WO2022059234A1 - 放射線検出器およびその製造方法 - Google Patents
放射線検出器およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022059234A1 WO2022059234A1 PCT/JP2021/011171 JP2021011171W WO2022059234A1 WO 2022059234 A1 WO2022059234 A1 WO 2022059234A1 JP 2021011171 W JP2021011171 W JP 2021011171W WO 2022059234 A1 WO2022059234 A1 WO 2022059234A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- radiation
- detection element
- radiation detection
- shielding member
- semiconductor element
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 267
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 155
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 19
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) oxide Inorganic materials O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/244—Auxiliary details, e.g. casings, cooling, damping or insulation against damage by, e.g. heat, pressure or the like
Definitions
- the present invention relates to a radiation detector that detects radiation and a method for manufacturing the same, and more particularly to a radiation detector that enables miniaturization and a method for manufacturing the same.
- Patent Document 1 discloses a configuration of a radiation detector in which a shielding member having an opening is arranged above a radiation detection element.
- the radiation detection element Since a part of the radiation detection element is covered with a shielding member, it is difficult for radiation to reach the peripheral portion of the radiation detection element in a plan view. The peripheral edge of the radiation detection element could not be effectively used for radiation detection.
- the size of the radiation detection element was determined in anticipation of a range that could not be effectively used. Therefore, it was difficult to miniaturize the radiation detector in plan view.
- the shielding member was arranged at a predetermined distance from the radiation detection element in the vertical direction. Therefore, it was difficult to miniaturize the radiation detector in the vertical direction.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a radiation detector capable of realizing miniaturization and a method for manufacturing the same.
- the radiation detector for achieving the above object is formed by a radiation detection element that detects radiation incident from the upper surface, and is formed larger than the radiation detection element in a plan view and is connected to the lower surface of the radiation detection element.
- a radiation detector including a semiconductor element that processes a signal obtained from the radiation detection element and outputs an electric signal to the outside includes a shielding member that shields radiation, and the shielding member is a side surface of the radiation detection element. It is characterized by having a configuration in which the upper surface of the shielding member is arranged so as to be in contact with the upper surface of the semiconductor element and not in contact with other members.
- a method for manufacturing a radiation detector for achieving the above object is a method of manufacturing a radiation detector, which is formed to be larger than the radiation detection element in a plan view and connected to a radiation detection element that detects radiation incident from the upper surface and is connected to the lower surface of the radiation detection element.
- a method for manufacturing a radiation detector including a semiconductor element that processes a signal obtained from the radiation detection element and outputs an electric signal to the outside, after the radiation detection element is arranged on the upper surface of the semiconductor element.
- the shielding member for shielding radiation is arranged in a state of being in contact with the side surface of the radiation detecting element and the upper surface of the semiconductor element, and the upper surface of the shielding member is arranged in a state of not in contact with other members. ..
- the shielding member is arranged in contact with the side surface of the radiation detection element, the entire upper surface of the radiation detection element can be effectively used as the detection region. Since the detection range of the radiation detection element can be increased, it is advantageous to realize the miniaturization of the radiation detector.
- FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a radiation detector in a perspective view.
- FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the radiation detector of FIG. 1 with an arrow of arrow AA.
- FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the radiation detector of FIG. 1 in a plan view.
- FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the semiconductor element of FIG. 1 in a plan view.
- FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a reference example of the radiation detector.
- FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the radiation detector of FIG. 5 in a plan view.
- FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a modified example of the radiation detector of FIG.
- FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a modified example of the radiation detector of FIG.
- the radiation detector and its manufacturing method will be described based on the embodiment shown in the figure.
- the width direction of the radiation detector is indicated by an arrow x
- the vertical direction crossing the width direction x at a right angle is indicated by an arrow y
- the vertical direction is indicated by an arrow z.
- the radiation detector 1 is obtained from a radiation detection element 2 that detects radiation incident from the upper surface and a radiation detection element 2 that is connected to the lower surface of the radiation detection element 2. It is provided with a semiconductor element 3 that processes a signal to be generated and outputs an electric signal to an external mechanism.
- the external mechanism from which the semiconductor element 3 outputs an electric signal is composed of, for example, a circuit board 4 arranged below the semiconductor element 3.
- the radiation detection element 2 has a function of converting radiation into an electric signal when radiation is incident from the upper surface, and is composed of a direct conversion type semiconductor such as a CdTe (cadmium telluride) semiconductor.
- This direct conversion type semiconductor has a configuration in which incident radiation is regarded as a photon and an electric signal proportional to the energy of the photon is output.
- the radiation detection element 2 may have a configuration for converting radiation into an electric signal.
- the radiation detection element 2 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
- the radiation detection element 2 is formed in a flat plate shape in which the lengths in the width direction x and the lengths in the vertical direction y are longer than the length in the vertical direction z.
- the radiation detection element 2 has a plurality of pixels arranged side by side in the width direction x and the vertical direction y, and can detect radiation for each pixel.
- the radiation detection element 2 is configured to have a size of, for example, 50 mm in the width direction x, 50 mm in the vertical direction y, and 5 mm in the vertical direction z.
- the size of the radiation detection element 2 is not limited to the above, and for example, the size of the radiation detector 1 is 4.0 mm in the width direction x, 16.0 mm in the vertical direction y, and 1.5 mm in the vertical direction z. It can be changed as appropriate according to.
- the semiconductor element 3 is electrically connected to the radiation detection element 2 via a plurality of bumps 5.
- the lower surface of the radiation detection element 2 and the upper surface 3a of the semiconductor element 3 are arranged so as to face each other.
- the semiconductor element 3 is composed of a photon counting type ASIC (application specific integrated circuit).
- This photon counting type ASIC has a configuration in which an electric signal obtained from the radiation detection element 2 is amplified and digitized.
- the radiation detection element 2 may be configured by a scintillator that emits light when radiation is incident.
- the radiation detection element 2 has a configuration for converting radiation into an optical signal.
- the semiconductor element 3 is composed of, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor and a photodiode.
- CMOS image sensor or the like has a configuration in which an optical signal obtained from the radiation detection element 2 is converted into an electric signal.
- the lower surface of the radiation detection element 2 and the upper surface 3a of the semiconductor element 3 are optically connected.
- the semiconductor element 3 may be configured by, for example, an integral type ASIC equipped with an integral type processing circuit. Either a scintillator or a direct conversion type semiconductor may be selected as the radiation detection element 2, and either an integral type ASIC or a photon counting type ASIC may be selected as the semiconductor element 3 in combination with the scintillator.
- the semiconductor element 3 has a processing region 3b for processing a signal obtained from the radiation detection element 2 and an auxiliary region 3c composed of a portion other than the processing region 3b.
- the processing region 3b is composed of a circuit for outputting a signal received from each pixel of the radiation detection element 2 as an electric signal.
- the auxiliary region 3c is composed of a data transfer circuit for transferring a signal received from the processing region 3b to the outside, an I / O driver, a constant voltage generation circuit for an internal circuit, and the like.
- the auxiliary region 3c is composed of, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or the like.
- the semiconductor element 3 has a processing region 3b having the same size as the radiation detection element 2 in a plan view.
- a circuit corresponding to each pixel of the radiation detection element 2 is formed in the processing region 3b.
- the auxiliary region 3c is formed in a region that is a peripheral portion of the semiconductor element 3 and is outside the side surface 2a of the radiation detection element 2. In this embodiment, the auxiliary region 3c is not covered by the radiation detection element 2. Therefore, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the semiconductor element 3 is formed larger than the radiation detection element 2 in a plan view.
- the auxiliary region 3c has a data transfer circuit that transfers a signal received from the processing region 3b to the external circuit board 4 via the conductive wire 6.
- the size of the processing region 3b and the radiation detection element 2 in plan view is not limited to the same.
- the radiation detection element 2 may be formed larger.
- the radiation detection element 2 may have a size that covers a part of the auxiliary region 3c. In this case, the portion covering the auxiliary region 3c does not function as the radiation detection element 2.
- the processing region 3b may be formed larger.
- the processing region 3b may have a size that partially protrudes from the radiation detection element 2. In this case, the portion not covered by the radiation detection element 2 does not function as the processing region 3b.
- the upper surface of the circuit board 4 is arranged so as to face the lower surface of the semiconductor element 3.
- the semiconductor element 3 and the circuit board 4 are electrically connected by a conductive wire 6.
- the conductive wire 6 is arranged in a state of connecting, for example, the upper surface of the semiconductor element 3 and the upper surface of the circuit board 4.
- the circuit board 4 is not limited to the configuration arranged below the semiconductor element 3.
- the circuit board 4 may be arranged on the side of the semiconductor element 3.
- the arrangement state of the conductive wire 6 is not limited to the above.
- the conductive wire 6 may have a configuration for connecting the lower surface of the semiconductor element 3 and the circuit board 4.
- a configuration in which the conductive wire 6 is connected to the upper surface of the semiconductor element 3 is advantageous for reducing the thickness of the radiation detector 1 in the vertical direction z. This configuration is advantageous for reducing the thickness of the radiation detector 1.
- the shielding member 7 is arranged in contact with the side surface 2a of the radiation detection element 2 and the upper surface 3a of the semiconductor element 3.
- the shielding member 7 is arranged so that the upper surface of the shielding member 7 does not come into contact with other members.
- the shielding member 7 is arranged in a region which is a peripheral portion of the semiconductor element 3 and is outside the side surface 2a of the radiation detection element 2. It can be said that the shielding member 7 is arranged so as to cover the auxiliary region 3c of the semiconductor element 3. It is desirable that the shielding member 7 is arranged in a region lower than the upper surface of the radiation detection element 2 in the vertical direction z.
- the shielding member 7 is shaded for explanation.
- the shielding member 7 is composed of a substance that shields radiation.
- a part of the conductive wire 6 which is buried in the shielding member 7 is shown by a broken line for explanation.
- the shielding member 7 is composed of, for example, a mixture of an adhesive and particles that shield radiation.
- the mixture of the adhesive and the particles has fluidity and relatively high viscosity when applied, and has a configuration in which the radiation detection element 2 is fixed to the semiconductor element 3 by curing thereafter.
- the adhesive for example, an epoxy-based resin adhesive, an acrylic-based adhesive, or a urethane-based adhesive can be used.
- the adhesive may be composed of a photocurable adhesive that is cured by being irradiated with ultraviolet rays.
- the particles that shield radiation are composed of heavy metal particles such as barium, tantalum, lead, tungsten, and bismuth. Further, the particles may be composed of sulfides and oxides of heavy metals such as barium sulfate, tantalum pentoxide, lead monoxide, and bismuth trioxide.
- particles that shield the radiation may be formed of an oxide of a light metal such as glass containing silicon dioxide as a main component or aluminum oxide. Further, a mixture of a plurality of types of particles may be used to form particles that shield radiation.
- the semiconductor element 3 is arranged and fixed on the upper surface of the circuit board 4. After that, the semiconductor element 3 and the circuit board 4 are connected by the conductive wire 6.
- the radiation detection element 2 is arranged on the upper surface 3a of the semiconductor element 3. At that time, the upper surface 3a of the semiconductor element 3 and the lower surface of the radiation detection element 2 are electrically connected by bumps 5 and the like.
- the radiation detection element 2 is composed of a scintillator, the upper surface 3a of the semiconductor element 3 and the lower surface of the radiation detection element 2 are optically connected.
- a paste-like shielding member 7 having fluidity is arranged between the side surface 2a of the radiation detection element 2 and the upper surface 3a of the semiconductor element 3.
- a paste-like mass of the shielding member 7 is arranged in a state where the side surface 2a and the upper surface 3a are in contact with each other at the same time. After that, the shielding member 7 is cured, so that the side surface 2a of the radiation detection element 2 and the upper surface 3a of the semiconductor element 3 are relatively fixed via the shielding member 7.
- the shielding member 7 is arranged in a state where a part of the conductive wire 6 is caught and taken into the inside. In order to suppress the influence on the signal passing through the conductive wire 6, it is desirable that the shielding member 7 is made of an insulator.
- the thickness of the shielding member 7 in the vertical direction z is appropriately adjusted according to the intensity of the radiation applied to the radiation detector 1.
- the shielding member 7 is placed on the upper surface 3a of the semiconductor element 3 in a state where the radiation to be irradiated is sufficiently shielded.
- the shielding member 7 may be arranged so as to cover at least a part of the upper surface 3a of the semiconductor element 3.
- the shielding member 7 is arranged so as to cover the entire portion of the upper surface 3a of the semiconductor element 3 that is not covered by the radiation detection element 2.
- the shielding member 7 may be arranged in a range extending to the side surface of the semiconductor element 3 or the upper surface of the circuit board 4.
- the shielding member 7 is arranged so as to be in contact with the side surface 2a of the radiation detection element 2 but not with the upper surface of the radiation detection element 2. Desirably, the shielding member 7 is arranged at a position lower than the upper surface of the radiation detection element 2 in the vertical direction z at least at a position where it contacts the side surface 2a. According to this configuration, it is possible to avoid a problem that the radiation that should reach the radiation detection element 2 is shielded by the shielding member 7.
- the entire upper surface of the radiation detection element 2 can be used for radiation detection. All the pixels constituting the radiation detection element 2 can be effectively used for radiation detection.
- the radiation detector 1 can detect a wider range of radiation with a smaller radiation detection element 2 in plan view. It is advantageous to realize the miniaturization of the radiation detector 1.
- the entire shielding member 7 is arranged at a position lower than the upper surface of the radiation detection element 2 in the vertical direction z, it is advantageous to reduce the size of the radiation detector 1 in the vertical direction z. Even if the shielding member 7 is arranged at a position higher than the upper surface of the radiation detection element 2, the shielding member 7 is arranged at a position lower than the upper surface of the radiation detecting element 2 at a position in contact with the side surface 2a. Is desirable. According to this configuration, it is possible to easily and surely prevent the shielding member 7 from adhering to the upper surface of the radiation detection element 2 at the time of manufacturing the radiation detector 1.
- the conventional radiation detector 1X has a configuration in which the peripheral portion of the radiation detection element 2 is covered with the shielding member 7X. Specifically, the radiation detection element 2 could not use the portion having a length d that overlaps with the shielding member 7X in the width direction x for detecting radiation. The radiation detection element 2 had a plurality of pixels that could not be used for detecting radiation. Therefore, the conventional radiation detector 1X needs to be provided with a radiation detection element 2 having a size larger than the size required for actual detection.
- the shielding member 7X was in a state of covering a part of the radiation detection element 2 from above. Therefore, in order to avoid contact between the radiation detection element 2 and the shielding member 7X, it is necessary to leave a certain interval h in the vertical direction z. It has been difficult to reduce the thickness of the radiation detector 1X in the vertical direction z.
- the shielding member 7 is in contact with the side surface 2a of the radiation detection element 2. It is advantageous to realize the thinning of the radiation detector 1.
- the shielding member 7 can be arranged without a gap in a state of being in contact with the side surface 2a of the radiation detection element 2. It is advantageous to improve the shielding effect of the shielding member 7. It becomes easy to avoid a problem that radiation permeates through a minute gap or the like between the side surface 2a of the radiation detection element 2 and the shielding member 7 and reaches the semiconductor element 3. It is possible to avoid a problem that the characteristics of the semiconductor element 3 gradually change due to the radiation reaching the semiconductor element 3. Since deterioration and characteristic changes of the semiconductor element 3 can be avoided, it is advantageous to maintain the detection accuracy by the radiation detector 1. When the characteristics of the semiconductor element 3 gradually change, the deterioration of the semiconductor element 3 is not noticed, and there is a problem that an erroneous radiographic image or the like is continuously acquired.
- the end portion of the shielding member 7X covering the peripheral edge portion of the radiation detection element 2 is arranged at an angle in a plan view (see the shielding member 7X on the left side of FIG. 6) or straight. It was not processed and had irregularities (see the shielding member 7X on the right side of FIG. 6). Therefore, the detection conditions for each pixel of the radiation detection element 2 may differ. There is a problem that the manufacturing cost of the radiation detector 1 is significantly increased in order to precisely align the shielding member 7X and the radiation detection element 2 and to process the end portion of the shielding member 7X straight with high accuracy.
- FIG. 6 for the sake of explanation, a part of the radiation detection element 2 and the like covered with the shielding member 7X is shown by a broken line.
- the radiation detector 1 of the present invention can detect radiation in all pixels of the radiation detection element 2 without being affected by the shielding member 7. It is advantageous to improve the radiation detection accuracy while significantly suppressing the manufacturing cost of the radiation detector 1.
- the upper surface of the shielding member 7 is not covered with other members, it is advantageous for visually confirming the state of the shielding member 7.
- the shielding member 7 is not attached to the upper surface of the radiation detection element 2 and that the shielding member 7 is in close contact with the side surface 2a of the radiation detection element 2 without any gap. .. Further, the state of the shielding member 7 can be confirmed not only at the time of assembling the radiation detector 1 but also at the time of maintenance after the lapse of a predetermined period.
- the radiation detector 1 can be repaired by filling the portion where the peeling has occurred with the shielding member 7 before curing. It is advantageous to avoid deterioration and characteristic change of the semiconductor element 3.
- the thickness of the shielding member 7 can be appropriately changed, and the shielding member 7 can be arranged to an appropriate thickness. It is possible to avoid a problem that the thickness of the shielding member 7 is insufficient.
- the shielding member 7 can be additionally arranged to change the thickness even after the shielding member 7 is arranged and cured. For example, when the output of the radiation radiated to the radiation detector 1 is changed in the direction of increasing, the shielding member 7 can be additionally arranged to increase the thickness. It is advantageous to avoid deterioration and characteristic changes of the semiconductor element 3 over a long period of time.
- the shielding member 7 may be composed of, for example, a film-shaped member formed into a film by dispersing an inorganic substance in a thermoplastic elastomer. Particles that shield radiation may be dispersed in a resin material constituting the film to form a film-like member.
- the film-shaped shielding member 7 is arranged in a state where one end is in contact with the side surface 2a of the radiation detection element 2 and the other end is in contact with the upper surface 3a of the semiconductor element 3 in the width direction x (shielding on the left side of FIG. 7). See member 7).
- the shielding member 7 After that, by being heated, the shielding member 7 is deformed into a state of being in close contact with the side surface 2a and the upper surface 3a (see the shielding member 7 on the right side of FIG. 7).
- the shielding member 7 is arranged without a gap with respect to the radiation detection element 2 and the semiconductor element 3. It is advantageous for suppressing the radiation from reaching the semiconductor element 3.
- the radiation detection element 2 can be fixed to the semiconductor element 3 by the film-shaped shielding member 7. It is advantageous to firmly fix the radiation detection element 2 to the semiconductor element 3.
- the adhesive may be arranged in the gap between the lower surface of the radiation detection element 2 and the upper surface of the semiconductor element 3. It is advantageous to fix the radiation detection element 2 and the semiconductor element 3 more firmly. At that time, it is necessary to be careful not to allow substances other than the adhesive such as air bubbles to enter the gap between the radiation detection element 2 and the semiconductor element 3.
- the adhesive may not be placed in the gap between the radiation detection element 2 and the semiconductor element 3.
- a homogeneous air layer is formed between the radiation detection element 2 and the semiconductor element 3. It is possible to avoid a problem that an adverse effect is generated on the electric or optical signal transmitted from the radiation detection element 2 to the semiconductor element 3. If foreign matter such as air bubbles is mixed in when the adhesive is placed in the gap, the electrical or optical signal transmitted from the radiation detection element 2 to the semiconductor element 3 is adversely affected. This effect is not desirable because it affects the detection result of the radiation detector 1.
- the manufacturing process of the radiation detector 1 can be simplified and the influence on the detection accuracy can be eliminated. Even when the shielding member 7 is composed of a mixture of an adhesive and particles that shield radiation as in the embodiment illustrated in FIG. 2, it is desirable that the shielding member 7 does not flow into the gap. When the shielding member 7 is made of an adhesive or the like, the inflow of the shielding member 7 into the gap can be suppressed by adjusting the viscosity thereof.
- the shielding member 7 when the shielding member 7 is composed of a mixture of an epoxy-based resin adhesive and powdered bismuth oxide, it is possible to mix an amount of bismuth oxide that is twice the volume ratio with the epoxy-based resin adhesive. With this configuration, it is possible to prevent the shielding member 7 from flowing into the gap between the radiation detection element 2 and the semiconductor element 3 during coating. As illustrated in FIG. 3, the shielding member 7 is not arranged inside the side surface 2a of the radiation detection element 2 in a plan view. That is, the shielding member 7 does not come into contact with the upper surface of the processing region 3b of the semiconductor element 3. It is advantageous for suppressing the influence on the electric or optical signal transmitted from the radiation detection element 2 to the semiconductor element 3.
- the radiation detector 1 may be configured to include a cover 8 arranged above the radiation detection element 2.
- the cover 8 is made of a member that shields radiation.
- a shielding member 7 is arranged in the vicinity of the radiation detection element 2 in a state of being in contact with the side surface 2a. Therefore, the cover 8 does not need to be arranged at a position that covers the upper surface of the peripheral edge portion of the radiation detection element 2.
- the cover 8 is arranged at a position away from the side surface 2a of the radiation detection element 2 in a plan view. For example, in the width direction x, the region near the side surface 2a of the radiation detection element 2 is shielded by the shielding member 7, and the region away from the side surface 2a is shielded by the cover 8.
- the radiation shielding effect can be improved by installing the cover 8.
- the radiation detection element 2 can efficiently detect radiation over the entire upper surface. It is advantageous to reduce the size of the radiation detector 1 in a plan view.
- the cover 8 may be lowered to a height at which it comes into contact with the shielding member 7.
- the radiation detector 1 may be configured with the heights of the upper surface of the radiation detection element 2 and the upper surface of the cover 8 being the same.
- the shielding member 7 is arranged in a portion that becomes a gap between the radiation detection element 2 and the cover 8 in a plan view, and the upper surface of the shielding member 7 in this portion is another member. It will be exposed without contacting with. Even when the cover 8 is arranged in contact with the shielding member 7, the shielding member 7 at the portion where the radiation detection element 2 and the cover 8 are in contact with each other in a plan view has another member in contact with the upper surface thereof. It will be in a state where it does not. It is possible to visually confirm the contact state between the side surface 2a of the radiation detection element 2 and the shielding member 7.
- the thickness of the shielding member 7 can be changed in the portion where the radiation detection element 2 and the cover 8 are in a gap. Since the radiation is shielded by the cover 8 in the portion of the shielding member 7 whose upper surface is covered with the cover 8, there is no problem even if the state of the shielding member 7 cannot be confirmed. It suffices if the state of the shielding member 7 can be confirmed at least in the portion where the upper surface is not covered by the cover 8.
- the resin mold 9 may be arranged at the connection portion between the conductive wire 6 and the semiconductor element 3. It is advantageous for improving the insulation between the plurality of conductive wires 6 arranged and ensuring low capacitance. It is advantageous for suppressing signal interference between the conductive wires 6. Further, it is advantageous to firmly fix the conductive wire 6 to the semiconductor element 3.
- the cover 8 is arranged above the resin mold 9. Radiation that passes through the resin mold 9 and reaches the semiconductor element 3 is shielded by the cover 8.
- the shielding member 7 may be arranged in a state where the resin mold 9 is involved. In this case, the shielding member 7 is arranged above the resin mold 9.
- Radiation detector Radiation detection element 2a Side surface 3 Semiconductor element 3a Top surface 3b Processing area 3c Auxiliary area 4 Circuit board 5 Bump 6 Conductive wire 7 Shielding member 8 Cover 9 Resin mold x Width direction y Vertical direction z Vertical direction d (Overlapping) ) Length h (vertical direction z) spacing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
小型化を実現可能とする放射線検出器およびその製造方法を提供する。上面から入射する放射線を検出する放射線検出素子（２）と、平面視で放射線検出素子（２）よりも大きく形成され且つ放射線検出素子（２）の下面に接続されていて放射線検出素子（２）から得られる信号を処理して外部に電気信号を出力する半導体素子（３）とを備える放射線検出器（１）の製造方法において、半導体素子（３）の上面に放射線検出素子（２）が配置された後に、放射線を遮蔽する遮蔽部材（７）が放射線検出素子（２）の側面（２ａ）と半導体素子（３）の上面（３ａ）とに接触する状態であり且つ遮蔽部材（７）の上面が他の部材と接触しない状態で配置される。
Description
本発明は、放射線を検出する放射線検出器およびその製造方法に関するものであり、詳しくは小型化を実現可能とする放射線検出器およびその製造方法に関するものである。
放射線検出器が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、開口部を有する遮蔽部材が放射線検出素子の上方に配置された放射線検出器の構成が開示されている。
放射線検出素子の一部が遮蔽部材で覆われるため、平面視において放射線検出素子の周縁部には放射線が到達し難い状態となっていた。放射線検出素子の周縁部は放射線の検出に有効利用できなかった。放射線検出器を製造する際には、有効利用できない範囲を見込んで放射線検出素子の大きさが決定されていた。そのため平面視において放射線検出器を小型化することは困難であった。
上下方向において放射線検出素子から所定の間隔をあけて遮蔽部材が配置されていた。そのため上下方向において放射線検出器を小型化することは困難であった。
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は小型化を実現可能とする放射線検出器およびその製造方法を提供することである。
上記の目的を達成するための放射線検出器は、上面から入射する放射線を検出する放射線検出素子と、平面視で前記放射線検出素子よりも大きく形成され且つ前記放射線検出素子の下面に接続されていて前記放射線検出素子から得られる信号を処理して外部に電気信号を出力する半導体素子とを備える放射線検出器において、放射線を遮蔽する遮蔽部材を備えていて、前記遮蔽部材が前記放射線検出素子の側面と前記半導体素子の上面とに接触する状態であり且つ前記遮蔽部材の上面が他の部材と接触しない状態で配置される構成を有することを特徴とする。
上記の目的を達成するための放射線検出器の製造方法は、上面から入射する放射線を検出する放射線検出素子と、平面視で前記放射線検出素子よりも大きく形成され且つ前記放射線検出素子の下面に接続されていて前記放射線検出素子から得られる信号を処理して外部に電気信号を出力する半導体素子とを備える放射線検出器の製造方法において、前記半導体素子の上面に前記放射線検出素子が配置された後に、放射線を遮蔽する遮蔽部材が前記放射線検出素子の側面と前記半導体素子の上面とに接触する状態であり且つ前記遮蔽部材の上面が他の部材と接触しない状態で配置されることを特徴とする。
本発明によれば、放射線検出素子の側面に接触する状態で遮蔽部材が配置されるので、放射線検出素子の上面の全域を検出領域として有効利用できる。放射線検出素子による検出範囲を大きくできるので、放射線検出器の小型化を実現するには有利である。
以下、放射線検出器およびその製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図中では放射線検出器の幅方向を矢印ｘ、この幅方向ｘを直角に横断する縦方向を矢印ｙ、上下方向を矢印ｚで示している。
図１および図２および図３に例示するように放射線検出器１は、上面から入射する放射線を検出する放射線検出素子２と、放射線検出素子２の下面に接続されていて放射線検出素子２から得られる信号を処理して外部の機構に電気信号を出力する半導体素子３を備えている。半導体素子３が電気信号を出力する外部の機構は、例えば半導体素子３の下方に配置される回路基板４で構成される。
放射線検出素子２は、上面から放射線が入射するとこれを電気信号に変換する機能を有していて、例えばＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）系半導体などの直接変換型半導体で構成される。この直接変換型半導体は、入射した放射線を光子とみなしてこの光子のエネルギに比例した電気信号を出力する構成を有している。放射線検出素子２は放射線を電気信号に変換する構成を有していればよい。この実施形態では放射線検出素子２は、直方体形状に形成されている。上下方向ｚの長さに対して幅方向ｘおよび縦方向ｙの長さが長い平板形状に放射線検出素子２は形成されている。放射線検出素子２は幅方向ｘおよび縦方向ｙに並べて配置される複数のピクセルを有していて、ピクセル毎に放射線の検出を可能としている。放射線検出素子２は例えば幅方向ｘに５０ｍｍ、縦方向ｙに５０ｍｍ、上下方向ｚに５ｍｍの大きさに構成される。放射線検出素子２の大きさは上記に限らず、例えば幅方向ｘに４．０ｍｍ、縦方向ｙに１６．０ｍｍ、上下方向ｚに１．５ｍｍの大きさなど、放射線検出器１の使用目的等に応じて適宜変更できる。
図２に例示するように半導体素子３は、複数のバンプ５を介して放射線検出素子２と電気的に接続されている。放射線検出素子２の下面と半導体素子３の上面３ａとが対向する状態で配置されている。半導体素子３は、具体的には光子計数型ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）で構成される。この光子計数型ＡＳＩＣは放射線検出素子２から得られる電気信号を増幅してデジタル化する構成を有している。
放射線検出素子２と半導体素子３の組み合わせは上記に限定されない。例えば放射線が入射すると発光するシンチレータで放射線検出素子２が構成されてもよい。この放射線検出素子２は放射線を光信号に変換する構成を有している。このとき半導体素子３は例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサや、フォトダイオードで構成される。ＣＭＯＳイメージセンサ等は放射線検出素子２から得られる光信号を電気信号に変換する構成を有している。放射線検出素子２の下面と半導体素子３の上面３ａとは光学的に接続される。また半導体素子３は例えば積分型の処理回路を搭載した積分型ＡＳＩＣで構成されてもよい。放射線検出素子２としてシンチレータまたは直接変換型半導体のいずれかが選択されて、これと組み合わせる状態で半導体素子３として積分型ＡＳＩＣまたは光子計数型ＡＳＩＣのいずれかが選択されてもよい。
図４に例示するように半導体素子３は、放射線検出素子２から得られる信号の処理を行なう処理領域３ｂと、この処理領域３ｂ以外の部分からなる補助領域３ｃとを有している。図４では説明のため処理領域３ｂと補助領域３ｃとの境界を破線で示している。処理領域３ｂは放射線検出素子２の各ピクセルから受けた信号を電気信号として出力するための回路で構成されている。補助領域３ｃは、具体的には処理領域３ｂから受ける信号を外部に転送するデータ転送用回路やＩ／Ｏドライバや内部回路用定電圧発生回路等で構成されている。補助領域３ｃは例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等で構成されている。
この実施形態では平面視において放射線検出素子２と同一となる大きさの処理領域３ｂを半導体素子３は有している。放射線検出素子２の各ピクセルに対応する回路が処理領域３ｂには形成されている。補助領域３ｃは半導体素子３の周縁部であり且つ放射線検出素子２の側面２ａよりも外側となる領域に形成されている。この実施形態では補助領域３ｃは放射線検出素子２に覆われない状態となる。そのため図２および図３に例示するように、平面視において半導体素子３の方が放射線検出素子２よりも大きく形成されている。補助領域３ｃは処理領域３ｂから受ける信号を、導電性ワイヤ６を介して外部である回路基板４に転送するデータ転送用回路を有している。
平面視における処理領域３ｂと放射線検出素子２の大きさが同一である構成に限定されない。放射線検出素子２の方が大きく形成されてもよい。例えば補助領域３ｃの一部を覆う大きさを放射線検出素子２が有していてもよい。この場合、補助領域３ｃを覆う部分は放射線検出素子２として機能しない。また処理領域３ｂの方が大きく形成されてもよい。例えば放射線検出素子２から一部がはみ出す大きさを処理領域３ｂが有していてもよい。この場合、放射線検出素子２に覆われていない部分は処理領域３ｂとして機能しない。
回路基板４はその上面が、半導体素子３の下面と対向する状態で配置されている。半導体素子３と回路基板４とは導電性ワイヤ６により電気的に接続されている。図２に例示するように導電性ワイヤ６は、例えば半導体素子３の上面と回路基板４の上面とを接続する状態に配置されている。回路基板４は半導体素子３の下方に配置される構成に限定されない。半導体素子３の側方に回路基板４が配置される構成であってもよい。
導電性ワイヤ６の配置状態は上記に限定されない。半導体素子３の下面と回路基板４とを接続する構成を導電性ワイヤ６が有していてもよい。ただし半導体素子３の上面に導電性ワイヤ６が接続される構成の方が、放射線検出器１の上下方向ｚの厚みを小さくするには有利である。この構成は放射線検出器１の薄型化には有利となる。
図２に例示するように放射線検出素子２の側面２ａと半導体素子３の上面３ａとに接触する状態で、遮蔽部材７が配置されている。遮蔽部材７の上面は他の部材と接触しない状態で遮蔽部材７は配置されている。この実施形態では半導体素子３の周縁部であり且つ放射線検出素子２の側面２ａよりも外側となる領域に遮蔽部材７が配置されている。半導体素子３の補助領域３ｃを覆う状態で遮蔽部材７が配置されているとも言える。上下方向ｚにおいて放射線検出素子２の上面よりも低い領域に遮蔽部材７が配置されることが望ましい。図２および図３では説明のため遮蔽部材７に斜線を付している。遮蔽部材７は放射線を遮蔽する物質で構成されている。図２では導電性ワイヤ６の一部であり遮蔽部材７に埋没している部分を説明のため破線で示している。
遮蔽部材７は例えば接着剤と放射線を遮蔽する粒子との混合物で構成される。接着剤と粒子との混合物は、塗布する際には流動性と比較的高い粘性とを有していて、その後硬化することで半導体素子３に放射線検出素子２を固定する構成を有していればよい。接着剤は、例えばエポキシ系樹脂接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤を利用できる。また接着剤は、紫外線を照射されることで硬化する光硬化性接着剤で構成されてもよい。
放射線を遮蔽する粒子は、例えばバリウム、タンタル、鉛、タングステン、ビスマスなどの重金属の粒子で構成される。また硫酸バリウム、五酸化タンタル、一酸化鉛、三酸化ビスマスなどの重金属の硫化物や酸化物で粒子が構成されてもよい。特に２０ＫｅＶ以下など放射線のエネルギが比較的低い場合は、二酸化ケイ素を主成分とするガラスや酸化アルミニウムなどの軽金属の酸化物等で放射線を遮蔽する粒子が構成されてもよい。また複数種の粒子の混合物で放射線を遮蔽する粒子を構成してもよい。
放射線検出器１の製造方法を以下に説明する。まず回路基板４の上面に半導体素子３が配置されて固定される。その後、半導体素子３と回路基板４とが導電性ワイヤ６で接続される。半導体素子３の上面３ａに放射線検出素子２が配置される。その際に半導体素子３の上面３ａと放射線検出素子２の下面とがバンプ５等により電気的に接続される。放射線検出素子２がシンチレータで構成される場合は、半導体素子３の上面３ａと放射線検出素子２の下面とが光学的に接続される。その後、図２に例示するように放射線検出素子２の側面２ａと半導体素子３の上面３ａとの間に流動性を有するペースト状の遮蔽部材７が配置される。
側面２ａと上面３ａとに同時に接触する状態でペースト状の一塊の遮蔽部材７が配置される。その後遮蔽部材７が硬化することで、放射線検出素子２の側面２ａと半導体素子３の上面３ａとが遮蔽部材７を介して相対的に固定される。遮蔽部材７は導電性ワイヤ６の一部を巻き込み内部に取り込む状態で配置される。導電性ワイヤ６を通過する信号への影響を抑制するため、遮蔽部材７は絶縁体で構成されることが望ましい。
上下方向ｚにおける遮蔽部材７の厚みは、放射線検出器１に照射される放射線の強度に応じて適宜調整される。照射される放射線を十分に遮蔽できる厚みとなる状態で、遮蔽部材７は半導体素子３の上面３ａに盛り付けられる。半導体素子３の上面３ａの少なくとも一部を覆う状態で遮蔽部材７は配置されていればよい。望ましくは半導体素子３の上面３ａのうち、放射線検出素子２で覆われていない部分の全体を覆う状態で遮蔽部材７を配置する。また遮蔽部材７は、半導体素子３の側面や回路基板４の上面に至る範囲に配置されてもよい。
放射線検出素子２の側面２ａと接触する一方で放射線検出素子２の上面とは接触しない状態で遮蔽部材７が配置される。望ましくは少なくとも側面２ａと接触する位置では上下方向ｚにおいて放射線検出素子２の上面よりも、遮蔽部材７は低い位置に配置される。この構成によれば放射線検出素子２に到達すべき放射線が遮蔽部材７により遮蔽される不具合を回避できる。放射線検出素子２の上面の全体を放射線の検出に利用できる。放射線検出素子２を構成する全てのピクセルを放射線の検出に有効利用できる。放射線検出器１は、平面視においてより小さい放射線検出素子２でより広い範囲の放射線を検出することが可能となる。放射線検出器１の小型化を実現するには有利である。
上下方向ｚにおいて放射線検出素子２の上面よりも低い位置に遮蔽部材７の全体が配置される場合は、放射線検出器１を上下方向ｚにおいて小型化するには有利である。放射線検出素子２の上面よりも高い位置に遮蔽部材７が配置される場合であっても、側面２ａと接触する位置では放射線検出素子２の上面よりも低い位置に遮蔽部材７が配置されることが望ましい。この構成によれば放射線検出器１の製造時に、放射線検出素子２の上面に遮蔽部材７が付着することを簡易かつ確実に防止できる。
図５に例示するように従来の放射線検出器１Ｘは、放射線検出素子２の周縁部が遮蔽部材７Ｘで覆われる構成であった。具体的には幅方向ｘに遮蔽部材７Ｘと重なる長さｄの部分を、放射線検出素子２は放射線の検出に利用できなかった。この放射線検出素子２は放射線の検出に利用できないピクセルが複数あった。そのため従来の放射線検出器１Ｘは、実際の検出に必要となる大きさよりも大きい放射線検出素子２を備えている必要があった。
図５に例示するように従来は遮蔽部材７Ｘが放射線検出素子２の一部を上方から覆う状態であった。そのため放射線検出素子２と遮蔽部材７Ｘとの接触を避けるため、上下方向ｚに一定の間隔ｈをあける必要があった。放射線検出器１Ｘを上下方向ｚに小さくする薄型化を実現することが困難であった。
これに対して本発明の放射線検出器１は、放射線検出素子２の側面２ａに遮蔽部材７が接触する状態である。放射線検出器１の薄型化を実現するには有利である。
放射線検出素子２の側面２ａに接触する状態で隙間なく遮蔽部材７を配置できる。遮蔽部材７による遮蔽効果を向上するには有利である。放射線検出素子２の側面２ａと遮蔽部材７との間の微細な隙間等から放射線が透過して半導体素子３に到達する不具合を回避しやすくなる。半導体素子３に到達する放射線により、半導体素子３の特性が徐々に変化する不具合を回避できる。半導体素子３の劣化や特性変化を回避できるので、放射線検出器１による検出精度を維持するには有利である。半導体素子３の特性が徐々に変化すると半導体素子３の劣化に気が付かず、誤った放射線画像等を取得し続ける不具合がある。
図６に例示するように従来は放射線検出素子２の周縁部を覆う遮蔽部材７Ｘの端部が、平面視において傾いて配置される状態（図６左方の遮蔽部材７Ｘ参照）や、真っ直ぐに加工されず凹凸を有する状態（図６右方の遮蔽部材７Ｘ参照）となっていた。そのため放射線検出素子２のピクセルごとの検出条件が異なることがあった。遮蔽部材７Ｘと放射線検出素子２との精密な位置合わせや、遮蔽部材７Ｘの端部を高精度でまっすぐに加工するには、放射線検出器１の製造コストが大幅に増加する不具合があった。図６では説明のため遮蔽部材７Ｘに覆われている放射線検出素子２等の一部を破線で示している。
本発明の放射線検出器１は、放射線検出素子２の全てのピクセルにおいて遮蔽部材７の影響を受けずに放射線を検出できる。放射線検出器１の製造コストを大幅に抑制しつつ、放射線の検出精度を向上するには有利である。
遮蔽部材７の上面が他の部材で覆われることがないため、遮蔽部材７の状態を目視等で確認するには有利である。放射線検出器１の製造時に、放射線検出素子２の上面に遮蔽部材７が付着していないことや、放射線検出素子２の側面２ａに遮蔽部材７が隙間なく密着していることを容易に確認できる。また遮蔽部材７の状態の確認は、放射線検出器１の組立時のみならず、所定期間経過した後のメンテナンス時にも行うことができる。
例えば放射線検出素子２の側面２ａから遮蔽部材７が部分的に剥離している箇所が存在する場合に、この剥離をメンテナンス時に容易に発見できる。遮蔽部材７の上面は露出状態であるため、目視等で剥離を容易に発見できる。剥離が発生している部分に硬化前の遮蔽部材７を充填することで、放射線検出器１の修理を行うことが可能となる。半導体素子３の劣化や特性変化を回避するには有利である。
遮蔽部材７の上面が他の部材と接触しない状態であるため、遮蔽部材７の厚みを適宜変更することが可能であり、遮蔽部材７を適切な厚みに盛り付けることができる。遮蔽部材７の厚みが不足するような不具合を回避できる。
遮蔽部材７の上方に他の部材が配置されていないため、遮蔽部材７が配置されて硬化した後であっても、遮蔽部材７を追加で盛り付けて厚みを変更させることができる。例えば放射線検出器１に照射される放射線の出力が増加する方向に変更される場合に、遮蔽部材７を追加で盛り付けて厚みを増加させることが可能である。長期間にわたり半導体素子３の劣化や特性変化を回避するには有利である。
図７に例示するように遮蔽部材７は、例えば熱可塑性エラストマーに無機物を分散させてフィルム状に成形したフィルム状部材で構成されてもよい。フィルムを構成する樹脂材料に放射線を遮蔽する粒子を分散させてフィルム状部材を構成してもよい。フィルム状の遮蔽部材７は、幅方向ｘにおいて一端が放射線検出素子２の側面２ａと接触して、他端が半導体素子３の上面３ａと接触する状態で配置される（図７左方の遮蔽部材７参照）。その後、加熱されることで遮蔽部材７は変形して側面２ａおよび上面３ａに密着する状態となる（図７右方の遮蔽部材７参照）。放射線検出素子２および半導体素子３に対して遮蔽部材７は隙間なく配置される。放射線が半導体素子３に到達することを抑制するには有利である。
またフィルム状の遮蔽部材７により、放射線検出素子２を半導体素子３に固定できる。半導体素子３に放射線検出素子２を強固に固定するには有利である。
図７に例示するように放射線検出素子２の下面と半導体素子３の上面との隙間に接着剤を配置する構成としてもよい。放射線検出素子２と半導体素子３とをさらに強固に固定するには有利である。その際、放射線検出素子２と半導体素子３との隙間に気泡など接着剤以外の物質が混入しないように注意して製造する必要がある。
一方で図２に例示する実施形態のように放射線検出素子２と半導体素子３との隙間に接着剤を配置しない構成としてもよい。放射線検出素子２と半導体素子３との間は均質な空気の層が形成されることになる。放射線検出素子２から半導体素子３に伝達される電気的または光学的な信号に悪影響が発生する不具合を回避できる。隙間に接着剤を配置する際に気泡等の異物が混入すると、放射線検出素子２から半導体素子３に伝達される電気的または光学的な信号に悪影響が発生する。この影響は放射線検出器１の検出結果に影響がでるので望ましくない。
隙間に接着剤を配置しない構成とすることで、放射線検出器１の製造工程が簡易になり且つ検出精度への影響を排除できる。図２に例示する実施形態のように遮蔽部材７が接着剤と放射線を遮蔽する粒子との混合物で構成される場合も、隙間に遮蔽部材７が流れ込まない構成とすることが望ましい。遮蔽部材７が接着剤等で構成される場合は、その粘度を調整することで、隙間への遮蔽部材７の流れ込みを抑制できる。
例えば遮蔽部材７をエポキシ系樹脂接着剤と粉末状の酸化ビスマスの混合物で構成する場合、エポキシ系樹脂接着剤に対して体積比で二倍となる量の酸化ビスマスを混合することができる。この構成により塗布する際に放射線検出素子２と半導体素子３との隙間に遮蔽部材７が流れ込むことを防止できる。図３に例示するように平面視において放射線検出素子２の側面２ａより内側に遮蔽部材７が配置されない状態となる。つまり半導体素子３の処理領域３ｂの上面に遮蔽部材７が接触しない。放射線検出素子２から半導体素子３に伝達される電気的または光学的な信号への影響を抑制するには有利である。
図８に例示するように放射線検出器１が、放射線検出素子２の上方に配置されるカバー８を備える構成にしてもよい。このカバー８は放射線を遮蔽する部材で構成されている。放射線検出素子２の近傍には側面２ａに接触する状態で遮蔽部材７が配置されている。そのためカバー８は放射線検出素子２の周縁部の上面を覆う位置に配置する必要がない。平面視において放射線検出素子２の側面２ａから離間した位置にカバー８が配置される。例えば幅方向ｘにおいて、放射線検出素子２の側面２ａの近傍となる領域は遮蔽部材７により放射線が遮蔽されて、側面２ａから離れている領域はカバー８により放射線が遮蔽される。カバー８の設置により放射線の遮蔽効果を向上することができる。
放射線検出素子２の周縁部はカバー８で覆われないため、放射線検出素子２は上面の全域で効率よく放射線を検出できる。放射線検出器１の平面視における大きさを小型化するには有利である。放射線検出器１の上下方向ｚにおける大きさに対する制限が比較的緩く一方で遮蔽効果の向上が望まれる場合は、カバー８を設置する構成を採用することが望ましい。遮蔽部材７と接触する高さまでカバー８を下げて配置する構成としてもよい。例えば放射線検出素子２の上面とカバー８の上面の高さが同一となる状態で放射線検出器１が構成されてもよい。
カバー８が配置される場合であっても平面視において放射線検出素子２とカバー８との隙間となる部分には遮蔽部材７が配置されていて、この部分における遮蔽部材７は上面が他の部材と接触せずに露出している状態となる。カバー８が遮蔽部材７と接触する状態で配置されている場合であっても、平面視において放射線検出素子２とカバー８との隙間となる部分の遮蔽部材７は、上面に他の部材が接触しない状態となる。放射線検出素子２の側面２ａと遮蔽部材７との接触状態を目視等で確認することは可能である。また放射線検出素子２とカバー８との隙間となる部分においては、遮蔽部材７の厚みを変更することが可能である。遮蔽部材７において上面をカバー８で覆われている部分については、カバー８により放射線が遮蔽されるため、遮蔽部材７の状態が確認できなくても不具合はない。少なくともカバー８で上面を覆われていない部分において、遮蔽部材７の状態を確認できればよい。
導電性ワイヤ６と半導体素子３との接続部分に樹脂モールド９を配置する構成にしてもよい。複数配置されている導電性ワイヤ６どうしの絶縁性の向上および低容量性の確保に有利である。導電性ワイヤ６の間での信号干渉を抑制するには有利である。また半導体素子３に対する導電性ワイヤ６の固定を強固にするには有利である。
図８に例示する実施形態では樹脂モールド９の上方にカバー８が配置される構成となっている。樹脂モールド９を通過して半導体素子３に到達する放射線は、カバー８により遮蔽される。他方で樹脂モールド９を巻き込む状態で遮蔽部材７が配置される構成としてもよい。この場合は樹脂モールド９の上方に遮蔽部材７が配置される構成となる。
１ 放射線検出器
２ 放射線検出素子
２ａ 側面
３ 半導体素子
３ａ 上面
３ｂ 処理領域
３ｃ 補助領域
４ 回路基板
５ バンプ
６ 導電性ワイヤ
７ 遮蔽部材
８ カバー
９ 樹脂モールド
ｘ 幅方向
ｙ 縦方向
ｚ 上下方向
ｄ （重なる）長さ
ｈ （上下方向ｚの）間隔
２ 放射線検出素子
２ａ 側面
３ 半導体素子
３ａ 上面
３ｂ 処理領域
３ｃ 補助領域
４ 回路基板
５ バンプ
６ 導電性ワイヤ
７ 遮蔽部材
８ カバー
９ 樹脂モールド
ｘ 幅方向
ｙ 縦方向
ｚ 上下方向
ｄ （重なる）長さ
ｈ （上下方向ｚの）間隔
Claims (11)
- 上面から入射する放射線を検出する放射線検出素子と、平面視で前記放射線検出素子よりも大きく形成され且つ前記放射線検出素子の下面に接続されていて前記放射線検出素子から得られる信号を処理して外部に電気信号を出力する半導体素子とを備える放射線検出器において、
放射線を遮蔽する遮蔽部材を備えていて、前記遮蔽部材が前記放射線検出素子の側面と前記半導体素子の上面とに接触する状態であり且つ前記遮蔽部材の上面が他の部材と接触しない状態で配置される構成を有することを特徴とする放射線検出器。 - 前記遮蔽部材が接着剤と放射線を遮蔽する粒子との混合物で構成されていて硬化することで前記半導体素子に前記放射線検出素子を固定する構成を有する請求項１に記載の放射線検出器。
- 平面視で前記半導体素子の周縁部であり且つ前記放射線検出素子の側面よりも外側となる領域に配置される構成を、前記遮蔽部材が有する請求項１または２に記載の放射線検出器。
- 上下方向において前記放射線検出素子と前記半導体素子との間に形成される隙間を備えていて、
前記遮蔽部材が前記隙間に配置されない構成を有する請求項１～３のいずれかに記載の放射線検出器。 - 前記放射線検出素子と前記半導体素子との間に配置されるとともに、前記放射線検出素子と前記半導体素子とを電気的に接続するバンプを有する請求項１～４のいずれかに記載の放射線検出器。
- 前記遮蔽部材が、前記半導体素子の側面に至る範囲に配置される構成を有する請求項１～５のいずれかに記載の放射線検出器。
- 平面視において前記放射線検出素子の側面から離間した位置に配置されていて放射線を遮蔽するカバーを備えていて、
平面視において前記放射線検出素子と前記カバーとの間となる領域に入射する放射線を前記遮蔽部材が遮蔽する構成を有する請求項１～６のいずれかに記載の放射線検出器。 - 上面から入射する放射線を検出する放射線検出素子と、平面視で前記放射線検出素子よりも大きく形成され且つ前記放射線検出素子の下面に接続されていて前記放射線検出素子から得られる信号を処理して外部に電気信号を出力する半導体素子とを備える放射線検出器の製造方法において、
前記半導体素子の上面に前記放射線検出素子が配置された後に、放射線を遮蔽する遮蔽部材が前記放射線検出素子の側面と前記半導体素子の上面とに接触する状態であり且つ前記遮蔽部材の上面が他の部材と接触しない状態で配置されることを特徴とする放射線検出器の製造方法。 - 前記遮蔽部材が接着剤と放射線を遮蔽する粒子との混合物で構成されていて、前記遮蔽部材が硬化することで前記半導体素子に前記放射線検出素子を固定する請求項８に記載の放射線検出器の製造方法。
- 平面視で前記半導体素子の周縁部であり且つ前記放射線検出素子の側面よりも外側となる領域に、前記遮蔽部材が配置される請求項８または９に記載の放射線検出器の製造方法。
- 上下方向において前記放射線検出素子と前記半導体素子との間に隙間が形成される状態で前記半導体素子の上面に前記放射線検出素子が配置されて、前記遮蔽部材を配置する際に前記隙間に前記遮蔽部材が配置されない状態とする請求項８～１０のいずれかに記載の放射線検出器の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/026,412 US20230384468A1 (en) | 2020-09-16 | 2021-03-18 | Radiation detector and method for producing same |
| JP2022550336A JP7394496B2 (ja) | 2020-09-16 | 2021-03-18 | 放射線検出器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020155406A JP2021107805A (ja) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 放射線検出器およびその製造方法 |
| JP2020-155406 | 2020-09-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022059234A1 true WO2022059234A1 (ja) | 2022-03-24 |
Family
ID=76967862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/011171 WO2022059234A1 (ja) | 2020-09-16 | 2021-03-18 | 放射線検出器およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230384468A1 (ja) |
| JP (2) | JP2021107805A (ja) |
| WO (1) | WO2022059234A1 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004172228A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| JP2005509891A (ja) * | 2001-11-20 | 2005-04-14 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 処理回路の為の放射シールドを有するｃｔ検出器モジュール |
| JP2007514158A (ja) * | 2003-12-09 | 2007-05-31 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｘ線検出器のシールド |
| WO2007105288A1 (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Hitachi Metals, Ltd. | 放射線検出装置とその製造方法 |
| JP2011191290A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-29 | Canon Inc | 放射線検出装置及び放射線検出システム |
| US20180100937A1 (en) * | 2015-04-14 | 2018-04-12 | Analogic Corporation | Detector array for radiation system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4234304B2 (ja) * | 2000-05-19 | 2009-03-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
| JP5757096B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2015-07-29 | ソニー株式会社 | 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム |
| JP6075028B2 (ja) | 2012-11-26 | 2017-02-08 | 東レ株式会社 | シンチレータパネル |
| CN111373287A (zh) | 2017-12-15 | 2020-07-03 | 株式会社堀场制作所 | 放射线检测器和放射线检测装置 |
-
2020
- 2020-09-16 JP JP2020155406A patent/JP2021107805A/ja active Pending
-
2021
- 2021-03-18 WO PCT/JP2021/011171 patent/WO2022059234A1/ja active Application Filing
- 2021-03-18 JP JP2022550336A patent/JP7394496B2/ja active Active
- 2021-03-18 US US18/026,412 patent/US20230384468A1/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005509891A (ja) * | 2001-11-20 | 2005-04-14 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 処理回路の為の放射シールドを有するｃｔ検出器モジュール |
| JP2004172228A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| JP2007514158A (ja) * | 2003-12-09 | 2007-05-31 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｘ線検出器のシールド |
| WO2007105288A1 (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Hitachi Metals, Ltd. | 放射線検出装置とその製造方法 |
| JP2011191290A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-29 | Canon Inc | 放射線検出装置及び放射線検出システム |
| US20180100937A1 (en) * | 2015-04-14 | 2018-04-12 | Analogic Corporation | Detector array for radiation system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021107805A (ja) | 2021-07-29 |
| US20230384468A1 (en) | 2023-11-30 |
| JPWO2022059234A1 (ja) | 2022-03-24 |
| JP7394496B2 (ja) | 2023-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7902512B1 (en) | Coplanar high fill factor pixel architecture | |
| US7355642B2 (en) | Photo-detection device | |
| US20080099869A1 (en) | Two-Dimensional Image Detecting Apparatus and Method for Manufacturing the Same | |
| WO1999049514A1 (de) | Optoelektronische baugruppe | |
| US10672814B2 (en) | Light detection device | |
| KR102630173B1 (ko) | 엑스레이검출장치 | |
| US4236168A (en) | One-dimensional CCD sensor with overflow arrangement | |
| US20130109115A1 (en) | Method and jig for manufacturing semiconductor device | |
| WO2022059234A1 (ja) | 放射線検出器およびその製造方法 | |
| CN109216391B (zh) | 一种探测面板、其制作方法及检测装置 | |
| KR20160032190A (ko) | 어레이 기판, 방사선 검출기, 및 배선기판 | |
| US20230333267A1 (en) | Radiation detector and method of manufacture thereof | |
| JPH08187239A (ja) | Ｘ線ｃｔ装置 | |
| US7138637B2 (en) | X-ray imager | |
| US9761631B2 (en) | Radiation image sensor | |
| US20030146990A1 (en) | Flat panel detection type solid-state imaging device | |
| KR101109278B1 (ko) | 고체 촬상 장치 | |
| EP2500942A1 (en) | Solid-state image pickup device and method for manufacturing same | |
| CN108645877B (zh) | 包括具有重新布线单元的转换器元件的x射线检测器 | |
| US20090101907A1 (en) | Image detector | |
| US7612442B2 (en) | Semiconductor device | |
| CN112137640A (zh) | 放射线摄像装置 | |
| JPS6340381A (ja) | 放射線検出器 | |
| CN113811998B (zh) | 平板探测器基板及其制作方法、平板探测器 | |
| US11282880B2 (en) | Linear image sensor and method for manufacturing same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21868922 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022550336 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 18026412 Country of ref document: US |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21868922 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |