WO2004064162A1

WO2004064162A1 - 配線基板、及びそれを用いた放射線検出器

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Publication number: WO2004064162A1
Application number: PCT/JP2004/000077
Authority: WO
Inventors: Katsumi Shibayama; Yutaka Kusuyama; Masahiro Hayashi
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2005-07-08
Also published as: CN100401523C; KR20050090124A; EP1589581A1; EP1589581A4; TW200418196A; CN1723566A; IL169585A0; TWI307557B; JP2004265883A; US20060267195A1; US7326907B2; IL169585A; JP4365108B2

Abstract

シンチレータ１０及びＰＤアレイ１５から構成された放射線検出部１と、ＰＤアレイ１５から出力された検出信号を処理する信号処理素子３０との間に、検出信号を導く導電路となる導電性部材２１が貫通孔２０ｃに設けられた配線基板２０を有する配線基板部２を設置する。そして、配線基板２０の貫通孔２０ｃは、入力面２０ａから出力面２０ｂへと向かう導電方向に直交する所定平面について、その平面における貫通孔２０ｃの開口が、入力面２０ａにおける貫通孔２０ｃの開口の導電方向への延長上になく、入力面２０ａから出力面２０ｂまで貫通孔２０ｃが見通せないように形成されている。これにより、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が得られる。

Description

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配線基板、及びそれを用いた放射線検出器

技術分野

【0 0 0 1】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。

背景技術

【0 0 0 2】 C T用センサなどに用いられる放射線検出器として、フォトダイォードアレイなどの半導体光検出素子ァレイに対して、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ヨン光が発生する。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。

【0 0 0 3】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、特開平 8— 3 3 0 4 6 9号公報参照）。

発明の開示

【0 0 0 4】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、シンチレ一タ及ぴ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、シンチレ一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一ジが生じ、放射線検出器の信頼性や寿命が劣化する原因となる。【0 0 0 5】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。

【0 0 0 6】このような目的を達成するために、本発明による配 ί泉基板は、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つて、（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構成され、（2 )ガラス基板での貫通孔は、信号入力面から信号出力面へと向かう導電方向に直交する所定平面における貫通孔の開口が、信号入力面における貫通孔の開口の導電方向への延長上にある領域を除く領域内となるように形成されていることを特徴とする。

【0 0 0 7】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、所定のガラス材料からなるガラス基板を用いて構成している。'そして、ガラス基板に設けられる導電路の貫通孔について、所定平面での開口が信号入力面での開口の延長上になく、したがって、信号入力面に直交する導電方向からみて、信号入力面から信号出力面まで貫通孔が見通せない構成としている。

【0 0 0 8】このような構成によれば、ガラス基板に貫通孔が設けられた部位であっても、導電方向からみたときに、信号入力面から信号出力面までのいずれかの位置において、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。

【0 0 0 9】配線基板の具体的な構成としては、例えば、ガラス基板での貫通孔は、その中心線が導電方向に対して所定角度で傾いて形成されている構成がある。このような構成では、信号出力面を上記の所定平面としたときに、少なくともその面での開口が信号入力面での開口の延長上になレ、構成とすることができる【0 0 1 0】あるいは、ガラス基板での貫通孔は、その中心線が導電方向に対して湾曲して形成されている構成がある。このような構成では、信号入力面と信号出力面との間にある面を上記の所定平面としたときに、少なくともその面での開口が信号入力面での開口の延長上にない構成とすることができる。

【0 0 1 1】配線基板に用いられるガラス材料については、ガラス基板は、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。

【0 0 1 2】また、配線基板における導電路の構成については、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としても良い。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としても良い。これらの導電性部材を導電路として用いることにより、配線基板の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。

【0 0 1 3】また、配線基板でのガラス基板は、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。

【0 0 1 4】本発明による放射線検出器は、（ 1 )入射し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つてこの順で配置されていることを特徴とする。

【0 0 1 5】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、信号入力面から信号出力面まで貫通孔が見通せない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、信号入力面から信号出力面までの少なくとも一部において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、放射線が信号処理素子に入射しなくなり、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。

【0 0 1 6】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ヨ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、入射し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。

【0 0 1 7】また、配線基板部と放射線検出手段、及ぴ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。

図面の簡単な説明

【0 0 1 8】図 1は、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。

【0 0 1 9】図 2は、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。

【0 0 2 0】図 3 A、図 3 Bは、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。

【0 0 2 1】図 4 A〜図 4 Cは、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。

【0 0 2 2】図 5 A、図 5 B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る。【0 0 2 3】図 6 A、図 6 B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る。

【0 0 2 4】図 7 A、図 7 B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る。

【0 0 2 5】図 8 A、図 8 B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る。

発明を実施するための最良の形態

【0 0 2 6】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。

【0 0 2 7】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。

【0 0 2 8】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。

【0 0 2 9】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した X 線、 y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 1 0、及びフォトダイォードアレイ 1 5を有して構成されている。【0 0 3 0】シンチレータ 1 0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 1 0 a力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 1 0は、入射面 1 0 a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ヨン光を発生する。

【0 0 3 1】フォトダイオードアレイ（P Dアレイ） 1 5は、放射線検出部 1 の下流側部分を構成している。この P Dアレイ 1 5は、シンチレータ 1 0からのシンチレーシヨ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（P D ) 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 1 0の下面である光出射面 1 0 bと、 P Dアレイ 1 5の上面である光入射面 1 5 aとは、シンチレーシヨン光が透過する光学接着剤 1 1を介して光学的に接続されている。【0 0 3 2】図 2においては、 P Dアレイ 1 5の構成例として、 x軸及ぴ y軸を配列軸として 4 X 4 = 1 6個のフォトダイオード 1 6が 2次元に配列されるように形成された P Dアレイを示している。また、 P Dアレイ 1 5の下面 1 5 bは、各フォトダイオード 1 6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 1 5 bには、検出信号出力用の電極である 1 6個のバンプ電極 1 7が、各フォトダイオード 1 6に対応するように 4 X 4に配列されて設けられている。特に図示していないが、フォトダイオードの共通電極用のバンプ電極も設けられている。

【0 0 3 3】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、その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 2 0を有して構成されている。この配線基板 2 0では、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。

【0 0 3 4】図 3 A及び図 3 Bは、それぞれ配線基板 2 0の構成を示す平面図であり、図 3 Aはその上面である信号入力面 2 0 aを、また、図 3 Bは下面である信号出力面 2 0 bをそれぞれ示している。

【0 0 3 5】配線基板 2 0を構成するガラス基板には、入力面 2 0 aと出力面 2 O bとの間に、複数の貫通孔 2 0 cが形成されている。また、それぞれの貫通孔 2 0 cに対して、入力面 2 0 aと出力面 2 0 b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 2 1が設けられている。本実施形態においては、 P Dアレイ 1 5の構成に対応して、 4 X 4 = 1 6個の貫通孔 2 0 c及び導電性部材 2 1が設けられている。これらの貫通孔 2 0 c及び導電性部材 2 1は、 P Dァレイ 1 5におけるバンプ電極 1 7と同一のピッチで形成されている。特に図示していないが、フォトダイオードの共通電極用の貫通孔と導電性部材も設けられている。

【0 0 3 6】導電性部材 2 1は、具体的には、貫通孔 2 0 cの内部に形成された導通部 2 1 cと、入力面 2 0 a上で貫通孔 2 0 cの外周部に導通部 2 1 cと連続するように形成された入力部 2 1 aと、出力面 2 0 b上で貫通孔 2 0 cの外周部に導通部 2 1 cと連続するように形成された出力部 2 1 bとから構成されている。

【0 0 3 7】また、配線基板 2 0のガラス基板での貫通孔 2 0 cは、信号入力面 2 0 aから信号出力面 2 0 bへと向かう導電方向に直交する所定平面について、その平面における貫通孔 2 0 cの開口が、信号入力面 2 0 aにおける貫通孔 2 0 cの開口の導電方向への延長上にある領域を除く領域内となるように形成されている。図 1に示した構成においては、具体的には、信号出力面 2 0 b、もしくはその近傍の面を所定平面としたときに、その面での貫通孔 2 0 cの断面開口が信号入力面 2 0 aでの開口の延長上にない構成となっている。なお、配線基板 2 0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。

【0 0 3 8】配線基板 2 0の入力面 2 0 a上には、図 3 Aに示すように、導電性部材 2 1の入力部 2 1 aに加えて電極パッド 2 2が形成されている。この電極パッド 2 2は、 P Dアレイ 1 5の出力面 1 5 b上のバンプ電極 1 7に対応する位置に設けられている。また、電極パッド 2 2は、配線 2 3を介して対応する導電性部材 2 1の入力部 2 1 aと電気的に接続されている。これにより、 P Dアレイ

1 5での検出信号を出力するフォトダイオード 1 6は、バンプ電極 1 7及び電極パッド 2 2を介して、配線基板 2 0での導電路である導電性部材 2 1に電気的に接続される。特に図示していないが、フォトダイオードの共通電極用の電極パッドも設けられている。

【0 0 3 9】また、配線基板 2 0の出力面 2 0 b上には、図 3 Bに示すように、導電性部材 2 1の出力部 2 1 bに加えて電極パッド 2 4が形成されている。この電極パッド 2 4は、後述する信号処理素子 3 0のバンプ電極 3 1に対応する位置に設けられている。また、電極パッド 2 4は、配線 2 5を介して対応する導電性部材 2 1の出力部 2 1 bと電気的に接続されている。また、出力面 2 O b上には、電極パッド 2 9が形成されている。この電極パッド 2 9は、後述するハウジング 4 0との接続に用いられるものである。特に図示していないが、フォトダイオードの共通電極用の電極パッドも設けられている。

【0 0 4 0】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） 4 0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 P Dアレイ 1 5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 3 0からなる。

【0 0 4 1】信号処理素子 3 0の上面上には、バンプ電極 3 1が形成されている。このバンプ電極 3 1は、配線基板 2 0の出力面 2 0 b上の電極パッド 2 4に対応する位置に設けられている。これにより、配線基板 2 0での検出信号を伝達する導電路である導電性部材 2 1は、その出力部 2 1 b、配線 2 5、電極パッド 2 4、及びバンプ電極 3 1を介して、信号処理素子 3 0に設けられた信号処理回路に電気的に接続される。

【0 0 4 2】また、ハウジング 4 0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 4 0は、その上面上に四部として設けられ、信号処理素子 3 0をその内部に収容する素子収容部 4 1と、素子収容部 4 1の外周に設けられ、バンプ電極 4 4を介して配線基板 2 0の電極パッド 2 9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 4 2とを有する。また、ハウジング 4 0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 4 3が設けられている。

【0 0 4 3】以上の構成において、放射線検出部 1のシンチレータ 1 0に X線などの放射線が入射すると、シンチレータ 1 0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 1 1を介して P Dアレイ 1 5のフォトダイオード 1 6へと入射する。フォトダイオード 1 6は、このシンチレーシヨン光を検出して

、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。

【0 0 4 4】 P Dアレイ 1 5の各フォトダイオード 1 6から出力された検出信号は、対応するバンプ電極 1 7、配線基板 2 0の導電性部材 2 1、及びバンプ電極 3 1を順次に介して、信号処理素子 3 0へと入力される。そして、信号処理素子 3 0の信号処理回路において、検出信每に対して必要な信号処理が行われる。

【0 0 4 5】本実施形態による配線基板、及ぴ放射線検出器の効果について説明する。

【0 0 4 6】図 1〜図 3 A、図 3 B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 2 0を、所定のガラス材料からなるガラス基板を用いて構成している。そして、そのガラス基板に設けられる導電路の貫通孔 2 0 cについて、導電方向に直交する所定平面での開口が信号入力面 2 0 aでの開口の延長上にないように構成されている。すなわち、信号入力面 2 0 aに直交する導電方向からみて、信号入力面 2 0 aから信号出力面 2 0 まで貫通孔 2 0 cが見通せない構成となっている。

【0 0 4 7】このような構成によれば、配線基板 2 0のうちで、ガラス基板に貫通孔 2 0 cが設けられた部位であっても、導電方向からみたときに、信号入力面 2 0 aから信号出力面 2 0 bまでのいずれかの位置において、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。

【0 0 4 8】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のいずれの部位でも、配線基板 2 0の信号入力面 2 0 a から信号出力面 2 0 bまでの少なくとも一部において、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、放射線が信号処理素子に入射しなくなり、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。

【0 0 4 9】配線基板部 2の配泉基板 2 0において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。

【0 0 5 0】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。

【0 0 5 1】配線基板 2 0では、上記したように、放射線検出部 1側の入力面 2 0 aと、信号処理部 3側の出力面 2 0 bとの間で、導電路となる導電性部材 2 1を形成するための貫通孔 2 0 c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。

【0 0 5 2】図 4 A〜図 4 C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 4 A〜図 4 C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。

【0 0 5 3】図 4 Aはガラス基板の構成を示す平面図であり、図 4 Bはガラス基板に含まれるマルチチヤンネル部材の構成を示す平面図であり、図 4 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 4 A〜図 4 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。

【0 0 5 4】ガラス基板 9は、図 4 Aに示すように、キヤビラリ一基板 9 0を有している。キヤビラリ一基板 9 0は、複数の貫通孔 9 3を有するマルチチャンネル部材 9 2を複数含んでいる。マルチチャンネル部材 9 2は、ガラス材料からなる縁部材 9 1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。

【0 0 5 5】マルチチャンネル部材 9 2は、図 4 B及び図 4 Cに示すように、両端が開口した中空状のガラス部材 9 5が複数互いに融着されて一体形成されており、キヤビラリ一基板 9 0の上面及び下面に垂直な方向からみて 4角形状（例えば、 1 0 0 0 m X 1 0 0 0 / m程度）を呈している。また、貫通孔 9 3は、その開口部が円形状を呈している。貫通孔 9 3の内径は、例えば 6 / m程度である。

【0 0 5 6】なお、キヤビラリ一基板 9 0を構成している縁部材 9 1及ぴガラス部材 9 5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。

【0 0 5 7】図 1に示した放射線検出器における配線基板 2 0としては、例えば、この図 4 A〜図 4 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、その基板の形状及ぴ貫通孔の個数、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 A、図 3 Bに示したような構成を有する配線基板が得られる。

【0 0 5 8】図 5 A、図 5 B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 5 Aは上面図、図 5 Bは I一 I矢印断面図を示している。ここでは、配線基板 2 0 (図 3 A及び図 3 B参照）での導電路である導電性部材 2 1の構成を示している。

【0 0 5 9】配線基板 2 0には、複数個（例えば、 4 X 4 = 1 6個）の貫通孔 2 0 cが 2次元に配列され、それぞれ円形状の断面形状を有して形成されている。本構成例では、貫通孔 2 0 cは、図 5 Bに示すように、配線基板 2 0の入力面 2 0 a及ぴ出力面 2 0 bに垂直な導電方向に対して、その中心線が所定角度で傾いて形成されている。具体的には、貫通孔 2 0 cは、導電方向に直交する出力面 2 0 bにおいて、その平面での貫通孔 2 0 cの断面開口 5 bが入力面 2 0 aでの開口 5 aの延長上にないように形成されている。これにより、貫通孔 2 0 cは、信号入力面 2 0 aから信号出力面 2 0 bまで見通せない構成となっている。

【0 0 6 0】また、本構成例では、この貫通孔 2 0 cに対し、入力面 2 0 aと出力面 2 0 bとの間を電気的に導通する導電性部材 2 1を、貫通孔 2 0 c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 2 0 c内には、その内壁に導通部 2 1 cが形成されている。また、入力面 2 0 a上で貫通孔 2 0 cの外周' 部には、導通部 2 1 cと連続する入力部 2 1 aが形成されている。また、出力面 2 0 b上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する出力部 2 1 bが形成されている。これらの導通部 2 1 c、入力部 2 1 a、及び出力部 2 l bにより、配線基板 2 0での導電路となる導電性部材 2 1が構成される。

【0 0 6 1】図 6 A、図 6 B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 6 Aは上面図、図 6 Bは II一 II矢印断面図を示している。ここでは、配線基板 2 0での導電路である導電性部材 2 1の構成を示している。

【0 0 6 2】配線基板 2 0には、複数個（例えば、 4 X 4 = 1 6個）の貫通孔 2 0 cが 2次元に配列され、それぞれ円形状の断面形状を有して形成されている。本構成例では、貫通孔 2 0 cは、図 6 Bに示すように、配線基板 2 0の入力面 2 0 a及び出力面 2 0 bに垂直な導電方向に対して、その中心線が湾曲して形成されている。具体的には、貫通孔 2 0 cは、導電方向に直交し入力面 2 0 aと出力面 2 0 bとの間の所定位置にある所定平面 2 0 dにおいて、その平面での貫通？ L 2 0 cの断面開口 5 dが入力面 2 0 aでの開口 5 aの延長上にないように形成されている。これにより、貫通孔 2 0 cは、信号入力面 2 0 aから信号出力面 2 0 bまで見通せない構成となっている。

【0 0 6 3】また、本構成例では、この貫通孔 2 0 cに対し、入力面 2 0 aと出力面 2 0 bとの間を電気的に導通する導電性部材 2 1を、貫通孔 2 0 c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 2 0 c内には、その内壁に導通部 2 1 cが形成されている。また、入力面 2 0 a上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する入力部 2 1 aが形成されている。また、出力面 2 0 b上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する出力部 2 1 が形成されている。これらの導通部 2 1 c、入力部 2 1 a、及び出力部 2 1 bにより、配線基板 2 0での導電路となる導電性部材 2 1が構成される。

【0 0 6 4】図 7 A、図 7 B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 III一 III矢印断面図を示している。ここでは、配線基板 2 0での導電路である導電性部材 2 1の構成を示している。なお、本構成例での貫通孔 2 0 cの構成については、図 5 A及び図 5 Bに示した構成と同様である。

【0 0 6 5】また、本構成例では、この貫通孔 2 0 cに対し、入力面 2 0 aと出力面 2 0 bとの間を電気的に導通する導電性部材 2 1を、貫通孔 2 0 c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 2 0 c内には、その内部に導通部 2 1 cが充填されている。また、入力面 2 0 a上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する入力部 2 1 aが形成されている。また、出力面 2 0 b上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する出力部 2 1 が形成されている。これらの導通部 2 1 c、入力部 2 1 a、及ぴ出力部 2 1 bにより、配線基板 2 0での導電路となる導電性部材 2 1が構成される。

【0 0 6 6】図 8 A、図 8 B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 8 Aは上面図、図 8 Bは IV— IV矢印断面図を示している。ここでは、配線基板 2 0での導電路である導電性部材 2 1の構成を示している。なお、本構成例での貫通孔 2 0 cの構成については、図 6 A及び図 6 Bに示した構成と同様である。

【0 0 6 7】また、本構成例では、この貫通孔 2 0 cに対し、入力面 2 0 aと出力面 2 0 bとの間を電気的に導通する導電性部材 2 1を、貫通孔 2 0 c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 2 0 c内には、その内部に導電部 2 1 cが充填されている。また、入力面 2 0 a上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する入力部 2 1 aが形成されている。また、出力面 2 0 b上で貫通孔 2 0 cの外周部には、導通部 2 1 cと連続する出力部 2 1 bが形成されている。これらの導通部 2 1 c、入力部 2 1 a、及び出力部 2 1 bにより、配線基板 2 0での導電路となる導電性部材 2 1が構成される。

【0 0 6 8】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 5 A、図 5 B〜図 8 A、図 8 B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。

【0 0 6 9】なお、配線基板に用いられるガラス基板については、図 4 A〜図 4 C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 4 A〜図 4 C 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ヤ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ヤビラリ一基板を一体形成しても良い。また、個々のガラス部材ゃ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。

【0 0 7 0】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。

【0 0 7 1】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、上記のように入力面から出力面まで見通せない構成の貫通孔が所定位置に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に用いられる配線基板 2 0 を作製する。

【0 0 7 2】具体的には、配線基板部 2での配線基板について、ガラス基板に設けられた貫通孔 2 0 cに対して、導通部 2 1 c、入力部 2 1 a、及び出力部 2 1 bからなる導電性部材 2 1を形成するとともに、その入力面 2 0 a上に電極パッド 2 2及び配線 2 3を、また、出力面 2 0 b上に電極パッド 2 4、 2 9及び配線 2 5を形成して、配線基板 2 0とする。

【0 0 7 3】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（T i N)、エッケノレ（N i)、アルミニウム（A 1)、クロム（C r)、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)、メツキ、スパッタなどの方法によつ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。なお、必要があれば、配線基板 20にさらにバンプ電極を形成する場合もある【0074】配線基板 20からなる配線基板部 2を作製したら、バンプ電極 3 1が形成された信号処理素子 30の I Cチップを、配線基板 20の出力面 20 b 上に設けられた電極パッド 24に対してァライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。また、バンプ電極 1 7が形成された PDアレイ 1 5を、配線基板 20の入力面 20 a上に設けられた電極パッド 22に対してァライメントして、それらを物理的、電気的に接続する。

【0075】バンプ電極 3 1、 1 7を形成するバンプ材料としては、例えば、エッケル（N i)、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、バンプ電極と、その下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。

【0076】続いて、バンプ電極 44が形成されたハウジング 40を、配線基板 20の出力面 20 b上に設けられた電極パッド 29に対してァライメントして、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、 P Dアレイ 1 5の光入射面 1 5 a上に、光学接着剤 1 1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。【0 0 7 7】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 P Dアレイ 1 5については、フォトダイオードが光入射面（表面 ) 1 5 a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） 1 5 b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。

【0 0 7 8】また、フォトダイオードからの検出信号を出力面 1 5 bから出力する構成については、 P Dアレイの具体的な構成に応じて、例えば、出力面 1 5 b上に形成された配線パターンによる構成や、 P Dアレイ 1 5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。

【0 0 7 9】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ヨン光を発生するシンチレータ 1 0と、シンチレータ 1 0からのシンチレーシヨン光を検出する半導体光検出素子であるフォトダイォード 1 6が設けられた P Dアレイ 1 5とを有する構成を用いている。このような構成は、入射した X線などの放射線をシンチレータ 1 0によって所定波長の光（例えば、可視光）に変換した後に S i— P D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。

【0 0 8 0】あるいは、放射線検出部として、シンチレータを設けず、入射し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、入射した X線などの放射線を C d T e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 1 0を除くとともに、 P Dアレイ 1 5を半導体検出素子アレイに置き換えた構成に相当する。

【0 0 8 1】また、配線基板部 2と放射線検出部 1との接続、及ぴ配線基板部 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。

【0 0 8 2】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（A C F ) 方式、異方性導電性ペースト（A C P ) 方式、非導電性ペースト（ N C P ) 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。

産業上の利用可能性

【0 0 8 3】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、放射線の透過が抑制される配線基板、及び放射線検出器として利用可能である。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、所定のガラス材料からなるガラス基板を用いて構成するとともに、ガラス基板に設けられる導電路の貫通孔を、所定平面での開口が信号入力面での開口の延長上になく、したがって、信号入力面に直交する導電方向からみて、信号入力面から信号出力面まで貫通孔が見通せないようにする構成によれば、ガラス基板に貫通孔が設けられた部位であっても、導電方向からみたときに、信号入力面から信号出力面までのいずれかの位置において、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。

【0 0 8 4】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、信号入力面から信号出力面までの少なくとも一部において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、放射線が信号処理素子に入射しなくなり、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。

Claims

請求の範囲

1 . 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構成され、

前記ガラス基板での前記貫通孔は、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に直交する所定平面における前記貫通孔の開口が、前記信号入力面における前記貫通孔の開口の前記導電方向への延長上にある領域を除く領域内となるように形成されていることを特徴とする配線基板。

2 . 前記ガラス基板での前記貫通孔は、その中心線が前記導電方向に対して所定角度で傾いて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

3 . 前記ガラス基板での前記貫通孔は、その中心線が前記導電方向に対して湾曲して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。

4 . 前記ガラス基板は、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〜 3のいずれか一項記載の配線基板。

5 . 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 1〜4のいずれか一項記載の配線基板。

6 . 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〜 4のいずれか一項記載の配線基板。

7 . 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〜 6のいずれか一項記載の配線基板。

8 . 入射し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〜 7のいずれか一項記載の配線基板を有し、前記放射！ ¾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ぴ前記信号出力面に接続された配線基板咅とを備え、

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つ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。

9 . 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—シヨ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 8記載の放射線検出

1 0 . 前記放射線検出手段は、入射し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 8記載の放射線検出器。

1 1 . 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 8〜 1 0のいずれか一項記載の放射線検出器。