JP5610520B2 - 放射線検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出装置に関する。

従来、複数の放射線検出素子が２次元マトリクス状に配列した構成を備える放射線検出器が存在する。このような放射線検出器は、２次元の放射線像を検出することが可能でありな、たとえば一回のＸ線照射によって複数のスライス画像を得るマルチスライスＸ線ＣＴ装置などの検出器として用いられる。

米国特許第６１１４７０３号明細書 特開平６−１０９８５５号公報 特開平２−５９６９４号公報

このような放射線検出器では、たとえばシンチレータなどの放射線検出部からの光をフォトダイオードなどの光検出部で検出する。そこで、放射線に対する検出精度を高めるためには、放射線の入射に対する放射線検出部の有効面積を大きくすることが１つの有効な手段である。

本発明の一態様は、個々の放射線検出素子に対する個々の光検出素子の有効面積を大きくすることが可能な放射線検出装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の一態様による放射線検出装置は、放射線の入射を検出する第１検出部と、前記第１検出部への放射線の入射位置を検出する第２検出部と、該第２検出部と電気的に接続された複数の第１端子と、を備える板状の検出基板と、主面上に形成された複数の第２端子を備える配線基板と、前記検出基板を前記配線基板に対して固定する複数の固定部材と、を備える。前記検出基板は、第１の端を前記配線基板に向けた状態で前記配線基板の前記主面に対して実質的に垂直となるように配置される。前記複数の第１端子のうち少なくとも１つは、前記板状の検出基板の第１の主面における前記第１の端側に配置される。前記複数の第１端子のうち他の少なくとも１つは、前記板状の検出基板の前記第１の主面とは反対側の第２の主面における前記第１の端側に配置される。前記複数の固定部材は、前記複数の第１端子と前記複数の第２端子とをそれぞれ電気的に接続しつつ、前記検出基板を前記配線基板に対して固定する。前記第１検出部は、前記検出基板の前記第１の主面に対向配置される。

本発明の一態様によれば、放射線の入射を検出する第１検出部への放射線の入射位置を検出する板状の検出基板を配線基板に対して略垂直に配置することが可能となるため、放射線の検出領域における検出基板の占有面積を低減できる。これにより、放射線の入射に対する第１検出部の有効面積を大きくすることが可能な放射線検出装置を実現することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１による放射線検出装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、本実施の形態１において例示する放射線検出素子アレイの概略構成を示す斜視図である。 図３は、本実施の形態１による検出基板の一方の主面の概略構成を示す斜視図である。 図４は、本実施の形態１による検出基板の他方の主面の概略構成を示す斜視図である。 図５は、本実施の形態１による放射線検出ユニットの端子側の概略構成を示す斜視図である。 図６は、本実施の形態１による配線基板の搭載面の概略構成を示す斜視図である。 図７は、本実施の形態１による配線基板における端子面の概略構成を示す斜視図である。 図８は、本実施の形態１による放射線検出装置の製造方法の一例を説明するための部分斜視図である（その１）。 図９は、本実施の形態１による放射線検出装置の製造方法の一例を説明するための部分斜視図である（その２）。 図１０は、本実施の形態１による放射線検出装置の製造方法の一例を説明するための部分斜視図である（その３）。 図１１は、本実施の形態１の変形例１−１による放射線検出素子アレイの概略構成を示す斜視図である。 図１２は、本実施の形態１の変形例１−１による検出基板の一方の主面の概略構成を示す斜視図である。 図１３は、本実施の形態１の変形例１−１による検出基板の他方の主面の概略構成を示す斜視図である。 図１４は、本実施の形態１の変形例１−２による放射線検出装置の製造方法におけるはんだ付け工程を説明するための模式図である。 図１５は、本実施の形態１の変形例１−２による配線端子およびアノード端子の接続部分の一例を示す部分斜視図である。 図１６は、本発明の実施の形態２による放射線検出装置の製造方法の一例を説明するための部分斜視図である。 図１７は、本実施の形態２において配線基板に検出基板を接続した際の概略構成を示す模式断面図である。 図１８は、本実施の形態２の変形例２による放射線検出装置の製造方法の他の一例を説明するための部分斜視図である。 図１９は、本実施の形態２の変形例２において配線基板に検出基板を接続した際の概略構成を示す模式断面図である。 図２０は、本発明の実施の形態３による配線基板の概略構成を示す斜視図である。 図２１は、本実施の形態３において配線基板に検出基板を接続した際の概略構成を示す模式断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、断面におけるハッチングの一部が省略されている。さらに、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、従って、本発明は例示された数値に限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１による放射線検出装置を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施の形態１による放射線検出装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態１による放射線検出装置１は、上面（これを搭載面ＳＡとする）の端子（不図示）から裏面（これを端子面ＳＢとする）の端子ピン（不図示）までを電気的に接続する配線が内部に形成された配線基板１１と、配線基板１１の搭載面ＳＡに実装された放射線検出ユニット１０と、を備える。放射線検出ユニット１０は、たとえば四角柱の放射線検出素子アレイ１３と板状の検出基板１２とが、放射線検出素子アレイ１３の長手方向と垂直な方向に交互に配列した構成を備える。ただし、交互の配列における一方の端の検出基板１２は、放射線検出素子アレイ１３を保持するためのダミー基板１５に置き換えることができる。

ここで、放射線検出素子アレイ１３の一例を、図面を用いて詳細に説明する。図２は、本実施の形態１において例示する放射線検出素子アレイの概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、放射線検出素子アレイ１３は、複数の放射線検出素子１３１が放射線検出素子アレイ１３の長手方向に沿って一列に配列した構成を備える。各放射線検出素子１３１には、たとえば、ＣＷＯなどの無機結晶や、プラスチックシンチレータなどの有機化合物など、放射線の入射によって蛍光する各種シンチレータを用いることができる。

各放射線検出素子１３１の形状は、たとえば直方体である。ただし、これに限定されず、たとえば円柱形状等、種々変形可能である。また、各放射線検出素子１３１において、放射線が入射した際に発生する光を取り出す面、すなわち光出射面ＳＤは、放射線検出素子１３１へ放射線が入射する面（放射線入射面ＳＣ）に対してたとえば略垂直である。このような構成において、光出射面ＳＤの面積は、たとえば放射線入射面ＳＣの面積よりも大きい。言い換えれば、放射線検出素子１３１は、たとえば放射線入射面ＳＣを上面とした縦長の直方体の形状を備える。これにより、より多くの光を光出射面ＳＤから取り出せる場合がある。

複数の放射線検出素子１３１は、たとえばエポキシ系樹脂等、放射線検出素子１３１が発する光を透過することが可能な透明樹脂１３２によって、一列に配列した状態を維持するようにモールドされている。ただし、これに限定されず、たとえば放射線検出素子１３１の形状に型抜きされた透明の枠に放射線検出素子１３１を嵌め込んだ構成であってもよい。このほか、たとえば放射線検出素子１３１に液体シンチレータを用いた場合では、たとえば一列に配列する容器を備えた石英製等のカートリッジの各容器内に液体シンチレータを封入した構成であってもよい。

一列に配列する複数の放射線検出素子１３１の放射線入射面ＳＣは、同一面側を向いている。同様に、一列に配列する複数の放射線検出素子１３１の光出射面ＳＤは、同一面側を向いている。放射線検出素子アレイ１３の光出射面ＳＤが配列する面には、各放射線検出素子１３１から出射した光を検出する検出基板１２が配設される。

ここで、図３および図４を用いて、本実施の形態１による検出基板１２を説明する。図３は、本実施の形態１による検出基板の一方の主面の概略構成を示す斜視図である。図４は、本実施の形態１による検出基板の他方の主面の概略構成を示す斜視図である。

図３に示すように、検出基板１２は、たとえばシリコンなどよりなる半導体基板１２１に、１つの放射線検出素子アレイ１３が備える放射線検出素子１３１の数に応じた数のフォトダイオード１２２が形成された構成を備える。複数のフォトダイオード１２２は、検出基板１２を放射線検出素子アレイ１３に貼り合わせた際に個々の放射線検出素子１３１と１対１に対向するように、一列に配列している。この構成によれば、いずれのフォトダイオード１２２で放射線の入射が検出されたかを特定することで、放射線検出素子アレイ１３のいずれの放射線検出素子１３１に入射したかを特定することが可能となる。この結果、放射線検出素子アレイ１３への放射線の入射位置を検出することが可能となる。

そこで、これらのアノード１２３には、たとえば放射線検出素子１３１からの光を透過することができる金属または導電体が用いられる。また、アノード１２３は、板状の半導体基板１２１の主面における１つの端に配列する複数のアノード端子１２５に配線１２４を介してそれぞれ電気的に接続される。少なくともアノード端子１２５の表面には、後述するはんだ１６等に対するぬれ性を考慮して、金（Ａｕ）などの金属材料が用いられるとよい。ただし、これに限らず、配線基板１１と検出基板１２との機械的および／または電気的な接続に使用する接着剤に対するぬれ性が高い材料であれば、如何なるものを使用してもよい。

また、アノード端子１２５および配線１２４は、たとえば半導体基板１２１におけるアノード１２３が形成された一方の主面に限らず、アノード１２３が形成された主面と反対側の主面にアノード端子１２５が設けられていてもよい。この場合、配線１２４は、半導体基板１２１を貫通するか半導体基板１２１の端を経由してアノード１２３とアノード端子１２５とを電気的に接続する。

また、図４に示すように、半導体基板１２１におけるアノード１２３が形成された主面と反対側の主面には、複数のフォトダイオード１２２で共通のカソード１２６が設けられる。カソード１２６は、たとえば複数のアノード端子１２５が配列する端側であってカソード１２６が形成された主面と同じ主面に形成された１つ以上のカソード端子１２８に配線１２７を介して電気的に接続される。アノード端子１２５と同様に、少なくともカソード端子１２８の表面には、後述するはんだ１６等に対するぬれ性を考慮して、金（Ａｕ）などの金属材料が用いられるとよい。ただし、これに限らず、配線基板１１と検出基板１２との機械的および／または電気的な接続に使用する接着剤に対するぬれ性が高い材料であれば、如何なるものを使用してもよい。また、アノード１２３が形成された主面にカソード端子１２８が設けられていてもよい。この場合、配線１２７は、半導体基板１２１を貫通するか半導体基板１２１の端を経由してカソード１２６とカソード端子１２８とを電気的に接続する。

つづいて、本実施の形態１による放射線検出ユニット１０の端子側の構成、および、配線基板１１における搭載面ＳＡの構成を、図面を用いて詳細に説明する。図５は、本実施の形態１による放射線検出ユニットの端子側の概略構成を示す斜視図である。図６は、本実施の形態１による配線基板の搭載面の概略構成を示す斜視図である。

まず、図５に示すように、放射線検出ユニット１０は、各放射線検出素子１３１の光出射面ＳＤと各フォトダイオード１２２のアノード１２３とが１対１に対向するように、放射線検出素子アレイ１３と検出基板１２とを交互に貼り合わせた構成を備える。この際、各検出基板１２のアノード端子１２５およびカソード端子１２８が同一の側に揃うように、放射線検出素子アレイ１３と検出基板１２とが組み合わせられる。放射線検出素子アレイ１３と検出基板１２との接合には、たとえばエポキシ系樹脂など、放射線検出素子１３１が発する光を透過することが可能な接着材料を用いることができる。ただし、放射線検出素子アレイ１３と検出基板１２とは、必ずしも互いに固着されていなくてもよい。たとえば、放射線検出素子アレイ１３と検出基板１２とを光学グリースを用いて光学的に連続させつつ貼り合わせてもよい。

一方、図６に示すように、配線基板１１の搭載面ＳＡには、２次元マトリクス状に配列する複数の配線端子１１１および複数のアース端子１１２が設けられる。配線端子１１１は、搭載面ＳＡに搭載された放射線検出ユニット１０のアノード端子１２５とたとえば１対１に接続される。アース端子１１２は、同じく搭載面ＳＡに搭載された放射線検出ユニット１０のカソード端子１２８とたとえば１対１に接続される。各配線端子１１１およびアノード端子１２５、ならびに、各アース端子１１２およびカソード端子１２８は、それぞれたとえばはんだ１６等の接着性を備えた導電性材料によって接続される。これにより、各端子間が電気的に接続されるとともに、各検出基板１２が配線基板１１に固着される。この結果、放射線検出ユニット１０が、配線基板１１に対して機械的および電気的に接続される。ただし、これに限らず、端子間の電気的な接続とは別に、絶縁性の接着剤を用いて放射線検出ユニット１０を配線基板１１に固着してもよい。

また、図７は、本実施の形態１による配線基板における端子面の概略構成を示す斜視図である。図７に示すように、配線基板１１の端子面ＳＢには、これの搭載面ＳＡに設けられた配線端子１１１およびアース端子１１２とたとえば１対１に対応する外部端子である端子ピン１１３が設けられる。これらの端子ピン１１３は、たとえば不図示の回路基板等に設けられたソケットに差し込むことができる。

以上のような構成において、放射線が放射線入射面ＳＣから各放射線検出素子１３１に入射すると、各放射線検出素子１３１は、入射した放射線のエネルギーや量に応じた光を放射する。この放射された光は、光出射面ＳＤから出射し、この光出射面ＳＤに対向配置されたフォトダイオード１２２に入射する。フォトダイオード１２２は、入射した光を光電変換することで、放射線検出素子１３１から入射した光の量に応じた電流信号を発生する。この電流信号は、配線１２４、アノード端子１２５、配線端子１１１および配線基板１１内の配線（不図示）を介して、配線基板１１の端子面ＳＢに設けられた端子ピン１１３に伝達され、この端子ピン１１３から不図示の検出回路へ入力される。この結果、検出回路において、いずれの放射線検出素子１３１にどの程度のエネルギーおよび量の放射線が入射したかが検出される。

つづいて、本実施の形態１による放射線検出装置１の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。図８〜図１０は、本実施の形態１による放射線検出装置の製造方法の一例を説明するための部分斜視図である。なお、本実施の形態１による放射線検出装置１の製造方法では、配線基板１１に対して検出基板１２を機械的および物理的に接続する工程と、検出基板１２に対して放射線検出素子アレイ１３を接着する工程とを、交互に所定回数繰り返す。

具体的には、まず、図８に示すように、配線基板１１に対して略垂直に検出基板１２を配置する。この際、検出基板１２の各アノード端子１２５が配線基板１１の各配線端子１１１に、ならびに、検出基板１２の各カソード端子１２８が配線基板１１の各アース端子１１２に、それぞれ位置整合されるように、検出基板１２を配線基板１１に対して配置する。ただし、アノード端子１２５と配線端子１１１とは、接触していなくともよい。つづいて、アノード端子１２５と配線端子１１１とが電気的および機械的に接続されるように、たとえば既存のはんだ付けロボットを用いてハンダ付けを行う。このはんだ付け工程では、アノード端子１２５と配線端子１１１との接触部または近接部に、はんだ付けロボットのノズル１６０先端から溶融したはんだ１６が圧出される。その後、はんだ１６が固化することで、検出基板１２と配線基板１１とが電気的および機械的に接続される。

図８を用いて説明したはんだ付けを、１つの検出基板１２の全てのアノード端子１２５およびカソード端子１２８に対して行うと、つぎに、はんだ１６が固化するまで冷めた後、図９に示すように、配線基板１１の搭載面ＳＡに、放射線検出素子アレイ１３の各放射線検出素子１３１を検出基板１２の各フォトダイオード１２２に位置合わせするためのガラスビーズなどのスペーサ１４を載置する。つづいて、放射線検出素子アレイ１３と固定済み検出基板１２との接触面に、たとえばエポキシ系樹脂など、放射線検出素子１３１が発する光を透過することが可能な接着材１７を塗布し、つづいて、放射線検出素子アレイ１３をスペーサ１４に載せつつ、接着剤１７によって検出基板１２に接着させる。これにより、固定済み検出基板１２と対をなす放射線検出素子アレイ１３が、検出基板１２および配線基板１１に対して固定される。なお、接着剤１７を塗布する面は、放射線検出素子アレイ１３の面であっても、検出基板１２の面であっても、その両方であってもよい。また、検出基板１２と放射線検出素子アレイ１３との接触面全体に接着材１７を塗布する必要はなく、その一部であってもよい。

以上のように、ペアとなる検出基板１２および放射線検出素子アレイ１３を配線基板１１に対して固定すると、つぎに、図１０に示すように、検出基板１２と固定済みの放射線検出素子アレイ１３との接触面に接着材１７を塗布し、つづいて、図８と同様に、各端子同士が位置整合されるように、検出基板１２を配線基板１１の搭載面ＳＡに載置する。つづいて、図８と同様に、アノード端子１２５と配線端子１１１とが電気的および機械的に接続されるように、たとえば既存のはんだ付けロボットを用いてハンダ付けを行う。

その後、図９を用いて説明した工程と図１０に示した工程とを交互に繰り返すことで、所定数の検出基板１２と放射線検出素子アレイ１３とを配線基板１１に接続する。ただし、最後に放射線検出素子アレイ１３に接合される基板は、たとえば放射線検出素子アレイ１３を保持するためのダミー基板１５である。このダミー基板１５は、たとえば絶縁性の接着剤を用いて配線基板１１に固着される。その他、配線基板１１に対して検出基板１２および放射線検出素子アレイ１３を固定する際、検出基板１２および／または放射線検出素子アレイ１３の長手方向における一端または両端を、たとえばガラス基板の部材で支持してもよい。

（変形例１−１）
また、上述の実施の形態１による放射線検出素子アレイは、同一もしくは異なる種類の放射線検出素子が２列以上に配列した構成であってもよい。図１１は、本実施の形態１の変形例１−１による放射線検出素子アレイの概略構成を示す斜視図である。図１２は、本実施の形態１の変形例１−１による検出基板の一方の主面の概略構成を示す斜視図である。図１３は、本実施の形態１の変形例１−１による検出基板の他方の主面の概略構成を示す斜視図である。

図１１に示すように、本変形例１−１による放射線検出素子アレイ２３は、放射線検出素子アレイ２３の長手方向に沿って上段に一列に配列する複数の放射線検出素子２３１ａと、同じく放射線検出素子アレイ２３の長手方向に沿って下段に一列に配列する複数の放射線検出素子２３１ｂと、を備える。複数の放射線検出素子２３１ａおよび２３１ｂは、放射線検出素子アレイ１３と同様、たとえばエポキシ系樹脂等、放射線検出素子２３１ａおよび２３１ｂが発する光を透過することが可能な透明樹脂２３２によって、一列に配列した状態を維持するようにモールドされている。上段の放射線検出素子２３１ａの個数と、下段の放射線検出素子２３１ｂの個数とは、たとえば同じである。言い換えれば、放射線検出素子アレイ２３は、たとえば、上下一対の放射線検出素子２３１ａおよび２３１ｂが横方向に一列に配列した構成を備える。なお、放射線検出素子２３１ａおよび２３１ｂは、互いに同種であっても異種であってもよい。

以上のような放射線検出素子アレイ２３に対し、放射線は、まず、上段の放射線検出素子２３１ａに入射し、放射線検出素子２３１ａを蛍光させる。ただし、放射線は、エネルギー等によっては放射線検出素子２３１ａを通過し、下段の放射線検出素子２３１ｂに入射してこれを蛍光させる。

一方、本変形例１−１による検出基板２２は、図１２に示すように、たとえばシリコンなどによる半導体基板２２１に、放射線検出素子２３１ａおよび２３１ｂの対の数に応じた数のフォトダイオード対２２２が形成された構成を備える。各フォトダイオード対２２２は、上下一対の放射線検出素子２３１ａおよび２３１ｂそれぞれと対応する上下一対のフォトダイオードを備える。上段のフォトダイオードのアノード２２３ａは、板状の半導体基板２２１の主面における１つの端に配列する複数のアノード端子２２５ａに配線２２４ａを介してそれぞれ電気的に接続される。同様に、下段のフォトダイオードのアノード２２３ｂは、アノード端子２２５ａが配列する端と同じ端にアノード端子２２５ａとともに一列に配列する複数のアノード端子２２５ｂに配線２２４ｂを介してそれぞれ電気的に接続される。アノード端子２２５ａとアノード端子２２５ｂとは、交互に配列していなくてもよい。また、少なくともアノード端子２２５ａおよび２２５ｂの表面には、アノード端子１２５と同様に、はんだ１６等に対するぬれ性を考慮して、金（Ａｕ）などの金属材料が用いられるとよい。ただし、これに限らず、配線基板と検出基板２２との機械的および／または電気的な接続に使用する接着剤に対するぬれ性が高い材料であれば、如何なるものを使用してもよい。その他の構成は、たとえば放射線検出素子アレイ１３と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

また、図１３に示すように、半導体基板２２１におけるアノード２２４ａおよび２２４ｂが形成された主面と反対側の主面には、上段のフォトダイオードで共通のカソード２２６ａと、下段のフォトダイオードで共通のカソード２２６ｂとが、それぞれ設けられる。カソード２２６ａおよび２２６ｂは、たとえば複数のアノード端子２２５ａおよび２２５ｂが配列する端側であってカソード２２６ａおよび２２６ｂが形成された主面と同じ主面に形成された１つ以上のカソード端子２２８ａまたは２２８ｂに、それぞれ配線２２７ａまたは２２７ｂを介して電気的に接続される。アノード端子２２５ａおよび２２５ｂと同様に、少なくともカソード端子２２８ａおよび２２８ｂの表面には、はんだ１６等に対するぬれ性を考慮して、金（Ａｕ）などの金属材料が用いられるとよい。ただし、これに限らず、配線基板１１と検出基板１２との機械的および／または電気的な接続に使用する接着剤に対するぬれ性が高い材料であれば、如何なるものを使用してもよい。その他の構成は、たとえば検出基板１２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

（変形例１−２）
また、検出基板のアノード端子および／またはカソード端子と配線基板の配線端子および／またはアース端子との電気的および機械的な接続には、マイクロソルダリング技術を用いることもできる。図１４は、本実施の形態１の変形例１−２による放射線検出装置の製造方法におけるはんだ付け工程を説明するための模式図である。

図１４に示すように、検出基板１２を配線基板１１にはんだ付けする工程では、マイクロソルダリング装置３０が用いられる。マイクロソルダリング装置３０は、たとえば、溶融したはんだをたとえば直径が８０μｍ程度のマイクロソルダボール３６としてはんだ供給管３２へ供給するマイクロソルダボール供給機構３１を備える。はんだ供給管３２の先端には、マイクロソルダボール３６を吐出するノズル３３が設けられる。はんだ供給管３２の内部空間は、ノズル３３内部の空洞に連結している。ノズル３３内部の空洞には、上流からたとえば窒素（Ｎ_２）ガスが供給される。これにより、ノズル３３内部に供給されたマイクロソルダボール３６がノズル３３先端から不図示のステージへ向けて押出される。

マイクロソルダリング装置３０のステージ上には、配線基板１１が検出基板１２と略垂直に組み合わされた状態で載置される。配線基板１１は、たとえば、配線端子１１１とアノード端子１２５と接触または近接部分あるいはアース端子１１２とカソード端子１２８との接触または近接部分がノズル３３の先端を向くように、ステージ上面ＳＦに対して傾いた状態で支持される。これにより、ノズル３３先端から吐出したマイクロソルダボール３６がアノード端子１２５と配線端子１１１との両方に付着し、固化したマイクロソルダボール３６によって検出基板１２が配線基板１１に機械的および電気的に接続される。

また、図１５は、本変形例１−２による配線端子およびアノード端子の接続部分の一例を示す部分斜視図である。図１５に示すように、各配線端子１１１およびアノード端子１２５、および／または、各アース端子１１２およびカソード端子１２８は、複数（たとえば２つ）のマイクロソルダボール３６によって機械的および電気的に接続されてもよい。これにより、各端子間の接続をより確実なものとすることができるとともに、検出基板１２と配線基板１１との接続強度を向上することが可能となる。

＜実施の形態２＞
つぎに、本発明の実施の形態２による放射線検出装置を、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態２では、リフロー方式にて配線基板に検出基板を電気的および機械的に接続する。図１６は、本実施の形態２による放射線検出装置の製造方法の一例を説明するための部分斜視図である。図１７は、本実施の形態２において配線基板に検出基板を接続した際の概略構成を示す模式断面図である。なお、本実施の形態１では、上述した実施の形態１と同様の配線基板、検出基板および放射線検出素子アレイを用いた場合を例に挙げる。

図１６に示すように、本実施の形態２では、組み立て前の配線基板１１の配線端子１１１およびアース端子１１２、ならびに、組み立て前の検出基板１２のアノード端子１２５およびカソード端子１２８に、それぞれ、はんだ４６をあらかじめ塗布しておく。ただし、はんだ４６に限らず、その他の熱可塑性の導電性材料や、紫外線などの光の照射によって硬化する導電性樹脂など、種々の導電性接着材料を用いることができる。

はんだ４６が予め塗布された検出基板１２は、同じくはんだ４６が予め塗布された配線基板１１に対して、各配線端子１１１のはんだ４６とアノード端子１２５のはんだ４６とが接触し且つ各アース端子１１２のはんだ４６とカソード端子１２８のはんだ４６とが接触するように載置される。このように組み合わせられた配線基板１１および検出基板１２は、リフロー処理される。これにより、各端子のはんだ４６が溶融して結合し、その後、冷めることにより固化する。この結果、図１７に示すように、固定したはんだ４６によって、検出基板１２が配線基板１１に対して電気的および機械的に接続される。

つづいて、上述の実施の形態１において図９を用いて説明した工程と同様の工程を用いて、配線基板１１に放射線検出素子アレイ１３を搭載し、その後、同様の工程を交互に繰り返すことで、所定数の検出基板１２と放射線検出素子アレイ１３とを配線基板１１に接続する。ただし、最後に放射線検出素子アレイ１３に接合される基板は、たとえば放射線検出素子アレイ１３を保持するためのダミー基板１５であってもよい。このダミー基板１５は、たとえば絶縁性の接着剤を用いて配線基板１１に固着されてもよい。また、配線基板１１に対して検出基板１２および放射線検出素子アレイ１３を固定する際、検出基板１２および／または放射線検出素子アレイ１３の長手方向における一端または両端を、たとえばガラス基板の部材で支持してもよい。その他の構成および製造方法は、たとえば上述した実施の形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

（変形例２）
また、リフロー方式を用いた配線基板と検出基板との他の接続方法を、以下に本実施の形態２の変形例２として、図面を用いて詳細に説明する。図１８は、本実施の形態２の変形例２による放射線検出装置の製造方法の他の一例を説明するための部分斜視図である。図１９は、本実施の形態２の変形例２において配線基板に検出基板を接続した際の概略構成を示す模式断面図である。

図１８に示すように、本変形例２では、たとえば組み立て前の検出基板１２のアノード端子１２５およびカソード端子１２８に、突起状のバンプ５６を形成しておく。バンプ５６は、たとえば金バンプを複数積み重ねたものを使用してもよい。ただし、これに限定されず、たとえばバンプ５６をアノード端子１２５およびカソード端子１２８に対するぬれ性が高い導電性材料を用いて構成することもできる。または、棒状の導電性部材よりなるバンプをはんだや導電性接着剤などでアノード端子１２５およびカソード端子１２８それぞれに接着した構成であってもよい。

バンプ５６が各端子に設けられた検出基板１２は、配線基板１１の各端子に予め塗布されているはんだ４６にバンプ５６が接触するように、配線基板１１の搭載面ＳＡに載置される。このように組み合わせられた配線基板１１および検出基板１２は、リフロー処理される。これにより、配線基板１１側のはんだ４６が溶融してバンプ５６と密着し、その後、冷めることにより固化する。この結果、図１９に示すように、固化したはんだ４６がバンプ５６を固定することで、検出基板１２が配線基板１１に対して電気的および機械的に接続される。

つづいて、上述の実施の形態１において図９を用いて説明した工程と同様の工程を用いて、配線基板１１に放射線検出素子アレイ１３を搭載し、その後、同様の工程を交互に繰り返すことで、所定数の検出基板１２と放射線検出素子アレイ１３とを配線基板１１に接続する。ただし、最後に放射線検出素子アレイ１３に接合される基板は、たとえば放射線検出素子アレイ１３を保持するためのダミー基板１５であってもよい。このダミー基板１５は、たとえば絶縁性の接着剤を用いて配線基板１１に固着されてもよい。また、配線基板１１に対して検出基板１２および放射線検出素子アレイ１３を固定する際、検出基板１２および／または放射線検出素子アレイ１３の長手方向における一端または両端を、たとえばガラス基板の部材で支持してもよい。その他の構成および製造方法は、たとえば上述した実施の形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３による放射線検出装置を、図面を用いて詳細に説明する。図２０は、本実施の形態３による配線基板の概略構成を示す斜視図である。図２１は、本実施の形態３において配線基板に検出基板を接続した際の概略構成を示す模式断面図である。なお、以下の説明において、上述の実施の形態またはその変形例と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

図２０に示すように、本実施の形態３では、配線基板１１の搭載面ＳＡに検出基板１２の一部が差し込まれるスリット１１６、および、ダミー基板１５が差し込まれるスリット１１７が設けられている。そこで、検出基板１２のアノード端子１２５およびカソード端子１２８は、端からスリット１１６の深さ程度離れた位置に設けられる。言い換えれば、図２１に示すように、検出基板１２のアノード端子１２５およびカソード端子１２８が配列する端には、スリット１１６へ嵌め込むための領域１２９が確保されている。その他の構成は、上述の実施の形態またはその変形例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

以上のような、上記した実施の形態またはその変形例によれば、放射線検出素子アレイへの放射線の入射位置を検出する板状の検出基板を配線基板に対して略垂直に配置することが可能となる。このため、放射線の入射面に対して検出基板が占める割合を低減できる。これにより、放射線の入射に対する放射線検出素子の有効面積を大きくすることが可能となる。

また、上記実施の形態およびその変形例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。例えば各実施の形態に対して適宜例示した変形例は、他の実施の形態に対して適用することも可能であることは言うまでもない。

１ 放射線検出装置
１０ 放射線検出ユニット
１１ 配線基板
１２ 検出基板
１３ 放射線検出素子アレイ
１４ スペーサ
１５ ダミー基板
１６、４６ はんだ
１７ 接着材
２２ 検出基板
２３ 放射線検出素子アレイ
３０ マイクロソルダリング装置
３１ マイクロソルダボール供給機構
３２ はんだ供給管
３３ ノズル
３６ マイクロソルダボール
５６ バンプ
１１１ 配線端子
１１２ アース端子
１１３ 端子ピン
１２１ 半導体基板
１２２ フォトダイオード
１２３ アノード
１２４ 配線
１２５ アノード端子
１２６ カソード
１２７ 配線
１２８ カソード端子
１２９ 領域
１３１ 放射線検出素子
１３２ 透明樹脂
１６０ ノズル
２２１ 半導体基板
２２２ フォトダイオード対
２２３ａ、２２３ｂ アノード
２２４ａ、２２４ｂ 配線
２２５ａ、２２５ｂ アノード端子
２２６ａ、２２６ｂ カソード
２２７ａ、２２７ｂ 配線
２２８ａ、２２８ｂ カソード端子
２３１ａ、２３１ｂ 放射線検出素子
２３２ 透明樹脂
ＳＡ 搭載面
ＳＢ 端子面
ＳＣ 放射線入射面
ＳＤ 光出射面
ＳＥ 光入射面
ＳＦ ステージ上面

Claims (10)

1. 放射線の入射を検出する第１検出部と、
   前記第１検出部への放射線の入射位置を検出する第２検出部と、該第２検出部と電気的に接続された複数の第１端子と、を備える板状の検出基板と、
   主面上に形成された複数の第２端子を備える配線基板と、
   前記検出基板を前記配線基板に対して固定する複数の固定部材と、
   を備え、
   前記検出基板は、第１の端を前記配線基板に向けた状態で前記配線基板の前記主面に対して実質的に垂直となるように配置され、
   前記複数の第１端子のうち少なくとも１つは、前記板状の検出基板の第１の主面における前記第１の端側に配置され、
   前記複数の第１端子のうち他の少なくとも１つは、前記板状の検出基板の前記第１の主面とは反対側の第２の主面における前記第１の端側に配置され、
   前記複数の固定部材は、前記複数の第１端子と前記複数の第２端子とをそれぞれ電気的に接続しつつ、前記検出基板を前記配線基板に対して固定し、
   前記第１検出部は、前記検出基板の前記第１の主面に対向配置されたことを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記複数の固定部材は、それぞれ伝導性を有し、前記複数の第１端子および前記複数の第２端子とそれぞれ接触することで、前記複数の第１端子と前記複数の第２端子とをそれぞれ電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記検出基板は、当該検出基板の長手方向に配列する複数の前記第２検出部を備え、
   前記第１の端は、前記検出基板の前記長手方向と実質的に平行である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出装置。
4. 前記配線基板の前記主面に対して垂直な方向に各主面が平行となるように配列する複数の前記検出基板と、
   それぞれが各検出基板の前記主面に対向配置された複数の前記第１検出部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
5. 前記第１検出部は、それぞれ放射線の入射を検出する一列に配列した複数の検出素子を備え、
   前記第２検出部は、前記複数の検出素子のいずれに放射線が入射したかを検出することで前記放射線の入射位置を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
6. 前記固定部材は、はんだよりなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
7. 前記固定部材は、マイクロソルダボールであることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
8. 前記複数の第１端子および前記複数の第２端子のうち少なくとも１つの表面は、金よりなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
9. 前記第１検出部は、シンチレータよりなり、
   前記第２検出部は、フォトダイオードよりなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
10. 前記配線基板の前記検出基板が配置される面には、スリットが形成され、
    前記検出基板は、前記第１の端側の一部が前記スリットに嵌め込まれていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の放射線検出装置。

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