JP4391391B2 - Manufacturing method of radiation detector - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、X線やγ線等の放射線の入射位置の検出に用いられる放射線検出器の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a radiation detector used for detecting an incident position of radiation such as X-rays and γ-rays.
従来から放射線の入射位置を検出するための放射線検出器として、放射線透過窓を設けた気密ケース内に、銅箔からなるカソード電極(陰極)に複数の透孔を穿設し、各透孔の中心に絶縁間隙を挟んでアノード電極(陽極)を配設した構造のピクセルを設けた基板を配設して、内部に希ガスなどを封入した構造のものが知られている。 Conventionally, as a radiation detector for detecting a radiation incident position, a plurality of through holes are formed in a cathode electrode (cathode) made of copper foil in an airtight case provided with a radiation transmission window. A substrate having a structure in which a pixel having a structure in which an anode electrode (anode) is disposed in the center with an insulating gap interposed therebetween is disposed and a rare gas or the like is enclosed therein is known.
この放射線検出器は、放射線の入射予定位置に設置されて用いられ、放射線の入射によってその通過経路にある希ガスが電離して近傍のピクセルの電極間に電流が流れたことを検知して、放射線の入射とその入射方向が検出される。 This radiation detector is installed and used at a position where radiation is expected to be incident, and detects that a rare gas in the passage path is ionized by the incidence of radiation and a current flows between electrodes of neighboring pixels, The incident radiation and the incident direction are detected.
従来、このような放射線検出器の基板は、以下に示す方法で製造されていた(特許文献1参照)。
まず、図6(a)に示すように、合成樹脂シート1を貫通して銀ペーストバンプによる層間接続部2が形成された両面銅張り板3の内層となる側の銅箔4aに、公知のフォトリソグラフィー技術により、所定の配線パターン5を形成し、これにプリプレグ6を介してポリイミドからなる支持体基板7を積層一体化させた基板8を製造する。
Conventionally, the substrate of such a radiation detector was manufactured by the method shown below (refer patent document 1).
First, as shown in FIG. 6 (a), the copper foil 4a on the side that becomes the inner layer of the double-sided copper-
次に、図6(b)に示すように、両面銅張り板3の他方の側の銅箔4bのアノード電極形成位置にフォトリソグラフィー技術により、穴9を形成して合成樹脂シート1を露出させる。
アノード電極形成位置に穴9が形成された銅箔4bの上方から、図6(c)に示すように、炭酸ガスレーザ10を照射して合成樹脂シート1に配線パターン5に達する貫通孔11を形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (b), a hole 9 is formed in the anode electrode formation position of the
As shown in FIG. 6 (c), a
続いて、銅箔4bをパターン形成して、図6(d)に示すようなカソード電極12とリード配線13を形成する。なお、ここでいうリード配線13は、アノード電極15を配線パターン5と層間接続部2を介して、放射線検出器外部へ接続する接続端子である。
Subsequently, the
次に、図6(e)に示すように、カソード電極12上にめっきレジスト14を形成し図6(f)に示すように、電気めっきにより貫通孔11内に銅を充填してアノード電極15を形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (e), a
この後、めっきレジスト14を除去すると、図6(g)に示すように、アノード電極15の周りをカソード電極12が取り囲んだ放射線検出器用の基板が得られる。なお、カソード電極12も図示を省略した他のリード配線に接続される。
Thereafter, when the
しかしながら、このような従来の製造方法には、次のような問題があった。
すなわち、アノード電極15を形成する工程で貫通孔11に充填した銅が基板表面まで達したときにめっき速度が急激に速くなるため、アノード電極15の先端部分に突起15aが形成されて、この突起15aとカソード電極12間に放電が発生するようになる(図7(a))。このような放電が発生すると電極間に大電流が流れ、発生した熱で電極が切断されたり、その放電の際に飛散した破片などが基板表面に露出した絶縁層表面に付着するという問題が生じる。
However, such a conventional manufacturing method has the following problems.
That is, when the copper filled in the through-hole 11 in the step of forming the
さらに、めっきレジストを形成してから貫通孔11を銅で充填するため、めっきレジストの厚みの分だけ貫通孔11の底が深くなり、部分的に銅が貫通孔11の底まで達し難くなって、アノード電極15の高さにばらつきが生じる(図7(b))。
Further, since the through-hole 11 is filled with copper after the plating resist is formed, the bottom of the through-hole 11 becomes deeper by the thickness of the plating resist, and it becomes difficult for copper to reach the bottom of the through-hole 11 partially. The height of the
このような問題に対して、めっきレジストを形成せずに、直接、電気めっきにより貫通孔11を銅で充填したが、この方法だと、基板表面まで銅を充填させるため、アノード電極15とカソード電極12との間でのショートを引き起こす原因となる(図7(c))。
To solve such a problem, the through hole 11 is directly filled with copper by electroplating without forming a plating resist. However, with this method, the
また、電気めっきによる銅の充填を基板表面までせずに、貫通孔11の途中までにすることも考えられるが、この方法では、アノード電極15の先端が基板表面まで達していないため、カソード電極12に電場がかからないデッドスペースが生じて、放射線入射位置を検出できない(図7(d))。
In addition, it is conceivable that the filling of copper by electroplating does not reach the substrate surface but halfway through the through-hole 11, but in this method, the tip of the
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、形成されるアノード電極の高さがそれぞれ基板表面まで均一に達していて、しかも電極先端に突起の形成のない放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the radiation detector in which the height of the formed anode electrode reaches the surface of the substrate uniformly and no protrusion is formed at the tip of the electrode. It aims at providing the manufacturing method of.
本発明の放射線検出器の製造方法は、第1の導体層と第2の導体層を有する2層基板の前記第1の導体層に所定の配線パターンを形成する工程と、前記2層基板の第2の導体層にアノード電極に対応する開口を形成する工程と、前記2層基板の第2の導体層に高エネルギービームを照射して前記開口の位置に、前記第1の導体層の配線パターンに達する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を金属めっきにより金属で充填し、充填された前記貫通孔及び第2の導体層上に前記金属めっきによりさらに金属めっき層を形成する工程と、前記形成された金属めっき層及び第2の導体層を所定の厚さまで除去する工程と、前記所定の厚さまで除去された前記第2の導体層をパターン形成して前記貫通孔から突出するアノード電極と前記アノード電極を囲むカソード電極を形成する工程とを有することを特徴とする。 The manufacturing method of the radiation detector of this invention WHEREIN: The process of forming a predetermined wiring pattern in the said 1st conductor layer of the 2 layer board | substrate which has a 1st conductor layer and a 2nd conductor layer, A step of forming an opening corresponding to the anode electrode in the second conductor layer, and irradiating the second conductor layer of the two-layer substrate with a high energy beam, and wiring of the first conductor layer at the position of the opening Forming a through-hole reaching a pattern, filling the through-hole with metal by metal plating, and further forming a metal plating layer on the filled through-hole and the second conductor layer by the metal plating; A step of removing the formed metal plating layer and the second conductor layer to a predetermined thickness, and an anode protruding from the through hole by patterning the second conductor layer removed to the predetermined thickness Electrode and anode electrode Characterized by a step of forming a cathode electrode surrounding.
前記開口を形成する工程において、アノード電極に対応する開口とともに層間接続部に対応する開口を形成し、前記貫通孔を形成する工程において、これらの開口位置に第1の導体層の配線パターンに達する貫通孔を形成するようにしてもよい。 In the step of forming the opening, an opening corresponding to the interlayer connection portion is formed together with the opening corresponding to the anode electrode, and in the step of forming the through hole, the wiring pattern of the first conductor layer is reached at these opening positions. A through hole may be formed.
また、本発明においては、2層基板の前記第1の導体層に所定の配線パターンを形成した後で、この2層基板を、配線パターンを内側にして支持体基板に貼着して以後の工程を行うようにしてもよい。 In the present invention, after a predetermined wiring pattern is formed on the first conductor layer of the two-layer board, the two-layer board is bonded to the support substrate with the wiring pattern inside, and thereafter You may make it perform a process.
第2の導体層に用いる銅箔の粗化面の表面粗さは、Rz=2.0μm以下であることが望ましい。このような表面粗さの銅箔を使用することにより、アノード電極とカソード電極間の露出した絶縁材表面の凹凸を抑制するため放電が発生し難くなり、電極間により高い電圧を印加することが可能になる。 The surface roughness of the roughened surface of the copper foil used for the second conductor layer is preferably Rz = 2.0 μm or less. By using a copper foil having such a surface roughness, it becomes difficult to generate discharge because the unevenness of the exposed insulating material surface between the anode electrode and the cathode electrode is suppressed, and a high voltage can be applied between the electrodes. It becomes possible.
本発明によれば、形成されるアノード電極の高さがそれぞれ基板表面からほぼ等しくなり、かつ電極先端に突起が形成されないので、高電圧を電極間に印加することが可能となり、電極部の信頼性が向上する。 According to the present invention, the heights of the formed anode electrodes are almost equal from the surface of the substrate, respectively, and no protrusion is formed at the tip of the electrode, so that a high voltage can be applied between the electrodes, and the reliability of the electrode portion can be improved. Improves.
また、第2の導体層に表面粗さRzが2.0μm以下の銅箔を使用することにより、さらに絶縁特性を高めることが可能となる。 Further, by using a copper foil having a surface roughness Rz of 2.0 μm or less for the second conductor layer, it is possible to further improve the insulation characteristics.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明にかかる実施の形態を適用して製造された放射線検出器の基板の構成を示す平面図、図2は図1のA−A´断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a substrate of a radiation detector manufactured by applying the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
図1に示すように、カソード電極21は、アノード電極22を中心とした円形の開口部を有するように形成されている。
As shown in FIG. 1, the
一方、アノード電極22は、図2に示すように、ポリイミドからなる支持体基板23上にポリイミドプリプレグ24を介して幅300μm、400μmのピッチで配置された配線パターン25と接続し、ポリイミドフィルム26を貫通するように形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
なお、基板表面にはリード配線27が設けられており、アノード電極22は配線パターン25と層間接続部28を介して、このリード配線27に接続される。
A
放射線検出器には10cm×10cmの検出面積があり、このような放射線検出器の基板におけるカソード電極及びアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:350μm
カソード電極のピッチ:400μm
アノード電極のピッチ:縦方向及び横方向に400μm
アノード電極の個数:およそ60000個
カソード電極とアノード電極との間隔:70〜150μm
The radiation detector has a detection area of 10 cm × 10 cm. The width and pitch of the cathode and anode electrodes on the substrate of such a radiation detector are as follows.
Width of cathode electrode: 350 μm
Cathode electrode pitch: 400 μm
Anode electrode pitch: 400 μm in the vertical and horizontal directions
Number of anode electrodes: about 60,000 Spacing between cathode electrode and anode electrode: 70 to 150 μm
次に、本発明の放射線検出器の動作原理を説明する。
このような基板を希ガス等で封入されたケース内に配置して、アノード電極とカソード電極間に高電圧を印加しておき、放射線が入射した時に、いずれかのアノード電極とカソード電極に電流が流れ、その時に生じる信号を取り込むことで放射線入射位置を検出する。
Next, the operation principle of the radiation detector of the present invention will be described.
Such a substrate is placed in a case sealed with a rare gas or the like, and a high voltage is applied between the anode electrode and the cathode electrode. When radiation is incident, a current is applied to any anode electrode and cathode electrode. The radiation incident position is detected by capturing the signal generated at that time.
次に、図1及び図2に示す放射線検出器を製造する工程について、図3を用いて説明する。 Next, the process of manufacturing the radiation detector shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.
[第1の実施形態]
図3は、本発明の第1の実施形態にかかる製造方法を説明するための図である。
まず、厚さ100μmのポリイミドフィルム31に、厚さ18μmの電解銅箔32aと、厚さ18μmで粗化面の表面粗さRz=1.9μmの電解銅箔32bを積層し、銀ペーストバンプによる層間接続部33を有する積層板34を用意する。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
First, an electrolytic copper foil 32a having a thickness of 18 μm and an
この積層板の第1の導体層である銅箔32aに公知のフォトリソグラフィー技術により所定の配線パターン(32p)を形成する。配線パターン32pを内側にして、この積層板34をプリプレグ35を介してポリイミドからなる支持体基板36に貼着させて基板37とする(図3(a))。
A predetermined wiring pattern (32p) is formed on the copper foil 32a, which is the first conductor layer of the laminate, by a known photolithography technique. With the wiring pattern 32p on the inside, this
基板37が形成されたら、第2の導体層である銅箔32bのアノード電極形成位置に公知のフォトリソグラフィー技術により、直径65μmの穴38を形成し(図3(b))、この銅箔32bをマスクにして炭酸ガスレーザ39を照射して、配線パターン32pに達する貫通孔40を形成する(図3(c))。
When the
次に、無電解銅めっきにより、貫通孔40内部と銅箔32b上に厚さ0.4〜1μmの銅からなる金属層41を析出させて(図3(d))、この金属層41上に電気めっきにより貫通孔40内部を銅で充填し、銅で充填された貫通孔40上に15〜40μmの銅からなる導電金属層42を積層させる(図3(e))。なお、めっき液は、硫酸銅を主成分とするが、銅を析出し易くするために表面活性剤を添加してもよい。
Next, a
続いて、過酸化水素水と硫酸を主成分とする溶剤で金属層41と導電金属層42をエッチングにより除去し、さらに、銅箔32bの厚さが10〜25μmになるまでエッチングを行う(図3(f))。
Subsequently, the
次に、レジスト43を図3(g)に示すようなリード配線形成位置、カソード電極形成位置に塗布した後、エッチングによってカソード電極44、リード配線45及びアノード電極46を形成し、図3(h)に示す構成を得る。
Next, after a resist 43 is applied to the lead wiring formation position and the cathode electrode formation position as shown in FIG. 3G, the
第1の実施形態によれば、第2の導体層に粗化面の表面粗さRzが2.0μm以下の銅箔32bを利用することにより、従来の製造方法では、突起部分で放電が生じるため不可能であった750〜1500Vの高電圧を印加することが可能である。
According to the first embodiment, by using the
図4(a)は、図3(h)のポリイミドフィルム31の表面Sを拡大して示した図である。
図4(a)に示すように、銅箔32bをエッチングにより除去した後のポリイミドフィルム31の表面Sは、銅箔32bの粗化面の凹凸が転写されている。第2の導体層に粗化面の表面粗さRzが7.0μmの銅箔を利用した場合(図4(b))と比較すると、銅箔の表面粗さが小さいため、ポリイミドフィルム31の表面Sに転写される凹凸も小さくなる。
Fig.4 (a) is the figure which expanded and showed the surface S of the
As shown to Fig.4 (a), the unevenness | corrugation of the roughening surface of the
すなわち、第2の導体層に粗化面の表面粗さRzが2.0μm以下の銅箔を用いることにより、ポリイミドフィルム31表面の凹凸を抑えた状態にすることで、電荷がたい積し難くなり、その結果、絶縁性が良好になり、高電圧を印加することが可能になる。
That is, by using a copper foil having a roughened surface with a surface roughness Rz of 2.0 μm or less for the second conductor layer, it becomes difficult to accumulate charges by reducing the unevenness of the surface of the
さらには、第1の実施形態によれば、アノード電極の高さにばらつきがなく、電極に突起が発生するのを抑制することができる。 Furthermore, according to the first embodiment, there is no variation in the height of the anode electrode, and the occurrence of protrusions on the electrode can be suppressed.
すなわち、粗化面の表面粗さRzが2.0μm以下の銅箔32bをエッチングにより除去後、凹凸が転写されたポリイミドフィルム31と近接する電極端部を滑らかな形状に形成することができるため、その結果、高電圧を印加しても放電が発生することを防ぐことができる。
That is, since the
[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施形態にかかる製造方法を説明するための図である。
まず、ポリイミドフィルム51の両面に厚さ18μmの銅箔52a、52bを積層した厚さ0.8mmの両面銅張板を用意する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a diagram for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
First, a 0.8 mm thick double-sided copper-clad plate in which 18 μm thick copper foils 52 a and 52 b are laminated on both sides of the polyimide film 51 is prepared.
第1の導体層である両面銅張板の銅箔52bに公知のフォトリソグラフィー技術により所定の配線パターン52p形成し、他方の銅箔52aをエッチングにより除去する。
A
次に、両面銅張板の上下に厚さ100μmのポリイミドプリプレグ53a、53bと厚さ18μm、粗化面の表面粗さRzが1.9μmの銅箔54a、54bを積み重ねて配置し、加熱・加圧による積層プレスを行い、基板55とする(図5(a))。
Next, 100 μm
この基板55の銅箔54aをエッチングにより除去し、第2の導体層である銅箔54bのアノード電極形成位置と層間接続部形成位置に、公知のフォトリソグラフィー技術により直径65μmの穴38を形成した後(図5(b))、穴38が形成された銅箔54bをマスクにして炭酸ガスレーザ39を照射し、配線パターン52pに達する貫通孔40を形成する(図5(c))。
The
以後の工程は、図5(d)〜図5(g)に示すような第1の実施形態と同様の工程を行い、図5(h)に示す構成を得る。 Subsequent steps are the same as those in the first embodiment as shown in FIGS. 5D to 5G, and the configuration shown in FIG. 5H is obtained.
第2の実施形態によれば、金属めっきによりアノード電極とともに層間接続部を形成するため、低コストで作業効率を高めることが可能である。 According to the second embodiment, since the interlayer connection portion is formed together with the anode electrode by metal plating, the work efficiency can be increased at low cost.
上述したような本発明の放射線検出器の製造方法によれば、従来の製造方法では放電が生じるため不可能であった高電圧を印加することが可能である。つまり、形成されるアノード電極の高さがそれぞれ基板表面まで均一に達していて、しかも電極先端に突起形状がないため、アノード電極とカソード電極とに高電圧を印加して電気力線をアノード電極に集中させても放電が発生しない。 According to the method for manufacturing a radiation detector of the present invention as described above, it is possible to apply a high voltage, which is impossible because a discharge occurs in the conventional manufacturing method. In other words, the height of the formed anode electrode reaches the substrate surface uniformly, and there is no protrusion at the tip of the electrode, so a high voltage is applied to the anode electrode and the cathode electrode, and the lines of electric force are applied to the anode electrode. Discharge does not occur even if it is concentrated.
また、高電圧を印加できるため、10000を超える高いガス増幅率を得ることができ、X線だけでなく、γ線の入射位置も検出することが可能である。 In addition, since a high voltage can be applied, a high gas amplification factor exceeding 10,000 can be obtained, and not only X-rays but also γ-ray incident positions can be detected.
本発明の放射線検出器は、医療診断画像、核廃棄物の監視、産業工程の監視、宇宙天文学を含む幅広い範囲で好適に使用することができる。 The radiation detector of the present invention can be suitably used in a wide range including medical diagnostic images, nuclear waste monitoring, industrial process monitoring, and space astronomy.
1…合成樹脂シート、2…層間接続部、3…両面銅張板、4a,4b…銅箔、5…配線パターン、6…プリプレグ、7…支持体基板、8…基板、9…穴、10…炭酸ガスレーザ、11…貫通孔、12…カソード電極、13…リード配線、14…めっきレジスト、15…アノード電極、15a…突起、21…カソード電極、22…アノード電極、23…支持体基板、24…ポリイミドプリプレグ、25…配線パターン、26…ポリイミドフィルム、27…リード配線、28…層間接続部、31…ポリイミドフィルム、32a,32b…銅箔、32p…配線パターン、33…層間接続部、34…2層基板、35…プリプレグ、36…支持体基板、37…基板、38…穴、39…炭酸ガスレーザ、40…貫通孔、41…金属層、42…導電金属層、43…レジスト、44…カソード電極、45…リード配線、46…アノード電極、51…ポリイミドフィルム、52a,52b…銅箔、53a,53b…ポリイミドプリプレグ、54a,54b…銅箔、55…基板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記2層基板の第2の導体層にアノード電極に対応する開口を形成する工程と、
前記2層基板の第2の導体層に高エネルギービームを照射して前記開口の位置に、前記第1の導体層の配線パターンに達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を金属めっきにより金属で充填し、充填された前記貫通孔及び第2の導体層上に前記金属めっきによりさらに金属めっき層を形成する工程と、
前記形成された金属めっき層及び第2の導体層を所定の厚さまで除去する工程と、
前記所定の厚さまで除去された前記第2の導体層をパターン形成して前記貫通孔から突出するアノード電極と前記アノード電極を囲むカソード電極を形成する工程と
を有することを特徴とする放射線検出器の製造方法。 Forming a predetermined wiring pattern on the first conductor layer of the two-layer substrate having the first conductor layer and the second conductor layer;
Forming an opening corresponding to the anode electrode in the second conductor layer of the two-layer substrate;
Irradiating the second conductor layer of the two-layer substrate with a high energy beam to form a through hole reaching the wiring pattern of the first conductor layer at the position of the opening;
Filling the through hole with metal by metal plating, and further forming a metal plating layer on the filled through hole and the second conductor layer by the metal plating; and
Removing the formed metal plating layer and the second conductor layer to a predetermined thickness;
And a step of patterning the second conductor layer removed to the predetermined thickness to form an anode electrode protruding from the through hole and a cathode electrode surrounding the anode electrode. Manufacturing method.
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