KR20210000738A - 방사선 검출기, 및 방사선 검출기의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
방사선 검출기(1)는, 수광부(3) 및 복수의 본딩 패드(5)를 가지는 광전 변환 소자 어레이(7)와, 광전 변환 소자 어레이(7) 상에 적층된 신틸레이터층(8)과, 신틸레이터층(8) 및 본딩 패드(5)로부터 이간하여 신틸레이터층(8)과 본딩 패드(5)와의 사이를 통과하고 또한 신틸레이터층(8)을 포위하도록, 광전 변환 소자 어레이(7) 상에 형성된 수지 프레임(9)과, 신틸레이터층(8)을 덮으며, 수지 프레임(9) 상에 위치하는 외부 가장자리(13a)를 가지는 보호막(13)을 구비하며, 수지 프레임(9)의 내부 가장자리(E1)와 신틸레이터층(8)의 외부 가장자리(E3)와의 사이의 제1 거리 D1은, 수지 프레임(9)의 외부 가장자리(E2)와 광전 변환 소자 어레이(7)의 외부 가장자리(E4)와의 사이의 제2 거리 D2 보다도 짧고, 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)는, 레이저광에 의해서 가공되어 있다.
Description
본 발명은, 방사선 검출기, 및 방사선 검출기의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 하기 특허 문헌 1에 나타내어지는 바와 같이, 센서 패널(수광부) 상에 기둥 모양 결정 구조의 신틸레이터층(scintillator層)을 형성한 방사선 검출기(방사선 검출 소자)가 알려져 있다. 이 방사선 검출기에서는, 수광부의 외측에, 수광 소자와 전기적으로 접속되는 복수의 본딩 패드가 배치되어 있다. 또, 신틸레이터층의 적층 방향으로부터 본 경우에, 신틸레이터층과 본딩 패드와의 사이를 통과하고 또한 신틸레이터층을 포위하도록 수지(樹脂) 프레임이 형성되어 있다. 신틸레이터층은, 내습(耐濕) 보호막에 의해서 덮여 있으며, 내습 보호막의 외부 가장자리는, 수지 프레임 상에 이르고 있다.
이러한 방사선 검출기를 구비하는 방사선 검출 장치는, 거치형의 장치에 더하여, 휴대용형의 장치에 대해서도 수요가 있다. 그래서, 방사선 검출 장치를 소형화 및 경량화하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 방사선 검출 장치를 구성하는 방사선 검출기를 소형화 및 경량화하는 것이 요구되고 있다. 방사선 검출기를 소형화하기 위해서는, 수지 프레임을 가능한 한 작게 함과 아울러, 수지 프레임과 신틸레이터층의 외부 가장자리와의 거리를 가능한 한 짧게 함으로써, 수지 프레임의 내측 영역에서의 신틸레이터층의 면적(유효 면적)을 가능한 한 크게 취하는 것이 바람직하다.
그런데, 상기 특허 문헌 1에 기재된 방사선 검출기의 제조 과정에서는, 수지 프레임 상에 형성된 내습 보호막이, 수지 프레임을 따라서 커터에 의해 절단된다. 그러나, 수지 프레임을 소형화함과 아울러 수지 프레임과 신틸레이터층의 외부 가장자리와의 거리를 짧게 한 상태에서, 커터에 의해 내습 보호막을 절단하는 작업에는, 상당한 숙련도를 필요로 하기 때문에, 생산성 및 제조 코스트의 관점으로부터 개선의 여지가 있다.
그래서, 본 발명은, 장치의 소형화 및 신틸레이터층의 유효 면적의 대형화를 양립시킴과 아울러 생산성의 향상이 도모된 방사선 검출기, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 관한 방사선 검출기는, 1차원 또는 2차원으로 배열된 복수의 광전(光電) 변환 소자를 포함하는 수광부, 및 광전 변환 소자와 전기적으로 접속되고 또한 수광부의 외측에 배치된 복수의 본딩 패드를 가지는 광전 변환 소자 어레이와, 수광부를 덮도록 광전 변환 소자 어레이 상에 적층되며, 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터층(scintillator層)과, 신틸레이터층의 적층 방향으로부터 본 경우에, 신틸레이터층 및 본딩 패드로부터 이간하여 신틸레이터층과 본딩 패드와의 사이를 통과하고 또한 신틸레이터층을 포위(包圍)하도록, 광전 변환 소자 어레이 상에 형성된 수지(樹脂) 프레임과, 신틸레이터층을 덮으며, 수지 프레임 상에 위치하는 외부 가장자리를 가지는 보호막을 구비하며, 수지 프레임의 내부 가장자리와 신틸레이터층의 외부 가장자리와의 사이의 제1 거리는, 수지 프레임의 외부 가장자리와 광전 변환 소자 어레이의 외부 가장자리와의 사이의 제2 거리 보다도 짧게 되어 있고, 보호막의 외부 가장자리, 및 수지 프레임에서 보호막의 외부 가장자리에 대응하는 대응 영역은, 레이저광에 의해서 가공된 상태로 되어 있다.
본 발명의 일측면에 관한 방사선 검출기에서는, 수지 프레임 상의 보호막은, 레이저광에 의해 가공된다. 레이저광에 의한 가공에는, 커터에 의한 절단과 비교하여 숙련의 기술이 필요하게 되지 않으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또, 레이저광에 의하면, 정밀도 좋게 보호막을 절단하는 것이 가능하기 때문에, 수지 프레임을 소형화할 수 있다. 또, 수지 프레임은, 신틸레이터층 및 본딩 패드로부터 이간하여 형성되어 있으므로, 제조시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층 및 본딩 패드로의 악영향을 억제할 수 있다. 한편으로, 수지 프레임을 신틸레이터층에 가까이 하여 배치함으로써, 신틸레이터층의 유효 면적의 대형화도 도모되어진다. 따라서, 본 발명의 일측면에 관한 방사선 검출기에 의하면, 장치의 소형화 및 신틸레이터층의 유효 면적의 대형화를 양립시킴과 아울러, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 보호막의 외부 가장자리 및 대응 영역은, 상기 적층 방향으로부터 본 경우에, 미세한 파형상(波形狀, 물결 모양)으로 되어 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 수지 프레임 상의 보호막을 피복 수지에 의해 덮는 경우 등에서, 보호막의 외부 가장자리 및 대응 영역과 피복 수지와의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 보호막의 외부 가장자리 및 대응 영역과 피복 수지와의 접착을 보다 강고하게 할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 대응 영역의 높이는, 수지 프레임의 높이의 1/3 이하로 되어 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 수지 프레임의 하부에 위치하는 광전 변환 소자 어레이에 대한 레이저광에 의한 악영향을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 제1 거리에 대한 제2 거리의 비율은, 5 이상으로 되어 있어도 괜찮다. 이러한 비율로 함으로써, 보다 효과적으로, 제조시에서의 레이저광에 의한 본딩 패드로의 악영향을 억제함과 아울러, 신틸레이터층의 유효 면적을 확보하고, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 수지 프레임은, 중앙부가 양 가장자리부 보다도 높게 되도록 형성되어 있으며, 수지 프레임의 높이는, 신틸레이터층의 높이 보다도 낮게 되어 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 수지 프레임을 소형화함과 아울러, 제조시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층으로의 악영향을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 수지 프레임의 내부 가장자리와 수지 프레임의 외부 가장자리와의 사이의 폭은, 900㎛ 이하이며, 수지 프레임의 높이는, 450㎛ 이하라도 좋다. 이것에 의해, 수지 프레임을 소형화함으로써 신틸레이터층의 유효 면적을 확보하면서, 장치를 보다 소형화할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 레이저광에 의해서 가공된 보호막의 외부 가장자리 및 대응 영역은, 적층 방향으로부터 본 경우에, 외측으로 볼록한 호(弧) 모양의 각부(角部)를 가지는 대략 직사각형 고리 모양으로 형성되어 있어도 괜찮다. 상기 방사선 검출기에 의하면, 보호막의 각부(네 모퉁이의 코너 부분)를 외측으로 볼록한 호 모양(이른바 R형상)으로 함으로써, 보호막이 각부에서 수지 프레임로부터 박리해 버리는 것을 억제할 수 있다.
상기 방사선 검출기는, 보호막의 외부 가장자리를 덮도록, 수지 프레임을 따라서 배치된 피복 수지층을 더 구비해도 괜찮다. 이러한 피복 수지층을 구비하는 것에 의해, 보호막의 외부 가장자리를 수지 프레임과 피복 수지층 사이에 끼워 넣어 고정할 수 있다. 이것에 의해, 보호막의 외부 가장자리에서, 보호막이 수지 프레임으로부터 박리해 버리는 것을 억제할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 신틸레이터층의 둘레 가장자리부는, 신틸레이터층의 외측을 향함에 따라 높이가 서서히 낮아지는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 괜찮다. 이와 같이, 신틸레이터층의 둘레 가장자리부의 높이가 외측만큼 낮게 되도록 함으로써, 제조시에서 레이저광에 의한 악영향이 신틸레이터층에 미치는 영역을 한정할 수 있다.
상기 방사선 검출기에서는, 보호막은, 광을 반사시키는 금속막을 포함하고 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 신틸레이터층에서 발생한 광이 밖으로 누설되는 것을 막을 수 있어, 방사선 검출기의 검출 감도(感度)를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일측면에 관한 방사선 검출기의 제조 방법은, 1차원 또는 2차원으로 배열된 복수의 광전 변환 소자를 포함하는 수광부, 및 광전 변환 소자와 전기적으로 접속되고 또한 수광부의 외측에 배치된 복수의 본딩 패드를 가지는 광전 변환 소자 어레이를 준비하고, 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터층을, 수광부를 덮도록 광전 변환 소자 어레이 상에 적층하는 공정과, 신틸레이터층의 적층 방향으로부터 본 경우에, 신틸레이터층 및 본딩 패드로부터 이간하여 신틸레이터층과 본딩 패드와의 사이를 통과하고 또한 신틸레이터층을 포위하도록, 광전 변환 소자 어레이 상에 수지 프레임을 형성하는 공정과, 적어도 광전 변환 소자 어레이의 신틸레이터층이 적층되는 측의 표면 전체를 덮도록 보호막을 형성하는 공정과, 수지 프레임을 따라서 레이저광을 조사함으로써, 보호막을 절단하고, 보호막의 외측의 부분을 제거하는 공정을 가지며, 수지 프레임을 형성하는 공정에서는, 수지 프레임의 내부 가장자리와 신틸레이터층의 외부 가장자리와의 사이의 제1 거리가, 수지 프레임의 외부 가장자리와 광전 변환 소자 어레이의 외부 가장자리와의 사이의 제2 거리 보다도 짧게 되도록, 수지 프레임을 형성한다.
본 발명의 일측면에 관한 방사선 검출기의 제조 방법에 의하면, 레이저광에 의해서 수지 프레임 상의 보호막을 절단하므로, 커터에 의한 절단과 비교하여 숙련의 기술이 필요하게 되지 않아, 생산성을 향상할 수 있다. 또, 레이저광에 의해서, 정밀도 좋게 보호막을 절단하는 것이 가능하기 때문에, 수지 프레임을 소형화할 수 있다. 또, 수지 프레임을, 신틸레이터층 및 본딩 패드로부터 이간하여 형성함으로써, 보호막 절단시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층 및 본딩 패드로의 악영향을 억제할 수 있다. 한편으로, 수지 프레임을 신틸레이터층에 가까이 하여 형성함으로써, 신틸레이터층의 유효 면적의 대형화도 도모할 수 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 장치의 소형화 및 신틸레이터층의 유효 면적의 대형화를 양립함과 아울러 생산성의 향상이 도모된 방사선 검출기, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 방사선 검출기의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II－II선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 방사선 검출기의 각부(角部) 부근의 확대 평면도이다.
도 4는 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 신틸레이터층 형성 전 의 상태 및 (b) 신틸레이터층 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 수지(樹脂) 프레임 형성 후의 상태 및 (b) 제1 유기막 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 무기막 형성 후의 상태 및 (b) 제2 유기막 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 레이저광에 의한 가공 처리를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 보호막 절단 후의 상태 및 (b) 피복 수지층 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 II－II선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 방사선 검출기의 각부(角部) 부근의 확대 평면도이다.
도 4는 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 신틸레이터층 형성 전 의 상태 및 (b) 신틸레이터층 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 수지(樹脂) 프레임 형성 후의 상태 및 (b) 제1 유기막 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 무기막 형성 후의 상태 및 (b) 제2 유기막 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 레이저광에 의한 가공 처리를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1의 방사선 검출기의 제조 공정에서의 (a) 보호막 절단 후의 상태 및 (b) 피복 수지층 형성 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 실시 형태를 설명한다. 가능한 경우에는, 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 각 도면에서의 치수, 형상은 실제의 것과는 반드시 동일하지는 않다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시 형태에 관한 방사선 검출기(1)의 구성에 대해 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 방사선 검출기(1)는, 광전(光電) 변환 소자 어레이(7), 신틸레이터층(scintillator層)(8), 수지(樹脂) 프레임(9), 보호막(13), 및 피복 수지층(14)을 구비하고 있다. 광전 변환 소자 어레이(7)는, 기판(2), 수광부(3), 신호선(4), 본딩 패드(5), 및 패시베이션막(passivation膜)(6)을 가지고 있다. 보호막(13)은, 제1 유기막(10), 무기막(금속막)(11), 및 제2 유기막(12)을 가지고 있다.
수광부(3)는, 절연성의 기판(2)(예를 들면 유리제 기판)의 중앙부의 직사각형 모양 영역에 2차원으로 배열된 복수의 광전 변환 소자(3a)를 포함하여 구성되어 있다. 광전 변환 소자(3a)는, 아모퍼스 실리콘제(amorphous silicon製)의 포토 다이오드(PD)나 박막 트랜지스터(TFT) 등에 의해 구성되어 있다. 수광부(3)에서의 각 행 또는 각 열의 광전 변환 소자(3a)의 각각은, 신호 읽어냄용의 신호선(4)에 의해, 외부 회로(미도시)로 신호를 취출하기 위한 본딩 패드(5)와 전기적으로 접속되어 있다.
본딩 패드(5)는, 기판(2)의 외부 가장자리 중 인접하는 2변(도 1에서의 상변(上邊), 우변(右邊))을 따라서 소정 간격마다 복수 배치되어 있으며, 신호선(4)을 매개로 하여 대응하는 복수의 광전 변환 소자(3a)에 전기적으로 접속되어 있다. 광전 변환 소자(3a) 및 신호선(4) 상에는, 절연성의 패시베이션막(6)이 형성되어 있다. 이 패시베이션막(6)에는, 예를 들면 질화 실리콘이나 산화 실리콘 등을 이용할 수 있다. 본딩 패드(5)는, 외부 회로와의 접속을 위해서 노출되어 있다.
X선(방사선)을 광으로 변환하는 기둥 모양 구조의 신틸레이터(8a)가, 수광부(3)를 덮도록 광전 변환 소자 어레이(7) 상에 적층되어 있다. 광전 변환 소자 어레이(7)에서의 수광부(3)를 포함하는 대략 직사각형 모양의 영역(도 1의 파선에 의해 둘러싸인 영역)에 신틸레이터(8a)가 복수 적층됨으로써, 신틸레이터층(8)이 형성되어 있다. 신틸레이터(8a)에는, 각종의 재료를 이용할 수 있지만, 예를 들면 발광 효율이 좋은 탈륨(Tl) 도프(dope)의 요오드화 세슘(CsI)을 이용할 수 있다.
신틸레이터층(8)의 둘레 가장자리부(8b)는, 신틸레이터층(8)의 외측을 향함에 따라 높이가 서서히 낮아지는 테이퍼 형상으로 되어 있다. 즉, 둘레 가장자리부(8b)에서, 신틸레이터층(8)의 외측에 형성된 신틸레이터(8a)만큼, 높이가 낮게 되어 있다. 여기서, 둘레 가장자리부(8b)는, 하부에 수광부(3)이 형성되어 있지 않은 영역(유효 화면 외부 영역), 혹은 X선 화상 생성에서의 영향이 작은 영역이다. 따라서, 이러한 테이퍼 형상의 둘레 가장자리부(8b)를 마련함으로써, 제조시에서 레이저광에 의한 악영향이 미치는 신틸레이터층(8) 상의 영역을 한정할 수 있다. 여기서, 둘레 가장자리부(8b)의 구배(句配) 각도, 즉 둘레 가장자리부(8b)에 형성된 신틸레이터(8a)의 높이 위치를 신틸레이터층(8)의 내측으로부터 외측을 향해 연결한 직선이 기판(2)의 상면에 대해서 이루는 각도(θ)는, 20도~80도의 범위에 포함된다.
수지 프레임(9)은, 신틸레이터층(8)의 적층 방향 A로부터 본 경우에, 신틸레이터층(8)과 본딩 패드(5)와의 사이를 통과하고 또한 신틸레이터층(8)을 포위(包圍)하도록, 광전 변환 소자 어레이(7) 상에 형성되어 있다. 수지 프레임(9)의 각부(角部)의 형상은, 외측으로 볼록한 호(弧) 모양(이른바 R형상)으로 되어 있다. 수지 프레임(9)은, 예를 들면 실리콘 수지이다.
수지 프레임(9)은, 중앙부가 양 가장자리부 보다도 높게 되도록 형성되어 있으며, 수지 프레임(9)의 높이 d1은, 신틸레이터층(8)의 높이 d 보다도 낮게 되어 있다. 이것에 의해, 수지 프레임(9)을 소형화함과 아울러, 제조시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층(8)으로의 악영향을 억제할 수 있다. 여기서, 수지 프레임(9)의 높이 d1은, 광전 변환 소자 어레이(7)의 상면 위치와 수지 프레임(9)의 정점 위치와의 사이의 거리이며, 신틸레이터층(8)의 높이 d는, 신틸레이터층(8)에 포함되는 신틸레이터(8a)의 최대의 높이이다.
수지 프레임(9)은, 방사선 검출기(1)를 소형화하는 관점으로부터, 최대한 작게 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 수지 프레임(9)의 높이 d1은, 450㎛ 이하이며, 수지 프레임(9)의 폭 d2는, 900㎛ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 수지 프레임(9)의 폭 d2는, 수지 프레임(9)의 내부 가장자리(E1)(신틸레이터층(8)측의 가장자리부)와 수지 프레임(9)의 외부 가장자리(E2)(본딩 패드(5)측의 가장자리부)와의 사이의 폭이다.
또, 수지 프레임(9)의 내부 가장자리(E1)와 신틸레이터층(8)의 외부 가장자리(E3)와의 사이의 거리(제1 거리) D1은, 수지 프레임(9)의 외부 가장자리(E2)와 광전 변환 소자 어레이(7)의 외부 가장자리(E4)와의 사이의 거리(제2 거리) D2 보다도 짧게 되어 있다. 제조시에서의 레이저광에 의한 본딩 패드(5)로의 악영향을 억제함과 아울러, 신틸레이터층(8)의 유효 면적을 확보한다는 관점으로부터, 제1 거리 D1에 대한 제2 거리 D2의 비율은, 5 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 제1 거리 D1은, 1mm 이하이며, 제2 거리 D2는, 5mm 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 이하의 이유에 의한다.
신틸레이터층(8)의 외부 가장자리(E3)와 수지 프레임(9)의 내부 가장자리(E1)와의 사이에 간극이 없으면 신틸레이터층(8)의 유효 면적을 최대화할 수 있다. 그러나, 제조시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층(8)으로의 악영향이나, 수지 프레임(9)을 형성하는 공정에서의 약간의 실패(예를 들면 수지 프레임(9)을 신틸레이터층(8) 상에 형성해 버리는 것)의 우려를 고려하면, 제1 거리 D1을 1mm 이하의 범위에서 확보하는 것이 바람직하다. 또, 제2 거리 D2를 5mm 이상으로 함으로써, 제조시에서의 레이저광에 의한 본딩 패드(5)로의 악영향을 고려하여, 수지 프레임(9)과 본딩 패드(5)와의 사이에 충분한 거리를 확보할 수 있다.
신틸레이터층(8)은, 보호막(13)에 의해 덮여 있다. 보호막(13)은, 제1 유기막(10), 무기막(11), 및 제2 유기막(12)이, 이 순서로 신틸레이터층(8)측으로부터 적층되는 것에 의해서 형성되어 있다. 제1 유기막(10), 무기막(11), 및 제2 유기막(12)은, 모두 X선(방사선)을 투과하고, 수증기를 차단하는 성질을 가지고 있다. 구체적으로는, 제1 유기막(10) 및 제2 유기막(12)에는, 폴리파라크실렌(Poly Para Xylene)수지, 폴리파라클로로크실렌(Poly Para Chloro Xylene) 등을 이용할 수 있다. 또, 무기막(11)은, 광에 대해서는, 투명, 불투명, 반사성 중 어느 것이라도 괜찮으며, 무기막(11)에는, 예를 들면 규소(Si), 티탄(Ti), 크롬(Cr) 등의 산화막, 금, 은, 알루미늄(Al) 등의 금속막을 이용할 수 있다. 무기막(11)으로서, 광을 반사시키는 금속막을 이용함으로써, 신틸레이터(8a)에서 발생한 형광이 밖으로 누설되는 것을 막을 수 있어, 방사선 검출기(1)의 검출 감도를 향상시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 무기막(11)으로서 성형이 용이한 Al를 이용한 예에 대해 설명한다. Al자체는 공기 중에서 부식하기 쉽지만, 무기막(11)은, 제1 유기막(10) 및 제2 유기막(12) 사이에 끼워져 있기 때문에, 부식으로부터 보호되어 있다.
보호막(13)은, 예를 들면 CVD법에 의해서 형성된다. 이 때문에, 보호막(13)을 형성한 직후의 상태에서는, 보호막(13)은, 광전 변환 소자 어레이(7)의 표면 전체를 덮도록 형성되어 있다. 그 때문에, 본딩 패드(5)를 노출시키기 위해서, 보호막(13)은, 광전 변환 소자 어레이(7)의 본딩 패드(5)보다도 내측의 위치에서 절단 되어, 외측의 보호막(13)은, 제거된다. 후술하는 바와 같이, 보호막(13)은, 수지 프레임(9)의 중앙부 부근에서 레이저광에 의해 절단(가공)되고, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a)는, 수지 프레임(9)에 의해서 고정된다. 이것에 의해, 보호막(13)이 외부 가장자리(13a)로부터 벗겨지는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 보호막(13)의 절단에는, 예를 들면 탄산 가스 레이저(CO2 레이저)나 초단(超短) 펄스(나노초(nano秒)나 피코초(pico秒))의 반도체 레이저 등을 이용할 수 있다. 탄산 가스 레이저를 이용함으로써, 한 번의 주사(走査)(단시간)에 의해 보호막(13)의 절단이 가능하게 되어, 생산성이 향상된다. 또, 광전 변환 소자 어레이(7), 본딩 패드(5), 및 신틸레이터층(8) 등으로의 악영향이란, 예를 들면 탄산 가스 레이저나 초단 펄스 레이저를 이용하는 경우에는, 열적인 데미지이다.
보호막(13)의 외부 가장자리(13a)는, 수지 프레임(9) 상에 위치하고 있으며, 수지 프레임(9)을 따라서 배치된 피복 수지층(14)에 의해서 수지 프레임(9)과 함께 코팅되어 있다. 피복 수지층(14)에는, 보호막(13) 및 수지 프레임(9)으로의 접착성이 양호한 수지, 예를 들면 아크릴계 접착제 등을 이용할 수 있다. 또, 피복 수지층(14)에는, 수지 프레임(9)과 동일한 실리콘 수지를 이용해도 괜찮다. 혹은, 수지 프레임(9)에 피복 수지층(14)과 동일한 아크릴계 접착제를 이용해도 괜찮다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 수지 프레임(9) 및 보호막(13)의 각부(角部)(코너 부분)에 대해서 설명한다. 도 3에서는, 수지 프레임(9) 및 보호막(13)의 각부 의 상태를 이해하기 쉽도록, 피복 수지층(14)의 도시를 일부 생략하고 있다.
상세는 후술하지만, 방사선 검출기(1)의 제조 공정에서 레이저광이 수지 프레임(9) 상의 보호막(13)에 조사됨으로써, 보호막(13)의 레이저광이 조사된 부분이, 절단 제거되어 있다. 여기서, 보호막(13)은, 매우 얇기 때문에, 탄산 가스 레이저의 레이저광에 의해, 수지 프레임(9)의 일부도 함께 절단 제거되어 있다. 이것에 의해, 수지 프레임(9)의 중앙 부근에는, 홈부(대응 영역)(9a)가 형성되어 있다. 보호막(13)의 외부 가장자리(13a), 및, 수지 프레임(9)에서 보호막(13)의 외부 가장자리(13a)에 대응하는 홈부(9a)는, 레이저광에 의해서 가공된 상태로 되어 있다. 여기서, 홈부(9a)의 깊이(높이) d3는, 수지 프레임(9)의 높이 d1의 1/3 이하로 되어 있다. 이것에 의해, 수지 프레임(9)의 하부에 위치하는 광전 변환 소자 어레이(7)에 대한 레이저광에 의한 악영향이 억제되어 있다.
도 3에 나타내어지는 바와 같이, 레이저광에 의해서 가공된 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)는, 신틸레이터층(8)의 적층 방향 A로부터 본 경우에, 외측으로 볼록한 호 모양의 각부(도 3에 나타내는 영역 B 참조)를 가지는 대략 직사각형 고리 모양으로 형성되어 있다. 또, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)는, 적층 방향 A로부터 본 경우에, 미세한 파형상(波形狀)으로 되어 있다. 즉, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)의 표면은, 예를 들면 커터등의 칼날에 의한 평탄한 절단면과는 달리, 미소(微小)한 요철 형상을 가지는 것으로 되어 있다. 이것에 의해, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)와 피복 수지층(14)과의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)와 피복 수지층(14)와의 접착을 보다 강고하게 할 수 있다.
다음으로, 도 4~도 8을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 방사선 검출기(1)의 제조 방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 4의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 광전 변환 소자 어레이(7)를 준비한다. 이어서, 도 4의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 수광부(3)를 덮는 광전 변환 소자 어레이(7) 상의 영역에서, Tl를 도프한 CsI의 기둥 모양 결정을 예를 들면 증착법에 의해 600㎛ 정도의 두께로 성장시킴으로써, 신틸레이터층(8)을 형성(적층)한다.
또, 도 5의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 수지 프레임(9)을, 광전 변환 소자 어레이(7) 상에 형성한다. 구체적으로는, 신틸레이터층(8)의 적층 방향 A로부터 본 경우에, 신틸레이터층(8)과 본딩 패드(5)와의 사이를 통과하고 또한 신틸레이터층(8)을 포위하도록, 수지 프레임(9)을 형성한다. 보다 구체적으로는, 제1 거리 D1이 1mm 이하가 되고, 제2 거리 D2가 5mm 이상이 되는 위치에, 수지 프레임(9)을 형성한다. 수지 프레임(9)의 형성에는, 예를 들면 자동 X－Y 코팅 장치를 이용할 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 광전 변환 소자 어레이(7) 상에 신틸레이터층(8) 및 수지 프레임(9)이 형성된 것을 가리켜, 간단히「기판」이라고 한다.
신틸레이터층(8)을 형성하는 CsI는, 흡습성이 높고, 노출한 그대로 두면 공기 중의 수증기를 흡습하여 용해해 버린다. 그래서, 예를 들면 CVD법에 의해서, 기판 전체의 표면을, 두께 5~25㎛의 폴리파라크실렌으로 피복한다. 이것에 의해, 도 5의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제1 유기막(10)이 형성된다.
이어서, 도 6의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 방사선이 입사하는 입사면(방사선 검출기(1)의 신틸레이터층(8)이 형성되는 측의 면)측의 제1 유기막(10)의 표면에, 0.2㎛두께의 Al막을 증착법에 의해 적층하는 것에 의해서, 무기막(금속막)(11)을 형성한다. 이어서, 무기막(11)이 형성된 기판 전체의 표면을, 재차 CVD법에 의해서, 두께 5~25㎛의 폴리파라크실렌으로 피복한다. 이것에 의해, 도 6의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제2 유기막(12)이 형성된다. 제2 유기막(12)에는, 무기막(11)의 부식에 의한 열화를 막는 역할이 있다. 이상의 처리에 의해, 보호막(13)이 형성된다. 보호막(13)의 수지 프레임(9)의 대략 중앙 부분 보다도 외측의 부분(본딩 패드(5)를 덮는 부분)은, 후단(後段)의 처리에 의해서 제거된다. 이 때문에, 광전 변환 소자 어레이(7)의 측면 및 광전 변환 소자 어레이(7)의 신틸레이터층(8)이 적층되는 측과는 반대측의 표면에는, 제1 유기막(10) 및 제2 유기막(12)을 형성하지 않아도 좋다.
이어서, 도 7에 나타내어지는 바와 같이, 수지 프레임(9)을 따라서, 레이저광(L)을 조사하여, 보호막(13)을 절단한다. 구체적으로는, 표면에 보호막(13)이 형성된 기판 전체를 실은 스테이지(미도시)에 대해서, 레이저광(L)을 조사하는 레이저광 헤드(미도시)를 이동시킴으로써, 레이저광(L)을 수지 프레임(9)을 따라서 끊지 않고 단번에 주사한다. 보다 구체적으로는, 수지 프레임(9)의 대략 중앙 부분(가장 두께가 있는 부분)을 따라서, 레이저광(L)을 주사한다. 이것에 의해, 수지 프레임(9)의 하부의 광전 변환 소자 어레이(7)에 대한 레이저광에 의한 악영향을 억제할 수 있다.
여기서, 수지 프레임(9)의 각부 부근에서는, 레이저광(L)의 주사 방향을 전환하기 위해서 주사 속도를 감속할 필요가 있다. 주사 속도가 감속된 수지 프레임(9) 상의 위치에서는, 레이저광의 조사량이 많게 되기 때문에 홈부(9a)의 깊이가 크게 된다. 이것에 의해, 수지 프레임(9)의 하부의 광전 변환 소자 어레이(7)에 대한 레이저광에 의한 악영향이 크게 되는 문제가 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 홈부(9a)가, 각부에서 외측으로 볼록한 호 모양(이른바 R형상)이 되도록, 레이저광(L)을 주사 시키므로, 각부에서의 레이저광(L)의 주사 속도의 감속 정도를 줄이거나, 혹은, 레이저광(L)의 주사 속도를 감속하지 않고 각부를 가공할 수 있다. 이것에 의해, 수지 프레임(9)의 각부 부근에서, 수지 프레임(9)의 하부의 광전 변환 소자 어레이(7)에 대한 레이저광에 의한 악영향을 억제할 수 있다.
또, 수지 프레임(9)을 따라서 끊지 않고 단번에 레이저광(L)을 주사하는 경우에는, 레이저 조사의 개시 위치와 종료 위치에서 2중으로 레이저 조사가 된다. 이 때문에, 수지 프레임(9)의 홈부(9a)의 깊이가 크게 되어, 수지 프레임(9)의 하부의 광전 변환 소자 어레이(7)에 심각한 악영향을 주어 버릴 우려가 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 1회의 레이저광(L)의 조사에 의해 생기는 홈부(9a)의 깊이 d3가 수지 프레임(9)의 높이 d1의 1/3 이하가 되도록, 레이저광(L)의 조사 위치나 조사 강도 등이 제어된다. 이것에 의해, 동일 위치에 2중으로 레이저 조사가 되어도, 홈부(9a)의 깊이가 그만큼 크게 되지 않아, 수지 프레임(9)의 하부의 광전 변환 소자 어레이(7)에 심각한 악영향을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 도 8의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 보호막(13)에서의 레이저광(L)에 의한 절단부로부터 외측의 부분(입사면과 반대측의 부분을 포함함)을 제거하는 것에 의해서, 본딩 패드(5)를 노출시킨다. 이어서, 도 8의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 수지 프레임(9)을 따라서, 보호막(13)의 외부 가장자리(13a) 및 수지 프레임(9)을 덮도록, 자외선 경화형의 아크릴 수지 등의 피복 수지를 코팅한다. 그 후, 자외선 조사에 의해서, 피복 수지를 경화시킴으로써, 피복 수지층(14)을 형성한다.
또, 피복 수지층(14)을 마련하지 않아도, 보호막(13)은, 수지 프레임(9)을 매개로 하여 광전 변환 소자 어레이(7)에 밀착된다. 그러나, 피복 수지층(14)을 형성하는 것에 의해서, 제1 유기막(10)을 포함하는 보호막(13)이 수지 프레임(9)과 피복 수지층(14) 사이에 끼워넣어져 고정되어, 광전 변환 소자 어레이(7) 상으로의 보호막(13)의 밀착성이 보다 한층 향상된다. 따라서, 보호막(13)에 의해 신틸레이터(8a)가 밀봉되므로, 신틸레이터(8a)로의 수분의 침입을 확실히 막을 수 있어, 신틸레이터(8a)의 흡습 열화(劣化)에 의한 소자의 해상도 저하를 막을 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 방사선 검출기(1)의 동작에 대해 설명한다. 입사면측으로부터 입사한 X선(방사선)은, 보호막(13)을 투과하여 신틸레이터(8a)에 이른다. 이 X선은, 신틸레이터(8a)에 의해서 흡수되고, 신틸레이터(8a)에 의해서 X선의 광량에 비례한 광이 방사된다. 방사된 광 중, X선의 입사 방향에 역행한 광은, 무기막(11)에서 반사된다. 이 때문에, 신틸레이터(8a)에서 발생한 광의 거의 모두가, 패시베이션막(6)을 매개로 하여 광전 변환 소자(3a)에 입사한다. 각각의 광전 변환 소자(3a)는, 광전 변환에 의해, 입사한 광의 광량에 대응하는 전기신호를 생성하고, 일정 시간 축적한다. 이 광의 광량은, 입사하는 X선의 광량에 대응하고 있다. 즉, 각각의 광전 변환 소자(3a)에 축적되는 전기신호는, 입사하는 X선의 광량에 대응하게 된다. 따라서, 이 전기신호에 의해서, X선 화상에 대응하는 화상 신호가 얻어진다. 광전 변환 소자(3a)에 축적된 화상 신호는, 신호선(4)을 매개로 하여 본딩 패드(5)로부터 순서대로 읽어내어져 외부로 전송된다. 전송된 화상 신호는, 소정의 처리 회로에 의해 처리되는 것에 의해서, X선 화상이 표시된다.
이상 설명한 방사선 검출기(1)에서는, 수지 프레임(9) 상의 보호막(13)은, 레이저광에 의해 절단(가공)된다. 레이저광에 의한 가공에는, 커터에 의한 절단과 비교하여 숙련의 기술이 필요하게 되지 않으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또, 레이저광에 의하면, 수작업에 의한 경우 보다도 정밀도 좋게 보호막(13)을 절단하는 것이 가능하기 때문에, 수지 프레임(9)을 소형화할 수 있다. 또, 수지 프레임(9)은, 신틸레이터층(8) 및 본딩 패드(5)로부터 이간하여 형성되어 있으므로, 제조시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층(8) 및 본딩 패드(5)로의 악영향을 억제할 수 있다. 한편으로, 수지 프레임(9)을 신틸레이터층(8)에 극력(極力) 접근하여 배치함으로써, 신틸레이터층(8)의 유효 면적의 대형화도 도모되어진다. 따라서, 방사선 검출기(1)에 의하면, 장치(방사선 검출기(1)를 포함하는 방사선 검출 장치)의 소형화 및 신틸레이터층(8)의 유효 면적의 대형화를 양립함과 아울러, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 관한 방사선 검출기(1)의 제조 방법에 의하면, 레이저광에 의해서 수지 프레임(9) 상의 보호막(13)을 절단하므로, 커터에 의한 절단과 비교하여 숙련의 기술이 필요하게 되지 않아, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또, 레이저광에 의해서, 정밀도 좋게 보호막(13)을 절단하는 것이 가능하기 때문에, 수지 프레임(9)을 소형화할 수 있다. 또, 수지 프레임(9)을, 신틸레이터층(8) 및 본딩 패드(5)로부터 이간하여 형성함으로써, 보호막(13) 절단시에서의 레이저광에 의한 신틸레이터층(8) 및 본딩 패드(5)로의 악영향을 억제할 수 있다. 한편으로, 수지 프레임(9)을 신틸레이터층(8)에 가까이 하여 형성함으로써, 신틸레이터층(8)의 유효 면적의 대형화도 도모되어진다.
이상, 본 발명을 그 실시 형태에 근거하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 이상의 설명에서는, 보호막(13)으로서 폴리파라크실렌제의 유기막(10, 12)의 사이에 무기막(11)을 사이에 끼워넣는 구조의 것에 대해 설명했지만, 제1 유기막(10)과 제2 유기막(12)의 재료는 다른 것이라도 좋다. 또, 무기막(11)으로서 부식에 강한 재료를 사용하고 있는 경우는, 제2 유기막(12) 자체를 마련하지 않아도 좋다. 또, 수광부(3)로서 복수의 광전 변환 소자(3a)가 2차원으로 배열된 것에 대해서 설명했지만, 수광부(3)는, 복수의 광전 변환 소자(3a)가 1차원으로 배열된 것이라도 좋다. 그리고, 본딩 패드(5)는, 직사각형 모양의 방사선 검출기(1)의 2변이 아니고 3변에 형성되는 경우도 있다. 또, 상기 실시 형태에서는, 레이저광 헤드를 이동시켜 레이저 가공하는 방법에 대해 설명했지만, 방사선 검출기(1)를 재치(載置)하는 스테이지를 이동시켜 수지 프레임(9) 및 보호막(13)을 레이저 가공해도 괜찮다.
1 - 방사선 검출기
2 - 기판
3 - 수광부 3a - 광전 변환 소자
4 - 신호선 5 - 본딩 패드
6 - 패시베이션막 7 - 광전 변환 소자 어레이
8 - 신틸레이터층 8a - 신틸레이터
8b - 둘레 가장자리부 9 - 수지 프레임
9a - 홈부(대응 영역) 10 - 제1 유기막
11 - 무기막(금속막) 12 - 제2 유기막
13 - 보호막 13a - 보호막(13)의 외부 가장자리
14 - 피복 수지층 D1 - 제1 거리
D2 - 제2 거리 d, d1, d3 - 높이
d2 - 폭 E1 - 수지 프레임(9)의 내부 가장자리
E2 - 수지 프레임(9)의 외부 가장자리
E3 - 신틸레이터층(8)의 외부 가장자리
E4 - 광전 변환 소자 어레이(7)의 외부 가장자리
3 - 수광부 3a - 광전 변환 소자
4 - 신호선 5 - 본딩 패드
6 - 패시베이션막 7 - 광전 변환 소자 어레이
8 - 신틸레이터층 8a - 신틸레이터
8b - 둘레 가장자리부 9 - 수지 프레임
9a - 홈부(대응 영역) 10 - 제1 유기막
11 - 무기막(금속막) 12 - 제2 유기막
13 - 보호막 13a - 보호막(13)의 외부 가장자리
14 - 피복 수지층 D1 - 제1 거리
D2 - 제2 거리 d, d1, d3 - 높이
d2 - 폭 E1 - 수지 프레임(9)의 내부 가장자리
E2 - 수지 프레임(9)의 외부 가장자리
E3 - 신틸레이터층(8)의 외부 가장자리
E4 - 광전 변환 소자 어레이(7)의 외부 가장자리
Claims (4)
1차원 또는 2차원으로 배열된 복수의 광전 변환 소자를 포함하는 수광부, 및 상기 광전 변환 소자와 전기적으로 접속되고 또한 상기 수광부의 외측에 배치된 복수의 본딩 패드를 가지는 광전 변환 소자 어레이를 준비하고, 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터층을, 상기 수광부를 덮도록 상기 광전 변환 소자 어레이 상에 적층하는 공정과,
상기 신틸레이터층의 적층 방향으로부터 본 경우에, 상기 신틸레이터층 및 상기 본딩 패드로부터 이간하여 상기 신틸레이터층과 상기 본딩 패드와의 사이를 통과하고 또한 상기 신틸레이터층을 포위하도록, 상기 광전 변환 소자 어레이 상에 수지 프레임을 형성하는 공정과,
적어도 상기 광전 변환 소자 어레이의 상기 신틸레이터층이 적층되는 측의 표면 전체를 덮도록 보호막을 형성하는 공정과,
상기 수지 프레임의 중앙 부분을 따라서 레이저광을 끊지 않고 단번에 주사하면서 조사함으로써, 상기 보호막을 절단함과 아울러 상기 수지 프레임의 일부를 절단 제거하고, 상기 보호막의 외측의 부분을 제거함과 아울러 상기 수지 프레임의 중앙 부분에 홈부를 형성하는 공정과,
상기 보호막의 외부 가장자리를 덮도록, 상기 수지 프레임을 따라서 피복 수지층을 형성하는 공정을 가지며,
상기 보호막의 외측의 부분을 제거함과 아울러 상기 수지 프레임의 중앙 부분에 홈부를 형성하는 공정에서, 상기 적층 방향으로부터 본 경우에, 상기 보호막의 외부 가장자리 및 상기 홈부가 각부(角部)에서 외측으로 볼록한 호(弧) 모양이 되도록, 상기 레이저광을 조사하는, 방사선 검출기의 제조 방법.
상기 신틸레이터층의 적층 방향으로부터 본 경우에, 상기 신틸레이터층 및 상기 본딩 패드로부터 이간하여 상기 신틸레이터층과 상기 본딩 패드와의 사이를 통과하고 또한 상기 신틸레이터층을 포위하도록, 상기 광전 변환 소자 어레이 상에 수지 프레임을 형성하는 공정과,
적어도 상기 광전 변환 소자 어레이의 상기 신틸레이터층이 적층되는 측의 표면 전체를 덮도록 보호막을 형성하는 공정과,
상기 수지 프레임의 중앙 부분을 따라서 레이저광을 끊지 않고 단번에 주사하면서 조사함으로써, 상기 보호막을 절단함과 아울러 상기 수지 프레임의 일부를 절단 제거하고, 상기 보호막의 외측의 부분을 제거함과 아울러 상기 수지 프레임의 중앙 부분에 홈부를 형성하는 공정과,
상기 보호막의 외부 가장자리를 덮도록, 상기 수지 프레임을 따라서 피복 수지층을 형성하는 공정을 가지며,
상기 보호막의 외측의 부분을 제거함과 아울러 상기 수지 프레임의 중앙 부분에 홈부를 형성하는 공정에서, 상기 적층 방향으로부터 본 경우에, 상기 보호막의 외부 가장자리 및 상기 홈부가 각부(角部)에서 외측으로 볼록한 호(弧) 모양이 되도록, 상기 레이저광을 조사하는, 방사선 검출기의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저광은, 탄산 가스 레이저 또는 초단(超短) 펄스의 반도체 레이저인, 방사선 검출기의 제조 방법.
상기 레이저광은, 탄산 가스 레이저 또는 초단(超短) 펄스의 반도체 레이저인, 방사선 검출기의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 수지 프레임의 중앙 부분을 따라서 레이저광을 끊지 않고 단번에 주사하면서 조사하는 것은, 상기 레이저광을 조사하는 레이저광 헤드를 이동시킴으로써 행해지는, 방사선 검출기의 제조 방법.
상기 수지 프레임의 중앙 부분을 따라서 레이저광을 끊지 않고 단번에 주사하면서 조사하는 것은, 상기 레이저광을 조사하는 레이저광 헤드를 이동시킴으로써 행해지는, 방사선 검출기의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 수지 프레임의 중앙 부분을 따라서 레이저광을 끊지 않고 단번에 주사하면서 조사하는 것은, 상기 방사선 검출기를 재치(載置)하는 스테이지를 이동시킴으로써 행해지는, 방사선 검출기의 제조 방법.
상기 수지 프레임의 중앙 부분을 따라서 레이저광을 끊지 않고 단번에 주사하면서 조사하는 것은, 상기 방사선 검출기를 재치(載置)하는 스테이지를 이동시킴으로써 행해지는, 방사선 검출기의 제조 방법.
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