KR20170008277A - 방사선 검출기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

실시형태에 관한 방사선 검출기는 기판과, 상기 기판 중 한쪽의 면측에 설치된 복수의 광전변환소자를 갖는 어레이 기판; 상기 복수의 광전변환소자 상에 설치되고, 방사선을 형광으로 변환하는 신틸레이터층; 상기 기판의 한쪽의 면측에 설치되고, 상기 신틸레이터층을 둘러싸는 벽체; 상기 신틸레이터층과, 상기 벽체와의 사이에 설치된 충전부; 및 상기 신틸레이터층의 상방을 덮고, 둘레 가장자리부 근방이 상기 충전부의 상면에 접합된 방습체를 구비하고 있다.

Description

방사선 검출기 및 그 제조방법{RADIATION DETECTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명의 실시형태는 방사선 검출기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

방사선 검출기의 일례로 X선 검출기가 있다. X선 검출기에서는 X선을 신틸레이터층에 의해 가시광 즉 형광으로 변환하고, 이 형광을 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 포토다이오드, 또는 CCD(Charge Coupled Device) 등의 광전변환소자를 이용하여 신호전하로 변환함으로써 X선 화상을 취득하고 있다.

또한, 형광의 이용효율을 높여 감도특성을 개선하기 위해, 신틸레이터층의 위에 반사층을 추가로 설치하는 경우도 있다.

여기에서, 수증기 등에 기인하는 해상도 특성의 열화를 억제하기 위해, 신틸레이터층과 반사층은 외부 분위기로부터 이격할 필요가 있다. 특히, 신틸레이터층이 CsI(요오드화 세슘): Tl(탈륨)이나 CsI:Na(나트륨) 등으로 이루어진 경우에는, 습도 등에 의한 해상도 특성 열화가 커질 우려가 있다.

그 때문에, 높은 방습성능을 얻을 수 있는 구조로서, 신틸레이터층과 반사층을 모자(hat) 형상의 방습체로 덮고, 방습체의 칼라(차양)부를 기판과 접착하는 구조가 제안되어 있다.

신틸레이터층과 반사층을 모자 형상의 방습체로 덮고, 방습체의 칼라부를 기판과 접착하면, 높은 방습성능을 얻을 수 있다.

여기에서, 모자 형상의 방습체의 칼라부와 기판의 밀봉성을 확보하고, 또한 높은 신뢰성을 얻기 위해서는 방습체의 칼라부의 폭 치수를 길게 하는 것이 바람직하다.

그런데, 방습체의 칼라부의 폭 치수를 길게 하면, 그 폭 치수에 맞는 여분의 공간이 필요해진다.

또한, 방습체의 칼라부로부터 외측으로 불거나오는 접착제의 양을 제어하는 것은 곤란하다. 또한, 플렉시블 프린트 기판 등과 전기적으로 접속되는 배선 패드는 불거져 나온 접착제의 영역의 더욱 외측에 설치할 필요가 있다.

그 때문에, 방습체의 칼라부의 폭 치수를 길게 하고, 접착제가 불거져 나오는 영역을 확보하고자 하면, 유효화소영역의 주변에 설치할 필요가 생기는 영역의 치수가 증가하고, 더 나아가서는 방사선 검출기의 치수의 증가나 중량의 증가를 초래할 우려가 있다.

또한, 신틸레이터층을 둘러싸는 포위링을 설치하고 포위링의 상면에 커버를 접착하는 구조가 제안되어 있다.

이 경우, 포위링의 상면과 커버의 밀봉성을 확보하고, 또한 높은 신뢰성을 얻기 위해서는 포위링의 폭 치수를 길게 하는 것이 바람직하다.

그러나, 포위링의 폭 치수를 길게 하면, 유효화소영역의 주변에 설치할 필요가 있는 영역의 치수가 증가하고, 더 나아가서는 방사선 검출기의 치수의 증가나 중량의 증가를 초래할 우려가 있다.

또한, 이와 같은 구조에서는 높은 방습성능을 얻기 어렵다.

일본 공개특허공보 제2009-128023호 일본 공개특허공보 제2001-188086호 일본 공개특허공보 평5-242841호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 에너지 절감화와 방습성능의 향상을 도모할 수 있는 방사선 검출기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

실시형태에 관한 방사선 검출기는 기판과, 상기 기판의 한쪽 면측에 설치된 복수의 광전변환소자를 갖는 어레이 기판; 상기 복수의 광전변환소자의 위에 설치되고, 방사선을 형광으로 변환하는 신틸레이터층; 상기 기판의 한쪽 면측에 설치되고, 상기 신틸레이터층을 둘러싸는 벽체; 상기 신틸레이터층과, 상기 벽체 와의 사이에 설치된 충전부; 및 상기 신틸레이터층의 상방을 덮고, 둘레 가장자리부 근방이 상기 충전부의 상면에 접합된 방습체를 구비하고 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 X선 검출기(1)를 예시하기 위한 모식 사시도이다.
도 2는 X선 검출기(1)의 모식 단면도이다.
도 3은 다른 실시형태에 관한 방습체(17)를 구비한 X선 검출기(1a)의 모식 단면도이다.
도 4의 (a)는 방습체(17)의 모식 정면도이이고, (b)는 방습체(17)의 모식 측면도이다.
도 5는 다른 실시형태에 관한 방습체(27)를 구비한 X선 검출기(1b)의 모식 단면도이다.
도 6은 고온고습 환경하(60℃-90%RH)에서의 투습량의 변화를 예시하기 위한 그래프도이다.
도 7은 고온고습 환경하(60℃~90%RH)에서의 해상도 특성의 변화를 예시하기 위한 그래프도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 실시형태에 대해서 예시한다. 또한, 각 도면 중, 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 적절하게 생략한다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관한 방사선 검출기는 X선 외에도 γ선 등의 각종 방사선에 적용시킬 수 있다. 여기에서는 일례로서 방사선 중의 대표적인 것으로서 X선에 관한 경우를 예로 들어 설명한다. 따라서, 이하의 실시형태의 「X선」을 「다른 방사선」으로 치환함으로써, 다른 방사선에도 적용시킬 수 있다.

(제1 실시형태)

우선, 제1 실시형태에 관한 X선 검출기(1)에 대해서 예시한다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 X선 검출기(1)를 예시하기 위한 모식 사시도이다.

또한, 번잡해지는 것을 피하기 위해, 도 1에서는 반사층(6), 방습체(7), 충전부(8), 벽체(9), 접합층(10) 등을 생략하여 도시하고 있다.

도 2는 X선 검출기(1)의 모식 단면도이다.

또한, 번잡해지는 것을 피하기 위해, 도 2에서는 제어 라인(또는 게이트 라인)(2c1), 데이터 라인(또는 시그널 라인)(2c2), 신호처리부(3), 화상전송부(4) 등을 생략하여 도시하고 있다.

방사선 검출기인 X선 검출기(1)는 방사선 화상인 X선 화상을 검출하는 X선 평면 센서이다. X선 검출기(1)는 예를 들어, 일반 의료용도 등에 사용할 수 있다. 단, X선 검출기(1)의 용도는 일반 의료용도에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, X선 검출기(1)에는 어레이 기판(2), 신호처리부(3), 화상전송부(4), 신틸레이터층(5), 반사층(6), 방습체(7), 충전부(8), 벽체(9), 및 접합층(10)이 설치되어 있다.

어레이 기판(2)은 기판(2a), 광전변환부(2b), 제어 라인(2c1), 데이터 라인(2c2), 및 보호층(2f)을 갖는다.

기판(2a)은 판 형상을 나타내고, 무알칼리 유리 등의 투광성 재료로 형성되어 있다.

광전변환부(2b)는 기판(2a)의 한쪽 표면에 복수 설치되어 있다.

광전변환부(2b)는 직사각형 형상을 나타내고, 제어 라인(2c1)과 데이터 라인(2c2)으로 구획된 영역에 설치되어 있다. 복수의 광전변환부(2b)는 매트릭스 형상으로 나열되어 있다.

또한, 하나의 광전변환부(2b)는 하나의 화소(pixel)에 대응한다.

복수의 광전변환부(2b)의 각각에는 광전변환소자(2b1)와, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)(2b2)가 설치되어 있다.

또한, 광전변환소자(2b1)에 있어서 변환한 신호전하를 축적하는 도시하지 않는 축적 커패시터를 설치할 수 있다. 도시하지 않은 축적 커패시터는 예를 들어 직사각형 평판형상을 나타내고, 각 박막 트랜지스터(2b2)의 아래에 설치할 수 있다. 단, 광전변환소자(2b1)의 용량에 따라서는 광전변환소자(2b1)가 도시하지 않은 축적 커패시터를 겸할 수 있다.

광전변환소자(2b1)는 예를 들어 포토다이오드 등으로 할 수 있다.

박막트랜지스터(2b2)는 형광이 광전변환소자(2b1)에 입사함으로써 발생한 전하의 축적 및 방출의 스위칭을 실시한다. 박막트랜지스터(2b2)는 아몰퍼스 실리콘(a-Si)이나 폴리실리콘(P-Si) 등의 반도체 재료를 포함하는 것으로 할 수 있다. 박막 트랜지스터(2b2)는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고 있다. 박막 트랜지스터(2b2)의 게이트 전극은 대응하는 제어라인(2c1)과 전기적으로 접속된다. 박막 트랜지스터(2b2)의 소스 전극은 대응하는 데이터 라인(2c2)과 전기적으로 접속된다. 박막 트랜지스터(2b2)의 드레인 전극은 대응하는 광전변환소자(2b1)와 도시하지 않은 축적 커패시터에 전기적으로 접속된다.

제어라인(2c1)은 소정의 간격을 두고 서로 평행으로 복수 설치되어 있다. 제어 라인(2c1)은 제1 방향(예를 들어, 행방향)으로 연장되어 있다.

복수의 제어 라인(2c1)은 기판(2a)의 둘레 가장자리 근방에 설치된 복수의 배선패드(2d1)와 각각 전기적으로 접속되어 있다. 복수의 배선패드(2d1)에는 플렉시블 프린트 기판(2e1)에 설치된 복수의 배선의 일단이 각각 전기적으로 접속되어 있다. 플렉시블 프린트 기판(2e1)에 설치된 복수의 배선의 타단은 신호처리부(3)에 설치된 도시하지 않은 제어회로와 각각 전기적으로 접속되어 있다.

데이터 라인(2c2)은 소정의 간격을 두고 서로 평행으로 복수 설치되어 있다. 데이터 라인(2c2)은 제1 방향에 직교하는 제2 방향(예를 들어, 열방향)으로 연장되어 있다.

복수의 데이터 라인(2c2)은 기판(2a)의 둘레 가장자리 근방에 설치된 복수의 배선패드(2d2)와 각각 전기적으로 접속되어 있다. 복수의 배선패드(2d2)에는 플렉시블 프린트 기판(2e2)에 설치된 복수의 배선의 일단이 각각 전기적으로 접속되어 있다. 플렉시블 프린트 기판(2e2)에 설치된 복수의 배선의 타단은 신호처리부(3)에 설치된 도시하지 않은 증폭·변환회로와 각각 전기적으로 접속되어 있다.

보호층(2f)은 광전변환부(2b), 제어라인(2c1), 및 데이터 라인(2c2)을 덮도록 설치되어 있다.

보호층(2f)은 질화규소(SiN)나 아크릴계 수지 등의 절연성 재료로 형성할 수 있다.

신호처리부(3)는 기판(2a)의 광전변환부(2b)가 설치되는 측과는 반대측에 설치되어 있다.

신호처리부(3)에는 도시하지 않은 제어회로와, 도시하지 않은 증폭·변환회로가 설치되어 있다.

도시하지 않은 제어회로는 각 박막 트랜지스터(2b2)의 동작, 즉 온 상태 및 오프 상태를 제어한다. 예를 들어, 도시하지 않은 제어회로는 플렉시블 프린트 기판(2e1)과 배선패드(2d1)와 제어라인(2c1)을 통하여, 제어신호(S1)를 각 제어라인(2c1)마다 순차 인가한다. 제어라인(2c1)에 인가된 제어신호(S1)에 의해 박막 트랜지스터(2b2)가 온상태가 되고, 광전변환부(2b)로부터의 화상 데이터 신호(S2)를 수신할 수 있게 된다.

도시하지 않은 증폭·변환회로는 예를 들어 복수의 전하증폭기, 병렬/직렬 변환기, 및 아날로그-디지털 변환기를 갖고 있다.

복수의 전하증폭기는 각 데이터 라인(2c2)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

복수의 병렬/직렬 변환기는 복수의 전하증폭기에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

복수의 아날로그-디지털 변환기는 복수의 병렬/직렬 변환기에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

도시하지 않은 복수의 전하증폭기는 데이터 라인(2c2)과 배선패드(2d2)와 플렉시블 프린트 기판(2e2)을 통하여, 각 광전변환부(2b)로부터의 화상 데이터 신호(S2)를 순차 수신한다.

그리고, 도시하지 않은 복수의 전하증폭기는 수신한 화상 데이터 신호(S2)를 순차 증폭한다.

도시하지 않은 복수의 병렬/직렬 변환기는 증폭된 화상 데이터 신호(S2)를 순차 직렬신호로 변환한다.

도시하지 않은 복수의 아날로그-디지털 변환기는 직렬신호로 변환된 화상 데이터 신호(S2)를 디지털 신호로 순차 변환한다.

화상전송부(4)는 배선(4a)을 통하여 신호처리부(3)의 도시하지 않은 증폭·변환회로와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화상전송부(4)는 신호처리부(3)와 일체화되어 있어도 좋다.

화상전송부(4)는 도시하지 않은 복수의 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털 신호로 변환된 화상 데이터 신호(S2)에 기초하여 X선 화상을 구성한다. 구성된 X선 화상의 데이터는 화상전송부(4)로부터 외부의 기기를 향하여 출력된다.

신틸레이터층(5)은 복수의 광전변환소자(2b1) 위에 설치되고, 입사되는 X선을 가시광 즉 형광으로 변환한다.

신틸레이터층(5)은 예를 들어 요오드화 세슘(CsI):탈륨(Tl), 또는 요오드화 나트륨(Nal):탈륨(Tl) 등을 사용하여 형성할 수 있다.

신틸레이터층(5)은 주상(柱狀) 결정의 집합체로 되어 있다.

주상 결정의 집합체로 이루어진 신틸레이터층(5)은 예를 들어 진공증착법 등을 사용하여 형성할 수 있다.

신틸레이터층(5)의 두께 치수는 예를 들어 600㎛ 정도로 할 수 있다. 주상 결정의 기둥(필러)의 굵기 치수는 예를 들어 최표면에서 8㎛~12㎛ 정도로 할 수 있다.

또한, 신틸레이터층(5)은 예를 들어 산황화가돌리늄(Gd₂O₂S) 등을 사용하여 형성할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 이하와 같이 하여 신틸레이터층(5)을 형성할 수 있다. 우선, 산황화가돌리늄으로 이루어진 입자를 바인더재와 혼합한다. 다음에, 혼합된 재료를, 기판(2a)상의 복수의 광전변환부(2b)가 설치된 영역을 덮도록 도포한다. 다음에, 도포된 재료를 소성한다. 다음에, 블레이드 다이싱법 등을 사용하여, 소성된 재료에 홈부를 형성한다. 이 때, 복수의 광전변환부(2b)마다 사각기둥 형상의 신틸레이터층(5)이 설치되도록, 매트릭스 형상의 홈부를 형성할 수 있다. 홈부에는 대기(공기), 또는 산화방지용 질소가스 등의 불활성 가스가 채워지도록 할 수 있다. 또한, 홈부가 진공상태가 되도록 해도 좋다.

반사층(6)은 형광의 이용효율을 높여 감도 특성을 개선하기 위해 설치되어 있다. 즉, 반사층(6)은 신틸레이터층(5)에서 생성된 형광 중, 광전변환부(2b)가 설치된 측과는 반대측을 향하는 광을 반사시켜, 광전변환부(2b)를 향하도록 한다.

반사층(6)은 신틸레이터층(5)의 X선의 입사측을 덮고 있다.

반사층(6)은 예를 들어 산화티탄(TiO₂) 등의 광 산란성 입자를 포함하는 수지를 신틸레이터층(5)상에 도포함으로써 형성할 수 있다. 또한, 반사층(6)은 예를 들어, 은 합금이나 알루미늄 등의 광 반사율이 높은 금속으로 이루어진 층을 신틸레이터층(5)상에 성막함으로써 형성할 수도 있다.

또한, 반사층(6)은 예를 들어 표면이 은 합금이나 알루미늄 등의 광 반사율이 높은 금속으로 이루어진 판을 사용하여 형성할 수도 있다.

또한, 도 2에 예시한 반사층(6)은 산화티탄으로 이루어진 서브미크론 분체와, 바인더 수지와, 용매를 혼합하여 작성한 재료를 신틸레이터층(5)의 X선의 입사측에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성한 것이다.

이 경우, 반사층(6)의 두께 치수는 120㎛ 정도로 할 수 있다.

또한, 반사층(6)은 반드시 필요하지는 않고, 필요에 따라서 설치하도록 하면 좋다.

이하에서는, 반사층(6)이 설치되는 경우를 예시한다.

방습체(7)는 공기 중에 포함되는 수증기에 의해 반사층(6)의 특성이나 신틸레이터층(5)의 특성이 열화되는 것을 억제하기 위해 설치되어 있다.

방습체(7)는 반사층(6)의 상방을 덮고 있다. 이 경우, 방습체(7)와 반사층(6)의 상면과의 사이에 간극이 있어도 좋고, 방습체(7)와 반사층(6)의 상면이 접촉되도록 해도 좋다.

예를 들어, 대기압보다 감압된 환경에서 방습체(7)와, 충전부(8)의 상면을 접합하면, 대기압에 의해 방습체(7)와 반사층(6)의 상면이 접촉된다.

방습체(7)는 신틸레이터층(5)의 상방을 덮고, 둘레 가장자리부 근방이 충전부(8)의 상면에 접합되어 있다.

방습체(7)의 단면(端面)(7a)의 위치는 평면에서 보아, 유효화소영역(A)보다는 외측이고, 벽체(9)의 내면(9a)보다는 내측이 되도록 할 수 있다.

이 경우, 평면에서 보아 방습체(7)의 단면(7a)의 위치가 벽체(9)의 내면(9a)에 가까워지도록 하면, 충전부(8)의 상면과 방습체(7)의 밀봉성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

방습체(7)는 막 형상 또는 박 형상 또는 박판 형상을 나타내고 있다.

방습체(7)는 투습계수가 작은 재료로 형성할 수 있다.

방습체(7)는 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 수지막과 무기재료(알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속, SiO₂, SiON, Al₂O₃ 등의 세라믹계 재료)로 이루어진 막이 적층된 저투습 방습막(수증기 배리어 필름) 등으로 형성할 수 있다.

이 경우, 실효적인 투습계수가 거의 제로인 알루미늄이나 알루미늄 합금 등을 사용하여 방습체(7)를 형성하면, 방습체(7)를 투과하는 수증기를 거의 완전히 없앨 수 있다.

또한, 방습체(7)의 두께 치수는 X선의 흡수나 강성 등을 고려하여 결정할 수 있다. 이 경우, 방습체(7)의 두께 치수를 너무 크게 하면 X선의 흡수가 너무 커진다. 방습체(7)의 두께 치수를 너무 작게 하면 강성이 저하되어 파손되기 쉬워진다.

방습체(7)는 예를 들어 두께 치수가 0.1㎜인 알루미늄박을 사용하여 형성할 수 있다.

충전부(8)는 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 측면과, 벽체(9)의 내면(9a)과의 사이에 설치되어 있다.

충전부(8)의 상면의 위치는 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치와 동일한 정도로 할 수 있다.

이 경우, 충전부(8)의 상면의 위치는 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치와 동일해도 좋고, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치보다 약간 높아도 좋으며, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치보다 약간 낮아도 좋다.

충전부(8)의 상면의 위치는 벽체(9)의 상면의 위치보다 약간 낮게 할 수 있다.

충전부(8)의 상면의 위치가 벽체(9)의 상면의 위치보다 약간 낮아지도록 하면, 후술하는 충전을 실시할 때, 충전부(8)를 형성하기 위한 재료가 벽체(9)의 상면을 넘어 넘쳐 나오지 않도록 할 수 있다.

이 경우, 충전부(8)를 형성하기 위한 재료는 투습계수가 낮은 것으로 할 수 있다.

충전부(8)는 예를 들어 무기재료로 이루어진 필러재와, 수지(예를 들어, 에폭시계 수지 등)을 포함한다.

필러재는 예를 들어 탈크(활석: Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂) 등으로 형성된 것으로 할 수 있다.

탈크는 저경도의 무기재질이고, 활성이 높다. 그 때문에, 탈크를 높은 농도로 함유시켜도, 충전부(8)의 형상 변형이 곤란해지는 일이 없다.

탈크로 이루어진 필러재의 입자직경이 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도가 되도록 하면, 탈크의 농도(충전밀도)를 높일 수 있다.

탈크의 농도를 높이면 수지만인 경우에 비교하여 투습계수를 1자릿수 정도 낮게 할 수 있다.

여기에서, 반사층(6)에도 무기재료인 산화티탄이 포함되어 있다.

그러나, 반사층(6)에 포함되는 무기재료는 광산란성을 향상시키기 위한 것이다.

광산란성은 무기재료의 종류(굴절률과 투명성과 안정성 등)와 입자직경(예를 들어 평균입자직경 0.3㎛ 정도가 바람직하다)와 바인더 수지와의 비율, 용매의 종류와 함유율 등에 의해 적정화할 수 있다.

한편, 충전부(8)에 포함되는 무기재료는 투습량을 적게 하기 위한 것이다. 그 때문에, 무기재료의 농도를 너무 낮게 하면, 투습량이 많아져 해상도 특성이 열화될 우려가 있다.

이 경우, 충전부(8)에 포함되는 무기재료의 농도는 수지재와의 사이에 간극을 발생시키거나, 충전후의 건조에서 크랙을 발생시키거나, 또한 충전부 형성시에 필요한 유동성을 손상시키지 않는(충전부의 간극을 생성하기 어려운) 범위에서, 높게 하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 충전부(8)에 포함되는 탈크로 이루어진 필러재의 농도는 50중량% 이상으로 할 수 있다.

충전부(8)의 상면은 평탄한 것이 바람직하다.

충전부(8)의 상면이 평탄하면, 충전부(8)의 상면과 방습체(7)의 밀봉성을 확보하고, 또한 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

이 경우, 충전부(8)를 형성하기 위한 재료의 점도를 약간 낮게 함으로써, 충전부(8)의 상면이 평탄해지도록 할 수 있다.

예를 들어, 충전부(8)를 형성하기 위한 재료의 점도가 실온에서 120Pa·sec 정도 이하가 되도록 하면 좋다.

또한, 충전부(8)는 흡습재와, 수지(예를 들어, 에폭시계 수지 등)을 포함하는 것으로 할 수도 있다.

충전부(8)를 형성하기 위한 재료는 예를 들어 흡습재인 염화칼슘과, 바인더 수지(예를 들어, 에폭시계 수지나 실리콘계 수지 등)와, 용매를 혼합하여 작성한 것으로 할 수 있다.

이 경우, 예를 들어 밀도가 2.1g/cc 정도, 단위 중량당의 흡습용량이 27% 정도, 점도가 실온에서 120Pa·sec 정도 이하가 되도록 할 수 있다.

또한, 에폭시화 아마인유 등의 에폭시화 식물유를 추가로 가하여, 가요성을 갖는 충전부(8)가 형성되도록 할 수 있다.

가요성을 갖는 충전부(8)로 하면, 그 유연성에 의해, 온도변화와 부재간의 열팽창차에 기인하는 응력으로 박리가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

벽체(9)는 틀 형상을 나타내고 있다. 벽체(9)는 평면으로 보아 신틸레이터층(5)보다는 외측이고, 배선패드(2d1, 2d2)가 설치되는 영역보다는 내측에 설치되어 있다.

이 경우, 벽체(9)가 배선패드(2d1, 2d2)가 설치되는 영역의 근방에 설치되도록 하면, 충전부(8)의 상면의 면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 충전부(8)의 상면과 방습체(7)와의 밀봉성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

벽체(9)를 형성하기 위한 재료는 투습계수가 낮은 것으로 할 수 있다.

벽체(9)는 예를 들어 무기재료로 이루어진 필러재와, 수지(예를 들어, 에폭시계 수지 등)를 포함한다.

벽체(9)를 형성하기 위한 재료는 충전부(8)를 형성하기 위한 재료와 동일하게 할 수 있다.

단, 벽체(9)를 형성하기 위한 재료의 점도는 충전부(8)를 형성하기 위한 재료의 점도보다 높게 되어 있다.

벽체(9)를 형성하기 위한 재료의 점도는 예를 들어 실온에서 340Pa·sec정도가 되도록 할 수 있다.

또한, 벽체(9)는 예를 들어 알루미늄 등의 금속이나 유리 등의 무기재료로 형성할 수도 있다.

실제의 제조과정에서는 벽체(9)를 먼저 형성하고, 그 후에 충전부(8)의 재료를, 벽체(9)와, 신틸레이터층(5) 및 반사층(6)의 측면과의 사이의 간극에 충전하여 경화시켜, 충전부(8)를 형성할 수 있다.

접합층(10)은 방습체(7)와, 충전부(8)의 상면과의 사이에 설치되고, 방습체(7)의 둘레 가장자리 근방과 충전부(8)를 접합하고 있다.

접합층(10)은 충전부(8)의 상부에만 한정하여 형성할 필요는 없다. 예를 들어, 접합층(10)은 충전부(8)의 외측의 벽체(9)의 상부나, 충전부(8)의 내측의 반사층(6)이나 신틸레이터층(5)의 둘레 가장자리 상부에까지 확장되어 형성되어 있어도 문제는 없다.

접합층(10)은 예를 들어 지연 경화형 접착제(UV 조사 후에 일정한 시간을 두고 경화반응이 현재화(顯在化)하는 종류의 UV 경화형 접착제), 자연(상온) 경화형 접착제, 및 가열경화형 접착제 중 어느 것인가가 경화됨으로써 형성된 것으로 할 수 있다.

도 3은 다른 실시형태에 관한 방습체(17)를 구비한 X선 검출기(1a)의 모식단면도이다.

도 4(a)는 방습체(17)의 모식 정면도이다.

도 4(b)는 방습체(17)의 모식 측면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, X선 검출기(1a)에는 어레이 기판(2), 신호처리부(3), 화상전송부(4), 신틸레이터층(5), 반사층(6), 방습체(17), 충전부(8), 벽체(9), 및 접합층(10)이 설치되어 있다.

즉, X선 검출기(1a)에는 상술한 방습체(7)를 대신하여 방습체(17)가 설치되어 있다.

도 4(a) 및 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 방습체(17)는 모자 형상을 나타내고, 표면부(17b), 둘레면부(17c), 및 칼라(차양)부(17d)를 갖는다.

방습체(17)는 표면부(17b), 둘레면부(17c) 및 칼라부(17d)가 일체 성형된 것으로 할 수 있다.

방습체(17)의 재료는 상술한 방습체(7)의 재료와 동일하게 할 수 있다.

방습체(17)의 두께는 상술한 방습체(7)의 두께와 동일하게 할 수 있다.

표면부(17b)는 신틸레이터층(5)의 표면측(X선의 입사면측)에 대치하고 있다.

둘레면부(17c)는 표면부(17b)의 둘레 가장자리를 둘러싸도록 설치되어 있다. 둘레면부(17c)는 표면부(17b)의 둘레 가장자리로부터 기판(2a)측을 향하여 연장되어 있다.

표면부(17b)와 반사층(6) 사이에는 간극이 있어도 좋다.

칼라부(17d)는 둘레면부(17c)의, 표면부(17b)측과는 반대측의 단부를 둘러싸도록 설치되어 있다. 칼라부(17d)는 둘레면부(17c)의 단부로부터 외측을 향하여 연장되어 있다. 칼라부(17d)는 환형상을 나타내고 있다.

칼라부(17d)는 접합층(10)을 통하여 충전부(8)의 상면에 접합되어 있다.

방습체(17)의 단면(17a)의 위치는 평면으로 보아 유효화소영역(A)보다는 외측이고, 벽체(9)의 내면(9a)보다는 외측, 내면(9a)과 동일한 정도, 또는 내면(9a)보다는 내측이 되도록 할 수 있다.

이 경우, 평면으로 보아 방습체(17)의 단면(17a)의 위치가, 벽체(9)의 내면(9a) 보다는 외측, 내면(9a)과 동일한 정도, 또는 내면(9a)의 내측에 가까워지도록 하면, 충전부(8)의 상면과 방습체(17)(칼라부(17d))와의 밀봉성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

모자 형상의 방습체(17)로 하면, 강성을 높일 수 있다.

또한, 방습체(17)를 충전부(8)의 상면에 접합할 때, 표면부(17b) 및 둘레면부(17c)로 이루어진 입체형상을 이용하여 위치 결정을 실시할 수 있다.

그 때문에, 방습체(17)를 충전부(8)의 상면에 접합할 때의 작업성이나 접합정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 5는 다른 실시형태에 관한 방습체(27)를 구비한 X선 검출기(1b)의 모식 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, X선 검출기(1b)에는 어레이 기판(2), 신호처리부(3), 화상전송부(4), 신틸레이터층(5), 반사층(6), 방습체(27), 충전부(8), 벽체(9) 및 접합층(10)이 설치되어 있다.

즉, X선 검출기(1b)에는 상술한 방습체(7)를 대신하여 방습체(27)가 설치되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 방습체(27)의 둘레 가장자리 근방에는 기판(2a)측을 향하여 돌출되는 굴곡부(27b)가 설치되어 있다.

굴곡부(27b)는 방습체(27)의 둘레 가장자리를 둘러싸도록 설치되어 있다.

굴곡부(27b)는 접합층(10)을 통하여 충전부(8)의 상면에 접합되어 있다.

방습체(27)의 단면(27a)의 위치는 평면으로 보아 유효화소영역(A)보다는 외측이고, 벽체(9)의 내면(9a)보다는 외측, 내면(9a)과 동일한 정도, 또는 내면(9a)보다는 내측이 되도록 할 수 있다.

굴곡부(27b)를 갖는 방습체(27)로 하면, 강성을 높일 수 있다.

또한, 방습체(27)를 충전부(8)의 상면에 접합할 때, 충전부(8)의 상면에 설치된 오목부에, 굴곡부(27b)를 끼워 넣음으로써 위치 결정을 실시할 수도 있다.

그 때문에, 방습체(27)를 충전부(8)의 상면에 접합할 때의 작업성이나 접합정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 굴곡부(27b)를 설치하도록 하면, 접합면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 접합 강도의 향상이나 방습성능의 향상을 도모할 수 있다.

도 6은 고온고습 환경하(60℃-90%RH)에서의 투습량의 변화를 예시하기 위한 그래프도이다.

또한, 도 6 중의 "200"은 방습체(7)를 벽체(9)의 상면에 접합하고, 충전부(8)를 설치하지 않는 경우이다.

도 6 중의 "100", "101"은 본 실시형태에 관한 X선 검출기(1)의 경우이다.

또한, "100"은 충전부(8)가 필러재를 포함하는 수지로 형성된 경우이다.

"101"은 충전부(8)가 흡습재를 포함하는 수지로 형성된 경우이다.

도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 충전부(8)를 설치하도록 하면, 투습량의 감소를 도모할 수 있다.

도 7은 고온고습 환경하(60℃-90%RH)에서의 해상도 특성의 변화를 예시하기 위한 그래프도이다.

또한, 도 7 중의 "200"은 방습체(7)를 벽체(9)의 상면에 접합하고, 충전부(8)를 설치하지 않는 경우이다.

도 7 중의 "100"은 본 실시형태에 관한 X선 검출기(1)의 경우이다.

또한, "100"은 충전부(8)가 필러재를 포함하는 수지로 형성된 경우이다.

또한, 도 7은 신틸레이터층(5)과 반사층(6)에 의해 얻어지는 해상도 특성이, 고온고습 환경하(60℃-90%RH)에서의 보존시간의 경과와 함께 어떻게 열화되는지를 나타내고 있다.

또한, 습도에 대해서 휘도 특성보다 민감한 해상도 특성에 의해 평가하는 것으로 했다.

해상도 특성은 해상도 차트를 각 샘플의 표면측에 배치하고, RQA-5 상당의 X선을 조사하고, 이면측으로부터 해상도의 지표로 하는 2Lp/㎜의 CTF(Contrast transfer function)을 측정하는 방법으로 구했다.

또한, 이 평가에 사용하는 샘플의 작성에서는 이면으로부터 CTF의 측정이 용이하도록, 화소 등의 패턴이 형성되어 있지 않은, 전면(全面) 투과성의 기판을 사용했다.

도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 충전부(8)를 설치하도록 하면, 해상도 특성의 열화를 현격히 작게 할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 충전부(8)를 설치하도록 하면, 충전부(8)의 상면에 방습체(7, 17, 27)를 접합할 수 있으므로, 벽체(9)의 외측에 방습체(7, 17, 27)을 접합하기 위한 스페이스를 설치할 필요가 없어진다.

그 때문에, X선 검출기(1, 1a, 1b)의 소형화나 경량화 등을 도모할 수 있다.

또한, 충전부(8)를 설치하도록 하면, 방습성능을 향상시킬 수 있고, 더 나아가서는 해상도 특성의 열화를 억제할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음에, 제2 실시형태에 관한 X선 검출기(1, 1a, 1b)의 제조방법에 대해서 예시한다.

우선, 어레이 기판(2)을 작성한다.

어레이 기판(2)은 예를 들어, 기판(2a)상에 광전변환부(2b), 제어 라인(2c1), 데이터 라인(2c2), 배선패드(2d1), 배선패드(2d2), 및 보호층(2f) 등을 순차 형성함으로써 작성할 수 있다.

어레이 기판(2)은 예를 들어, 반도체 제조 프로세스를 사용하여 작성할 수 있다.

다음에, 어레이 기판(2)상의 복수의 광전변환부(2b)가 형성된 영역을 덮도록 신틸레이터층(5)을 설치한다.

신틸레이터층(5)은 예를 들어, 진공증착법 등을 사용하여, 요오드화 세슘: 탈륨으로 이루어진 막을 성막함으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 신틸레이터층(5)의 두께 치수는 600㎛ 정도로 할 수 있다. 주상 결정의 기둥의 굵기 치수는 최표면에서 8~12㎛ 정도로 할 수 있다.

다음에, 신틸레이터층(5)의 표면측(X선의 입사면측)의 면을 덮도록 반사층(6)을 형성한다. 반사층(6)은 예를 들어, 산화티탄으로 이루어진 서브미크론 분체와, 바인더 수지와, 용매를 혼합하여 작성한 재료를 신틸레이터층(5)상에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성할 수 있다.

다음에, 어레이 기판(2) 위에 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)을 둘러싸고, 필러재와 수지를 포함하는 벽체(9)를 설치한다.

벽체(9)는 예를 들어 필러재가 첨가된 수지(예를 들어 탈크로 이루어진 필러재가 첨가된 에폭시계 수지 등)을, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 주위에 도포하고, 이를 경화시킴으로써 형성할 수 있다.

또한, 필러재가 첨가된 수지의 도포는, 예를 들어 디스펜서 장치 등을 사용하여 실시할 수 있다.

이 경우, 필러재가 첨가된 수지의 도포와 경화를 복수회 반복함으로써 벽체(9)를 형성할 수 있다.

또한, 금속이나 수지 등으로 이루어진 틀형상의 벽체(9)를 어레이 기판(2) 상에 접착할 수도 있다.

금속이나 수지 등으로 이루어진 판 형상의 부재를 어레이 기판(2)상에 접착함으로써 벽체(9)를 형성할 수도 있다.

이 경우, 벽체(9)의 높이가, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 높이보다도 약간 높아지도록 할 수 있다.

다음에, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 측면과, 벽체(9)의 내면(9a) 사이에, 필러재 및 흡습재 중 적어도 어느 것인가와, 수지를 포함하는 재료를 충전하여 충전부(8)를 설치한다.

충전부(8)는 예를 들어 필러재가 첨가된 수지나 흡습재가 첨가된 수지를, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 측면과, 벽체(9)의 내면(9a)과의 사이에 충전하고, 이를 경화시킴으로써 형성할 수 있다.

또한, 충전은 예를 들어 디스펜서 장치 등을 사용하여 실시할 수 있다.

이 경우, 필러재가 첨가된 수지나 흡습재가 첨가된 수지의 도포와 경화를 복수회 반복함으로써, 충전부(8)를 형성할 수 있다.

또한, 수지의 도포후에 표면이 평활화하는 것을 기다려 경화를 실시하도록 하는 것이 바람직하다.

충전부(8)의 상면의 위치는 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치와 동일해도 좋고, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치보다 약간 높아도 좋으며, 반사층(6)에 의해 덮인 신틸레이터층(5)의 상면의 위치보다 약간 낮아도 좋다.

충전부(8)를 설치하도록 하면 충전부(8)의 상면에 방습체(7, 17, 27)를 접합할 수 있으므로, 벽체(9)의 외측에 방습체(7, 17, 27)를 접합하기 위한 공간을 설치할 필요가 없어진다.

그 때문에, X선 검출기(1, 1a, 1b)의 소형화나 경량화 등을 도모할 수 있다.

또한, 충전부(8)를 설치하도록 하면, 방습성능의 향상, 더 나아가서는 해상도 특성의 열화의 억제를 도모할 수도 있다.

다음에, 신틸레이터층(5)의 상방을 덮는 방습체(7)의 둘레 가장자리부 근방을 충전부(8)의 상면에 접합한다.

또는 충전부(8)의 상면에 방습체(17)의 칼라부(17d)를 접합한다. 이 때, 표면부(17b) 및 둘레면부(17c)로 이루어진 입체형상을 이용하여 위치 결정을 실시할 수 있다.

또는 충전부(8)의 상면에 방습체(27)를 접합한다. 이 때, 충전부(8)의 상면에 설치된 오목부에 굴곡부(27b)를 끼워 넣도록 할 수 있다. 또한, 충전부(8)가 굳어지기 전에, 충전부(8)의 굴곡부(27b)를 충전부(8)에 억압하도록 할 수도 있다.

예를 들어, 충전부(8)의 상면에 자외선 경화형 접착제를 도포하고, 자외선 경화형 접착제 위에 방습체(7, 17, 27)를 얹고, 자외선 경화형 접착제에 자외선을 조사하여 이를 경화시켜 접합층(10)을 형성하고, 또한 방습체(7, 17, 27)와 충전부(8)의 상면을 접합한다. 또한, 자외선 경화형 접착제는 자외선 조사후에 지연되어 경화가 진행되는 지연 경화형 접착제로 할 수도 있다.

지연 경화형 접착제를 사용하도록 하면, 자외선 조사후에, 자외선 경화형 접착제 위에 방습체(7, 17, 27)를 얹으면 좋으므로, 차폐물 등이 있어 자외선의 조사가 곤란한 경우에도 접합을 실시할 수 있다.

또한, 접착제는 자연 경화형 접착제나 가열 경화형 접착제 등이어도 좋다.

또한, 대기압보다 감압된 환경(예를 들어, 10KPa 정도)에서 방습체(7, 17, 27)의 둘레 가장자리부 근방을 충전부(8)의 상면에 접합할 수도 있다.

다음에, 플렉시블 프린트 기판(2e1, 2e2)을 통하여, 어레이 기판(2)과 신호처리부(3)를 전기적으로 접속한다.

또한, 배선(4a)을 통하여 신호처리부(3)와 화상전송부(4)를 전기적으로 접속한다.

그 밖에, 회로부품 등을 적절하게 실장한다.

다음에, 도시하지 않은 하우징체의 내부에 어레이 기판(2), 신호처리부(3), 화상전송부(4) 등을 저장한다.

그리고, 필요에 따라서 광전변환소자(2b1)의 이상이나 전기적인 접속의 이상의 유무를 확인하는 전기시험, X선 화상시험, 고온고습시험, 냉열 사이클 시험 등을 실시한다.

이상과 같이 하여, X선 검출기(1, 1a, 1b)를 제조할 수 있다.

이상, 본 발명의 몇가지 실시형태를 예시했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 여러가지 생략, 치환, 변경 등을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형예는 발명의 범위나 요지에 포함되고, 또한 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다. 또한, 상술한 각 실시형태는 서로 조합하여 실시할 수 있다.

1: X선 검출기 2: 어레이 기판
2a: 기판 2b: 광전변환부
3: 신호처리부 4: 화상전송부
5: 신틸레이터층 6: 반사층
7: 방습체 8: 충전부
9: 벽체 10: 접합층
17: 방습체 27: 방습체

Claims (8)

1. 기판과, 상기 기판의 한쪽 면측에 설치된 복수의 광전변환소자를 갖는 어레이 기판,
   상기 복수의 광전변환소자 위에 설치되고, 방사선을 형광으로 변환하는 신틸레이터층,
   상기 기판의 한쪽 면측에 설치되고 상기 신틸레이터층을 둘러싸는 벽체,
   상기 신틸레이터층과 상기 벽체 사이에 설치된 충전부, 및
   상기 신틸레이터층의 상방을 덮고, 둘레 가장자리부 근방이 상기 충전부의 상면에 접합된 방습체를 구비한, 방사선 검출기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 벽체는 무기재료로 이루어진 필러재와, 수지를 포함하는, 방사선 검출기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 충전부는 무기재료로 이루어진 필러재와, 수지를 포함하는, 방사선 검출기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 충전부는 흡습재와 수지를 포함하는, 방사선 검출기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 방습체는 알루미늄 및 알루미늄 합금 중 적어도 어느 것을 포함하는, 방사선 검출기.
6. 복수의 광전변환소자를 갖는 어레이 기판 상에 신틸레이터층을 설치하는 공정,
   상기 어레이 기판상에, 상기 신틸레이터층을 둘러싸고, 필러재와 수지를 포함하는 벽체를 설치하는 공정,
   상기 신틸레이터층과 상기 벽체와의 사이에, 필러재 및 흡습재 중 적어도 어느 것과, 수지를 포함하는 재료를 충전하여 충전부를 설치하는 공정, 및
   상기 신틸레이터층의 상방을 덮는 방습체의 둘레 가장자리부 근방을, 상기 충전부의 상면에 접합하는 공정을 구비한, 방사선 검출기의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 방습체의 둘레 가장자리부 근방을 상기 충전부의 상면에 접합하는 공정에서, 지연 경화형 접착제, 자연 경화형 접착제, 및 가열 경화형 접착제 중 어느 것을 사용하여, 상기 방습체의 둘레 가장자리부 근방을 상기 충전부의 상면에 접합하는, 방사선 검출기의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 방습체의 둘레 가장자리부 근방을 상기 충전부의 상면에 접합하는 공정에 있어서, 대기압보다 감압된 환경에서, 상기 방습체의 둘레 가장자리부 근방을 상기 충전부의 상면에 접합하는, 방사선 검출기의 제조방법.

Images