JP4563042B2 - 放射線イメージセンサ - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像を画像データとして取得する放射線イメージセンサに関し、特に、マンモグラフィ等に用いられる縁まで検出能力を有する放射線イメージセンサに関する。

医療用、産業用のＸ線撮影において、近年、Ｘ線感光フィルムに代えて、放射線検出素子を用いた放射線イメージングシステムが広く用いられるようになってきた。こうした放射線イメージングシステムは、Ｘ線感光フィルムのように現像の必要がなく、リアルタイムに放射線画像を確認することができるなど利便性が高く、データの保存性や取扱いの容易性の面でも優位な点を有する。

一般的な放射線イメージングシステムは、入射した放射線画像をシンチレータによって可視光等（紫外線・赤外線を含む。）に変換し、変換後の光像を１次元または２次元状に配列された光検出素子により検出して画像データに対応する電気信号として出力する。典型的なシンチレータ材料であるＣｓＩは、吸湿性材料であって、空気中の水蒸気（湿気）を吸収して溶解する性質がある。そこで、吸湿による特性劣化を防止するためにシンチレータを外気から遮断するための保護膜を設ける必要がある。

特許文献１は、こうした技術の一例であり、シンチレータ層の上部に水分不透過性の防湿バリヤを形成してシンチレータを湿気から保護するものである。
特開平５−１９６７４２号公報

ところで、乳ガンの早期発見には、乳房を挟み込んでそのＸ線撮影を行うマンモグラフィを触診と併用することが有効と言われている。このマンモグラフィにおいては、乳房の根元部分まで正確にそのＸ線像を取得する必要があり、低い照射Ｘ線量で高解像度の画像を取得する必要があることから、他の分野に比較して放射線イメージングシステムの普及が進んでいない。特に、Ｘ線については可視光のような光学系による像の反射・屈折・拡縮が利用できない。そのため、乳房の根元部分までのＸ線像を放射線イメージングシステムで正確に取得するためには、根元部分にシンチレータ、撮像素子を近接して配置するほかない。つまり、イメージングセンサの少なくとも一方の周縁部にシンチレータ・撮像素子が配置されている必要があるが、このような構造では、特許文献１の技術のような防湿バリヤの形成は困難である。

そこで本発明は、少なくとも一方の周縁部まで放射線画像の検出が可能な構造のイメージセンサパネルを備えた放射線イメージセンサにおいて、シンチレータの耐湿性を確保した放射線イメージセンサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る放射線イメージセンサは、マウント基板上にイメージセンサ部を配置した放射線イメージセンサであって、そのイメージセンサ部は、（１）第１の表面と第２の表面とを表裏面とする平板状のセンサ基板と、（２）センサ基板の第１の表面上のいずれか一辺に近接して２次元状に配置された複数の光電変換素子からなる受光部と、（３）少なくとも受光部表面に堆積され、入射した放射線に応じて光電変換素子が検出可能な波長の光を出力するシンチレータと、（４）センサ基板の第１の表面上の、受光部に近接する辺側を開いてシンチレータのこの辺側を除く三方を囲んでコの字状に配置されている樹脂層と、（５）シンチレータ表面全体を覆い、樹脂層側の３辺は、樹脂層まで達している一方、残るセンサ基板の受光部に近接する辺側は、その側壁部を経て第２の表面に至る部分まで基板に密着するよう連続して一体に被覆している保護膜と、（６）樹脂層まで達した保護膜の周縁部を樹脂層に固定するとともに、受光部に近接する辺側の側壁部においてはセンサ基板に密着して、保護膜の周縁部をセンサ基板に固定している被覆樹脂層と、を備えており、この第２の表面上の保護膜がマウント基板とセンサ基板で挟み込まれて固定されていることを特徴とする。

本発明に係る放射線イメージセンサによると、センサ基板のいずれか一辺に近接して配置されている光電変換素子からなる受光部により、この周縁部分ぎりぎりまで有効画素として機能する。そして、シンチレータは保護膜で被覆されて保護される。シンチレータはセンサ基板上で特定の１辺に寄せて配置されているが、シンチレータが近接していない辺とシンチレータの間にはコの字状の樹脂層が設けられ、この樹脂層によって保護膜の周縁部が固定される。周縁部と樹脂層の関係は、樹脂層上に周縁部を配置する、周縁部上に樹脂層を配置する、樹脂層で周縁部を挟み込む、の３種の形態が考えられる。シンチレータが近接している辺側では、保護膜は、その辺の側壁を超えて裏面（第２の表面）まで延びており、そこで、マウント基板とセンサ基板との間に挟み込まれて固定される。

マウント基板は、イメージセンサの配置面からその裏面に貫通する複数の貫通孔を備えていることが好ましい。この貫通孔を利用してセンサ基板の第１の表面と第２の表面のそれぞれに付加される空気圧に差を生ぜしめ、それにより、センサ基板をマウント基板へと押しつける。

イメージセンサ部は、マウント基板上に接着材で固定されており、接着材は、この貫通孔を包囲して配置されていることが好ましい。これにより、圧力差によってセンサ基板をマウント基板へと押しつけつつ、接着剤による固定を行う。

接着材は、マウント基板のイメージセンサの配置面上に碁盤目状に配置されていることが好ましい。これにより、接着剤は配置面上の貫通孔開口部の間に適切に配置される。

本発明によれば、保護膜の外縁は樹脂層で固定されるか、マウント基板とセンサ基板との間に挟み込まれて固定されるので、外縁からの剥がれを効果的に防止できる。そのため、シンチレータの耐湿性が向上する。そして、周縁部ぎりぎりまで有効画素を配置することができ、その部分のシンチレータの劣化を抑制することができるので、例えば、マンモグラフィに利用した場合に、乳房の根元部分まで解像度の高い画像を取得することができ、正確な診断を行うことができる。

マウント基板に貫通孔を設け、載置したイメージセンサの表面側の空気圧を裏面側の空気圧より高くすることで、イメージセンサをマウント基板へと押しつけて固定することができる。この方法によれば、シンチレータに機械的に強い力を付与することがないため、シンチレータの損傷を予防でき、製品の歩留りが向上する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係る放射線イメージセンサの第１の実施形態を示す正面図であり、図２はその断面図である。この放射線イメージセンサ１００は、マウント基板２０上にイメージセンサ部１を載置した構成をとり、マンモグラフィに使用されるものである。図３は、イメージセンサ部１の斜視図であり、図４は、その正面図、図５は、そのＶ−Ｖ線断面図、図６は、そのVI−VI線断面図である。

イメージセンサ部１は、矩形平板であるＳｉ基板１０（大きさ２３１ｍｍ×１８４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）の一方の面（以下、第１の表面と称する。）１０ａ上に、光電変換を行うフォトダイオードを２次元状に配置して受光領域である光感応部１１を形成している。各フォトダイオードには、フォトダイオードからの電荷読み出しを制御するためのＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field-effect transistor：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が対応して配置されている。本実施形態の光感応部１１は、Si基板１０の一辺１０ｂに近接して配置されており、２２０ｍｍ×１８０ｍｍ程度の大画面を有している。

Ｓｉ基板１０の第１の表面１０ａに形成された光感応部１１の周囲の領域には、それぞれシフトレジスタ１２と、チャージアンプアレイ１３とが配置され、光感応部１１から離れた２辺に沿ってボンディングパッド部１４が配置されている。シフトレジスタ１２は、Si基板１０上に形成された配線（図示せず）により各ＭＯＳＦＥＴに電気的に接続され、その作動を制御する。チャージアンプアレイ１３は、Si基板１０に形成された配線（図示せず）によりＭＯＳＦＥＴを通して各フォトダイオードに電気的に接続されており、当該フォトダイオードからの出力信号を増幅して出力する。チャージアンプアレイ１３は、複数の増幅アンプ（チャージアンプ）と、これに並列に接続された容量素子、スイッチ素子からなる。

ボンディングパッド部１４は、複数のボンディングパッドからなり、対応するチャージアンプアレイ１３またはシフトレジスタ１２と図示していない配線によって電気的に接続されている。

光感応部１１上には、放射線（例えば、Ｘ線）を光感応部１１で検出可能な光（紫外線、赤外線または可視光）に変換するシンチレータ層１６が直接堆積されている。シンチレータ層１６は、光感応部１１全面を覆うとともに、シフトレジスタ１２やチャージアンプアレイ１３が形成されている領域までを覆っていてもよいが、ボンディングパッド部１４上には達することはない。

このシンチレータ層１６としては、各種の材料を用いることができるが、発光効率がよいＴｌドープのＣｓＩ等が好ましい。このＣｓＩは、第１の表面１０ａから上に伸びる多数の柱状結晶（針状結晶）として形成されている。

シンチレータ層１６を囲む第１の表面１０ａ上には、辺１０ｂ側に開いたコの字形の枠である樹脂層１７が形成されている。この樹脂層１７には、シリコン樹脂である信越化学製のＫＪＲ６５１あるいはＫＥ４８９７、ＧＥ東芝シリコン製のＴＳＥ３９７、住友スリーエム製のＤＹＭＡＸ６２５Ｔ等を用いることができる。シリコン樹脂のほか絶縁性、防湿製の各種樹脂を用いることができる。

シンチレータ層１６は、潮解性を有するため、耐湿保護膜１８で表面が覆われている。この耐湿保護膜１８は、シンチレータ層１６の全表面を覆い、３辺は樹脂層１７の上にまで達している。そして、辺１０ｂ側では、その側壁１０ｃを超えて第１の表面１０ａの裏面にあたる第２の表面１０ｄにまで到達している。樹脂層１７上以外のシンチレータ層１６が形成されていない部分では、耐湿保護膜１８は、Ｓｉ基板１０に密着しており、全体が連続的に一体形成されている。

この耐湿保護膜１８としては、有機膜を用いることが好ましく、特に、パリレン系樹脂、例えば、ポリパラキシリレン樹脂（スリーボンド社製、商品名パリレン）のうち、ポリパラクロロキシリレン（同社製、商品名パリレンＣ）を用いることが好ましい。パリレンによるコーティング膜は、水蒸気およびガスの透過がきわめて少なく、撥水性、耐薬品製も高いほか、薄膜でも優れた電気絶縁性を有し、放射線、可視光線に対しても透明であるという特徴を有し、コーティング膜としてふさわしい。

耐湿保護膜１８の外縁は、上から被覆樹脂層１９によって覆われている。この被覆樹脂層１９は、例えば、アクリル系樹脂からなる。被覆樹脂層１９は、同時に樹脂層１７を外側から覆うとともに、側壁１０ｃ部分では、Ｓｉ基板１０に直接密着している。

マウント基板２０は、セラミック製の平板であり、イメージセンサ部１より広い面積を有している。本実施形態の場合は、２４８ｍｍ×２２５．７ｍｍであり、厚さ３．５ｍｍである。イメージセンサ部１は、マウント基板２０の側壁２０ａの一つに、上述した辺１０ｂ側の側壁１０ｃが沿うように、偏らせて配置している。このとき、イメージセンサ部１の側壁１０ｃは、マウント基板２０の側壁２０ａより１ｍｍ程度内側に位置させることが好ましい。

このマウント基板２０には、イメージセンサ部１の載置面からその裏面に達する貫通孔２１が多数設けられている（図１２参照）。これらの貫通孔２１は、イメージセンサ部１の載置面側から見て、等間隔に引かれた格子線の交点上に配置されている。以下、隣接する貫通孔２１の間隔であるピッチをｐで表す。これらの貫通孔２１はイメージセンサ部１を載置する領域内のみに設ければ足りるが、載置領域をはみ出して全面に設けても構わない。貫通孔２１の大きさ、配置はマウント基板２０の強度や、厚み、貫通孔２１の通気性を考慮して適宜設定される。本実施形態では、貫通孔２１の直径は、０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に、そのピッチｐは、２０ｍｍに設定されている。その結果、イメージセンサ部１の載置面（２３１ｍｍ×１８４ｍｍ）上には、１１×８個の貫通孔２１が存在することになる。

イメージセンサ部１と、マウント基板２０の間には接着材３０が介在している。この接着材３０は、貫通孔２１を避けて、水平方向で隣接する貫通孔２１との間の略中心位置上に配置される。具体的には、貫通孔２１を配置する格子線を、格子線の延長方向である２方向にそれぞれ０．５ｐずつずらした格子線上に延在するよう接着材３０は配置されている。本実施形態では、接着材３０の幅は１ｍｍ、厚みは０．５ｍｍ程度とされる。この接着材３０としては、アサヒ科学研究所社アサヒタイトＥＸ−２９−５等のエポキシ系の絶縁性樹脂からなる接着材を用いるとよい。

また、イメージセンサ部１の第２の表面部分にまで達している耐湿保護膜１８部分は、マウント基板２０上の接着材３０とイメージセンサ部１のＳｉ基板１０との間に固定されており、マウント基板２０とＳｉ基板１０との間に挟み込まれて固定されている。

マウント基板２０のイメージセンサ部１に隣接してイメージセンサ部１のボンディングパッド部１４と向き合う領域には、ボンディングパッド部２２が配置され、対応するボンディングパッド同士がワイヤにより接続されている（ワイヤボンディング）。マウント基板２０のイメージセンサ部１の載置領域の外側には、処理回路等が配置された回路部２４が設けられており、回路部２４と対応するボンディングパッド２２とは図示していない配線によって電気的に接続されている。回路部２４には、画像信号の出力端子や電源入力端子等が配置されている。

次に、この放射線イメージセンサ１００の製造方法を図７〜図１５を参照して具体的に説明する。まず、図７に示されるように、Ｓｉ基板１０上に光感応部１１、シフトレジスタ１２、チャージアンプアレイ１３、ボンディングパッド部１４を形成済みのイメージセンサ１ａを用意する。ここで、光感応部１１は、Ｓｉ基板１０の中央に位置するのではなく、少なくとも特定の一辺側に偏在して配置されている。このイメージセンサ１ａは、例えば、１２インチ（約３０センチ）径のＳｉウエハ上にステッパ装置等を利用した公知の手法により集積化された回路を形成した後に所望のサイズに裁断することで製造することができる。

次に、光感応部１１より広い領域が露出するようにマスクを施した状態でＳｉ基板１０をシンチレータの蒸着室内に配置し、シンチレータ層１６を形成する。ここで、光感応部１１が近接しているＳｉ基板１０の側壁部分についてもマスクから露出させておく。マスクとしては、光感応部１１の周囲の３辺に沿った部分でＳｉ基板１０を反対向きに保持する蒸着ホルダーを用いるとよい。この状態で、蒸着室内にＴｌ、ＣｓＩ蒸気を導入し、Ｓｉ基板１０の露出部分にＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を堆積させて成長させる（蒸着）。蒸着されたシンチレータ層１６の厚みが所望の厚み（例えば、３００μｍ）に達したら蒸着室からシンチレータ層１６が形成されたイメージセンサ１ｂ（図８参照）を取り出す。これにより、側壁部１０ｃに至る光感応部１１上の全面にわたって均一な厚みを持つシンチレータ層１６を形成することができる。

次に、シンチレータ層１６を囲むように、側壁部１０ｃ側を開放したコの字型の枠上の樹脂層１７を形成する。この樹脂層１７形成には、岩下エンジニアリング社製のAutoShooter-3型のような自動Ｘ−Ｙコーティング装置を用いるとよい。ここで、樹脂層１７は第１層１７ａを形成後、その上に第２層１７ｂを形成することで、２層構造として高さを確保している（図９参照）。ここで、後工程で形成する耐湿保護膜１８の密着性を向上させるため、第２層１７ｂの上面を粗面処理しておくことが好ましい。この粗面処理としては、表面に多数の筋やくぼみを形成する処理がある。

シンチレータ層１６を形成するＣｓＩは、吸湿性が高く、露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して溶解してしまう（潮解性を有する）。そこで、シンチレータ層１６の保護のため、図１０に示されるように、ＣＶＤ（化学的蒸着）法によりシンチレータ層１６が形成されたイメージセンサ１ｂの略全体を厚さ10μｍのパリレンで包み込み、耐湿保護膜１８を形成する。

具体的には、金属の真空蒸着と同様に真空中で蒸着によるコーティングを行うもので、原料となるジパラキシリレンモノマーを熱分解して、生成物をトルエン、ベンゼンなどの有機溶媒中で急冷しダイマーと呼ばれるジパラキシリレンを得る工程と、このダイマーを熱分解して、安定したラジカルパラキシリレンガスを生成させる工程と、発生したガスを素材上に吸着、重合させて分子量約５０万のポリパラキシリレン膜を重合形成させる工程からなる。

ＣｓＩの柱状結晶の間には隙間があるが、パリレンはこの狭い隙間にある程度入り込むので、耐湿保護膜１８は、シンチレータ層１６に密着し、シンチレータ層１６を密封する。このパリレンコーティングにより、表面に微細な凹凸のあるシンチレータ層１６の上に均一な厚さの精密薄膜コーティングを形成することができる。また、パリレンのＣＶＤ形成は、金属蒸着時よりも真空度が低く、常温で行うことができるため、加工が容易である。

こうして形成した耐湿保護膜１８を樹脂層１７の長手方向に沿ってカッター５０で切断し（図１１参照）、切断部より外側の耐湿保護膜１８を除去する。樹脂層１７で凸部が形成されているため、目標切断箇所の視認が容易になるととともに、カッター５０で切断する際に樹脂層１７の厚さ（高さ）の分だけ第１の表面１０ａとカッター５０との間に余裕が生ずるので、樹脂層１７の下に存在する図示していない信号線を傷つけるおそれがなくなり、加工が簡単になる。このため、製品の歩留りを向上させることができる。

その後、耐湿保護膜１８の切断部の外周部と露出した樹脂層１７を覆うようにアクリル系樹脂をコーティングして、紫外線照射により硬化させることで被覆樹脂層１９を形成する。このとき、Ｓｉ基板１０の側壁１０ｃ側では、耐湿保護膜１８の外縁とこれに隣接する露出している樹脂層１７の端面および側壁１０ｃ部分にコーティングするとよい。これにより、図３〜図６に示されるイメージセンサ部１が得られる。

次に、図１２に示されるように貫通孔２１を有するマウント基板２０を用意し、マウント基板２０のイメージセンサ部１の載置面に格子状に絶縁樹脂製の接着材３０を塗布する。この接着材３０塗布は上述したようなＸ−Ｙコーティング装置を用いて行うと、貫通孔２１から離隔した所定の位置に正確に接着材３０を塗布することができ好ましい。

接着材３０を塗布したら、マウント基板２０の載置面にイメージセンサ部１をその第２の表面１０ｄを向けて載置し（図１３参照）、その状態でマウント基板２０を図１４に示されるような装置６へ導入する。この装置６は、導入されたマウント基板２０の上側に面する空間６０と下側に面する空間６１とがマウント基板２０によって分離される構成をとる。そして、下側の空間６１内の空気を排出する真空ポンプ６２を備えている。

マウント基板２０を装置６に導入したら、真空ポンプ６２を作動させて下側の空間６１内を減圧する。マウント基板２０の貫通孔２１は、下側の空間６１に通じているため、この減圧によってイメージセンサ部１の第２の表面１０ｄ側の気圧は、その第１の表面１０ａ側の気圧より低くなる。こうして生じた第１の表面１０ａ側と第２の表面１０ｄ側での気圧差によって、イメージセンサ部１は、マウント基板２０へと押しつけられる。これにより接着材３０は、イメージセンサ部１とマウント基板２０の間に薄く広がる。この状態で接着材３０を硬化させてイメージセンサ部１をマウント基板２０へと固定する。固定後、ボンディングパッド部１４、２２の対応するボンディングパッド同士をワイヤで電気的に接続して、図１、図２に示される放射線イメージセンサ１００を得る。

このように、マウント基板２０に設けた貫通孔２１を利用してイメージセンサ部１の表面と裏面間に気圧差を発生させ、発生した気圧差により、イメージセンサ部１をマウント基板２０へと押しつけて固定するので、イメージセンサ部１の表面（第１の表面１０ａ）上に押圧のための余分なスペースを設ける必要がなく、シンチレータ層１６の形成面をイメージセンサ部１内で最大限確保することができる。このため、同じサイズの光感応部１１に対して、イメージセンサ部１の面積をコンパクトなものとすることができ、放射線イメージセンサ１００のコンパクト化が図れる。さらに、気圧差によってイメージセンサ部１の表面全体を略均一な力でマウント基板２０へと押しつけることができるため、大面積・薄型のイメージセンサ部１を固定する場合でも撓み、歪み、反り等の発生を抑制して受光面の平板性を確保することができる。さらに、シンチレータ層１６に局所的に力が付与されることがないので、シンチレータ層１６が固定に際して損傷することがなく、製品の歩留りも向上する。

また、耐湿保護膜１８の外縁は、三方が樹脂層１７と被覆樹脂層１９で挟み込んで固定されており、他の一方も裏側まで回り込んでマウント基板２０との間に挟み込まれて固定されているので耐湿保護膜１８のはがれを効果的に防止できる。特に、側壁１０ｃ側でマウント基板２０よりイメージセンサ部１を僅かに内側に配置することで、使用中に側壁１０ｃ上の耐湿保護膜１８に余計な力が加わるのを防止して、この部分からのはがれを効果的に抑制することができる。

なお、マウント基板２０がイメージセンサ部１の載置面の外側の領域にも貫通孔２１を有している場合は、その貫通孔２１を予め塞いでおく必要がある。これらの貫通孔２１を塞ぐ方法としては、これらの貫通孔２１を載置面側から気密性のフィルムで覆うか、反対側から気密性のパネル、マスク等で覆えばよい。このようにすると、装置６内で上側の空間６０と下側の空間６１とが貫通孔２１により直接連通されることがなく、両空間６０、６１間に確実に気圧差を発生させることが可能となる。

ここでは、下空間６１を減圧することで、両空間６０、６１に気圧差を発生させたが、イメージセンサ部１側の表面側の気圧が下側の気圧より高くなればその他の方法を利用してもよい。例えば、図１５に示される装置６ａのように、上空間６０ａに気体（例えば、空気）を送り込むポンプ６３を設け、上空間６０内の気体を加圧することで両空間６０、６１間に気圧差を発生させてもよい。さらに、両方を併用して上空間６０内を加圧し、下空間６１内を減圧してもよい。この場合、下空間６１内の気体を上空間６０内へと導いて単独のポンプを用いて加圧と減圧を行うこともできる。また、装置内に両方の空間を設けずとも、加圧または減圧を行う空間６０または６１の一方のみを設け、他方は開放状態としてもよい。また、気体としては、空気に限らず窒素等を用いることもでき、装置６や装置６ａを窒素ボックスの中に入れた上で行うこととしてもよい。

続いて、本実施形態の動作を説明する。マンモグラフィでは、図１６に示されるように被験者９の乳房９０を放射線透過性の２枚のプレート７０、７１で挟み込み、放射線源７５から発せられたＸ線の乳房９０透過画像をプレート７１側に配置した本発明に係る放射線イメージセンサ１００によって撮像する。このとき、被験者９の胴部側に側壁部１０ｃを配置すると、光感応部１１を胴部に近接させることができる。

乳房９０の透過Ｘ線画像を構成する乳房９０を透過したＸ線（放射線）は、プレート７１を透過して、放射線イメージセンサ１００の入射面（耐湿保護膜１８表面）へと入射する。入射したＸ線（放射線）は、耐湿保護膜１８を透過してシンチレータ層１６に達し、シンチレータ層１６で吸収される。シンチレータ層１６は、吸収したＸ線の光量に略比例して所定の波長の光（本実施形態では、波長５７０ｎｍ）を放射（発光）する。

こうしてシンチレータ層１６から放射された光は、光感応部１１へと到達し、各々のフォトダイオードで吸収されて光量に応じた電荷として一定時間蓄積される（光電変換）。この光の光量は入射するＸ線の光量に対応しているから、各々のフォトダイオードに蓄積されている電気信号は、入射するＸ線の光量に対応することになる。つまり、各フォトダイオードには、Ｘ線画像の各画素の輝度に対応する電気信号（以下、各画素の画像信号と呼ぶ。）が得られる。

シフトレジスタ１２によって各フォトダイオードに対応するＭＯＳＦＥＴを操作することで各フォトダイオードの電荷（各画素の画像信号に対応）は、図示していない信号線を通ってチャージアンプアレイ１３へと読み出され、増幅された後にイメージセンサ部１のボンディングパッド部１４から対応するマウント基板２０側のボンディングパッド部２２へと送られ、回路部２４で処理された後に、所定の形式の画像データ信号として出力端子から出力される。この出力信号を基にしてモニター上にＸ線画像を表示したり、所定の記憶装置に格納して保存することができる。

本実施形態の放射線イメージセンサ１００は、その光感応部１１が側壁部１０ｃ近くまで達しているため、乳房９０の根元部分まで撮像を行うことができる。そして、イメージセンサ部１の平板性を確保することができるため、乳房９０全体について歪みのない精度のよいＸ線画像を撮像することができる。そして、胴部に近接する側壁を超えて耐湿保護膜１８が形成され、これがマウント基板２０との間に挟み込まれているため、人体との接触により耐湿保護膜１８が剥がれたり、接触部分から汗や水分が浸入してシンチレータ層１６が劣化するのを確実に防止できる。

また、本発明は、ひとつの基台上に複数個のイメージセンサをタイル状に配置して受光部を連結することで、製造される大面積のイメージセンサに対しても好適である。連結後のイメージセンサにおいて不感領域をできるだけ小さくするためには、その境界部分まで光感応部１１が広がっている必要がある。このような境界部分まで光感応部を有している放射線イメージセンサにおいて、境界部分を超えて裏側まで耐湿保護膜１８を配置しておくと、耐湿保護膜１８のはがれ、損傷を確実に防止できる。

図１７は、このような大面積の放射線イメージセンサの実施形態を示す平面図である。ここでは、２枚のイメージセンサ部１_１、１_２を連結している。さらに、３枚以上のイメージセンサ部１を一列に並べて大画面化したり、２×ｍ列あるいはｍ×ｎ列並べて大画面化しても構わない。

イメージセンサ部１を２×ｍ列（ただしｍは３以上の整数）に並べる場合は、少なくとも四隅に配置される以外のイメージセンサ部１’は、少なくとも３辺の境界部分まで光感応部１１が配置されている構造（図１８参照）を有している必要がある。この場合、耐湿保護膜１８は、この３辺側の側壁を超えて、裏面まで延びるよう形成されている。

また、イメージセンサ部１をｍ×ｎ列（ただしｍ、ｎとも３以上の整数）並べる場合は、さらに中央部分に配置されるイメージセンサ部１”は、表面全体に光感応部１１が配置される構造（図１９参照）を有している必要がある。この場合、耐湿保護膜１８は、全ての側壁を覆うとともに、裏面にまで達している。ただし、裏面全体を覆っている必要はない。そして、電極パッドは背面に設けて、マウント基板２０を貫通する配線を利用して信号を読み出すことが好ましい。もちろん上述した各イメージセンサ部１’、１”は単体でも使用することができることは言うまでもない。なお、図１３〜１５については、製造方法を示した一例であって、図示を簡略化するため、イメージセンサ部１の断面は、図１８、図１９に示されるように少なくとも１組の対向する２辺の境界部分まで、光感応部１１が波と位置されている形態のものを用いた場合を示している。

ここで、耐湿保護膜１８の周縁部の固定は、必ずしも樹脂層１７上へ周縁部を配置することによって行われる形態に限られるものではない。例えば、図２０に示されるように、耐湿保護膜１８の周縁部をイメージセンサ部の第１の表面１０ａに直接密着させ、この周縁部を覆うように、被覆樹脂層１９を設けることで、周縁部を保護して、耐湿保護膜１８の周縁部からのはがれを防止してもよい。また、被覆樹脂層１９を設けず、耐湿保護膜１８を樹脂層１７のみによって固定してもよい。

以上の説明では、耐湿保護膜１８としてパリレン製の単一膜構造の保護膜について説明してきたが、パリレン膜の表面にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属薄膜からなる反射膜を設ければ、シンチレータ層１６から放射された光を光感応部１１へと導き、輝度の高い画像を得ることができる。この金属薄膜の保護のため、さらにその表面にパリレン膜等を施してもよい。

また、上述の実施の形態においては、シンチレータとしてＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられているが、これに限らずＣｓＩ（Ｎａ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＫＩ（Ｔｌ）等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態における、ポリパラキシリレンには、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等を含む。

本発明に係る放射線イメージセンサの第１の実施形態を示す正面図である。 図１の断面図である。 図１の装置のイメージセンサ部の斜視図である。 図３のセンサ部の正面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 図４のVI−VI線断面図である。 図１の放射線イメージセンサの製造工程を説明する図である。 図７に続く製造工程を説明する図である。 図８に続く製造工程を説明する図である。 図９に続く製造工程を説明する図である。 図１０に続く製造工程を説明する図である。 マウント基板の正面図である。 イメージセンサの載置工程を説明する図である。 イメージセンサの載置に用いる装置を説明する図である。 イメージセンサの載置に用いる別の装置を説明する図である。 本発明に係る放射線イメージセンサによるマンモグラフィ撮影を説明する図である。 本発明に係る放射線イメージセンサの別の形態を示す平面図である。 本発明に係る放射線イメージセンサの別のイメージセンサ部の形態を示す図である。 本発明に係る放射線イメージセンサの別のイメージセンサ部の形態を示す図である。 本発明に係る放射線イメージセンサの別のイメージセンサ部の樹脂層の形態を示す図である。

符号の説明

１…イメージセンサ部、６…装置、９…被験者、１０…基板、１１…光感応部、１２…シフトレジスタ、１３…チャージアンプアレイ、１４…ボンディングパッド部、１６…シンチレータ層、１７…樹脂層、１８…耐湿保護膜、１９…被覆樹脂層、２０…マウント基板、２１…貫通孔、２２…ボンディングパッド部、２４…回路部、３０…接着材、５０…カッター、６０…上空間、６１…下空間、６２…真空ポンプ、６３…ポンプ、７０…プレート、７１…プレート、７５…放射線源、９０…乳房、１００…放射線イメージセンサ。

Claims (4)

1. マウント基板上にイメージセンサ部を配置した放射線イメージセンサであって、
   前記イメージセンサ部は、第１の表面と第２の表面とを表裏面とする平板状のセンサ基板と、前記センサ基板の第１の表面上のいずれか一辺に近接して２次元状に配置された複数の光電変換素子からなる受光部と、少なくとも前記受光部表面に堆積され、入射した放射線に応じて前記光電変換素子が検出可能な波長の光を出力するシンチレータと、前記センサ基板の第１の表面上の、前記受光部に近接する辺側を開いて前記シンチレータの前記辺側を除く三方を囲んでコの字状に配置されている樹脂層と、前記シンチレータ表面全体を覆い、前記樹脂層側の３辺は、前記樹脂層まで達している一方、残る前記センサ基板の前記受光部に近接する辺側は、その側壁部を経て前記第２の表面に至る部分まで基板に密着するよう連続して一体に被覆している保護膜と、前記樹脂層まで達した前記保護膜の周縁部を前記樹脂層に固定するとともに、前記受光部に近接する辺側の側壁部においては前記センサ基板に密着して、前記保護膜の周縁部を前記センサ基板に固定している被覆樹脂層と、を備えており、前記第２の表面上の保護膜が前記マウント基板と前記センサ基板で挟み込まれて固定されていることを特徴とする放射線イメージセンサ。
2. 前記マウント基板は、前記イメージセンサの配置面からその裏面に貫通する複数の貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１記載の放射線イメージセンサ。
3. 前記イメージセンサ部は、前記マウント基板上に接着材で固定されており、前記接着材は、前記貫通孔を包囲して配置されていることを特徴とする請求項２記載の放射線イメージセンサ。
4. 前記接着材は、前記マウント基板の前記イメージセンサの配置面上に碁盤目状に配置されていることを特徴とする請求項３記載の放射線イメージセンサ。

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