放射線検出器及びその製造方法
【課題】優れた防湿性能を確保しつつ、実用画素領域に対して基板サイズや筐体の縦横寸法を最小限に抑えた放射線検出器を提供する。
【解決手段】光電変換素子が複数設けられた画素エリアと画素エリアから引出される内部配線層６とを備えるアレイ基板１２と、アレイ基板１２の画素エリア上に設けられるシンチレータ層１３と、アレイ基板１２の周囲で内部配線層６に接続されるとともに外部配線９と接続する接続部５と、シンチレータ層１３を覆うべく鍔部１５ａを有するハット状に形成される防湿層１５と、鍔部１５ａ及びアレイ基板１２を接着する接着層１６とを備える放射線検出器において、接着層１６は、接続部５の上方で鍔部１５ａの少なくとも一部とアレイ基板１２とを接着している。
【解決手段】光電変換素子が複数設けられた画素エリアと画素エリアから引出される内部配線層６とを備えるアレイ基板１２と、アレイ基板１２の画素エリア上に設けられるシンチレータ層１３と、アレイ基板１２の周囲で内部配線層６に接続されるとともに外部配線９と接続する接続部５と、シンチレータ層１３を覆うべく鍔部１５ａを有するハット状に形成される防湿層１５と、鍔部１５ａ及びアレイ基板１２を接着する接着層１６とを備える放射線検出器において、接着層１６は、接続部５の上方で鍔部１５ａの少なくとも一部とアレイ基板１２とを接着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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放射線検出器が開発されている。この放射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。
【０００３】
放射線検出器は、一般に、Ｘ線を可視光すなわち蛍光に変換するシンチレータ層と、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光電変換部と、シンチレータ層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防湿構造とを備えている。
【０００４】
上記防湿構造として、ポリパラキシリレン（以下、「パリレン」と記す）のＣＶＤ膜を用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、パリレンＣＶＤ膜を用いる方法の場合、少なくとも実用的な膜厚範囲（例えば２０μｍ）では透湿バリア性が不十分な場合が多い。
【０００６】
これに対して、ＡＬ箔等のハット状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方法（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００７】
この方法は、シンチレータを覆う形にＡＬ合金などの防湿層を形成してその周辺部に鍔（つば）部を設け、鍔部を基板と接着シールするものである。この方法に拠れば、アルミ合金箔や有機／無機積層膜などの防湿層材料の選定とハット状の形状により、実質的に透湿を無視できるレベルの防湿層でシンチレータの大部分を覆う構造が可能となる。加えて、ハット状防湿層の鍔の部分を接着部として用いることで、接着層と基板との間は薄い接着層（透湿断面積を小さく抑えられる）として、かつ接着層の幅を鍔の部分の幅程度まで広く確保することができる。しかもハット状防湿層自体は必要以上に厚くする必要がないため、Ｘ線や放射線の吸収によるロスも極めて小さく抑えられる。例えば、アルミ合金や無機膜／有機膜積層防湿層ではではピンホールを生じない程度の厚み（概ね３０μｍ程度以上）があれば防湿性は十分である。従って、接着層からの透湿率を最小限に抑えてなおかつＸ線ロスも小さい、高い検出能力の放射線検出器が実現可能である。
【０００８】
上記透湿率に関して近似式を使って説明すると、防湿構造全体の透湿率は概略以下の（１）式で表せる。
【０００９】
Ｑ（Total）＝Ｑ（防湿層）＋Ｑ（接着層）・・・（１）
また、Ｑ（接着層）は、さらに以下の（２）式で表せる。
【００１０】
Ｑ（接着層）＝Ｐ（接着層）・Ｓ（接着層）／Ｗ（接着層）
＝Ｐ（接着層）・Ｌ（接着層）・Ｔ（接着層）／Ｗ（接着層）
・・・（２）
（Ｑ：透湿率、Ｐ：透湿係数、Ｓ：透湿断面積、Ｗ：幅、Ｌ：周長、Ｔ：接着層厚み）
接着層材質の透湿係数Ｐを低減する手法としては、接着層に用いる接着剤にＡｌ２Ｏ３やタルクなどの無機フィラー材を添加する方法が有効である。フィラーは、接着層の中で透湿パスを制限して実効的な透湿断面積を低下し、透湿距離を延長する。
【００１１】
また、（２）式から分かる通り、接着層からの透湿率を抑えるために、接着層の幅Ｗ（接着層）の値を大きく取ることが望ましい。具体的には、例えば５ｍｍ程度の接着層幅Ｗ（接着層）を確保できるように、基板内のシンチレータ層エリア（実用アクティブエリア）と周辺回路への配線及びその接続部との間隔を取る必要がある。実用上では、防湿層の鍔部と基板との位置ズレマージンや接着材の食み出しも考慮した接着層エリアを確保する必要が有り、鍔部が５ｍｍの設計の場合でも、その両端に夫々３ｍｍ（２〜４ｍｍ）程度は最低限の余裕代を持たせる必要がある。さらに、この接着層領域は、制御線側と信号線側との両方に必要であり、また設計により夫々基板の両側に配線及びその接続部を有する場合も多い。その場合には、接着層に対して確保するエリアも基板の夫々両側に設ける必要がある。
【００１２】
これらの点を合わせると、例えば基板の上下左右に夫々１１ｍｍ程度、接着層およびそのマージン代に供するエリアが必要となる。このため、実用画素領域に対して基板のサイズがその分大きくなり、筐体の寸法も接着層の領域に相当するサイズ分だけ縦横寸法を大きく確保する必要がある。
【００１３】
図１３に、ＡＬ箔等のハット状の防湿層を設けた放射線検出器の具体的な寸法例を示す。
【００１４】
この放射線検出器５０では、表面に信号線や制御線などの内部配線層６が形成されたアレイ基板１２の表面に、シンチレータ層１３、反射膜１４が順に積層され、さらにこれらを覆うように形成されたＡＬハットの防湿層１５が鍔部１５ａで接着層１６によりアレイ基板１２と接着されている。また、アレイ基板１２の表面に設けられた内部配線層６の先端部にはＴＡＢパッド７が形成されており、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）層８を介してＦＰＣ配線層９と接続されている。
【００１５】
ここで、本放射線検出器５０では、アレイ基板１２のＸ線画像を取得することができる画素エリア（アクティブエリア）を、Ｘ方向Ｙ方向ともに夫々約４４０ｍｍとし、シンチレータ層１３を形成するＣｓＩ蒸着エリアも、蒸着時の位置ズレマージンや回り込みを考慮して４４６ｍｍ□としている。
【００１６】
また、シンチレータ層１３を蒸着するエリアの外側に、ＡＬハットの鍔部１５ａを接着する為の接着層１６のエリアとして、鍔部の幅５ｍｍと、これに加えて鍔部とアレイ基板との製造時の位置ズレマージン及び接着材の食み出しマージンを見込んで、内側に２ｍｍ、外側に４ｍｍの余裕代を確保している。
【００１７】
これらの余裕代は、ＡＬハット鍔部１５ａとアレイ基板１２との製造時の位置ズレマージン、接着材の食み出しに対するマージン分である。内側の余裕代の方が小さい理由は２点ある。１点目は、ＡＬハット鍔部１５ａ外側の接着材の食み出しがＴＡＢパッド７のエリアには絶対許されないのに対して、内側のシンチレータ層１３側に少し染み出しても許容できる点、２点目は、防湿層１５のＡＬハット自体がシンチレータ層１３（例えばＣｓＩ：Ｔｌ蒸着膜の裾野）に多少かかっても許容できるためである。
【００１８】
これら必要寸法を考慮して、ＴＡＢパッド７内側端までの防湿エリア外寸は４６８ｍｍ□となり、そのエリアに接する外側の領域から２ｍｍのＴＡＢパッド７を配している。
【００１９】
この放射線検出器５０では、ＴＡＢパッド７領域より外側は約３ｍｍの間を取ってアレイ基板１２の端面が来るようにカットされている。これらの結果、パネルサイズは４７８ｍｍ□となっている。
【００２０】
このような構造を有する放射線検出器５０は、図１４に示す手順で製造される。
【００２１】
先ず、図１４（ａ）に示すように、防湿層１５として、周囲に５ｍｍの鍔部１５ａを有するＡＬハットを用い、ＡＬハットを専用のトレイ３１に重し３２を載せた状態で逆さまにセットする。
【００２２】
次に、鍔部１５ａをアセトンで清浄化した後に、図示しないディスペンサー装置を用いて図１４（ｂ）に示すように加熱硬化型の接着シール材３３を１ｍｇ/ｍｍ程度の量で鍔部１５ａ一周にわたって塗布する。ここで、接着シール材３３は、その粘度は約３００Ｐａ・ｓｅｃの高粘度タイプを用いることができる。
【００２３】
また、上記防湿層１５が形成されるアレイ基板１２は以下のようにして準備する。
【００２４】
先ず、表面に所定の内部配線層６及びＴＡＢパッド７を形成したアレイ基板１２上に、シンチレータ層１３としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を約６００μｍの膜厚で蒸着する。この際、蒸着時のマスク冶具とアレイ基板１２との位置ずれを見込んでも上記の画素エリア（アクティブエリア）を完全に覆うように、蒸着マスクの開口寸法は約４４４ｍｍ□とされる。実際には蒸着マスク寸法に対して上下左右で夫々１ｍｍ程度の回り込みがあるので、先に述べたように概ね４４６ｍｍ□程度のＣｓＩ：Ｔｌ膜蒸着エリアを見込む設計とされる。
【００２５】
次に、シンチレータ層１３上に、ＴｉＯ２の細粒を樹脂バインダと混合したタイプの反射膜１４を約１００μｍの膜厚で形成する。反射膜１４の特性（蛍光反射率や反射膜内部での蛍光の広がりなど）は、輝度優先や解像度優先などの用途により選択できる。また、用途によっては反射膜１４を省く場合や、反射膜１４の代わりに蛍光吸収膜を形成して、輝度を犠牲にしても解像度の良い特性を求める場合もある。
【００２６】
次に、図１４（ｃ）に示すように、減圧チャンバ３４内で、シンチレータ層１３を形成したアレイ基板１２（反射膜１４は図示されていない）を治具３５を用いて逆さまにした状態で防湿層１５と対向させてセットする。
【００２７】
さらに、図１４（ｄ）に示すように、加圧板３７を用いて図示しないエアシリンダによる加圧により貼り合せ、密着させる鍔部への圧力が概ね２ｋｇｆ/ｃｍ２になる荷重を加えて密着させる。
【００２８】
その後、ある程度の加重を加えた状態で６０℃の加熱オーブン内にて約３時間加熱する。
【００２９】
このようにして、ＡＬハットの鍔部１５ａは、図１３に示すように、アレイ基板１２の接着層１６エリアに接着された状態で収まるものとなる。
【００３０】
以上の防湿構造形成後に、実装工程によりＴＡＢパッド７にＦＰＣ配線層９の接続電極部を異方性導電フィルム（ＡＣＦ）層８を介して熱圧着し、さらに筐体に組み込んで回路基板と接続して動作する状態としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】米国特許第６２６２４２２号明細書
【特許文献２】特開２００９−１２８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、上記の構造を有する放射線検出器５０では、例えばアレイ基板１２の上下左右に夫々１１ｍｍ程度、接着層１６およびそのマージン代に供するエリアが必要となる。このため、実用画素領域に対して基板のサイズがその分大きくなり、筐体の寸法も接着層１６の領域に相当するサイズ分だけ縦横寸法を大きく確保しなければならない。
【００３３】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、優れた防湿性能を確保しつつ、実用画素領域に対して基板サイズや筐体の縦横寸法を最小限に抑えた放射線検出器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
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素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板と、前記基板の前記画素エリア上に設けられ入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続されるとともに外部配線と接続する接続部と、前記シンチレータ層を覆うべく鍔部を有するハット状に形成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層と、前記防湿層の前記鍔部及び前記基板を接着する接着層とを備える放射線検出器において、前記接着層は、前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを接着していることを特徴とする。
【００３５】
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、鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、前記鍔部の少なくとも一部に接着材を塗布する工程と、光電変換素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板を用意し、シンチレータ層を前記基板の前記画素エリア上に設けるとともに、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続された接続部において外部配線を接続する工程と、前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを減圧雰囲気下で前記接着材を介して貼り合わせる工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、防湿性能に優れ、かつ実効画素エリアに対して基板のサイズを小さく抑えて筐体の縦横寸法を最小化することにより、防湿信頼性と軽量コンパクト性を兼ね備えた放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る放射線検出器の一実施の形態を示す斜視図。
【図２】同放射線検出器の断面図。
【図３】同放射線検出器の模式断面図。
【図４】同放射線検出器の製造方法を示す断面図であり、（ａ）はハット状に形成した防湿層を逆さまに準備した状態、（ｂ）は防湿層の鍔部にシール材を塗布した状態、（ｃ）は減圧チャンバ内に所定の層を形成したアレイ基板と防湿層とをセットした状態、（ｄ）はアレイ基板と防湿層とをエアシリンダで加圧した状態。
【図５】本発明に係る放射線検出器の他の実施の形態を示す模式断面図。
【図６】実施例１において６０℃−９０％ＲＨ加温加湿試験を行った場合の防湿性能の変化を示すグラフ。
【図７】実施例２においてフィラー材（タルク）の添加率を変えて６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験を行った場合の防湿性能の変化を示すグラフ。
【図８】実施例３においてスペーサ材の有無による６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後の防湿性能を比較した棒グラフ。
【図９】実施例４においてフィラー材（タルク）の体積充填率を変えた場合の透湿係数の変化を示すグラフ。
【図１０】実施例５において接着層のＴ／Ｗを変えた場合の防湿性能の変化を示すグラフ。
【図１１】実施例６において反射層の材質を変えた場合の防湿性能を比較した棒グラフ。
【図１２】実施例７において製造方法の相違がマイクロフォニックに及ぼす影響を調べたオシロスコープ画像及び検出器全面の暗画像であり、（ａ）は大気圧での貼り合わせの場合、（ｂ）は減圧下での貼り合わせの場合。
【図１３】従来の放射線検出器の模式断面図。
【図１４】従来の放射線検出器の製造方法を示す断面図であり、（ａ）はハット状に形成した防湿層を逆さまに準備した状態、（ｂ）は防湿層の鍔部にシール材を塗布した状態、（ｃ）は減圧チャンバ内に所定の層を形成したアレイ基板と防湿層とをセットした状態、（ｄ）はアレイ基板と防湿層とをエアシリンダで加圧した状態。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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、図面を参照して説明する。
【００３９】
（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。
【００４０】
放射線検出器１０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。
【００４１】
この放射線検出器１０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層１５、及び防湿層１５とアレイ基板１２とを接着する接着層１６を備えている。
【００４２】
（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１０、このガラス基板１０上にマトリクス状に形成された画素１７、行方向に沿って配設された複数の制御線（又はゲートライン）１８、列方向に沿って配設された複数の信号線（又はシグナルライン）１９、各制御線１８が電気的に接続された図示しない制御回路と、各信号線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。
【００４３】
また、各画素１７内には、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。
【００４４】
更に、各画素１７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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図１に示す制御線１８は、各画素１７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。
【００４９】
図１に示す信号線（シグナルライン）１９は、各画素１７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。
【００５０】
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１０の表面における行方向に沿った側縁に実装されている。
【００５１】
増幅／変換部は、例えば各信号線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。
【００５２】
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、保護膜２６が形成される。この保護膜２６は、一般に無機膜と有機膜から形成される。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
例えば、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）の太さが最表面で８〜１２μｍ程度のものを用いることができる。
【００５６】
（反射膜１４）
シンチレータ層１３上に形成される反射膜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。
【００５７】
反射膜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。
【００５８】
反射膜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。
【００５９】
（防湿層１５）
防湿層１５は、シンチレータ層１３や反射膜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る。
【００６０】
防湿層１５は、例えば、厚み０．１ｍｍｔのＡＬ合金箔（Ａ１Ｎ３０−Ｏ材）を、周辺部に５ｍｍ幅の鍔部１５ａを持つ構造にプレス成型してハット状に形成される。
【００６１】
（接着層１６）
接着層１６は、添加剤を含有した接着剤を鍔部１５ａに塗布することによって形成される。接着剤としては後述するように、エポキシ系でカチオン重合型の紫外線（ＵＶ）硬化接着剤を用いることが好ましい。
【００６２】
また、添加剤として、接着層の透湿を抑制するため、後述するように無機材質のフィラーを用いることが好ましい。
【００６３】
（放射線検出器の細部の寸法例）
図３に、本実施の形態に係る放射線検出器の細部の具体的な寸法例を示す。
【００６４】
この放射線検出器１０では、アレイ基板１２の表面に図１の画素１７、制御線１８や信号線１９などの内部配線層６が形成され、さらにその上方に、シンチレータ層１３、反射膜１４が順に積層され、さらにこれらを覆うように形成されたＡＬハットの防湿層１５が鍔部１５ａで接着層１６によりアレイ基板１２と接着されている。また、アレイ基板１２の表面に設けられた内部配線層６の先端部にはＴＡＢパッド７が形成されており、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）層８と共に接続部５を構成し、ＦＰＣ配線層９と接続されている。
【００６５】
また、本実施の形態では、接着層１６が接続部５の上方で鍔部１５ａの全面と接着されている。
【００６６】
ここで、本放射線検出器１０では、従来の放射線検出器５０と同様に、アレイ基板１２のＸ線画像を取得することができる画素エリア（アクティブエリア）を、Ｘ方向Ｙ方向ともに夫々約４４０ｍｍとし、シンチレータ層１３を形成するＣｓＩ蒸着エリアも、蒸着時の位置ズレマージンや回り込みを考慮して４４６ｍｍ□としている。
【００６７】
また、本放射線検出器１０では、シンチレータ層１３の蒸着エリアに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向の両側に夫々１ｍｍ程度のマージンを見て、４４８ｍｍ□エリアに接する外側の領域からＴＡＢパッド７を配している。このＴＡＢパッド７は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）配線層９とアレイ基板１２との電気信号の受け渡しの為に接続するために、アレイ基板１２の周辺部に配置された電極部である。
【００６８】
これら必要寸法を考慮して、ＴＡＢパッド７内側端までの防湿エリア外寸は４４８ｍｍ□となり、そのエリアに接する外側の領域から２ｍｍのＴＡＢパッド部を配している。
【００６９】
本放射線検出器１０では、従来の放射線検出器５０と同様に、ＴＡＢパッド７領域より外側は約３ｍｍの間をとって基板の端面が来るようにカットされている。これらの結果、本実施の形態のパネル基板のサイズは４５８ｍｍ□となり、４７８ｍｍ□のパネルサイズとなる従来例の放射線検出器５０と比較して、縦横のパネル寸法が夫々２０ｍｍ縮小されている。
【００７０】
（接着層１６における平均厚みＴと平均幅Ｗ）
上記した（２）式からも明らかなように、接着層１６の厚みと幅の比であるＴ／Ｗの値が透湿率に直接影響する。後述する実施例の結果からも明らかな通り、医療用で実用的なＸ線検出器のサイズ（９インチ〜１７インチ□程度）では、Ｔ ＜＜Ｗの関係を満たす場合、特にＴ／Ｗが０．１以下の場合に、接着層１６からの透湿影響を十分に抑えられるものとなる。
【００７１】
実用的なＸ線検出器のサイズでは、防湿層からの透湿は無視できるレベルであり、接着層からの透湿が支配的となる。即ち、Ｔ／Ｗが同じ場合に、接着層１６からの透湿量は検出器の辺のサイズにほぼ比例して増えるのに対して、シンチレータ層１３の面積は辺のサイズのほぼ２乗に比例して増えるため、シンチレータ層１３の単位面積当りの湿度負荷は大面積になるほど小さくなるためである。
【００７２】
また、本放射線検出器１０では、一定量の接着シール材を塗布した場合に、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分では接着シール材の潰れが少なく、その結果Ｔ／Ｗの値が大きくなって透湿率を増大させてしまう。
【００７３】
例えば、同一塗布量（本実施の形態では１ｍｇ／ｍｍ）で、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が有る領域では接着層の潰れ幅が５ｍｍで、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が無い領域では潰れ幅が３ｍｍであるとして簡単に比較してみる。
【００７４】
接着材の単位長さ当りの塗布量は同じなので、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が無い部分での接着層の厚みは、それらが有る部分の接着層の厚みの概ね５／３倍になっている。ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が無い部分は、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が有る部分に比較して、単位長さ当りの透湿断面積が５／３倍大きく、かつ透湿長さは３／５と短いことになる。従って、合わせて（５／３）２≒２．８倍だけ透湿率が大きくなることになる。
【００７５】
これを回避するために、接着層１６にフィラー材を添加することが考えられる。フィラー材添加により接着層１６の材料自体の透湿係数を抑えると、接着層１６のディメンジョンに起因する透湿率の悪化を抑えられるので、防湿構造全体にとっての寄与が大きく、従来例の放射線検出器にも増してその効果が重要となる。
【００７６】
また、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分には接着材を多めに塗布してＷの値を大きくする方法や、この部分にＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の厚み相当のスペーサ材を挟んで接着シール材の押し潰しを大きくし、実効的にＴ／Ｗの値を抑える方法、或いは防湿層のＡＬハットをＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分のみ追加で部分的に加圧する方法などが考えられる。
【００７７】
スペーサ材質としてはＴｉＯ２とかＳｉＯ２などの無機材質やフィラー添加樹脂フィルムなどの透湿係数が小さい材質を選ぶ必要がある。また、スペーサ材の両面が接着されるように、スペーサの部分は予めアレイ基板１２側と接着しておいてからＡＬハット防湿層１５と貼り合せるなどのプロセスが必要である。
【００７８】
（反射膜１４の影響）
本実施の形態の放射線検出器１０では、シンチレータ層１３としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を蒸着した後から防湿構造形成までの間に、アレイ基板１２のＴＡＢパッド７にＡＣＦ層８を介してＦＰＣ配線層９を熱圧着する実装工程が先に入る。このため、従来例の放射線検出器５０と比較して、シンチレータ層１３としてのＣｓＩ：Ｔｌ膜が工程環境下にさらされる時間が長くなり、防湿構造前にある程度の湿度劣化を生じ易い。
【００７９】
この対策として、ＣｓＩ：Ｔｌ膜蒸着の後に反射膜１４を形成する工程を入れ、反射膜１４としてＴｉＯ２など無機材料の微細な粒子を高含有率で含んだ材料を塗膜することで、短期間の湿度劣化を抑える程度の防湿性能を確保することが可能となる。現象としては、ピラー間にサブミクロン径のＴｉＯ２など微細な粒子が入り込み、これらフィラーによってＣｓＩ：Ｔｌ膜ピラー間の融合反応による解像度劣化が抑制される。またフィラーの添加により反射膜１４自体の透湿係数を抑えることができるので、ＣｓＩ：Ｔｌ膜に到達する湿気自体も抑制可能となる。
【００８０】
更に、フィラーの添加率が大きくフィラー間に隙間を有する反射膜１４の場合には、ピラー間の蛍光の拡散を抑えられるので、初期解像度自体も高く、より高性能が確保できる。
【００８１】
（放射線検出器の製造方法）
上記の構造を有する放射線検出器１０は、図４に示すような手順で製造される。
【００８２】
先ず、図４（ａ）に示すように、防湿層１５として、周囲に５ｍｍの鍔部１５ａを有するＡＬハットを用い、ＡＬハットを専用のトレイ３１に重し３２を載せた状態で逆さまにセットする。
【００８３】
防湿層１５の材質はＡＬやＡＬ合金に限らず、Ｓｉ，Ａｌなど軽元素の酸化膜、窒化膜、若しくは酸窒化膜などの無機膜、又はアルミやアルミ合金など軽金属の薄膜と樹脂材料との積層膜からなる防湿性能の優れたフィルム材などを形状加工しても同様に用いることができる。
【００８４】
次に、鍔部１５ａをアセトンで清浄化した後に、図示しないディスペンサー装置を用いて図４（ｂ）に示すように加熱硬化型の接着シール材３３を１ｍｇ/ｍｍ程度の量で鍔部１５ａ一周にわたって塗布する。ここで、接着シール材３３は、その粘度は約３００Ｐａ・ｓｅｃの高粘度タイプを用いた。
【００８５】
上記防湿層１５が形成されるアレイ基板１２は以下のようにして準備する。
【００８６】
先ず、表面に所定の内部配線層６及びＴＡＢパッド７を形成したアレイ基板１２上に、シンチレータ層１３としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を約６００μｍの膜厚で蒸着する。この際、蒸着時のマスク冶具とアレイ基板１２との位置ずれを見込んでも上記の画素エリア（アクティブエリア）を完全に覆うように、蒸着マスクの開口寸法は約４４４ｍｍ□とされる。実際には蒸着マスク寸法に対して上下左右で夫々１ｍｍ程度の回り込みがあるので、先に述べたように概ね４４６ｍｍ□程度のＣｓＩ：Ｔｌ膜蒸着エリアを見込む設計になっている。
【００８７】
次に、シンチレータ層１３上に、ＴｉＯ２の細粒を樹脂バインダと混合したタイプの反射膜１４を約１００μｍの膜厚で形成する。反射膜１４の特性（蛍光反射率や反射膜内部での蛍光の広がりなど）は、輝度優先や解像度優先などの用途により選択できる。また、用途によっては反射膜１４を省く場合や、反射膜１４の代わりに蛍光吸収膜を形成して、輝度を犠牲にしても解像度の良い特性を求める場合もある。さらに、上述のように、フィラー材の添加によってある程度の防湿性能を持たせることも可能である。
【００８８】
この後、防湿構造を形成する前に、反射膜１４を形成後のアレイ基板１２のＴＡＢパッド７にＦＰＣ配線層９の接続電極部がＡＣＦ（異方性導電フィルム）層８を介して熱圧着される。ＡＣＦ層８を挟んでＦＰＣ配線層９とパネル基板のＴＡＢパッド７とを熱圧着することで電気的な接続が取られる。熱圧着後のＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８を含めた厚みは、概ね６０乃至１００μｍ程度である。
【００８９】
この実装工程後、図４（ｃ）に示すように、減圧チャンバ３４内で、シンチレータ層１３を形成したアレイ基板１２（反射膜１４は図示されていない）を治具３５を用いて逆さまにした状態で防湿層１５と対向させてセットする。
【００９０】
さらに、図４（ｄ）に示すように、加圧板３７を用いて図示しないエアシリンダによる加圧により貼り合せ、密着させる鍔部への圧力が概ね２ｋｇｆ/ｃｍ２になる荷重を加えて密着させる。
【００９１】
その後、ある程度の加重を加えた状態で６０℃の加熱オーブン内にて約３時間程度加熱する。
【００９２】
このように減圧チャンバ３４内で接着材を塗布した防湿層１５とアレイ基板１２を例えば０．１気圧程度まで減圧した状態で合体して密着部を加圧し、更に加熱するなどして貼り合せをすることができる。この場合、防湿構造の内部が減圧状態で封止されることから、ＡＬハットなどの防湿層１５が下層の反射膜１４／シンチレータ層１３に密着した状態で出来上がる。
【００９３】
接着シール材３３は、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の有る部分と無い部分とで押し潰しの程度が異なる。ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の有る部分では押し潰れによる接着シール材の広がりが大きく、概ね５ｍｍのＡＬハットの鍔部全体に接着シール材が広がった。
【００９４】
一方、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分は、有る部分との段差の影響で押し潰しが小さい為、接着シール材３３の潰れの幅は小さく、凡そ３ｍｍ程度であった。
【００９５】
このようにして、ＡＬハットの鍔部１５ａは、図３に示すように、アレイ基板１２の接着層１６エリアに接着された状態で収まるものとなる。
【００９６】
以上の防湿構造形成後に、筐体に組み込んで回路基板と接続して動作する状態とした。
【００９７】
筐体に組み込んだ後、振動状態でＸ線像を撮影すると、減圧状態で作成した検出器は、後述する実施例の結果からも明らかな通り、マイクロフォニック（製品に一定の衝撃を加えた際の暗画像の揺らぎ）と呼ばれる基板の各画素や配線と防湿層との間の静電容量の揺らぎに起因する画像の乱れを抑制することができる。
【００９８】
また、パネル寸法の違いが筐体設計にそのまま反映させられ、従来例の放射線検出器５０の筐体が約５２０ｍｍ□のサイズであったのに対して、本実施の形態の放射線検出器１０では筐体寸法の縦横が約５００ｍｍ□程度に収まった。
【００９９】
よって、本実施の形態の放射線検出器１０では、従来例の放射線検出器５０と比較して縦横夫々約２０ｍｍコンパクトにすることができる。
【０１００】
（放射線検出器１０の効果）
以上説明した本実施の形態の放射線検出器１０は、医療用途のＸ線検出器としては大きなサイズであるが、撮像面積が小さい場合にも従来例のパネル寸法及び筐体寸法に比較して約２０ｍｍ程度小さくすることができる。また、筐体の面積が約１０％低減されたことから、放射線検出器全体の重量も従来の約２０ｋｇ対して約１８ｋｇと軽量化できる。更に、有効エリアの縦横寸法が小さい製品では、寸法比や重量比において一層改善率が大きくなる。
【０１０１】
また、本実施の形態の放射線検出器１０では、面積的に防湿構造の大部分を占める防湿層からの透湿率を示す（１）式の１項目を実質的にゼロレベルに抑えることが可能であり、２項目も極めて低い値に抑えられる。即ち、（１）式の２項目を書き下した（２）式の中で、先に説明した通り鍔の部分を有効に用いることでＷの値を大きく取れ、また防湿層１５の平坦な鍔部１５ａとアレイ基板１２との間に接着層１６を形成することから接着層１６の厚みＴを小さく抑えることができる。よって、Ｔ（接着層）／Ｗ（接着層）の値を極めて低い値に押さえ込むことが可能となる。
【０１０２】
（他の実施の形態）
図５に、他の実施の形態に係る放射線検出器の細部の具体的な寸法例を示す。
【０１０３】
この放射線検出器３０では、アレイ基板１２上のＴＡＢパッド７及びＡＣＦ層８の配置を放射線検出器１０の配置よりも外方にして防湿層１５の鍔部１５ａの一部のみを接着層１６で固定した以外は、放射線検出器１０と同様に形成されている。
【０１０４】
この実施の形態の放射線検出器３０においても、放射線検出器１０と同様の効果を奏することができる。
【０１０５】
なお、上記の実施の形態において記載したシンチレータ層１３、反射膜１４、防湿層１５や接着層１６の材質や寸法はあくまでも例示であってこれらの材質や寸法には限定されない。また、反射膜１４が無い場合や、反射膜１４の代わりに蛍光吸収層や緩衝層などを挿入した場合であっても、従来例の放射線検出器と比較して外形寸法や重量低減に関する効果は同様に得られることが明らかである。
【実施例】
【０１０６】
［実施例１］
（防湿性能の比較）
図３に示す本発明の一実施の形態に係る放射線検出器１０と図１３に示す従来の放射線検出器５０の防湿性能を比較した。なお、接着層１６に用いる加熱硬化型接着材としては、防湿性能を上げる（水蒸気透過率を下げる）目的で、タルクなどの無機材質のフィラー材を共に添加している。
【０１０７】
防湿性能の指標としては、シンチレータ層１３として形成したＣｓＩ：Ｔｌ膜の湿度劣化により解像度が顕著に低下することから、加温加湿試験前後の解像度の変化（低下率）とした。
【０１０８】
また、比較例として、ガラス基板上にシンチレータ膜としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を膜厚６００μｍとなるように形成し、防湿膜としてパリレンＣＶＤ膜を２０μｍ形成したサンプルも同様に測定した。
【０１０９】
測定はＸ線チャート画像を撮像し、２Ｌｐ／ｍｍの解像度チャートのＣＴＦ (Contrast Transfer Function)の値を用いた。
【０１１０】
加温加湿の条件は、６０℃−９０％ＲＨ×５００Ｈとした。この加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率が８０％以上であれば、実用レベル高温高湿耐性を有すると考えられる。また、途中時間のステップでも適宜測定して、経時劣化の様子をグラフ化した。
【０１１１】
図６に得られた結果を示す。この結果より、パリレンＣＶＤ膜を形成した放射線検出器では２４時間の加温加湿で既に解像度劣化が顕在化し、さらに１００時間経過後に大幅に解像度が劣化していることが分かる。
【０１１２】
これに対して、本実施の形態の放射線検出器１０と、図１３に示す従来例の放射線検出器５０では、５００ｈ後もＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）の維持率は９５％以上であって、十分に実用レベルの防湿性能を有すると考えられる。
【０１１３】
［実施例２］
（フィラー材の添加率と防湿性能との関係）
接着層１６に用いる接着シール材について検討した。
【０１１４】
図３に示す構造の放射線検出器１０において、エポキシ系接着材をベースとしてフィラー材（タルク）の添加率を何通りか振った試作を実施し、実施例１と同様な６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率を比較した。なお、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８を含む部分での接着層１６の平均的な厚みは約１００μｍで、接着層１６の幅は３〜５ｍｍである。
【０１１５】
図７に得られた結果を示す。この結果より、フィラー材の添加率を増やすに従い防湿性能が顕著に改善されることが分かった。
【０１１６】
［実施例３］
（スペーサ材の有無と防湿性能との関係）
図３に示す構造の放射線検出器１０において、スペーサ材としてＳｉＯ２フィラー添加のエポキシフィルムを用いたものを試作し、スペーサ材を用いないものとの特性を比較した。特性は、実施例１と同様に、６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率で比較した。
【０１１７】
なお、透湿による特性劣化に対する影響を分かり易くするため、ＡＬハット防湿層１５を貼り合せる接着材として、フィラー添加無しのエポキシ系接着材を用いた。
【０１１８】
図８に得られた結果を示す。この結果より、６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈ後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率は、スペーサ材としてＳｉＯ２フィラーを添加することにより顕著に向上し、防湿性能の明らかな改善が見られた。
【０１１９】
［実施例４］
（フィラー材の体積充填率と防湿性能との関係）
図３に示す構造の放射線検出器１０において、エポキシ系接着材をベースとしてフィラー材（タルク）の添加率を何通りか振った試作を実施し、透湿係数を比較した。
【０１２０】
図９に得られた結果を示す。この結果より、フィラー材の添加率を増やすに従い防湿係数の値が顕著に低下することが分かった。
【０１２１】
［実施例５］
（接着層１６のＴ／Ｗの値と防湿性能との関係）
図３に示す構造の放射線検出器１０において、接着層１６のＴ／Ｗの値を変化させた試作を実施し、実施例１と同様な６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率を比較した。
【０１２２】
図１０に得られた結果を示す。この結果より、Ｔ ＜＜Ｗの関係を満たすこと、特にＴ／Ｗが０．１以下の場合に、接着層１６からの透湿影響を十分に抑えられることが判明した。
【０１２３】
［実施例６］
（反射膜１４の材質の影響）
図３に示す構造の放射線検出器１０の反射膜１４として、サブミクロンのＴｉＯ２フィラー添加の塗布方式反射膜としたサンプルと、ＡＰＣ（Ａｕ−Ｐｔ−Ｃｕ）合金やＡＬのスパッタ膜などメタル反射膜としたサンプルを試作し、２４℃−５０％ＲＨ×１２ｈの一般的環境下での加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率を比較した。
【０１２４】
図１１に得られた結果を示す。この結果より、メタル反射膜に比べて、サブミクロンＴｉＯ２フィラーを添加して反射膜を塗膜形成した場合には、ＣＴＦの劣化が顕著に抑えられていることが分かった。
【０１２５】
［実施例７］
（製造方法の相違がマイクロフォニックに及ぼす影響）
図４に示した手順で放射線検出器１０を製造する際に、減圧チャンバ３４内の圧力を０．１気圧下として防湿層１５及びアレイ基板１２を貼り合せた場合と、大気圧下で貼り合せた場合とで検出器を作成し、その後筐体に組み込んでそれぞれ振動状態でＸ線像を撮影した。結果を図１２に示す。
【０１２６】
図１２（ａ）は大気圧で貼り合わせを行った場合、（ｂ）は減圧下で貼り合わせを行った場合であり、右側の画像は、振動与えたある時点での検出器全面の暗画像である。また、横長線で囲われた領域の暗出力の値が左側のオシロスコープ画像である。
【０１２７】
この結果より、大気圧で貼り合せを行った場合に対して、減圧（０．１気圧）で貼り合わせを行った場合のマイクロフォニック（製品に一定の衝撃を加えた際の暗画像の揺らぎ）は１／５程度以下に改善されており、またマイクロフォニックが収束するのも早い（マイクロフォニックが生じている時間が短い）ことが判明した。
【符号の説明】
【０１２８】
５：接続部、６：内部配線層、７：ＴＡＢパッド、８：異方性導電フィルム層、９：ＦＰＣ配線層（外部配線）、１０，３０，５０：放射線検出器、１２：アレイ基板、１３：シンチレータ層、１４：反射膜、１５：防湿層、１５ａ：鍔部、１６：接着層
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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放射線検出器が開発されている。この放射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。
【０００３】
放射線検出器は、一般に、Ｘ線を可視光すなわち蛍光に変換するシンチレータ層と、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光電変換部と、シンチレータ層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防湿構造とを備えている。
【０００４】
上記防湿構造として、ポリパラキシリレン（以下、「パリレン」と記す）のＣＶＤ膜を用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、パリレンＣＶＤ膜を用いる方法の場合、少なくとも実用的な膜厚範囲（例えば２０μｍ）では透湿バリア性が不十分な場合が多い。
【０００６】
これに対して、ＡＬ箔等のハット状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方法（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００７】
この方法は、シンチレータを覆う形にＡＬ合金などの防湿層を形成してその周辺部に鍔（つば）部を設け、鍔部を基板と接着シールするものである。この方法に拠れば、アルミ合金箔や有機／無機積層膜などの防湿層材料の選定とハット状の形状により、実質的に透湿を無視できるレベルの防湿層でシンチレータの大部分を覆う構造が可能となる。加えて、ハット状防湿層の鍔の部分を接着部として用いることで、接着層と基板との間は薄い接着層（透湿断面積を小さく抑えられる）として、かつ接着層の幅を鍔の部分の幅程度まで広く確保することができる。しかもハット状防湿層自体は必要以上に厚くする必要がないため、Ｘ線や放射線の吸収によるロスも極めて小さく抑えられる。例えば、アルミ合金や無機膜／有機膜積層防湿層ではではピンホールを生じない程度の厚み（概ね３０μｍ程度以上）があれば防湿性は十分である。従って、接着層からの透湿率を最小限に抑えてなおかつＸ線ロスも小さい、高い検出能力の放射線検出器が実現可能である。
【０００８】
上記透湿率に関して近似式を使って説明すると、防湿構造全体の透湿率は概略以下の（１）式で表せる。
【０００９】
Ｑ（Total）＝Ｑ（防湿層）＋Ｑ（接着層）・・・（１）
また、Ｑ（接着層）は、さらに以下の（２）式で表せる。
【００１０】
Ｑ（接着層）＝Ｐ（接着層）・Ｓ（接着層）／Ｗ（接着層）
＝Ｐ（接着層）・Ｌ（接着層）・Ｔ（接着層）／Ｗ（接着層）
・・・（２）
（Ｑ：透湿率、Ｐ：透湿係数、Ｓ：透湿断面積、Ｗ：幅、Ｌ：周長、Ｔ：接着層厚み）
接着層材質の透湿係数Ｐを低減する手法としては、接着層に用いる接着剤にＡｌ２Ｏ３やタルクなどの無機フィラー材を添加する方法が有効である。フィラーは、接着層の中で透湿パスを制限して実効的な透湿断面積を低下し、透湿距離を延長する。
【００１１】
また、（２）式から分かる通り、接着層からの透湿率を抑えるために、接着層の幅Ｗ（接着層）の値を大きく取ることが望ましい。具体的には、例えば５ｍｍ程度の接着層幅Ｗ（接着層）を確保できるように、基板内のシンチレータ層エリア（実用アクティブエリア）と周辺回路への配線及びその接続部との間隔を取る必要がある。実用上では、防湿層の鍔部と基板との位置ズレマージンや接着材の食み出しも考慮した接着層エリアを確保する必要が有り、鍔部が５ｍｍの設計の場合でも、その両端に夫々３ｍｍ（２〜４ｍｍ）程度は最低限の余裕代を持たせる必要がある。さらに、この接着層領域は、制御線側と信号線側との両方に必要であり、また設計により夫々基板の両側に配線及びその接続部を有する場合も多い。その場合には、接着層に対して確保するエリアも基板の夫々両側に設ける必要がある。
【００１２】
これらの点を合わせると、例えば基板の上下左右に夫々１１ｍｍ程度、接着層およびそのマージン代に供するエリアが必要となる。このため、実用画素領域に対して基板のサイズがその分大きくなり、筐体の寸法も接着層の領域に相当するサイズ分だけ縦横寸法を大きく確保する必要がある。
【００１３】
図１３に、ＡＬ箔等のハット状の防湿層を設けた放射線検出器の具体的な寸法例を示す。
【００１４】
この放射線検出器５０では、表面に信号線や制御線などの内部配線層６が形成されたアレイ基板１２の表面に、シンチレータ層１３、反射膜１４が順に積層され、さらにこれらを覆うように形成されたＡＬハットの防湿層１５が鍔部１５ａで接着層１６によりアレイ基板１２と接着されている。また、アレイ基板１２の表面に設けられた内部配線層６の先端部にはＴＡＢパッド７が形成されており、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）層８を介してＦＰＣ配線層９と接続されている。
【００１５】
ここで、本放射線検出器５０では、アレイ基板１２のＸ線画像を取得することができる画素エリア（アクティブエリア）を、Ｘ方向Ｙ方向ともに夫々約４４０ｍｍとし、シンチレータ層１３を形成するＣｓＩ蒸着エリアも、蒸着時の位置ズレマージンや回り込みを考慮して４４６ｍｍ□としている。
【００１６】
また、シンチレータ層１３を蒸着するエリアの外側に、ＡＬハットの鍔部１５ａを接着する為の接着層１６のエリアとして、鍔部の幅５ｍｍと、これに加えて鍔部とアレイ基板との製造時の位置ズレマージン及び接着材の食み出しマージンを見込んで、内側に２ｍｍ、外側に４ｍｍの余裕代を確保している。
【００１７】
これらの余裕代は、ＡＬハット鍔部１５ａとアレイ基板１２との製造時の位置ズレマージン、接着材の食み出しに対するマージン分である。内側の余裕代の方が小さい理由は２点ある。１点目は、ＡＬハット鍔部１５ａ外側の接着材の食み出しがＴＡＢパッド７のエリアには絶対許されないのに対して、内側のシンチレータ層１３側に少し染み出しても許容できる点、２点目は、防湿層１５のＡＬハット自体がシンチレータ層１３（例えばＣｓＩ：Ｔｌ蒸着膜の裾野）に多少かかっても許容できるためである。
【００１８】
これら必要寸法を考慮して、ＴＡＢパッド７内側端までの防湿エリア外寸は４６８ｍｍ□となり、そのエリアに接する外側の領域から２ｍｍのＴＡＢパッド７を配している。
【００１９】
この放射線検出器５０では、ＴＡＢパッド７領域より外側は約３ｍｍの間を取ってアレイ基板１２の端面が来るようにカットされている。これらの結果、パネルサイズは４７８ｍｍ□となっている。
【００２０】
このような構造を有する放射線検出器５０は、図１４に示す手順で製造される。
【００２１】
先ず、図１４（ａ）に示すように、防湿層１５として、周囲に５ｍｍの鍔部１５ａを有するＡＬハットを用い、ＡＬハットを専用のトレイ３１に重し３２を載せた状態で逆さまにセットする。
【００２２】
次に、鍔部１５ａをアセトンで清浄化した後に、図示しないディスペンサー装置を用いて図１４（ｂ）に示すように加熱硬化型の接着シール材３３を１ｍｇ/ｍｍ程度の量で鍔部１５ａ一周にわたって塗布する。ここで、接着シール材３３は、その粘度は約３００Ｐａ・ｓｅｃの高粘度タイプを用いることができる。
【００２３】
また、上記防湿層１５が形成されるアレイ基板１２は以下のようにして準備する。
【００２４】
先ず、表面に所定の内部配線層６及びＴＡＢパッド７を形成したアレイ基板１２上に、シンチレータ層１３としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を約６００μｍの膜厚で蒸着する。この際、蒸着時のマスク冶具とアレイ基板１２との位置ずれを見込んでも上記の画素エリア（アクティブエリア）を完全に覆うように、蒸着マスクの開口寸法は約４４４ｍｍ□とされる。実際には蒸着マスク寸法に対して上下左右で夫々１ｍｍ程度の回り込みがあるので、先に述べたように概ね４４６ｍｍ□程度のＣｓＩ：Ｔｌ膜蒸着エリアを見込む設計とされる。
【００２５】
次に、シンチレータ層１３上に、ＴｉＯ２の細粒を樹脂バインダと混合したタイプの反射膜１４を約１００μｍの膜厚で形成する。反射膜１４の特性（蛍光反射率や反射膜内部での蛍光の広がりなど）は、輝度優先や解像度優先などの用途により選択できる。また、用途によっては反射膜１４を省く場合や、反射膜１４の代わりに蛍光吸収膜を形成して、輝度を犠牲にしても解像度の良い特性を求める場合もある。
【００２６】
次に、図１４（ｃ）に示すように、減圧チャンバ３４内で、シンチレータ層１３を形成したアレイ基板１２（反射膜１４は図示されていない）を治具３５を用いて逆さまにした状態で防湿層１５と対向させてセットする。
【００２７】
さらに、図１４（ｄ）に示すように、加圧板３７を用いて図示しないエアシリンダによる加圧により貼り合せ、密着させる鍔部への圧力が概ね２ｋｇｆ/ｃｍ２になる荷重を加えて密着させる。
【００２８】
その後、ある程度の加重を加えた状態で６０℃の加熱オーブン内にて約３時間加熱する。
【００２９】
このようにして、ＡＬハットの鍔部１５ａは、図１３に示すように、アレイ基板１２の接着層１６エリアに接着された状態で収まるものとなる。
【００３０】
以上の防湿構造形成後に、実装工程によりＴＡＢパッド７にＦＰＣ配線層９の接続電極部を異方性導電フィルム（ＡＣＦ）層８を介して熱圧着し、さらに筐体に組み込んで回路基板と接続して動作する状態としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】米国特許第６２６２４２２号明細書
【特許文献２】特開２００９−１２８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、上記の構造を有する放射線検出器５０では、例えばアレイ基板１２の上下左右に夫々１１ｍｍ程度、接着層１６およびそのマージン代に供するエリアが必要となる。このため、実用画素領域に対して基板のサイズがその分大きくなり、筐体の寸法も接着層１６の領域に相当するサイズ分だけ縦横寸法を大きく確保しなければならない。
【００３３】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、優れた防湿性能を確保しつつ、実用画素領域に対して基板サイズや筐体の縦横寸法を最小限に抑えた放射線検出器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
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素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板と、前記基板の前記画素エリア上に設けられ入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続されるとともに外部配線と接続する接続部と、前記シンチレータ層を覆うべく鍔部を有するハット状に形成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層と、前記防湿層の前記鍔部及び前記基板を接着する接着層とを備える放射線検出器において、前記接着層は、前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを接着していることを特徴とする。
【００３５】
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、鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、前記鍔部の少なくとも一部に接着材を塗布する工程と、光電変換素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板を用意し、シンチレータ層を前記基板の前記画素エリア上に設けるとともに、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続された接続部において外部配線を接続する工程と、前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを減圧雰囲気下で前記接着材を介して貼り合わせる工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、防湿性能に優れ、かつ実効画素エリアに対して基板のサイズを小さく抑えて筐体の縦横寸法を最小化することにより、防湿信頼性と軽量コンパクト性を兼ね備えた放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る放射線検出器の一実施の形態を示す斜視図。
【図２】同放射線検出器の断面図。
【図３】同放射線検出器の模式断面図。
【図４】同放射線検出器の製造方法を示す断面図であり、（ａ）はハット状に形成した防湿層を逆さまに準備した状態、（ｂ）は防湿層の鍔部にシール材を塗布した状態、（ｃ）は減圧チャンバ内に所定の層を形成したアレイ基板と防湿層とをセットした状態、（ｄ）はアレイ基板と防湿層とをエアシリンダで加圧した状態。
【図５】本発明に係る放射線検出器の他の実施の形態を示す模式断面図。
【図６】実施例１において６０℃−９０％ＲＨ加温加湿試験を行った場合の防湿性能の変化を示すグラフ。
【図７】実施例２においてフィラー材（タルク）の添加率を変えて６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験を行った場合の防湿性能の変化を示すグラフ。
【図８】実施例３においてスペーサ材の有無による６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後の防湿性能を比較した棒グラフ。
【図９】実施例４においてフィラー材（タルク）の体積充填率を変えた場合の透湿係数の変化を示すグラフ。
【図１０】実施例５において接着層のＴ／Ｗを変えた場合の防湿性能の変化を示すグラフ。
【図１１】実施例６において反射層の材質を変えた場合の防湿性能を比較した棒グラフ。
【図１２】実施例７において製造方法の相違がマイクロフォニックに及ぼす影響を調べたオシロスコープ画像及び検出器全面の暗画像であり、（ａ）は大気圧での貼り合わせの場合、（ｂ）は減圧下での貼り合わせの場合。
【図１３】従来の放射線検出器の模式断面図。
【図１４】従来の放射線検出器の製造方法を示す断面図であり、（ａ）はハット状に形成した防湿層を逆さまに準備した状態、（ｂ）は防湿層の鍔部にシール材を塗布した状態、（ｃ）は減圧チャンバ内に所定の層を形成したアレイ基板と防湿層とをセットした状態、（ｄ）はアレイ基板と防湿層とをエアシリンダで加圧した状態。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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、図面を参照して説明する。
【００３９】
（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。
【００４０】
放射線検出器１０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。
【００４１】
この放射線検出器１０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層１５、及び防湿層１５とアレイ基板１２とを接着する接着層１６を備えている。
【００４２】
（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１０、このガラス基板１０上にマトリクス状に形成された画素１７、行方向に沿って配設された複数の制御線（又はゲートライン）１８、列方向に沿って配設された複数の信号線（又はシグナルライン）１９、各制御線１８が電気的に接続された図示しない制御回路と、各信号線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。
【００４３】
また、各画素１７内には、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。
【００４４】
更に、各画素１７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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図１に示す制御線１８は、各画素１７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。
【００４９】
図１に示す信号線（シグナルライン）１９は、各画素１７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。
【００５０】
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１０の表面における行方向に沿った側縁に実装されている。
【００５１】
増幅／変換部は、例えば各信号線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。
【００５２】
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、保護膜２６が形成される。この保護膜２６は、一般に無機膜と有機膜から形成される。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
例えば、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）の太さが最表面で８〜１２μｍ程度のものを用いることができる。
【００５６】
（反射膜１４）
シンチレータ層１３上に形成される反射膜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。
【００５７】
反射膜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。
【００５８】
反射膜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。
【００５９】
（防湿層１５）
防湿層１５は、シンチレータ層１３や反射膜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る。
【００６０】
防湿層１５は、例えば、厚み０．１ｍｍｔのＡＬ合金箔（Ａ１Ｎ３０−Ｏ材）を、周辺部に５ｍｍ幅の鍔部１５ａを持つ構造にプレス成型してハット状に形成される。
【００６１】
（接着層１６）
接着層１６は、添加剤を含有した接着剤を鍔部１５ａに塗布することによって形成される。接着剤としては後述するように、エポキシ系でカチオン重合型の紫外線（ＵＶ）硬化接着剤を用いることが好ましい。
【００６２】
また、添加剤として、接着層の透湿を抑制するため、後述するように無機材質のフィラーを用いることが好ましい。
【００６３】
（放射線検出器の細部の寸法例）
図３に、本実施の形態に係る放射線検出器の細部の具体的な寸法例を示す。
【００６４】
この放射線検出器１０では、アレイ基板１２の表面に図１の画素１７、制御線１８や信号線１９などの内部配線層６が形成され、さらにその上方に、シンチレータ層１３、反射膜１４が順に積層され、さらにこれらを覆うように形成されたＡＬハットの防湿層１５が鍔部１５ａで接着層１６によりアレイ基板１２と接着されている。また、アレイ基板１２の表面に設けられた内部配線層６の先端部にはＴＡＢパッド７が形成されており、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）層８と共に接続部５を構成し、ＦＰＣ配線層９と接続されている。
【００６５】
また、本実施の形態では、接着層１６が接続部５の上方で鍔部１５ａの全面と接着されている。
【００６６】
ここで、本放射線検出器１０では、従来の放射線検出器５０と同様に、アレイ基板１２のＸ線画像を取得することができる画素エリア（アクティブエリア）を、Ｘ方向Ｙ方向ともに夫々約４４０ｍｍとし、シンチレータ層１３を形成するＣｓＩ蒸着エリアも、蒸着時の位置ズレマージンや回り込みを考慮して４４６ｍｍ□としている。
【００６７】
また、本放射線検出器１０では、シンチレータ層１３の蒸着エリアに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向の両側に夫々１ｍｍ程度のマージンを見て、４４８ｍｍ□エリアに接する外側の領域からＴＡＢパッド７を配している。このＴＡＢパッド７は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）配線層９とアレイ基板１２との電気信号の受け渡しの為に接続するために、アレイ基板１２の周辺部に配置された電極部である。
【００６８】
これら必要寸法を考慮して、ＴＡＢパッド７内側端までの防湿エリア外寸は４４８ｍｍ□となり、そのエリアに接する外側の領域から２ｍｍのＴＡＢパッド部を配している。
【００６９】
本放射線検出器１０では、従来の放射線検出器５０と同様に、ＴＡＢパッド７領域より外側は約３ｍｍの間をとって基板の端面が来るようにカットされている。これらの結果、本実施の形態のパネル基板のサイズは４５８ｍｍ□となり、４７８ｍｍ□のパネルサイズとなる従来例の放射線検出器５０と比較して、縦横のパネル寸法が夫々２０ｍｍ縮小されている。
【００７０】
（接着層１６における平均厚みＴと平均幅Ｗ）
上記した（２）式からも明らかなように、接着層１６の厚みと幅の比であるＴ／Ｗの値が透湿率に直接影響する。後述する実施例の結果からも明らかな通り、医療用で実用的なＸ線検出器のサイズ（９インチ〜１７インチ□程度）では、Ｔ ＜＜Ｗの関係を満たす場合、特にＴ／Ｗが０．１以下の場合に、接着層１６からの透湿影響を十分に抑えられるものとなる。
【００７１】
実用的なＸ線検出器のサイズでは、防湿層からの透湿は無視できるレベルであり、接着層からの透湿が支配的となる。即ち、Ｔ／Ｗが同じ場合に、接着層１６からの透湿量は検出器の辺のサイズにほぼ比例して増えるのに対して、シンチレータ層１３の面積は辺のサイズのほぼ２乗に比例して増えるため、シンチレータ層１３の単位面積当りの湿度負荷は大面積になるほど小さくなるためである。
【００７２】
また、本放射線検出器１０では、一定量の接着シール材を塗布した場合に、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分では接着シール材の潰れが少なく、その結果Ｔ／Ｗの値が大きくなって透湿率を増大させてしまう。
【００７３】
例えば、同一塗布量（本実施の形態では１ｍｇ／ｍｍ）で、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が有る領域では接着層の潰れ幅が５ｍｍで、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が無い領域では潰れ幅が３ｍｍであるとして簡単に比較してみる。
【００７４】
接着材の単位長さ当りの塗布量は同じなので、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が無い部分での接着層の厚みは、それらが有る部分の接着層の厚みの概ね５／３倍になっている。ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が無い部分は、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８が有る部分に比較して、単位長さ当りの透湿断面積が５／３倍大きく、かつ透湿長さは３／５と短いことになる。従って、合わせて（５／３）２≒２．８倍だけ透湿率が大きくなることになる。
【００７５】
これを回避するために、接着層１６にフィラー材を添加することが考えられる。フィラー材添加により接着層１６の材料自体の透湿係数を抑えると、接着層１６のディメンジョンに起因する透湿率の悪化を抑えられるので、防湿構造全体にとっての寄与が大きく、従来例の放射線検出器にも増してその効果が重要となる。
【００７６】
また、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分には接着材を多めに塗布してＷの値を大きくする方法や、この部分にＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の厚み相当のスペーサ材を挟んで接着シール材の押し潰しを大きくし、実効的にＴ／Ｗの値を抑える方法、或いは防湿層のＡＬハットをＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分のみ追加で部分的に加圧する方法などが考えられる。
【００７７】
スペーサ材質としてはＴｉＯ２とかＳｉＯ２などの無機材質やフィラー添加樹脂フィルムなどの透湿係数が小さい材質を選ぶ必要がある。また、スペーサ材の両面が接着されるように、スペーサの部分は予めアレイ基板１２側と接着しておいてからＡＬハット防湿層１５と貼り合せるなどのプロセスが必要である。
【００７８】
（反射膜１４の影響）
本実施の形態の放射線検出器１０では、シンチレータ層１３としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を蒸着した後から防湿構造形成までの間に、アレイ基板１２のＴＡＢパッド７にＡＣＦ層８を介してＦＰＣ配線層９を熱圧着する実装工程が先に入る。このため、従来例の放射線検出器５０と比較して、シンチレータ層１３としてのＣｓＩ：Ｔｌ膜が工程環境下にさらされる時間が長くなり、防湿構造前にある程度の湿度劣化を生じ易い。
【００７９】
この対策として、ＣｓＩ：Ｔｌ膜蒸着の後に反射膜１４を形成する工程を入れ、反射膜１４としてＴｉＯ２など無機材料の微細な粒子を高含有率で含んだ材料を塗膜することで、短期間の湿度劣化を抑える程度の防湿性能を確保することが可能となる。現象としては、ピラー間にサブミクロン径のＴｉＯ２など微細な粒子が入り込み、これらフィラーによってＣｓＩ：Ｔｌ膜ピラー間の融合反応による解像度劣化が抑制される。またフィラーの添加により反射膜１４自体の透湿係数を抑えることができるので、ＣｓＩ：Ｔｌ膜に到達する湿気自体も抑制可能となる。
【００８０】
更に、フィラーの添加率が大きくフィラー間に隙間を有する反射膜１４の場合には、ピラー間の蛍光の拡散を抑えられるので、初期解像度自体も高く、より高性能が確保できる。
【００８１】
（放射線検出器の製造方法）
上記の構造を有する放射線検出器１０は、図４に示すような手順で製造される。
【００８２】
先ず、図４（ａ）に示すように、防湿層１５として、周囲に５ｍｍの鍔部１５ａを有するＡＬハットを用い、ＡＬハットを専用のトレイ３１に重し３２を載せた状態で逆さまにセットする。
【００８３】
防湿層１５の材質はＡＬやＡＬ合金に限らず、Ｓｉ，Ａｌなど軽元素の酸化膜、窒化膜、若しくは酸窒化膜などの無機膜、又はアルミやアルミ合金など軽金属の薄膜と樹脂材料との積層膜からなる防湿性能の優れたフィルム材などを形状加工しても同様に用いることができる。
【００８４】
次に、鍔部１５ａをアセトンで清浄化した後に、図示しないディスペンサー装置を用いて図４（ｂ）に示すように加熱硬化型の接着シール材３３を１ｍｇ/ｍｍ程度の量で鍔部１５ａ一周にわたって塗布する。ここで、接着シール材３３は、その粘度は約３００Ｐａ・ｓｅｃの高粘度タイプを用いた。
【００８５】
上記防湿層１５が形成されるアレイ基板１２は以下のようにして準備する。
【００８６】
先ず、表面に所定の内部配線層６及びＴＡＢパッド７を形成したアレイ基板１２上に、シンチレータ層１３としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を約６００μｍの膜厚で蒸着する。この際、蒸着時のマスク冶具とアレイ基板１２との位置ずれを見込んでも上記の画素エリア（アクティブエリア）を完全に覆うように、蒸着マスクの開口寸法は約４４４ｍｍ□とされる。実際には蒸着マスク寸法に対して上下左右で夫々１ｍｍ程度の回り込みがあるので、先に述べたように概ね４４６ｍｍ□程度のＣｓＩ：Ｔｌ膜蒸着エリアを見込む設計になっている。
【００８７】
次に、シンチレータ層１３上に、ＴｉＯ２の細粒を樹脂バインダと混合したタイプの反射膜１４を約１００μｍの膜厚で形成する。反射膜１４の特性（蛍光反射率や反射膜内部での蛍光の広がりなど）は、輝度優先や解像度優先などの用途により選択できる。また、用途によっては反射膜１４を省く場合や、反射膜１４の代わりに蛍光吸収膜を形成して、輝度を犠牲にしても解像度の良い特性を求める場合もある。さらに、上述のように、フィラー材の添加によってある程度の防湿性能を持たせることも可能である。
【００８８】
この後、防湿構造を形成する前に、反射膜１４を形成後のアレイ基板１２のＴＡＢパッド７にＦＰＣ配線層９の接続電極部がＡＣＦ（異方性導電フィルム）層８を介して熱圧着される。ＡＣＦ層８を挟んでＦＰＣ配線層９とパネル基板のＴＡＢパッド７とを熱圧着することで電気的な接続が取られる。熱圧着後のＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８を含めた厚みは、概ね６０乃至１００μｍ程度である。
【００８９】
この実装工程後、図４（ｃ）に示すように、減圧チャンバ３４内で、シンチレータ層１３を形成したアレイ基板１２（反射膜１４は図示されていない）を治具３５を用いて逆さまにした状態で防湿層１５と対向させてセットする。
【００９０】
さらに、図４（ｄ）に示すように、加圧板３７を用いて図示しないエアシリンダによる加圧により貼り合せ、密着させる鍔部への圧力が概ね２ｋｇｆ/ｃｍ２になる荷重を加えて密着させる。
【００９１】
その後、ある程度の加重を加えた状態で６０℃の加熱オーブン内にて約３時間程度加熱する。
【００９２】
このように減圧チャンバ３４内で接着材を塗布した防湿層１５とアレイ基板１２を例えば０．１気圧程度まで減圧した状態で合体して密着部を加圧し、更に加熱するなどして貼り合せをすることができる。この場合、防湿構造の内部が減圧状態で封止されることから、ＡＬハットなどの防湿層１５が下層の反射膜１４／シンチレータ層１３に密着した状態で出来上がる。
【００９３】
接着シール材３３は、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の有る部分と無い部分とで押し潰しの程度が異なる。ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の有る部分では押し潰れによる接着シール材の広がりが大きく、概ね５ｍｍのＡＬハットの鍔部全体に接着シール材が広がった。
【００９４】
一方、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８の無い部分は、有る部分との段差の影響で押し潰しが小さい為、接着シール材３３の潰れの幅は小さく、凡そ３ｍｍ程度であった。
【００９５】
このようにして、ＡＬハットの鍔部１５ａは、図３に示すように、アレイ基板１２の接着層１６エリアに接着された状態で収まるものとなる。
【００９６】
以上の防湿構造形成後に、筐体に組み込んで回路基板と接続して動作する状態とした。
【００９７】
筐体に組み込んだ後、振動状態でＸ線像を撮影すると、減圧状態で作成した検出器は、後述する実施例の結果からも明らかな通り、マイクロフォニック（製品に一定の衝撃を加えた際の暗画像の揺らぎ）と呼ばれる基板の各画素や配線と防湿層との間の静電容量の揺らぎに起因する画像の乱れを抑制することができる。
【００９８】
また、パネル寸法の違いが筐体設計にそのまま反映させられ、従来例の放射線検出器５０の筐体が約５２０ｍｍ□のサイズであったのに対して、本実施の形態の放射線検出器１０では筐体寸法の縦横が約５００ｍｍ□程度に収まった。
【００９９】
よって、本実施の形態の放射線検出器１０では、従来例の放射線検出器５０と比較して縦横夫々約２０ｍｍコンパクトにすることができる。
【０１００】
（放射線検出器１０の効果）
以上説明した本実施の形態の放射線検出器１０は、医療用途のＸ線検出器としては大きなサイズであるが、撮像面積が小さい場合にも従来例のパネル寸法及び筐体寸法に比較して約２０ｍｍ程度小さくすることができる。また、筐体の面積が約１０％低減されたことから、放射線検出器全体の重量も従来の約２０ｋｇ対して約１８ｋｇと軽量化できる。更に、有効エリアの縦横寸法が小さい製品では、寸法比や重量比において一層改善率が大きくなる。
【０１０１】
また、本実施の形態の放射線検出器１０では、面積的に防湿構造の大部分を占める防湿層からの透湿率を示す（１）式の１項目を実質的にゼロレベルに抑えることが可能であり、２項目も極めて低い値に抑えられる。即ち、（１）式の２項目を書き下した（２）式の中で、先に説明した通り鍔の部分を有効に用いることでＷの値を大きく取れ、また防湿層１５の平坦な鍔部１５ａとアレイ基板１２との間に接着層１６を形成することから接着層１６の厚みＴを小さく抑えることができる。よって、Ｔ（接着層）／Ｗ（接着層）の値を極めて低い値に押さえ込むことが可能となる。
【０１０２】
（他の実施の形態）
図５に、他の実施の形態に係る放射線検出器の細部の具体的な寸法例を示す。
【０１０３】
この放射線検出器３０では、アレイ基板１２上のＴＡＢパッド７及びＡＣＦ層８の配置を放射線検出器１０の配置よりも外方にして防湿層１５の鍔部１５ａの一部のみを接着層１６で固定した以外は、放射線検出器１０と同様に形成されている。
【０１０４】
この実施の形態の放射線検出器３０においても、放射線検出器１０と同様の効果を奏することができる。
【０１０５】
なお、上記の実施の形態において記載したシンチレータ層１３、反射膜１４、防湿層１５や接着層１６の材質や寸法はあくまでも例示であってこれらの材質や寸法には限定されない。また、反射膜１４が無い場合や、反射膜１４の代わりに蛍光吸収層や緩衝層などを挿入した場合であっても、従来例の放射線検出器と比較して外形寸法や重量低減に関する効果は同様に得られることが明らかである。
【実施例】
【０１０６】
［実施例１］
（防湿性能の比較）
図３に示す本発明の一実施の形態に係る放射線検出器１０と図１３に示す従来の放射線検出器５０の防湿性能を比較した。なお、接着層１６に用いる加熱硬化型接着材としては、防湿性能を上げる（水蒸気透過率を下げる）目的で、タルクなどの無機材質のフィラー材を共に添加している。
【０１０７】
防湿性能の指標としては、シンチレータ層１３として形成したＣｓＩ：Ｔｌ膜の湿度劣化により解像度が顕著に低下することから、加温加湿試験前後の解像度の変化（低下率）とした。
【０１０８】
また、比較例として、ガラス基板上にシンチレータ膜としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を膜厚６００μｍとなるように形成し、防湿膜としてパリレンＣＶＤ膜を２０μｍ形成したサンプルも同様に測定した。
【０１０９】
測定はＸ線チャート画像を撮像し、２Ｌｐ／ｍｍの解像度チャートのＣＴＦ (Contrast Transfer Function)の値を用いた。
【０１１０】
加温加湿の条件は、６０℃−９０％ＲＨ×５００Ｈとした。この加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率が８０％以上であれば、実用レベル高温高湿耐性を有すると考えられる。また、途中時間のステップでも適宜測定して、経時劣化の様子をグラフ化した。
【０１１１】
図６に得られた結果を示す。この結果より、パリレンＣＶＤ膜を形成した放射線検出器では２４時間の加温加湿で既に解像度劣化が顕在化し、さらに１００時間経過後に大幅に解像度が劣化していることが分かる。
【０１１２】
これに対して、本実施の形態の放射線検出器１０と、図１３に示す従来例の放射線検出器５０では、５００ｈ後もＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）の維持率は９５％以上であって、十分に実用レベルの防湿性能を有すると考えられる。
【０１１３】
［実施例２］
（フィラー材の添加率と防湿性能との関係）
接着層１６に用いる接着シール材について検討した。
【０１１４】
図３に示す構造の放射線検出器１０において、エポキシ系接着材をベースとしてフィラー材（タルク）の添加率を何通りか振った試作を実施し、実施例１と同様な６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率を比較した。なお、ＦＰＣ配線層９とＡＣＦ層８を含む部分での接着層１６の平均的な厚みは約１００μｍで、接着層１６の幅は３〜５ｍｍである。
【０１１５】
図７に得られた結果を示す。この結果より、フィラー材の添加率を増やすに従い防湿性能が顕著に改善されることが分かった。
【０１１６】
［実施例３］
（スペーサ材の有無と防湿性能との関係）
図３に示す構造の放射線検出器１０において、スペーサ材としてＳｉＯ２フィラー添加のエポキシフィルムを用いたものを試作し、スペーサ材を用いないものとの特性を比較した。特性は、実施例１と同様に、６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率で比較した。
【０１１７】
なお、透湿による特性劣化に対する影響を分かり易くするため、ＡＬハット防湿層１５を貼り合せる接着材として、フィラー添加無しのエポキシ系接着材を用いた。
【０１１８】
図８に得られた結果を示す。この結果より、６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈ後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率は、スペーサ材としてＳｉＯ２フィラーを添加することにより顕著に向上し、防湿性能の明らかな改善が見られた。
【０１１９】
［実施例４］
（フィラー材の体積充填率と防湿性能との関係）
図３に示す構造の放射線検出器１０において、エポキシ系接着材をベースとしてフィラー材（タルク）の添加率を何通りか振った試作を実施し、透湿係数を比較した。
【０１２０】
図９に得られた結果を示す。この結果より、フィラー材の添加率を増やすに従い防湿係数の値が顕著に低下することが分かった。
【０１２１】
［実施例５］
（接着層１６のＴ／Ｗの値と防湿性能との関係）
図３に示す構造の放射線検出器１０において、接着層１６のＴ／Ｗの値を変化させた試作を実施し、実施例１と同様な６０℃−９０％ＲＨ×５００ｈの加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率を比較した。
【０１２２】
図１０に得られた結果を示す。この結果より、Ｔ ＜＜Ｗの関係を満たすこと、特にＴ／Ｗが０．１以下の場合に、接着層１６からの透湿影響を十分に抑えられることが判明した。
【０１２３】
［実施例６］
（反射膜１４の材質の影響）
図３に示す構造の放射線検出器１０の反射膜１４として、サブミクロンのＴｉＯ２フィラー添加の塗布方式反射膜としたサンプルと、ＡＰＣ（Ａｕ−Ｐｔ−Ｃｕ）合金やＡＬのスパッタ膜などメタル反射膜としたサンプルを試作し、２４℃−５０％ＲＨ×１２ｈの一般的環境下での加温加湿試験後のＣＴＦ（２Ｌｐ／ｍｍ）維持率を比較した。
【０１２４】
図１１に得られた結果を示す。この結果より、メタル反射膜に比べて、サブミクロンＴｉＯ２フィラーを添加して反射膜を塗膜形成した場合には、ＣＴＦの劣化が顕著に抑えられていることが分かった。
【０１２５】
［実施例７］
（製造方法の相違がマイクロフォニックに及ぼす影響）
図４に示した手順で放射線検出器１０を製造する際に、減圧チャンバ３４内の圧力を０．１気圧下として防湿層１５及びアレイ基板１２を貼り合せた場合と、大気圧下で貼り合せた場合とで検出器を作成し、その後筐体に組み込んでそれぞれ振動状態でＸ線像を撮影した。結果を図１２に示す。
【０１２６】
図１２（ａ）は大気圧で貼り合わせを行った場合、（ｂ）は減圧下で貼り合わせを行った場合であり、右側の画像は、振動与えたある時点での検出器全面の暗画像である。また、横長線で囲われた領域の暗出力の値が左側のオシロスコープ画像である。
【０１２７】
この結果より、大気圧で貼り合せを行った場合に対して、減圧（０．１気圧）で貼り合わせを行った場合のマイクロフォニック（製品に一定の衝撃を加えた際の暗画像の揺らぎ）は１／５程度以下に改善されており、またマイクロフォニックが収束するのも早い（マイクロフォニックが生じている時間が短い）ことが判明した。
【符号の説明】
【０１２８】
５：接続部、６：内部配線層、７：ＴＡＢパッド、８：異方性導電フィルム層、９：ＦＰＣ配線層（外部配線）、１０，３０，５０：放射線検出器、１２：アレイ基板、１３：シンチレータ層、１４：反射膜、１５：防湿層、１５ａ：鍔部、１６：接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板と、前記基板の前記画素エリア上に設けられ入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続されるとともに外部配線と接続する接続部と、前記シンチレータ層を覆うべく鍔部を有するハット状に形成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層と、前記防湿層の前記鍔部及び前記基板を接着する接着層とを備える放射線検出器において、
前記接着層は、前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを接着していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記接着層は、前記接続部の上方で前記鍔部の全面と前記基板とを接着していることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記接着層は、樹脂材料中に無機フィラー材を含有して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。
【請求項４】
前記接着層は、その厚みＴと幅Ｗとの比であるＴ／Ｗが０．１以下となる条件を満たすように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記接続部に、ＴＡＢパッドが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の放射線検出器。
【請求項６】
鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、
前記鍔部の少なくとも一部に接着材を塗布する工程と、
光電変換素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板を用意し、シンチレータ層を前記基板の前記画素エリア上に設けるとともに、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続された接続部において外部配線を接続する工程と、
前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを減圧雰囲気下で前記接着材を介して貼り合わせる工程と、
を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項１】
蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板と、前記基板の前記画素エリア上に設けられ入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続されるとともに外部配線と接続する接続部と、前記シンチレータ層を覆うべく鍔部を有するハット状に形成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層と、前記防湿層の前記鍔部及び前記基板を接着する接着層とを備える放射線検出器において、
前記接着層は、前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを接着していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記接着層は、前記接続部の上方で前記鍔部の全面と前記基板とを接着していることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記接着層は、樹脂材料中に無機フィラー材を含有して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。
【請求項４】
前記接着層は、その厚みＴと幅Ｗとの比であるＴ／Ｗが０．１以下となる条件を満たすように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記接続部に、ＴＡＢパッドが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の放射線検出器。
【請求項６】
鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、
前記鍔部の少なくとも一部に接着材を塗布する工程と、
光電変換素子が複数設けられた画素エリアと前記画素エリアから引出される内部配線層とを備える基板を用意し、シンチレータ層を前記基板の前記画素エリア上に設けるとともに、前記基板の周囲で前記内部配線層に接続された接続部において外部配線を接続する工程と、
前記接続部の上方で前記鍔部の少なくとも一部と前記基板とを減圧雰囲気下で前記接着材を介して貼り合わせる工程と、
を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−５２９６５（Ｐ２０１２−５２９６５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７０４４（Ｐ２０１０−１９７０４４）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
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