【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置に関し、特に、放射線撮影等に用いられる放射線検出装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、γ線等の電磁波も、放射線に含まれるものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線を光に変換する蛍光体層を有する放射線増感紙と感光層を有する放射線フィルムから成る放射線検出装置が一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。
【０００４】
しかし、最近、蛍光体層から成るシンチレータと光電変換素子から成る２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置が開発されている。このデジタル放射線検出装置は、得られるデータがデジタルデータであるため画像処理が容易であり、ネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図れ、画像デジタルデータを光磁気ディスク等に保存すればフィルムを保存する場合に比べ保存スペースを著しく減少でき、過去の画像の検索が容易にできる利点がある。この際に患者の被爆線量を低減させるためには、高感度で高鮮鋭な特性を有するデジタル放射線検出装置が必要とされる。
【０００５】
例えば、下記特許文献１においては、光検出器の上に蒸着により形成された柱状結晶から成る蛍光体層、その上に保護膜が積層された放射線検出装置が開示されている。
【０００６】
下記公知文献によれば、蛍光体層の外周に蛍光体層の保護膜切断のための樹脂枠を形成し、上記保護膜を切断後、切断端部からの保護膜の剥離を防止するためその上をさらに被服樹脂で覆う構造をなすことで上記保護膜が樹脂枠から剥離するのを防止している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８４０５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公知例では、保護膜切断用樹脂及び保護膜剥離防止用樹脂を光検出器の表面上に２層で構成され、これらの層は切断のための十分な厚みと保護膜保持のための十分な強度を得るための厚みとして光検出器上に２〜３ｍｍの高さで形成することが必要であった。そのため放射線検出装置の厚みがこの厚さだけ厚くなり放射線検出装置の薄型化の障害となる問題があった。
【０００９】
さらに、樹脂層を２回に分け形成する工程が必要であるため、工程が増え歩留まりも低下することから放射線検出装置の製造コストも高いという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線検出装置は、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層及び蛍光体保護層とから成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、光検出器表面に前記蛍光体保護層との密着力の異なる領域が存在すること特徴とする。
【００１１】
また、前記光検出器表面は、光検出器保護層であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記密着力の異なる領域での前記蛍光体保護層との密着力の差が０．１Ｎ以上であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、放射線を光に変換する蛍光体の保護層の切断を光検出器部表面の密着力の異なる領域の境界で、その密着力の差を利用して行うことができるため、蛍光体保護層切断用に樹脂と保護層剥離防止用樹脂が必要とせず、薄い厚さの放射線検出装置を得ることができる。
【００１５】
さらに、２回の樹脂層を形成する工程を省くことができるため、工程を簡略化でき安価な放射線検出装置を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における放射線検出装置の周辺部の断面図である。
【００１８】
図１は、光検出器６とその上にシンチレータ１３が積層されている図である。図２〜４は、本発明の実施形態における光検出器の表面の各例を模式的に示した平面図である。
【００１９】
図１において、１はガラス基板等の絶縁性を有する光検出器用基板、２は例えばアモルファスシリコンよりなる半導体薄膜を用いた光電変換素子であり、この光電変換素子間隙３には光電変換素子からの電荷の読み出しを制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の半導体素子及び配線が配置され、４は光検出器内部の半導体素子を保護する光検出器保護層であり、５は光検出用基板の外側に配置するＩＣに接続し光電変換された信号を取り出すため又は上記ＴＦＴの制御を行うため設けられたボンディングパッドであり、これらによって光検出器６を構成している。
【００２０】
この光電変換素子２は、それぞれ１００〜２００μｍ角の大きさで２０〜６０μｍ程度の間隙で配置している。
【００２１】
この光検出器６は公知の技術を用い作製できる。
【００２２】
また、７は放射線を光に変換する蛍光体層で、８は蛍光体の保護層であり、これらはシンチレータ１３を構成している。図示はしていないが、さらにこの上に必要に応じて反射層、反射層の保護層、電磁シールド層等を積層することができる。
【００２３】
図１〜４において、９は光検出器保護層４における密着力が小さい領域で、１０は光検出器保護層４における密着力が大きい領域で、１１はこれらの境界を示している。また１２は光電変換素子が配置されている領域である。
【００２４】
これらによって放射線検出装置を構成している。
【００２５】
Ｘ線に対する発光量と平均寿命（ＭＴＦ）が高い蛍光体層７の材料としては、沃化セシウム、臭化セシウム等があげられる。これらの蛍光体の付活剤としては、ナトリウム、タリウムがあげられる。付活剤の添加量は、材料により異なるが、０〜０．５ｍｏｌ％の範囲である。これら材料を抵抗加熱の蒸着方法により光検出器の光電変換素子領域を覆うように被着させることで蛍光体層７が得られる。蒸着により形成された蛍光体層７は必要に応じ、１５０℃〜４００℃の熱を０．５〜５時間付与することで付活剤を活性化する工程を経る。
【００２６】
蛍光体層７の厚みは、蛍光体の材料により異なるが、放射線を効率よく吸収するために概略５０〜７００μｍが設定されている。
【００２７】
蛍光体層７の保護層８の特性として、Ｘ線と可視光透過率、耐湿性、耐摩耗性、強度等が定められた規定以上必要であり、さらに重要なのが蛍光体層の凹凸を確実に覆うことができることである。これは上記蛍光体層の材料である沃化セシウムＣｓＩが吸湿性材料であり蛍光体層にピンホールが存在すると空気中の水蒸気を吸収し溶解する。その結果、放射線検出装置の特性、特にＭＴＦが劣化するという問題が生じるためである。このような特性を満足する保護層の材料としては、ポリパラキシリレン樹脂、特にポリパラクロロキシリレン（スリーボンド社製：商品名パリレンＣ）が好ましい。
【００２８】
パリレンは、金属の真空蒸着と同様に真空中で支持体の上に蒸着する化学的蒸着（ＣＶＤ）法によってコーティングすることができる。これは、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、ベンゼン等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成る。
【００２９】
パリレン蒸着と金属の真空蒸着には、２つの大きな違いがある。まず、パリレン蒸着時の圧力は、金属真空蒸着の場合の圧力０．００１トールに比べて高い０．１〜０．２トールであること、そして、パリレンの蒸着の適応係数が金属蒸着の適応係数１に比べて２桁から４桁低いことである。このため、蒸着時には、単分子膜が被着物全体を覆った後、その上にパリレンが蒸着していく。したがって、０．２μｍ厚さからの薄膜をピンホールのない状態で均一な厚さに生成することができ、液状では不可能だった鋭角部やエッジ部、ミクロンオーダの狭い隙間へのコーティングも可能である。また、コーティング時に熱処理等を必要とせず、室温に近い温度でのコーティングが可能なため、硬化に伴う機械的応力や熱歪みが発生せず、コーティングの安定性にも優れている。さらに、ほとんどの固体材料へのコーティングが可能である。パリレンを保護層として使用する際の厚さとしては耐湿性と強度を考慮すると、０．５〜３０μｍ程度であり、好ましくは、５〜１５μｍの厚さである。
【００３０】
パリレンを保護層として使用した場合、光検出器全体にコーティングが施されるため、ボンディングパッド部分を露出させることが必要である。
【００３１】
ボンディングパッドを露出させるためには、ボンディングパッドより内側で、かつ光電変換素子より外側でパリレンを切断し除去することが必要である。
【００３２】
切断の方法としては、図１〜４の光検出器保護層４で示される部分に光検出器６と蛍光体保護層８との密着力が低い領域を設けることにより、光検出器表面の密着力の低い領域の一カ所を基点として切断を開始し、密着力の高い領域１０と低い領域９の境界１１で切断を進行させることができる。
【００３３】
光検出器６上に密着力の高い領域１０と低い領域９を設ける位置としては、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側である。例えば、図２に示すように、２次元に光電変換素子が配置された領域１２の外側でボンディングパッド５の内側に境界１１があり、その内側は密着力が高い領域１０でその外側は密着力が低い領域９にすることである。
【００３４】
また、図３に示すように、２次元に光電変換素子が配置された領域１２の外側でボンディングパッド５の内側に境界１１があり、その内側とボンディングパッド５の部分は密着力が高い領域１０とし、それらの領域以外の部分は密着力が低い領域９とする。
【００３５】
さらに、図４に示すように、２次元に光電変換素子が配置された領域１２の外側でボンディングパッド５が配置されている領域の内側の領域に密着力が低い領域９をリング状に配置し、その領域以外は密着力が高い領域１０にすることである。なお、リング状の領域を密着力が高い領域とし、その領域以外は密着力が低い領域とすることもできる。
【００３６】
以上３種類の例を挙げたが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
密着力を高くする方法としては、光検出器表面を活性化する方法、その表面に密着力向上のための層を設ける方法、及びその表面に凹凸を形成する方法が挙げられる。上記表面を活性化する方法として、光検出器の密着力を高くする領域にアルゴン、酸素等のプラズマガスを照射する方法、コロナ放電を照射する方法、等が挙げられる。密着力向上層として、シランカップリング剤等のプライマ層を形成する方法が挙げられる。また凹凸を形成する方法としては、サンドブラスト法により粗面化する方法が挙げられる。これらの方法の中で、プラズマ処理、特に大気圧プラズマ処理が、大気中で高速に必要な部分を処理することができるため、生産性がよく製造コストが低減でき好ましい。
【００３８】
また、密着性を低くする方法としては、シリコーン樹脂やフッ素樹脂等の撥水性樹脂をコーティングする方法が挙げられる。
【００３９】
高密着力領域と低密着領域での密着力差は、パリレン樹脂を引き裂いて切断する力（引き裂き強さ）以上必要である。パリレン樹脂を引き裂いて切断する力（引き裂き強さ）は、厚みの１．６乗に比例し、厚さ５μｍのパリレン樹脂の場合、０．１Ｎであるため、密着力の差は０．１Ｎ以上必要である。密着力は、従来知られているＴ型剥離試験法で測定できる。
【００４０】
さらに蛍光体層の光取り出し側と逆側に輝度を向上させるための反射層を設けることができる。光反射層としては従来用いられている、耐熱性の高く、蛍光体支持基板との密着性の高く、光反射性の高い性質の材料が使用でき、例えば、アルミニウム、金、銀等の金属薄膜は光反射率が高いので好ましい。
【００４１】
さらに、光反射層の上にパリレン等の有機薄膜、ＳｉＯ２等の無機薄膜を反射層の保護層として形成しても良い。
【００４２】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置が作製できる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００４４】
（実施例１）
図１及び図２に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００４５】
厚さ１．０ｍｍ、大きさ５００ｍｍ角の光検出器用基板１である無アルカリガラス基板上に、アモルファスシリコン光電変換素子２、ＴＦＴ等の電気素子から成る光電変換間隙３、アルミニウム薄膜から成るボンディングパッド５を形成し、その上にＳｉＮｘ薄膜とポリイミド薄膜の２層よりなる半導体を保護する光検出器保護層４を形成して光検出器６を作製した。
【００４６】
その光検出器６を、蒸着装置の基板ホルダに配置し、２カ所の蒸着ボートに沃化セシウム（以下、ＣｓＩ）と沃化タリウム（以下、ＴｌＩ）をそれぞれ配置し、厚さ５００μｍとなるように蒸着した。蒸着後の蛍光体層の全面均一に２５０℃、１時間加熱して付活剤の活性化を行い蛍光体層を作製した。
【００４７】
次に光検出器６の図２の１０の領域を大気圧プラズマクリーニング装置（松下電工マシンアンドビジョン社製；商品名Ａｉｐｌａｓｍａ）によりプラズマ処理した。プラズマ処理条件は７０ｍｍ／ｓｅｃ、０．９ｋｗで行った。
【００４８】
次に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍのパリレンで光検出器全体を包み込んで蛍光体保護層８を形成した。
【００４９】
次に、図２の領域９の配線等が無く少しキズが入っても問題ない部分に５ｍｍの長さでカッタを用い切断開始用のきっかけを形成した。
【００５０】
次に、上記きっかけからパリレンの切断を図２の境界１１に沿って行い、境界１１の外側全てのパリレンを剥離した。
【００５１】
次に、ボンディングパッド部をマスクし、スパッタ法により厚さ２０００Åのアルミニウムの薄膜で光反射層を形成し、放射線検出装置を完成した。
【００５２】
（実施例２）
図３に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００５３】
光検出器６と蛍光体層７は実施例１と同様に作製した。
【００５４】
次に光検出器の図３の９の領域にシリコーンコーティング剤をカレンダコートにより厚さ５μｍで形成した。
【００５５】
次に光検出器の図３の１０の領域を大気圧プラズマクリーニング装置（松下電工マシンアンドビジョン社製；商品名Ａｉｐｌａｓｍａ）によりプラズマ処理した。プラズマ処理条件は７０ｍｍ／ｓｅｃ、０．９ｋｗで行った。
【００５６】
次に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍのパリレンで光検出器全体を包み込んで蛍光体保護層８を形成した。
【００５７】
次に、図３の領域９の配線等が無い部分に５ｍｍの長さでカッタを用い切断開始用のきっかけを形成した。
【００５８】
次に、上記きっかけからパリレンの切断を図４の境界１１に沿って行い、境界１１の外周全てのパリレンを剥離した。
【００５９】
次に、ボンディングパッド部をマスクし、スパッタ法により厚さ２０００Åのアルミニウムの薄膜で光反射層を形成し、放射線検出装置を完成した。
【００６０】
（実施例３）
図４に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００６１】
光検出器６と蛍光体層７は実施例１と同様に作製した。
【００６２】
次に光検出器６の図４の９のリング状領域にシリコーンコーティング剤をカレンダコートにより厚さ５μｍで形成した。
【００６３】
次に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍのパリレンで光検出器全体を包み込んで蛍光体保護層８を形成した。
【００６４】
次に、図４の領域１０の配線等が無い部分に５ｍｍの長さでカッタを用い切断開始用のきっかけを形成した。
【００６５】
次に、上記きっかけからパリレンの切断を図４の境界１１に沿って行い、境界１１の外周全てのパリレンを剥離した。
【００６６】
次に、ボンディングパッド部をマスクし、スパッタ法により厚さ２０００μのアルミニウムの薄膜で光反射層を形成し、放射線検出装置を完成した。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態、実施例について説明したが、本発明の好適な実施の態様を以下のとおり列挙する。
［実施態様１］ 光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層及び蛍光体保護層とから成るシンチレータを積層してなる放射線検出装置において、光検出器表面に前記蛍光体保護層との密着力の異なる領域が存在すること特徴とする放射線検出装置。
［実施態様２］ 前記光検出器表面は、光検出器保護層であることを特徴とする実施態様１に記載の放射線検出装置。
［実施態様３］ 前記密着力の異なる領域での前記蛍光体保護層との密着力の差が０．１Ｎ以上であることを特徴とする実施態様１又は２に記載の放射線検出装置。
［実施態様４］ 前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側に配置されていることを特徴とする実施態様１〜３のいずれかに記載の放射線検出装置。
［実施態様５］ 前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側でボンディングパッドの内側に配置され、境界の内側は密着力が高く、外側は密着力が低いことを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置。
［実施態様６］ 前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側でボンディングパッドの内側に配置され、境界の内側とボンディングパッドの部分は密着力が高く、それらの領域以外の部分は密着力が低いことを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置。
［実施態様７］ 前記密着力の異なる領域において、光電変換素子が配置された領域の外側でボンディングパッドが配置されている領域の内側に密着力が低い又は高い領域をリング状に配置し、その領域以外は密着力が高い又は低い領域とすることを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置。
［実施態様８］ 前記蛍光体保護層上に、反射層、反射層の保護層、電磁シールド層を順次積層したことを特徴とする実施態様１〜７のいずれかに記載の放射線検出装置。
［実施態様９］ 前記蛍光体保護層は、ポリパラキシリレン樹脂であることを特徴とする実施態様１〜８のいずれかに記載の放射線検出装置。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置は、放射線を光に変換する蛍光体の保護層の切断を光検出器部表面の密着力の異なる領域の境界で、その密着力の差を利用して切断することができるため、蛍光体保護層切断用に樹脂と保護層剥離防止用樹脂が必要とせず、薄い厚さの放射線検出装置を得ることができる。
【００６９】
さらに、２回の樹脂層を形成する工程を省くことができるため、工程を簡略化でき安価な放射線検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における放射線検出装置の周辺部の断面図
【図２】本発明の実施形態における光検出器の表面の一例を模式的に示した平面図
【図３】同じく光検出器の表面の他の例を模式的に示した平面図
【図４】同じく光検出器の表面の他の例を模式的に示した平面図
【符号の説明】
１ 光検出器用基板
２ 光電変換素子
３ 光電変換素子間隙
４ 光検出器保護層
５ ボンディングパッド
６ 光検出器
７ 蛍光体層
８ 蛍光体保護層
９ 低密着領域
１０ 高密着領域
１１ 低密着領域と高密着領域の境界
１２ 光電変換素子形成領域
１３ シンチレータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation detection device, and more particularly, to a radiation detection device used for radiography and the like.
[0002]
In this specification, an electromagnetic wave such as an X-ray, an α-ray, a β-ray, and a γ-ray is described as being included in the radiation.
[0003]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a radiation detecting apparatus including a radiation intensifying screen having a phosphor layer for converting X-rays into light and a radiation film having a photosensitive layer has been generally used for X-ray photography.
[0004]
However, recently, a digital radiation detection device having a scintillator composed of a phosphor layer and a two-dimensional photodetector composed of a photoelectric conversion element has been developed. This digital radiation detection apparatus is easy to perform image processing because the obtained data is digital data, can share the data by taking it into a networked computer system, and can save the image digital data to a magneto-optical disk or the like. For example, there is an advantage that the storage space can be remarkably reduced as compared with the case where the film is stored, and the retrieval of past images can be easily performed. In this case, in order to reduce the exposure dose of the patient, a digital radiation detection device having high sensitivity and sharp characteristics is required.
[0005]
For example, Patent Literature 1 below discloses a radiation detector in which a phosphor layer made of columnar crystals formed on a photodetector by vapor deposition, and a protective film is laminated thereon.
[0006]
According to the following known documents, a resin frame for cutting the protective film of the phosphor layer is formed on the outer periphery of the phosphor layer, and after cutting the above-mentioned protective film, to prevent peeling of the protective film from the cut end portion, The protective film is prevented from peeling off from the resin frame by forming a structure in which the upper portion is further covered with a coating resin.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-284053
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned known example, the protective film cutting resin and the protective film separation preventing resin are composed of two layers on the surface of the photodetector, and these layers have a sufficient thickness for cutting and a layer for retaining the protective film. In order to obtain sufficient strength, it was necessary to form the photodetector with a height of 2 to 3 mm on the photodetector. Therefore, there has been a problem that the thickness of the radiation detection device is increased by this thickness, which hinders the thinning of the radiation detection device.
[0009]
Furthermore, since a step of forming the resin layer in two steps is required, the number of steps is increased and the yield is reduced, so that the production cost of the radiation detection device is high.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The radiation detection device of the present invention is obtained by stacking a scintillator comprising a phosphor layer for converting radiation into light and a phosphor protection layer on a photodetector having a plurality of photoelectric conversion elements for converting light into an electric signal. In the radiation detection device, the photodetector surface has regions having different adhesion strengths with the phosphor protective layer.
[0011]
Further, the surface of the photodetector is a photodetector protective layer.
[0012]
Further, the difference in the adhesion between the region having the different adhesion and the phosphor protective layer is 0.1 N or more.
[0013]
Further, in the regions having different adhesion forces, the boundary is arranged outside the region where the photoelectric conversion element is formed.
[0014]
According to the present invention, the cutting of the protective layer of the phosphor that converts radiation into light can be performed by using the difference in the adhesion at the boundary between the regions having different adhesion on the surface of the photodetector section. A resin and a resin for preventing separation of the protective layer are not required for cutting the phosphor protective layer, and a radiation detector having a small thickness can be obtained.
[0015]
Further, since the step of forming the resin layer twice can be omitted, the step can be simplified and an inexpensive radiation detector can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a peripheral portion of a radiation detection device according to an embodiment of the present invention.
[0018]
FIG. 1 is a diagram in which a photodetector 6 and a scintillator 13 are stacked thereon. 2 to 4 are plan views schematically showing examples of the surface of the photodetector according to the embodiment of the present invention.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate for a photodetector having an insulating property such as a glass substrate, and 2 denotes a photoelectric conversion element using a semiconductor thin film made of, for example, amorphous silicon. A semiconductor element such as a thin film transistor (TFT) and a wiring for controlling charge reading are arranged, 4 is a photodetector protection layer for protecting the semiconductor element inside the photodetector, and 5 is arranged outside the photodetection substrate. These are bonding pads provided to connect to an integrated circuit to take out photoelectrically converted signals or to control the above-mentioned TFT, and these constitute the photodetector 6.
[0020]
The photoelectric conversion elements 2 are arranged at a size of 100 to 200 μm square and a gap of about 20 to 60 μm.
[0021]
The photodetector 6 can be manufactured using a known technique.
[0022]
Reference numeral 7 denotes a phosphor layer for converting radiation into light, and reference numeral 8 denotes a protective layer for the phosphor, which constitute the scintillator 13. Although not shown, a reflective layer, a protective layer for the reflective layer, an electromagnetic shield layer, and the like can be further laminated thereon as needed.
[0023]
1 to 4, reference numeral 9 denotes a region of the photodetector protective layer 4 where the adhesion is small, 10 denotes a region of the photodetector protection layer 4 where the adhesion is large, and 11 denotes a boundary between these regions. Reference numeral 12 denotes a region where the photoelectric conversion elements are arranged.
[0024]
These constitute a radiation detection device.
[0025]
As a material of the phosphor layer 7 having a high emission amount with respect to X-rays and a high average life time (MTF), cesium iodide, cesium bromide, and the like can be given. Activators for these phosphors include sodium and thallium. The addition amount of the activator varies depending on the material, but is in the range of 0 to 0.5 mol%. The phosphor layer 7 is obtained by applying these materials to cover the photoelectric conversion element region of the photodetector by a vapor deposition method of resistance heating. The phosphor layer 7 formed by vapor deposition undergoes a step of activating the activator by applying heat at 150 ° C. to 400 ° C. for 0.5 to 5 hours as needed.
[0026]
The thickness of the phosphor layer 7 varies depending on the material of the phosphor, but is set to approximately 50 to 700 μm in order to efficiently absorb radiation.
[0027]
As the characteristics of the protective layer 8 of the phosphor layer 7, it is necessary that the X-ray and visible light transmittance, moisture resistance, abrasion resistance, strength, and the like be more than specified. That can be covered. This is because cesium iodide CsI, which is the material of the phosphor layer, is a hygroscopic material, and if a pinhole exists in the phosphor layer, it absorbs and dissolves water vapor in the air. As a result, there arises a problem that the characteristics of the radiation detection apparatus, particularly, the MTF deteriorates. As a material for the protective layer that satisfies such characteristics, a polyparaxylylene resin, particularly polyparachloroxylylene (trade name: Parylene C, manufactured by ThreeBond Co., Ltd.) is preferable.
[0028]
Parylene can be coated by a chemical vapor deposition (CVD) method that deposits on a support in a vacuum, similar to vacuum deposition of metals. This is the step of thermally decomposing diparaxylylene monomer as a raw material, rapidly cooling the product in an organic solvent such as toluene and benzene to obtain diparaxylylene called a dimer, and thermally decomposing the dimer to obtain a stable product. It comprises a step of generating a radical paraxylylene gas, and a step of polymerizing and forming a polyparaxylylene film having a molecular weight of about 500,000 by adsorbing and polymerizing the generated gas on a material.
[0029]
There are two major differences between parylene deposition and metal vacuum deposition. First, the pressure at the time of parylene deposition is 0.1 to 0.2 Torr, which is higher than the pressure of 0.001 Torr in the case of metal vacuum deposition, and the adaptation coefficient of parylene deposition is the adaptation coefficient of metal deposition. That is, two to four digits lower than one. For this reason, at the time of vapor deposition, after the monomolecular film covers the entire adherend, parylene is vapor-deposited thereon. Therefore, a thin film with a thickness of 0.2 μm can be formed in a uniform thickness without pinholes, and it is possible to coat sharp corners, edges, and narrow gaps on the order of microns, which were impossible with liquids. It is. Further, since heat treatment or the like is not required at the time of coating and coating can be performed at a temperature close to room temperature, no mechanical stress or thermal distortion due to curing occurs, and the coating has excellent stability. In addition, coatings on most solid materials are possible. When parylene is used as the protective layer, the thickness is about 0.5 to 30 μm, preferably 5 to 15 μm, in consideration of moisture resistance and strength.
[0030]
When parylene is used as a protective layer, the entire photodetector is coated, so that it is necessary to expose the bonding pad portion.
[0031]
In order to expose the bonding pad, it is necessary to cut and remove parylene inside the bonding pad and outside the photoelectric conversion element.
[0032]
As a method of cutting, a region where the adhesion between the photodetector 6 and the phosphor protective layer 8 is low is provided in a portion indicated by the photodetector protective layer 4 in FIGS. The cutting can be started with one point of the low force area as a base point, and the cutting can be advanced at the boundary 11 between the high adhesion area 10 and the low adhesion area 9.
[0033]
The position where the high adhesion area 10 and the low adhesion area 9 are provided on the photodetector 6 has a boundary outside the area where the photoelectric conversion element is formed. For example, as shown in FIG. 2, there is a boundary 11 inside the bonding pad 5 outside the region 12 where the photoelectric conversion elements are arranged two-dimensionally. Is to be an area 9 having a low value.
[0034]
As shown in FIG. 3, there is a boundary 11 inside the bonding pad 5 outside the region 12 where the photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged, and the inside of the boundary 11 is a region 10 having a high adhesion force. A portion other than these regions is a region 9 having low adhesion.
[0035]
Further, as shown in FIG. 4, a region 9 having a low adhesion force is arranged in a ring shape outside the region 12 where the photoelectric conversion elements are arranged two-dimensionally and inside the region where the bonding pad 5 is arranged. The other is to make the region 10 having a high adhesion force other than that region. Note that the ring-shaped region may be a region with high adhesion, and the other region may be a region with low adhesion.
[0036]
Although three types of examples have been described above, the present invention is not limited to these.
[0037]
Methods for increasing the adhesion include a method for activating the surface of the photodetector, a method for providing a layer for improving the adhesion on the surface, and a method for forming irregularities on the surface. Examples of the method of activating the surface include a method of irradiating a plasma gas such as argon and oxygen to a region where the adhesion of the photodetector is increased, and a method of irradiating corona discharge. As the adhesion improving layer, a method of forming a primer layer such as a silane coupling agent may be used. Further, as a method of forming the unevenness, a method of roughening the surface by a sand blast method may be mentioned. Among these methods, a plasma treatment, particularly an atmospheric pressure plasma treatment, is preferable because a necessary portion can be treated at a high speed in the atmosphere, so that the productivity is good and the production cost can be reduced.
[0038]
Further, as a method for lowering the adhesiveness, a method of coating a water-repellent resin such as a silicone resin or a fluororesin is used.
[0039]
The difference in adhesion between the high adhesion region and the low adhesion region is required to be equal to or greater than the force (tear strength) for tearing and cutting the parylene resin. The force (tear strength) for tearing and cutting the parylene resin is proportional to the 1.6th power of the thickness. In the case of a parylene resin having a thickness of 5 μm, it is 0.1 N, so the difference in the adhesion force is 0.1 N or more. is necessary. The adhesion can be measured by a conventionally known T-peel test.
[0040]
Further, a reflection layer for improving luminance can be provided on the side opposite to the light extraction side of the phosphor layer. As the light reflecting layer, a conventionally used material having high heat resistance, high adhesion to the phosphor support substrate, and high light reflectivity can be used, for example, a metal thin film of aluminum, gold, silver, etc. Is preferred because of high light reflectance.
[0041]
Further, an organic thin film such as parylene and an inorganic thin film such as SiO 2 may be formed on the light reflecting layer as a protective layer of the reflecting layer.
[0042]
As described above, the radiation detection device of the present invention can be manufactured.
[0043]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0044]
(Example 1)
A method for manufacturing the radiation detection device shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.
[0045]
An amorphous silicon photoelectric conversion element 2, a photoelectric conversion gap 3 made of an electric element such as a TFT, and a bonding pad made of an aluminum thin film on an alkali-free glass substrate which is a photodetector substrate 1 having a thickness of 1.0 mm and a size of 500 mm square. 5, a photodetector protective layer 4 for protecting a semiconductor composed of two layers of a SiNx thin film and a polyimide thin film was formed thereon, thereby producing a photodetector 6.
[0046]
The photodetector 6 is disposed on a substrate holder of a vapor deposition apparatus, and cesium iodide (hereinafter, CsI) and thallium iodide (hereinafter, TlI) are disposed on two vapor deposition boats, respectively, to have a thickness of 500 μm. Was deposited. The entire surface of the phosphor layer after the vapor deposition was uniformly heated at 250 ° C. for 1 hour to activate the activator to produce a phosphor layer.
[0047]
Next, the region 10 in FIG. 2 of the photodetector 6 was subjected to plasma processing by an atmospheric pressure plasma cleaning device (manufactured by Matsushita Electric Works Machine & Vision Co., Ltd .; trade name: Aiplasma). The plasma processing conditions were 70 mm / sec and 0.9 kw.
[0048]
Next, the entire photodetector was wrapped with parylene having a thickness of 10 μm by a CVD method to form a phosphor protective layer 8.
[0049]
Next, a trigger for starting cutting was formed using a cutter with a length of 5 mm in a portion where there is no wiring or the like in the region 9 in FIG.
[0050]
Next, parylene was cut along the boundary 11 in FIG. 2 from the above trigger, and all parylene outside the boundary 11 was peeled off.
[0051]
Next, the bonding pad portion was masked, and a light reflection layer was formed of a thin film of aluminum having a thickness of 2000 mm by sputtering, thereby completing a radiation detection device.
[0052]
(Example 2)
A method for manufacturing the radiation detection device illustrated in FIG. 3 is described below.
[0053]
The photodetector 6 and the phosphor layer 7 were manufactured in the same manner as in Example 1.
[0054]
Next, a silicone coating agent was formed with a thickness of 5 μm by calender coating in the area 9 in FIG. 3 of the photodetector.
[0055]
Next, the region 10 of the photodetector in FIG. 3 was subjected to a plasma treatment by an atmospheric pressure plasma cleaning device (manufactured by Matsushita Electric Works Machine & Vision Co., Ltd .; trade name: Aiplasma). The plasma processing conditions were 70 mm / sec and 0.9 kw.
[0056]
Next, the entire photodetector was wrapped with parylene having a thickness of 10 μm by a CVD method to form a phosphor protective layer 8.
[0057]
Next, a trigger for starting cutting was formed with a cutter having a length of 5 mm in a region 9 in FIG.
[0058]
Next, parylene was cut along the boundary 11 in FIG. 4 from the above trigger, and the entire outer periphery of the boundary 11 was peeled.
[0059]
Next, the bonding pad portion was masked, and a light reflection layer was formed of a thin film of aluminum having a thickness of 2000 mm by sputtering, thereby completing a radiation detection device.
[0060]
(Example 3)
A method for manufacturing the radiation detection device illustrated in FIG. 4 is described below.
[0061]
The photodetector 6 and the phosphor layer 7 were manufactured in the same manner as in Example 1.
[0062]
Next, a silicone coating agent was formed with a thickness of 5 μm by calendar coating on the ring-shaped region 9 in FIG. 4 of the photodetector 6.
[0063]
Next, the entire photodetector was wrapped with parylene having a thickness of 10 μm by a CVD method to form a phosphor protective layer 8.
[0064]
Next, a trigger for starting cutting was formed using a cutter with a length of 5 mm in a portion of the region 10 in FIG. 4 where no wiring or the like was provided.
[0065]
Next, parylene was cut along the boundary 11 in FIG. 4 from the above trigger, and the entire outer periphery of the boundary 11 was peeled.
[0066]
Next, the bonding pad portion was masked, and a light reflection layer was formed from a thin film of aluminum having a thickness of 2000 μm by a sputtering method, thereby completing a radiation detection device.
[0067]
The embodiments and examples of the present invention have been described above. Preferred embodiments of the present invention are listed below.
[Embodiment 1] Radiation obtained by laminating a scintillator comprising a phosphor layer for converting radiation into light and a phosphor protective layer on a photodetector having a plurality of photoelectric conversion elements for converting light into an electric signal. The radiation detection device according to claim 1, wherein the surface of the photodetector has a region having different adhesion to the phosphor protective layer.
[Embodiment 2] The radiation detection apparatus according to Embodiment 1, wherein the photodetector surface is a photodetector protection layer.
[Embodiment 3] The radiation detection apparatus according to embodiment 1 or 2, wherein the difference in the adhesion between the region having the different adhesion and the phosphor protective layer is 0.1 N or more.
[Embodiment 4] The radiation detection apparatus according to any one of Embodiments 1 to 3, wherein a boundary is arranged outside a region where a photoelectric conversion element is formed in the regions having different adhesion forces. .
[Embodiment 5] In the region having different adhesion, the boundary is arranged inside the bonding pad outside the region where the photoelectric conversion element is formed, and the inside of the boundary has high adhesion and the outside has low adhesion. The radiation detection apparatus according to the fourth embodiment, wherein:
[Embodiment 6] In the regions having different adhesion, the boundary is disposed inside the bonding pad outside the region where the photoelectric conversion element is formed, and the inside of the boundary and the portion of the bonding pad have high adhesion, and The radiation detecting apparatus according to the fourth embodiment, wherein the portion other than the region (1) has low adhesion.
[Embodiment 7] In a region having a different adhesion, a region having a low or high adhesion is arranged in a ring shape outside a region where a photoelectric conversion element is arranged and inside a region where a bonding pad is arranged. The radiation detection apparatus according to embodiment 4, wherein the region other than the region is a region having a high or low adhesion.
[Eighth Embodiment] The radiation detection apparatus according to any one of the first to seventh embodiments, wherein a reflective layer, a protective layer for the reflective layer, and an electromagnetic shield layer are sequentially laminated on the phosphor protective layer.
[Embodiment 9] The radiation detection apparatus according to any one of Embodiments 1 to 8, wherein the phosphor protective layer is a polyparaxylylene resin.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, the radiation detection apparatus of the present invention uses the difference in the adhesion between the regions of the photodetector unit surface where the adhesion is different in cutting the protective layer of the phosphor that converts radiation into light. Therefore, a resin and a resin for preventing peeling of the protective layer are not required for cutting the phosphor protective layer, and a radiation detector having a small thickness can be obtained.
[0069]
Further, since the step of forming the resin layer twice can be omitted, the process can be simplified and an inexpensive radiation detector can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a peripheral portion of a radiation detecting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a surface of a photodetector according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view schematically showing another example of the surface of the detector. FIG. 4 is a plan view schematically showing another example of the surface of the photodetector.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photodetector board 2 Photoelectric conversion element 3 Photoelectric conversion element gap 4 Photodetector protection layer 5 Bonding pad 6 Photodetector 7 Phosphor layer 8 Phosphor protection layer 9 Low adhesion area 10 High adhesion area 11 Low adhesion area and high Boundary 12 of adhesion area Photoelectric conversion element formation area 13 Scintillator
