JPH01145530A - 放射線検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蛍光体と組み合わせて放射線検出素子を構成
するのに好適な光検出素子に関するものである。

〔従来の技術〕

基板に半導体光検出体を貼着してなる光検出素子と蛍光
体とを組み合わせて構成した放射線検出素子の従来例（
特願昭６１−１７１６３７号）を第２図に示す。この第
２図において、１は半導体光検出体（例えば、シリコン
単結晶からなるシリコン・フォト・ダイオードなど）、
２はこの光検出体１が一方の面に接着剤で貼着された基
板である。この基板２は１例えばガラスエポキシ複合材
を用いてなる。印刷配線基板で、これは、前記光検出体
１の支持基板であると同時に、その導体パターンにより
光検出体１からの信号を同基板・２上に取り付けられた
コネクタ３に導入させる役割をも果たしている。

ここで前記光検出体１は、基板２の例えば幅方向に沿っ
て１図示するように複数のチャンネル領域１−１．１−
２．・・・１−ｎに分割構成されている。この場合、各
チャンネルの領域は相互に電気的に分離されており、あ
るチャンネルに光が入射したとき、他のチャンネルに出
力される漏れ信号は、光が入射したチャンネルに出力さ
れる信号の１／ｌ　ＯＯ以下に抑えられている。

４は放射線、ここではＸ線検出のために光検出体１上に
固着された蛍光体素子で、蛍光体４ａと鉛ガラス４ｂと
を一体化してなる。この場合、第３図に拡大断面を示す
ように、蛍光体４ａ、鉛ガラス４ｂ共に光検出体１の各
チャンネル領域１−１．１−２．・・・１−ｎ（ここで
は、ｎ＝９゜以下同じ）に対応して分割構成されている
（４ａ−１゜４ａ−２，−４ａ−ｎ、４ｂ−１，４ｂ−
２，−４ｂ−ｎ参照）。

入射Ｘ線は、蛍光体４ａで光に変換され、また変換され
ずに残ったＸ線は鉛ガラス４ｂに吸引される。変換され
た上記光は、光検出体１に入射して電気信号に変換され
る。ここで、蛍光体チャンネル領域４ａ−１，４ａ−２
，・・・４ａ−ｎに入射したＸ線による光が、それぞれ
、対応する光検出体チャンネル領域１−１．１−２．・
・・１−ｎに正しく出射されるように、蛍光体素子４の
各チャンネル領域相互間には、高反射率処理された光反
射用の反射板５−１．５−２．・・・５−（ｎ−１）が
挟み込まれている。

なお、蛍光体４ａ−１，４ａ−２，・・・で散乱された
Ｘ線が隣接する蛍光体４ａ−１，４ａ−２゜・・・に入
射して光を発すると、誤った出力情報となって装置の分
解能を劣化させるが、これを防ぐため上記反射板５−１
．５−２．・・・は、モリブデン。

タングステンあるいはタンタルなど、Ｘ線吸収率の高い
材質を用いてなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようにして、ある蛍光体（チャンネル）内のＸ線や
蛍光が、隣接する他の蛍光体（チャンネル）へ漏れるこ
とを防止しているにもかかわらず。

蛍光体素子４と光検出体１の間に隙間があると。

そこを通って隣接する素子４（チャンネル）相互間で光
が往来してしまう。このためＸ線入射位置と信号発生チ
ャンネルとの間の対応がずれた情報が出力され、検出器
特性を劣化させることになる。

これを防止するには、光検出体１と蛍光体素子４相互が
密着していることが肝要であり、このためには、それら
相互の接着面は各々平坦でなければならない。

ところで、前述のように光検出体１はシリコン単結晶、
基板２はガラスエポキシ複合材であり。

それら相互の接着剤としては、通常、加熱硬化性のエポ
キシ接着剤が用いられている。熱膨張率は、シリコン単
結晶が２　Ｘ　１０””８／’Ｃ、ガラスエポキシ複合
材が２０〜１００×１０″″６７℃で、その差が大きい
。このため、両者を上記接着剤で接着するために加熱硬
化（１００〜１５０℃）した後、常温まで冷却する間に
、それまで平坦であった光検出体１．基板２に、第４図
に示すような′そり″を生じる。この“そり″の寸法を
第４図中すで表わすと、ガラスエポキシ製基板２の厚み
Ｔ　＝　３　ｍ　。

シリコンチップからなる光検出体１の厚みｔ＝０．３５
ｍ、長さｌ＝３０ｍ、幅Ｗ＝２０ｍ＋の場合、前記１０
０〜１５０℃の加熱を経たとき、その“そり”ｂは、最
大１００μｍ、通常３０〜５０μｍにもなる。この″そ
りＩｌ　ｂの値は、これにより両者間に隙間が生じた場
合に、入射光の数パーセント以上の光漏れを生じさせ、
特性上、致命的欠陥となる。また、′そり″に伴う光検
出体１内の残留応力による圧電効果が、光検出体１の特
性を劣化させる可能性もある。

これに対処する方法としては、基板２の材質を、光検出
体１程度の低い熱膨張率をもつものに変更したり、接着
剤として加熱処理を要しないものを用いることが考えら
れる。しかし、比較的安価なガラスエポキシ製の基板２
や使用実績のあるエポキシ接着剤の使用を止めることは
、コストや信頼性の上から問題があり、従来、この点に
ついての改善が要望されていた。

本発明の目的は、シリコン単結晶とガラスエポキシ複合
材のように熱膨張率の差が大きい材質が光検出体と基板
に用いられ、それらの接着に加熱処理を必要な場合にあ
っても、゛そり′の発生が少なく、特性劣化の小さい光
検出素子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、熱膨張率が少なくとも基板よりも半導体光
検出体に近似の材質の熱ひずみ補正体を、半導体光検出
体貼着面とは反対側の基板面に貼着することにより達成
される。

〔作用〕

上記手段により、熱膨張率に関し、基板を中心として、
その表裏面が対称な構造になり、パそり″の原因となる
加熱処理によるひずみが打ち消し合って゛そり”の発生
を抑制する。

〔実施例〕

以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明による光検出素子が適用された放射線検出素子
の一例を示す斜視図で、図中１〜４は各々第２図と同様
である。また、基板２への半導体光検出体１の貼着に、
加熱硬化性接着剤（エポキシ接着剤）が用いられている
ことも同様である。

６は、半導体光検出体１と同−又はそれと少なくとも熱
膨張率について同等の材質からなる熱ひずみ補正体であ
る。この熱ひずみ補正体６は、上記光検出体１と同様の
大きさに形成され、基板２を挟んで光検出体１に対向す
る位置の基板２面に貼着される。この貼着は、加熱処理
時に熱応力が加わったとき１両者がはがれないように、
前記加熱硬化性接着剤を用いるか、それよすせん断破壊
強度の大きい接着剤が用いられる。

上述構成によれば、基板２への光検出体１の貼着の際の
、あるいはその他の加熱処理時、それらに第４図に示し
たような“そり″が発生しようとしても、それと反対方
向のひずみが熱ひずみ補正体６によって生じ、相互に打
ち消し合って、上記゛そり″の発生が防止ないし抑制さ
れる。

ここで、前記熱ひずみ補正体６は、その熱膨張率が必ず
しも光検出体１と同一である必要はない。

これを、基板２と光検出体１の各々の中間値よりも若干
光検出体１の値に近くした程度であっても、熱ひずみ補
正体６を設けない場合に比べて、″そり”量ｂ（第４図
参照）を数分の１にするこことができる。

なお上述実施例では、本発明を放射線検出素子に適用し
た場合について述べたが、これのみに限定されることは
ない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、シリコン単結晶とガ
ラスエポキシ複合材のように熱膨張率の差が大きい材質
が光検出体と基板に用いられ、それらの接着などに加熱
処理が行われる場合にあっでも、′そり″の発生が抑え
られ、それら相互間に発生する隙間も極力抑えることが
でき、高特性の光検出素子を提供できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明素子が適用された放射線検出素子の一実
施例を示す斜視図、第２図は従来素子を用いてなる放射
線検出素子の斜視図、第３図は第２図中のＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ線拡大断面図、第４図は従来素子の問題点を説明する
ための斜視図である。 １・・・半導体光検出体、２・・・基板、６・・・熱ひ
すみ補代理人　弁理士　小川勝馬・す′晶 藝　１　　口 だ２ 第　２　目 第　３　目 Ｑ−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の一方の面に半導体光検出体を貼着してなる光
   検出素子において、熱膨張率が少なくとも前記基板より
   も前記半導体光検出体に近似の材質の熱ひずみ補正体を
   、前記基板の他方の面に貼着してなることを特徴とする
   光検出素子。 ２、前記半導体光検出体と基板とを加熱硬化性接着剤で
   貼着し、その接着剤と同一の加熱硬化性接着剤、又はそ
   れよりせん断破壊強度の大きい接着剤により前記熱ひず
   み補正体と基板とを貼着してなる特許請求の範囲第１項
   記載の光検出素子。