JP5940302B2 - 放射線検出器の製造方法 - Google Patents
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Description
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16、このガラス基板16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部17、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。
保護膜26は、シンチレータ層13でX線から変換された可視光をフォトダイオード21に到達させる必要から透明膜である必要がある。また、制御ライン18、データライン19の各電極パッド部にTAB接続により配線を繋ぐためのコンタクトホール形成が必要で、フォトリソグラフィーによる加工性を有する膜が望ましい。
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)などにより真空蒸着法で基板温度150〜200℃で蒸着して柱状(ピラー)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を用いることができる。
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。ただし、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、省略することも可能である。
防湿構造15は、シンチレータ層13や反射層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り、図2に示す通り、鍔部33が形成された防湿層31及び接着層35を含んで形成されている。
アレイ基板12、シンチレータ層13(例えば、CsI:Tl蒸着膜)、反射層14(例えば、TiO2ペースト)といった構成の放射線検出器11では、アレイ基板12とシンチレータ層13の密着力不足により、反射層14の乾燥時の収縮応力や信頼性試験負荷により、シンチレータ層13とアレイ基板12の最表層である保護膜26との界面で剥がれが生じることがある。
[実験例1]
(シンチレータ層13の付着力評価試験)
シンチレータ層13の付着力を簡易的に評価するため、図4に示すように、ガラス基板41に各種保護膜42を成膜し、この保護膜42上に膜厚約600μmのCsI:Tl蒸着膜43を基板温度150℃で真空蒸着した評価基板44を準備した。
(1)アクリル系有機樹脂材料の樹脂軟化点(Tsoft)が100℃以下であり、蒸着時の基板温度(Tsub)である150℃よりも低いため、シンチレータ蒸着時の昇温状態で表面保護膜が軟化した状態で蒸着が進行することにより、アンカー効果が発現すること、
(2)UV/O3処理により、表面の有機汚染物除去と表面改質の効果が生じること、が挙げられる。
(表面処理を施したシリコーン系有機樹脂保護膜の付着力評価試験)
次に、保護膜としてシリコーン系有機樹脂を用いた場合において、剥がれが生じずに付着力を確保できる表面処理条件について検討した。
(アクリル系有機樹脂保護膜を用いた放射線検出パネルの密着性評価試験)
上記の条件を満たす膜としてアクリル系有機樹脂(HRC;商品名、JSR製)を用い、アレイ基板12の最表層に保護層26として2μm成膜し、UV/O3処理を5分実施した後、CsI:Tlを基板温度150℃で真空蒸着して600μmのシンチレータ層13を形成した。その後、TiO2ペーストを塗布・乾燥し、約110μmの反射層14を形成した。その結果、反射層乾燥時の収縮応力によるシンチレータ層の剥がれは発生しなかった。
12:アレイ基板
13:シンチレータ層
14:反射層
15:防湿構造
17:光電変換部
31:防湿層
33:鍔部
35:接着層
41:ガラス基板
42:保護膜
43:CsI:Tl蒸着膜
44:評価基板
Claims (7)
- 基板上に蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を複数有し、かつ前記基板の最表層に前記複数の光電変換素子を覆うように成膜され、前記複数の光電変換素子によるパターン段差を平坦化させる保護膜が形成されたアレイ基板と、
前記保護膜上に設けられ入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層からの蛍光を前記アレイ基板側へ反射させる反射層と、
を備える放射線検出器の製造方法において、
光散乱性粒子とバインダ樹脂を主成分とするペーストを前記シンチレータ層上に塗布後乾燥することで前記反射層を形成し、
前記シンチレータ層の成膜温度以下の軟化点を有し、表面が前記シンチレータ層の蒸着時に軟化状態になり、前記アレイ基板とシンチレータ層の密着力を向上させる熱可塑性樹脂で、前記アレイ基板上の少なくとも前記反射膜が形成される領域に、前記保護膜を形成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。 - 前記シンチレータ層が柱状構造を有するハロゲン化合物により形成され、かつ前記保護膜の軟化点が200℃未満であることを特徴とする請求項1記載の放射線検出器の製造方法。
- 前記保護膜は、高沸点酸化物を生じない元素を主成分とする請求項1又は2記載の放射線検出器の製造方法。
- 前記保護膜がアクリル系有機樹脂材料であることを特徴とする請求項3記載の放射線検出器の製造方法。
- 蛍光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有するアレイ基板の最表層に、前記複数の光電変換素子を覆うように成膜され、前記複数の光電変換素子によるパターン段差を平坦化させる熱可塑性樹脂で形成された保護膜を設ける工程と、
前記保護膜上に、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を前記熱可塑性樹脂の軟化点よりも高い温度にし、前記保護膜表面が軟化した状態で真空蒸着法により形成し、前記アレイ基板とシンチレータ層の密着力を向上させる工程と、
前記シンチレータ層上に、塗膜により反射層を形成する工程と、
を具備することを特徴とする放射線検出器の製造方法。 - 前記保護膜を設ける工程の後に、UV/O3処理または酸素を含むガスのプラズマ処理を施す工程を具備することを特徴とする請求項5記載の放射線検出器の製造方法。
- 前記シンチレータ層を真空蒸着法により形成する工程において、前記シンチレータ層形成時の基板温度を熱可塑性樹脂の軟化点よりも高い温度でかつ200℃以下にしたことを特徴とする請求項5又は6記載の放射線検出器の製造方法。
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