JP5908212B2 - 放射線検出器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、放射線を検出する放射線検出器及びその製造方法に関する。
新世代のＸ線診断用検出器として、アクティブマトリックスを用いた平面形のＸ線検出器が開発されている。このＸ線検出器に照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。
Ｘ線検出器は、一般に、アモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)フォトダイオードなどの光電変換素子を有するアレイ基板と、このアレイ基板の表面上に設けられ入射するＸ線を蛍光に変換するＸ線変換部であるシンチレータ層とを備え、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換させ、この蛍光を光電変換素子で信号電荷に変換することで画像を取得している。
シンチレータ層の材料としては、一般的にヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：ナトリウム（Ｎａ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）など、種々のものがあり、用途や必要な特性によって使い分けられる。
シンチレータ層は、ダイシングなどにより溝を形成したり、柱状構造が形成されるように蒸着法で堆積したりすることで、解像度特性を向上させることができる。
シンチレータ層として、湿度に対して劣化の大きい材料であるＣｓＩ：Ｔｌ膜やＣｓＩ：Ｎａ膜を用いた場合、シンチレータ層の上部には、シンチレータからの蛍光の利用効率を高めるための反射機能及びシンチレータ層吸湿による特性劣化を防ぐための防湿機能を有する構造が形成される。
蛍光の利用効率を高める反射機能を実現する目的で、反射層をシンチレータ層の上部に形成することがある。この反射層は、シンチレータ層で発光した蛍光のうち光電変換素子側に対して反対側に向かう蛍光を反射層で反射させて、光電変換素子側に到達する蛍光を増大させるものである。
反射層を形成する例としては、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属層をシンチレータ層上に成膜する方法や、ＴｉＯ2などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る光散乱反射性の反射層を塗布形成する方法などが知られている。また、シンチレータ層上に形成するのではなく、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層に密着させて蛍光を反射させる方式も実用化されている。
さらに、シンチレータ層や反射層（或いは反射板など）を外部雰囲気から保護して湿度などによる特性の劣化を抑える為の防湿層は、検出器を実用的な製品とする上で重要な構成要素となる。
防湿層としては、例えば、ＡＬ箔等の防湿層を周辺部で基板と接着封止して防湿性能を保つ構造や、ＡＬ箔や薄板などの防湿層と基板とを周囲のリング状構造物を介して接着封止する構造等がある。
シンチレータ層、反射層及び防湿層が形成されたＸ線検出器のパネルは、制御ライン、信号ラインの各電極パッド部にＴＡＢ接続されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）によって、アンプ以降の回路に接続され、筐体構造に組み込まれる。
光電変換素子を含むアレイ基板は、静電気による製造不良を避けるため、製造工程の途中段階まで、電気配線を全て短絡するためのショートリングが設けられている。このショートリングは、その後、各電気配線を独立絶縁させるために切断される。ショートリング切断後のアレイ基板の端部では、制御ライン、信号ラインの金属配線が露出した状態になっており、電流が流れると水の関与による腐食反応が進行しやすく、結露した状態で使用した場合、腐食によるライン欠陥発生の危険が増大する。
また、アレイ基板の外縁近傍には、外部配線と接続される電極パッド部が形成され、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等を介してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が電極パッド部に接続されるが、このＦＰＣの端部でも金属配線が露出している場合があり、同様の腐食反応進行が起きる可能性がある。
また、アレイ基板の外縁近傍には、外部配線と接続される電極パッド部が形成され、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等を介してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が電極パッド部に接続されるが、このＦＰＣの端部でも金属配線が露出している場合があり、同様の腐食反応進行が起きる可能性がある。
さらに、ショートリングカット後の基板端部は、深いクラックやチッピングの発生により、凹凸が大きく、振動などによりＦＰＣと基板端の擦れが発生するとＦＰＣ配線の断線を引き起こす危険がある。
また、高い防湿性能を有する構造の代表例として、上述したように、シンチレータを覆う形にＡＬ箔等の防湿層を形成して、その周辺部に鍔（つば）部を設け、鍔部を基板と接着シールする方法があるが、この場合、透湿係数の小さな接着剤を用い、接着層の厚さを小さくして、接着層の幅を大きくすることが望ましい。しかし、狭い額縁構造により接着領域が広く取れない場合や、プロセスばらつきによる接着剤のはじき等により、十分な接着幅が得られず、防湿性能が不十分になる場合がある。
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、アレイ基板上の金属配線露出部での水分の関与による腐食反応を防止すると共に、アレイ基板カット面とＦＰＣの擦れによる断線を防止し、高温高湿下や結露状態などの環境負荷が大きい状態においても高い信頼性を確保した放射線検出器及びその製造方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本放射線検出器は、基板上にマトリックス状に形成され蛍光を電気信号に変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子が形成された側の前記基板上で前記複数の光電変換素子とそれぞれ接続され前記基板の外縁にまで延伸して先端が外部に露出する複数の配線層と、前記複数の光電変換素子が形成されている部分より外側の前記基板上の領域で前記複数の配線層上にそれぞれ設けられた複数の外部配線接続用電極パッドと、前記複数の電極パッドと接続され金属配線の両側を絶縁体で被覆したフレキシブルプリント基板と、を備える放射線検出器において、前記基板上の前記複数の電極パッドが形成されている領域の外側で、前記基板の端部の配線層が露出している部分と前記フレキシブルプリント基板の一部とを被覆する第１の絶縁防湿被覆と、前記基板上で前記複数の電極パッドが形成されている領域の内側で、前記フレキシブル基板の端部の金属配線と前記基板の一部とを被覆する第２の絶縁防湿被覆と、前記マトリックス状に形成された複数の光電変換素子上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、 金属材料からなり、前記シンチレータ層上に設けられ、少なくとも前記シンチレータ層を包含する深さを有してかつ周辺に鍔部を具備するハット状の形態を有し、前記鍔部と前記基板との間に設けられた接着層で封止することにより前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿層と、を備え、前記第２の絶縁防湿被覆が前記鍔部の前記接着層をも被覆していることを特徴とする。
また、本放射線検出器の製造方法は、矩形状の基板の表面に、マトリックス状に形成された複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子とそれぞれ接続される複数の配線層と、前記光電変換素子が形成されている部分の外側の領域で前記複数の配線層上にそれぞれ設けられ全体として矩形状に形成された外部配線接続用の複数の電極パッドと、前記複数の電極パッドの外縁で前記複数の配線層及び前記複数の電極パッドを接続する矩形状のショートリングと、前記複数の光電変換素子上に形成されたシンチレータ層と、金属材料からなり、前記シンチレータ層上に設けられ、少なくとも前記シンチレータ層を包含する深さを有してかつ周辺に鍔部を具備するハット状の形態を有し、前記鍔部と前記基板との間に設けられた接着層で封止することにより前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿層と、を形成する工程と、前記ショートリングの内側かつ前記電極パッドの外側に沿って平行に前記基板を切断して前記ショートリングを前記基板から切り離すとともに、前記複数の配線層の先端を露出させる工程と、金属配線の両側を絶縁体で被覆したフレキシブルプリント基板を前記複数の電極パッドと接続する工程と、前記フレキシブルプリント基板を接続した前記基板を裏返した状態で、前記配線層が露出している前記基板端を含む近傍の前記フレキシブルプリント基板表面に樹脂成分を塗布し、室温、加熱又は紫外線硬化させることにより第１の絶縁防湿被覆を形成する工程と、前記基板上で前記複数の電極パッドが形成されている領域の内側の領域で、前記フレキシブル基板の端部の金属配線を含む近傍の前記基板表面に樹脂成分を塗布し、前記樹脂成分を前記防湿層の前記鍔部上まで樹脂成分を濡れ広がらせた後、室温、加熱又は紫外線硬化させることにより第２の絶縁防湿被覆を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
以下、本発明の一実施の形態に係る放射線検出器について、図面を参照して説明する。
（本放射線検出器の特徴）
本実施形態の放射線検出器では、金属配線が露出しているアレイ基板端部とＦＰＣのＯＬＢ（Outer Lead Bonding）側の端部に、樹脂からなる絶縁防湿被覆を形成することより、配線腐食によるライン欠陥発生を防止する。その際にＦＰＣの柔軟性を阻害しないために、絶縁防湿被覆にはゴム状弾性体に硬化するシリコーンゴムを用いる。
本実施形態の放射線検出器では、金属配線が露出しているアレイ基板端部とＦＰＣのＯＬＢ（Outer Lead Bonding）側の端部に、樹脂からなる絶縁防湿被覆を形成することより、配線腐食によるライン欠陥発生を防止する。その際にＦＰＣの柔軟性を阻害しないために、絶縁防湿被覆にはゴム状弾性体に硬化するシリコーンゴムを用いる。
また、アレイ基板端部の被覆では、絶縁防湿被覆をアレイ基板とＦＰＣの隙間にも形成することで、ＦＰＣとアレイ基板の接触をなくし、断線の危険を回避できる。さらに、ＦＰＣのＯＬＢ側の端部に形成される絶縁防湿被覆を防湿層鍔部の接着層上まで連続形成することで、防湿性能の向上を実現できる。以下、詳しく説明する。
（放射線検出器の全体構造）
図１は本実施の形態に係る放射線検出器の斜視図、図２はその放射線検出器の断面図を示すものである。
図１は本実施の形態に係る放射線検出器の斜視図、図２はその放射線検出器の断面図を示すものである。
放射線検出器１０は、放射線像であるＸ線像を検出するＸ線平面センサであり、例えば、一般医療用途などに用いられている。
この放射線検出器１０は、図１及び図２に示すように、蛍光を電気信号に変換する光電変換基板としてのアレイ基板１２、このアレイ基板１２の一主面である表面上に設けられ入射するＸ線を蛍光に変換するＸ線変換部であるシンチレータ層１３、このシンチレータ層１３上に設けられシンチレータ層１３からの蛍光をアレイ基板１２側へ反射させる反射膜１４、シンチレータ層１３および反射膜１４上に設けられ外気や湿度から保護する防湿層１５を備えている。
（アレイ基板１２）
アレイ基板１２は、シンチレータ層１３によりＸ線から可視光に変換された蛍光を電気信号に変換するもので、ガラス基板１１、このガラス基板１１上に設けられ光センサとして機能する略矩形状の複数の光電変換素子（フォトダイオード）２１、行方向に沿って配設された複数の制御ライン（又はゲートライン）１８、列方向に沿って配設された複数のデータライン（又はシグナルライン）１９、各制御ライン１８が電気的に接続された図示しない制御回路と、各データライン１９が電気的に接続された図示しない増幅／変換部を備えている。
アレイ基板１２は、シンチレータ層１３によりＸ線から可視光に変換された蛍光を電気信号に変換するもので、ガラス基板１１、このガラス基板１１上に設けられ光センサとして機能する略矩形状の複数の光電変換素子（フォトダイオード）２１、行方向に沿って配設された複数の制御ライン（又はゲートライン）１８、列方向に沿って配設された複数のデータライン（又はシグナルライン）１９、各制御ライン１８が電気的に接続された図示しない制御回路と、各データライン１９が電気的に接続された図示しない増幅／変換部を備えている。
アレイ基板１２には、それぞれ同構造を有する画素１７がマトリクス状に形成されているとともに、各画素１７内にそれぞれ光電変換素子２１が配設されている。これら光電変換素子２１はシンチレータ層１３の下部に配設されている。
各画素１７は、光電変換素子２１に電気的に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２、光電変換素子２１にて変換した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部としての図示しない蓄積キャパシタを具備している。但し、蓄積キャパシタは、光電変換素子２１の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。
各薄膜トランジスタ２２は、光電変換素子２１への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２２は、非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。
また、薄膜トランジスタ２２は、図２に示すように、ゲート電極２３、ソース電極２４およびドレイン電極２５のそれぞれを有している。このドレイン電極２５は、光電変換素子２１および蓄積キャパシタに電気的に接続されている。
蓄積キャパシタは、矩形平板状に形成され、各光電変換素子２１の下部に対向して設けられている。
図１に示す制御ライン１８は、各画素１７間に行方向に沿って配設され、同じ行の各画素の薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３（図２）に電気的に接続されている。
図１に示すデータライン（シグナルライン）１９は、各画素１７間に列方向に沿って配設され、同じ列の各画素の薄膜トランジスタ２２のソース電極２４（図２）に電気的に接続されている。
制御回路は、各薄膜トランジスタ２２の動作状態、即ちオンおよびオフを制御するもので、ガラス基板１１の表面における行方向に沿った側縁に実装されている。
増幅／変換部は、例えば各データライン１９に対応してそれぞれ配設された複数の電荷増幅器、これら電荷増幅器が電気的に接続された並列／直列変換器、この並列／直列変換器が電気的に接続されたアナログ−デジタル変換器を有している。
アレイ基板１２の最上部には、光電変換素子（フォトダイオード）２１及び薄膜トランジスタ２２等を保護するため、図２に示すように、樹脂製の保護層２６が形成される。
（シンチレータ層１３）
シンチレータ層１３は、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換するもので、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）等により真空蒸着法で柱状構造に形成したもの、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１２上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角状に形成したものなどがある。
シンチレータ層１３は、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換するもので、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）等により真空蒸着法で柱状構造に形成したもの、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１２上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角状に形成したものなどがある。
これら柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素（Ｎ2）などの不活性ガスを封入し、あるいは真空状態とすることも可能である。
例えば、シンチレータ層１３にＣｓＩ：Ｔｌの蒸着膜を用い、膜厚は約６００μｍ、ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱（ピラー）の太さは最表面で８〜１２μｍ程度のものを用いることができる。
（反射膜１４）
シンチレータ層１３上に形成される反射層１４は、フォトダイオードと反対側に発せられた蛍光を反射して、フォトダイオードに到達する蛍光光量を増大させるものである。
シンチレータ層１３上に形成される反射層１４は、フォトダイオードと反対側に発せられた蛍光を反射して、フォトダイオードに到達する蛍光光量を増大させるものである。
反射膜１４としては、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属をシンチレータ層１３上に成膜したもの、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層１３に密着させたもの、ＴｉＯ２などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る拡散反射性の反射層を塗布形成したものなどがある。
なお、反射膜１４は、放射線検出器１１に求められる解像度、輝度などの特性により、必ずしも必要ではない。
（防湿層１５）
防湿層１５は、シンチレータ層１３や反射膜１４を外部雰囲気から保護して、湿度などによる特性劣化を抑えるためのものである。
防湿層１５は、シンチレータ層１３や反射膜１４を外部雰囲気から保護して、湿度などによる特性劣化を抑えるためのものである。
例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、防湿層１５は、厚み０．１ｍｍのＡＬ合金箔（Ａ１Ｎ３０−Ｏ材）を、周辺部に５ｍｍ幅の鍔部１５ａを持つ構造にプレス成型してハット状に形成される。
次に、防湿層１５の鍔部１５ａにディスペンサーにより接着剤を塗布して接着層１６を形成し、シンチレータ層１３および反射膜１４の形成されたアレイ基板１２と張り合わせる（図２参照）。
なお、接着剤は、一般に市販されている加熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ系の接着材を用いることができる。
また、防湿層１５の材質については、ＡＬやＡＬ合金に限らず、他の金属材料を用いた場合も同様である。ただし、ＡＬ又はＡＬ合金箔材の場合には、金属材料としてはＸ線吸収係数が小さい為に、防湿層内でのＸ線吸収ロスを抑えることができる点でメリットが大きく、ハット状に加工する場合にも加工性に優れる。
また、ＡＬハットによる防湿層１５のアレイ基板１２への接着を減圧雰囲気にて行うことで、飛行機輸送を想定した減圧下での機械的強度に優れた防湿構造を形成できる。
次に、アレイ基板１２の外縁部の構造について説明する。
（ショートリング３５）
図４は、外縁部にショートリングが形成されたアレイ基板１２の構造を示すものであり、（ａ）はその全体の平面図、（ｂ）は（ａ）における部分Ｂの拡大図である。
図４は、外縁部にショートリングが形成されたアレイ基板１２の構造を示すものであり、（ａ）はその全体の平面図、（ｂ）は（ａ）における部分Ｂの拡大図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板１１上に画素、シンチレータ層及び防湿層１５が形成されたアレイ基板１２において、鍔部１５ａの周囲には、多数の電極パッド部３１が設けられ、さらに任意の電極パッド３１には多数の金属配線３２が接続されている。また、金属配線３２の外周には全ての電極パッド部３１を連結するためのショートリング３５が形成されており、その内側にはショートリング３５と平行にカットライン３３が設けられている。
ショートリング３５は、静電気による製造不良を避けるため、パネル外で電気配線を全て短絡するように設けられたものである。
防湿層１５形成後、アレイ基板１２はカットライン３３に沿ってカットされ、ショートリング３５が切り離される。このパネルカットにより、各金属配線３２は電気的に独立する。このパネルカット後は、電極パッド部３１からショートリング３５に接続している金属配線３２がアレイ基板１２端面で露出することになる。
ショートリング３５を切断後に、アレイ基板１２の電極パッド部３１には異方性導電フィルム（ＡＣＦ）によりフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）がＴＡＢ接続される。
ＴＡＢ接続後、アレイ基板１２端面で露出した金属配線３２を樹脂からなる絶縁防湿被覆によりカバーする。本工程については、次項で詳しく説明する。
絶縁防湿被覆の形成まで終了したアレイ基板１２は、筐体構造に組み込まれて放射線検出器１０が完成する。
（絶縁防湿被覆の形成）
図５に、ＡＣＦによりＦＰＣがＴＡＢ接続されたアレイ基板１２の断面図を示す。
図５に、ＡＣＦによりＦＰＣがＴＡＢ接続されたアレイ基板１２の断面図を示す。
アレイ基板１２では、ガラス基板１１上に保護膜としての窒化膜４１を介して、図４の金属配線３２としてのＣｒ膜４２が形成され、Ｃｒ膜４２上には電極パッド部３１を除いてＳｉＯ２膜４３が設けられている。電極パッド部３１では、Ｃｒ膜４４上に形成されたＩＴＯ膜４５上に、ＦＰＣ４７がＡＣＦ４６を介して接続されている。
ＦＰＣ４７は、Ｃｕ線４７ａを両側からポリイミドからなる絶縁膜４７ｂで挟んだ構造とされている。
また、図５のＸ部分に示すように、アレイ基板１２の端部では金属配線のＣｒ膜４２が露出した構成となっている。制御ライン、信号ラインのような金属配線にＣｒのようなイオン化傾向の大きな金属が使用されている場合、露出したＣｒに結露等により水が付着した状態で通電されると電蝕反応が起き、結果としてライン欠陥を引き起こす。
また、図５のＹ部分では、ＦＰＣ４７の絶縁膜４７ｂは、アレイ基板１２の端面のエッジ部で接触して損傷する危険がある。
さらに、図５のＺ部分はＦＰＣ４７のＯＬＢ（Outer Lead Bonding）側端部であるが、Ｘ部分と同様に、この部分も金属配線のＣｕ線４７ａが露出していることが多く、Ｃｕ配線等の電蝕反応により欠陥を生じる場合がある。
上記のような腐食反応によるライン欠陥を防止すべく、電蝕反応を引き起こす水が金属配線まで到達しないようにするため、本実施の形態では、図５のＸ，Ｙ，Ｚで示した部分に絶縁防湿被覆を形成する。
まず、図５のＸ、Ｙで示したアレイ基板１２の端部の露出金属配線をコートする場合について説明する。
図６は、アレイ基板１２の端部の露出金属配線をコートする方法を説明する断面図である。
まず、図６（ａ）に示すように、図５で示した状態のアレイ基板１２を逆さに配置する。
次に、図６（ｂ）に示すように、アレイ基板１２端部の露出金属配線を含む基板端近傍のＦＰＣ４７表面に、ディスペンサー５１を用いてシリコーンからなる樹脂５３ａを塗布する。
乾燥後、図６（ｃ）に示すように、絶縁防湿被覆５３ｂが形成され、配線露出部がコートされる。
この方法で塗布形成すると、基板端のＦＰＣ４７とアレイ基板１２の隙間に、絶縁防湿被覆５３ｂを染み込ませることができ、ＦＰＣ４７とアレイ基板１２端の接触をなくすことも可能である。アレイ基板１２端のガラスカット面は凹凸が大きく、ＦＰＣ４７との擦れが発生すると配線切断等の危険があるため、絶縁防湿被覆５３ｂとしてのシリコーン樹脂を緩衝材として形成することは有効である。樹脂としては、低粘度の材料の方が濡れ広がりが良く適している。一方、高粘度の材料では、ＦＰＣ４７とアレイ基板１２の隙間への染み込み速度が遅く、染み込み段階での気泡巻き込みが発生する可能性がある。
次に、図５のＺで示したアレイ基板１２の端部の露出金属配線をコートする場合について説明する。
図７は、ＦＰＣ４７のＯＬＢ側端部の露出金属配線をコートする方法を説明する断面図である。
まず、図７（ａ）に示すように、図５で示した状態のアレイ基板１２を用意する。
次に、図７（ｂ）に示すように、ＦＰＣ４７のＯＬＢ側端部の露出金属配線を含むアレイ基板１２表面に、ディスペンサー５１を用いてシリコーンからなる樹脂５４ａを塗布する。
乾燥後、図７（ｃ）に示すように、絶縁防湿被覆５４ｂが形成され、配線露出部がコートされる。
ここで、図８に示すように、ＦＰＣ４７のＯＬＢ側端部の近傍には、接着層１６でアレイ基板１２に封止された防湿層１５の鍔部１５ａが配置されている。
このため、ＦＰＣ４７のＯＬＢ側端部の露出金属配線をコートする際に、接着された防湿層１５の鍔部１５ａのエッジまでシリコーン樹脂を塗布して絶縁防湿被覆５５を形成することにより、接着層１６の断面をシリコーン樹脂でカバーして、防湿性能を上げることができる。
シリコーン樹脂で鍔部１５ａ及び接着層１６の端部をカバーすることにより、結露による接着剤への水分吸着による接着層１６の劣化を防止すると共に透湿距離を延長し、さらに接着剤のはじき等により線幅が細くなった箇所へ染み込むことによって接着層１６の補強が可能で、高い防湿性能を得ることができる。
ここで、シリコーン樹脂を選択した理由は、乾燥後にゴム状弾性体となるためＦＰＣの柔軟性を阻害することが無く、外部負荷による剥がれやクラック発生に強いためである。これに対して、硬度の高いコーティング材では、ＦＰＣを曲げる、筐体組み込みの際に圧力を受けるといった外部負荷が生じた際に剥がれ及びクラックを生じ、欠陥発生箇所から水分が浸入して電蝕反応を引き起こす可能性がある。
また、シリコーン樹脂としては、ＦＰＣ４７／アレイ基板１２間の隙間への樹脂の染み込みや、防湿層１５の鍔部１５ａ端部まで樹脂を塗布することを考慮すると、濡れ性に優れた低粘度の材料が適している。後述の実験例からも明らかなように、今回の検討で使用した材料の中では、シリコーンＥＡ-３０００（東レ・ダウコーニング製、粘度１．１Ｐａ・ｓｅｃ）が最適である。また、放射線検出器に使用するシリコーン樹脂には、Ｘ線照射による材料劣化がないこと、筐体組み込み部材（耐熱シート、基板固定用ゲル材など）と反応して劣化することがないことといった特性が求められるが、シリコーンＥＡ-３０００は、これらの特性も満たしている。
（本実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、シリコーン樹脂をアレイ基板１２／ＦＰＣ４７の隙間に塗布形成して図８に示す絶縁防湿被覆５３、５５とすることで、金属配線のＣｒ膜４２及びＣｕ線４７ａ露出部での腐食反応を防止して配線露出部を保護すると共に、カット面凹凸部を保護することができる。また、アレイ基板１２のカット面とＦＰＣ４７の擦れによる断線を防止することができる。
本実施の形態によれば、シリコーン樹脂をアレイ基板１２／ＦＰＣ４７の隙間に塗布形成して図８に示す絶縁防湿被覆５３、５５とすることで、金属配線のＣｒ膜４２及びＣｕ線４７ａ露出部での腐食反応を防止して配線露出部を保護すると共に、カット面凹凸部を保護することができる。また、アレイ基板１２のカット面とＦＰＣ４７の擦れによる断線を防止することができる。
さらに、本実施の形態によれば、シリコーン樹脂をアレイ基板１２／ＦＰＣ４７の隙間だけでなく、接着されたＡＬハットからなる防湿層１５の鍔部１５ａ端部まで同時に塗布形成して図８に示す絶縁防湿被覆５５とすることで、防湿層１５の補強による防湿構造信頼性向上を実現できる。
このため、高温高湿下や結露状態などの環境負荷が大きい状態においても高い信頼性を確保した放射線検出器を提供することができる。
[実施例]
（樹脂コーティング評価）
金属配線露出部にコーティングするシリコーン樹脂の特性を評価するため、下表に示す粘度１．１〜５０Ｐａ・ｓｅｃの数種のシリコーン樹脂を準備し、アレイ基板１２の基板端の裏面側（図６（ｂ）参照）及びＯＬＢ側ＦＰＣ端の表面側（図７（ｂ）参照）に対してディスペンサーによる塗布を実施した。
（樹脂コーティング評価）
金属配線露出部にコーティングするシリコーン樹脂の特性を評価するため、下表に示す粘度１．１〜５０Ｐａ・ｓｅｃの数種のシリコーン樹脂を準備し、アレイ基板１２の基板端の裏面側（図６（ｂ）参照）及びＯＬＢ側ＦＰＣ端の表面側（図７（ｂ）参照）に対してディスペンサーによる塗布を実施した。
使用したシリコーン樹脂は１液湿気硬化型のもので、タックフリータイム（指触乾燥時間）が短く、室温硬化するため、工程の簡易化が図れるものである。
塗布後の結果、ＯＬＢ側ＦＰＣ端の表面側塗布については、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４共に良好に実施できたが、基板端の裏面側塗布については、Ｎｏ．２及びＮｏ．４は良好であったものの、Ｎｏ．１及びＮｏ．３では高粘度のため、ＦＰＣ／アレイ基板１２間への染み込み速度が遅く、染み込み時に気泡を巻きこんでしまった。
また、乾燥状態については、Ｎｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４は良好であったが、Ｎｏ．２では無色透明で塗布状態の確認が難しく、２時間放置後でも触ると指に材料が付着し、乾燥に長時間を要した（タックフリー時間が長い）。しかも、染み込み部で浮きが確認された。
さらに、裏面側の密着力については、Ｎｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４は良好であったが、Ｎｏ．２では乾燥後にＦＰＣを引っ張ると、ＦＰＣ／アレイ基板１２間の染み込み部で浮きが発生した。
また、裏面側の膜強度はいずれも良好であった。
次に、シリコーン樹脂について密着力、靭性及び撥水性の評価を行った。
密着力については、ピンセットによる剥離試験、屈曲試験後の剥離について同様の条件で測定した結果、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４で優位な差は認められなかった。また、靭性については、屈曲試験後のクラックの有無で評価したがＮｏ．１〜Ｎｏ．４で優位な差は認められなかった。さらに撥水性について純水滴下のハジキで評価したが、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４で優位な差は認められなかった。
また、負荷による特性劣化試験として、冷熱サイクル試験、Ｘ線照射試験、高温高湿試験を行った。冷熱サイクル試験は、−２０℃×１ｈ／ＲＴ×３０分／６０℃×１ｈ／ＲＴ×３０分を１サイクルとして３０サイクル行った後の特性を評価した。また、Ｘ線照射試験は、Ｘ線を２５０００Ｒ照射した後の特性を評価した。さらに、高温高湿試験は、６０℃−９０％ＲＨ×５０ｈ処理した後の特性を評価した。高温高湿試験では、ＫＧゲル及び放熱シリコーンを接触させた状態で処理し、前記部材によりシリコーン樹脂に劣化反応が生じないかも確認している。ＫＧゲル、放熱シリコーンは、筐体組み込みによりシリコーン樹脂塗布箇所と接触を持つ部材である。
この結果、冷熱サイクル試験、Ｘ線照射試験、ＫＧゲル密着高温高湿試験においては、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４共に特性劣化は認められなかった。しかし、放熱シリコーンを用いた高温高湿試験では、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４では特性劣化は認められなかったが、Ｎｏ．1では顕著な劣化が認められた。
以上の結果を考慮すると、Ｎｏ．４のシリコーンＥＡ-３０００（東レ・ダウコーニング製、粘度１．１Ｐａ・ｓｅｃ）が一番好ましいことが分かった。
１０：放射線検出器
１１：ガラス基板
１２：アレイ基板
１３：シンチレータ層
１４：反射膜
１５：防湿層
１５ａ：鍔部
１６：接着層
１７：画素
２１：光電変換素子
３１：電極パッド部
３２：金属配線
３３：カットライン
３５：ショートリング
４１：窒化膜
４２：Ｃｒ膜
４３：ＳｉＯ２膜
４４：Ｃｒ膜
４５：ＩＴＯ膜
４６：ＡＣＦ
４７：ＦＰＣ
４７ａ：Ｃｕ線
４７ｂ：絶縁膜
５３：絶縁防湿被覆（第１の絶縁防湿被覆）
５３ａ：樹脂
５３ｂ：絶縁防湿被覆（第１の絶縁防湿被覆）
５４ａ：樹脂
５４ｂ：絶縁防湿被覆（第２の絶縁防湿被覆）
５５：絶縁防湿被覆（第２の絶縁防湿被覆）
１１：ガラス基板
１２：アレイ基板
１３：シンチレータ層
１４：反射膜
１５：防湿層
１５ａ：鍔部
１６：接着層
１７：画素
２１：光電変換素子
３１：電極パッド部
３２：金属配線
３３：カットライン
３５：ショートリング
４１：窒化膜
４２：Ｃｒ膜
４３：ＳｉＯ２膜
４４：Ｃｒ膜
４５：ＩＴＯ膜
４６：ＡＣＦ
４７：ＦＰＣ
４７ａ：Ｃｕ線
４７ｂ：絶縁膜
５３：絶縁防湿被覆（第１の絶縁防湿被覆）
５３ａ：樹脂
５３ｂ：絶縁防湿被覆（第１の絶縁防湿被覆）
５４ａ：樹脂
５４ｂ：絶縁防湿被覆（第２の絶縁防湿被覆）
５５：絶縁防湿被覆（第２の絶縁防湿被覆）
Claims (4)
- 基板上にマトリックス状に形成され蛍光を電気信号に変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子が形成された側の前記基板上で前記複数の光電変換素子とそれぞれ接続され前記基板の外縁にまで延伸して先端が外部に露出する複数の配線層と、前記複数の光電変換素子が形成されている部分より外側の前記基板上の領域で前記複数の配線層上にそれぞれ設けられた複数の外部配線接続用電極パッドと、前記複数の電極パッドと接続され金属配線の両側を絶縁体で被覆したフレキシブルプリント基板と、を備える放射線検出器において、
前記基板上の前記複数の電極パッドが形成されている領域の外側で、前記基板の端部の配線層が露出している部分と前記フレキシブルプリント基板の一部とを被覆する第１の絶縁防湿被覆と、
前記基板上で前記複数の電極パッドが形成されている領域の内側で、前記フレキシブル基板の端部の金属配線と前記基板の一部とを被覆する第２の絶縁防湿被覆と、
前記マトリックス状に形成された複数の光電変換素子上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、
金属材料からなり、前記シンチレータ層上に設けられ、少なくとも前記シンチレータ層を包含する深さを有してかつ周辺に鍔部を具備するハット状の形態を有し、前記鍔部と前記基板との間に設けられた接着層で封止することにより前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿層と、
を備え、
前記第２の絶縁防湿被覆が前記鍔部の前記接着層をも被覆していることを特徴とする放射線検出器。 - 前記第１の絶縁防湿被覆は、前記フレキシブルプリント基板と前記基板との隙間にも形成されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
- 前記第１及び第２の絶縁防湿被覆は、シリコーン樹脂で形成される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。
- 矩形状の基板の表面に、マトリックス状に形成された複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子とそれぞれ接続される複数の配線層と、前記光電変換素子が形成されている部分の外側の領域で前記複数の配線層上にそれぞれ設けられ全体として矩形状に形成された外部配線接続用の複数の電極パッドと、前記複数の電極パッドの外縁で前記複数の配線層及び前記複数の電極パッドを接続する矩形状のショートリングと、前記複数の光電変換素子上に形成されたシンチレータ層と、金属材料からなり、前記シンチレータ層上に設けられ、少なくとも前記シンチレータ層を包含する深さを有してかつ周辺に鍔部を具備するハット状の形態を有し、前記鍔部と前記基板との間に設けられた接着層で封止することにより前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿層と、を形成する工程と、
前記ショートリングの内側かつ前記電極パッドの外側に沿って平行に前記基板を切断して前記ショートリングを前記基板から切り離すとともに、前記複数の配線層の先端を露出させる工程と、
金属配線の両側を絶縁体で被覆したフレキシブルプリント基板を前記複数の電極パッドと接続する工程と、
前記フレキシブルプリント基板を接続した前記基板を裏返した状態で、前記配線層が露出している前記基板端を含む近傍の前記フレキシブルプリント基板表面に樹脂成分を塗布し、室温、加熱又は紫外線硬化させることにより第１の絶縁防湿被覆を形成する工程と、
前記基板上で前記複数の電極パッドが形成されている領域の内側の領域で、前記フレキシブル基板の端部の金属配線を含む近傍の前記基板表面に樹脂成分を塗布し、前記樹脂成分を前記防湿層の前記鍔部上まで樹脂成分を濡れ広がらせた後、室温、加熱又は紫外線硬化させることにより第２の絶縁防湿被覆を形成する工程と、
を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
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