JP4373405B2 - 放射線検出器および放射線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出器および放射線検査装置に関し、特に、被検体内にある放射性同位元素から放出されたガンマ線を検出する放射線検出器および放射線検査装置に関する。

近年、生体（被検体）の内部の情報を得るために断層撮影装置が広く用いられるようになってきた。断層撮影装置としては、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ）装置、磁気共鳴映像装置、ＳＰＥＣＴ（single photon emission CT）装置、ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）装置が挙げられる。Ｘ線ＣＴ装置は、生体のある断面に多方向から幅の狭いＸ線ビームを曝射し、透過したＸ線を検出してその断面内でのＸ線の吸収の度合いの空間分布をコンピュータで計算し画像化している。このようにして、生体内部の形態的な異常、例えば出血巣を把握できる。

また、ＰＥＴ装置は被検体内の機能情報の精密情報が得られるため、近年、盛んに開発が進められている。ＰＥＴ装置を用いた診断方法は、まず、ポジトロン核種で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被検体の内部に導入する。被検体内に導入された検査用薬剤は、検査用薬剤に応じた機能を有する特定の部位に蓄積される。例えば、糖類の検査用薬剤を用いた場合、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、検査用薬剤のポジトロン核種から陽電子が放出され、放出された陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に２つのガンマ線（いわゆる消滅ガンマ線）が互いに約１８０度の方向に放出される。そこで、この２つのガンマ線を被検体の周りに配置した放射線検出器により同時検出し、コンピュータ等で画像を再生成することにより被検体における放射性同位元素の分布画像データを取得する。このようにＰＥＴ装置では被検体の体内の機能情報が得られるため、様々な難病の病理解明が可能である。

ＰＥＴ装置では、ガンマ線を検出するために半導体検出素子を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図１に示すように、半導体結晶素子１００は、ＣｄＴｅ等の半導体結晶体１０１に電極１０２，１０３を設けた構造を有する。半導体検出素子１００は半導体結晶体１０１に入射したガンマ線が電子正孔対を生成する性質を利用してガンマ線を電気信号として検出する。多数の電極１０２を互いに離隔して配列する。各々の電極１０２に、電極１０３に対して正電圧を印加して、ガンマ線により生成された電子を電極１０２に、正孔を電極１０３に集める。電子が生成した位置に最も近い電極１０２に電気信号が生じるためガンマ線の入射位置を検出できる。その結果、ガンマ線の発生源である被検体のポジトロン核種の位置を高精度に取得でき、ＰＥＴ装置の空間分解能を向上できる。

ところで、半導体結晶体１０１、特にＣｄＴｅ結晶体は脆いため壊れ易く、外部からの応力の印加により結晶中に欠陥が生じ易い。ＣｄＴｅ結晶体に欠陥が生じると、ＣｄＴｅ結晶体中でガンマ線の入射により生成された電子および正孔が電極１０２，１０３に到達し難くなる、いわゆる分極現象が生じ易くなり、ガンマ線の検出特性が劣化する。そのため、半導体検出素子１００をプリント基板に実装する際に超音波接合を用いると、接合部とＣｄＴｅ結晶体の表面との間に生じた摩擦により、ＣｄＴｅ結晶体に歪みや結晶粒界等が生じるおそれがある。過度の歪みや結晶粒界が生じるとＣｄＴｅ結晶体の結晶性が劣化し、半導体検出素子１００の検出特性が劣化する。

このような問題を解決するため、図２に示すように、銀ペースト等を用いた導電性接着層１０４により電極１０２とプリント基板１０５上に形成されたパッド電極１０６とを接着することが提案されている。導電性接着剤を用いることで比較的低い温度で接着が可能である。これにより、ＣｄＴｅ結晶体１０１への衝撃印加や応力印加の抑制が可能となり、結晶性の劣化を抑制できる。
特開２００２−１６８９５８号公報

しかしながら、導電性接着剤による接着は超音波接合の接合強度よりも劣っている。さらに、プリント基板１０５は略平坦な基板面を形成しているが、反りや歪みが生じて平坦性の悪いプリント基板１０５が含まれている。そのようなプリント基板１０５に導電性接着層１０４により半導体検出素子１００を接着すると、導電性接着層１０４の部分から剥離し易くなる（符号１０４ａで示す。）。剥離が生じると接触不良あるいは断線等が生じ、その電極１０２付近の半導体結晶体１０１に入射したガンマ線が検出不能となるので、検出効率の低下、さらには、ＰＥＴ装置の空間分解能の低下等の信頼性低下という問題が生じる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、半導体検出素子の検出特性の劣化を抑制すると共に信頼性の高い放射線検出器、およびこれを用いた放射線検査装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、配線基板と、前記配線基板上に配置された放射線の入射により検出信号を生成する半導体検出素子と、前記半導体検出素子から検出信号を取り出す検出信号用配線部と、を備える放射線検出器であって、前記半導体検出素子は、板状の半導体結晶体と、該半導体結晶体の厚さ方向に直交し、配線基板側の平坦な第１の主面を略覆う第１の電極部と、該第１の主面とは反対側の第２の主面に、互いに離隔して配列された複数の素子電極からなる第２の電極部と、を有し、前記配線基板はその表面にバイアス印加用電極を有し、該バイアス印加用電極と第１の電極部とが互いに対向する面が導電性接着層により固着され、前記検出信号用配線部は可撓性支持部材とその表面に設けられた複数の信号用電極とを有し、該複数の信号用電極の各々と前記複数の素子電極の各々とが他の導電性接着層により固着されてなることを特徴とする放射線検出器が提供される。

本発明によれば、半導体検出素子は、第１の電極部が半導体結晶体の配線基板側の平坦な第１の主面を略覆うように形成され、第１の電極部と配線基板の表面に設けられたバイアス印加用電極とが導電性接着層により固着されているので、配線基板の反りや歪みにより部分的に導電性接着層が剥離や破断等した場合でも、第１の電極部とパッド電極とが完全に断線することが回避され、バイアス電圧が第１の電極部に確実に供給される。さらに、検出信号用配線部には可撓性支持部材の表面に複数の信号用電極が設けられており、信号用電極の各々が半導体検出素子の素子電極の各々と他の導電性接着層により接着されている。他の導電性接着層は導電性接着剤からなるので、検出信号用配線部と半導体検出素子との接合の際に半導体結晶体への衝撃等を回避できる。したがって、半導体結晶体の結晶性の劣化を抑制できる。その結果、半導体検出素子の性能劣化を抑制すると共に信頼性の高い放射線検出器を提供できる。

前記他の導電性接着層は、バンプ状に形成されてなる構成としてもよい。これにより、これにより信号用電極の各々と素子電極の各々との電気的接続の信頼性確保ができ、これと同時に、半導体結晶体と可撓性支持部材との熱膨張係数差により生じる応力が可撓性支持部材から半導体結晶体へ伝搬し難くなる。したがって、半導体結晶体への応力印加を抑制でき、半導体結晶体の結晶性の劣化を抑制できる。

本発明の他の観点によれば、放射性同位元素を含む被検体から発生する放射線を検出する上記いずれかの放射線検出器と、前記放射線検出器から取得した放射線の入射時刻および入射位置を含む検出情報に基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置が提供される。

本発明によれば、半導体検出素子の検出特性の劣化を抑制すると共に信頼性の高い放射線検査装置が提供できる。

本発明によれば、半導体検出素子の結晶性の劣化を抑制して、検出特性の劣化を抑制すると共に信頼性の高い放射線検出器、およびこれを用いた放射線検査装置を提供できる。

以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。図３を参照するに、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの周囲に配置され、ガンマ線を検出する検出器１１と、検出器１１からの検出データを処理し、得られた被検体Ｓの体内のポジトロン核種ＲＩの位置の画像データを再生成する情報処理部１２と、画像データを表示等する表示部１３と、被検体Ｓや検出器１１の移動等の制御を行う制御部１４と、情報処理部１２や制御部１４に指示を送る端末や画像データを出力するプリンタ等からなる入出力部１５等から構成される。

検出器１１は半導体検出部２０と検出回路１６からなる。半導体検出部２０は、ガンマ線γ_a，γ_bの入射面が被検体Ｓに面するように配置されている。なお、予め被検体Ｓにはポジトロン核種ＲＩで標識化された検査用薬剤が導入されている。

半導体検出部２０は、ポジトロン核種ＲＩからの陽電子の消滅の際に、同時に発生する２つのガンマ線γ_a、γ_bを検出する。２つのガンマ線γ_a、γ_bは、互いに略１８０度をなして放出されるので、被検体Ｓを挟んで対向する検出器１１の半導体検出部２０に入射する。ガンマ線γ_a、γ_bが入射した２つの半導体検出部２０の各々は、ガンマ線γ_a、γ_bの入射により生じる電気信号（検出信号）を検出回路１６に送出する。

検出回路１６は、検出信号から、ガンマ線γ_a、γ_bが検出素子に入射した時刻（入射時刻）と入射位置を決定し、これらの情報（検出データ）を情報処理部１２に送出する。検出回路１６は、例えば、アナログ信号である検出信号から入射時刻を算出するためのアナログＡＳＩＣ（用途別集積回路）と、入射時刻および入射位置をデジタルデータとして情報処理部１２に送出するデジタルＡＳＩＣ等から構成される。

情報処理部１２では、検出データに基づいてコインシデンス検出および画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。コインシデンス検出は、入射時刻が略一致する２つ以上の検出データがある場合、それらの検出データを有効と判定し、コインシデンス情報とする。また、コインシデンス検出は、ガンマ線入射時刻が一致しない検出データを無効と判定し破棄する。そして、コインシデンス情報と、コインシデンス情報に含まれる検出素子番号等と、これに対応する検出素子の位置情報等から所定の画像再生成アルゴリズム（例えば、期待値最大化（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法）に基づいて画像データを再生成する。表示部１３は、入出力部１５の要求に応じて再生成された画像データを表示する。

以上の構成および動作により、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの体内に選択的に位置するポジトロン核種ＲＩからのガンマ線を検出し、ポジトロン核種ＲＩの分布状態の画像データを再生成する。

なお、図３において８個の検出器１１₁〜１１₈が示されているがこれらの数は一例過ぎず、検出器１１₁〜１１₈の数は適宜選択される。

図４は、本発明の第１の実施の形態の半導体検出部の構成を示す分解斜視図、図５は、図４に示す半導体検出部の概略平面図、図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明において、Ｚ軸方向について、説明の便宜のため紙面の上下にしたがって「上」あるいは「下」を用いる。

図４〜図６を参照するに、半導体検出部２０は、配線基板２１と、配線基板２１上に配置された半導体検出素子２２と、半導体検出素子２２に電気的に接続された検出信号用配線部２３等からなる。

半導体検出素子２２は、略平板状で上面に溝部２４ａが形成された半導体結晶体２４と、半導体結晶体２４の下面に形成された第１電極部２５と、半導体結晶体２４の上面に形成された第２電極部２６からなる。

半導体結晶体２４は、その材料としては、例えば、エネルギーが５１１ｋｅＶのガンマ線に有感なテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、Ｃｄ_1-xＺｎ_xＴｅ（ＣＺＴ）、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）、シリコンなどが挙げられる。また、これらの材料には導電性等を制御するためのドーパントが含まれていてもよい。ＣｄＴｅは、単位長さ当たりの光電吸収確率がシリコンの１００倍程度ある点で好ましい。シリコンはＣｄＴｅよりも機械的強度が高いので加工中に結晶欠陥が生じにくい点で好ましい。半導体結晶体２４は、半導体の結晶成長法であるブリッジマン法や、移動加熱法を用いて半導体結晶を形成し、所定の結晶方位に平板状に切出して得られる。また、半導体結晶体２４がＣｄＴｅからなる場合は、半導体結晶体２４中の第２電極部２６の素子電極２７との界面にＩｎが拡散されている。これにより半導体結晶体２４と第２電極部２６との間にショットキー接合が形成される。

また、半導体結晶体２４は、第２電極部２６側にＸ軸方向に所定の間隔でかつＹ軸方向に延在する溝部２４ａが設けられている。このため、溝部２４ａの下方付近でガンマ線の入射により生じた電子は、溝部２４ａの両側の素子電極２７に引き寄せられるが、入射位置に最も近い素子電極２７により多くの電子を集中させることができため、半導体検出素子２２のガンマ線検出の位置精度が向上する。その結果、ＰＥＴ装置の空間分解能が向上する。

第１電極部２５は、半導体結晶体２４の下面を略覆う導電膜からなる。第１電極部２５には負のバイアス電圧Ｖｂが印加されており、カソードとして機能する。半導体結晶体２４がＣｄＴｅからなる場合は第１電極部２５には例えばＰｔ膜が用いられる。バイアス電圧Ｖbは、直流電圧で例えば−６０Ｖ〜−１０００Ｖに設定される。なお、バイアス電圧は、配線基板２１の外部から、バイアス電源用電極３５、バイアス電源用配線３６、パッド電極２９、および導電性接着層２８を介して第１電極部２５に供給される。

第２電極部２６は、半導体結晶体２４の上面の互いに隣接する溝部２４ａと溝部２４ａとの間の凸部２４ｂの表面に形成された８個の素子電極２７からなる。素子電極２７は例えばＡｕ膜からなる。素子電極２７の各々は抵抗を介して接地されており、アノードとして機能する。なお、ここでは素子電極２７の数を８個としているが、２個以上であればその数に特に制限はない。

次に半導体検出素子２２の動作を説明する。半導体検出素子２２は、ガンマ線が半導体結晶体２４に入射すると、半導体結晶体２４中で電子正孔対が生成される。半導体結晶体２４には、素子電極２７から第１電極部２５に向かって電界が印加されているので、正孔は第１電極部２５に引きつけられ、電子は素子電極２７に引きつけられる。この際、電子は最も近い素子電極２７に引きつけられ、素子電極２７毎に接続されるパッド電極３２および配線パターン３３を介して、検出回路（図３に示す符号１６）にガンマ線が入射したことを示す検出信号が送出される。

配線基板２１は、アルミナ等のセラミック基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、およびフレキシブルプリント基板等の樹脂を含有するプリント基板から選択される。このうち、樹脂を含有するプリント基板は、アルミナ基板やガラス基板よりも設計および製造が容易であり安価である点で好ましい。ただし、樹脂を含有するプリント基板は熱膨張係数がＣｄＴｅ結晶体に比べ熱膨張係数が高いため、上述した導電性接着層２８のスポット状の形成等を行った方が好ましい。

ガラスエポキシ基板は、ガラスクロスに変性エポキシ基板を含浸して熱硬化させたものであり、例えば、いわゆるＦＲ−４やＦＲ−５のグレードのプリント配線基板である。

配線基板２１は、その表面にパッド電極２９と、パッド電極２９に電気的に接続されたバイアス電源用配線３６およびバイアス電源接続用電極３５が設けられている。バイアス電源接続用電極３５には外部のバイアス用電源（不図示）が接続され、バイアス電源用配線３６を介してバイアス電圧がパッド電極２９に供給される。バイアス電源用配線３６、パッド電極２９，およびバイアス電源用配線３６は配線基板２１に設けられているので検出信号用配線部２３とは離隔して配置されている。このため、バイアス電圧は上述したように−６０Ｖ〜−１０００Ｖの高電圧であるが、検出信号用配線部２３を伝搬する検出信号に与える悪影響を抑制できる。

半導体検出素子２２は、配線基板２１の表面に第１電極部２５と配線基板２１のパッド電極２９とが導電性接着層２８を介して接着（接合）されている。導電性接着層２８は、第１電極部２５とパッド電極２９とが対向する面の全部が接着されるように形成されている。これにより、第１電極部２５は半導体結晶体２４の下面の全部を覆うように形成されているので、配線基板２１の反りや歪みにより部分的に剥離しても、接着されている部分からバイアス電圧が第１電極部２５に供給されるので信頼性が高い。この接合部は、先の図２に示す従来の半導体検出素子の接合部よりも信頼性が高い。

導電性接着層２８は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびこれらの合金から選択される金属粉やカーボンフィラーと、樹脂からなる導電性接着剤からなり、例えば、導電性ペーストや異方性接着剤を用いることができる。

ただし、配線基板２１にガラスエポキシ基板およびフレキシブルプリント基板等の樹脂を含有するプリント基板を使用する場合は、半導体結晶体２４に対して配線基板２１の熱膨張係数が比較的大きくなる。具体的には、ガラスエポキシ基板やポリイミドからなるフレキシブルプリント基板の熱膨張係数は面内方向でＣｄＴｅ結晶体の熱膨張係数の約２〜３倍である。そのため、導電性接着剤を硬化させるための加熱処理の際、特に冷却する際に、熱収縮により配線基板２１から導電性接着層２８を介して半導体結晶体２４に応力が印加され、半導体結晶体にクラック等が形成されてしまうおそれがある。このような場合は導電性接着層２８を第１電極部２５の全面にべた付けするよりも、図示を省略するが、第１電極部２５の全面に多数のスポット状に形成する方が好ましい。スポット状とすることで、導電性接着層２８自体が配線基板２１の基板面に平行な方向に伸縮し、半導体結晶体２４と配線基板２１との熱収縮差による応力を低減できる。なお、かかる熱膨張差による応力の発生は、ＰＥＴ装置全体や半導体検出素子２２の保存環境下（例えば０℃〜５０℃）においても生じるが同様の理由によりその応力を低減できる。

また、導電性接着層２８は、半導体結晶体２４のヤング率よりも小さいずれ弾性を有することが好ましい。これにより、上記の熱膨張係数差により生じる応力を、導電性接着層２８が応力を打ち消す方向に伸長することによって、半導体結晶体２４に印加される応力をさらに低減することができる。

検出信号用配線部２３は、ベースフィルム３１と、その表面にＸ軸方向に所定の間隔でかつＹ軸方向に延在するパッド電極３２と、パッド電極３２と電気的に接続される配線パターン３３とからなる。

ベースフィルム３１は、可撓性樹脂材料、例えばポリイミドやポリエステルからなる。ベースフィルム３１は、耐熱性が優れる点でポリイミドが好適である。なお、ベースフィルム３１は、単層でも多層積層体のいずれでもよい。

パッド電極３２は、半導体検出素子２２の素子電極２７に対応する位置に形成され、例えばＣｕ膜とその表面を覆うＡｕ膜の積層体からなる。パッド電極３２は配線パターン３３に電気的に接続されている。配線パターン３３は、ベースフィルム３１の表面に形成されたＣｕ膜からなり、その表面はレジスト材等の絶縁材に覆われている。

また、検出信号用配線部２３は、パッド電極３２が半導体検出素子２２の第２電極部２６の素子電極２７とバンプ３０により互いに固着されている。バンプ３０には導電性接着剤が用いられている。導電性接着剤は、所定の形状に塗布し、例えば１２０℃程度の温度で硬化させる。そのため、パッド電極３２と素子電極２７との接合の際に、半導体結晶体２４に衝撃（例えばワイヤーボンディングによる超音波振動）や、過度の温度による加熱を回避できる。その結果、半導体結晶体２４の結晶性の劣化を回避でき、半導体検出素子２２の検出性能の劣化を抑止できる。

また、パッド電極３２と素子電極２７との接合の際に、ベースフィルム３１の熱膨張係数が半導体結晶体２４よりも大きいため、上述した配線基板２１および半導体結晶体２４との熱膨張係数差の場合と熱膨張係数差による応力が生じる。ベースフィルム３１は半導体結晶体２４よりも可撓性を有するので半導体結晶体２４に印加される応力を低減できる。

また、パッド電極３２と素子電極２７とをバンプ３０により接合することで、バンプ３０の代わりにベタ付けをした場合よりも、熱膨張係数差により生じる応力を半導体結晶体２４に伝搬し難くすることができる。なお、バンプ３０は、１組のパッド電極３２と素子電極２７との接合につき２個用いている。２個のバンプ３０は、パッド電極３２と素子電極２７との電気的接続の信頼性確保と上記応力の伝搬をし難い点で好ましい。ただし、１組のパッド電極３２と素子電極２７との接合につき１個あるいは３個以上のバンプ３０を設けてもよい。１個のバンプ３０を設けることで上記応力の伝搬をいっそう抑制でき、３個以上のバンプ３０を設けることで電気的接続の信頼性を高めることができる。

また、バンプ３０を形成する導電性接着剤は、導電性接着層２８と同様の材料から選択される。さらに、バンプ３０を形成する導電性接着剤は、その硬化後に半導体結晶体２４のヤング率よりも小さいずれ弾性を有することが好ましい。これにより、ベースフィルム３１からバンプ３０を介して半導体結晶体２４に印加される応力をバンプ３０が応力を打ち消す方向に伸長することによって、半導体結晶体２４に印加される応力をさらに低減することができる。

なお、パッド電極３２と素子電極２７とは上述したようにバンプ３０により接合する方が好ましいが、パッド電極３２と素子電極２７とが対向する面の全部に導電性接着剤を形成してもよい。これにより、パッド電極３２と素子電極２７との接着強度が高まり断線等のおそれが低下し信頼性が増す。ただし、この場合は、ベースフィルム３１を薄板化した方がよい。ただし、過度に薄板化すると可撓性が増し接合の際に検出信号用配線部２３の位置決め等の取扱いが困難になるため、その取扱いが困難にならない程度に薄板化した方がよい。

次に、半導体検出部の製造工程を、図４を参照しつつ説明する。

最初に、配線基板２１のパッド電極２９に、導電性接着剤、例えば銀ペーストをグラビア印刷法等の塗布法により形成する。次いで、図示されないステージに配線基板２１を載置し、配線基板２１に対して半導体検出素子２２を位置決めする。次いで半導体検出素子２２を配線基板２１上に配置する共に、上方から治具で抑えて圧接し仮接合する。

次いで、半導体検出素子２２を上方から治具で圧接しながら、ホットプレートやオーブンにより配線基板２１と半導体検出素子２２とを例えば１２０℃の条件で加熱して本接合する。なお、本接合の温度は、半導体結晶体２４に悪影響を与えない温度の範囲に設定する。次いで、冷却する際に、導電性接着剤が固化開始後に上記の治具を半導体検出素子２２から離し、さらに室温まで冷却する。以上により、導電性接着剤が固化し、配線基板２１と半導体検出素子２２とが接合される。

次いで、検出信号用配線部２３のパッド電極３２上に例えば銀ペーストをグラビア印刷法等の塗布法によりバンプ３０を形成する。次いで、図示されないステージに配線基板２１を載置し、半導体検出素子２２に対して検出信号用配線部２３を位置決めする。次いで検出信号用配線部２３を半導体検出素子２２上に配置する共に、上方から治具で抑え圧接し仮接合し、さらに、配線基板２１と半導体検出素子２２との接合と同様にして、半導体検出素子２２の素子電極２７と検出信号用配線部２３のパッド電極３２とをバンプ３０により接合する。以上により、半導体検出部２０が形成される。

この製造方法では、検出信号用配線部２３のそれぞれのパッド電極３２を素子電極２７と一度に接合できるので、ワイヤーボンディングのようにそれぞれの電極２７，３２を一本ずつ接続するよりも煩雑さを低減でき、かつ半導体結晶体２４に印加される応力や衝撃を低減できる。

第１の実施の形態によれば、半導体検出素子２２は第１電極部２５が半導体結晶体２４の配線基板２１側の平坦な面を略覆うように形成され、第１電極部２５と配線基板２１のパッド電極２９とが対向する面の全部がベタ付けあるいはスポット状に導電性接着層２８により接着されているので、配線基板２１の反りや歪みがある場合でも、第１電極部２５とパッド電極２９とが断線することが回避される。さらに、検出信号用配線部２３はそのベースフィルム３１が可撓性樹脂材料からなり、そのパッド電極３２の各々が半導体検出素子２２の素子電極２７と導電性接着剤からなるバンプ３０により接合されている。このため、接合の際に半導体結晶体２４への衝撃等を回避でき、半導体結晶体２４の結晶性の劣化を抑制できる。さらに、接合の際のベースフィルム３１の熱収縮に起因する検出信号用配線部２３から半導体結晶体２４に印加される応力は、ベースフィルム３１が可撓性を有するので低減される。したがって、半導体結晶体２４の結晶性劣化を抑制して性能劣化を抑制すると共に信頼性の高い検出器１１、およびこれを用いたＰＥＴ装置１０を提供できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置を説明する。第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置は、第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の変形例であり、図４〜図６で示した半導体検出部２０の検出信号用配線部２３が異なる以外は同様の構成を有する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の半導体検出部の構成を示す斜視図、図８は検出信号用配線部の平面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号付し、説明を省略する。

図７および図８を参照するに、半導体検出部４０は、検出信号用配線部４３のベースフィルム３１に複数の開口部３１ａが形成されている。開口部３１ａは、隣接するパッド電極３２とパッド電極３２との間にパッド電極３２に沿ってベースフィルム３１の先端部３１ｃから奥行き方向（Ｙ軸方向）に向かって開口し、ベースフィルム３１の厚さ方向に貫通している。開口部３１ａは、その幅（Ｘ軸方向の長さ）が例えば０．５ｍｍに設定される。開口部３１ａは、その奥行きは、例えば、パッド電極３２と略同等の長さに設定される。これにより、ベースフィルム３１の熱膨張係数が半導体結晶体２４の熱膨張係数に対してその差が大きい場合であっても、Ｘ軸方向の熱収縮による応力の発生を抑止できる。また、Ｙ軸方向の熱収縮による発生する応力は、第１の実施の形態と同様の作用により低減される。なお、検出信号用配線部４３は、次の図９に示す開口部を融資してもよい。

図９は検出信号用配線部の他の例の平面図である。図９を参照するに、検出信号用配線部４５のベースフィルム３１に、隣接するパッド電極３２とパッド電極３２との間にパッド電極３２に沿って複数の開口部３１ｄが形成されている。開口部３１ｄは、ベースフィルム３１の先端部３１ｃにおいて閉塞されている。すなわち、ベースフィルム３１の先端部３１ｃは、開口部３１ｄが延びる方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸）に亘って接続されている。これにより、ベースフィルム３１の先端部３１ｃが開口部３１ｄによりばらけることがなく一体化されるので、検出信号用配線部４５の製造工程での取扱い容易となる。具体的には、検出信号用配線部４５のパッド電極３２を半導体検出素子２２の素子電極２７に対して位置決めする際に、ベースフィルム３１の先端部３１ｃが一体化しているので、パッド電極３２の各々を一度に合わせられる。

次に、第２の実施の形態の半導体検出部の変形例を説明する。

図１０は、第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の半導体検出部の変形例の構成を示す断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号付し、説明を省略する。

図１０を参照するに、半導体検出部５０は、検出信号用配線部５３のベースフィルム３１の下面に切欠部３１ｂが形成されている。切欠部３１ｂは、先の図８の開口部３１ａの位置に形成されている。切欠部３１ｂは、Ｘ軸方向の熱収縮による応力の発生を抑止できる点で、その奥行きがパッド電極３２と略同等の長さに設定されることが好ましい。なお、切欠部３１ｂの断面形状はＶ字型のほか、Ｕ字型、矩形、あるいは半円形のいずれでもよい。なお、切欠部３１ｂは、ベースフィルム３１の上面に形成されてもよい。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏し、さらに、検出信号用配線部４３のベースフィルム３１に、隣接するパッド電極３２間に開口部３１ａあるいは切欠部３１ｂが形成されている。そのため、ベースフィルム３１の熱膨張係数が半導体結晶体２４の熱膨張係数に対して差が大きい場合であっても、Ｘ軸方向の熱収縮による応力の発生を抑止できる。したがって、半導体結晶体２４の結晶性劣化をいっそう抑制して、半導体検出素子２２の検出特性の劣化をいっそう抑制すると共に信頼性の高い検出器を提供できる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係るＰＥＴ装置を説明する。第３の実施の形態に係るＰＥＴ装置は、第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の変形例であり、図４〜図６で示した半導体検出部２０の半導体検出素子２２が異なる以外は同様の構成を有する。

図１１は、本発明の第３の実施の形態に係るＰＥＴ装置の半導体検出部の分解斜視図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号付し、説明を省略する。

図１１を参照するに、半導体検出部６０は、半導体検出素子６２の第２電極部６６側の面が平坦である以外は図４〜図６に示す半導体検出部２０と同様の構成を有する。

半導体検出素子６２は、半導体結晶体６４の第２電極部６６側の面が平坦となっており、第２電極部６６が、そのＹ軸方向全体に延在し、Ｘ軸方向には所定の幅で形成された８個の素子電極６７からなる。素子電極６７の各々は、Ｘ軸方向に隣接する素子電極６７と互いに離隔され、電気的に絶縁されている。半導体結晶体６４および素子電極６７は、それぞれ、図４〜図６に示す半導体結晶体２４および素子電極２７と同様の材料からなり、同様の機能を有する。

半導体検出素子６２は、図４〜図６に示す半導体検出素子２２と同様の作用および効果を奏する。さらに、半導体検出素子６２は、第２電極部６６側に溝部を形成する必要がないので、溝部の形成工程で生じ易い半導体結晶体６４の結晶欠陥が形成されず、さらにかかる結晶欠陥を除去するための熱処理工程を省略できる。そのため、半導体検出素子６２の製造工程が簡略化でき、製造コストを低減できる。

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏し、さらに半導体検出部６０は、溝部の形成工程およびこれに付随する工程が削減できるので、半導体検出部６０の製造コストを第１の実施の形態の半導体検出部よりも低減できる。

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述した第１の実施の形態では、ＰＥＴ装置を例に説明したが、本発明は、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射形コンピュータ断層撮影）装置に適用できる。また、上記では半導体検出部がガンマ線を検出する場合を例に説明したが、Ｘ線や他の放射線の半導体検出部にも適用できることはいうまでもない。

半導体検出素子の断面図である。 従来の半導体検出素子の接合部の問題点を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の半導体検出部の構成を示す分解斜視図である。 図４に示す半導体検出部の概略平面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の半導体検出部の構成を示す断面図である。 検出信号用配線部の平面図である。 検出信号用配線部の他の例の平面図である。 第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の半導体検出部の変形例の構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るＰＥＴ装置の半導体検出部の分解斜視図である。

符号の説明

１０ ＰＥＴ装置
１１，１１₁〜１１₈ 検出器
１２ 情報処理部
１３ 表示部
１４ 制御部
１５ 入出力部
１６ 検出回路
２０，４０，５０，６０ 半導体検出部
２１ 配線基板
２２，６２ 半導体検出素子
２３，４３，５３ 検出信号用配線部
２４，６４ 半導体結晶体
２４ａ 溝部
２４ｂ 凸部
２５ 第１電極部
２６，６６ 第２電極部
２７，６７ 素子電極
２８ 導電性接着層
２９，３２ パッド電極
３０ バンプ
３１ ベースフィルム
３３ 配線パターン
３５ バイアス電源用電極
３６ バイアス電源用配線

Claims (8)

1. 配線基板と、
   前記配線基板上に配置された放射線の入射により検出信号を生成する半導体検出素子と、
   前記半導体検出素子から検出信号を取り出す検出信号用配線部と、を備える放射線検出器であって、
   前記半導体検出素子は、板状の半導体結晶体と、該半導体結晶体の厚さ方向に直交し、配線基板側の平坦な第１の主面を略覆う第１の電極部と、該第１の主面とは反対側の第２の主面に、互いに離隔して配列された複数の素子電極からなる第２の電極部と、を有し、
   前記配線基板はその表面にバイアス印加用電極を有し、該バイアス印加用電極と第１の電極部とが互いに対向する面が導電性接着層により固着され、
   前記検出信号用配線部は可撓性支持部材とその表面に設けられた複数の信号用電極とを有し、該複数の信号用電極の各々と前記複数の素子電極の各々とが他の導電性接着層により固着されてなることを特徴とする放射線検出器。
2. 前記半導体結晶体はその第２の主面において、隣接する素子電極間に、該素子電極に沿って溝部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
3. 前記他の導電性接着層は、バンプ状に形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。
4. 前記導電性接着層および／または他の導電性接着層は、半導体結晶体のヤング率よりも小さいずれ弾性を有することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の放射線検出器。
5. 前記検出信号用配線部は隣接する信号用電極の可撓性支持部材に、信号用電極に沿って切欠部あるいは厚さ方向に貫通する開口部が形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の放射線検出器。
6. 前記開口部は、支持部材の端部において閉塞されてなることを特徴とする請求項５記載の放射線検出器。
7. 前記配線基板は、その表面にバイアス印加用電極に電気的に接続されたバイアス印加用配線を有し、該バイアス印加用配線は、前記検出信号用配線部と離隔されてなることを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の放射線検出器。
8. 放射性同位元素を含む被検体から発生する放射線を検出する請求項１〜７のうちいずれか一項記載の放射線検出器と、
   前記放射線検出器から取得した放射線の入射時刻および入射位置を含む検出情報に基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置。

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