(57)【要約】  本発明は、Ｘ線検出器（７４）用センサヘッド（３０）であって、端面（１２）および側面（１４）を有するプリント配線板（１０）と、プリント配線板（１０）の端面（１２）に配設され放射Ｘ線（７２）に感度を有するセンサチップ（３２）と、複数の信号制御接続部（４０）と、各々のボンディングワイヤ（４６）のうち少なくとも１つを介することで、少なくとも幾つかが信号制御接続部（４０）と電気的接続を有するようプリント配線板（１０）に配設された複数のボンディングアイランド（１６）とを備え、ボンディングアイランド（１６）が、プリント配線板（１０）の側面（１４）にて配設されたセンサヘッド（３０）に関する。プリント配線板（１０）の側面（１４）におけるボンディングアイランド（１６）の配置として、ボンディングワイヤ（４６）と側方的にボンディングされることで、センサヘッド（３０）における各要素が省スペースに配設され得、センサヘッド（３０）が総括的に小型化され得る。【選択図】  図２ｂ
2011524012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検出器（７４）用センサヘッド（３０）であって、
端面（１２）および側面（１４）を有するプリント配線板（１０）と、
前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）に配設され放射Ｘ線（７２）に感度を有するセンサチップ（３２）と、
複数の信号制御接続部（４０）と、
各々のボンディングワイヤ（４６）のうち少なくとも１つを介することで、少なくとも幾つかが前記信号制御接続部（４０）と電気的接続を有するようプリント配線板（１０）に配設された複数のボンディングアイランド（１６）と、
を備えたセンサヘッドにおいて、
下記（ａ）および（ｂ）のうちの１つにより特徴付けられるセンサヘッド。
（ａ）前記ボンディングアイランド（１６）が、前記プリント配線板（１０）の前記側面（１４）にて配設されている。
（ｂ）前記プリント配線板（１０）が、前記側面（１４）に切り欠き部（２２）を有し、
前記信号制御接続部（４０）が、その端部が前記切り欠き部（２２）の真下に位置するように構成されるか、又は、その端部が前記切り欠き部（２２）に向かって延びるように構成され、
前記ボンディングアイランド（１６）が、前記各切り欠き部（２２）にそれぞれ隣り合うよう、前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）に配設されている。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）が、８角形状をなし、互いに対向する４つの長側面（１８）と、互いに対向する４つの短側面（２０）とをそれぞれ有していることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記ボンディングアイランド（１６）が、前記プリント配線板（１０）の前記８角形状における前記長側面（１８）に配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記長側面（１８）１つあたりに配設される前記ボンディングアイランド（１６）の個数が、２個以上８個以下、特に３個以上６個以下、好適には３個または４個であることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）が、前記長側面（１４）に切り欠き部（２２）を有し、
前記ボンディングアイランド（１６）が、前記切り欠き部（２２）に配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記ボンディングアイランド（１６）が、アルミニウムまたは金にて構成されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）が、多層複合セラミクスで構成されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記センサチップ（３２）の活性表面の面積を１０ｍｍ２とした場合において、
前記センサヘッド（３０）の直径（Ｄ）が、１４ｍｍよりも小さく（特に１３ｍｍよりも小さく、好適には１２ｍｍよりも小さく）、より好適には１１ｍｍよりも小さくなるよう構成されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）における前記端面（１２）から見て離間した側にて、冷却手段、特に、熱電冷却素子（３４）が配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記センサチップ（３２）が、正方形状または８角形状の表面領域（１１）を有し、
前記表面領域（１１）が、前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）よりも小さい、又は、同端面（１２）と同じ面積を有していることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記信号制御接続部（４０）が、特に、グラス製ボディ（４４）を有する接続ピン（４２）であることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記接続ピン（４２）が、前記プリント配線板（１０）における前記端面（１２）から見て離間した側にて配設され、前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）によって完全に又は部分的に覆い隠されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）における前記端面（１２）から見て離間した側が、台座（５２）に配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載のセンサヘッド（３０）であって、
基板（５０）における前記端面（１２）から見て離間した側が、前記台座（５２）に配設され、
前記基板（５０）が、前記接続ピン（４２）を含む前記グラス製ボディ（４４）を収容する穴（５４）を備えていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）を備えたＸ線検出器（７４）であって、特に、ＥＤＸ式Ｘ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出器用のセンサヘッド、及び同センサヘッドを含むＸ線検出器であって、特に電子ビーム微量分析用のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム微量分析は、広く使用されている元素分析の手法である。この手法は、電子顕微鏡にて生成されるＸ線放射の検出と評価によるものである。特に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、Ｘ線放射は、試料が電子ビームにより走査されたときに生成される。電子ビーム微量分析は、当初は、目的に応じ特別に設計された装置（例えば、電子ビームマイクロプローブ）と併せ、特殊な用途としてのみ用いられるものと予定されていた。しかしながら、電子ビーム微量分析は、ほぼ全てのＳＥＭを利用する研究所にて日常的に使用される手法に発展してきた。
【０００３】
その発展を決定付けるステップは、エネルギ分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ検出器）の導入であった。この検出器は、シンプルかつロバストな設計、容易なメンテナンス性、安定した操作が可能で、特に、比較的大きな立体角にてＸ線をキャプチャするという点で、他のものと差別化される。
【０００４】
ＥＤＸ検出器は、入力窓、半導体の結晶（コールドフィンガ上に検出器の視軸方向に沿って配置される）、及び増幅ユニット（電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）およびプリアンプを典型的に含む）を備えている。ＥＤＸ検出器は、殆どの何れの方向からのＸ線放射もキャプチャできる比較的大きい均一な空間を有している。特に、ＥＤＸ検出器によりキャプチャされるＸ線放射の立体角が大きい場合、即ち、生成された放射Ｘ線全体のうち利用されるものの割合が大きい場合、通常のイメージング電子顕微鏡で微量分析が可能となる。
【０００５】
これまで以上に優れた電子光学的解像度に向けてのＳＥＭの発展、電子検出器の発展、そして有機物又はそれ以外の高感度サンプルへの関心の増大のために、通常のビーム電流の強度が低減されるようになり、その低減の程度は、ＥＤＸ検出器でさえも、多くの場合に、明らかな限界が設定される程度である。現状での上記限界を補償可能とする手段としては、測定時間を非常に長くするしかない。
【０００６】
この問題が特に顕著となるのは、「ＳＤＤ検出器」（シリコンドリフト検出器）の場合である。この検出器では、複数の通常放射量をキャプチャできる物理作動モードおよび設計がなされる。ビーム電流が試料または装置によって制限される場合、放射のキャプチャ量を増大させるしかない。従って、検出器によってキャプチャされる放射の立体角を増大させることで、測定時間の短縮がなされ得る。このため、検出器と試料との間の距離はできるだけ短い方が望ましい。
【０００７】
この距離は、いずれにしても、検出器のサイズおよび電子顕微鏡の設計環境により制限される。電子顕微鏡による画像化に対して、磁極片と試料との間における最も好適な操作距離は略４ｍｍであり、この操作距離が増大すると画像の質を損なう。ＥＤＸ検出器をできるだけ試料に近づけるよう配置するために、検出器のフィンガは、電子顕微鏡において磁極片と試料との間に、適切に位置することが要求される。そのため、ＥＤＸ検出器の検出器フィンガは、電子顕微鏡の上記操作距離が不必要に増長することのないよう、できるだけ小型に設計される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＤＤ検出器のセンサチップは、上述したサイズダウン、その他にＸ線放射の上記キャプチャ体積により影響を受けないようにする必要がある。このため、ＳＤＤ検出器の感度も同様に減少させざるを得なかった。
【０００９】
このため、本発明の目的は、Ｘ線検出器（特にＳＤＤ検出器）の検出器サイズを小型化することであり、理想的には、センサチップの表面積を維持しつつ同小型化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１の特徴を有するセンサヘッドを用いて、本発明の第１の態様に基づくことで達成される。
【００１１】
更なる改良発明については、下位の請求項の特徴にて記述される。
【００１２】
本発明に係るＸ線検出器のセンサヘッドは、端面および側面を有するプリント配線板と、このプリント配線板の端面に配設され放射Ｘ線に感度を有するセンサチップと、複数の信号制御接続部と、各々のボンディングワイヤのうち少なくとも１つを介することで、少なくとも幾つかがこの信号制御接続部と電気的接続を有するようプリント配線板に配設された複数のボンディングアイランドとを備えている。ここにおいて、このボンディングアイランドが、プリント配線板の側面にて配設されるか、又は、プリント配線板が、その側面に切り欠き部を有するようになっている。側面が切り欠き部を有する場合には、上記信号制御接続部の端部が、この切り欠き部の真下に位置するようになっているか、又は、この切り欠き部に向かって延びるようになっており、上記ボンディングアイランドは、各切り欠き部に隣り合うよう、プリント配線板の端面に配設されている。
【００１３】
本発明において、上記プリント配線板の側面におけるボンディングアイランドの配置としては、ボンディングワイヤと側方的にボンディングされてもよい。これにより、センサヘッドにおける各要素が省スペースに配設され得、センサヘッドが総括的に小型化され得る。
【００１４】
別形態としては、上記信号制御接続部は、プリント配線板の切り欠き部に挿入されてもよい。センサヘッド各要素の本配置もまた、非常に省スペースとなり得、センサヘッドが顕著に小型化され得る。
【００１５】
本発明における好適な形態としては、上記プリント配線板の端面が８角形状をなしており、その対向する側面における長さがそれぞれ同一で、且つ、隣合う側面における長さがそれぞれ異なっているのが好ましい。特に好ましい形態としては、プリント配線板が、互いに対向する４つの長側面と、互いに対向する４つの短側面とをそれぞれ有し、これらの各長短辺が交互に配置されるのが好ましい。特に、８角形状の端面が、略正方形状の面から不要な４角の領域が取り省かれて構成されることで、円形状のセンサヘッドに対しよりよく適合するようになり得る。
【００１６】
この場合、上記各ボンディングアイランドは、長側面に配設されるのが好ましい。長側面１つあたりに配設される個数としては、２個以上８個以下が好ましく、更に３個以上６個以下であるとより好ましく、最も好適なのが３個または４個である。プリント配線板全体で少なくとも６個のボンディングアイランドを有し、各ボンディングアイランドは、プリント配線板上にて規則的に配設されると好適である。
【００１７】
個々のボンディングアイランドは、できるだけ短い距離をもってそれぞれ離間するよう設計され、この距離は、最小距離よりも短くならないようになっている。この最小距離は、個々のボンディングアイランド間で互いに電気的接触が生じない大きさに厳密に合わせる必要がある。好適には、各ボンディングアイランドにおける中心間の距離が２ｍｍ以下であり、特に好適なのは、各ボンディングアイランドにおける中心間の距離が１．５ｍｍ及び／又は１．４ｍｍとなるよう設計される場合である。特に、各ボンディングアイランド間の距離は、上記信号伝達および制御のための各信号制御接続部間の距離と一致するようになっている。
【００１８】
より好適な形態としては、プリント配線板が、上記長側面に切り欠き部を有するよう構成される。この形態では、ボンディングアイランドはこの切り欠き部に配設される。切り欠き部の占める側方への領域は、ボンディングアイランドの占める側方への領域と一致するようになっている。各ボンディングアイランドにおける中心間の距離は、切り欠き部がない形態の場合のその距離と一致するようになっている。
【００１９】
上記長側面の全長は、側面に配設され得るボンディングアイランドの最大個数と、その各ボンディングアイランド間の距離Ａとの積に相当する長さ以上となる。上記短側面の全長は、上記各長側面が互いに接続されたときに８角形状の面領域が得られるよう設計される。
【００２０】
本発明に係るプリント配線板を構成するための適切な基材は、従来技術にて既知である何れのものであってもよい。例えば、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂を含浸した含浸紙、エポキシ樹脂をグラス繊維に含浸した含浸布、テフロン、ポリエステルフィルム、又は、セラミクスが用いられ得る。導体回路は、本技術の当業者により想到される導体材料にて構成され、好適には導体材料として銅が用いられる。特に好適な形態の１つは、本発明に係るプリント配線板が、多層複合セラミクスで構成される場合である。適切な複合セラミクスの製造は、本技術の当業者により想到されるものである。
【００２１】
本発明に係るボンディングアイランドは、プリント配線板とボンディングワイヤとの間を電気的に接続するよう設計される。特に、ボンディングアイランドの材料としては、その接着工程においても、ボンディングアイランドが移動することなく且つ寸法安定性を有するものが選択される。適切な材料としては、例えば、従来技術にて既知である、金属または金属粉を含む接着剤である。好適には、本発明に係るボンディングアイランドは、金及び／又はアルミニウムで構成される。
【００２２】
適切なセンサチップとしては、本技術の当業者により想到されるＸ線感度センサチップの何れが用いられてもよい。例えば、センサチップは、Ｓｉ（Ｌｉ）検出器、ＨＰＧｅ検出器、ＰＩＮダイオード、化合物半導体から成る検出器、外部トランジスタを備えたＳＤＤ、又は、統合ＦＥＴシリコンドリフト検出器（Ｉ−ＦＥＴ  ＳＤＤ）であってもよい。特に、本発明に用いられるセンサチップは、シリコンドリフト検出器が好ましい。本発明に係るセンサヘッドにおけるセンサチップは、正方形状または８角形状の面領域を有するのが好ましい。好適には、センサチップの面領域が、プリント配線板の端面よりも小さく、又は、これと同じ大きさに構成される。
【００２３】
熱的条件を安定させ、場合によっては室温よりも低い動作温度とするために、本発明におけるより好適な形態として、冷却手段（例えば熱電冷却素子）が、プリント配線板における端面から見て離間した側に配設されてもよい。
【００２４】
好適には、上記熱電冷却素子が、ホルダに配設された複数のペルチェ素子で構成される。このホルダは、熱電冷却素子の低温側および高温側としての機能を同時に達成し、この低温側が上記プリント配線板側に配向される。更には、熱電冷却素子の低温側は上記プリント配線板であってもよい。熱電冷却素子の低温側の対角線が、その高温側のものよりも大きい方が好適である。
【００２５】
より好適な形態では、上記信号制御接続部として、接続ピンが使用される。本発明に係る接続ピンは、ピン形状部に電気伝導性の材料（好適には金メッキ）が用いられる。絶縁および不要な電気伝導を避ける目的で、接続ピンは管状のグラス製ボディの内に包含されるのが好ましい。このボディは、両端部が開放されて接続ピンが露呈するようになっており、この部分にて接続がなされるようになっている。
【００２６】
本発明の第１の形態によれば、上記接続ピンは、その長軸がプリント配線板の側面から垂直に垂れ下がるように、プリント配線板における端面から見て離間した側に配設される。接続ピンは、そのプリント配線板に面する側にて、電気伝導的に同プリント配線板と接続されている。この電気伝導的接続は、プリント配線板の側面におけるボンディングアイランドにて、少なくとも１つのボンディングワイヤを介して達成される。この場合、ボンディングワイヤは、プリント配線板の側面および接続ピンの長軸のそれぞれと面一に配設されるのが好適である。
【００２７】
別形態としては、上記接続ピンは、その長軸が上記切り欠き部中央から垂直に垂れ下がるように配設されてもよい。この場合、接続ピンが、その端部が切り欠き部の真下に位置するか、又は、同切り欠き部まで延びるように構成されると好適である。ボンディングアイランドは、プリント配線板の端面にて切り欠き部真横に配設される。本発明のこの手法によれば、ボンディングが上方より行われ得る。
【００２８】
本発明によれば、存在する少なくとも幾つかの接続ピンが、プリント配線板のボンディングアイランドに接続される。接続ピンの接続数は、信号制御接続部の要求される個数によって設定される。少なくとも６つの接続ピンが、信号制御接続部として、配線板に接続される。更に２つの接続ピンが、熱電冷却素子にはんだ付けされているのが好適である。
【００２９】
更なる改良としては、プリント配線板における端面から見て離間した側が、台座に配設されるように構成されてもよい。この台座は、センサヘッドの各要素を機械的に取り付けるために用いられるものである。この台座は、熱伝導に優れた材料で構成されると好適である。台座を製造するのに適した材料としては、本技術の当業者に既知であり、特に銅が用いられる。
【００３０】
１つの好適な形態としては、基板における、上記端面から離間した側が上記台座に配設されてもよい。この基板は穴を有しており、この穴は上記接続ピンを包含しているグラス製ボディを収容するためのものである。このグラス製ボディの長さが、基板の厚みと一致するのが好適である。
【００３１】
１つの好適な形態としては、上記基板はリング状に形成されてもよく、上記台座が基板中央の開口により保持されるよう構成されてもよい。基板の製造に際し、本技術の当業者に既知の十分に強靭な材料であって、上記穴を形成可能なものが用いられ得る。特に基板は、ステンレス鋼で製造される。
【００３２】
本発明におけるボンディングアイランド、ボンディングワイヤ、及び接続ピンの配置により、優位的な且つ部分的に予期せぬ効果が発現する。最も顕著には、ループによるボンディングを利用する従来技術比較すると、ボンディングワイヤが、接続ピンとボンディングアイランドとの間をより短い距離で直接的に接続する。この点が、従来技術に対し大きく改良された点である。
【００３３】
更に、ボンディングワイヤは、ボンディングアイランドに上部から接触する（従来技術で採られていた手法である）ことなく、その側部から接触するようになっている。この結果、ボンディングワイヤが短くされて、ループの形成にスペースをとられることが回避される。
【００３４】
本発明に係るボンディングの配置により、本発明のセンサヘッドにおける他要素の配置についても、更なる優位性を持たせることができる。特に本発明における上記接続ピンは、プリント配線板に隣り合う配置（従来技術で採られていた配置である）とならないよう、接続ピンがプリント配線板の真下に位置する配置となっている。即ち、接続ピンがプリント配線板における端面から見て離間した側に配置されることで、センサヘッドが物理的に顕著に小型化され得る。
【００３５】
本発明に係るセンサヘッドにおいては、センサチップの活性表面の面積が１０ｍｍ２とされる場合、センサヘッドの直径が１４ｍｍよりも小さく（特に１３ｍｍよりも小さく、好適には１２ｍｍよりも小さく）、より好適には１１ｍｍよりも小さくなるよう構成される。このようにして、本発明における上記配置を採ることにより、物理的な小型化が達成される。センサチップ活性表面の面積を従来技術にて既知なセンサヘッドのものと同一とした場合に、センサヘッドの直径における小型化の程度は、同既知なセンサヘッドに比して２５％を上回るものとなる。
【００３６】
本発明の第２の態様は、上記本発明に係るセンサヘッドを備えたＸ線検出器（特にＥＤＸ式Ｘ線検出器）に関する。
【００３７】
実施形態および関連する図面を参照しつつ、下記にて本発明の詳細を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
図１は、ＳＥＭおよびＸ線検出器７４による電子ビーム微量分析のための基本構成を示す図である。
図２ａ，２ｂは、従来技術（図２ａ）と比較した、本発明（図２ｂ）によるセンサヘッド３０を示す側面図である。
図３ａ−ｇは、従来技術からのセンサヘッドと比較した、本発明によるセンサヘッド３０の発明的改良例を示す平面図である。
図３ｈは、本発明におけるセンサヘッド３０の別形態の発明的改良例の平面図である。
例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、ＳＥＭ（全体）６０による電子ビーム微量分析の装置を示している。このＳＥＭ６０は、磁極片６２を備えており、ここから電子ビーム６４が放射される。電子ビーム６４は、試料６６に向けて放射されるようになっており、この試料６６は、試料テーブル７０に据え付けられた試料ホルダ６８にて保持される。電子顕微鏡６０の磁極片６２から放射される電子ビーム６４は、試料ホルダ６８に保持されている試料６６を励起させる。その結果、試料６６からＸ線７２が放射され、その後Ｘ線検出器７４にて検出される。
【００４０】
ＥＤＸ式の上記Ｘ線検出器７４（コールドフィンガのみが図示されている）は、センサヘッド３０を有している。このセンサヘッド３０は、センサチップ３２として半導体の結晶を備えている。Ｘ線に感度を有するセンサチップ３２の端面には、入射してくるＸ線７２が照射される。Ｘ線検出器７４は、センサヘッド３０の後部に冷却装置７８を備えており、この冷却装置７８は熱電冷却素子である。センサチップ３２のＸ線７２に対面する側において、磁気トラップ７６が備えられている。これは、電子ビーム６４の迷走電子からセンサチップ３２を保護するために、同迷走電子を逸らす役割を担っている。
【００４１】
図２ａは、従来技術におけるＸ線検出器７４のセンサヘッド３０の側面図を示している。センサチップ３２は、プリント配線板１０における端面１２の中央部に取り付けられている。このセンサチップ３２が有する表面領域１１は、プリント配線板１０の端面１２よりも面積が小さくなるよう構成されている。この端面１２における縁領域には、ボンディングアイランド１６が収容されている。端面１２から離間した側には、熱電冷却素子３４が備えられている。センサチップ３２、プリント配線板１０、及び熱電冷却素子３４は、環状基板５０の中心部に構成された台座５２に、機械的に取り付けられるようそれぞれ搭載されている。基板５０の直径は、プリント配線板１０における端部１２の対角線よりも大きくなっている。基板５０の縁領域には、プリント配線板１０の端面１２に覆われないように穴５４がそれぞれ配設されている。各穴５４にて、管状のグラス製ボディ４４がそれぞれ保持されるようになっており、このボディ４４は、内部にて接続ピン４２を備えている。この接続ピン４２は、信号制御接続部４０に相当し、センサチップ３２の作動に必要とされるものである。グラス製ボディ４４の長さは、基板の厚みと一致するようになっている。センサチップ３２に面する側においては、接続ピン４２の末端が、プリント配線板１０の端面１２と同一平面上に位置するようになっている。ボンディングワイヤ４２は、接続ピン４２の端部から、プリント配線板１０のボンディングアイランド１６へループ状に結線されている。
【００４２】
図２ｂは、本発明におけるＸ線検出器７４のセンサヘッド３０の側面図を示している。センサチップ３２は、プリント配線板１０における端面１２に取り付けられている。上記従来技術とは異なり、ボンディングアイランド１６は、プリント配線板１０の側面１４に位置するようになっている。端面１２から離間した側には、熱電冷却素子３４が備えられている。センサチップ３２、プリント配線板１０、及び熱電冷却素子３４は、環状基板５０の中心部に構成された台座５２に、機械的に取り付けられるようそれぞれ搭載されている。基板５０の縁領域には、穴５４がそれぞれ配設されている。各穴５４にて、管状のグラス製ボディ４４がそれぞれ保持されるようになっており、このボディ４４は、内部にて接続ピン４２を備えている。この接続ピン４２は、信号制御接続部４０に相当し、センサチップ３２の作動に必要とされるものである。この場合、穴５４は、接続ピン４２の長軸がプリント配線板１０の側面１４から垂直に垂れ下がるように、基板５０に配設される。上記従来技術と比較すると、接続ピン４２は、プリント配線板１０側にて短縮されて、基板５０から少しだけ突き出すようになっている。接続ピン４２の長軸の延長分として、ボンディングワイヤ４６が、接続ピン４２の端部からプリント配線板１０の側面１４におけるボンディングアイランド１６へ結線されている。ボンディングワイヤ４６がボンディングアイランド１６の側面にて接続されることで、電気伝導を生じるようになっている。
【００４３】
図３ａは、従来技術におけるＸ線検出器７４のセンサヘッド３０の平面図を示している。このセンサヘッド３０の各要素について、順を追って説明していく。センサチップ３２およびその下層にあるプリント配線板１０は正方形状に形成されており、プリント配線板１０の端面１２は、センサチップ３２の表面領域１１よりも大きい。プリント配線板１０の端面１２においては、センサチップ３２の各側面に沿ってそれぞれ４つずつボンディングアイランド１６が配設されている。各ボンディングアイランド１６は、所定の距離をもって規則的にそれぞれ離間している。２つのボンディングアイランド１６の中心間の距離Ａは、１．９ｍｍである。接続ピン４２は、グラス製ボディ４４とともに基板５０の穴５４に配設されている。接続ピン４２が、プリント配線板１０の端面１２の外側に配設されるよう、基板５０の直径は、プリント配線板１０の端面１２の対角線よりも大きくなっている。基板５０に配設される接続ピン４２の本数は、通常８本であるが、好適には８本から１６本の間である。ボンディングワイヤ４６は、接続ピン４２の端部から、プリント配線板１０の端面１２におけるボンディングアイランド１６へ閉回路を形成するよう結線されている。この従来技術におけるセンサヘッド３０の直径Ｄは、センサチップの活性表面領域を１０ｍｍ２としたとき、通常１４ｍｍとなる。
【００４４】
図３ｂは、本発明におけるＸ線検出器７４のセンサヘッド３０の平面図を示している。このセンサヘッド３０の各要素について、順を追って説明していく。センサチップ３２は、正方形状の表面領域１１を有している。それに接しているプリント配線板１０は、８角形状の端面１２を有している。各短側面２０および各長側面１８においては、同じ長さの面同士がそれぞれ対向するように構成されている。上記従来技術に対して、ボンディングアイランド１６は、プリント配線板１０の長側面１８に配設されている。プリント配線板１０における各長側面１８には、それぞれ４つのボンディングアイランド１６が配設されている。各ボンディングアイランド１６は、所定の距離をもって規則的にそれぞれ離間している。２つのボンディングアイランド１６の中心間の距離Ａは、１．９ｍｍである。接続ピン４２は、グラス製ボディ４４とともに基板５０の穴５４に配設されており、基板５０の直径は、プリント配線板１０の端面１２の対角線よりも大きくなっている。基板５０に配設される接続ピン４２の本数は、通常８本であるが、好適には８本から１６本の間である。接続ピン４２の長軸は、長側面１８から垂直に垂れ下がっている。接続ピン４２とグラス製ボディ４４は、プリント配線板１０の真下に位置するため、平面図にて観測した場合に実際には不可視であるが、理解し易いようそれらが占める領域の輪郭を示している。このセンサヘッド３０の直径Ｄは、１２．８ｍｍとなる。
【００４５】
図３ｃ乃至図３ｇは、本発明におけるセンサヘッド３０の改良的な実施形態を示しており、これらによれば、より小型化の程度を大きくすることができる。
【００４６】
図３ｃは、本発明におけるＸ線検出器７４のセンサヘッド３０の、より効果的な改良形態の平面図を示している。このセンサヘッド３０の設計は、上述した図３ｂの設計に対応しており、類似の部位については同符号にて参照される。従って、本形態は、後述する事項のみ上述の形態と異なる。図３ｂに示した形態と比して、短側面２０がより延長されており、結果的に、プリント配線板１０の端面１２が減少されることになる。２つのボンディングアイランド１６の中心間の距離Ａは、１．５ｍｍである。このセンサヘッド３０の直径Ｄは、１２ｍｍとなる。
【００４７】
図３ｄは、図３ｃと同様であるが、この実施形態では、プリント配線板１０の端面１２が更に減少されている。このセンサヘッド３０の直径Ｄは、１１．２ｍｍとなる。
【００４８】
図３ｅは、図３ｄと同様であるが、この実施形態では、センサチップ３２の表面領域１１が、プリント配線板１０の端面１２のように８角形状に構成されている。センサチップ３２の長側面は、プリント配線板１０の長側面と丁度面一で、且つ、プリント配線板１０の長側面よりも短くなるよう構成されている。センサチップの短側面は、プリント配線板１０の短側面２０よりも長くなるよう構成されている。２つのボンディングアイランド１６の中心間の距離Ａは、１．４ｍｍである。このセンサヘッド３０の直径Ｄは、１０．３ｍｍとなる。
【００４９】
図３ｆは、図３ｅと同様であるが、この実施形態では、プリント配線板１０の２つの対抗する各長側面１８に、３つのボンディングアイランド１６が等間隔にそれぞれ配設されている。他の２つの対抗する各長側面１８には、４つのボンディングアイランド１６がそれぞれ配設されている。２つのボンディングアイランド１６の中心間の距離Ａは、１．５ｍｍである。
【００５０】
図３ｇは、図３ｆと同様であるが、プリント配線板１０の各長側面１８が３つの切り欠き部２２をそれぞれ備えている。この切り欠き部２２に、ボンディングアイランド１６が配設されるようになっている。従って、プリント配線板１０の各長側面１８には、３つのボンディングアイランド１６がそれぞれ配設されることになる。プリント配線板１０の端面１２は、センサチップ３２の表面領域１１よりも大きく、同センサチップ３２が上記切り欠き部２２を越えて外側に突き出さない大きさとなるよう厳密に設定される。
【００５１】
図３ｈは、本発明にかかる課題を解決するための別形態を示している。プリント配線板１０の各長側面１８は、３つの切り欠き部２２をそれぞれ備えている。接続ピン４２は、それらの長軸が切り欠き部２２の中央から垂直に垂れ下がるように配設される。この場合、接続ピン４２は、プリント配線板１０の真下に配設されるが、その端部はプリント配線板１０の上方よりボンディングアイランド１６に接するようになっている。接続ピン４２は、その端部がプリント配線板１０の端面１２にて面一にされると好適である。従って、本発明では、ボンディングアイランド１６は、プリント配線板１０の端面１２にて切り欠き部２２の真横に配設される。本発明におけるこの手法によれば、ボンディングが上方より行われ得る。
【符号の説明】
【００５２】
１０  プリント配線板
１１  表面領域
１２  端面
１４  側面
１６  ボンディングアイランド
１８  長側面
２０  短側面
２２  切り欠き部
３０  センサヘッド
３２  センサチップ
３４  熱電冷却素子
４０  信号制御接続部
４２  接続ピン
４４  グラス製ボディ
４６  ボンディングワイヤ
５０  基板
５２  台座
５４  穴
６０  ＳＥＭ
６２  磁極片
６４  電子ビーム
６６  試料
６８  試料ホルダ
７０  試料テーブル
７２  Ｘ線放射
７４  Ｘ線検出器
７６  磁気トラップ
７８  冷却装置
Ｄ    直径
Ａ    距離
【図１】
2011524012.tif 000003
【図２ａ】
2011524012.tif 000004
【図２ｂ】
2011524012.tif 000005
【図３ａ】
2011524012.tif 000006
【図３ｂ】
2011524012.tif 000007
【図３ｃ】
2011524012.tif 000008
【図３ｄ】
2011524012.tif 000009
【図３ｅ】
2011524012.tif 000010
【図３ｆ】
2011524012.tif 000011
【図３ｇ】
2011524012.tif 000012
【図３ｈ】
2011524012.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月1日(2011.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検出器（７４）用センサヘッド（３０）であって、
端面（１２）および側面（１４）を有するプリント配線板（１０）と、
前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）に配設され放射Ｘ線（７２）に感度を有するセンサチップ（３２）と、
複数の信号制御接続部（４０）と、
各々のボンディングワイヤ（４６）のうち少なくとも１つを介することで、少なくとも幾つかが前記信号制御接続部（４０）と電気的接続を有するようプリント配線板（１０）に配設された複数のボンディングアイランド（１６）と、
を備えたセンサヘッドにおいて、
下記（ａ）および（ｂ）のうちの１つにより特徴付けられるセンサヘッド。
（ａ）前記ボンディングアイランド（１６）が、前記プリント配線板（１０）の前記側面（１４）にて配設されている。
（ｂ）前記プリント配線板（１０）が、前記側面（１４）に切り欠き部（２２）を有し、
前記信号制御接続部（４０）が、その端部が前記切り欠き部（２２）の真下に位置するように構成されるか、又は、その端部が前記切り欠き部（２２）に向かって延びるように構成され、
前記ボンディングアイランド（１６）が、前記各切り欠き部（２２）にそれぞれ隣り合うよう、前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）に配設されている。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）が、８角形状をなし、互いに対向する４つの長側面（１８）と、互いに対向する４つの短側面（２０）とをそれぞれ有していることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記ボンディングアイランド（１６）が、前記プリント配線板（１０）の前記８角形状における前記長側面（１８）に配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記長側面（１８）１つあたりに配設される前記ボンディングアイランド（１６）の個数が、２個以上８個以下であることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）が、前記長側面（１４）に切り欠き部（２２）を有し、
前記ボンディングアイランド（１６）が、前記切り欠き部（２２）に配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記ボンディングアイランド（１６）が、アルミニウムまたは金にて構成されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）が、多層複合セラミクスで構成されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記センサチップ（３２）の活性表面の面積を１０ｍｍ２とした場合において、
前記センサヘッド（３０）の直径（Ｄ）が、１４ｍｍよりも小さくなるよう構成されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）における前記端面（１２）から見て離間した側にて、冷却手段が配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記センサチップ（３２）が、正方形状または８角形状の表面領域（１１）を有し、
前記表面領域（１１）が、前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）よりも小さい、又は、同端面（１２）と同じ面積を有していることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記信号制御接続部（４０）が、グラス製ボディ（４４）を有する接続ピン（４２）であることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記接続ピン（４２）が、前記プリント配線板（１０）における前記端面（１２）から見て離間した側にて配設され、前記プリント配線板（１０）の前記端面（１２）によって完全に又は部分的に覆い隠されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）であって、
前記プリント配線板（１０）における前記端面（１２）から見て離間した側が、台座（５２）に配設されていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載のセンサヘッド（３０）であって、
基板（５０）における前記端面（１２）から見て離間した側が、前記台座（５２）に配設され、
前記信号制御接続部（４０）が、グラス製ボディ（４４）を有する接続ピン（４２）であり、
前記基板（５０）が、前記接続ピン（４２）を含む前記グラス製ボディ（４４）を収容する穴（５４）を備えていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載のセンサヘッド（３０）を備えたＸ線検出器（７４）。
【国際調査報告】
2011524012.tif 000014
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