた劈開ツールを用い、ヒータ突起74を第
1の溝62に接触させ、第1の溝62の壁面を形成する
半導体領域を局所的に加熱し、第1の溝62の谷底ライ
ンであるスクライブライン62a周辺の半導体領域に熱
歪みを生じさせることにより、半導体ウエハ61をスク
ライブライン62aに沿って第2の溝63に至るように
劈開させ、LEDアレイ51aを分離する。なお、ヒー
タ突起74は、スクライブライン62aを含む第1の溝
62の壁面周辺の半導体領域を局所的に加熱できるもの
であれば良く、その断面形状は任意であり、例えばV字
状でも良い。また、断熱部材73はヒータ突起74が発
生する熱を逃がさないものであれば良い。
【0040】あるいは、図6(d)に示すように、第1
の溝62が形成された表面を上にして半導体ウエハ61
をステージ72に載せ、加圧部材75裏面の第1の溝6
2に対応する位置に、断面形状が逆半円形の縦長の加圧
突起76を設けた劈開ツールを用い、加圧突起76を第
1の溝62の側壁に接触させ、第1の溝62の側壁を押
し広げるように圧力を加え、スクライブライン62a周
辺の半導体領域に圧力歪みを生じさせることにより、半
導体ウエハ61をスクライブライン62aに沿って第2
の溝63に至るように劈開させ、LEDアレイ51aを
分離する。なお、加圧突起76は、第1の溝62の側壁
に第1の溝62を押し広げるような圧力を加えることが
できるものであれば良く、その断面形状はヒータ突起7
4と同様に任意である。
【0041】以上のダイシング工程により、表面と各側
面T1〜T4との端辺部に切り欠きI1〜I4が設けら
れ、側面切り欠き端辺部i1〜i4(図5参照)が側面
T1〜T4に対して庇状に突出したLEDアレイ51が
完成する。側面切り欠き端辺部i1〜i4は、発光部1
1の底部よりも深い位置に形成され、また表面から見た
ときのLEDアレイ51の最外形となっている。さら
に、第1の溝62によるスクライブライン62aは、位
置決め精度の高いホトリソおよびウエットエッチングに
より形成され、LEDアレイ51aはスクライブライン
62aに沿って分離されるので、LEDアレイ51の最
外形は精度の良い長方形となる。
【0042】図7は本発明の第2実施形態に係るLED
プリントヘッドの概略構造図である。図7において、
(a)は上面図、(b)は(a)におけるA−A’間の
断面図、(c)は(a)におけるB−B’間の断面図で
ある。なお、図7において、図3と同じものには同じ符
号を付してある。図7のLEDプリントヘッドは、複数
のLEDアレイ51(図5参照)と、配線基板40と、
複数の個別電極パッド42と、複数のワイヤ41と、L
EDアレイ51を駆動するための図示しない駆動ICと
を備えている。
【0043】配線基板40には、LEDアレイ51−k
の短側面T2とLEDアレイ1−(k+1)の短側面T
1とが向き合い、各LEDアレイ51の発光部列が一列
になるように、複数のLEDアレイ51が近接配置さ
れ、マウントされている。また、複数の個別電極パッド
42は、配線基板40にマウントされたLEDアレイ5
1の個別電極52にそれぞれ対応し、配線基板40上に
LEDアレイ51の長側面T4に沿って一列に形成され
ている。また、ワイヤ41は、LEDアレイ51の切り
欠きI4の上空を通過して、対応する個別電極52と個
別電極パッド42とを接続している。
【0044】図7のLEDプリントヘッドにおけるLE
Dアレイ51の表面と個別電極パッド42側の長側面T
4の端辺部には、切り欠きI4が設けられているので、
従来のLEDアレイよりもワイヤ41の湾曲余裕度が大
きくなり、ワイヤ41がn型半導体基板50に接触する
ことによる発光部11と半導体基板50のpnショート
が発生しにくい。従って、pnショートに起因する暗発
光および不点灯がほとんど発生しない。
【0045】また、LEDアレイ51の最外形は、切り
欠きI1〜I4の側面切り欠き端面部i1〜i4であ
り、LEDアレイ51−kとLEDアレイ51−(k+
1)を接近させ過ぎた場合に接触するのは、LEDアレ
イ51−kの短側面切り欠き端辺部i2とLEDアレイ
1−(k+1)の短側面切り欠き端辺部i1なので、接
触によるクラックは短側面切り欠き端辺部i1,i2を
起点として発生する。しかし、短側面切り欠き端辺部i
1、i2は、発光部11よりも深い位置に形成されてい
るので、そこを起点としてクラックが発生しても、発光
部11にクラックが到達しにくい。従って、クラックが
発生しても暗発光および不点灯がほとんど発生しない。
【0046】ところで、上記第1実施形態のダイシング
工程では、半導体ウエハをダイヤモンドブレードで切り
出すことによりLEDアレイを分離しているが、半導体
ウエハに対するダイヤモンドブレードの位置決め精度
は、ホトリソ法における露光装置ほど良くないので、L
EDアレイの最外形の上面形状が、図8および図9のよ
うに、長方形にならない場合がある。図8は最外形が長
方形でないLEDアレイ1をワイヤボンドした場合の説
明図であり、(a)は上面図、(b)は(a)における
左端のC−C’間の断面図、(c)は(a)における右
端のD−D’間の断面図である。また、図9は最外形が
長方形でないLEDアレイ1をマウントした場合の説明
図である。
【0047】LEDアレイ1の最外形が長方形でない場
合でも、図8に示すように、従来のLEDアレイよりも
ワイヤの湾曲に対する余裕度が大きくなることは、最外
形が長方形である場合と変わらない。また、接触した場
合に、発光部11の底部よりも深い位置にある側面切り
欠き端辺部h1,h2を基点としてクラックが生じ、発
光部11にクラックが到達しにくいことも最外形が長方
形である場合と変わらない。ただし、LEDアレイは、
通常、端側面同士を互いに近接させてマウントされるの
で、LEDアレイの最外形の寸法が不揃いであること
は、マウント精度の低下を招き、好ましいことではな
い。また、最外形の形状によっては、図9のように、L
EDアレイ1−kの側面切り欠き端辺部h2とLEDア
レイ1−(k+1)の側面切り欠き端辺部h1とが点接
触に近い形で接触する場合がある。この場合、半導体基
板10(図1参照)は局所的に強いダメージを受け、ク
ラックの規模が大きくなってしまうことがある。
【0048】しかし、本発明の第2実施形態のダイシン
グ工程では、半導体ウエハ61に対する位置決め精度が
高いホトリソおよびウエットエッチングにより、半導体
ウエハ61の表面に、略V字状の断面を有し、その谷底
ラインがスクライブライン62aとなる第1の溝62を
形成するとともに、第1の溝62に対向する半導体ウエ
ハ61の裏面領域に第1の溝62に近接する深さの第2
の溝63を形成し、半導体ウエハ61をスクライブライ
ン62aに沿って劈開させることにより、最外形が精度
の良い長方形であり、最外形寸法がそろったLEDアレ
イ51を半導体ウエハ61から分離することができる。
従って、LEDプリントヘッドの配線基板等に高精度に
マウントすることができ、大規模なクラックの発生をな
くすことができる。
【0049】このように本発明の第2実施形態によれ
ば、上記第1実施形態と同様に、LEDアレイ51の表
面外周部に切り欠きI1〜I4を設けたことにより、L
EDアレイ51の個別電極52をLEDプリントヘッド
の個別電極パッド42に接続するワイヤ41の湾曲余裕
度が大きくなるので、ワイヤ41の接触による半導体基
板50と発光部11のpnショートが発生しにくくな
り、pnショートに起因する暗発光および不点灯をなく
すことができる。
【0050】また、上記第1実施形態と同様に、側面切
り欠き端辺部i1〜i4が、発光部11の底部よりも深
い位置にあり、LEDアレイ51の最外形となる構造に
したことにより、LEDアレイ51をLEDプリントヘ
ッドにマウントするときに、LEDアレイ51同士が接
触したとしても、接触箇所は短側面切り欠き端辺部i1
とi2なので、短側面切り欠き端辺部i1,i2を起点
としてクラックが発生しても、発光部11にクラックが
到達しにくく、クラックの発生に起因する暗発光および
不点灯をなくすことができる。
【0051】さらに、ホトリソおよびウエットエッチン
グにより、断面が略V字状であり、その最も深い谷底ラ
インがスクライブライン62aとなる第1の溝62を半
導体ウエハ61の表面に形成するとともに、第1の溝6
2に対向する半導体ウエハ61の裏面領域に第1の溝6
2に近接する深さの第2の溝63を形成し、第1の溝6
2周辺の半導体領域に熱歪みあるいは圧力歪みを生じさ
せ、半導体ウエハ61をスクライブライン62aに沿っ
て劈開させることにより、ダイヤモンドブレードで切り
出す上記第1実施形態よりも高い精度でLEDアレイ5
1の最外形寸法をそろえることができる。
【0052】第3実施形態 図10は本発明の第3実施形態に係るLEDプリントヘ
ッドの概略構造図であり、(a)は上面図、(b)は
(a)におけるA−A’間の断面図、(c)は(a)に
おけるB−B’間の断面図である。なお、図10におい
て、図3と同じものには同じ符号を付してある。図10
のLEDプリントヘッドは、図1のLEDプリントヘッ
ドにおいて、LEDアレイ1の表面および切り欠きH1
〜H4上に、透光性樹脂ソース(液体または半固体)を
塗布し、硬化させることにより、切り欠きH1〜H4を
空気よりも屈折率が高い透光性樹脂81で充填したもの
である。
【0053】透光性樹脂81は、LEDアレイ1−kの
切り欠きH2とLEDアレイ1−(k+1)の切り欠き
H1が近接して互いに向き合っている継ぎ目において、
切り欠きH1,H2における半導体基板10の切り欠き
面に対して樹脂表面82が非平行になるように(切り欠
きH1,H2上の膜厚が不均一になるように)形成され
ている。また、透光性樹脂81は、発光部11上の膜厚
が均一になるように形成されている。ここでは、樹脂表
面82が平坦になるように透光性樹脂81を形成するこ
とにより、切り欠きH1,H2の切り欠き面に対して樹
脂表面82が非平行になり、発光部11上の膜厚が均一
になるようにしてある。また、透光性樹脂81は、LE
Dアレイ1の表面にも形成されるため、絶縁性樹脂であ
ることは言うまでもない。透光性樹脂81としては、例
えばシリコン樹脂を用いる。
【0054】図11は本発明の第3実施形態に係る樹脂
塗布工程を示す図であり、(a)は塗布する透光性樹脂
ソースの粘性が高い場合の工程例、(b)は塗布する透
光性樹脂ソースの粘性が低い場合の工程例である。図1
1(a)においては、透光性樹脂ソース81aを充填し
たシリンダ容器91のノズルを、配線基板40(図10
参照)にマウントされたLEDアレイ1の表面に近接さ
せて配置し、シリンダ容器91に一定の圧力を加えて一
定量の透光性樹脂ソース81aをノズルからアレイ表面
に供給しながら、シリンダ容器91をLEDアレイ1の
長寸法方向に一定速度で移動させ、透光性樹脂ソース8
1aを塗布する。また、図11(b)においては、透光
性樹脂ソース81aを充填した噴霧器92のノズルをL
EDアレイ1の表面上空に配置し、一定量の透光性樹脂
ソース81aをノズルからアレイ表面に噴霧しながら、
噴霧器92をLEDアレイ1の長寸法方向に一定速度で
移動させ、透光性樹脂ソース81aを塗布する。なお、
このとき、既にワイヤ41がボンディングされているの
で、ワイヤ41がLEDアレイ1の半導体基板に接触し
ないようにして、透光性樹脂ソース81aを塗布する。
【0055】図11(a)または(b)の樹脂塗布工程
により、透光性樹脂ソース81aをLEDアレイ1の表
面に均一な厚みで塗布するとともに、切り欠きH1とH
2を透光性樹脂ソース81aで充填する。そして、乾燥
または加熱等の硬化処理により透明樹脂ソース81aを
硬化させる。これにより、LEDアレイ1の表面上、切
り欠きH1,H2を含む継ぎ目上、および切り欠きH
3,H4上に、LED1の表面上および継ぎ目上の樹脂
表面82が平坦な透光性樹脂81が形成され、切り欠き
H1〜H4は透光性樹脂81で充填される。
【0056】上空をワイヤ41が通過する切り欠きH4
上に形成されている透光性樹脂81は絶縁性樹脂なの
で、もしもワイヤ41が切り欠きH4上の透光性樹脂8
1に接触しても、半導体基板10と発光部11のpnシ
ョートが発生することはない。従って、pnショートに
起因する発光部11の暗発光および不点灯をなくすこと
ができる。
【0057】図12は本発明の第3実施形態に係るLE
Dプリントヘッドの発光強度分布を模式的に示す図であ
る。LEDアレイ1の継ぎ目の切り欠きH1,H2を透
光性樹脂81で充填することにより、切り欠きH1,H
2から出射する漏れ光が、この漏れ光の出射面である切
り欠き面に対して樹脂表面82が非平行になるように形
成された、空気および半導体基板10と屈折率が異なる
透光性樹脂81内に閉じこめられるので、図12に示す
ように、光漏れをなくすことができる。従って、光漏れ
に起因するLEDアレイ1の継ぎ目部分における光書き
込み分解能の低下をなくすことができる。
【0058】発光部11で発生した光の内、透光性樹脂
81と半導体基板10との屈折率差で決まる第1の臨界
角以内の入射角で切り欠き面に入射した光のみが透光性
樹脂81中に出射する。一方、空気と透光性樹脂81と
の屈折率差で決まる第2の臨界角以内の入射角で樹脂表
面82に入射した光は空気中に放射されるが、第2の臨
界角以上の入射角で樹脂表面82に入射した光は樹脂表
面82で反射され、透光性樹脂81内に閉じ込められ
る。切り欠きH1,H2の切り欠き面に対して樹脂表面
82が非平行になるように透光性樹脂81を形成するこ
とにより、切り欠き面から出射した漏れ光を透光性樹脂
81内に閉じ込めることができる。
【0059】従来のLEDアレイにおいては、発光部1
1で発生した光の内、半導体基板110(図13参照)
の側面端辺部で反射され、空気と半導体基板10との屈
折率差で決まる臨界角以内の入射角で表面端辺部に入射
した光が出射し、漏れ光となる。従来のLEDアレイの
表面端辺部上に、この表面端辺部つまりアレイ表面に対
して樹脂表面が非平行となる透光性樹脂81を形成する
ことは難しいが、LEDアレイ1の切り欠き面は、LE
Dアレイ1の表面を含む水平面に対して傾斜を有する面
なので、切り欠き面に対して樹脂表面82が非平行にな
るように透光性樹脂81を形成することは容易である。
【0060】このように本発明の第3実施形態によれ
ば、マウントされた複数のLEDアレイ1の切り欠きH
1,H2に透光性樹脂81を充填し、切り欠き面から出
射する漏れ光を透光性樹脂81内に閉じ込めるようにし
たことにより、光漏れをなくすことができるので、漏れ
光に起因するLEDプリントヘッドの光書き込み分解能
の低下をなくすことができる。
【0061】また、上空をワイヤ41が通過する切り欠
きH4に絶縁性の透光性樹脂81を充填し、ワイヤ41
が半導体基板10に接触しないようにしたことにより、
pnショートに起因する発光部11の暗発光および不点
灯をなくすことができる。
【0062】なお、上記第3実施形態においては、上記
第1実施形態のLEDアレイ1上に透光性樹脂81を形
成したが、上記第2実施形態の切り欠きI1〜I4を設
けたLEDアレイ51上に透光性樹脂81を形成するよ
うにしても良い。
【0063】また、上記第3実施形態においては、LE
Dアレイ1の表面にも透光性樹脂81を形成したが、可
能であれば切り欠きH1〜H4上のみに透光性樹脂81
を形成するようにしても良い。ただし、切り欠きH1,
H2上のみに透光性樹脂81を形成しようとすると、切
り欠きH1,H2に近接するアレイ端の発光部11上に
も透光性樹脂81が形成されてしまい、透光性樹脂81
が形成されている発光部11と透光性樹脂81が形成さ
れていない発光部11の発光特性がばらつくことがある
ので、上記第3実施形態では、発光特性をそろえるため
に、LEDアレイ1の表面にも透光性樹脂81を形成す
るようにしている。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、L
EDアレイの表面と発光部列に沿った側面との端辺部に
切り欠きを設けたことにより、LEDアレイの個別電極
をLEDプリントヘッドの個別電極パッドに接続するワ
イヤの湾曲余裕度が大きくなるので、ワイヤの接触によ
る半導体基板と発光部のpnショートが発生しにくくな
り、pnショートに起因する暗発光および不点灯をなく
すことができるという効果がある。
【0065】また、LEDアレイの表面と発光部列に垂
直な両側面との端辺部に切り欠きを設け、この切り欠き
と発光部列に垂直な側面との端辺部である側面切り欠き
端辺部が、発光部の底部よりも深い位置にあり、LED
アレイの最外形となる構造にしたことにより、LEDア
レイをLEDプリントヘッドにマウントするときに、L
EDアレイ同士が接触したとしても、接触箇所は側面切
り欠き端辺部になるので、側面切り欠き端辺部を起点と
してクラックが発生しても、発光部にクラックが到達し
にくく、クラックの発生に起因する暗発光および不点灯
をなくすことができるという効果がある。
【0066】また、表面と発光部列に沿った側面との端
辺部に切り欠きを設けた上記本発明のLEDアレイを複
数マウントしたLEDプリントヘッドにおいて、上記L
EDアレイの上記切り欠きに透光性樹脂を充填し、ワイ
ヤが半導体基板に接触しないようにしたことにより、p
nショートに起因する発光部の暗発光および不点灯をな
くすことができるという効果がある。
【0067】また、表面と発光部列に垂直な両側面との
端辺部に切り欠きを設けた上記本発明のLEDアレイを
複数マウントしたLEDプリントヘッドにおいて、上記
LEDアレイの上記切り欠きに透光性樹脂を充填し、切
り欠き面から出射する漏れ光を透光性樹脂内に閉じ込め
るようにしたことにより、光漏れをなくすことができる
ので、漏れ光に起因するLEDプリントヘッドの光書き
込み分解能の低下をなくすことができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るLEDアレイの構
造図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るLEDアレイのダ
イシング工程の説明図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係るLEDプリントヘ
ッドの概略構造図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るLEDプリントヘ
ッドにおいてLEDアレイが接触してマウントされた場
合の説明図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係るLEDアレイの
構造図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係るLEDアレイのダ
イシング工程の説明図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係るLEDプリントヘ
ッドの概略構造図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係るLEDプリントヘ
ッドにおいて最外形が長方形でないLEDアレイをワイ
ヤボンドした場合の説明図である。
【図9】本発明の第1実施形態に係るLEDプリントヘ
ッドにおいて最外形が長方形でないLEDアレイをマウ
ントした場合の説明図である。
【図10】本発明の第3実施形態に係るLEDプリント
ヘッドの概略構造図である。
【図11】本発明の第3実施形態に係るLEDプリント
ヘッドの樹脂塗布工程を示す図である
【図12】本発明の第3実施形態に係るLEDプリント
ヘッドの発光強度分布を模式的に示す図である。
【図13】従来のLEDアレイの構造図である。
【図14】従来のLEDプリントヘッドにおいてLED
アレイが接触してマウントされた場合の説明図である。
【図15】従来のLEDプリントヘッドにおいてLED
アレイをワイヤボンドした場合の説明図である。
【図16】従来のLEDプリントヘッドの発光強度分布
を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1,51 LEDアレイ、 10,50 n型半導体基
板、 11 p型半導体領域(発光部)、 12,52
個別電極、 21,61 半導体ウエハ、22 エッ
チング溝、 40 配線基板、 41 ボンディングワ
イヤ、 42個別電極パッド、 62 第1の溝、 6
2a スクライブライン、 63第2の溝、 81 透
光性樹脂、 H,I 切り欠き、 h,i 側面切り欠
き端辺部、 S,T 半導体基板側面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北山 憂子 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の表面を含む領
    域に第2導電型の複数の発光部を一列に形成したLED
    アレイにおいて、 前記基板の表面と側面との端辺部に切り欠きを設けたこ
    とを特徴とするLEDアレイ。
  2. 【請求項2】 前記切り欠きと基板側面との端辺部であ
    る側面切り欠き端辺部が、基板表面の側から見たときの
    最外形となっていることを特徴とする請求項1記載のL
    EDアレイ。
  3. 【請求項3】 前記側面切り欠き端辺部が、基板表面を
    含む平面に対し、発光部の底部よりも深い位置に形成さ
    れていることを特徴とする請求項2記載のLEDアレ
    イ。
  4. 【請求項4】 前記側面切り欠き端辺部が、基板表面を
    含む平面と基板裏面を含む平面の間に位置し、 前記切り欠きの断面が、基板の側に凸となる略円弧状、
    あるいは傾斜した略直線状であることを特徴とする請求
    項2記載のLEDアレイ。
  5. 【請求項5】 前記基板側面が、基板の裏面に対して鈍
    角あるいは略直角をなしていることを特徴とする請求項
    2記載のLEDアレイ。
  6. 【請求項6】 前記側面切り欠き端辺部が、基板側面に
    対して庇状に突出していることを特徴とする請求項5記
    載のLEDアレイ。
  7. 【請求項7】 前記切り欠きが、基板表面の外周部、あ
    るいは基板表面と、発光部列に垂直な基板両側面との端
    辺部に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
    LEDアレイ。
  8. 【請求項8】 前記LEDアレイは、発光部に個別にコ
    ンタクトする複数の個別電極を基板表面上に発光部列に
    沿って形成したものであり、 前記切り欠きが、基板表面の外周部、あるいは基板表面
    と発光部列に沿った基板両側面との端辺部に形成されて
    いることを特徴とする請求項1記載のLEDアレイ。
  9. 【請求項9】 LEDアレイが複数形成された半導体ウ
    エハの表面のLEDアレイ境界領域にホトリソおよびエ
    ッチングにより断面が略円弧状の溝を形成する工程と、 切削領域の両端に前記溝を残し、また前記ウエハの裏面
    に対して切削側面が鈍角をなすように、前記ウエハを前
    記溝に沿って切り出し、LEDアレイを分離する工程と
    を含むことを特徴とするLEDアレイの製造方法。
  10. 【請求項10】 LEDアレイが複数形成された半導体
    ウエハの表面のLEDアレイ境界領域にホトリソおよび
    ウエットエッチングにより断面が略V字状の第1の溝を
    形成する工程と、 前記第1の溝に対向する前記ウエハの裏面領域に、前記
    第1の溝に近接する深さの第2の溝を形成する工程と、 前記ウエハを前記第1の溝の谷底のラインであるスクラ
    イブラインに沿って前記第2の溝に至るように劈開さ
    せ、LEDアレイを分離する工程とを含むことを特徴と
    するLEDアレイの製造方法。
  11. 【請求項11】 前記LEDアレイを分離する工程は、
    前記第1の溝の側壁に前記第1の溝を押し広げるように
    圧力を加えることにより、ウエハを劈開させるものであ
    ることを特徴とする請求項10記載のLEDアレイの製
    造方法。
  12. 【請求項12】 前記LEDアレイを分離する工程は、
    前記第1の溝の壁面周辺の半導体領域を局所的に加熱す
    ることにより、ウエハを劈開させるものであることを特
    徴とする請求項10記載のLEDアレイの製造方法。
  13. 【請求項13】 前記LEDアレイは、第1導電型の前
    記ウエハの表面を含む領域に第2導電型の複数の発光部
    を一列に形成したものであり、 前記ウエハの表面に溝を形成する工程は、ウエハ表面を
    含む平面に対し、前記溝の底部が発光部の底部よりも深
    い位置になるように、前記溝を形成するものであること
    を特徴とする請求項9または10に記載のLEDアレイ
    の製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項7記載の複数個のLEDアレイ
    と、 前記発光部列に垂直な基板側面同士が向き合い、各発光
    部列が一列になるように、前記複数個のLEDアレイが
    マウントされた配線基板とを備えたことを特徴とするL
    EDプリントヘッド。
  15. 【請求項15】 請求項8記載の複数個のLEDアレイ
    と、 前記複数個のLEDアレイがマウントされた配線基板
    と、 前記マウントされたLEDアレイの前記個別電極にそれ
    ぞれ対応して前記配線基板上に形成された複数の個別電
    極パッドと、 前記発光部列に沿った切り欠きの上空を通過して、対応
    する個別電極と個別電極パッドとを接続するワイヤとを
    備えたことを特徴とするLEDプリントヘッド。
  16. 【請求項16】 前記マウントされたLEDアレイの切
    り欠き上に、空気よりも屈折率の高い透光性樹脂を充填
    したことを特徴とする請求項14または15に記載のL
    EDプリントヘッド。
  17. 【請求項17】 前記透光性樹脂は、切り欠き面に対し
    て樹脂表面が非平行になるように形成されていることを
    特徴とする請求項16記載のLEDプリントヘッド。
  18. 【請求項18】 前記透光性樹脂が、絶縁性樹脂である
    ことを特徴とする請求項16記載のLEDプリントヘッ
    ド。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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