JP5966091B2 - 放射線検出器素子及び構築方法 - Google Patents

Description

本発明は放射線検出器素子及び放射線検出器素子の構築方法に概ね関する。また、本発明は少なくとも１つの放射線検出器素子を含むイメージングシステムにも関する。更に、本発明は横断接着方法（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）に関する。

Ｘ線又は可視光などの電磁放射を検出するための検出器は、医療用及びセキュリティ用イメージング、天文学及びカメラを含む多くの用途で使用される。放射線検出器の一例が米国特許第７，９６８，８５３号明細書に開示されている。この明細書に記載された、いわゆる「ダブルデッカー型検出器（ｄｏｕｂｌｅ ｄｅｃｋｅｒ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）」は、Ｘ線源に対面する積層されたシンチレータの二次元配列を含む。光ダイオードの活性領域は、積層されたシンチレータに光学的に結合される。光ダイオード及びシンチレータは、基板に対して横方向に配向され、基板は、通常、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）及び出力電子機器と接続している。

光ダイオードは、導電性接続部を介して基板によって支持される。これは、十分な機械的強度と組み合わせられた高精度を必要とする。既知の接続部は、基板上の導電性接着剤の堆積物に浸透する光ダイオードに接着した金属スパイク（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｐｉｋｅ）（通常、一連のスタッドバンプ）を含む。しかし、機械的応力、熱応力及び回転応力に耐えられるような十分な可撓性を維持しながら、機械的強度を有し、かつ／あるいは、接触不良、オープン及びショートがない十分な正確性と信頼性を有する接続部を、この構築方法を用いて構築することが課題であると実証された。

これらの問題も、しばしば、他の（マイクロ）エレクトロニクス又は（マイクロ）メカニクス応用と共に起こり、そこでは、片（ｐｉｅｃｅ）は、互いに対して横方向の配列において安定して固定される必要がある。

本発明は、第１主軸に沿って延在する第１主表面を有する少なくとも１つの光ダイオードと、第１主軸に対して横方向に配向された第２主軸に沿って延在する第２主表面を有する検出器素子基板とを含む放射線検出器素子を提供する。光ダイオードは少なくとも１つの接続部を介して検出器素子基板と電気的に接触する。接続部は２つの溶融半田ボールを含む。２つの溶融半田ボールの各々のうちの第１が、光ダイオードと接触し、２つの溶融半田ボールの各々のうちの第２が、検出器素子基板と接触する。このような放射線検出器素子は頑丈に構築される。光ダイオードは、電気的信頼性及び機械的強度を有し、更に十分な可撓性を持つ接続部を有する検出器素子に横方向に接続される。

本発明の放射線検出器素子の実施形態において、光ダイオードの第１主軸は、検出器素子基板の第２主軸に対して実質的に垂直に配向される。本発明の放射線検出器素子の一実施形態に従って、第１主表面は第１平面にあり、第２主表面は第２平面にある。第１平面及び第２平面は、互いに対して横方向に配列される。本発明の放射線検出器素子の更なる実施形態では、光ダイオードに結合されたシンチレータ材料を含む。シンチレータ材料は、２つの積層されたシンチレータ層を含むことが好ましい。本発明の放射線検出器素子の他の実施形態は、光ダイオードに結合された放射線遮蔽素子、好ましくはタングステンを有する遮蔽素子を含む。他の実施形態において、本発明の放射線検出器素子は少なくとも３２個の接続部を含み、好ましくは少なくとも３６個の接続部を含み、かつ、少なくとも１６個の光ダイオードを含む。これらの実施形態は、個々に、あるいは、組み合わせて、既知の放射線検出器素子と類似するが、光ダイオードと検出器素子基板との間に向上した接続部を有する。本発明の放射線検出器素子の他の実施形態において、第１半田ボール及び／又は第２半田ボールの組成物は、ビスマス、好ましくはビスマス−錫合金を含む。この組成物は比較的低い融解温度を有するので、この組成物を有する半田ボールは特に適切であり、これによって、半田ボールを融解する作動温度又は高い高温暴露を、製造中又はプロセス中にできる限り低く維持でき、これにより、周囲の材料及び構造物の質は低下せず、エネルギー費用も削減することができる。更に、所望の機械的強度は、ビスマス含有量を変化させることによって得ることができる。インジウムは融解温度を更に下げるので、更により好ましいビスマス−錫合金は、ビスマス−錫−インジウム合金である。

本発明は、本発明に従った少なくとも１つの放射線検出器素子を含む医療用イメージング装置に更に関する。医療用イメージング装置は、コンピュータ断層撮影装置でよい。このような医療用イメージング装置は、より信頼性の高い検出器素子を有し、これにより、構築費用、見込まれる更なる修理又は交換の費用を削減するか、あるいは、装置の寿命を延ばすことができる。

本発明は、第１主軸に沿って延在する第１主表面を有する少なくとも１つの光ダイオードと、第２主軸に沿って延在する第２主表面を有する検出器素子基板とを含む放射線検出器を構築するための方法に更に関する。方法は、第１半田ボールを光ダイオードの第１主表面に塗布する工程と、第２半田ボールを検出器素子基板の第２主表面に塗布する工程と、第１半田ボール及び／又は第２半田ボールを平坦化する工程と、第１主軸が、第２主軸に対して角度αをもって、横方向に配向されるように光ダイオードを位置付ける工程と、第１半田ボール及び第２半田ボールを、第１半田ボール及び第２半田ボールの融解点を上回る温度に加熱する工程とを含む。第１半田ボール及び第２半田ボールは、互いに対して近接して配置され、これによって、第１半田ボールが加熱時に膨張するとき、第１半田ボールは第２半田ボールを湿らす。この方法は、頑丈に構築される放射線検出器素子を提供する。光ダイオードは、電気的信頼性と機械的強度とを有し、更に十分な可撓性を持つ検出器素子に横方向に接続される。

放射線検出器を構築するための方法の一実施形態は、シンチレータ層及び／又は遮蔽層を光ダイオードに塗布して、既知の放射線検出器素子と類似するが、光ダイオードと検出器素子基板との間に向上した接続を有する、光ダイオードをもたらす工程を含む。放射線検出器を構築するための方法の更なる実施形態において、角度αは８０°から９０°の間で、好ましくは８５°から９０°の間であり、より好ましくは８９°から９０°の間で、最も好ましくは８９．５°から９０°の間である。角度αをオフセットすることによって、加熱に起因した半田ボールの収縮が、本発明に従った放射線検出器素子の好ましい実施形態の検出器素子基板に対して垂直に、ほぼ完全に配列される光ダイオードに達することが前提とされる。

本発明は、第１の片を第２の片に横方向に接着する方法に更に関する。第１の片は、第１主軸に沿って延在する第１主表面を有し、第２の片は、第２主軸に沿って延在する第２主表面を有する。方法は、第１半田ボールを第１の片の第１主表面に塗布する工程と、第２半田ボールを第２の片の第２主表面に塗布する工程と、第１半田ボール及び／又は第２半田ボールを平坦化する工程と、第１主軸が第２主軸に対して角度αをもって、横方向に配向されるように、第１の片を位置付ける工程と、第１半田ボール及び第２半田ボールを、第１半田ボール及び第２半田ボールの融解点を上回る温度に加熱する工程とを含む。第１半田ボール及び第２半田ボールは、互いに対して近接して配置され、これによって、第１半田ボールが加熱時に膨張するとき、第１半田ボールは第２半田ボールを湿らす。この方法で、２つの片は、電気的信頼性と機械的強度を有し、更に十分な可撓性を持つ接続部を有して、互いに対して横方向に頑丈に接着される。

両方の主な方法の実施形態において、第１半田ボール及び／又は第２半田ボールを平坦化する工程は、第１半田ボール及び／又は第２半田ボールを圧縮し、好ましくは圧縮すべき第１半田ボール及び／又は第２半田ボールの融解温度を下回る温度で加熱圧縮する工程を含む。周囲温度と半田ボールの融解温度をちょうど下回る温度との間の温度で圧縮することで、周囲の材料及び構造物に多少、熱的な負担をかける平坦工程を生じさせる。圧縮工程が昇温（しかし、半田ボールの融解温度を下回る温度）で行われる場合、より小さな機械的強度で圧縮工程を行い、これにより、圧縮に起因して見込まれるダメージの危険性を低減させる。両方の主な方法の更なる実施形態において、第１半田ボール及び第２半田ボールは、５００ミクロンより小さく、好ましくは約３００ミクロンの直径を有する。このような直径を有する市販の半田ボールは、すぐに利用可能である。両方の主な方法の更なる実施形態において、加熱工程は、レーザー加熱工程を含む。これにより、周囲の材料及び構造物へのわずかな熱暴露で、半田ボールの、正確な局所的、かつ、時宜を得た加熱を可能にする。両方の主な方法の更なる実施形態において、加熱工程で同時に加熱される少なくとも２つの第１半田ボール及び少なくとも２つの第２半田ボールがある。これにより、迅速なプロセス及び出力時間（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｔｉｍｅ）の短縮を可能にする。

両方の主な方法の更なる実施形態において、半田ボールは元の半田ボールの直径の約３分の１に平坦化され得る。これにより、所要の圧縮条件と加熱時の濡れ性との間に良好な平衡を有することが可能になる。

本発明の更なる態様及び実施形態は、以下の発明を実施するための形態を読み、理解することで、当業者によって諒解されるだろう。多くの追加的な利点及び利益が、好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むことで、当業者に明らかになるだろう。

本発明は図面を用いて説明される。
特に、コンピュータ断層撮影装置（従来技術）といった医療用イメージング装置の概略図である。 本発明に従った放射線検出器の概略斜視図である。 本発明に従った放射線検出器の概略側面図である。 本発明の方法に従った２つの溶融半田ボールによって、横方向に接着された２つの片を含む構造物の概略側面図である。 本発明に従った２つの片を横方向に接着する方法の概略図である。

本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置における形式、並びに、さまざまな工程作業及び工程作業の配置における形式を取ることができる。図面は好ましい実施形態を説明する目的のためだけに描かれているに過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきものではない。より可視化するために、特定の特徴が省略されてよく、あるいは、寸法が原寸通りでなくてもよい。

以下に、非限定的な実施例として、コンピュータ断層撮影装置のためのシンチレータに基づく検出器を用いて、本発明のさまざまな態様を説明する。当業者であれば、本発明がこの実施例に限定されないが、広く拡大されて他の医療用及び被医療用のイメージング装置、そして直接的変換検出器及び光学的放射線検出器を含む、他の放射線検出器を取り扱うことができるということを理解するであろう。更により一般的には、記載した構築方法は、マイクロプロセッサのためのシングルインラインメモリなどの２つの片の信頼性のある横方向の接着を必要とする、他の（マイクロ）エレクトロニクス及び（マイクロ）メカニクスの装置に関連してよい。

図１は、医療用イメージング装置、特に、コンピュータ断層撮影装置１の概略図である。Ｘ線放射検出器２及びＸ線源が回転可能なガントリ４に搭載されている。患者などのスキャンの対象物は、可動式ベンチ５の上に位置付けされる。可動式ベンチ５は、スキャン中、検査領域６を通って移動する。一方で、ガントリ４は検査領域の周りを回転し、Ｘ線源３はＸ線放射を放射する。物体を通過するＸ線放射は、Ｘ線放射検出器２によって検出される。Ｘ線放射検出器２では、検出されたＸ線放射が電子情報に変換される。電子情報は、更なる処理機器（図示しない）において患者などのユーザに対して表示される可視情報に更に処理される。

Ｘ線放射検出器２は、Ｘ線放射を、例えばシンチレータなどの多種多様な定義を用いる電子情報に変換する。シンチレータでは、Ｘ線放射が他の波長の放射線に変換される。続いて、放射線は光学的に結合された光ダイオードに供給される。光ダイオードは電子として放射線を再度放射する（光電効果）。代替的な変換方法には直接変換があり、これはＸ線が直接変換物質（例えば、テルル化カドミウム亜鉛又はテルル化カドミウムなど）における電子に直接的に変換される。一部の構成において、シンチレータ、光ダイオード及び／又は直接変換層は、さまざまな理由（例えば、向上した放射トラッピング、画素サイズの縮小など）により、基板に対して横方向（通常、実質的に垂直）に配向される。電子情報は電気的に基板に伝送され、基板から電子情報は更なる処理機器に更に伝送される。従って、垂直な片は、基板と離散的な位置で信頼性のある電気的な接触を行う必要がある。同時に、垂直な片と基板との間の機械的な接続は、強固である必要がある。垂直な片は、通常、基板と直接的に接触せず（電気的短絡を防ぐため）、一連の接続部を介して接続されるだけなので、これはトリビアル（ｔｒｉｖｉａｌ）ではない。これらの接続部は、導電性を有し、機械的に強固である必要があり、更に、重さに耐え、かつ、垂直な片の潜在的な回転に抵抗するように十分な可撓性を有する必要がある。

Ｘ線放射検出器である光検出器２の実施例を図２及び図３に図示する。これらの図は両方とも、それぞれ概略的な斜視図及び側面図において、いわゆるダブルデッカー型検出器素子の活性部分を描く。光検出器は、通常、いくつかのこのような検出器素子を含む。非限定的な実施例として見られるように、このような光検出器は、基板２１を含む。基板２１は更なる処理機器（ＡＳＩＣなど）に結合され、かつ、例えばガントリ４などの他の構造物、そして更なる電線及び接続部上に検出器素子を搭載する搭載手段に結合され得る。光検出器は、本実施例ではシンチレータ２３といった光変換素子と、遮蔽素子２４とを更に含む。Ｘ線放射は、シンチレータ２３の積層物を用いて検出され、シンチレータ２３の積層物は、２つの垂直に積層されたシンチレータ２３１及び２３２を含む。各シンチレータ２３１及び２３２は、異なる波長を有するＸ線放射に敏感である。シンチレータ２３の積層物は、光ダイオード２２に光学的に結合される。遮蔽素子２４（通常、タングステン遮蔽素子）は、光ダイオード２２に接着されて光ダイオード２２自体を直接的なＸ線放射から遮蔽することができる（光ダイオード内でＸ線の直接変換を防ぐため）。遮蔽素子２４は、通常、シンチレータ２３に対面する側部に対向した光ダイオードの側部に接着される。遮蔽素子は、通常、光ダイオード２２の最上部を超えて上方で延在して、直接的な放射から光ダイオード２２を最適に遮蔽する。光ダイオード２２は、ｎ個の接続部２５の列を介して検出器素子の基板２１に結合される。各接続部は導電性を有することができる。ｎは１から少なくとも３２の範囲であり、これにより十分な接続部及び接続強度を提供する。最も好ましくは、ｎは３６であり、更なる電気的及び非電気的接触を可能にする。接続部は光ダイオード２２の主表面上で実質的に均一な間隔を置くことが好ましい。「均一な間隔が置かれる（ｅｖｅｎｌｙ ｓｐａｃｅｄ）」及び「実質的に均一な間隔が置かれる（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｖｅｎｌｙ ｓｐａｃｅｄ）」という表現は、本発明の範疇において、最大１０％、好ましくは最大５％、より好ましくは最大２％の変動を有し、最も好ましくは変動がない、２つの物体の間に同じ距離を有することとして理解されるべきである。ここで、変動はいずれの方向でもよい（より短い距離、あるいは、より長い距離）。光ダイオードである光検出器２２の主表面４２１の主軸４２２の配向は、横方向であり、好ましくは検出器素子の基板２１の主表面４１１の主軸４１２に対して実質的に垂直である。この配向は好ましくはちょうど９０°であるが、いずれかの側部に対して、１°の最大変動を有し、良好に機能する光検出器を更に得ることができる。

光検出器である検出器素子２は、少なくとも１つの光ダイオードを通常含むが、大抵、検出器素子の基板２１の上にｐ個のシンチレータ、光ダイオード及び遮蔽素子を並列に含む。ｐは２から少なくとも１６の範囲であり、好ましくは１６であるがより高く、あるいは、低くてもよい。

図３に最も明確に見られるように、本実施例において、基板２１及び光ダイオード２２は、接続部２５を介して接続されるだけで、互いに直接、物理的に接触していない。従って、機械的負担は全体的に接続部２５にかかる。接続部２５は十分な強度を有する必要があるが、更に、スリムであり、かつ、ある程度の弾性を可能にする必要がある。

この特定の実施形態において、光ダイオード２２は、それぞれ高さ６ｍｍ、幅１８ｍｍそして厚さ１００ミクロンであり、ｐは１６、ｎは３６である。接続部２５は全て本発明に従った導電性を有する接続部であり、接続部は１％より小さい変動を有する５００ミクロンの間隔をもって均一な間隔で置かれる。これにより、特によく試験された実施形態がもたらされるが、本発明は半田ボールのより小さな（あるいは、大きな）寸法及び／又は間隔に対するスケーリングを確実に可能にする。本実施形態において、光ダイオード２２は、基板２１に対して８９．５°から９０．５°の間の角度を持って垂直に配向される。

図４は、接続部２５をクローズアップさせたものを示す。単一の接続部２５は、第１半田ボール４５１及び第２半田ボール４５２から溶融した、溶融半田ボール４５を含む。本発明の範疇において、用語「第１半田ボール」及び「第２半田ボール」は、元の各第１半田ボール及び第２半田ボールに概ね対応する、溶融半田ボールの部分と同様に、溶融していない別の第１半田ボール及び第２の半田ボールを意味する。これは、本発明の範疇において、平坦化された（「コイニングされた（ｃｏｉｎｅｄ）」）第１半田ボール又は第２半田ボールに対して使用してもよい。溶融半田ボール４５はそれぞれ、第１の片４２の主表面４２１を溶融半田ボール４５の第１半田ボール４５１と接触させ、基板４１（本実施例において、基板４１は検出器素子の基板２１に対応する）の主表面４１１を溶融半田ボール４５の第２半田ボール４５２と接触させる。半田ボールという用語は、当業者であれば、元の半田ボールが実質的な球状を有するが、各半田ボールが、例えば多少平坦化された形状、あるいは、長方形などといった不完全な球状を有することができると理解する分野における一般的に知られた用語である。また、本発明の範疇において、用語「半田ボール」は、通常、半田プロセスとは関連しない、適切な熱溶融性（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｍｅｌｔａｂｌｅ）又は可溶性を有するボール（例えば、有機（例えば、高分子）ボール又は無機（例えば、セラミック）ボールなどの、非金属ボール）を特に含む。

原則として、接続部２５は、例えば、一般に使用される錫−銀−銅（ＳＡＣ）合金などの、任意の材料で構成され得る。しかし、マイクロエレクトロニクス及び特に放射線検出器におけるいくつかの材料の高温に対する限定的な抵抗に起因して、溶融半田ボール４５は比較的低い融解温度の組成物を有することが好ましい。特に適切な半田ボールの組成物は、ビスマス−インジウム（ＢｉＩｎ）、ビスマス−錫（ＢｉＳｎ）又はビスマス−錫−インジウム（ＢｉＳｎＩｎ）などの、ビスマスを含む。ビスマスの量は一般的に機械的強度を決定する（ビスマスがより多いということは、機械的強度がより高いということを一般に意味する）。好ましくは、共晶組成が使用される。共晶ＢｉＳｎが最も好ましい。これは、共晶ＢｉＳｎが高い強度を維持しつつ、比較的低い融解点（１４０℃）を有するからである。インジウムをＢｉＳｎに加えることで、更に融解点の低い半田を利用することが可能である。第１半田ボール４５１の組成物が、第２半田ボール４５２の組成物と同一、あるいは、同様である必要はない。本発明の一実施形態において、コイニングされる半田ボール（ｔｏ−ｂｅ−ｃｏｉｎｅｄ ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）の組成物は、他の半田ボール（例えば、ＢｉＳｎ組成物を有する半田ボール）よりも低い融解温度（例えば、ＢｉＳｎＩｎ）を有する。これにより、コイニング、融解及び／又は溶融の条件と、コイニング、融解及び／又は溶融の後の特性とをより制御することができる。

溶融半田ボール４５に溶融される第１半田ボール４５１及び第２半田ボール４５２は、特定の接続部に対して適切な任意の寸法を有することができる。しかしながら、半田ボールが大きすぎると、適切にこれらを一緒に溶融させるためには、高温又は長期の加熱期間が必要となり、これが他の材料の一部を劣化させてしまう。従って、最大５００ミクロンの直径ｄ１及びｄ２を有する半田ボールを使用することが好ましい。最も好ましくは、３００ミクロンの直径ｄ１及びｄ２の半田ボールである。これは広く市販されている半田ボールの一般的な直径である。第１半田ボール４５１の直径ｄ１が、第２半田ボール４５２の直径ｄ２と同じであることが好ましいが、必ずしもそうある必要はない。

第１半田ボール４５１及び第２半田ボール４５２は、互いに対して近接するほど、溶融後、機械的強度及び電気路はより強くなる。しかしながら、より多くのエネルギーが半田ボールを一緒に溶融するために必要である。本発明に従った、Ｘ線放射検出器である放射線検出器素子２に対する機械的強度、導電性及び処理特性を平衡させる特に適切な組成物は、第１半田ボール４５１及び第２半田ボール４５２が３００ミクロンの直径ｄ１及びｄ２を有し、垂直な第１の片４２と基板４１との間における間隔ｃが１４０ミクロンであり、第１半田ボール４５１の中間と基板４１との間の距離ａが２８０ミクロンであり、第２半田ボール４５２の中間と垂直な第１の片４２との間の距離ｂが３００ミクロンであるときである。この構成から最適な利益を得るために、各方向における距離ａ、ｂ及びｃの各々に対して１０％の変動があってよい。

図５は、非限定的な実施例として、放射線検出器素子を構築する工程を用いる本発明に従った、第１の片を第２の片に横方向に接着する方法の概略を示す。

工程５０１において、第１半田ボール４５１が第１の片４２の主表面４２１に塗布され、本実施例では、これは光ダイオードでよい。本実施例において、３００ミクロンの直径を有する３６個の第１半田ボール４５１が、第１の片の側部から約１５０ミクロンの距離で第１の片４２の側部に沿った列に沿って５００ミクロンの間隔で塗布される。第１半田ボール４５１は、印刷技術（例えば、インクジェットのような技術）、ステンシル技術、スタンプ技術、あるいは、当業者にとって一般的な任意の他の技術などの、さまざまな塗布技術を用いて塗布され得る。本実施例において、第１半田ボール４５１は第１の片４２の第１の主表面４２１上にステンシルで刷り込まれた（ｓｔｅｎｃｉｌｅｄ）。

前の工程の前に、同時に、あるいは、続けて行われ得る工程５１１において、第２半田ボール４５２の列は、基板である第２の片４１の主表面４１１に塗布される。前の工程に関して言及したものと同一の、あるいは、同様の塗布技術が使用され得る。列中の第２半田ボール４５２の間に間隔を置くことは、第１の片の側部に近接する列中の第１半田ボール４５１の間に間隔を置くことと実質的にできる限り同じであるべきである。１％未満の変動があることが好ましい。これらが全く同じであることが最も好ましい。これにより、第１半田ボール４５１と第２半田ボール４５２との間で良好な空間的配向を確実にする。これによって、最適な接続強度及び導電性をもたらすべき適切な配列が可能になる。本実施例において、５００ミクロンの間隔を隔てた３６個の第２半田ボールは、３００ミクロンの直径を有し、第２の片へ塗布された。本実施例において、第２の片は検出器素子の基板２１である。基板２１の主表面４１１上に半田留部（ｓｏｌｄｅｒ ｓｔｏｐ）がないため、第２半田ボールは、この場合、ジェット（例えば、ボールドロップ（ｂａｌｌ ｄｒｏｐ））技術を用いて塗布された。

工程５０２では、第１半田ボール４５１又は第２半田ボール４５２のうちの少なくとも１つが、ディスクのような形状に平坦化される。これはコイニング（ｃｏｉｎｉｎｇ）としての分野で知られている。半田ボールは平坦化されて、加熱を行う工程５０５において、第１半田ボール４５１が第２半田ボール４５２に最適に溶融するのを確実にする。平坦化された半田ボールが融解されるとき、表面エネルギーに起因して、球状に戻ることによってその自由表面を減らす傾向がある。このように膨張する平坦化された融解半田ボールが、他の半田ボールと衝突するとき、これら平坦化された融解半田ボールはより効率的に湿り、第１半田ボール及び第２半田ボールの両方が常に球状を有する場合と比較して、より大きな接触表面を生成する。これは、この場合、前部において融合するために大きな伝導（ｄｒｉｖｅ）がないからである。第１半田ボール４５１は、通常、加熱中に非水平な構成であり、それ故、コイニングされた半田ボールは、逆さまにすると、重力に起因して、融解された第２半田ボール４５２に向かってより効率的に膨張するので、第１半田ボール４５１をコイニングすることが好ましい（平坦化された第１半田ボール４５１’が描かれた図３も参照のこと）。第１半田ボール及び第２半田ボールを両方とも平坦化することが可能であるが、必ずしもそうしなくてもよい。当業者にとって既知の任意の平坦化技術が、半田ボールをコイニングするために使用され得るが、好ましい方法は、コイニングされる半田ボールの融解温度を下回る温度において、加熱圧縮（ｈｅａｔｅｄ ｐｒｅｓｓ）で半田ボールを圧縮する方法である。これにより、半田ボールが片に対して比較的強固に、かつ、不動である間、限定的な圧縮力で圧縮が促進され、明確で安定したコイン（ｃｏｉｎ）がもたらされる。半田ボールは元の直径の約３分の１の厚さに平坦化されるのが好ましい（１０％の変動を有する）。これにより、平坦化力（ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｆｏｒｃｅ)と濡れ性との間に良好な平衡がもたらされる。本実施例において、第１半田ボール４５１が、平坦化された第１半田ボール４５１’の融解点をちょうど下回るプレス温度を用いて平坦化され、９０ミクロンから１００ミクロンの厚さを有するコインを得る。本実施例において、第２半田ボール４５２はコイニングされない。

工程５０３において、追加的な材料又は層４３が第１の片に塗布され得る。本実施例において、光変換層、特にシンチレータ２３の層は、第２シンチレータ材料２３２に対して積層された第１シンチレータ材料２３１を含むシンチレータ層でよく、光検出器２２の１つの側部に塗布され、遮蔽素子であるタングステンの遮蔽層２４は、光検出器２２の反対の側部に接着される。タングステンの遮蔽層２４及びシンチレータ２３の層の両層は、接着剤、特に光学用接着剤を用いて接着される。当業者であれば、他の用途のために、第１の片４２又は第２の片４１に、異なる種類の追加的な層又は材料が接着され得るか、あるいは、いかなる種類の追加的な層又は材料も接着されない。

工程５０４において、第１の片４２の主軸４２２及び第２の片４１の主軸４１２が、角度αをもって横方向であるように、位置付けされる。角度αは（加熱後の）所要の最終位置に依存する。半田ボールの溶融による収縮に起因して、所要の先端部よりもわずかに小さい角度で第１及び第２の片を位置付ける必要がある。第１の片４２上の第１半田ボールの列における第１半田ボール４５１の各々が、第２の片４１上の第２半田ボール４５２の列における第２半田ボール４５２のうちの１つと少なくとも近接するように、第１の片４２及び第２の片４１は更に位置付けされる。これにより、必須ではないが、第１半田ボール及び第２半田ボールが接触することが可能である。距離は、平坦化された半田ボールが加熱時に膨張するとき、平坦化された半田ボールが他の半田ボールを十分に湿らせることを確実にすることによって、決定されるべきである。従って、距離は半田ボールのうちの１つの半径よりも小さいことが好ましい。本実施例において、角度αは８９．５°であり、これにより、溶融後の基板２１に対して光ダイオード２２のちょうど垂直な配向がもたらされる。平坦化された第１半田ボール４５１’と第２半田ボールとの間の距離は、両半田ボールの元の半径（平坦化する前の半径）よりも小さい。

工程５０５では、両半田ボールは両半田ボールの融解温度を上回る温度に加熱されて、両半田ボールが溶融するのを可能にする。温度は、迅速な溶融工程及び短い暴露時間を確実にするのに十分に高いことと、他の構成要素に対する熱的損傷を防ぐのに十分低いこととの間で、平衡が保たれるべきである。加熱は、例えば熱気中に（短時間）留まらせること、半田ボールを加熱された素子に接触させること、あるいは、好ましくはレーザー加熱を使用すること、といったさまざまな方法で行われ得る。レーザー加熱を用いて、半田ボールを正確に、かつ、短時間で明確に規定された期間内で加熱することが可能であり、これにより、ある程度の弾性を可能にさせるスリムな接続部がもたらされる。暴露時間は、放射されたレーザービームを代替的にブロックし、かつ、通過させるためにシャッターシステムを利用することによって制御され得る。また、パルスレーザーシステムも使用することができる。レーザービームは、例えばレンズシステムを使用することによって拡大され、第１半田ボール及び第２半田ボールの全ての列の調和した発光を可能にする。これは、正確なビーム位置付けシステム又は多重レーザービームの使用を排除する。半田ボールが十分なレーザーエネルギーを吸収して、半田ボールの温度をそれらの融解温度よりも高くする限り、いかなるレーザーシステムも使用することができる。第１及び第２の片が、加熱中にそれらの配向位置に保持されることが好ましい（例えば、位置付けのために使用された手段において、それら片を維持することによって保持される）。加熱後、半田ボールは冷却され、かつ、最終位置へと固める（ｓｔｉｆｆｅｎ）ことができる。

工程５０６に図示されるように、この工程では、本発明に従った放射線検出器を作製するために、より多くの第１の片４２を第２の片４１に横方向に塗布することが繰り返され得る。通常、１６個の光ダイオード２２が、検出器素子の基板２１に塗布される。前述の工程は、それぞれ順に繰り返す必要はない。例えば、位置付け及び加熱前に、第２の基板４１上にｐ個の列の第２半田ボール４５２を塗布し（ｐ＞１、好ましくはｐ＝１６）、かつ、ｐ個の第１の片４２に対して工程５０１から工程５０３を行うことが有益である。

本発明を図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明してきたが、このような図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられるべきであり、制限的なものではない。つまり、本発明は開示された実施形態に限定されない。

少なくとも工程５０１、５１１、５０２、５０４及び５０５を含む方法によって得ることができる任意の構造物は、本発明の範囲内に含まれると考えられる。また、本発明に従った方法（従って、少なくとも、第１半田ボール及び第２半田ボールを堆積するための手段と、２つの片を横方向に位置付けるための位置付け手段と、加熱手段とを含む方法）を実行することができる２つの片を垂直に接着するための装置は、本発明の範囲内に含まれる。放射線検出器は直接変換放射線検出器でもよく、シンチレータ材料は、ＣＺＴ又はＣｄＴＥなどの直接変換材料に置き換えられる。光ダイオードの代わりに、代替的な垂直の構造物（例えば、直接変換材料に接着されたコンピュータチップ又は支持ストリップ）が使用される。

図面、明細書及び添付の請求項の研究から、請求項に記載の発明の実施において、当業者によって、開示された実施形態の他の変形例の存在が理解され、かつ、実施され得る。請求項における文言「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素又は工程を排除するものではなく、不定冠詞「ある（“ａ”又は“ａｎ”）」は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載されるいくつかの項目の機能を発揮することができる。単に、互いに異なる従属項に特定の手段が記載されているからといって、それらの手段の組み合わせを有利に使用することができないという意味ではない。

Claims (15)

1. 第１主軸に沿って延在する第１主表面を有する少なくとも１つの光ダイオードと、
   前記第１主軸に対して横方向に配向された第２主軸に沿って延在する第２主表面を有する検出器素子基板と、
   を含み、
   前記光ダイオードは、前記検出器素子基板に物理的には接触していないが、少なくとも１つの接続部を介して前記検出器素子基板と電気的に接続され、
   前記接続部は２つの溶融半田ボールを含み、
   前記２つの溶融半田ボールのうちの第１は、前記光ダイオードに接触し、前記２つの溶融半田ボールのうちの第２は、前記検出器素子基板に接触する、
   放射線検出器素子。
2. 前記光ダイオードの前記第１主軸は、前記検出器素子基板の前記第２主軸に対して実質的に垂直に配向された、請求項１に記載の放射線検出器素子。
3. 前記の第１の半田ボール及び／又は前記の第２の半田ボールの組成物は、少なくともビスマスを含む、請求項１に記載の放射線検出器素子。
4. 前記光ダイオードに結合されたシンチレータ材料を更に含み、
   前記シンチレータ材料は、２つ以上の積層されたシンチレータ層を含む、請求項１に記載の放射線検出器素子。
5. 前記光ダイオードに結合された放射線遮蔽素子を更に含む、請求項１に記載の放射線検出器素子。
6. 少なくとも３２個の接続部を含み、少なくとも１６個の光ダイオードを含む、請求項１に記載の放射線検出器素子。
7. 前記第１主表面は第１平面にあり、
   前記第２主表面は第２平面にあり、
   前記第１平面及び前記第２平面は、互いに対して横方向に配列された、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線検出器素子。
8. コンピュータ断層撮影装置などの医療用イメージング装置であって、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の、少なくとも１つの放射線検出器素子を含む、医療用イメージング装置。
9. 第１主軸に沿って延在する第１主表面を有する少なくとも１つの光ダイオードと、第２主軸に沿って延在する第２主表面を有する検出器素子基板とを含む、放射線検出器を構築するための方法であって、当該方法は、
   第１半田ボールを前記光ダイオードの前記第１主表面に塗布する工程と、
   第２半田ボールを前記検出器素子基板の前記第２主表面に塗布する工程と、
   前記１半田ボール及び／又は前記第２半田ボールを平坦化する工程と、
   前記第１主軸が、前記第２主軸に対して角度αをもって、横方向に配向されるように前記光ダイオードを位置付ける工程と、
   前記１半田ボール及び前記第２半田ボールを、前記１半田ボール及び前記第２半田ボールの融解点を上回る温度に加熱する工程と、
   を含み、
   前記１半田ボール及び前記第２半田ボールは、互いに対して近接して配置され、これによって、前記第１半田ボールが加熱時に膨張するとき、前記１半田ボールは前記第２半田ボールを湿らせ、
   前記光ダイオードは、前記検出器素子基板に物理的には接触していないが、少なくとも１つの接続部を介して前記検出器素子基板と電気的に接続される、方法。
10. 前記光ダイオードにシンチレータ層及び／又は遮蔽層を接着する工程を更に含む、請求項９に記載の方法。
11. αは８０°から９０°の間にある、請求項９に記載の方法。
12. 前記第１半田ボール及び／又は前記第２半田ボールを平坦化する前記の工程は、前記第１半田ボール及び／又は前記第２半田ボールを圧縮する工程を含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記第１半田ボール及び前記第２半田ボールは、５００ミクロンより小さい直径を有する、請求項９に記載の方法。
14. 前記の加熱工程は、レーザー加熱工程を含む、請求項９に記載の方法。
15. 前記の加熱工程において同時に加熱される、少なくとも２つの第１半田ボール及び少なくとも２つの第２半田ボールがある、請求項９に記載の方法。

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