JP2010286447A - Radiation detector, and method for manufacturing the same - Google Patents

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Yuichi Shinba
勇一 榛葉
Katsuhisa Honma
克久 本間
Shinetsu Fujieda
新悦 藤枝
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly-reliable X-ray detector capable of improving adhesion between a moisture-proof layer and a substrate, and to provide a method for manufacturing the X-ray detector. <P>SOLUTION: A photoelectric conversion part 17 for converting fluorescence into an electrical signal is formed on a glass substrate 16; and a scintillator layer 13 for converting a radiation into fluorescence is arranged on the photoelectric conversion part 17; and the moisture-proof layer 31 is formed so as to cover the scintillator layer 13, and the moisture-proof layer 31 and an array substrate 12 are sealed by an adhesive layer 35, to thereby form a moisture-proof structure 15 that protects the scintillator layer 13 from external moisture. Here, a surface processing layer 34 comprising a silane coupling agent or a metal chelate agent is formed, in advance, on a section which is in contact with a bonding layer 35 of the moisture-proof layer 31. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線を検出する放射線検出器及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a radiation detector for detecting radiation and a method for manufacturing the same.

新世代のＸ線診断用検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が開発されている。このＸ線検出器に照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器では、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換させ、この蛍光をアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)フォトダイオード、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子で信号電荷に変換することで画像を取得している。   A planar X-ray detector using an active matrix has been developed as a new generation X-ray diagnostic detector. By detecting the X-rays irradiated to the X-ray detector, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal. In this X-ray detector, X-rays are converted into visible light, that is, fluorescence by a scintillator layer, and this fluorescence is converted into signal charges by an amorphous silicon (a-Si) photodiode or a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device). The image is acquired by converting.

シンチレータ層の材料としては、一般的にヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：ナトリウム（Ｎａ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）など、種々のものがあり、用途や必要な特性によって使い分けられる。 As a material of the scintillator layer, cesium iodide (CsI): sodium (Na), cesium iodide (CsI): thallium (Tl), sodium iodide (NaI), or gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2) There are various types such as S), which are properly used depending on applications and necessary characteristics.

シンチレータ層は、ダイシングなどにより溝を形成したり、柱状構造が形成されるように蒸着法で堆積したりすることで、解像度特性を向上させることができる。   The scintillator layer can improve resolution characteristics by forming grooves by dicing or the like, or by depositing by a vapor deposition method so that a columnar structure is formed.

シンチレータ層の上部には、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善する目的で反射膜が形成される場合がある。反射膜は、シンチレータ層で発光した蛍光のうち光電変換素子側に対して反対側に向かう蛍光を反射膜で反射させて、光電変換素子側に到達する蛍光を増大させるものである。   A reflective film may be formed on the scintillator layer for the purpose of improving the use efficiency of fluorescence and improving sensitivity characteristics. The reflection film reflects the fluorescence emitted from the scintillator layer toward the side opposite to the photoelectric conversion element side by the reflection film, and increases the fluorescence reaching the photoelectric conversion element side.

反射膜を形成する例としては、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属層をシンチレータ層上に成膜する方法や、ＴｉＯ2などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る光散乱反射性の反射膜を塗布形成する方法などが知られている。また、シンチレータ膜上に形成するのではなく、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層に密着させて蛍光を反射させる方式も実用化されている。 Examples of forming a reflective film include a method of forming a metal layer with high fluorescence reflectance such as a silver alloy or aluminum on a scintillator layer, or a light scattering reflectivity comprising a light scattering material such as TiO 2 and a binder resin. A method of coating and forming a reflective film is known. In addition, a method of reflecting fluorescence by bringing a reflector having a metal surface such as aluminum into close contact with the scintillator layer instead of forming on the scintillator film has been put into practical use.

また、シンチレータ層や反射層（或いは反射板など）を外部雰囲気から保護して湿度などによる特性の劣化を抑える為の防湿構造は、検出器を実用的な製品とする上で重要な構成要素となる。特に湿度に対して劣化の大きい材料であるＣｓＩ：Ｔｌ膜やＣｓＩ：Ｎａ膜をシンチレータ層とする場合には高い防湿性能が要求される。   In addition, a moisture-proof structure that protects the scintillator layer and the reflective layer (or reflective plate, etc.) from the outside atmosphere and suppresses the deterioration of characteristics due to humidity is an important component for making the detector a practical product. Become. In particular, when a CsI: Tl film or a CsI: Na film, which is a material having a large deterioration with respect to humidity, is used as a scintillator layer, high moisture-proof performance is required.

従来の防湿構造としては、ＡＬ箔等の防湿層を周辺部で基板と接着封止して防湿性能を保つ構造（例えば、特許文献１参照）、ＡＬ箔や薄板などの防湿層と基板とを周囲のリング状構造物を介して接着封止する構造（例えば、特許文献２参照）などがある。   As a conventional moisture-proof structure, a moisture-proof layer such as an AL foil is adhered and sealed to the substrate at the peripheral portion to maintain moisture-proof performance (for example, refer to Patent Document 1). There is a structure (for example, refer to Patent Document 2) in which adhesion and sealing are performed through a surrounding ring-shaped structure.

特開２００９−１２８０２３号公報JP 2009-128023 A 特開平５−２４２８４１号公報JP-A-5-242841

しかしながら、従来の防湿構造では以下の様な課題がある。   However, the conventional moisture-proof structure has the following problems.

先に挙げた防湿構造では、防湿層と基板との接着には、紫外線硬化型又は熱硬化型の樹脂接着剤が使用されるが、接着剤のみでは十分な密着力の確保が難しい。特に、高温高湿条件下では、接着剤樹脂の吸湿により樹脂自体の弾性率が低下して機械的強度が低下するため、吸湿量が飽和するまで密着力の低下が生じる事になる。防湿層接着部の密着力低下によって、防湿構造内部へのリークパスが発生した場合、シンチレータ層の吸湿による解像度低下などの重大な問題を引き起こすことがある。   In the moisture-proof structure mentioned above, an ultraviolet-curing or thermosetting resin adhesive is used for bonding the moisture-proof layer and the substrate, but it is difficult to ensure sufficient adhesion with only the adhesive. In particular, under high-temperature and high-humidity conditions, the elastic modulus of the resin itself decreases due to moisture absorption of the adhesive resin, and the mechanical strength decreases. Therefore, the adhesive force decreases until the moisture absorption amount is saturated. When a leak path to the inside of the moisture-proof structure occurs due to a decrease in the adhesion of the moisture-proof layer adhesion portion, a serious problem such as a reduction in resolution due to moisture absorption of the scintillator layer may be caused.

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、防湿層と基板との密着力を改善し、信頼性の高い放射線検出器及びその製造方法を提供する事を目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at improving the contact | adhesion power of a moisture-proof layer and a board | substrate, and providing a highly reliable radiation detector and its manufacturing method.

上述の目的を達成するため、本発明の放射線検出器は、蛍光を電気信号に変換する光電変換部を有する基板と、前記光電変換部上に形成され、放射線を前記蛍光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆うように形成される金属製の防湿層が前記基板と樹脂接着剤による接合層で接着され、前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造と、を有する放射線検出器において、前記防湿層は、少なくとも前記接合層と接触する部分においてシランカップリング剤又は金属キレート剤による表面処理層を有していることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a radiation detector of the present invention includes a substrate having a photoelectric conversion unit that converts fluorescence into an electrical signal, and a scintillator layer that is formed on the photoelectric conversion unit and converts radiation into the fluorescence. A radiation detector having a moisture-proof structure in which a metal moisture-proof layer formed so as to cover the scintillator layer is bonded to the substrate with a bonding layer made of a resin adhesive, and protects the scintillator layer from external moisture. The moisture-proof layer has a surface treatment layer with a silane coupling agent or a metal chelating agent at least in a portion in contact with the bonding layer.

また、上述の目的を達成するため、本発明の放射線検出器の製造方法は、基板上に、蛍光を電気信号に変換する光電変換部を形成する第１の工程と、前記光電変換部上に、放射線を前記蛍光に変換するシンチレータ層を配置する第２の工程と、前記シンチレータ層を覆うように金属製の防湿層を形成し、前記防湿層と前記基板とを接着層で封止して、前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造を形成する第３の工程と、を備える放射線検出器の製造方法において、前記第３の工程における前記防湿層の少なくとも前記接合層と接触する部分に、予めシランカップリング剤又は金属キレート剤による表面処理層を形成することを特徴とする。   Moreover, in order to achieve the above-mentioned object, a method for manufacturing a radiation detector according to the present invention includes a first step of forming a photoelectric conversion unit that converts fluorescence into an electric signal on a substrate, and the photoelectric conversion unit. A second step of disposing a scintillator layer that converts radiation into the fluorescence, a metal moisture barrier layer is formed so as to cover the scintillator layer, and the moisture barrier layer and the substrate are sealed with an adhesive layer And a third step of forming a moisture-proof structure that protects the scintillator layer from external moisture. In the method of manufacturing a radiation detector, a portion in contact with at least the bonding layer of the moisture-proof layer in the third step In addition, a surface treatment layer with a silane coupling agent or a metal chelating agent is previously formed.

本発明によれば、防湿層と基板の接着において十分な密着力を確保でき、しかも高温高湿下においても接着剤の吸湿による密着力低下を抑えることができるため、高い防湿性能と長期信頼性を実現した放射線検出器を提供することが可能となる。   According to the present invention, sufficient adhesion can be secured in the adhesion between the moisture-proof layer and the substrate, and even under high temperature and high humidity, it is possible to suppress a decrease in adhesion due to moisture absorption of the adhesive. It is possible to provide a radiation detector that realizes the above.

本発明の一実施の形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the radiation detector which concerns on one embodiment of this invention. 図１の放射線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the radiation detector of FIG. 本発明の一実施の形態に係る放射線検出器のＡＬハット形状と表面処理剤の形成領域を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。It is a figure which shows AL hat shape and the formation area of a surface treating agent of the radiation detector which concerns on one embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a side view. 表面処理を施していないＡＬとガラスの密着力を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the adhesive force of AL and glass which are not surface-treating. ＡＬ／接着剤の密着力評価サンプルの模式図である。It is a schematic diagram of the adhesion strength evaluation sample of AL / adhesive.

以下、本発明の一実施の形態に係る放射線検出器について、図１及び図２を参照して説明する。   Hereinafter, a radiation detector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

（放射線検出器の全体構造）
図１は本実施の形態に係る放射線検出器の斜視図、図２はその放射線検出器の断面図を示すものである。 (Overall structure of radiation detector)
FIG. 1 is a perspective view of a radiation detector according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of the radiation detector.

放射線検出器として符号１１で示されるＸ線検出器は、放射線像であるＸ線像を検出するＸ線平面センサであり、例えば、一般医療用途などに用いられている。   An X-ray detector denoted by reference numeral 11 as a radiation detector is an X-ray plane sensor that detects an X-ray image that is a radiation image, and is used for general medical applications, for example.

このＸ線検出器１１は、図１及び図２に示すように、蛍光を電気信号に変換する光電変換基板としてのアレイ基板１２、このアレイ基板１２の一主面である表面上に設けられ入射するＸ線を蛍光に変換するＸ線変換部であるシンチレータ層１３、このシンチレータ層１３上に設けられシンチレータ層１３からの蛍光をアレイ基板１２側へ反射させる反射膜１４、シンチレータ層１３および反射膜１４上に設けられ外気や湿度から保護する防湿構造１５を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray detector 11 is provided on an array substrate 12 as a photoelectric conversion substrate that converts fluorescence into an electrical signal, and is incident on a surface that is one main surface of the array substrate 12. A scintillator layer 13 which is an X-ray conversion unit for converting X-rays to fluorescence, a reflection film 14 provided on the scintillator layer 13 to reflect fluorescence from the scintillator layer 13 toward the array substrate 12, the scintillator layer 13 and the reflection film 14 is provided with a moisture-proof structure 15 that is provided on 14 and protects from outside air and humidity.

（アレイ基板１２）
アレイ基板１２は、シンチレータ層１３によりＸ線から可視光に変換された蛍光を電気信号に変換するもので、ガラス基板１６、このガラス基板１６上に設けられ光センサとして機能する略矩形状の複数の光電変換部１７、行方向に沿って配設された複数の制御ライン（又はゲートライン）１８、列方向に沿って配設された複数のデータライン（又はシグナルライン）１９、各制御ライン１８が電気的に接続された図示しない制御回路と、各データライン１９が電気的に接続された図示しない増幅／変換部を備えている。 (Array substrate 12)
The array substrate 12 converts fluorescence converted from X-rays into visible light by the scintillator layer 13 into an electric signal. A glass substrate 16 and a plurality of substantially rectangular shapes functioning as optical sensors provided on the glass substrate 16. Photoelectric conversion unit 17, a plurality of control lines (or gate lines) 18 arranged along the row direction, a plurality of data lines (or signal lines) 19 arranged along the column direction, and the control lines 18 Are electrically connected and a control circuit (not shown) is connected to each data line 19 (not shown).

アレイ基板１２には、それぞれ同構造を有する画素２０がマトリクス状に形成されているとともに、各画素２０内にそれぞれ光電変換素子としてのフォトダイオード２１が配設されている。これらフォトダイオード２１はシンチレータ層１３の下部に配設されている。   Pixels 20 having the same structure are formed in a matrix on the array substrate 12, and photodiodes 21 as photoelectric conversion elements are disposed in the pixels 20. These photodiodes 21 are disposed below the scintillator layer 13.

各画素２０は、フォトダイオード２１に電気的に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２、フォトダイオード２１にて変換した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部としての図示しない蓄積キャパシタを具備している。但し、蓄積キャパシタは、フォトダイオード２１の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。   Each pixel 20 includes a thin film transistor (TFT) 22 as a switching element electrically connected to the photodiode 21, and a storage capacitor (not shown) as a charge storage unit that stores the signal charge converted by the photodiode 21. Yes. However, the storage capacitor may also serve as the capacitance of the photodiode 21 and is not always necessary.

各薄膜トランジスタ２２は、フォトダイオード２１への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２２は、非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。   Each thin film transistor 22 has a switching function for accumulating and discharging charges generated by the incidence of fluorescence on the photodiode 21. The thin film transistor 22 is at least partially composed of a semiconductor material such as amorphous silicon (a-Si) as an amorphous semiconductor or polysilicon (P-Si) as a polycrystalline semiconductor.

また、薄膜トランジスタ２２は、図２に示すように、ゲート電極２３、ソース電極２４およびドレイン電極２５のそれぞれを有している。このドレイン電極２５は、光電変換素子（フォトダイオード）２１および蓄積キャパシタに電気的に接続されている。   The thin film transistor 22 includes a gate electrode 23, a source electrode 24, and a drain electrode 25, as shown in FIG. The drain electrode 25 is electrically connected to the photoelectric conversion element (photodiode) 21 and the storage capacitor.

蓄積キャパシタは、矩形平板状に形成され、各フォトダイオード２１の下部に対向して設けられている。   The storage capacitor is formed in a rectangular flat plate shape, and is provided facing the lower part of each photodiode 21.

図１に示す制御ライン１８は、各画素２０間に行方向に沿って配設され、図２に示すように、同じ行の各画素２０の薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３に電気的に接続されている。   The control line 18 shown in FIG. 1 is arranged along the row direction between the pixels 20, and is electrically connected to the gate electrode 23 of the thin film transistor 22 of each pixel 20 in the same row as shown in FIG. Yes.

図１に示すデータライン（シグナルライン）１９は、各画素２０間に列方向に沿って配設され、図２に示すように、同じ列の各画素２０の薄膜トランジスタ２２のソース電極２４に電気的に接続されている。   A data line (signal line) 19 shown in FIG. 1 is arranged between the pixels 20 along the column direction, and is electrically connected to the source electrode 24 of the thin film transistor 22 of each pixel 20 in the same column, as shown in FIG. It is connected to the.

制御回路は、各薄膜トランジスタ２２の動作状態、即ちオンおよびオフを制御するもので、ガラス基板１６の表面における行方向に沿った側縁に実装されている。   The control circuit controls the operating state of each thin film transistor 22, that is, on and off, and is mounted on the side edge along the row direction on the surface of the glass substrate 16.

増幅／変換部は、例えば各データライン１９に対応してそれぞれ配設された複数の電荷増幅器、これら電荷増幅器が電気的に接続された並列／直列変換器、この並列／直列変換器が電気的に接続されたアナログ−デジタル変換器を有している。   The amplifying / converting unit includes, for example, a plurality of charge amplifiers arranged corresponding to each data line 19, a parallel / serial converter to which these charge amplifiers are electrically connected, and the parallel / serial converter is electrically connected And an analog-to-digital converter connected to the.

アレイ基板１２の最上部には、光電変換素子（フォトダイオード）２１及び薄膜トランジスタ２２等を保護するため、図２に示すように、樹脂製の保護層２６が形成される。   As shown in FIG. 2, a protective layer 26 made of resin is formed on the uppermost portion of the array substrate 12 to protect the photoelectric conversion element (photodiode) 21, the thin film transistor 22, and the like.

（シンチレータ層１３）
シンチレータ層１３は、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換するもので、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）等により真空蒸着法で柱状構造に形成したもの、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１２上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角状に形成したものなどがある。 (Scintillator layer 13)
The scintillator layer 13 converts incident X-rays into visible light, that is, fluorescence. For example, cesium iodide (CsI): thallium (Tl) or sodium iodide (NaI): thallium (Tl) or the like is used as a vacuum deposition method. The groove portion is formed by, for example, forming a columnar structure or gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2 S) phosphor particles with a binder material, applying the mixture on the array substrate 12, firing and curing, and dicing with a dicer. Some of them are formed into a square shape.

これら柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素（Ｎ2）などの不活性ガスを封入し、あるいは真空状態とすることも可能である。 Between these columns, it is possible to enclose air or an inert gas such as nitrogen (N 2 ) for preventing oxidation, or to make a vacuum state.

以下に示す実施例では、シンチレータ層１３にＣｓＩ：Ｔｌの蒸着膜を用い、膜厚は約６００μｍ、ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱（ピラー）の太さは最表面で８〜１２μｍ程度のものが用いられる。   In the following embodiment, a CsI: Tl vapor deposition film is used for the scintillator layer 13, the film thickness is about 600 μm, and the columnar structure crystal pillar (pillar) thickness is about 8 to 12 μm on the outermost surface. Things are used.

（反射層１４）
シンチレータ層１３上に形成される反射層１４は、フォトダイオードと反対側に発せられた蛍光を反射して、フォトダイオードに到達する蛍光光量を増大させるものである。 (Reflection layer 14)
The reflection layer 14 formed on the scintillator layer 13 reflects the fluorescence emitted on the side opposite to the photodiode, and increases the amount of fluorescence that reaches the photodiode.

反射層１４としては、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属をシンチレータ層１３上に成膜したもの、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層１３に密着させたもの、ＴｉＯ２などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る拡散反射性の反射層を塗布形成したものなどがある。 As the reflective layer 14, a metal having a high fluorescence reflectance such as silver alloy or aluminum is formed on the scintillator layer 13, a reflector having a metal surface such as aluminum is adhered to the scintillator layer 13, TiO 2 or the like. And a reflective layer having a diffuse reflection property made of a light scattering material and a binder resin.

反射層１４は、放射線検出器１１に求められる解像度、輝度などの特性により、必ずしも必要ではない。   The reflective layer 14 is not necessarily required due to characteristics such as resolution and luminance required for the radiation detector 11.

（防湿構造１５）
防湿構造１５は、シンチレータ層１３や反射層１４を外部雰囲気から保護して、湿度などによる特性劣化を抑えるためのものであり、図２に示す通り、鍔部３３が形成された防湿層３１、表面処理層３４、及び接着層３５からなっている。 (Dampproof structure 15)
The moisture-proof structure 15 is for protecting the scintillator layer 13 and the reflective layer 14 from the external atmosphere and suppressing characteristic deterioration due to humidity or the like. As shown in FIG. 2, the moisture-proof layer 31 having the flange 33 formed thereon, It consists of a surface treatment layer 34 and an adhesive layer 35.

防湿層３１は、図３に示すように、厚み０．１ｍｍｔのＡＬ合金箔（Ａ１Ｎ３０−Ｏ材）を、周辺部に５ｍｍ幅の鍔部３３を持つ構造にプレス成型してハット状に形成される。次に、防湿層３１の鍔部３３をシランカップリング剤（エポキシ系、アミン系）又は金属キレート剤（有機ジルコニウムキレート化合物、有機チタンキレート化合物）にて処理して表面処理層３４を形成した後、この表面処理した鍔部３３にディスペンサーにより接着剤を塗布して接着層３５を形成し、シンチレータ層１３および反射膜１４の形成されたアレイ基板１２と張り合わせる（図２参照）。   As shown in FIG. 3, the moisture-proof layer 31 is formed in a hat shape by press-molding a 0.1 mm-thick AL alloy foil (A1N30-O material) into a structure having a flange portion 33 having a width of 5 mm in the peripheral portion. The Next, after forming the surface treatment layer 34 by treating the flange portion 33 of the moisture-proof layer 31 with a silane coupling agent (epoxy-based or amine-based) or a metal chelating agent (organic zirconium chelate compound, organic titanium chelate compound). Then, an adhesive is applied to the surface-treated flange portion 33 by a dispenser to form an adhesive layer 35, which is bonded to the array substrate 12 on which the scintillator layer 13 and the reflective film 14 are formed (see FIG. 2).

なお、接着剤は、一般に市販されている加熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ系の接着材を用いることができる。   As the adhesive, a commercially available heat curable or ultraviolet curable epoxy adhesive can be used.

防湿層３１の鍔部３３の表面処理は、ＡＬハットを表面処理液に浸漬するか、ＡＬハットの鍔部３３のみに筆等を用いて表面処理液を塗布形成し、その後、夫々の表面処理剤に適した乾燥条件にて熱処理することで行うことができる。   The surface treatment of the flange portion 33 of the moisture-proof layer 31 is performed by immersing the AL hat in a surface treatment solution or by applying and forming a surface treatment liquid only on the flange portion 33 of the AL hat using a brush or the like. It can be performed by heat treatment under dry conditions suitable for the agent.

また、ＡＬハットによる防湿構造１５のアレイ基板１２への接着を減圧雰囲気にて行う事で、飛行機輸送を想定した減圧下での機械的強度に優れた防湿構造を形成できる。この減圧封止においてもシランカップリング剤又は金属キレート剤によるＡＬハット表面処理は適用でき、高密着力、高信頼性の防湿構造を提供できる。   Further, by adhering the moisture-proof structure 15 to the array substrate 12 with an AL hat in a reduced-pressure atmosphere, it is possible to form a moisture-proof structure with excellent mechanical strength under reduced pressure assuming airplane transportation. The AL hat surface treatment with a silane coupling agent or metal chelating agent can also be applied in this reduced pressure sealing, and a moisture-proof structure with high adhesion and high reliability can be provided.

防湿構造１５を形成して、Ｘ線検出器１１のパネルが完成する。更に制御ライン、信号ラインの各電極パッド部にＴＡＢ接続により配線を繋いで、アンプ以降の回路に接続し、更に筐体構造に組み込んでＸ線検出器１１が完成する。   The moisture-proof structure 15 is formed, and the panel of the X-ray detector 11 is completed. Further, wiring is connected to each electrode pad portion of the control line and the signal line by TAB connection, connected to a circuit after the amplifier, and further incorporated into a housing structure to complete the X-ray detector 11.

（ＡＬハットとアレイ基板との密着性評価）
先ず、ＡＬハットと基板との密着力を簡易的に評価するため、ガラス基板に短冊状のＡＬ箔を接着し、ピール試験機によりピール強度を測定し、一定時間間隔毎にデータを収集して密着力の指標とした。 (Evaluation of adhesion between AL hat and array substrate)
First, in order to simply evaluate the adhesion between the AL hat and the substrate, a strip-shaped AL foil is bonded to a glass substrate, the peel strength is measured by a peel tester, and data is collected at regular time intervals. It was used as an index of adhesion.

また、放射線検出器の信頼性として必要な冷熱衝撃試験（（−２０℃×１ｈ／Ｒ.Ｔ.×３０分／５０℃×１ｈ／Ｒ.Ｔ.×３０分）×３０回）、高温高湿試験（６０℃−９０％ＲＨ×５００Ｈ）後にもピール強度の測定を行い、信頼性の確認を行った。   Also, the thermal shock test required for the reliability of the radiation detector ((−20 ° C. × 1 h / RT. × 30 minutes / 50 ° C. × 1 h / RT. × 30 minutes) × 30 times), high temperature and high temperature The peel strength was also measured after the humidity test (60 ° C.-90% RH × 500 H) to confirm the reliability.

図４に表面処理を施していないＡＬ箔とガラスとのピール強度を測定した結果を示す。   The result of having measured the peel strength of AL foil and glass which have not performed surface treatment in FIG. 4 is shown.

イニシャルと冷熱衝撃後では、６〜８Ｎのピール強度が得られており、十分な密着力があるが、高温高湿試験を行うと急激に密着力が低下している事が分かる。   After initial and cold shock, a peel strength of 6 to 8 N is obtained and there is sufficient adhesion, but it can be seen that the adhesion decreases sharply when a high temperature and high humidity test is performed.

剥離モードにも差異が見られ、高温高湿試験前の密着力良好な状態では、接着剤の凝集破壊であったのに対し、高温高湿試験後はＡＬと接着剤界面での界面剥離となっている。高温高湿環境下では接着剤の吸湿により接着剤自体の機械強度が低下し、ＡＬとの界面での密着力が低下しているものと予想される。   There is also a difference in the peeling mode. In the state of good adhesion before the high-temperature and high-humidity test, the adhesive cohesive failure, whereas after the high-temperature and high-humidity test, the interface peeling at the interface between the AL and the adhesive It has become. In a high temperature and high humidity environment, it is expected that the mechanical strength of the adhesive itself is reduced due to moisture absorption by the adhesive, and the adhesive strength at the interface with AL is reduced.

次に、ＡＬと接着剤との密着力改善のため、（１）有機／無機材料の密着力向上に有効であるシランカップリング剤と、（２）水酸基、カルボキシル基、エポキシ基などの官能基と反応し−Ｏ−Ｔｉ−Ｏ−結合、−Ｏ−Ｚｒ−Ｏ−結合を作る架橋剤として知られ、耐水性・密着性の向上に有効な有機チタン・ジルコニウムキレート化合物とをＡＬ表面に塗布、乾燥し、接着剤とＡＬとの密着力を確認した。   Next, in order to improve the adhesion between the AL and the adhesive, (1) a silane coupling agent effective for improving the adhesion between organic and inorganic materials, and (2) a functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and an epoxy group It is known as a cross-linking agent that reacts with -O-Ti-O-bonding and -O-Zr-O-bonding, and is coated with an organic titanium / zirconium chelate compound that is effective in improving water resistance and adhesion. It was dried and the adhesion between the adhesive and AL was confirmed.

ＡＬ／接着剤の密着力を簡易的に評価するため、図５に示すように、ＡＬ合金基板４１を上記表面処理剤にて処理し、その上に紫外線硬化型のエポキシ樹脂接着剤４３を滴下、硬化したものを用いた。なお、エポキシ樹脂接着剤４３の径はいずれも５ｍｍであった。密着力の評価は、指で接着剤４３に付加を与え、ＡＬ合金基板４１から剥離するかどうかで評価した。結果を下表に示す。

Figure 2010286447
In order to simply evaluate the adhesive strength of the AL / adhesive, as shown in FIG. 5, the AL alloy substrate 41 is treated with the above surface treatment agent, and an ultraviolet curable epoxy resin adhesive 43 is dropped thereon. A cured product was used. The diameter of the epoxy resin adhesive 43 was 5 mm in all cases. The evaluation of the adhesion force was performed based on whether or not the adhesive 43 was added with a finger and peeled off from the AL alloy substrate 41. The results are shown in the table below.
Figure 2010286447

この結果より、未処理の基板では、高温高湿（１２１℃−１００％ＲＨ）４８ｈ後のものは、滴下した１０個の接着剤がすべて剥離したが、アミノシラン、Ｚｒキレート剤処理したＡＬ基板では、剥がれの発生がなく、密着力が改善されていることが分かった。   From this result, in the untreated substrate, after 10 hours of high temperature and high humidity (121 ° C.-100% RH), all the dropped 10 adhesives were peeled off, but in the AL substrate treated with aminosilane and Zr chelating agent, It was found that there was no peeling and the adhesion was improved.

（本実施の形態に係るＸ線検出器１１の効果）
以上のように、アレイ基板１２との接触面となる防湿層３１の鍔部３３をシランカップリング剤又は金属キレート剤にて処理する事で、金属箔または金属の薄板からなる防湿層３１とＴＦＴやフォトダイオードを備えるアレイ基板１２の接着において十分な密着力を確保でき、高温高湿下でも接着層３５の吸湿による密着力低下を抑えることができ、高い防湿性能と長期信頼性を実現したＸ線検出器１１を提供することができる。 (Effect of X-ray detector 11 according to the present embodiment)
As described above, by treating the flange portion 33 of the moisture-proof layer 31 serving as a contact surface with the array substrate 12 with a silane coupling agent or a metal chelating agent, the moisture-proof layer 31 made of a metal foil or a metal thin plate and the TFT A sufficient adhesion can be secured in the adhesion of the array substrate 12 including the photodiode and the photodiode, and a decrease in the adhesion due to moisture absorption of the adhesive layer 35 can be suppressed even under high temperature and high humidity, realizing high moisture-proof performance and long-term reliability. A line detector 11 can be provided.

また、防湿層３１の材質がＡＬ又はＡＬ合金箔材の場合には、金属材料としてはＸ線吸収係数が小さい為に、防湿層内でのＸ線吸収ロスを抑える事ができる点でメリット大きく、ハット状に加工する場合にも加工性に優れている。   Further, when the material of the moisture-proof layer 31 is AL or an AL alloy foil material, since the X-ray absorption coefficient is small as a metal material, the merit is great in that the X-ray absorption loss in the moisture-proof layer can be suppressed. Also, when processed into a hat shape, it is excellent in workability.

１１：Ｘ線検出器、１２：アレイ基板、１３：シンチレータ層、１４：反射膜、１５：防湿構造、１７：光電変換部、３１：防湿層、３３：鍔部、３４：表面処理層、３５：接着層   11: X-ray detector, 12: array substrate, 13: scintillator layer, 14: reflective film, 15: moisture-proof structure, 17: photoelectric conversion part, 31: moisture-proof layer, 33: collar part, 34: surface treatment layer, 35 : Adhesive layer

Claims (6)

蛍光を電気信号に変換する光電変換部を有する基板と、前記光電変換部上に形成され、放射線を前記蛍光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆うように形成される金属製の防湿層が前記基板と樹脂接着剤による接合層で接着され、前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造と、を有する放射線検出器において、
前記防湿層は、少なくとも前記接合層と接触する部分においてシランカップリング剤又は金属キレート剤による表面処理層を有していることを特徴とする放射線検出器。 A substrate having a photoelectric conversion unit that converts fluorescence into an electric signal, a scintillator layer that is formed on the photoelectric conversion unit and converts radiation into the fluorescence, and a metal moisture-proof layer formed so as to cover the scintillator layer In a radiation detector having a moisture-proof structure that is bonded to the substrate and a bonding layer made of a resin adhesive and protects the scintillator layer from external moisture,
The moisture detector has a surface treatment layer with a silane coupling agent or a metal chelating agent at least in a portion in contact with the bonding layer. 前記防湿層は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の箔又は薄板からなることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。   The radiation detector according to claim 1, wherein the moisture-proof layer is made of a foil or a thin plate of aluminum or an aluminum alloy. 前記防湿層は、少なくとも前記シンチレータ層を包含する深さを有し、かつ周辺に鍔部を具備するハット状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出器。   3. The radiation detector according to claim 1, wherein the moisture-proof layer has a depth including at least the scintillator layer and is formed in a hat shape including a collar portion around the moisture-proof layer. 基板上に、蛍光を電気信号に変換する光電変換部を形成する第１の工程と、
前記光電変換部上に、放射線を前記蛍光に変換するシンチレータ層を配置する第２の工程と、
前記シンチレータ層を覆うように金属製の防湿層を形成し、前記防湿層と前記基板とを接着層で封止して、前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造を形成する第３の工程と、を備える放射線検出器の製造方法において、
前記第３の工程における前記防湿層の少なくとも前記接合層と接触する部分に、予めシランカップリング剤又は金属キレート剤による表面処理層を形成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。 A first step of forming a photoelectric conversion unit for converting fluorescence into an electrical signal on a substrate;
A second step of disposing a scintillator layer for converting radiation into the fluorescence on the photoelectric conversion unit;
A metal moisture-proof layer is formed so as to cover the scintillator layer, and the moisture-proof layer and the substrate are sealed with an adhesive layer to form a moisture-proof structure that protects the scintillator layer from external moisture. In a method of manufacturing a radiation detector comprising:
A method for producing a radiation detector, comprising forming a surface treatment layer with a silane coupling agent or a metal chelating agent in advance in at least a portion of the moisture-proof layer in the third step that comes into contact with the bonding layer. 前記表面処理層は、前記防湿層を、シランカップリング剤又は金属キレート剤の液に浸漬させた後、熱処理することにより形成することを特徴とする請求項４記載の放射線検出器の製造方法。   5. The method of manufacturing a radiation detector according to claim 4, wherein the surface treatment layer is formed by immersing the moisture-proof layer in a liquid of a silane coupling agent or a metal chelating agent and then heat-treating the surface. 前記表面処理層は、前記シランカップリング剤又は金属キレート剤の液を、前記防湿層の接着部に直接塗布した後、熱処理することにより形成することを特徴とする請求項４記載の放射線検出器の製造方法。   The radiation detector according to claim 4, wherein the surface treatment layer is formed by directly applying a liquid of the silane coupling agent or metal chelating agent to the adhesion portion of the moisture-proof layer and then performing a heat treatment. Manufacturing method.
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