JP2004226313A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ反射層を直接外部のＧＮＤに接続する方法では、構造と製造プロセスが複雑となるばかりか、反射層を剥がしてしまう危険性があり、更に、封止し難い構造であった。
【解決手段】基板１上に配線接続部３−ｅを形成しておき、蛍光体７上に反射層９を蒸着によって形成する際に配線接続部３−ｅを蒸着することによって同時に反射層９と配線接続部３−ｅを接続し、更に、この配線接続部３−ｅから定電位配線３−ｄを通して一定電位に接続する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用診断装置、非破壊検査装置等に用いられる放射線検出装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レントゲン撮影のデジタル化が加速しており、各社からＸ線エリアセンサが発表されている。その方式はダイレクト方式（Ｘ線を直接電気信号に変換して読み取るタイプ）とインダイレクト方式（Ｘ線を一旦可視光に変換して可視光を電気信号に変換して読み取るタイプ）の２つに大別される。
【０００３】
図１２はＷＯ９８／３６２９０に開示されている放射線検出素子を示す断面図である。図１２において、１００は光電変換パネル、３００はシンチレータ部を示す。光電変換パネル１００を構成する基板１上に複数の光電変換素子２が形成され、その上に保護層５が形成されている。光電変換素子２より伸びる配線３はボンディングパッド部４に繋がっている。保護層５上には、シンチレータ部３００の柱状の蛍光体７が形成されており、蛍光体７はパリレンよりなる保護層８、アルミよりなる反射層９、パリレンよりなる保護層１０によって、外部との間が耐湿保護されている。
【０００４】
アルミよりなる反射層９は、蛍光体７から光電変換部と反対側へ向かう光を反射し、光電変換部へ導くために設けられている。１５は保護層８の剥がれを防止するための被覆樹脂である。図面上部から入射したＸ線は保護層８、反射層９、保護層１０を透過し、蛍光体７で吸収された後、発光した光が光電変換素子２に到達し、配線３を通して図示しない外部回路で読み出すことで、入射するＸ線情報を２次元のデジタル画像に変換する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような放射線検出素子を用いた放射線検出装置では、図１２から明らかなように反射層９のアルミが電気的に浮いているため、外来ノイズや静電気の影響で不安定な電位となり、直下の光電変換素子の読取機構に影響を及ぼし、画像を乱すことになる。反射層９は光電変換素子２に最も近いため影響は大きい。
【０００６】
この影響を光電変換素子としてＭＩＳ型センサ５０１とＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５０２を用いた場合を例に挙げて説明する。図１３はその模式的断面図である。図１３では図１２と同一部分は同一符号を付している。まず、ＭＩＳ型センサ部５０１の活性層２０３−ｂに入射した光により発生するキャリアによって下電極２０１−ｂの電位が僅かに変化する。下電極２０１−ｂと接続されているドレイン電極３０−ｂも同時に変化する。
【０００７】
この僅かな電位差をＴＦＴ５０２でスイッチングすることによって信号線３０−ａに送り出し、読み取りが完了する。この時、外部の磁界ノイズや内部の静電気等の影響によって反射層９の電位が不安定になると、図１３に模式的に示すように、ドレイン電極３０−ｂ、信号線３０−ａも不安定となり、電気的にゆれを生じる。これは、致命的な画像の乱れを生じ、特に、医療分野ではあってはならない誤診を招く恐れがある。
【０００８】
この対策として、このようなアルミ反射層９を直接外部のＧＮＤに接続するという方法が既に提案されているが、この方法では、構造と製造プロセスが複雑となるばかりか、製造工程中における反射膜を剥き出すための保護層剥がしの際に反射層を剥がしてしまう危険を生じると共に、周囲の封止を行いにくい構造となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、光電変換素子の側近に位置する導電層の電位を安定させるためのシンプル且つ製造し易い構造を提供すると同時に周囲の封止を簡単にでき、低コストで外来ノイズや静電気に強い放射線検出装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、光電変換素子を形成した光電変換パネル上に波長変換体と導電体層が配置されている放射線検出装置において、導電体層が光電変換パネルの定電位配線を通して一定電位に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明においては、前記光電変換パネルの回路内に、前記導電体層に接続するための定電位配線を設け、前記定電位配線が電気実装部品によって一定電位に固定されていること、
前記定電位配線と導電層との接続部が、前記光電変換パネル周囲に設けたボンディングパッド部と光電変換素子エリア以外の位置にあること、
前記定電位配線と導電層との接続部が、前記光電変換パネル全体にバランス良く対称に配置されていること、
前記導電体層は、前記波長変換体の光を反射する反射層であること、
前記導電体層は、蒸着によって定電位配線に接触していること、
前記導体層は導電性樹脂によって定電位配線に接続されていること、
前記光電変換パネルの周囲を封止していること、
を好適に含んでいる。
【００１２】
また、本発明は、基板上に光電変換素子、外部と接続するボンディングパット部、配線接続部、前記配線接続部を前記ボンディングパット部を通して一定電位に接続するための定電位配線を形成する工程、保護層を形成する工程、前記ボンディングパッド部と配線接続部の保護層を除去する工程、前記光電変換素子上に蛍光体層を形成する工程、前記蛍光体層上に導電体層を形成する工程、前記導電体層と前記配線接続部を接続する工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明においては、前記導電体層は蒸着によって形成され、当該蒸着時に前記配線接続部を蒸着することによって前記導電体層と配線接続部とが接続されることを含んでいる。
【００１４】
このような構成にする事によって、光電変換素子に接近した導電性の反射層は一定電位に固定され、外来ノイズや静電気によって電気的にゆれる事がないため、画像の乱れを生じない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明は、光電変換素子に最も近い導電層の電位を安定させるための発明である。蛍光体を用いる放射線検出装置では、感度を上げるため、蛍光体の光電変換素子とは反対側に反射層を用いるのが一般的である。特に、アルカリハライド蛍光体の場合、反射層はアルミ等の金属が一般的で、これが最も光電変換素子に近い導電層となる。
【００１６】
光電変換装置の構造によっては、反射層以外の導電層が最も光電変換素子に近い場合があるが、この場合には、この導電層を対象としても構わない。アルカリハライド蛍光体としては、光電変換素子材料としてのアモルファスシリコンの分光感度特性に近いタリウムをドーピングしたＣｓＩ：Ｔｌが適している。別の光電変換素子材料を用いる場合でも、その分、光感度特性に合った材料を用いればよい。
【００１７】
光電変換素子を形成した光電変換パネルに有する種々の配線（バイアス線、信号線、ゲート線、グランド線等）は、外部の電気実装基板とボンディングパッド部で接続されており、それらの内、一定電位に固定される配線の一部を流用するか、専用に配線を設けることによって、シンプルな構造を維持したままで導電層を一定電位に接続することが可能となるものである。また、接続用パターンはパネルの上下方向どの電極を用いても構わない。
【００１８】
但し、導電層との接触によって腐食等の二次災害を起こす組み合わせとなる材料は避ける必要がある。導電層との接続位置は、パターンの空きの多い光電変換素子エリアとボンディングパッド部の間に設けるとよい。光電変換パネルの保護層にボンディングパッド部を開口するための穴を空ける際、同時に配線接続用の穴を形成することによって、工程を増やすことなく本発明の構成を実現することが可能である。
【００１９】
反射層を光電変換パネルに対し蒸着等の手段で形成する場合は、上記開口部に蒸着すれば接続することが可能である。この場合も工程を増やす必要はない。反射層の材料は反射率の高いアルミ、アルミ合金、銀、銀合金、金等を用いればよい。光電変換パネル側の配線には、通常、アルミ、モリブデン等が用いられる場合が多いので、反射層の材料はアルミもしくはその合金を用いた方が良い。蒸着物質のカバレッジを良くするためには、保護層の開口部の断面に傾斜を持たせるようにすることがより望ましい。そのためには、ケミカルにドライエッチングを行えばよい。
【００２０】
また、反射層を含む構造物を貼り合わせ等の方法で光電変換素子に組み込む場合には、開口部との間を導電性樹脂等で電気的接続を行えばよい。これらの直接蒸着による接続にしろ、或いは貼り合わせによる接続にしろ、外部に直接取り出す構成よりも構造が簡単で、反射膜を工程途中でむき出す必要もないので、製造しやすい。
【００２１】
接続部は素子エリアと周囲のボンディングパッド部以外の位置に設け、全体としては最低限１箇所でよいが、光電変換パネルが胸部撮影用程度の大型の場合は、導電層の抵抗成分を考慮し、Ｃｏｌｕｍｎ、Ｒａｗ方向でバランスを持たせた対称構造にするとより好適である。このような構造にした場合、最後に行う周囲の封止は簡単に行うことが可能となる。
【００２２】
（第１の実施形態）
次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。図１は本発明による放射線検出装置の第１の実施形態の構成を示す断面図である。図１は放射線検出パネルの断面図を示す。なお、図１では図１２の従来装置と同一部分は同一符号を付している。光電変換パネル１００に直接アルカリハライド蛍光体（ＣｓＩ：Ｔｌ）７が蒸着されており、保護層８を挟んでアルミ等からなる反射層９が形成されている。
【００２３】
この反射層９はＳｉＮ等よりなる保護層５に設けられた開口部より配線接続部３−ｅに接続されている。配線接続部３−ｅはボンディングパッド部４、ＡＣＦ５１、フレキ基板５２を介してＰＣＢ５３に接続されている。一定電位の固定はＰＣＢ５３側から行う。本実施形態では、ＰＣＢ５３側でＧＮＤに落としている。
【００２４】
また、反射層９はアルミシート４００と貼り合わされている。アルミシート４００は粘着材４１、アルミ部４２、保護層４３から成っており、反射層９は粘着材４１によってアルミ部４２に貼り合わされ、このアルミ部４２が別の手段により一定電位に落とされている。２１は封止部である。このような構造をとることでより安定したノイズ除去特性を得ることが可能である。
【００２５】
図２は図１の放射線検出パネルをメカシャーシに組み込んだ状態を示す断面図である。図１と同一部分は同一符号を付している。放射線検出パネル１００はダンパー剤７０によってシャーシ基台６９に貼り合わされている。Ａ／Ｄ変換ボード６１から発生するノイズは金属遮蔽板６２及び６３によって遮蔽されている。下部及び横方向からの外来ノイズは、金属遮蔽板６２、金属製シャーシフレーム６６、金属遮蔽板６４によって遮蔽されており、上部からのノイズは放射線検出パネルに設けられたアルミシート４００で遮蔽されている。６５は放熱部材、６７はカバー、６８はメンテナンスカバー、７１はビスを示す。
【００２６】
図３は光電変換パネルを上部から見た平面図で、配線接続部３−ｅ付近を詳細に示している。１つのフレキケーブル（図示せず）からの配線は、図３のようにボンディングパッド部４で接続されており、殆どの配線は３−ａの配線を通じて光電変換素子に繋がっている。一番端に設けた定電位配線３−ｄは配線接続部３−ｅに繋がっており、反射層９は配線接続部３−ｅ、定電位配線３−ｄ、ボンディングパット部４等を通して一定電位に接続されている。
【００２７】
また、破線で囲んで示す部分５−ｂは保護層５を抜いた部分で配線が剥き出しになっている。これは上述の保護層５の開口部に相当する。一点鎖線で示す６−ａはアルミ反射層９を蒸着した境界部であるため、配線接続部３−ｅの上部にも蒸着されている。
【００２８】
図４は光電変換パネル上の配線接続部３−ｅの配置を示す平面図である。特に、光電変換パネルが胸部撮影用等大型の場合には、アルミの抵抗成分の影響によってパネルに傾斜した電位分布が発生する危険があるので、図４に示すように配線接続部３−ｅは全体にバランス良く対称に配置するのが望ましい。
【００２９】
図５〜図８は本発明の放射線検出装置を製造する工程を示す断面図である。以下、製造方法について説明する。まず、図５（ａ）に示すようにアモルファスシリコン半導体プロセスを用いてガラス等の基板１上に光電変換素子２、関連の配線を形成する。この際、上述の配線３−ａ、定電位配線３−ｄ、配線接続部３−ｅ、ボンディングパット部４のパターンを形成しておく。その後、保護層５を形成する。保護層５としては、耐湿性の高い無機のＳｉＮ等が望ましい。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すようにレジスト５−ａを塗布し露光現像を行い、ボンディングパッド部４と配線接続部３−ｅのレジストを抜いておく。更に、図５（ｃ）に示すようにドライエッチングプロセスを通し、ボンディングパッド部４と配線接続部３−ｅの保護層５を同時にエッチングで除去し、使用済みのレジストを剥離する。この同時に除去する保護層５の部分が図３の５−ｂに相当する。その際、後で蒸着するアルミ薄膜のカバレッジを高めるため、エッチング端面はテーパー形状にする事が望ましい。
【００３１】
続いて、図６（ａ）に示すように保護層５の上にＰＩ等からなる第二の保護層６をコーティングする。ＰＩの塗布はスピンコータを用いる場合は、コーティングしない部分をマスキングテープで保護する必要がある。スリットコータ等を用いる場合には、マスキング処理を施すことなく所望のエリアにコーティングが可能である。第二の保護層６はセンサの特性や信頼性に問題がなければ削除しても構わない。
【００３２】
次に、図６（ｂ）に示すようにアルカリハライド蛍光体７を第二の保護層６上における光電変換素子２上にマスク蒸着する。続いて、図７（ａ）に示すようにアルカリハライド蛍光体７の耐湿保護層として、パリレン等の有機の保護層８をマスク８−ａで当てがいながら蒸着する。蒸着厚みは解像力の劣化を考慮し、２０μｍ以下にするのが望ましい。蒸着後はマスキングを抜き取りながら有機膜を切断すると良い。図７（ｂ）はマスクを抜き取った後の状態を示す。
【００３３】
次いで、図８（ａ）に示すようにアルミ薄膜（反射層）９をスパッタ等の方法を用いて蒸着する。その際、ボンディングパッド部４への蒸着を避けるためマスク９−ａを当てるが、配線接続部３−ｅには蒸着され、配線接続部３−ｅと反射層９とが電気的に接続される。最後に、図８（ｂ）に示すようにマスク９−ａを抜き取れば完成する。
【００３４】
このような方法で作製する事によって、従来と全く同じプロセスで、導電体膜を一定電位に接続することができる。従って、コストアップを伴うことなく、放射線検出装置の性能を向上可能である。
【００３５】
また、保護層を剥がす等の工程が不要であるため、反射層を直接外部のＧＮＤに落とす場合に生じる保護層剥がし時の反射層破壊のリスクを全くなくすことができる。この後のアルミシート４００を貼り合わせる工程や、メカシャーシに組み付ける工程は本発明の本質ではないので説明は割愛する。
【００３６】
次に、ノイズの影響の低減効果を光電変換素子としてＭＩＳ型センサ５０１とＴＦＴ５０２を用いた場合を例に挙げて説明する。図９はその模式的断面図を示す。図１と同一部分は同一符号を付している。ＭＩＳ型センサ部５０１の活性層２０３−ｂに入射した光により発生するキャリアによって、下電極２０１−ｂの電位が僅かに変化する。下電極２０１−ｂと接続されているドレイン電極３０−ｂも同時に変化する。この僅かな電位差をＴＦＴ５０２がスイッチングすることによって信号線３０−ａに送り出し、読み取りが完了する。
【００３７】
ここで、外部から入射する電磁ノイズは殆どがアルミシート４００（アルミ部４２）によって吸収されるが、周波数成分によってはこれを突き抜けて反射層９にまで入射する場合がある。また、静電気の急激な発生があると、磁界が発生し、これも反射層９に達する恐れもある。
【００３８】
本実施形態では、反射層９の電位がパネルを通して一定電位に固定されているため、ドレイン電極３０−ｂ、信号線３０−ａが不安定になることがない。従って、本来の画像が得られ、例えば、医療診断分野に使用する場合には、誤診を招く恐れをなくすことができる。なお、図９ではＭＩＳ型センサとＴＦＴを用いたが、この他にも、例えば、ＰＩＮ型センサやＣ−ＭＯＳセンサを用いた場合にも本発明は有効である。
【００３９】
このように本実施形態においては、光電変換素子の側近に位置する導電層の電位を安定させるための、シンプル且つ製造し易い構造を低コストで提供することができる。
【００４０】
ここで、従来方法で反射層をＧＮＤに接続する場合には、図１２の保護層１０の一部を剥ぎ取って、例えば、金属プレート等の部品を用いて保護層を剥ぎ取った部分からＧＮＤに接続する必要がある。しかし、この場合には、金属プレート等の裏面まで封止する必要があるが、被覆樹脂１５等を用いて完全に封止することが難しく、封止し難い構造となっていた。本実施形態では、そのような封止の難しさがなく、図１に示すように封止部２１で簡単に周囲の封止を行うことが可能である。
【００４１】
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態を示す断面図である。図１と同一部分は同一符号を付している。光電変換パネル１００に直接アルカリハライド蛍光体（ＣｓＩ：Ｔｌ）７が蒸着されており、保護層８を挟んで反射シート８００が貼り合わされている。反射シート８００はアルミ等の反射層８２、アルミを保護するためのＰＥＴ等からなる保護層８３、粘着材等の接着層８１よりなる。接着層８１は配線接続部３−ｅには達していない構造である。
【００４２】
アルミ等の反射層８２は導電層４４によって配線接続部３−ｅに接続されている。配線接続部３−ｅを一定電位にとる構造は第１の実施形態と同様である。また、本実施形態では、アルミは蒸着膜を用いないので、電気的ノイズを考慮し数十から数百μｍ程度の箔にする事が可能である。従って、第１の実施形態で説明したようなノイズ用のみに使用するアルミシート４００は必要ない。保護層８と接着層８１は蛍光体７と反射層８２の間にあるので、総合厚みは数μｍから数十μｍに抑えると良い。このような構造をとることで、より安定した特性を得ることが可能である。
【００４３】
本実施形態の製造工程は、第１の実施形態の図５、図６、図７までは同じであるが、その後、配線接続部に導電性接着剤をポティングしておき、反射シート８００をラミネータによって貼り合わせればよい。本実施形態では、第１の実施形態よりもシンプルな構造にする事ができる。また、封止を行いやすく封止性能を向上することもできる。
【００４４】
（第３の実施形態）
図１１は本発明の第３の実施形態を示す断面図である。図１と同一部分は同一符号を付している。光電変換パネル１００にはシンチレータ９００を接着層１４によって貼り合わせている。シンチレータ９００はアモルファスカーボン等からなる基台１３、アルカリはライドよりなる蛍光体７、アルミ等よりなる反射層９と、蛍光体７を保護するための保護層８、反射層を保護するための保護層１１及び１２によって構成されている。
【００４５】
この場合も接着層１４は配線接続部３−ｅには達していない構造である。反射層９は保護層１１の開口部９−ｂから導電層４４によって配線接続部３−ｅに接続されている。この開口部９−ｂは保護層１１をコーティングする際にマスキングすることで作り出すことが可能である。更に、スリットコータを用いればマスキングする必要はない。つまり、反射層９を剥がしてしまう危険もない。配線接続部３−ｅを一定電位にとる構造は第１の実施形態と同様である。
【００４６】
また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に蒸着によって得る反射層９は薄いので、アルミシート４００を貼り合わせている。このような構造をとることで、より安定した特性を得ることが可能である。
【００４７】
また、製造工程は図５、図６、図７までは第１の実施形態と同じであるが、その後、配線接続部３−ｅに導電性接着剤をポティングし、光電変換素子部に接着剤を塗布し、シンチレータ９００の開口部９−ｂを配線接続部３−ｅにアライメントしながら貼り合わせればよい。本実施形態においても、第１、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、導電体層を光電変換パネルの定電位配線を通して一定電位に接続することにより、保護層を剥がす等の工程が不要であるため、導電体層を剥がしてしまう危険を防止することができる。また、シンプルで低コストな構造で、しかも、封止し易い構造とすることができ、外来ノイズや静電気に強い放射線検出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線検出装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の光電変換パネルをシャーシに組み込んだ状態を示す断面図である。
【図３】図１の配線接続部を詳細に示す平面図である。
【図４】図１の光電変換パネル上の配線接続部の配置を示す平面図である
【図５】図１の放射線検出装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】図１の放射線検出装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】図１の放射線検出装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】図１の放射線検出装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】図１の実施形態において光電変換素子としてＭＩＳ型センサ、ＴＦＴを用いた場合の例を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１２】従来例の放射線検出素子を示す断面図である。
【図１３】従来例の放射線検出装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 光電変換素子
３−ａ 配線
３−ｄ 定電位配線
３−ｅ 配線接続部
４ ボンディングパッド部
５ 保護層
６ 保護層
６−ａ 境界部
７ アルカリハライド蛍光体
８ 保護層
８−ａ 蒸着用マスク
９ 反射層
９−ａ 蒸着用マスク
１４ 接着層
２１ 封止部
４１ 粘着剤
４２ アルミ部
４３ 保護層
４４ 導電層
５１ ＡＣＦ
５２ フレキ基板
５３ ＰＣＢボード
６１ Ａ／Ｄ変換ボード
６２ 金属遮蔽板
６３ 金属遮蔽板
６４ 金属遮蔽板
６５ 放熱部材
６６ 金属性シャーシフレーム
６７ カバー
６８ メンテナンスカバー
６９ 筐体ベースプレート
７０ ダンパー材
７１ ビス
８１ 接着層
８２ 反射用アルミ
８３ 保護層
１００ 光電変換パネル
２０１−ａ ゲート電極
２０１−ｂ センサ下電極
２０２−ａ ゲート絶縁膜
２０２−ｂ センサ絶縁膜
２０３−ａ ＴＦＴ活性層
２０３−ｂ センサ活性層
２０４−ａ オーミックコンタクト層
２０４−ｂ センサ上電極
３００ シンチレータ部
４００ アルミシート
５０１ ＭＩＳ型センサ部
５０２ ＴＦＴ部
８００ 反射シート
９００ シンチレータ

Claims (1)

1. 光電変換素子を形成した光電変換パネル上に波長変換体と導電体層が配置されている放射線検出装置において、前記導電体層が光電変換パネルの定電位配線を通して一定電位に接続されていることを特徴とする放射線検出装置。

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