TW201506434A - 放射線檢測器及其製造方法 - Google Patents

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Katsuhisa Homma
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Toshiba Kk
Toshiba Electron Tubes & Devic
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    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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    • H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier

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Abstract

本發明提供一種放射線檢測器之製造方法及放射線檢測器。 實施形態大體上係關於一種放射線檢測器之製造方法及放射線檢測器。 本發明提供一種可維持防濕構造之可靠性，且可使放射線檢測器小型化之放射線檢測器之製造方法及放射線檢測器。 實施形態之放射線檢測器之製造方法之特徵在於包括：陣列基板形成步驟，其形成陣列基板，該陣列基板係於基板上二維地排列光電轉換元件而成；閃爍體層形成步驟，其形成閃爍體層，該閃爍體層覆蓋上述陣列基板之排列有上述光電轉換元件之區域，且將放射線轉換為螢光；防濕體形成步驟，其使金屬成形而形成防濕體，該防濕體包括與上述陣列基板之包圍上述閃爍體層之部分相對向之接著面；接著步驟，其係以於凸緣部與上述陣列基板之間之對向接著部及該對向接著部自上述凸緣部之外緣溢出至外側之區域，形成接著劑自上述陣列基板較上述凸緣部更高地突出之溢出部之方式，藉由具有邊框部之加壓治具對上述凸緣部進行加壓，而使上述防濕體與上述陣列基板接著，上述邊框部形成有與上述凸緣部之上述對向接著部之相反側之面相對向之加壓面。

Description

放射線檢測器及其製造方法
本申請案基於日本專利申請案、特願2013-119455(申請日：2013年6月6日)，自該申請案享有優先之利益。本申請案藉由參照該申請案而包含該申請案之全部內容。
實施形態大體上係關於一種放射線檢測器之製造方法及放射線檢測器。
作為新一代之X射線診斷用檢測器，開發出一種使用主動矩陣之平面形X射線檢測器。藉由對照射至該X射線檢測器之X射線進行檢測，而將X射線攝影圖像、或即時之X射線圖像以數位信號之形式輸出。於該X射線檢測器中，藉由閃爍體層使X射線轉換為可見光即螢光，並利用非晶矽(a-Si)光電二極體、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)感測器、或CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)等光電轉換元件將該螢光轉換為信號電荷，藉此取得圖像。
作為閃爍體層之材料，通常使用碘化銫(CsI)：鈉(Na)、碘化銫(CsI)：鉈(Tl)、碘化鈉(NaI)或氧硫化釓(Gd2O2S)等。閃爍體層係藉由切割等形成溝槽，或者藉由蒸鍍法以形成柱狀構造之方式進行堆積，藉此可提高解像度特性。作為閃爍體之材料，如上所述般有各種材料，根據用途或所需之特性分別使用。
為了提高螢光之利用效率而改善感度特性，存在於閃爍體層之 上表面形成反射膜之情形。即，藉由反射膜使於閃爍體層發光之螢光中之朝向光電轉換元件之相反側的螢光反射，從而使到達至光電轉換元件側之螢光增多。
反射膜係藉由如下等方法而形成：於閃爍體層上成膜銀合金或鋁等螢光反射率較高之金屬層之方法、或塗佈包含TiO2等光散射性物質與黏合劑樹脂之光散射反射性之反射膜並進行乾燥之方法。又，不形成於閃爍體層上，而使鋁等具有金屬表面之反射板密接於閃爍體層而使閃爍體光反射之方式亦正被實用化。
用以保護閃爍體層或反射層(或者反射板等)不受外部氛圍損害而抑制因濕度等導致特性劣化之防濕構造係於使檢測器成為實用性製品之方面而言為重要之構成要素。尤其是於將作為相對於濕度劣化較大之材料之CsI：Tl膜或CsI：Na膜作為閃爍體層之情形時，要求較高之防濕性能。
作為防濕構造，有使用聚對二甲苯(Poly-para-Xylylene)(以下簡略記載為parylene)之CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)膜之方法、或藉由包圍構件包圍閃爍體之周圍並利用與防濕層之組合進行密封之構造等。作為可獲得更高之防濕性能之構造，已知有如下等構造：將防濕性能優異之鋁箔等加工成包含閃爍體層之帽狀，並將其凸緣部與基板接著密封。利用該防濕構造，於在接著層使用添加有無機填料之密封材料之情形時，亦可獲得更優異之防濕性能。
使用包含閃爍體層之帽形狀等之防濕體並將防濕體之凸緣部及基板接著密封之防濕構造於可確保較高之防濕性能方面明顯較其他方法優異。於該防濕構造中，為了充分穩定地確保帽形狀等之防濕體之凸緣部與基板之密封性，且保證較高之可靠性，較為重要的是充分地增大介置於防濕體之凸緣部與基板之間之接著劑之塗佈量，此外充分 地增大用以使凸緣部與基板密接之加壓力。
然而，若滿足此種2個條件，則必然地接著劑會自防濕體之凸緣部溢出，而於凸緣部之周邊之基板上形成過剩之接著層之溢出(擴展)。若該接著層之溢出到達至形成於防濕構造之周邊部之基板上之電極連接用引出片焊墊(TAB Pad)部等，則無法實現焊墊部與FPC(Flexible Print Circuit，可撓性印刷基板)之連接。
為了避免此種不良情況，必須於防濕體之凸緣部之外側端與電極連接用(引出片(TAB)等)之焊墊(Pad)之間設置一定以上之間隔。考慮到防濕體與基板之貼合之位置偏差(例如±1mm左右)、及接著劑之溢出寬度(例如最大為3mm左右)，必需如下設計：將防濕體之帽檐部外側端與電極連接用(TAB等)之Pad部之間隔確保為例如4mm以上。於電極連接用(TAB等)之Pad部於信號線側(通常為X-TAB)與控制線側(通常為Y-TAB)分別位於兩側之情形時，為了達成上述目的，例如必須縱橫分別為8mm之尺寸。
此種防濕體周邊部所需之尺寸相對於相同之有效像素區域或形成於其上之閃爍體層之區域尺寸，會使作為放射線檢測器之外形尺寸增大，從而阻礙作為放射線檢測器之小型化設計。又，放射線檢測器之整體尺寸過分地變大會導致檢測器之重量亦過分地增大。於尤其要求輕量化及小型化設計之可攜型(portable)放射線檢測器等中，成為重大之缺陷。
為了抑制接著層之溢出，而考慮減少接著劑之塗佈量、或減弱加壓力之方法，但於該情形時，防濕體之凸緣部與基板之接著密封容易變得不充分，從而高溫高濕試驗或冷熱環境下之接著部之可靠性容易產生問題。
因此，實施形態之目的在於維持防濕構造之可靠性，並且使放射線檢測器小型化。
為了達成上述目的，實施形態之放射線檢測器之製造方法之特徵在於包括：陣列基板形成步驟，其形成陣列基板，該陣列基板係於基板上二維地排列光電轉換元件而成；閃爍體層形成步驟，其形成閃爍體層，該閃爍體層覆蓋上述陣列基板之排列有上述光電轉換元件之區域，且將放射線轉換為螢光；防濕體形成步驟，其係使金屬成形而形成防濕體，該防濕體包括與上述陣列基板之包圍上述閃爍體層之部分相對向之接著面；及接著步驟，其係以於上述接著面(凸緣部)與上述陣列基板之間之對向接著部及該對向接著部自上述凸緣部之外緣溢出至外側之區域，形成接著劑自上述陣列基板較上述凸緣部更高地突出之溢出部之方式，藉由具有邊框部之加壓治具對上述凸緣部進行加壓，而使上述防濕體與上述陣列基板接著，上述邊框部形成有與上述凸緣部之上述對向接著部之相反側之面相對向之加壓面。
又，實施形態之放射線檢測器之特徵在於包括：陣列基板，其係於基板上二維地排列光電轉換元件而成；閃爍體層，其覆蓋上述陣列基板之排列有上述光電轉換元件之區域，且將放射線轉換為螢光；防濕體，其係覆蓋上述閃爍體層之金屬之成形體，且包括與上述陣列基板之包圍上述閃爍體層之部分相對向之凸緣部；及接著層，其於上述凸緣部與上述陣列基板之間之對向接著部及該對向接著部自上述凸緣部之外緣溢出至外側之區域，具有自上述陣列基板較上述凸緣部更高地突出之溢出部，而使上述防濕體與上述陣列基板接著。
根據上述實施形態，可維持防濕構造之可靠性，且可使放射線檢測器小型化。
10‧‧‧放射線檢測裝置
11‧‧‧放射線檢測器
12‧‧‧陣列基板
13‧‧‧閃爍體層
14‧‧‧反射膜
15‧‧‧防濕體
16‧‧‧玻璃基板
18‧‧‧控制線
19‧‧‧資料線
20‧‧‧像素
21‧‧‧光電二極體
22‧‧‧薄膜電晶體
23‧‧‧閘極電極
24‧‧‧源極電極
25‧‧‧汲極電極
26‧‧‧端子群
27‧‧‧儲存電容器
28‧‧‧保護膜
29‧‧‧焊墊
30‧‧‧電路基板
31‧‧‧支持板
32‧‧‧可撓性基板
33‧‧‧積分放大器
34‧‧‧A/D轉換器
35‧‧‧列選擇電路
36‧‧‧圖像合成電路
38‧‧‧並聯/串聯轉換器
39‧‧‧閘極驅動器
50‧‧‧凸緣部
51‧‧‧頂板部
52‧‧‧斜面部
62‧‧‧引線
80‧‧‧接著托盤
81‧‧‧邊框部
82‧‧‧凹部
84‧‧‧接著托盤
85‧‧‧邊框部
86‧‧‧凹部
90‧‧‧接著層
91‧‧‧對向接著部
92‧‧‧溢出部
93‧‧‧迴繞部
94‧‧‧接著劑
圖1係一實施形態之放射線檢測裝置之模式性立體圖。
圖2係一實施形態之放射線檢測器之陣列基板之電路圖。
圖3係一實施形態之放射線檢測裝置之方塊圖。
圖4係一實施形態之放射線檢測器之剖面之局部放大剖面圖。
圖5係一實施形態之放射線檢測器之俯視圖。
圖6係一實施形態之放射線檢測器之側視圖。
圖7係一實施形態之放射線檢測器之外周部附近之放大剖面圖。
圖8係一實施形態之變化例之放射線檢測器之外周部附近的放大剖面圖。
圖9係一實施形態之防濕體與陣列基板之接著時之模式性剖面圖。
圖10係表示於一實施形態中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著層向防濕體之凸緣部外側之溢出寬度之試製評價結果的曲線圖。
圖11係表示於一實施形態中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著劑向防濕體之凸緣部外側之溢出高度之試製評價結果的曲線圖。
圖12係比較例中之防濕體與陣列基板之接著時之模式性剖面圖。
圖13係表示於一實施形態之比較例中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著層向防濕體之凸緣部外側之溢出寬度之試製評價結果的曲線圖。
圖14係表示於一實施形態之比較例中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著劑向防濕體之凸緣部外側之溢出高度之試製評價結果的曲線圖。
圖15係表示一實施形態及比較例中之高溫高濕試驗及冷熱循環試驗之評價試樣之概要的表。
圖16係一實施形態及比較例中之高溫高濕試驗結果之表。
圖17係表示一實施形態及比較例中之高溫高濕試驗中之解像度 特性之試驗結果的曲線圖。
圖18係一實施形態及比較例中之冷熱可靠性試驗結果之表。
圖19係表示於一實施形態及比較例中之冷熱可靠性試驗中有無產生異常之曲線圖。
圖20係表示一實施形態及變化例之試樣之接著層製作條件的表。
圖21係表示一實施形態及變化例之試樣之高溫高濕試驗之結果的表。
圖22係一實施形態及變化例之試樣之冷熱可靠性試驗結果之表。
圖23係表示一實施形態及變化例之試樣之高溫高濕試驗中之解像度特性之試驗結果的曲線圖。
圖24係表示於一實施形態及變化例之試樣之冷熱可靠性試驗中有無產生異常之曲線圖。
圖1係一實施形態之放射線檢測裝置之模式性立體圖。圖2係本實施形態之放射線檢測器之陣列基板之電路圖。圖3係本實施形態之放射線檢測裝置之方塊圖。圖4係本實施形態之放射線檢測器之剖面的局部放大剖面圖。圖5係本實施形態之放射線檢測器之俯視圖。圖6係本實施形態之放射線檢測器之側視圖。
本實施形態之放射線檢測器11係對作為放射線圖像之X射線圖像進行檢測之X射線平面感測器，例如可用於普通醫療用途等。放射線檢測裝置10包括該放射線檢測器11、支持板31、電路基板30及可撓性基板32。放射線檢測器11包含陣列基板12及閃爍體層13。放射線檢測器11對入射之X射線進行檢測並將其轉換為螢光，且將該螢光轉換為電信號。放射線檢測裝置10驅動放射線檢測器11，且輸出自放射線檢 測器11輸出之電信號作為圖像資訊。放射線檢測裝置10所輸出之圖像資訊係顯示於外部之顯示器等。
陣列基板12係將螢光轉換為電信號之光電轉換基板。陣列基板12包含玻璃基板16。於玻璃基板16之表面，呈正方格子狀排列有複數個微細之像素20。像素20係排列於例如對角線之長度為13英吋之長方形之像素區域(工作區域)內。各個像素20包含薄膜電晶體22與光電二極體21。又，於玻璃基板16之表面，控制線18沿著排列有像素20之正方格子之列，於各像素20之間延伸。進而，於玻璃基板16之表面，資料線19沿著排列有像素20之正方格子之行，於各像素20之間延伸。閃爍體層13係形成於陣列基板12之排列有像素20之區域之表面。
閃爍體層13係設置於例如14×17英吋大小之陣列基板12之表面，當X射線入射時產生可見光區域之螢光。所產生之螢光到達至陣列基板12之表面。
閃爍體層13係藉由真空蒸鍍法將例如碘化銫(CsI)：鉈(Tl)、或碘化鈉(NaI)：鉈(Tl)等形成為柱狀構造而成者。例如，於閃爍體層13使用CsI：Tl之蒸鍍膜，其膜厚約為600μm。CsI：Tl之柱狀構造結晶之柱(pillar)之粗細度於最表面例如為8~12μm左右。或者，亦可將氧硫化釓(Gd2O2S)螢光體粒子與黏合劑材料混合，塗佈於陣列基板12上並進行焙燒及硬化，且利用切塊機進行切割等，藉此形成溝槽部，而形成為四角柱狀，從而形成閃爍體層13。於該等柱間，可封入大氣或抗氧化用之氮氣(N2)等惰性氣體，或者亦可設為真空狀態。
陣列基板12接收於閃爍體層13產生之螢光，並產生電信號。其結果，藉由入射之X射線於閃爍體層13產生之可見光圖像被轉換為以電信號之形式表現之圖像資訊。
放射線檢測器11係以形成有閃爍體層13之面之相反側之面與支持板31接觸之方式，支持於支持板31。電路基板30係配置於支持板31之 相對於放射線檢測器11之相反側。放射線檢測器11與電路基板30之間係藉由可撓性基板32而電性連接。
各個光電二極體21係經由作為開關元件之薄膜電晶體22而連接於控制線18及資料線19。又，於各個光電二極體21，並聯地連接有儲存電容器27。儲存電容器27係形成為矩形平板狀，且與各光電二極體21之下部相對向地設置。再者，儲存電容器27並非必需，亦存在光電二極體21之電容兼作為儲存電容器27之情形。
光電二極體21及並聯地連接於其之儲存電容器27連接於薄膜電晶體22之汲極電極25。薄膜電晶體22之閘極電極23連接於控制線18。薄膜電晶體22之源極電極24連接於資料線19。
排列之位於相同列之像素20之薄膜電晶體22之閘極電極23係連接於同一控制線18。排列之位於相同行之像素20之薄膜電晶體22之源極電極24係連接於同一資料線19。
相同列之像素20中之薄膜電晶體22之閘極電極23連接於相同之控制線18。相同行之像素20中之薄膜電晶體22之源極電極24連接於相同之資料線19。
各薄膜電晶體22擔負將藉由螢光入射至光電二極體21而產生之電荷儲存及釋放之切換功能。薄膜電晶體22係藉由作為具有結晶性之半導體材料之作為非晶質半導體之非晶矽(a-Si)、或作為多晶半導體之多晶矽(P-Si)等半導體材料構成至少一部分。
再者，於圖1及圖2中，像素僅記載有5列5行或4列4行，但實際上有更多，根據解像度、拍攝面積形成有所需之像素。
放射線檢測裝置10包括：放射線檢測器11、閘極驅動器39、列選擇電路35、積分放大器33、A/D(analog to digital，類比/數位)轉換器34、並聯/串聯轉換器38、及圖像合成電路36。閘極驅動器39連接於放射線檢測器11之各控制線18。閘極驅動器39控制各薄膜電晶體22之 動作狀態、即接通及斷開。積分放大器33連接於放射線檢測器11之各資料線19。
列選擇電路35連接於閘極驅動器39。並聯/串聯轉換器38連接於積分放大器33。A/D轉換器34連接於並聯/串聯轉換器38。A/D轉換器34連接於圖像合成電路36。
積分放大器33設置於例如連接放射線檢測器11與電路基板30之可撓性基板32上。其他元件設置於例如電路基板30上。
閘極驅動器39接收來自列選擇電路35之信號，而控制各薄膜電晶體22之動作狀態、即接通及斷開。亦即，依序變更控制線18之電壓。閘極驅動器39安裝於例如陣列基板12之表面之外周附近。列選擇電路35將用以選擇掃描X射線圖像之特定之列的信號發送至閘極驅動器39。積分放大器33將自放射線檢測面板通過資料線19而輸出之極其微小之電荷信號放大並輸出。
於陣列基板12之表面形成有絕緣性之保護膜28，該絕緣性之保護膜28覆蓋光電二極體21及薄膜電晶體22等檢測元件、以及控制線18及資料線19等金屬配線。閃爍體層13係以覆蓋排列有像素20之區域之方式，形成於保護膜28之表面。
多數情形時於閃爍體層13之表面設置有反射膜14。反射膜14使於閃爍體層13產生之螢光中之遠離陣列基板12者向陣列基板12側反射。藉此，增大到達至光電二極體21之螢光光量。
反射膜14係藉由使銀合金或鋁等螢光反射率較高之金屬於閃爍體層上成膜之方法而形成。或者，亦可為使鋁等具有金屬表面之反射板密接於閃爍體層13而成者，亦可塗佈形成包含TiO2等光散射性物質與黏合劑樹脂之漫反射性之反射膜14。再者，反射膜14係取決於放射線檢測器11所要求之解像度、亮度等特性，並非必需。
放射線檢測器11具備防濕構造。該防濕構造係將覆蓋閃爍體層13 及反射膜14之防濕體15接著密封於陣列基板12之表面而形成。
防濕體15係形成為中央部隆起之帽狀。防濕體15之周邊部分成為平坦之帶狀凸緣部50。凸緣部50係形成為包圍陣列基板12之表面之形成有閃爍體層13之區域之外側的帶狀。於凸緣部50之內側形成有頂板部51。頂板部51係較閃爍體層13略大之平板狀部分。於凸緣部50與頂板部51之間形成有斜面部52。
凸緣部50與陣列基板12相對向。凸緣部50與陣列基板12之間被接著。形成於陣列基板12上之閃爍體層13及反射膜14由防濕體15之頂板部51及斜面部52覆蓋。防濕體15保護閃爍體層13及反射膜14不受外部大氣或濕度影響。
防濕體15係由例如鋁或鋁合金之箔形成。作為本實施例，防濕體15係由0.1mm之AlN30-O材(純鋁系材料之退火材料)形成。凸緣部50之寬度例如為2.5mm。
於陣列基板12排列有控制線18及資料線19之各者之端部露出而成之焊墊29，從而形成端子群26。端子群26係沿著陣列基板12之邊排列。與控制線18相連之端子群26及與資料線19相連之端子群26係沿著不同之邊排列。該等端子群26經由可撓性基板32與電路基板30電性連接。
圖7係本實施形態之放射線檢測器之外周部附近之放大剖面圖。
自陣列基板12之中央部之取得X射線圖像之工作區域至排列於基板周邊部之焊墊29為止之各者延伸有引線62。於陣列基板12之最表層形成有0.2~0.3μm左右之無機膜與2μm左右之有機膜作為保護膜28。作為引線，有用以驅動TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)之控制線18、讀出與X射線圖像對應之電荷之資料線19、及用以施加用以使光電二極體21進行動作之偏壓電壓之偏壓線。
防濕體15與陣列基板12係藉由接著層90而接著。接著層90包含 對向接著部91與溢出部92。對向接著部91係形成於凸緣部50與陣列基板12之間。溢出部92係自凸緣部50之外緣向外側、即自凸緣部50之外緣向朝向陣列基板12之外緣之方向溢出之部分。接著層90之溢出部92自陣列基板12之表面突出。溢出部92之突出高度係於本例之情形時至少高於凸緣部50之與陣列基板12相對向之面。
圖8係本實施形態之變化例之放射線檢測器之外周部附近的放大剖面圖。
於該變化例中，溢出部92迴繞至凸緣部50之與對向接著部91為相反側之面。亦即，凸緣部50之外緣附近由對向接著部91與迴繞部93夾持。
繼而，對該放射線檢測器之製造方法進行說明。
首先，於玻璃基板16上形成像素20、控制線18、及資料線19等而製造陣列基板12。其次，於陣列基板12之表面形成閃爍體層13。又，將鋁或鋁合金之箔加壓成型，而預先獲得防濕體15。繼而，將防濕體15接著於陣列基板12。
圖9係本實施形態之防濕體與陣列基板之接著時之模式性剖面圖。
於防濕體15與陣列基板12之接著時，使用接著托盤(加壓治具)80。接著托盤80於周圍形成有供載置凸緣部50之邊框部81。於較邊框部81更靠內側形成有凹部82。防濕體15係以將凸緣部50載置於邊框部81上且將頂板部51及斜面部52配置於凹部82之狀態，被載置於接著托盤80。
邊框部81之寬度與凸緣部50之寬度大致相同。又，凹部82之大小與頂板部51及斜面部52之大小大致相同。因此，載置於接著托盤80之防濕體15之外周係以大致重疊於接著托盤80之外周之方式配置。凸緣部50及邊框部81之寬度例如均為2.5mm。考慮到防濕體15之尺寸之 誤差，亦可使邊框部之寬度較防濕體之凸緣之寬度略窄或略寬。
於載置於接著托盤80之防濕體15之凸緣部50之與陣列基板12相對向之面塗佈有接著劑94。接著劑94係藉由例如分注器而呈較凸緣部50之寬度細之帶狀遍及全周塗佈。接著劑94既可於將防濕體15載置於接著托盤80之狀態下塗佈，亦可將塗佈有接著劑94之防濕體15載置於接著托盤。
藉由在接著劑94被塗佈於凸緣部50之狀態下將接著托盤80向陣列基板12側壓抵，而將凸緣部50朝向陣列基板12加壓。接著劑94之塗佈量係設為於以特定之壓力將凸緣部50壓抵於陣列基板12時接著劑94自凸緣部50之外緣溢出之程度。於介隔接著劑94將凸緣部50安裝於陣列基板12之後，使接著劑94硬化。
於將防濕體15加壓於陣列基板12時，於較凸緣部50更靠外側之區域，至少除凸緣部50之附近以外，不存在邊框部81。亦即，於防濕體15之較凸緣部50之外緣靠外側，無抑制接著劑94之流動之構造。其結果，於將凸緣部50朝向陣列基板12加壓時自凸緣部50之外緣溢出之接著劑94沿接著托盤80之側面(緣面)擴展。因此，接著層90之溢出部向陣列基板12之表面方向外側之擴展被抑制得較小，但沿高度方向形成為凸形狀。尤其是於將防濕體15自鉛垂下方朝向鉛垂上方加壓於陣列基板12之情形時，即於溢出之接著劑94因重力而沿接著托盤80之側面下垂之情形時，接著劑94之溢出部分向表面方向外側之擴展進一步被抑制。
於以此方式形成防濕構造並完成放射線檢測器11後，經過如下步驟而完成放射線檢測裝置10，即，將信號處理電路之配線連接於資料線19之焊墊29，將控制電路之配線連接於控制線18之焊墊29，進行其他安裝步驟，且進行確認光電轉換元件或Pad有無連接異常之電氣試驗，組裝於殼體，進行X射線圖像試驗等。
繼而，對試製本實施形態之放射線檢測器11之例進行說明。
於閃爍體層13使用CsI：Tl之蒸鍍膜，使用膜厚約為600μm且CsI：Tl之柱狀構造結晶之柱(pillar)之粗細度於最表面為8~12μm左右者。閃爍體層13係藉由真空蒸鍍法於相當於14×17英吋大小之基板上形成CsI：Tl膜(600μmt)而成者。反射膜14係將混合TiO2之次微米粉體、黏合劑樹脂及溶劑而成之塗液塗佈於閃爍體層13上並進行乾燥而形成。
防濕體15係將厚度為0.1mm之AL箔加壓成形為於周邊部具有2.5mm寬度之帽檐部之構造而製成帽形狀。藉由分注器裝置於帽狀之防濕體15之凸緣部50塗佈接著劑94，並與形成有閃爍體膜13及反射膜14之基板貼合。接著劑94係利用環氧系材質之加熱硬化型、紫外線硬化型之兩者製作。接著劑94之比重約為1.4g/cc。接著劑94向帽狀防濕體15之凸緣部50之塗佈量係以0.4mg/mm、0.6mg/mm、0.8mg/mm、1.2mg/mm、1.6mg/mm之5個標準進行試製。
於該試製中，於防濕體15之凸緣部50與陣列基板12之接著時使用第9圖所示之接著托盤80。該接著托盤80係以於貼合時被加壓之邊框部81之寬度與防濕體15之凸緣部50之寬度大致一致為2.5mm進行製作。考慮到貼合時之位置偏差，亦可使邊框之寬度具有稍許、例如0.1~0.5mm之裕度，而設為稍微寬幅之邊框，例如寬度為2.6~3.0mm。
接著時之加壓條件設為於防濕體15之凸緣部50之每單位面積為0.5kgf/cm2、1.0kgf/cm2、1.5kgf/cm2、2.0kgf/cm2、2.5kgf/cm2之5個標準。
根據接著劑94之黏度及塗佈量、以及貼合時之加壓力而決定接著層之壓扁方式，從而決定接著層之厚度或溢出量。必須根據所需之接著層之厚度或可能之製造條件(塗佈量或加壓力)等選定適當黏度之 接著劑。於使用紫外線硬化型接著劑之情形時，雖然亦取決於其黏度，但亦可於塗佈接著劑後，於使其密接之前，預先照射少量紫外線，使接著劑之硬度提高一定量之後進行貼合。用於該試製之接著劑之黏度約為400Pa．sec，為相當高之黏度。
圖10係表示於本實施形態中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著層向防濕體之凸緣部外側之溢出寬度之試製評價結果的曲線圖。圖11係表示於本實施形態中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著劑向防濕體之凸緣部外側之溢出高度之試製評價結果的曲線圖。溢出寬度及溢出高度之值係表示平均值。
於本實施形態中，由於在防濕體之凸緣部50之外側無抑制接著劑94之流動之構造，故而接著劑94硬化而形成之接著層90之溢出部92沿接著托盤80之側面(緣面)擴展。其結果，接著層90之溢出部92向平面方向外側之擴展被抑制得較小，但沿著高度方向形成為凸形狀。
接著層90之溢出部92之溢出寬度係隨著塗佈量及加壓力變大而變大。然而，若加壓力超過大約1.0kgf/cm2，則伴隨著加壓力之增加之溢出寬度之增加會飽和，變得大致固定。又，接著層90之溢出部92之溢出高度係隨著塗佈量及加壓力變大而變大。然而，若加壓力超過大約1.0kgf/cm2，則伴隨著加壓力之增加之溢出高度之增加會飽和，變得大致固定。
為了進行比較，亦進行使用邊框部較寬之接著托盤之試製。
圖12係比較例中之防濕體與陣列基板之接著時之模式性剖面圖。
於該比較例中，接著托盤84之邊框部85之寬度充分地寬於防濕體15之凸緣部50之寬度。於該比較例中，接著托盤84之邊框寬度為20mm。該接著托盤84之凹部86之大小係設為與實施形態之接著托盤80之凹部82之大小相同。
圖13係表示於本實施形態之比較例中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著層向防濕體之凸緣部外側之溢出寬度之試製評價結果的曲線圖。圖14係表示於本實施形態之比較例中改變接著劑之塗佈量與加壓力之情形時之接著劑向防濕體之凸緣部外側之溢出高度之試製評價結果的曲線圖。
於該比較例中，於防濕體15之凸緣部50之外側存在抑制接著劑94向高度方向之流動之接著托盤84之邊框部85。因此，接著劑94之溢出部向基板之外側方向擴展。並且，陣列基板12與接著托盤84之邊框部85之間隙至多為防濕體15之凸緣部50之厚度之程度(於本比較例中為0.1mm)，即便有少量之接著劑94溢出，向陣列基板12之外側之擴展亦會變大。
如此，根據本實施形態，可知即便為相同之接著劑塗佈量與加壓條件，接著層90之溢出部92之寬度亦明顯變小。即便較大程度地改變接著劑94之塗佈量與加壓條件之範圍，接著層90之溢出部92之寬度即便變大亦至多收斂於1.5mm左右以內。根據該結果，根據本實施形態，若防濕體15距離接著層90之外周為2~3mm，則可實現於其外側配置焊墊29等之小型化設計。
另一方面，於擴大接著托盤84之邊框部85之比較例中，根據接著劑94之塗佈量與加壓之條件，於此次之研究範圍內亦產生超過10mm之接著劑之溢出。可知：於接著劑94之塗佈量增加、加壓力變大之趨勢下，接著層之溢出部之最大高度不會有大程度的改變，而接著層之溢出部之寬度會明顯變大。因此，為了適當地確保接著層之寬度，且抑制密封材料之溢出使其不到達至周圍之焊墊部等，條件之控制變得極其困難。若於前後左右以此方式於接著層之溢出部之寬度產生差異，則於有效像素區域之外側應確保之尺寸會產生多達10mm以上之差。亦即，如本實施形態般，於防濕體之凸緣部50之外側取消抑 制接著劑94之流動之構造對於放射線檢測器11之小型化設計明顯有優勢。
於本實施形態及比較例中，為了調查防濕構造之可靠性，而進行高溫高濕試驗及冷熱循環試驗。該等試驗係以形成至具有防濕構造之面板狀態進行。再者，高溫高濕試驗及冷熱循環試驗係以作為組入至殼體而成之製品之狀態最終進行確認，但與以形成至具有防濕構造之面板狀態進行試驗之結果基本相同。
圖15係表示本實施形態及比較例中之高溫高濕試驗及冷熱循環試驗之評價試樣之概要的表。
該等可靠性試驗用之評價試樣係使用包含光電轉換元件或TFT之未形成像素圖案之純虛設面板製作。玻璃基板與最上層之保護膜相當於實體基板，且無其他膜及圖案化。其原因在於，適合以形成至具有防濕構造之面板單獨測定亮度或解像度之特性。又，關於本實施形態之接著構造部之防濕可靠性或冷熱可靠性，認為利用虛設面板之試製評價可實現與實體基板同等之評價。
圖16係本實施形態及比較例中之高溫高濕試驗結果之表。圖17係表示本實施形態及比較例中之高溫高濕試驗中之解像度特性之試驗結果的曲線圖。
高溫高濕下之可靠性係藉由如下方式進行評價：追蹤藉由閃爍體層與反射膜而獲得之亮度與解像度特性根據60℃-90%RH環境下之保管時間如何劣化。圖16表示尤其對濕度更敏感之解像度特性之評價結果。解像度特性係藉由如下方法實施：將解像度圖配置於試樣之表面側，照射相當於RQA-5之X射線，並自背面側測定2Lp/mm之CTF(Contrast transfer function，對比轉移函數)。將初始狀態之CTF設為100%，表示相對於60℃-90%RH之保管時間之維持率(%)。
藉由與圖15之表進行對比可知，有接著層之溢出之試樣與無溢 出之試樣相比，高溫高濕之解像度維持率良好。又，對於利用窄邊框之接著托盤製作而接著層外側之溢出寬度較小且溢出高度較大的試樣、與利用寬邊框之接著托盤製作而接著層外側之溢出寬度較大且溢出高度較小的試樣，未觀察到特別差異。認為出現該特徵之原因在於：接著層90向防濕體15之凸緣部50外溢出之部分不會特別地對防濕性能造成影響，而於形成於防濕體15之凸緣部50與陣列基板12之間之部分制約防濕性能。
圖18係本實施形態及比較例中之冷熱可靠性試驗結果之表。圖19係表示於本實施形態及比較例中之冷熱可靠性試驗中有無產生異常的曲線圖。
冷熱可靠性試驗係於(-20℃×1h)→(室溫×30分鐘)→(60℃×1h)→(室溫×30分鐘)之溫度條件下，循環數最大為100循環而實施。以中途之每10循環為一個往復，對各個試樣確認是否產生有接著層之部位之脫落或破裂等異常。於圖19中，縱軸係未產生該等異常之試樣即維持密封狀態之試樣之片數。
藉由與圖15之表進行對比可知，有接著層90之溢出之試樣與無溢出之試樣相比，於冷熱試驗中難以產生接著層之脫落或破裂。又，對於利用窄邊框之接著托盤80製作而接著層外側之溢出寬度較小且溢出高度較大的試樣、與利用寬邊框之接著托盤84製作而接著層外側之溢出寬度較大且溢出高度較小之試樣，未觀察到特別差異。認為出現該特徵之原因在於：接著層90之向防濕體15之凸緣部50外溢出之部分不會特別地對接著層相對於冷熱溫度變化之密接度或強度造成影響，而於形成於防濕體15之凸緣部50與陣列基板12之間之部分制約密接度或相對於冷熱應力之強度。
於使對防濕體15之凸緣部50進行加壓之接著托盤之邊框部的側面位於較防濕體15之凸緣部外緣靠內側之情形時，接著層90之附近成 為如圖8所示之形狀。若為接著劑自防濕體15之凸緣部50充分地溢出至外側之條件，則接著層90迴繞至防濕體15之凸緣部50之與陣列基板12相對向之面之相反側之面。
對本實施形態之變化例之接著層迴繞至防濕體之凸緣部之與陣列基板相對向之面之相反側之面的試樣及其比較例進行可靠性試驗。
圖20係表示本實施形態及變化例之試樣之接著層製作條件的表。圖21係表示本實施形態及變化例之試樣之高溫高濕試驗之結果的表。圖22係本實施形態及變化例之試樣之冷熱可靠性試驗結果的表。圖23係表示本實施形態及變化例之試樣之高溫高濕試驗中之解像度特性之試驗結果的曲線圖。圖24係表示於本實施形態及變化例之試樣之冷熱可靠性試驗中有無產生異常的曲線圖。於圖24中，縱軸係未產生異常之試樣即維持密封狀態之試樣之片數。
可知於在凸緣部50之背面具有接著層90之迴繞之試樣中，與無迴繞之試樣相比，尤其於冷熱循環試驗中可確保更高之可靠性。認為其原因如下。即，因陣列基板12與防濕體15之熱膨脹差，而導致於防濕體15之凸緣部50與接著層90之間施加剝離方向之應力。然而，推斷亦自背面側藉由接著層90夾持防濕體15之凸緣部50之構造可能會帶來抵抗剝離應力之作用。
存在如下情形：於接著後溢出之接著劑94附著於接著托盤80之邊框部81及邊框部81之側壁(緣面)部分，而於自接著托盤80卸除防濕體15與陣列基板12時成為阻礙。因此，較佳為於有可能接著劑94會溢出之該等部位預先利用聚四氟乙烯(鐵氟龍(Teflon)(註冊商標))之膠帶等接著劑難以附著之材質進行被覆。或者較理想為預先塗覆(被覆)接著劑難以附著之材料。
藉由實驗而明確如下情況：雖然因接著劑94之材質不同會稍微有差異，但若為聚四氟乙烯(鐵氟龍(註冊商標))、聚矽氧樹脂、聚丙 烯樹脂等室溫(20~25℃)下之表面能量大致為30mN/m以下(於進行接著密封之溫度狀態下)之材質，則防止接著劑94之溢出牢固地固著於接著托盤80，從而自接著托盤84卸除陣列基板12及防濕體15時不會產生特別之問題。又，除貼附膠帶之方法以外，將鐵氟龍(註冊商標)或聚矽氧樹脂預先塗覆於接著托盤84之該部位亦有效。又，亦可預先將低表面能量之油脂類等塗佈於接著托盤84之該部位，而抑制溢出之接著劑94附著於接著托盤80。
亦可於減壓氛圍下進行防濕體15與陣列基板12之貼合。於在減壓狀態下進行貼合之情形時，防濕體15密接於陣列基板12上之膜面，於本實施形態中密接於閃爍體層13上之反射膜14上。其結果，即便有振動或衝擊，防濕體15於膜面上亦不會移動，從而難以產生因顫噪效應引起之圖像晃動等異常。又，亦可藉由觀察防濕體15向膜面之密接狀態，而確認防濕體內部之減壓狀態，從而可判斷有無防濕體15之針孔或接著層90之缺陷等洩漏部。於萬一產生有洩漏之情形時，可避免向顧客流出。
於在減壓氛圍下進行防濕體15與陣列基板12之貼合之情形時，於接著後使周邊恢復至大氣壓時，因接著層90之外側壓力(大氣壓)與內側壓力之差異，而導致接著層90受到被吸進防濕體15之內側之力。為了避免該現象所致之洩漏等不良情況，必須於恢復至大氣壓之前之減壓狀態下，確保如可承受外壓之接著層90之硬度、厚度、接著寬度、陣列基板12與防濕體15之密接力。
於使用陽離子聚合紫外線硬化型接著劑之情形時，例如可如下般製作。將防濕體15之凸緣部50之寬度設為2.5mm，將接著劑94之塗佈量設為0.8mg/mm。於塗佈接著劑後，以80mJ/cm2照射365nm之紫外線。
其後，將載置有防濕體15之接著托盤80與附有閃爍體膜13或反 射膜14之陣列基板12載置於真空腔室內，於使腔室內減壓至0.1氣壓之狀態下，使防濕體15與陣列基板12貼合。其後，使腔室內恢復至大氣壓，進而自陣列基板12之背面照射紫外線6J/cm2左右，而提高接著劑94之硬度。進而，藉由在60℃下進行3小時之加熱處理而完成接著層90之硬化。
連結像素區域與外部電路之焊墊29之引線62通過將防濕體15之凸緣部50貼合於陣列基板12之部位。因此，於自陣列基板12之背面照射紫外線之情形時，於該引線62之部分紫外線不會照射至接著劑。即，不會進行硬化。
因此，使用陽離子聚合型紫外線硬化接著劑即可。陽離子聚合型紫外線接著劑具有如下特性：於紫外線照射部產生之硬化反應於紫外線照射後亦繼續進行，又，亦傳播至紫外線被照射部之周邊部。藉由該特徵，周邊之配線間之紫外線所照射之部位之硬化反應傳播，進而促進加熱硬化時之該硬化反應之傳播，從而成為例如50μm至100μm左右之引線62之影之部分之接著劑94亦可獲得一定之硬度。由於該效果，而發揮作為紫外線硬化型接著劑之特點之黏度之穩定性、長時間之適用期、操作之容易性等，且可藉由自陣列基板12之背面照射紫外線而於具有金屬配線62之區域形成接著層90。
雖將防濕體15之材質設為0.1mmt之鋁箔，但材質並不限於鋁，亦可使用鋁合金、或利用樹脂與無機膜(Al等輕金屬或SiO2、SiON、Al2O3等陶瓷系材質)之積層構造之低透濕防濕材料等。又，關於厚度，並非如不必要地大程度地吸收X射線般之極端之厚度，又，只要不會因其剛性而導致與基板接著之後產生不良情況，則其範圍並無特別限定。
又，於圖9中，接著托盤80之邊框部81之側面(緣面)相對於加壓面垂直，但側面(緣面)亦可為曲面，或亦可進行倒角。接著層90之溢 出部92之豎立形狀會根據該等側面形狀而不同，但接著劑94均以自陣列基板12之表面向上方成為凸形狀之方式流動，從而向陣列基板12之外側之擴展得以抑制。
如此，根據本實施形態，將陣列基板12與防濕體15之凸緣部50接著之接著層90係除了防濕體15之凸緣部50與陣列基板12之表面之間之對向接著部91以外，亦溢出至較凸緣部50靠外側之陣列基板12表面上而形成。又，接著層90之溢出至較凸緣部50靠外側而形成之溢出部92係於上側為凸形狀，且其最大高度超過凸緣部50之上表面之高度。此種放射線檢測器11係於在包含閃爍體層13之防濕體15之凸緣部50與陣列基板12之間夾著接著劑94並進行加壓而形成接著層90時，於防濕體15之凸緣部50之與陣列基板12相對向之面之背面側配置具有邊框狀之加壓面之接著托盤80，且接著托盤80之加壓面之外側側面(緣面)位於防濕體15之凸緣部50之外緣之延長線上或靠近凸緣部50之外緣之位置。
根據此種放射線檢測器之製造方法及放射線檢測器，可調整接著劑94之量或貼合時之加壓力等，而至帽狀防濕體之外側部分為止確實地形成足夠之密封材料之溢出，並且藉由將於接著時對防濕體15之凸緣部50進行加壓之接著托盤80設為特定之形狀，而將接著層90向外側方向之擴展抑制為最小限度。其結果，防濕體15之凸緣部50與陣列基板12以最大面積密接，從而可確實地具有較高之防濕性能、及冷熱環境變化或高溫高濕環境下之較高之可靠性。又，同時可減少因接著劑向配置於防濕體15之周邊之焊墊29等擴展而導致產生不良情況之可能性。亦即，可提供一種具有較高可靠性之防濕構造、且亦兼具小型化設計之放射線檢測器。
以上，對本發明之若干個實施形態進行了例示，但該等實施形態係作為例子而提出者，並非意欲限定發明之範圍。該等新穎之實施 形態能以其他各種形態實施，且可於不脫離發明之主旨之範圍內，進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變化例包含於發明之範圍或主旨中，並且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等之範圍內。又，上述各實施形態可相互組合而實施。
11‧‧‧放射線檢測器
12‧‧‧陣列基板
13‧‧‧閃爍體層
14‧‧‧反射膜
15‧‧‧防濕體
16‧‧‧玻璃基板
28‧‧‧保護膜
29‧‧‧焊墊
50‧‧‧凸緣部
51‧‧‧頂板部
52‧‧‧斜面部
62‧‧‧引線
90‧‧‧接著層
91‧‧‧對向接著部
92‧‧‧溢出部

Claims (8)

  1. 一種放射線檢測器之製造方法，其特徵在於包括：陣列基板形成步驟，其形成陣列基板，該陣列基板係於基板上二維地排列光電轉換元件而成；閃爍體層形成步驟，其形成閃爍體層，該閃爍體層覆蓋上述陣列基板之排列有上述光電轉換元件之區域，且將放射線轉換為螢光；防濕體形成步驟，其形成防濕體，該防濕體包括與上述陣列基板之包圍上述閃爍體層之部分相對向之接著面；及接著步驟，其係以於凸緣部與上述陣列基板之間之對向接著部及該對向接著部自上述凸緣部之外緣溢出至外側之區域，形成接著劑自上述陣列基板較上述凸緣部更高地突出之溢出部之方式，藉由具有邊框部之加壓治具對上述凸緣部進行加壓而使上述防濕體與上述陣列基板接著，上述邊框部形成有與上述凸緣部之上述對向接著部之相反側之面相對向之加壓面。
  2. 如請求項1之放射線檢測器之製造方法，其中上述邊框部之外緣位於較上述凸緣部之外緣更靠內側。
  3. 如請求項2之放射線檢測器之製造方法，其中上述溢出部係迴繞至上述凸緣部之上述對向接著部之相反側之面而形成。
  4. 如請求項1至3中任一項之放射線檢測器之製造方法，其中於上述接著步驟中，上述防濕體係自鉛垂下方朝向上述陣列基板被壓抵。
  5. 如請求項1之放射線檢測器之製造方法，其中上述邊框部之與上述接著劑接觸之表面由室溫下之表面能量為30mN/m以下之材料被覆。
  6. 如請求項1之放射線檢測器之製造方法，其中上述接著步驟係於低於大氣壓之減壓氛圍下進行。
  7. 如請求項1之放射線檢測器之製造方法，其中上述接著劑係藉由陽離子聚合而進行硬化反應之紫外線硬化型接著劑，且配置於上述陣列基板之具有電路配線之區域，藉由自上述陣列基板之防濕體之相反側之面照射之紫外線而硬化。
  8. 一種放射線檢測器，其特徵在於包括：陣列基板，其係於基板上二維地排列光電轉換元件而成；閃爍體層，其覆蓋上述陣列基板之排列有上述光電轉換元件之區域，且將放射線轉換為螢光；防濕體，其係覆蓋上述閃爍體層之成形體，且包括與上述陣列基板之包圍上述閃爍體層之部分相對向之凸緣部；及接著層，其於上述凸緣部與上述陣列基板之間之對向接著部及該對向接著部自上述凸緣部之外緣溢出至外側之區域，具有自上述陣列基板較上述凸緣部更高地突出之溢出部，而使上述防濕體與上述陣列基板接著。
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