放射线摄像装置及其制造方法和放射线摄像系统
阅读说明：本技术 放射线摄像装置及其制造方法和放射线摄像系统 (Radiation imaging apparatus, method of manufacturing the same, and radiation imaging system ) 是由 西部航太 石井孝昌 保科智启 于 2019-07-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种放射线摄像装置及其制造方法和放射线摄像系统。所述放射线摄像装置包括：传感器基台；传感器阵列,其包括以阵列形式配置的多个传感器芯片,并且在所述传感器阵列的一行上配置多个传感器芯片中的三个或以上传感器芯片；闪烁体,其位于所述传感器基台相对于所述传感器阵列的反面上；粘合部件,其粘合所述传感器阵列和所述闪烁体；以及多个粘合片材,其彼此分离,并粘合所述传感器基台和所述多个传感器芯片。使用所述多个粘合片材中单独的粘合片材将所述三个或以上传感器芯片中的两个相邻传感器芯片粘合到所述传感器基台。(The invention discloses a radiation imaging apparatus, a method of manufacturing the same, and a radiation imaging system. The radiation imaging apparatus includes: a sensor base; a sensor array including a plurality of sensor chips configured in an array form, and three or more sensor chips of the plurality of sensor chips are configured on one row of the sensor array; a scintillator on a reverse side of the sensor submount relative to the sensor array; an adhesive member that adheres the sensor array and the scintillator; and a plurality of adhesive sheets which are separated from each other and adhere the sensor base and the plurality of sensor chips. Bonding two adjacent sensor chips of the three or more sensor chips to the sensor submount using separate ones of the plurality of bonding sheets.)
技术领域
本发明涉及一种放射线摄像装置及其制造方法和放射线摄像系统。
背景技术
已知如下一种放射线摄像装置：其被称作间接式放射线摄像装置，在其中，通过闪烁体将入射的放射线转换为可视光，并通过传感器面板的光电转换元件将可视光转换为电信号。该间接式放射线摄像装置的制造方法包括在传感器面板上直接形成闪烁体的方法(直接形成法)和分别制造传感器面板和闪烁体面板，然后将它们互相粘合的方法(间接形成法)。日本特开第2015-114268号公报描述了在通过间接形成法形成放射线摄像装置时通过以阵列形成配置多个传感器芯片构成传感器面板。
发明内容
在通过间接形成法制造由多个传感器芯片构成传感器面板的放射线摄像装置时，存在传感器芯片从它们的设计位置偏移的情况。本发明者们发现这是由于闪烁体面板被压向传感器面板，从而导致将基台和多个传感器芯片互相粘合的粘合片材进入传感器芯片之间的空间。本发明的一方面提供一种减少构成传感器面板的多个传感器芯片的位置偏移的技术。
根据第一实施例，一种放射线摄像装置包括：传感器基台；传感器阵列，其包括以阵列形式配置的多个传感器芯片，并且在所述传感器阵列的一行上配置多个传感器芯片中的三个或以上传感器芯片；闪烁体，其位于所述传感器基台相对于所述传感器阵列的反面上；粘合部件，其粘合所述传感器阵列和所述闪烁体；以及多个粘合片材，其彼此分离，并粘合所述传感器基台和所述多个传感器芯片，其中，使用所述多个粘合片材中单独的粘合片材将所述三个或以上传感器芯片中的两个相邻传感器芯片粘合到所述传感器基台。
根据第二实施例，一种放射线摄像系统包括：上述放射线摄像装置；以及处理单元，其用于处理通过所述放射线摄像装置获取的信号。
根据第三实施例，提供一种放射线摄像装置的制造方法：通过使用多个彼此分离的粘合片材将多个传感器芯片粘合到传感器基台形成传感器面板，如此使得在以阵列形式配置了多个传感器芯片的传感器阵列的一行中配置所述多个传感器芯片中的三个或以上传感器芯片；以及使用粘合片材粘合所述传感器面板和闪烁体，如此使得所述闪烁***于所述传感器基台相对于所述传感器阵列的反面上，其中，所述形成包括使用所述多个粘合片材中的单独粘合片材将三个或以上传感器芯片粘合到所述传感器基台。
根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1A至图1C是例示根据第一实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图2A和图2B是例示根据对比示例的放射线摄像装置的配置图。
图3A至图3C是例示根据第二实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图4A至图4C是例示根据第三实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图5A至图5C是例示根据第四实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图6A至图6C是例示根据第五实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图7A至图7C是例示根据第六实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图8是例示根据其他实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的实施例。贯穿各种实施例，对相似的构成元件赋予相同的附图标记，并省略重复的描述。此外，可以视情况改变并组合实施例。下文将在用于医疗摄像诊断装置和分析装置等的放射线摄像装置的背景下对本发明的实施例进行描述。在本发明中，光包括可见光和红外线，放射线包括X射线、α射线、β射线和γ射线。
第一实施例
将参照图1A至图1C描述根据第一实施例的放射线摄像装置100的配置示例。图1A是放射线摄像装置100的平面图。图1B是沿图1A的线A-A’裁切的剖面图。图1C是沿图1A的线B-B’裁切的剖面图。在图1A中，为了便于描述，省略粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。
放射线摄像装置100特别地具有传感器基台101、多个粘合片材102，多个传感器芯片103、粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。使用诸如“粘合片材102a”等的后缀提及多个粘合片材102中的特定粘合片材102。使用诸如“传感器芯片103a”等的后缀提及多个传感器芯片103中的特定传感器芯片103。透过诸如患者等被摄体的放射线透过闪烁体基台106，并通过闪烁体层105转换为可见光。通过多个传感器芯片103中包括的光电转换元件将这些可见光转换为电信号。
以阵列形式配置多个传感器芯片103。以阵列形式配置的多个传感器芯片103构成传感器阵列。在传感器阵列中，将沿线B-B’的方向称作行方向，将沿线A-A’的方向称作列方向。在图1A的示例中，以两行八列配置多个传感器芯片103，但并不限于此。传感器阵列的各行包括三个或以上传感器芯片103。多个传感器芯片103各个状如矩形。传感器芯片可以是例如103使用晶体硅的CMOS传感器，或使用非晶体硅的PIN型或MIS型传感器。在各传感器芯片103中，以阵列形式配置多个像素电路。各像素电路包括光电转换元件、晶体管等。传感器芯片103的配置可以是现有传感器芯片的配置，因此省略其的具体描述。
使用多个粘合片材102将多个传感器芯片103粘合到传感器基台101。多个粘合片材102彼此分离。为了使上表面(即与闪烁体层105接触的多个传感器芯片103的表面)平坦，粘合片材102可以具有缓冲性能。例如，可以使用将粘合剂材料涂敷在缓冲芯材的两侧的胶带作为粘合材料102。芯材可以由例如聚烯烃系树脂、聚酯、无纺布、化学纤维、格子状编织网等。可以使用柔软性相对高的聚苯乙烯树脂作为聚烯烃系树脂。例如，可以使用金属丝或树脂丝作为线材。例如，可以使用丙烯酸粘剂、环氧胶粘剂、橡胶系粘合剂、聚酯系粘合剂、聚酰胺系粘合剂、乙烯基烷基醚系粘合剂和/或硅树脂系粘合剂中的至少一者作为粘合剂材料。从平坦性和热膨胀系数角度来看，可以使用金属、陶瓷、玻璃或碳素材料作为传感器基台101的材料。
将闪烁体层105附着到闪烁体基台106。闪烁体层105和闪烁体基台106构成闪烁体面板。例如，可以使用CFRP、非晶碳、玻璃或金属(例如，铝)作为闪烁体基台106的材料。
闪烁体层105可以是一组颗粒状闪烁体或是一组柱状闪烁体。例如，使用包含微量铽(Tb)的硫氧化物钆(Gd2O2S:Tb)作为颗粒状闪烁体。例如，使用CsI:Tl，CsI:Na，CsBr:Tl，NaI:Tl，LiI:Eu或KI:Tl作为柱状闪烁体。如果闪烁体层105包含卤素，那么还可以使用防潮胶片覆盖整个闪烁体层105，以便防止由于潮湿而使性能劣化。在闪烁体层105和闪烁体基台106之间，闪烁体面板可以具有用于提高亮度的反射层，或者还可以具有用于提高MTF的吸收层。反射层可以由诸如Al或Ag等的金属形成，或者可以由包含TiO2或SrO的反光颜料形成。吸收层可以由诸如黑PET等的材料形成。闪烁体面板位于传感器基台101相对于传感器阵列的反面上。
使用粘合部件104粘合传感器阵列和闪烁体面板。具体地，粘合多个传感器芯片103(传感器基台101的反面上的表面)和闪烁体层105(闪烁体基台106的反面上的表面)。粘合部件104例如是粘合剂片材。可见光透过粘合部件104，到达传感器芯片103。关于粘合部件104，从亮度角度看可以具有高透射率，从MTF角度看可以是稀薄的。存在如下情形：根据闪烁体层105的类型，在形成闪烁体的同时生成巨大晶体，并且闪烁体的表面的平坦性丧失。在将巨大晶体挤压到传感器芯片103时，存在传感器芯片103破损且产生气泡的风险。鉴于此，粘合部件104可以具有足以覆盖巨大晶体的高度的厚度。从处理气泡和确保MTF的角度看，粘合部件104可以具有大约10～100μm的厚度。粘合部件104的透射率可以是80％或更高。可以使用用于液晶显示器等的OCA胶片作为粘合部件104。
在放射线摄像装置100中，使用五个粘合片材102将16个传感器芯片103粘合到传感器基台101。仅使用粘合片材102a将传感器芯片103a粘合到传感器基台101。粘合片材102a仅用于传感器芯片103a的粘合，不用于其他传感器芯片103的粘合。粘合片材102b用于12个传感器芯片103的粘合。
在传感器阵列的各行中，使用单独的粘合片材102将从传感器阵列的各端开始的第一传感器芯片103和第二传感器芯片103粘合到传感器基台101。具体地，使用粘合片材102a粘合从传感器阵列的一端开始的第一传感器芯片103a，并使用粘合片材102b粘合从传感器阵列的该端开始的第二传感器芯片103b。此外，还使用单独的粘合片材102将位于传感器阵列上的各行的一端上的两个相邻传感器芯片103粘合到传感器基台101。具体地，在一行中，使用粘合片材102a粘合从传感器阵列的该端开始的第一传感器芯片103a，在另一行中，使用粘合片材102d粘合从传感器阵列的该端开始的第一传感器芯片103e。
接下来，将描述放射线摄像装置100的制造方法。首先，单独形成上述传感器面板和闪烁体面板。通过使用彼此分离的多个粘合片材102将多个传感器芯片103粘合到传感器基台，如此使得多个传感器芯片103构成传感器阵列，从而形成传感器面板。首先，多个粘合片材102粘附到传感器基台101上。粘合片材102的粘附可以是使用手推棍进行的粘附、使用专用装置进行的粘附等。接下来，以相等的间隔在多个粘合片材102上对齐排列多个传感器芯片103，以便达到图1A中所例示的配置(即，进行铺砖)。
通过将闪烁体层105附着到闪烁体基台106(例如，通过气相沉积)而形成闪烁体面板。在闪烁体层105和闪烁体基台106之间形成反射层时，还可以通过喷溅在闪烁体基台106的表面上形成由Al、Ag等构成的金属层，并且可以涂敷包含TiO2、SrO等的反光颜料。
随后，使用粘合部件104粘合传感器面板和闪烁体面板。首先，将粘合部件104(例如，粘附片材)粘附到闪烁体层105上。如果能够在室温下将粘合部件104粘附到闪烁体层105，则能够使用手推棍、覆膜机等将粘合部件104粘附到闪烁体层105。随后，将传感器面板粘附到此粘合部件104的反面的表面。同样，使用手推棍、覆膜机等以相似的方式粘附传感器面板。通过上述处理制造放射线摄像装置100。
将参照图2A和图2B描述根据比较实施例的放射线摄像装置200。放射线摄像装置200与放射线摄像装置100的不同在于仅设置一个粘合片材102，在其他方面可以与放射线摄像装置100相似。图2A是在与图1B对应的位置处的放射线摄像装置200的剖面图。还通过将传感器面板和闪烁体面板彼此粘附来制造放射线摄像装置200。在此粘附处理期间，将多个传感器芯片103压向传感器基台101。由此，粘合片材102的部分进入到两个相邻传感器芯片103之间的空间。例如，如图2A所示，粘合片材102的部分201进入到传感器芯片103f和传感器芯片103g之间的空间。由于此，两个相邻传感器芯片103f和103g之间的空间拓宽。
图2B是例示拓宽传感器芯片之间的间隔的曲线图。横轴表示着重在传感器阵列的一行上的传感器芯片103之间的间隔的位置。各行包括八个传感器芯片103，因此存在七个间隔。纵轴表示间隔的长度。曲线图202表示在将闪烁体面板粘附到传感器面板之前的长度。曲线图203表示在将闪烁体面板粘附到传感器面板之后的间隔。如图2B所示，任意位置处的相邻传感器芯片103之间的间隔被拓宽。此外，还表示越靠近传感器阵列的端部，拓宽的程度越大。另一方面，在放射线摄像装置100中，在传感器阵列的部分区域中，使用单独的粘合片材102将两个相邻传感器芯片103粘合到传感器基台101。如此配置防止了传感器芯片103的位移。
分离多个粘合片材102的方式并不限于放射线摄像装置100的示例。例如，还可以在行方向上的中央位置处分离多个粘合片材102。具体地，可以采用如下配置：使用一个粘合片材102粘合各行的左侧上的四个传感器芯片103，使用另一个粘合片材102粘合右侧上的四个传感器芯片103。缩短行方向上的一个粘合片材102的长度，由此能够防止拓宽传感器芯片之间的间隔。在放射线摄像装置100中，还在列方向上，在传感器阵列的部分区域中，使用单独的粘合片材102将两个相邻传感器芯片103粘合到传感器基台101。在列方向上排列的传感器103的数量小(在此示例中是两个)，由此可以使用相同的粘合片材102在任意区域中粘合这两个传感器芯片103。
第二实施例
将参照图3A到图3C描述根据第二实施例的放射线摄像装置300的配置示例。图3A是放射线摄像装置300的平面图。图3B是沿图3A中的线C-C’裁切的剖面图。图3C是沿图3A中的线D-D’裁切的剖面图。在图3A中，为了便于描述，省略粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。下文将主要描述与放射线摄像装置100的不同之处。
在放射线摄像装置300中，使用单独的粘合片材将在传感器阵列的各行中从传感器阵列的一端开始的第二传感器芯片和第三传感器芯片粘合到传感器基台。具体地，使用粘合片材粘合102e粘合从传感器阵列的该端开始的第二传感器芯片103b，使用粘合片材102f粘合从传感器阵列的该端开始的第三传感器芯片103h。此种配置还会防止传感器芯片103的位置偏差。
第三实施例
将参照图4A至图4C描述根据第四实施例的放射线摄像装置400的配置示例。图4A是放射线摄像装置400的平面图。图4B是沿图4A的线E-E’裁切的剖面图。图4C是沿图4A的线F-F’裁切的剖面图。在图4A中，为了便于描述，省略粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。下文将主要描述与放射线摄像装置100的不同之处。
在放射线摄像装置400中，在传感器阵列的整个区域中，使用单独的粘合片材102将两个相邻传感器芯片103粘合到传感器基台101。换言之，多个传感器芯片103和多个粘合片材102一一对应。此种配置还会防止传感器芯片103的位置偏差。
第四实施例
将参照图5A至图5C描述根据第三实施例的放射线摄像装置500的配置示例。图5A是放射线摄像装置500的平面图。图5B是沿图5A的线G-G’裁切的剖面图。图5C是沿图5A的线H-H’裁切的剖面图。在图5A中，为了便于描述，省略粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。下文将主要描述与放射线摄像装置100的不同之处。
在放射线摄像装置500中，在使用与相邻传感器芯片103的粘合片材分离的粘合片材102粘合到传感器基台101的传感器芯片的边中面向相邻传感器芯片103的边上，粘合片材102的***位于该边的内侧。具体地，在使用与相邻传感器芯片103b的粘合片材分离的粘合片材102a粘合的传感器芯片103a的边中面向相邻传感器芯片103b的边501上，粘合片材102a的***位于边501的内侧。
根据粘合片材102的材料和大小，即使多个粘合片材102彼此分离，在粘附闪烁体面板时，也存在两个相邻的粘合片材102变得相互接触，并进入与图2A中的状态类似的状态。鉴于此，在放射线摄像装置500中，通过拓宽两个相邻的粘合片材102之间的间隔抑制这种接触。从使用与相邻传感器芯片103的粘合片材分离的粘合片材102粘合到传感器基台101的传感器芯片的边中，在除了面向相邻传感器芯片103的边以外的边上，粘合片材102a的***可以在该边的内侧或外侧。在放射线摄像装置500中，粘合片材102a的***也在这些边的内侧。
第五实施例
将参照图6A至图6C描述根据第五实施例的放射线摄像装置600的配置示例。图6A是放射线摄像装置600的平面图。图6B是沿图6A中的线I-I’裁切的剖面图。图6C是沿图6A中的线J-J’裁切的剖面图。在图6A中，为了便于描述，省略粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。下文将主要描述与放射线摄像装置100的不同之处。
在放射线摄像装置600中，多个传感器芯片103中的至少部分传感器芯片103具有配置了接线部件的边。在图6A中，仅部分传感器芯片103具有接线部件601，但是可代替地，所有的传感芯片103都可以具有接线部件601。接线部件601是用于从传感器103向外部装置发送信号的部件。接线部件601是例如FPC(柔性线路板)。
传感器芯片103a在其的两个短边中朝向传感器阵列的外侧的边602上具有接线部件601。在配置了接线部件601的边602上，粘合片材102a可以超过闪烁体层105的边缘603的正投影一直延伸到传感器芯片103a的外侧。这里，在配置了接线部件601的边602上，粘合片材102a超过边602一直延伸到传感器芯片103a的外侧。
在粘合传感器面板和闪烁体面板时，传感器芯片103从闪烁体层105的边缘603接收强压力。在放射线摄像装置600中，在边602上，粘合片材102a自下支撑传感器芯片103的边缘，并由此能够抑制由于这种压力造成的传感器芯片103的破损。
在除了配置接线部件601的边以外的边上，粘合片材102a的***可以在这些边的内侧或外侧。在放射线摄像装置600中，与放射线摄像装置500相似，粘合片材102a的***在这些边的内侧。
第六实施例
将参照图7A至图7C描述根据第六实施例的放射线摄像装置700的配置示例。图7A是放射线摄像装置700的平面图。图7B是沿图7A的线K-K’裁切的剖面图。图7C是沿图7A中的线L-L’裁切的剖面图。在图7A中，为了便于描述，省略粘合部件104、闪烁体层105和闪烁体基台106。下文将主要描述与放射线摄像装置100的不同之处。
在放射线摄像装置700中，粘合部件104由热熔材料(例如热熔片材)形成。热熔材料指具有在加热时展现粘附力的性能的材料。热熔片材受热粘性降低，由此如图7B和图7C所示，粘合部件104进入传感器芯片103之间的空间。因此，粘合部件104到传感器芯片103的粘附力增加。
在CsI:Tl的发光波长的峰值550nm的附近，热熔片材的透明度可以是例如90％或以上。此外，从防止MTF劣化和防止由于进入闪烁体层105和传感器芯片103之间的空间的外来材料导致的破损的角度看，热熔片材的厚度可以是大约10到100μm。
在使用热熔片材作为粘合部件104时，通过使用能够加热的覆膜机执行热压粘合使传感器面板和闪烁体面板彼此粘合。在以这种方式进行热压粘合时，粘合片材102的粘性也降低了，并且部分粘合片材102容易进入到传感器芯片103之间的空间。即便在这种情况中，通过使用彼此分离的多个粘合片材102粘合多个传感器芯片103，也能够抑制传感器芯片103的位置偏移。
其他实施例
图8是示出根据本发明的放射线摄像装置应用于X射线诊断系统(放射线摄像系统)的示例的图。X射线管6050(射线源)中生成的X射线6060(放射线)透过测试者或患者6061的胸部6062，并入射在放射线摄像装置6040上。放射线摄像装置6040可以是以上实施例的任意放射线摄像装置。此入射的X射线包括关于患者6061的体内的信息。闪烁体响应X射线的入射而发光，该光经受光电转换，并获得电气信息。将该信息转换为经过作为信号处理单元的图像处理器6070进行的图像处理的数字信号，并且能够在作为控制室的显示单元的显示器6080上进行观察。注意，放射线摄像系统至少具有放射线摄像装置，以及处理来自放射线摄像装置的信号的信号处理单元。
此外，可以通过诸如电话线6090等的发送处理单元将该信息转送到远程位置，并且可以在其他位置处的诊疗室等的显示器6081(显示单元)上进行显示，或者将该信息存储到光盘等(记录单元)，并且能够供远程位置的医师使用以进行诊断。还能够通过胶片洗片机6100(记录单元)将此信息记录到胶片6110(记录介质)。
虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对权利要求的范围赋予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。