(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージング用検出器（１００）を製造する方法であって、
基材（１２０）上に光イメージング・アレイ（１１０）を形成するステップと、
光イメージング・アレイ（１１０）の外周の周りに、その内部に少なくとも１つの圧力開口（１６０）を残したビーズ状封止剤（１５０）を施すステップと、
前記ビーズ状封止剤（１５０）にカバープレート（１４０）を装着するステップと、 前記カバープレート（１４０）及び基材（１２０）に対して、カバープレート（１４０）と基材（１２０）が互いに所定の距離だけ離間するまで圧力をかけるステップと、
前記圧力開口（１６０）にギャップ封止剤（１８０）を充填するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記封止剤（１５０）がエポキシである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ギャップ封止剤（１８０）がエポキシである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記封止剤（１５０）と前記ギャップ封止剤（１８０）が同じ物質である、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記圧力開口（１６０）が前記プレートのうちの１つの隅に隣接して配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記圧力開口（１６０）がシリンジを用いて充填されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記シリンジの先端がプラスチックである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
イメージング用検出器（１００）の基材（１２０）にカバープレート（１４０）を装着する方法であって、 イメージング用検出器（１００）の基材（１２０）上に、その内部に少なくとも１つの圧力開口（１６０）を残したビーズ状の封止剤（１５０）を施すステップと、 前記ビーズ状封止剤（１５０）にカバープレート（１４０）を装着するステップと、 前記カバープレート（１４０）に対して、カバープレート（１４０）と基材（１２０）が互いに受容可能な距離だけ離間するまで圧力をかけるステップと、 各圧力開口（１６０）にギャップ封止剤（１８０）を充填するステップと、を含む方法。
【請求項９】
シンチレータ（１３０）、前記カバープレート（１４０）及び前記ビーズ状封止剤（１５０）により空洞（１７０）が形成されており、前記カバープレート（１４０）の押下により前記空洞（１７０）内の体積を減少させている、請求項８に記載の装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の好ましい実施形態は、一般に、Ｘ線イメージング・システム向けのＸ線検出器、並びにこうした検出器の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
Ｘ線イメージング・システムは、例えば、患者の診断及び治療の際の医学的用途で使用される。Ｘ線システムは、そこから出た線束が画像作成対象（例えば、患者）により部分的に吸収されるＸ線源と、Ｘ線検出器と、を備えている。Ｘ線検出器は、Ｘ線を吸収し、ある面積全体で吸収されるＸ線の量に関連する電気信号を生成するＸ線イメージャを備えている。外部回路によりこのＸ線イメージャを制御して、イメージャ信号を読み出し、また機械的ハウジングを制御している。このＸ線システムはさらに、このシステムを制御しデータを記憶するためのコンピュータと、様々な要素を位置決めするための機械的ガントリ及びテーブルと、を備えている。
【０００３】
このＸ線イメージャはさらに、基材上に形成させた光イメージング・アレイと、シンチレータと、カバープレートと、を含んでいる。Ｘ線はカバープレートを通過してＸ線イメージャに入射し、さらにシンチレータにより吸収される。次いで、シンチレータはＸ線を光に変換し、さらにこの光を、多数の感光性素子（すなわち、ピクセル）を含んだ光イメージング・アレイ上に放出している。これらのピクセルは、フォトダイオードなどの感光性素子を備えており、この感光性素子からの信号は光イメージング・アレイの外部の接触フィンガを介して基材の外周の近傍に配置した接触パッドに読み出される。接触パッドには外部回路を接続し、次いで外部回路により信号を処理して読み取り可能な画像にする。
【０００４】
光イメージング・アレイは光を感ずるため、すべての周辺光から遮蔽する必要がある。さらに、シンチレータの性能は湿気の吸収（吸湿性）により影響を受けるため、周囲の湿気からも保護する必要がある。したがって、Ｘ線イメージャは、イメージャの上に被せているがシンチレータやイメージャ基材には接触させていない、防湿性で不透明なカバープレートを含んでいる。このカバープレートはエポキシなどの封止剤を用いて基材に貼り付けている。エポキシの封止は、カバープレートの外周全体の周りに延びており、これにより光イメージング・アレイ及びシンチレータを完全に取り囲んでいる。従来の検出器では、カバープレートをイメージング・アレイ及びシンチレータの上の配置すると、製造及び操作上のある種の欠点が見られる（以下、封止空洞（ｓｅａｌｅｄ  ｃａｖｉｔｙ）と呼ぶ）。このカバープレートによりエポキシが圧縮され、これによりエポキシがならされて横方向に広がり、エポキシと基材及びカバープレートの双方との間の接触が高まる。さらに、基材、カバープレート及びエポキシの間で封止を開始すると、エポキシの圧縮により取り囲まれた封止空洞内の圧力が高くなり、これにより多くの場合、エポキシは不均一に外方向で横方向に拡張する。多くの場合、この拡張により封止が不良となる。その理由としては、１）封止が局所領域において狭くなり過ぎ、光や湿気が封止空洞に入りこむのを効果的に防げないこと、及び／または、２）エポキシが接触パッドまで外方向に広がり、これにより外部回路と接触する能力が大きく低下すること、である。
【０００５】
本発明の好ましい実施形態は、こうした必要やその他の問題に取り組んだものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施の一形態は、イメージング用検出器を封止するための装置及び方法を含む。本発明の好ましい実施の一形態は、光イメージング・アレイと、基材と、シンチレータと、カバープレートと、を含むＸ線検出器を封止している。このカバープレート、シンチレータ及び基材により１つの空洞が規定される。この封止空洞の周りには、ビーズ状のエポキシその他の封止剤を、好ましくは基材上に、配置している。しかし、エポキシは領域全体の周りに完全に拡張せず、むしろ、小さな圧力開口、すなわちギャップが残る。この圧力開口は封止空洞の１つの隅の近傍に位置させることが好ましい。カバープレートによりエポキシの圧縮を始めると、封止空洞内の圧力の蓄積はすべて圧力開口を通って逃がされる。このため、圧力開口の使用によりエポキシ上の外向きの圧力が低下することになり、さらにはエポキシの外向きで横方向の拡張が低下する。カバープレートを装着した後、圧力開口には先端の柔らかなシリンジを使用してエポキシを充填し、これにより封止空洞を閉鎖する。
【０００７】
別法として、本発明の好ましい実施の一形態は、その封止空洞の外周の周囲の任意の箇所に配置することができる複数の圧力開口を含むことがある。封止剤及びギャップ封止剤としては同じ物質を使用することが好ましいが、代替的な実施の一形態では、それぞれに対して別の物質を利用することができる。別の代替的実施形態では、シンチレータと光イメージング・アレイのいずれとも接触させないで圧力開口内に先端を挿入できるようにその先端を適正に角度設定できるならば、先端が金属のシリンジを用いて圧力開口を充填させることもできる。
【０００８】
本発明のこれらの特徴やその他の特徴について、本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明により検討する。その他の特徴及び利点は、当業者には以下の詳細な説明、図面、並びに特許請求の範囲を検討することにより明らかとなることを理解されたい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はＸ線イメージング用検出器１００を表している。本発明の好ましい実施形態によれば、本発明の好ましい実施の一形態は、半導体Ｘ線イメージング・デバイスに関連して実施される。半導体Ｘ線イメージャは当技術分野でよく知られており、したがって本明細書ではその具体的な構造については詳細に論じない。図２に示すように、Ｘ線イメージャは、電源１０４と接続したＸ線源１０２を含む。Ｘ線源１０２から放出されたＸ線は被検体（通常は、患者）１０６を通過して伝搬する。このＸ線はＸ線イメージング用検出器１００により吸収され、Ｘ線イメージング用検出器１００はＸ線を電気信号に変換する。この電気信号は外部回路１０８を通じてコンピュータ１０９に送られ、コンピュータ１０９はこの電気信号を読み取り可能な画像に変換している。別法として、この好ましい実施形態を、１つの空洞を規定するような２枚の封止用プレートを有する別のＸ線検出器に関連して実施することもできる。
【００１０】
図３に示すように、半導体Ｘ線イメージャ１００は、光イメージング・アレイ１１０と、基材１２０と、シンチレータ１３０と、カバープレート１４０と、を含む。このカバープレート１４０は、シンチレータ１３０を実質的に囲繞している切れ目のないビーズ状封止剤１５０を用いて基材１２０に装着している。シンチレータ１３０、カバープレート１４０及び封止剤１５０により１つの封止空洞１７０が規定される。
【００１１】
図１及び３の例では、光イメージング・アレイ１１０が正方形の形状をするように構成している。任意選択では、その光イメージング・アレイ１１０は、長円形、円形、矩形など、所望の任意のパターンで構成されている。シンチレータ１３０は入射するＸ線を所望の波長範囲の光に変換している。シンチレータ１３０は光イメージング・アレイ１１０上に光を放出する。
【００１２】
光イメージング・アレイ１１０は、一辺が典型的には０．０５〜０．４ミリメートルの多数の感光性のピクセル（図示せず）を含むことがある。これらのピクセルは、アモルファス・シリコン・ベースのフォトダイオードとスイッチング用薄膜トランジスタとから構成することができる。フォトダイオードは共通電極により並列に電気接続することができる。フォトダイオード上の電荷は、スキャン線及びデータアドレス線を介してトランジスタを通して読み出される。この共通電極とアドレス線は、基材上の接触フィンガ２００を介して接触パッド１９０と接続させている。接触パッドは、基材１２０の外周の近傍に配置しており、さらに外部回路に接続させている。基材１２０の４つの辺に沿って、多数の接触パッド１９０を互いに接近した間隔で配置している。接触パッド１９０の密度は、基材１２０の４つの隅の近傍では低下させることができる。
【００１３】
イメージング用検出器１００を製作する工程には、光イメージング・アレイ１１０、接触パッド１９０及び接触フィンガ２００を基材１２０上に形成することが含まれる。次いで、シンチレータ１３０は、光イメージング・アレイ１１０上に配置するか、光イメージング・アレイ１１０に固定するかのいずれかとする。次いで、ビーズ状封止剤１５０が基材１２０上に施され、好ましくはシンチレータ１３０の周りに施される。封止剤１５０を施した時点では、圧力開口１６０（図４）は維持されている。この圧力開口１６０は幅が僅か数ミリメートルとすることができ、またシンチレータ１３０の外周の周りの任意の箇所に配置することができる。この圧力開口１６０の幅は、好ましくは１〜５ミリメートルとする。シンチレータ１３０の周りに複数の圧力開口１６０を配置することもできるが、基材１２０の１つの隅に配置することが好ましい。製作の際に、カバープレート１４０を基材１２０に当たるように押し下げ、これにより封止空洞１７０内の圧力を高めるようにする。この圧力は圧力開口１６０を通して逃がされ、このため封止剤１５０にかかる外方向の圧力が制限される。図５に示すように、カバープレート１４０を基材１２０にしっかりと止めた後、圧力開口１６０にギャップ封止剤１８０を充填し、これにより封止空洞１７０を完全に閉鎖する。
【００１４】
外部の光により、イメージング用検出器１００の出力が変化することがある。このため、封止空洞１７０は、封止した基材１２０の側面から周辺光が封止空洞１７０内に入らないようにすることが好ましい。さらに、接触パッドに接触するか境界を接している物質によって、光イメージング・アレイ１１０が外部回路に接触するのを防ぐことができる。したがって、封止剤１５０は接触パッド１９０に重ねないことが好ましい。
【００１５】
シンチレータ１３０（例えば、ＴｌＩをドープしたＣｓＩ）は光イメージング・アレイ１１０からのＸ線を吸収し、対応する波長の光を放出する。シンチレータ１３０は熱蒸着によりシャドウマスクを通して基材上に直接堆積させる場合や、光イメージング・アレイ１１０に隣接して配置した別個の材料体とする場合がある。光イメージング・アレイ１１０の各ピクセルから最大出力を得るためには、シンチレータ１３０により光イメージング・アレイ１１０の全体、または実質的に全体を覆わせる。シンチレータ１３０は接触パッド１９０と境界を接するまでの大きさとすべきではない。
【００１６】
シンチレータ１３０も、イメージング・アレイ１１０とほとんど同様にして保護する。シンチレータは吸湿性があるため、封止空洞１７０に入った湿気によりシンチレータの効率が低下することがある。イメージング・アレイ１１０とシンチレータ１３０の両方を保護するためには、カバープレート１４０をシンチレータ１３０の上を覆うようにして配置させるが、シンチレータ１３０とは接触しないようにする。カバープレート１４０は、接触パッド１９０とも接触させることができない。カバープレート１４０は、通常は、その表面上にアルミニウムをラミネートしたグラファイト複合材のカバーなど、不透明で、防湿性があり、実質的にＸ線透過性のカバーである。
【００１７】
カバープレート１４０は封止剤１５０を用いて基材１２０に装着する。好ましい封止剤は、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  Ｔｙｐｅ  Ａ６６１などの不透明で、比較的防湿性のあるエポキシである。基材１２０またはカバープレート１４０のいずれかの上に切れ目のないビーズ状封止剤１５０を配置させる。例えば、封止剤１５０は、モータ式のコンピュータＸ−Ｙステージにより制御したシリンジを用いて施す。図１と図３を比較することにより分かるように、封止剤１５０は接触カバープレート１４０の最外周に接触するように配置させる必要がある。カバープレートは光イメージング・アレイ１１０及びシンチレータ１３０を適所に位置させた後に基材に装着させるため、基材１２０上での封止剤１５０の配置は、封止剤投与の間に光イメージング・アレイ１１０及びシンチレータ１３０により封止剤１５０を整列させた以降に行うことが好ましい。図４に示すように、切れ目のないビーズ状封止剤１５０は小さな圧力開口１６０を含む必要がある。本発明のこの好ましい実施形態では圧力開口１６０を１つだけしか有していないが、代替的な実施の一形態では複数のギャップを含むことも可能である。
【００１８】
カバープレート１４０を基材１２０に装着した後、いずれかの物体に圧力をかけてカバープレート１４０と基材１２０の間の距離が所定の厚さ（例えば、７ミル）に達するようにする。カバープレート１４０はシンチレータ１３０に接触しないようにすることが好ましい。接触しているとシンチレータの性能が劣化するからである。カバープレート１４０と基材１２０の間で正確な距離を規定するためには機械的シム、すなわちスペーサを使用することができる。カバープレート１４０に圧力をかけると、封止剤１５０が圧縮され、これにより封止剤の横方向の拡張が起こる。
【００１９】
シンチレータ１３０、カバープレート１４０及び封止剤１５０は、適所に納まった後、所定の体積及び厚さをもつ封止空洞１７０を規定する。さらに、この加えた圧力により（特に、カバープレート１１４０の面積が２０センチメートル×２０センチメートルを超える場合に）封止空洞１７０内に圧力が蓄積されることがある。しかし、封止空洞１７０は圧力開口１６０を介して大気に対して開いており、したがって、封止空洞１７０内のいかなる圧力蓄積も圧力開口１６０を通して逃がされることになる。圧力開口１６０は封止空洞１７０と周囲の大気の間の圧力を均衡させ、これにより封止剤１５０にかかる封止空洞１７０内部からの外方向圧力が制限される。
【００２０】
封止空洞が封止剤１５０に及ぼす圧力は、有ったとしても、最小圧力となるため、封止剤１５０の横方向の拡張は主に封止剤１５０の圧縮の結果生じることになる。封止剤１５０の垂直方向の拡張は横方向の拡張と実質的に比例するため、切れ目のないビーズ状封止剤１５０の寸法並びに基材１２０とカバープレート１４０の間の最終的な距離が既知であれば横方向の拡張を事前に決定することができる。例えば、圧縮前の封止剤１５０の厚さが２１ミルであり、かつ機械的スペーサによりカバープレート１４０を基材１２０より７ミルだけ上側に位置させた場合、垂直方向の圧縮倍率は概ね３となる。したがって、封止剤１５０は横方向に約３倍に拡張されることになる。この方式では、封止剤１５０を正確に配置させて、封止剤１５０の圧縮により封止剤１５０を接触パッド１９０と接触した状態になるまで拡張させないようにすることができる。
【００２１】
カバープレートを受容可能な位置とした後、封止剤１５０を少なくとも部分的に硬化させる。したがって、本発明の好ましい実施形態では、この硬化工程は、乾燥状態か窒素（Ｎ2）の周囲状況のいずれかで行い、周囲の湿気からシンチレータ１３０を保護している。好ましいエポキシを使用する場合、封止剤１５０は４〜２４時間かけて硬化させる必要がある。少なくとも部分的に硬化させた後、カバープレートと基材の間の正確な距離を規定するために使用した機械的シムをすべて除去すると共に、ギャップ封止剤１８０を使用して圧力開口１６０を塞ぐ。ギャップ封止剤の組成は封止剤１５０の組成と違えることが可能であるが、好ましい実施形態では封止剤１５０とギャップ封止剤１８０の両者に対して同じエポキシを利用している。ギャップ封止剤１８０は圧力開口１６０内に挿入させたシリンジ（図示せず）を用いて施し、ギャップ封止剤１８０が注入されるに連れてシリンジをゆっくりと後退させる。光イメージング・アレイ１１０とシンチレータ１３０の両者は損傷を受けやすいため、シリンジの先端は、Ｔｅｆｌｏｎ（Ｒ）などの柔らかく柔軟な材料で製作することが好ましい。別法として、光イメージング・アレイ１１０とシンチレータ１３０を損傷させずにエポキシを投与できるように正しく方向付けされていれば、硬い先端を使用することも可能である。挿入した後、ギャップ封止剤１８０は、封止剤１５０とギャップ封止剤１８０の双方が完成するまで硬化させ、これにより封止空洞１７０の全体を密閉する。
【００２２】
上述の説明から、本発明の好ましい実施形態により、上で掲げた目的及び利点を満足する新規のシステムを提供できることは明らかである。本発明に関する具体的な要素、実施形態及び用途を示しかつ説明してきたが、当業者であれば上述の教示に照らして具体的に修正をすることが可能であるから、本発明はこれらに限定されないことを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲により、こうした修正を包含させると共に、本発明の精神及び範囲に属するような同様の特徴を組み込むことを企図させている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  稼働させるイメージング・アレイとシンチレータを本発明の好ましい方法により封止しているＸ線イメージャの平面図である。
【図２】  Ｘ線イメージング・デバイスの構成要素の図である。
【図３】  図１の線Ａ−Ａ’に沿って切って見た断面図である。
【図４】  図１のＸ線イメージャから本発明の好ましい方法によるカバープレートを除いた状態にした平面図である。
【図５】  図４から本発明の好ましい方法によりギャップ封止剤を用いてギャップを封止した状態にした平面図である。
【符号の説明】
１００  Ｘ線イメージング用検出器
１０２  Ｘ線源
１０４  電源
１０６  被検体、患者
１０８  外部回路
１０９  コンピュータ
１１０  光イメージング・アレイ
１２０  基材
１３０  シンチレータ
１４０  カバープレート
１５０  ビーズ状封止剤
１６０  圧力開口
１７０  封止空洞
１８０  ギャップ封止剤
１９０  接触パッド
２００  接触フィンガ
【図１】
0004746811.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004746811.tif 000004
【図４】
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【図５】
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