(57)【要約】【課題】シンチレータアレイのシンチレータチップの間隔を均等にできるシンチレータアレイの製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明のシンチレータアレイの製造方法によれば、シンチレータチップを収納する基板は熱膨張性樹脂で形成されているため、この基板を加熱すると基板は等方的に膨張し、収納部に挿入固定されたシンチレータチップは、収納部の中央にセルフアライメントされながら固定されることにより、シンチレータアレイのシンチレータチップの間隔を均等にできる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシンチレータチップを用意する工程と、
前記シンチレータチップを収納する複数の収納部を有する基板を用意する工程と、
前記基板の前記複数の収納部に前記複数のシンチレータチップを挿入固定する工程と、を有するシンチレータアレイの製造方法。
【請求項２】
前記複数のシンチレータチップを用意する工程は、シンチレータ結晶から、機械加工、エッチング加工またはレーザ加工により、シンチレータチップを得ることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項３】
前記シンチレータチップを収納する複数の収納部を有する基板を用意する工程は、少なくとも前記収納部に対応する凸部を有する金型を用意して、前記金型を用いて樹脂成形により、前記複数の収納部を有する基板を得ることを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項４】
前記基板は、熱膨張性樹脂で形成された基板であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項５】
更に、前記複数のシンチレータチップを挿入固定する工程の後、シンチレータアレイの表面を研磨する工程を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項６】
前記複数の収納部は、凹部または貫通穴であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のシンチレータアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を光に変換する素子として、シンチレータアレイが利用されている。放射線を取扱う測定装置においては、画素を区切るため、シンチレータチップとシンチレータチップとの間の隙間に、樹脂が充填されたシンチレータアレイが利用されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたシンチレータアレイの製造方法においては、複数のシンチレータチップを、長手方向とこれに直交する方向に二次元状に所定間隔で配列し、配列された複数のシンチレータチップの周囲を型枠で包囲し、型枠で包囲された領域に樹脂と溶媒とを混合した混合液を充填することで、複数のシンチレータチップの間隔及びシンチレータチップの周囲に混合液を充填し、混合液から溶媒を減圧除去して樹脂を凝固させることで、凝固した樹脂が、複数のシンチレータチップの間隔を埋めるとともに、複数のシンチレータチップの周囲を包囲しているシンチレータアレイの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたシンチレータアレイの製造方法においては、複数のシンチレータチップを、長手方向と直交する方向に二次元状に所定間隔で配列し、配列された複数のシンチレータチップの周囲を型枠で包囲し、型枠で包囲された領域に樹脂と溶媒とを混合した混合液を充填することで、複数のシンチレータチップの間隔及びシンチレータチップの周囲に混合液を充填し、混合液から溶媒を減圧除去して樹脂を凝固させることで、凝固した樹脂が、複数のシンチレータチップの間隔を埋めているが、樹脂を減圧凝固させる過程で樹脂が変形し、シンチレータチップの間隔が均等にならない課題があった。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、シンチレータアレイのシンチレータチップの間隔を均等にできるシンチレータアレイの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
複数のシンチレータチップを用意する工程と、シンチレータチップを収納する複数の収納部を有する基板を用意する工程と、基板の複数の収納部に複数のシンチレータチップを挿入固定する工程とを有するシンチレータアレイの製造方法とする。
【０００８】
複数のシンチレータチップを用意する工程は、シンチレータ結晶から、機械加工、エッチング加工またはレーザ加工により、シンチレータチップを得るシンチレータアレイの製造方法とする。
【０００９】
シンチレータチップを収納する複数の収納部を有する基板を用意する工程は、少なくとも収納部に対応する凸部を有する金型を用意して、金型を用いて樹脂成形により、複数の収納部を有する基板を得るシンチレータアレイの製造方法とする。
【００１０】
基板は、熱膨張性樹脂で形成された基板であるシンチレータアレイの製造方法とする。
【００１１】
更に、複数のシンチレータチップを挿入固定する工程の後、シンチレータアレイの表面を研磨する工程を有するシンチレータアレイの製造方法とする。
【００１２】
複数の収納部は、凹部または貫通穴であるシンチレータアレイの製造方法とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のシンチレータアレイの製造方法によれば、シンチレータチップを収納する基板は熱膨張性樹脂で形成されているため、この基板を加熱すると基板は等方的に膨張し、収納部に挿入固定されたシンチレータチップは、収納部の中央にセルフアライメントされながら固定されることにより、シンチレータアレイのシンチレータチップの間隔を均等にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のシンチレータアレイ１を示す図である。
【図２】シンチレータチップ２を用意する工程を示す図である。
【図３】シンチレータチップ２を収納する基板３を形成するための金型７を示す図である。
【図４】シンチレータチップ２を収納する基板３を示す図である。
【図５】基板３の収納部１３にシンチレータチップ２を挿入固定する工程を示す図である。
【図６】シンチレータアレイ１の表面を研磨する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。本発明の範囲は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、図面においては各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１６】
本実施形態のシンチレータアレイ１は、複数のシンチレータチップ２からなる。
【００１７】
シンチレータアレイ１は図１（ａ）に示すように、二次元状に所定間隔で配列された複数のシンチレータチップ２が基板３に固定されている。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）のシンチレータアレイ１のＡ−Ａ断面を示す。
【００１８】
シンチレータチップの材料は、例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ（硫酸ガドリニウム）に代表されるようなシンチレータセラミックやＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、ＧＳＯ（ケイ酸ガドリニウム）のようなシンチレータ結晶からなる。基板の材料は、例えばエポキシ系樹脂やシリコン系樹脂のような正の熱膨張係数を持つ樹脂からなる。
【００１９】
次に、前述したシンチレータアレイ１を製造するシンチレータアレイ１の製造方法について、以下に説明する。
【００２０】
シンチレータチップ２の加工方法は、シンチレータセラミックまたはシンチレータ結晶から、機械加工、エッチング加工またはレーザ加工を用いて加工される。
【００２１】
図２は、複数のシンチレータチップを用意する工程を示す図である。図２（ａ）に示すように、機械加工、エッチング加工またはレーザ加工によって得られるシンチレータチップ２を用意する工程を示す図である。なお、シンチレータチップ２の外形サイズは、例えば０．５×０．５×１．２５ｍｍの直方体形状である。
【００２２】
図２（ｂ）〜（ｄ）は、シンチレータ原石から、ワイヤーソーを用いて、シンチレータチップ２を形成する工程を示す図である。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、シンチレータ原石を、ワイヤーソー４を用いて等間隔にスライスすることで、複数のウエハ５が得られる。
【００２４】
図２（ｃ）は、ウエハ５の表裏面を両面ラップ機６で研磨する図である。なお、ウエハ５の表裏面を片面ラップ機で研磨してもよい。
【００２５】
表裏面が研磨されたウエハ５とウエハ５とを接着剤で接着しブロックを形成する。
【００２６】
図２（ｄ）は、前述したブロックを、ワイヤーソー４を用いて切断する図である。ブロックは、ワイヤーソー４を用いてブロックの横方向を切断後、ワイヤーソー４で切断した表面を両面ラップ機６で研磨する。次に、横方向を切断したブロックを、ワイヤーソー４を用いてブロックの縦方向を切断後、ワイヤー４で切断した表面を両面ラップ機６で研磨する。
【００２７】
最後に、加工が終わったブロックを、剥離液を用いて接着剤を除去することにより、図２（ａ）に示すようなシンチレータチップ２を得ることができる。なお、ワイヤーソー４の代わりにグリーンレーザなどを用いて、レーザ加工によってシンチレータチップ２を得てもよい。
【００２８】
前述したように、ウエハ５やブロックを切断、研磨を繰返すことにより、寸法精度が高いシンチレータチップ２を得ることができる。
【００２９】
エッチング加工でのシンチレータチップ２の加工方法は、例えば、シンチレータ原石から得られるウエハ５を、フォトリソグラフィ法でウエハ５の表面にレジストパターンを形成する。このウエハ５をエッチング液に浸漬させて、ウエハ５の表面に形成したレジストパターンの開口部に露出しているウエハ５の表面をエッチングし、レジストパターンを除去することにより、図２（ａ）に示すようなシンチレータチップ２が得られる。なお、フォトリソグラフィ法を用いてエッチング加工することにより、寸法精度が高いシンチレータチップ２を得ることができる。
【００３０】
図３、４は、シンチレータチップ２を収納する複数の収納部１３を有する基板３を用意する工程を示す図である。図３（ａ）は、シンチレータチップ２を収納する基板を形成するための金型７を示す図である。図３（ａ）に示す金型７は、枠部８を備え、枠部８の内側に二次元状に所定間隔で配列された複数の凸部９を備えている。なお、凸部９は、後述するシンチレータチップ２を収納する収納部に対応する。また、凸部９と凸部９との間隔１０は約０．０４ｍｍであり、凸部９の高さは約１．２５ｍｍである。凸部９の数は、縦方向に５０〜１００個、横方向に５０〜１００個である。
【００３１】
図３（ｂ）〜（ｄ）は、シリコン基板から、フォトリソグラフィ法を用いて図３（ａ）に示す金型７を形成する方法を示す図である。なお、図３（ｂ）〜（ｄ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。
【００３２】
図３（ｂ）は、シリコン基板１１の断面図である。シリコン基板の厚みは、約１０ｍｍである。
【００３３】
図３（ｃ）に示すように、シリコン基板１１の表面にフォトリソグラフィ法を用いて、レジストパターン１２を形成する。
【００３４】
次に、シリコン基板１１の表面に形成したレジストパターン１２の開口部をドライエッチングまたはウエットエッチングすることにより、図３（ｄ）に示すような複数の凸部９を備える金型７が形成される。
【００３５】
図４（ａ）は、シンチレータチップ２を収納する複数の収納部を有する基板３を示す図である。図４（ａ）に示す基板３には、シンチレータチップ２を収納する複数の収納部１３が二次元状に所定間隔で配列されている。収納部１３は凹部形状である。基板３の材料は、エポキシ系樹脂やシリコン系樹脂などの熱膨張性樹脂１４である。光の透過率が５％以下であるエポキシ系樹脂を使用することでシンチレータチップ同士の干渉を防ぐ効果がある。収納部１３の凹部の内壁寸法は、一辺が０．５０５ｍｍの正方形である。前述したシンチレータチップ２の縦横寸法より、収納部１３の凹部の内壁寸法をそれぞれ０．００５ｍｍ大きくすることでシンチレータチップ２を収納部１３の凹部にスムーズに収納することが可能となる。また、収納部１３と収納部１３との間の樹脂厚みは０．０４ｍｍである。この樹脂厚みは、収納部１３に収納されたシンチレータチップ２と収納部１３に収納されたシンチレータチップ２とが干渉しない、かつ、シンチレータチップ間の距離がもっとも短くなりシンチレータアレイ１が最も高精細になる厚みである。なお、収納部１３の形状は凹部で説明したが、収納部の形状を貫通穴にしても良い。また、凹部や貫通穴の形状を長方形にしてもよい。
【００３６】
図４（ｂ）、（ｃ）は、金型７を用いて樹脂成形により基板３を形成する工程を示す図である。なお、図４（ｂ）、（ｃ）は、図３（ａ）の金型７のＡ−Ａ断面または図４（ａ）の基板３のＡ−Ａ断面を示す。
【００３７】
図４（ｂ）は、金型７に熱膨張性樹脂１４（エポキシ系樹脂）を流し込んだ金型７の断面図である。
【００３８】
金型７を用いて熱膨張性樹脂１４（エポキシ系樹脂）を成形することで、図４（ｃ）に示すような収納部１３が凹部である基板３が形成される。
【００３９】
図５は、基板３の複数の収納部１３に複数のシンチレータチップ２を挿入固定する工程を示す図である。図５（ａ）は、基板３に形成された複数の収納部１３に複数のシンチレータチップ２が挿入された基板３を示す図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。基板３に形成された複数の収納部１３に複数のシンチレータチップ２を挿入固定する工程では、複数のシンチレータチップ２を例えばパーツフィーダーなどで整列し、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、整列した複数のシンチレータチップ２を基板３の収納部１３に挿入する。なお、収納部１３に挿入されたシンチレータチップ２は、凹部の側壁や底壁に支えられ、まだ固定されていない。
【００４０】
次に、収納部１３にシンチレータチップ２が挿入された基板３をガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度で加熱することにより、収納部１３に挿入されたシンチレータチップ２がセルフアライメントされながら固定されるメカニズムについて、図５（ｃ）、（ｄ）の図を参照しながら説明する。なお、図５（ｃ）、（ｄ）は、図５（ａ）に示すＢ部を拡大した図である。
【００４１】
図５（ｃ）に示すように、収納部１３に挿入されたシンチレータチップ２は、まだ固定されていない。
【００４２】
次に、基板３を加熱し、熱膨張性樹脂１４（エポキシ系樹脂）を膨張させることで、基板３のそれぞれの収納部１３に挿入されたそれぞれのシンチレータチップ２は、熱膨張性樹脂１４（エポキシ系樹脂）が等方的に膨張することにより、図５（ｄ）に示すように、収納部１３の中央にセルフアライメントされたあと、固定され、シンチレータチップ２の間隔が均等になる。このとき加熱温度が樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）以上のために加熱を終えて基板３が冷却されても樹脂形状がヒステリシスをもつことで熱膨張性樹脂１４（エポキシ系樹脂）は膨張した形状を維持できるため、シンチレータチップ２は、収納部１３に固定される。なお、収納部１３の形状を貫通穴にした場合は、定盤上に基板３を載せてシンチレータチップ２を挿入固定することで、シンチレータチップ２は、定盤の表面と貫通孔の側壁に支えられる。シンチレータチップ２が定盤の表面で支えられることにより、シンチレータチップ２を固定した後の高さばらつきを低減できる。
【００４３】
図６は、シンチレータアレイの表面を研磨する工程を示す図である。図６（ａ）は、シンチレータチップ２が基板３に固定されたシンチレータアレイ（１）を示す図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。図６（ａ）に示す、シンチレータアレイ（１）の表面は図示しない研削装置などを用いて、シンチレータアレイ（１）の表面を研磨する。なお、シンチレータアレイ（１）の裏面も研削装置などを用いて研磨する。
【００４４】
上述したように、シンチレータアレイ（１）の表面と裏面とを研磨することにより、シンチレータチップ２の長さが均一となり、図１に示すような高精度なシンチレータアレイ１を得ることができる。
【００４５】
本発明のシンチレータアレイ１の製造方法によれば、シンチレータチップ２を収納する基板３は熱膨張性樹脂１４で形成されているため、この基板３を加熱すると熱膨張性樹脂１４は等方的に膨張し、収納部１３に挿入固定されたシンチレータチップ２は、収納部１３の中央にセルフアライメントされながら固定されることにより、シンチレータアレイ１のシンチレータチップ２の間隔を均等にできる
【符号の説明】
【００４６】
１、（１）  シンチレータアレイ
２  シンチレータチップ
３  基板
４  ワイヤーソー
５  ウエハ
６  両面ラップ機
７  金型
８  枠部
９  凸部
１０  凸部と凸部との間隔
１１  シリコン基板
１２  レジストパターン
１３  収納部
１４  熱膨張性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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