JP2001330674A

JP2001330674A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2001330674A
Application number: JP2000148280A
Authority: JP
Inventors: Takuya Motome; 卓也本目; Toshio Takabayashi; 敏雄高林; Kazuhisa Miyaguchi; 和久宮口
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-11-30
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: JP4234303B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化と撮像面積の大面積化を両立させ、製
作が容易で耐久性を確保できる放射線検出器を提供す
る。【解決手段】外部接続用の電極部１２とこれに電気的
に接続されている電極パッド１１とを有する基台１に、
複数の光電変換素子２１を配置した受光部と、この光電
変換素子２１に電気的に接続されている電極パッド２２
とを備える固体撮像素子２を載置し、固体撮像素子２の
受光部表面上にはシンチレータ３が形成され、それぞれ
の電極パッド１１、２２は配線４により電気的に接続さ
れている。そして、電気絶縁性の有機膜５１がシンチレ
ータ３を密封するとともに、電極パッド１１、２２と配
線４とを被覆し、さらにその上に金属薄膜５２が形成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線画像の撮像
に用いられる放射線検出器に関し、特に、口腔内に挿入
して用いられる歯科用等の小型の放射線検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】医療用のＸ線診断装置としてＸ線感光フ
ィルムに代えてCCDを用いたＸ線イメージセンサが普及
してきている。このような放射線イメージングシステム
においては、複数の画素を有する放射線検出素子を用い
て放射線による２次元画像データを電気信号として取得
し、この信号を処理装置により処理して、モニタ上に表
示している。代表的な放射線検出素子は、１次元あるい
は２次元に配列された光検出器上にシンチレータを配し
て、入射する放射線をシンチレータで光に変換して、検
出する仕組みになっている。

【０００３】国際公開WO98/36291号公報には、シンチレ
ータ材料としてCsIを用い、シンチレータの吸湿防止の
ために、パリレン等からなる保護膜を形成した放射線検
出器が開示されている。この放射線検出器ではボンディ
ングパッドは保護膜から露出した構造をしており、この
ボンディングバッドと外部配線とを接続して画像信号の
読み出しを行う構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、歯科用等で
口腔内に挿入して用いる放射線検出器においては検出器
全体を小型化する一方で、撮像面積はできるだけ大きく
とる必要がある。このような小型放射線検出器において
このような構成を採用した場合、受光部を大きくする
と、ボンディングパッドとの間隔が狭くなり、保護膜の
形成や外部配線との接続が困難になり、製造時の作業性
が劣化する。

【０００５】そこで本発明は、小型化と撮像面積の大面
積化を両立させ、製作が容易で耐久性を確保できる放射
線検出器を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る放射線検出器は、(1)複数の光電変換
素子を配置した受光部と、前記光電変換素子に電気的に
接続されている電極パッドとを備える固体撮像素子と、
(2)外部接続用の電極部とこれに電気的に接続されてい
る電極パッドとを有し、固体撮像素子をその上に載置し
て固定している基台と、(3)固体撮像素子の受光部表面
上に形成されているシンチレータと、(4)固体撮像素子
と基台のそれぞれの電極パッドを電気的に接続する配線
と、(5)シンチレータを密封するとともに、電極パッド
の双方と配線とを被覆して形成されている電気絶縁性の
有機膜と、(6)有機膜上に形成されている金属薄膜と、
を備えていることを特徴とする。

【０００７】本発明に係る放射線検出器は、外部接続用
の電極部を備えている基台に予め固体撮像素子を載置、
固定し、基台と固体撮像素子のそれぞれの電極パッドを
配線によって電気的に接続した後で、固体撮像素子の受
光部表面上にシンチレータを形成し、シンチレータの表
面、配線、双方の電極パッドを有機膜で被覆してその上
に金属薄膜を形成している。したがって、外部への電気
的接続用のライン形成が容易になり、作業性が向上す
る。このため、小型の放射線検出素子において、受光部
をできるだけ大きく形成することが容易になる。また、
有機膜がシンチレータを密封するので耐湿性を確保でき
る。さらに、この有機膜が電極パッドと配線をも被覆し
て保護しているので、配線の断線を効果的に防止でき
る。有機膜上に形成されている金属薄膜が耐湿性をさら
に向上させるが、この金属薄膜と配線、電極パッドとの
間に電気絶縁性の有機膜が介在することで短絡が防止さ
れる。

【０００８】この金属薄膜上に形成されている第２の有
機膜をさらに備えていてもよい。金属薄膜を有機膜で覆
うことでさらに保護膜の耐久性が向上する。

【０００９】また、配線を有機膜の上から覆う保護樹脂
をさらに備えていてもよい。これにより配線の短絡や断
線からの保護がよりいっそう確実になる。

【００１０】有機膜は基台表面を被覆していてもよい。
基台表面まで有機膜で覆うことで耐湿性がよりいっそう
確実になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。また、各図面における寸法、形状は実際
のものとは必ずしも同一ではなく、理解を容易にするた
め誇張している部分がある。

【００１２】図１は、本発明に係る放射線検出器の一実
施形態を示す斜視図であり、図２はその拡大図、図３は
その断面図である。この実施形態の放射線検出器１００
は、セラミック製の基台１上に固体撮像素子２を載置し
たものである。基台１は、表面に固体撮像素子２を載置
して収容する凹部１０を有し、凹部１０に接する表面に
は、その一辺に沿って複数の電極パッド１１が配列され
ている。これらの電極パッド１１は、基台１の裏面に配
置されている外部接続用の電極端子１２と基台１を貫通
している配線１３によって電気的に接続されている。

【００１３】固体撮像素子２は、ＣＣＤイメージセンサ
からなり、光電変換素子２１が配列されて受光部を形成
している。各光電変換素子２１は図示していない信号ラ
インによって固体撮像素子２の一辺に配置された電極パ
ッド２２のうち対応する電極パッド２２と電気的に接続
されている。固体撮像素子２は基台１上にそれぞれの対
応する電極パッド１１、２２が近接するように載置され
ており、対応する電極パッド１１、２２同士は配線４に
よって電気的に接続されている。

【００１４】固体撮像素子２の受光部上には、入射した
放射線を光電変換素子２１が感度を有する波長帯の光に
変換する柱状構造のシンチレータ３が形成されている。
シンチレータ３には、各種の材料を用いることができる
が、発光効率が良いTlドープのCsI等が好ましい。

【００１５】さらに、固体撮像素子２と基台１の表面を
覆う保護膜５が形成されている。この保護膜５は、Ｘ線
透過性で、水蒸気を遮断するものであり、基台１側から
電気絶縁性の第１の有機膜５１、金属薄膜５２、電気絶
縁性の第２の有機膜５３が積層されて構成されている。

【００１６】第１の有機膜５１と第２の有機膜５３に
は、ポリパラキシリレン樹脂（スリーボンド社製、商品
名パリレン）、特にポリパラクロロキシリレン（同社
製、商品名パリレンＣ）を用いることが好ましい。パリ
レンによるコーティング膜は、水蒸気及びガスの透過が
極めて少なく、撥水性、耐薬品性も高いほか、薄膜でも
優れた電気絶縁性を有し、放射線、可視光線に対して透
明であるなど有機膜５１、５３にふさわしい優れた特徴
を有している。また、金属薄膜５２としては、金、銀、
アルミなどの金属薄膜が使用できる。この金属薄膜５２
はシンチレータ３で発せられた光のうち、固体撮像素子
２側でなく、放射線入射面側に向かう光を反射すること
で検出器の検出感度を増大させるミラーの役目を果た
す。

【００１７】電極パッド１１、２２と配線４部分の保護
膜５をさらに覆って包み込むようにして保護樹脂層６が
形成されている。この保護樹脂層６としては、保護膜５
との接着性が良好な樹脂、例えばアクリル系接着剤であ
る協立化学産業株式会社製WORLD ROCK No.801-SET2(70,
000cPタイプ)を用いることが好ましい。

【００１８】次に、図４〜図１３を用いて本発明に係る
放射線検出器の製造工程を具体的に説明する。最初に図
４に示されるような基台１を用意する。この基台１は、
裏面に外部接続用の電極端子１２を表面に電極パッド１
１が配列されており、電極パッド１１が配列された１辺
に隣接する対向する２辺には表面側に突出するガイド部
１４が形成され、このガイド部１４に挟まれた部分に凹
部１０が形成されている。

【００１９】この凹部１０に固体撮像素子２をその電極
パッド２２が基台１の電極パッド１１側を向くようにし
て光電変換素子２１の受光面を表にして載置して図５に
示されるように固定する。このときに、ガイド部１４を
利用して固体撮像素子２の位置決めを行うことで作業が
容易となる。そして、電極パッド１１と電極パッド２２
とをワイヤボンディングにより配線４で電気的に接続す
る（図６、図７参照）。

【００２０】次に、図８、図９に示されるように固体撮
像素子２の受光部上にTlをドープしたCsIを真空蒸着法
によって厚さ約200μｍの柱状結晶として成長させるこ
とによりシンチレータ３層を形成する。CsIは、吸湿性
が高く、露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸
湿して溶解してしまうので、その保護のため、図１０に
示されるように、CVD（化学的蒸着）法によりシンチレ
ータ３が形成された固体撮像素子２付の基台１全体を厚
さ10μｍのパリレンで包み込み、第１の有機膜５１を形
成する。

【００２１】具体的には、金属の真空蒸着と同様に真空
中で蒸着によるコーティングを行うもので、原料となる
ジパラキシリレンモノマーを熱分解して、生成物をトル
エン、ベンゼンなどの有機溶媒中で急冷しダイマーと呼
ばれるジパラキシリレンを得る工程と、このダイマーを
熱分解して、安定したラジカルパラキシリレンガスを生
成させる工程と、発生したガスを素材上に吸着、重合さ
せて分子量約５０万のポリパラキシリレン膜を重合形成
させる工程からなる。

【００２２】CsIの柱状結晶の間には隙間があるが、パ
リレンはこの狭い隙間にある程度入り込むので、第１の
有機膜５１は、シンチレータ３層に密着し、シンチレー
タ３を密封する。また、この第１の有機膜５１は、電極
パッド１１、２２の表面のみならず両者を繋ぐ配線４の
周囲にも形成され、配線４を被覆する。これにより配線
４の接着強度、機械的強度が増すので、その後の工程に
おいて配線４の取り扱いが容易になる。このパリレンコ
ーティングにより、凹凸のあるシンチレータ３層表面に
均一な厚さの精密薄膜コーティングを形成することがで
きる。また、パリレンのCVD形成は、金属蒸着時よりも
真空度が低く、常温で行うことができるため、加工が容
易である。

【００２３】続いて、図１１に示されるように、第１の
有機膜５１の入射面側の表面に0.15μｍ厚さのAl膜を蒸
着法により積層することで金属薄膜５２を形成する。こ
の金属薄膜５２を形成する際には、シンチレータ３層の
前に適切なマスク（図示せず）を配置して、シンチレー
タ３層の直上部分の第１の有機膜５１上にのみ金属薄膜
５２を形成することが望ましい。しかしながら、マスク
を配置しても蒸着時には金属蒸気が僅かながらマスクの
外側へと回り込んでしまうことがある。このため、特
に、受光部と電極パッドとの間隔が狭い場合、金属薄膜
５２をシンチレータ３層の直上部分だけに形成するのは
困難であり、配線４や電極パッド１１、２２上にまで金
属が蒸着されてしまうことがある。本発明によれば、配
線４と電極パッド１１、２２が第１の有機膜５１で被覆
されているので、金属薄膜５２が配線４と電極パッド１
１、２２上に直接形成されることがなく、金属薄膜５２
による配線４、電極パッド１１、２２の短絡を効果的に
防止できる。

【００２４】また、金属薄膜５２の蒸着時、マスクを配
置しない場合も、配線４や電極パッド１１、２２部分に
まで金属薄膜５２が形成されることになるが、配線４と
電極パッド１１、２２は第１の有機膜５１で被覆されて
いるので、短絡は防止されている。また、金属薄膜５２
を第１の有機膜５１を介して配線４と電極パッド１１、
２２を覆う幅広い領域に形成することで、耐湿性をより
向上させることができる。

【００２５】そして、再度CVD法により、パリレンを基
板全体の表面に10μｍ厚さで被覆して第２の有機膜５３
を形成する（図１２参照）。この第２の有機膜５３は、
金属薄膜５２のハンドリング等による汚れやはく離、酸
化による劣化を防止するためのものである。こうして第
１の有機膜５１、金属薄膜５２、第２の有機膜５３を積
層させてなる保護膜５が形成される。

【００２６】金属薄膜５２を第１の有機膜５１を介して
配線４や電極パッド１１、２２上にも形成した場合、金
属薄膜５２、第２の有機膜５３は電極パッド１１、２２
の表面のみならず両者を繋ぐ配線４の周囲にも形成され
ており、第１の有機膜５１と合わせて配線４を三重に被
覆していることになり、より配線４の機械的強度、接着
強度を上げることができる。また、上述したようにマス
クを用いて金属薄膜５２を形成した場合は、配線４の周
囲や電極パッド１１、２２上には第１の有機膜５１と第
２の有機膜５３の二重被覆が形成されることになる。

【００２７】続いて、電極パッド１１、１２の保護膜５
上に保護膜５で被覆されている配線４を包み込むように
樹脂を塗布して硬化させることで保護樹脂層６を形成す
る。配線４は、電極パッド１１、１２を覆う保護膜５上
に突出し、その周囲は、配線４上にまで金属薄膜５２を
形成した場合は、有機膜５１、５３と金属薄膜５２から
なる保護膜５により三重に被覆される（図１４参照）。
また、配線４上には金属薄膜５２を形成していない場合
には、有機膜５１、５３により二重に被覆される（図１
５参照）。いずれの場合も、図１３〜図１５に示される
ように保護樹脂層６が被覆配線４の周囲に回り込み、配
線４をポッティングしている。これにより配線４がさら
に保護されるので、使用時の配線４の破損を効果的に防
止できる。この保護樹脂層６は必ずしも設ける必要はな
いが、配線４の保護のためには設けることが好ましい。

【００２８】この後で形成した保護膜５のうち基台１の
裏面の保護膜５を除去して基台１裏面に設けられている
外部接続用の電極端子１２を露出させることで図１〜図
３に示される放射線検出器が得られる。

【００２９】続いて、本実施形態の動作を図１〜図３に
より、説明する。入射面側から入射したＸ線（放射線）
は、保護膜５、すなわち、第２の有機膜５３、金属薄膜
５２、第１の有機膜５１の全てを透過してシンチレータ
３に達する。このＸ線は、シンチレータ３で吸収され、
Ｘ線の光量に比例した光が放射される。放射された光の
うち、Ｘ線の入射方向に逆行した光は、第１の有機膜５
１を透過して、金属薄膜５２で反射される。このため、
シンチレータ３で発生した光はほとんど全てが光電変換
素子２へと入射する。このため、効率の良い高感度の測
定が可能となる。

【００３０】各々の光電変換素子２では、光電変換によ
り、この可視光の光量に対応する電気信号が生成されて
一定時間蓄積される。この可視光の光量は入射するＸ線
の光量に対応しているから、つまり、各々の光電変換素
子２に蓄積されている電気信号は、入射するＸ線の光量
に対応することになり、Ｘ線画像に対応する画像信号が
得られる。光電変換素子２に蓄積されたこの画像信号を
図示していない信号ラインから電極パッド２２、配線
４、電極パッド１１、配線１３を介して最終的には電極
端子１２から順次出力することにより、外部へと転送
し、これを所定の処理回路で処理することにより、Ｘ線
像を表示することができる。

【００３１】以上の説明では、保護膜５としてパリレン
製の有機膜５１、５３の間に金属薄膜５２を挟み込んだ
構造のものについて説明したが、第１の有機膜５１と第
２の有機膜５３の材料は異なるものでも良く、金属薄膜
５２として金等の腐食に強い材料を使用しているような
場合は、第２の有機膜５３自体を設けなくてもよい。

【００３２】また、ここでは、第１の有機膜５１が基台
１の側面部までを覆っている形態について説明してきた
が、第１の有機膜５１は少なくともシンチレータ３全体
と電極パッド１１、２２と配線４を覆っていれば良く、
基台１のその他の部分まで覆っている必要はない。ただ
し、基台１表面まで覆っている場合には、第１の有機膜
５１の縁部分が基台１に密着することで縁部分からの第
１の有機膜５１の剥がれを効果的に防止できるため好ま
しい。

【００３３】さらに、固体撮像素子２は、アモルファス
シリコン製のフォトダイオード（ＰＤ）アレイと薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）で形成したものでもよいし、ＭＯ
Ｓ型のイメージセンサでもよい。

【００３４】このような構成を採用することにより、放
射線検出器の厚みを2.5mm程度と従来良く用いられてき
たFOP（ファイバ光学プレート）付の放射線検出器の厚
み5.0mmの半分程度に薄くすることが可能となった。ま
た、ボンディングパッドと受光部との間隔を狭くするこ
とで、従来品（特開平10-282243号公報）と同程度の受
光部の面積を確保しつつ、受光部周辺の面積を小さくす
ることで全体の面積を小さくすることができるので、コ
ンパクト化（従来品の約９０％）した放射線検出器が実
現できる。これは口腔内に挿入して使用する歯科用の放
射線検出器においては大きな利点である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像素子の受光部表面上に形成されているシンチレー
タと、固体撮像素子とそれを載置する基台双方の電極パ
ッドと、両者を電気的に接続する配線を有機膜で被覆し
てその上に金属薄膜を形成している。そのため、外部回
路との電気的接続用のライン形成が容易になり、作業性
が向上する。また、小型の放射線検出素子において、受
光部をできるだけ大きく形成することが容易になる。さ
らに、有機膜がシンチレータを密封することでシンチレ
ータの耐湿性を確保でき、この有機膜が電極パッドと配
線をも被覆して保護していることで、配線の断線を効果
的に防止できる。有機膜上に形成されている金属薄膜
は、シンチレータの耐湿性をさらに向上させるが、この
金属薄膜と配線、電極パッドとの間に電気絶縁性の有機
膜が介在することで短絡が効果的に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線検出器の実施形態を示す斜
視図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】本発明に係る放射線検出器の実施形態を示す側
面図である。

【図４】図１の装置に用いられる基台の斜視図である。

【図５】図１の装置の製造工程を説明する側面図であ
る。

【図６】図５の工程の次の工程を説明する側面図であ
る。

【図７】図６の工程を説明する斜視図である。

【図８】図６の工程の次の工程を説明する側面図であ
る。

【図９】図８の工程を説明する斜視図である。

【図１０】図８の工程の次の工程を説明する側面図であ
る。

【図１１】図１０の工程の次の工程を説明する側面図で
ある。

【図１２】図１１の工程の次の工程を説明する側面図で
ある。

【図１３】図１２の工程の次の工程を説明する側面図で
ある。

【図１４】図１３における配線部分の拡大断面図であ
る。

【図１５】別の実施形態における図１４に該当する部分
の拡大断面図である。

【符号の説明】

１…基台、２…固体撮像素子、３…シンチレータ、４、
１３…配線、５…保護膜、６…保護樹脂層、１０…凹
部、１１、２２…電極パッド、２０…基板、２１…光電
変換素子、５１、５３…有機膜、５２…金属薄膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ 31/00 Ａ (72)発明者宮口和久静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2G088 EE01 EE27 FF02 FF14 GG13 GG19 GG20 JJ05 JJ08 JJ09 JJ10 JJ31 JJ33 JJ37 4M118 AA08 AA10 AB01 BA10 BA14 CA02 CA32 CB06 CB11 FA06 FB09 FB13 GA10 GD14 HA24 HA25 HA30 5C024 AX11 CY47 CY48 EX22 EX24 GX05 GY01 5F088 BA11 BA13 BA15 BA18 BB03 EA04 EA06 FA09 FA20 HA11 HA15 JA09 LA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子を配置した受光部
と、前記光電変換素子に電気的に接続されている電極パ
ッドとを備える固体撮像素子と、外部接続用の電極部とこれに電気的に接続されている電
極パッドとを有し、前記固体撮像素子をその上に固定し
ている基台と、前記固体撮像素子の受光部表面上に形成されているシン
チレータと、前記固体撮像素子と前記基台のそれぞれの電極パッドを
電気的に接続する配線と、前記シンチレータを密封するとともに、前記電極パッド
の双方と前記配線とを被覆して形成されている電気絶縁
性の有機膜と、前記有機膜上に形成されている金属薄膜と、を備えている放射線検出器。
【請求項２】前記金属薄膜上に形成されている第２の
有機膜をさらに備えている請求項１記載の放射線検出
器。
【請求項３】前記配線を前記有機膜の上から覆う保護
樹脂をさらに備えている請求項１または２に記載の放射
線検出器。
【請求項４】前記有機膜は前記基台表面を被覆してい
る請求項１〜３のいずれかに記載の放射線検出器。