JP6208951B2

JP6208951B2 - Photodetection unit

Info

Publication number: JP6208951B2
Application number: JP2013032098A
Authority: JP
Inventors: 崇徳久朗津
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: JP2014164813A

Description

本発明は、外部からの入射光を検出する平面型の光電子増倍管を含む光検出ユニットに関する。 The present invention relates to a light detection unit including a planar photomultiplier tube that detects incident light from the outside.

従来から、微細加工技術を利用した小型の光電子増倍管の開発が進められている。例えば、透光性の絶縁基板上に光電面、ダイノード、およびアノードが配置された平面型光電子増倍管が知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, development of a small photomultiplier tube using a microfabrication technique has been advanced. For example, a planar photomultiplier tube in which a photocathode, a dynode, and an anode are disposed on a translucent insulating substrate is known (see Patent Document 1).

米国特許第５，２６４，６９３号US Pat. No. 5,264,693

近年、このような光電子増倍管の開発が進み、現状では、光電子増倍管への電気的接続方法の検討といった、より具体的な装置化への検討も進められている。発明者らは、上述した平面型光電子増倍管を給電や信号取出し等の電気的接続のための基板上に設置するに際し、ワイヤ・ボンディングのようにワイヤによって接続するのではなく、アレイ状に並んだバンプ等の端子が所定領域に設けられた搭載基板上に光電子増倍管を載置して電気的に接続する方法（フリップチップ実装）を検討したところ、以下に示すような問題があることが分かった。すなわち、一般的に採用されている溶接やろう付けのような方法により平面型光電子増倍管を搭載基板に接続した場合には、接続時の熱によるダメージで、光電子増倍管の特性を劣化させるおそれがあることが分かった。つまり、光電子増倍管をバンプ等の端子を用いて搭載基板と接続するにあたっては、従来の方法を採用すると、特性を保持することが困難であることが分かった。 In recent years, development of such a photomultiplier tube has progressed, and at present, studies on more specific devices such as a study of an electrical connection method to the photomultiplier tube have been advanced. When installing the above-mentioned planar photomultiplier tube on a substrate for electrical connection such as power feeding or signal extraction, the inventors do not connect them by wires as in wire bonding, but in an array. When a method of placing a photomultiplier tube on a mounting substrate in which terminals such as bumps arranged in a predetermined area are electrically connected (flip chip mounting) has been studied, there are the following problems. I understood that. That is, when a planar photomultiplier tube is connected to the mounting board by a commonly used method such as welding or brazing, the characteristics of the photomultiplier tube deteriorate due to heat damage during connection. It was found that there is a risk of causing. In other words, it has been found that it is difficult to maintain the characteristics when the conventional method is employed in connecting the photomultiplier tube to the mounting substrate using terminals such as bumps.

そこで、発明者らは、導電性樹脂（例えば低温硬化性銀ペースト接着剤）を用いて光電子増倍管を搭載基板に接続する方法を検討した。当該接続方法を採用することで、光電子増倍管の特性を保持できる程度の低温で光電子増倍管を搭載基板に接続することができた。ただし、このような導電性樹脂を用いた場合には、該導電性樹脂が非硬化の状態において、光電子増倍管と搭載基板とを接続する際に、該接続時の押圧によって、搭載基板と光電子増倍管との間で挟まれた導電性樹脂が、薄く広がってしまう場合があることが分かった。この場合には、接続領域から導電性樹脂が流れ出てしまい、物理的にも電気的にも、光電子増倍管と搭載基板との接続が確実に行われないおそれがあった。 Therefore, the inventors examined a method of connecting the photomultiplier tube to the mounting substrate using a conductive resin (for example, a low-temperature curable silver paste adhesive). By adopting this connection method, it was possible to connect the photomultiplier tube to the mounting substrate at a low temperature that can maintain the characteristics of the photomultiplier tube. However, when such a conductive resin is used, when the photomultiplier tube and the mounting substrate are connected in a non-hardened state, the mounting substrate and the mounting substrate are pressed by the connection pressure. It has been found that the conductive resin sandwiched between the photomultiplier tubes may spread thinly. In this case, the conductive resin flows out from the connection region, and there is a possibility that the connection between the photomultiplier tube and the mounting substrate is not reliably performed both physically and electrically.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光電子増倍管の特性を保持しつつ、搭載基板との間の接続における信頼性の向上が図られた光検出ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a photodetection unit in which the reliability of connection with a mounting substrate is improved while maintaining the characteristics of a photomultiplier tube. For the purpose.

本発明に係る光検出ユニットは、第１の面板、第１の面板と対向する第２の面板、および、第１の面板と第２の面板との間に介在する枠状の側壁とで構成された筐体と、第２の面板の筐体外側面に形成され、筐体内に配置された光電面、電子増倍部、および陽極とそれぞれ電気的に接続された複数の通電端子とを備える平面型の光電子増倍管と、第２の面板の筐体外側面と対向するようにして光電子増倍管が搭載される搭載面を有し、該搭載面の、第２の面板の通電端子に対応する位置に基板端子が形成された搭載基板と、光電子増倍管の通電端子と搭載基板の基板端子との間に介在し、対応する通電端子と基板端子とを電気的に接続する複数の接続部とを備え、接続部が、通電端子と基板端子との間に挟まれる導電性構造体と、導電性構造体の周囲を覆うように設けられ、硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が光電子増倍管の光電面の劣化温度よりも低い導電性樹脂と、を有する。 The light detection unit according to the present invention includes a first face plate, a second face plate facing the first face plate, and a frame-like side wall interposed between the first face plate and the second face plate. And a plane formed on the outer surface of the second face plate and provided with a photocathode, an electron multiplier, and a plurality of energization terminals respectively electrically connected to the anode. Type photomultiplier tube and a mounting surface on which the photomultiplier tube is mounted so as to face the housing outer surface of the second face plate, and corresponds to the energizing terminal of the second face plate on the mounting surface A plurality of connections that intervene between the mounting terminal on which the substrate terminal is formed and the energizing terminal of the photomultiplier tube and the substrate terminal of the mounting board, and electrically connecting the corresponding energizing terminal and the substrate terminal. A conductive structure sandwiched between the current-carrying terminal and the substrate terminal, and a conductive structure. Provided so as to cover the periphery of, having a low conductive resin than the degradation temperature of the photoelectric surface of either higher photomultiplier curing temperature or melting temperature.

この光検出ユニットにおいては、光電子増倍管の通電端子と搭載基板の基板端子とが、導電性樹脂および導電性構造体を有する接続部により接続されている。導電性樹脂の硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が光電子増倍管の光電面劣化温度よりも低いため、光電面劣化温度よりも低い温度で接続することができるので、光電子増倍管の特性（特に光電面の性能）が保持される。また、接続部が導電性構造体を有するため、光電子増倍管を搭載基板に接続する際に、非硬化状態の導電性樹脂が薄く広がることを抑制でき、その結果、光電子増倍管と搭載基板との接続における信頼性の向上が図られる。 In this photodetection unit, the energization terminal of the photomultiplier tube and the substrate terminal of the mounting substrate are connected by a connection portion having a conductive resin and a conductive structure. Since the higher of the curing temperature or melting temperature of the conductive resin is lower than the photocathode deterioration temperature of the photomultiplier tube, the photomultiplier tube can be connected at a temperature lower than the photocathode deterioration temperature. Characteristics (especially the performance of the photocathode) are maintained. In addition, since the connection part has a conductive structure, when the photomultiplier tube is connected to the mounting substrate, it is possible to prevent the uncured conductive resin from spreading thinly. As a result, the photomultiplier tube and the photomultiplier tube are mounted. Reliability in connection with the substrate can be improved.

また、第１の面板および第２の面板の少なくともいずれか一方と、側壁とは、インジウムを含む封止部材によって封止されており、導電性樹脂の硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が、インジウムの溶融温度よりも低い温度で溶融することが好ましい。インジウムの溶融温度より低い温度で接続することで、封止部に対する影響を抑制し、接続後においても十分な筐体内の真空度が保たれる。 Further, at least one of the first face plate and the second face plate and the side wall are sealed with a sealing member containing indium, and the higher one of the curing temperature or the melting temperature of the conductive resin is higher. It is preferable to melt at a temperature lower than the melting temperature of indium. By connecting at a temperature lower than the melting temperature of indium, the influence on the sealing portion is suppressed, and a sufficient degree of vacuum in the housing is maintained even after connection.

また、第２の面板の筐体側側面に、通電端子と電気的に接続され、且つ、通電端子よりも面積が大きい面拡張端子が形成され、接続部は、面拡張端子に接続されることにより、通電端子と電気的に接続されていることが好ましい。このことで、光電子増倍管側の電気的接続領域を大きくすることができ、より良好に光電子増倍管と搭載基板とを接続できる。 In addition, a surface expansion terminal that is electrically connected to the energization terminal and has a larger area than the energization terminal is formed on the housing side surface of the second face plate, and the connection portion is connected to the surface expansion terminal. It is preferably electrically connected to the energizing terminal. As a result, the electrical connection region on the photomultiplier tube side can be increased, and the photomultiplier tube and the mounting substrate can be connected better.

また、電子増倍部は複数のダイノードを備え、複数のダイノードの通電端子に電気的に接続された複数の前記面拡張端子は、通電端子から筐体外側面の外縁側に向かって延在する第1の面拡張端子と、通電端子から筐体外側面の内側に向かって延在する第２の面拡張端子とを備え、第１の面拡張端子に最も近接する面拡張端子は、第２の面拡張端子であることが好ましい。通電端子から筐体外側面の外縁側に向かって延在する第1の面拡張端子に最も近接する面拡張端子が、通電端子から筐体外側面の内側に向かって延在する第２の面拡張端子であるので、近接する面拡張端子が互いに遠ざかり、面拡張端子間の耐電圧能を向上させることができる。 The electron multiplier section includes a plurality of dynodes, and the plurality of surface expansion terminals electrically connected to the energization terminals of the plurality of dynodes extend from the energization terminals toward the outer edge side of the outer surface of the housing. 1 surface expansion terminal and a second surface expansion terminal extending from the energizing terminal toward the inside of the outer surface of the housing, and the surface expansion terminal closest to the first surface expansion terminal is the second surface An extension terminal is preferred. The second surface expansion terminal that the surface expansion terminal closest to the first surface expansion terminal extending from the energization terminal toward the outer edge of the outer surface of the housing extends from the power supply terminal toward the inside of the outer surface of the housing Therefore, the adjacent surface extension terminals are moved away from each other, and the voltage resistance between the surface extension terminals can be improved.

また、第２の面板の筐体外側面と、搭載基板の搭載面との間に、第２の面板と前記搭載基板とを接着する、電気絶縁性の接着部材を更に備えることが好ましい。このことで、光電子増倍管と搭載基板との物理的固定力が増し、より安定した電気的接続が可能となる。 Moreover, it is preferable to further provide an electrically insulating adhesive member for bonding the second face plate and the mounting substrate between the housing outer surface of the second face plate and the mounting surface of the mounting substrate. This increases the physical fixing force between the photomultiplier tube and the mounting substrate, and enables more stable electrical connection.

また、接着部材は、複数の接続部の間に配置されていることが好ましい。このことで、接続部間の耐電圧能を向上させることができ、より安定した電気的接続が可能となる。 Moreover, it is preferable that the adhesive member is arrange | positioned between several connection parts. As a result, the withstand voltage capability between the connecting portions can be improved, and a more stable electrical connection is possible.

また、導電性構造体は、表面が金属であるバンプ、フィラー、又は弾性端子であることが好ましい。表面が金属である導電性構造体であるバンプ、フィラー又は弾性端子を用いることで、導電性樹脂が薄く広がることを効果的に抑制でき、光電子増倍管と搭載基板との接続における信頼性の向上が図られる。 Further, the conductive structure is preferably a bump, a filler, or an elastic terminal whose surface is a metal. By using bumps, fillers, or elastic terminals, which are conductive structures whose surface is metal, it is possible to effectively suppress the spreading of the conductive resin, and the reliability of the connection between the photomultiplier tube and the mounting substrate can be improved. Improvement is achieved.

本発明によれば、光電子増倍管の特性を保持しつつ、搭載基板との間の接続における信頼性の向上が図られた光検出ユニットを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical detection unit by which the improvement in the reliability in connection with a mounting board | substrate was achieved, maintaining the characteristic of a photomultiplier tube can be provided.

図１は、本発明の実施形態に係る光検出ユニットを示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a light detection unit according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１の光検出ユニットの光電子増倍管を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a photomultiplier tube of the light detection unit of FIG. 図３は、図１の光検出ユニットのIII-III線に沿った断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the light detection unit of FIG. 図４は、図１の光検出ユニットを作製する際の各工程を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing each step in manufacturing the light detection unit of FIG. 図５は、図１の光検出ユニットを作製する際の一工程を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a step in manufacturing the light detection unit of FIG. 図６は、導電性構造体として金メッキフィラーを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing a light detection unit using a gold-plated filler as a conductive structure. 図７は、導電性構造体として電鋳プローブを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing a light detection unit using an electroformed probe as a conductive structure.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

本発明の実施形態に係る光検出ユニット１００について、図１〜図３を参照して説明する。 A light detection unit 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１に示すように、光検出ユニット１００は、光電子増倍管１と搭載基板１０と、を備えている。光電子増倍管１と搭載基板１０とは、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面１１とが対面するように配置されている。 As shown in FIG. 1, the light detection unit 100 includes a photomultiplier tube 1 and a mounting substrate 10. The photomultiplier tube 1 and the mounting substrate 10 are arranged so that the housing outer surface 20b of the photomultiplier tube 1 and the mounting surface 11 of the mounting substrate 10 face each other.

まず、光電子増倍管１について、図２を参照しつつ説明する。 First, the photomultiplier tube 1 will be described with reference to FIG.

光電子増倍管１は、透過型の光電面４１を有する平面型の光電子増倍管であって、上側フレーム（第２の面板）２と、側壁フレーム（側壁）３と、上側フレーム２に対して側壁フレーム３を挟んで対向する下側フレーム（第１の面板）４とが積層されて構成された真空外囲器である筐体５を備える。筐体５は、平面部分を構成する辺や径、本実施形態においては上側フレーム２および下側フレーム３の長手側および短手側の長さよりも、その高さ（厚さ）が小さい、扁平形状を有しており、その内部空間（真空領域）も同様の形状を有している。この光電子増倍管１は、光電面４１への光の入射方向と、電子増倍部での電子の増倍方向が交差する電子管である。つまり、光電子増倍管１は、下側フレーム４が構成する平面と交わる方向から光が入射されると、光電面４１から放出された光電子が電子増倍部に入射し、下側フレーム４が構成する平面の面方向に二次電子をカスケード増幅し、陽極部から信号を取り出す電子管である。 The photomultiplier tube 1 is a planar photomultiplier tube having a transmission type photocathode 41, and is formed with respect to the upper frame (second face plate) 2, the side wall frame (side wall) 3, and the upper frame 2. And a housing 5 which is a vacuum envelope constructed by laminating a lower frame (first face plate) 4 facing each other with the side wall frame 3 interposed therebetween. The casing 5 has a flatness and a flatness that is smaller in height (thickness) than sides and diameters constituting the flat portion, and in this embodiment, the lengths of the upper frame 2 and the lower frame 3 on the long side and the short side. The internal space (vacuum region) has a similar shape. This photomultiplier tube 1 is an electron tube in which the incident direction of light on the photocathode 41 and the electron multiplying direction at the electron multiplier section intersect. That is, in the photomultiplier tube 1, when light is incident from the direction intersecting the plane formed by the lower frame 4, the photoelectrons emitted from the photocathode 41 are incident on the electron multiplier, and the lower frame 4 is This is an electron tube in which secondary electrons are cascade-amplified in the plane direction of the plane to be configured, and a signal is extracted from the anode portion.

なお、以下の説明においては、電子増倍方向に沿って、電子増倍路（電子増倍チャネル）の上流側（光電面４１側）を“一端側”とし、下流側（陽極部側）を“他端側”とする。引き続いて、光電子増倍管１の各構成要素について詳細に説明する。 In the following description, along the electron multiplication direction, the upstream side (photoelectric surface 41 side) of the electron multiplication path (electron multiplication channel) is referred to as “one end side”, and the downstream side (anode portion side) is “The other end”. Subsequently, each component of the photomultiplier tube 1 will be described in detail.

上側フレーム２は、矩形平板状の絶縁性のセラミックスを主材料とする配線基板２０を基材として構成されている。このような配線基板としては、微細な配線設計が可能で、且つ表裏の配線パターンを自由に設計できるＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）等を用いた多層配線基板が用いられる。配線基板２０は、その主面として、真空側面である筐体内側面２０ａと、筐体内側面２０ａと対向する筐体外側面２０ｂを備え、筐体内側面２０ａと筐体外側面２０ｂとの間を貫通して、側壁フレーム３、後述する光電面４１、集束電極３１、壁状電極３２、電子増倍部３３、および陽極部３４と電気的に接続されて外部からの給電や信号の取り出しを行う複数の通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄが設けられている。そして、筐体内側面２０ａ及び筐体外側面２０ｂ上には、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄの端面が露出している。なお、上側フレーム２としては、多層配線基板に限らず、ガラス基板に当該ガラス基板を貫通する導電性端子を埋め込み、それら導電性端子を通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄとしたものでも良い。 The upper frame 2 is configured with a wiring board 20 whose main material is a rectangular flat insulating ceramic as a base material. As such a wiring board, a multilayer wiring board using LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) or the like capable of designing a fine wiring and freely designing the front and back wiring patterns is used. . The wiring board 20 includes, as main surfaces, a housing inner side surface 20a that is a vacuum side surface and a housing outer side surface 20b that faces the housing inner side surface 20a, and penetrates between the housing inner side surface 20a and the housing outer side surface 20b. A plurality of energizations that are electrically connected to the side wall frame 3, the photocathode 41, the focusing electrode 31, the wall electrode 32, the electron multiplying unit 33, and the anode unit 34, which will be described later, to supply power and extract signals from the outside. Terminals 201A to 201D are provided. And the end surface of energization terminal 201A-201D is exposed on the housing | casing inner surface 20a and the housing | casing outer surface 20b. The upper frame 2 is not limited to a multilayer wiring board, but may be a glass substrate in which conductive terminals penetrating the glass substrate are embedded, and these conductive terminals are used as energization terminals 201A to 201D.

通電端子２０１Ａは側壁フレーム３と電気的に接続されており、通電端子２０１Ｂは筐体内側において光電面４１、集束電極３１、および壁状電極３２と電気的に接続されており、複数の通電端子２０１Ｃのそれぞれは筐体内側において電子増倍部３３を構成する、一方側から他方側に向かって互いに離間して配置されるとともに、電子増倍方向と交わる方向に延びた複数のダイノード３３ａとそれぞれ電気的に接続されており、通電端子２０１Ｄは筐体内側において陽極部３４と電気的に接続されている。つまり、通電端子２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃはそれぞれ給電用として設けられており、通電端子２０１Ｄは陽極部３４の給電および信号取り出し用として設けられている。 The energizing terminal 201A is electrically connected to the side wall frame 3, and the energizing terminal 201B is electrically connected to the photocathode 41, the focusing electrode 31, and the wall electrode 32 inside the casing, and a plurality of energizing terminals. Each of 201C constitutes an electron multiplier section 33 on the inner side of the housing, and is disposed apart from each other from one side to the other side, and a plurality of dynodes 33a extending in a direction crossing the electron multiplication direction, respectively It is electrically connected, and the energization terminal 201D is electrically connected to the anode part 34 inside the housing. That is, the energization terminals 201A, 201B, and 201C are provided for power supply, and the energization terminal 201D is provided for power supply and signal extraction of the anode portion 34.

筐体外側面２０ｂ表面には、アルミニウムや銅などの金属を含む導電性薄膜によって面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄが形成される。面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄは、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄそれぞれに対応した箇所に設けられ、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄを内包するような円状に形成された内包部２０４Ａ〜２０４Ｄと、内包部２０４Ａ〜２０４Ｄと連続し、筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面側）もしくは筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央側）に向かって延在し、内包部２０４Ａ〜２０４Ｄよりも大径な円形部を備えるように形成された延在部２０５Ａ〜２０５Ｄからなっており、各通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄと電気的に接続されている。すなわち、通電端子２０１Ａと電気的に接続された面拡張端子２０３Ａが形成され、通電端子２０１Ｂと電気的に接続された面拡張端子２０３Ｂが形成され、通電端子２０１Ｃと電気的に接続された面拡張端子２０３Ｃが形成され、通電端子２０１Ｄと電気的に接続された面拡張端子２０３Ｄが形成されている。面拡張端子２０３Ｂ〜２０３Ｄは、通電端子２０１Ｂ〜２０１Ｄから筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面）に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）である面拡張端子２０３Ｂ、２０３Ｃの一部および２０３Ｄと、通電端子２０１Ｃの一部から筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）である面拡張端子２０３Ｃの一部とがあり、それぞれ最も近接する他の面拡張端子とは延在する方向が異なる。つまり、筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面）に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）に最も近接する面拡張端子は、筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）となっている。そのため、一方側から他方側に向かって連続して近接する面拡張端子２０３Ｂ〜２０３Ｄは、筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面）に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）と、筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）とが交互に並んでいる。 Surface expansion terminals 203A to 203D are formed on the surface of the housing outer surface 20b by a conductive thin film containing a metal such as aluminum or copper. The surface expansion terminals 203A to 203D are provided at locations corresponding to the energization terminals 201A to 201D, and are formed in a circular shape so as to enclose the energization terminals 201A to 201D, and the envelopment portions 204A to 204D. And extending toward the outer edge side (side surface side of the upper frame 2) of the casing outer surface 20b or the inner side (center side of the upper frame 2) of the casing outer surface 20b and having a larger diameter than the inner packet parts 204A to 204D Extension portions 205 A to 205 D formed so as to have a circular portion, and are electrically connected to the energization terminals 201 A to 201 D. That is, the surface expansion terminal 203A electrically connected to the energizing terminal 201A is formed, the surface expansion terminal 203B electrically connected to the energizing terminal 201B is formed, and the surface extension electrically connected to the energizing terminal 201C. A terminal 203C is formed, and a surface expansion terminal 203D electrically connected to the energization terminal 201D is formed. The surface expansion terminals 203B to 203D are surface expansion terminals (first surface expansion terminals) extending from the energization terminals 201B to 201D toward the outer edge side (side surface of the upper frame 2) of the housing outer surface 20b. 203B, a part of 203C and 203D, and a surface that extends from a part of the energization terminal 201C toward the inside of the housing outer surface 20b (the center of the upper frame 2) (second surface expansion terminal) There is a part of the extension terminal 203C, and the extending direction is different from each of the other closest face extension terminals. That is, the surface expansion terminal closest to the one (first surface expansion terminal) extending toward the outer edge side (side surface of the upper frame 2) of the housing outer surface 20b is the inner side (upper side) of the housing outer surface 20b. It extends to the center of the frame 2 (second surface expansion terminal). Therefore, the surface expansion terminals 203B to 203D that are continuously adjacent from one side to the other side extend toward the outer edge side (side surface of the upper frame 2) of the housing outer surface 20b (the first frame 2). The surface expansion terminals) and the ones (second surface expansion terminals) extending toward the inside of the housing outer surface 20b (the center of the upper frame 2) are alternately arranged.

側壁フレーム３は、矩形平板状のシリコン基板３０を基材として構成されている。シリコン基板３０の主面３０ａからそれに対向する主面３０ｂに向かって、枠状の側壁部３０２に囲まれた貫通部３０１が形成されている。この貫通部３０１はその開口が矩形であって、その外周はシリコン基板３０の外周に沿うように形成されている。 The side wall frame 3 is configured by using a rectangular flat silicon substrate 30 as a base material. A penetrating portion 301 surrounded by a frame-like side wall portion 302 is formed from the main surface 30a of the silicon substrate 30 toward the main surface 30b opposite to the main surface 30b. The through portion 301 has a rectangular opening, and the outer periphery thereof is formed along the outer periphery of the silicon substrate 30.

この貫通部３０１内には、一端側から他端側に向かって、壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、および陽極部３４が配置されている。これらの壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、および陽極部３４は、シリコン基板３０をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）加工等によって加工することにより形成され、シリコンを主要材料としている。 In this penetration part 301, the wall-shaped electrode 32, the focusing electrode 31, the electron multiplication part 33, and the anode part 34 are arrange | positioned toward the other end side from one end side. The wall electrode 32, the focusing electrode 31, the electron multiplying portion 33, and the anode portion 34 are formed by processing the silicon substrate 30 by RIE (Reactive Ion Etching) processing or the like, and uses silicon as a main material.

壁状電極３２は、後述するガラス基板４０の対向面４０ａと正対する方向（対向面４０ａに対する略垂直方向）から見て、後述する光電面４１を取り囲むように形成された枠状の電極である。また、集束電極３１は、光電面４１から放出された光電子を集束して電子増倍部３３へと導くための電極であり、光電面４１と電子増倍部３３との間に設けられている。 The wall-like electrode 32 is a frame-like electrode formed so as to surround a photocathode 41 (to be described later) when viewed from a direction facing a facing surface 40a of the glass substrate 40 to be described later (substantially perpendicular to the facing surface 40a). . The focusing electrode 31 is an electrode for converging photoelectrons emitted from the photocathode 41 and guiding the photoelectrons to the electron multiplier 33, and is provided between the photocathode 41 and the electron multiplier 33. .

電子増倍部３３は、光電面４１から陽極部３４に向う電子増倍方向に沿って異なる電位に設定されるＮ段（Ｎは２以上の整数）のダイノード３３ａから構成されており、ダイノード３３ａは、各段を跨って電子増倍方向に伸びる、複数の電子増倍路（電子増倍チャネル）を有している。また、陽極部３４は光電面４１とともに電子増倍部３３を挟む位置に配置される。 The electron multiplier 33 is composed of N stages (N is an integer of 2 or more) of dynodes 33a set at different potentials along the electron multiplication direction from the photocathode 41 toward the anode 34, and the dynode 33a. Has a plurality of electron multiplication paths (electron multiplication channels) extending in the electron multiplication direction across each stage. Further, the anode part 34 is arranged at a position sandwiching the electron multiplying part 33 together with the photocathode 41.

上述したシリコン基板３０の主面３０ａに対向する主面３０ｂは、下側フレーム４に、低融点金属であるインジウム（融点：１５６．４℃）を含む封止部材３６を介した接続によって固定されており、これにより該下側フレーム４上に二次元的に配置される。すなわち、下側フレーム４と側壁フレーム３とは封止部材３６によって封止されている。封止部材３６は、インジウム合金（例えば亜鉛との合金）であってもよい。なお、封止部材３６によって封止される箇所は、下側フレーム４と側壁フレーム３との間のみ、上側フレーム２と側壁フレーム３との間のみ、又は、その両方のいずれであってもよい。 The main surface 30b facing the main surface 30a of the silicon substrate 30 described above is fixed to the lower frame 4 by connection via a sealing member 36 containing indium (melting point: 156.4 ° C.) which is a low melting point metal. As a result, it is arranged two-dimensionally on the lower frame 4. That is, the lower frame 4 and the side wall frame 3 are sealed by the sealing member 36. The sealing member 36 may be an indium alloy (for example, an alloy with zinc). The portion sealed by the sealing member 36 may be only between the lower frame 4 and the side wall frame 3, only between the upper frame 2 and the side wall frame 3, or both. .

下側フレーム４は、矩形平板状のガラス基板４０を基材として構成されている。このガラス基板４０は、絶縁材料であるガラスによって配線基板２０の筐体内側面２０ａに対向し、筐体５の内面である対向面４０ａを形成する。対向面４０ａ上における、側壁フレーム３の貫通部３０１に対向する部位（側壁部３０２との接続領域以外の部位）であって、陽極部３４側と反対側の端部には、透過型光電面である光電面４１が形成されている。また、対向面４０ａ上の電子増倍部３３および陽極部３４が搭載される部位には、増倍電子の対向面４０ａへの入射を防止するための、複数の矩形状の窪み部４２が形成されている。なお、電子増倍部３３を構成する複数段のダイノード３３ａ、および陽極３４は、複数の窪み部４２の間の平面部である中間部４２ａ上に配置される。 The lower frame 4 is configured with a rectangular flat glass substrate 40 as a base material. The glass substrate 40 is opposed to the housing inner side surface 20 a of the wiring substrate 20 by glass which is an insulating material, and forms a facing surface 40 a which is the inner surface of the housing 5. On the facing surface 40a, the portion facing the through portion 301 of the side wall frame 3 (the portion other than the connection region with the side wall portion 302) is located at the end opposite to the anode portion 34 side at the transmission type photocathode. The photocathode 41 is formed. In addition, a plurality of rectangular recesses 42 for preventing the multiplication electrons from being incident on the facing surface 40a are formed in the portion where the electron multiplying portion 33 and the anode portion 34 are mounted on the facing surface 40a. Has been. The plurality of dynodes 33a and the anode 34 constituting the electron multiplier 33 are disposed on an intermediate portion 42a that is a flat portion between the plurality of depressions 42.

光電面４１は、Ｓｂ−Ｒｂ−Ｃｓや、Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓといったバイアルカリ光電面や半導体光電面等のセシウムを含む光電面であることが好ましい。 The photocathode 41 is preferably a photocathode containing cesium such as a bialkali photocathode or a semiconductor photocathode such as Sb—Rb—Cs or Sb—K—Cs.

次に、搭載基板１０について説明する。図３に示すように、搭載基板１０は、光電子増倍管１が搭載される基板である。搭載基板１０は、搭載面１１の搭載領域（光電子増倍管１に対向する領域）に基板端子１２が形成されている。より詳しくは、基板端子１２は、対向する光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄの延在部２０５Ａ〜２０５Ｄに対応する位置に形成されている。上述したように、搭載基板１０は搭載面１１と光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂとが対面するように配置されている。基板端子１２は、通電端子２０１Ｃと電気的に接続されることにより、光電子増倍管１に電圧を印加したり、電気信号を取り出したりするためのものである。基板端子１２には例えば金メッキ等が用いられており、パターニングにより形成されている。 Next, the mounting substrate 10 will be described. As shown in FIG. 3, the mounting substrate 10 is a substrate on which the photomultiplier tube 1 is mounted. In the mounting substrate 10, a substrate terminal 12 is formed in a mounting region of the mounting surface 11 (a region facing the photomultiplier tube 1). More specifically, the substrate terminal 12 is formed at a position corresponding to the extending portions 205A to 205D of the surface expansion terminals 203A to 203D of the opposing photomultiplier tube 1. As described above, the mounting substrate 10 is disposed so that the mounting surface 11 and the housing outer surface 20b of the photomultiplier tube 1 face each other. The substrate terminal 12 is used for applying a voltage to the photomultiplier tube 1 and extracting an electric signal by being electrically connected to the energizing terminal 201C. For example, gold plating or the like is used for the substrate terminal 12 and is formed by patterning.

そして、光電子増倍管１と搭載基板１０との接続には、接続部１３が用いられている。接続部１３は、光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと搭載基板１０の基板端子１２との間に介在し、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２とを接続している。接続部１３は、突起状の金スタッドバンプ１４（導電性構造体）と、低温硬化性接着剤１５（導電性樹脂）とを有する導電性の部材であるため、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２とを電気的に接続する。 A connecting portion 13 is used to connect the photomultiplier tube 1 and the mounting substrate 10. The connecting portion 13 is interposed between the surface expansion terminals 203 A to 203 D of the photomultiplier tube 1 and the substrate terminal 12 of the mounting substrate 10, and connects the surface expansion terminals 203 A to 203 D and the substrate terminal 12. Since the connecting portion 13 is a conductive member having a protruding gold stud bump 14 (conductive structure) and a low-temperature curable adhesive 15 (conductive resin), the surface expansion terminals 203A to 203D and the substrate The terminal 12 is electrically connected.

接続部１３は、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに代えて、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄを直接基板端子１２と接触させることで電気的に接続してもよい。また、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄと面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄの双方を、基板端子１２と電気的に接続してもよい。 The connecting portion 13 may be electrically connected by directly contacting the current-carrying terminals 201A to 201D with the board terminal 12 instead of the surface expansion terminals 203A to 203D. Further, both the energization terminals 201 A to 201 D and the surface expansion terminals 203 A to 203 D may be electrically connected to the board terminal 12.

金スタッドバンプ１４は、基板端子１２上に設けられ、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２との間に挟まれており、より詳しくは両方に接している。金スタッドバンプ１４は後述する光電子増倍管１の高さ合わせ（レベリング）を考慮して、いずれも同程度の高さのものを用いるのが好ましい。なお、図３中には、基板端子１２から面拡張端子２０３Ｃに向かって延びる金スタッドバンプ１４のみを図示しているが、光検出ユニット１００には、基板端子１２から面拡張端子２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｄに向かって延びる金スタッドバンプ１４も備わっている。 The gold stud bump 14 is provided on the substrate terminal 12 and is sandwiched between the surface extension terminals 203A to 203D and the substrate terminal 12, and more specifically, is in contact with both. In consideration of the height adjustment (leveling) of the photomultiplier tube 1 to be described later, it is preferable to use gold stud bumps 14 having the same height. In FIG. 3, only the gold stud bump 14 extending from the substrate terminal 12 toward the surface expansion terminal 203C is shown, but the light detection unit 100 includes the surface expansion terminals 203A, 203B, A gold stud bump 14 extending toward 203D is also provided.

低温硬化性接着剤１５は、低温硬化を行う導電性接着剤または低温にて焼成し固体化する導電性金属を有する液体であって、例えば常温（室温）では塗布等が可能な軟性を有するペースト状・液状であって、光電面の劣化温度よりも低い加熱雰囲気下で硬化する導電性樹脂である。具体的には、常温（室温）では塗布等が可能な軟性を有するペースト状であって、約６０℃の加熱雰囲気下で硬化する、低温硬化性銀ペースト接着剤が例示される。低温硬化性接着剤１５は、金スタッドバンプ１４の周囲を覆うように設けられ、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２との間を埋めるように、略球状の表面を備えるように形成されている。低温硬化性接着剤１５は、基板端子１２と光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを電気的にも物理的にも接続する用途で用いられている。 The low-temperature curable adhesive 15 is a liquid having a conductive adhesive that performs low-temperature curing or a conductive metal that is baked and solidified at a low temperature. For example, the paste has a softness that can be applied at room temperature (room temperature). It is a conductive resin that is in the form of a liquid and is cured in a heating atmosphere lower than the deterioration temperature of the photocathode. Specifically, a low temperature curable silver paste adhesive that is soft and pasteable at room temperature (room temperature) and is cured in a heated atmosphere at about 60 ° C. is exemplified. The low-temperature curable adhesive 15 is provided so as to cover the periphery of the gold stud bump 14, and is formed to have a substantially spherical surface so as to fill between the surface extension terminals 203 A to 203 D and the substrate terminal 12. Yes. The low-temperature curable adhesive 15 is used for the purpose of electrically and physically connecting the substrate terminal 12 and the surface expansion terminals 203 A to 203 D of the photomultiplier tube 1.

低温硬化性接着剤１５の溶融温度は、光電子増倍管１の光電面４１の劣化温度（１００℃前後）、および、封止部材を構成する主材料であるインジウムの溶融温度よりも低い。インジウムの溶融温度よりも高い温度になると、光電子増倍管１の封止部が軟化および溶融して、真空気密破壊を起こし、筐体５内が真空状態でなくなるため、光電子増倍管１の特性が維持できなくなる。また、低温硬化性接着剤１５の表面又は内部には気体の含有や不純物の存在があるため、加熱によってそれらがガスとなって放出される。なお、インジウムは融点が１５６．４℃であり、軟化状態となる温度が１２０℃前後である。よって、真空気密破壊等を起こす下限は、１２０℃前後である。 The melting temperature of the low-temperature curable adhesive 15 is lower than the deterioration temperature (around 100 ° C.) of the photocathode 41 of the photomultiplier tube 1 and the melting temperature of indium as the main material constituting the sealing member. When the temperature is higher than the melting temperature of indium, the sealed portion of the photomultiplier tube 1 is softened and melted to cause vacuum hermetic breakdown and the inside of the housing 5 is not in a vacuum state. Characteristics cannot be maintained. In addition, since gas is contained or impurities are present on the surface or inside of the low-temperature curable adhesive 15, they are released as gas by heating. Indium has a melting point of 156.4 ° C., and the temperature at which it becomes softened is around 120 ° C. Therefore, the lower limit that causes vacuum hermetic breakage is around 120 ° C.

搭載基板１０の搭載面１１と光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂとの間には、搭載面１１と筐体外側面２０ｂとを接着するエポキシ樹脂５０が形成されている。エポキシ樹脂５０は、電気絶縁性の樹脂からなる接着部材である。エポキシ樹脂５０は、筐体外側面２０ｂの略中央領域であって、複数の接続部１３、特に電子増倍方向と交わる方向で離間した接続部１３同士との間に配置されている。 Between the mounting surface 11 of the mounting substrate 10 and the housing outer surface 20b of the photomultiplier tube 1, an epoxy resin 50 that bonds the mounting surface 11 and the housing outer surface 20b is formed. The epoxy resin 50 is an adhesive member made of an electrically insulating resin. The epoxy resin 50 is a substantially central region of the housing outer surface 20b, and is disposed between the plurality of connection portions 13, particularly the connection portions 13 that are separated in the direction intersecting with the electron multiplication direction.

光電子増倍管１は搭載基板１０にフリップチップ実装されている。すなわち、光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄは、基板端子１２と対向した状態で、金スタッドバンプ１４および低温硬化性接着剤１５によって電気的にも物理的にも接続されており、且つ、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面とが平行となるように高さ合わせ（レベリング）がされている。 The photomultiplier tube 1 is flip-chip mounted on the mounting substrate 10. That is, the surface expansion terminals 203 A to 203 D of the photomultiplier tube 1 are electrically and physically connected by the gold stud bump 14 and the low-temperature curable adhesive 15 in a state of facing the substrate terminal 12. In addition, height adjustment (leveling) is performed so that the housing outer surface 20b of the photomultiplier tube 1 and the mounting surface of the mounting substrate 10 are parallel to each other.

次に、図３に示した光検出ユニット１００を作製する手順について、図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、図１の光検出ユニットを作製する際の工程を示した図である。 Next, a procedure for manufacturing the light detection unit 100 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5 are diagrams showing the steps in manufacturing the light detection unit of FIG.

まず、搭載基板１０の搭載面１１に、パターニングにより基板端子１２を形成する（図４（ａ）参照）。基板端子１２は対応する光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄの端子数分形成する。 First, the substrate terminal 12 is formed on the mounting surface 11 of the mounting substrate 10 by patterning (see FIG. 4A). Substrate terminals 12 are formed as many as the number of surface expansion terminals 203A to 203D of the corresponding photomultiplier tube 1.

パターニングにより基板端子１２を形成した後、各基板端子１２上に金スタッドバンプ１４を形成する（図４（ｂ）参照）。後述するフリップチップ実装における光電子増倍管１の高さ合わせ（レベリング）を考慮し、金スタッドバンプ１４は同程度の高さのものを用いる。 After the substrate terminals 12 are formed by patterning, gold stud bumps 14 are formed on each substrate terminal 12 (see FIG. 4B). In consideration of height adjustment (leveling) of the photomultiplier tube 1 in flip-chip mounting described later, the gold stud bumps 14 having the same height are used.

つづいて、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに低温硬化性接着剤１５を塗布するとともに、複数の金スタッドバンプ１４の間にはエポキシ樹脂５０を塗布する（図５参照）。 Subsequently, the low temperature curable adhesive 15 is applied to the surface expansion terminals 203A to 203D, and the epoxy resin 50 is applied between the plurality of gold stud bumps 14 (see FIG. 5).

つづいて、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄが形成された光電子増倍管１を、搭載基板１０にフリップチップ実装する（図５）。光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂを、搭載基板１０の搭載面１１と対向させた状態で、低温硬化性接着剤１５と、対応する基板端子１２の金スタッドバンプ１４とが接触するように、光電子増倍管１を搭載基板１０に搭載する。 Subsequently, the photomultiplier tube 1 on which the surface expansion terminals 203A to 203D are formed is flip-chip mounted on the mounting substrate 10 (FIG. 5). With the housing outer surface 20b of the photomultiplier tube 1 facing the mounting surface 11 of the mounting substrate 10, the low-temperature curable adhesive 15 and the gold stud bump 14 of the corresponding substrate terminal 12 are in contact with each other. The photomultiplier tube 1 is mounted on the mounting substrate 10.

さらに、金スタッドバンプ１４と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを接触させるまで押圧した状態で、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面１１とが平行となるように、光電子増倍管１と搭載基板１０とが近づく向きに荷重を加え、高さ合わせ（レベリング）を行う。なお、光電子増倍管１の搭載基板１０への搭載は、低温硬化性接着剤１５の硬化温度（約６０℃）以上であり且つ光電子増倍管１の光電面４１の劣化温度（１００℃前後）よりも低い温度に加熱された雰囲気下において行われる。低温硬化性接着剤１５が加熱によって硬化することで、光電子増倍管１と搭載基板１０との接続が完了する。 Further, in a state where the gold stud bump 14 and the surface expansion terminals 203A to 203D are pressed until they are brought into contact with each other, the photoelectron is so arranged that the housing outer surface 20b of the photomultiplier tube 1 and the mounting surface 11 of the mounting substrate 10 are parallel. A load is applied in a direction in which the multiplier tube 1 and the mounting substrate 10 approach each other, and height adjustment (leveling) is performed. The photomultiplier tube 1 is mounted on the mounting substrate 10 at a temperature equal to or higher than the curing temperature (about 60 ° C.) of the low-temperature curable adhesive 15 and the deterioration temperature (around 100 ° C.) of the photocathode 41 of the photomultiplier tube 1. ) In an atmosphere heated to a lower temperature than Since the low temperature curable adhesive 15 is cured by heating, the connection between the photomultiplier tube 1 and the mounting substrate 10 is completed.

以上で説明した光検出ユニット１００においては、光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２とが、金スタッドバンプ１４と低温硬化性接着剤１５とからなる接続部１３により接続されている。金スタッドバンプ１４が設けられていることで、光電子増倍管１を搭載基板１０に接続する際に、低温硬化性接着剤１５が薄く広がることを抑制できる。低温硬化性接着剤１５は基板端子１２と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを接合する用途で用いられているところ、低温硬化性接着剤１５が薄く広がらないことで、基板端子１２と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとの接続強度（すなわち、光電子増倍管１と搭載基板１０との接続強度）を向上させることができるとともに、隣接する接続部１３との間での耐電圧能の低下を抑制することができる。さらに、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄを設けることで、筐体外側面２０ｂ上における低温硬化性接着剤１５とのなじみが良好な領域を面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄ内に特定し、低温硬化性接着剤１５が薄く広がることをさらに抑制できる。 In the light detection unit 100 described above, the surface expansion terminals 203 A to 203 D of the photomultiplier tube 1 and the substrate terminal 12 are connected by the connection portion 13 including the gold stud bump 14 and the low-temperature curable adhesive 15. ing. By providing the gold stud bumps 14, it is possible to suppress the low temperature curable adhesive 15 from spreading thinly when the photomultiplier tube 1 is connected to the mounting substrate 10. The low temperature curable adhesive 15 is used for joining the substrate terminal 12 and the surface expansion terminals 203A to 203D. However, since the low temperature curable adhesive 15 does not spread thinly, the substrate terminal 12 and the surface expansion terminals 203A are used. The connection strength with ~ 203D (that is, the connection strength between the photomultiplier tube 1 and the mounting substrate 10) can be improved, and a decrease in the withstand voltage capability between the adjacent connection portions 13 can be suppressed. Can do. Furthermore, by providing the surface expansion terminals 203A to 203D, the region having good compatibility with the low temperature curable adhesive 15 on the outer surface 20b of the housing is specified in the surface expansion terminals 203A to 203D, and the low temperature curable adhesive 15 is specified. Can be further suppressed from spreading thinly.

発明者らが接続後の接続部１３を切断してその断面を確認したところ、低温硬化性接着剤１５のフィレットは従来のように薄く広がらずきれいに形成されており、且つ、金スタッドバンプ１４が光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに当接されていることが確認できた。金スタッドバンプ１４を用いたことで低温硬化性接着剤１５のフィレットがきれいに形成され、基板端子１２と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとの接続を確実に、且つ接続強度を強固にすることができた。このことで、電気的にも物理的にも安定した接続部とすることができ、両者の接続における信頼性を向上することができた。 When the inventors cut the connecting part 13 after connection and confirmed the cross section, the fillet of the low-temperature curable adhesive 15 is not thin and spread like the conventional one, and the gold stud bump 14 is formed. It was confirmed that the photomultiplier tube 1 was in contact with the surface expansion terminals 203A to 203D. By using the gold stud bump 14, the fillet of the low-temperature curable adhesive 15 was formed cleanly, and the connection between the substrate terminal 12 and the surface expansion terminals 203 A to 203 D could be ensured and the connection strength could be strengthened. . As a result, a connection portion that is electrically and physically stable can be obtained, and the reliability in the connection between the two can be improved.

また、低温硬化性接着剤１５の硬化温度（６０℃前後）は、光電子増倍管１の光電面劣化温度（１００℃前後）、および、側壁フレーム３を封止するインジウムが軟化状態となる温度（最下限として、１２０℃前後）よりも低いため、光電子増倍管の特性を保持しながら、光電子増倍管１と搭載基板１０とを接続できる。なお、本実施形態において用いた光電子増倍管１は、筐体５における平面部分を構成する辺や径よりも、高さの小さな扁平形状である平面型光電子増倍管であることから、光電面が導電性樹脂による接合工程時の熱の影響を受けやすいため、本接続構造は非常に有用と言える。 The curing temperature of the low-temperature curable adhesive 15 (about 60 ° C.) is the photocathode deterioration temperature (about 100 ° C.) of the photomultiplier tube 1 and the temperature at which indium sealing the side wall frame 3 becomes soft. Since it is lower than (the lower limit is around 120 ° C.), the photomultiplier tube 1 and the mounting substrate 10 can be connected while maintaining the characteristics of the photomultiplier tube. Note that the photomultiplier tube 1 used in the present embodiment is a flat photomultiplier tube having a flat shape with a smaller height than sides and diameters constituting the flat portion of the housing 5. Since the surface is easily affected by heat during the bonding process using the conductive resin, this connection structure can be said to be very useful.

また、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄよりも面積が大きい面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄが接続部１３と接続されていることで、筐体外側面２０ｂにおける電気的接続領域を大きくすることができ、より良好に光電子増倍管１と搭載基板１０とを接続できる。 In addition, since the surface expansion terminals 203A to 203D having a larger area than the energization terminals 201A to 201D are connected to the connection portion 13, the electrical connection region on the outer surface 20b of the housing can be increased, and the photoelectrons can be improved more favorably. The multiplier tube 1 and the mounting substrate 10 can be connected.

また、ダイノード３３ａのそれぞれに対応する通電端子２０１Ｃに電気的に接続された面拡張端子２０３Ｃは、通電端子２０１Ｃから筐体外側面２０ｂの外縁側に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）と、通電端子２０１Ｃの一部から筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）とがあり、筐体外側面２０ｂの外縁側に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）に最も近接する面拡張端子は、筐体外側面２０ｂの内側に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）となっていることで、近接する面拡張端子が互いに遠ざかり、面拡張端子間の耐電圧能を向上させることができる。また、実際に基板端子１２と接続される延在部２０５Ａの面積を大きめに形成することができるので、より信頼性の高い接続部を構成することができる。 Further, the surface expansion terminal 203C electrically connected to the energizing terminal 201C corresponding to each of the dynodes 33a extends from the energizing terminal 201C toward the outer edge side of the housing outer surface 20b (first surface). An extension terminal) and a terminal (second surface extension terminal) extending from a part of the energization terminal 201C toward the inside of the casing outer surface 20b (the center of the upper frame 2). The surface extension terminal closest to the one extending toward the outer edge side (first surface extension terminal) is the one extending toward the inside of the housing outer surface 20b (second surface extension). Terminal), the adjacent surface expansion terminals are moved away from each other, and the voltage resistance between the surface expansion terminals can be improved. In addition, since the area of the extending portion 205A that is actually connected to the substrate terminal 12 can be formed larger, a more reliable connecting portion can be configured.

また、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面１１との間に、筐体外側面２０ｂと搭載面１１とを接着するエポキシ樹脂５０が形成されていることで、光電子増倍管１と搭載基板１０との接着力が増し、より安定した電気的接続が可能となる。 In addition, an epoxy resin 50 that bonds the housing outer surface 20 b and the mounting surface 11 is formed between the housing outer surface 20 b of the photomultiplier tube 1 and the mounting surface 11 of the mounting substrate 10. The adhesive force between the double tube 1 and the mounting substrate 10 is increased, and a more stable electrical connection is possible.

上述したエポキシ樹脂５０は、複数の接続部１３の間、特に電子増倍方向と交わる方向で離間した接続部１３同士との間である筐体外側面２０ｂの略中央領域に配置されていることで、接続部１３間のリーク電流等の経路を遮断し、耐電圧能を向上させることができ、より安定した電気的接続が可能となる。特に、面拡張端子２０３Ｂ〜２０３Ｄにおいて、筐体外側面２０ｂの内側に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）同士が対向している場合においては、エポキシ樹脂５０による耐電圧能向上はより好ましい。 The above-described epoxy resin 50 is disposed in a substantially central region of the housing outer surface 20b between the plurality of connection portions 13, particularly between the connection portions 13 separated in the direction intersecting with the electron multiplication direction. In addition, a path such as a leakage current between the connection portions 13 can be cut off, the voltage resistance can be improved, and a more stable electrical connection can be achieved. In particular, in the surface expansion terminals 203B to 203D, when the ones (second surface expansion terminals) extending toward the inner side of the housing outer surface 20b face each other, the withstand voltage capability by the epoxy resin 50 is increased. Improvement is more preferable.

なお、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。たとえば、本実施形態においては、導電性樹脂として、常温（室温）では塗布等が可能な軟性を有するペースト状・液状であって、光電面の劣化温度よりも低い加熱雰囲気下で硬化する導電性樹脂である低温硬化性接着剤１５を用いたが、常温（室温）で硬化する導電性樹脂でも良いし、常温（室温）では固形状であって、光電面の劣化温度よりも低く且つ常温（室温）よりも高い温度（溶融温度）で溶融し、硬化する導電性樹脂（低温溶融性接着材）でも良い。また、金スタッドバンプ１４を搭載基板１０の基板端子１２上に形成したが、これに限定されず、金スタッドバンプ１４を光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに形成することとしてもよい。この場合には、低温硬化性接着剤１５が形成された基板端子１２と、金スタッドバンプ１４が形成された面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを対面させ、光電子増倍管１を搭載基板１０にフリップチップ実装することで、光検出ユニット１００が作製される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in this embodiment, the conductive resin is a conductive paste that is soft and can be applied at room temperature (room temperature), and is cured in a heating atmosphere lower than the deterioration temperature of the photocathode. Although a low-temperature curable adhesive 15 that is a resin is used, a conductive resin that cures at room temperature (room temperature) may be used, or a solid resin at room temperature (room temperature) that is lower than the deterioration temperature of the photocathode and at room temperature ( A conductive resin (low-melting adhesive) that melts and cures at a temperature (melting temperature) higher than (room temperature) may be used. Further, although the gold stud bump 14 is formed on the substrate terminal 12 of the mounting substrate 10, the present invention is not limited to this, and the gold stud bump 14 may be formed on the surface expansion terminals 203 A to 203 D of the photomultiplier tube 1. . In this case, the substrate terminal 12 on which the low-temperature curable adhesive 15 is formed and the surface expansion terminals 203A to 203D on which the gold stud bumps 14 are formed face each other, and the photomultiplier tube 1 is flipped to the mounting substrate 10 The light detection unit 100 is manufactured by chip mounting.

また、導電性部材として、突起状の金スタッドバンプを用いたがこれに限定されず、たとえば、表面が金属であるバンプやフィラー、弾性端子等、その他の突起状の導電性部材を用いてもよい。その他の導電性部材を用いた例を図６および図７に示す。 Further, although the protruding gold stud bump is used as the conductive member, the present invention is not limited to this. For example, other protruding conductive members such as bumps, fillers, elastic terminals, etc. whose surfaces are metal are also used. Good. Examples using other conductive members are shown in FIGS.

図６は、導電性部材として金メッキフィラーを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。図６に示す光検出ユニット１００ａでは、上述した光検出ユニット１００の金スタッドバンプ１４に相当する構成として、金メッキフィラー１４ａが用いられている。金メッキフィラー１４ａは、ボール状のフィラーに金メッキを施したものである。光検出ユニット１００ａでは、１つの接続部１３に対して、同寸法の金メッキフィラー１４ａが２つ設けられている。 FIG. 6 is a schematic perspective view showing a light detection unit using a gold plating filler as a conductive member. In the light detection unit 100a shown in FIG. 6, a gold plating filler 14a is used as a structure corresponding to the gold stud bump 14 of the light detection unit 100 described above. The gold plating filler 14a is obtained by applying gold plating to a ball-shaped filler. In the light detection unit 100 a, two gold-plated fillers 14 a having the same dimensions are provided for one connection portion 13.

図７は、導電性部材として弾性端子である電鋳プローブを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。図７に示す光検出ユニット１００ｂでは、上述した光検出ユニット１００の金スタッドバンプ１４に相当する構成として、電鋳プローブ１４ｂが用いられている。電鋳プローブ１４ｂは、バネ状でありその上端部は上下方向に変位が可能である。なお、電鋳プローブ１４ｂは、基板端子１２上に半田接続されることで（半田接続部１４Ｘ）、基板端子１２上に形成されている。なお、いずれの導電部材においても、必ずしも基板端子１２及び面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄ（通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄ）と直接接触する必要は無く、導電性樹脂を介して電気的に接触していても良い。 FIG. 7 is a schematic perspective view showing a light detection unit using an electroformed probe which is an elastic terminal as a conductive member. In the light detection unit 100b shown in FIG. 7, an electroformed probe 14b is used as a configuration corresponding to the gold stud bump 14 of the light detection unit 100 described above. The electroformed probe 14b has a spring shape, and its upper end can be displaced in the vertical direction. The electroformed probe 14b is formed on the board terminal 12 by soldering on the board terminal 12 (solder connection portion 14X). Note that, in any conductive member, it is not always necessary to directly contact the substrate terminal 12 and the surface extension terminals 203A to 203D (the energization terminals 201A to 201D), and they may be in electrical contact via a conductive resin. .

また、接続部１３とエポキシ樹脂５０とは接触しても、していなくても良い。接触する場合、エポキシ樹脂５０が筐体外側面２０ｂの略全面に至り、接続部１３をエポキシ樹脂５０で覆うようにすると、外部環境要因等による接続部１３の劣化の抑制も可能となる。また、光透過面板である下側フレーム４上に光電面４１を形成する透過型光電面に限らず、光透過面板である下側フレーム４上の少なくとも一部を光入射窓部とし、当該光入射窓部と対向するように反射型光電面を配置しても良い。 Moreover, the connection part 13 and the epoxy resin 50 may or may not contact. In the case of contact, when the epoxy resin 50 reaches substantially the entire outer surface 20b of the casing and the connection portion 13 is covered with the epoxy resin 50, it is possible to suppress deterioration of the connection portion 13 due to external environmental factors. Moreover, not only the transmission type photocathode that forms the photocathode 41 on the lower frame 4 that is the light transmitting faceplate, but also at least a part of the lower frame 4 that is the light transmitting faceplate serves as the light incident window portion, and the light A reflective photocathode may be arranged so as to face the entrance window.

１…光電子増倍管、２…上側フレーム（第２の面板）、３…側壁フレーム（側壁）、４…下側フレーム（第１の面板）、５…筐体、１０…搭載基板、１１…搭載面、１２…基板端子、１３…接続部、１４…金スタッドバンプ、１５…低温硬化性接着剤、２０ｂ…筐体外側面、４１…光電面、１００…光検出ユニット、２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ…通電端子、２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄ…面拡張端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photomultiplier tube, 2 ... Upper frame (2nd face plate), 3 ... Side wall frame (side wall), 4 ... Lower frame (1st face plate), 5 ... Housing | casing, 10 ... Mounting board, 11 ... Mounting surface, 12 ... Board terminal, 13 ... Connecting portion, 14 ... Gold stud bump, 15 ... Low temperature curable adhesive, 20b ... Outside surface of casing, 41 ... Photoelectric surface, 100 ... Photodetection unit, 201A, 201B, 201C, 201D... Energization terminal, 203A, 203B, 203C, 203D.

Claims

A housing composed of a first face plate, a second face plate facing the first face plate, and a frame-like side wall interposed between the first face plate and the second face plate; A planar photomultiplier formed on the outer surface of the casing of the second face plate, and having a photocathode, an electron multiplier, and a plurality of current-carrying terminals electrically connected to the anode. A double tube,
A mounting surface on which the photomultiplier tube is mounted so as to face the housing outer surface of the second face plate, and the mounting surface is located at a position corresponding to the energization terminal of the second face plate; A mounting board on which board terminals are formed;
A plurality of connecting portions interposed between the energization terminal of the photomultiplier tube and the substrate terminal of the mounting substrate, and electrically connecting the corresponding energization terminal and the substrate terminal ;
An electrically insulating adhesive member that bonds the second face plate and the mounting substrate between the outer surface of the housing of the second face plate and the mounting surface of the mounting substrate ;
The housing has a flat shape whose height is smaller than the lengths of the long side and the short side of the first face plate and the second face plate,
The photomultiplier tube is an electron tube in which an incident direction of light on the photocathode and an electron multiplication direction in the electron multiplier section intersect, and a plane direction of a plane formed by the first face plate Cascade amplification of secondary electrons
The electron multiplier section has a plurality of dynodes that are spaced apart from each other from the photocathode side toward the anode side and extend in a direction crossing the multiplication direction,
The adhesive member is disposed in a substantially central region of the outer surface of the housing that is between the connection portions that are separated in a direction intersecting the multiplication direction,
The connecting portion is
Hardening temperature or possess any higher is the low conductivity resins than the degradation temperature of the photoelectric surface of the photomultiplier melting temperature,
At least one of the first face plate and the second face plate and the side wall are sealed by a sealing member containing indium,
The photodetecting unit , wherein the higher one of the curing temperature or melting temperature of the conductive resin is lower than the melting temperature of indium .

A surface expansion terminal that is electrically connected to the energization terminal and has a larger area than the energization terminal is formed on the outer surface of the housing of the second face plate.
The light detection unit according to claim 1, wherein the connection portion is electrically connected to the energization terminal by being connected to the surface extension terminal.

A plurality of said surface extension terminal electrically connected to the conductive terminal of the previous SL plurality of dynodes,
A first surface expansion terminal extending from the energization terminal toward the outer edge of the outer surface of the housing;
A second surface expansion terminal extending from the energization terminal toward the inside of the outer surface of the housing,
The light detection unit according to claim 2 , wherein the surface expansion terminal closest to the first surface expansion terminal is a second surface expansion terminal.

The connection portion has a conductive structure sandwiched between the energization terminal and the substrate terminal,
The conductive resin is provided so as to cover the periphery of the conductive structure,
The photoconductive unit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the conductive structure is a bump, a filler, or an elastic terminal whose surface is a metal.