JP4364514B2 - 配線基板、及びそれを用いた放射線検出器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号を導く導電路が設けられた配線基板、及びそれを用いた放射線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴ用センサなどに用いられる放射線検出器として、フォトダイオードアレイなどの半導体光検出素子アレイに対して、その光入射面上にシンチレータを設置した構成の検出器がある。このような放射線検出器において、検出対象となるＸ線、γ線、荷電粒子線などの放射線がシンチレータに入射すると、シンチレータ内で放射線によってシンチレーション光が発生する。そして、このシンチレーション光を半導体光検出素子で検出することによって、放射線が検出される。
【０００３】
また、光検出素子アレイに対して、それぞれの光検出素子から出力される検出信号の信号処理を行うため、信号処理素子が設けられる。この場合、光検出素子と信号処理素子とを電気的に接続する構成としては、様々な配線によって接続する構成や、配線基板に設けられた導電路を介して接続する構成などを用いることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３０４６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した放射線検出器では、通常、シンチレータに入射した放射線のうちの一部は、シンチレータ及び光検出素子アレイを透過する。これに対して、シンチレータ、光検出素子アレイ、配線基板、及び信号処理素子が、所定の配列方向に沿って配置された構成では、シンチレータ等を透過した放射線が配線基板を介して配列方向の下流側にある信号処理素子に入射してしまうという問題が生じる。このように、信号処理素子に放射線が入射すると、信号処理素子に放射線ダメージが生じ、放射線検出器の信頼性や寿命が劣化する原因となる。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、放射線の透過が抑制される配線基板、及びそれを用いた放射線検出器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による配線基板は、信号入力面と信号出力面との間で電気信号を導く導電路が設けられた配線基板であって、（１）放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料から形成され貫通孔が設けられたガラス基板、及び貫通孔に設けられ入力面と出力面との間を電気的に導通して導電路として機能する導電性部材を有してそれぞれ構成された、信号入力面側の第１配線基板と、信号出力面側で第１配線基板に接続された第２配線基板とを少なくとも備え、（２）信号入力面から信号出力面へと向かう導電方向からみて、第１配線基板での貫通孔の位置と、第２配線基板での貫通孔の位置とが異なるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記した配線基板においては、放射線検出器での放射線検出手段と信号処理手段との電気的な接続などに用いられる配線基板を、所定のガラス基板を有する２つの配線基板から構成している。そして、第１、第２配線基板にそれぞれ設けられる導電路の貫通孔について、貫通孔同士が互いに異なる位置としている。
【０００９】
このような構成によれば、第１、第２配線基板に貫通孔がない部位では、そのガラス材料により、信号入力面から信号出力面へと放射線が透過することが抑制される。また、第１、第２配線基板の一方に貫通孔がある部位でも、他方には貫通孔がない構成となっている。すなわち、配線基板のいずれの部位でも、２つの配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、放射線の透過が全体で抑制される配線基板が実現される。
【００１０】
配線基板に用いられるガラス材料については、第１配線基板及び第２配線基板のそれぞれは、鉛を含有するガラス材料から形成されていることが好ましい。これにより、配線基板での放射線の透過を効果的に抑制することができる。また、放射線遮蔽機能を有する他のガラス材料からなる基板を用いても良い。
【００１１】
また、配線基板における導電路の構成については、第１配線基板及び第２配線基板のそれぞれでの導電性部材は、ガラス基板に設けられた貫通孔の内壁に形成されて設けられていることを特徴とする。あるいは、導電性部材は、ガラス基板に設けられた貫通孔の内部に充填されて設けられていることを特徴とする。これらの導電性部材を導電路として用いることにより、信号入力面と信号出力面との間で、電気信号を好適に伝達することができる。
【００１２】
また、第１配線基板及び第２配線基板のそれぞれでのガラス基板は、両端が開口した中空状のガラス部材が複数互いに融着されて一体形成されることにより複数の貫通孔が設けられたガラス基板であることが好ましい。また、これ以外の構成の基板を用いても良い。
【００１３】
本発明による放射線検出器は、（１）入射された放射線を検出して検出信号を出力する放射線検出手段と、（２）放射線検出手段からの検出信号を処理する信号処理手段と、（３）信号入力面と信号出力面との間で検出信号を導く導電路が設けられた上記した配線基板を有し、放射線検出手段及び信号処理手段がそれぞれ信号入力面及び信号出力面に接続された配線基板部とを備え、（４）放射線検出手段、配線基板部、及び信号処理手段は、配線基板での導電方向と略一致する所定の配列方向に沿ってこの順で配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記した放射線検出器においては、放射線検出手段と信号処理手段とを電気的に接続して電気信号である検出信号を伝達する配線基板部として、第１、第２配線基板を有する上記構成の配線基板を用いている。このような構成によれば、配線基板部のいずれの部位でも、２つの配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在する。これにより、放射線の透過が全体で抑制されて、放射線ダメージによる信頼性や寿命の劣化が抑制される放射線検出器が実現される。
【００１５】
放射線検出手段の構成については、放射線検出手段は、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータと、シンチレータからのシンチレーション光を検出する半導体光検出素子とを有する構成を用いることができる。あるいは、放射線検出手段は、入射された放射線を検出する半導体検出素子を有する構成を用いても良い。
【００１６】
また、配線基板部と放射線検出手段、及び配線基板部と信号処理手段、の少なくとも一方は、バンプ電極を介して電気的に接続されていることが好ましい。このような金属バンプ電極を電気的接続手段として用いることにより、各部を好適に電気的に接続することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による配線基板、及びそれを用いた放射線検出器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１８】
図１は、本発明による配線基板、及び放射線検出器の一実施形態の断面構造を示す側面断面図である。また、図２は、図１に示した配線基板、及び放射線検出器の構成を、各構成要素を分解して示す斜視図である。なお、以下の各図においては、説明の便宜のため、図１及び図２に示すように、放射線が入射する方向に沿った軸をｚ軸、このｚ軸に直交する２軸をｘ軸、ｙ軸とする。ここでは、ｚ軸の負の方向が、配線基板での信号入力面から信号出力面へと向かう導電方向、及び放射線検出器での各構成要素の配列方向となっている。
【００１９】
図１に示した放射線検出器は、放射線検出部１と、配線基板部２と、信号処理部３とを備えている。これらは、図２に示すように、所定の配列方向に沿って上流側（図中の上側）から下流側（下側）へとこの順で配置されている。
【００２０】
放射線検出部１は、本放射線検出器に検出対象として入射されたＸ線、γ線、荷電粒子線などの放射線を検出し、それに対応する電気信号である検出信号を出力する検出手段である。本実施形態においては、放射線検出部１は、シンチレータ１０、及びフォトダイオードアレイ１５を有して構成されている。
【００２１】
シンチレータ１０は、放射線検出部１の上流側部分を構成しており、その上面１０ａが、本放射線検出器における放射線入射面となっている。このシンチレータ１０は、入射面１０ａから放射線が入射することにより所定波長のシンチレーション光を発生する。
【００２２】
フォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）１５は、放射線検出部１の下流側部分を構成している。このＰＤアレイ１５は、シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する半導体光検出素子であるフォトダイオード（ＰＤ）が複数個配列された光検出素子アレイである。また、シンチレータ１０の下面である光出射面１０ｂと、ＰＤアレイ１５の上面である光入射面１５ａとは、シンチレーション光を透過させる光学接着剤１１を介して光学的に接続されている。
【００２３】
図２においては、ＰＤアレイ１５の構成例として、ｘ軸及びｙ軸を配列軸として４×４＝１６個のフォトダイオード１６が２次元に配列されるように形成されたＰＤアレイを示している。また、ＰＤアレイ１５の下面１５ｂは、各フォトダイオード１６からの検出信号を出力するための信号出力面となっている。この下面１５ｂには、検出信号出力用の電極である１６個のバンプ電極１７が、各フォトダイオード１６に対応するように４×４に配列されて設けられている。
【００２４】
放射線検出部１の下流側には、配線基板部２が設置されている。本実施形態においては、配線基板部２は、第１配線基板２０、及び第２配線基板２５の２つの配線基板を積層して構成され、信号入力面と信号出力面との間で電気信号を導く導電路が設けられた配線基板を有して構成されている。これらの配線基板２０、２５では、いずれも、放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料から形成されたガラス基板が基板として用いられている。このようなガラス材料としては、例えば、鉛を含有する鉛ガラスを用いることが好ましい。
【００２５】
第１配線基板２０は、配線基板部２に用いられている配線基板の上流側部分を構成している。ここで、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第１配線基板２０の構成を示す平面図であり、図３（ａ）はその上面である入力面２０ａを、また、図３（ｂ）は下面である出力面２０ｂをそれぞれ示している。この第１配線基板２０では、その入力面２０ａが、配線基板部２の全体としての信号入力面となっている。
【００２６】
第１配線基板２０を構成するガラス基板には、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間に、複数の貫通孔２０ｃが形成されている。また、それぞれの貫通孔２０ｃに対して、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間を電気的に導通して、導電路として機能する導電性部材２１が設けられている。本実施形態においては、ＰＤアレイ１５の構成に対応して、４×４＝１６個の貫通孔２０ｃ及び導電性部材２１が設けられている。これらの貫通孔２０ｃ及び導電性部材２１は、図３（ｂ）に示すように、ＰＤアレイ１５におけるバンプ電極１７と同一のピッチＳ1で形成されている。
【００２７】
導電性部材２１は、具体的には、貫通孔２０ｃの内部に形成された導通部２１ｃと、入力面２０ａ上で貫通孔２０ｃの外周部に導通部２１ｃと連続するように形成された入力部２１ａと、出力面２０ｂ上で貫通孔２０ｃの外周部に導通部２１ｃと連続するように形成された出力部２１ｂとから構成されている。
【００２８】
第１配線基板２０の入力面２０ａ上には、図３（ａ）に示すように、導電性部材２１の入力部２１ａに加えて電極パッド２２が形成されている。この電極パッド２２は、ＰＤアレイ１５の出力面１５ｂ上のバンプ電極１７に対応する位置に設けられている。また、電極パッド２２は、配線２３を介して対応する導電性部材２１の入力部２１ａと電気的に接続されている。これにより、ＰＤアレイ１５での検出信号を出力するフォトダイオード１６は、バンプ電極１７及び電極パッド２２を介して、第１配線基板２０での導電路である導電性部材２１に電気的に接続される。
【００２９】
一方、第２配線基板２５は、配線基板部２に用いられている配線基板の下流側部分を構成している。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第２配線基板２５の構成を示す平面図であり、図４（ａ）はその上面である入力面２５ａを、また、図４（ｂ）は下面である出力面２５ｂをそれぞれ示している。この第２配線基板２５では、その出力面２５ｂが、配線基板部２の全体としての信号出力面となっている。
【００３０】
第２配線基板２５を構成するガラス基板には、入力面２５ａと出力面２５ｂとの間に、複数の貫通孔２５ｃが形成されている。また、それぞれの貫通孔２５ｃに対して、入力面２５ａと出力面２５ｂとの間を電気的に導通して、導電路として機能する導電性部材２６が設けられている。本実施形態においては、第１配線基板２０と同様に、ＰＤアレイ１５の構成に対応して、４×４＝１６個の貫通孔２５ｃ及び導電性部材２６が設けられている。
【００３１】
ここで、これらの貫通孔２５ｃ及び導電性部材２６は、図４（ｂ）に示すように、ＰＤアレイ１５におけるバンプ電極１７、及び第１配線基板２０における貫通孔２０ｃ及び導電性部材２１とは異なり、ピッチＳ1よりも小さいピッチＳ2で形成されている。これにより、配線基板部２での第１配線基板２０及び第２配線基板２５からなる配線基板は、信号入力面から信号出力面へと向かうそれらの面に垂直な導電方向からみて、第１配線基板２０での貫通孔２０ｃの位置と、第２配線基板２５での貫通孔２５ｃの位置とが互いに異なる構成となっている。なお、配線基板における導電方向は、図２に示すように、放射線検出器における各構成要素の配列方向と略一致している。
【００３２】
導電性部材２６は、具体的には、貫通孔２５ｃの内部に形成された導通部２６ｃと、入力面２５ａ上で貫通孔２５ｃの外周部に導通部２６ｃと連続するように形成された入力部２６ａと、出力面２５ｂ上で貫通孔２５ｃの外周部に導通部２６ｃと連続するように形成された出力部２６ｂとから構成されている。
【００３３】
第２配線基板２５の入力面２５ａ上には、図４（ａ）に示すように、導電性部材２６の入力部２６ａに加えてバンプ電極２７が形成されている。このバンプ電極２７は、第１配線基板２０の出力面２０ｂ上の出力部２１ｂに対応する位置に設けられている。また、バンプ電極２７は、配線２８を介して対応する導電性部材２６の入力部２６ａと電気的に接続されている。これにより、第１配線基板２０での検出信号を伝達する導電路である導電性部材２１は、その出力部２１ｂ及びバンプ電極２７を介して、第２配線基板２５での導電路である導電性部材２６に電気的に接続される。
【００３４】
また、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上には、図４（ｂ）に示すように、導電性部材２６の出力部２６ｂに加えて電極パッド２９が形成されている。この電極パッド２９は、後述するハウジング４０との接続に用いられるものである。
【００３５】
配線基板部２の下流側には、信号処理部３と、ハウジング（パッケージ）４０とが設置されている。本実施形態においては、信号処理部３は、放射線検出部１のＰＤアレイ１５からの検出信号を処理するための信号処理回路が設けられた信号処理素子３０からなる。
【００３６】
信号処理素子３０の上面上には、バンプ電極３１が形成されている。このバンプ電極３１は、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上の出力部２６ｂに対応する位置に設けられている。これにより、第２配線基板２５での検出信号を伝達する導電路である導電性部材２６は、その出力部２６ｂ及びバンプ電極３１を介して、信号処理素子３０に設けられた信号処理回路に電気的に接続される。
【００３７】
また、ハウジング４０は、放射線検出部１、配線基板部２、及び信号処理部３を一体に保持する保持部材である。このハウジング４０は、その上面上に凹部として設けられ、信号処理素子３０をその内部に収容する素子収容部４１と、素子収容部４１の外周に設けられ、バンプ電極４４を介して第２配線基板２５の電極パッド２９に接続されるとともに、放射線検出部１、配線基板部２、及び信号処理部３を支持する支持部４２とを有する。また、ハウジング４０の下面には、電気信号の外部への入出力に用いられるリード４３が設けられている。
【００３８】
以上の構成において、放射線検出部１のシンチレータ１０にＸ線などの放射線が入射されると、シンチレータ１０内で放射線によってシンチレーション光が発生し、光学接着剤１１を介してＰＤアレイ１５のフォトダイオード１６へと入射する。フォトダイオード１６は、このシンチレーション光を検出して、放射線の検出に対応する電気信号である検出信号を出力する。
【００３９】
ＰＤアレイ１５の各フォトダイオード１６から出力された検出信号は、対応するバンプ電極１７、第１配線基板２０の導電性部材２１、第２配線基板２５の導電性部材２６、及びバンプ電極３１を順次に介して、信号処理素子３０へと入力される。そして、信号処理素子３０の信号処理回路において、検出信号に対して必要な信号処理が行われる。
【００４０】
本実施形態による配線基板、及び放射線検出器の効果について説明する。
【００４１】
図１〜図４に示した放射線検出器での配線基板部２に用いられている配線基板においては、放射線検出器での放射線検出部と信号処理部との電気的な接続などに用いられる配線基板を、所定のガラス基板を有する２つの配線基板２０、２５から構成している。そして、第１、第２配線基板２０、２５にそれぞれ設けられる導電路の貫通孔について、貫通孔同士が互いに異なる位置となるように、各配線基板２０、２５での貫通孔２０ｃ、２５ｃ、及び導電性部材２１、２６を形成している。
【００４２】
このような構成によれば、配線基板における検出信号の導電方向からみたときに、配線基板２０、２５のうちで貫通孔がない部位については、その鉛ガラスなどの放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、シンチレータ１０等を通過した放射線が配線基板を透過することが抑制される。また、配線基板２０、２５の一方に貫通孔がある部位でも、第１配線基板２０と第２配線基板２５とで貫通孔の位置が互いに異なるため、他方の配線基板には貫通孔がない構成となっている。
【００４３】
すなわち、検出信号の導電方向からみたときに、配線基板部２のいずれの部位においても、２つの配線基板２０、２５の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、放射線の透過が導電方向からみた全体で抑制される配線基板が実現される。
【００４４】
また、このような配線基板を、放射線検出部１と信号処理部３とを電気的に接続して電気信号である検出信号を伝達する配線基板部２に用いた放射線検出器によれば、検出信号の導電方向と略一致している放射線検出器における各構成要素の配列方向、すなわち、放射線検出器への放射線の入射方向からみたときに、配線基板部２のいずれの部位においても、２つの配線基板２０、２５の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在する。これにより、放射線の透過が配列方向からみた全体で抑制されて、放射線ダメージによる信頼性や寿命の劣化を確実に抑制することが可能な放射線検出器が実現される。
【００４５】
配線基板部２の配線基板２０、２５でのガラス基板に用いられるガラス材料としては、上記したように、鉛を含有するガラス材料を用いることが好ましい。鉛ガラスを用いることにより、配線基板部２での放射線の透過を効果的に抑制することができる。ここで、ガラス材料に含有させる鉛の量については、その放射線検出器において要求される放射線遮蔽機能の程度等に応じて適宜設定することが好ましい。また、鉛ガラス以外のガラス材料を用いても良い。
【００４６】
次に、図１に示した配線基板部での配線基板、及びそれに用いられるガラス基板について説明する。
【００４７】
配線基板２０、２５では、上記したように、それぞれ放射線検出部１側の入力面と、信号処理部３側の出力面との間で、導電路となる導電性部材を形成するための貫通孔が設けられたガラス基板が用いられている。このようなガラス基板としては、例えば、両端が開口した中空状のガラス部材が複数互いに融着されて一体形成されることにより複数の貫通孔が設けられたガラス基板を用いることができる。
【００４８】
図５は、複数の貫通孔が設けられた上記のガラス基板の一例を示す図である。なお、ここでは、複数の貫通孔を有するガラス基板の一般的な構成例について示している。このため、図５に示すガラス基板は、図１に示した放射線検出器に用いられている配線基板とは異なる形状及び構成となっている。
【００４９】
図５（ａ）はガラス基板の構成を示す平面図であり、図５（ｂ）はガラス基板に含まれるマルチチャンネル部材の構成を示す平面図であり、図５（ｃ）はマルチチャンネル部材に含まれるガラス部材の構成を示す斜視図である。これらの図５（ａ）〜（ｃ）においては、配線基板での導電路となる導電性部材が形成されていない状態でのガラス基板を示している。
【００５０】
ガラス基板９は、図５（ａ）に示すように、キャピラリー基板９０を有している。キャピラリー基板９０は、複数の貫通孔９３を有するマルチチャンネル部材９２を複数含んでいる。マルチチャンネル部材９２は、ガラス材料からなる縁部材９１の内側に、２次元状に配置された状態で互いに融着されて一体形成されている。
【００５１】
マルチチャンネル部材９２は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、両端が開口した中空状のガラス部材９５が複数互いに融着されて一体形成されており、キャピラリー基板９０の上面及び下面に垂直な方向からみて４角形状（例えば、１０００μｍ×１０００μｍ程度）を呈している。また、貫通孔９３は、その開口部が円形状を呈している。貫通孔９３の内径は、例えば６μｍ程度である。
【００５２】
なお、キャピラリー基板９０を構成している縁部材９１及びガラス部材９５のガラス材料としては、放射線検出器に関して上述したように、放射線遮蔽機能を有するガラス材料、例えば鉛ガラス材料、が用いられる。
【００５３】
図１に示した放射線検出器での配線基板２０、２５としては、例えば、この図５（ａ）〜（ｃ）に示した構成を有するガラス基板での貫通孔に導電路となる導電性部材を形成したものを用いることができる。すなわち、このような構成のガラス基板において、その基板の形状及び貫通孔の個数、配置等を放射線検出器の構成に応じて設定する。そして、ガラス基板に設けられた貫通孔に導電路となる導電性部材を形成し、さらに、その各面にそれぞれ必要な電極及び配線からなる電気配線パターンを形成することにより、図３及び図４に示したような構成を有する配線基板が得られる。
【００５４】
図６は、配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の一例を示す図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）はＩ−Ｉ矢印断面図を示している。ここでは、第１配線基板２０（図３（ａ）及び（ｂ）参照）を例として導電路である導電性部材２１の構成を示している。
【００５５】
第１配線基板２０には、複数個（例えば、４×４＝１６個）の貫通孔２０ｃが２次元に配列されて形成されている。それぞれの貫通孔２０ｃは、図６（ｂ）に示すように、配線基板２０の入力面２０ａ及び出力面２０ｂに対して垂直な軸を中心軸として、円形状の断面形状を有して形成されている。
【００５６】
図６に示す構成例においては、この貫通孔２０ｃに対し、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間を電気的に導通する導電性部材２１を、貫通孔２０ｃの内壁に形成された部材として設けている。すなわち、貫通孔２０ｃ内には、その内壁に導通部２１ｃが形成されている。また、入力面２０ａ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する入力部２１ａが形成されている。また、出力面２０ｂ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する出力部２１ｂが形成されている。これらの導通部２１ｃ、入力部２１ａ、及び出力部２１ｂにより、第１配線基板２０での導電路となる導電性部材２１が構成される。
【００５７】
図７は、配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の他の例を示す図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）はII−II矢印断面図を示している。ここでは、図６と同様に、第１配線基板２０を例として導電路である導電性部材２１の構成を示している。
【００５８】
第１配線基板２０には、複数個の貫通孔２０ｃが２次元に配列されて形成されている。それぞれの貫通孔２０ｃは、図７（ｂ）に示すように、配線基板２０の入力面２０ａ及び出力面２０ｂに対して垂直な軸を中心軸として、円形状の断面形状を有して形成されている。
【００５９】
図７に示す構成例においては、この貫通孔２０ｃに対し、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間を電気的に導通する導電性部材２１を、貫通孔２０ｃの内部に充填された部材として設けている。すなわち、貫通孔２０ｃ内には、その内部に導通部２１ｃが充填されている。また、入力面２０ａ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する入力部２１ａが形成されている。また、出力面２０ｂ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する出力部２１ｂが形成されている。これらの導通部２１ｃ、入力部２１ａ、及び出力部２１ｂにより、第１配線基板２０での導電路となる導電性部材２１が構成される。
【００６０】
複数の貫通孔を有するガラス基板に導電路として形成される導電性部材としては、例えば、これらの図６及び図７に示した構成を用いることができる。なお、配線基板となるガラス基板における導電路の配置については、放射線検出器の構成に応じて設定することが好ましい。そのような構成としては、例えば、複数の貫通孔のうち、導電路が必要な位置にある貫通孔をマスク等によって選択して導電性部材を形成する構成がある。あるいは、導電路が必要な位置のみに選択的に貫通孔を設けておく構成としても良い。
【００６１】
なお、配線基板に用いられるガラス基板については、図５に示した構成に限らず、他の構成を用いても良い。例えば、図５においては、それぞれ貫通孔を有する複数のガラス部材を一体形成してマルチチャンネル部材とし、さらに、複数のマルチチャンネル部材を一体形成してキャピラリー基板としている。これに対して、複数のガラス部材から直接キャピラリー基板を一体形成しても良い。また、個々のガラス部材やマルチチャンネル部材の形状及び配列、各部材での貫通孔の有無または配列等については、導電路の配置に応じて適宜好適な構成を用いることが好ましい。また、貫通孔の構成については、その断面形状を円形状以外の多角形状、例えば４角形状、としても良い。
【００６２】
次に、図１に示した配線基板、及び放射線検出器の製造方法について、その具体的な構成例とともに概略的に説明する。
【００６３】
まず、鉛ガラスなどの放射線遮蔽機能を有するガラス材料からなり、所定位置に貫通孔が形成されたガラス基板を用意する。そして、その貫通孔に導電路となる導電性部材を形成し、さらに、入力面及び出力面となる両面にそれぞれ必要な電極及び配線を有する電気配線パターンを形成して、配線基板部２に用いられる積層配線基板となる配線基板２０、２５を作製する。
【００６４】
具体的には、信号入力面側の第１配線基板については、ガラス基板に設けられた貫通孔２０ｃに対して、導通部２１ｃ、入力部２１ａ、及び出力部２１ｂからなる導電性部材２１を形成するとともに、その入力面２０ａ上に電極パッド２２及び配線２３を形成して、第１配線基板２０とする。また、信号出力面側の第２配線基板については、ガラス基板に設けられた貫通孔２５ｃに対して、導通部２６ｃ、入力部２６ａ、及び出力部２６ｂからなる導電性部材２６を形成するとともに、その入力面２５ａ上に配線２８を、また、出力面２５ｂ上に電極パッド２９を形成して、第２配線基板２５とする。
【００６５】
ガラス基板に形成する上記した導電性部材及び電気配線パターンとしては、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、あるいはそれらの合金からなる導電性金属層によって形成することができる。このような金属層は、単一の金属層であっても良く、複合膜あるいは積層膜であっても良い。また、その具体的な形成方法としては、ガラス基板に対して所望パターンのマスクを設け、蒸着（物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法）、メッキ、スパッタなどの方法によって金属膜を形成した後、マスクを除去する方法を用いることができる。
【００６６】
次に、導電性部材及び電気配線パターンが形成された配線基板に対して、必要に応じて、バンプ電極を形成する。上記実施形態においては、第２配線基板２５の入力面２５ａ上で配線２８の端部に形成された電極パッド上に、バンプ電極２７を形成する。そして、第１配線基板２０と第２配線基板２５とを互いにアライメントし、バンプ電極２７を介して実装して、配線基板部２となる積層配線基板を構成する。
【００６７】
バンプ電極２７を形成するバンプ材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、半田、導電性フィラーを含む樹脂、あるいはそれらの複合材料を用いることができる。また、バンプ電極２７と、配線基板２５の入力面２５ａ上の電極パッドとの間に、アンダーバンプメタル（ＵＢＭ）を介在させても良い。
【００６８】
配線基板２０、２５からなる配線基板部２を作製したら、バンプ電極３１が形成された信号処理素子３０のＩＣチップを、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上に設けられた導電性部材２６の出力部２６ｂに対してアライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。また、バンプ電極１７が形成されたＰＤアレイ１５を、第１配線基板２０の入力面２０ａ上に設けられた電極パッド２２に対してアライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。ここで、バンプ電極３１、１７のバンプ材料等に関しては、上記したバンプ電極２７と同様である。
【００６９】
続いて、バンプ電極４４が形成されたハウジング４０を、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上に設けられた電極パッド２９に対してアライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。以上により、ハウジング４０に設けられたリード４３を介した外部回路との信号の入出力動作が可能となる。さらに、ＰＤアレイ１５の光入射面１５ａ上に、光学接着剤１１を介してシンチレータ１０を実装することにより、図１に示した放射線検出器が得られる。
【００７０】
ここで、放射線検出部１において半導体光検出素子アレイとして設けられているＰＤアレイ１５については、フォトダイオードが光入射面（表面）１５ａに形成されている表面入射型のものを用いても良く、あるいは、フォトダイオードが信号出力面（裏面）１５ｂに形成されている裏面入射型のものを用いても良い。また、光検出素子であるフォトダイオードの個数や配列等についても、適宜設定して良い。
【００７１】
また、フォトダイオードからの検出信号を出力面１５ｂから出力する構成については、ＰＤアレイの具体的な構成に応じて、例えば、出力面１５ｂ上に形成された配線パターンによる構成や、ＰＤアレイ１５内に形成された貫通電極による構成などを用いることができる。
【００７２】
また、図１に示した放射線検出器では、放射線検出部１の構成として、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータ１０と、シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する半導体光検出素子であるフォトダイオード１６が設けられたＰＤアレイ１５とを有する構成を用いている。このような構成は、入射されたＸ線などの放射線をシンチレータ１０によって所定波長の光（例えば、可視光）に変換した後にＳｉ−ＰＤアレイなどの半導体光検出素子で検出する間接検出型の構成である。
【００７３】
あるいは、放射線検出部として、シンチレータを設けず、入射された放射線を検出する半導体検出素子を有する構成を用いることも可能である。このような構成は、入射されたＸ線などの放射線をＣｄＴｅなどからなる半導体検出素子で検出する直接検出型の構成である。これは、例えば、図１の構成において、シンチレータ１０を除くとともに、ＰＤアレイ１５を半導体検出素子アレイに置き換えた構成に相当する。
【００７４】
また、配線基板部２における第１配線基板２０と第２配線基板２５の実装、配線基板部２と放射線検出部１との接続、及び配線基板部２と信号処理部３との接続等については、上記実施形態のように、バンプ電極を介した電気的な接続によるダイレクトボンディング方式を用いることが好ましい。このような金属バンプ電極を電気的接続手段として用いることにより、各部を好適に電気的に接続することができる。
【００７５】
あるいは、このようなバンプ電極を用いた構成以外にも、バンプ電極による接続後にアンダーフィル樹脂を充填する構成や、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）方式、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）方式、非導電性ペースト（ＮＣＰ）方式による構成などを用いても良い。また、それぞれの基板については、必要に応じて、電極パッドを開口させた状態で絶縁性物質からなるパッシベーション膜を形成しても良い。
【００７６】
【発明の効果】
本発明による配線基板、及びそれを用いた放射線検出器は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、放射線検出器での放射線検出手段と信号処理手段との電気的な接続などに用いられる配線基板を、放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料からなる第１、第２配線基板から構成するとともに、第１、第２配線基板にそれぞれ設けられる導電路について、導電路の貫通孔同士が互いに異なる位置とする構成によれば、配線基板のうちで貫通孔がない部位については、そのガラス材料により、信号入力面から信号出力面へと放射線が透過することが抑制される。
【００７７】
また、一方の配線基板に貫通孔がある部位でも、他方の配線基板には貫通孔がない構成となっている。すなわち、配線基板のいずれの部位でも、第１、第２配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、放射線の透過が全体で抑制される配線基板が実現される。
【００７８】
また、このような構成の配線基板を配線基板部に適用した放射線検出器によれば、配線基板部のいずれの部位でも、２つの配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在する。これにより、放射線の透過が全体で抑制されて、放射線ダメージによる信頼性や寿命の劣化が抑制される放射線検出器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】配線基板、及びそれを用いた放射線検出器の一実施形態の断面構造を示す側面断面図である。
【図２】図１に示した放射線検出器の構成を分解して示す斜視図である。
【図３】第１配線基板の（ａ）信号入力面、及び（ｂ）信号出力面の構成を示す平面図である。
【図４】第２配線基板の（ａ）信号入力面、及び（ｂ）信号出力面の構成を示す平面図である。
【図５】複数の貫通孔が設けられたガラス基板の一例を示す図である。
【図６】配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の一例を示す図である。
【図７】配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１…放射線検出部、１０…シンチレータ、１０ａ…放射線入射面、１０ｂ…光出射面、１１…光学接着剤、１５…フォトダイオードアレイ（半導体光検出素子アレイ）、１５ａ…光入射面、１５ｂ…信号出力面、１６…フォトダイオード、１７…バンプ電極、２…配線基板部、２０…第１配線基板、２０ａ…信号入力面、２０ｂ…信号出力面、２０ｃ…貫通孔、２１…導電性部材（導電路）、２１ａ…入力部、２１ｂ…出力部、２１ｃ…導通部、２２…電極パッド、２３…配線、２５…第２配線基板、２５ａ…信号入力面、２５ｂ…信号出力面、２５ｃ…貫通孔、２６…導電性部材（導電路）、２６ａ…入力部、２６ｂ…出力部、２６ｃ…導通部、２７…バンプ電極、２８…配線、２９…電極パッド、３…信号処理部、３０…信号処理素子、３１…バンプ電極、４０…ハウジング、４１…素子収容部、４２…支持部、４３…リード、４４…バンプ電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号を導く導電路が設けられた配線基板、及びそれを用いた放射線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴ用センサなどに用いられる放射線検出器として、フォトダイオードアレイなどの半導体光検出素子アレイに対して、その光入射面上にシンチレータを設置した構成の検出器がある。このような放射線検出器において、検出対象となるＸ線、γ線、荷電粒子線などの放射線がシンチレータに入射すると、シンチレータ内で放射線によってシンチレーション光が発生する。そして、このシンチレーション光を半導体光検出素子で検出することによって、放射線が検出される。
【０００３】
また、光検出素子アレイに対して、それぞれの光検出素子から出力される検出信号の信号処理を行うため、信号処理素子が設けられる。この場合、光検出素子と信号処理素子とを電気的に接続する構成としては、様々な配線によって接続する構成や、配線基板に設けられた導電路を介して接続する構成などを用いることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３０４６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した放射線検出器では、通常、シンチレータに入射した放射線のうちの一部は、シンチレータ及び光検出素子アレイを透過する。これに対して、シンチレータ、光検出素子アレイ、配線基板、及び信号処理素子が、所定の配列方向に沿って配置された構成では、シンチレータ等を透過した放射線が配線基板を介して配列方向の下流側にある信号処理素子に入射してしまうという問題が生じる。このように、信号処理素子に放射線が入射すると、信号処理素子に放射線ダメージが生じ、放射線検出器の信頼性や寿命が劣化する原因となる。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、放射線の透過が抑制される配線基板、及びそれを用いた放射線検出器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による配線基板は、信号入力面と信号出力面との間で電気信号を導く導電路が設けられた配線基板であって、（１）放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料から形成され貫通孔が設けられたガラス基板、及び貫通孔に設けられ入力面と出力面との間を電気的に導通して導電路として機能する導電性部材を有してそれぞれ構成された、信号入力面側の第１配線基板と、信号出力面側で第１配線基板に接続された第２配線基板とを少なくとも備え、（２）信号入力面から信号出力面へと向かう導電方向からみて、第１配線基板での貫通孔の位置と、第２配線基板での貫通孔の位置とが異なるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記した配線基板においては、放射線検出器での放射線検出手段と信号処理手段との電気的な接続などに用いられる配線基板を、所定のガラス基板を有する２つの配線基板から構成している。そして、第１、第２配線基板にそれぞれ設けられる導電路の貫通孔について、貫通孔同士が互いに異なる位置としている。
【０００９】
このような構成によれば、第１、第２配線基板に貫通孔がない部位では、そのガラス材料により、信号入力面から信号出力面へと放射線が透過することが抑制される。また、第１、第２配線基板の一方に貫通孔がある部位でも、他方には貫通孔がない構成となっている。すなわち、配線基板のいずれの部位でも、２つの配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、放射線の透過が全体で抑制される配線基板が実現される。
【００１０】
配線基板に用いられるガラス材料については、第１配線基板及び第２配線基板のそれぞれは、鉛を含有するガラス材料から形成されていることが好ましい。これにより、配線基板での放射線の透過を効果的に抑制することができる。また、放射線遮蔽機能を有する他のガラス材料からなる基板を用いても良い。
【００１１】
また、配線基板における導電路の構成については、第１配線基板及び第２配線基板のそれぞれでの導電性部材は、ガラス基板に設けられた貫通孔の内壁に形成されて設けられていることを特徴とする。あるいは、導電性部材は、ガラス基板に設けられた貫通孔の内部に充填されて設けられていることを特徴とする。これらの導電性部材を導電路として用いることにより、信号入力面と信号出力面との間で、電気信号を好適に伝達することができる。
【００１２】
また、第１配線基板及び第２配線基板のそれぞれでのガラス基板は、両端が開口した中空状のガラス部材が複数互いに融着されて一体形成されることにより複数の貫通孔が設けられたガラス基板であることが好ましい。また、これ以外の構成の基板を用いても良い。
【００１３】
本発明による放射線検出器は、（１）入射された放射線を検出して検出信号を出力する放射線検出手段と、（２）放射線検出手段からの検出信号を処理する信号処理手段と、（３）信号入力面と信号出力面との間で検出信号を導く導電路が設けられた上記した配線基板を有し、放射線検出手段及び信号処理手段がそれぞれ信号入力面及び信号出力面に接続された配線基板部とを備え、（４）放射線検出手段、配線基板部、及び信号処理手段は、配線基板での導電方向と略一致する所定の配列方向に沿ってこの順で配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記した放射線検出器においては、放射線検出手段と信号処理手段とを電気的に接続して電気信号である検出信号を伝達する配線基板部として、第１、第２配線基板を有する上記構成の配線基板を用いている。このような構成によれば、配線基板部のいずれの部位でも、２つの配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在する。これにより、放射線の透過が全体で抑制されて、放射線ダメージによる信頼性や寿命の劣化が抑制される放射線検出器が実現される。
【００１５】
放射線検出手段の構成については、放射線検出手段は、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータと、シンチレータからのシンチレーション光を検出する半導体光検出素子とを有する構成を用いることができる。あるいは、放射線検出手段は、入射された放射線を検出する半導体検出素子を有する構成を用いても良い。
【００１６】
また、配線基板部と放射線検出手段、及び配線基板部と信号処理手段、の少なくとも一方は、バンプ電極を介して電気的に接続されていることが好ましい。このような金属バンプ電極を電気的接続手段として用いることにより、各部を好適に電気的に接続することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による配線基板、及びそれを用いた放射線検出器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１８】
図１は、本発明による配線基板、及び放射線検出器の一実施形態の断面構造を示す側面断面図である。また、図２は、図１に示した配線基板、及び放射線検出器の構成を、各構成要素を分解して示す斜視図である。なお、以下の各図においては、説明の便宜のため、図１及び図２に示すように、放射線が入射する方向に沿った軸をｚ軸、このｚ軸に直交する２軸をｘ軸、ｙ軸とする。ここでは、ｚ軸の負の方向が、配線基板での信号入力面から信号出力面へと向かう導電方向、及び放射線検出器での各構成要素の配列方向となっている。
【００１９】
図１に示した放射線検出器は、放射線検出部１と、配線基板部２と、信号処理部３とを備えている。これらは、図２に示すように、所定の配列方向に沿って上流側（図中の上側）から下流側（下側）へとこの順で配置されている。
【００２０】
放射線検出部１は、本放射線検出器に検出対象として入射されたＸ線、γ線、荷電粒子線などの放射線を検出し、それに対応する電気信号である検出信号を出力する検出手段である。本実施形態においては、放射線検出部１は、シンチレータ１０、及びフォトダイオードアレイ１５を有して構成されている。
【００２１】
シンチレータ１０は、放射線検出部１の上流側部分を構成しており、その上面１０ａが、本放射線検出器における放射線入射面となっている。このシンチレータ１０は、入射面１０ａから放射線が入射することにより所定波長のシンチレーション光を発生する。
【００２２】
フォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）１５は、放射線検出部１の下流側部分を構成している。このＰＤアレイ１５は、シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する半導体光検出素子であるフォトダイオード（ＰＤ）が複数個配列された光検出素子アレイである。また、シンチレータ１０の下面である光出射面１０ｂと、ＰＤアレイ１５の上面である光入射面１５ａとは、シンチレーション光を透過させる光学接着剤１１を介して光学的に接続されている。
【００２３】
図２においては、ＰＤアレイ１５の構成例として、ｘ軸及びｙ軸を配列軸として４×４＝１６個のフォトダイオード１６が２次元に配列されるように形成されたＰＤアレイを示している。また、ＰＤアレイ１５の下面１５ｂは、各フォトダイオード１６からの検出信号を出力するための信号出力面となっている。この下面１５ｂには、検出信号出力用の電極である１６個のバンプ電極１７が、各フォトダイオード１６に対応するように４×４に配列されて設けられている。
【００２４】
放射線検出部１の下流側には、配線基板部２が設置されている。本実施形態においては、配線基板部２は、第１配線基板２０、及び第２配線基板２５の２つの配線基板を積層して構成され、信号入力面と信号出力面との間で電気信号を導く導電路が設けられた配線基板を有して構成されている。これらの配線基板２０、２５では、いずれも、放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料から形成されたガラス基板が基板として用いられている。このようなガラス材料としては、例えば、鉛を含有する鉛ガラスを用いることが好ましい。
【００２５】
第１配線基板２０は、配線基板部２に用いられている配線基板の上流側部分を構成している。ここで、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第１配線基板２０の構成を示す平面図であり、図３（ａ）はその上面である入力面２０ａを、また、図３（ｂ）は下面である出力面２０ｂをそれぞれ示している。この第１配線基板２０では、その入力面２０ａが、配線基板部２の全体としての信号入力面となっている。
【００２６】
第１配線基板２０を構成するガラス基板には、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間に、複数の貫通孔２０ｃが形成されている。また、それぞれの貫通孔２０ｃに対して、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間を電気的に導通して、導電路として機能する導電性部材２１が設けられている。本実施形態においては、ＰＤアレイ１５の構成に対応して、４×４＝１６個の貫通孔２０ｃ及び導電性部材２１が設けられている。これらの貫通孔２０ｃ及び導電性部材２１は、図３（ｂ）に示すように、ＰＤアレイ１５におけるバンプ電極１７と同一のピッチＳ1で形成されている。
【００２７】
導電性部材２１は、具体的には、貫通孔２０ｃの内部に形成された導通部２１ｃと、入力面２０ａ上で貫通孔２０ｃの外周部に導通部２１ｃと連続するように形成された入力部２１ａと、出力面２０ｂ上で貫通孔２０ｃの外周部に導通部２１ｃと連続するように形成された出力部２１ｂとから構成されている。
【００２８】
第１配線基板２０の入力面２０ａ上には、図３（ａ）に示すように、導電性部材２１の入力部２１ａに加えて電極パッド２２が形成されている。この電極パッド２２は、ＰＤアレイ１５の出力面１５ｂ上のバンプ電極１７に対応する位置に設けられている。また、電極パッド２２は、配線２３を介して対応する導電性部材２１の入力部２１ａと電気的に接続されている。これにより、ＰＤアレイ１５での検出信号を出力するフォトダイオード１６は、バンプ電極１７及び電極パッド２２を介して、第１配線基板２０での導電路である導電性部材２１に電気的に接続される。
【００２９】
一方、第２配線基板２５は、配線基板部２に用いられている配線基板の下流側部分を構成している。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第２配線基板２５の構成を示す平面図であり、図４（ａ）はその上面である入力面２５ａを、また、図４（ｂ）は下面である出力面２５ｂをそれぞれ示している。この第２配線基板２５では、その出力面２５ｂが、配線基板部２の全体としての信号出力面となっている。
【００３０】
第２配線基板２５を構成するガラス基板には、入力面２５ａと出力面２５ｂとの間に、複数の貫通孔２５ｃが形成されている。また、それぞれの貫通孔２５ｃに対して、入力面２５ａと出力面２５ｂとの間を電気的に導通して、導電路として機能する導電性部材２６が設けられている。本実施形態においては、第１配線基板２０と同様に、ＰＤアレイ１５の構成に対応して、４×４＝１６個の貫通孔２５ｃ及び導電性部材２６が設けられている。
【００３１】
ここで、これらの貫通孔２５ｃ及び導電性部材２６は、図４（ｂ）に示すように、ＰＤアレイ１５におけるバンプ電極１７、及び第１配線基板２０における貫通孔２０ｃ及び導電性部材２１とは異なり、ピッチＳ1よりも小さいピッチＳ2で形成されている。これにより、配線基板部２での第１配線基板２０及び第２配線基板２５からなる配線基板は、信号入力面から信号出力面へと向かうそれらの面に垂直な導電方向からみて、第１配線基板２０での貫通孔２０ｃの位置と、第２配線基板２５での貫通孔２５ｃの位置とが互いに異なる構成となっている。なお、配線基板における導電方向は、図２に示すように、放射線検出器における各構成要素の配列方向と略一致している。
【００３２】
導電性部材２６は、具体的には、貫通孔２５ｃの内部に形成された導通部２６ｃと、入力面２５ａ上で貫通孔２５ｃの外周部に導通部２６ｃと連続するように形成された入力部２６ａと、出力面２５ｂ上で貫通孔２５ｃの外周部に導通部２６ｃと連続するように形成された出力部２６ｂとから構成されている。
【００３３】
第２配線基板２５の入力面２５ａ上には、図４（ａ）に示すように、導電性部材２６の入力部２６ａに加えてバンプ電極２７が形成されている。このバンプ電極２７は、第１配線基板２０の出力面２０ｂ上の出力部２１ｂに対応する位置に設けられている。また、バンプ電極２７は、配線２８を介して対応する導電性部材２６の入力部２６ａと電気的に接続されている。これにより、第１配線基板２０での検出信号を伝達する導電路である導電性部材２１は、その出力部２１ｂ及びバンプ電極２７を介して、第２配線基板２５での導電路である導電性部材２６に電気的に接続される。
【００３４】
また、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上には、図４（ｂ）に示すように、導電性部材２６の出力部２６ｂに加えて電極パッド２９が形成されている。この電極パッド２９は、後述するハウジング４０との接続に用いられるものである。
【００３５】
配線基板部２の下流側には、信号処理部３と、ハウジング（パッケージ）４０とが設置されている。本実施形態においては、信号処理部３は、放射線検出部１のＰＤアレイ１５からの検出信号を処理するための信号処理回路が設けられた信号処理素子３０からなる。
【００３６】
信号処理素子３０の上面上には、バンプ電極３１が形成されている。このバンプ電極３１は、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上の出力部２６ｂに対応する位置に設けられている。これにより、第２配線基板２５での検出信号を伝達する導電路である導電性部材２６は、その出力部２６ｂ及びバンプ電極３１を介して、信号処理素子３０に設けられた信号処理回路に電気的に接続される。
【００３７】
また、ハウジング４０は、放射線検出部１、配線基板部２、及び信号処理部３を一体に保持する保持部材である。このハウジング４０は、その上面上に凹部として設けられ、信号処理素子３０をその内部に収容する素子収容部４１と、素子収容部４１の外周に設けられ、バンプ電極４４を介して第２配線基板２５の電極パッド２９に接続されるとともに、放射線検出部１、配線基板部２、及び信号処理部３を支持する支持部４２とを有する。また、ハウジング４０の下面には、電気信号の外部への入出力に用いられるリード４３が設けられている。
【００３８】
以上の構成において、放射線検出部１のシンチレータ１０にＸ線などの放射線が入射されると、シンチレータ１０内で放射線によってシンチレーション光が発生し、光学接着剤１１を介してＰＤアレイ１５のフォトダイオード１６へと入射する。フォトダイオード１６は、このシンチレーション光を検出して、放射線の検出に対応する電気信号である検出信号を出力する。
【００３９】
ＰＤアレイ１５の各フォトダイオード１６から出力された検出信号は、対応するバンプ電極１７、第１配線基板２０の導電性部材２１、第２配線基板２５の導電性部材２６、及びバンプ電極３１を順次に介して、信号処理素子３０へと入力される。そして、信号処理素子３０の信号処理回路において、検出信号に対して必要な信号処理が行われる。
【００４０】
本実施形態による配線基板、及び放射線検出器の効果について説明する。
【００４１】
図１〜図４に示した放射線検出器での配線基板部２に用いられている配線基板においては、放射線検出器での放射線検出部と信号処理部との電気的な接続などに用いられる配線基板を、所定のガラス基板を有する２つの配線基板２０、２５から構成している。そして、第１、第２配線基板２０、２５にそれぞれ設けられる導電路の貫通孔について、貫通孔同士が互いに異なる位置となるように、各配線基板２０、２５での貫通孔２０ｃ、２５ｃ、及び導電性部材２１、２６を形成している。
【００４２】
このような構成によれば、配線基板における検出信号の導電方向からみたときに、配線基板２０、２５のうちで貫通孔がない部位については、その鉛ガラスなどの放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、シンチレータ１０等を通過した放射線が配線基板を透過することが抑制される。また、配線基板２０、２５の一方に貫通孔がある部位でも、第１配線基板２０と第２配線基板２５とで貫通孔の位置が互いに異なるため、他方の配線基板には貫通孔がない構成となっている。
【００４３】
すなわち、検出信号の導電方向からみたときに、配線基板部２のいずれの部位においても、２つの配線基板２０、２５の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、放射線の透過が導電方向からみた全体で抑制される配線基板が実現される。
【００４４】
また、このような配線基板を、放射線検出部１と信号処理部３とを電気的に接続して電気信号である検出信号を伝達する配線基板部２に用いた放射線検出器によれば、検出信号の導電方向と略一致している放射線検出器における各構成要素の配列方向、すなわち、放射線検出器への放射線の入射方向からみたときに、配線基板部２のいずれの部位においても、２つの配線基板２０、２５の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在する。これにより、放射線の透過が配列方向からみた全体で抑制されて、放射線ダメージによる信頼性や寿命の劣化を確実に抑制することが可能な放射線検出器が実現される。
【００４５】
配線基板部２の配線基板２０、２５でのガラス基板に用いられるガラス材料としては、上記したように、鉛を含有するガラス材料を用いることが好ましい。鉛ガラスを用いることにより、配線基板部２での放射線の透過を効果的に抑制することができる。ここで、ガラス材料に含有させる鉛の量については、その放射線検出器において要求される放射線遮蔽機能の程度等に応じて適宜設定することが好ましい。また、鉛ガラス以外のガラス材料を用いても良い。
【００４６】
次に、図１に示した配線基板部での配線基板、及びそれに用いられるガラス基板について説明する。
【００４７】
配線基板２０、２５では、上記したように、それぞれ放射線検出部１側の入力面と、信号処理部３側の出力面との間で、導電路となる導電性部材を形成するための貫通孔が設けられたガラス基板が用いられている。このようなガラス基板としては、例えば、両端が開口した中空状のガラス部材が複数互いに融着されて一体形成されることにより複数の貫通孔が設けられたガラス基板を用いることができる。
【００４８】
図５は、複数の貫通孔が設けられた上記のガラス基板の一例を示す図である。なお、ここでは、複数の貫通孔を有するガラス基板の一般的な構成例について示している。このため、図５に示すガラス基板は、図１に示した放射線検出器に用いられている配線基板とは異なる形状及び構成となっている。
【００４９】
図５（ａ）はガラス基板の構成を示す平面図であり、図５（ｂ）はガラス基板に含まれるマルチチャンネル部材の構成を示す平面図であり、図５（ｃ）はマルチチャンネル部材に含まれるガラス部材の構成を示す斜視図である。これらの図５（ａ）〜（ｃ）においては、配線基板での導電路となる導電性部材が形成されていない状態でのガラス基板を示している。
【００５０】
ガラス基板９は、図５（ａ）に示すように、キャピラリー基板９０を有している。キャピラリー基板９０は、複数の貫通孔９３を有するマルチチャンネル部材９２を複数含んでいる。マルチチャンネル部材９２は、ガラス材料からなる縁部材９１の内側に、２次元状に配置された状態で互いに融着されて一体形成されている。
【００５１】
マルチチャンネル部材９２は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、両端が開口した中空状のガラス部材９５が複数互いに融着されて一体形成されており、キャピラリー基板９０の上面及び下面に垂直な方向からみて４角形状（例えば、１０００μｍ×１０００μｍ程度）を呈している。また、貫通孔９３は、その開口部が円形状を呈している。貫通孔９３の内径は、例えば６μｍ程度である。
【００５２】
なお、キャピラリー基板９０を構成している縁部材９１及びガラス部材９５のガラス材料としては、放射線検出器に関して上述したように、放射線遮蔽機能を有するガラス材料、例えば鉛ガラス材料、が用いられる。
【００５３】
図１に示した放射線検出器での配線基板２０、２５としては、例えば、この図５（ａ）〜（ｃ）に示した構成を有するガラス基板での貫通孔に導電路となる導電性部材を形成したものを用いることができる。すなわち、このような構成のガラス基板において、その基板の形状及び貫通孔の個数、配置等を放射線検出器の構成に応じて設定する。そして、ガラス基板に設けられた貫通孔に導電路となる導電性部材を形成し、さらに、その各面にそれぞれ必要な電極及び配線からなる電気配線パターンを形成することにより、図３及び図４に示したような構成を有する配線基板が得られる。
【００５４】
図６は、配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の一例を示す図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）はＩ−Ｉ矢印断面図を示している。ここでは、第１配線基板２０（図３（ａ）及び（ｂ）参照）を例として導電路である導電性部材２１の構成を示している。
【００５５】
第１配線基板２０には、複数個（例えば、４×４＝１６個）の貫通孔２０ｃが２次元に配列されて形成されている。それぞれの貫通孔２０ｃは、図６（ｂ）に示すように、配線基板２０の入力面２０ａ及び出力面２０ｂに対して垂直な軸を中心軸として、円形状の断面形状を有して形成されている。
【００５６】
図６に示す構成例においては、この貫通孔２０ｃに対し、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間を電気的に導通する導電性部材２１を、貫通孔２０ｃの内壁に形成された部材として設けている。すなわち、貫通孔２０ｃ内には、その内壁に導通部２１ｃが形成されている。また、入力面２０ａ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する入力部２１ａが形成されている。また、出力面２０ｂ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する出力部２１ｂが形成されている。これらの導通部２１ｃ、入力部２１ａ、及び出力部２１ｂにより、第１配線基板２０での導電路となる導電性部材２１が構成される。
【００５７】
図７は、配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の他の例を示す図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）はII−II矢印断面図を示している。ここでは、図６と同様に、第１配線基板２０を例として導電路である導電性部材２１の構成を示している。
【００５８】
第１配線基板２０には、複数個の貫通孔２０ｃが２次元に配列されて形成されている。それぞれの貫通孔２０ｃは、図７（ｂ）に示すように、配線基板２０の入力面２０ａ及び出力面２０ｂに対して垂直な軸を中心軸として、円形状の断面形状を有して形成されている。
【００５９】
図７に示す構成例においては、この貫通孔２０ｃに対し、入力面２０ａと出力面２０ｂとの間を電気的に導通する導電性部材２１を、貫通孔２０ｃの内部に充填された部材として設けている。すなわち、貫通孔２０ｃ内には、その内部に導通部２１ｃが充填されている。また、入力面２０ａ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する入力部２１ａが形成されている。また、出力面２０ｂ上で貫通孔２０ｃの外周部には、導通部２１ｃと連続する出力部２１ｂが形成されている。これらの導通部２１ｃ、入力部２１ａ、及び出力部２１ｂにより、第１配線基板２０での導電路となる導電性部材２１が構成される。
【００６０】
複数の貫通孔を有するガラス基板に導電路として形成される導電性部材としては、例えば、これらの図６及び図７に示した構成を用いることができる。なお、配線基板となるガラス基板における導電路の配置については、放射線検出器の構成に応じて設定することが好ましい。そのような構成としては、例えば、複数の貫通孔のうち、導電路が必要な位置にある貫通孔をマスク等によって選択して導電性部材を形成する構成がある。あるいは、導電路が必要な位置のみに選択的に貫通孔を設けておく構成としても良い。
【００６１】
なお、配線基板に用いられるガラス基板については、図５に示した構成に限らず、他の構成を用いても良い。例えば、図５においては、それぞれ貫通孔を有する複数のガラス部材を一体形成してマルチチャンネル部材とし、さらに、複数のマルチチャンネル部材を一体形成してキャピラリー基板としている。これに対して、複数のガラス部材から直接キャピラリー基板を一体形成しても良い。また、個々のガラス部材やマルチチャンネル部材の形状及び配列、各部材での貫通孔の有無または配列等については、導電路の配置に応じて適宜好適な構成を用いることが好ましい。また、貫通孔の構成については、その断面形状を円形状以外の多角形状、例えば４角形状、としても良い。
【００６２】
次に、図１に示した配線基板、及び放射線検出器の製造方法について、その具体的な構成例とともに概略的に説明する。
【００６３】
まず、鉛ガラスなどの放射線遮蔽機能を有するガラス材料からなり、所定位置に貫通孔が形成されたガラス基板を用意する。そして、その貫通孔に導電路となる導電性部材を形成し、さらに、入力面及び出力面となる両面にそれぞれ必要な電極及び配線を有する電気配線パターンを形成して、配線基板部２に用いられる積層配線基板となる配線基板２０、２５を作製する。
【００６４】
具体的には、信号入力面側の第１配線基板については、ガラス基板に設けられた貫通孔２０ｃに対して、導通部２１ｃ、入力部２１ａ、及び出力部２１ｂからなる導電性部材２１を形成するとともに、その入力面２０ａ上に電極パッド２２及び配線２３を形成して、第１配線基板２０とする。また、信号出力面側の第２配線基板については、ガラス基板に設けられた貫通孔２５ｃに対して、導通部２６ｃ、入力部２６ａ、及び出力部２６ｂからなる導電性部材２６を形成するとともに、その入力面２５ａ上に配線２８を、また、出力面２５ｂ上に電極パッド２９を形成して、第２配線基板２５とする。
【００６５】
ガラス基板に形成する上記した導電性部材及び電気配線パターンとしては、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、あるいはそれらの合金からなる導電性金属層によって形成することができる。このような金属層は、単一の金属層であっても良く、複合膜あるいは積層膜であっても良い。また、その具体的な形成方法としては、ガラス基板に対して所望パターンのマスクを設け、蒸着（物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法）、メッキ、スパッタなどの方法によって金属膜を形成した後、マスクを除去する方法を用いることができる。
【００６６】
次に、導電性部材及び電気配線パターンが形成された配線基板に対して、必要に応じて、バンプ電極を形成する。上記実施形態においては、第２配線基板２５の入力面２５ａ上で配線２８の端部に形成された電極パッド上に、バンプ電極２７を形成する。そして、第１配線基板２０と第２配線基板２５とを互いにアライメントし、バンプ電極２７を介して実装して、配線基板部２となる積層配線基板を構成する。
【００６７】
バンプ電極２７を形成するバンプ材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、半田、導電性フィラーを含む樹脂、あるいはそれらの複合材料を用いることができる。また、バンプ電極２７と、配線基板２５の入力面２５ａ上の電極パッドとの間に、アンダーバンプメタル（ＵＢＭ）を介在させても良い。
【００６８】
配線基板２０、２５からなる配線基板部２を作製したら、バンプ電極３１が形成された信号処理素子３０のＩＣチップを、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上に設けられた導電性部材２６の出力部２６ｂに対してアライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。また、バンプ電極１７が形成されたＰＤアレイ１５を、第１配線基板２０の入力面２０ａ上に設けられた電極パッド２２に対してアライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。ここで、バンプ電極３１、１７のバンプ材料等に関しては、上記したバンプ電極２７と同様である。
【００６９】
続いて、バンプ電極４４が形成されたハウジング４０を、第２配線基板２５の出力面２５ｂ上に設けられた電極パッド２９に対してアライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。以上により、ハウジング４０に設けられたリード４３を介した外部回路との信号の入出力動作が可能となる。さらに、ＰＤアレイ１５の光入射面１５ａ上に、光学接着剤１１を介してシンチレータ１０を実装することにより、図１に示した放射線検出器が得られる。
【００７０】
ここで、放射線検出部１において半導体光検出素子アレイとして設けられているＰＤアレイ１５については、フォトダイオードが光入射面（表面）１５ａに形成されている表面入射型のものを用いても良く、あるいは、フォトダイオードが信号出力面（裏面）１５ｂに形成されている裏面入射型のものを用いても良い。また、光検出素子であるフォトダイオードの個数や配列等についても、適宜設定して良い。
【００７１】
また、フォトダイオードからの検出信号を出力面１５ｂから出力する構成については、ＰＤアレイの具体的な構成に応じて、例えば、出力面１５ｂ上に形成された配線パターンによる構成や、ＰＤアレイ１５内に形成された貫通電極による構成などを用いることができる。
【００７２】
また、図１に示した放射線検出器では、放射線検出部１の構成として、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータ１０と、シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する半導体光検出素子であるフォトダイオード１６が設けられたＰＤアレイ１５とを有する構成を用いている。このような構成は、入射されたＸ線などの放射線をシンチレータ１０によって所定波長の光（例えば、可視光）に変換した後にＳｉ−ＰＤアレイなどの半導体光検出素子で検出する間接検出型の構成である。
【００７３】
あるいは、放射線検出部として、シンチレータを設けず、入射された放射線を検出する半導体検出素子を有する構成を用いることも可能である。このような構成は、入射されたＸ線などの放射線をＣｄＴｅなどからなる半導体検出素子で検出する直接検出型の構成である。これは、例えば、図１の構成において、シンチレータ１０を除くとともに、ＰＤアレイ１５を半導体検出素子アレイに置き換えた構成に相当する。
【００７４】
また、配線基板部２における第１配線基板２０と第２配線基板２５の実装、配線基板部２と放射線検出部１との接続、及び配線基板部２と信号処理部３との接続等については、上記実施形態のように、バンプ電極を介した電気的な接続によるダイレクトボンディング方式を用いることが好ましい。このような金属バンプ電極を電気的接続手段として用いることにより、各部を好適に電気的に接続することができる。
【００７５】
あるいは、このようなバンプ電極を用いた構成以外にも、バンプ電極による接続後にアンダーフィル樹脂を充填する構成や、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）方式、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）方式、非導電性ペースト（ＮＣＰ）方式による構成などを用いても良い。また、それぞれの基板については、必要に応じて、電極パッドを開口させた状態で絶縁性物質からなるパッシベーション膜を形成しても良い。
【００７６】
【発明の効果】
本発明による配線基板、及びそれを用いた放射線検出器は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、放射線検出器での放射線検出手段と信号処理手段との電気的な接続などに用いられる配線基板を、放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料からなる第１、第２配線基板から構成するとともに、第１、第２配線基板にそれぞれ設けられる導電路について、導電路の貫通孔同士が互いに異なる位置とする構成によれば、配線基板のうちで貫通孔がない部位については、そのガラス材料により、信号入力面から信号出力面へと放射線が透過することが抑制される。
【００７７】
また、一方の配線基板に貫通孔がある部位でも、他方の配線基板には貫通孔がない構成となっている。すなわち、配線基板のいずれの部位でも、第１、第２配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在することとなる。これにより、放射線の透過が全体で抑制される配線基板が実現される。
【００７８】
また、このような構成の配線基板を配線基板部に適用した放射線検出器によれば、配線基板部のいずれの部位でも、２つの配線基板の少なくとも一方で放射線遮蔽機能を有するガラス材料が存在する。これにより、放射線の透過が全体で抑制されて、放射線ダメージによる信頼性や寿命の劣化が抑制される放射線検出器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】配線基板、及びそれを用いた放射線検出器の一実施形態の断面構造を示す側面断面図である。
【図２】図１に示した放射線検出器の構成を分解して示す斜視図である。
【図３】第１配線基板の（ａ）信号入力面、及び（ｂ）信号出力面の構成を示す平面図である。
【図４】第２配線基板の（ａ）信号入力面、及び（ｂ）信号出力面の構成を示す平面図である。
【図５】複数の貫通孔が設けられたガラス基板の一例を示す図である。
【図６】配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の一例を示す図である。
【図７】配線基板の貫通孔に設けられる導電性部材の構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１…放射線検出部、１０…シンチレータ、１０ａ…放射線入射面、１０ｂ…光出射面、１１…光学接着剤、１５…フォトダイオードアレイ（半導体光検出素子アレイ）、１５ａ…光入射面、１５ｂ…信号出力面、１６…フォトダイオード、１７…バンプ電極、２…配線基板部、２０…第１配線基板、２０ａ…信号入力面、２０ｂ…信号出力面、２０ｃ…貫通孔、２１…導電性部材（導電路）、２１ａ…入力部、２１ｂ…出力部、２１ｃ…導通部、２２…電極パッド、２３…配線、２５…第２配線基板、２５ａ…信号入力面、２５ｂ…信号出力面、２５ｃ…貫通孔、２６…導電性部材（導電路）、２６ａ…入力部、２６ｂ…出力部、２６ｃ…導通部、２７…バンプ電極、２８…配線、２９…電極パッド、３…信号処理部、３０…信号処理素子、３１…バンプ電極、４０…ハウジング、４１…素子収容部、４２…支持部、４３…リード、４４…バンプ電極。
Claims (9)
- 信号入力面と信号出力面との間で電気信号を導く導電路が設けられた配線基板であって、
放射線遮蔽機能を有する所定のガラス材料から形成され貫通孔が設けられたガラス基板、及び前記貫通孔に設けられ入力面と出力面との間を電気的に導通して前記導電路として機能する導電性部材を有してそれぞれ構成された、前記信号入力面側の第１配線基板と、前記信号出力面側で前記第１配線基板に接続された第２配線基板とを少なくとも備え、
前記信号入力面から前記信号出力面へと向かう導電方向からみて、前記第１配線基板での前記貫通孔の位置と、前記第２配線基板での前記貫通孔の位置とが異なるように構成されていることを特徴とする配線基板。 - 前記第１配線基板及び前記第２配線基板のそれぞれは、鉛を含有する前記ガラス材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
- 前記第１配線基板及び前記第２配線基板のそれぞれでの前記導電性部材は、前記ガラス基板に設けられた前記貫通孔の内壁に形成されて設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
- 前記第１配線基板及び前記第２配線基板のそれぞれでの前記導電性部材は、前記ガラス基板に設けられた前記貫通孔の内部に充填されて設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の配線基板。
- 前記第１配線基板及び前記第２配線基板のそれぞれでの前記ガラス基板は、両端が開口した中空状のガラス部材が複数互いに融着されて一体形成されることにより複数の前記貫通孔が設けられたガラス基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の配線基板。
- 入射された放射線を検出して検出信号を出力する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段からの前記検出信号を処理する信号処理手段と、
信号入力面と信号出力面との間で前記検出信号を導く導電路が設けられた請求項１〜５のいずれか一項記載の配線基板を有し、前記放射線検出手段及び前記信号処理手段がそれぞれ前記信号入力面及び前記信号出力面に接続された配線基板部とを備え、
前記放射線検出手段、前記配線基板部、及び前記信号処理手段は、前記配線基板での前記導電方向と略一致する所定の配列方向に沿ってこの順で配置されていることを特徴とする放射線検出器。 - 前記放射線検出手段は、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータと、前記シンチレータからの前記シンチレーション光を検出する半導体光検出素子とを有することを特徴とする請求項６記載の放射線検出器。
- 前記放射線検出手段は、入射された放射線を検出する半導体検出素子を有することを特徴とする請求項６または７記載の放射線検出器。
- 前記配線基板部と前記放射線検出手段、及び前記配線基板部と前記信号処理手段、の少なくとも一方は、バンプ電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の放射線検出器。
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