(57)【要約】【課題】光電変換基板を大きくすることなく、実装部品やコストの削減を行うことができ、且つ、安定した高画質の光電変換装置及び放射線撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換基板１１と電気回路基板３１の一辺同士を対向して配置し、光電変換基板１１と電気回路基板３１の対向する一辺にはそれぞれ電子部品３０３接続端子と接続するための接続部を形成する。また、電子部品３０３が光電変換基板１１と電気回路基板３１を跨いだ状態で、その接続端子を光電変換基板１１と電気回路基板３１に形成された接続部に接続する。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と信号転送素子を有する画素が二次元的に配列された光電変換部を有する光電変換基板と、前記光電変換部の信号を読み出す為の読み出し回路部を有する読み出し回路基板とを含む光電変換装置において、前記光電変換基板と前記読み出し回路基板の一辺同士が対向して配置され、前記光電変換基板と読み出し回路基板の対向する一辺にはそれぞれ電子部品の接続端子と接続するための接続部が形成され、前記電子部品が前記光電変換基板と読み出し回路基板を跨いだ状態で、その接続端子が前記光電変換基板と読み出し回路基板に形成された接続部に接続されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換基板と読み出し回路基板は、前記電子部品の搭載面が同一平面となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記光電変換基板と読み出し回路基板は、対向する一辺が近接して配置されていることを特徴とする請求項１〜２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記電子部品は、前記光電変換素子から読み出された信号を増幅するアンプ回路であることを特徴とする請求項１〜３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記読み出し回路基板は、ＰＣＢ基板であることを特徴とする請求項１〜４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記電子部品の接続端子と前記光電変換基板、読み出し回路基板の接続端子は、異方性導電膜によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、前記光電変換装置の放射線入射側に設けられ、放射線を可視光に変換する蛍光体とを有することを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の読み取り等に用いられる光電変換装置及びそれを用いた放射線撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファクシミリや複写機、スキャナ或いはＸ線撮像装置等の読み取り装置としては、縮小光学系とＣＣＤ型センサを組み合わせたシステムが一般的であった。近年においては水素化アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記す）に代表される光電変換半導体材料が開発され、それに伴い光電変換素子及び信号処理部を大面積の基板に形成し、情報源と等倍の光学系で読み取る密着型センサの開発が進んでいる。
【０００３】
特に、ａ−Ｓｉは光電変換材料としてだけでなく、薄膜電界効果型トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）の半導体材料としても用いることができるので光電変換半導体層とＴＦＴの半導体層を同時に形成することができる利点を有している。
【０００４】
図６は従来の光電変換装置を用いた放射線撮像装置を示す模式的回路図である。また、図７は従来の放射線撮像装置の構成を示す平面図、図８は図７のＡ−Ａ線における模式的断面図、図９は図７のＢ−Ｂ線における模式的断面図である。尚、図６では説明を簡潔にするため、放射線可視光変換部や読出し装置等については省略している。
【０００５】
図６において、光電変換部１００には二次元的に複数の画素が配列され、各画素はフォトダイオード等からなる光電変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等による信号転送素子から構成されている。フォトダイオードのカソード電極はバイアスラインＶｓに接続され、Ｖｓ用電源回路からバイアス電圧が印加される。ＴＦＴのソース電極はデータラインＳｉｇＮに、ゲート電極はゲートラインＶｇＮにそれぞれ接続されている。なお、１０９は画素領域を示す。
【０００６】
ここで、光電変換部１００の駆動及び光電変換素子の画像信号を読み出すのに必要な配線は、バイアスラインＶｓ、ゲートラインＶｇＮ、データラインＳｉｇＮである。また、フォトダイオードのアノード電極とＴＦＴのドレイン電極は各画素で相互に接続されている。この例では、バイアスラインＶｓとデータラインＳｉｇＮは図６上において垂直方向、ゲートラインＶｇＮは水平方向に引き回され、光電変換部１００の各一辺に引き出されている。
【０００７】
更に、バイアスラインＶｓとデータラインＳｉｇＮは電子部品（Ａｍｐ回路）３０３が実装されたＴＣＰ５００を経由して駆動読み出し部３００に接続されている。駆動読み出し部３００には、信号読み出し用の電子部品３０４（Ａ／Ｄ、Ｖｉａｓ，Ｃｏｎｔ、Ｖｓ用電源回路等）が設けられ、バイアスラインＶｓはＶｓ用電源に、データラインＳｉｇＮはＡｍｐ回路３０３を介してＡ／Ｄ、Ｖｉａｓ，Ｃｏｎｔに接続されている。電子部品３０４のＡ／Ｄは電子部品３０３（Ａｍｐ回路）の出力信号をＡ／Ｄ変換する回路、電子部品３０４のＶｉａｓ，ＣｏｎｔはＡｍｐ回路に電源を供給する電源や制御回路である。
【０００８】
また、ゲートラインＶｇＮは光電変換部１００上のＴＦＴ駆動用の電子部品（シフトレジスタ）３０２に接続されており、光電変換部１００上の電子部品３０２に必要な電源や制御信号は外部から配線部材４００を介して供給される。
【０００９】
次に、図７〜図９を用いて従来の放射線撮像装置の構成について説明する。光電変換部１００の光電変換素子や信号転送素子及び配線はガラス基板からなる光電変換基板１０１上に薄膜半導体プロセスによって作製されている。
【００１０】
また、駆動読み出し部３００は、配線パターンが形成されたＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ）等の電子回路基板３０１上に、光電変換素子を駆動する為の各種電位等を作る電源回路、その電源を制御する為の制御回路、光電変換素子からの信号を受け取る信号処理回路（Ａ／Ｄ変換等）等を搭載して構成されている。
【００１１】
これらの回路は半導体素子からなる各種アンプＩＣ、各種ロジックＩＣ、レギュレータＩＣ等の電子部品３０４からなり、ＰＣＢ上に搭載されている。また、電子部品（ＩＣチップ等）３０３をフレキシブル配線板上に実装した実装部品付フレキのＴＣＰ５００が光電変換部１００と駆動読み出し部３００の接続に用いられ、ＴＣＰ５００に実装された電子部品３０３により数百本のデータラインからの信号を各々増幅し、増幅された信号をシリアル変換（電子部品３０３はシリアル変換機能を含む）を行ってデータを転送することで数本のデータラインとし、駆動読み出し部３００側の電気接続本数を軽減して作製を容易にしている。
【００１２】
もう一辺の電気回路であるＴＦＴ駆動用回路（シフトレジスタ）は光電変換装基板１０１上に搭載された電子部品３０２であり、回路を形成するＩＣチップをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）方式で光電変換基板１０１上に実装し、電気的に接続している。また、光電変換基板１０１上に実装された電子部品３０２への電源や制御配線は光電変換基板１０１上に共通化して引き回されている。更に、光電変換基板外部との接続にはフレキシブル配線板等の配線部材４００を異方性導電膜等を用いて接着接続し外部の電源や制御回路に接続されている。
【００１３】
また、光電変換部１００の上には画素領域１０９を覆うようにＸ線を可視光に変換するための蛍光板からなる放射線可視光変換部１５０が配置されている。
【００１４】
このような放射線撮像装置においては、放射線可視光変換部１５０に入射したＸ線が可視光に変換され、この可視光が光電変換部１００の光電変換素子に入射し、光電変換され電気信号として蓄積される。光電変換された信号は信号転送素子によってＴＣＰ５００上の電子部品３０３に転送され、電子部品３０３のＡｍｐ回路で信号増幅され、更に、駆動読出し部３００に送られる。駆動読み出し部３００に送られた増幅信号は更にＡ／Ｄ変換等の電子部品３０４で信号処理され、Ｘ線画像データがデジタルデータとして得られる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線撮像装置では、図９に示すように光電変換基板１０１上に電子部品３０２をＣＯＧ方式により実装し、更に電子部品３０２の接続端子群を光電変換基板１０１上の接続端子群と対向するように配置して一括に接続するＦａｃｅ
Ｄｏｗｎとすることで、接続にかかる工数や部品コストを低減している。
【００１６】
また、光電変換基板１０１上の電子部品への共通電源や制御線の配線を光電変換基板１０１上に形成できるため、光電変換装置の外部への接続端子数、即ち、配線部材４００との接続端子を減らすことで作製を容易にしている。また、この場合、図８のＴＣＰ５００上の電子部品３０３を光電変換基板１０１上に実装できれば、更なる工数の低減並びに作製を容易にすることが可能である。
【００１７】
しかしながら、ＴＣＰ５００上の電子部品３０３は、光電変換素子からの非常に微弱な信号を扱うため、低ノイズで高階調のＡ／Ｄ変換ができるレベルのアナログ信号を増幅しなければならない。そのため、Ａｍｐ回路を形成するトランジスタ素子のサイズが大きく、光電変換基板１０１上の電子部品３０２のＴＦＴ駆動用のシフトレジスタ回路を形成するＩＣチップサイズに比べて非常に大きくなる。例えば、２５６ラインのデータラインとするとＩＣチップのサイズは約１０ｍｍ×２０ｍｍ程度になってしまい、電子部品３０３を光電変換基板１０１上に実装すると、光電変換基板１０１が大きくなって装置の大型化を招くという問題があった。
【００１８】
また、電子部品３０３は非常に高倍率の信号増幅を行うため、各チップへの供給電源電圧の微妙なばらつきがチップ間の特性差となって現われ、画像品位が低下するため、配線のインピーダンスのばらつきを抑制する必要がある。しかし、そのためには薄膜プロセスを用いる光電変換基板上の配線の低抵抗化が必要であるが、厚膜化するには光電変換装置のコストが高くなるという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、小型で、高品位の画像を得ることが可能な光電変換装置及びそれを用いた放射線撮像装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電変換装置は、上記目的を解決するため、光電変換素子と信号転送素子を有する画素が二次元的に配列された光電変換部を有する光電変換基板と、前記光電変換部の信号を読み出す為の読み出し回路部を有する読み出し回路基板とを含む光電変換装置において、前記光電変換基板と前記読み出し回路基板の一辺同士が対向して配置され、前記光電変換基板と読み出し回路基板の対向する一辺にはそれぞれ電子部品の接続端子と接続するための接続部が形成され、前記電子部品が前記光電変換基板と読み出し回路基板を跨いだ状態で、その接続端子が前記光電変換基板と読み出し回路基板に形成された接続部に接続されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の放射線撮像装置は、上記光電変換装置と、前記光電変換装置の放射線入射側に設けられ、放射線を可視光に変換する蛍光体とを有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を示す模式的回路図、図２は本実施形態の概略の構成を示す平面図である。また、図３は図１のＡ−Ａ線における模式的断面図、図４はＢ−Ｂ線における模式的断面図、図５は光電変換部と駆動読出し部との接続構造を示す断面図である。尚、図１では説明を簡潔にするため、放射線可視光変換部や読出し部等については省略している。また、図１〜図５では図６〜図９の従来装置と同一または同等のものには同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図１において、光電変換部１０には、従来と同様に光電変換素子（フォトダイオード等）と信号転送素子（ＴＦＴ等）から成る画素が二次元的に配列され、画素領域１０９が形成されている。図１では簡単のため４×４画素としているが、この限りではない。また、バイアスラインＶｓとデータラインＳｉｇＮは図１上垂直方向、ゲートラインＶｇＮは水平方向に引き回され、光電変換基板１０１の各一辺に引き出されている。
【００２４】
ここで、データラインＳｉｇＮと接続される電子部品３０３（Ａｍｐ回路）は、光電変換部１０と駆動読み出し部３０の双方に跨ぐように配置されている。この接続構造については詳しく後述する。光電変換部１０は従来と同様に光電変換素子、信号転送素子、配線がガラス基板等の光電変換基板１１上に薄膜半導体プロセスによって作製されている。また、光電変換基板１１上には電子部品３０２（シフトレジスタ）がＣＯＧ方式で実装されている。この電子部品３０２（シフトレジスタ）に必要な電源や制御信号は配線部材４０を経由して駆動読み出し部３０の電子部品３１２（ＴＦＴ駆動回路用電源・制御回路）に接続されている。
【００２５】
次に、図２〜図５を参照して本実施形態の構成を説明する。図中１０は光電変換部、１５０は光電変換部１０上に配置された放射線可視光変換部である。Ｘ線等の放射線は放射線可視光変換部１５０で可視光に変換され、光電変換部１０に入射する。また、３１は電気回路基板、３０は駆動読み出し部、３０２はＴＦＴ駆動用回路（シフトレジスタ）等を形成する電子部品、３０３は光電変換素子の信号を増幅する電子部品（Ａｍｐ回路）、３０４は光電変換素子を駆動する為の各種電位等を作成する電源回路、その電源を制御する為の制御回路、光電変換素子からの信号を受け取る信号処理回路（Ａ／Ｄ変換等）等を形成する電子部品である。
【００２６】
電気回路基板３１としては従来と同様に配線パターンが形成されたＰＣＢが用いられ、その上に電子部品３０４が搭載され、更に、電子部品３０２（シフトレジスタ）に制御信号や電源を供給する電子部品３１２（ＴＦＴ駆動回路用電源・制御回路）が搭載されている。また、４０は光電変換部１０上の電子部品３０２の電源や制御信号を電子部品３１２から受け取るためのフレキシブル配線板等の配線部材である。
【００２７】
本実施形態では、図３に示すように光電変換部１０を構成する光電変換基板１１と駆動読み出し部３０を構成する電気回路基板３１の一辺同士が近接して配置され、この光電変換基板１１と電気回路基板３１の一辺を跨ぐように電子部品３０３が配置されている。
【００２８】
また、光電変換基板１１と電気回路基板３１は、各々の接続端子が形成する面が同一平面となるように配置され、光電変換部１０と駆動読出し部３０とを接続する電子部品３０３が光電変換部１０と駆動読出し部３０の双方の上に配置されている。また、光電変換基板１１上の電子部品（シフトレジスタ）３０２に必要な電源や制御信号は、図４に示すように駆動読出し部３０に設けられた電子部品３１２（ＴＦＴ駆動回路用電源・制御回路）から配線部材４０を介して供給される。
【００２９】
図５は図３のＡ部を拡大して示す図である。図５において、まず、電子部品３０３には、半導体プロセスによって形成された上層配線（不図示）上にＡｕ等から成るバンプ４５３が形成され、電子部品３０３の接続端子が形成されている。電子部品３０３には、このバンプ４５３による接続端子が光電変換基板１１側と電気回路基板３１側に形成されている。
【００３０】
光電変換部１０側の光電変換基板１１には、シリコン窒化膜等から成る保護膜４０２が形成され、その開口部分のＡｌ等から成る配線４０１で接続端子部４５０が形成されている。同様に、電気回路基板３１には、エポキシ樹脂等から成るレジスト５０２の開口部分のＣｕ等から成る配線５０１で接続端子部４５１が形成されている。
【００３１】
また、光電変換基板１１と電気回路基板３１の間、及び電子部品３０３と両基板の間を含む電子部品３０３の周囲には、異方性導電膜５５０が設けられている。この異方性導電膜５５０は、熱硬化性のエポキシ樹脂等から成るバインダーの中にＮｉ等から成る導電粒子が分散混入されたものである。
【００３２】
ここで、電子部品３０３と光電変換基板１１及び電気回路基板３１を電気的に接続する場合には、電子部品３０３の接続端子であるバンプ４５３を、光電変換基板１１の接続端子部４５０と電気回路基板３１の接続端子部４５１上にそれぞれ対向配置して加熱圧着する。これによって、電子部品３０３のバンプ４５３と光電変換基板１１の接続端子部４５０、バンプ４５３と電気回路基板３１の接続端子部４５１が、それぞれバンプと接続端子部間に介在する異方性導電膜５５０中の導電粒子を介して電気的に接続される。また、異方性導電膜５５０のバインダーの接着硬化によって電子部品３０３、光電変換基板１１、電気回路基板３１を機械的に保持する構造となっている。
【００３３】
このように本実施形態の放射線撮像装置は、光電変換基板１１に接続する電子部品３０３の全体を光電変換基板１１上に配置せずに済むため光電変換部１０を大きくすることなく、接続にかかる工数や部品コストを低減することができる。更に、光電変換基板１１と接続されている電子部品３０３への電源供給は、低抵抗配線が容易なＰＣＢ上の配線で行うため、電位が安定した電源の分配ができ、電子部品の特性差が発生せずに高画質の画像が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光電変換素子を有する光電変換基板と読み出し回路を有する読み出し回路基板とを跨ぐように電子部品を配置することにより、光電変換基板を大きくすることなく実装部品やコストを削減することができ、且つ、安定した高画質の放射線撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式的回路図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す模式的平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における模式的断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線における模式的断面図である。
【図５】図３のＡ部を拡大して示す断面図である。
【図６】従来例の放射線撮像装置を示す模式的回路図である。
【図７】従来例の放射線撮像装置の模式的平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線における模式的断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線における模式的断面図である。
【符号の説明】
１０　光電変換部
１１　光電変換基板
３０　駆動読出し部
３１　電気回路基板
４０　配線部材
１０９　画素領域
１５０　放射線可視光変換部
３０２　電子部品（シフトレジスタ）
３０３　電子部品（Ａｍｐ回路）
３０４　電子部品（Ａ／Ｄ、Ｖｉａｓ、Ｃｏｎｔ）
３１２　電子部品（ＴＦＴ駆動回路用電源・制御回路）
４０１、５０１　配線
４０２　保護膜
４５０、４５１　接続端子部
４５３　バンプ
５０２　レジスト
５５０　異方性導電膜
５５１　導電粒子
【図１】
2004096000.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004096000.tif 000006
【図５】
2004096000.tif 000007
【図６】
2004096000.tif 000008
【図７】
2004096000.tif 000009
【図８】
2004096000.tif 000010
【図９】
2004096000.tif 000011