Ｘ線検出素子搭載用配線基板およびＸ線検出装置
【課題】 Ｘ線検出素子搭載用配線基板の裏面からの反射Ｘ線による影響が抑えられた高画質のＸ線検出装置を提供することにある。
【解決手段】 複数の絶縁層１が積層された基体１と、基体１の上面に形成されたＸ線検出素子５をフリップチップ実装するための接続パッド２と、基体１の外面に形成された端子電極３と、実装領域５ａの下方に配置された複数の貫通導体４ａを含む、接続パッド２と端子電極３とを接続する内部配線４とを有し、貫通導体４ａに対応する開口を有する層間導体層６が基体１の上面への投影領域に実装領域５ａが含まれるように形成され、複数の貫通導体４ａは、開口内で層間導体層６との間に絶縁領域６ａ〜６ｃを設けて形成された層間接続導体８を間に介して接続されており、１つの絶縁領域６ｃは上面視して他の絶縁領域６ａ，６ｂと重ならない。層間導体層６および層間接続導体８により反射Ｘ線を遮蔽して影響を抑えることができる。
【解決手段】 複数の絶縁層１が積層された基体１と、基体１の上面に形成されたＸ線検出素子５をフリップチップ実装するための接続パッド２と、基体１の外面に形成された端子電極３と、実装領域５ａの下方に配置された複数の貫通導体４ａを含む、接続パッド２と端子電極３とを接続する内部配線４とを有し、貫通導体４ａに対応する開口を有する層間導体層６が基体１の上面への投影領域に実装領域５ａが含まれるように形成され、複数の貫通導体４ａは、開口内で層間導体層６との間に絶縁領域６ａ〜６ｃを設けて形成された層間接続導体８を間に介して接続されており、１つの絶縁領域６ｃは上面視して他の絶縁領域６ａ，６ｂと重ならない。層間導体層６および層間接続導体８により反射Ｘ線を遮蔽して影響を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出素子搭載用配線基板およびそれを用いたＸ線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体技術の進歩に伴い、Ｘ線機器のデジタル化が進んでいる。また、Ｘ線画像の表示，記録や保存については、従来はフィルム等にＸ線画像を記録し保存していたのに対して、リアルタイムの画像表示や画像データの保存や転送が容易になっている。このようなＸ線機器として、例えば歯科用のＸ線カメラには、外部から照射されたＸ線を画像情報に変換するためのＸ線検出素子が搭載されている。
【０００３】
Ｘ線検出素子は、その上面に配列形成された多数のフォトダイオードとその上に形成されたシンチレータとで主に構成されており、Ｘ線検出素子に照射されたＸ線がシンチレータで蛍光に変換され、この光により各フォトダイオードの電圧電流特性が変化し、この変化をＸ線画像情報として取り出すものである。
【０００４】
このようなＸ線検出素子は、これを搭載するための酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック基体とタングステン（Ｗ）等のメタライズ配線導体とからなるＸ線検出素子搭載用配線基板に搭載されてＸ線機器に組み込まれている。しかしながら、セラミック基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体は、Ｘ線を透過させやすい性質を有していることから、Ｘ線検出素子を搭載してＸ線カメラの撮像部として用いた場合に、Ｘ線検出素子の上面に被写体を透してＸ線を照射すると、撮像部の後方に位置する他の部材等で反射したＸ線がセラミック基体を透ってＸ線検出素子に裏面側から侵入し、これがＸ線検出素子に被写体と異なる不要な映像を重畳させてしまい、そのため、この不要な映像までもがＸ線画像情報として変換されてしまい、その結果、正確かつ鮮明な被写体の画像が得られにくいという問題点を有していた。
【０００５】
このため、従来のＸ線検出素子搭載用配線基板は、例えば図７に断面図で示すように、その上面中央部にＸ線検出素子105を搭載するための実装領域105ａを有する基体101と、この基体101の実装領域105ａ周辺から下面にかけて導出する複数の内部配線104と、下面からの反射したＸ線を遮蔽するための遮蔽用メタライズ層106から構成されていた。このＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子105を搭載してＸ線検出素子105の端子電極と接続パッド102とをボンディングワイヤ107を介して電気的に接続し、端子電極103と外部の電気回路に接続される外部接続用ケーブル109とを接続するとともに、これらを密閉容器内に密閉することにより、Ｘ線カメラの撮像部としていた。これによれば、遮蔽用メタライズ層106により反射したＸ線がＸ線検出素子105の下面から侵入するのを遮蔽することができるので明瞭なＸ線画像を得ることができるというものであった（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開2001−94139号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年のＸ線機器に求められる高解像度化に対応するために、Ｘ線検出素子は端子数が増加してフリップチップ実装されるようになり、これに対応するＸ線検出素子搭載用配線基板は、増加する外部の電気回路に接続するための接続端子の数を増やすために基板の下面全体に縦横の並びにアレイ状に接続端子を形成することが必要となっている。また、従来の静止画像のみならず、動画の撮影を行なうことでより情報量を増やし、診断の精度を上げることも要求されている。
【０００７】
しかしながら、従来のＸ線検出素子搭載用配線基板は、基体101の実装領域105ａの下にＸ線を遮蔽するためだけの遮蔽用メタライズ層106を形成しているため、この遮蔽用メタライズ層106を避けて内部配線102を展開して形成しなければならなくなり、設計が複雑になり層数を増やす必要が出るので小型化・薄型化が困難になるとともに、内部配線104の配線長が長くなることにより高解像度のＸ線での動画撮影に要求される高速動作も困難となってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、遮蔽用メタライズ層106を避けずに内部配線104を展開するには、内部配線104の貫通導体が遮蔽用メタライズ層106と絶縁されて遮蔽用メタライズ層106を貫通するように、貫通導体と遮蔽用メタライズ層106との間に絶縁領域（隙間）を設ければよい。しかしながら、絶縁層101を垂直に（絶縁層101の積層方向に平行に）貫通する通常の貫通導体を形成して絶縁領域を設けると、上下に位置する複数の絶縁領域が上面視で重なるので、この部分ではＸ線検出素子搭載用配線基板の下面から上面にかけて遮蔽用メタライズ層106が存在しなくなってしまい、反射したＸ線がここを通過してＸ線検出素子に侵入してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、Ｘ線検出素子の上面に被写体を透してＸ線を照射した際に、Ｘ線検出素子搭載用配線基板の下方に位置する他の部材等でＸ線が反射したとしても、反射したＸ線がＸ線検出素子に裏面側から侵入することがなく、小型かつ薄型であり、高解像度で高速な動作が可能なＸ線検出素子搭載用配線基板、およびこれを用いたＸ線検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなる基体と、該基体の上面のＸ線検出素子の実装領域に形成された前記Ｘ線検出素子をフリップチップ実装するための複数の接続パッドと、前記基体の外面に形成された複数の端子電極と、前記基体の内部に形成され、前記実装領域の下方に配置された複数の貫通導体を含む、前記複数の接続パッドと前記複数の端子電極とを接続する複数の内部配線とを有するＸ線検出素子搭載用配線基板であって、前記複数の貫通導体に対応する開口を有する複数層の層間導体層が、前記基体の前記上面への投影領域に前記実装領域が含まれるように前記絶縁層間に形成され、前記複数の貫通導体は、前記開口内で前記層間導体層との間に絶縁領域を設けて前記層間導体層を貫通するとともに、前記層間導体層が形成された前記絶縁層間のうち少なくとも１つにおいて前記開口内で前記層間導体層との間に前記絶縁領域を設けて形成された、前記貫通導体の横断面より大きい層間接続導体を間に介して接続されており、少なくとも１つの前記絶縁領域は、上面視して他の前記絶縁領域と重ならないことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、上記構成において、前記層間導体層は３つ以上の絶縁層間に形成されており、上下に位置する複数の前記絶縁領域は、前記基体を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せないことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のＸ線検出装置は、上記いずれかの本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子がフリップチップ実装されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板によれば、複数の貫通導体に対応する開口を有する複数層の層間導体層が、基体の上面への投影領域に実装領域が含まれるように絶縁層間に形成され、複数の貫通導体は、開口内で層間導体層との間に絶縁領域を設けて層間導体層を貫通するとともに、層間導体層が形成された絶縁層間のうち少なくとも１つにおいて開口内で層間導体層との間に絶縁領域を設けて形成された、貫通導体の横断面より大きい層間接続導体を間に介して接続されており、少なくとも１つの絶縁領域は、上面視して他の絶縁領域と重ならないことから、Ｘ線遮蔽用メタライズ層である層間導体層または層間接続導体が実装領域内の基体の下面から上面にかけて少なくとも１層は存在するので配線基板の裏面から侵入してくるＸ線のほとんどを遮蔽することができるとともに、Ｘ線を遮蔽するための層間導体層を避けて内部配線を形成しないので、Ｘ線画像の高解像度化に対応するためにＸ線検出素子の端子数が増えたとしても内部配線の展開が容易となり、配線長を長くする必要がないので、小型かつ薄型であり、高解像度でＸ線検出素子を高速で動作させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板によれば、上記構成において、層間導体層は３つ以上の絶縁層間に形成されており、上下に位置する複数の絶縁領域は、基体を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せない場合には、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域およびその上の絶縁領域を通って斜めに侵入しても、直進するＸ線は、下の２つの絶縁領域より上の絶縁領域を通ることはなく、層間導体層または層間接続導体により遮蔽されるので、不要なＸ線の影響をより受けにくくなる。
【００１５】
本発明のＸ線検出装置によれば、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子がフリップチップ実装されていることから、小型薄型のＸ線検出素子搭載用配線基板であっても、反射した不要なＸ線を十分に遮蔽できるので、小型化かつ薄型化が可能で高画質となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本発明のＸ線検出素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を上面視して拡大した断面図である。
【００１８】
図１において、１ａ〜１ｅは絶縁層、１は複数の絶縁層１ａ〜１ｅが積層されてなる基体、２は接続パッド、３は端子電極、４は内部配線、４ａ，４ｃは貫通導体、４ｂは内部配線層、５はＸ線検出素子、５ａはＸ線検出素子５の実装領域、６は層間導体層、６ａ，６ｂ，６ｃは絶縁領域、７は接合材、８は層間接続導体である。
【００１９】
図１に示す例では、基体１の上面のＸ線検出素子５の実装領域５ａに形成された複数の接続パッド２に、Ｘ線検出素子５が接合材７を介してフリップチップ実装されており、これによりＸ線検出装置が構成されている。層間導体層６に接する絶縁層１ａ〜１ｅに設けられた貫通導体４ａと、内部配線層４ｂと、内部配線層４ｂと端子電極３とを接続する貫通導体４ｃとから内部配線４は構成されている。層間導体層６は、内部配線４とは絶縁されており、Ｘ線を遮蔽する機能を有する。層間接続導体８は、層間導体層６が形成されている絶縁層１ｃ・１ｄ間に形成され、上下に位置する貫通導体４ａ同士を接続するとともに、層間導体層６と同様にＸ線を遮蔽する機能を有する。絶縁層１ａの上にさらに絶縁層を設けて、その絶縁層と絶縁層１ａとの層間および絶縁層内に内部配線層４ｄおよびこの内部配線層４ｄと接続パッド２とを接続する貫通導体４ｃを設けてもよい。
【００２０】
本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、複数の絶縁層１ａ〜１ｅが積層されてなる基体１と、基体１の上面のＸ線検出素子５の実装領域５ａに形成されたＸ線検出素子５をフリップチップ実装するための複数の接続パッド２と、基体１の外面に形成された複数の端子電極３と、基体１の内部に形成され、実装領域５ａの下方に配置された複数の貫通導体４ａ，４ｃを含む、複数の接続パッド２と複数の端子電極３とを接続する複数の内部配線４とを有するＸ線検出素子搭載用配線基板であって、複数の貫通導体４ａに対応する開口を有する複数層の層間導体層６が、基体１の上面への投影領域に実装領域５ａが含まれるように絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間に形成され、複数の貫通導体４ａは、開口内で層間導体層６との間に絶縁領域６ａ，６ｂを設けて層間導体層６を貫通するとともに、層間導体層６が形成された絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間のうち少なくとも１つにおいて開口内で層間導体層６との間に絶縁領域６ｃを設けて形成された、貫通導体６ａの横断面より大きい層間接続導体８を間に介して互いに上下で接続されており、少なくとも１つの絶縁領域６ｃは、上面視して他の絶縁領域６ａ，６ｂと重ならないことを特徴とするものである。
【００２１】
このことから、Ｘ線遮蔽用メタライズ層である層間導体層６または層間接続導体８が実装領域５ａ内の基体１の下面から上面にかけて少なくとも１層は存在するので、配線基板の裏面から侵入してくるＸ線のほとんどを遮蔽することができるとともに、Ｘ線を遮蔽するための層間導体層６を避けて内部配線４を形成しないので、Ｘ線画像の高解像度化に対応するためにＸ線検出素子５の端子数が増えたとしても内部配線４の展開が容易となり、配線長を長くする必要がないので、小型かつ薄型であり、Ｘ線検出素子５をより高速で動作させることが可能なＸ線検出素子搭載用配線基板となる。
【００２２】
ここで実装領域５ａとは、Ｘ線検出素子５をＸ線検出素子搭載用配線基板にフリップチップ実装した状態での、Ｘ線検出素子５の基体１の上面への投影領域のことである。図１（ｂ）においては、実装領域５ａはＸ線検出素子５の外形と同じ形状および寸法で１点鎖線で示してある。Ｘ線検出素子５の受光部がＸ線検出素子５の外形に対して小さい場合は、Ｘ線検出素子５の受光部の基体１の上面への投影領域であればよいが、不要なＸ線を確実に遮蔽するためにはＸ線検出素子５の基体１の上面への投影領域とするのがよい。
【００２３】
図１に示す例では、３つの絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間に開口を有する３層の層間導体層６・６・６が形成されている。上２層の層間導体６，６の開口内では、貫通導体４ａが層間導体層６との間に絶縁領域６ａ，６ｂを設けて層間導体層６を貫通している。最下の層間導体層６の開口内には、貫通導体４ａの横断面より大きい層間接続導体８が層間導体層６との間に絶縁領域６ｃを設けて形成されており、その上下の貫通導体４ａ・４ａを接続している。この例の場合は、２層の層間導体６・６の開口径は同じで、上２層の層間導体６，６の開口径より層間接続導体８の径および下層の層間導体６の開口径の方が大きいので、上面視で上２層の絶縁領域６ａ，６ｂは、互いに完全に重なり、下層の絶縁領域６ｃとは重ならない。これにより配線基板の下面で反射したＸ線は、上面視した貫通導体４ａの周辺では、１層の層間接続導体８により、または上２層の層間導体層６，６および層間接続導体８により、あるいは上２層の層間導体層６，６により、遮蔽されることとなる。
【００２４】
図２に図１と同様の図面で示す例ように、層間接続導体８は、層間導体層６が形成された絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間のすべてにおいて形成されるのが好ましい。層間接続導体８を設けることにより、Ｘ線検出素子搭載用配線基板を作製する際に絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間の位置ずれが発生したとしても上下の貫通導体４ａ・４ａ同士の接続が容易となるとともに、小さい絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃをより容易に形成することができるので、よりＸ線の遮蔽効果の高いものとなる。層間接続導体８を形成しない場合は、貫通導体４ａと層間導体層６との間の絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃの大きさは、絶縁性を確保するのに必要な寸法に貫通導体４ａと層間導体層６との位置ずれ量を加えた大きさとしなければならないのに対して、層間接続導体８を形成する場合は、層間導体層６と層間接続導体８とを導体ペーストの印刷により同時に形成することで絶縁性を確保するのに必要な寸法だけにすることができる。また、貫通導体４ａの上に層間接続導体８があることで、貫通導体４ａの上面とその周囲に形成された層間導体層６の上面との高さの差がなくなるので、セラミックグリーンシートを積層して作製する際に上下層の貫通導体４ａ・４ａ同士の接続が容易となるとともに、複数の絶縁層１ａ〜１ｆを積層した際にこの高さの差が累積されて配線基板の上面の平坦性が低下することがないので、Ｘ線検出素子の実装信頼性も向上する。
【００２５】
また、図２に示す例のように、上下に位置する絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃは上面視して全てが互いに重ならないようにするのが好ましい。このようにすることで、Ｘ線遮蔽用メタライズ層である層間導体層６および層間接続導体８のいずれかが実装領域５ａ内の基体１の下面から上面にかけて少なくとも２層は存在するので、配線基板の裏面から侵入してくるＸ線の遮蔽効果がより高まる。図２に示す例では、３層の層間導体層６，６，６に設けた開口およびその内側の層間接続導体８は、同じ層間導体層６に設けたものは同じ大きさであり、絶縁層１ａと絶縁層１ｂとの層間の（上層の）層間導体層６の開口および層間接続導体８の大きさは小径で、絶縁層１ｂと絶縁層１ｃとの層間の（中層の）層間導体層６の開口および層間接続導体８の大きさは中径で、絶縁層１ｃと絶縁層１ｄとの層間の（下層の）層間導体層６の開口および層間接続導体８の大きさは大径となっている。３層のうちの１層の層間接続導体８を設けない場合でも、その他の２層の層間接続導体８，８をいずれも１層の層間導体層６の開口より大きく、かつ互いに異なる大きさとして、それら開口の径に応じた層間接続導体８を設けることにより、上下に位置する絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃを上面視して全てが互いに重ならないようにすることができる。
【００２６】
１つの層間導体層６内の開口およびその内側の層間接続導体８の径は全て同じである必要はない。図３は図１と同様の断面図であり、図２に示す例に対して、上層および下層の層間導体層６には大径および小径の開口および層間接続導体８を縦横に交互に配置しており、上層と下層とでは上面視した大径と小径の配置が逆になっている。このようにすることで、貫通導体４ａ・４ａ間の間隔を小さくすることができ、貫通導体４ａが高密度に配置された、より小型のＸ線検出素子搭載用配線基板とすることができる。
【００２７】
図２および図３に示す例では、中層および下層の層間導体層６の開口および層間接続導体８の径は、上層の層間導体層６からの距離に比例して順次大きくまたは小さくなっている。このような大きさの関係にあると、上下に位置する複数の絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃは、基体１を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せるので、図３に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から絶縁領域６ｃ，６ｂ，６ａを斜めに直進して侵入してしまう場合がわずかながらある。
【００２８】
このようなことから、図４，図５および図６に図１と同様の断面図で示すように、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、上記構成において、層間導体層６，６，６は３つ以上の絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間に形成されており、上下に位置する複数の絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃは、基体１を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せないことが好ましい。これにより、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに侵入しても、直進するＸ線は、下の２つの絶縁領域６ｂ，６ｃより上の絶縁領域６ａを通ることはなく、層間導体層６または層間接続導体８により遮蔽されるので、不要なＸ線の影響をより受けにくくなる。
【００２９】
図４に示す例は、図２に示す例に対して、各絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃの幅（層間接続導体８と層間絶縁層６との間隔），上層の層間導体層６および層間接続導体８の径，および絶縁層１ｂ，１ｃの厚みは同じであるが、中層の層間導体層６および層間接続導体８の径は小さく、下層の層間導体層６および層間接続導体８の径は大きいものである。このようにすることで、図４に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに直進して侵入しても、その上の層間接続導体８により遮蔽される。図４に示す例では、各層間導体層６の開口間の距離を図２に示す例と同じにしているので、下層の層間導体層６および層間接続導体８の径を大きくした分だけ貫通導体４ａ・４ａ間の距離も大きくしている。貫通導体４ａ・４ａ間の距離を小さくしてＸ線検出素子搭載用配線基板を小型化したい場合は、図３に示した例のように、上下層の層間導体層６の開口および層間接続導体８を大径と小径とを混在させて配置すればよい。
【００３０】
また、図５に示す例のようにしてもよい。すなわち、図２に示す例における中層の層間導体層６および層間接続導体８と下層の層間導体層６および間接続導体８とを入れ替えて、中層の層間導体層６の開口および層間接続導体８をその上下の層間導体層６の開口および層間接続導体８より大きくしている。このようにすることで、図５に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに直進して侵入しても、その上の層間導体層６により遮蔽される。上層と下層とを入れ替えても同様であり、図５に示す例とは逆に、中層の層間導体層６の開口および層間接続導体８をその上下の層間導体層６の開口および層間接続導体８より小さくしてもよい。
【００３１】
また、図６に示す例のようにしてもよい。すなわち、図２に示す例に対して、上層の層間導体層６と中層の層間導体層６との間の絶縁層１ｂの厚みを1.5倍にして、中層の層間導体層６と下層の層間導体層６との間の絶縁層１ｃの厚みを0.5倍にしている。このようにすることで、図６に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに直進して侵入しても、その上の層間接続導体８により遮蔽される。
【００３２】
このように、層間導体層６の開口および層間接続導体８の径を調整したり、層間導体層６間の絶縁層の厚みを調整をしたり、あるいはこれらの調整を組み合わせたりすることにより、上層の層間導体層６の開口および層間接続導体８の径に対してそれより下の層における層間導体層６の開口および層間接続導体８の径が、上層の層間導体層６からの距離に比例して順次大きくまたは小さくならないようにすればよい。
【００３３】
基体１は、絶縁層１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合してスラリーを作製するとともに、これをドクターブレード法等のシート形成方法によりシート状となして複数枚のセラミックグリーンシートを得て、次に、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに上下に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にこのセラミックグリーンシート積層体を還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００３４】
接続パッド２，端子電極３，内部配線４，層間導体層６，および層間接続導体８は、基体１と同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、銀(Ａｇ)等の金属粉末を主成分とするメタライズ導体層から成るものである。同時焼成により形成するために、各導体層は同種の金属粉末を主成分とするのが好ましい。これらが、例えばタングステンメタライズから成る場合であれば、平均粒径が１〜５μｍ程度のタングステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を、また必要に応じてセラミックスやガラスの粉末を添加混合して得た金属ペーストを絶縁層１となるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等により印刷塗布しておき、セラミックグリーンシートと同時焼成することにより得られる。内部配線４の内、貫通導体４ａ，４ｃは、スクリーン印刷法等により印刷塗布する前に、セラミックグリーンシートに金型やピンによる打ち抜き加工やレーザー加工により予め貫通孔を形成しておき、この貫通孔に金属ペーストを印刷法により充填しておけばよい。
【００３５】
貫通導体４ａ，４ｃの横断面形状は、図１〜図５に示すような円形以外の多角形や楕円形でもよく、同一の絶縁層１内または異なる絶縁層１・１間で貫通導体４ａ，４ｃの横断面の形状は同じでもよいし、異なっていてもよい。貫通孔を近接して多数形成すると、貫通孔間のセラミックグリーンシートにクラックが発生しやすくなるので、横断面形状が多角形の場合はクラックの発生しやすい角部の角度が大きい六角形以上の多角形が好ましく、角部を有さない円形や楕円形はクラックが発生しにくく、また金型の偏磨耗も発生しにくいのでより好ましい。
【００３６】
貫通孔を形成する際に同じ金型やピンあるいは加工条件を用いて効率的に製造するためには、同一の絶縁層１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに形成される貫通導体４ａ，４ｃの横断面は同じ形状で同じ大きさのものが好ましい。
【００３７】
層間導体層６および層間接続導体８は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀(Ａｇ)などの金属材料が耐熱性や導電性等の点で好適に使用される。Ｘ線の遮蔽効果は、用いる金属材料の原子量に応じて異なり、原子量が大きいほど遮蔽効果が高い。タングステン，モリブデン，銅，銀の原子量は、それぞれ、約184，約96，約64，約108である。なお、裏面からのＸ線の反射に対しては、原子量が約184のタングステンでは裏面からのＸ線の反射を遮蔽するには0.05ｍｍ厚みがあれば十分であるが、原子量が約64である銅の場合は約３倍の厚みである0.15ｍｍの厚みが必要となるので、１層あたりの層厚みを厚くしたり、層間導体層６の層数を増やす必要がある。基体１にガラスセラミックスを用いる場合は、層間導体層６等に銅よりＸ線の遮蔽効果の高い銀を用いるとＸ線検出素子搭載用配線基板を薄型にすることができるので好ましい。
【００３８】
層間導体層６および層間接続導体８の１層あたりの厚さは、厚くすればするほど層数を少なくすることができ、Ｘ線検出素子搭載用配線基板を薄型にすることができるので好ましいが、厚く形成するとセラミックグリーンシートとの段差が大きくなり、セラミックグリーンシートを積層した際に、層間導体層６や層間接続導体８の周囲に隙間ができて焼成時に剥がれたり、外部と連通した空隙となることで水分等が浸入して絶縁不良や内部配線４が腐食してしまったりすることがある。このため、１層の厚さは30μｍ程度とするのが好ましい。また、グリーンシート上に導体ペーストを印刷して乾燥した後に金型によるプレス加工を施して導体層をグリーンシートに埋没させたり、導体層の周辺にセラミックグリーンシートを作製するためのスラリーと同様のものを印刷することにより段差をなくしたりするとよい。あるいは、導体ペーストを印刷した樹脂フィルム等の基体上にスラリーを塗布することによりセラミックグリーンシートを成形して導体層が埋没したグリーンシートを作製してもよい。
【００３９】
層間導体層６は、Ｘ線を遮蔽するためのものであるので、その基体１の上面への投影領域が実装領域５ａに対応するように形成されている。図１や図２に示す例のように、実装領域５ａより一回り大きいベタパターンとすることで、Ｘ線検出素子搭載用配線基板の上面に対して斜めに侵入してくるＸ線を遮蔽することができるので好ましい。また、貫通導体４ａと絶縁されるように貫通導体４ａや層間接続導体８より一回り大きい開口を有する。貫通導体４ａや層間接続導体８と層間導体層６との間の絶縁領域の大きさは、Ｘ線を遮蔽するためにはできるだけ小さい方がよいので開口は貫通導体４ａや層間接続導体８の横断面形状と相似形とし、絶縁性を考慮すると貫通導体４ａや層間接続導体８の外周から約50μｍ以上の間隔を有するものとするのが好ましい。
【００４０】
層間接続導体８の形状は特に制限はないが、貫通導体４ａの横断面形状と相似形に形成するとどの方向に位置ずれしても同程度にカバーできるので好ましい。
【００４１】
なお、基体１の外面に形成された接続パッド２および端子電極３の表面には、酸化腐食を防止するとともに接続パッド２とＸ線検出素子５の電極との接合および端子電極３と外部回路との接合を容易で強固なものとするために、半田等の接合材７との濡れ性に優れた、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっきおよび厚みが0.1μｍ〜３μｍ程度の金めっきを電解めっき法や無電解めっき法により順次施すとよい。
【００４２】
本発明のＸ線検出装置は、上記のようなＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子５がフリップチップ実装されていることを特徴とするものである。このことから、小型薄型のＸ線検出素子搭載用配線基板であっても、反射した不要なＸ線を十分に遮蔽できるので、小型化かつ薄型化できる高画質のＸ線検出装置となる。
【００４３】
Ｘ線検出素子５を実装領域５ａにフリップチップ実装するには、電極パッド２への接合を周知の方法、例えば半田や導電性樹脂等の接合材７を用いた接合や、Ｘ線検出素子５に形成した金バンプ電極を用いた超音波接合により行なえばよい。
【００４４】
またＸ線検出素子搭載用配線基板と、Ｘ線検出素子５とを同じ大きさに形成すると、Ｘ線検出装置を縦横に隙間なく配列することで、Ｘ線検出素子５が二次元的に隙間無く配列されることとなるので、１個のＸ線検出素子５の解像度の制限を受けずに高解像度の検出ができるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図２】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図３】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図４】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図５】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図６】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図７】従来のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：絶縁層
１ａ：基体
２：接続パッド
３：端子電極
４：内部配線
４ａ：貫通導体
５：Ｘ線検出素子
５ａ：実装領域
６：層間導体層
６ａ：開口
７：接合材
８：層間接続導体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出素子搭載用配線基板およびそれを用いたＸ線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体技術の進歩に伴い、Ｘ線機器のデジタル化が進んでいる。また、Ｘ線画像の表示，記録や保存については、従来はフィルム等にＸ線画像を記録し保存していたのに対して、リアルタイムの画像表示や画像データの保存や転送が容易になっている。このようなＸ線機器として、例えば歯科用のＸ線カメラには、外部から照射されたＸ線を画像情報に変換するためのＸ線検出素子が搭載されている。
【０００３】
Ｘ線検出素子は、その上面に配列形成された多数のフォトダイオードとその上に形成されたシンチレータとで主に構成されており、Ｘ線検出素子に照射されたＸ線がシンチレータで蛍光に変換され、この光により各フォトダイオードの電圧電流特性が変化し、この変化をＸ線画像情報として取り出すものである。
【０００４】
このようなＸ線検出素子は、これを搭載するための酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック基体とタングステン（Ｗ）等のメタライズ配線導体とからなるＸ線検出素子搭載用配線基板に搭載されてＸ線機器に組み込まれている。しかしながら、セラミック基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体は、Ｘ線を透過させやすい性質を有していることから、Ｘ線検出素子を搭載してＸ線カメラの撮像部として用いた場合に、Ｘ線検出素子の上面に被写体を透してＸ線を照射すると、撮像部の後方に位置する他の部材等で反射したＸ線がセラミック基体を透ってＸ線検出素子に裏面側から侵入し、これがＸ線検出素子に被写体と異なる不要な映像を重畳させてしまい、そのため、この不要な映像までもがＸ線画像情報として変換されてしまい、その結果、正確かつ鮮明な被写体の画像が得られにくいという問題点を有していた。
【０００５】
このため、従来のＸ線検出素子搭載用配線基板は、例えば図７に断面図で示すように、その上面中央部にＸ線検出素子105を搭載するための実装領域105ａを有する基体101と、この基体101の実装領域105ａ周辺から下面にかけて導出する複数の内部配線104と、下面からの反射したＸ線を遮蔽するための遮蔽用メタライズ層106から構成されていた。このＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子105を搭載してＸ線検出素子105の端子電極と接続パッド102とをボンディングワイヤ107を介して電気的に接続し、端子電極103と外部の電気回路に接続される外部接続用ケーブル109とを接続するとともに、これらを密閉容器内に密閉することにより、Ｘ線カメラの撮像部としていた。これによれば、遮蔽用メタライズ層106により反射したＸ線がＸ線検出素子105の下面から侵入するのを遮蔽することができるので明瞭なＸ線画像を得ることができるというものであった（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開2001−94139号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年のＸ線機器に求められる高解像度化に対応するために、Ｘ線検出素子は端子数が増加してフリップチップ実装されるようになり、これに対応するＸ線検出素子搭載用配線基板は、増加する外部の電気回路に接続するための接続端子の数を増やすために基板の下面全体に縦横の並びにアレイ状に接続端子を形成することが必要となっている。また、従来の静止画像のみならず、動画の撮影を行なうことでより情報量を増やし、診断の精度を上げることも要求されている。
【０００７】
しかしながら、従来のＸ線検出素子搭載用配線基板は、基体101の実装領域105ａの下にＸ線を遮蔽するためだけの遮蔽用メタライズ層106を形成しているため、この遮蔽用メタライズ層106を避けて内部配線102を展開して形成しなければならなくなり、設計が複雑になり層数を増やす必要が出るので小型化・薄型化が困難になるとともに、内部配線104の配線長が長くなることにより高解像度のＸ線での動画撮影に要求される高速動作も困難となってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、遮蔽用メタライズ層106を避けずに内部配線104を展開するには、内部配線104の貫通導体が遮蔽用メタライズ層106と絶縁されて遮蔽用メタライズ層106を貫通するように、貫通導体と遮蔽用メタライズ層106との間に絶縁領域（隙間）を設ければよい。しかしながら、絶縁層101を垂直に（絶縁層101の積層方向に平行に）貫通する通常の貫通導体を形成して絶縁領域を設けると、上下に位置する複数の絶縁領域が上面視で重なるので、この部分ではＸ線検出素子搭載用配線基板の下面から上面にかけて遮蔽用メタライズ層106が存在しなくなってしまい、反射したＸ線がここを通過してＸ線検出素子に侵入してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、Ｘ線検出素子の上面に被写体を透してＸ線を照射した際に、Ｘ線検出素子搭載用配線基板の下方に位置する他の部材等でＸ線が反射したとしても、反射したＸ線がＸ線検出素子に裏面側から侵入することがなく、小型かつ薄型であり、高解像度で高速な動作が可能なＸ線検出素子搭載用配線基板、およびこれを用いたＸ線検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなる基体と、該基体の上面のＸ線検出素子の実装領域に形成された前記Ｘ線検出素子をフリップチップ実装するための複数の接続パッドと、前記基体の外面に形成された複数の端子電極と、前記基体の内部に形成され、前記実装領域の下方に配置された複数の貫通導体を含む、前記複数の接続パッドと前記複数の端子電極とを接続する複数の内部配線とを有するＸ線検出素子搭載用配線基板であって、前記複数の貫通導体に対応する開口を有する複数層の層間導体層が、前記基体の前記上面への投影領域に前記実装領域が含まれるように前記絶縁層間に形成され、前記複数の貫通導体は、前記開口内で前記層間導体層との間に絶縁領域を設けて前記層間導体層を貫通するとともに、前記層間導体層が形成された前記絶縁層間のうち少なくとも１つにおいて前記開口内で前記層間導体層との間に前記絶縁領域を設けて形成された、前記貫通導体の横断面より大きい層間接続導体を間に介して接続されており、少なくとも１つの前記絶縁領域は、上面視して他の前記絶縁領域と重ならないことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、上記構成において、前記層間導体層は３つ以上の絶縁層間に形成されており、上下に位置する複数の前記絶縁領域は、前記基体を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せないことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のＸ線検出装置は、上記いずれかの本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子がフリップチップ実装されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板によれば、複数の貫通導体に対応する開口を有する複数層の層間導体層が、基体の上面への投影領域に実装領域が含まれるように絶縁層間に形成され、複数の貫通導体は、開口内で層間導体層との間に絶縁領域を設けて層間導体層を貫通するとともに、層間導体層が形成された絶縁層間のうち少なくとも１つにおいて開口内で層間導体層との間に絶縁領域を設けて形成された、貫通導体の横断面より大きい層間接続導体を間に介して接続されており、少なくとも１つの絶縁領域は、上面視して他の絶縁領域と重ならないことから、Ｘ線遮蔽用メタライズ層である層間導体層または層間接続導体が実装領域内の基体の下面から上面にかけて少なくとも１層は存在するので配線基板の裏面から侵入してくるＸ線のほとんどを遮蔽することができるとともに、Ｘ線を遮蔽するための層間導体層を避けて内部配線を形成しないので、Ｘ線画像の高解像度化に対応するためにＸ線検出素子の端子数が増えたとしても内部配線の展開が容易となり、配線長を長くする必要がないので、小型かつ薄型であり、高解像度でＸ線検出素子を高速で動作させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板によれば、上記構成において、層間導体層は３つ以上の絶縁層間に形成されており、上下に位置する複数の絶縁領域は、基体を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せない場合には、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域およびその上の絶縁領域を通って斜めに侵入しても、直進するＸ線は、下の２つの絶縁領域より上の絶縁領域を通ることはなく、層間導体層または層間接続導体により遮蔽されるので、不要なＸ線の影響をより受けにくくなる。
【００１５】
本発明のＸ線検出装置によれば、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子がフリップチップ実装されていることから、小型薄型のＸ線検出素子搭載用配線基板であっても、反射した不要なＸ線を十分に遮蔽できるので、小型化かつ薄型化が可能で高画質となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本発明のＸ線検出素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を上面視して拡大した断面図である。
【００１８】
図１において、１ａ〜１ｅは絶縁層、１は複数の絶縁層１ａ〜１ｅが積層されてなる基体、２は接続パッド、３は端子電極、４は内部配線、４ａ，４ｃは貫通導体、４ｂは内部配線層、５はＸ線検出素子、５ａはＸ線検出素子５の実装領域、６は層間導体層、６ａ，６ｂ，６ｃは絶縁領域、７は接合材、８は層間接続導体である。
【００１９】
図１に示す例では、基体１の上面のＸ線検出素子５の実装領域５ａに形成された複数の接続パッド２に、Ｘ線検出素子５が接合材７を介してフリップチップ実装されており、これによりＸ線検出装置が構成されている。層間導体層６に接する絶縁層１ａ〜１ｅに設けられた貫通導体４ａと、内部配線層４ｂと、内部配線層４ｂと端子電極３とを接続する貫通導体４ｃとから内部配線４は構成されている。層間導体層６は、内部配線４とは絶縁されており、Ｘ線を遮蔽する機能を有する。層間接続導体８は、層間導体層６が形成されている絶縁層１ｃ・１ｄ間に形成され、上下に位置する貫通導体４ａ同士を接続するとともに、層間導体層６と同様にＸ線を遮蔽する機能を有する。絶縁層１ａの上にさらに絶縁層を設けて、その絶縁層と絶縁層１ａとの層間および絶縁層内に内部配線層４ｄおよびこの内部配線層４ｄと接続パッド２とを接続する貫通導体４ｃを設けてもよい。
【００２０】
本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、複数の絶縁層１ａ〜１ｅが積層されてなる基体１と、基体１の上面のＸ線検出素子５の実装領域５ａに形成されたＸ線検出素子５をフリップチップ実装するための複数の接続パッド２と、基体１の外面に形成された複数の端子電極３と、基体１の内部に形成され、実装領域５ａの下方に配置された複数の貫通導体４ａ，４ｃを含む、複数の接続パッド２と複数の端子電極３とを接続する複数の内部配線４とを有するＸ線検出素子搭載用配線基板であって、複数の貫通導体４ａに対応する開口を有する複数層の層間導体層６が、基体１の上面への投影領域に実装領域５ａが含まれるように絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間に形成され、複数の貫通導体４ａは、開口内で層間導体層６との間に絶縁領域６ａ，６ｂを設けて層間導体層６を貫通するとともに、層間導体層６が形成された絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間のうち少なくとも１つにおいて開口内で層間導体層６との間に絶縁領域６ｃを設けて形成された、貫通導体６ａの横断面より大きい層間接続導体８を間に介して互いに上下で接続されており、少なくとも１つの絶縁領域６ｃは、上面視して他の絶縁領域６ａ，６ｂと重ならないことを特徴とするものである。
【００２１】
このことから、Ｘ線遮蔽用メタライズ層である層間導体層６または層間接続導体８が実装領域５ａ内の基体１の下面から上面にかけて少なくとも１層は存在するので、配線基板の裏面から侵入してくるＸ線のほとんどを遮蔽することができるとともに、Ｘ線を遮蔽するための層間導体層６を避けて内部配線４を形成しないので、Ｘ線画像の高解像度化に対応するためにＸ線検出素子５の端子数が増えたとしても内部配線４の展開が容易となり、配線長を長くする必要がないので、小型かつ薄型であり、Ｘ線検出素子５をより高速で動作させることが可能なＸ線検出素子搭載用配線基板となる。
【００２２】
ここで実装領域５ａとは、Ｘ線検出素子５をＸ線検出素子搭載用配線基板にフリップチップ実装した状態での、Ｘ線検出素子５の基体１の上面への投影領域のことである。図１（ｂ）においては、実装領域５ａはＸ線検出素子５の外形と同じ形状および寸法で１点鎖線で示してある。Ｘ線検出素子５の受光部がＸ線検出素子５の外形に対して小さい場合は、Ｘ線検出素子５の受光部の基体１の上面への投影領域であればよいが、不要なＸ線を確実に遮蔽するためにはＸ線検出素子５の基体１の上面への投影領域とするのがよい。
【００２３】
図１に示す例では、３つの絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間に開口を有する３層の層間導体層６・６・６が形成されている。上２層の層間導体６，６の開口内では、貫通導体４ａが層間導体層６との間に絶縁領域６ａ，６ｂを設けて層間導体層６を貫通している。最下の層間導体層６の開口内には、貫通導体４ａの横断面より大きい層間接続導体８が層間導体層６との間に絶縁領域６ｃを設けて形成されており、その上下の貫通導体４ａ・４ａを接続している。この例の場合は、２層の層間導体６・６の開口径は同じで、上２層の層間導体６，６の開口径より層間接続導体８の径および下層の層間導体６の開口径の方が大きいので、上面視で上２層の絶縁領域６ａ，６ｂは、互いに完全に重なり、下層の絶縁領域６ｃとは重ならない。これにより配線基板の下面で反射したＸ線は、上面視した貫通導体４ａの周辺では、１層の層間接続導体８により、または上２層の層間導体層６，６および層間接続導体８により、あるいは上２層の層間導体層６，６により、遮蔽されることとなる。
【００２４】
図２に図１と同様の図面で示す例ように、層間接続導体８は、層間導体層６が形成された絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間のすべてにおいて形成されるのが好ましい。層間接続導体８を設けることにより、Ｘ線検出素子搭載用配線基板を作製する際に絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間の位置ずれが発生したとしても上下の貫通導体４ａ・４ａ同士の接続が容易となるとともに、小さい絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃをより容易に形成することができるので、よりＸ線の遮蔽効果の高いものとなる。層間接続導体８を形成しない場合は、貫通導体４ａと層間導体層６との間の絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃの大きさは、絶縁性を確保するのに必要な寸法に貫通導体４ａと層間導体層６との位置ずれ量を加えた大きさとしなければならないのに対して、層間接続導体８を形成する場合は、層間導体層６と層間接続導体８とを導体ペーストの印刷により同時に形成することで絶縁性を確保するのに必要な寸法だけにすることができる。また、貫通導体４ａの上に層間接続導体８があることで、貫通導体４ａの上面とその周囲に形成された層間導体層６の上面との高さの差がなくなるので、セラミックグリーンシートを積層して作製する際に上下層の貫通導体４ａ・４ａ同士の接続が容易となるとともに、複数の絶縁層１ａ〜１ｆを積層した際にこの高さの差が累積されて配線基板の上面の平坦性が低下することがないので、Ｘ線検出素子の実装信頼性も向上する。
【００２５】
また、図２に示す例のように、上下に位置する絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃは上面視して全てが互いに重ならないようにするのが好ましい。このようにすることで、Ｘ線遮蔽用メタライズ層である層間導体層６および層間接続導体８のいずれかが実装領域５ａ内の基体１の下面から上面にかけて少なくとも２層は存在するので、配線基板の裏面から侵入してくるＸ線の遮蔽効果がより高まる。図２に示す例では、３層の層間導体層６，６，６に設けた開口およびその内側の層間接続導体８は、同じ層間導体層６に設けたものは同じ大きさであり、絶縁層１ａと絶縁層１ｂとの層間の（上層の）層間導体層６の開口および層間接続導体８の大きさは小径で、絶縁層１ｂと絶縁層１ｃとの層間の（中層の）層間導体層６の開口および層間接続導体８の大きさは中径で、絶縁層１ｃと絶縁層１ｄとの層間の（下層の）層間導体層６の開口および層間接続導体８の大きさは大径となっている。３層のうちの１層の層間接続導体８を設けない場合でも、その他の２層の層間接続導体８，８をいずれも１層の層間導体層６の開口より大きく、かつ互いに異なる大きさとして、それら開口の径に応じた層間接続導体８を設けることにより、上下に位置する絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃを上面視して全てが互いに重ならないようにすることができる。
【００２６】
１つの層間導体層６内の開口およびその内側の層間接続導体８の径は全て同じである必要はない。図３は図１と同様の断面図であり、図２に示す例に対して、上層および下層の層間導体層６には大径および小径の開口および層間接続導体８を縦横に交互に配置しており、上層と下層とでは上面視した大径と小径の配置が逆になっている。このようにすることで、貫通導体４ａ・４ａ間の間隔を小さくすることができ、貫通導体４ａが高密度に配置された、より小型のＸ線検出素子搭載用配線基板とすることができる。
【００２７】
図２および図３に示す例では、中層および下層の層間導体層６の開口および層間接続導体８の径は、上層の層間導体層６からの距離に比例して順次大きくまたは小さくなっている。このような大きさの関係にあると、上下に位置する複数の絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃは、基体１を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せるので、図３に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から絶縁領域６ｃ，６ｂ，６ａを斜めに直進して侵入してしまう場合がわずかながらある。
【００２８】
このようなことから、図４，図５および図６に図１と同様の断面図で示すように、本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板は、上記構成において、層間導体層６，６，６は３つ以上の絶縁層１ａ・１ｂ，１ｂ・１ｃ，１ｃ・１ｄ間に形成されており、上下に位置する複数の絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃは、基体１を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せないことが好ましい。これにより、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに侵入しても、直進するＸ線は、下の２つの絶縁領域６ｂ，６ｃより上の絶縁領域６ａを通ることはなく、層間導体層６または層間接続導体８により遮蔽されるので、不要なＸ線の影響をより受けにくくなる。
【００２９】
図４に示す例は、図２に示す例に対して、各絶縁領域６ａ，６ｂ，６ｃの幅（層間接続導体８と層間絶縁層６との間隔），上層の層間導体層６および層間接続導体８の径，および絶縁層１ｂ，１ｃの厚みは同じであるが、中層の層間導体層６および層間接続導体８の径は小さく、下層の層間導体層６および層間接続導体８の径は大きいものである。このようにすることで、図４に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに直進して侵入しても、その上の層間接続導体８により遮蔽される。図４に示す例では、各層間導体層６の開口間の距離を図２に示す例と同じにしているので、下層の層間導体層６および層間接続導体８の径を大きくした分だけ貫通導体４ａ・４ａ間の距離も大きくしている。貫通導体４ａ・４ａ間の距離を小さくしてＸ線検出素子搭載用配線基板を小型化したい場合は、図３に示した例のように、上下層の層間導体層６の開口および層間接続導体８を大径と小径とを混在させて配置すればよい。
【００３０】
また、図５に示す例のようにしてもよい。すなわち、図２に示す例における中層の層間導体層６および層間接続導体８と下層の層間導体層６および間接続導体８とを入れ替えて、中層の層間導体層６の開口および層間接続導体８をその上下の層間導体層６の開口および層間接続導体８より大きくしている。このようにすることで、図５に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに直進して侵入しても、その上の層間導体層６により遮蔽される。上層と下層とを入れ替えても同様であり、図５に示す例とは逆に、中層の層間導体層６の開口および層間接続導体８をその上下の層間導体層６の開口および層間接続導体８より小さくしてもよい。
【００３１】
また、図６に示す例のようにしてもよい。すなわち、図２に示す例に対して、上層の層間導体層６と中層の層間導体層６との間の絶縁層１ｂの厚みを1.5倍にして、中層の層間導体層６と下層の層間導体層６との間の絶縁層１ｃの厚みを0.5倍にしている。このようにすることで、図６に矢印Ｘで示すように、Ｘ線が配線基板の裏面から最下の絶縁領域６ｃおよびその上の絶縁領域６ｂを通って斜めに直進して侵入しても、その上の層間接続導体８により遮蔽される。
【００３２】
このように、層間導体層６の開口および層間接続導体８の径を調整したり、層間導体層６間の絶縁層の厚みを調整をしたり、あるいはこれらの調整を組み合わせたりすることにより、上層の層間導体層６の開口および層間接続導体８の径に対してそれより下の層における層間導体層６の開口および層間接続導体８の径が、上層の層間導体層６からの距離に比例して順次大きくまたは小さくならないようにすればよい。
【００３３】
基体１は、絶縁層１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合してスラリーを作製するとともに、これをドクターブレード法等のシート形成方法によりシート状となして複数枚のセラミックグリーンシートを得て、次に、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに上下に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にこのセラミックグリーンシート積層体を還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００３４】
接続パッド２，端子電極３，内部配線４，層間導体層６，および層間接続導体８は、基体１と同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、銀(Ａｇ)等の金属粉末を主成分とするメタライズ導体層から成るものである。同時焼成により形成するために、各導体層は同種の金属粉末を主成分とするのが好ましい。これらが、例えばタングステンメタライズから成る場合であれば、平均粒径が１〜５μｍ程度のタングステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を、また必要に応じてセラミックスやガラスの粉末を添加混合して得た金属ペーストを絶縁層１となるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等により印刷塗布しておき、セラミックグリーンシートと同時焼成することにより得られる。内部配線４の内、貫通導体４ａ，４ｃは、スクリーン印刷法等により印刷塗布する前に、セラミックグリーンシートに金型やピンによる打ち抜き加工やレーザー加工により予め貫通孔を形成しておき、この貫通孔に金属ペーストを印刷法により充填しておけばよい。
【００３５】
貫通導体４ａ，４ｃの横断面形状は、図１〜図５に示すような円形以外の多角形や楕円形でもよく、同一の絶縁層１内または異なる絶縁層１・１間で貫通導体４ａ，４ｃの横断面の形状は同じでもよいし、異なっていてもよい。貫通孔を近接して多数形成すると、貫通孔間のセラミックグリーンシートにクラックが発生しやすくなるので、横断面形状が多角形の場合はクラックの発生しやすい角部の角度が大きい六角形以上の多角形が好ましく、角部を有さない円形や楕円形はクラックが発生しにくく、また金型の偏磨耗も発生しにくいのでより好ましい。
【００３６】
貫通孔を形成する際に同じ金型やピンあるいは加工条件を用いて効率的に製造するためには、同一の絶縁層１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに形成される貫通導体４ａ，４ｃの横断面は同じ形状で同じ大きさのものが好ましい。
【００３７】
層間導体層６および層間接続導体８は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀(Ａｇ)などの金属材料が耐熱性や導電性等の点で好適に使用される。Ｘ線の遮蔽効果は、用いる金属材料の原子量に応じて異なり、原子量が大きいほど遮蔽効果が高い。タングステン，モリブデン，銅，銀の原子量は、それぞれ、約184，約96，約64，約108である。なお、裏面からのＸ線の反射に対しては、原子量が約184のタングステンでは裏面からのＸ線の反射を遮蔽するには0.05ｍｍ厚みがあれば十分であるが、原子量が約64である銅の場合は約３倍の厚みである0.15ｍｍの厚みが必要となるので、１層あたりの層厚みを厚くしたり、層間導体層６の層数を増やす必要がある。基体１にガラスセラミックスを用いる場合は、層間導体層６等に銅よりＸ線の遮蔽効果の高い銀を用いるとＸ線検出素子搭載用配線基板を薄型にすることができるので好ましい。
【００３８】
層間導体層６および層間接続導体８の１層あたりの厚さは、厚くすればするほど層数を少なくすることができ、Ｘ線検出素子搭載用配線基板を薄型にすることができるので好ましいが、厚く形成するとセラミックグリーンシートとの段差が大きくなり、セラミックグリーンシートを積層した際に、層間導体層６や層間接続導体８の周囲に隙間ができて焼成時に剥がれたり、外部と連通した空隙となることで水分等が浸入して絶縁不良や内部配線４が腐食してしまったりすることがある。このため、１層の厚さは30μｍ程度とするのが好ましい。また、グリーンシート上に導体ペーストを印刷して乾燥した後に金型によるプレス加工を施して導体層をグリーンシートに埋没させたり、導体層の周辺にセラミックグリーンシートを作製するためのスラリーと同様のものを印刷することにより段差をなくしたりするとよい。あるいは、導体ペーストを印刷した樹脂フィルム等の基体上にスラリーを塗布することによりセラミックグリーンシートを成形して導体層が埋没したグリーンシートを作製してもよい。
【００３９】
層間導体層６は、Ｘ線を遮蔽するためのものであるので、その基体１の上面への投影領域が実装領域５ａに対応するように形成されている。図１や図２に示す例のように、実装領域５ａより一回り大きいベタパターンとすることで、Ｘ線検出素子搭載用配線基板の上面に対して斜めに侵入してくるＸ線を遮蔽することができるので好ましい。また、貫通導体４ａと絶縁されるように貫通導体４ａや層間接続導体８より一回り大きい開口を有する。貫通導体４ａや層間接続導体８と層間導体層６との間の絶縁領域の大きさは、Ｘ線を遮蔽するためにはできるだけ小さい方がよいので開口は貫通導体４ａや層間接続導体８の横断面形状と相似形とし、絶縁性を考慮すると貫通導体４ａや層間接続導体８の外周から約50μｍ以上の間隔を有するものとするのが好ましい。
【００４０】
層間接続導体８の形状は特に制限はないが、貫通導体４ａの横断面形状と相似形に形成するとどの方向に位置ずれしても同程度にカバーできるので好ましい。
【００４１】
なお、基体１の外面に形成された接続パッド２および端子電極３の表面には、酸化腐食を防止するとともに接続パッド２とＸ線検出素子５の電極との接合および端子電極３と外部回路との接合を容易で強固なものとするために、半田等の接合材７との濡れ性に優れた、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっきおよび厚みが0.1μｍ〜３μｍ程度の金めっきを電解めっき法や無電解めっき法により順次施すとよい。
【００４２】
本発明のＸ線検出装置は、上記のようなＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子５がフリップチップ実装されていることを特徴とするものである。このことから、小型薄型のＸ線検出素子搭載用配線基板であっても、反射した不要なＸ線を十分に遮蔽できるので、小型化かつ薄型化できる高画質のＸ線検出装置となる。
【００４３】
Ｘ線検出素子５を実装領域５ａにフリップチップ実装するには、電極パッド２への接合を周知の方法、例えば半田や導電性樹脂等の接合材７を用いた接合や、Ｘ線検出素子５に形成した金バンプ電極を用いた超音波接合により行なえばよい。
【００４４】
またＸ線検出素子搭載用配線基板と、Ｘ線検出素子５とを同じ大きさに形成すると、Ｘ線検出装置を縦横に隙間なく配列することで、Ｘ線検出素子５が二次元的に隙間無く配列されることとなるので、１個のＸ線検出素子５の解像度の制限を受けずに高解像度の検出ができるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図２】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図３】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図４】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図５】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図６】（ａ）は本発明のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を上面視した断面図である。
【図７】従来のＸ線検出素子搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：絶縁層
１ａ：基体
２：接続パッド
３：端子電極
４：内部配線
４ａ：貫通導体
５：Ｘ線検出素子
５ａ：実装領域
６：層間導体層
６ａ：開口
７：接合材
８：層間接続導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されてなる基体と、該基体の上面のＸ線検出素子の実装領域に形成された前記Ｘ線検出素子をフリップチップ実装するための複数の接続パッドと、前記基体の外面に形成された複数の端子電極と、前記基体の内部に形成され、前記実装領域の下方に配置された複数の貫通導体を含む、前記複数の接続パッドと前記複数の端子電極とを接続する複数の内部配線とを有するＸ線検出素子搭載用配線基板であって、前記複数の貫通導体に対応する開口を有する複数層の層間導体層が、前記基体の前記上面への投影領域に前記実装領域が含まれるように前記絶縁層間に形成され、前記複数の貫通導体は、前記開口内で前記層間導体層との間に絶縁領域を設けて前記層間導体層を貫通するとともに、前記層間導体層が形成された前記絶縁層間のうち少なくとも１つにおいて前記開口内で前記層間導体層との間に前記絶縁領域を設けて形成された、前記貫通導体の横断面より大きい層間接続導体を間に介して接続されており、少なくとも１つの前記絶縁領域は、上面視して他の前記絶縁領域と重ならないことを特徴とするＸ線検出素子搭載用配線基板。
【請求項２】
前記層間導体層は３つ以上の絶縁層間に形成されており、上下に位置する複数の前記絶縁領域は、前記基体を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せないことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出素子搭載用配線基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載のＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子がフリップチップ実装されていることを特徴とするＸ線検出装置。
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されてなる基体と、該基体の上面のＸ線検出素子の実装領域に形成された前記Ｘ線検出素子をフリップチップ実装するための複数の接続パッドと、前記基体の外面に形成された複数の端子電極と、前記基体の内部に形成され、前記実装領域の下方に配置された複数の貫通導体を含む、前記複数の接続パッドと前記複数の端子電極とを接続する複数の内部配線とを有するＸ線検出素子搭載用配線基板であって、前記複数の貫通導体に対応する開口を有する複数層の層間導体層が、前記基体の前記上面への投影領域に前記実装領域が含まれるように前記絶縁層間に形成され、前記複数の貫通導体は、前記開口内で前記層間導体層との間に絶縁領域を設けて前記層間導体層を貫通するとともに、前記層間導体層が形成された前記絶縁層間のうち少なくとも１つにおいて前記開口内で前記層間導体層との間に前記絶縁領域を設けて形成された、前記貫通導体の横断面より大きい層間接続導体を間に介して接続されており、少なくとも１つの前記絶縁領域は、上面視して他の前記絶縁領域と重ならないことを特徴とするＸ線検出素子搭載用配線基板。
【請求項２】
前記層間導体層は３つ以上の絶縁層間に形成されており、上下に位置する複数の前記絶縁領域は、前記基体を下面側から斜めに見たときに一直線上に見通せないことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出素子搭載用配線基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載のＸ線検出素子搭載用配線基板にＸ線検出素子がフリップチップ実装されていることを特徴とするＸ線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−７６７２６（Ｐ２００９−７６７２６Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４９２５（Ｐ２００７−２４４９２５）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]