JPH0622083A - 原稿読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造歩留りを高めて製造効率を向上させ、製
品コストが改善でき、しかも、高性能且つ高信頼性の原
稿読み取り装置が提供できた。 【構成】 光源と、所定の間隔で直線状に配列された複
数個のレンズと、各レンズに１対１に対応するとともに
直線状に配列された多数の光電変換素子を有する複数個
の半導体チップを配列したガラス繊維強化エポキシ樹脂
や紙フェノール樹脂もしくは紙エポキシ樹脂等から成る
回路配線基板とを備えており、この回路配線基板の半導
体チップ配列面の裏側に金属もしくはエンジニアリング
プラスチックから成る補強板を固定したことを特徴とす
る原稿読み取り装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はファクシミリ等に用いら
れる密着型の原稿読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、密着型イメージセンサ等の原稿読
み取り装置の開発が活発に行われている。この原稿読み
取り装置として本発明者等は既に図４及び図５に示すよ
うな構成を提案した。図４はその原稿読み取り装置の分
解斜視図であり、図５は図４のＸ−Ｘ線断面図である。

【０００３】これらの図によれば、１は光源、２はレン
ズ、３はレンズ２を支持する筐体、４は半導体チップ、
５は半導体チップ４が載置される電気絶縁性基板であ
る。この光源１は発光ダイオードや蛍光灯等から成り、
原稿６の斜め下方に原稿６に対し平行となるように配置
され、そして、この光源１は原稿６の下面に対し斜めに
投光し、その反射光を光電変換素子４ａに照射すること
によって原稿６の画像情報を光電変換素子４ａに伝達さ
せる作用を為す。この光源１が投光する原稿６の下方に
は、複数個のレンズ２が原稿６から所定の距離を隔てた
位置に直線状に配されており、各レンズ２は原稿６で反
射する光源１の光を幾つかのブロックに分割するととも
に分割した各ブロックの反射光を半導体チップ４上の光
電変換素子４ａに縮小照射させる作用をなす。このレン
ズ２はその各々の両端がアルミニウム等から成る筐体３
に支持されており、この筐体３によって各レンズ２は原
稿６から所定の距離を隔てた位置に直線状に配されるこ
ととなる。

【０００４】上記筐体３によって直線状に配されたレン
ズ２の下方には、それと所定の間隔をもって電気絶縁性
基板５が平行に配されており、電気絶縁性基板５の上面
には更に上面に多数の光電変換素子４ａを有する半導体
チップ４がレンズ２と所定の距離を隔てて且つレンズ２
と１対１に対応する数だけ直線状に配されている。

【０００５】前記各半導体チップ４の上面に形成された
光電変換素子４ａはレンズ２を介して照射される原稿６
の反射光を所定の電気信号に変換する作用をなし、これ
によって原稿６の画像情報が電気信号に変換される。

【０００６】かくして上述した原稿読み取り装置では、
光源１が原稿６に投光し、その反射光を幾つかのブロッ
クに分割するとともに各ブロックの反射光をレンズ２を
介して半導体チップ４の各光電変換素子４ａ上に照射さ
せ、その照射された光に対応する光電変換を起こさせる
ことによって原稿６の画像を読み取るようにしている。

【０００７】また、この構成の原稿読み取り装置におい
ては、上記電気絶縁性基板５はガラス繊維強化エポキシ
樹脂や紙フェノール樹脂もしくは紙エポキシ樹脂等から
成り、この基板５の上に回路配線を銅箔等によりパター
ニングして単層もしくは多層で形成し、更にＩＣ、チッ
プ抵抗、チップコンデンサ、コネクター等も配設してい
るが、このように表面実装部品が装着された電気絶縁性
基板５には、半導体チップ４を所定の位置精度でもって
ダイマウントし、そして、ワイヤーボンディング、ハン
ダバンプ等により回路配線と導通がとられる。

【０００８】更にまた上記構成の原稿読み取り装置で
は、各半導体チップ４の位置精度は、光学系により相当
に厳しく決められる。即ち、例えばレンズ２の倍率がＭ
＝０．４、そのレンズ２の位置精度を±７．９μｍ、読
み取り位置（原稿面）でのズレを±６２．５μｍ（画素
ピッチ１２５μｍの半分として）にそれぞれ設定するた
めには、半導体チップ４の実装精度を±１０μｍ以下に
する必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の原稿読み取り装置によれば、上記電気絶縁性基板５
は機械的強度が低く、特に半導体チップ４をエポキシ樹
脂や銀ペースト等のダイアタッチペーストを用いてダイ
アタッチすると、そのペーストの硬化に１００〜１５０
℃の温度にまで加熱しており、これにより、電気絶縁性
基板５が撓み、位置精度がでないという問題点があるこ
とが判った。また、この電気絶縁性基板５に対して人は
手で触れるだけで曲がる傾向にあるので、その基板５の
信頼性を著しく損なっている。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本発明に係る原稿読み
取り装置は、光源と、所定の間隔で直線状に配列された
複数個のレンズと、各レンズに１対１に対応するととも
に直線状に配列された多数の光電変換素子を有する複数
個の半導体チップを配列したガラス繊維強化エポキシ樹
脂や紙フェノール樹脂もしくは紙エポキシ樹脂から成る
回路配線基板とを備えた構成であって、この回路配線基
板の半導体チップ配列面の裏側に金属もしくはプラスチ
ックから成る補強板を固定したことを特徴とする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１は本発明の原稿読み取り装置における
光源とレンズと半導体チップとの位置関係を表す図であ
り、図４及び図５に示す原稿読み取り装置と同じ機能の
箇所には同一符号を付す。１は光源、７は一体成形され
た透光性プラスチックのレンズアレー体、４は半導体チ
ップ、５は半導体チップ４が載置される電気絶縁性基板
である。上記レンズアレー体７は複数個の円柱状レンズ
７ａと、各円柱状レンズ７ａを連結する一回屈折した棒
状体７ｂとから成り、各円柱状レンズ７ａには４方に棒
状体７ｂが接続され、しかも、その棒状体７ｂがレンズ
アレー体７のアレー方向にわたって波状になるように配
設される。

【００１３】上記光源１は発光ダイオードや蛍光灯等か
ら成り、原稿６の斜め下方に原稿６に対し平行となるよ
うに配置されている。この光源１は原稿６の下面に対し
斜めに投光し、その反射光を光電変換素子４ａに照射す
ることによって原稿６の画像情報を光電変換素子４ａに
伝達させる作用を為す。上記光源１が投光する原稿６の
下方には、複数個のレンズ７ａが原稿６から所定の距離
を隔てた位置に直線状に配されており、各レンズ７ａは
原稿６で反射する光源１の光を幾つかのブロックに分割
するとともに分割した各ブロックの反射光を半導体チッ
プ４上の光電変換素子４ａに縮小照射させる作用を為
す。

【００１４】また、上記レンズアレー体７の下方には、
電気絶縁性基板５がそれと所定間隔をもって平行に配さ
れており、その電気絶縁性基板５の上面には更に上面に
多数の光電変換素子４ａを有する半導体チップ４がレン
ズ７ａと所定の距離を隔てて、且つレンズ２と１対１に
対応する数だけ直線状に配されている。

【００１５】上記各半導体チップ４の上面に形成された
光電変換素子４ａはレンズ７ａを介して照射される原稿
６の反射光を所定の電気信号に変換する作用を為し、こ
れによって原稿６の画像情報が電気信号に変換される。

【００１６】前記レンズアレー体７はアクリル系樹脂、
ポリカーボネイト系樹脂、ポリエスレル系樹脂等からな
り、射出成形法、プレス法によって一体成形して作製す
る。その際、円柱状レンズ７ａを成すように成形する
が、その円柱状の一方の端面には凸状の球面を作り、他
方の端面には凹状の球面を作り、これによって原稿６の
反射光を半導体チップ４上に集光させる。

【００１７】このような原稿読み取り装置では、光源１
が原稿６に投光し、その反射光をレンズ７ａを介して半
導体チップ４の上面に形成された光電変換素子４ａに照
射させ、各光電変換素子４ａに照射させた光に対応する
光電変換を起こさせることによって原稿読み取り装置と
して機能する。

【００１８】次に上記原稿読み取り装置の具体的構成を
述べる。

【００１９】図２はこの原稿読み取り装置の断面概略図
であり、図３は図２中矢印Ａにより見た底面図である。
これらの図において図１と同一箇所には同一符号を付
す。

【００２０】同図によれば、８は長尺状の筐体であり、
この筐体８には光源搭載斜面８ａが形成され、この光源
搭載斜面８ａに光源１であるＬＥＤ９とそのＬＥＤ搭載
基板１０が配置されている。筐体８の上にはガラス基板
１１が配置され、このガラス基板１１の上を読み取るべ
き原稿（図示せず）が送られる。筐体８には凹部８ｂが
形成され、この凹部８ｂにレンズアレー体７が配置さ
れ、しかも、このレンズアレー体７の両端は、筐体８の
長尺端部に固定される。筐体８の下部にはガラス繊維強
化エポキシ樹脂から成る電気絶縁性基板５が設置され、
この電気絶縁性基板５の上には半導体チップ４が配列さ
れる。また、この電気絶縁性基板５を筐体８に設置する
とともに、その基板５の撓みを防ぐために金属もしくは
プラスチック（特にエンジニアリングプラスチック）か
ら成る補強板１２を固定する。これら電気絶縁性基板５
と補強板１２との間は両面テープにより接着する。ま
た、１３はチップ抵抗等の回路部品であり、１４はコネ
クターである。尚、図中の矢印は光路である。

【００２１】また、上面に多数の光電変換素子４ａを有
する半導体チップ４は、シリコン等からなる半導体チッ
プ４の上面に光電変換素子４ａを従来周知のフォトリソ
グラフィー技術やイオンビーム加工法等によって製作さ
れる。

【００２２】更にまた、前記半導体チップ４が載置され
る電気絶縁性基板５の上面には、銅等から成る所定の導
体パターン（図示せず）を有しており、この電気絶縁性
基板５に対して補強板１２を固定し、その後に、その導
体パターンの一部に半導体チップ４の各電極をボンディ
ングワイヤ等を介して電気的接続させ、他端を外部駆動
回路（図示せず）に電気的接続させる。これによって光
電変換素子４ａにより所定の電気信号に変換された原稿
６の画像情報は外部駆動回路に伝達されることとなる。

【００２３】かくして上記構成の原稿読み取り装置であ
れば、撓みやすい電気絶縁性基板５を金属もしくはプラ
スチックから成る補強板１２により固定しており、これ
により、その電気絶縁性基板５に触れても撓みが生じな
く、また半導体チップ４をエポキシ樹脂や銀ペースト等
のダイアタッチペーストを用いてダイアタッチすると、
そのペーストの硬化に１００〜１５０℃の温度にまで加
熱するが、それに伴う電気絶縁性基板５の撓みを補強板
１２により防いでおり、その結果、製造歩留りを高めて
製造効率を向上させ、製品コストが改善でき、しかも、
高性能且つ高信頼性の原稿読み取り装置が提供できた。

【００２４】更に本発明の原稿読み取り装置において
は、電気絶縁性基板５と補強板１２との熱膨張率をでき
るだけ近づけるにがよい。例えば、ガラス繊維強化エポ
キシ樹脂の電気絶縁性基板５であれば、その熱膨張率は
２２〜３１×１０^-6／℃であり、これに対して表面がア
ルマイト処理されたアルミニウム製の補強板１２の熱膨
張率は２２〜２３×１０^-6／℃であるので、好適であ
る。

【００２５】また本発明の原稿読み取り装置において
は、レンズアレー体７の熱膨張係数は例えばアクリル系
樹脂から成る場合には６×１０^-5／℃であり、各レンズ
７ａの間隔が８ｍｍであると２５〜５０℃にまで高めら
れるとその間隔が１２μｍ伸びるが、これに対して筐体
８がガラス繊維強化（或いは炭素繊維強化）されたポリ
カーボネイト系樹脂から成る場合には、その線膨張係数
は例えば１．９×１０^−５／℃であるので、間隔８ｍ
ｍ、温度変化ΔＴ＝２５に対しては、３．８μｍとわず
かなずれに過ぎない。この数値は実用上原稿読み取り装
置として使用する場合の許容範囲内である。そして、波
状に配列された棒状体７ｂによりレンズアレー体７が伸
縮性を具備でき、筐体８の寸法に応じてレンズアレー体
７のアレー寸法が決まり、これによって熱膨張によるレ
ンズと受光素子との相対的位置のずれを防止できる。

【００２６】更にまた本実施例においては、レンズアレ
ー体９の両端を固定した筐体８と、半導体チップ４が載
置される電気絶縁性基板５の線膨張係数が実質的に同一
とするのがよい。

【００２７】即ち、この筐体８は、例えばガラス繊維強
化プラスチック（線膨張率：１７×１０^−６Ｋ^-1）で形
成され、従来周知の射出成形法等を採用することによっ
て所定の形状に成形製作され、電気絶縁性基板５は例え
ばガラス繊維強化エポキシ樹脂等から成り、このガラス
エポキシ樹脂の線膨張率が１５×１０^-6〜３０×１０^-6
Ｋ^-1であり、レンズアレー体９を支持する筐体８の線膨
張率と実質的に同一であることから、原稿の読み取り
時、電気絶縁性基板５上の導体パターンや光源１等に電
力が印加され、その電力の印加に伴って発生するジュー
ル熱で原稿読み取り装置が高温になったとしても、電気
絶縁性基板５と筐体８とは実質的に同じ量だけ熱膨張
し、その結果、電気絶縁性基板５に載置される半導体チ
ップ４と筐体８に支持されるレンズ７ａを常に所定位置
と成して両者間に位置ずれを発生することは実質的に無
く、これによって原稿６の読み取りが正確に行われるよ
うに成る。

【００２８】尚、上記実施例では、ガラス繊維強化エポ
キシ樹脂から成る電気絶縁性基板５を固定するために、
アルミニウムもしくはプラスチックからなる補強板１２
を用いたが、この例以外に電気絶縁性基板５を紙フェノ
ール樹脂もしくは紙エポキシ樹脂により構成しても同様
な作用効果が得られた。また、上記実施例では、円柱状
レンズを用いたが、これ以外に両面が凸形状もしくは凹
形状のレンズを用いてもよく、このレンズ形状について
は球面・非球面のいずれでもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の通り、本発明の原稿読み取り装置
においては、各レンズに１対１に対応するとともに直線
状に配列された多数の光電変換素子を有する複数個の半
導体チップを配列したガラス繊維強化エポキシ樹脂や紙
フェノール樹脂もしくは紙エポキシ樹脂等から成る回路
配線基板に対して、この回路配線基板の半導体チップ配
列面の裏側に金属もしくはプラスチックから成る補強板
を固定したことにより、その電気絶縁性基板５に触れて
も撓みが生じなく、また半導体チップをエポキシ樹脂や
銀ペースト等のダイアタッチペーストを用いてダイアタ
ッチすると、そのペーストの硬化に１００〜１５０℃の
温度にまで加熱するが、それに伴う電気絶縁性基板の撓
みを補強板により防いでおり、その結果、製造歩留りを
高めて製造効率を向上させ、製品コストが改善でき、し
かも、高性能且つ高信頼性の原稿読み取り装置が提供で
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原稿読み取り装置における光源とレン
ズと半導体チップとの位置関係を表す斜視図である。

【図２】本実施例の原稿読み取り装置の断面概略図であ
る。

【図３】図２中の矢印Ａにより見た底面図である。

【図４】従来の原稿読み取り装置の分解斜視図である。

【図５】図４の原稿読み取り装置のＸ−Ｘ線断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・光源 ７・・・・レンズアレー体 ３、８・・筐体 ４・・・・半導体チップ ４ａ・・・光電変換素子 ５・・・・電気絶縁性基板 ６・・・・原稿

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、所定の間隔で直線状に配列され
   た複数個のレンズと、各レンズに１対１に対応するとと
   もに直線状に配列された多数の光電変換素子を有する複
   数個の半導体チップを配列したガラス繊維強化エポキシ
   樹脂や紙フェノール樹脂もしくは紙エポキシ樹脂から成
   る回路配線基板とを備えた原稿読み取り装置において、
   前記回路配線基板の半導体チップ配列面の裏側に金属も
   しくはプラスチックから成る補強板を固定したことを特
   徴とする原稿読み取り装置。