JP2005026419A - 半導体放射線検出器及びこれを用いた画像診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の半導体素子を隙間無く並べることで、分解能の向上を図った半導体放射線検出器及びこれを用いた画像診断装置を提供すること。
【解決手段】放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する表面に参照電極14を備え、裏面に電荷収集電極15を備えた複数の半導体素子13と、上記複数の参照電極14を電気的に接続することで、これら参照電極14を同電位にする複数の配線25とを具備する。
【選択図】 図3
【解決手段】放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する表面に参照電極14を備え、裏面に電荷収集電極15を備えた複数の半導体素子13と、上記複数の参照電極14を電気的に接続することで、これら参照電極14を同電位にする複数の配線25とを具備する。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線やγ線などの放射線のエネルギースペクトル、或いは放射線強度の2次元情報を得るための半導体放射線検出器及びこれを用いた画像診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、X線やγ線などの放射線の照射によって半導体素子内に電荷が生成する性質を利用した半導体放射線検出器が知られている。
【0003】
この半導体放射線検出器では、上記性質を持つ半導体素子の両面に電極を設け、これらの電極間にバイアス電圧をかけておくことで、放射線の照射によって半導体素子内に生成された電荷を一方の電極から電気信号として取り出し、この電気信号に基づいて半導体素子に入射した放射線を検出する。
【0004】
図12は従来の半導体放射線検出器の構成を示す正面図、図13は従来の半導体放射線検出器の構成を示す平面図である。
【0005】
図12に示すように、この半導体放射線検出装置は、複数の半導体素子51を有する。各半導体素子51は、ブロック状に形成されており、その表面と裏面にはバイアス電圧を印加するための参照電極52と電荷収集電極53を備えている。
【0006】
参照電極52は、半導体素子51の表面にほぼ全体に亘って形成されている。一方、電荷収集電極53は、半導体素子51の裏面で複数に分割されてマトリクス状に形成されている。
【0007】
これらの半導体素子51は、配線基板54の表面に個別基板55を介して設けられている。この個別電極55は、半導体素子51を配線基板54に接合する際に、半導体素子51と配線基板54の線膨張率の差によって半導体素子51が損傷するのを防ぐ緩衝部材として機能している。
【0008】
このため、電荷収集電極53は、個別基板55に一旦フリップチップ接続されてから、この個別基板55を介して配線基板54に接続される。一方の参照電極52は、ボンディングワイヤ56によって個別基板55に一旦接続されてから、この個別基板55を介して配線基板54に接続される。
【0009】
この半導体放射線検出器においては、個別基板55とボンディングワイヤ56を介して参照電極52と電荷収集電極53の間に所定の電圧を印加し、これにより半導体素子51内に生じる電界によって半導体素子51内に生成された電荷を電気信号として各電荷収集電極53から取り出している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、従来の半導体放射線検出器では、半導体素子51の参照電極52がボンディングワイヤ56によって一旦個別基板55に接続されてから、配線基板54に接続される構成となっているため、必然的に個別基板55のサイズが半導体素子51よりも大きくなる。
【0011】
その結果、隣接する半導体素子51の間に放射線を検出できない隙間の領域57が生じ、分解能が低下してしまう。
【0012】
また、半導体放射線検出器の上側には、ボンディングワイヤ56によって出っ張りが生じ、参照電極52の表面にコリメータ(不図示)などを取付ける際に、その配置が制限されてしまう。
【0013】
さらに、ボンディングワイヤ56による接続を用いているため、接続信頼性に乏しく、さらに参照電極52の材質も限られてしまう。
【0014】
本発明は、複数の半導体素子を隙間無く並べることで、分解能の向上を図った半導体放射線検出器及びこれを用いた画像診断装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の半導体放射線検出器及びこれを用いた画像撮像装置は次のように構成されている。
【0016】
(1)放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する第1の面に第1の電極を備え、この第1の面の反対側の第2の面に第2の電極を備えた複数の半導体素子と、上記複数の第1の電極を電気的に接続し、これら第1の電極を同電位にする導電部材とを具備することを特徴とする。
【0017】
(2)(1)に記載された半導体放射線検出器であって、上記導電部材は、上記複数の第1の電極の表面に上記半導体素子の並設方向に沿って設けられた複数の導電性線材であることを特徴とする。
【0018】
(3)(1)に記載された半導体放射線検出器であって、上記導電部材は、上記複数の第1の電極の表面全体を被膜する導電性膜であることを特徴とする。
【0019】
(4)被検体に放射性物質を注入し、この放射性物質から発生する放射線の強度分布を検出することで、上記被検体内を撮像する画像撮像装置において、上記放射性物質から発生する放射線の強度を検出する複数の検出器を有し、上記検出器は、放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する第1の面に第1の電極を備え、この第1の面の反対側の第2の面に第2の電極を備えた複数の半導体素子と、上記複数の第1の電極を電気的に接続し、これら第1の電極を同電位にする導電部材とを有することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0021】
図1は本発明の一実施の形態に係る検出ユニット10の構成を示す概略図である。
【0022】
図1に示すように、この検出ユニット10は、個別基板11を有している。この個別基板11は、プリント配線基板からなり、表面に複数の第1個別電極12a、裏面に第2個別電極12bを備えている。
【0023】
なお、個別基板11としては、セラミックやガラスエポキシ樹脂等のうち、線膨張率が半導体素子13(後述する)に近い素材が用いられる。
【0024】
個別基板11の表面側には、ブロック状に形成された4つ(2つのみ図示)の半導体素子13がほぼ隙間無く、2行2列のマトリクス状に設けられている。ここで重要なのは、個別基板11が、平面視で上記4つの半導体素子13によって十分に覆われるような寸法にすることである。半導体素子13としては、CdTe、CdZnTe、HgI2、PbIなどの素材が用いられる。
【0025】
なお、本実施の形態では、4つの半導体素子13を2行2列に設けているが、複数の半導体素子13を隙間無く並べるのであれば、その数や配列は特に限定されるものではない。また、半導体素子13の形状は、上記ブロック状に限定されず、例えば円筒形や多角柱であってもよい。
【0026】
半導体素子13の表面(第1の面)には、それぞれ参照電極14(第1の電極)が設けられている。この参照電極14は、Au、Al、Cu等の導電材料からなり、各半導体素子13の表面全体に亘って薄膜状に形成されている。参照電極14の形成方法としては、蒸着法、メッキ法、CVD法などが用いられる。
【0027】
一方、半導体素子13の裏面(第2の面)には、電荷収集電極15(第2の電極)が形成されている。この電荷収集電極15は、Au、Al、Cu等の導電材料からなり、半導体素子13の裏面において複数個、本実施の形態では4つに分割されている(2つのみ図示)。電荷収集電極15の形成方法としては、蒸着法、メッキ法、CVD法等が用いられる。
【0028】
これら電荷収集電極15は、それぞれ導電性接着剤16を介して第1個別電極12aに電気的に接続されている。導電性接着剤16としては、はんだ、銀ペースト、銅ペースト等の等方性の金属ペーストが用いられる。
【0029】
個別基板11と半導体素子13の間には、封止樹脂17が充填されている。この封止樹脂17は、個別基板11と半導体素子13を固定するとともに、個別基板11と半導体素子13の接続部を空気中の酸素や水分から保護している。そのため、封止樹脂17としては、透湿度の小さいエポキシ系の素材が用いられる。
【0030】
図3は同実施の形態に係る検出ユニット10を用いた半導体放射線検出器20の構成を示す概略図、図4は同実施の形態に係る配線付粘着シート23の構成を下方から示す斜視図である。
【0031】
図3に示すように、この半導体放射線検出器20は、配線基板21を有している。この配線基板21は、プリント配線基板からなり、その表面には複数の表面配線(不図示)と、これら表面配線と導通する配線電極21aが設けられている。表面配線と配線電極21aの素材としては、Al、Au、Cu等の導電材料が用いられる。
【0032】
配線基板21の表面には、上記構成からなる複数、本実施の形態では4つ(2つの図示)の検出ユニット10が2行2列のマトリクス状に並べて設けられている。これら検出ユニット10は、隣接する半導体素子13同士が密着するように配置されている。これによって、検出ユニット10の表面側から見れば、半導体素子13がほぼ隙間無く配置されている。
【0033】
なお、上述のように、個別基板11は、検出ユニット10の表面側から見た場合に、半導体素子13によって十分に覆われるような寸法に設定されているため、検出ユニット10を半導体素子13同士が密着するように配置しても、個別基板11同士が互いに干渉し合うことがない。
【0034】
配線基板21の配線電極21aと個別基板11の第2個別電極12bは、導電性接着剤22を介して電気的に接続されている。導電性接着剤22の素材としては、はんだ、銀ペースト、銅ペースト等が用いられる。
【0035】
検出ユニット10の表面側には、可撓性を有する配線付粘着シート23が参照電極14に密着するように設けられている。
【0036】
図4に示すように、この配線付粘着シート23は、参照電極14(図3参照)に密着する粘着面24aを備えた粘着シート24(保持部材)と、粘着面24aに格子状に配置された複数の配線25(導電性線材)によって構成されている。これら配線25は、金属等の導電材料からなり、全てが配線付粘着シート23の一端部にて接続配線(不図示)に接続されている。
【0037】
図3に示すように、この配線付粘着シート23は、その粘着シート24が上記4つの検出ユニット10の参照電極14に貼り付けられることで、全ての検出ユニット10を構成する全ての参照電極14に配線25の格子状部が接触するようになっており、これによって、全ての参照電極14同士が電気的に接続されて同電位となる。
【0038】
そして、配線付粘着シート23の一端部は、配線基板21の所定位置に接続されており、この一端部における接続配線は配線基板21上に設けられた電子回路26に接続している。
【0039】
図5は同実施の形態に係る電子回路26の構成を示すブロック図である。
【0040】
図5に示すように、この電子回路26は、電圧印加部26aと、信号処理部26bと、画像構成部26cを備えている。
【0041】
電圧印加部26aは、配線付粘着シート23の配線25と配線基板21の表面配線を介して各検出ユニット10に所定の電圧を印加する。検出ユニット10に印加された電圧は、参照電極14と電荷収集電極15を介して半導体素子13に印加される。これによって、半導体素子13内には、電界が形成される。
【0042】
コリメータ27側から検出ユニット10に照射された放射線は、このコリメータ27によってその方向が整えられたのち、半導体素子13に入射する。これによって、各半導体素子13内には電荷が形成される。
【0043】
半導体素子13内に形成された電荷は、上記電界の作用によって各電荷収集電極15から電気信号として取り出され、電子回路26の信号処理部26bによって種々の処理がなされたのち、画像構成部26cによって画像が構成される。この画像は、電子回路26に接続されたモニタ28に映し出される。
【0044】
上記構成の半導体放射線検出器20によれば、複数の半導体素子13の参照電極14を配線25によって検出ユニット10上で電気的に接続し、これによって全ての参照電極14を同電位にしてから、これら配線25を接続配線によって電子回路26に接続している。
【0045】
そのため、従来のように、参照電極14と電子回路26を個別にワイヤボンディングする必要が無いから、複数の半導体素子13をほぼ隙間無くマトリクス状に配置することができる。その結果、放射線の検出を高い分解能で行うことができる。
【0046】
しかも、ボンディングワイヤを用いる代わりに、粘着シート24で被覆された配線25を用いるため、接続の信頼性を向上することができる。
【0047】
さらに、ボンディングワイヤが参照電極14の表面側に突出することもなくなるので、コリメータ27の配置が制限されることがない。
【0048】
図11は同実施の形態に係る半導体放射線検出器を用いた画像診断装置の構成を示す概略図である。
【0049】
図11に示すように、この画像診断装置は、半導体放射線検出器20(検出器)を有している。この半導体放射線検出器20は、コリメータ27が被験者W(被検体)側に向くように配置されている。被験者Wの診断対象部分には、予め放射性物質を含む薬剤が注入されており、この放射円物質から放射されるX線やγ線を上記半導体放射線検出器20で検出することで、診断対象部分の画像をモニタ28に映し出す。
【0050】
このように、画像診断装置に上記構成の半導体放射線検出器20を用いることで、高い分解能を備えた画像診断装置を構成することができる。
【0051】
本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0052】
例えば、本実施の形態では、電荷収集電極15と第1個別電極12aを接続する導電性接着剤16として等方性の金属製ペーストを用いたが、図2に示すように、導電性粒子18aと絶縁材料18bから構成される異方性導電ペースト18を用いてもよい。さらには、異方性導電シートなどを用いてもよい。これらを用いても個別基板11と半導体素子13の接続部を酸素や水分から保護することができる。
【0053】
また、本実施の形態では、配線付粘着シート23を粘着シート24の粘着面24aによって参照電極14に貼り付けているが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示すように、配線25の上から粘着面24aを持たない樹脂製のシート31を載せ、このシート31をコリメータ27(図3参照)によって参照電極14側に押え付けるようにしてもよい。
【0054】
また、本実施の形態で使用した配線付粘着シート23に代えて、図6に示すようなコネクタ35を用いてもよい。このコネクタ35は、樹脂製のシート32の表面に参照電極14に電気的に接続される複数のコネクタ電極33を備えたもので、これらコネクタ電極33の間には、コネクタ35を参照電極14に密着させるための粘着剤34が充填されている。
【0055】
さらに、本実施の形態で使用した配線付粘着シート23に代えて、図10に示すようなコネクタ45を用いてもよい。このコネクタ45は、日本航空電子(株)から市販されている「f−CONECT」であるが、ポリイミドテープの基材41の表面にシリコーン系の粘着剤42と多層膜電極43を設けたものである。
【0056】
また、本実施の形態では、複数の参照電極14を電気的に接続するために配線25を用いているが、これに限定されるものではなく、たとえば、隣接する4つの半導体素子13の境界部分に導電性ペースト36等をスポット状に設けるようにしてもよい。
【0057】
このような構成にすることによっても、上記複数の参照電極14を電気的に接続することができる。しかも、複数の参照電極14のうち、電子回路26に最も近い1つの参照電極14から配線を引き出して、電子回路26に接続すればよいから、配線の長さを飛躍的に短くすることができ、さらには接続の信頼性を向上することができる。
【0058】
さらに、図9に示すように、上記複数の半導体素子13の参照電極14の表面に、ほぼ全面に亘って金属膜37(導電性膜)を被膜するようにしてもよい。
【0059】
また、本実施の形態では、半導体素子13と配線基板21とを個別基板11を介して接続しているが、半導体素子13と配線基板21の線膨張率の差によって半導体素子13に作用する熱応力を緩和することができれば、個別基板11は不要となる。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体放射線検出器の分解能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る検出ユニットの構成を示す概略図。
【図2】同実施の形態に係る異方性導電性ペーストの構成を示す概略図。
【図3】同実施の形態に係る検出ユニットを用いた半導体放射線検出器の構成を示す概略図。
【図4】同実施の形態に係る配線付粘着シートの構成を下方から示す斜視図。
【図5】同実施の形態に係る電子回路の構成を示すブロック図。
【図6】同実施の形態に係るコネクタの変形例の構成を示す概略図。
【図7】同実施の形態に係るコネクタの変形例の構成を示す概略図。
【図8】同実施の形態に係る複数の参照電極を電気的に接続するために用いる導電性ペーストを示す概略図。
【図9】同実施の形態に係る複数の参照電極を電気的に接続するために用いる金属膜を示す概略図。
【図10】同実施の形態に係るコネクタの変形例の構成を示す概略図。
【図11】同実施の形態に係る半導体放射線検出器を用いた画像診断装置の構成を示す概略図。
【図12】従来の半導体放射線検出器の構成を示す正面図。
【図13】従来の半導体放射線検出器の構成を示す平面図。
【符号の説明】
13…半導体素子、14…参照電極(第1の電極)、15…電荷収集電極(第2の電極)、20…半導体放射線検出器(検出器)、21…配線基板、24…粘着シート(保持部材)、25…配線(導電性線材)、26a…電圧印加部(電圧印加手段)、36…導電性ペースト、37…金属膜(導電性膜)、W…被験者(被検体)。
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線やγ線などの放射線のエネルギースペクトル、或いは放射線強度の2次元情報を得るための半導体放射線検出器及びこれを用いた画像診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、X線やγ線などの放射線の照射によって半導体素子内に電荷が生成する性質を利用した半導体放射線検出器が知られている。
【0003】
この半導体放射線検出器では、上記性質を持つ半導体素子の両面に電極を設け、これらの電極間にバイアス電圧をかけておくことで、放射線の照射によって半導体素子内に生成された電荷を一方の電極から電気信号として取り出し、この電気信号に基づいて半導体素子に入射した放射線を検出する。
【0004】
図12は従来の半導体放射線検出器の構成を示す正面図、図13は従来の半導体放射線検出器の構成を示す平面図である。
【0005】
図12に示すように、この半導体放射線検出装置は、複数の半導体素子51を有する。各半導体素子51は、ブロック状に形成されており、その表面と裏面にはバイアス電圧を印加するための参照電極52と電荷収集電極53を備えている。
【0006】
参照電極52は、半導体素子51の表面にほぼ全体に亘って形成されている。一方、電荷収集電極53は、半導体素子51の裏面で複数に分割されてマトリクス状に形成されている。
【0007】
これらの半導体素子51は、配線基板54の表面に個別基板55を介して設けられている。この個別電極55は、半導体素子51を配線基板54に接合する際に、半導体素子51と配線基板54の線膨張率の差によって半導体素子51が損傷するのを防ぐ緩衝部材として機能している。
【0008】
このため、電荷収集電極53は、個別基板55に一旦フリップチップ接続されてから、この個別基板55を介して配線基板54に接続される。一方の参照電極52は、ボンディングワイヤ56によって個別基板55に一旦接続されてから、この個別基板55を介して配線基板54に接続される。
【0009】
この半導体放射線検出器においては、個別基板55とボンディングワイヤ56を介して参照電極52と電荷収集電極53の間に所定の電圧を印加し、これにより半導体素子51内に生じる電界によって半導体素子51内に生成された電荷を電気信号として各電荷収集電極53から取り出している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、従来の半導体放射線検出器では、半導体素子51の参照電極52がボンディングワイヤ56によって一旦個別基板55に接続されてから、配線基板54に接続される構成となっているため、必然的に個別基板55のサイズが半導体素子51よりも大きくなる。
【0011】
その結果、隣接する半導体素子51の間に放射線を検出できない隙間の領域57が生じ、分解能が低下してしまう。
【0012】
また、半導体放射線検出器の上側には、ボンディングワイヤ56によって出っ張りが生じ、参照電極52の表面にコリメータ(不図示)などを取付ける際に、その配置が制限されてしまう。
【0013】
さらに、ボンディングワイヤ56による接続を用いているため、接続信頼性に乏しく、さらに参照電極52の材質も限られてしまう。
【0014】
本発明は、複数の半導体素子を隙間無く並べることで、分解能の向上を図った半導体放射線検出器及びこれを用いた画像診断装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の半導体放射線検出器及びこれを用いた画像撮像装置は次のように構成されている。
【0016】
(1)放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する第1の面に第1の電極を備え、この第1の面の反対側の第2の面に第2の電極を備えた複数の半導体素子と、上記複数の第1の電極を電気的に接続し、これら第1の電極を同電位にする導電部材とを具備することを特徴とする。
【0017】
(2)(1)に記載された半導体放射線検出器であって、上記導電部材は、上記複数の第1の電極の表面に上記半導体素子の並設方向に沿って設けられた複数の導電性線材であることを特徴とする。
【0018】
(3)(1)に記載された半導体放射線検出器であって、上記導電部材は、上記複数の第1の電極の表面全体を被膜する導電性膜であることを特徴とする。
【0019】
(4)被検体に放射性物質を注入し、この放射性物質から発生する放射線の強度分布を検出することで、上記被検体内を撮像する画像撮像装置において、上記放射性物質から発生する放射線の強度を検出する複数の検出器を有し、上記検出器は、放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する第1の面に第1の電極を備え、この第1の面の反対側の第2の面に第2の電極を備えた複数の半導体素子と、上記複数の第1の電極を電気的に接続し、これら第1の電極を同電位にする導電部材とを有することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0021】
図1は本発明の一実施の形態に係る検出ユニット10の構成を示す概略図である。
【0022】
図1に示すように、この検出ユニット10は、個別基板11を有している。この個別基板11は、プリント配線基板からなり、表面に複数の第1個別電極12a、裏面に第2個別電極12bを備えている。
【0023】
なお、個別基板11としては、セラミックやガラスエポキシ樹脂等のうち、線膨張率が半導体素子13(後述する)に近い素材が用いられる。
【0024】
個別基板11の表面側には、ブロック状に形成された4つ(2つのみ図示)の半導体素子13がほぼ隙間無く、2行2列のマトリクス状に設けられている。ここで重要なのは、個別基板11が、平面視で上記4つの半導体素子13によって十分に覆われるような寸法にすることである。半導体素子13としては、CdTe、CdZnTe、HgI2、PbIなどの素材が用いられる。
【0025】
なお、本実施の形態では、4つの半導体素子13を2行2列に設けているが、複数の半導体素子13を隙間無く並べるのであれば、その数や配列は特に限定されるものではない。また、半導体素子13の形状は、上記ブロック状に限定されず、例えば円筒形や多角柱であってもよい。
【0026】
半導体素子13の表面(第1の面)には、それぞれ参照電極14(第1の電極)が設けられている。この参照電極14は、Au、Al、Cu等の導電材料からなり、各半導体素子13の表面全体に亘って薄膜状に形成されている。参照電極14の形成方法としては、蒸着法、メッキ法、CVD法などが用いられる。
【0027】
一方、半導体素子13の裏面(第2の面)には、電荷収集電極15(第2の電極)が形成されている。この電荷収集電極15は、Au、Al、Cu等の導電材料からなり、半導体素子13の裏面において複数個、本実施の形態では4つに分割されている(2つのみ図示)。電荷収集電極15の形成方法としては、蒸着法、メッキ法、CVD法等が用いられる。
【0028】
これら電荷収集電極15は、それぞれ導電性接着剤16を介して第1個別電極12aに電気的に接続されている。導電性接着剤16としては、はんだ、銀ペースト、銅ペースト等の等方性の金属ペーストが用いられる。
【0029】
個別基板11と半導体素子13の間には、封止樹脂17が充填されている。この封止樹脂17は、個別基板11と半導体素子13を固定するとともに、個別基板11と半導体素子13の接続部を空気中の酸素や水分から保護している。そのため、封止樹脂17としては、透湿度の小さいエポキシ系の素材が用いられる。
【0030】
図3は同実施の形態に係る検出ユニット10を用いた半導体放射線検出器20の構成を示す概略図、図4は同実施の形態に係る配線付粘着シート23の構成を下方から示す斜視図である。
【0031】
図3に示すように、この半導体放射線検出器20は、配線基板21を有している。この配線基板21は、プリント配線基板からなり、その表面には複数の表面配線(不図示)と、これら表面配線と導通する配線電極21aが設けられている。表面配線と配線電極21aの素材としては、Al、Au、Cu等の導電材料が用いられる。
【0032】
配線基板21の表面には、上記構成からなる複数、本実施の形態では4つ(2つの図示)の検出ユニット10が2行2列のマトリクス状に並べて設けられている。これら検出ユニット10は、隣接する半導体素子13同士が密着するように配置されている。これによって、検出ユニット10の表面側から見れば、半導体素子13がほぼ隙間無く配置されている。
【0033】
なお、上述のように、個別基板11は、検出ユニット10の表面側から見た場合に、半導体素子13によって十分に覆われるような寸法に設定されているため、検出ユニット10を半導体素子13同士が密着するように配置しても、個別基板11同士が互いに干渉し合うことがない。
【0034】
配線基板21の配線電極21aと個別基板11の第2個別電極12bは、導電性接着剤22を介して電気的に接続されている。導電性接着剤22の素材としては、はんだ、銀ペースト、銅ペースト等が用いられる。
【0035】
検出ユニット10の表面側には、可撓性を有する配線付粘着シート23が参照電極14に密着するように設けられている。
【0036】
図4に示すように、この配線付粘着シート23は、参照電極14(図3参照)に密着する粘着面24aを備えた粘着シート24(保持部材)と、粘着面24aに格子状に配置された複数の配線25(導電性線材)によって構成されている。これら配線25は、金属等の導電材料からなり、全てが配線付粘着シート23の一端部にて接続配線(不図示)に接続されている。
【0037】
図3に示すように、この配線付粘着シート23は、その粘着シート24が上記4つの検出ユニット10の参照電極14に貼り付けられることで、全ての検出ユニット10を構成する全ての参照電極14に配線25の格子状部が接触するようになっており、これによって、全ての参照電極14同士が電気的に接続されて同電位となる。
【0038】
そして、配線付粘着シート23の一端部は、配線基板21の所定位置に接続されており、この一端部における接続配線は配線基板21上に設けられた電子回路26に接続している。
【0039】
図5は同実施の形態に係る電子回路26の構成を示すブロック図である。
【0040】
図5に示すように、この電子回路26は、電圧印加部26aと、信号処理部26bと、画像構成部26cを備えている。
【0041】
電圧印加部26aは、配線付粘着シート23の配線25と配線基板21の表面配線を介して各検出ユニット10に所定の電圧を印加する。検出ユニット10に印加された電圧は、参照電極14と電荷収集電極15を介して半導体素子13に印加される。これによって、半導体素子13内には、電界が形成される。
【0042】
コリメータ27側から検出ユニット10に照射された放射線は、このコリメータ27によってその方向が整えられたのち、半導体素子13に入射する。これによって、各半導体素子13内には電荷が形成される。
【0043】
半導体素子13内に形成された電荷は、上記電界の作用によって各電荷収集電極15から電気信号として取り出され、電子回路26の信号処理部26bによって種々の処理がなされたのち、画像構成部26cによって画像が構成される。この画像は、電子回路26に接続されたモニタ28に映し出される。
【0044】
上記構成の半導体放射線検出器20によれば、複数の半導体素子13の参照電極14を配線25によって検出ユニット10上で電気的に接続し、これによって全ての参照電極14を同電位にしてから、これら配線25を接続配線によって電子回路26に接続している。
【0045】
そのため、従来のように、参照電極14と電子回路26を個別にワイヤボンディングする必要が無いから、複数の半導体素子13をほぼ隙間無くマトリクス状に配置することができる。その結果、放射線の検出を高い分解能で行うことができる。
【0046】
しかも、ボンディングワイヤを用いる代わりに、粘着シート24で被覆された配線25を用いるため、接続の信頼性を向上することができる。
【0047】
さらに、ボンディングワイヤが参照電極14の表面側に突出することもなくなるので、コリメータ27の配置が制限されることがない。
【0048】
図11は同実施の形態に係る半導体放射線検出器を用いた画像診断装置の構成を示す概略図である。
【0049】
図11に示すように、この画像診断装置は、半導体放射線検出器20(検出器)を有している。この半導体放射線検出器20は、コリメータ27が被験者W(被検体)側に向くように配置されている。被験者Wの診断対象部分には、予め放射性物質を含む薬剤が注入されており、この放射円物質から放射されるX線やγ線を上記半導体放射線検出器20で検出することで、診断対象部分の画像をモニタ28に映し出す。
【0050】
このように、画像診断装置に上記構成の半導体放射線検出器20を用いることで、高い分解能を備えた画像診断装置を構成することができる。
【0051】
本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0052】
例えば、本実施の形態では、電荷収集電極15と第1個別電極12aを接続する導電性接着剤16として等方性の金属製ペーストを用いたが、図2に示すように、導電性粒子18aと絶縁材料18bから構成される異方性導電ペースト18を用いてもよい。さらには、異方性導電シートなどを用いてもよい。これらを用いても個別基板11と半導体素子13の接続部を酸素や水分から保護することができる。
【0053】
また、本実施の形態では、配線付粘着シート23を粘着シート24の粘着面24aによって参照電極14に貼り付けているが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示すように、配線25の上から粘着面24aを持たない樹脂製のシート31を載せ、このシート31をコリメータ27(図3参照)によって参照電極14側に押え付けるようにしてもよい。
【0054】
また、本実施の形態で使用した配線付粘着シート23に代えて、図6に示すようなコネクタ35を用いてもよい。このコネクタ35は、樹脂製のシート32の表面に参照電極14に電気的に接続される複数のコネクタ電極33を備えたもので、これらコネクタ電極33の間には、コネクタ35を参照電極14に密着させるための粘着剤34が充填されている。
【0055】
さらに、本実施の形態で使用した配線付粘着シート23に代えて、図10に示すようなコネクタ45を用いてもよい。このコネクタ45は、日本航空電子(株)から市販されている「f−CONECT」であるが、ポリイミドテープの基材41の表面にシリコーン系の粘着剤42と多層膜電極43を設けたものである。
【0056】
また、本実施の形態では、複数の参照電極14を電気的に接続するために配線25を用いているが、これに限定されるものではなく、たとえば、隣接する4つの半導体素子13の境界部分に導電性ペースト36等をスポット状に設けるようにしてもよい。
【0057】
このような構成にすることによっても、上記複数の参照電極14を電気的に接続することができる。しかも、複数の参照電極14のうち、電子回路26に最も近い1つの参照電極14から配線を引き出して、電子回路26に接続すればよいから、配線の長さを飛躍的に短くすることができ、さらには接続の信頼性を向上することができる。
【0058】
さらに、図9に示すように、上記複数の半導体素子13の参照電極14の表面に、ほぼ全面に亘って金属膜37(導電性膜)を被膜するようにしてもよい。
【0059】
また、本実施の形態では、半導体素子13と配線基板21とを個別基板11を介して接続しているが、半導体素子13と配線基板21の線膨張率の差によって半導体素子13に作用する熱応力を緩和することができれば、個別基板11は不要となる。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体放射線検出器の分解能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る検出ユニットの構成を示す概略図。
【図2】同実施の形態に係る異方性導電性ペーストの構成を示す概略図。
【図3】同実施の形態に係る検出ユニットを用いた半導体放射線検出器の構成を示す概略図。
【図4】同実施の形態に係る配線付粘着シートの構成を下方から示す斜視図。
【図5】同実施の形態に係る電子回路の構成を示すブロック図。
【図6】同実施の形態に係るコネクタの変形例の構成を示す概略図。
【図7】同実施の形態に係るコネクタの変形例の構成を示す概略図。
【図8】同実施の形態に係る複数の参照電極を電気的に接続するために用いる導電性ペーストを示す概略図。
【図9】同実施の形態に係る複数の参照電極を電気的に接続するために用いる金属膜を示す概略図。
【図10】同実施の形態に係るコネクタの変形例の構成を示す概略図。
【図11】同実施の形態に係る半導体放射線検出器を用いた画像診断装置の構成を示す概略図。
【図12】従来の半導体放射線検出器の構成を示す正面図。
【図13】従来の半導体放射線検出器の構成を示す平面図。
【符号の説明】
13…半導体素子、14…参照電極(第1の電極)、15…電荷収集電極(第2の電極)、20…半導体放射線検出器(検出器)、21…配線基板、24…粘着シート(保持部材)、25…配線(導電性線材)、26a…電圧印加部(電圧印加手段)、36…導電性ペースト、37…金属膜(導電性膜)、W…被験者(被検体)。
Claims (4)
- 放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する第1の面に第1の電極を備え、この第1の面の反対側の第2の面に第2の電極を備えた複数の半導体素子と、
上記複数の第1の電極を電気的に接続することで、これら第1の電極を同電位にする導電部材と、
を具備することを特徴とする半導体放射線検出器。 - 上記導電部材は、上記複数の第1の電極の表面に上記半導体素子の並設方向に沿って設けられた複数の導電性線材であることを特徴とする請求項1記載の半導体放射線検出器。
- 上記導電部材は、上記複数の第1の電極の表面全体を被膜する導電性膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体放射線検出器。
- 被検体に放射性物質を注入し、この放射性物質から発生する放射線の強度分布を検出することで、上記被検体内を撮像する画像撮像装置において、
上記放射性物質から発生する放射線の強度を検出する複数の検出器を有し、
上記検出器は、
放射線の照射によって電荷を生成する性質を有し、平面方向にほぼ隙間無く並設され、上記放射線が入射する第1の面に第1の電極を備え、この第1の面の反対側の第2の面に第2の電極を備えた複数の半導体素子と、
上記複数の第1の電極を電気的に接続することで、これら第1の電極を同電位にする導電部材と、
を有することを特徴とする画像撮像装置。
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