(57)【要約】【課題】画素のサイズやピッチ等の仕様が異なっても共通の信号処理部を使用することが可能な物品検査装置を得る。【解決手段】変換部２０は、Ｘ線変換膜３０と、Ｘ線変換膜３０に接する複数の画素電極３２とを含む。信号処理部２１は、電気信号を処理する回路が形成された回路基板３３と、回路基板３３上に形成され、半田バンプ３５を介して画素電極３２に接続される複数の接続電極３４とを含む。Ｘ線変換膜３０内で発生した電荷５１は、画素電極３２から半田バンプ３５に取り出される。一つの画素電極３２は、複数の接続電極３４に対して平面視上オーバーラップしている。画素６０内における電荷発生点６１から電荷取出点６２までの平面視上の最大距離Ｋ２は、画素６０の平面視上の最大寸法Ｋ１未満に設定されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象である物品を搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送されている前記物品に対して、透過作用を有する電磁波又は粒子線を照射する照射部と、
前記物品を透過した電磁波又は粒子線を検出する検出部と
を備え、
前記検出部は、
電磁波又は粒子線を電気信号に変換する変換部と、
電気信号を処理する信号処理部と
を有し、
前記変換部は、
前記物品を透過した前記電磁波又は粒子線を受け、当該電磁波又は粒子線に応じた電荷を発生することにより、当該電磁波又は粒子線を直接的に前記電気信号に変換する変換膜と、
前記変換膜に接する複数の画素電極と
を含み、
前記信号処理部は、
前記電気信号を処理する回路が形成された回路基板と、
前記回路基板上に形成され、バンプを介して前記画素電極に接続される複数の接続電極と
を含み、
前記変換膜内で発生した電荷が前記画素電極から前記バンプに取り出され、
一つの前記画素電極が複数の前記接続電極に対して平面視上オーバーラップしており、
画素内における電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離が、画素の平面視上の最大寸法未満に設定されている、物品検査装置。
【請求項２】
一つの前記画素電極が、複数の前記バンプを介して複数の前記接続電極に接続されている、請求項１に記載の物品検査装置。
【請求項３】
前記画素電極は、その平面視上の略中央部分において、前記バンプを介して前記接続電極に接続されている、請求項１に記載の物品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品業界においては、食品への異物混入の有無を検査するためのＸ線検査装置に用いられるＸ線センサとして、間接変換方式のＸ線センサが広く使用されてきた。間接変換方式のＸ線センサでは、検査対象物を透過してきたＸ線はシンチレータによって可視光に変換され、シンチレータから発せられた可視光はフォトダイオードによって電気信号に変換される。
【０００３】
ところが、間接変換方式のＸ線センサでは、シンチレータ内部での光の散乱等に起因して空間分解能が低下するため、異物の検出性能が低いという欠点があった。その一方で、食品の安全に対する消費者の要求により、食品向けのＸ線検査装置においても高い検出性能が求められるようになってきた。間接変換方式のＸ線センサにおいても、照射するＸ線量を多くすることで、検出性能を高めることは可能である。しかしながら、照射Ｘ線量を多くすると、シンチレータを透過してフォトダイオードに照射されるＸ線量も増大する。その結果、フォトダイオードの耐久性が低下し、部品交換の頻度が高くなるため、ユーザの経済的負担が大きくなってしまう。
【０００４】
このような事情から、食品業界においても今後は、間接変換方式ではなく直接変換方式のＸ線センサの実用化が期待されている。直接変換方式のＸ線センサは、現在では主に医療分野でＣＴ装置等に使用されており、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）を用いた半導体センサ（ＣｄＴｅセンサ）が知られている。例えば下記特許文献１に、ＣｄＴｅセンサを用いたＣＴ装置の一例が開示されている。また、例えば下記特許文献２に、ＣｄＴｅセンサを用いた放射線検出方法の一例が開示されている。直接変換方式のＸ線センサは、シンチレータを備えておらず、検査対象物を透過してきたＸ線は、直接的に電気信号に変換される。直接変換方式のＸ線センサは、シンチレータによる光の散乱の影響がないために空間分解能が高く、しかもＸ線の変換効率も高いため、間接変換方式のＸ線センサと比べて、少ない照射Ｘ線量で高精細な画像を得ることができる。そのため、照射Ｘ線量を抑えることができるため、Ｘ線の照射に起因する半導体センサの耐久性の低下も抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９４８４４号公報
【特許文献２】特許第３１５１４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１は、直接変換方式のＸ線センサ１０１の構造を模式的に示す図である。図１１に示すようにＸ線センサ１０１は、変換部１０２と信号処理部１０３とを備えている。変換部１０２において、Ｘ線変換膜１１０の上面にはバイアス電極１１１が形成されている。Ｘ線変換膜１１０の底面には、Ｘ線センサ１０１の各画素に対応して画素電極１１２が形成されている。信号処理部１０３において、回路基板１１３の上面には複数の接続電極１１４が形成されている。画素電極１１２と接続電極１１４とは一対一に対応しており、各画素電極１１２と各接続電極１１４とは、半田バンプ１１５を介して互いに物理的かつ電気的に接続されている。Ｘ線が照射されることによってＸ線変換膜１１０内で発生した電荷は、画素電極１１２、半田バンプ１１５、及び接続電極１１４をこの順に経由すること
によって、電気信号として回路基板１１３に取り出される。
【０００７】
ところで、物品検査装置においては、検査対象である物品の種類や要求される検査精度等に応じて、画素のサイズやピッチ等のＸ線センサ１０１の仕様が異なる場合がある。ここで、図１１に示したＸ線センサ１０１においては、変換部１０２の画素電極１１２と信号処理部１０３の接続電極１１４とが一対一に対応している。従って、Ｘ線センサ１０１の仕様によって画素電極１１２のサイズや形成ピッチ等が異なる場合には、各仕様に応じた接続電極１１４を有する信号処理部１０３を用意する必要がある。つまり、異なる仕様毎に変換部１０２と信号処理部１０３とのペアを用意する必要があるため、生産効率が悪い。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、画素のサイズやピッチ等の仕様が異なっても共通の信号処理部を使用することが可能な物品検査装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る物品検査装置は、検査対象である物品を搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送されている前記物品に対して、透過作用を有する電磁波又は粒子線を照射する照射部と、前記物品を透過した電磁波又は粒子線を検出する検出部とを備え、前記検出部は、電磁波又は粒子線を電気信号に変換する変換部と、電気信号を処理する信号処理部とを有し、前記変換部は、前記物品を透過した前記電磁波又は粒子線を受け、当該電磁波又は粒子線に応じた電荷を発生することにより、当該電磁波又は粒子線を直接的に前記電気信号に変換する変換膜と、前記変換膜に接する複数の画素電極とを含み、前記信号処理部は、前記電気信号を処理する回路が形成された回路基板と、前記回路基板上に形成され、バンプを介して前記画素電極に接続される複数の接続電極とを含み、前記変換膜内で発生した電荷が前記画素電極から前記バンプに取り出され、一つの前記画素電極が複数の前記接続電極に対して平面視上オーバーラップしており、画素内における電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離が、画素の平面視上の最大寸法未満に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
第１の態様に係る物品検査装置によれば、一つの画素電極が複数の接続電極に対して平面視上オーバーラップしている。従って、変換部の仕様が異なることによって画素電極の面積や形成ピッチが異なる場合であっても、画素電極との間にバンプを形成すべき接続電極を適切に選択することにより、画素電極と接続電極とをバンプを介して互いに接続することができる。その結果、変換部の仕様が異なっても共通の信号処理部を使用することが可能となる。また、画素内における電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離が、画素の平面視上の最大寸法未満に設定されている。従って、変換膜内で発生した電荷を、素早く、かつ高電圧を印加することなく、バンプを介して回路基板に取り出すことが可能となる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る物品検査装置は、第１の態様に係る物品検査装置において特に、一つの前記画素電極が、複数の前記バンプを介して複数の前記接続電極に接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
第２の態様に係る物品検査装置によれば、一つの画素電極を複数のバンプを介して複数の接続電極に接続することによって、画素内における電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離を、画素の平面視上の最大寸法未満に設定することができる。従って、変換膜内で発生した電荷を、素早く、かつ高電圧を印加することなく、バンプを介して回路基板に取り出すことが可能となる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る物品検査装置は、第１の態様に係る物品検査装置において特に、前記画素電極は、その平面視上の略中央部分において、前記バンプを介して前記接続電極に接続されていることを特徴とするものである。
【００１４】
第３の態様に係る物品検査装置によれば、画素電極を、その平面視上の略中央部分においてバンプを介して接続電極に接続することによって、画素内における電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離を、画素の平面視上の最大寸法未満に設定することができる。従って、変換膜内で発生した電荷を、素早く、かつ高電圧を印加することなく、バンプを介して回路基板に取り出すことが可能となる。しかも、一つの画素電極を複数のバンプを介して複数の接続電極に接続する場合と比較すると、バンプの個数を削減できるため、バンプ数に比例する電荷の欠損等を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画素のサイズやピッチ等の仕様が異なっても、共通の信号処理部を使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置の全体構成を模式的に示す正面図である。
【図２】図１に示したシールドボックスの内部構成を示す斜視図である。
【図３】Ｙ軸方向から眺めたＸ線検出部の構造を模式的に示す平面図である。
【図４】回路基板上の接続電極の形成パターンの一例を示す上面図である。
【図５】図４に示した構造上に画素電極の形成パターンを重ねて示す上面図である。
【図６】図３に示した構造の一部を拡大して示す図である。
【図７】図５に示した構造の一部を拡大して示す図である。
【図８】図４に示した構造上に他の画素電極の形成パターンを重ねて示す上面図である。
【図９】図８に示した構造の一部を拡大して示す図である。
【図１０】図４に示した構造上に他の画素電極の形成パターンを重ねて示す上面図である。
【図１１】直接変換方式のＸ線センサの構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置１の全体構成を模式的に示す正面図である。図１に示すようにＸ線検査装置１は、上部筐体２、シールドボックス３、及び下部筐体４を備えている。上部筐体２には、タッチパネル機能付きのモニタ、つまり表示・入力部５が設けられている。
【００１９】
シールドボックス３は、Ｘ線が外部に漏洩することを防止する機能を有する。シールドボックス３内には、Ｘ線照射部７とＸ線検出部８とが配設されている。Ｘ線照射部７は、検査対象物である食品等の物品１２に対してＸ線を照射する。Ｘ線検出部８は、Ｘ線照射部７から照射されて物品１２を透過したＸ線を検出する。物品１２内に異物が混入していると、その異物の混入箇所において、Ｘ線検出部８が検出するＸ線の強度が極端に低下する。これにより、異物の大きさや混入箇所を特定することができる。
【００２０】
また、シールドボックス３内には、ベルトコンベア６が配設されている。ベルトコンベア６は、物品１２がＸ線照射部７とＸ線検出部８との間のＸ線照射領域１００（図２参照
）を通過するように、所定の搬送方向（図中に示したＸＹＺ直交座標軸におけるＹ軸方向）に沿って物品１２を搬送する。シールドボックス３には、ベルトコンベア６の上流端近傍に物品搬入口１３が、下流端近傍に物品搬出口１４が、それぞれ設けられている。
【００２１】
下部筐体４内には、Ｘ線検査装置１の動作制御やデータ処理を行うためのコンピュータ９が配設されている。
【００２２】
ベルトコンベア６の上流側には、物品１２を上流の処理装置からＸ線検査装置１に搬入するためのベルトコンベア１０が設けられている。ベルトコンベア６の下流側には、検査後の物品１２をＸ線検査装置１から搬出するためのベルトコンベア１１が設けられている。ベルトコンベア１１には、Ｘ線検査装置１による検査の結果に基づいて良品と不良品とを振り分けるための任意の振分機構１５が配設されている。
【００２３】
図２は、図１に示したシールドボックス３の内部構成を示す斜視図である。ベルトコンベア６の上方には、Ｘ線照射部７としてのＸ線照射器（以下「Ｘ線照射器７」とも称す）が配設されている。ベルトコンベア６の下方には、Ｘ線検出部８が配設されている。図２においてＸ線照射領域１００として示すように、Ｘ線照射器７は、Ｘ線検出部８に向かって、扇形状にＸ線を照射する。
【００２４】
図３は、Ｙ軸方向から眺めたＸ線検出部８の構造を模式的に示す平面図である。図３に示すようにＸ線検出部８は、Ｘ線を電気信号に変換する変換部２０と、変換部２０によって生成された電気信号を処理する信号処理部２１とを有している。
【００２５】
変換部２０は、Ｘ線変換膜３０と、Ｘ線変換膜３０の上面に全面的に形成されたバイアス電極３１と、Ｘ線変換膜３０の底面に形成された複数の画素電極３２とを有している。複数の画素電極３２は、所定の形成ピッチＰ２で、Ｙ軸方向に直交（ほぼ直交する場合も含む）するＸ軸方向に沿って並設されている。画素電極３２は、各画素に対応して設けられている。Ｘ線検出部８は直接変換方式のＸ線センサであり、Ｘ線変換膜３０は例えばＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅによって構成されている。なお、Ｘ線検出部８は、画素列が一列のみ設けられたラインセンサであってもよく、あるいは、Ｙ軸方向に沿って複数の画素列が設けられることにより複数の画素が行列状に配置されたエリアセンサ（面センサ）であってもよい。
【００２６】
信号処理部２１はＡＳＩＣ等として構成されており、信号処理を行うための半導体集積回路が形成された回路基板３３と、回路基板３３の上面に形成された複数の接続電極３４とを有している。複数の接続電極３４は、所定の形成ピッチＰ１で、Ｘ軸方向に沿って並設されている。
【００２７】
画素電極３２の形成ピッチＰ２は、接続電極３４の形成ピッチＰ１よりも大きく設定されている。図３に示した例では、形成ピッチＰ２は形成ピッチＰ１の２倍に設定されている。
【００２８】
図４は、回路基板３３上の接続電極３４の形成パターンの一例を示す上面図である。複数の接続電極列（この例では５本の接続電極列Ｍ１〜Ｍ５）が、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で並んで形成されている。各接続電極列Ｍ１〜Ｍ５は、Ｘ軸方向に沿って形成ピッチＰ１で並設された複数の接続電極３４を有している。なお、Ｙ軸方向に関する接続電極３４の形成ピッチは、形成ピッチＰ１と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００２９】
図５は、図４に示した構造上に画素電極３２の形成パターンを重ねて示す上面図である。図５では、接続電極３４と画素電極３２との区別を容易にすべく、接続電極３４を破線
で示し、画素電極３２を実線で示している。また、図５では、接続電極３４と画素電極３２との間に形成される半田バンプ３５を、砂地のハッチングを付して示している。
【００３０】
図５に示すように、複数の画素電極列（この例では２本の画素電極列Ｌ１，Ｌ２）が、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で並んで形成されている。各画素電極列Ｌ１，Ｌ２は、Ｘ軸方向に沿って形成ピッチＰ２で並設された複数の画素電極３２を有している。図５の例では、各画素電極３２は、正方形の上面形状を有している。つまり、各画素電極３２において、Ｘ軸方向に関する寸法とＹ軸方向に関する寸法とは互いに等しい。なお、Ｙ軸方向に関する画素電極３２の形成ピッチは、形成ピッチＰ２と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、画素電極３２の上面形状は必ずしも正方形である必要はなく、任意の多角形、円形、又は楕円形等の任意の幾何学図形であってもよい。
【００３１】
図３，５に示した例において、形成ピッチＰ２は形成ピッチＰ１の２倍に設定されている。従って、図５に示すように、この例では各画素電極３２は４個の接続電極３４に対して平面視上オーバーラップしている。つまり、Ｚ軸方向から眺めた場合に、各画素電極３２は４個の接続電極３４に対してオーバーラップしている。また、各画素電極３２は、４個の半田バンプ３５を介して、４個の接続電極３４に物理的かつ電気的に接続されている。
【００３２】
図６は、図３に示した構造の一部を拡大して示す図である。各画素６０において、バイアス電極３１を通過してＸ線変換膜３０に照射されたＸ線５０は、Ｘ線変換膜３０によって直接的に電気信号に変換される。具体的に、直接変換方式のＸ線センサでは、Ｘ線変換膜３０にＸ線５０が照射されると、照射されたＸ線量に応じてＸ線変換膜３０内に電荷５１が励起される。また、Ｘ線変換膜３０内には、バイアス電極３１に印加されているバイアス電圧によって、所定の電界が生じている。Ｘ線変換膜３０内に発生した電荷５１は、その電界によって電荷発生点６１から画素電極３２に引き寄せられ、また、画素電極３２内に生じている電界によって、画素電極３２と半田バンプ３５との接触点である電荷取出点６２に引き寄せられる。その後、電荷取出点６２から半田バンプ３５及び接続電極３４を順に経由することにより、電流として回路基板３３に取り出される。そして、その電流値が回路基板３３内の電流／電圧変換回路（図示しない）によって電圧値に変換されて、データとして出力される。
【００３３】
図７は、図５に示した構造の一部を拡大して示す上面図である。各画素６０において、画素電極３２は４個の半田バンプ３５に接続されているため、各画素６０内には４個の電荷取出点６２が存在する。従って、電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離Ｋ２（つまり、図７に示した平面内における電荷発生点６１から電荷取出点６２までの距離）は、画素６０の平面視上の最大寸法Ｋ１（つまり、図７に示した平面内における画素６０の対角線の長さ）よりも小さくなる。具体的に、図７に示した例では最大距離Ｋ２は最大寸法Ｋ１の１／４となる。
【００３４】
図８は、図４に示した構造上に他の画素電極３２の形成パターンを重ねて示す上面図である。図５と同様に、２本の画素電極列Ｌ１，Ｌ２がＹ軸方向に沿って所定の間隔で並んで形成されている。各画素電極列Ｌ１，Ｌ２は、Ｘ軸方向に沿って形成ピッチＰ２で並設された複数の画素電極３２を有している。各画素電極３２は、９個の接続電極３４に対して平面視上オーバーラップしている。具体的に、各画素電極３２は、中央の１個の接続電極３４の全体と、その周囲の８個の接続電極３４のそれぞれの一部分とに対して、平面視上オーバーラップしている。また、画素電極３２は、半田バンプ３５を介して、中央の１個の接続電極３４に物理的かつ電気的に接続されている。このように、図８に示した例では、画素電極３２の平面視上の中央部（ほぼ中央を含む）に、半田バンプ３５が接続されている。
【００３５】
図９は、図８に示した構造の一部を拡大して示す上面図である。各画素６０において、画素電極３２はその中央部において半田バンプ３５に接続されている。従って、電荷発生点から電荷取出点までの平面視上の最大距離Ｋ３（つまり、図９に示した平面内における電荷発生点６１から電荷取出点６２までの距離）は、画素６０の平面視上の最大寸法Ｋ１（つまり、図９に示した平面内における画素６０の対角線の長さ）よりも小さくなる。具体的に、図９に示した例では最大距離Ｋ３は最大寸法Ｋ１の１／２となる。
【００３６】
以上の説明では、画素電極３２の形成ピッチＰ２が接続電極３４の形成ピッチＰ１の２倍に設定されている例について述べたが、この例には限定されない。一つの画素電極３２が複数の接続電極３４に対して平面視上オーバーラップ可能であれば、画素電極３２の形成ピッチと接続電極３４の形成ピッチとの比率は任意である。図１０は、図４に示した構造上に他の画素電極３２の形成パターンを重ねて示す上面図である。図１０に示した例では、画素電極３２の形成ピッチＰ３は接続電極３４の形成ピッチＰ１の２．５倍に設定されている。なお、図１０に示した例においても、Ｙ軸方向に関する画素電極３２の形成ピッチは、形成ピッチＰ３と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３７】
このように本実施の形態に係るＸ線検査装置１によれば、一つの画素電極３２が複数の接続電極３４に対して平面視上オーバーラップしている。従って、変換部２０の仕様が異なることによって画素電極３２の面積や形成ピッチが異なる場合であっても、画素電極３２との間に半田バンプ３５を形成すべき接続電極３４を適切に選択することにより、画素電極３２と接続電極３４とを半田バンプ３５を介して互いに接続することができる。その結果、変換部２０の仕様が異なっても共通の信号処理部２１を使用することが可能となる。
【００３８】
また、図７，９に示したように、画素６０内における電荷発生点６１から電荷取出点６２までの平面視上の最大距離Ｋ２，Ｋ３が、画素６０の平面視上の最大寸法Ｋ１未満に設定されている。従って、Ｘ線変換膜３０内で発生した電荷５１を、素早く、かつ高電圧を印加することなく、半田バンプ３５を介して回路基板３３に取り出すことが可能となる。
【００３９】
特に、図５，１０に示した構造によれば、一つの画素電極３２を複数の半田バンプ３５を介して複数の接続電極３４に接続することによって、最大距離Ｋ２を最大寸法Ｋ１未満に簡易に設定することができる。
【００４０】
特に、図８に示した構造によれば、画素電極３２を、その平面視上の略中央部分において半田バンプ３５を介して接続電極３４に接続することによって、最大距離Ｋ３を最大寸法Ｋ１未満に簡易に設定することができる。しかも、図５，１０に示した構造と比較すると、画素電極３２と接続電極３４とを接続する半田バンプ３５の個数を削減することができる。その結果、半田バンプ３５の個数に比例する電荷の欠損等を抑制することができる。
【００４１】
なお、以上の説明では物品の検査にＸ線を用いる例について述べたが、透過作用を有する他の電磁波又は粒子線を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  Ｘ線検査装置
６  ベルトコンベア
７  Ｘ線照射部
８  Ｘ線検出部
１２  物品
２０  変換部
２１  信号処理部
３０  Ｘ線変換膜
３２  画素電極
３３  回路基板
３４  接続電極
３５  半田バンプ
【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】
2011089964.tif 000008
【図７】
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【図８】
2011089964.tif 000010
【図９】
2011089964.tif 000011
【図１０】
2011089964.tif 000012
【図１１】
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