(57)【要約】      （修正有）【課題】光電子増倍管の特性を保持しつつ、搭載基板との間の電気接続の信頼性を向上した光検出ユニットを提供する。【解決手段】筐体外側面に形成された複数の通電端子を備える平面型の光電子増倍管１と搭載基板１０に形成された基板端子１２とを電気的に接続する接続部１３は、金スタッドバンプ１４および、金スタッドバンプ１４の周囲を覆うように設けられた光電面の劣化温度よりも低い温度で硬化する低温硬化性接着剤１５とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面板、前記第１の面板と対向する第２の面板、および、前記第１の面板と前記第２の面板との間に介在する枠状の側壁とで構成された筐体と、前記第２の面板の筐体外側面に形成され、前記筐体内に配置された光電面、電子増倍部、および陽極とそれぞれ電気的に接続された複数の通電端子とを備える平面型の光電子増倍管と、
前記第２の面板の前記筐体外側面と対向するようにして前記光電子増倍管が搭載される搭載面を有し、該搭載面の、前記第２の面板の前記通電端子に対応する位置に基板端子が形成された搭載基板と、
前記光電子増倍管の前記通電端子と前記搭載基板の前記基板端子との間に介在し、対応する前記通電端子と前記基板端子とを電気的に接続する複数の接続部とを備え、
前記接続部が、
前記通電端子と前記基板端子との間に挟まれる導電性構造体と、
前記導電性構造体の周囲を覆うように設けられ、硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が前記光電子増倍管の前記光電面の劣化温度よりも低い導電性樹脂と、を有する光検出ユニット。
【請求項２】
前記第１の面板および前記第２の面板の少なくともいずれか一方と、前記側壁とは、インジウムを含む封止部材によって封止されており、
前記導電性樹脂の硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が、インジウムの溶融温度よりも低い、請求項１に記載の光検出ユニット。
【請求項３】
前記第２の面板の前記筐体外側面に、前記通電端子と電気的に接続され、且つ、前記通電端子よりも面積が大きい面拡張端子が形成され、
前記接続部は、前記面拡張端子に接続されることにより、通電端子と電気的に接続されている、請求項１又は２に記載の光検出ユニット。
【請求項４】
前記電子増倍部は複数のダイノードを備え、
前記複数のダイノードの前記通電端子に電気的に接続された複数の前記面拡張端子は、
前記通電端子から前記筐体外側面の外縁側に向かって延在する第1の面拡張端子と、
前記通電端子から前記筐体外側面の内側に向かって延在する第２の面拡張端子とを備え、
前記第１の面拡張端子に最も近接する前記面拡張端子は、第２の面拡張端子である、請求項３に記載の光検出ユニット。
【請求項５】
前記第２の面板の前記筐体外側面と、前記搭載基板の前記搭載面との間に、前記第２の面板と前記搭載基板とを接着する、電気絶縁性の接着部材を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光検出ユニット。
【請求項６】
前記接着部材は、複数の前記接続部の間に配置されている、請求項５に記載の光検出ユニット。
【請求項７】
前記導電性構造体は、表面が金属であるバンプ、フィラー、又は弾性端子である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの入射光を検出する平面型の光電子増倍管を含む光検出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微細加工技術を利用した小型の光電子増倍管の開発が進められている。例えば、透光性の絶縁基板上に光電面、ダイノード、およびアノードが配置された平面型光電子増倍管が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，２６４，６９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、このような光電子増倍管の開発が進み、現状では、光電子増倍管への電気的接続方法の検討といった、より具体的な装置化への検討も進められている。発明者らは、上述した平面型光電子増倍管を給電や信号取出し等の電気的接続のための基板上に設置するに際し、ワイヤ・ボンディングのようにワイヤによって接続するのではなく、アレイ状に並んだバンプ等の端子が所定領域に設けられた搭載基板上に光電子増倍管を載置して電気的に接続する方法（フリップチップ実装）を検討したところ、以下に示すような問題があることが分かった。すなわち、一般的に採用されている溶接やろう付けのような方法により平面型光電子増倍管を搭載基板に接続した場合には、接続時の熱によるダメージで、光電子増倍管の特性を劣化させるおそれがあることが分かった。つまり、光電子増倍管をバンプ等の端子を用いて搭載基板と接続するにあたっては、従来の方法を採用すると、特性を保持することが困難であることが分かった。
【０００５】
そこで、発明者らは、導電性樹脂（例えば低温硬化性銀ペースト接着剤）を用いて光電子増倍管を搭載基板に接続する方法を検討した。当該接続方法を採用することで、光電子増倍管の特性を保持できる程度の低温で光電子増倍管を搭載基板に接続することができた。ただし、このような導電性樹脂を用いた場合には、該導電性樹脂が非硬化の状態において、光電子増倍管と搭載基板とを接続する際に、該接続時の押圧によって、搭載基板と光電子増倍管との間で挟まれた導電性樹脂が、薄く広がってしまう場合があることが分かった。この場合には、接続領域から導電性樹脂が流れ出てしまい、物理的にも電気的にも、光電子増倍管と搭載基板との接続が確実に行われないおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光電子増倍管の特性を保持しつつ、搭載基板との間の接続における信頼性の向上が図られた光検出ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光検出ユニットは、第１の面板、第１の面板と対向する第２の面板、および、第１の面板と第２の面板との間に介在する枠状の側壁とで構成された筐体と、第２の面板の筐体外側面に形成され、筐体内に配置された光電面、電子増倍部、および陽極とそれぞれ電気的に接続された複数の通電端子とを備える平面型の光電子増倍管と、第２の面板の筐体外側面と対向するようにして光電子増倍管が搭載される搭載面を有し、該搭載面の、第２の面板の通電端子に対応する位置に基板端子が形成された搭載基板と、光電子増倍管の通電端子と搭載基板の基板端子との間に介在し、対応する通電端子と基板端子とを電気的に接続する複数の接続部とを備え、接続部が、通電端子と基板端子との間に挟まれる導電性構造体と、導電性構造体の周囲を覆うように設けられ、硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が光電子増倍管の光電面の劣化温度よりも低い導電性樹脂と、を有する。
【０００８】
この光検出ユニットにおいては、光電子増倍管の通電端子と搭載基板の基板端子とが、導電性樹脂および導電性構造体を有する接続部により接続されている。導電性樹脂の硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が光電子増倍管の光電面劣化温度よりも低いため、光電面劣化温度よりも低い温度で接続することができるので、光電子増倍管の特性（特に光電面の性能）が保持される。また、接続部が導電性構造体を有するため、光電子増倍管を搭載基板に接続する際に、非硬化状態の導電性樹脂が薄く広がることを抑制でき、その結果、光電子増倍管と搭載基板との接続における信頼性の向上が図られる。
【０００９】
また、第１の面板および第２の面板の少なくともいずれか一方と、側壁とは、インジウムを含む封止部材によって封止されており、導電性樹脂の硬化温度又は溶融温度のいずれか高い方が、インジウムの溶融温度よりも低い温度で溶融することが好ましい。インジウムの溶融温度より低い温度で接続することで、封止部に対する影響を抑制し、接続後においても十分な筐体内の真空度が保たれる。
【００１０】
また、第２の面板の筐体側側面に、通電端子と電気的に接続され、且つ、通電端子よりも面積が大きい面拡張端子が形成され、接続部は、面拡張端子に接続されることにより、通電端子と電気的に接続されていることが好ましい。このことで、光電子増倍管側の電気的接続領域を大きくすることができ、より良好に光電子増倍管と搭載基板とを接続できる。
【００１１】
また、電子増倍部は複数のダイノードを備え、複数のダイノードの通電端子に電気的に接続された複数の前記面拡張端子は、通電端子から筐体外側面の外縁側に向かって延在する第1の面拡張端子と、通電端子から筐体外側面の内側に向かって延在する第２の面拡張端子とを備え、第１の面拡張端子に最も近接する面拡張端子は、第２の面拡張端子であることが好ましい。通電端子から筐体外側面の外縁側に向かって延在する第1の面拡張端子に最も近接する面拡張端子が、通電端子から筐体外側面の内側に向かって延在する第２の面拡張端子であるので、近接する面拡張端子が互いに遠ざかり、面拡張端子間の耐電圧能を向上させることができる。
【００１２】
また、第２の面板の筐体外側面と、搭載基板の搭載面との間に、第２の面板と前記搭載基板とを接着する、電気絶縁性の接着部材を更に備えることが好ましい。このことで、光電子増倍管と搭載基板との物理的固定力が増し、より安定した電気的接続が可能となる。
【００１３】
また、接着部材は、複数の接続部の間に配置されていることが好ましい。このことで、接続部間の耐電圧能を向上させることができ、より安定した電気的接続が可能となる。
【００１４】
また、導電性構造体は、表面が金属であるバンプ、フィラー、又は弾性端子であることが好ましい。表面が金属である導電性構造体であるバンプ、フィラー又は弾性端子を用いることで、導電性樹脂が薄く広がることを効果的に抑制でき、光電子増倍管と搭載基板との接続における信頼性の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光電子増倍管の特性を保持しつつ、搭載基板との間の接続における信頼性の向上が図られた光検出ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る光検出ユニットを示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１の光検出ユニットの光電子増倍管を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図１の光検出ユニットのIII-III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図１の光検出ユニットを作製する際の各工程を示した図である。
【図５】図５は、図１の光検出ユニットを作製する際の一工程を示した図である。
【図６】図６は、導電性構造体として金メッキフィラーを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。
【図７】図７は、導電性構造体として電鋳プローブを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
本発明の実施形態に係る光検出ユニット１００について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、光検出ユニット１００は、光電子増倍管１と搭載基板１０と、を備えている。光電子増倍管１と搭載基板１０とは、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面１１とが対面するように配置されている。
【００２０】
まず、光電子増倍管１について、図２を参照しつつ説明する。
【００２１】
光電子増倍管１は、透過型の光電面４１を有する平面型の光電子増倍管であって、上側フレーム（第２の面板）２と、側壁フレーム（側壁）３と、上側フレーム２に対して側壁フレーム３を挟んで対向する下側フレーム（第１の面板）４とが積層されて構成された真空外囲器である筐体５を備える。筐体５は、平面部分を構成する辺や径、本実施形態においては上側フレーム２および下側フレーム３の長手側および短手側の長さよりも、その高さ（厚さ）が小さい、扁平形状を有しており、その内部空間（真空領域）も同様の形状を有している。この光電子増倍管１は、光電面４１への光の入射方向と、電子増倍部での電子の増倍方向が交差する電子管である。つまり、光電子増倍管１は、下側フレーム４が構成する平面と交わる方向から光が入射されると、光電面４１から放出された光電子が電子増倍部に入射し、下側フレーム４が構成する平面の面方向に二次電子をカスケード増幅し、陽極部から信号を取り出す電子管である。
【００２２】
なお、以下の説明においては、電子増倍方向に沿って、電子増倍路（電子増倍チャネル）の上流側（光電面４１側）を“一端側”とし、下流側（陽極部側）を“他端側”とする。引き続いて、光電子増倍管１の各構成要素について詳細に説明する。
【００２３】
上側フレーム２は、矩形平板状の絶縁性のセラミックスを主材料とする配線基板２０を基材として構成されている。このような配線基板としては、微細な配線設計が可能で、且つ表裏の配線パターンを自由に設計できるＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）等を用いた多層配線基板が用いられる。配線基板２０は、その主面として、真空側面である筐体内側面２０ａと、筐体内側面２０ａと対向する筐体外側面２０ｂを備え、筐体内側面２０ａと筐体外側面２０ｂとの間を貫通して、側壁フレーム３、後述する光電面４１、集束電極３１、壁状電極３２、電子増倍部３３、および陽極部３４と電気的に接続されて外部からの給電や信号の取り出しを行う複数の通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄが設けられている。そして、筐体内側面２０ａ及び筐体外側面２０ｂ上には、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄの端面が露出している。なお、上側フレーム２としては、多層配線基板に限らず、ガラス基板に当該ガラス基板を貫通する導電性端子を埋め込み、それら導電性端子を通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄとしたものでも良い。
【００２４】
通電端子２０１Ａは側壁フレーム３と電気的に接続されており、通電端子２０１Ｂは筐体内側において光電面４１、集束電極３１、および壁状電極３２と電気的に接続されており、複数の通電端子２０１Ｃのそれぞれは筐体内側において電子増倍部３３を構成する、一方側から他方側に向かって互いに離間して配置されるとともに、電子増倍方向と交わる方向に延びた複数のダイノード３３ａとそれぞれ電気的に接続されており、通電端子２０１Ｄは筐体内側において陽極部３４と電気的に接続されている。つまり、通電端子２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃはそれぞれ給電用として設けられており、通電端子２０１Ｄは陽極部３４の給電および信号取り出し用として設けられている。
【００２５】
筐体外側面２０ｂ表面には、アルミニウムや銅などの金属を含む導電性薄膜によって面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄが形成される。面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄは、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄそれぞれに対応した箇所に設けられ、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄを内包するような円状に形成された内包部２０４Ａ〜２０４Ｄと、内包部２０４Ａ〜２０４Ｄと連続し、筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面側）もしくは筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央側）に向かって延在し、内包部２０４Ａ〜２０４Ｄよりも大径な円形部を備えるように形成された延在部２０５Ａ〜２０５Ｄからなっており、各通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄと電気的に接続されている。すなわち、通電端子２０１Ａと電気的に接続された面拡張端子２０３Ａが形成され、通電端子２０１Ｂと電気的に接続された面拡張端子２０３Ｂが形成され、通電端子２０１Ｃと電気的に接続された面拡張端子２０３Ｃが形成され、通電端子２０１Ｄと電気的に接続された面拡張端子２０３Ｄが形成されている。面拡張端子２０３Ｂ〜２０３Ｄは、通電端子２０１Ｂ〜２０１Ｄから筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面）に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）である面拡張端子２０３Ｂ、２０３Ｃの一部および２０３Ｄと、通電端子２０１Ｃの一部から筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）である面拡張端子２０３Ｃの一部とがあり、それぞれ最も近接する他の面拡張端子とは延在する方向が異なる。つまり、筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面）に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）に最も近接する面拡張端子は、筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）となっている。そのため、一方側から他方側に向かって連続して近接する面拡張端子２０３Ｂ〜２０３Ｄは、筐体外側面２０ｂの外縁側（上側フレーム２の側面）に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）と、筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）とが交互に並んでいる。
【００２６】
側壁フレーム３は、矩形平板状のシリコン基板３０を基材として構成されている。シリコン基板３０の主面３０ａからそれに対向する主面３０ｂに向かって、枠状の側壁部３０２に囲まれた貫通部３０１が形成されている。この貫通部３０１はその開口が矩形であって、その外周はシリコン基板３０の外周に沿うように形成されている。
【００２７】
この貫通部３０１内には、一端側から他端側に向かって、壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、および陽極部３４が配置されている。これらの壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、および陽極部３４は、シリコン基板３０をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）加工等によって加工することにより形成され、シリコンを主要材料としている。
【００２８】
壁状電極３２は、後述するガラス基板４０の対向面４０ａと正対する方向（対向面４０ａに対する略垂直方向）から見て、後述する光電面４１を取り囲むように形成された枠状の電極である。また、集束電極３１は、光電面４１から放出された光電子を集束して電子増倍部３３へと導くための電極であり、光電面４１と電子増倍部３３との間に設けられている。
【００２９】
電子増倍部３３は、光電面４１から陽極部３４に向う電子増倍方向に沿って異なる電位に設定されるＮ段（Ｎは２以上の整数）のダイノード３３ａから構成されており、ダイノード３３ａは、各段を跨って電子増倍方向に伸びる、複数の電子増倍路（電子増倍チャネル）を有している。また、陽極部３４は光電面４１とともに電子増倍部３３を挟む位置に配置される。
【００３０】
上述したシリコン基板３０の主面３０ａに対向する主面３０ｂは、下側フレーム４に、低融点金属であるインジウム（融点：１５６．４℃）を含む封止部材３６を介した接続によって固定されており、これにより該下側フレーム４上に二次元的に配置される。すなわち、下側フレーム４と側壁フレーム３とは封止部材３６によって封止されている。封止部材３６は、インジウム合金（例えば亜鉛との合金）であってもよい。なお、封止部材３６によって封止される箇所は、下側フレーム４と側壁フレーム３との間のみ、上側フレーム２と側壁フレーム３との間のみ、又は、その両方のいずれであってもよい。
【００３１】
下側フレーム４は、矩形平板状のガラス基板４０を基材として構成されている。このガラス基板４０は、絶縁材料であるガラスによって配線基板２０の筐体内側面２０ａに対向し、筐体５の内面である対向面４０ａを形成する。対向面４０ａ上における、側壁フレーム３の貫通部３０１に対向する部位（側壁部３０２との接続領域以外の部位）であって、陽極部３４側と反対側の端部には、透過型光電面である光電面４１が形成されている。また、対向面４０ａ上の電子増倍部３３および陽極部３４が搭載される部位には、増倍電子の対向面４０ａへの入射を防止するための、複数の矩形状の窪み部４２が形成されている。なお、電子増倍部３３を構成する複数段のダイノード３３ａ、および陽極３４は、複数の窪み部４２の間の平面部である中間部４２ａ上に配置される。
【００３２】
光電面４１は、Ｓｂ−Ｒｂ−Ｃｓや、Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓといったバイアルカリ光電面や半導体光電面等のセシウムを含む光電面であることが好ましい。
【００３３】
次に、搭載基板１０について説明する。図３に示すように、搭載基板１０は、光電子増倍管１が搭載される基板である。搭載基板１０は、搭載面１１の搭載領域（光電子増倍管１に対向する領域）に基板端子１２が形成されている。より詳しくは、基板端子１２は、対向する光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄの延在部２０５Ａ〜２０５Ｄに対応する位置に形成されている。上述したように、搭載基板１０は搭載面１１と光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂとが対面するように配置されている。基板端子１２は、通電端子２０１Ｃと電気的に接続されることにより、光電子増倍管１に電圧を印加したり、電気信号を取り出したりするためのものである。基板端子１２には例えば金メッキ等が用いられており、パターニングにより形成されている。
【００３４】
そして、光電子増倍管１と搭載基板１０との接続には、接続部１３が用いられている。接続部１３は、光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと搭載基板１０の基板端子１２との間に介在し、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２とを接続している。接続部１３は、突起状の金スタッドバンプ１４（導電性構造体）と、低温硬化性接着剤１５（導電性樹脂）とを有する導電性の部材であるため、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２とを電気的に接続する。
【００３５】
接続部１３は、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに代えて、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄを直接基板端子１２と接触させることで電気的に接続してもよい。また、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄと面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄの双方を、基板端子１２と電気的に接続してもよい。
【００３６】
金スタッドバンプ１４は、基板端子１２上に設けられ、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２との間に挟まれており、より詳しくは両方に接している。金スタッドバンプ１４は後述する光電子増倍管１の高さ合わせ（レベリング）を考慮して、いずれも同程度の高さのものを用いるのが好ましい。なお、図３中には、基板端子１２から面拡張端子２０３Ｃに向かって延びる金スタッドバンプ１４のみを図示しているが、光検出ユニット１００には、基板端子１２から面拡張端子２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｄに向かって延びる金スタッドバンプ１４も備わっている。
【００３７】
低温硬化性接着剤１５は、低温硬化を行う導電性接着剤または低温にて焼成し固体化する導電性金属を有する液体であって、例えば常温（室温）では塗布等が可能な軟性を有するペースト状・液状であって、光電面の劣化温度よりも低い加熱雰囲気下で硬化する導電性樹脂である。具体的には、常温（室温）では塗布等が可能な軟性を有するペースト状であって、約６０℃の加熱雰囲気下で硬化する、低温硬化性銀ペースト接着剤が例示される。低温硬化性接着剤１５は、金スタッドバンプ１４の周囲を覆うように設けられ、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２との間を埋めるように、略球状の表面を備えるように形成されている。低温硬化性接着剤１５は、基板端子１２と光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを電気的にも物理的にも接続する用途で用いられている。
【００３８】
低温硬化性接着剤１５の溶融温度は、光電子増倍管１の光電面４１の劣化温度（１００℃前後）、および、封止部材を構成する主材料であるインジウムの溶融温度よりも低い。インジウムの溶融温度よりも高い温度になると、光電子増倍管１の封止部が軟化および溶融して、真空気密破壊を起こし、筐体５内が真空状態でなくなるため、光電子増倍管１の特性が維持できなくなる。また、低温硬化性接着剤１５の表面又は内部には気体の含有や不純物の存在があるため、加熱によってそれらがガスとなって放出される。なお、インジウムは融点が１５６．４℃であり、軟化状態となる温度が１２０℃前後である。よって、真空気密破壊等を起こす下限は、１２０℃前後である。
【００３９】
搭載基板１０の搭載面１１と光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂとの間には、搭載面１１と筐体外側面２０ｂとを接着するエポキシ樹脂５０が形成されている。エポキシ樹脂５０は、電気絶縁性の樹脂からなる接着部材である。エポキシ樹脂５０は、筐体外側面２０ｂの略中央領域であって、複数の接続部１３、特に電子増倍方向と交わる方向で離間した接続部１３同士との間に配置されている。
【００４０】
光電子増倍管１は搭載基板１０にフリップチップ実装されている。すなわち、光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄは、基板端子１２と対向した状態で、金スタッドバンプ１４および低温硬化性接着剤１５によって電気的にも物理的にも接続されており、且つ、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面とが平行となるように高さ合わせ（レベリング）がされている。
【００４１】
次に、図３に示した光検出ユニット１００を作製する手順について、図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、図１の光検出ユニットを作製する際の工程を示した図である。
【００４２】
まず、搭載基板１０の搭載面１１に、パターニングにより基板端子１２を形成する（図４（ａ）参照）。基板端子１２は対応する光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄの端子数分形成する。
【００４３】
パターニングにより基板端子１２を形成した後、各基板端子１２上に金スタッドバンプ１４を形成する（図４（ｂ）参照）。後述するフリップチップ実装における光電子増倍管１の高さ合わせ（レベリング）を考慮し、金スタッドバンプ１４は同程度の高さのものを用いる。
【００４４】
つづいて、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに低温硬化性接着剤１５を塗布するとともに、複数の金スタッドバンプ１４の間にはエポキシ樹脂５０を塗布する（図５参照）。
【００４５】
つづいて、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄが形成された光電子増倍管１を、搭載基板１０にフリップチップ実装する（図５）。光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂを、搭載基板１０の搭載面１１と対向させた状態で、低温硬化性接着剤１５と、対応する基板端子１２の金スタッドバンプ１４とが接触するように、光電子増倍管１を搭載基板１０に搭載する。
【００４６】
さらに、金スタッドバンプ１４と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを接触させるまで押圧した状態で、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面１１とが平行となるように、光電子増倍管１と搭載基板１０とが近づく向きに荷重を加え、高さ合わせ（レベリング）を行う。なお、光電子増倍管１の搭載基板１０への搭載は、低温硬化性接着剤１５の硬化温度（約６０℃）以上であり且つ光電子増倍管１の光電面４１の劣化温度（１００℃前後）よりも低い温度に加熱された雰囲気下において行われる。低温硬化性接着剤１５が加熱によって硬化することで、光電子増倍管１と搭載基板１０との接続が完了する。
【００４７】
以上で説明した光検出ユニット１００においては、光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄと基板端子１２とが、金スタッドバンプ１４と低温硬化性接着剤１５とからなる接続部１３により接続されている。金スタッドバンプ１４が設けられていることで、光電子増倍管１を搭載基板１０に接続する際に、低温硬化性接着剤１５が薄く広がることを抑制できる。低温硬化性接着剤１５は基板端子１２と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを接合する用途で用いられているところ、低温硬化性接着剤１５が薄く広がらないことで、基板端子１２と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとの接続強度（すなわち、光電子増倍管１と搭載基板１０との接続強度）を向上させることができるとともに、隣接する接続部１３との間での耐電圧能の低下を抑制することができる。さらに、面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄを設けることで、筐体外側面２０ｂ上における低温硬化性接着剤１５とのなじみが良好な領域を面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄ内に特定し、低温硬化性接着剤１５が薄く広がることをさらに抑制できる。
【００４８】
発明者らが接続後の接続部１３を切断してその断面を確認したところ、低温硬化性接着剤１５のフィレットは従来のように薄く広がらずきれいに形成されており、且つ、金スタッドバンプ１４が光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに当接されていることが確認できた。金スタッドバンプ１４を用いたことで低温硬化性接着剤１５のフィレットがきれいに形成され、基板端子１２と面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとの接続を確実に、且つ接続強度を強固にすることができた。このことで、電気的にも物理的にも安定した接続部とすることができ、両者の接続における信頼性を向上することができた。
【００４９】
また、低温硬化性接着剤１５の硬化温度（６０℃前後）は、光電子増倍管１の光電面劣化温度（１００℃前後）、および、側壁フレーム３を封止するインジウムが軟化状態となる温度（最下限として、１２０℃前後）よりも低いため、光電子増倍管の特性を保持しながら、光電子増倍管１と搭載基板１０とを接続できる。なお、本実施形態において用いた光電子増倍管１は、筐体５における平面部分を構成する辺や径よりも、高さの小さな扁平形状である平面型光電子増倍管であることから、光電面が導電性樹脂による接合工程時の熱の影響を受けやすいため、本接続構造は非常に有用と言える。
【００５０】
また、通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄよりも面積が大きい面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄが接続部１３と接続されていることで、筐体外側面２０ｂにおける電気的接続領域を大きくすることができ、より良好に光電子増倍管１と搭載基板１０とを接続できる。
【００５１】
また、ダイノード３３ａのそれぞれに対応する通電端子２０１Ｃに電気的に接続された面拡張端子２０３Ｃは、通電端子２０１Ｃから筐体外側面２０ｂの外縁側に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）と、通電端子２０１Ｃの一部から筐体外側面２０ｂの内側（上側フレーム２の中央）に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）とがあり、筐体外側面２０ｂの外縁側に向かって延在しているもの（第1の面拡張端子）に最も近接する面拡張端子は、筐体外側面２０ｂの内側に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）となっていることで、近接する面拡張端子が互いに遠ざかり、面拡張端子間の耐電圧能を向上させることができる。また、実際に基板端子１２と接続される延在部２０５Ａの面積を大きめに形成することができるので、より信頼性の高い接続部を構成することができる。
【００５２】
また、光電子増倍管１の筐体外側面２０ｂと搭載基板１０の搭載面１１との間に、筐体外側面２０ｂと搭載面１１とを接着するエポキシ樹脂５０が形成されていることで、光電子増倍管１と搭載基板１０との接着力が増し、より安定した電気的接続が可能となる。
【００５３】
上述したエポキシ樹脂５０は、複数の接続部１３の間、特に電子増倍方向と交わる方向で離間した接続部１３同士との間である筐体外側面２０ｂの略中央領域に配置されていることで、接続部１３間のリーク電流等の経路を遮断し、耐電圧能を向上させることができ、より安定した電気的接続が可能となる。特に、面拡張端子２０３Ｂ〜２０３Ｄにおいて、筐体外側面２０ｂの内側に向かって延在しているもの（第２の面拡張端子）同士が対向している場合においては、エポキシ樹脂５０による耐電圧能向上はより好ましい。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。たとえば、本実施形態においては、導電性樹脂として、常温（室温）では塗布等が可能な軟性を有するペースト状・液状であって、光電面の劣化温度よりも低い加熱雰囲気下で硬化する導電性樹脂である低温硬化性接着剤１５を用いたが、常温（室温）で硬化する導電性樹脂でも良いし、常温（室温）では固形状であって、光電面の劣化温度よりも低く且つ常温（室温）よりも高い温度（溶融温度）で溶融し、硬化する導電性樹脂（低温溶融性接着材）でも良い。また、金スタッドバンプ１４を搭載基板１０の基板端子１２上に形成したが、これに限定されず、金スタッドバンプ１４を光電子増倍管１の面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄに形成することとしてもよい。この場合には、低温硬化性接着剤１５が形成された基板端子１２と、金スタッドバンプ１４が形成された面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄとを対面させ、光電子増倍管１を搭載基板１０にフリップチップ実装することで、光検出ユニット１００が作製される。
【００５５】
また、導電性部材として、突起状の金スタッドバンプを用いたがこれに限定されず、たとえば、表面が金属であるバンプやフィラー、弾性端子等、その他の突起状の導電性部材を用いてもよい。その他の導電性部材を用いた例を図６および図７に示す。
【００５６】
図６は、導電性部材として金メッキフィラーを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。図６に示す光検出ユニット１００ａでは、上述した光検出ユニット１００の金スタッドバンプ１４に相当する構成として、金メッキフィラー１４ａが用いられている。金メッキフィラー１４ａは、ボール状のフィラーに金メッキを施したものである。光検出ユニット１００ａでは、１つの接続部１３に対して、同寸法の金メッキフィラー１４ａが２つ設けられている。
【００５７】
図７は、導電性部材として弾性端子である電鋳プローブを用いた光検出ユニットを示す概略斜視図である。図７に示す光検出ユニット１００ｂでは、上述した光検出ユニット１００の金スタッドバンプ１４に相当する構成として、電鋳プローブ１４ｂが用いられている。電鋳プローブ１４ｂは、バネ状でありその上端部は上下方向に変位が可能である。なお、電鋳プローブ１４ｂは、基板端子１２上に半田接続されることで（半田接続部１４Ｘ）、基板端子１２上に形成されている。なお、いずれの導電部材においても、必ずしも基板端子１２及び面拡張端子２０３Ａ〜２０３Ｄ（通電端子２０１Ａ〜２０１Ｄ）と直接接触する必要は無く、導電性樹脂を介して電気的に接触していても良い。
【００５８】
また、接続部１３とエポキシ樹脂５０とは接触しても、していなくても良い。接触する場合、エポキシ樹脂５０が筐体外側面２０ｂの略全面に至り、接続部１３をエポキシ樹脂５０で覆うようにすると、外部環境要因等による接続部１３の劣化の抑制も可能となる。また、光透過面板である下側フレーム４上に光電面４１を形成する透過型光電面に限らず、光透過面板である下側フレーム４上の少なくとも一部を光入射窓部とし、当該光入射窓部と対向するように反射型光電面を配置しても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１…光電子増倍管、２…上側フレーム（第２の面板）、３…側壁フレーム（側壁）、４…下側フレーム（第１の面板）、５…筐体、１０…搭載基板、１１…搭載面、１２…基板端子、１３…接続部、１４…金スタッドバンプ、１５…低温硬化性接着剤、２０ｂ…筐体外側面、４１…光電面、１００…光検出ユニット、２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ…通電端子、２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄ…面拡張端子。
【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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【図７】
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