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技術 位置合わせ用の認識マークおよびその形成方法、認識マークおよび発光部の形成の兼用マスク、位置合わせ用の認識マークを用いた位置合わせ方法

出願人 沖電気工業株式会社
発明者 小泉真澄登正治中村幸夫山中綾
出願日 1995年12月26日 (23年6ヶ月経過) 出願番号 1995-338617
公開日 1997年7月8日 (22年0ヶ月経過) 公開番号 1997-174920
状態 特許登録済
技術分野 ドットプリンター,その他 共通的な機構 プリンティングのための記録情報の処理 電気部品の供給・取り付け 電磁気プリンタおよび光プリンタ プリンティングのための記録情報の処理
主要キーワード 凸部面 n型半導体 ダイスボンディング ダイシング面 拡散制御膜 拡散マスクパターン ダイスボンド 印字むら
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

LEDアレイ発光部のピッチを正確にそろえることが可能な位置合わせ用認識マーク

解決手段

LEDアレイ10を直接または間接的に、回路基板上にダイスボンディングして回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせをするための認識マークを、LEDアレイを構成する半導体基板11に、LEDアレイ10の発光部13と一定の位置関係で設けられている二つの凸型の認識マーク20とする。

概要

背景

小型化、低価格化に対応させた光プリントヘッドの例として、特開平6-286218号公報(以下、公報)に開示されているものがある。この公報に開示されている光プリントヘッドは、LEDアレイ駆動素子ドライバともいう。)とを接続してモジュール化したものを、回路基板上に整列配置して構成されている。

光プリントヘッドの印字品質を良好に保つためには、LEDアレイに設けられている複数の発光部が、回路基板上に均等のピッチで揃うように配置してあることが望ましいとされている。印字むらを目立たなくするには、例えば600dpiの光プリントヘッドの場合、隣接するLEDアレイの隣り合う発光部どうしのピッチが、43.2±10μmの範囲内であることが要求される。このため、精密な位置合わせをしながら、LEDアレイ(文献の場合はモジュール)を回路基板上にダイスボンディングしていく必要がある。

従来のダイスボンディング時の位置合わせ方法の一例として、次のようなものがある。通常、光プリントヘッド用のLEDアレイには、発光部の上側のp側電極(個別電極)と同時に同じ材料で形成される位置合わせ用認識マークが設けてある。この認識マークは、発光部とp側電極とを除いた位置の、LEDアレイの上側表面に設けてあるのが普通である。文献の光プリントヘッドの場合は、まず、LEDアレイと駆動素子とのそれぞれに設けてある認識マークを用いて位置合わせをした後に、接続してモジュールとする。次に、回路基板上に第1番目のモジュールを設置するとき、回路基板上にあらかじめ設けてある位置合わせ用の基準マークを基準として、このモジュールの駆動素子に設けてある認識マークが所定の位置関係となるように、このモジュールを設置する。そして、回路基板上に第2番目以降のモジュールを設置するときは、第2番目以降のモジュールの駆動素子の認識マークが、直前に配置されたモジュールの駆動素子の認識マークに対して所定の位置関係となるように補正をしながら、第2番目以降のモジュールを順次に配置していく。

概要

LEDアレイの発光部のピッチを正確にそろえることが可能な位置合わせ用認識マーク

LEDアレイ10を直接または間接的に、回路基板上にダイスボンディングして回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせをするための認識マークを、LEDアレイを構成する半導体基板11に、LEDアレイ10の発光部13と一定の位置関係で設けられている二つの凸型の認識マーク20とする。

目的

さらに、認識マークを認識する(ここでは、マークの形状およびこのマークの基準となる点からの位置を確認することである。)方法として、認識マークとその周辺に対して光源から光を照射し、この光の反射光受光する受光センサを、光に対して所定の角度となるように設置し、受光センサからの出力信号を、画像処理装置を用いて、光の明暗パターンとして画像処理化することによりマークの位置を確認するという方法をとる場合、従来は、発光部を形成するための拡散マスクパターンを利用した方が、位置合わせマークとしては望ましいが、光のコントラストが取りにくいという問題から、p側電極と同じ材料で平面上に形成したパターンを認識マークとして使用せざるをえなかった。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングして前記回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせをするために、前記LEDアレイに設けられた位置合わせ用認識マークにおいて、前記認識マークを、LEDアレイを構成する半導体基板に前記LEDアレイの発光部と一定の位置関係で設けられている1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークとしたことを特徴とする位置合わせ用の認識マーク。

請求項2

請求項1に記載の位置合わせ用の認識マークにおいて、前記LEDアレイを端面発光型LEDアレイとしたとき、前記マークを、前記端面発光型LEDアレイの発光端面と同一の面に設けてあることを特徴とする位置合わせ用の認識マーク。

請求項3

請求項1に記載の位置合わせ用の認識マークを形成するに当たり、前記半導体基板上に、発光部の位置を決める拡散窓が形成してある第1マスク部と、前記認識マークの位置を決める1つまたは複数のパターンが形成してある第2マスク部とが一体形成された兼用マスクを設ける工程と、前記兼用マスクを用いて、少なくとも前記拡散窓から前記半導体基板に対して該半導体基板と導電型の異なる不純物を拡散することにより、前記発光部を形成する工程と、前記第1マスク部をレジスト膜で覆う工程と、前記第2マスク部を用いて、前記パターンの形状に前記半導体基板をエッチングすることにより、該基板に1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークを形成する工程とを含むことを特徴とする位置合わせ用の認識マークの形成方法

請求項4

請求項1に記載の認識マークおよびLEDアレイの発光部の双方の形成をするための兼用マスクであって、当該兼用マスクは、LEDアレイの発光部の位置を決める拡散窓が形成してある第1マスク部と、前記認識マークの位置を決める1つまたは複数のパターンが形成してある第2マスク部とを具えたことを特徴とする認識マークおよび発光部の形成の兼用マスク。

請求項5

LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングして該LEDアレイを整列配置することにより、前記回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせを行うに当たり、前記回路基板上に第1番目のLEDアレイを配置するとき、該回路基板上に設けられている位置合わせ用の基準マークを基準として、前記第1番目のLEDアレイに設けられている、請求項1に記載の認識マークが所定の位置関係となるように、該第1番目のLEDアレイを配置することを特徴とする位置合わせ方法

請求項6

請求項5に記載の位置合わせ方法において、前記回路基板上に第2番目以降のLEDアレイを配置するとき、該第2番目以降のLEDアレイに設けられている請求項1に記載の認識マークと、直前に配置されたLEDアレイの請求項1に記載の認識マークとに対して光源から光を照射し、該光を受光する受光センサを、前記光に対して所定の角度となるように設置し、前記受光センサの出力信号を、画像処理装置を用いて光の明暗パターンとして画像処理化することにより二つのマークの位置を確認し、前記2番目以降のLEDアレイの認識マークが、前記直前に配置されたLEDアレイの認識マークに対して所定の位置関係となるように補正をしながら、第2番目以降のLEDアレイを順次に配置していくことを特徴とする位置合わせ方法。

技術分野

0001

この発明は光プリントヘッド用のLED(Light Emitting Diode)アレイ位置合わせ用認識マーク、その形成方法、この形成に用いるマスク、およびこの認識マークを用いたダイスボンディング時の位置合わせ方法に関する。

背景技術

0002

小型化、低価格化に対応させた光プリントヘッドの例として、特開平6-286218号公報(以下、公報)に開示されているものがある。この公報に開示されている光プリントヘッドは、LEDアレイ駆動素子ドライバともいう。)とを接続してモジュール化したものを、回路基板上に整列配置して構成されている。

0003

光プリントヘッドの印字品質を良好に保つためには、LEDアレイに設けられている複数の発光部が、回路基板上に均等のピッチで揃うように配置してあることが望ましいとされている。印字むらを目立たなくするには、例えば600dpiの光プリントヘッドの場合、隣接するLEDアレイの隣り合う発光部どうしのピッチが、43.2±10μmの範囲内であることが要求される。このため、精密な位置合わせをしながら、LEDアレイ(文献の場合はモジュール)を回路基板上にダイスボンディングしていく必要がある。

0004

従来のダイスボンディング時の位置合わせ方法の一例として、次のようなものがある。通常、光プリントヘッド用のLEDアレイには、発光部の上側のp側電極(個別電極)と同時に同じ材料で形成される位置合わせ用の認識マークが設けてある。この認識マークは、発光部とp側電極とを除いた位置の、LEDアレイの上側表面に設けてあるのが普通である。文献の光プリントヘッドの場合は、まず、LEDアレイと駆動素子とのそれぞれに設けてある認識マークを用いて位置合わせをした後に、接続してモジュールとする。次に、回路基板上に第1番目のモジュールを設置するとき、回路基板上にあらかじめ設けてある位置合わせ用の基準マークを基準として、このモジュールの駆動素子に設けてある認識マークが所定の位置関係となるように、このモジュールを設置する。そして、回路基板上に第2番目以降のモジュールを設置するときは、第2番目以降のモジュールの駆動素子の認識マークが、直前に配置されたモジュールの駆動素子の認識マークに対して所定の位置関係となるように補正をしながら、第2番目以降のモジュールを順次に配置していく。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、前述のような、従来の位置合わせ用認識マークを用いた位置合わせ方法では、以下に示すような問題点があった。

0006

例えば、上述した従来の位置合わせ方法によると、光プリントヘッド用のモジュールの、駆動素子に設けられた位置合わせ用認識マークを、ダイスボンディング時の位置合わせ用マークとして用いている。駆動素子の認識マークは、モジュール化の際に、LEDアレイの認識マークとの位置合わせに用いているため、LEDアレイの発光部と駆動素子との位置関係は、実質的にはLEDアレイの発光部と認識マークとの位置関係と同一である。しかし、LEDアレイを構成する基板は、一般的に、GaAsからなるウエハ上に、GaAsP層エピタキシャル成長させたものであり、この基板には通常、そりうねりが入っている。このため、p側電極および認識マークの位置を決めるマスクを基板上に形成する際に、高精度の露光装置を用いることができない。したがって、ある程度のマスクずれが生じてしまうことが避けられなかった。このため、このマスクを用いて形成されたp側電極および認識マークの、発光部に対する位置関係は、ある設定値からずれることになる。そして、LEDアレイをいかに高精度で回路基板上にダイスボンディングしたとしても、各アレイごとの発光部と認識マークとの位置関係が必ずしも一様でないため、発光部のピッチを、上述したように要求されている範囲内にそろえることは難しい。また、上述した認識マークの位置のばらつきに加えて、ダイスボンド時に、加熱により接着剤溶融させてモジュールを回路基板上に接着固定させるときに、当初のモジュールの設置位置からずれるおそれもあり、印字むらの少ない光プリントヘッドを歩留よく製造することは困難であった。

0007

さらに、認識マークを認識する(ここでは、マークの形状およびこのマークの基準となる点からの位置を確認することである。)方法として、認識マークとその周辺に対して光源から光を照射し、この光の反射光受光する受光センサを、光に対して所定の角度となるように設置し、受光センサからの出力信号を、画像処理装置を用いて、光の明暗パターンとして画像処理化することによりマークの位置を確認するという方法をとる場合、従来は、発光部を形成するための拡散マスクパターンを利用した方が、位置合わせマークとしては望ましいが、光のコントラストが取りにくいという問題から、p側電極と同じ材料で平面上に形成したパターンを認識マークとして使用せざるをえなかった。

0008

このため、認識がしやすく、かつ発光部のピッチを正確にそろえることが可能な位置合わせ用認識マークが望まれる。また、このような認識マークを用いた位置合わせ方法の出現が望まれる。

課題を解決するための手段

0009

このため、この発明の位置合わせ用の認識マークによれば、LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングして回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせをするために、LEDアレイに設けられた位置合わせ用の認識マークにおいて、この認識マークを、LEDアレイを構成する半導体基板に、LEDアレイの発光部と一定の位置関係で設けられている1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークとしたことを特徴とする。

0010

このように、LEDアレイの発光部と一定の位置関係を有する認識マークとしたため、従来のように、発光部と認識マークとの位置関係がLEDアレイ毎にばらつくことがない。このため、位置合わせ時のピッチずれは実質的に生じるおそれがなく、LEDアレイ(モジュール)を回路基板上に接着固定させる時に生じ得るずれのみとなり、ダイスボンディング時の位置合わせ精度が向上する。ここで、「LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングする」という意味は、この発明がLEDアレイ単体を回路基板上に設置する場合と、モジュール化したものを設置する(この場合は、LEDアレイは駆動素子を介して「間接的に」設置することになる。)場合のどちらにも適用できるということである。また、この認識マークは、基板に設けられた凸型マークまたは凹型マークであり、段差をもって立体的に形成してあるため、前述の方法、すなわち光源、受光センサ、および画像処理装置を用いて認識マークを認識する方法とした場合、認識するのに十分な明暗のコントラストを得ることができる。

0011

このような位置合わせ用の認識マークを形成するには、例えば以下の(a)〜(d)の工程を含むこの発明の認識マークの形成方法を用いて形成するのが好適である。

0012

(a)半導体基板上に、発光部の位置を決める拡散窓が形成してある第1マスク部と、認識マークの位置を決める1つまたは複数のパターンが形成してある第2マスク部とが一体形成された兼用マスクを設ける。

0013

(b)兼用マスクを用いて、少なくとも拡散窓から半導体基板に対して半導体基板と導電型の異なる不純物を拡散することにより発光部を形成する。

0014

(c)第1マスク部をレジスト膜で覆う。

0015

(d)第2マスク部を用いて、パターンの形状に半導体基板をエッチングすることにより、この基板に1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークを形成する。

0016

このように、LEDアレイの発光部の位置を決める拡散窓が形成してある第1マスク部と、認識マークの位置を決める1つまたは複数のパターンが形成してある第2マスク部とを同一のマスク部材の異なる箇所に個別に一体形成してなる兼用マスクを用いて、発光部および認識マークを形成しているため、発光部と認識マークとの位置関係を一定にすることができる。

0017

また、この発明の認識マークを用いた位置合わせ方法は、例えば以下に示す方法を用いるのが好適である。すなわち、LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングしてこのLEDアレイを整列配置することにより、回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせを行うに当たり、回路基板上に第1番目のLEDアレイを配置するときは、
この回路基板上に設けられている位置合わせ用の基準マークを基準として、第1番目のLEDアレイに設けられている、この発明の認識マークが所定の位置関係となるように、第1番目のLEDアレイを配置する。

0018

また、回路基板上に第2番目以降のLEDアレイを配置するときは、
第2番目以降のLEDアレイに設けられているこの発明の認識マークと、直前に配置されたLEDアレイのこの発明の認識マークとに対して光源から光を照射し、この照射された光を受光する受光センサを、光に対して所定の角度となるように設置する。

0019

次に、受光センサの出力信号を、画像処理装置を用いて光の明暗パターンとして画像処理化することにより二つのマークの位置を確認し、2番目以降のLEDアレイの認識マークが、直前に配置されたLEDアレイの認識マークに対して所定の位置関係となるように補正をしながら、第2番目以降のLEDアレイを順次に配置していく。

0020

以上のように、この発明の認識マークを用いることにより、明確なコントラストの明暗パターンとしてLEDアレイのマーク周辺を画像処理化できるので、ダイスボンディング時の位置合わせを精度良く行うことができる。

0021

また、認識マークの形成のために上述した兼用マスクを用いている。この兼用マスクは、同一部材に、あらかじめ発光部の位置を決める拡散窓と、認識マークの位置を決めるパターンとを設けてあり、拡散窓とパターンの両者間の位置決め精度は十分高く形成できる。したがって、この兼用マスクを用いて、発光部と認識マークとを同時に形成すれば、予め定まった位置決め精度でこれら発光部と認識マークとを形成できる。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の一例につき説明をする。各図は、発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および位置関係等を概略的に示してあるにすぎず、したがって図示例にのみ限定されるものではない。また、断面を示すハッチングは一部分を除き省略してある。また、この実施の形態で、この発明の位置合わせ用の認識マークとこの認識マークの形成方法、また、LEDアレイの発光部および認識マークの形成の兼用マスク、この発明の認識マークを用いた位置合わせ方法のそれぞれについて説明をする。

0023

図1は、この発明の位置合わせ用の認識マークの実施の形態の説明に供する概略的な斜視図であり、端面発光型LEDアレイ10に凸型の認識マーク20を設けた例として示したものである。また、このLEDアレイ10の途中の部分を切断して、アレイ10の両端付近のみを示してある。

0024

まず、LEDアレイ10の構造を簡単に説明する。GaAsウエハ11aと、この上に設けられたGaAsPエピタキシャル層(GaAsP層)11bとでn型の半導体基板11を構成し、GaAsP層11bに選択的に拡散された不純物拡散領域を発光部13としている。この発光部13は、基板11(GaAsP層11b)をエッチングして形成された発光端面11cに沿って、複数個設けられている。また、半導体基板11の表面には、発光部13を形成するためのマスクとしても用いられたAl2 O3 膜14が設けられている。また、発光部13のそれぞれの上側にp側電極(個別電極ともいう。)15が設けられており、基板11の反対側の表面(GaAsウエハ11aの表面)上を覆うように、各発光部13に対して共通のn型の共通電極17が設けられている。

0025

この発明の位置合わせ用の認識マークによれば、LEDアレイに設けられた位置合わせ用の認識マークを、LEDアレイを構成する半導体基板に、LEDアレイの発光部と一定の位置関係で設けられている1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークとしている。ここでは、認識マーク20を、LEDアレイ10の発光端面11cと同一の面から前方に突出して設けた、断面形状が台形状の凸型マークとしてある。この認識マーク20は、例えば次のような方法で形成することにより、発光部12と一定の位置関係を有するマークとすることができる。

0026

図2図6は、この発明の認識マークの形成方法の実施の形態の説明に供する図であり、LEDアレイ10の製造方法とともに、認識マーク20の形成工程を示している。また、各図の(A)はウエハ上で一つのアレイ10が形成される辺りの平面図、各図の(B)は(A)をX−Xで切って矢印の方向にみたときの断面図(ただし、切り口の図)である。また、各図の(B)において、断面を示すハッチングは一部分を除き省略してある。

0027

この発明の認識マークの形成方法によれば、まず、半導体基板11上に、発光部13の位置を決める拡散窓19が形成してある第1マスク部12aと、認識マーク20の位置を決める1つまたは複数のパターンが形成してある第2マスク部12bとが同一のマスク部材に一体形成された兼用マスク12を設ける。ここではまず、GaAsウエハ11aとGaAsP層11bとで構成されるn型の半導体基板11上の全面に、好適な方法、例えばスパッタ法等を用いてAl2 O3 膜を設ける(図示せず)。その後、このAl2 O3 膜を、フォトリソグラフィ技術を用いて、複数の拡散窓19が並んだ第1マスク部12aと、矩形状の二つのパターンを有する第2マスク部12bとを具えた兼用マスク12を形成する(図2の(A)および(B))。ここで、第1マスク部12aと第2マスク部12bの境界破線で示してある。(Al2 O3 膜は、熱りん酸等をエッチャントとして用いることにより、容易にエッチングができる。)また、第2マスク部12bの位置は、後に認識マークを認識するときの受光センサの視野と精度との関係から、拡散窓19の配列方向の、第1マスク部12aの両端側であって、この第1マスク部12aの縁に、隣接する二つの拡散窓19の中間に位置するように設けてある。例えば、ここでは、発光部13aのピッチL1 が42.3μmであるので、発光部13の中心と、第2マスク部12bの中心との距離(発光部13の配列方向の距離)L2 が、21.15μmとなるようにした。また、エッチング時の、横方向の拡散(サイドエッチング)を考慮して、ここではエッチング深さを10μmとするのに対してサイドエッチングは8μm程度入るため、第2マスク12bの、発光部配列方向の幅W1 は20μmとした。また、W1 に対して直角の方向の幅W2 は、3〜5μm程度とした。

0028

次に、この発明の認識マークの形成方法によれば、兼用マスク12を用いて、少なくとも拡散窓19から半導体基板11に対して半導体基板11と導電型の異なる不純物を拡散することにより発光部13を形成する。ここでは、兼用マスク12を含む半導体基板11上の全面に、不純物の拡散を制御する拡散制御膜30を設けた後、兼用マスク12から露出した半導体基板11に対してp型の不純物、例えばZnを拡散し、不純物拡散領域32を形成する。不純物拡散領域32のうち、拡散窓19から拡散させた不純物拡散領域32が、発光部13となる(図3の(A)および(B))。兼用マスク12の外部の半導体基板11に拡散された不純物は、後に除去される。なお、図3の(A)において、拡散制御膜30に覆われた部分を破線で示してあるが、兼用マスク12のみ実線で示してある。

0029

次に、この発明の認識マークの形成方法によれば、第1マスク部12aをレジスト膜34で覆う。ここでは、まず、拡散制御膜30を好適な方法で除去した後、EB(Electric Beam )蒸着法等を用いて、第1マスク12a上の全面に例えばAl膜を設ける。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて、発光部13の上側を含む部分のAl膜部分を残存させ、各発光部の個別電極であるp側電極15を形成する(図4の(A)および(B))。次に、第1マスク12aの、周縁部を除く部分上に、レジスト膜34を設ける(図5の(A)および(B))。第1マスク12aの周縁部分は、後に除去する部分である。

0030

次に、この発明の認識マークの形成方法によれば、第2マスク部を用いて、パターンの形状に半導体基板11をエッチングすることにより、この基板11に1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークを形成する。ここでは第2マスク部12bを用いて、レジスト膜34に覆われていない半導体基板11部分のエッチングをする。このとき、発光部13以外の部分の不純物拡散領域32と、その不純物拡散領域の下側の半導体基板11との両方を除去するエッチャント、例えばリン酸過酸化水素水と純水との混合溶液を用いて、不純物拡散領域が例えば5μm程度であれば、約10μm程度基板11をメサエッチングする(図5の(A)および(B))。このとき、発光端面11cと同時に、マーク20が形成される(図1参照。)その後、レジスト膜34を好適な方法を用いて除去し、第1マスク12aの周縁部を好適な方法でエッチング除去し、Al2 O3 膜14とする。また、n側電極17を好適な方法で設けた後、個々のLEDアレイをダイシング切削)して素子として独立させ、LEDアレイ10を形成する(図6の(A)、(B)および図1)。

0031

ここで、LEDアレイ10の基板11(厳密にはGaAsP層11b)をメサエッチングしたときの形状について説明する。図7の(A)および(B)は、発光部の、GaAsウエハに対する並び方向により、エッチングの断面形状が変わることを示す断面図であり、アレイ10の一つの発光部13を含む部分の断面図で示してある。発光部13の並び方向が、GaAsウエハ11aの(011)面方向となるようにLEDアレイを形成すると、基板11は順メサ形状にエッチングされる(図7の(A))。また、発光部13の並び方向がGaAsウエハ11aの(01−1)面方向(−1は1のバーを便宜的に示している。)となるようにLEDアレイを形成すると、基板11は逆メサ形状にエッチングされ、発光端面11cは曲率を持った面となる(図7の(B)参照)。

0032

次に、図8図10を用いて認識マーク20を用いたこの発明の位置合わせ方法について説明をする。図8は、この発明の位置合わせ方法の説明に供する概略的な斜視図であり、LEDアレイ10および駆動素子35からなるモジュール50を、ダイスボンド装置コレットを用いて回路基板40上に設置していく様子を示ている。なお、この図では、認識マーク20が隠れていて見えないが、図1に示した通りの位置に認識マーク20が設けられているものとして説明する。

0033

この発明の認識マークを用いた位置合わせ方法は、LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングしてこのLEDアレイを整列配置することにより、回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせを行う方法に適用する。ここでは、LEDアレイと駆動素子とをモジュール化して設置するタイプの光プリントヘッドについて説明しているため、LEDアレイは、駆動素子を介して間接的に回路基板上に整列配置することになる。

0034

この発明の位置合わせ方法によれば、まず、回路基板40上に第1番目のLEDアレイを配置するとき、この回路基板40上に設けられている位置合わせ用の基準マーク42を基準として、第1番目のLEDアレイに設けられている、この発明の認識マーク20が所定の位置関係となるように、第1番目のLEDアレイを配置する。ここでは、n番目に回路基板40上に設置されるLEDアレイをLEDアレイ10n とする。また、ここではLEDアレイ10と駆動素子35とを接続したモジュール50についても、n番目に設置するモジュール50を、モジュール50n とする。まず、LEDアレイ101 を含むモジュール501 を、ダイスボンド装置のコレット60を用いて回路基板40上に設置して、好適な方法により、基準マーク42および認識マーク20を確認する。そして、これらが所定の位置関係となるようにモジュール501 の位置をコレット60を用いて補正して、モジュール501 を所定の位置に設置する。

0035

次に、この発明の位置合わせ方法によれば、回路基板上に第2番目以降のLEDアレイを配置するとき、第2番目以降のLEDアレイに設けられているこの発明の認識マークと、直前に配置されたLEDアレイのこの発明の認識マークとに対して光源から光を照射し、この照射された光を受光する受光センサを、光に対して所定の角度となるように設置する。ここではまず、LEDアレイ102 を含むモジュール502 を、コレット60を用いて回路基板40上に載せる。そして、隣接するモジュール501 および502 (LEDアレイ101 および102 )の、互いに隣接する認識マーク20の双方に対して同時に光源62から、光を照射する。そして、CCD(Charge Couple Device)等の受光センサ64を、二つのマーク20およびその周辺で反射した光を受光しやすい位置に設置する。認識マークの認識方法については、後に詳細な説明をする。

0036

次に、この発明の位置合わせ方法によれば、受光センサの出力信号を、画像処理装置を用いて光の明暗パターンとして画像処理化することにより二つのマークの位置を確認し、2番目以降のLEDアレイの認識マークが、直前に配置されたLEDアレイの認識マークに対して所定の位置関係となるように補正をしながら、第2番目以降のLEDアレイを順次に配置していく。ここでは、受光センサ64の出力信号を、好適な画像処理装置(図示せず)を用いて画像処理化する。そして、二つの認識マーク20の位置を同時に確認してこれらの位置関係を求め、理想的な値からのずれを計算して、モジュール502 のLEDアレイ102 の認識マーク20が、モジュール501 のLEDアレイ101 の認識マーク20に対して所定の位置関係となるように、コレット60でモジュール502 の位置の補正をする。以上の処理を繰り返すことにより、モジュール50を順次に配置していく。

0037

次に、マーク20の認識方法について、詳細に説明する。図9の(A)は、LEDアレイ10の、マーク20周辺部を、発光端面11cの斜め上側からみた概略的な斜視図であり、図9の(B)は、図9の(A)の、凸型のマーク20を含む部分における断面図である。なお、ここでは説明を容易にするために、一つのマーク20部分のみを図示して説明する。ここでは、基板11を順メサ形状にエッチングしたものを図示してあるが、逆メサ形状でも基本的には同様である。認識マーク20の、凸部の面(凸部面20aとする。)は、発光端面11cに対してほぼ平行に形成してあるものとする。この、凸部面20aおよび発光端面11cの垂線nに対して、アレイ10の断面方向からみて、角度θを持つような位置に光源62を設置し、平行光を照射する。ここで、凸部面20aに入射する光をf1 、発光端面11cに入射する光をf2 とする。また、マーク20の凸部面20aの両側の面(側面20bとする。)に入射する光をf3 とする。f1 およびf2 は、垂線nを0°とすると、断面側からみて、−θの角度を持った反射光r1 およびr2 として反射する。反射光r1 およびr2 は、このようにアレイ10の断面方向からみると入射光f1 およびf2 に対して2θの角度を持っている(図9の(B))。しかし、アレイ10の平面方向からみると(図9の(A)参照。なお、この図は斜視図であるが、光の道筋は平面方向からみたときと同一となるため、ここでは「平面方向」という。)、入射光f1 およびf2 の通る道筋と、反射光r1 およびr2 の通る道筋とは、平行である。一方、側面20bは、凸部面20aおよび発光端面11cと平行な面ではないため、断面方向からみれば入射光f3 に対して2θの角度の反射光r3 が生じるが(図9の(B))、平面方向からみると、f3 とr3 とは平行ではなく、側面20bに対して垂直な方向に反射光r3 が生じている。したがって、反射光r1 およびr2 のみを受光することが可能な位置に、前述のCCD等の受光センサ64を設置する。そして、受光センサ64の出力信号を画像処理化すれば、十分なコントラストを有する明暗パターンを得ることができる。

0038

図10は、認識マーク20周辺の反射光を受光した受光センサからの出力信号を画像処理化した明暗パターンを模式的に示す図である。図において、白い部分は受光センサ64が受光した光が、反射した領域を示す。また、ハッチング部分は受光センサ64が受光しなかった領域を示す。中心の白い部分Aは反射光r1を受光した領域であり、マーク20の凸部面20a部分に対応する。また、その両側の暗い部分Bは、マーク20の側面20bに対応する領域であり、反射光r3 は受光されていないことがわかる。また、それよりも外側の白い部分Cは、反射光r2 を受光した領域であり、マーク20周辺の発光端面11cに対応する。また、上下のハッチング帯Dは、アレイ10のp側電極と、基板11のダイシング面に対応する領域であり、これらの部分に照射された光の反射光は受光センサが受光できない方向であったため、暗くなっている。このように、明暗のコントラストがはっきりしたパターンを得ることができるため、ダイスボンディング時の位置合わせ精度が向上する。

0039

この発明は例示の形態にのみ限定されるものではないことは明らかである。例えば、実施の形態のLEDアレイ10は、端面発光型のLEDアレイであるが、面発光型のLEDアレイとした場合にも適用できる。また、実施の形態では、回路基板40上に、モジュール50を設置していく例につき説明したが、LEDアレイを直接回路基板上に設置していく場合にも適用できる。

0040

また、実施の形態では、平行光を出す光源を一つ用いた場合について説明したが、リング状の光を出す光源や、平行光を出す光源を二つ用いてもよい。平行光を出す光源を二つ用いた場合は、例えば図10を参考にして説明すると、マークの二つの側面20bからの反射光を受けるような位置に受光センサを設置して、凸部面20aや、発光端面11cからの反射光を受けにくくすることにより、画像処理装置で明暗パターンを作り出すことができる。このように光の照射条件を考慮することもできるため、マークの形状や発光端面のエッチング形状等に応じて最適な条件でマークの読み取りを行うこともできる。また、アレイ毎に二つのマークを設けた場合について説明したが、隣り合うLEDアレイのマークを認識することさえ可能であれば、一つでも、複数でもよい。

発明の効果

0041

上述した説明からも明らかなように、この発明の位置合わせ用認識マークによれば、LEDアレイに設けられた位置合わせ用の認識マークにおいて、この認識マークを、LEDアレイを構成する半導体基板に、LEDアレイの発光部と一定の位置関係で設けられている1つまたは複数の凹型マークまたは凸型マークとしている。このように、LEDアレイの発光部と一定の位置関係を有する認識マークとしたため、発光部と認識マークとの位置関係がLEDアレイ毎にばらつくことがない。したがって、位置合わせ時のピッチずれは実質的に生じるおそれがなく、LEDアレイ(モジュール)を回路基板上に接着固定させる時に生じ得るずれのみとなり、ダイスボンディング時の位置合わせ精度が向上する。また、この認識マークは、基板に設けられた凸型マークまたは凹型マークであり、段差をもって立体的に形成してあるため、光源から認識マークおよびその周辺に光を照射し、その光の反射光を受光した受光センサからの出力信号を画像処理化する方法で認識マークを認識した場合、認識するのに十分なコントラストを有する明暗パターンを得ることができる。

0042

また、この発明の認識マークの形成方法によれば、LEDアレイの発光部の位置を決める拡散窓が形成してある第1マスク部と、認識マークの位置を決める1つまたは複数のパターンが形成してある第2マスク部とを一体形成してある兼用マスクを用いて、発光部および認識マークを形成しているため、発光部と認識マークとの位置関係を一定にすることができる。

0043

また、認識マークの形成に用いる兼用マスクは、同一部材に、あらかじめ発光部の位置を決める拡散窓と、認識マークの位置を決めるパターンとを設けてあり、拡散窓とパターンの両者間の位置決め精度は十分高く形成できる。したがって、この兼用マスクを用いて、発光部と認識マークとを個別に形成すれば、予め定まった位置決め精度でこれら発光部と認識マークとを形成できる。

0044

また、この発明の位置合わせ方法によれば、LEDアレイを直接または間接的に回路基板上にダイスボンディングしてこのLEDアレイを整列配置するときに、回路基板とLEDアレイとの位置合わせ、または隣接するLEDアレイどうしの位置合わせを、この発明の認識マークを用いて行っている。このため、光源から認識マークおよびその周辺に光を照射し、その光の反射光を受光した受光センサからの出力信号を画像処理化する方法で認識マークを認識した場合、認識するのに十分なコントラストを有する明暗パターンを得ることができる。また、この認識マークは、発光部に対する位置関係が一定であり、LEDアレイ毎にばらつきが生じるおそれが少ないため、発光部のピッチが揃った光プリントヘッドを、歩留良く製造することができる。

図面の簡単な説明

0045

図1この発明の認識マークの説明に供する、このマークを有する実施の形態のLEDアレイの概略的な斜視図である。
図2(A)および(B)は、認識マークの形成方法の説明に供する、段階的な工程図である。
図3(A)および(B)は、図2に続く、認識マークの形成方法の説明に供する、段階的な工程図である。
図4(A)および(B)は、図3に続く、認識マークの形成方法の説明に供する、段階的な工程図である。
図5(A)および(B)は、図4に続く、認識マークの形成方法の説明に供する、段階的な工程図である。
図6(A)および(B)は、図5に続く、認識マークの形成方法の説明に供する、段階的な工程図である。
図7(A)および(B)は、LEDアレイの発光端面のエッチング形状を説明するための断面図である。
図8この発明の位置合わせ方法の説明に供する斜視図である。
図9(A)および(B)は、マークの認識方法の説明に供する概略的な斜視図である。
図10受光センサの出力信号を画像処理化した明暗パターンを、模式的に示す図である。

--

0046

10:LEDアレイ(端面発光型LEDアレイ)
11:半導体基板(n型半導体基板)
11a:GaAsウエハ
11b:GaAsP層
11c:発光端面
12:兼用マスク12a:第1マスク部
12b:第2マスク部 13:発光部
14:Al2 O3 膜
15:p側電極17:n側電極
19:拡散窓
20:位置合わせ用認識マーク
20a:凸部面20b:側面
30:拡散制御膜32:不純物拡散領域
34:レジスト膜35:駆動素子
40:回路基板
42:位置合わせ用基準マーク
50:モジュール60:コレット
62:光源64:受光センサ

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