JP2011226816A - 放射線検出器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で集積回路デバイスの読出回路を放射線から保護することが可能な放射線検出器モジュールを提供する。
【解決手段】放射線検出器モジュール１０Ａは、所定方向から入射する放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータからの光を受ける二次元フォトダイオード（ＰＤ）アレイ１２と、誘電体層１３０ａ〜１３０ｆが積層されて成り、二次元ＰＤアレイ１２を一方の板面上に搭載する接続基板１３と、接続基板１３の他方の板面上に搭載され、二次元ＰＤアレイ１２から出力される電気信号を読み出す集積回路デバイス１４とを備える。集積回路デバイス１４は、互いに離間された複数の単位回路領域１４ｂを有する。接続基板１３は、複数の貫通導体２０と、複数の貫通導体２０それぞれと一体に形成されると共に互いに離間された複数の放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線検出器モジュールに関するものである。

特許文献１には、Ｘ線検出器に設けられた信号処理回路をＸ線による被曝から保護するように構成されたＸ線ＣＴ装置が記載されている。このＸ線ＣＴ装置においては、表面に検出素子が実装された配線基板の裏面側に、信号処理回路が実装された回路基板が配置されている。配線基板には、信号処理回路の上方を覆うようにＸ線遮蔽手段が設置されている。配線基板及び回路基板は、Ｘ線遮蔽手段の周辺部に設けられた接続手段によって互いに電気的に接続されている。

特許文献２には、Ｘ線を用いた医療診断撮像装置およびＸ線放射検出器が記載されている。このＸ線放射検出器は、表面側において光感応素子を支持し、裏面側への電気的パスを提供する担持基板を備える。この担持基板と信号プロセシング回路との間には、Ｘ線放射遮蔽部が配置されている。Ｘ線入射方向から見たこのＸ線放射遮蔽部の面積は、信号プロセシング回路（ＡＳＩＣ読み出しチップ）より大きい。

特開２００９−１８９３８４号公報 特表２００４−５３６３１３号公報

近年、Ｘ線検査装置等に用いられる放射線検出器として、二次元状に配列された複数の光電変換領域を有する光電変換デバイス（例えばフォトダイオードアレイ）の上にシンチレータが配置されたものが実用化されている。このような放射線検出器は、従来のＸ線感光フィルムを用いたものと比べ、現像の必要がなく、またリアルタイムに画像を確認することができるなど利便性が高く、データの保存性や取扱いの容易性の面でも優位である。

このような放射線検出器において、多くの場合、光電変換デバイスは基板上に実装される。そして、光電変換デバイスから出力された微小信号を増幅する必要があるため、複数の光電変換領域に対応する複数の読出回路（例えば積分回路）を内蔵する集積回路デバイスが用いられる。この集積回路デバイスは、装置の小型化のため基板の裏側に実装されることが好ましい。

しかし、このように基板の一方の板面上に光電変換デバイスを実装し、他方の板面上に集積回路デバイスを実装した場合、次の問題が生じる。すなわち、シンチレータに入射する放射線の一部がシンチレータに吸収されずに透過した場合、この放射線が基板を透過して集積回路デバイスに到達するおそれがある。集積回路デバイスの読出回路には、例えばオペアンプやコンデンサ、或いはスイッチ用のＭＯＳトランジスタといった放射線の影響を受けやすい回路要素が含まれており、集積回路デバイスに到達した放射線によってこれらの回路要素に異常が発生する等の問題が生じる。したがって、何らかの方策により読出回路を放射線から保護することが望まれる。

なお、特許文献１，２に記載された装置では、集積回路デバイス全体を覆うような大きさの放射線遮蔽材が基板内に設けられているが、このような構成では光電変換デバイスと集積回路デバイスとを接続するための配線を放射線遮蔽材を迂回するように配置しなければならず、例えば光電変換デバイスや集積回路デバイスを基板上にフリップチップ実装するような場合、基板の配線が複雑になるという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でもって集積回路デバイスの読出回路を放射線から保護することが可能な放射線検出器モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明による第１の放射線検出器モジュールは、（ａ１）所定方向から入射する放射線を光に変換するシンチレータと、（ｂ）二次元状に配列された複数の光電変換領域を有し、シンチレータからの光を光電変換領域に受ける光電変換デバイスと、（ｃ）複数の誘電体層が積層されて成り、光電変換デバイスを一方の板面上に搭載する接続基板と、（ｄ）接続基板の他方の板面上に搭載され、光電変換デバイスの複数の光電変換領域それぞれから出力される電気信号を個別に読み出す集積回路デバイスとを備える。集積回路デバイスは、二次元状に配列され且つ互いに離間された複数の単位回路領域を有し、該複数の単位回路領域は、複数の光電変換領域に対応する複数の読出回路をそれぞれ含む。接続基板は、複数の誘電体層のうち、互いに隣接する少なくとも三つの誘電体層を貫通して設けられ、電気信号の経路の一部となる金属製の複数の貫通導体を有する。この第１の放射線検出器モジュールでは、複数の貫通導体それぞれと一体に形成されると共に互いに離間された金属製の複数の放射線遮蔽膜が、少なくとも三つの誘電体層における二以上の層間部分に設けられている。そして、複数の放射線遮蔽膜を所定方向に垂直な仮想平面に投影した複数の第一領域それぞれは、複数の単位回路領域を仮想平面に投影した複数の第二領域それぞれを含む。

また、本発明による第２の放射線検出器モジュールは、（ａ２）放射線を光に変換するシンチレータと、（ｂ）二次元状に配列された複数の光電変換領域を有し、シンチレータからの光を光電変換領域に受ける光電変換デバイスと、（ｃ）複数の誘電体層が積層されて成り、光電変換デバイスを一方の板面上に搭載する接続基板と、（ｄ）接続基板の他方の板面上に搭載され、光電変換デバイスの複数の光電変換領域それぞれから出力される電気信号を個別に読み出す集積回路デバイスとを備える。集積回路デバイスは、二次元状に配列され且つ互いに離間された複数の単位回路領域を有し、該複数の単位回路領域は、複数の光電変換領域に対応する複数の読出回路をそれぞれ含む。接続基板は、複数の誘電体層のうち、互いに隣接する少なくとも三つの誘電体層を貫通して設けられ、電気信号の経路の一部となる金属製の複数の貫通導体を有する。この第２の放射線検出器モジュールでは、複数の貫通導体それぞれと一体に形成されると共に互いに離間された金属製の複数の放射線遮蔽膜が、少なくとも三つの誘電体層における二以上の層間部分に設けられている。そして、複数の放射線遮蔽膜を一方の板面に平行な仮想平面に投影した複数の第一領域それぞれは、複数の単位回路領域を仮想平面に投影した複数の第二領域それぞれを含む。

上述した第１及び第２の放射線検出器モジュールにおいては、接続基板の他方の板面上に搭載される集積回路デバイスが、複数の読出回路をそれぞれ含む複数の単位回路領域を有する。そして、これら複数の単位回路領域は、二次元状に配列され且つ互いに離間されている。従って、これらの単位回路領域の隙間に関しては、読出回路が存在しないため放射線による影響は軽微となる。

一方、接続基板には、少なくとも三つの誘電体層を貫通する複数の貫通導体、および複数の貫通導体のそれぞれと一体に形成された金属製の複数の放射線遮蔽膜が設けられている。このように、貫通導体と一体に形成される放射線遮蔽膜は貫通導体の配置を妨げないので、例えば特許文献１に記載された装置のように、放射線遮蔽材を迂回するような複雑な配線を形成する必要がない。従って、光電変換デバイスと集積回路デバイスとの間の電流経路（配線長）を短くすることができ、光電流に重畳するノイズをより低減することができる。

そして、これら複数の放射線遮蔽膜は、互いに離間されており且つ少なくとも三つの誘電体層における二以上の層間部分に設けられている。更に、複数の放射線遮蔽膜を仮想平面に投影した複数の第一領域それぞれが、複数の単位回路領域を仮想平面に投影した複数の第二領域それぞれを含む。ここで、仮想平面とは、放射線入射方向（所定方向）に垂直な面、或いは、放射線入射方向が接続基板の板面に垂直である場合には、接続基板の一方の板面に平行な面である。このような構成により、接続基板の内部に形成された複数の放射線遮蔽膜のそれぞれが、対応する各単位回路領域を放射線から保護する。また、複数の放射線遮蔽膜の隙間を通過した放射線は集積回路デバイスに達することができるが、その到達箇所は複数の単位回路領域の隙間であるため問題ない。

以上説明したように、上述した第１及び第２の放射線検出器モジュールによれば、簡易な構成でもって集積回路デバイスの読出回路を放射線から保護することが可能となる。

また、上述した第１及び第２の放射線検出器モジュールにおいては、集積回路デバイスの複数の単位回路領域が互いに離間されている。従って、複数の単位回路領域間の電気的なクロストークにより生じるノイズを低減できる。

また、上記第１及び第２の放射線検出器モジュールにおいては、一の層間部分において一の貫通導体と一体に形成された放射線遮蔽膜についての第一領域と、他の層間部分において他の貫通導体と一体に形成された放射線遮蔽膜についての第一領域とが互いに重ならないことが好ましい。これにより、一の貫通導体及び他の貫通導体のそれぞれと一体に形成された各放射線遮蔽膜が互いに対向しないので、一の貫通導体と他の貫通導体との間に生じる寄生容量を低減できる。従って、光電変換デバイスの複数の光電変換領域から出力された光電流に重畳されるノイズを低減できる。

また、上記第１及び第２の放射線検出器モジュールにおいては、複数の貫通導体を仮想平面に投影した複数の第三領域それぞれが、複数の第二領域それぞれに含まれており、各放射線遮蔽膜が、対応する貫通導体の周囲に延在していることが好ましい。

また、上記第１及び第２の放射線検出器モジュールにおいては、読出回路が、オペアンプ、コンデンサ、及びＭＯＳトランジスタを含むことが好ましい。

本発明による放射線検出器モジュールによれば、簡易な構成でもって集積回路デバイスの読出回路を放射線から保護することができる。

本発明による放射線検出器モジュールの一実施形態を示す断面図である。 接続基板および集積回路デバイスの内部構成を示す断面図である。 （ａ）放射線の入射方向から見た集積回路の各構成要素の配置を示している。（ｂ）集積回路デバイスが有する一つの単位回路領域を拡大して示す図である。 読出回路の構成例を示す等価回路図である。 放射線遮蔽膜および単位回路領域を仮想平面に投影した様子を示す図である。 本発明による放射線検出器モジュールの一変形例を示す断面図である。 一変形例における放射線遮蔽膜および単位回路領域を仮想平面に投影した様子を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による放射線検出器モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明による放射線検出器モジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。図１に示す放射線検出器モジュール１０Ａは、シンチレータ１１、フォトダイオードアレイ１２、接続基板１３、及び集積回路デバイス１４を備える。

シンチレータ１１は、所定方向から入射する放射線Ｒ（例えばＸ線）を光に変換するための板状の部材である。シンチレータ１１は、Ｍ行Ｎ列（Ｎ，Ｍは共に２以上の整数）に配列された複数の画素に分割されており、二次元フォトダイオードアレイ１２の光入射面上に配置されている。シンチレータ１１は、入射した放射線Ｒに応じてシンチレーション光を発生して放射線像を光像へと変換し、この光像を二次元フォトダイオードアレイ１２へ出力する。シンチレータ１１は、例えばＣｓＩによって構成される。シンチレータ１１は二次元フォトダイオードアレイ１２を覆うように設置されるか、或いは二次元フォトダイオードアレイ１２上に蒸着により設けられることができる。

二次元フォトダイオードアレイ１２は、本実施形態における光電変換デバイスである。二次元フォトダイオードアレイ１２は、Ｍ行Ｎ列といった二次元状に配列された複数のフォトダイオード（光電変換領域）を有し、シンチレータ１１からの光を複数のフォトダイオードに受ける。二次元フォトダイオードアレイ１２は、いわゆるフリップチップ実装のための複数のバンプ電極（導電性接合材）１２ａを光入射面とは反対側の裏面上に有しており、これら複数のバンプ電極１２ａは、二次元フォトダイオードアレイ１２の裏面上においてＭ行Ｎ列といった二次元状に配列されている。二次元フォトダイオードアレイ１２の平面寸法は、例えば２０ｍｍ×３５ｍｍである。

接続基板１３は、二次元フォトダイオードアレイ１２を一方の板面１３ａ上に搭載し、後述する集積回路デバイス１４を他方の板面１３ｂ上に搭載する。接続基板１３は、複数の誘電体層が積層されて成り、二次元フォトダイオードアレイ１２と集積回路デバイス１４とを電気的に接続するための内部配線とを有する。また、接続基板１３の一方の板面１３ａには、二次元フォトダイオードアレイ１２を実装するための複数のランド状配線がＭ行Ｎ列といった二次元状に配列されており、他方の板面１３ｂには、集積回路デバイス１４を実装するための複数のランド状配線が二次元状に配列されている。

集積回路デバイス１４は、二次元フォトダイオードアレイ１２の複数のフォトダイオードそれぞれから出力される光電流といった電気信号を個別に検出する（読み出す）ための素子である。集積回路デバイス１４は、二次元フォトダイオードアレイ１２の複数のフォトダイオードに対応する複数の読出回路が、纏めて一つのチップに封入された構造を有する。また、これら複数の読出回路への入力端子となる複数のバンプ電極（導電性接合材）１４ａが、接続基板１３と対向する集積回路デバイス１４の面上において二次元状に配列されている。

また、放射線検出器モジュール１０Ａは、集積回路デバイス１４から出力された電気信号を外部へ出力するためのフレキシブルプリント基板１５を更に備える。フレキシブルプリント基板１５の一端は、接続基板１３の他方の板面１３ｂ上に電気的に接続される。

また、放射線検出器モジュール１０Ａは、集積回路デバイス１４を冷却するための放熱器（ヒートシンク）１６を更に備える。放熱器１６は、集積回路デバイス１４の接続基板１３と対向する面とは反対側の面と接しており、外側へ向けて多数のフィンが突出した形状をしている。

図２は、接続基板１３および集積回路デバイス１４の内部構成を示す断面図である。なお、同図には二次元フォトダイオードアレイ１２が図示されているが、シンチレータ１１及び放熱器１６は図示を省略されている。

図２に示すように、集積回路デバイス１４は、複数の単位回路領域１４ｂと、回路領域１４ｃとを有する。複数の単位回路領域１４ｂには、複数の読出回路（初段アンプ）がそれぞれ含まれている。これら複数の読出回路は、二次元フォトダイオードアレイ１２の複数のフォトダイオードにそれぞれ対応するものであり、それぞれ対応するフォトダイオードから光電流といった電気信号を受ける。なお、回路領域１４ｃには、単位回路領域１４ｂの読出回路から出力された信号を更に増幅するための増幅回路（後段アンプ）が設けられる。

ここで、図３（ａ）は、集積回路デバイス１４の構成例を示す図である。図３（ａ）は、放射線Ｒの入射方向から見た集積回路デバイス１４の各構成要素の配置を示している。また、図３（ｂ）は、集積回路デバイス１４が有する一つの単位回路領域１４ｂを拡大して示す図である。この集積回路デバイス１４は、例えば９ｍｍ×１１ｍｍといった大きさを有する。

図３（ａ）に示すように、単位回路領域１４ｂは、集積回路デバイス１４の内部においてＪ行Ｋ列（Ｊ，Ｋは２以上の整数）の二次元状に配列されている。各単位回路領域１４ｂには、図３（ｂ）に示すように入力パッド１４ｅが設けられている。この入力パッド１４ｅ上には、図１に示したバンプ電極１４ａが設けられる。また、これらの単位回路領域１４ｂは互いに離間されており、一の単位回路領域１４ｂと他の単位回路領域１４ｂとの間には、トランジスタやコンデンサ等の回路要素が存在しない領域が行方向および列方向に延びている。但し、この領域には、回路要素を相互に接続するための金属配線は存在してもよい。一つの単位回路領域１４ｂの寸法は、例えば行方向０．５ｍｍ、列方向０．５ｍｍであり、隣り合う単位回路領域１４ｂ同士の隙間の間隔は例えば０．１６ｍｍである。

回路領域１４ｃは、単位回路領域１４ｂの各列に対応してＫ個配置されている。これらの回路領域１４ｃは、行方向に並んで配置されており、各入力端はそれぞれ対応する列の単位回路領域１４ｂと電気的に接続されている。

単位回路領域１４ｂに含まれる読出回路（初段アンプ）、及び回路領域１４ｃに含まれる増幅回路（後段アンプ）には、個々にスイッチが設けられる。そして、単位回路領域１４ｂの読出回路のスイッチによって読み出す行の指定を、回路領域１４ｃの増幅回路のスイッチによって読み出す列の指定をそれぞれ行うことができる。

Ｋ個の回路領域１４ｃの出力端は、Ａ／Ｄ変換器１４ｄと電気的に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１４ｄは、各回路領域１４ｃから出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１４ｄから出力されたディジタル信号は、集積回路デバイス１４の縁に沿って配列された複数の入出力パッド１４ｆのうち一つを介して集積回路デバイス１４の外部へ出力される。なお、他の入出力パッド１４ｆは、電源電圧入力、基準電位（ＧＮＤ）入力、クロック入力等に使用される。

図４は、各単位回路領域１４ｂに含まれる読出回路の構成例を示す等価回路である。この等価回路において、読出回路１４０は積分回路を構成しており、オペアンプ１４１と、帰還容量としてのコンデンサ１４２と、リセットスイッチ１４３とを含む。オペアンプ１４１の非反転入力端子は基準電圧Vｒｅｆに接続されており、オペアンプ１４１の反転入力端子は、二次元フォトダイオードアレイ１２（図１を参照）が有する一つのフォトダイオード１２ｂのアノードに接続されている。なお、フォトダイオード１２ｂのカソードは基準電圧Vｒｅｆに接続され、フォトダイオード１２ｂには逆バイアスが印加される。

コンデンサ１４２は、オペアンプ１４１の反転入力端子と出力端子との間に接続される。コンデンサ１４２には、フォトダイオード１２ｂから出力された光電流による電荷が蓄積される。リセットスイッチ１４３は、コンデンサ１４２に対して並列に接続され、コンデンサ１４２に蓄積された電荷をリセットする。リセットスイッチ１４３は、例えばＭＯＳトランジスタによって好適に実現される。

再び図２を参照して、接続基板１３について詳細に説明する。本実施形態の接続基板１３は、複数（図２では六層）の誘電体層１３０ａ〜１３０ｆが積層されて成る基材１３０を有する。基材１３０の誘電体層１３０ａ〜１３０ｆは、例えば、アルミナといったセラミック材料を主原料とするセラミック基板からなる。各誘電体層１３０ａ〜１３０ｆの厚さは、例えば１００μｍ以上２００μｍ以下である。

また、接続基板１３は、複数の貫通導体２０を有する。貫通導体２０は、誘電体層１３０ａ〜１３０ｆのうち互いに隣接する少なくとも三つ（本実施形態では４つ）の誘電体層１３０ｃ〜１３０ｆを貫通して設けられている。複数の貫通導体２０それぞれは、二次元フォトダイオードアレイ１２の複数のフォトダイオードそれぞれと一対一で対応しており、フォトダイオードから出力された光電流の経路の一部となる。貫通導体２０は、例えばタングステンといった金属材料からなり、誘電体層１３０ｃ〜１３０ｆに形成された貫通孔に金属材料が埋め込まれることにより形成される。なお、本実施形態では、隣り合う貫通導体２０同士の中心間隔（ピッチ）が集積回路デバイス１４の単位回路領域１４ｂ間のピッチと等しくなっており、各貫通導体２０は、対応する単位回路領域１４ｂの直上に位置している。隣り合う貫通導体２０同士の中心間隔（ピッチ）は、例えば５００μｍである。また、貫通導体２０の直径は例えば１００μｍである。

また、接続基板１３は、少なくとも三層（図２では四層）の誘電体層１３０ｃ〜１３０ｆにおける二以上（図２では三箇所）の層間部分に設けられた複数の放射線遮蔽膜群２１〜２３を有する。具体的には、放射線遮蔽膜群２１は誘電体層１３０ｃ及び１３０ｄの層間部分に設けられており、放射線遮蔽膜群２２は誘電体層１３０ｄ及び１３０ｅの層間部分に設けられており、放射線遮蔽膜群２３は誘電体層１３０ｅ及び１３０ｆの層間部分に設けられている。

放射線遮蔽膜群２１〜２３のそれぞれは、貫通導体２０の本数に対応する金属製の複数の放射線遮蔽膜を含む。すなわち、放射線遮蔽膜群２１は貫通導体２０と同数の放射線遮蔽膜２１ａを含み、放射線遮蔽膜群２２は貫通導体２０と同数の放射線遮蔽膜２２ａを含み、放射線遮蔽膜群２３は貫通導体２０と同数の放射線遮蔽膜２３ａを含む。これら放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａは、対応する貫通導体２０と一体に形成されており、当該貫通導体２０の周囲に延在している。

各放射線遮蔽膜群２１〜２３において、放射線遮蔽膜同士は互いに離間されている。すなわち、複数の放射線遮蔽膜２１ａは一の層間部分において互いに間隔をあけて設けられており、複数の放射線遮蔽膜２２ａは別の層間部分において互いに間隔をあけて設けられており、複数の放射線遮蔽膜２３ａは更に別の層間部分において互いに間隔をあけて設けられている。これにより、貫通導体２０相互の電気的な分離が図られている。

放射線遮蔽膜２１ａの平面形状は、例えば４００μｍ四方の正方形である。また、隣り合う放射線遮蔽膜２１ａ同士の間隔（隙間）は例えば１００μｍであり、放射線遮蔽膜２１ａの厚さは例えば１０μｍである。これらの形状寸法は、放射線遮蔽膜２２ａ、２３ａについても同様である。放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａの構成材料としては、例えばタングステンが好適である。放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａは、誘電体層１３０ｃ〜１３０ｆの層間部分にいわゆるビアランドを形成する方法と同様の方法によって容易に形成可能である。

また、接続基板１３は、複数の層間配線２４を更に有する。層間配線２４は、二次元フォトダイオードアレイ１２の電極ピッチと複数の貫通導体２０のピッチとの相違に起因する配線である。層間配線２４は、複数の誘電体層１３０ａ〜１３０ｆにおける層間部分のうち、放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａが設けられた誘電体層１３０ｃ〜１３０ｆに対して一方の板面１３ａ側に位置する一又は二以上（図２では二つ）の層間部分に設けられている。

ここで、接続基板１３の放射線遮蔽膜２１ａ、２２ａ及び２３ａと、集積回路デバイス１４の複数の単位回路領域１４ｂとの相対的な位置関係について説明する。この説明の為に、放射線遮蔽膜及び単位回路領域を投影するための仮想平面の概念を導入する。仮想平面は、図１に示した放射線Ｒの入射方向（所定方向）に垂直な面として定義される。或いは、該入射方向が接続基板１３の板面１３ａ，１３ｂと略垂直である場合には、仮想平面は、板面１３ａ（又は１３ｂ）と平行な面として定義されてもよい。

図５は、接続基板１３の複数の放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａと、集積回路デバイス１４の複数の単位回路領域１４ｂとを仮想平面ＶＰに投影した様子を示す図である。図５において、ＰＲ１は、複数の放射線遮蔽膜２１ａ、２２ａ及び２３ａを仮想平面ＶＰに投影した領域（第一領域）を示している。また、ＰＲ２は、複数の単位回路領域１４ｂを仮想平面ＶＰに投影した領域（第二領域）を示している。また、ＰＲ３は、複数の貫通導体２０を仮想平面ＶＰに投影した領域（第三領域）を示している。

図５に示すように、複数の放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａを仮想平面ＶＰに投影した複数の第一領域ＰＲ１それぞれは、複数の単位回路領域１４ｂを仮想平面ＶＰに投影した複数の第二領域ＰＲ２それぞれを含んでいる。換言すれば、放射線Ｒの入射方向から見て（または、板面１３ａに垂直な方向から見て）複数の単位回路領域１４ｂが複数の放射線遮蔽膜２１ａによって完全に覆われている。複数の放射線遮蔽膜２２ａ、及び複数の放射線遮蔽膜２３ａに関しても同様である。

つまり、本実施形態の放射線検出器モジュール１０Ａにおいては、接続基板１３の内部に形成された複数の放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａのそれぞれが、対応する各単位回路領域１４ｂを放射線から保護する。また、複数の放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａの隙間を通過した放射線Ｒは集積回路デバイス１４に達することができるが、その到達箇所には複数の単位回路領域１４ｂは存在せず、放射線Ｒによる影響は軽微となる。

また、複数の放射線遮蔽膜２１ａのそれぞれは、対応する貫通導体２０と一体に形成されている。複数の放射線遮蔽膜２２ａ及び２３ａについても同様である。このように、貫通導体２０と一体に形成される放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａは貫通導体２０の配置を妨げないので、例えば特許文献１に記載された装置のように、放射線遮蔽材を迂回するような複雑な配線を形成する必要がない。従って、二次元フォトダイオードアレイ１２と集積回路デバイス１４との間の電流経路（配線長）を短くでき、電気信号（光電流）に重畳するノイズをより低減することができる。

このように、本実施形態の放射線検出器モジュール１０Ａによれば、簡易な構成でもって集積回路デバイス１４の読出回路を放射線から保護することが可能となる。

また、放射線検出器モジュール１０Ａにおいては、集積回路デバイス１４の複数の単位回路領域１４ｂが互いに離間されているので、複数の単位回路領域１４ｂ間の電気的なクロストークにより生じるノイズも低減できる。

また、放射線検出器モジュール１０Ａにおいては、一の層間部分において一の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２１ａ（、２１ｂまたは２１ｃ）についての第一領域ＰＲ１と、他の層間部分において他の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２１ｂ（、２１ｃまたは２１ａ）についての第一領域ＰＲ１とが互いに重ならないことが好ましい。図５に示した仮想平面ＶＰでは、複数の第一領域ＰＲ１が互いに重なっておらず、また、放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａに関する投影領域は全て第一領域ＰＲ１であり互いに一致するので、放射線遮蔽膜２１ａ、２２ａ及び２３ａは、対応する貫通導体２０が異なる限りにおいて、互いに重なり合わない。これにより、一の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａと、他の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａとが互いに対向しないので、複数の貫通導体２０の間に生じる寄生容量を低減できる。従って、二次元フォトダイオードアレイ１２の複数のフォトダイオードから出力された電気信号（光電流）に重畳されるノイズを低減できる。

なお、本実施形態において、図５に示すように、複数の貫通導体２０を仮想平面ＶＰに投影した複数の第三領域ＰＲ３それぞれは、複数の第二領域ＰＲ２それぞれに含まれる。このような構成において、放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａが、対応する貫通導体２０の周囲に延在しているので、放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａのそれぞれが、対応する各単位回路領域１４ｂを放射線から好適に保護することができる。

図６は、上述した実施形態の一変形例として、放射線検出器モジュール１０Ｂの構成を示す図である。図６では、図２と同様、二次元フォトダイオードアレイ１２、接続基板１３および集積回路デバイス１４が示されている。このうち、二次元フォトダイオードアレイ１２及び集積回路デバイス１４の構成については、上述した実施形態と同様である。

本変形例では、接続基板１３の内部構成が上記実施形態と異なる。すなわち、接続基板１３の放射線遮蔽膜群２１及び２２が、上記実施形態の放射線遮蔽膜２１ａ及び２２ａに代えて、放射線遮蔽膜２１ｂ及び２２ｂを含んでいる。これら放射線遮蔽膜２１ｂ及び２２ｂは、上記実施形態とは位置および大きさが異なっている。

図７は、本変形例における複数の放射線遮蔽膜２１ｂ及び２２ｂと、集積回路デバイス１４の複数の単位回路領域１４ｂとを仮想平面ＶＰに投影した様子を示す図である。図７において、ＰＲ４は、放射線遮蔽膜２１ｂを仮想平面ＶＰに投影した領域を示している。また、ＰＲ５は、放射線遮蔽膜２２ｂを仮想平面ＶＰに投影した領域を示している。なお、ＰＲ２及びＰＲ３については、上記実施形態と同様である。

図７に示されるように、本変形例では、一の層間部分において或る貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２１ｂについての領域ＰＲ４と、他の層間部分において他の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２２ｂについての領域ＰＲ５とが互いに重なっている。このような場合、図６に示されるように、一の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２１ｂと、他の貫通導体２０と一体に形成された放射線遮蔽膜２２ｂとが互いに対向することとなる。しかしながら、このような形態であっても、複数の放射線遮蔽膜２１ｂ、２２ｂ及び２３ａのそれぞれが、対応する各単位回路領域１４ｂを放射線から保護する。また、貫通導体２０と一体に形成される放射線遮蔽膜２１ｂ、２２ｂ及び２３ａは貫通導体２０の配置を妨げないので、放射線遮蔽材を迂回するような複雑な配線を形成する必要がない。従って、本変形例の放射線検出器モジュール１０Ｂにおいても、簡易な構成でもって集積回路デバイス１４の読出回路を放射線から保護することが可能となる。

本発明による放射線検出器モジュールは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、放射線遮蔽膜２１ａ〜２３ａが四つの誘電体層１３０ｃ〜１３０ｆにおける三つの層間部分に設けられているが、本発明の放射線遮蔽膜は、少なくとも三つの誘電体層における二以上の層間部分に設けられることにより、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、例えば、上記実施形態では、読出回路の一例としてオペアンプ、コンデンサ、及びＭＯＳトランジスタを含む積分回路を例示したが、この例示と異なる構成の読出回路であっても、本発明の効果を好適に得ることができる。

１０Ａ，１０Ｂ…放射線検出器モジュール、１１…シンチレータ、１２…二次元フォトダイオードアレイ、１２ａ…バンプ電極、１２ｂ…フォトダイオード、１３…接続基板、１３ａ，１３ｂ…板面、１４…集積回路デバイス、１４ａ…バンプ電極、１４ｂ…単位回路領域、１４ｃ…回路領域、１４ｄ…Ａ／Ｄ変換器、１４ｅ…入力パッド、１４ｆ…入出力パッド、１５…フレキシブルプリント基板、１６…放熱器、２０…貫通導体、２１，２２，２３…放射線遮蔽膜群、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ…放射線遮蔽膜、２４…層間配線、１３０…基材、１３０ａ〜１３０ｆ…誘電体層、１４０…読出回路、１４１…オペアンプ、１４２…コンデンサ、１４３…リセットスイッチ。

Claims (5)

1. 所定方向から入射する放射線を光に変換するシンチレータと、
   二次元状に配列された複数の光電変換領域を有し、前記シンチレータからの光を前記光電変換領域に受ける光電変換デバイスと、
   複数の誘電体層が積層されて成り、前記光電変換デバイスを一方の板面上に搭載する接続基板と、
   前記接続基板の他方の板面上に搭載され、前記光電変換デバイスの前記複数の光電変換領域それぞれから出力される電気信号を個別に読み出す集積回路デバイスと
   を備え、
   前記集積回路デバイスは、二次元状に配列され且つ互いに離間された複数の単位回路領域を有し、該複数の単位回路領域は、前記複数の光電変換領域に対応する複数の読出回路をそれぞれ含み、
   前記接続基板は、前記複数の誘電体層のうち、互いに隣接する少なくとも三つの前記誘電体層を貫通して設けられ、前記電気信号の経路の一部となる金属製の複数の貫通導体を有し、
   前記複数の貫通導体それぞれと一体に形成されると共に互いに離間された金属製の複数の放射線遮蔽膜が、前記少なくとも三つの誘電体層における二以上の層間部分に設けられており、
   前記複数の放射線遮蔽膜を前記所定方向に垂直な仮想平面に投影した複数の第一領域それぞれは、前記複数の単位回路領域を前記仮想平面に投影した複数の第二領域それぞれを含むことを特徴とする、放射線検出器モジュール。
2. 放射線を光に変換するシンチレータと、
   二次元状に配列された複数の光電変換領域を有し、前記シンチレータからの光を前記光電変換領域に受ける光電変換デバイスと、
   複数の誘電体層が積層されて成り、前記光電変換デバイスを一方の板面上に搭載する接続基板と、
   前記接続基板の他方の板面上に搭載され、前記光電変換デバイスの前記複数の光電変換領域それぞれから出力される電気信号を個別に読み出す集積回路デバイスと
   を備え、
   前記集積回路デバイスは、二次元状に配列され且つ互いに離間された複数の単位回路領域を有し、該複数の単位回路領域は、前記複数の光電変換領域に対応する複数の読出回路をそれぞれ含み、
   前記接続基板は、前記複数の誘電体層のうち、互いに隣接する少なくとも三つの前記誘電体層を貫通して設けられ、前記電気信号の経路の一部となる金属製の複数の貫通導体を有し、
   前記複数の貫通導体それぞれと一体に形成されると共に互いに離間された金属製の複数の放射線遮蔽膜が、前記少なくとも三つの誘電体層における二以上の層間部分に設けられており、
   前記複数の放射線遮蔽膜を前記一方の板面に平行な仮想平面に投影した複数の第一領域それぞれは、前記複数の単位回路領域を前記仮想平面に投影した複数の第二領域それぞれを含むことを特徴とする、放射線検出器モジュール。
3. 一の前記層間部分において一の前記貫通導体と一体に形成された前記放射線遮蔽膜についての前記第一領域と、他の前記層間部分において他の前記貫通導体と一体に形成された前記放射線遮蔽膜についての前記第一領域とが互いに重ならないことを特徴とする、請求項１または２に記載の放射線検出器モジュール。
4. 前記複数の貫通導体を前記仮想平面に投影した複数の第三領域それぞれが、前記複数の第二領域それぞれに含まれており、
   各放射線遮蔽膜が、対応する各貫通導体の周囲に延在していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射線検出器モジュール。
5. 前記読出回路が、オペアンプ、コンデンサ、及びＭＯＳトランジスタを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線検出器モジュール。

Images