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技術 放射線検出器及びその製造方法

出願人 キヤノン電子管デバイス株式会社
発明者 鷹取幸司堀内弘本間克久
出願日 2016年4月4日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-075202
公開日 2017年10月12日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-187339
状態 特許登録済
技術分野
  • -
主要キーワード 各制御ライン 温度環境変化 シグナルライン 加熱硬化型接着剤 常温硬化型接着剤 セラミック系材料 平面センサ エポキシ系紫外線硬化型接着剤
関連する未来課題
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図面 (5)

課題

防湿性能の向上と、省スペース化とを図ることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。

解決手段

実施形態に係る放射線検出器は、平面形状が四角形基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、前記基板の第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが前記複数の光電変換素子と電気的に接続された複数の配線パッドと、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む枠状の壁体と、前記基板の上方であって、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間に設けられた充填部と、を備えている。 前記第1の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第1の辺に対向する第2の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短い。

概要

背景

放射線検出器の一例にX線検出器がある。X線検出器においては、X線シンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換し、この蛍光をアモルファスシリコン(a−Si)フォトダイオード、あるいはCCD(Charge Coupled Device)などの光電変換素子を用いて信号電荷に変換することでX線画像を取得している。
また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ層の上に反射層をさらに設ける場合もある。

ここで、水蒸気などに起因する解像度特性劣化を抑制するために、シンチレータ層と反射層は、外部雰囲気から隔離する必要がある。特に、シンチレータ層が、ヨウ化セシウム(CsI):タリウム(Tl)やヨウ化セシウム(CsI):ナトリウム(Na)などからなる場合には、湿度などによる解像度特性の劣化が大きくなるおそれがある。
そのため、シンチレータ層を囲む枠状の壁体を設け、壁体の上端アルミニウムなどからなるカバー接着する技術が提案されている。

しかしながら、シンチレータ層の側面と壁体の内面との間に大きな空間があると、壁体の内側に侵入した水蒸気がシンチレータ層に到達し易くなる。
また、枠状の壁体の周辺には、フレキシブルプリント基板が接続される配線パッドが設けられる。そのため、単に、枠状の壁体を設けるようにすると、有効画素エリアの周辺に設けることが必要となる領域の寸法が増加し、ひいては放射線検出器の寸法の増加や重量の増加を招くおそれがある。
そこで、防湿性能の向上と、省スペース化とを図ることができる技術の開発が望まれていた。

概要

防湿性能の向上と、省スペース化とをることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。実施形態に係る放射線検出器は、平面形状が四角形基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、前記基板の第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが前記複数の光電変換素子と電気的に接続された複数の配線パッドと、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む枠状の壁体と、前記基板の上方であって、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間に設けられた充填部と、を備えている。 前記第1の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第1の辺に対向する第2の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短い。

目的

そこで、防湿性能の向上と、省スペース化とを図ることができる技術の開発が望まれていた

効果

実績

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請求項1

平面形状が四角形基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、前記基板の第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが前記複数の光電変換素子と電気的に接続された複数の配線パッドと、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む枠状の壁体と、前記基板の上方であって、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間に設けられた充填部と、を備え、前記第1の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第1の辺に対向する第2の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短い放射線検出器

請求項2

前記複数の配線パッドは、前記基板の前記第1の辺に隣り合う第3の辺の近傍にも設けられ、前記第3の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第3の辺に対向する第4の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短い請求項1記載の放射線検出器。

請求項3

前記壁体は、無機材料からなるフィラー材および吸湿材の少なくともいずれかと、樹脂とを含み、前記充填部は、前記基板、シンチレータ層、および前記壁体と接着されている請求項1または2に記載の放射線検出器。

請求項4

前記基板の一方の面の、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間には、前記シンチレータ層の材料からなる層が設けられている請求項1〜3のいずれか1つに記載の放射線検出器。

請求項5

平面形状が四角形の基板の一方の面側に、複数の光電変換素子と、前記基板の第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが前記複数の光電変換素子と電気的に接続された複数の配線パッドと、を形成する工程と、前記複数の光電変換素子の上に、シンチレータ層を形成する工程と、前記基板の上に、前記シンチレータ層を囲む枠状の壁体を形成する工程と、前記基板の上方であって、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間に、充填部を形成する工程と、を備え、前記枠状の壁体を形成する工程において、前記第1の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第1の辺に対向する第2の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短くする放射線検出器の製造方法。

請求項6

前記複数の配線パッドを形成する工程において、前記複数の配線パッドは、前記基板の前記第1の辺に隣り合う第3の辺の近傍にも設けられ、前記枠状の壁体を形成する工程において、前記第3の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第3の辺に対向する第4の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短くする請求項5記載の放射線検出器の製造方法。

請求項7

前記枠状の壁体を形成する工程において、前記基板の上に、無機材料からなるフィラー材および吸湿材の少なくともいずれかと、樹脂とを含む材料を枠状に塗布し、前記充填部を形成する工程において、前記基板の上方であって、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間に、無機材料からなるフィラー材および吸湿材の少なくともいずれかと、樹脂とを含む材料を充填する請求項5または6に記載の放射線検出器の製造方法。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、放射線検出器及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

放射線検出器の一例にX線検出器がある。X線検出器においては、X線シンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換し、この蛍光をアモルファスシリコン(a−Si)フォトダイオード、あるいはCCD(Charge Coupled Device)などの光電変換素子を用いて信号電荷に変換することでX線画像を取得している。
また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ層の上に反射層をさらに設ける場合もある。

0003

ここで、水蒸気などに起因する解像度特性劣化を抑制するために、シンチレータ層と反射層は、外部雰囲気から隔離する必要がある。特に、シンチレータ層が、ヨウ化セシウム(CsI):タリウム(Tl)やヨウ化セシウム(CsI):ナトリウム(Na)などからなる場合には、湿度などによる解像度特性の劣化が大きくなるおそれがある。
そのため、シンチレータ層を囲む枠状の壁体を設け、壁体の上端アルミニウムなどからなるカバー接着する技術が提案されている。

0004

しかしながら、シンチレータ層の側面と壁体の内面との間に大きな空間があると、壁体の内側に侵入した水蒸気がシンチレータ層に到達し易くなる。
また、枠状の壁体の周辺には、フレキシブルプリント基板が接続される配線パッドが設けられる。そのため、単に、枠状の壁体を設けるようにすると、有効画素エリアの周辺に設けることが必要となる領域の寸法が増加し、ひいては放射線検出器の寸法の増加や重量の増加を招くおそれがある。
そこで、防湿性能の向上と、省スペース化とを図ることができる技術の開発が望まれていた。

先行技術

0005

特開2001−188086号公報
特開平5−242841号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明が解決しようとする課題は、防湿性能の向上と、省スペース化とを図ることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

実施形態に係る放射線検出器は、平面形状が四角形基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、前記基板の第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが前記複数の光電変換素子と電気的に接続された複数の配線パッドと、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む枠状の壁体と、前記基板の上方であって、前記壁体の内面と、前記シンチレータ層の側面と、の間に設けられた充填部と、を備えている。
前記第1の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離は、前記第1の辺に対向する第2の辺側における、前記壁体の内面と前記シンチレータ層の側面との間の距離よりも短い。

図面の簡単な説明

0008

第1の実施形態に係るX線検出器1を例示するための模式斜視図である。
X線検出器1の模式平面図である。
(a)は、図2におけるA−A線断面の模式図である。(b)は、図2におけるB−B線断面の模式図である。
シンチレータ層5の側面近傍の模式断面図である。

実施例

0009

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてX線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「X線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。

0010

(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係るX線検出器1について例示をする。
図1は、第1の実施形態に係るX線検出器1を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図1においては、反射層6、防湿体7、充填部8、壁体9、接着層10などを省いて描いている。
図2は、X線検出器1の模式平面図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図2においては、フレキシブルプリント基板2e1、2e2、画像伝送部4などを省いて描いている。
図3(a)は、図2におけるA−A線断面の模式図である。
図3(b)は、図2におけるB−B線断面の模式図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図3(a)、(b)においては、制御ライン(又はゲートライン)2c1、データライン(又はシグナルライン)2c2などを省いて描いている。

0011

放射線検出器であるX線検出器1は、放射線画像であるX線画像を検出するX線平面センサである。X線検出器1は、例えば、一般医療用途などに用いることができる。ただし、X線検出器1の用途は、一般医療用途に限定されるわけではない。

0012

図1図2図3(a)、(b)に示すように、X線検出器1には、アレイ基板2、信号処理部3、画像伝送部4、シンチレータ層5、反射層6、防湿体7、充填部8、壁体9、および接着層10が設けられている。

0013

アレイ基板2は、基板2a、光電変換部2b、制御ライン2c1、データライン2c2、および保護層2fを有する。

0014

基板2aは、板状を呈している。基板2aの平面形状は四角形となっている。基板2aは、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。
光電変換部2bは、基板2aの一方の表面に複数設けられている。
光電変換部2bは、矩形状を呈し、制御ライン2c1とデータライン2c2とで画された領域に設けられている。複数の光電変換部2bは、マトリクス状に並べられている。
なお、1つの光電変換部2bは、1つの画素(pixel)に対応する。

0015

複数の光電変換部2bのそれぞれには、光電変換素子2b1と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)2b2が設けられている。
また、光電変換素子2b1において変換した信号電荷を蓄積する図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。図示しない蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ2b2の下に設けることができる。ただし、光電変換素子2b1の容量によっては、光電変換素子2b1が図示しない蓄積キャパシタを兼ねることができる。

0016

光電変換素子2b1は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
薄膜トランジスタ2b2は、蛍光が光電変換素子2b1に入射することで生じた電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ2b2は、アモルファスシリコン(a−Si)やポリシリコン(P−Si)などの半導体材料を含むものとすることができる。薄膜トランジスタ2b2は、ゲート電極ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ2b2のゲート電極は、対応する制御ライン2c1と電気的に接続される。薄膜トランジスタ2b2のソース電極は、対応するデータライン2c2と電気的に接続される。薄膜トランジスタ2b2のドレイン電極は、対応する光電変換素子2b1と図示しない蓄積キャパシタとに電気的に接続される。

0017

複数の配線パッド2d1は、基板2aの第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが複数の光電変換素子2b1と電気的に接続されている。
複数の配線パッド2d2は、基板2aの、第1の辺に隣り合う第3の辺の近傍に設けられ、それぞれが複数の光電変換素子2b1と電気的に接続されている。

0018

制御ライン2c1は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。制御ライン2c1は、例えば、行方向に延びている。
複数の制御ライン2c1は、基板2aの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド2d1とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド2d1には、フレキシブルプリント基板2e1に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板2e1に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部3に設けられた図示しない制御回路とそれぞれ電気的に接続されている。

0019

データライン2c2は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。データライン2c2は、例えば、列方向に延びている。
複数のデータライン2c2は、基板2aの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド2d2とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド2d2には、フレキシブルプリント基板2e2に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板2e2に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部3に設けられた図示しない増幅変換回路とそれぞれ電気的に接続されている。

0020

保護層2fは、光電変換部2b、制御ライン2c1、およびデータライン2c2を覆うように設けられている。保護層2fは、シンチレータ層5が設けられる領域に設けられていてもよいし、シンチレータ層5が設けられる領域の外側にまで設けられていてもよい。

0021

保護層2fは、絶縁性材料から形成することができる。保護層2fは、無機材料(例えば、窒化ケイ素など)、有機材料アクリル系樹脂など)から形成することができる。
この場合、シンチレータ層5が設けられる領域(シンチレータ層5の下層)には、有機材料からなる保護層2fが設けられるようにすることが好ましい。この様にすれば、シンチレータ層5とアレイ基板2との間の密着力接合強度)を高くすることができる。
また、アレイ基板2の、シンチレータ層5の側面と壁体9の内面9aとの間に露出する領域(充填部8の下層)には、無機材料からなる保護層2fが設けられるか、あるいは、保護層2fが設けられず基板2aが露出するようにすることが好ましい。この様にすれば、充填部8とアレイ基板2との間の密着力を高くすることができる。

0022

信号処理部3は、基板2aの、光電変換部2bが設けられる側とは反対側に設けられている。
信号処理部3には、図示しない制御回路と、図示しない増幅・変換回路とが設けられている。
図示しない制御回路は、各薄膜トランジスタ2b2の動作、すなわちオン状態およびオフ状態を制御する。例えば、図示しない制御回路は、フレキシブルプリント基板2e1と配線パッド2d1と制御ライン2c1とを介して、制御信号S1を各制御ライン2c1毎に順次印加する。制御ライン2c1に印加された制御信号S1により薄膜トランジスタ2b2がオン状態となり、光電変換部2bからの画像データ信号S2が受信できるようになる。

0023

図示しない増幅・変換回路は、例えば、複数の電荷増幅器並列直列変換器、およびアナログ−デジタル変換器を有している。
複数の電荷増幅器は、各データライン2c2にそれぞれ電気的に接続されている。
複数の並列−直列変換器は、複数の電荷増幅器にそれぞれ電気的に接続されている。
複数のアナログ−デジタル変換器は、複数の並列−直列変換器にそれぞれ電気的に接続されている。
図示しない複数の電荷増幅器は、データライン2c2と配線パッド2d2とフレキシブルプリント基板2e2とを介して、各光電変換部2bからの画像データ信号S2を順次受信する。

0024

そして、図示しない複数の電荷増幅器は、受信した画像データ信号S2を順次増幅する。
図示しない複数の並列−直列変換器は、増幅された画像データ信号S2を順次直列信号に変換する。
図示しない複数のアナログ−デジタル変換器は、直列信号に変換された画像データ信号S2をデジタル信号に順次変換する。

0025

画像伝送部4は、配線4aを介して、信号処理部3の図示しない増幅・変換回路と電気的に接続されている。なお、画像伝送部4は、信号処理部3と一体化されていてもよい。

0026

画像伝送部4は、図示しない複数のアナログ−デジタル変換器によりデジタル信号に変換された画像データ信号S2に基づいて、X線画像を構成する。構成されたX線画像のデータは、画像伝送部4から外部の機器に向けて出力される。

0027

シンチレータ層5は、複数の光電変換素子2b1の上に設けられ、入射するX線を可視光すなわち蛍光に変換する。
シンチレータ層5は、例えば、ヨウ化セシウム(CsI):タリウム(Tl)、ヨウ化セシウム(CsI):ナトリウム(Na)、ヨウ化ナトリウム(NaI):タリウム(Tl)などを用いて形成することができる。

0028

シンチレータ層5は、柱状結晶集合体となっている。
柱状結晶の集合体からなるシンチレータ層5は、例えば、真空蒸着法などを用いて形成することができる。
シンチレータ層5の厚み寸法は、例えば、600μm程度とすることができる。柱状結晶の柱(ピラー)の太さ寸法は、例えば、最表面で8μm〜12μm程度とすることができる。

0029

反射層6は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射層6は、シンチレータ層5において生じた蛍光のうち、光電変換部2bが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部2bに向かうようにする。

0030

反射層6は、シンチレータ層5のX線の入射側を覆っている。
すなわち、反射層6は、防湿体7とシンチレータ層5との間に設けられ、シンチレータ層5において発生した蛍光を反射する。
反射層6は、例えば、酸化チタン(TiO2)などの光散乱性粒子を含む樹脂をシンチレータ層5上に塗布することで形成することができる。また、反射層6は、例えば、銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ層5上に成膜することで形成することもできる。
また、反射層6は、例えば、少なくとも表面が銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる板を用いて形成することもできる。

0031

なお、図3(a)、(b)に例示をした反射層6は、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層5のX線の入射側に塗布し、これを乾燥させることで形成したものである。
この場合、反射層6の厚み寸法は、120μm程度とすることができる。
なお、反射層6は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。
以下においては、反射層6が設けられる場合を例示する。

0032

防湿体7は、空気中に含まれる水蒸気により、反射層6の特性やシンチレータ層5の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。
防湿体7は、壁体9、反射層6(シンチレータ層5)、および充填部8の上方を覆っている。この場合、防湿体7と、反射層6の上面との間に隙間があってもよいし、防湿体7と反射層6の上面が接触するようにしてもよい。
例えば、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体7と、充填部8の上面および壁体9の上端とを接着すれば、大気圧により防湿体7と反射層6の上面とが接触する。

0033

防湿体7は、周縁部近傍が充填部8の上面および壁体9の上端と接着されている。
防湿体7は、膜状または箔状または薄板状を呈している。
防湿体7は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。
防湿体7は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいは、樹脂膜と無機材料(アルミニウムやアルミニウム合金などの金属、SiO2、SiON、Al2O3などのセラミック系材料)からなる膜とが積層された低透湿防湿膜水蒸気バリアフィルム)などから形成することができる。
この場合、実効的な透湿係数がほとんどゼロであるアルミニウムやアルミニウム合金などを用いて防湿体7を形成すれば、防湿体7を透過する水蒸気をほぼ完全になくすことができる。

0034

また、防湿体7の厚み寸法は、X線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。
この場合、防湿体7の厚み寸法を長くしすぎるとX線の吸収が大きくなりすぎる。防湿体7の厚み寸法を短くしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。
防湿体7は、例えば、厚み寸法が0.1mmのアルミニウム箔を用いて形成することができる。

0035

充填部8は、基板2aの上方であって、シンチレータ層5の側面と、壁体9の内面9aとの間に設けられている。
充填部8の上面の位置は、反射層6の上面の位置と同程度とすることができる。
充填部8の上面の位置は、壁体9の上端の位置より少し低くすることができる。
充填部8の上面の位置が、壁体9の上端の位置より少し低くなるようにすれば、壁体9の内側に材料を充填して充填部8を形成する際に、材料が壁体9の上端を超えてあふれ出ないようにすることができる。

0036

充填部8は、壁体9の内面9aおよびシンチレータ層5の側面と接着されている。
また、充填部8は、基板2aおよび保護層2fの少なくともいずれかと接着されている。

0037

なお、図3(a)、(b)に例示をしたものの場合には、保護層2fはシンチレータ層5が設けられる領域の外側にまで設けられていないので、充填部8は基板2aと接着されている。
また、充填部8は、接着層10により防湿体7と接着されている。

0038

充填部8は、低い透湿係数を有するものとすることができる。充填部8は、例えば、無機材料からなるフィラー材と、樹脂を含むものとすることができる。
フィラー材は、例えば、タルク滑石:Mg3Si4O10(OH)2)などを含むものとすることができる。

0039

ここで、フィラー材は、透湿量を少なくするために添加される。そのため、フィラー材の濃度を余り低くしすぎると、透湿量が多くなって、解像度特性が劣化するおそれがある。
そのため、フィラー材は、含有濃度を高くしても不具合が生じにくいものとすることが好ましい。

0040

タルクは、低硬度の無機材料であり、滑り性が高い。そのため、タルクを含むフィラー材を高い濃度で含有させても、充填部8の形状変形が困難となることがない。

0041

この場合、タルクを含むフィラー材の粒径が、数μmから数十μm程度となるようにすれば、タルクの濃度(充填密度)を高めることができる。
タルクの濃度を高めれば、樹脂のみの場合と比較して透湿係数を1ケタ程度低くすることができる。
例えば、充填部8に含まれるタルクからなるフィラー材の濃度は、50重量%以上とすることができる。

0042

また、充填部8に含まれる樹脂は、X線に対する耐性が高いものとすることが好ましい。充填部8に含まれる樹脂は、例えば、エポキシ系樹脂とすることができる。
充填部8を形成するための材料は、例えば、フィラー材を含有させたエポキシ系紫外線硬化型接着剤、フィラー材を含有させたエポキシ常温硬化型接着剤、フィラー材を含有させたエポキシ系加熱硬化型接着剤などとすることができる。

0043

また、充填部8は、吸湿材と、樹脂(例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂など)を含むものとすることもできる。
この場合、充填部8を形成するための材料は、例えば、吸湿材である塩化カルシウムと、バインダ樹脂(例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂など)と、溶媒を混合して作成したものとすることができる。

0044

また、充填部8を形成するための材料に、エポキシ化亜麻仁油などのエポキシ化植物油をさらに加えて、可撓性を有する充填部8が形成されるようにすることができる。
可撓性を有する充填部8とすれば、熱応力外力により、充填部8が壁体9、シンチレータ層5、基板2a、防湿体7などから剥がれるのを抑制することができる。

0045

壁体9は、低い透湿係数を有するものとすることができる。
壁体9は、例えば、無機材料からなるフィラー材と、樹脂(例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂など)を含む。
壁体9の材料は、充填部8の材料と同様とすることができる。
また、壁体9は、金属などからなる枠状体とすることもできる。
また、壁体9は、金属などからなる枠状の板を積層したものとすることもできる。

0046

壁体9は、枠状を呈している。壁体9は、基板2aの一方の面側に設けられ、シンチレータ層5を囲んでいる。壁体9は、平面視において、シンチレータ層5よりは外側であって、複数の配線パッド2d1、2d2が設けられる領域よりは内側に設けられている。

0047

ここで、低い透湿係数を有する充填部8および壁体9を設ければ、防湿性能の向上を図ることができる。しかしながら、充填部8および壁体9を設けるためには、有効画素エリアPの周辺に大きなスペースが必要となる。
またさらに、図2に示すように、平面形状が四角形の基板2aの一方の辺の近傍には、複数の配線パッド2d1、2d2が設けられている。そのため、複数の配線パッド2d1、2d2が設けられている側においては、必要となるスペースがさらに大きくなる。
この場合、単に、充填部8および壁体9を設ければ、X線検出器1の寸法の増加や重量の増加を招くおそれがある。

0048

そこで、本実施の形態に係るX線検出器1においては、図3(a)に示すように、複数の配線パッド2d1、2d2が設けられる側において、シンチレータ層5の側面と、壁体9の内面9aとの間の距離L1がなるべく短くなるようにしている。距離L1には特に限定がなく、シンチレータ層5の側面と、壁体9の内面9aとが接触しなければよい。すなわち、距離L1がゼロを超えていればよい。

0049

距離L1を短くすれば、省スペース化を図ることができる。
この場合、低い透湿係数を有する充填部8および壁体9を設ければ、高い防湿性能を得ることができるので、距離L1を短くしてもシンチレータ層5の特性が劣化するのを抑制することができる。

0050

一方、図2に示すように、基板2aの、複数の配線パッド2d1、2d2が設けられている側と対向する側(対辺側)の辺の近傍には、配線パッド2d1、2d2が設けられていない。
そこで、図3(b)に示すように、基板2aの、複数の配線パッド2d1、2d2が設けられている側と対向する側においては、シンチレータ層5の側面と、壁体9の内面9aとの間の距離L2が距離L1よりも長くなるようにしている。例えば、距離L1は1mm未満、距離L2は0.5mm以上、2mm以下とすることができる。
この場合、距離L2は、距離L1に対して同じもしくは長くなるようにしている。
例えば、距離L1が、0.5mm未満の場合には、距離L2は0.5mm以上2mm以下とすることが出来る。
距離L1が、1mm未満の場合には、距離L2は1mm以上2mm以下とすることが出来る。

0051

距離L2を長くすれば、壁体9と基板2aとの間から壁体9の内部に水蒸気が侵入したとしても、シンチレータ層5に到達するまでの距離を長くすることができる。そのため、シンチレータ層5の特性が劣化するのをさらに抑制することができる。

0052

すなわち、本実施の形態においては、第1の辺側(複数の配線パッドが設けられる側の辺側)における、壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間の距離L1は、第1の辺に対向する第2の辺側における、壁体9の内面9aと前記シンチレータ層の側面との間の距離L2よりも短くなっている。
また、第1の辺に隣り合う第3の辺側(複数の配線パッドが設けられる側の辺側)における、壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間の距離は、第3の辺に対向する第4の辺側における、壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間の距離よりも短くなっている。

0053

この場合、基板2aの各辺側において、シンチレータ層5と、基板2aの周端面との間の距離L3が、等しくなるようにすることもできる。すなわち、平面視において、シンチレータ層5の中心と、基板2aの中心とが重なるようにすることもできる。

0054

本実施の形態に係るX線検出器1によれば、防湿性能の向上と、省スペース化とを図ることができる。

0055

接着層10は、防湿体7と、充填部8の上面および壁体9の上端との間に設けられ、防湿体7の周縁近傍と、充填部8の上面および壁体9の上端とを接着している。
接着層10は、例えば、遅延硬化型接着剤常温(自然)硬化型接着剤、および加熱硬化型接着剤のいずれかが硬化することで形成されたものとすることができる。

0056

図4は、シンチレータ層5の側面近傍の模式断面図である。
真空蒸着法を用いてシンチレータ層5を形成すると、シンチレータ層5の材料が蒸着マスクを回り込むなどしてシンチレータ層5の周囲に付着する場合がある。
そのため、基板2aの面の、壁体9の内面9aと、シンチレータ層5の側面との間には、シンチレータ層5の材料からなる層5aが設けられる場合がある。
層5aの上に壁体9を形成すると、壁体9と基板2aとの間の密着力が低下するおそれがある。壁体9と基板2aとの間の密着力が低下すると、壁体9と基板2aとの間を水蒸気が透過しやすくなるので、防湿性能が低下するおそれがある。
また、層5aの上に壁体9を形成し、長期間使用すると、層5aが潮解し、壁体9が剥離したり、壁体9と基板2aとの間の密着力が著しく低下したりするおそれもある。

0057

シンチレータ層5の材料の回り込みは、蒸着マスクの形状や成膜条件などにより少なくすることができる。しかしながら、材料の付着を全く無くすことが難しい場合もある。

0058

そのため、材料の付着が生じ得る場合には、図4に示すように、層5aの外側に壁体9を形成するようにすることが好ましい。
この様にすれば、材料の付着を無くすことが難しい場合であっても、防湿性能の向上を図ることができる。

0059

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るX線検出器1の製造方法について例示をする。
まず、アレイ基板2を作成する。
アレイ基板2は、例えば、基板2aの上に光電変換部2b、制御ライン2c1、データライン2c2、配線パッド2d1、配線パッド2d2、および保護層2fなどを順次形成することで作成することができる。
例えば、平面形状が四角形の基板2aの一方の面側に、複数の光電変換素子2b1と、基板2aの第1の辺の近傍に設けられ、それぞれが複数の光電変換素子2b1と電気的に接続された複数の配線パッド2d1と、を形成する。また、複数の配線パッド2d2は、基板2aの第1の辺に隣り合う第3の辺の近傍に形成する。
アレイ基板2は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。

0060

次に、アレイ基板2上に、シンチレータ層5を形成する。シンチレータ層5は、複数の光電変換部2bが形成された領域を覆うように形成される。
シンチレータ層5は、例えば、真空蒸着法などを用いて、ヨウ化セシウム:タリウム、ヨウ化セシウム:ナトリウム、ヨウ化ナトリウム:タリウムなどからなる膜を成膜することで形成することができる。この場合、シンチレータ層5の厚み寸法は、600μm程度とすることができる。また、シンチレータ層5は、柱状結晶の集合体となる。柱状結晶の柱の太さ寸法は、最表面で8〜12μm程度とすることができる。

0061

次に、シンチレータ層5の表面(X線の入射側の面)を覆うように反射層6を形成する。
反射層6は、例えば、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層5上に塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。

0062

次に、アレイ基板2の上に、フィラー材と、樹脂とを含み、シンチレータ層5を囲む枠状の壁体9を形成する。
壁体9は、例えば、フィラー材(例えば、タルクからなるフィラー材)と、樹脂(例えば、エポキシ系樹脂など)と、溶媒を混合して作成した材料を、シンチレータ層5の周囲に枠状に塗布し、これを硬化させることで形成することができる。
なお、壁体9を形成するための材料の塗布は、例えば、ディスペンサー装置などを用いて行うことができる。
この場合、フィラー材が添加された樹脂の塗布と、硬化とを複数回繰り返すことで、壁体9を形成することができる。
また、金属や樹脂などからなる枠状の壁体9をアレイ基板2の上に接着することもできる。
金属や樹脂などからなる板状の部材をアレイ基板2の上に接着することで壁体9を形成することもできる。

0063

壁体9を形成する際には、壁体9の上端の位置が、反射層6の上面の位置よりも若干高くなるようにする。
また、第1の辺側における、壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間の距離L1は、第1の辺に対向する第2の辺側における、壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間の距離よりも短くする。
第1の辺に隣り合う第3の辺側における、壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間の距離は、第3の辺に対向する第4の辺側における、壁体9の内面9aとシンチレータ層の側面との間の距離よりも短くする。

0064

次に、基板2aの上方であって、壁体9の内面9aと、シンチレータ層5の側面との間に充填部8を形成する。
充填部8は、例えば、充填部8を形成するための材料を壁体9の内面9aとシンチレータ層5の側面との間に充填し、これを硬化させることで形成することができる。
充填部8を形成するための材料は、例えば、フィラー材および吸湿材の少なくともいずれかと、樹脂と、溶媒を混合して作成することができる。
充填部8を形成するための材料は、例えば、フィラー材および吸湿材の少なくともいずれかを含有させたエポキシ系紫外線硬化型接着剤、フィラー材および吸湿材の少なくともいずれかを含有させたエポキシ系常温硬化型接着剤、フィラー材および吸湿材の少なくともいずれかを含有させたエポキシ系加熱硬化型接着剤などとすることができる。
充填部8を形成するための材料の充填は、例えば、ディスペンサー装置などを用いて行うことができる。

0065

ここで、充填部8を形成するための材料は、充填をやりやすくするために、粘度を低くすることが好ましい。粘度は、アレイ基板2を水平な台やステージに置いた状態で自然とレベリングされる程度とすることが好ましい。粘度は、例えば、5Pa・s〜20Pa・s程度とすることが好ましい。この様な粘度とすれば、濡れ広がりとレベリングに要する時間を短縮することができるので生産性を向上させることができる。

0066

また、シンチレータ層5の側面と壁体9の内面9aとの間の距離L2が長いために、塗布高さを塗布圧や塗布スピードにより調整することが難しい場合もある。この様な場合には、塗布した部分が硬化する前に、重ねるようにして数回塗布することで、塗布高さを調整するようにすればよい。
この際、重ねるようにして数回塗布した際に界面が形成されるおそれがる。界面は、外部からの水蒸気の侵入経路となるので、界面が形成されると防湿性能が低下するおそれがある。本実施の形態においては、充填部8を形成するための材料の粘度を低くしているので、界面が形成されるのを抑制することができ、ひいては防湿性能の向上を図ることができる。

0067

また、前述したように、充填部8を形成するための材料は、加熱によって硬化したり、一定量の紫外線照射することで硬化したりするので、硬化の制御がし易い。
また、充填部8を形成するための材料が硬化する前に、微弱振動を加えたり、表面へエアブローを与えたりすることで塗れ広がりが早くなるようにして、充填部8の形成時間を短縮することもできる。

0068

また、充填部8とアレイ基板2の密着力(接合強度)は、アレイ基板2の表面の材料により変化し得る。この場合、シンチレータ層5の下層(保護層2f)が有機材料から形成されていれば、シンチレータ層5とアレイ基板2との間の密着力を高くすることができる。一方、充填部8の下層(保護層2fや基板2a)が無機材料から形成されていれば、充填部8とアレイ基板2との間の密着力を高くすることができる。そのため、アレイ基板2の、シンチレータ層5の側面と壁体9の内面9aとの間に露出する領域は無機材料を含むものとすることが好ましい。

0069

次に、防湿体7の周縁部近傍を、壁体9および充填部8に接着する。
例えば、壁体9の上端および充填部8の上面に、紫外線照射後遅延して硬化が進行する遅延硬化型接着剤を塗布し、紫外線照射後に、防湿体7を載せるようにする。
遅延硬化型接着剤が硬化することで接着層10が形成され、防湿体7と、壁体9の上端および充填部8の上面とが接着される。
なお、接着剤は、常温硬化型接着剤や加熱硬化型接着剤などであってもよい。
また、大気圧よりも減圧された環境(例えば、10KPa程度)において、防湿体7の周縁部近傍を、壁体9の上端および充填部8の上面に接着することもできる。

0070

次に、フレキシブルプリント基板2e1、2e2を介して、アレイ基板2と信号処理部3を電気的に接続する。
また、配線4aを介して、信号処理部3と画像伝送部4を電気的に接続する。
その他、回路部品などを適宜実装する。

0071

次に、図示しない筐体の内部にアレイ基板2、信号処理部3、画像伝送部4などを格納する。
そして、必要に応じて、光電変換素子2b1の異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、X線画像試験などを行う。
以上のようにして、X線検出器1を製造することができる。

0072

なお、製品防湿信頼性温度環境変化に対する信頼性を確認するために、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを実施することもできる。

0073

以上のようにして、X線検出器1を製造することができる。

0074

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

0075

1X線検出器、2アレイ基板、2a基板、2b光電変換部、3信号処理部、4画像伝送部、5シンチレータ層、6反射層、7防湿体、8充填部、9壁体、10接着層

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