專利名稱：放射線檢測元件及其制造方法
放射線檢測元件及其制造方法
本申請是1998年2月12日遞交的發(fā)明名稱為"放射線檢測元件及 其制造方法"的申請98800427. 5的分案申請
本發(fā)明涉及放射線檢測元件，特別地涉及在醫(yī)療用X射線照相等中 使用的具有大面積受光單元的放射性檢測元件。
在醫(yī)療、工業(yè)用的X射線照相中，雖然以前使用X射線感光膠片， 但從方便和照相結(jié)果的保存的角度考慮，使用放射線檢測元件的放射線 成像系統(tǒng)正日益普及。在這種放射線成像系統(tǒng)中，使用具有多個象素的 放射性檢測元件，以電信號形式取得由放射線所產(chǎn)生的二維圖像數(shù)據(jù)， 在利用處理裝置處理該信號后，在監(jiān)視器上進行顯示。典型的放射線檢 測元件是在一維或二維排列的光檢測器上配置閃爍器，由閃爍器將入射 放射線轉(zhuǎn)換成光后進行檢測。
典型的閃爍器材料Csl是吸水性材料，它可吸收空氣中的水蒸氣(濕 氣)并溶化。結(jié)果，就出現(xiàn)閃爍器的特性尤其是解像度劣化的問題。
作為使閃爍器免受潮氣影響的放射線檢測元件的結(jié)構(gòu)，已知有特開 平5- 196742號公報公開的技術。該技術通過在閃爍器層的上部形成不 透水的防濕保護層使閃爍器免受潮氣的影響。
然而，在該技術中，將閃爍器層外周部分的防濕保護層密合在放射 線檢測元件的基板上很困難，特別是在胸部X射線照相等中使用的大面 積的放射線檢測元件中，外周部分很長，防濕保護層很容易脫落，閃爍 器層不能完全密封，水分會侵入閃爍器層，具有其特性容易劣化的缺點。
另外，在該技術中還公開了防濕保護層的水密層的制造方法在液 態(tài)下將硅澆注材料等涂敷在閃爍器層或涂敷在設置在放射性檢測元件的 受光面?zhèn)鹊墓怅@材料的內(nèi)側(cè)之后，在水密層干燥前將該光闌材料設置在 閃爍器層上，由此來固定水密層。釆用該制造方法，難以在表面形狀不 規(guī)則的閃爍器層上均勻地形成水密層，存在著密合性下降的可能性。這 一點在大面積放射線檢測元件中更容易發(fā)生。
本發(fā)明正是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供具有閃爍器防濕用的、均勻且容易制造的保護膜的放射線檢測元件及其制造方法。
為了解決該課題，本發(fā)明的放射線檢測元件的特征在于包括(1 ) 受光元件陣列，系將多個受光元件在基板上一維或二維排列形成受光單 元并將與該受光單元的各行或各列的受光元件電連接的多個焊盤配置在 受光單元的外部而形成；(2 )閃爍器層，它將集聚在受光元件上的放
射線轉(zhuǎn)換成可見光；(3 )放射線可通過的耐濕保護膜，它由至少包含
有機膜和在其上沉積的無機膜的兩層以上的多層膜組成，至少覆蓋住閃
爍器層，并使受光元件陣列的焊盤露出；(4 )覆蓋樹脂膜，沿受光元 件陣列露出部分的邊界即邊緣用該覆蓋樹脂涂敷耐濕保護膜，使該耐濕 保護膜的邊緣密合在受光元件陣列上。
由此，入射放射線由閃爍器層轉(zhuǎn)換成可見光。通過利用一維或二維 排列的受光元件檢測該可見光圖像，得到與入射放射線圖像對應的電信 號。閃爍器層具有因吸濕而劣化的性質(zhì)，然而根據(jù)本發(fā)明，用耐濕保護 膜覆蓋閃爍器層，用覆蓋樹脂涂覆耐濕保護膜的邊緣，使得閃爍器層被 完全密封，與外部空氣隔離，可免受空氣中的水蒸氣的影響。而且，與 外部電路連接用的焊盤部分被露出來。
另 一 方面，本發(fā)明的放射線檢測元件的制造方法特征在于包括 (1 )，在受光元件陣列的受光元件上積層形成把放射線轉(zhuǎn)換成可見光 的閃爍器層，其中，將多個受光元件在基板上一維或二維排列而形成其 受光單元，將與該受光單元的各行或各列受光元件電連接的多個焊盤配
置在受光單元的外部；(2 ),形成放射線可通過的第一有機膜，該有 機膜包覆全部的受光元件陣列；(3)，形成放射線可通過的耐濕保護 膜，該耐濕保護膜是在第一有機膜上沉積包含無機膜的至少一層膜，是 由兩層以上的多層膜組成；(4 )，在閃爍器層的外側(cè)上將至少包覆焊 盤的那部分耐濕保護膜切開除去，至少使受光元件陣列的包含焊盤的區(qū) 域露出來；(5)，沿受光元件陣列的露出部分的邊界(即邊緣)用樹 脂涂敷耐濕保護膜，使耐濕保護膜的邊緣密合在受光元件上。
通過把整個受光元件包覆的方式形成第一有機膜，提高了閃爍器層 和有機膜的密合程度，形成均勻的膜。由于形成了均勻的耐濕保護膜， 通過除去焊盤部分上的耐濕保護膜就可使焊盤確定地露出來。而且，由于沿露出部分的邊界(即邊緣)用樹脂涂覆耐濕保護膜，使耐濕保護膜 的邊緣密合在其下的受光元件陣列的表面上，從而密封了耐濕保護膜下 面的閃爍器層。
通過下面的詳細說明和附圖可進一步充分理解本發(fā)明，但這些只是 示例性的，不應認為是對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明的其它應用范圍可從以下的詳細說明中得到闡明。然而，雖 然詳細說明及特定事例示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但在本發(fā)明的精 神和范圍中，本領域的技術人員可從詳細說明中引出各種變更和改進， 這是不言而喻的。
圖l是本發(fā)明的一個實施方案的俯視圖。
圖2是圖1的A - A剖面圖。 圖3 - IO是圖l所示實施方案的制造工序圖。 圖11是本發(fā)明的另一實施方案的俯視圖。 圖12是圖11的B - B剖面圖。
下面，根據(jù)


本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。另外，為了易于理解， 對各圖中的同一構(gòu)成要素盡可能標注同一標號，并省略重復的說明。而 且，各附圖中的大小和形狀不一定都和實際相同，為了易于理解對某些 部位進行了夸張放大。
圖l是本發(fā)明的一個實施方案的俯視圖，圖2是其外周部分的A -A斷面的放大圖。
首先，參照圖l、圖2說明本實施方案的結(jié)構(gòu)。進行光電轉(zhuǎn)換的受 光元件2被二維排列在絕緣的，例如玻璃制作的，基板1上面形成受光 單元》該受光元件2由非晶態(tài)硅制成的發(fā)光二極管(PD )和薄膜晶體管 (TFT )構(gòu)成。各行或各列的受光元件2分別由讀出信號用的信號線3 電連接。用于將信號取出到外部電路(未圖示)的多個焊盤4沿基板1 的外周邊(例如相鄰的兩個邊)配置，并通過信號線3與對應的多個受 光元件2電連接。在受光元件2和信號線3上形成絕緣的鈍化膜5 。該 鈍化膜5最好采用氮化硅或二氧化硅。另一方面，焊盤4為了便于和外 部電路連接而露出。下面，將該基板和基板上的電路部分稱作受光元件 陣列6 。在受光元件陣列6的受光單元上形成把入射放射線轉(zhuǎn)換成可見光的 柱狀結(jié)構(gòu)的閃爍器7。閃爍器7可采用各種材料，最好采用發(fā)光效率高 的摻雜TL (鉈)的CsI等。在閃爍器7上，形成由X射線可透過水蒸 氣不能透過的第一有機膜8、無機膜9、第二有機膜10依次沉積的保護 膜ll。
第一有機膜8和第二有機膜10采用聚對二甲笨樹脂(ThreeBond 公司生產(chǎn)、商品名Parylene (聚對亞笨基二甲基或稱聚對二甲笨基)) 最好采用聚對氯二甲笨基(同一公司制造，商品名Parylene C )。利用 Parylene制成的涂敷膜具有水蒸氣和氣體的透過率極低、防水性、耐腐 蝕性高、電絕緣性優(yōu)良.對放射線和可見光透明等與有機膜8、 10相稱 的優(yōu)良特征。有關利用Parylene制成的涂料的詳細情況，記載于 《ThreeBond技術新聞》(平成4年9月23日發(fā)行)中，在此描述其特 征。
Parylene能夠和金屬的真空蒸鍍相同地在真空中利用化學氣相沉積 法(CVD )在支持體上沉積以進行涂敷。它由如下工序構(gòu)成將原料P -二甲苯熱分解，將生成物在甲苯、笨等有機溶劑中急冷，可得到稱作 二聚物的二對二甲苯；將二聚物熱分解，可生成穩(wěn)定的自由基對二甲苯 氣體；使產(chǎn)生的氣體吸附在坯料上，聚合形成聚合分子量為約50萬的聚 對二甲苯膜。
Parylene蒸鍍時的壓力比金屬真空蒸鍍時的壓力0.001乇高，為 0.1 ~ 0.2乇。并且，在蒸鍍時，單分子膜覆蓋住被覆蓋物的全部后，才 在其上進一步蒸鍍Parylene 。因此，能夠生成沒有微孔的均勻厚度的厚 0.2pm以上的薄膜，在液態(tài)下不可能進行的在尖角部分、邊緣部分以及 微米量級的狹窄縫隙處的涂敷都成為可能。而且由于涂敷時不需要熱處 理，可以在接近室溫的溫度下進行涂敷，所以不產(chǎn)生伴隨硬化而發(fā)生的 機械應力和熱變形，還具有優(yōu)良的涂覆穩(wěn)定性。而且，還可以對幾乎所 有的固體材料進行涂敷。
另一方面，如果無機膜9可以透過X射線，則能夠使用對可見光透 明、不透明或反射等的各種材料，能夠使用Si、 Ti、 Cr的氧化膜和金、 銀、鋁等的金屬薄膜。尤其是若使用對可見光反射的膜，則由于具有防止閃爍器7發(fā)生的散光泄漏到外部而使靈敏度上升的效果，最理想。在 此，使用容易成形的Al為例進行說明。雖然Al本身在空氣中容易腐蝕， 但由于無機膜9被第一有機膜8和第二有機膜10夾著，所以可受到保護 而不受腐蝕。
該保護膜11的外周，在受光單元的外周和受光元件陣列6的外周之 間并延伸到焊盤4內(nèi)側(cè)，焊盤4露出以用于與外部電路連接。這樣，該 保護膜ll雖然由上述Parylene涂敷形成，但由于是用CVD法形成，所 以形成為覆蓋了受光元件陣列6的整個表面。因而，為使焊盤4露出， 需要切開比焊盤4更內(nèi)側(cè)的Parylene涂覆形成的保護膜ll ,除去外部的 保護膜ll。這時，保護膜11很容易從切開的外周部分剝離。因此，在 保護膜ll的外周部分和其外邊的受光元件陣列6上的鈍化膜5上涂敷覆 蓋樹脂12進行覆蓋。
作為覆蓋樹脂12 ，優(yōu)選采用對保護膜11和鈍化膜5粘結(jié)性優(yōu)良的 樹脂，例如丙烯酸類粘合劑的協(xié)立化學工業(yè)抹式會社生產(chǎn)的WORLD ROCK No.801-SET2 ( 70,000 cP型)。該樹脂粘合劑用700mW/cm2 的紫外線照射大約20秒就硬化，硬化膜柔韌且具有足夠的強度，耐潮、 耐水、耐電解性能優(yōu)良，與各種材料特別是玻璃、塑料等的粘接性良好， 具有適于用作覆蓋樹脂12的優(yōu)良特性。
下面，參照圖3 ~ IO說明該實施例的制造工序。如圖4所示，利用 蒸鍍法在圖3所示的受光元件陣列6的受光面上生長厚為600nm的鉈摻 雜的Csl柱狀結(jié)晶而形成閃爍器7層。
形成閃爍器7的Csl吸濕性強，如果原樣露出，會吸收空氣中的水 蒸氣而溶解。因而，為防止這種情況，利用如圖5所示的CVD法在基板 的整個表面包覆10pm厚的由Parylene形成第一有機膜8 。雖然在Csl 的柱狀晶體中有間隙，但由于Paryieiie進入狹小的間隙中，第一有機膜 8密合在閃爍器7的層上。而且，利用Parylene涂覆，在凹凸的閃爍器7 層的表面上得到厚度均勻的致密涂覆薄膜。如上所述，由于能夠在比金 屬蒸鍍時更低的真空度中和常溫下進行Parylene的CVD形成，所以加 工容易。
另外，如圖6所示，通過蒸鍍法在入射面一側(cè)的第一有機膜8的表面上沉積一層0.15nm厚的Al膜，形成無機膜9。并且，再次利用CVD 法將Parylene以lO[im的厚度覆蓋在整個基板的表面上而形成第2有機 膜IO，如圖7所示。該第二有機膜10可防止由于無機膜9的腐蝕而造 成的劣化。
如圖8所示，在受光單元的外周和受光元件陣列6的外周部分之間 且在焊盤4的內(nèi)側(cè)，用準分子(excimer )激光等沿光受光單元的外周 切開采用如上方式所形成的保護膜ll,就可如圖9所示，除去切開部分 以外和入射面的內(nèi)側(cè)(或另一側(cè))的保護膜ll不要的部分，使用于與外 部電路連接的焊盤4露出。由于鈍化膜5和保護膜11的最下層的第一有 機膜7的密合性不好，如果在其上按原樣設置切斷的外周部，保護膜ll 就容易從外周部剝離。因此，如圖10所示，要在保護膜ll的外周部和 其周圍的鈍化膜5上涂敷覆蓋樹脂12進行覆蓋，再用紫外線照射，使覆 蓋樹脂12硬化，使保護膜11密合在受光元件陣列6上 由此，把閃爍 器7密封，能夠防止因吸濕引起的解像度的劣化。
下面，參照圖1和圖2說明本實施方案的動作。從入射面?zhèn)热肷涞?X射線(放射線)透過第一有機膜8、無機膜9和第二有機膜10組成的 保護膜11到達閃爍器7 。閃爍器7吸收該X射線并放出與X射線光量成 正比的可見光。在發(fā)出的可見光中，與X射線入射方向相同的可見光在 無機膜9處被反射，因此，閃爍器7發(fā)出的可見光，幾乎全部到達閃爍 器7之下的受光元件2。因此，可以進行高效率的檢測。
在各受光元件2上，利用光電轉(zhuǎn)換生成與該可見光的光量相對應的 電信號并累積一定時間。到達受光元件2的可見光的光量，由于與入射X 射線的光量對應，在各受光元件2上累積的電信號與入射X射線的光量 對應，就成為與X射線圖像對應的圖像信號。受光元件2上累積的該圖 像信號通過信號線3從焊盤4上依次讀出，傳輸?shù)酵獠浚妙A定的處理 電路處理后能夠顯示X射線圖像。
在上面的說明中，作為保護膜ll說明的是結(jié)構(gòu)為在Parylene制的 第一有機膜8、 10之間夾有無機膜9的保護膜，但也可以是第一有機膜 8和第二有機膜10材料不同的保護膜。還有，在無機膜9使用抗腐蝕性 的材料時，也可以不設置第二有機膜IO。在此，是以覆蓋樹脂12形成在受光元件陣列6的受光元件2的外側(cè) 的鈍化膜上為例進行說明的，但在受光元件2與焊盤4鄰接的情況下， 在其邊界形成覆蓋樹脂幾乎是困難的。為使焊盤4可靠地露出且用覆蓋 樹脂12可靠地涂覆保護膜ll的周圍，最好使覆蓋樹脂12的位置位于受 光元件2的兩側(cè)。為此，閃爍器7不是在整個受光元件2上形成，而是 在除去焊盤4附近的象素的有效畫面區(qū)域的受光元件2上形成，然后形 成覆蓋整個閃爍器7層的保護膜11,在其上未形成閃爍器7的受光元件 2的象素上可以通過覆蓋樹脂12涂覆保護膜11 。這時，由于焊盤4附近 的象素都被覆蓋樹脂12蓋住，在前面不存在閃爍器7，所以，對放射線 的靈敏度降低，結(jié)果，這些象素不能使用，受光元件2的有效象素數(shù)及 有效畫面面積減小，但是在受光元件2為大畫面象素多時，無效象素的 比例減少，因元件的結(jié)構(gòu)使得具有制作容易的優(yōu)點。
下面，參照圖ll、圖12說明本發(fā)明的另一實施方案。圖ll是該實 施例的放射線檢測元件的俯視圖，圖12是其B - B放大剖面圖。該元件 的基本結(jié)構(gòu)與圖1和圖2所示的實施方案的元件相同，下面僅說明不同
在圖11、圖12所示的實施方案中，保護膜ll被形成在受光元件陣 列6的受光面?zhèn)群蛢?nèi)側(cè)(即受光面另一側(cè))的前面，焊盤4被露出。并 且，沿保護膜ll的邊界(邊緣)涂敷覆蓋樹脂12，包圍露出的焊盤4。 由于在本實施例中，焊盤4也可靠地露出，保護膜11被覆蓋樹脂12可 靠地密合在受光元件陣列6上，所以閃爍器7層被密封，能夠防止吸濕 造成的劣化。
這一點在焊盤4小的CCD及MOS型攝影元件的情況下，減少可能 引起保護膜剝落的邊界部分即邊緣部分的長度時更為顯著。
另外，在上述說明中，對從受光元件上的閃爍器側(cè)入射放射線的所 謂表面入射型的放射線檢測元件進行了說明，但本發(fā)明也可適用于從基 板側(cè)入射放射線的所謂內(nèi)側(cè)入射型的放射線檢測元件。這樣的內(nèi)側(cè)入射 型放射線檢測元件能夠用作高能放射線檢測元件。
如上述說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，為保護吸濕性高的閃爍器，在閃 爍器上形成由Parylene等構(gòu)成的保護膜，該保護膜的邊緣利用樹脂層與受光元件陣列結(jié)合，因此，閃爍器層被密封。特別是，由于防止了從保 護膜的邊緣上剝落，提高了耐濕性能。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，在形成保護膜后除去了不必要的部分，所 以，與只在必要部分形成保護膜的情況相比，容易形成均勻狀態(tài)的保護 膜，使焊盤可靠地露出。還有，由于保護膜可浸透到閃爍器晶體間隙中， 保護膜和閃爍層的密合性得到了提高。
當然，可從上述本發(fā)明的說明出發(fā)對本發(fā)明進行各種變形，不能認 為這些變形脫離了本發(fā)明的思想和范圍，在下面的權(quán)利要求書中包括了 本領域技術人員易知的種種改進。
本發(fā)明的放射性檢測元件可應用于特別是醫(yī)療、工業(yè)用x射線照相 中使用的大面積放射線圖像系統(tǒng)。特別是在取代當前廣泛使用的x射線
膠片的胸部X射線攝影等中使用。
權(quán)利要求
1.一種放射線檢測元件，包括受光元件陣列，其多個受光元件在基板上呈一維或二維排列形成其受光單元，并將與所述受光單元的各行或各列的所述受光元件電連接的多個焊盤配置在所述受光單元的外部；閃爍器層，該閃爍器層在所述受光元件上層積形成，把放射線轉(zhuǎn)換成可見光；放射線可通過的耐濕保護膜，它由至少包含有機膜和在其上沉積的無機膜的兩層以上的多層膜組成，在覆蓋了閃爍器層的同時使所述受光元件陣列的所述焊盤部分露出；以及覆蓋樹脂，沿所述耐濕保護膜和受光元件陣列露出部分的邊界(即邊緣)用所述覆蓋樹脂涂敷耐濕保護膜，使所述耐濕保護膜的邊緣密合在所述受光元件陣列上。
2. 如權(quán)利要求1所述的放射線檢測元件，其特征在于 所述焊盤位于所述基板的外周邊處，所述耐濕保護膜在所述受光單元的外緣和所述受光元件陣列的外緣之間覆蓋形成，所述覆蓋樹脂涂敷 在所述耐濕保護膜的外周部分。
3. —種放射線檢測元件的制造方法，包括下列步驟 在受光元件陣列的受光元件上層積形成把放射線轉(zhuǎn)換成可見光的閃爍器層，其中，將多個所述受光元件在基板上呈一維或二維排列地形成 所述受光元件陣列的受光單元，并將與所述受光單元的各行或各列受光 元件電連接的多個焊盤配置在所述受光單元的外部；形成放射線可通過的第一有機膜，使其包覆整個所述受光元件陣列；在所述第一有機膜上沉積包含無機膜的一層以上的膜，形成由兩層 以上的多層膜組成的放射線可通過的耐濕保護膜；將所述閃爍器層的外側(cè)的，即至少將包覆所述焊盤的那部分耐濕保 護膜切開除去，至少使所述受光元件陣列的包含上述焊盤的區(qū)域露出來；沿所述耐濕保護膜與所述受光元件陣列的露出部分的邊界(即邊 緣)用樹脂涂敷所述耐濕保護膜，使所述耐濕保護膜的邊緣密合在所述 受光元件陣列上。
4.一種放射線檢測元件的制造方法，包括下列步驟 在受光元件陣列的所述受光元件上層積形成把放射線轉(zhuǎn)換成可見光 的閃爍器層，其中，將多個受光元件在基板上呈一維或二維排列形成其 受光單元，將與所述受光單元的各行或各列的所述受光元件電連接的多 個焊盤配置在所述基板的外周邊部；形成放射線可通過的第一有機膜，使其包覆所述受光元件陣列整體；在所述第一有機膜上淀積包含無機膜的一層以上的膜，形成由兩層 以上的多層膜組成的放射線可通過的耐濕保護膜；在所述閃爍器層的外周和所述焊盤部分之間的位置沿所述閃爍器層 外周把所述耐濕保護膜切開，將在該切開面以外以及入射面內(nèi)側(cè)形成的 所述耐濕保護膜除去，使所述焊盤露出；用樹脂涂敷被切開的所述耐濕保護膜的外周部分，使所述耐濕保護 膜的外周部分密合在所述受光元件陣列上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放射線元件及其制備方法。本發(fā)明的放射線元件的制備方法中，將受光元件(2)二維排列在基板上，把用信號線(3)與各行或各列受光元件(2)電連接的焊盤(4)排列在基板(1)的外周邊上，在受光元件(2)和信號線(3)上設置保護用的鈍化膜(5)，形成受光元件陣列(6)。將CsI柱狀晶體的閃爍器(7)沉積在該受光元件陣列(6)的受光面上，并在其上沉積Al無機膜(9)夾在Parylene制的有機膜(8)、(10)之間作為保護膜(11)。在使焊盤(4)露出的位置把保護膜(11)的外周切開，并用覆蓋樹脂(12)密合在鈍化膜(5)上。
文檔編號G01T1/20GK101285888SQ20081009236
公開日2008年10月15日 申請日期1998年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月14日
發(fā)明者佐藤宏人, 本目卓也, 高林敏雄 申請人:浜松光子學株式會社