JP2012220385A - 放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】放射線検出パネルを軽量化して放射線画像検出器の軽量化を図ることが可能な放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法を提供する。
【解決手段】放射線検出パネルの製造方法は、ガラス基板の一方の面4aに複数の光電変換素子15が二次元状に配列されて形成された素子基板4の各光電変換素子15上に、放射線を光に変換して各光電変換素子15に照射するシンチレータ6を配置するシンチレータ配置工程(ステップS1)と、素子基板4の、各光電変換素子15が形成された一方の面4aとは反対側の面4bを薄化加工する素子基板薄化加工工程(ステップS2)と、薄化加工された素子基板4に必要な部材を取り付けて放射線検出パネル3を形成するパネル形成工程(ステップS3)とを有する。
【選択図】図9
【解決手段】放射線検出パネルの製造方法は、ガラス基板の一方の面4aに複数の光電変換素子15が二次元状に配列されて形成された素子基板4の各光電変換素子15上に、放射線を光に変換して各光電変換素子15に照射するシンチレータ6を配置するシンチレータ配置工程(ステップS1)と、素子基板4の、各光電変換素子15が形成された一方の面4aとは反対側の面4bを薄化加工する素子基板薄化加工工程(ステップS2)と、薄化加工された素子基板4に必要な部材を取り付けて放射線検出パネル3を形成するパネル形成工程(ステップS3)とを有する。
【選択図】図9
Description
本発明は、放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法に関する。
従来から、入射した放射線をシンチレータで可視光等に変換し、変換された可視光等を、基板上に二次元状に配列されたフォトダイオード等の複数の光電変換素子で検出する放射線検出パネルを用いた放射線画像検出器(Flat Panel Detector(FPD)ともいう。)が開発されている。そして、光電変換素子で入射した可視光等を電荷に変換し、発生した電荷を取り出すことで、被写体を介して照射された放射線に担持された情報を電気信号として検出するように構成される。
また、近年、ケーブルレスで駆動可能な可搬型に構成されたカセッテ型の放射線画像検出器が開発されている(例えば特許文献1等参照)。放射線画像検出器をこのように構成した場合、患者のベッドサイド等におけるポータブル撮影をはじめとする自由度の高い撮影が可能となる。また、このような可搬型の放射線画像検出器は、従来の支持台等と一体的に構成された据置き型の専用機型放射線画像検出器とは異なり、容易に持ち運びができる。
そのため、例えば、病院等の施設において撮影室が複数設けられているような場合に、1台の可搬型の放射線画像検出器を撮影室間で持ち運んで撮影を行うことが可能となる。そして、このように可搬型の放射線画像検出器では、持ち運びをより容易にするために、軽量化が望まれている。
ところで、放射線画像検出器が備える放射線検出パネルは、シンチレータが一方の面に形成された基板(以下、シンチレータ基板という。)と、複数の光電変換素子が一方の面に二次元状に配列された基板(以下、素子基板という。)とを貼り合わせる等して形成される場合がある。また、素子基板上に配列された複数の光電変換素子上に、蛍光体を蒸着させる等して蛍光体の柱状結晶を成長させてシンチレータを形成するようにして、放射線検出パネルが形成される場合もある。
そして、素子基板やシンチレータ基板の基板部分には、ガラス基板が用いられることが多い(例えば、特許文献2参照)。ガラス基板は、その表面に光電変換素子等を積層し易く、また、曲げ応力に対する耐性を有するなど優れた特性を有している。そのため、可搬型の放射線画像検出器を持ち運ぶ等する場合に検出器に種々の力が加わっても、基板が割れたり、基板上に形成された光電変換素子やシンチレータ等が損傷することを防止することができる。
しかし、素子基板やシンチレータ基板の基板部分にガラス基板を用いると、ガラスは比重が大きいため、例えば放射線画像検出器をいわゆる半切サイズ(14インチ×17インチ)に構成する場合、ガラス基板の重量が重くなる。そのため、例えば、放射線検出パネルの重量が、放射線画像検出器の総重量の約1/4も占めるようになる場合もある。そのため、放射線検出パネルの軽量化が実現できれば、放射線画像検出器を軽量化することが可能となる。
放射線検出パネルを軽量化する手法としては、例えば、放射線検出パネルの素子基板等として、上記のようにガラス基板を用いる代わりに、ガラス基板よりも比重が小さく軽量なプラスチック基板(樹脂基板)や、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅等の薄膜が表面に形成されたグラファイト基板を用いる手法が知られている(特許文献3参照)。
しかしながら、素子基板等を単にガラス基板に代えて、プラスチック基板やグラファイト基板を用いると、ガラス基板を用いた場合と同等の性能を維持できなかったり、ガラス基板を用いた場合と同様の確立された製造工程で放射線検出パネルや放射線画像検出器を製造することができなくなる等の不都合が生じ得る。
具体的には、例えば、プラスチック基板はガラス基板よりも防湿性に劣るため、プラスチック基板を介して空気中の湿気が放射線検出パネル内に入り込み、湿気によりシンチレータの蛍光体に含まれる成分が溶け出してしまい、シンチレータが劣化し易くなるという不都合が生じてしまう。
また、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅等の薄膜が表面に形成されたグラファイト基板は光を透過することができないため、グラファイト基板で素子基板やシンチレータ基板を形成すると、素子基板とシンチレータ基板とを貼り合わせる光硬化型の接着剤を確実に硬化させられなくなり、基板同士の接着が不完全になってしまう等の不都合が生じる。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線検出パネルを軽量化して放射線画像検出器の軽量化を図ることが可能な放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法を提供することを目的とする。
前記の問題を解決するために、本発明の放射線検出パネルの製造方法は、
ガラス基板の一方の面に複数の光電変換素子が二次元状に配列されて形成された素子基板の前記各光電変換素子上に、放射線を光に変換して前記各光電変換素子に照射するシンチレータを配置するシンチレータ配置工程と、
前記素子基板の、前記各光電変換素子が形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工する素子基板薄化加工工程と、
を有することを特徴とする。
ガラス基板の一方の面に複数の光電変換素子が二次元状に配列されて形成された素子基板の前記各光電変換素子上に、放射線を光に変換して前記各光電変換素子に照射するシンチレータを配置するシンチレータ配置工程と、
前記素子基板の、前記各光電変換素子が形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工する素子基板薄化加工工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の放射線検出パネルの製造方法は、
ガラス基板の一方の面に複数の光電変換素子が二次元状に配列されて形成された素子基板の前記各光電変換素子上に、放射線を光に変換して前記各光電変換素子に照射するシンチレータがガラス基板の一方の面に形成されたシンチレータ基板を配置するシンチレータ配置工程と、
前記シンチレータ基板の、前記シンチレータが形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工するシンチレータ基板薄化加工工程と、
を有することを特徴とする。
ガラス基板の一方の面に複数の光電変換素子が二次元状に配列されて形成された素子基板の前記各光電変換素子上に、放射線を光に変換して前記各光電変換素子に照射するシンチレータがガラス基板の一方の面に形成されたシンチレータ基板を配置するシンチレータ配置工程と、
前記シンチレータ基板の、前記シンチレータが形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工するシンチレータ基板薄化加工工程と、
を有することを特徴とする。
さらに、本発明の放射線画像検出器の製造方法は、上記の本発明の放射線検出パネルの製造方法により製造された放射線検出パネルを用い、前記素子基板に必要な部材を取り付けて放射線画像検出器を製造することを特徴とする。
本発明のような方式の放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法によれば、素子基板薄化加工工程(ステップS2)で放射線検出パネルの素子基板に対して研磨処理やエッチング処理等を施して素子基板を薄化加工する。
そのため、放射線検出パネルや放射線画像検出器の総重量の中で比較的大きな割合を占める素子基板のガラス基板の重量を軽量化することが可能となる。そして、素子基板が軽量化されるため、放射線検出パネルを軽量化することが可能となり、放射線画像検出器を軽量化することが可能となる。
また、素子基板として従来と同様のガラス基板を用いるため、前述したプラスチック基板やグラファイト基板を用いる必要がない。そのため、プラスチック基板やグラファイト基板を用いた場合に生じ得る、湿気によるシンチレータの蛍光体の潮解や接着剤の硬化不良等の問題が生じることを的確に防止することが可能となる。
以下、本発明に係る放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
[放射線検出パネルや放射線画像検出器の構成等について]
以下、まず、放射線検出パネルや放射線画像検出器の構成等について簡単に説明する。なお、本実施形態に係る放射線検出パネルや放射線画像検出器の構成等やそれらの製造方法の基本的な構成については、本願出願人が先に提出した特開2010−43887号公報に詳しく記載されているため、それを参照されたい。
以下、まず、放射線検出パネルや放射線画像検出器の構成等について簡単に説明する。なお、本実施形態に係る放射線検出パネルや放射線画像検出器の構成等やそれらの製造方法の基本的な構成については、本願出願人が先に提出した特開2010−43887号公報に詳しく記載されているため、それを参照されたい。
なお、以下では、放射線検出パネル3や放射線画像検出器1における各部材の相対的な位置関係、特に上下関係について、後述する放射線画像検出器1の筐体2の放射線入射面X側を上側に向け、筐体2における放射線入射面Xとは反対側の面Y側を下側に向けて配置した場合の位置関係に基づいて説明する。
また、本実施形態では、後述するように、放射線検出パネル3が、複数の光電変換素子15が二次元状に配列されて形成された素子基板4と、シンチレータ6が形成されたシンチレータ基板5とを貼り合わせて形成される場合について説明する。
しかし、図示を省略するが、この他にも、例えば素子基板上に配列された複数の光電変換素子上に例えば樹脂を塗布して平坦化層を形成し、平坦化層上に蛍光体を蒸着させたりペースト状の蛍光体を塗布する等してシンチレータを形成して、放射線検出パネルを形成することも可能である。
図1は、放射線画像検出器の外観斜視図であり、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。図1や図2に示すように、放射線画像検出器1では、筐体2内に放射線検出パネル3が収納されて構成されている。
筐体2は、カーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図1や図2では、筐体2がフレーム板51とバック板52とで形成された、いわば弁当箱型である場合が示されているが、筐体2を一体的に形成するいわゆるモノコック型とすることも可能である。また、筐体2の側面部分には、LED等で構成されたインジケータ53や蓋54、外部の装置と接続される端子55、電源スイッチ56等が配置されている。
筐体2の内部には、図2に示すように、ガラス基板で形成された素子基板4や、ガラス基板5の下方側の面にシンチレータ6が形成されたシンチレータ基板5を備えた放射線検出パネル3が配置されている。また、放射線検出パネル3の下方には、図示しない鉛の薄板等を介して基台7が配置され、基台7には、電子部品8等が配設されたPCB基板9やバッテリ10等が取り付けられている。
図3は、素子基板4上の構成を示す平面図である。素子基板4の一方の面(すなわちシンチレータ6側の面。以下上面という。)4a上には、複数の配線、すなわち複数の走査線11と複数の信号線12とが互いに交差するように配設されている。また、複数のバイアス線13が、複数の信号線12と平行に配置されていて、各光電変換素子15に接続されている。そして、本実施形態では、各バイアス線13は、素子基板4上の一方側の端部で1本の結線14により結束されている。
素子基板4の上面4a上の走査線11と信号線12により区画された各小領域Rには、光電変換素子15がそれぞれ設けられており、各光電変換素子15が素子基板4の上面4a上に二次元状に配列されている。また、各光電変換素子15には、バイアス線13を介して逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
本実施形態では、光電変換素子15としてフォトダイオードが用いられている。また、図3に示すように、各光電変換素子15にはそれぞれスイッチ手段として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor。以下TFTという。)16が設けられている。
また、各走査線11や各信号線12、バイアス線13の結線14は、素子基板4の上面4a上の各光電変換素子の外側の部分までそれぞれ延設されており、各走査線11や各信号線12、バイアス線13の結線14には、各光電変換素子14の周囲の部分に入出力端子(パッド等ともいう。)18がそれぞれ設けられている。
各入出力端子18には、図4に示すように、フレキシブル回路基板(Chip On Film等ともいう。)19が異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料20を介して圧着されている。また、フレキシブル回路基板19は、素子基板4の下面4b側に引き回されており、下面4b側でPCB基板9とフレキシブル回路基板19とが圧着されて接続されるようになっている。
また、図4に示すように、複数の光電変換素子15等の部分には、それらによる表面の凹凸を平坦化するための平坦化層21が、透明な樹脂等が塗布されて形成されている。平坦化層21は、例えば透明の(すなわちシンチレータ6の蛍光体6aから出力される光を透過する)アクリル系の樹脂等で形成される。なお、図4では、シンチレータ6のほか、電子部品8等(図2参照)の図示が省略されている。
シンチレータ6(図2参照)は、放射線入射面X側から入射した放射線を光に変換して各光電変換素子15に照射するものであり、蛍光体を主たる成分とする。本実施形態では、シンチレータ6として、入射したX線等の放射線を、波長が300nm〜800nmの光に変換するものが用いられるようになっている。蛍光体としては、例えばCsI:Tl等の母体材料内に発光中心物質が付活されたものが好ましく用いられる。
シンチレータ6は、本実施形態では、図5に示すように、各種高分子材料により形成された支持体6bの上に、例えば気相成長法により蛍光体6aを成長させて形成されたものであり、蛍光体6aの柱状結晶からなっている。気相成長法としては、蒸着法やスパッタ法等が好ましく用いられる。そして、蛍光体6aの柱状結晶の先端Paが下側、すなわち前述した素子基板4の複数の光電変換素子15側を向くようにして、支持体6bがシンチレータ基板5の下面5a側に貼付されるようになっている。
なお、シンチレータ6を、図6に示すように、シンチレータ基板5上にペースト状の蛍光体6aを塗布して層状に形成することも可能である。また、図示を省略するが、例えば図4に示した素子基板4の平坦化層21上にペースト状の蛍光体6aを塗布して層状のシンチレータ6を形成することも可能であることは前述した通りである。
一方、本実施形態では、放射線検出パネル3は、図7に示すように、シンチレータ基板5が、シンチレータ6の蛍光体6aの鋭角状の先端Paが複数の光電変換素子15や平坦化層21に対向するように素子基板4の上方から素子基板4に載置されて形成されている。なお、図7において、放射線検出パネル3の各部材の相対的な大きさや厚さ、部材間の間隔等は、必ずしも現実の放射線検出パネル3の構造を反映するものではない。
また、素子基板4とシンチレータ基板5との間隙部分であって、各光電変換素子15やシンチレータ6等の周囲の部分には、接着剤22が配置されており、素子基板4とシンチレータ基板5とは接着剤22によって接続されている。
本実施形態では、接着剤22は、各光電変換素子15やシンチレータ6の周囲の全周にわたって配置されており、素子基板4とシンチレータ基板5と接着剤22とで、外部から区画された内部空間Cが形成されている。そして、後述するように、内部空間Cの内部圧力が大気圧より低くなるように、内部空間Cの内部が減圧されている。
本実施形態では、このように内部空間Cの内部が減圧されるように構成することで、図8に示すように、素子基板4やシンチレータ基板5が外気圧により外側から内部空間C側に向けて常時押圧された状態となる。そのため、シンチレータ6の蛍光体6aの鋭角状の先端Paが光電変換素子15や平坦化層21に当接した状態となる。このようにして、素子基板4とシンチレータ基板5とが離間しないようになっている。
また、外気圧により素子基板4とシンチレータ基板5の端部同士が接近し過ぎないようにするために、本実施形態では、図8に示すように、接着剤22の中に、例えば球形状のスペーサSが含まれるようになっている。
なお、このように、本実施形態では、各光電変換素子15や平坦化層21とシンチレータ6の蛍光体6aとは直接的には接着されていないが、例えばシンチレータ6の蛍光体6aと平坦化層21や光電変換素子15等とを接着剤等で直接貼り合わせるように構成することも可能である。
また、図7や図8では図示が省略されているが、図3に示した素子基板4上の各入出力端子18は、内部空間Cの外側、すなわち接着剤22よりも外側に設けられている。つまり、図3において、接着剤22は、各光電変換素子15の周縁部(すなわち図3に示した1点鎖線の部分)と各入出力端子18との間の部分に配置される。
[放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法]
次に、上記のような構成の放射線検出パネル3を製造するための製造方法や放射線画像検出器1の製造方法について説明する。
次に、上記のような構成の放射線検出パネル3を製造するための製造方法や放射線画像検出器1の製造方法について説明する。
上記の放射線検出パネル3は、基本的に、図9に示すフローチャートに従って製造される。すなわち、放射線検出パネル3の製造方法では、まず、上記のように、素子基板4の上面4aに二次元状に配列されて形成された各光電変換素子15上にシンチレータ6を配置するシンチレータ配置工程(ステップS1)が行われる。
そして、素子基板4の、各光電変換素子15が形成された面4a(すなわちシンチレータ6が配置された側の面4a)とは反対側の面4b(以下、下面4bという。図7、図8参照)を均一に薄化加工する素子基板薄化加工工程(ステップS2)が行われる。本実施形態では、放射線検出パネル3は以上のようにして形成される。
また、上記の放射線画像検出器1は、図10に示すフローチャートに従って製造される。すなわち、上記の製造方法により製造された放射線検出パネル3にフレキシブル回路基板19を圧着するフレキシブル回路基板圧着工程(ステップS3)が行われ、放射線検出パネル3を基台7(図2参照)に固定して配置し、基台7の反対側の面にPCB基板9を貼り付ける等してモジュール化するモジュール形成工程が行われる(ステップS4)。
なお、上記のフレキシブル回路基板圧着工程(ステップS3)では、シンチレータ基板5と貼り合わされた状態の素子基板4の各入出力端子18(図3、図4参照)に、前述したように異方性導電接着フィルムを貼付したり異方性導電ペーストを塗布する等してフレキシブル回路基板19を圧着する。そして、入出力端子18とフレキシブル回路基板19との通電を検査するフレキシブル回路基板通電検査工程が行われる。
そして、素子基板4やシンチレータ基板5の不要な部分を切り落とす等の処理が行われた後、基台7の上面に素子基板4の下面4bを圧着する等して放射線検出パネル3を基台7に固定し、また、基台7の下面側に、電子部品8等が配設されたPCB基板9(図2等参照)を取り付ける。
そして、図4に示したように、フレキシブル回路基板19を素子基板4の下面4b側に引き回して、下面4b側でPCB基板9上の端子に圧着して接続する。そして、フレキシブル回路基板19を介してPCB基板9上の各電子部品と素子基板4上の各光電変換素子15やTFT16とが接続されているか否かや、放射線検出パネル3が的確に動作するか否か等の検査等が行われる。
そして、上記のようにしてモジュール化された放射線検出パネル3が、図2等に示したように筐体2内に収納されることで(ステップS5:モジュール収納工程)、放射線画像検出器1が製造されるようになっている。
以下の第1の実施形態では、素子基板薄化加工工程(ステップS2)において、素子基板4の下面4bに対して研磨処理を施す場合を例に挙げて、放射線検出パネル3の製造方法について説明する。なお、放射線画像検出器1の製造方法は上記の通りであり、以下の各実施形態において変更される工程等はないため、以下の各実施形態においては説明を省略する。
[第1の実施の形態]
前述したように、放射線検出パネル3の製造方法では、まず、素子基板4の各光電変換素子15上にシンチレータ6を配置するシンチレータ配置工程(ステップS1)が行われる。
前述したように、放射線検出パネル3の製造方法では、まず、素子基板4の各光電変換素子15上にシンチレータ6を配置するシンチレータ配置工程(ステップS1)が行われる。
この場合、図6に示したように、シンチレータ基板5上にペースト状の蛍光体6aを塗布して層状に形成したシンチレータ6を素子基板4の各光電変換素子15上に配置してもよく、また、素子基板4の平坦化層21(なおこの時点ではフレキシブル回路基板19やPCB基板9等は取り付けられていない。)上にペースト状の蛍光体6aを塗布して層状のシンチレータ6を形成して配置することも可能である。
また、素子基板4上に配列された各光電変換素子15上に形成された平坦化層21上に、蛍光体6aを蒸着させる等して柱状結晶を成長させてシンチレータ6を形成して配置することも可能であり、素子基板4の各光電変換素子15上へのシンチレータ6の配置のさせ方は、放射線画像検出器や放射線検出パネルの構成に応じて適宜決められる。
以下では、図7や図8に示したように、素子基板4とシンチレータ基板5とを、接着剤22を介して、各光電変換素子15とシンチレータ6の蛍光体6aとが対向する状態で貼り合わせることにより、素子基板4の各光電変換素子15上にシンチレータ6を配置する場合について説明する。
なお、この工程については、前述した特開2010−43887号公報等に詳しく記載されており、詳しくは当該公報等を参照されたい。以下、図やフローチャートを用いて簡単に説明する。
この場合、接着剤22としては、例えば紫外線等の光が照射されると硬化する光硬化型の樹脂で形成された接着剤が用いられる。本実施形態では、紫外線硬化型の接着剤を用いる場合について説明するが、他の波長の光で硬化する接着剤を用いることも可能である。また、上記のように、放射線検出パネル3の内部空間C(図7、図8参照)が減圧された状態で貼り合わせるために、以下のようなチャンバ30が用いられるようになっている。
図11に示すように、チャンバ30は、底部が平面状に形成された基台31や、フィルム32や、蓋部材33等で構成されている。そして、基台31と蓋部材33の各側面にはOリング状のシール部材34a、34bがそれぞれ配設されており、蓋部材33が設置されると各シール部材34a、34bで上下からフィルム32を挟持した状態で、チャンバ30内が密閉されるようになっている。フィルム32は、紫外線を透過し、伸縮性を有する素材で形成されている。
基台31の底部には、図示しない開口部を介して減圧用ポンプ35が取り付けられている。また、蓋部材33の内部には紫外線照射装置36が取り付けられており、蓋部材33には図示しない開口部を介してポンプ37が取り付けられている。なお、ポンプ37は必ずしも設けられなくてもよく、単なる開口とすることも可能である。
シンチレータ配置工程(ステップS1)では、素子基板4上の、各光電変換素子15の周囲の部分に、上記のようなスペーサSを含む接着剤22を配置する。接着剤22をシンチレータ基板5のシンチレータ6の周囲の部分に配置してもよい。そして、図12(A)に示すように、素子基板4とシンチレータ基板5とを接着剤22を介して仮貼り合わせする(仮貼り合わせ工程)。
その際、図12(A)に示すように、接着剤22を、各光電変換素子15やシンチレータ6(図12(A)ではともに不図示)の周囲の全周にわたって配置するのではなく、内部空間Cとその外側の空間とを連通する開口部24が接着剤22部分に単数或いは複数形成されるように配置することが好ましい。
そして、その状態の放射線検出パネル3を、図11に示したようにチャンバ30の基台31上に載置し、その上方からフィルム32を載置して蓋部材33を設置する。
なお、図11では素子基板4がシンチレータ基板5の下側に配置されるように載置する場合が示されているが、それらの上下関係は逆でもよい。また、前述したように、内部空間C内の空気が湿気を含んでいると、湿気によりシンチレータ6の蛍光体6aに含まれる成分が潮解して溶け出すため、この時点で、例えば、チャンバ30内の空気、或いは少なくとも放射線検出パネル3を含むチャンバ30の基台31とフィルム32との間の空間(以下、下方空間R1という。図11参照)内の空気をドライエアや不活性ガスで置換することが好ましい。
続いて、この状態で、減圧用ポンプ35を作動させて、放射線検出パネル3を含むチャンバ30内の下方空間R1を減圧する。この場合、例えば、下方空間R1内の圧力(すなわち放射線検出パネル3の内部空間C内の圧力)が大気圧より低い、例えば0.2気圧〜0.5気圧になるように減圧される。
この場合、チャンバ30内部のフィルム32の上側の空間(以下、上方空間R2という。図11参照)は大気圧のままである。或いは、ポンプ37を作動させて、上方空間R2の圧力を調整するように構成してもよい。その場合、上方空間R2の圧力が下方空間R1の圧力よりも高くなるように調整される。
そして、チャンバ30の下方空間R1を減圧していくと、図11に示した状態から、図13に示すように放射線検出パネル3のシンチレータ基板5の上方からフィルム32が張り付くようになり、放射線検出パネル3は、フィルム32を介して上方から上方空間R2の圧力で押圧されて、素子基板4とシンチレータ基板5とが貼り合わされる(減圧貼り合わせ工程)。
この過程で、放射線検出パネル3の内部空間Cの内部の気体が接着剤22の開口部24(図12(A)参照)から引き出され、内部空間Cの内部の圧力が減圧される。そして、図7や図8に示したように、シンチレータ6の蛍光体6aの先端Paが素子基板4の平坦化層21の表面に当接する状態になる。
また、予め開口部24の開口の大きさを適切な大きさに形成しておくと、図12(B)に示すように、上方空間R2からの圧力によってシンチレータ基板5と素子基板4とが互いに接近する際に、接着剤22が水平方向に押し広げられて、いわば自動的に開口部24が封止される。なお、開口部24が自動的に封止されない場合には、改めて開口部24に接着剤22等を塗布して封止してもよい。
そして、この状態で(図13参照)、チャンバ30内の紫外線照射装置36から紫外線を照射し、接着剤22を硬化させて、素子基板4とシンチレータ基板5とを確実に貼り合わせる。そして、開口部24が封止されるため、内部空間Cが大気圧より減圧された状態で密閉される。
なお、接着剤22の硬化をより確実にするために、上記の紫外線の照射後に、さらに放射線検出パネル3を加熱して、接着剤22を焼成させる等の処理を行うように構成することも可能である。
本実施形態に係る放射線検出パネル3の製造方法では、以上のようにして素子基板4の各光電変換素子15上にシンチレータ6を配置するシンチレータ配置工程(図9のステップS1)が行われると、続いて、素子基板4の下面4b(図7、図8参照)に対して研磨処理を施して素子基板4を薄化加工する素子基板薄化加工工程(ステップS2)が行われる。
図示を省略するが、研磨処理では、素子基板4の下面4bに対して例えば研磨具を適度な圧力で押し当て、或いは、放射線検出パネル3の自重で素子基板4の下面4bが研磨具に押圧される状態にして、素子基板4と研磨具との間にスラリー等の研磨剤を供給しながら素子基板4と研磨具のいずれか一方或いは両方を回転させる等の通常の機械研磨等の手法を採用することが可能である。
その際、研磨しないシンチレータ基板5が損傷することを防止するために、例えば、シンチレータ配置工程(ステップS1)の前または後、すなわち素子基板薄化加工工程(ステップS2)を行う前に、シンチレータ基板5の、シンチレータ6が形成された面とは反対側の面(すなわち図7等に示したシンチレータ基板5の上側の面)にフィルムを貼付したりラミネートコーティングすることが好ましい。
また、化学成分が含有された研磨剤や研磨液を用いて研磨が行われる場合がある。その場合、素子基板4の、接着剤22が配置された部分の外側で露出している各入出力端子18(図3参照)が研磨剤等の化学成分によって腐食されたり変性されたりして、入出力端子としての機能が失われてしまう可能性がある。
そのため、これを防止するために、シンチレータ配置工程(ステップS1)を行う段階で、耐薬品性を有する樹脂等のマスク材で各入出力端子18を被覆して、各入出力端子18を保護することが好ましい。
この素子基板薄化加工工程(ステップS2)では、素子基板4の例えば0.6[mm]の厚さのガラス基板が、例えば半分の厚さや0.1〜0.2[mm]程度の厚さまで研磨されて薄化加工される。そのため、少なくとも素子基板4のガラス基板の重量を1/2から1/6程度まで軽量化することが可能となる。
なお、上記のマスク材は、素子基板薄化加工工程(ステップS2)が終了した時点で各入出力端子18から除去される。また、シンチレータ基板5に取り付けられたフィルムやラミネートコートは、シンチレータ基板5の強度を補完する効果もある。そのため、この後の処理の邪魔にならない限り、取り付けたままとすることも可能である。
また、薄化加工された素子基板4は強度が低下する。そのため、薄化加工された素子基板4の下面4bにフィルムを貼付して、強度を補完するように構成することも可能である。なお、前述したように、素子基板4の下面4bには、後の工程で基台7等が取り付けられる。そして、基台7等により素子基板4の強度が補完されるため、上記のように素子基板4の下面4bにフィルムを貼付した場合には、基台7等の取り付け前にフィルムが除去される。
以上のように、本実施形態に係る放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法によれば、素子基板薄化加工工程(ステップS2)で素子基板4に対して研磨処理を施して素子基板4を薄化加工する。
そのため、放射線検出パネル3や放射線画像検出器1の総重量の中で比較的大きな割合を占める素子基板4のガラス基板の重量を軽量化することが可能となる。そして、素子基板4が軽量化されるため、放射線検出パネル3を軽量化することが可能となり、放射線画像検出器1を軽量化することが可能となる。
また、素子基板4として従来と同様のガラス基板を用いるため、前述したプラスチック基板やグラファイト基板を用いる必要がない。そのため、プラスチック基板やグラファイト基板を用いた場合に生じ得る、湿気によるシンチレータ6の蛍光体6aの潮解や、接着剤22の硬化不良等の問題が生じることを的確に防止することが可能となる。
なお、本実施形態では、素子基板4を薄化加工する場合について説明したが、シンチレータ基板5を薄化加工するように構成することも可能である。
すなわち、シンチレータ基板5のみを薄化加工する場合には、上記の素子基板薄化加工工程(図9のステップS2)の代わりに、上記と同様にして、シンチレータ基板5の、シンチレータ6が形成された側の面とは反対側の面(すなわち図7等に示したシンチレータ基板5の上側の面)を機械研磨する等して研磨処理を施して、シンチレータ基板5を薄化加工する(シンチレータ基板薄化加工工程)。
また、上記の素子基板薄化加工工程(図9のステップS2)の前または後、或いは同時にシンチレータ基板薄化加工工程を行って、素子基板4とシンチレータ基板5の両方を薄化加工するように構成することも可能である。なお、上記のようにシンチレータ基板5を薄化加工してもよいことは、以下の第2の実施形態においても同様である。
[第2の実施の形態]
以下の第2の実施形態では、素子基板薄化加工工程(図9のステップS2。上記のようにシンチレータ基板薄化加工工程を行う場合にはシンチレータ基板薄化加工工程についても同様。)において、素子基板4の下面4bに対してエッチング処理を施して素子基板4を薄化加工する場合について説明する。
以下の第2の実施形態では、素子基板薄化加工工程(図9のステップS2。上記のようにシンチレータ基板薄化加工工程を行う場合にはシンチレータ基板薄化加工工程についても同様。)において、素子基板4の下面4bに対してエッチング処理を施して素子基板4を薄化加工する場合について説明する。
この場合、エッチング処理としては、ガラス表面処理剤を含むエッチング液にガラス基板を浸漬させてガラス基板の表面をエッチング処理する通常のエッチング処理を採用することが可能である。
そして、この場合も、薄化加工しない方の基板(すなわちシンチレータ基板5や素子基板4)の表面に耐薬品性を有するフィルムを貼付したりラミネートコーティングしたり、或いは、各入出力端子18を耐薬品性を有する樹脂等のマスク材で被覆して保護する等の適宜の処理が行われる。
そして、上記の処理が施された放射線検出パネル3をエッチング液に浸漬させる等して、素子基板4の下面4b(或いは図7等に示したシンチレータ基板5の上側の面、或いはそれらの両方)にエッチング処理を施して、素子基板4(シンチレータ基板5)を薄化加工するように構成される。
本実施形態においても、素子基板薄化加工工程(ステップS2)では、素子基板4の例えば0.6[mm]の厚さのガラス基板を、例えば半分の厚さや0.03〜0.2[mm]程度の厚さまで薄化加工することができる。そのため、少なくとも素子基板4のガラス基板の重量を1/2から1/6程度まで軽量化することが可能となる。
しかし、この場合、エッチング液により、接着剤22の外側に露出している各入出力端子18が腐食されたり変性されたりして、入出力端子としての機能が失われてしまう可能性がある。また、素子基板4とシンチレータ基板5の間に介在する硬化された接着剤22がダメージを受けてしまう可能性がある。
そのため、例えば、前述した第1の実施形態の場合と同様に、シンチレータ配置工程(ステップS1)を行う段階で、耐薬品性を有する樹脂等のマスク材で各入出力端子18を被覆して、各入出力端子18を保護することが可能である。また、接着剤22に対しては、硬化された接着剤22の外側に保護剤を塗布する等して、接着剤22がダメージを受けることを防止することが可能である。また、保護剤を塗布する代わりに、接着剤22として、耐薬品性を有する接着剤を用いることも可能である。
一方、エッチング液による各入出力端子18の腐食等を防止するために、素子基板薄化加工工程(ステップS2)の前のシンチレータ配置工程(ステップS1)の段階で、例えば図14や図15に示すように、上記の接着剤22とは別に、素子基板4とシンチレータ基板5の間の、接着剤22や各入出力端子18の外側の周囲の部分に第2の接着剤22aを配置するように構成することも可能である。
なお、図15は、図14の放射線検出パネル3を上方から見た状態であり、シンチレータ基板5やシンチレータ6を取り外した状態(すなわちシンチレータ基板5を仮貼り合わせする前の状態)が示されている。
この場合、図15に示すように、第2の接着剤22aも、接着剤22の開口部24(図15および図12(A)参照)と同様に開口部24aを有する状態で、各入出力端子18の周囲の部分に配置される。そして、素子基板4とシンチレータ基板5とが減圧貼り合わせされる際、図12(B)に示した接着剤22の開口部24の場合と同様に、第2の接着剤22aの開口部24aがいわば自動的に封止されるようにする。
また、開口部24aに第2の接着剤22a等を塗布して封止してもよい。そして、接着剤22や第2の接着剤22aを硬化させて、素子基板4とシンチレータ基板5とが接着剤22と第2の接着剤22aとの二重の接着剤22、22aを介して貼り合わされた状態にする。
そして、この状態で、素子基板薄化加工工程(ステップS2)で放射線検出パネル3をエッチング液に浸漬させると、エッチング液は第2の接着剤22aにより放射線検出パネル3内への浸入を阻止される。このようにして、第2の接着剤22aを配置することで、エッチング液によって接着剤22がダメージを受けることを防止することが可能となる。
また、各入出力端子18の外側周囲の部分に第2の接着剤22aを配置することで、第2の接着剤22aにより、エッチング液により各入出力端子18が腐食されることも的確に防止される。そのため、上記のように各入出力端子18をマスク材で被覆する等の処理が不要になる。
また、第2の接着剤22aがエッチング液によってダメージを受けてもエッチング液の放射線検出パネル3内への浸入を阻止することができる場合には、第2の接着剤22aとして接着剤22と同じ接着剤を用いることも可能である。また、エッチング液の放射線検出パネル3内への浸入を確実に阻止するために、第2の接着剤22aとして、耐薬品性を有する接着剤を用いてもよい。さらに、第2の接着剤22aにスペーサSを含有させてもよい。
一方、第2の接着剤22aが残ったままの状態では、次の放射線画像検出器1の製造方法における前述したフレキシブル回路基板圧着工程(図10のステップS3)で、各入出力端子18にフレキシブル回路基板19を圧着する等の処理を行うことができない。
そこで、エッチング処理が終了して、素子基板薄化加工工程(ステップS2。上記のようにシンチレータ基板薄化加工工程を行う場合にはシンチレータ基板薄化加工工程についても同様。)が終了した後、パネル形成工程の前に、各入出力端子18の外側の第2の接着剤22aを含む素子基板4やシンチレータ基板5の部分が、例えば図14や図15のLに示す位置で切り落とされる(切り落とし工程)。
以上のように、本実施形態に係る放射線検出パネルの製造方法および放射線画像検出器の製造方法によれば、素子基板薄化加工工程(ステップS2)で素子基板4(或いはシンチレータ基板5或いはその両方)に対してエッチング処理を施して素子基板4を薄化加工する。
そのため、放射線検出パネル3や放射線画像検出器1の総重量の中で比較的大きな割合を占める素子基板4のガラス基板の重量を軽量化することが可能となり、上記の第1の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
1 放射線画像検出器
3 放射線検出パネル
4 素子基板
4a 上面(一方の面)
4b 下面(反対側の面)
5 シンチレータ基板
6 シンチレータ
11 走査線(配線)
12 信号線(配線)
14 結線(配線)
15 光電変換素子
18 入出力端子
19 フレキシブル回路基板(必要な部材)
22 接着剤
22a 第2の接着剤
C 内部空間
3 放射線検出パネル
4 素子基板
4a 上面(一方の面)
4b 下面(反対側の面)
5 シンチレータ基板
6 シンチレータ
11 走査線(配線)
12 信号線(配線)
14 結線(配線)
15 光電変換素子
18 入出力端子
19 フレキシブル回路基板(必要な部材)
22 接着剤
22a 第2の接着剤
C 内部空間
Claims (13)
- ガラス基板の一方の面に複数の光電変換素子が二次元状に配列されて形成された素子基板の前記各光電変換素子上に、放射線を光に変換して前記各光電変換素子に照射するシンチレータを配置するシンチレータ配置工程と、
前記素子基板の、前記各光電変換素子が形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工する素子基板薄化加工工程と、
を有することを特徴とする放射線検出パネルの製造方法。 - 前記素子基板薄化加工工程では、前記素子基板の前記反対側の面に対して、研磨処理またはエッチング処理を施して、前記素子基板を薄化加工することを特徴とする請求項1に記載の放射線検出パネルの製造方法。
- 前記シンチレータ配置工程では、前記素子基板と、ガラス基板の一方の面に前記シンチレータが形成されたシンチレータ基板とを、接着剤を介して、前記複数の光電変換素子と前記シンチレータとが対向する状態で貼り合わせることにより、前記素子基板の前記各光電変換素子上に前記シンチレータを配置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線検出パネルの製造方法。
- 前記シンチレータ配置工程では、前記素子基板の前記一方の面上の、前記各光電変換素子の周囲の部分に前記接着剤を配置し、または、前記シンチレータ基板の前記一方の面上の、前記シンチレータの周囲の部分に前記接着剤を配置し、前記素子基板と前記シンチレータ基板とを前記接着剤を介して貼り合わせることを特徴とする請求項3に記載の放射線検出パネルの製造方法。
- 前記シンチレータ配置工程は、
前記素子基板の前記一方の面上の、前記各光電変換素子の周囲の部分に前記接着剤を配置し、または、前記シンチレータ基板の前記一方の面上の、前記シンチレータの周囲の部分に前記接着剤を配置し、前記素子基板と前記シンチレータ基板とを前記接着剤を介して仮貼り合わせする仮貼り合わせ工程と、
前記素子基板、前記シンチレータ基板および前記接着剤により形成される内部空間を減圧して前記素子基板および前記シンチレータ基板を貼り合わせる減圧貼り合わせ工程と、
を有することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の放射線検出パネルの製造方法。 - 前記接着剤は、光硬化型の樹脂で形成されており、
前記シンチレータ配置工程では、前記減圧貼り合わせ工程の後に、前記素子基板および前記シンチレータ基板が貼り合わされた状態で、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程が行われることを特徴とする請求項5に記載の放射線検出パネルの製造方法。 - 前記素子基板の前記一方の面には、前記複数の光電変換素子に接続された複数の配線が設けられており、前記複数の配線にはそれぞれ、前記素子基板の前記一方の面上の前記各光電変換素子の周囲の部分に入出力端子が設けられており、
前記シンチレータ配置工程では、
前記接着剤が前記素子基板または前記シンチレータ基板の前記一方の面上の、前記各光電変換素子と前記各入出力端子との間の部分に配置されるように、前記接着剤を前記素子基板または前記シンチレータ基板の前記一方の面上に配置するとともに、
前記接着剤とは別に、前記素子基板または前記シンチレータ基板の前記一方の面上の、前記各入出力端子の周囲の部分に配置されるように、第2の接着剤を前記素子基板または前記シンチレータ基板の前記一方の面上に配置し、前記素子基板と前記シンチレータ基板とを前記二重の接着剤を介して貼り合わせ、または仮貼り合わせすることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の放射線検出パネルの製造方法。 - 前記素子基板薄化加工工程の後、前記パネル形成工程の前に、前記各入出力端子の外側の前記第2の接着剤を含む前記素子基板および前記シンチレータ基板の部分を切り落とす切り落とし工程を有することを特徴とする請求項7に記載の放射線検出パネルの製造方法。
- 前記素子基板の前記一方の面には、前記複数の光電変換素子に接続された複数の配線が設けられており、前記複数の配線にはそれぞれ、前記素子基板の前記一方の面上の前記各光電変換素子の周囲の部分に入出力端子が設けられており、
前記シンチレータ配置工程では、前記各入出力端子を保護するマスク材で前記各入出力端子を被覆することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の放射線検出パネルの製造方法。 - 前記シンチレータ配置工程の前または後に、前記シンチレータ基板の、前記シンチレータが形成された前記一方の面とは反対側の面にフィルムを貼付し、または、前記反対側の面をラミネートコーティングすることを特徴とする請求項3から請求項9のいずれか一項に記載の放射線検出パネルの製造方法。
- 前記素子基板薄化加工工程の前後または同時に、前記シンチレータ基板の、前記シンチレータが形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工することを特徴とする請求項3から請求項9のいずれか一項に記載の放射線検出パネルの製造方法。
- ガラス基板の一方の面に複数の光電変換素子が二次元状に配列されて形成された素子基板の前記各光電変換素子上に、放射線を光に変換して前記各光電変換素子に照射するシンチレータがガラス基板の一方の面に形成されたシンチレータ基板を配置するシンチレータ配置工程と、
前記シンチレータ基板の、前記シンチレータが形成された前記一方の面とは反対側の面を薄化加工するシンチレータ基板薄化加工工程と、
を有することを特徴とする放射線検出パネルの製造方法。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の放射線検出パネルの製造方法により製造された放射線検出パネルを用い、前記素子基板に必要な部材を取り付けて放射線画像検出器を製造することを特徴とする放射線画像検出器の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JP2016090388A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | コニカミノルタ株式会社 | シンチレータパネルおよび放射線検出器 |
-
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