JP5562134B2 - 放射線検出装置、その製造方法及び放射線撮像システム - Google Patents
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Description
本発明は放射線検出装置、その製造方法及び放射線撮像システムに関する。
近年、複数の光電変換素子を表面に形成したセンサパネル上に、Ｘ線等の放射線を光電変換素子が検知可能な波長の光に変換するシンチレータ（蛍光体）を積層したデジタル放射線検出装置が商品化されている。シンチレータの材料は、ＣｓＩにＴｌをドープした材料に代表されるアルカリハライド系、ＧｄＯＳにＴｂをドープした材料が主流である。特にアルカリハライド系のシンチレータは潮解性が高いため、放射線検出装置の耐湿性を向上させるための様々な工夫がされている。放射線検出装置の耐湿性を向上させるために、特許文献１では、シンチレータとシンチレータの周辺のセンサパネルとをホットメルト樹脂を含む耐湿保護層で覆い、シンチレータの周辺のセンサパネルを覆っている部分の耐湿保護層をホットプレスする。特許文献２では、シンチレータ周囲に設けた枠体上を覆っている部分のホットメルト樹脂をホットプレスする。これらの技術により、耐湿保護層とセンサパネルとの間から水分が浸入することが抑制され、放射線検出装置の耐湿性が向上する。
上述の特許文献のいずれにおいても、耐湿保護層がホットプレスされた領域の外側に、配線部材をセンサパネルに接続するための領域が位置している。その結果、センサパネルの辺のうち配線部材が接続される辺ではシンチレータの端からセンサパネルの端までの領域が広くなってしまい、放射線検出装置の小型化が十分に図れない。そこで、本発明は、放射線検出装置の耐湿性を向上しつつ、放射線検出装置の小型化を実現する技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の一つの側面に係る放射線検出装置は、光電変換領域と、前記光電変換領域に電気的に接続された導電パターンとを有するセンサパネルと、前記センサパネルの前記光電変換領域の上に配置されたシンチレータ層と、前記光電変換領域の外側において前記導電パターンに重なる部分を有しており、前記導電パターンに接着層を介して電気的に接続された配線部材と、前記配線部材のうち前記導電パターンに重なる部分と前記シンチレータ層とを覆う保護膜と、を備え、前記保護膜は、前記配線部材と、前記配線部材により形成された段差とを覆う部分において、前記センサパネルに対して圧着されていることを特徴とする。
他の側面に係る放射線検出装置は、光電変換領域と、前記光電変換領域に電気的に接続された導電パターンとを有するセンサパネルと、前記センサパネルの前記光電変換領域の上に配置されたシンチレータ層と、前記光電変換領域の外側において前記導電パターンに重なる部分を有しており、前記導電パターンに電気的に接続された配線部材と、前記配線部材のうち前記導電パターンに重なる部分と前記シンチレータ層とを覆う保護膜と、を備え、前記保護膜は、前記配線部材を覆う部分において前記センサパネルに対して圧着され、前記保護膜のうち前記配線部材の間を覆う部分と、前記保護膜のうち前記配線部材を覆う部分との間の段差を低減するための段差低減層が前記隣り合う配線部材の間に形成されていることを特徴とする。
他の側面に係る放射線検出装置は、光電変換領域と、前記光電変換領域に電気的に接続された導電パターンとを有するセンサパネルと、前記センサパネルの前記光電変換領域の上に配置されたシンチレータ層と、前記光電変換領域の外側において前記導電パターンに重なる部分を有しており、前記導電パターンに電気的に接続された配線部材と、前記配線部材のうち前記導電パターンに重なる部分と前記シンチレータ層とを覆う保護膜と、を備え、前記保護膜は、前記配線部材を覆う部分において前記センサパネルに対して圧着され、前記保護膜のうち前記配線部材の間を覆う部分と、前記保護膜のうち前記配線部材を覆う部分との間の段差を低減するための段差低減層が前記隣り合う配線部材の間に形成されていることを特徴とする。
上記手段により、放射線検出装置の耐湿性を向上しつつ、放射線検出装置の小型化を実現する技術が提供される。
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１を用いて本実施形態に係る例示的な放射線検出装置１００について説明する。図１（ｃ）は放射線検出装置１００の模式平面図であり、図１（ａ）は放射線検出装置１００のＡＡ線模式断面図であり、図１（ｂ）は放射線検出装置１００のＢＢ線模式断面図である。図１（ｃ）では理解を助けるために、シンチレータ層１２０の外周を実線で表示しているが、実際にはシンチレータ層１２０は保護膜１４０で覆われている。また、図１（ｃ）では見易さのために配線部材１３０を省略している。放射線検出装置１００は、センサパネル１１０、シンチレータ層１２０、配線部材１３０及び保護膜１４０を備える。
図１を用いて本実施形態に係る例示的な放射線検出装置１００について説明する。図１（ｃ）は放射線検出装置１００の模式平面図であり、図１（ａ）は放射線検出装置１００のＡＡ線模式断面図であり、図１（ｂ）は放射線検出装置１００のＢＢ線模式断面図である。図１（ｃ）では理解を助けるために、シンチレータ層１２０の外周を実線で表示しているが、実際にはシンチレータ層１２０は保護膜１４０で覆われている。また、図１（ｃ）では見易さのために配線部材１３０を省略している。放射線検出装置１００は、センサパネル１１０、シンチレータ層１２０、配線部材１３０及び保護膜１４０を備える。
センサパネル１１０には光電変換領域１１１と導電パターン１１２とが形成されている。光電変換領域１１１は、シンチレータ層１２０によって放射線から変換された光を電荷に変換する光電変換素子が形成された領域である。光電変換素子と導電パターン１１２とは電気的に接続されており、光電変換領域１１１からの信号は導電パターン１１２を通じて放射線検出装置１００の外部の回路へ読み出される。図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係る放射線検出装置１００は、センサパネル１１０の辺のうち隣り合う二つの辺に導電パターン１１２が形成された領域１１６を有しており、他の辺には導電パターン１１２が形成されていない。光電変換領域１１１の上には光電変換領域１１１を保護するためのセンサ保護層１１３が配置されている。センサ保護層１１３は例えば酸化シリコンや窒化シリコンなどで形成される。
センサ保護層１１３の上には、光電変換領域１１１を覆うようにシンチレータ層１２０が形成されている。シンチレータ層１２０は、例えばハロゲン化アルカリを主成分とする材料であるＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌを用いて形成される。例えばＣｓＩ：Ｔｌは、ＣｓＩとＴｌＩを同時に蒸着することで形成できる。
導電パターン１１２には接着層１１４を介して配線部材１３０が電気的に接続されている。図１（ａ）に示されるように、配線部材１３０の一部は導電パターン１１２に重なっている。配線部材１３０は例えば配線用フィルムであってもよく、接着層１１４は例えば熱流動性を有する異方性導電フィルムであってもよい。異方性導電フィルムを用いる場合に、異方性導電フィルムを約２００℃で熱圧着することによって導電パターン１１２と配線部材１３０とが電気的に接続される。図１（ｂ）に示されるように、導電パターン１１２は複数に分離されており、それぞれの導電パターン１１２に別個の配線部材１３０が接続されており、導電パターン１１２の間隔と配線部材１３０の間隔とが等しい。また、図１（ｂ）に示される例では、接着層１１４も導電パターン１１２と配線部材１３０とのペアごとに分離されている。
シンチレータ層１２０の上面及び側面は、ホットメルト樹脂１４１と金属箔１４２とを含む保護膜１４０で覆われている。ホットメルト樹脂１４１の詳細については後述する。金属箔１４２により、シンチレータ層１２０で変換して発せられた光のうち、光電変換領域１１１と反対側に進行した光を反射して光電変換領域１１１へ導くことができ、光の利用効率が向上される。また、金属箔１４２は放射線検出装置１００の外部からの光を遮断して光電変換領域１１１にノイズが入ることを防止し得る。金属箔１４２として例えば１〜１００μｍの厚さのアルミ箔が用いられる。センサパネル１１０の辺のうち導電パターン１１２が形成された辺（図１（ａ）では右側の辺）において、保護膜１４０は配線部材１３０のうち導電パターン１１２に重なる部分を覆っている。さらに、図１（ｂ）に示されるように、保護膜１４０は隣り合う配線部材１３０の間の領域１１５も覆っている。一方、センサパネル１１０の辺のうち導電パターン１１２が形成された辺以外の辺（図１（ａ）では左側の辺）において、保護膜１４０はシンチレータ層１２０の周辺のセンサパネル１１０の表面を覆っている。
保護膜１４０はホットプレス部１４３、１４４を含む。ホットプレス部とはホットメルト樹脂１４１の厚さが他の部分のホットメルト樹脂１４１の厚さよりも薄くなるよう部分的に加熱加圧処理され圧着（加圧により密着）された領域である。センサパネル１１０の辺のうち導電パターン１１２が形成された辺では、ホットプレス部１４３は保護膜１４０のうち配線部材１３０を覆っている領域に形成されている。また、ホットプレス部１４３は領域１１５を覆っている部分の保護膜１４０にも形成される。この場合に、図１（ｃ）に示されるように、センサパネル１１０の辺のうち導電パターン１１２が形成された辺では、ホットプレス部１４３は、導電パターン１１２が形成された領域１１６に重なって連続的に形成される。一方、センサパネル１１０の辺のうち導電パターン１１２が形成された辺以外の辺では、ホットプレス部１４４は保護膜１４０のうちセンサパネル１１０の表面を覆っている領域に形成されている。その結果、図１（ｃ）に示されるように、ホットプレス部１４３、１４４がシンチレータ層１２０を全周的に取り囲む。これにより、放射線検出装置１００の耐湿性を向上することができる。さらに、ホットプレス部１４３が配線部材１３０に重なって形成されているため、導電パターン１１２が形成された辺において、シンチレータ層１２０の端部とセンサパネル１１０の端部との距離を短くすることができ、放射線検出装置１００の小型化が実現される。本実施形態では、ホットプレス部１４３と配線部材１３０とが重なっているため、小型化を実現しつつ、ホットプレス部１４３の幅を確保することができるため、放射線検出装置１００の耐湿性を維持できる。また、導電パターン１１２と配線部材１３０とが重なる領域も確保されるため、この接続部分の電気抵抗が低減されてセンサ性能に影響を与える可能性が軽減される。
続いて、ホットメルト樹脂について説明する。ホットメルト樹脂は、水や溶剤を含まず、室温で固体であり、１００％不揮発性の熱可塑性材料からなる接着性樹脂と定義されるものである（Ｔｈｏｍａｓ.ｐ.Ｆｌａｎａｇａｎ,Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ａｇｅ,９,Ｎｏ３,２８（１９９６））。ホットメルト樹脂は、樹脂温度が上昇すると溶融し、樹脂温度が低下すると固化するものである。また、ホットメルト樹脂は、加熱溶融状態で、他の有機材料、および無機材料に接着性をもち、常温で固体状態となり接着性を持たないものである。また、ホットメルト樹脂は極性溶媒、溶剤、および水を含んでいない。そのため、潮解性を有するシンチレータ層１２０（例えば、ハロゲン化アルカリからなる柱状結晶構造を有するシンチレータ）に接触してもシンチレータ層１２０を溶解しないため、保護膜１４０として使用され得る。ホットメルト樹脂は、熱可塑性樹脂を溶剤に溶かし溶媒塗布法によって形成された溶剤揮発硬化型の接着性樹脂とは異なる。またエポキシ等に代表される化学反応によって形成される化学反応型の接着性樹脂とも異なる。
ホットメルト樹脂材料は主成分であるベースポリマー（ベース材料）の種類によって分類され、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系等を用いることができる。上述のように保護膜１４０として用いるためには、耐湿性が高く、またシンチレータ層１２０から発生する可視光線を透過するように光透過性が高いことが重要である。保護膜１４０として必要とされる耐湿性を満たすホットメルト樹脂としてはポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。特に吸湿率が低いポリオレフィン樹脂が好ましい。また光透過性の高い樹脂として、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。したがって保護膜１４０としてポリオレフィン系樹脂をベースにしたホットメルト樹脂がより好ましい。
ホットメルト樹脂からなるホットメルト樹脂１４１とシンチレータ層１２０、センサ保護層１１３及び配線部材１３０との密着性は、樹脂溶融時の粘性率、樹脂の抗張力に依存する。密着性に関して求められる粘性率としては１×１０4Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。より好ましくは、６．０×１０3Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。溶融時の粘性率が１×１０4Ｐａ・ｓを超えてしまうとシンチレータ層１２０、センサ保護層１１３及び配線部材１３０対して必要とされる密着力が得られない。そこで、放射線検出装置１００に用いられるホットメルト樹脂の粘性率としては、１００〜１４０℃において１×１０3〜１×１０4Ｐａ・ｓであることが望ましい。より好ましくは１．５×１０3〜６．０×１０3Ｐａ・ｓであることが望ましい。
また、密着性に関して求められる抗張力としては４０〜３００Ｋｇ／ｃｍ2であり、５０〜２００Ｋｇ／ｃｍ2であることが望ましい。抗張力が４０Ｋｇ／ｃｍ2に満たないと、保護膜１４０として求められる強度が不足する恐れがある。また、抗張力が３００Ｋｇ／ｃｍ2を超えてしまうと、センサパネル１１０とホットメルト樹脂１４１との間の熱膨張差によって引き起こされるホットメルト樹脂１４１とシンチレータ層１２０との層間剥離等を防ぐことができない恐れがある。また、このような層間剥離は、抗張力のほかに破壊伸び率にも依存する。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂の破壊伸び率としては、４００％以上、好ましくは６００〜１０００％であることが望ましい。
放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂に求められる、溶融時粘性率、抗張力及び破壊伸び率による密着力、溶融開始温度は、
（１）ホットメルト樹脂中に含まれる共重合体の含有量、
（２）ホットメルト樹脂中に含まれる共重合体におけるアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルの含有量、
（３）ホットメルト樹脂中に含まれる添加剤の含有量、
の要素を単独あるいは２つ以上の要素の組み合わせにより変化させることによって制御することができる。以下にホットメルト樹脂に含まれる共重合体及び各種共重合体を構成する物質について説明する。
（１）ホットメルト樹脂中に含まれる共重合体の含有量、
（２）ホットメルト樹脂中に含まれる共重合体におけるアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルの含有量、
（３）ホットメルト樹脂中に含まれる添加剤の含有量、
の要素を単独あるいは２つ以上の要素の組み合わせにより変化させることによって制御することができる。以下にホットメルト樹脂に含まれる共重合体及び各種共重合体を構成する物質について説明する。
本実施形態において、保護膜１４０に好適に用いられるポリオレフィン系のホットメルト樹脂は、以下のＡ〜Ｅから選ばれる共重合体のうちの少なくとも１種を主成分として含有することが好ましい。Ａ．エチレン−酢酸ビニル共重合体、Ｂ．エチレン−アクリル酸共重合体、Ｃ．エチレン−アクリル酸エステル共重合体、Ｄ．エチレン−メタクリル酸共重合体、Ｅ．エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、および、アイオノマー樹脂。
以下に、上述の五つの共重合体Ａ〜Ｅについて説明する。
Ａ． エチレン−酢酸ビニル共重合体は、エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2−と、酢酸ビニル；−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＣＯＣＨ3）−の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＣＯＣＨ3）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対する酢酸ビニルの含有量は２〜４０重量％であることが望ましい。ホットメルト樹脂の耐湿性を高くするには酢酸ビニルの含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との接着力を高くするためには、酢酸ビニルの含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体の含有率が５〜２０％であることが好ましい。
Ｂ． エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）は、エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、ポリエチレンの構造中にランダムにカルボキシル基が含まれた構造を有するアクリル酸；−ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＨ− の分子構造を有する物質の共重合体である。この一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＨ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対するアクリル酸の含有率は４〜２０重量％であることが望ましい。上記酢酸ビニルと同様に、ホットメルト樹脂の耐湿性を高くするにはアクリル酸の含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、アクリル酸の含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−アクリル酸共重合体の含有率が５〜２０％であることが望ましい。
Ｃ． エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、
エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、アクリル酸エステル；−ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＲ− の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＲ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される（ここで、Ｒ：ＣＨ3，Ｃ2Ｈ5，Ｃ3Ｈ7のいずれかである）。エチレンに対するアクリル酸エステルの含有率は２〜３５重量％であることが望ましい。上記同様に、ホットメルト樹脂の耐湿性を高くするにはアクリル酸エステルの含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、アクリル酸エステルの含有量を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−アクリル酸エステル共重合体の含有率が８〜２５％であることが望ましい。
Ｄ． エチレン−メタクリル酸共重合体は、
エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、ポリエチレンの構造中にランダムにカルボキシル基が含まれる構造を有するメタクリル酸；−ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＨ− の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＨ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対するメタクリル酸の含有率は２〜２０重量％であることが望ましい。上記同様に、ホットメルト樹脂の防湿率を高くするにはメタクリル酸の含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、メタクリル酸の含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−メタクリル酸共重合体の含有率が５〜１５％であることが望ましい。
Ｅ． エチレン−メタクリル酸エステル共重合体は、
エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、メタクリル酸エステル；−ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＲ− の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＲ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対するメタクリル酸エステルの含有率は２〜２５重量％であることが望ましい。上記同様に、ホットメルト樹脂の防湿率を高くするにはメタクリル酸エステルの含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、メタクリル酸エステルの含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体の含有率が３〜１５％であることが望ましい。
Ａ． エチレン−酢酸ビニル共重合体は、エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2−と、酢酸ビニル；−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＣＯＣＨ3）−の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＣＯＣＨ3）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対する酢酸ビニルの含有量は２〜４０重量％であることが望ましい。ホットメルト樹脂の耐湿性を高くするには酢酸ビニルの含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との接着力を高くするためには、酢酸ビニルの含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体の含有率が５〜２０％であることが好ましい。
Ｂ． エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）は、エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、ポリエチレンの構造中にランダムにカルボキシル基が含まれた構造を有するアクリル酸；−ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＨ− の分子構造を有する物質の共重合体である。この一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＨ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対するアクリル酸の含有率は４〜２０重量％であることが望ましい。上記酢酸ビニルと同様に、ホットメルト樹脂の耐湿性を高くするにはアクリル酸の含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、アクリル酸の含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−アクリル酸共重合体の含有率が５〜２０％であることが望ましい。
Ｃ． エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、
エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、アクリル酸エステル；−ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＲ− の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＨＣＯＯＲ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される（ここで、Ｒ：ＣＨ3，Ｃ2Ｈ5，Ｃ3Ｈ7のいずれかである）。エチレンに対するアクリル酸エステルの含有率は２〜３５重量％であることが望ましい。上記同様に、ホットメルト樹脂の耐湿性を高くするにはアクリル酸エステルの含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、アクリル酸エステルの含有量を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−アクリル酸エステル共重合体の含有率が８〜２５％であることが望ましい。
Ｄ． エチレン−メタクリル酸共重合体は、
エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、ポリエチレンの構造中にランダムにカルボキシル基が含まれる構造を有するメタクリル酸；−ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＨ− の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＨ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対するメタクリル酸の含有率は２〜２０重量％であることが望ましい。上記同様に、ホットメルト樹脂の防湿率を高くするにはメタクリル酸の含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、メタクリル酸の含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−メタクリル酸共重合体の含有率が５〜１５％であることが望ましい。
Ｅ． エチレン−メタクリル酸エステル共重合体は、
エチレン単位；−ＣＨ2−ＣＨ2− と、メタクリル酸エステル；−ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＲ− の分子構造を有する物質の共重合体であり、一般式は、
−〔（ＣＨ2−ＣＨ2）a−（ＣＨ2−ＣＣＨ3ＣＯＯＲ）b−〕n （ａ，ｂ，ｎは整数）
で示される。エチレンに対するメタクリル酸エステルの含有率は２〜２５重量％であることが望ましい。上記同様に、ホットメルト樹脂の防湿率を高くするにはメタクリル酸エステルの含有率を低くすることが好ましい。また、シンチレータ層１２０との密着力を高くするためには、メタクリル酸エステルの含有率を高くすることが好ましい。放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂としては、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体の含有率が３〜１５％であることが望ましい。
放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂は、上記５種類の共重合体の少なくとも１種を含有するものであり、または２種以上の混合物を含有させてもよい。また放射線検出装置１００で用いられるホットメルト樹脂において、同種の共重合体の２つ以上の異なる共重合体、例えばエチレン−メタクリル酸メチル共重合体とエチレン−メタクリル酸エチル共重合体の混合物をホットメルト樹脂中に含有させても良い。また、放射線検出装置１００で用いられる樹脂において、ホットメルト樹脂に含まれる共重合体の重量平均分子量は約５，０００〜１，０００，０００であることが望ましい。
また、ホットメルト樹脂に添加する添加剤としては、例えば粘着付与剤や軟化剤が挙げられる。粘着付与剤としては例えばロジン，重合ロジン，水素添加ロジン，ロジンエステル等の天然樹脂及びその変成品，脂肪族化合物，脂環式化合物，芳香族，石油樹脂，テルペン樹脂，テルペン・フェノール樹脂，水素添加テルペン樹脂，クマロン樹脂などが挙げられる。また、軟化剤としては、例えばプロセスオイル，パラフィンオイル，ヒマシ油，ポリブテン，低分子量ポリイソプレン等が挙げられる。
放射線検出装置１００（特に人体や動物撮影用の放射線検出装置）の保護膜１４０に用いられるホットメルト樹脂としては、消毒用のアルコールが飛散しても耐湿保護機能が損なわれないものが好ましい。消毒用のアルコールであるエチルアルコールに不溶または微溶のホットメルト樹脂としては、ホットメルト樹脂中の粘着付与材等の添加剤の含有量が２０％以下であることが好ましい。特に１０％以下であることが好ましい。エタノールは、放射線検出装置の使用環境である病院等で使用される溶剤であり、放射線検出装置に接触することがある。溶剤への溶解成分が２０％以下であれば保護膜１４０の溶解に起因する剥離が生じないことを発明者らは見出した。また、ホットメルト樹脂からなるホットメルト樹脂１４１と柱状結晶構造を有するシンチレータ層１２０との密着力を向上させるために、ホットメルト樹脂１４１のシンチレータ層に接する表面を、あらかじめ表面改質してもよい。例えば、この表面の臨界表面張力を４０×１０-3Ｊ／ｍ2以上、好ましくは４５×１０-3Ｊ／ｍ2以上とすることによって、密着力を向上させることができる。ホットメルト樹脂の組成として共重合体のアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の含有量を２０ｗｔ％以下とした場合、ホットメルト樹脂を含む保護膜１４０の臨界表面張力が３０〜３７×１０-3Ｊ／ｍ2となる。その結果、シンチレータ層１２０の表面、およびその周囲のセンサパネル１１０の表面に対する濡れ性が悪くなる。そのため、保護膜１４０とシンチレータ層１２０、センサパネル１１０及び配線部材１３０との密着性が若干低下する傾向にあるが、上述したホットメルト樹脂１４１の表面を改質し臨界表面張力を向上させることで密着力向上させることができる。このとき表面改質の方法としては特に限定されないが、例えばコロナ放電処理、オゾン処理、アルカリ処理、アルゴンプラズマ処理、酸素プラズマ処理等が適宜用いられる。ホットメルト樹脂を含むホットメルト樹脂１４１の両表面にコロナ放電装置を用いてコロナ放電処理を行うことによって、保護膜１４０の表面の臨界表面張力を向上させることができる。なお、本実施形態において臨界表面張力の測定はＪＩＳ Ｋ−６７６８の方法に従って行ったものである。なお、本実施形態における保護膜１４０とセンサパネル１１０との間で求められる密着力としては、９０°型剥離試験において０．１ｋｇ／２５ｍｍ以上が好ましい。
続いて、図２、図３を用いて放射線検出装置１００の例示的な製造方法について説明する。図２（ａ）に示されるように、光電変換領域１１１と導電パターン１１２とが形成されたセンサパネル１１０を準備する。センサパネル１１０の光電変換領域１１１の上にセンサ保護層１１３を形成し、スクライバを用いてセンサパネル１１０をＣＣ線で切断する。次に、図２（ｂ）に示されるように、ＣｓＩ：Ｔｌを蒸着することによって、センサ保護層１１３の上に光電変換領域１１１を覆うようにシンチレータ層１２０を形成する。次に、図２（ｃ）に示されるように、導電パターン１１２のクリーニングを行い、接着層１１４を導電パターン１１２の上に仮貼りする。その後、配線部材１３０をアライメントして、接着層１１４の上に仮圧着する。
次に、図２（ｄ）に示されるように、ホットメルト樹脂１４１と金属箔１４２とを備える保護膜１４０をアライメントしてシンチレータ層１２０の上に仮止めする。次に、図２（ｅ）に示されるように、保護膜１４０に対して真空熱プレスを施すことによって、ホットメルト樹脂１４１をシンチレータ層１２０の側面、センサ保護層１１３、センサパネル１１０の表面、及び配線部材１３０の一部に接着する。配線部材１３０、センサパネル１１０及びセンサ保護層１１３等のホットメルト樹脂１４１と接する部分は、ホットメルト樹脂１４１を接着する前にあらかじめ大気圧プラズマ等により表面を改質してもよい。これにより、ホットメルト樹脂１４１との密着力が向上される。この真空熱プレスのおいてホットメルト樹脂１４１の流動性を高めすぎると、ホットメルト樹脂１４１がシンチレータ層１２０の柱間に浸入してしまい、放射線検出装置１００の解像度が低下してしまう。そのため、ホットメルト樹脂１４１をシンチレータ層１２０の側面などに接着させつつ、ホットメルト樹脂１４１をシンチレータ層１２０の柱間に浸入させないように、真空熱プレスの温度と圧力とが制御される。従って、真空熱プレスを行っただけでは、ホットメルト樹脂１４１と配線部材１３０との間には外部からの水分の浸入を防止するだけの充分な接着力は確保されない。
次に、図２（ｆ）に示されるように、熱加圧ヘッド２０１と支持部２０２とによってセンサパネル１１０、接着層１１４、配線部材１３０及び保護膜１４０を挟み込んでホットプレス（加熱加圧）を行う。ホットプレス処理により、ホットメルト樹脂１４１が流動して配線部材１３０とホットメルト樹脂１４１が圧着されるとともに、接着層１１４が流動して導電パターン１１２と配線部材１３０とが接着される。接着層１１４が異方性導電フィルムの場合には、このホットプレス処理によって、導電パターン１１２と配線部材１３０とが電気的に接続される。このように、保護膜１４０のうち配線部材１３０を覆っている部分をセンサパネル１１０に対してホットプレスすることによって、導電パターン１１２と配線部材１３０との接着も合わせて行うことができる。また、同様にしてホットプレス部１４４を形成する。
図３は図２（ｆ）のＤＤ線模式断面図である。熱加圧ヘッド２０１にはセンサパネル１１０の上に形成された接着層１１４及び配線部材１３０の形状に合わせて段差３０１が形成されている。熱加圧ヘッド２０１が段差３０１を有することによって、領域１１５を覆っている部分の保護膜１４０に対しても均一にホットプレスを行うことができる。これにより、これにより、放射線検出装置１００の耐湿性が一層向上する。熱加圧ヘッド２０１の段差３０１は流動後のホットメルト樹脂１４１及び接着層１１４の厚さを考慮して設計するとよい。
ホットプレス処理において、ホットメルト樹脂１４１の流動開始温度（メルティングポイント）が接着層１１４の流動開始温度よりも極端に低いとする。この場合に、熱加圧ヘッド２０１の温度を接着層１１４の流動開始温度以上に設定してホットプレスを行うと、ホットメルト樹脂１４１が過剰に流動してしまい、配線部材１３０の上からホットメルト樹脂１４１が流れ出てしまう可能性があり、耐湿性を低下させる。その逆に、ホットメルト樹脂１４１の流動開始温度が接着層１１４の流動開始温度よりも極端に高いとすると、接着層１１４の剥がれや導電パターン１１２と配線部材１３０とのズレを起こす恐れがある。従って、ホットメルト樹脂１４１の流動開始温度と接着層１１４の流動開始温度とは近い方が望ましい。
続いて、図４を用いて本実施形態の変形例について説明する。以下の変形例は上述した放射線検出装置１００と異なる点を中心に説明し、重複する説明については繰り返さない。図４のそれぞれの図面は図１（ｂ）と同じ方向から放射線検出装置を見た模式断面図である。
図４（ａ）に示された放射線検出装置４１０では、隣り合う配線部材１３０の間の領域１１５に段差低減層４１１が形成されている。センサパネル１１０の表面から段差低減層４１１の上面までの高さは、センサパネル１１０の表面から配線部材１３０の上面までの高さと等しくなるように段差低減層４１１は形成される。この段差低減層４１１によって、配線部材１３０を覆っている部分の保護膜１４０と、領域１１５を覆っている部分（すなわち段差低減層４１１を覆っている部分）の保護膜１４０との間の段差が軽減される。このように段差低減層４１１を形成することによって、熱加圧ヘッドに段差を設けることなく、均一にホットプレスを行うことができる。段差低減層４１１は、例えばシリコン樹脂やエポキシ樹脂などを塗布して領域１１５へ流し込み、その後に硬化したものであってもよいし、ホットメルト樹脂を熱プレスしたであってもよい。また、段差低減層４１１は、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリカーボネートなどの材料のフィルムで形成されてもよい。
図４（ｂ）に示された放射線検出装置４２０では、導電パターン１１２と配線部材１３０とのペアごとに別個の接着層を形成するのではなく、連続した接着層４２１が形成されている。これにより、配線部材１３０が形成された部分と領域１５０との間の段差を軽減することができる。図４（ｃ）に示された放射線検出装置４３０では、連続した接着層４２１が形成されており、さらに領域１１５に段差低減層４２２が形成されている。段差低減層４２２は図４（ａ）で説明された段差低減層４１１と同様であるため説明を省略する。
＜第２実施形態＞
本実施形態ではシンチレータ層１２０を含むシンチレータ板５１０とセンサパネル１１０とを別に作成してから両者を貼り合わせて製造される放射線検出装置について説明する。このように放射線検出装置を製造する方式を以下では間接型方式と呼ぶ。図５（ａ）は間接型方式で製造された例示的な放射線検出装置５００の模式断面図であり、図５（ｂ）はそのＥＥ線模式断面図である。第１実施形態で説明した要素と同様の要素は同一の参照符号を付して説明を省略する。また、第１実施形態で説明した変形例は本実施形態に対しても同様に適用可能である。
本実施形態ではシンチレータ層１２０を含むシンチレータ板５１０とセンサパネル１１０とを別に作成してから両者を貼り合わせて製造される放射線検出装置について説明する。このように放射線検出装置を製造する方式を以下では間接型方式と呼ぶ。図５（ａ）は間接型方式で製造された例示的な放射線検出装置５００の模式断面図であり、図５（ｂ）はそのＥＥ線模式断面図である。第１実施形態で説明した要素と同様の要素は同一の参照符号を付して説明を省略する。また、第１実施形態で説明した変形例は本実施形態に対しても同様に適用可能である。
放射線検出装置５００において、シンチレータ板５１０は、シンチレータ層１２０と、シンチレータ層１２０を取り囲む粘着材などを材料とする保護膜５１１及びポリイミドなどを材料とする基台保護層５１２と、アルミ箔などを材料とする基台５１３とを備える。基台５１３がシンチレータ層１２０への水分の浸入を防止する機能を有する。シンチレータ板５１０は、シンチレータ層１２０が光電変換領域１１１を覆うように、粘着材である保護膜５１１を介してセンサ保護層１１３の上に貼り合わされる。保護膜５１１はホットメルト樹脂であってもよい。
配線部材１３０のうち導電パターン１１２を覆う部分の上にはホットメルト樹脂５２１を介して段差低減層５２２が形成されている。段差低減層５２２の上にはホットメルト樹脂５２３を介して基台５１３が接続されている。この段差低減層５２２を覆っている部分の基台５１３にホットプレス部５０４が含まれる。図５（ｂ）に示されるように、段差低減層５２２にはセンサパネル１１０の上に形成された接着層１１４及び配線部材１３０の形状に合わせて段差５２４が形成されている。段差低減層５２２が段差５２４を有することによって、領域５２５を覆っている部分のホットメルト樹脂５２１、５２３に対して均一にホットプレスを行うことができる。これにより、放射線検出装置５００の耐湿性が一層向上する。また、段差低減層５２２を有することによって、領域５２５を覆っている部分の基台５１３と、配線部材１３０を覆っている部分の基台５１３と、シンチレータ層１２０を覆っている部分の基台５１３との間の段差を低減することができる。
続いて、図６を用いて放射線検出装置５００の例示的な製造方法について説明する。第１実施形態と同様の処理については説明を省略する。図６（ａ）に示されるように、シンチレータ板５１０とセンサ保護層１１３とを貼り合わせる。次に、図６（ｂ）に示されるように、導電パターン１１２の上に接着層１１４を介して配線部材１３０を仮圧着する。次に、図６（ｃ）に示されるように、あらかじめホットメルト樹脂５２１と５２３を仮付けした段差低減層５２２を配線部材１３０の上にアライメントして設置する。次に、図６（ｄ）に示されるように、熱加圧ヘッド６０１と支持部６０２とによって、センサパネル１１０、接着層１１４、配線部材１３０、ホットメルト樹脂５２１、５２３、段差低減層５２２及び基台５１３を挟み込んで、ホットプレスを行う。
ホットプレス処理において、段差低減層５２２の上下での温度差が大きくなるので、ホットメルト樹脂５２３の流動開始温度はホットメルト樹脂５２１のそれよりも高いものを選定するとよい。また、段差低減層５２２は熱伝導性の良いものが望ましい。例えば、段差低減層５２２の材質として、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料、カーボンを主体にした材料などを用いる。
続いて、図７を用いて本実施形態の変形例について説明する。以下の変形例は上述した放射線検出装置５００と異なる点を中心に説明し、重複する説明については繰り返さない。図７は図５（ａ）と同じ方向から放射線検出装置を見た模式断面図である。放射線検出装置７００は段差低減層を有しておらず、配線部材１３０と基台５１３とがホットメルト樹脂７０１を介して接続されており、この領域にホットプレス部５０４が形成されている。
＜その他の実施形態＞
図８は本発明に係るＸ線撮像装置のＸ線診断システム（放射線撮像システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータを上部に実装した光電変換装置６０４０（シンチレータを上部に実装した光電変換装置は放射線検出装置を構成する）に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線撮像システムは、撮像装置と、撮像装置からの信号を処理する信号処理手段とを少なくとも有する。
図８は本発明に係るＸ線撮像装置のＸ線診断システム（放射線撮像システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータを上部に実装した光電変換装置６０４０（シンチレータを上部に実装した光電変換装置は放射線検出装置を構成する）に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線撮像システムは、撮像装置と、撮像装置からの信号を処理する信号処理手段とを少なくとも有する。
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
Claims (10)
- 光電変換領域と、前記光電変換領域に電気的に接続された導電パターンとを有するセンサパネルと、
前記センサパネルの前記光電変換領域の上に配置されたシンチレータ層と、
前記光電変換領域の外側において前記導電パターンに重なる部分を有しており、前記導電パターンに接着層を介して電気的に接続された配線部材と、
前記配線部材のうち前記導電パターンに重なる部分と前記シンチレータ層とを覆う保護膜と、
を備え、
前記保護膜は、前記配線部材と、前記配線部材により形成された段差とを覆う部分において、前記センサパネルに対して圧着されていることを特徴とする放射線検出装置。 - 前記保護膜はホットメルト樹脂を含み、
前記保護膜のうち圧着されている部分の厚さは、前記保護膜のうち圧着されていない部分の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。 - 前記放射線検出装置は前記配線部材を複数備え、
前記保護膜は隣り合う前記配線部材の間を覆う部分を更に含み、当該部分において前記センサパネルに対して更に圧着されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。 - 前記保護膜のうち前記配線部材の間を覆う部分と、前記保護膜のうち前記配線部材を覆う部分との間の段差を低減するための段差低減層が前記隣り合う配線部材の間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
- 前記保護膜のうち前記配線部材の間を覆う部分と、前記保護膜のうち前記配線部材を覆う部分と、前記保護膜のうち前記シンチレータ層を覆っている部分との間の段差を低減するための段差低減層が前記隣り合う配線部材の間と前記配線部材の上とに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
- 前記導電パターンと前記配線部材とは、前記接着層として熱流動性を有する異方性導電フィルムを用いて接着されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
- 光電変換領域と、前記光電変換領域に電気的に接続された導電パターンとを有するセンサパネルと、
前記センサパネルの前記光電変換領域の上に配置されたシンチレータ層と、
前記光電変換領域の外側において前記導電パターンに重なる部分を有しており、前記導電パターンに電気的に接続された配線部材と、
前記配線部材のうち前記導電パターンに重なる部分と前記シンチレータ層とを覆う保護膜と、
を備え、
前記保護膜は、前記配線部材を覆う部分において前記センサパネルに対して圧着され、
前記保護膜のうち前記配線部材の間を覆う部分と、前記保護膜のうち前記配線部材を覆う部分との間の段差を低減するための段差低減層が前記隣り合う配線部材の間に形成されていることを特徴とする放射線検出装置。 - 光電変換領域と、前記光電変換領域に電気的に接続された導電パターンとが形成されたセンサパネルを準備する工程と、
前記センサパネルの前記光電変換領域の上にシンチレータ層を形成する工程と、
前記光電変換領域の外側において前記導電パターンに重なる部分を有する配線部材を、接着層を介して前記導電パターンに電気的に接続する工程と、
前記配線部材のうち前記導電パターンに重なる部分と前記シンチレータ層とを保護膜で覆う工程と、
前記保護膜のうち前記配線部材と、前記配線部材により形成された段差とを覆う部分を前記センサパネルに対して圧着する工程と
を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。 - 前記圧着する工程において、前記接着層及び前記配線部材の形状に合わせた段差を有する熱加圧ヘッドを用いて前記保護膜の前記部分を前記センサパネルに対して圧着することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
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