JP7118610B2 - 検出器パック、ｘ線検出器、ｘ線ｃｔ装置及び検出器パックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、検出器パック、Ｘ線検出器、Ｘ線ＣＴ装置及び検出器パックの製造方法に関わるものである。

医療用Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置において用いられるＸ線を検出する検出器は、複数の検出器パックが配列されることで形成され得る。
検出器パックは、一般に、フリップチップボンディングにより半導体チップが基板に実装されることが多いが、電極同士の接合力のみでは十分な強度が得られない場合がある。よって、半導体チップと基板との間にアンダーフィル材を充填し、硬化させることで信頼性を高める処理が行われる。

基板に対して複数の半導体チップが実装された検出器パックに対するアンダーフィル材の充填手法としては、小口径のノズルをもつディスペンサを用いて、複数の半導体チップの間隙にアンダーフィル材を供給する手法がある。また、アンダーフィル材の塗布領域が基板上に確保できない場合には、検出器パック自体を傾け、上方から半導体チップと基板との間にアンダーフィル材を充填する手法がある。

しかし、Ｘ線ＣＴ装置で用いられるような検出器パックは、１００μｍ以下という極めて狭いギャップで複数の半導体チップが実装されており、さらに半導体チップ上にシンチレータが設置されているため、複数の半導体チップの間隙に直接アンダーフィル材を充填することは不可能である。また、検出器パックを傾けてアンダーフィル材を充填した場合、シンチレータ及び透明接着フィルムにアンダーフィル材が付着し、検出器パックの性能が劣化する問題がある。

特開２００４－３６３２１５号公報 特開２００６－１０８５８８号公報

発明が解決しようとする課題は、簡易な製造プロセスで検出器の性能及び信頼性を向上させることにある。

本実施形態に係る検出器パックは、基板と、半導体チップアレイと、シンチレータアレイと、接着部材とを含む。半導体チップアレイは、光を電気信号に変換する複数の半導体チップから成り、前記基板の第１の面と電気的に接続される。シンチレータは、Ｘ線を前記光に変換する複数のシンチレータ結晶から成り、前記半導体チップアレイ上に設けられる。接着部材は、前記半導体チップアレイと前記基板の前記第１の面との間かつ前記半導体チップアレイの長手方向の端部に充填され、前記半導体チップアレイと前記基板とを接着する。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。 本実施形態に係る検出器パックの一例を示す平面図。 図２のＡ－Ａ’線で検出器パックを切断した場合の断面図。 図２のＢ－Ｂ’線で検出器パックを切断した場合の断面図。 アンダーフィル材を充填する際の検出器パックの一例を示す平面図。 図５のＤ－Ｄ’線で検出器パックを切断した場合の断面図。 アンダーフィル材の硬化方法の一例を示す図。 検出器パックの製造方法の一例を示すフローチャート。 回転フレームに配置される複数の検出器パックをｚ軸方向から見た一例を示す図。 図９に示す複数の検出器パックの拡大図。 配置された複数の検出器パックをｙ軸方向から見た平面図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる検出器パック、Ｘ線検出器、Ｘ線ＣＴ装置および検出器パックの製造方法について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
以下、一実施形態について図面を用いて説明する。

図１は、一実施形態に係る検出器パックを用いるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

例えば、架台装置１０および寝台装置３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール装置４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。なお、コンソール装置４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール装置４０は、架台装置１０及び寝台装置３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。いずれにしても架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。

架台装置１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、データ収集装置１８（ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８ともいう）とを含む。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。照射された熱電子は、ターゲットの焦点に衝突した際のエネルギーによってＸ線に変換される。これにより、Ｘ線管１１は、熱電子が衝突したターゲットの焦点から、被検体Ｐへ照射するＸ線を発生する。Ｘ線管１１で発生したＸ線は、例えばコリメータ１７を介してコーンビーム形に成形され、被検体Ｐに照射される。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された２次元配列構造を有する。本実施形態では、上述のＸ線検出素子列の構成を複数の検出器パックで実現した構成を想定しており、詳細は図２以降を参照して後述する。

回転フレーム１３は、Ｘ線発生部とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム１３は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレーム（図示せず）に回転可能に支持される。詳しくは、回転フレーム１３は、ベアリングを介して固定フレームの縁部に接続されている。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。このような回転フレーム１３は、撮影空間をなす開口（ボア）１９が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口はＦＯＶに略一致する。開口の中心軸は、回転フレーム１３の回転軸Ｚに一致する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機（図示せず）に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレームから架台装置の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。また、制御装置１５は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。制御装置１５は、コンソール装置４０からの指令に従い、Ｘ線高電圧装置１４およびＤＡＳ１８等を制御する。当該プロセッサは、当該メモリに保存されたプログラムを読み出して実現することで上記制御を実現する。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。また、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。なお、制御装置１５は、当該メモリにプログラムを保存する代わりに、当該プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該プロセッサは、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記制御を実現する。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、当該デジタル信号が示すデジタル値を有する検出データを生成する。検出データは、生成元のＸ線検出素子のチャネル番号、列番号、および収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線強度のデジタル値のセットである。なお、ビュー番号としては、ビューが収集された順番（収集時刻）を用いてもよく、Ｘ線管１１の回転角度を表す番号（例、１～１０００）を用いてもよい。また、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、架台装置１０に収容された受信機を介してコンソール装置４０へと転送される。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。

寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置３２は、コンソール装置４０による制御、または制御装置１５による制御に従い、天板３３を移動する。例えば、寝台駆動装置３２は、天板３３に載置された被検体Ｐの体軸が回転フレーム１３の開口の中心軸に一致するよう、天板３３を被検体Ｐに対して直交方向に移動する。また、寝台駆動装置３２は、架台装置１０を用いて実行されるＸ線ＣＴ撮影に応じて、天板３３を被検体Ｐの体軸方向に沿って移動してもよい。寝台駆動装置３２は、制御装置１５からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。寝台駆動装置３２は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。

支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線ＣＴ装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。例えば、メモリ４１は、ＣＴ画像や表示画像のデータを記憶する。また、メモリ４１は、本実施形態に係る制御プログラムを記憶する。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。ディスプレイ４２としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。

入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５、表示制御機能４４６などを実行する。なお、各機能４４１～４４６は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１～４４６を実現するものとしても構わない。

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。具体的には、システム制御機能４４１は、メモリ４１に記憶されている制御プログラムを読み出して処理回路４４内のメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線ＣＴ装置１の各部を制御する。例えば、処理回路４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）および前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。

画像処理機能４４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像データや３次元画像データに変換する。

スキャン制御機能４４５は、Ｘ線高電圧装置１４に高電圧を供給させて、Ｘ線管１１にＸ線を照射させるなど、Ｘ線スキャンに関する各種動作を制御する。例えば、スキャン制御機能４４５は、スキャン範囲、撮影条件等を決定するための被検体Ｐの２次元の位置決め画像データを取得する。なお、位置決め画像データはスキャノ画像データやスカウト画像データと呼ばれる場合もある。

表示制御機能４４６は、各機能４４１～４４５による処理途中又は処理結果の情報を表示するようにディスプレイ４２を制御する。

なお、コンソール装置４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３等の処理回路４４の機能を分散して有しても構わない。

次に、本実施形態に係る検出器パックの一例について図２から図４までを参照して説明する。
図２は、検出器パック１２１の平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ’線で検出器パック１２１を切断した場合の断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂ’線で検出器パック１２１を切断した場合の断面図である。

検出器パック１２１は、回転フレーム１３においてＸ線管１１と対向する位置に配置される。複数の検出器パック１２１は、後述の半導体チップアレイの長手方向がスライス方向（ｚ軸方向）となり、半導体チップアレイの短手方向が回転フレーム１３の回転方向（チャネル方向、ｘ軸方向）となるように並列配置されることにより、Ｘ線検出器１２が形成される。

検出器パック１２１は、基板１２２と、複数の半導体チップ１２３と、シンチレータ１２４と、コネクタ１２５と、アンダーフィル材１２６（接着部材ともいう）とを含む。

基板１２２は、例えばアルミナから形成されたセラミック基板であり、第１の面１２２１と第１の面１２２１に対向する第２の面１２２２とを含む。

複数の半導体チップ１２３は、シンチレータ１２４からの光量に応じて電気信号を発生する機能を有し、フォトダイオード等の光電変換素子を有するＡＳＩＣである。言い換えれば、複数の半導体チップ１２３は、光を電気信号に変換する。複数の半導体チップ１２３は、基板１２２の第１の面１２２１上に配置される。本実施形態では、図２に示すように、第１の面１２２１上に１００μｍ以下のギャップで、１６個の半導体チップ１２３が２行８列のアレイ状に配置される。図２のように配列された複数の半導体チップ１２３を半導体チップアレイとも呼ぶ。半導体チップ１２３の電極に形成される金属バンプ１２７と第１の面１２２１上の電極とが、導電性接着剤１２８を用いたフリップチップボンディングによって電気的に接続される。これにより、複数の半導体チップ１２３と基板１２２の第１の面１２２１とが接続される。

シンチレータ１２４は、入射したＸ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。言い換えれば、シンチレータ１２４は、入射したＸ線を光に変換する。シンチレータ１２４は、半導体チップアレイ上に透明接着フィルム１２９（接着シートともいう）を介して積層される。

コネクタ１２５は、基板１２２の第２の面１２２２側に設置され、複数の半導体チップ１２３からの電気信号を、図示しない他の回路または基板へ伝送するための接続に用いられる。

アンダーフィル材１２６は、基板１２２と半導体チップ１２３との接着強度を向上させるための接着剤である。アンダーフィル材１２６には、例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。アンダーフィル材１２６は、半導体チップアレイと基板１２２の第１の面１２２１との間であり、かつ半導体チップアレイの長手方向の端部に充填されることで、半導体チップ１２３と基板１２２とを接着する。例えば、アンダーフィル材１２６は、端部に設けられる半導体チップ１２３の１つ分の領域５０に充填すればよい。

なお、ここでは図示しないが、検出器パック１２１はグリッドを含んでもよい。グリッドは、シンチレータ１２４のＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。

次に、アンダーフィル材１２６の充填方法について図５及び図６を参照して説明する。
図５は、検出器パック１２１の平面図であり、図６は、図５のＤ－Ｄ’線で検出器パック１２１を切断した場合の断面図である。

図５に示すように、ディスペンサ５０１が、ディスペンサ移動線５０２に沿って、アンダーフィル材１２６を検出器パック１２１に対して供給する。アンダーフィル材１２６は、毛細管現象により、微小な間隙である半導体チップ１２３－１と基板１２２の第１の面１２２１との間に侵入して充填されてゆく。

なお、アンダーフィル材１２６の供給の際、検出器パック１２１のｚ方向端部の半導体チップ１２３－１の側面全てにアンダーフィル材１２６が供給されるのではなく、半導体チップ１２３間の間隙を含む非供給領域５０３にはアンダーフィル材１２６が供給されないようにする。

図６に示す状態からアンダーフィル材１２６の侵入及び充填が完了した結果が図４のようになる。図４に示すように、アンダーフィル材１２６が２つの半導体チップ１２３の間隙および透明接着フィルム１２９と半導体チップ１２３との間隙に充填されない。よって、アンダーフィル材１２６がシンチレータ１２４又は透明接着フィルム１２９に付着して光の入射量が変化するといった、検出器パック１２１の性能劣化が生じない。

なお、アンダーフィル材１２６の供給量（充填量）は、例えば、半導体チップ１２３の大きさ（面積）、半導体チップ１２３と基板１２２との間隙の大きさ（面積又は体積）、金属バンプ１２７の大きさ（表面積又は体積）に基づき、少なくとも半導体チップアレイの長手方向端部にある半導体チップ１２３の１つ分に充填され、かつアンダーフィル材１２６が充填されるのが望ましくない間隙に侵入しないような量が決定されればよい。具体的には、アンダーフィル材１２６の供給量は、上記条件に基づいて検出器パック１２１の製造段階の試作などにより予め決定されればよい。

次に、アンダーフィル材１２６の硬化方法の一例について図７を参照して説明する。
図７は、検出器パック１２１と、アンダーフィル材１２６を硬化させるためのヒーター７０１及び熱伝導性治具７０２との断面図である。

ヒーター７０１は、熱伝導性治具７０２を介してアンダーフィル材１２６を加熱する。
熱伝導性治具７０２は、検出器パック１２１を積載可能にヒーター７０１上に配置される。具体的には、熱伝導性治具７０２は、ヒーター７０１上に、検出器パック１２１のコネクタ１２５がヒーター７０１に直接触れない高さとなるように構成され、検出器パック１２１の基板１２２の第２の面１２２２が熱伝導性治具７０２の上部に接するように積載される。また、熱伝導性治具７０２は、アンダーフィル材１２６が充填されている部分を加熱できればよく、図７に示すような長手方向端部を支持できる構成であればよい。

ヒーター７０１により熱伝導性治具７０２が加熱され、熱伝導性治具７０２の熱が基板１２２を介してアンダーフィル材１２６に伝わる（アンダーフィル材１２６が基板１２２を介して間接的に加熱される）ことにより、アンダーフィル材１２６が硬化する。ヒーター７０１の温度は、アンダーフィル材１２６が硬化する温度となるように設定されればよく、加熱中の基板１２２の温度を測定してもよいし、試験用の基板を用いて試験加熱を行い、アンダーフィル材１２６が硬化する温度が予め決定されてもよい。

図７に示す構成により部分的に基板１２２を加熱し、アンダーフィル材１２６を硬化させることで、検出器パック１２１全体を加熱する必要が無い。よって、熱に弱いシンチレータ１２４及び透明接着フィルム１２９が加熱されることによる劣化を低減することができ、結果として検出器パック１２１の性能劣化を防止することができる。

次に、検出器パック１２１の製造方法の一例について、図８のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ８０１では、基板１２２の第１の面１２２１に半導体チップアレイが配置される。具体的には、図３に示すように、基板１２２の第１の面１２２１に、フリップチップボンディングにより、半導体チップ１２３、透明接着フィルム１２９及びシンチレータ１２４が積層方向に配置される。
ステップＳ８０２では、基板１２２の第２の面１２２２に、コネクタ１２５が接続される。

ステップＳ８０３では、ディスペンサ５０１が、ディスペンサ移動線５０２に沿って検出器パック１２１の非供給領域５０３以外の領域に、アンダーフィル材１２６を供給する。
ステップＳ８０４では、ヒーター７０１が、熱伝導性治具７０２を介して、検出器パック１２１の基板１２２が所定の温度になるように当該基板１２２を加熱する。これにより、アンダーフィル材１２６が硬化する。
以上で検出器パック１２１の製造方法の一例を終了する。

次に、回転フレーム１３に対する検出器パック１２１の取り付け例について図９から図１１を参照して説明する。
図９は、回転フレーム１３に配置される複数の検出器パック１２１をｚ軸方向から見た図の一例である。図１０は、図９の複数の検出器パックのうち、２つの検出器パック１２１に注目した場合の当該検出器パック１２１の中心部分の断面図である。図１１は、配置された複数の検出器パックをｙ軸方向から見た平面図である。

図１１に示すように、アンダーフィル材１２６が充填された長手方向がスライス方向となるように、複数の検出器パック１２１が配列されることで、Ｘ線検出器１２が形成される。検出器パック１２１の短手方向からはアンダーフィル材１２６が塗布されず、検出器パック１２１の短手方向の側面にアンダーフィル材１２６が付着しないため、短手方向（チャネル方向）で検出器パック１２１同士が干渉せず、密接に配置することができる。

なお、図９に示すように、例えばクーラー９０１で強制的に検出器パック１２１を空冷することもできる。これは、アンダーフィル材１２６が充填されていない検出器パック１２１の半導体チップ１２３と基板１２２の第１の面１２２１と間に空隙があるため、図９及び図１０に示すような空気の流路９０２が確保されるからである。つまり、Ｘ線ＣＴ装置の動作中（スキャン中）においてクーラー９０１により半導体チップ１２３を空冷することで、Ｘ線検出器１２の放熱性を向上させることができる。
図９の例では、２つのクーラー９０１によりチャンネル方向両端から空冷する例を示すが、１つのクーラー９０１により一方向から空冷してもよい。

なお、クーラー９０１に代えて、回転フレーム１３を、回転フレーム１３が回転することにより生じる空気の流路を取り入れる構造とすることで、半導体チップ１２３を空冷してもよい。

以上に示した実施形態によれば、アンダーフィル材が、半導体チップアレイと基板の第１の面との間であってかつ半導体チップアレイの長手方向の端部に充填されることで、一定の強度を確保しつつ、接続部分の長期信頼性を向上させることができる。これは、検出器パックでは、シンチレータなどの部材の反りの影響及びシンチレータとセラミック基板との熱膨張差による影響が大きく、基板の長辺方向端部のチップの電極接続部が優先的に破断しやすいため、当該部分をアンダーフィル材で補強することにより上記実益を得ることができる。さらには、アンダーフィル材の供給量の削減、パックの重量の低減も実現できる。

また、アンダーフィル材の塗布用治具や減圧装置などが不要のため、プロセスの簡易化を実現できる。さらに、アンダーフィル材が充填されていない半導体チップと基板の第１の面との間には間隙を有するため、放熱性の向上を実現できる。さらに、シンチレータと半導体チップアレイ界面へのアンダーフィル材の浸食を防止することができるので、検出器パックの性能劣化を防止できる。

また、ヒーターにより熱伝導性治具を介して検出器パックの基板を加熱してアンダーフィル材を硬化させることで、熱に弱いシンチレータ及び透明接着フィルムを直接加熱することなく、性能劣化を防止できる。

なお、本実施形態では、Ｘ線を検出するＸ線検出器として用いる検出器パックに関して説明してきたが、例えば、光を電気信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）といったイメージセンサ（撮像デバイス、撮像素子）のような検出器に用いる検出器パックとしても同様に構成することができる。すなわち、イメージセンサの光電変換素子と基板との間であってかつ光電変換素子の一方向の端部にアンダーフィル材１２６を充填することで、Ｘ線検出器に用いる検出器パックの場合と同様の実益を有するイメージセンサを構成できる。

Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。

加えて、実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１・・・Ｘ線ＣＴ装置、１０・・・架台装置、１１・・・Ｘ線管、１２・・・Ｘ線検出器、１３・・・回転フレーム、１４・・・Ｘ線高電圧装置、１５・・・制御装置、１６・・・ウェッジ、１７・・・コリメータ、１８・・・データ収集装置（ＤＡＳ）、３０・・・寝台装置、３１・・・基台、３２・・・寝台駆動装置、３３・・・天板、３４・・・支持フレーム、４０・・・コンソール装置、４１・・・メモリ、４２・・・ディスプレイ、４３・・・入力インターフェース、４４・・・処理回路、５０・・・領域、１２１・・・検出器パック、１２２・・・基板、１２３，１２３－１・・・半導体チップ、１２４・・・シンチレータ、１２５・・・コネクタ、１２６・・・アンダーフィル材、１２７・・・金属バンプ、１２８・・・導電性接着剤、１２９・・・透明接着フィルム、４４１・・・システム制御機能、４４２・・・前処理機能、４４３・・・再構成処理機能、４４４・・・画像処理機能、４４５・・・スキャン制御機能、４４６・・・表示制御機能、５０１・・・ディスペンサ、５０２・・・ディスペンサ移動線、５０３・・・非供給領域、７０１・・・ヒーター、７０２・・・熱伝導性治具、９０１・・・クーラー、９０２・・・流路、１２２１・・・第１の面、１２２２・・・第２の面。

Claims (8)

1. 基板と、
   光を電気信号に変換する複数の半導体チップから成り、前記基板の第１の面と電気的に接続される半導体チップアレイと、
   入射したＸ線を前記光に変換する複数のシンチレータ結晶から成り、前記半導体チップアレイ上に設けられるシンチレータと、
   前記半導体チップアレイと前記基板の前記第１の面との間かつ前記半導体チップアレイの長手方向の端部に充填され、前記半導体チップアレイと前記基板とを接着する接着部材と、
   を備え、
   前記シンチレータは、前記Ｘ線が入射する入射面と、前記入射面の対面であって前記光を放出する放出面とを備え、
   前記接着部材は、前記半導体チップアレイと前記第１の面との間隙において、前記半導体チップアレイの長手方向の端部から前記半導体チップアレイの長手方向における中央部に向かって充填され、かつ前記中央部に位置する少なくとも１つの半導体チップと前記第１面とで形成される間隙部分には充填されない、
   検出器パック。
2. 前記半導体チップアレイは、前記第１の面にフリップチップボンディングで接続され、
   前記接着部材は、前記半導体チップアレイのうち一部の半導体チップと前記第１の面との間隙に充填される請求項１に記載の検出器パック。
3. 前記接着部材は、前記半導体チップアレイと前記第１の面との間隙において、前記長手方向の端部に設けられる前記半導体チップの領域に充填され、前記半導体チップアレイと前記第１の面との間隙のうち前記領域以外の領域には充填されない、請求項１または請求項２に記載の検出器パック。
4. 前記シンチレータは、接着シートを介して前記半導体チップアレイ上に設けられ、
   前記接着部材の充填量は、少なくとも前記半導体チップの大きさ、当該半導体チップと前記第１の面との間隙の大きさ、及び前記半導体チップに形成されるバンプの大きさに基づき決定され、前記シンチレータ及び前記接着シートに付着しない量である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検出器パック。
5. 前記第１の面に対向する第２の面に設けられ、前記電気信号を外部に伝送するコネクタをさらに具備する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検出器パック。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出器パックを複数具備し、
   複数の検出器パックは、前記半導体チップアレイの長手方向がスライス方向となり、当該半導体チップアレイの短手方向がチャネル方向となるように並列配置される、Ｘ線検出器。
7. Ｘ線を照射するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を検出する検出器とを備え、
   前記検出器は、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出器パックを複数具備し、
   複数の検出器パックは、前記半導体チップアレイの長手方向がスライス方向となり、当該半導体チップアレイの短手方向がチャネル方向となるように並列配置される、Ｘ線ＣＴ装置。
8. 基板の第１の面に、光を電気信号に変換する複数の半導体チップからなる半導体チップアレイを配置するステップと、
   ディスペンサにより、前記半導体チップアレイと前記第１の面との間かつ前記半導体チップアレイの長手方向の端部に限定して接着部材を充填するステップと、
   前記第１の面とは反対側の第２の面に接触させた治具を加熱することにより前記接着部材を硬化させるステップとを具備する、検出器パックの製造方法。
   

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