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Dokumentenidentifikation DE69803344T2 14.08.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0903590
Titel VORRICHTUNG ZUM NACHWEIS VON STRAHLUNG UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG
Anmelder Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu, Shizuoka, JP
Erfinder HOMME, Takuya, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP;
TAKABAYASHI, Toshio, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP;
SATO, Hiroto, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69803344
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.02.1998
EP-Aktenzeichen 989021860
WO-Anmeldetag 12.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/JP98/00551
WO-Veröffentlichungsnummer 0009836291
WO-Veröffentlichungsdatum 20.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 24.03.1999
EP date of grant 02.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.08.2002
IPC-Hauptklasse G01T 1/20
IPC-Nebenklasse G01T 1/00   

Beschreibung[de]
Technisches Feld

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung und im besonderen, aber nicht ausschließlich, auf eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung, die einen lichtempfangenden Bereich mit einer großen Fläche, wie sie für medizinische Röntgenuntersuchungen und ähnliches verwendet wird, besitzt.

Stand der Technik

Während konventionell für Röntgenstrahlung empfindliche Filme für medizinische und industrielle Röntgenuntersuchungen benutzt werden, setzen sich Systeme, die Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung zur Strahlungsabbildung benutzen, aufgrund ihrer Annehmlichkeit und der Speicherfähigkeit ihrer fotografischen Ergebnisse immer mehr durch. Ein derartiges System zur Strahlungsabbildung verwendet einen aus vielen Pixels bestehenden Bereich, um zweidimensionale Abbildungsdaten von einer Strahlung als ein elektrisches Signal zu erhalten, das erhaltene Signal mit einer Verarbeitungseinheit zu verarbeiten und auf einem Bildschirm darzustellen. Eine typische Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung ist so konfiguriert, dass ein Szintillator auf einer ein- oder zweidimensionalen Anordnung von lichtempfindlichen Zellen angeordnet ist, um die einfallende Strahlung in Licht umzuwandeln, welches dann nachgewiesen wird. CsI, ein typisches Szintillatormaterial, ist ein hygroskopisches Material, welches sich durch Absorption von Dampf (Feuchtigkeit) in der Luft auflöst. Im Ergebnis verschlechtern sich die Merkmale des Szintillators, insbesondere die Auflösung, nachteilig.

Bekannt als eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung mit einer Struktur zum Schutz des Szintillators gegen Feuchtigkeit ist die Technik offenbart in der japanischen Patentanmeldung Offenlegung Nr. 5-196742. Bei dieser Technik wird eine wasserundurchlässige Barriere mit Feuchtigkeitsschutz auf der Oberseite der Szintillatorschicht gebildet, die dadurch die Szintillatorschicht gegen Feuchtigkeit schützt.

In der oben angeführten Technik ist es für die Barriere mit Feuchtigkeitsschutz dennoch schwierig, im äußeren peripheren Bereich der Szintillatorschicht in engen Kontakt mit dem Substrat der Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zu kommen. Insbesondere bei Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung mit einer großen Fläche, etwa für Röntgenuntersuchungen des Brustkorbes o. ä., besteht aufgrund des langen äußeren peripheren Bereichs die Gefahr der Ablösung der Barriere mit Feuchtigkeitsschutz. Deshalb kann die hermetische Versiegelung der Szintillatorschicht unvollständig werden, Feuchtigkeit kann in die Szintillatorschicht eindringen und ein Problem verursachen, dass die Merkmale der Szintillatorschicht verschlechtert.

Außerdem offenbart die oben aufgeführte Technik ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht zur Feuchtigkeitsversiegelung für eine Barriere mit Feuchtigkeitsschutz, in der ein Silikonvergußmaterial oder ähnliches im flüssigenzustand auf die Szintillatorschicht, oder in ein auf die lichtempfangende Oberflächenseite der Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gelegtes Fensterbauelement beschichtet wird und dann das Fensterbauelement, bevor die feuchtigkeitsversiegelnde Schicht getrocknet ist, auf die Szintillatorschicht gelegt wird und dadurch die feuchtigkeitsversiegelnde Schicht fixiert.

In diesem Verfahren ist es schwierig, auf einer Szintillatorschicht mit unregelmäßiger Oberflächenform die feuchtigkeitsversiegelnde Schicht gleichmäßig auszubilden, wobei möglicherweise die Adhäsion verschlechtert wird. Dieses Phänomen neigt besonders in Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung mit einer großen Fläche aufzutreten.

Mit Blick auf die vorhergehenden Probleme ist es wünschenswert, eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung mit einer gleichmäßigen Schutzschicht zum Schutz des Szintillators gegen Feuchtigkeit, welche leicht hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, bereitzustellen.

JP-A-05060871 beschreibt einen zweidimensionalen optischen Sensor mit einem Glassubstrat, einer Mehrzahl von Pixels auf dem Glassubstrat zur Bildung einer zweidimensionalen Anordnung, und einer Mehrzahl von in die ausgesparten Teile eines Siliciumsubstrats eingebetteten Szintillatoren zur Bildung einer eingebetteten Szintillatorplatte.

US-A-5227635 beschreibt einen Quecksilberdiiodid- Röntgenstrahldetektor mit einer Schutzringstruktur und Kollimatorschild.

Zusammenfassung der Erfindung

In Bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zur Verfügung gestellt, die folgendes umfasst: Eine Anordnung lichtempfangender Einrichtungen in der mehrere lichtempfangende Einrichtungen ein- oder zweidimensional auf einem Substrat zur Bildung eines lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind, sowie mehrere elektrische Anschlussflächen außerhalb des lichtempfangenden Bereichs, die leitend mit den in Reihen oder Spalten angeordneten lichtempfangenden Einrichtungen verbunden sind; und eine auf den lichtempfangenden Einrichtungen abgeschiedene Szintillatorschicht zur Umwandlung einer Strahlung in sichtbares Licht; gekennzeichnet durch: Einen oder mehrere Harzrahmen geformt aus einem Harz zwischen der Szintillatorschicht und den elektrischen Anschlussflächen zur Trennung einer Fläche, auf der die Szintillatorschicht auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen gebildet ist, und einer Fläche, auf der die elektrischen Anschlussflächen angeordnet sind, voneinander; und eine strahlungsdurchlässige, feuchtigkeitsbeständige Schutzschicht, die wenigstens die Szintillatorschicht bedeckt und bis über die in Einzahl oder Mehrzahl vorliegenden Harzrahmen reicht, wobei die Schutzschicht so angeordnet ist, dass sie wenigstens die Fläche der elektrischen Anschlussflächen offen lässt.

Folglich wird die einfallende Strahlung durch die Szintillatorschicht in sichtbares Licht umgewandelt. Da das resultierende Bild des sichtbaren Lichts durch die ein- oder zweidimensional angeordneten lichtempfangenden Einrichtungen nachgewiesen wird, wird ein elektrisches Bildsignal entsprechend dem Bild der einfallenden Strahlung erhalten. Die Szintillatorschicht hat die Eigenschaft der Verschlechterung durch die Absorption von Feuchtigkeit. Da jedoch die Szintillatorschicht mit einer feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht bedeckt ist, welche mit der Hilfe des Harzrahmens in engen Kontakt mit der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen ist, ist die Szintillatorschicht komplett hermetisch versiegelt, um von der äußeren Umgebung isoliert und damit gegen Dampf in der Luft geschützt zu sein. Darüber hinaus ist der Bereich der elektrischen Anschlussflächen, für die elektrisch leitende Verbindung mit einem externen Schaltkreis, offen.

Vorzugsweise ist der Harzrahmen, als ein die Szintillatorschicht umgebendes Rechteck oder als ein oder mehrere, ihre korrespondierenden Bereiche der elektrischen Anschlussflächen umgebende Rechtecke geformt.

Für die Abdeckung einer Kante der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht entlang des Harzrahmen kann des weiteren ein Beschichtungsharz vorgesehen werden. In diesem Fall wird die Kante der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht zwischen dem Harzrahmen und dem Beschichtungsharz von der Ober- und Unterseite gehalten, um dauerhaft verbunden zu sein.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zur Verfügung gestellt mit: Einem Schritt der Bildung eines lichtempfangenden Bereichs durch die ein- oder zweidimensionale Anordnung mehrerer lichtempfangender Einrichtungen auf einem Substrat und der Abscheidung einer Szintillatorschicht zur Umwandlung von Strahlung in sichtbares Licht auf den lichtempfangenden Einrichtungen des lichtempfangenden Bereichs der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen, in welcher mehrere elektrische Anschlussflächen, die mit den in entsprechenden Reihen oder Spalten angeordneten lichtempfangenden Einrichtungen des lichtempfangenden Bereichs leitend verbunden sind, außerhalb des lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind; gekennzeichnet durch einen Schritt der Bildung eines oder mehrerer Harzrahmen mit einem Harz auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen zwischen der Szintillatorschicht und den elektrischen Anschlussflächen zur Trennung der Szintillatorschicht und der Fläche elektrischer Anschlussflächen voneinander; einen Schritt der Ausbildung einer strahlungsdurchlässigen, feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht zur Umhüllung der gesamten Anordnung lichtempfangender Einrichtungen; und

einen Schritt zum Schneiden der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht entlang der Längsrichtung des Harzrahmens und Entfernen der auf dem Bereich elektrischer Anschlussflächen befindlichen feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht, um die Fläche elektrischer Anschlussflächen offen zu legen.

Da die erste organische Schicht so gebildet ist, dass sie die gesamte Anordnung lichtempfangender Einrichtungen umhüllt, wird die Adhäsion zwischen der Szimtillationsschicht und der organischen Schicht verbessert, wobei eine gleichmäßige Schicht gebildet wird. Da die feuchtigkeitsbeständige Schutzschicht nach ihrer Ausbildung von dem Bereich elektrischer Anschlussflächen entfernt wird, ist der Bereich elektrischer Anschlussflächen mit Sicherheit offen. Der unter der Schutzschicht gebildete Harzrahmen fügt beim Schneiden der Schutzschicht einen Rand der Schnitttiefe einer Trennvorrichtung hinzu. Weiterhin bringt der Harzrahmen Kanten der Schutzschicht in engen Kontakt zu dem Substrat und stellt dadurch die Versiegelung sicher.

Weiterhin kann ein weiterer Schritt der Beschichtung und Bindung einer Kante der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht entlang des Harzrahmens mit einem Harz vorgesehen werden. In diesem Fall wird die Kante der feuchtigkeitsbeständigeh Schutzschicht zwischen dem Harzrahmen und diesem Harz gehalten, um dauerhaft verbunden zu sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nur beispielsweise beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Draufsicht ist, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht davon entlang der Linie A-A ist;

Fig. 3 bis 11 Herstellungssschritte der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 zeigen; und

Fig. 12 eine Draufsicht ist, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 13 eine vergrößerte Schnittansicht davon entlang der Linie B-B ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Um die Verständlichkeit der Erläuterungen zu erleichtern, wird, soweit möglich, in allen Zeichnungen die gleiche Nummerierung für gleiche Teile verwendet und auf wiederholte Erläuterung verzichtet. Außerdem sind zum leichteren Verständnis die Dimensionen und Formen in jeder Zeichnung nicht immer identisch zu denen in der Praxis, sondern beinhalten übertrieben dargestellte Teile.

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des äußeren, peripheren Bereich s davon entlang der Linie A-A ist.

Zunächst wird die Konfiguration dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 erläutert.

Auf einem isolierenden Substrat 1, welches z. B. aus Glas hergestellt ist, werden lichtempfangende Einrichtungen 2 für lichtelektrische Umwandlung zweidimensional angeordnet, um einen lichtempfangenden Bereich zu bilden. Jede lichtempfangende Einrichtung 2 besteht aus einer Photodiode (PD) aus amorphem Silicium oder einem Dünnschichttransistor (TFT). Die lichtempfangenden Einrichtungen 2 in den entsprechenden Reihen und Spalten sind für die Auslesung von Signalen über Signalleitungen 3 elektrisch leitend miteinander verbunden. Mehrere elektrische Anschlussflächen 4 für die Ausgabe von Signalen in einen externen Stromkreis (nicht gezeigt) sind entlang der äußeren, peripheren Seiten des Substrats 1, z. B. an zwei nebeneinanderliegenden Seiten, angeordnet und sind elektrisch leitend mit ihren entsprechenden mehreren lichtempfangenden Einrichtungen 2 über Signalleitungen 3 verbunden. Eine isolierende Passivierungsschicht 5 ist über den lichtempfangenden Einrichtungen 2 und den Signalleitungen 3 ausgebildet. Für die Passivierungsschicht 5 wird bevorzugt Siliciumnitrid oder Siliciumoxid verwendet. Allerdings sind die elektrischen Anschlussflächen 4 offen für die Verbindung mit dem externen Schaltkreis. Im folgenden wird auf dieses Substrat, sowie auf den Schaltkreisbereich auf dem Substrat als Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 Bezug genommen.

Über dem lichtempfangenden Bereich auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 ist zur Umwandlung auftreffender Strahlung in sichtbares Licht ein Szintillator 7 mit Säulenstruktur ausgebildet. Obwohl verschiedene Materialen für den Szintillator 7 verwendet werden können, werden Tl-dotiertes CsI oder gleichartiges, welches eine bevorzugte Emissionseffizienz besitzt, bevorzugt. Ein Harzrahmen 8, geformt wie ein verlängerter Rahmen aus einem Harz wird an einer Stelle innerhalb der elektrischen Anschlussflächen angeordnet, um die äußere Peripherie der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 zu umschließen. Als dieser Harzrahmen 8 werden bevorzugt KJR651 oder KE48978 hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSE397 hergestellt von Toshiba Silicone Co., Ltd. und DYMAX625T hergestellt von Sumitomo 3M Ltd., welche Siliciumharze sind, und gleichartiges verwendet. Dies geschieht deshalb, da sie weitläufig für die Oberflächenbehandlung zum mechanischen und elektrischen Schutz von Halbleitereinheiten verwendet werden und eine hohe Adhäsion in Bezug auf eine auf der Oberseite gebildete Schutzschicht 12 aufweisen, die später erläutert wird.

Auf dem Szintillator 7, innerhalb des Harzrahmens 8, sind eine erste organische Schicht 9, eine anorganische Schicht 10 und eine zweite organische Schicht 11 laminiert, jede durchlässig für Röntgenstrahlen aber nicht dampfdurchlässig, welche die Schutzschicht 12 bilden.

Als die erste organische Schicht 9 und die zweite organische Schicht 11 wird insbesondere Poly-p- Xylylenharz (hergestellt von Three Bond Co.Ltd., Markenname: Parylene), oder im Einzelfallauch Poly-p- Chloroxylylen (gleiche Herstellerfirma, Markenname: Parylene C), bevorzugt verwendet. Die aus Parylene hergestellte Beschichtung hat hervorragende Eigenschaften für die organischen Schichten 9 bzw. 11 dahingehend, dass sie z. B. nur sehr geringe Mengen von Dampf oder Gasen durchlässt, eine hohe Wasserabstoßung und chemische Widerstandsfähigkeit hat, auch als dünne Schicht hervorragende elektrische Isolierungseigenschaften aufweist und transparent gegenüber Strahlung und sichtbarem Licht ist. Die Einzelheiten für die Beschichtung mit Parylene werden in Three Bond Technicial News (Ausgabe 23 September 1992) beschrieben und ihre charakteristischen Merkmale werden hier kurz erläutert.

Die Beschichtung mit Parylene kann mittels des Dampfauftragsverfahrens (chemical vapor deposition, CVD)geschehen, bei der ein Dampfauftrag auf einer Unterlage im Vakuum stattfindet, wie beim Vakuum- Dampfauftrag von Metallen. Dieses Verfahren beinhaltet einen Schritt der thermischen Spaltung von p-Xylol als ein Ausgangsmaterial und die rasche Abkühlung des resultierenden Produkts in einem organischem Lösungsmittel wie Toluol oder Benzol, um Di-p-Xylylen, welches bekanntermaßen als Dimer vorliegt, zu erhalten; einen Schritt der thermischen Spaltung dieses Dimers, um ein stabiles, radikalisches p-Xylylen-Gas herzustellen; sowie eine Schritt um durch Absorption und Polymerisation des dadurch entstandenen Gases auf einem Material durch Polymerisation eine Poly-p-Xylylenschicht mit einem Molekulargewicht von etwa 500.000 zu erzeugen.

Der Druck zum Zeitpunkt des Parylene-Dampfauftrags beträgt 0,1 bis 0,2 Torr, der höher ist als der Druck beim Dampfauftrag von Metallen, 0,001 Torr. Beim Dampfauftrag bedeckt eine monomolekulare Schicht das gesamte zu beschichtende Material und dann wird Parylene darauf aufgedampft. Folglich kann eine dünne Schicht, mit einer gleichmäßigen Stärke kleiner als 0,2 um, die frei von nadelfeinen Löchern ist, ausgebildet werden. Daher kann auf diese Weise die Beschichtung von spitzwinkeligen Bereichen, Eckbereichen und engen Spalten im Mikrometerbereich, was in Flüssigkeitsform unmöglich war, erfolgen. Außerdem kann die Beschichtung bei einer Temperatur nahe Raumtemperatur erfolgen, also ohne Hitzebehandlung oder ähnliches zum Zeitpunkt der Beschichtung. Folglich können mechanischer Stress oder thermische Verspannung während der Aushärtung nicht auftreten, und die Beschichtung hat außerdem eine hervorragende Stabilität. Darüber hinaus ist eine Beschichtung nahezu jedes festen Materials möglich.

Für die anorganische Schicht 10 können verschiedene Materialen, transparent, undurchlässig oder reflektierend für sichtbares Licht, verwendet werden, solange sie für Röntgenstrahlen durchlässig sind. Oxidierte Schichten von Si, Ti und Cr sowie dünne Metallschichten aus Gold, Silber, Aluminium oder ähnlichem können benutzt werden. Im einzelnen wird eine Schicht bevorzugt verwandt, die sichtbares Licht reflektiert und die Empfindlichkeit erhöht, da sie effizient verhindert, dass im Szintillator 7 entstehende Fluoreszenz entweicht. Hier wird ein Beispiel mit Al erläutert, welches leicht zu formen ist. Obwohl Al wahrscheinlich an der Luft korrodiert, ist die anorganische Schicht 10, da sie zwischen der ersten organischen Schicht 9 und der zweiten organischen Schicht 11 gehalten wird, vor Korrosion geschützt.

Indem die Schutzschicht 12 durch die oben erwähnte Beschichtung mit Parylene mittels des CVD-Verfahrens gebildet wird, wird sie zur Abdeckung der gesamten Oberfläche der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 ausgebildet. Um die elektrischen Anschlussflächen 4 ungeschützt zu lassen, ist es daher notwendig, dass die durch die Beschichtung mit Parylene gebildete Schutzschicht 12 innerhalb der elektrischen Anschlussflächen 4 geschnitten und der äußere Teil der Schutzschicht 12 entfernt wird. Wie später noch ausgeführt, würde, wenn die Schutzschicht 12 im Wesentlichen nahe der Mitte des Rahmenbereichs des Harzrahmens 8 geschnitten wird, der äußere periphere Bereich der Schutzschicht 12 durch den Harzrahmen 8 fixiert werden, wodurch die Ablösung der Schutzschicht 12 vom äußeren peripheren Bereich verhindert werden kann. Weiterhin wird der äußere periphere Bereich der Schutzschicht 12, zusammen mit dem darunter liegenden Harzrahmen 8, mit einem Beschichtungsharz 13 beschichtet. Für das Beschichtungsharz 13, ein Harz mit bevorzugten Adhäsionseigenschaften zur Schutzschicht 12 und zum Harzrahmen 8, wird z. B. WORLD ROCK Nr. 801-SET2 (Typ 70.000 cP) hergestellt von Kyoritsu Chemical Industries Co., Ltd., wobei es sich um einen Acrylklebstoff handelt, bevorzugt verwendet. Dieser Harzkleber ist nach etwa 20 Sekunden UV-Bestrahlung mit 100 mW/cm² ausgehärtet. Diese so ausgehärtete Beschichtung ist weich, hat aber eine ausreichende Festigkeit, ist hervorragend in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, Wasser, Kontaktkorrosion und Migration, haftet bevorzugt an verschiedenen Materialen im einzelnen Glas, Plastik u. ä., und hat daher bevorzugte Eigenschaften als das Beschichtungsharz 13. Alternativ dazu kann auch dasselbe Harz wie für den Harzrahmen 8 verwendet werden.

Der Herstellungsprozess für diese Ausführungsform wird im folgenden gemäß Fig. 3 bis 11 erläutert. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6, gezeigt in Fig. 3, säulenförmige Kristalle von Tl-dotierten CsI mittels des Dampfauftragsverfahrens zu einer Stärke von 600 um wachsen gelassen, um eine Schicht des Szintillators 7 zu bilden.

Andererseits wird, wie in Fig. 5 gezeigt, zwischen den entsprechenden äußeren Peripherien des lichtempfangenden Bereichs der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen, der Harzrahmen 8, als ein verlängerter Rahmen mit einer Breite von 1 mm und einer Höhe von 0,6 mm auf der Passivierungsschicht 5 innerhalb der elektrischen Anschlussflächen 4 entlang der äußeren Begrenzung des lichtempfangenden Bereichs, gebildet. Zur Herstellung dieses Rahmens wird z. B. ein automatischer X-Y Beschichtungsapparat, wie Autoshooter-3 hergestellt von Iwashita Engineering Ltd., bevorzugt verwendet. Zu diesem Zeitpunkt wird, für eine verbesserte Anhaftung an der ersten organischen Schicht 9, es mehr bevorzugt, wenn der Harzrahmen 8 einer Oberflächenaufrauenden Behandlung ausgesetzt wird. Beispiele für die Oberflächen-aufrauende Behandlung beinhalten die Einkerbung und die Bildung einer Anzahl kleiner Vertiefungen auf der Oberfläche.

Das die Szintillatorschicht 7 bildende CsI ist hochhygroskopisch, so dass es nach weiterer Aussetzung durch absorbierenden Dampf in der Luft gelöst wird. Zur Verhinderung des Auftretens dieses Phänomens, wird, wie in Fig. 6 gezeigt, das CVD-Verfahren zur Umhüllung des · gesamten Substrats mit Parylene in einer Schichtstärke von 10 um verwendet, wobei die erste organische Schicht 9 gebildet wird. Obgleich zwischen den säulenförmigen Kristallen des CsI Lücken sind, kann Parylene zu einem gewissen Maße in diese engen Lücken eindringen, wobei die erst organische Schicht 9 in engen Kontakt zur Szintillatorschicht 7 kommt. Weiterhin ergibt die Paryleneüberschichtung eine präzise, dünne Schicht mit einer gleichmäßigen Stärke über der unregelmäßigen Szintillatorschicht 7. Da Parylene durch CVD, im Vergleich mit dem Metall-Dampfauftrag, bei einem geringeren Vakuum erzeugt werden kann, kann es einfach verarbeitet werden.

Danach wird, wie in Fig. 7 gezeigt, auf der Oberfläche der Eintrittsseite der ersten organischen Schicht 9 mittels des Dampfauftragsverfahrens eine Al- Schicht mit einer Stärke von 0,2 um laminiert, welche so die anorganische Schicht 10 bildet. Dann, wieder durch Nutzung des CVD-Verfahrens, wird die Oberfläche des gesamten Substrats mit einer Paryleneschicht mit einer Stärke von 10 um überschichtet, welche die zweite organische Schicht 11 bildet (siehe Fig. 8). Diese zweite organische Schicht schützt die anorganische Schicht 10 vor einer Verschlechterung infolge von Korrosion.

Die ausgebildete Schutzschicht 12 wird mit einer Trennvorrichtung 14 entlang der Längsrichtung des Harzrahmens 8 geschnitten (siehe Fig. 9). Da der Harzrahmen 8 einen Vorsprung bildet, ist der Schnittbereich einfach zu bestimmen. Da außerdem die Dicke des Harzrahmens 8 einen Rand zum Einschneiden für die Trennvorrichtung 14 bildet, besteht keine Gefahr für die Beschädigung der Signalleitungen 3 unter dem Harzrahmen 8. Dadurch wird die Herstellung vereinfacht und deshalb der Produktertrag erhöht. Danach werden von diesem Schnittbereich die Teile der Schutzschicht 12 von der äußeren Seite davon und auf der Außen- und Rückseite der Eintrittsoberfläche entfernt, um so die elektrische Anschlussflächen 4 für die Verbindung mit einem externen Schaltkreis freizulegen (siehe Fig. 10). Anschließend wird der äußere periphere Bereich der Schutzschicht 12 und der freigelegte Harzrahmen 8 mit dem Beschichtungsharz 13 beschichtet und bedeckt, welches dann durch UV-Bestrahlung ausgehärtet wird (siehe Fig. 11)

Generell haften die Passivierungsschicht 5 und die erste organische Schicht 9 nicht gut aneinander. In Übereinstimmung mit der Konfiguration dieser Ausführungsform kommt die erste organische Schicht 9 jedoch in engen Kontakt zur Passivierungsschicht 5, da der Harzrahmen 8 so angepasst ist, dass er eng zwischen der ersten organischen Schicht 9 und der Passivierungsschicht 5 an beiden haftet, und mit der Hilfe des Harzrahmens 8 die erste organische Schicht 9 in engen Kontakt mit der Passivierungsschicht 5 kommt. Obgleich die Schutzschicht 12 mit der Hilfe des Harzrahmen 8 auch ohne die Zugabe des Beschichtungsharzes 13 eng an die Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 anhaftet, wird die Ausbildung des Beschichtungsharzes 13 bevorzugt, da die Schutzschicht 12 inklusive der ersten organischen Schicht 9 dadurch fixiert, und zwischen dem Harzrahmen 8 und dem Beschichtungsharz 13 gehalten wird, und so die Adhäsion der Schutzschicht 12 auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 erhöht. Folglich ist der Szintillator 7 hermetisch durch die Schutzschicht 12 versiegelt, womit ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Szintillator 7 sicher verhindert werden kann, so dass es möglich ist, das Herabsinke n der Empfindlichkeit der Einrichtung aufgrund der Verschlechterung des Szintillators 7, verursacht durch Feuchtigkeitsaufnahme, zu vermeiden.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform wird nun anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Eine durch die Eintrittsoberfläche einfallende Röntgenstrahlung (Strahlung) fällt durch alle Schichten, die erste organische Schicht 9, die anorganische Schicht 10, die zweite organische Schicht 11 und erreicht den Szintillator 7. Diese Röntgenstrahlung wird vom Szintillator 7 aufgenommen, der sichtbares Licht im proportionalen Maße zur Dosis der Röntgenstrahlung abstrahlt. Von diesem abgestrahlten, sichtbaren Licht dringt der Teil mit entgegengesetzter Richtung zur Einfallsrichtung der Röntgenstrahlung durch die erste organische Schicht 9, um von der anorganischen Schicht 10 reflektiert zu werden. Folglich wird nahezu das gesamte vom Szintillator 7 generierte, sichtbare Licht durch die Passivierungsschicht 5 der lichtempfangenden Einrichtung 2 zugeführt. Dadurch wird ein effizienter Nachweis erreicht.

Durch lichtelektrische Umwandlung wird in jeder lichtempfangenden Einrichtung 2 ein der Menge des sichtbaren Lichts entsprechendes elektrisches Signal erzeugt und für eine vorbestimmte Zeit gespeichert. Da die Menge des sichtbaren Lichts der Dosis der eingefallenen Röntgenstrahlung entspricht, entspricht das in jeder lichtempfangenden Einrichtung 2 gespeicherte elektrische Signal der Dosis der eingefallenen Röntgenstrahlung, so dass man ein einem. Röntgenbild entsprechendes Bildsignal erhält. Die in den lichtempfangenden Einrichtungen 2 gespeicherten Bildsignale werden seriell über die Signalleitungen 3 von den elektrischen Anschlussflächen 4 ausgelesen, nach außen geleitet, in einem vorbestimmten Verarbeitungsschaltkreis verarbeitet, wodurch das Röntgenbild dargestellt werden kann.

Obgleich die vorhergehende Erläuterung bezüglich der Schutzschicht 12 von einem Aufbau, bei dem eine anorganische Schicht 10 zwischen einer ersten und zweiten aus Parylene gemachten organischen Schicht 9 und 11 gehalten wird, ausgeht, können die erste organische Schicht 9 und die zweite organische Schicht 11 auch aus voneinander unterschiedlichen Material gemacht werden. Außerdem kann, wenn für die anorganische Schicht 10 ein Material mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit verwendet wird, auf die zweite organische Schicht 11 per se verzichtet werden.

Obwohl hier ein Beispiel erläutert wird in dem der Harzrahmen 8 und das Beschichtungsharz 13 auf der Passivierungsschicht 5 außerhalb des Bereichs mit den gebildeten lichtempfangenden Einrichtungen 2 gebildet werden, wird es schwierig sein, den Harzrahmen 8 in einem Grenzbereich zwischen der lichtempfangenden Einrichtung 2 und der elektrischen Anschlussfläche 4 zu gestalten, wenn diese sehr nahe beieinander liegen. Um mit Sicherheit die elektrischen Anschlussflächen 4 offen zu lassen und die peripheren Teile der Schutzschicht 12 sicher mit dem Beschichtungsharz 13 zu beschichten, wird bevorzugt, dass die Positionen des Harzrahmens 8 und des Beschichtungsharzes 13 in Richtung der lichtempfangenden Einrichtung 2 verschoben werden. Zu diesem Zweck wird der Szintillator 7 nicht auf der gesamten Oberfläche der lichtempfangenden Einrichtungen 2 gebildet, sondern auf den lichtempfangenden Einrichtungen 2 innerhalb der wirksamen Schirmfläche unter Auslassung der Pixel nahe der elektrischen Anschlussflächen 4. Nach der Ausbildung des Harzrahmens 8 außerhalb der wirksamen Schirmfläche, z. B. auf den ausgelassenen Pixels, wird die Schutzschicht 12 so gebildet, dass sie die gesamte Szintillatorschicht 7 überdeckt und den Harzrahmen 8 erreicht. Anschließend wird die Schutzschicht 12 entlang der Längsrichtung des Harzrahmens 8 geschnitten, der Teil der Schutzschicht 12 außerhalb der wirksamen Schirmfläche entfernt und die Kanten der Schutzschicht 12 entlang dem Harzrahmen 8 mit dem Beschichtungsharz 13 beschichtet. In diesem Fall, da die Pixel nahe der elektrischen Anschlussflächen 4, beschichtet mit dem Harzrahmen 8 und dem Beschichtungsharz 13 und ohne Szintillator 7 auf ihrer Vorderseite, frei bleiben, sinkt ihre Empfindlichkeit gegenüber Strahlung. Folglich sind diese Pixel unbrauchbar und reduzieren dadurch die Nummer der wirksamen Pixel und den Bereich der wirksamen Schirmfläche der lichtempfangenden Einrichtungen 2. Wenn die lichtempfangenden Einrichtungen 2 eine große Schirmfläche bilden und eine große Anzahl von Pixels haben, ist dennoch der Anteil der unbrauchbaren Pixel gering und, abhängig von der Konfiguration der Vorrichtungen, haben sie den Vorteil, dass die Herstellung vereinfacht wird.

In Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 wird nun eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 12 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform, während Fig. 13 eine Vergrößerte Schnittansicht davon entlang der Linie B-B ist. Da der grundsätzliche Aufbau dieser Ausführungsform der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform entspricht, werden im folgenden nur ihre Unterschiede erläutert.

In der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungsform ist die Schutzschicht 12 über der gesamten Oberfläche der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 auf der lichtempfangenden Seite sowie der Rückseite ausgebildet, wobei nur die Anordnung der elektrischen Anschlussflächen 4 frei bleiben. Der Harzrahmen 8 ist derartig gestaltet, dass er die offene Anordnung der elektrischen Anschlussflächen 4 umschließt, und das Beschichtungsharz 13 die Schutzschicht 12 entlang der Begrenzungen (Kanten) beschichtet. Da der Bereich der elektrischen Anschlussflächen 4 mit Sicherheit offen ist, und die Schutzschicht 12 mit Hilfe des Harzrahmens 8 und des Beschichtungsharzes 13 sicher an der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 haftet, ist die Szintillatorschicht 7 hermetisch versiegelt, womit eine durch Feuchtigkeitsaufnahme verursachte Verschlechterung in dieser Ausführungsform vermieden wird.

Diese Ausführungsform ist effektiv, da sie die Länge des Grenzbereiches, der vielleicht eine Ablösung der Schutzschicht verursacht, insbesondere im Fall von Abbildungssystemen vom CCD oder MOS-Typ mit kleinen elektrischen Anschlussflächen 4, verkürzt. Obwohl sich die vorhergehende Erläuterung auf Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung des sogenannten Oberflächeneintrittstyps beziehen, bei denen die Strahlung von der Szintillatorseite auf die lichtempfangenden Bereiche trifft, kann die vorliegende Erfindung auch so ausgeführt werden kann, dass sie als Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung des sogenannten Rückseiteneintrittstyps verwendet werden kann. Derartige Vorrichtungen des Rückseiteneintrittstyps zum Nachweis von Strahlung können als Vorrichtung zum Nachweis von hochenergetischer Strahlung verwendet werden.

Wie bereits erläutert, wird für den Schutz eines hochhygroskopischen Szintillators eine aus Parylene oder ähnlichem bestehende Schutzschicht auf den Szintillator gebildet und die äußere Peripherie der Schutzschicht wird mit einer Harzschicht an die Anordnung lichtempfangender Einrichtungen gebunden, wodurch die Szintillatorschicht hermetisch versiegelt wird. Insbesondere, da die Ablösung der Schutzschicht von den Kanten verhindert wird, würde die Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert werden.

Wenn darüber hinaus die Kanten mit einem Beschichtungsharz beschichtet werden, wird die hermetische Versiegelung verbessert und die Feuchtigkeitsbeständigkeit erhöht.

In dem oben beschriebenen Verfahren wird die Schutzschicht hergestellt und dann unnötige Teile davon entfernt, wobei die Herstellung der Schutzschicht in einem gleichmäßigen Zustand einfacher ist als im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Schutzschicht, um die elektrischen Anschlussflächen mit Sicherheit frei zu lassen, nur auf die benötigten Stellen aufgetragen wird. Dadurch, dass außerdem die Schutzschicht in die Lücken zwischen den säulenförmigen Kristallen in der Szintillatorschicht dringt, wird die Haftung zwischen der Schutzschicht und Szitillatorschicht verbessert. Da weiterhin die Schichtdicke der Harzschicht einen Rand zum einschneiden für den Schneidevorrichtung beim Schneiden liefert, würden die Signalleitungen zum Ausleiten der nachgewiesen Signale auch dann nicht beschädigt, wenn die Genauigkeit des Schneidewerkzeug nicht erhöht wird; dadurch wird die Produktion des Produkts verbessert.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung ist anwendbar auf einen großen Bereich von Systemen zum Strahlennachweis, die insbesondere für medizinische und industrielle Röntgenuntersuchungen verwendet werden. Sie kann insbesondere anstelle der immer noch häufig verwendeten Röntgenfilme für die Röntgenuntersuchung am Brustkorb o. ä. benutzt werden. Es sollte erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist. Es ist beabsichtigt, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der oben erläuterten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne aus dem in den Ansprüchen festgelegten Bereich der vorliegenden Erfindung herauszufallen.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung die folgendes umfasst:

eine Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) in der mehrere lichtempfangende Einrichtungen (2) ein- oder zweidimensional auf einem Substrat (1) zur Bildung eines lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind, sowie mehrere elektrische Anschlussflächen (4) außerhalb des lichtempfangenden Bereichs (2), die leitend mit den in Reihen oder Spalten angeordneten lichtempfangenden Einrichtungen (2) verbunden sind; und

eine auf den lichtempfangenden Einrichtungen (2) abgeschiedene Szintillatorschicht (7) zur Umwandlung einer Strahlung in sichtbares Licht; gekennzeichnet durch:

einen oder mehrere Harzrahmen (8) geformt aus einem Harz zwischen der Szintillatorschicht (7)und den elektrischen Anschlussflächen (4) zur Trennung einer Fläche, auf der die Szintillatorschicht (7) auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) gebildet ist, und einer Fläche auf der die elektrischen Anschlussflächen (4) angeordnet sind, voneinander; und

eine strahlungsdurchlässige, feuchtigkeitsbeständige Schutzschicht (12), die wenigstens die Szintillatorschicht(7) bedeckt und bis über die in Einzahl oder Mehrzahl vorliegenden Harzrahmen reicht, wobei die Schutzschicht so angeordnet ist, dass sie wenigstens die Fläche der elektrischen Anschlussflächen offen lässt.

2. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Anspruch 1, wobei zumindest einer der Harzrahmen (8) im wesentlichen rechteckig und zur Einfassung der Szintillatorschicht(7)geformt ist.

3. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Ansprüchen 1 oder 2, wobei jeder der in Einzahl oder Mehrzahl vorliegenden Harzrahmen (8) im wesentlichen rechteckig und zur Einfassung der Szintillatorschicht (7)geformt ist.

4. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Ansprüchen 1 bis 3, die außerdem ein Beschichtungsharz (13) umfasst, dass eine Kante der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht (12) entlang der in Einzahl oder Mehrzahl vorliegenden Harzrahmen (8) bedeckt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung, mit:

einem Schritt der Bildung eines lichtempfangenden Bereichs durch die ein- oder zweidimensionale Anordnung mehrerer lichtempfangender Einrichtungen auf einem Substrat und der Abscheidung einer Szintillatorschicht zur Umwandlung von Strahlung in sichtbares Licht auf den lichtempfangenden Einrichtungen des lichtempfangenden Bereichs der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen, in welcher mehrere elektrische Anschlussflächen, die mit den in entsprechenden Reihen oder Spalten angeordneten lichtempfangenden Einrichtungen des lichtempfangenden Bereichs leitend verbunden sind, außerhalb des lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind;

gekennzeichnet durch

einen Schritt der Bildung eines oder mehrerer Harzrahmen mit einem Harz auf der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen zwischen der Szintillatorschicht und den elektrischen Anschlussflächen zur Trennung der Szintillatorschicht und der Fläche elektrischer Anschlussflächen voneinander;

einen Schritt der Ausbildung einer strahlungsdurchlässigen, feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht zur Umhüllung der gesamten Anordnung lichtempfangender Einrichtungen; und

einen Schritt zum Schneiden der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht entlang der Längsrichtung des Harzrahmens und Entfernen der auf dem Bereich elektrischer Anschlussflächen befindlichen feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht, um die Fläche elektrischer Anschlussflächen offen zu legen.

6. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Anspruch 5, die darüber hinaus einen Schritt zur Bedeckung und Verbindung einer Kante der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht entlang der in Einzahl oder Mehrzahl vorliegenden Harzrahmen mit Harz umfasst.

7. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Ansprüchen 1 bis 4, wobei die feuchtigkeitsbeständige Schutzschicht aus einer mehrlagigen Schicht, hergestellt aus mindestens zwei Schichten, einschließlich einer organischen Schicht, aufgebaut ist.

8. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Anspruch 7, wobei die mehrlagige Schicht eine organische Schicht enthält.

9. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Ansprüchen 5 oder 6, wobei der Schritt der Ausbildung der feuchtigkeitsbeständigen Schutzschicht umfasst:

einen Unterschritt der Ausbildung einer strahlungsdurchlässigen, ersten organischen Schicht, welche die gesamte Anordnung lichtempfangender Einrichtungen umhüllt; und

einen Unterschritt der Beschichtung mindestens einer Schichtlage auf der ersten organischen Schicht, um eine strahlungsdurchlässige, feuchtigkeitsbeständige Schicht, bestehend aus einer mehrlagigen Schicht, hergestellt aus mindestens zwei Lagen, zu bilden.

10. Verfähren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß Anspruch 9, wobei die mehrlagige Schicht mindestens eine anorganische Schicht enthält.







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