CN102870006B - 连接基板 - Google Patents

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Abstract

本发明的连接基板（13）具备由多个电介质层（130a~130f）层叠而成的基材（130）、以及贯通相互邻接的电介质层（130c~130f）而设置的多个贯通导体（20）。与多个贯通导体（20）各自形成为一体且相互隔开的多个放射线屏蔽膜（21a~23a），设置于电介质层（130c~130f）中的两个以上的层间部分。将在一个层间部分中与一贯通导体（20）形成为一体的放射线屏蔽膜（21a(21b)）投影至垂直于规定方向的假想平面而获得的区域（PR1）、与将在其他层间部分中与其他贯通导体（20）形成为一体的放射线屏蔽膜（22b）或（22c(22c)）投影至假想平面而获得的区域相互不重合。由此，可保护集成电路器件的读取电路以防放射线，且抑制寄生电容的增加。

Description

连接基板
技术领域
本发明涉及一种用于放射线检测器模块的连接基板。
背景技术
专利文献1中，记载有X射线检测装置中的X射线检测元件搭载用的配线基板。该配线基板包含将多个绝缘层层叠而成的基体、形成于基体上表面的X射线检测元件的安装区域的多个连接垫、以及形成于基体的外表面的多个端子电极。另外，该配线基板包含形成于基体内部以将多个连接垫与多个端子电极加以连接的多个内部配线。多个内部配线包含配置于安装区域下方的多个贯通导体。多个贯通导体跨多个绝缘层相对于绝缘层的层叠方向朝不同方向倾斜而形成，在这些全部的贯通导体的向基体上表面的投影区域内含有安装区域。该配线基板系由该多个贯通导体屏蔽反射X射线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-32936号公报
发明内容
发明所欲解决的问题
近年来，作为用于X射线检查装置等的放射线检测器，包含具有排列成二维状的多个光电转换区域的光电二极管阵列等的光电转换器件、以及配置于光电转换器件上的闪烁器的装置已投入实际应用。这种放射线检测器与以往的使用有X射线感光膜的检测器相比，无需显影，且可实时确认图像等方便性高，在数据的保存性、处理的容易度方面也卓越。
此种放射线检测器中，在多数情形时，光电转换器件安装于基板上。而且，必需放大自光电转换器件输出的微小信号，故而使用内置有与多个光电转换区域对应的多个积分电路等的多个读取电路的集成电路器件。再者，多个读取电路例如包含积分电路。为了装置的小型化，该集成电路器件优选安装于基板的背面侧。
然而，当在基板的一方的板面上安装有光电转换器件，在另一方的板面上安装有集成电路器件时，会产生如下问题。即，入射至闪烁器的放射线的一部分未被闪烁器吸收而透过时，该放射线有可能透过基板而抵达至集成电路器件。集成电路器件的读取电路中，含有例如运算放大器、电容器、或者开关用的MOS(Metal-oxidesemiconductor，金属氧化物半导体)晶体管等的容易受到放射线的影响的电路元件。故而，抵达至集成电路器件的放射线有可能使这些电路元件发生异常。因此，期望由某些对策，保护读取电路以防放射线。
再者，专利文献1中所记载的装置中，多个贯通导体跨多个绝缘层朝不同方向倾斜而形成。而且，由将安装区域配置成包含于这些贯通导体的向基板面的投影区域内，来屏蔽反射X射线。然而，在这种构成中，存在多个贯通导体相互相对，贯通导体相互间的寄生电容增加的问题。
本发明的目的在于提供一种可保护集成电路器件的读取电路以防放射线，且抑制寄生电容的增加的放射线检测器模块用的连接基板。
解决问题的技术手段
本发明的一个实施方式的连接基板用以将光电转换器件搭载于一个板面上，且将集成电路器件搭载于另一个板面上，该光电转换器件在排列成二维状的多个光电转换区域接收来自闪烁器的光，该闪烁器将从规定方向入射的放射线转换成光，该集成电路器件由多个读取电路分别读取自光电转换器件的多个光电转换区域的各个输出的电信号；该连接基板包含：(a)基材，层叠多个电介质层而成；以及(b)金属制的多个贯通导体，贯通多个电介质层中相互邻接的至少三个电介质层而设置，且成为电信号的路径的一部分。该连接基板中，多个放射线屏蔽膜设置于至少三个电介质层中的两个以上的层间部分。多个放射线屏蔽膜与多个贯通导体的各个形成为一体且相互隔开。而且，由将在一个层间部分中与一个贯通导体形成为一体的放射线屏蔽膜投影至垂直于规定方向的假想平面而获得的区域、与由将在其他层间部分中与其他贯通导体形成为一体的放射线屏蔽膜投影至假想平面而获得的区域相互不重合。
另外，本发明的另一实施方式的连接基板用以将光电转换器件搭载于个板面上，且将集成电路器件搭载于另一个板面上，该光电转换器件在排列成二维状的多个光电转换区域接收来自闪烁器的光，该闪烁器将放射线转换成光，该集成电路器件由多个读取电路个别地读取自光电转换器件的多个光电转换区域分别输出的电信号；该连接基板包含：(a)基材，层叠多个电介质层而成；以及(b)金属制的多个贯通导体，贯通多个电介质层的中相互邻接的至少三个电介质层而设置，且成为电信号的路径的一部分。该连接基板中，金属制的多个放射线屏蔽膜设置于至少三个电介质层中的两个以上的层间部分。多个放射线屏蔽膜与多个贯通导体各自形成为一体且相互隔开。而且，由将在一个层间部分中与一贯通导体形成为一体的放射线屏蔽膜投影至与一个板面平行的假想平面而获得的区域、与由将在其他层间部分中与其他贯通导体形成为一体的放射线屏蔽膜投影至假想平面而获得的区域相互不重合。
上述连接基板上，设置有贯通至少三个电介质层的多个贯通导体、以及与多个贯通导体各自形成为一体的金属制的多个放射线屏蔽膜。而且，这些多个放射线屏蔽膜设置于至少三个电介质层中的两个以上的层间部分。根据这种结构，形成于连接基板的内部的多个放射线屏蔽膜保护集成电路器件的读取电路以防放射线。
另外，多个放射线屏蔽膜相互隔开，由将在一个层间部分中与一个贯通导体形成为一体的放射线屏蔽膜投影至假想平面而获得的区域、与由将在另一层间部分中与另一贯通导体形成为一体的放射线屏蔽膜投影至假想平面而获得的区域相互不重合。此处，所谓假想平面，是指垂直于放射线入射方向即规定方向的面，或者当放射线入射方向垂直于连接基板的板面时平行于连接基板的一个板面的面。由此，与一贯通导体及另一贯通导体分别形成为一体的各放射线屏蔽膜相互不相对，因此可降低一个贯通导体与另一贯通导体之间所产生的寄生电容。
如以上说明，根据上述连接基板，可保护集成电路器件的读取电路以防放射线，且抑制寄生电容的增加。
另外，上述连接基板中，也可在多个电介质层中的层间部分中、相对于至少3个电介质层位于一个板面侧的一个或两个以上的层间部分，设置因光电转换器件的电极间距与多个贯通导体的间距的不同而产生的层间配线。
另外，上述连接基板中，各放射线屏蔽膜也可在对应的各贯通导体的周围延伸。
发明效果
根据本发明，可提供一种能够保护集成电路器件的读取电路以防放射线，且抑制寄生电容的增加的放射线检测器模块用的连接基板。
附图说明
图1是表示包含一实施方式的连接基板的放射线检测器模块的结构的剖面图。
图2是表示连接基板以及集成电路器件的内部结构的剖面图。
图3是表示自放射线的入射方向观察的集成电路的各构成要素的配置。
图4是表示读取电路的构成例的等效电路图。
图5是表示将放射线屏蔽膜及单位电路区域投影至假想平面的情况的图。
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面详细说明本发明的连接基板的实施方式。再者，在附图说明中对于相同要素标附相同符号，且省略重复说明。
图1是表示包含一实施方式的连接基板的放射线检测器模块的结构的剖面图。图1所示的放射线检测器模块10A包含闪烁器11、光电二极管阵列12、连接基板13及集成电路器件14。
闪烁器11用以将自规定方向入射的放射线R转换成光的板状构件。放射线R是例如X射线。闪烁器11被分割成排列成M行N列的多个像素，配置于二维光电二极管阵列12的光入射面上。再者，N、M均为2以上的整数。闪烁器11对应于所入射的放射线R产生闪烁光并将放射线像转换成光像，将该光像输出至二维光电二极管阵列12。闪烁器11例如由CsI构成。闪烁器11可设置成覆盖二维光电二极管阵列12，或者可由蒸镀而设置于二维光电二极管阵列12上。
二维光电二极管阵列12是本实施方式中的光电转换器件。二维光电二极管阵列12包含排列成M行N列的二维状的作为多个光电转换区域的多个光电二极管，将来自闪烁器11的光接收至多个光电二极管。二维光电二极管阵列12在与光入射面为相反侧的背面上具有用于所谓倒装芯片安装的导电性接合材料即多个凸块电极12a，这些多个凸块电极12a在二维光电二极管阵列12的背面上排列成M行N列的二维状。二维光电二极管阵列12的平面尺寸为例如20mm×35mm。
连接基板13是将二维光电二极管阵列12搭载于一个板面13a上，将后述集成电路器件14搭载于另一个板面13b上。连接基板13由多个电介质层层叠而成，且含有用以将二维光电二极管阵列12与集成电路器件14电连接的内部配线。另外，在连接基板13的一个板面13a上，将用以安装二维光电二极管阵列12的多个焊盘状配线排列成M行N列的二维状，在另一个板面13b上，将用以安装集成电路器件14的多个焊盘状配线排列成二维状。
集成电路器件14由个别地检测自二维光电二极管阵列12的多个光电二极管各自输出的光电流等的电信号，来读取这些电信号。集成电路器件14具有将对应于二维光电二极管阵列12的多个光电二极管的多个读取电路一并封入一个芯片的构造。此外，成为对这些多个读取电路的输入端子的作为导电性接合材料的多个凸块电极14a，在与连接基板13相对的集成电路器件14的面上排列成二维状。
另外，放射线检测器模块10A进而包括用以将自集成电路器件14输出的电信号输出至外部的可挠性印刷基板15。可挠性印刷基板15的一端电连接于连接基板13的另一方的板面13b上。
另外，放射线检测器模块10A进而包括用以冷却集成电路器件14的散热器16。散热器16连接于集成电路器件14的与连接基板13相对的面的相反侧的面，具有多个翼片向外侧突出的形状。
图2表示连接基板13及集成电路器件14的内部结构的剖面图。再者，该图中图标有二维光电二极管阵列12，但省略了闪烁器11及散热器16的图示。
如图2所示，集成电路器件14包含多个单位电路区域14b及多个电路区域14c。多个单位电路区域14b中，作为多个读取电路，分别包含多个前级放大器。这些多个读取电路分别对应于二维光电二极管阵列12的多个光电二极管，分别自所对应的光电二极管接收光电流等的电信号。再者，在电路区域14c中，设置后级放大器，作为用以进一步放大自单位电路区域14b的读取电路所输出的信号的放大电路。
此处，图3(a)是表示集成电路器件14的构成例的图。图3(a)表示自放射线R的入射方向观察的集成电路器件14的各构成要素的配置。另外，图3(b)是放大表示集成电路器件14所含有的一个单位电路区域14b的图。该集成电路器件14具有例如9mm×11mm等的大小。
如图3(a)所示，单位电路区域14b在集成电路器件14的内部排列成J行K列的二维状。再者，J及K为2以上的整数。各单位电路区域14b中，如图3(b)所示设置有输入垫14e。于该输入垫14e上，设置图1所示的凸块电极14a。另外，这些单位电路区域14b相互隔开，在一个单位电路区域14b与另一单位电路区域14b之间，不存在晶体管或电容器等的电路元件的区域朝行方向及列方向延伸。但是，在该区域，也可存在用以将电路元件相互连接的金属配线。一个单位电路区域14b的尺寸例如为行方向0.5mm，列方向0.5mm，相邻的单位电路区域14b彼此之间隙的间隔例如为0.16mm。
电路区域14c对应于单位电路区域14b的各列配置有K个。这些电路区域14c沿行方向并列配置，各输入端分别与所对应的列的单位电路区域14b电连接。
在单位电路区域14b中所含的作为读取电路的前级放大器、及电路区域14c中所含的作为放大电路的后级放大器中，分别设置开关。继而，可通过使用单位电路区域14b的读取电路的开关指定要读取的行，且可通过使用电路区域14c的放大电路的开关指定要读取的列。
K个电路区域14c的输出端与A/D转换器14d电连接。A/D转换器14d将自各电路区域14c输出的模拟信号转换成数字信号。自A/D转换器14d输出的数字信号经由沿集成电路器件14的边缘排列的多个输入输出垫14f中的一个输出至集成电路器件14的外部。再者，其他输入输出垫14f用于电源电压输入、接地电位等的基准电位的输入、时钟输入等。
图4是表示各单位电路区域14b中所含的读取电路的构成例的等效电路。该等效电路中，读取电路140由积分电路构成，包含运算放大器141、作为反馈电容的电容器142及重置开关143。运算放大器141的非反相输入端子连接于基准电压Vref，运算放大器141的反相输入端子连接于图1所示的二维光电二极管阵列12所包含的一个光电二极管12b的阳极。再者，光电二极管12b的阴极连接于基准电压Vref，对光电二极管12b施加逆向偏压。
电容器142连接于运算放大器141的反相输入端子与输出端子之间。电容器142中，储存自光电二极管12b输出的光电流所产生的电荷。重置开关143相对于电容器142并联连接，重置电容器142中所储存的电荷。重置开关143可由例如MOS晶体管而适当实现。
再次参照图2，详细说明连接基板13。本实施方式的连接基板13包含多个电介质层130a～130f层叠而成的基材130。图2中，表示有六层电介质层130a~130f。基材130的电介质层130a~130f例如由以氧化铝等的陶瓷材料为主原料的陶瓷基板构成。各电介质层130a~130f的厚度例如为100μm以上200μm以下。
另外，连接基板13具有多个贯通导体20。贯通导体20贯通电介质层130a~130f的中相互邻接的至少3个电介质层130c~130f而设置。例如，贯通导体20贯通4个电介质层130c~130f而设置。多个贯通导体20分别与二维光电二极管阵列12的多个光电二极管的各个一一对应，成为自光电二极管输出的光电流的路径的一部分。贯通导体20由例如钨等的金属材料构成，通过将金属材料埋入于形成于电介质层130c~130f的贯通孔中而形成。再者，本实施方式中，相邻的贯通导体20彼此的间距与集成电路器件14的单位电路区域14b间的间距相等，各贯通导体20位于所对应的单位电路区域14b的正上方。相邻的贯通导体20彼此的间距例如为500μm。另外，贯通导体20的直径例如为100μm。
另外，连接基板13具有设置于至少3层的电介质层130c~130f中的两个以上的层间部分的多个放射线屏蔽膜群21~23。图2中，多个放射线屏蔽膜群21~23设置于4层电介质层130c~130f中的3处层间部分。具体而言，放射线屏蔽膜群21设置于电介质层130c及130d的层间部分，放射线屏蔽膜群22设置于电介质层130d及130e的层间部分，放射线屏蔽膜群23设置于电介质层130e及130f的层间部分。
放射线屏蔽膜群21~23分别包含与贯通导体20的个数对应的金属制的多个放射线屏蔽膜。即，放射线屏蔽膜群21包含与贯通导体20同等数量的放射线屏蔽膜21a，放射线屏蔽膜群22包含与贯通导体20同等数量的放射线屏蔽膜22a，放射线屏蔽膜群23包含与贯通导体20同等数量的放射线屏蔽膜23a。这些放射线屏蔽膜21a~23a与所对应的贯通导体20形成为一体，且在该贯通导体20的周围延伸。
各放射线屏蔽膜群21~23中，放射线屏蔽膜彼此相互隔开。即，多个放射线屏蔽膜21a在一个层间部分中相互间隔而设置，多个放射线屏蔽膜22a在其他层间部分中相互间隔而设置，多个放射线屏蔽膜23a进而在其他层间部分上相互间隔而设置。由此，贯通导体20彼此的电性分离得以实现。
放射线屏蔽膜21a的平面形状例如为400μm见方的正方形。另外，相邻的放射线屏蔽膜21a彼此的间隔例如为100μm，放射线屏蔽膜21a的厚度例如为10μm。这些形状尺寸对放射线屏蔽膜22a、23a而言也相同。作为放射线屏蔽膜21a~23a的构成材料，例如优选为钨。放射线屏蔽膜21a~23a可由与在电介质层130c~130f的层间部分上形成所谓贯通焊盘(vialand)的方法同样的方法而容易地形成。
另外，连接基板13进而具有多个层间配线24。层间配线24是因二维光电二极管阵列12的电极间距与多个贯通导体20的间距的不同而产生的配线。层间配线24设置于多个电介质层130a~130f中的层间部分中相对于设有放射线屏蔽膜21a~23a的电介质层130c~130f位于一个板面13a侧的一个或两个以上的层间部分。图2中，层间配线24设置于电介质层130a与电介质层130b的层间部分、以及电介质层130b与电介质层130c的层间部分。
此处，说明连接基板13的放射线屏蔽膜21a、22a及23a与集成电路器件14的多个单位电路区域14b的相对位置关系。为作该说明，导入用以投影放射线屏蔽膜及单位电路区域的假想平面的概念。假想平面定义为与图1所示的放射线R的入射方向即规定方向垂直的面。或者，在该入射方向大致垂直于连接基板13的板面13a、13b的情形时，假想平面也可定义为与板面13a或13b平行的面。
图5表示将连接基板13的多个放射线屏蔽膜21a~23a与集成电路器件14的多个单位电路区域14b投影至假想平面VP的情况。图5中，PR1表示由将多个放射线屏蔽膜21a、22a及23a投影至假想平面VP而获得的区域。另外，PR2表示由将多个单位电路区域14b投影至假想平面VP而获得的区域。另外，PR3表示由将多个贯通导体20投影至假想平面VP而获得的区域。
如图5所示，多个区域PR1相互隔开，而相互不重合。这些区域PR1是对放射线屏蔽膜21a~23a而言共通的投影区域。即，在一个层间部分中与一个贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21a的相关区域PR1、与在其他层间部分中与其他贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21b或21c的相关区域PR1相互不重合。另外，在一个层间部分中与一个贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21b的相关区域PR1、与在其他层间部分中与其他贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21c的相关区域PR1相互不重合。由此，与一个贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21a~23a、和与其他贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21a~23a相互不相对，因此可降低多个贯通导体20之间所产生的寄生电容。因此，可降低自二维光电二极管阵列12的多个光电二极管所输出的光电流等的电信号上所重叠的噪声。
另外，在本实施方式的连接基板13中，由多个放射线屏蔽膜21a~23a的各个保护所对应的各单位电路区域14b以防放射线。另外，通过多个放射线屏蔽膜21a~23a的间隙的放射线R可抵达至集成电路器件14，但在其抵达部位并不存在单位电路区域14b，从而放射线R所引起的影响变得轻微。
如此，根据本实施方式的连接基板13，可保护集成电路器件14的读取电路以防放射线，且抑制寄生电容的增加。
另外，在本实施方式的连接基板13中，多个放射线屏蔽膜21a的各个与所对应的贯通导体20形成为一体。就多个放射线屏蔽膜22a及23a而言也相同。如此，与贯通导体20形成为一体的放射线屏蔽膜21a~23a不会妨碍贯通导体20的配置，因此无需形成绕过放射线屏蔽材料的复杂配线。
另外，如图5所示，在本实施方式的连接基板13中，由将多个放射线屏蔽膜21a~23a投影至假想平面VP而获得的多个区域PR1各个，分别包含由将多个单位电路区域14b投影至假想平面VP而获得的多个区域PR2。换而言的，若自放射线R的入射方向或垂直于板面13a的方向观察，则多个单位电路区域14b被多个放射线屏蔽膜21a完全覆盖。关于多个放射线屏蔽膜22a及多个放射线屏蔽膜23a也相同。连接基板13的放射线屏蔽膜21a~23a也可如上所述配置，由此可更有效地保护集成电路器件14的读取电路以防放射线。
另外，如上述实施方式那样，放射线屏蔽膜21a~23a也可在所对应的贯通导体20的周围延伸。由此，放射线屏蔽膜21a~23a分别可较佳地保护所对应的各单位电路区域14b以防放射线。
本发明的连接基板并不限定于上述实施方式，此外也可进行各种变形。例如，在上述实施方式中，将放射线屏蔽膜21a~23a设置于4个电介质层130c~130f中的3个层间部分，但通过放射线屏蔽膜设置于至少3个电介质层中的两个以上的层间部分，可获得与上述实施方式同样的效果。
产业上的可利用性
本发明可用作能够保护集成电路器件的读取电路以防放射线，且抑制寄生电容的增加的放射线检测器模块用的连接基板。
符号说明
10A放射线检测器模块
11闪烁器
12二维光电二极管阵列
12a凸块电极
12b光电二极管
13连接基板
13a、13b板面
14集成电路器件
14a凸块电极
14b单位电路区域
14c电路区域
14dA/D转换器
14e输入垫
14f输入输出垫
15可挠性印刷基板
16散热器
20贯通导体
21、22、23放射线屏蔽膜群
21a、22a、23a放射线屏蔽膜
24层间配线
130基材
130a~130f电介质层
140读取电路
141运算放大器
142电容器
143重置开关

Claims (5)

1.一种连接基板，其特征在于，
是用于将光电转换器件搭载于一个板面上，且将集成电路器件搭载于另一个板面上的连接基板，该光电转换器件在排列成二维状的多个光电转换区域接收来自闪烁器的光，该闪烁器将从规定方向入射的放射线转换成光，该集成电路器件由多个读取电路分别读取自所述光电转换器件的所述多个光电转换区域的各个输出的电信号，
具备：
基材，层叠多个电介质层而成；以及
金属制的多个贯通导体，贯通所述多个电介质层中相互邻接的至少三个所述电介质层而设置，且成为所述电信号的路径的一部分，
与所述多个贯通导体的各个形成为一体且相互隔开的金属制的多个放射线屏蔽膜，设置于所述至少三个电介质层中的两个以上的层间部分，
将与一个所述贯通导体形成为一体的所述放射线屏蔽膜投影至垂直于所述规定方向的假想平面的区域、与将与所述一个贯通导体不形成为一体的其他放射线屏蔽膜投影至所述假想平面的区域之间具有间隙。
2.一种连接基板，其特征在于，
是用于将光电转换器件搭载于一个板面上，将集成电路器件搭载于另一个板面上的连接基板，该光电转换器件在排列成二维状的多个光电转换区域接收来自闪烁器的光，该闪烁器将放射线转换成光，该集成电路器件由多个读取电路分别读取自所述光电转换器件的所述多个光电转换区域的各个输出的电信号，
具备：
基材，层叠多个电介质层而成；以及
金属制的多个贯通导体，贯通所述多个电介质层中相互邻接的至少三个所述电介质层而设置，且成为所述电信号的路径的一部分，
与所述多个贯通导体的各个形成为一体且相互隔开的金属制的多个放射线屏蔽膜，设置于所述至少三个电介质层中的两个以上的层间部分；
将与一个所述贯通导体形成为一体的所述放射线屏蔽膜投影至平行于所述一个板面的假想平面的区域、与将与所述一个贯通导体不形成为一体的其他放射线屏蔽膜投影至所述假想平面的区域之间具有间隙。
3.如权利要求1或2所述的连接基板，其特征在于，
在所述多个电介质层的层间部分中相对于所述至少三个电介质层位于所述一个板面侧的一个或两个以上的所述层间部分，设置有因所述光电转换器件的电极间距与所述多个贯通导体的间距的不同而产生的层间配线。
4.如权利要求1或2所述的连接基板，其特征在于，
各放射线屏蔽膜在对应的各贯通导体的周围延伸。
5.如权利要求3所述的连接基板，其特征在于，
各放射线屏蔽膜在对应的各贯通导体的周围延伸。
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