專利名稱：復(fù)合半導(dǎo)體裝置、led打印頭及圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其中例如LED陣列的陣列與驅(qū)動器電路結(jié)合的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，采用該復(fù)合半導(dǎo)體裝置的LED打印頭、以及采用該LED頭的圖像形成設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電子照相打印機中結(jié)合了LED型曝光單元。LED型曝光單元結(jié)合了多個LED陣列芯片，各個LED陣列芯片包括多個發(fā)光二極管(LED)。
后來的許多打印機不僅能夠打印字符，還能打印圖像。打印高分辨率圖像對打印機提出了更高的要求，導(dǎo)致曝光單元中使用越來越多的LED。這增大了曝光單元中包含的驅(qū)動器電路和LED陣列芯片的陣列密度。
日本專利公開號2004-179641披露了一種滿足這些要求而不在印刷電路板上安裝單個LED陣列和驅(qū)動器電路的方法。驅(qū)動器電路形成于半導(dǎo)體襯底上，LED陣列芯片鍵合到該半導(dǎo)體襯底上的未使用區(qū)域，由此制備復(fù)合半導(dǎo)體裝置。該復(fù)合半導(dǎo)體裝置隨后安裝在印刷電路板上。隨后，該復(fù)合半導(dǎo)體裝置通過鍵合引線電連接到該電路板。
前述配置的復(fù)合半導(dǎo)體裝置存在的問題為，發(fā)光區(qū)域不僅朝光應(yīng)該出射的方向發(fā)射光線，而且還朝光不應(yīng)該出射的方向發(fā)射光線。朝不期望方向發(fā)射的光線例如會被鍵合引線反射，干擾了由LED打印頭形成的靜電潛像。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決前述問題而提出了本發(fā)明。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中由發(fā)光區(qū)域發(fā)射的以及由該發(fā)光區(qū)域周圍的物體反射的光并不干擾垂直穿過該復(fù)合半導(dǎo)體裝置的發(fā)光表面而發(fā)射的光。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供采用該復(fù)合半導(dǎo)體裝置的LED打印頭。
本發(fā)明的又一個目標(biāo)是提供采用該LED打印頭的圖像形成設(shè)備。
一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體薄膜(20)、襯底(101)、連接焊盤(103)、和擋光層(130，451)。該半導(dǎo)體薄膜(20)包括發(fā)光元件。該半導(dǎo)體薄膜和驅(qū)動器電路安裝在該襯底(101)上，該驅(qū)動器電路驅(qū)動該發(fā)光元件。該連接焊盤(103)形成于該襯底上，通過該連接焊盤形成電連接。擋光層(130，451)形成于該發(fā)光元件和該連接焊盤之間的區(qū)域內(nèi)。該擋光層防止從該發(fā)光元件發(fā)出的光到達連接到該連接焊盤的引線。
一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置包括沿一個方向排列的多個發(fā)光部分。該復(fù)合半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體薄膜(20)、擋光層(230，370，420，451)以及連接焊盤。該半導(dǎo)體薄膜(20)包括發(fā)光元件(28，228，362，412)，其具有用于該發(fā)光元件的第一導(dǎo)電接觸(23)和第二導(dǎo)電接觸(27)。擋光層(230，370，420，451)阻擋從發(fā)光部分發(fā)出的光。該連接焊盤連接到外部電路。該擋光層包括在該發(fā)光元件附近延伸的邊緣，防止從該發(fā)光元件發(fā)出的光被形成于該復(fù)合半導(dǎo)體裝置上的反射物體所反射。
一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置包括通常排列成行的多個發(fā)光部分。該復(fù)合半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體薄膜(20)、擋光層以及連接焊盤。該半導(dǎo)體薄膜(20)包括用于該發(fā)光元件的第一導(dǎo)電接觸(23)和第二導(dǎo)電接觸(27)的發(fā)光元件。擋光層阻擋沿一個方向從該發(fā)光元件發(fā)出的光。該發(fā)光元件沿一個方向排列，使得各個發(fā)光元件相對于相鄰發(fā)光元件的位置沿方向(X)在其位置上偏移一個距離，即沿該方向置于前一個的前面。該擋光層包括位于該發(fā)光元件附近的邊緣，使得該邊緣部分相對于相鄰發(fā)光元件的位置沿方向(X)在其位置上偏移一個距離，即沿橫切該方向的方向置于前一個的前面。
一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置，包括襯底(101)和用于平滑該襯底(101)的表面的平滑膜(111)。半導(dǎo)體薄膜(20)包括形成于其中的發(fā)光元件，該半導(dǎo)體薄膜形成為與該平滑膜接觸。擋光部分具有一定的高度，使得該擋光部分阻擋沿從該發(fā)光元件發(fā)射的大部分光的角度范圍之外的方向發(fā)射的光。該平滑膜厚度范圍為1至2μm。
一種LED打印頭，結(jié)合了上述的多個復(fù)合半導(dǎo)體裝置。支撐(1202e)支持該多個復(fù)合半導(dǎo)體裝置。桿透鏡陣列(1203)將從該發(fā)光元件出射的光聚焦到外部物體上。該發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
一種圖像形成設(shè)備，結(jié)合了前述的LED打印頭。該圖像形成設(shè)備包括圖像承載主體(1303a)、曝光單元(1303c)和顯影單元(1303d)。該曝光單元(1303c)選擇性地照射該圖像承載主體的帶電表面，從而在該表面上形成靜電潛像。該顯影單元(1303d)顯影該靜電潛像，從而在打印介質(zhì)上形成可見圖像。
通過下文給出的詳細描述，本發(fā)明的另外應(yīng)用范圍將變得顯而易見。然而，應(yīng)該理解，盡管示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是這些詳細描述和具體示例僅僅是描述性的，因為通過該詳細描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進行各種修改和改進。


通過下文給出的詳細描述和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，附圖僅僅是描述性的且因此并不限制本發(fā)明，附圖中圖1為第一實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置的頂視圖；圖2為沿圖1的線A-A截取的剖面視圖；圖3示出了擋光層的功能；圖4示出了擋光層的功能的另一個示例；圖5為形成于層間電介質(zhì)薄膜內(nèi)的開口附近的放大剖面視圖；圖6示出了由于另一個原因引起的噪聲；圖7示出了發(fā)光區(qū)域、擋光層和連接引線的形狀以及它們之間的位置關(guān)系；圖8示出了第一實施例的改進；圖9示出了第二實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置的相關(guān)部分的頂視圖；圖10為沿圖9的線D-D截取的剖面視圖；圖11為第三實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置的頂視圖；圖12為沿圖11的線E-E截取的剖面視圖；圖13為第四實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置的頂視圖；圖14為沿圖13的線F-F截取的剖面視圖；圖15為第五實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置的頂視圖；圖16為第五實施例的第一改進型式的頂視圖；圖17為第五實施例的第二改進型式的頂視圖；圖18為第五實施例的第三改進型式的頂視圖；圖19為第六實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置400的頂視圖；圖20為第七實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置450的頂視圖；
圖21為第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的頂視圖；圖22為第八實施例的第一改進型式的頂視圖；圖23為第八實施例的第二改進型式的頂視圖；圖24為第八實施例的第三改進型式的頂視圖；圖25為第八實施例的第四改進型式的頂視圖；圖26為第八實施例的第五改進型式的頂視圖；圖27示出了第九實施例的LED打印頭；圖28為示出了圖27的LED單元的配置的頂視圖；以及圖29示出了第十實施例的圖像形成設(shè)備的相關(guān)部分。
具體實施例方式
將參照附圖描述本發(fā)明。
第一實施例圖1為示出了相關(guān)部分的第一實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的頂視圖。
圖2為沿圖1的線A-A截取的剖面視圖。為了簡化，在圖1中省略了層間電介質(zhì)薄膜105，107和121以及平滑層111，其將在稍后描述。
參照圖2，復(fù)合半導(dǎo)體裝置100包括形成于襯底(例如硅)101上的驅(qū)動器電路。集成電路/多層互連區(qū)域102界定于襯底101上。用于引線的連接焊盤103以及具有在特定位置形成開口的層間電介質(zhì)薄膜105形成于集成電路/多層互連區(qū)域102的表面上。
多個金屬層110形成于復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的橫向端部，并沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的縱向排列成端對端布置。參照圖2，其上鍵合了半導(dǎo)體薄膜20的平滑層111形成為覆蓋金屬層110。半導(dǎo)體薄膜20包括發(fā)光元件并鍵合到平滑層111上。形成于集成電路/多層互連區(qū)域102內(nèi)的該集成電路包括驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動器電路。連接焊盤103用于將電源饋送到發(fā)光元件。引線連接焊盤142用于將電源饋送到集成電路和用于接收驅(qū)動信號。發(fā)光元件例如為發(fā)光二極管(LED)。
半導(dǎo)體薄膜20包括從底部向頂部依次排列的n型GaAs的鍵合層21、n型AltGa1-tAs的導(dǎo)電層22、n型GaAs的n型接觸層23、n型AlzGa1-zAs的下覆層24、n型AlyGa1-yAs的n型有源層25、n型AlxGa1-xAs的上覆層26、以及p型GaAs的p型接觸層27。
半導(dǎo)體薄膜20可以由單晶半導(dǎo)體諸如GaN、InGaN、AlGaN、AlN、AlInN、AlGaInP、AlGaAsP或者InP形成。半導(dǎo)體薄膜20還可以由有機半導(dǎo)體材料形成。
參照圖2，上部結(jié)構(gòu)包括下覆層24、n型有源層25、上覆層26和p型接觸層27。下部結(jié)構(gòu)包括鍵合層21、導(dǎo)電層22和n型接觸層23。上部結(jié)構(gòu)包括相互電隔離的多個島狀元件，這些島狀元件沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的縱向排列。有源層25是實際上發(fā)光的部分。在本說明書中，術(shù)語發(fā)光元件28指的是包括該島狀多層結(jié)構(gòu)并發(fā)光的部分。術(shù)語“發(fā)光裝置”指的是包括由附圖標(biāo)記20表示的薄膜結(jié)構(gòu)和n型以及p型電極的裝置部分。發(fā)光元件28沿所有方向發(fā)光。當(dāng)發(fā)光元件28應(yīng)用在LED打印頭中時，發(fā)射穿過發(fā)光元件28頂面的光被使用。發(fā)射朝向半導(dǎo)體薄膜20背面的光被金屬層110反射回到半導(dǎo)體薄膜20的正面，由此改善LED打印頭的光源的發(fā)光效率。
連接區(qū)域焊盤104沿一行半導(dǎo)體薄膜20排列，并連接到集成電路。多個公共引線106形成于復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的橫向中間區(qū)域，沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的縱向相互平行地延伸。半導(dǎo)體薄膜20和公共引線106覆蓋有層間電介質(zhì)薄膜121和107。圖1并未示出層間電介質(zhì)薄膜121和107，但是示出了形成于層間電介質(zhì)薄膜121和107內(nèi)的開口(點線)。
通過形成于層間電介質(zhì)薄膜105內(nèi)的開口105a和形成于層間電介質(zhì)薄膜121內(nèi)的開口121a，引線/連接金屬125將n型接觸層23電連接到連接區(qū)域焊盤104。通過形成于層間電介質(zhì)薄膜121內(nèi)的開口121b和形成于層間電介質(zhì)薄膜107內(nèi)的開口107a，p型側(cè)接觸金屬126將各個發(fā)光部分28的p型接觸層27電連接到相應(yīng)的公共引線106。P型側(cè)電極用作發(fā)光部分28的各個電極，n型側(cè)電極用作包括四個發(fā)光部分28的各個區(qū)塊的公共電極(圖1)。引線凸塊142通過形成于層間電介質(zhì)薄膜105內(nèi)的開口105b形成于連接焊盤103上，由此將連接引線143電連接到連接焊盤103。
擋光層130可以是由例如有機膜形成的絕緣層。擋光層130具有大的膜應(yīng)力，會使得半導(dǎo)體薄膜與襯底剝離。為了避免這種效應(yīng)，對于在引線143處的反射，擋光層130僅覆蓋為了阻擋LED的光所必須的最小區(qū)域，如圖1所示，而不覆蓋發(fā)光區(qū)域和連接焊盤103之間的全部區(qū)域。擋光層130包括帶狀部分130a、延伸部分130b和狹縫130c。帶狀部分130a平行于一行發(fā)光元件28延伸，并毗鄰發(fā)光元件28。延伸部分130b從帶狀部分130a延伸遠離發(fā)光元件28，在相鄰的延伸部分130b之間定義狹縫130c。延伸部分130b優(yōu)選地完全覆蓋公共引線106和p型側(cè)接觸金屬126的連接，該連接形成于層間電介質(zhì)薄膜107內(nèi)形成的開口107a內(nèi)。
圖3示出了擋光層130的功能。
實驗揭示了如下事實。如圖3所示，如果狹縫130c完全延伸穿過帶狀部分130a而將帶狀部分130a劃分為多個子部分，則光將穿過這些子部分之間的間隙而到達連接引線143并將被連接引線143反射。為此，需要帶狀部分130a在復(fù)合半導(dǎo)體裝置100上從一個最末端的發(fā)光元件28一直延伸到另一個最末端的發(fā)光元件28。
圖4示出了擋光層130的功能的另一個示例。
另一個實驗揭示了如下事實。
如果延伸部分130b的自由端部確實延伸覆蓋了公共引線106通過形成于層間電介質(zhì)薄膜內(nèi)的開口107a連接到p型側(cè)接觸金屬126的區(qū)域，即如圖4中點劃線所示的區(qū)域B，則光不會到達連接引線143，而是在其到達連接引線143之前被反射成為噪聲。
圖5為形成于層間電介質(zhì)薄膜107內(nèi)的開口107a附近的放大剖面視圖(點劃線所示)，示出了前述噪聲的起因。透射穿過擋光層130的光被形成于開口107a中p型側(cè)接觸金屬126內(nèi)的凹槽126a的側(cè)面和底面反射，且隨后朝復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的正面輸出。因此，延伸部分不應(yīng)該終止于在開口107a內(nèi)被暴露的凹槽和凸出的區(qū)域之前，而是應(yīng)該延伸覆蓋這些凹槽和凸出。
圖6示出了由于另一個原因引起的光反射。例如，p型側(cè)接觸金屬126具有高的反射系數(shù)，并在圖6中點劃線所示區(qū)域C內(nèi)延伸在臺階部分上。因此，擋光層130應(yīng)該延伸覆蓋至少未被任何電介質(zhì)薄膜覆蓋的p型側(cè)接觸金屬126。換言之，擋光層130不應(yīng)恰好終止于在凹槽和凸出上延伸的高反射材料通過開口(例如開口107a)被暴露的位置之前。
圖7示出了發(fā)光區(qū)域(即n型有源層25)、擋光層(130)和連接引線143的形狀以及它們之間的位置關(guān)系。擋光層130具有特定的高度，使得該擋光層130阻擋沿從該發(fā)光元件發(fā)射的大部分光的角度范圍之外的方向發(fā)射的光。
參照圖7，參數(shù)定義如下L1與連接引線143相對的n型有源層25的側(cè)面與擋光層130最高且盡可能靠近n型有源層25的位置之間的距離L2連接引線143和與連接引線143相對的n型有源層25的側(cè)面之間的距離h當(dāng)從發(fā)光元件28的頂部察看連接引線143時，在盡可能靠近發(fā)光元件28的位置的層間電介質(zhì)薄膜105上該連接引線143的最大局部高度h1層間電介質(zhì)薄膜105上發(fā)光元件28的最大高度h2h1與h之間的差值h3h1與層間電介質(zhì)薄膜105上擋光層130的最大高度之間的差值為了使擋光層130防止從發(fā)光元件28發(fā)出的光到達連接引線143，h3應(yīng)該選擇為使得h3/L1＞h2/L2。
當(dāng)連接引線143形成為具有盡可能小的高度(即h)時，高度h為h100±50μm。高度h1為4＞h1＞0μm，取決于半導(dǎo)體薄膜20、集成電路/多層互連區(qū)域102、以及襯底101的厚度。
由于h遠大于h1，h和h2關(guān)系為hh2。因此關(guān)系h3/L1＞h/L2應(yīng)該成立。距離L2的范圍為100至200μm，取決于驅(qū)動器電路的設(shè)計。
實驗表明如果擋光層130延伸交疊發(fā)光元件28，則從發(fā)光元件28發(fā)出的光直接進入擋光層130，使得更大數(shù)量的光透射穿過擋光層130到達連接引線143。這增大了光被連接引線143反射的機會。為此，擋光層130不應(yīng)延伸交疊發(fā)光元件28。發(fā)光元件28的頂面可具有取決于設(shè)計的各種尺寸。例如，如果復(fù)合半導(dǎo)體裝置100的形式為用作打印機的光源的發(fā)光二極管陣列，則發(fā)光元件28沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置100寬度方向的尺寸范圍為5至20μm。
假設(shè)L1，h2以及L2如下L1(min)＝5μmL1(max)＝20μm
L2(max)＝200μmh2(min)h(min)＝50μm則對于L1(min)，h3(min)為h3(min)＝h(min)×L1(min)/L2(max)＝50μm×5μm/200μm＝1.25μm對于L1(max)，h3(min)為h3(min)＝h(min)×L1(max)/L2(max)＝50μm×20μm/200μm＝5μm對于600dpi的打印分辨率(點之間的間距約為42.3μm)，發(fā)光元件28的頂面尺寸應(yīng)該為20μm。因此，對于600dpi的打印分辨率，h1(min)設(shè)定為0，擋光層130的厚度優(yōu)選等于或者大于5μm。對于2400dpi的打印分辨率，如果發(fā)光元件28的頂面為5μm，則擋光層130的厚度優(yōu)選等于或者大于1.2μm。
當(dāng)h3＝5μm時，如果h2h＝h(max)＝150μm，且L2(min)＝100μm，則L3(max)為L3(max)＝{h3/h(max)}×(L2(min)-L3(max)){5μm/150μm}×100μm＝3.3μm其中L3為更靠近擋光層130的發(fā)光元件的側(cè)面與擋光層130最高的位置之間的距離。注意，L2＞＞L3。
如果期望L3＝5μm，h3可以為h3＝7.5μm。當(dāng)擋光層由有機膜形成時，大于10μm的厚度難以通過光刻獲得。此外，10μm的厚度對芯片產(chǎn)生巨大的膜應(yīng)力。假設(shè)可以獲得的擋光層130厚度有效上限h3eff(max)為h3eff(max)＝10μm，則有效最大距離L3eff(max)為L3eff(max)＝6.6μm。換言之，當(dāng)擋光層形成于發(fā)光元件28附近時，發(fā)光元件28和擋光層130之間的距離等于或者小于6.6μm 7μm。
擋光層130可由熱固性聚合物或者UV固化聚合物形成。這種材料包括聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯、聚醛樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯、聚丁烯對苯二酸酯、非晶聚酯、液晶聚酯、聚芳醚酮、聚酰亞胺、以及氟塑料。此外，擋光層130還可以由例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰銨樹脂、不飽和聚酯樹脂(UP)、醇酸樹脂、或者包含聚合物的硅酮樹脂的材料形成。另外，擋光層130還可以由例如高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、聚酰亞胺或結(jié)晶聚合物的材料形成。
此外，擋光層130可以由在固化后變黑的材料形成。黑色擋光層完全阻擋了光。因此，使用黑色擋光層減輕了前述設(shè)計要求。例如，如果發(fā)光效率不是最重要的，則擋光層可以交疊。備選地，如果發(fā)光效率不是最重要的，則擋光層130的延伸部分130b可以在其到達層間電介質(zhì)薄膜107(圖4)的開口107a內(nèi)公共引線106和p型側(cè)接觸金屬126相互連接的區(qū)域之前而終止。另外備選地，擋光層130的延伸部分130b可以在其到達諸如金屬引線(例如p型側(cè)接觸金屬126)的高反射材料在臺階部分上延伸的區(qū)域之前而終止(圖6)。
如果擋光層130由熱固性材料形成，擋光層130優(yōu)選在低溫下固化，使得擋光層130作用于芯片的應(yīng)力可以減輕。聚酰亞胺在約350至400℃的溫度范圍固化。實驗揭示了如果聚酰亞胺的擋光層在芯片制造的最后階段形成，則擋光層的固化溫度可降低到300℃。聚酰亞胺之外的其他熱固性聚合物可具有等于或小于300℃的固化溫度，例如200℃。
已經(jīng)結(jié)合由包含AlGaAs的材料形成的半導(dǎo)體薄膜描述了該半導(dǎo)體薄膜20。半導(dǎo)體薄膜20也可以由諸如氮化物半導(dǎo)體、由包含三種元素或者四種元素(三元材料或四元材料)的混合晶體半導(dǎo)體的其他材料形成。發(fā)光元件可以通過摻雜或者臺面刻蝕形成。盡管已經(jīng)結(jié)合具有傾斜側(cè)面的擋光層描述了該擋光層130，但是該側(cè)面依據(jù)設(shè)計可具有任意形狀。例如，側(cè)面可以是垂直或懸伸(overhanging)形狀。
允許擋光層130在等于或低于300℃的溫度固化可降低作用于芯片上的應(yīng)力。
圖8示出了第一實施例的改進。如圖8所示，在沒有狹縫130c的情況下，擋光層130可以在發(fā)光元件28和連接焊盤103之間的全部區(qū)域上延伸(圖1)。已經(jīng)結(jié)合鍵合于襯底上的半導(dǎo)體薄膜20描述了第一實施例。相反，通過在Si襯底上直接生長半導(dǎo)體外延層，可以形成該半導(dǎo)體薄膜。
如上所述，擋光層形成于發(fā)光元件28附近，且擋光層具有足夠的高度以阻擋從發(fā)光元件發(fā)射的光。可以使擋光層在足夠?qū)挼膮^(qū)域上延伸。因此，擋光層有效地防止從發(fā)光元件發(fā)出的光被復(fù)合半導(dǎo)體裝置上的連接引線或其他反射結(jié)構(gòu)反射而成為噪聲，且同時防止對芯片產(chǎn)生應(yīng)力。使用黑色擋光層可更加有效地阻擋從發(fā)光元件發(fā)出的光。由在不高于300℃溫度下固化的材料所形成的擋光層對芯片產(chǎn)生更小的應(yīng)力。
第二實施例圖9為第二實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置200的相關(guān)部分的頂視圖。圖10為沿圖9的線D-D截取的剖面視圖。為了簡化，在圖9中省略了層間電介質(zhì)薄膜105和107，僅形成于層間電介質(zhì)薄膜105和107內(nèi)的開口用點線表示。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置200與第一實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置100不同之處為不透明膜(例如金屬)235形成于發(fā)光元件和擋光層230之間。不透明膜235對于從發(fā)光元件發(fā)出的光的波長是不透明的。因此，復(fù)合半導(dǎo)體裝置200與復(fù)合半導(dǎo)體裝置100區(qū)別在于半導(dǎo)體膜及其引線的配置。與第一實施例等價的元件使用相同參考數(shù)字表示，且省略對它們的描述。
參照圖9和10，上部結(jié)構(gòu)包括下覆層24、n型有源層25、上覆層26和p型接觸層27。下部結(jié)構(gòu)包括鍵合層221、導(dǎo)電層222和n型接觸層223。上部結(jié)構(gòu)包括相互電隔離的多個島狀元件，這些島狀元件沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置200的縱向排列。下部結(jié)構(gòu)也包括相互電隔離的多個島狀元件，這些島狀元件沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置200的縱向排列。下部結(jié)構(gòu)占據(jù)比上部結(jié)構(gòu)更大的區(qū)域，使得上部結(jié)構(gòu)落在下部結(jié)構(gòu)的周圍以內(nèi)。隔離的發(fā)光元件228相互獨立地電驅(qū)動。
金屬引線225延伸通過開口207b和207c，以將各個發(fā)光元件228的p型接觸層27連接到各個區(qū)塊的連接區(qū)域焊盤104。n型側(cè)接觸金屬226延伸通過開口207d和207a，以連接各個發(fā)光元件228的n型接觸層223和相應(yīng)的公共引線106。發(fā)光元件228的p型側(cè)電極作為發(fā)光元件228各個區(qū)塊的公共電極，各個發(fā)光元件228的n型側(cè)電極作為獨立電極。
參照圖10，焊盤覆蓋的金屬層240形成于層間電介質(zhì)薄膜207中形成的開口207e內(nèi)。引線凸塊142形成于該焊盤覆蓋的金屬層240上。通過該焊盤覆蓋的金屬層240，引線凸塊142將連接引線143連接到連接焊盤103。
擋光層230形成為覆蓋半導(dǎo)體薄膜220的發(fā)光元件與焊盤覆蓋的金屬層240之間的全部區(qū)域。不透明膜(例如金屬)235形成于各個發(fā)光元件228和擋光層230之間。不透明膜235形成于層間電介質(zhì)薄膜207上，延伸交疊該發(fā)光元件的一部分或者該發(fā)光元件的傾斜表面的一部分，由此防止從發(fā)光元件228發(fā)出的光直接進入擋光層230。不透明膜235可由包含Al或Au的材料，即Ti/Pt/Au、Cr/Au、Ni/Au、Ti、Ni、Ni/Al、或Al形成。層間電介質(zhì)薄膜207可由例如SiN的無機膜或有機膜形成。
如果擋光層230交疊半導(dǎo)體薄膜220，則半導(dǎo)體薄膜220與其基底即平滑層111的鍵合強度尤為重要。當(dāng)半導(dǎo)體薄膜通過分子間力鍵合時，表面越平坦，則表面相互附著得越緊密。表面形貌引起的臺階以及峰和谷高度差例如通過平滑層111而減小。實驗表明使用平滑層111有效地降低了峰和谷高度差，但是當(dāng)平滑層111達到特定厚度之后，半導(dǎo)體表面的平坦度不再有任何改善。
實驗表明平滑層111將峰和谷降低10倍。增大平滑層111的厚度或者使用平滑層111的多層結(jié)構(gòu)不會進一步改善半導(dǎo)體表面的平坦度。換言之，平滑層111的平滑效果嚴(yán)重依賴于其上形成該平滑層111的基底的表面粗糙度。
實驗表明如果在平滑層111形成之后，峰和谷之間的高度差等于或小于20nm，則半導(dǎo)體薄膜220緊密地附著到平滑層111，由此獲得可靠的鍵合。例如，在峰和谷為200nm的驅(qū)動器/多層互連102表面上形成聚酰亞胺的平滑層111。對于范圍為0.7至2μm內(nèi)的平滑層111的各種厚度評估該鍵合效果。大于1μm的平滑層111的厚度表現(xiàn)出半導(dǎo)體薄膜220與平滑層111之間良好的鍵合強度。換言之，平滑層111的厚度優(yōu)選大于1μm且等于或小于2μm。
對于等于或者大于1.3μm的厚度，在晶片整個表面上獲得高的鍵合強度。這種高的鍵合強度消除了當(dāng)擋光層230交疊半導(dǎo)體薄膜220時出現(xiàn)在半導(dǎo)體薄膜220中例如薄膜裂紋的缺陷的可能性。當(dāng)然，半導(dǎo)體與平滑層111的強鍵合效果總是期望的，與擋光層的類型無關(guān)。因此，當(dāng)采用與前述擋光層不同類型的擋光層或者甚至當(dāng)不需要擋光層時，最優(yōu)選地選擇提供強鍵合力的平滑層厚度范圍。
不透明膜235可具有任何厚度，只要不透明膜235有效地阻擋從發(fā)光區(qū)域發(fā)出的光。例如，該厚度可以等于或者大于10nm。在面向發(fā)光區(qū)域的擋光層230側(cè)面上形成不透明膜235，使光線難以進入擋光層230。因此，擋光層230可以形成為交疊發(fā)光元件。換言之，擋光層230可形成為延伸至非?？拷l(fā)光區(qū)域。
如果擋光層230交疊發(fā)光元件且未形成不透明膜235，則從發(fā)光元件發(fā)出的光直接進入擋光層230，因此光透射穿過擋光層230到達形成于焊盤覆蓋的金屬層240上的連接引線143。
如前所述，不透明膜235防止光透射穿過擋光層230。由于擋光層可形成為交疊發(fā)光元件或者非常靠近發(fā)光區(qū)域，因此擋光層230可具有更小的厚度。
第三實施例圖11為示出相關(guān)部分的第三實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置250的頂視圖。圖12為沿圖11的線E-E截取的剖面視圖。為了簡化，在圖11中省略了層間電介質(zhì)薄膜105和207，僅形成于層間電介質(zhì)薄膜105和207內(nèi)的開口用點線表示。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置250與第二實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置200不同之處為形成了不透明膜(例如金屬)255而沒有形成不透明膜235。與第一實施例等價的元件使用相同參考數(shù)字表示，且省略對它們的描述。
參照圖11和12，擋光層230形成為基本上延伸于發(fā)光區(qū)域和焊盤覆蓋的金屬層240之間的全部區(qū)域上。不透明膜255基本上覆蓋了更靠近連接焊盤103的擋光層230表面的一半。
不透明膜255阻擋從發(fā)光元件發(fā)出并進入擋光層230的光，防止光線到達例如連接引線143的任何反射物體。不透明膜255可由包含Al或Au的材料，即Ti/Pt/Au、Cr/Au、Ni/Au、Ti、Ni、Ni/Al、或Al形成。不透明膜255可具有任何厚度，只要可防止從發(fā)光元件發(fā)出的光穿過該不透明膜255即可。例如該厚度可等于或者大于10nm。
如上所述，由于不透明膜255基本上覆蓋了更靠近發(fā)光元件的擋光層230表面的一半，擋光層可形成為非常靠近發(fā)光元件。與金屬層形成于發(fā)光區(qū)域旁邊的平面內(nèi)的第二實施例不同，可以獲得反射效果而不犧牲光利用效率。
第四實施例圖13為第四實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置300的頂視圖。圖14為沿圖13的線F-F截取的剖面視圖。為了簡化，在圖13中省略了層間電介質(zhì)薄膜105和207，僅形成于層間電介質(zhì)薄膜105和207內(nèi)的開口用點線表示。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置300與第一實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置100不同之處為，與p型側(cè)接觸層326成一體的擋光部分326a形成于擋光層230和發(fā)光區(qū)域之間，且n型接觸層23通過引線/連接金屬325連接到n側(cè)連接焊盤330。與第一實施例等價的元件使用相同參考數(shù)字表示，且省略對它們的描述。
參照圖13，引線/連接金屬325延伸通過形成于層間電介質(zhì)薄膜321內(nèi)的開口321d和321e，從而將發(fā)光部分28的n型接觸層23連接到n側(cè)連接焊盤330。p型接觸金屬326延伸通過開口321a和321b，以將發(fā)光部分28的p型接觸層27連接到相應(yīng)的公共引線106。p型電極用作發(fā)光元件各個區(qū)塊的公共電極，各個發(fā)光元件的n型側(cè)電極作為相應(yīng)發(fā)光元件的獨立電極。
參照圖14，焊盤覆蓋的金屬層240形成于層間電介質(zhì)薄膜321中形成的開口321c內(nèi)。引線凸塊142形成于該焊盤覆蓋的金屬層240上。通過該焊盤覆蓋的金屬層240，引線凸塊142將連接引線143連接到連接焊盤103。
擋光層230形成為覆蓋半導(dǎo)體薄膜20的發(fā)光元件與焊盤覆蓋的金屬層240之間的全部區(qū)域。擋光部分326a形成為按如下方式延伸，使得發(fā)光元件所在的垂直平面位于擋光部分326a下方。與擋光部分326a成一體的p型側(cè)接觸金屬326可由例如Ti/Pt/Au形成。p型側(cè)接觸金屬326的金屬材料可根據(jù)所使用的發(fā)光半導(dǎo)體材料而恰當(dāng)選擇。
p型側(cè)接觸金屬326在位于擋光部分326a下方的發(fā)光區(qū)域所在的垂直平面上延伸。因此，形成擋光部分326a不會顯著影響光利用效率。擋光部分326a形成為與p型側(cè)接觸金屬326成一體的引線部分。擋光金屬不可能短路到該引線。
第二至第四實施例中的發(fā)光部分可以通過摻雜而不是如第一實施例中通過臺面刻蝕進行隔離而形成。
如前所述，擋光部分326a防止光透射穿過擋光層230。與p型側(cè)接觸金屬326成一體的擋光部分326a將不會降低光利用效率。盡管擋光部分326a形成于小區(qū)域內(nèi)，但是不存在擋光部分326a導(dǎo)致短路的可能性。
第五實施例圖15為示出了相關(guān)部分的第五實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置350的頂視圖。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置350與第一實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置100不同之處為形成于半導(dǎo)體薄膜內(nèi)的發(fā)光元件的布置及其連接。與第一實施例等價的元件使用相同參考數(shù)字表示。因此，重點描述與第一實施例不同的部分。
參照圖15，參考數(shù)字370表示擋光層。各個半導(dǎo)體薄膜360的第一導(dǎo)電類型區(qū)域363包括多個發(fā)光元件362和第一導(dǎo)電類型的接觸361。各個發(fā)光元件362包括發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)。第一導(dǎo)電類型側(cè)的接觸361通過形成于層間電介質(zhì)薄膜(未示出)內(nèi)的開口371連接到第一導(dǎo)電類型側(cè)的引線365。發(fā)光元件362通過形成于層間電介質(zhì)薄膜(未示出)內(nèi)的開口372連接到相應(yīng)的第二導(dǎo)電類型側(cè)電極366。第五實施例中的發(fā)光元件可采取LED的形式。
第一導(dǎo)電類型側(cè)引線365連接到例如圖2中的連接區(qū)域焊盤104，而第二導(dǎo)電類型側(cè)電極366正如圖1中p類型側(cè)接觸金屬那樣連接到公共電極106。因此，第二導(dǎo)電類型側(cè)電極366用作獨立電極，而第一導(dǎo)電類型側(cè)引線365用作公共電極。擋光層370形成為覆蓋發(fā)光元件和連接焊盤之間的全部區(qū)域。
發(fā)光元件362通常沿箭頭A所示的方向排列，使得各個發(fā)光元件沿與箭頭A方向橫切的方向以預(yù)定距離置于前一個發(fā)光元件的前面。類似地，第一導(dǎo)電類型區(qū)域363通常也沿箭頭A所示方向排列，使得各個區(qū)域363沿與箭頭A方向橫切的方向以預(yù)定距離置于前一個的前面，且擋光層370也成形為使得靠近區(qū)域363的擋光層370的邊緣部分以預(yù)定距離沿與箭頭A方向橫切的方向置于前一個的前面。第一導(dǎo)電側(cè)接觸361還成形為使得靠近區(qū)域363的接觸361的邊緣部分以預(yù)定距離沿與箭頭A方向橫切的方向置于前一個的前面。
如上所述，當(dāng)發(fā)光元件362通常沿箭頭A所示方向排列為使得各個發(fā)光元件362以預(yù)定距離置于前一個的前面，擋光層370可形成為靠近發(fā)光部分362。此外，第一導(dǎo)電側(cè)接觸361也可以依據(jù)發(fā)光元件362的布置而成形，使得對于每個發(fā)光裝置部分來講第一導(dǎo)電類型側(cè)接觸361與發(fā)光元件362之間的距離相等。因此，各個發(fā)光元件的發(fā)光特性和電學(xué)特性的變化可以較小。
發(fā)光元件362可按下述方式形成第二導(dǎo)電類型(例如p型)的雜質(zhì)選擇性擴散到第一導(dǎo)電類型(例如n型)的半導(dǎo)體薄膜360的第一導(dǎo)電類型區(qū)域363內(nèi)以形成擴散區(qū)，由此在擴散區(qū)的有源層內(nèi)形成定義pn結(jié)的擴散前緣。
圖16為示出了相關(guān)部分的復(fù)合半導(dǎo)體裝置350的第一改進型式的頂視圖。如圖16所示，第一導(dǎo)電側(cè)接觸361也可以成形為使得與區(qū)域363相對的接觸361的邊緣部分沿與箭頭A的方向橫切的方向置于前一個的前面。
圖17為示出了相關(guān)部分的復(fù)合半導(dǎo)體裝置350的第二改進型式的頂視圖。各個發(fā)光元件362沿半導(dǎo)體薄膜360的縱向直線排列。第一導(dǎo)電側(cè)接觸361和第一導(dǎo)電類型(例如n型)的半導(dǎo)體薄膜360還沿與各個發(fā)光元件362排列方向平行的方向直線延伸。
圖18為示出了相關(guān)部分的復(fù)合半導(dǎo)體裝置350的第三改進型式的頂視圖。各個發(fā)光元件362形成于各個隔離的半導(dǎo)體薄膜360上，該半導(dǎo)體薄膜360通常沿一個方向排列，使得各個發(fā)光元件沿與箭頭A的方向橫切的方向置于前一個的前面。盡管第三改進型式已經(jīng)參照其中各個半導(dǎo)體薄膜包括一個相應(yīng)的發(fā)光元件362的配置進行描述，但是發(fā)光元件的數(shù)目不限于一個。例如，半導(dǎo)體薄膜可以包括兩個發(fā)光元件。
如前所述，當(dāng)發(fā)光元件沿一個方向排列使得各個發(fā)光元件置于前一個的前面時，擋光層可以形成于發(fā)光元件附近而不交疊發(fā)光元件。此外，由于第一導(dǎo)電類型側(cè)接觸361依據(jù)發(fā)光元件的布置而成形，使得靠近發(fā)光部分的接觸361邊緣部分置于前一個的前面，各個發(fā)光元件可以具有均勻的發(fā)光特性和電學(xué)特性。
圖19為示出相關(guān)部分的第六實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置400的頂視圖。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置400與第一實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置100不同之處為形成于半導(dǎo)體薄膜內(nèi)的發(fā)光部分的布置及其連接。與第一實施例等價的元件使用相同參考數(shù)字表示，省略了對它們的描述。因此，重點描述與第一實施例不同的部分。
參照圖19，復(fù)合半導(dǎo)體裝置400的半導(dǎo)體薄膜410包括第一導(dǎo)電類型區(qū)域413，其中形成了多個發(fā)光元件412和第一導(dǎo)電類型的接觸411。第一導(dǎo)電類型的接觸411通過形成于層間電介質(zhì)薄膜(未示出)內(nèi)的開口421電連接到第一導(dǎo)電類型側(cè)引線415。第二導(dǎo)電側(cè)電極416通過第二導(dǎo)電側(cè)的接觸層(未示出)和形成于層間電介質(zhì)薄膜(未示出)內(nèi)的開口422電連接到相應(yīng)的發(fā)光元件412。
發(fā)光元件412可按下述常規(guī)技術(shù)形成第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴散到第一導(dǎo)電類型(例如n型)的半導(dǎo)體薄膜410的第一導(dǎo)電類型區(qū)域413內(nèi)，由此在各個擴散區(qū)內(nèi)形成發(fā)光元件，其中在各個擴散區(qū)內(nèi)，擴散前緣在有源層內(nèi)形成pn結(jié)。
第一導(dǎo)電側(cè)接觸415例如連接到連接區(qū)域焊盤104(例如圖2)，而第二導(dǎo)電側(cè)電極416正如p類型側(cè)接觸金屬(例如圖1)那樣連接到公共引線106。第二導(dǎo)電側(cè)電極用作各個發(fā)光部分412的獨立電極，而第一導(dǎo)電側(cè)接觸用作發(fā)光元件412各個區(qū)塊的公共電極。
發(fā)光元件412沿箭頭A所示的方向直線排列。為了將擋光層420設(shè)置成非?？拷l(fā)光元件412，擋光層420與半導(dǎo)體薄膜410以距離D交疊。距離D太長會顯著地影響半導(dǎo)體薄膜的可靠性。距離D選擇為等于或者小于5μm，更優(yōu)選地等于或者小于1μm。
發(fā)光元件通常沿箭頭A所示的方向排列，使得正如第五實施例那樣，各個發(fā)光元件沿與箭頭A方向橫切的方向置于前一個的前面。
將半導(dǎo)體薄膜和擋光層以等于或者小于5μm的距離設(shè)置成相互交疊，防止了擋光層對半導(dǎo)體薄膜可靠性產(chǎn)生負面效果，同時還允許擋光層盡可能靠近發(fā)光部分。
第七實施例圖20為示出了相關(guān)部分的第七實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置450的頂視圖。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置450與第六實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置400不同之處為擋光層的形狀和布置。與第六實施例等價的元件使用相同參考數(shù)字表示。因此，重點描述與第六實施例不同的部分。
擋光層451通常沿一行發(fā)光元件412延伸并呈梳狀，具有從發(fā)光元件延伸于第二導(dǎo)電側(cè)電極416上的指狀物451a。相鄰指狀物451a在其間定義狹縫451b。
盡管第七實施例已經(jīng)結(jié)合直線排列的發(fā)光元件進行描述，但該發(fā)光元件可以布置成使得各個發(fā)光元件位于前一個的前面。
通過切掉擋光層的部分使得擋光層呈梳狀，這樣擋光層作用于芯片的應(yīng)力可以降低。
第八實施例圖21為示出了相關(guān)部分的第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的頂視圖。
復(fù)合半導(dǎo)體裝置500與第七實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置450不同之處為，多個半導(dǎo)體薄膜被隔離使得各個半導(dǎo)體薄膜包括相應(yīng)的發(fā)光部分，以及連接到發(fā)光元件412的引線按照不同的配置布線。與復(fù)合半導(dǎo)體裝置450等價的元件使用相同參考數(shù)字表示，并省略了對它們的描述。
參照圖21，各個半導(dǎo)體薄膜510與其相鄰半導(dǎo)體薄膜510分隔開，并包括形成有第一導(dǎo)電側(cè)接觸411的相應(yīng)發(fā)光元件412。發(fā)光部分412包括第二導(dǎo)電側(cè)接觸411，第一導(dǎo)電側(cè)電極531通過形成于層間電介質(zhì)薄膜(未示出)的開口521電連接到接觸411。發(fā)光部分412還包括第二導(dǎo)電側(cè)接觸，且第二導(dǎo)電側(cè)電極535通過形成于層間電介質(zhì)薄膜(未示出)的開口522電連接到該接觸。電極531和535沿與發(fā)光元件412排列方向平行的方向延伸。電極531連接到第一導(dǎo)電側(cè)引線532，電極535連接到第二導(dǎo)電側(cè)引線536。梳狀擋光層451通常沿發(fā)光部分的排列方向延伸，并包括指狀物451a和指狀物之間的狹縫451b。
引線532沿與發(fā)光元件排列方向基本上垂直的方向在梳狀擋光層451下延伸，穿過狹縫451b并遠離該發(fā)光元件。布線536延伸方向與布線532延伸方向相反。
圖22為示出了相關(guān)部分的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500第一改進型式的頂視圖。參照圖22，多組兩個半導(dǎo)體薄膜510沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的縱向排列，使得半導(dǎo)體薄膜510的一行電極531和一行電極535沿與縱向平行的方向延伸。電極535為各組的半導(dǎo)體薄膜所共用。兩個相鄰的引線532連接到電極531且在擋光層451下并排延伸。引線536連接到電極535且沿與引線532相反的方向延伸。
圖23為示出了相關(guān)部分的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500第二改進型式的頂視圖。梳狀擋光層451通常沿發(fā)光元件的排列方向延伸，并包括指狀物451a和指狀物451a之間的狹縫451b。參照圖23，多組兩個半導(dǎo)體薄膜510沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的縱向排列，使得半導(dǎo)體薄膜510的一行電極531和一行電極535沿與縱向平行的方向延伸。電極535為各組的半導(dǎo)體薄膜所共用。兩個相鄰的引線532連接到電極531且并排延伸。兩個相鄰的引線532連接到電極531，且通過狹縫451b在擋光層451下并排延伸。引線536連接到電極535，且沿與引線532平行的方向通過狹縫451b在擋光層451下延伸。
圖24為示出了第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的第三改進型式的頂視圖。參照圖24，多組兩個半導(dǎo)體薄膜510沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的縱向排列。各組內(nèi)兩個相鄰的半導(dǎo)體薄膜510連接到公共電極531或者公共電極535。該兩個相鄰組之一內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜510之一與該兩個相鄰組另一個內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜510之一連接到公共電極535或者公共電極531。擋光層451呈梳狀，具有在其間定義狹縫451b的指狀物451a。擋光層451一般沿一行發(fā)光元件412延伸。擋光層451還從發(fā)光元件412延伸于引線532上，使得引線532通過狹縫451b在梳狀擋光層451下延伸。引線536沿與引線532相反的方向延伸。
圖25為示出了第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的第四改進型式的頂視圖。參照圖25，多組兩個半導(dǎo)體薄膜510沿復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的縱向排列。各組內(nèi)兩個相鄰的半導(dǎo)體薄膜510連接到公共電極531或者公共電極535。該兩個相鄰組之一內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜510之一與該兩個相鄰組另一個內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜510之一連接到公共電極535或者公共電極531。擋光層451呈梳狀，具有在其間定義狹縫451b的指狀物451a。擋光層451一般沿一行發(fā)光元件412延伸。擋光層451還從發(fā)光元件412延伸，包括指狀物和相鄰指狀物之間界定的狹縫。引線536與532沿離開擋光層451的方向延伸。
圖26為示出了第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置500的第五改進型式。參照圖26，第五改進型式與第四改進型式不同之處為，擋光層451包括在相鄰半導(dǎo)體薄膜510之間區(qū)域內(nèi)延伸的延伸區(qū)域451c。圖22至26的改進型式可以應(yīng)用于與上面的描述和說明不同的發(fā)光元件布置和驅(qū)動方法。
如上所述，通過切掉擋光層的部分(狹縫)使得擋光層呈梳狀，擋光層作用于芯片的應(yīng)力可以降低。
第九實施例圖27示出了第九實施例的LED打印頭1200。
參照圖27，LED打印頭包括安裝在基底1201上的LED單元1202。第一至第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置之一安裝在LED單元1202的印刷電路板1202e上。圖28為示出了LED單元1202的配置的頂視圖。復(fù)合半導(dǎo)體裝置包括沿LED單元1202縱向排列的發(fā)光元件和驅(qū)動器電路，并用作發(fā)光單元1202a。印刷電路板1202e包括其中安裝并布線了電子部件的區(qū)域1202b和1202c，以及用于將控制信號和電源饋送到發(fā)光元件和驅(qū)動器電路的連接器1202d。
回來參照圖27，桿透鏡陣列1203置于發(fā)光單元1202a上并聚焦從發(fā)光元件發(fā)出的光。桿透鏡陣列1203包括沿發(fā)光單元1202a的該行發(fā)光元件(例如圖6中的行半導(dǎo)體層312)排列的多個柱形光學(xué)透鏡。透鏡支架1204將桿透鏡陣列1203支撐在恰當(dāng)位置。
透鏡支架1204安裝成覆蓋基底1201和LED單元1202?；?201、LED單元1202、和透鏡支架1204通過夾具1205保持在一起，該夾具通過形成于基底1201內(nèi)的開口1201a和形成于透鏡支架1204內(nèi)的開口1204a而安裝。從LED單元1202發(fā)出的光透射穿過桿透鏡陣列1203。LED打印頭1200用作例如電子照相打印機或電子照相復(fù)印機的曝光單元。
如前所述，使用第一至第八實施例的復(fù)合半導(dǎo)體裝置之一可提供一種高質(zhì)量和高可靠性的LED打印頭。
第十實施例圖29示出了第十實施例的圖像形成設(shè)備1300的相關(guān)部分。
參照圖29，圖像形成設(shè)備1300的四個處理單元1301-1304沿打印介質(zhì)1305的運輸路徑1320從運輸路徑1320的上游到下游排列，并分別形成黃色、洋紅色、青色和黑色圖像。處理單元的配置基本上相同；為了簡化，僅描述青色圖像處理單元的工作，其他處理單元按照相似的方式工作。
處理單元1303包括可沿箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)的感光鼓1303a。充電單元1303b、曝光單元1303c、顯影單元1303d、和清洗單元1303e相對于感光鼓1303a的旋轉(zhuǎn)從上游到下游排列置于感光鼓1303a周圍。充電單元對感光鼓1303a表面均勻地充電。曝光單元依據(jù)打印數(shù)據(jù)照射感光鼓1303a的帶電表面以在感光鼓1303a上形成靜電潛像。顯影單元將調(diào)色劑供給到該靜電潛像以形成青色調(diào)色劑圖像。清洗單元1303e在轉(zhuǎn)印該青色調(diào)色劑圖像之后除去殘余的青色調(diào)色劑。感光鼓和處理單元內(nèi)的輥通過驅(qū)動源和齒輪(未示出)被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
紙盒1306置于圖像形成設(shè)備1300的下部，并保持例如紙的一疊打印介質(zhì)1305。跳動輥1307置于紙盒1306上，將打印介質(zhì)1305逐張饋送到運輸路徑。定位輥1310和1311置于跳動輥1307的下游，校正打印介質(zhì)1305的歪斜，并相對于處理單元內(nèi)圖像形成的時間關(guān)系將打印介質(zhì)1305前移，同時將打印介質(zhì)1305保持成夾層關(guān)系。跳動輥1307和定位輥1310及1311通過驅(qū)動源和齒輪(未示出)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)印輥1312例如由半導(dǎo)電橡膠材料形成，并在處理單元1301至1304內(nèi)與感光鼓平行放置。高壓施加到轉(zhuǎn)印輥1312以在感光鼓和相應(yīng)的轉(zhuǎn)印輥1312之間產(chǎn)生電勢差，由此將調(diào)色劑圖像從感光鼓轉(zhuǎn)印到打印介質(zhì)1305。
固定單元1313包括加熱輥和與加熱輥接觸的壓力輥。加熱輥和壓力輥在其間定義固定點。調(diào)色劑圖像被熔化成永久圖像。打印介質(zhì)1305隨后通過釋放輥1314和1315以及夾送輥1316和1317傳輸?shù)郊埐?318，同時在釋放輥1314和1315以及夾送輥1316和1317之間保持夾層關(guān)系。釋放輥1314和1315按照聯(lián)鎖的方式由驅(qū)動源和齒輪(未示出)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。曝光單元1302e采用第九實施例的LED打印頭1200。
現(xiàn)在描述前述配置的圖像形成設(shè)備的工作。跳動輥1307從紙盒1306逐頁饋送打印介質(zhì)1305。定位輥1310和1311與夾送輥1308和1309協(xié)作以將打印介質(zhì)保持成夾層關(guān)系，將打印介質(zhì)1305傳輸?shù)教幚韱卧?301。隨后，記錄介質(zhì)1305按夾層關(guān)系保持在感光鼓和轉(zhuǎn)印輥之間而傳輸穿過處理單元1301。
打印介質(zhì)1305依次穿過處理單元1302至1304，使得各種顏色的靜電潛像由相應(yīng)的曝光單元形成，由相應(yīng)顏色的調(diào)色劑顯影，并依次轉(zhuǎn)印到對準(zhǔn)的記錄介質(zhì)1305上。當(dāng)打印介質(zhì)穿過固定單元1313時，各種顏色的調(diào)色劑圖像熔化成全色永久圖像。隨后，釋放輥1314和1315與夾送輥1316和1317協(xié)作將打印介質(zhì)1305釋放到集紙槽1318。
如上所述，采用第九實施例的LED打印頭提供了一種小尺寸、可靠的圖像形成設(shè)備。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明可以通過許多方式改變。這些變型不應(yīng)被認為是偏離本發(fā)明的精神和范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的所有這些改進都應(yīng)落在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體薄膜(20)，包括發(fā)光元件(28，228，362，412)；襯底(101)，其上形成有所述半導(dǎo)體薄膜和驅(qū)動器電路，所述驅(qū)動器電路驅(qū)動所述發(fā)光元件；形成于所述襯底(101)上的連接焊盤(103，330)，通過引線鍵合的所述連接焊盤形成電連接；以及擋光層(130，230，370，420，451)，形成于所述發(fā)光元件和所述連接焊盤之間的區(qū)域內(nèi)，所述擋光層(130，230，370，420，451)防止從所述發(fā)光元件發(fā)出的光到達連接到所述連接焊盤的引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述連接焊盤(103)為多個連接焊盤之一，所述驅(qū)動器電路為多個驅(qū)動器電路之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中不透明膜(235)形成于所述擋光層(230)和所述發(fā)光元件(228)之間的區(qū)域內(nèi)，所述不透明膜(235)對于從所述發(fā)光元件發(fā)出的光的波長是不透明的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述不透明膜(235)由金屬材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述不透明膜(235)覆蓋所述發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中絕緣膜(207)形成于所述不透明膜下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述絕緣膜(207)由有機材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述擋光層(130)為絕緣膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述絕緣膜(207)為有機膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中不透明膜(255)形成于所述擋光層(230)上，所述不透明膜(255)對于從所述發(fā)光元件發(fā)出的光的波長是不透明的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述不透明膜為金屬層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體薄膜(20)連接到電極，其中所述電極置于所述擋光層(230)和所述發(fā)光元件之間，所述電極的一部分(326a)延伸阻擋從所述發(fā)光元件發(fā)出的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述擋光層(130)為黑色。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體薄膜為單晶半導(dǎo)體層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述發(fā)光元件為多個發(fā)光元件之一；其中所述擋光層(451)通常沿一行發(fā)光元件(412)延伸，且呈梳狀，具有從所述發(fā)光部分延伸于第二導(dǎo)電類型側(cè)的所述電極(416)上的指狀物(451a)，使得在相鄰指狀物(451a)之間定義狹縫(451b)，所述指狀物(451a)寬度大于所述狹縫(451b)。
16.包括沿一個方向排列的多個發(fā)光部分的一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體薄膜(20)，其中形成有包括用于發(fā)光元件的第一導(dǎo)電接觸(23)和第二導(dǎo)電接觸(27)的發(fā)光元件(28，228，362，412)；擋光層(230，370，420，451)，阻擋從所述發(fā)光元件發(fā)出的光；連接到外部電路的連接焊盤，其中所述擋光層包括在所述發(fā)光元件附近延伸的邊緣，并防止從所述發(fā)光元件發(fā)出的光被形成于所述復(fù)合半導(dǎo)體裝置上的反射物體所反射。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中一行所述第一導(dǎo)電接觸(23)位于一行所述發(fā)光元件內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電接觸(23)位于與所述擋光層(130)相對的所述發(fā)光元件的側(cè)面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述發(fā)光裝置元件包括連接到所述第一導(dǎo)電接觸(23)的第一電極和連接到所述第二導(dǎo)電接觸(27)的第二電極，一行所述第一電極(23)和一行所述第二電極位于一行所述發(fā)光部分內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述擋光層形成為不交疊所述半導(dǎo)體薄膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中一行所述第一導(dǎo)電接觸(23)位于一行所述發(fā)光元件內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述發(fā)光元件包括連接到所述第一導(dǎo)電接觸(23)的第一電極和連接到所述第二導(dǎo)電接觸(27)的第二電極，一行所述第一電極和一行所述第二電極位于一行所述發(fā)光部分內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電接觸(23)位于與所述擋光層(130)相對的所述發(fā)光元件的側(cè)面上。
24.一種包括通常排列成行的多個發(fā)光部分的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體薄膜(20)，其中形成有包括用于發(fā)光元件的第一導(dǎo)電接觸層(361，23)和第二導(dǎo)電接觸層(27)的發(fā)光元件；擋光層，阻擋沿一個方向從所述發(fā)光元件發(fā)出的光；連接到外部電路的連接焊盤，，其中所述發(fā)光元件沿一個方向排列，使得各個所述發(fā)光元件沿所述方向置于前一個發(fā)光元件的前面，其中所述擋光層包括位于所述發(fā)光元件附近的邊緣，使得所述邊緣部分沿橫切所述方向的方向置于前一個邊緣部分的前面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述擋光層形成為不交疊所述半導(dǎo)體薄膜。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電接觸(361)包括面向至少所述發(fā)光元件的側(cè)面，所述側(cè)面相應(yīng)于所述移位的發(fā)光元件置于前一個的前面。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述擋光層(451)通常沿一行發(fā)光元件(412)延伸，且呈梳狀，具有從所述發(fā)光元件延伸于第二導(dǎo)電側(cè)電極(416)上的指狀物(451a)，使得在相鄰指狀物(451a)之間定義狹縫(451b)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中各個半導(dǎo)體薄膜包括相應(yīng)于所述擋光層的移位邊緣部分置于前一個的前面的側(cè)面。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中各個半導(dǎo)體薄膜包括相應(yīng)于所述擋光層的移位邊緣部分置于前一個的前面的側(cè)面。
30.根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電接觸(361)包括面向至少所述發(fā)光元件的側(cè)面，所述側(cè)面相應(yīng)于所述移位的發(fā)光元件置于前一個的前面。
31.一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置，包括襯底(101)；用于平滑所述襯底(101)的表面的平滑膜(111)；半導(dǎo)體薄膜(20)，其中形成有發(fā)光元件，所述半導(dǎo)體薄膜形成為與所述平滑膜接觸；擋光部分，具有一定的高度，使得所述擋光部分阻擋沿從所述發(fā)光元件發(fā)射的大部分光的角度范圍之外的方向發(fā)射的光，其中所述平滑膜厚度大于1μm且等于或小于2μm。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的復(fù)合半導(dǎo)體裝置，其中所述襯底包括形成于其表面上的金屬層(110)，所述平滑膜(111)覆蓋所述金屬層。
33.一種結(jié)合了多個根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合半導(dǎo)體裝置的LED打印頭，包括支撐(1202e)，支持所述多個復(fù)合半導(dǎo)體裝置；以及桿透鏡陣列(1203)，將從所述發(fā)光元件發(fā)射的光聚焦到外部物體上，其中所述發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
34.一種結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求33的所述LED打印頭的圖像形成設(shè)備，其中所述圖像形成設(shè)備包括圖像承載主體(1303a)；曝光單元(1303c)，選擇性地照射所述圖像承載主體的帶電表面以在所述表面上形成靜電潛像；以及顯影單元(1303d)，顯影所述靜電潛像以在打印介質(zhì)上形成可見圖像。
全文摘要
一種復(fù)合半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體薄膜(20)、襯底(101)、連接焊盤(103)、和擋光層(130，451)。該半導(dǎo)體薄膜(20)包括發(fā)光元件。驅(qū)動器電路形成在襯底(101)上，半導(dǎo)體薄膜固定在所述襯底上，該驅(qū)動器電路驅(qū)動發(fā)光元件。該連接焊盤(103)形成于該襯底上，通過該連接焊盤形成電連接。擋光層(130，451)形成于該發(fā)光元件和該連接焊盤之間的區(qū)域內(nèi)。該擋光層防止從該發(fā)光元件發(fā)出的光到達連接到該連接焊盤的引線。
文檔編號B41J2/435GK101064330SQ20071010110
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者荻原光彥, 藤原博之, 鷺森友彥, 豬狩友希 申請人:日本沖信息株式會社