用于電磁射線的成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電磁射線的成像裝置，尤其是用于倫琴和/或伽馬射線，其中，該裝置包括一定數(shù)量的檢測元件、一定數(shù)量的讀取電路板和基礎(chǔ)電路板。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)療技術(shù)的倫琴診斷裝置領(lǐng)域，對(duì)于成像的醫(yī)療設(shè)備的采集的說服力以及與其相關(guān)地最后也對(duì)于診斷的可能性來說開發(fā)高分辨率的射線檢測器意義重大。
[0003]在此，存在高的空間分辨率能力的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，對(duì)于許多醫(yī)學(xué)應(yīng)用來說對(duì)于不同的射線能量的好的分辨率也是值得期待的，例如能夠獲取不同的組織結(jié)構(gòu)，該些組織結(jié)構(gòu)的吸收能力取決于入射的射線的能量譜。為了在盡可能高的分辨率時(shí)對(duì)于病人采用盡可能低的輻射劑量，此外在相關(guān)的光譜范圍之中的高的射線靈敏度越來越重要。
[0004]在其中入射的射線通過核素材料來首先轉(zhuǎn)化為低能量的射線并且將其接下來由光子加以檢測的間接的檢測器在這種意義上通常具有較為低效的空間分辨率。
[0005]鑒于此背景，直接轉(zhuǎn)換的檢測器示出了一種替代方案。在直接轉(zhuǎn)換的檢測器之中所入射的射線在精細(xì)的半導(dǎo)體層之中生成多個(gè)波段轉(zhuǎn)換，其中，變得自由的電子能夠在單個(gè)的電極處加以量取，該單個(gè)的電極安裝在與射線相對(duì)的半導(dǎo)體的側(cè)之上。
[0006]在此，每個(gè)電極相應(yīng)于一個(gè)圖像點(diǎn)并且其中能夠與讀取電子裝置例如ASIC相接觸，該ASIC在電路板之上與半導(dǎo)體層平行地加以布置。在此，該接觸能夠例如焊接或者通過導(dǎo)電的粘結(jié)材料來實(shí)現(xiàn)。該讀取電路板能夠在其側(cè)之上用于改善在基礎(chǔ)電路板之上的安裝的穩(wěn)定性，通過該穩(wěn)定性的改善也能夠轉(zhuǎn)發(fā)源自讀取電路板的單個(gè)的信號(hào)。在此，該讀取電路板的電子裝置能夠與基礎(chǔ)電路板相互接線。
[0007]在此，在半導(dǎo)體處的電極和讀取電路板之間應(yīng)用焊接接觸時(shí)應(yīng)當(dāng)注意普通的焊料由于通常相對(duì)高的熔點(diǎn)而會(huì)損壞半導(dǎo)體材料，例如在其晶體結(jié)構(gòu)方面，這能夠負(fù)面地影響分辨率。在US 6 933 505 B2之中給出了一種焊接接觸，針對(duì)該焊接接觸基本上使用了錫和鉍作為焊料，從而應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)為138 °C的較低的熔點(diǎn)。
[0008]此外，還應(yīng)當(dāng)考慮該讀取電路板通常作為晶圓例如由硅來制成，在該晶圓之上相應(yīng)的電子單側(cè)地加以結(jié)構(gòu)化，然而，該基礎(chǔ)電路板應(yīng)當(dāng)接觸對(duì)面的側(cè)。較近的布線在此具有以下結(jié)果，即并非整個(gè)的讀取電路板都能夠在讀取電子裝置的側(cè)之上由直接轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體材料來加以覆蓋，而是在那必須為金屬絲留有空白。在這些位置處該檢測器喪失了其分辨率，這將使得該結(jié)構(gòu)越大與之關(guān)聯(lián)的平面檢測器具有更高的分辨率而變得更為困難，因?yàn)樵诖藛蝹€(gè)的半導(dǎo)體檢測元件的尺寸必須加以放大。
[0009]在DE 10 2008 050 838 A1之中提及了一種具有射線檢測器元件、分析電子裝置和共同的支撐基底的檢測器模塊，其分層地分別借助于低溫焊接來加以焊接。然而，該裝置仍然未解決上面所提及的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明基于以下任務(wù)，即用于電磁射線的成像裝置，尤其用于倫琴和/或伽馬射線，其在覆蓋范圍上允許盡可能高的空間分辨率，其中也將致力于高的頻譜分辨率以及盡可能不僅在相關(guān)的光譜范圍內(nèi)的高的射線分辨率。
[0011]依據(jù)本發(fā)明將通過用于電磁射線的成像裝置尤其用于倫琴和/或伽馬射線來解決該任務(wù)，該裝置包括由多個(gè)檢測元件、多個(gè)讀取電路板和基礎(chǔ)電路板所組成的疊片結(jié)構(gòu)，其中，該檢測元件或者每個(gè)檢測元件分別與讀取電路板通過多個(gè)第一焊接接觸而電接觸，其中，該讀取電路板或者每個(gè)讀取電路板具有多個(gè)通孔接觸，并且其中，該讀取電路板或者每個(gè)讀取電路板與該基礎(chǔ)電路板通過所述多個(gè)第二焊接接觸而電接觸。
[0012]在此，檢測元件能夠理解為一種裝置，其能夠根據(jù)入射的電磁射線來生成電信號(hào)。特別地，該檢測元件或者每個(gè)檢測元件在此能夠?qū)⑷肷涞纳渚€在無核素的情況下直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。特別地，其中該檢測元件能夠具有基本上平面的幾何形狀并且特別地其中該些信號(hào)能夠輸出至與射線入射相反的側(cè)之上，其中，優(yōu)選地能夠根據(jù)空間的分布和該些信號(hào)的強(qiáng)度來得出關(guān)于所入射的射線的相應(yīng)的屬性的結(jié)論。
[0013]在此，讀取電路板能夠理解為一種電路板，在該電路板之上布置有用于由檢測元件所生成的信號(hào)的讀取電子裝置。例如，讀取電子裝置能夠理解為ASIC。該讀取電路板自身能夠例如由晶圓尤其是娃晶圓來制成。
[0014]在此，優(yōu)選地，第一焊接接觸和第二焊接接觸無其他部件地如此地加以設(shè)計(jì)，使得在所述檢測元件和所述讀取電路板或者在所述電路電路板和所述基礎(chǔ)電路板之間的電連接僅僅通過相應(yīng)的焊料來實(shí)現(xiàn)。
[0015]優(yōu)選地，對(duì)于第一焊接接觸和/或第二焊接接觸來說適用低溫度焊料，其中，所述相應(yīng)的焊料優(yōu)選地如此地加以選擇，使得在所述成像裝置的制造過程之中所出現(xiàn)的最高的熔點(diǎn)對(duì)于待接觸的部件尤其是對(duì)于該檢測元件或者每個(gè)檢測元件來說在其功能性方面不會(huì)造成任何損害。特別地，如此地選擇所述焊料，從而使得在所述成像裝置的制造過程之中首先能夠以更高的熔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)所述焊接接觸，從而使得能夠在與另外的焊料的后續(xù)的接觸能夠在較低的溫度時(shí)實(shí)現(xiàn)并且由此對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的焊接接觸在其堅(jiān)固性方面不會(huì)對(duì)其造成損害。
[0016]在此本發(fā)明基于以下考量:
[0017]對(duì)于盡可能高的分辨率的關(guān)鍵在于首先是暴露于入射的射線之下的檢測元件，其也相應(yīng)地加以體現(xiàn)。該讀取電路板與檢測元件通過第一焊接接觸而加以接觸并且由此能夠處理由其所生成的信號(hào)，在此尤其是實(shí)現(xiàn)了直接的加以轉(zhuǎn)換并且量子計(jì)數(shù)的檢測元件的使用，其實(shí)現(xiàn)了特別高的空間分辨率。由此同樣實(shí)現(xiàn)了在相關(guān)的光譜范圍內(nèi)的高的射線靈敏度，而該射線靈敏度在不期望的光譜范圍內(nèi)通過對(duì)于該檢測元件或者每個(gè)檢測元件的聰明的選擇來相較于基于核素的檢測而能夠具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，在基于核素的檢測之中通常還由于周圍環(huán)境的其余射線的擴(kuò)散而引起所謂的暗電流。
[0018]在該檢測元件或者每個(gè)檢測元件之中由于入射的射線所生成的信號(hào)將由讀取電路板轉(zhuǎn)發(fā)至上一級(jí)的應(yīng)用，進(jìn)而繼續(xù)處理圖形信號(hào)。為此在成像裝置之中設(shè)置基礎(chǔ)電路板，其此外還能夠?yàn)榀B片結(jié)構(gòu)之中的構(gòu)架增加穩(wěn)定性。
[0019]所述讀取電路板的從所述檢測元件或者每個(gè)檢測元件接收所生成的信號(hào)的讀取電子裝置在該疊片結(jié)構(gòu)之中與其相對(duì)。為了通過所述基礎(chǔ)電路板來轉(zhuǎn)發(fā)該些信號(hào)由此優(yōu)選地將該基礎(chǔ)電路板在所述讀取電路板之上與所述讀取電子裝置相接觸。
[0020]這能夠通過布線來實(shí)現(xiàn)，在該布線之中該讀取電子裝置的單個(gè)的信號(hào)通道通過安裝在該讀取電路板之上的端口與基礎(chǔ)電路板上的相應(yīng)的端口通過金屬絲或者線纜加以連接。為此單個(gè)的信號(hào)通道必要時(shí)也能夠組裝在所述讀取電路板之上。
[0021]然而，任何布線均需要在所述讀取電路板的與所述檢測元件相對(duì)的側(cè)之上有相應(yīng)的連接端。然后，在這樣的連接端處所述讀取電路板與檢測元件不接觸，這將能夠分化該成像裝置的覆蓋范圍內(nèi)的均勻的分辨力能力。同樣地，從所述讀取電路板的側(cè)旁邊引至基礎(chǔ)電路板的金屬絲或者線纜將會(huì)增大側(cè)向距離，在該側(cè)向距離之中與檢測元件相分層并且能夠在所述基礎(chǔ)電路板之上相互順序地相應(yīng)地接觸所述讀取電路板。這同樣不是值得期待的。
[0022]現(xiàn)在對(duì)于該本發(fā)明值得驚奇的知識(shí)在于從所述讀取電路板的一側(cè)的讀取電子裝置至位于相反的面的基礎(chǔ)電路板的連接首先通過穿過所述讀取電路板或者每個(gè)讀取電路板的通孔接觸來實(shí)現(xiàn)，這些通孔接觸分別通過焊接接觸與所述基礎(chǔ)電路板相接觸。
[0023]特別地，在第一焊接接觸和第二焊接接觸以及通孔接觸的布置之中將會(huì)考慮制造工藝之中的可能的相互作用，例如由于毛細(xì)作用等所引起的。
[0024]優(yōu)選地，多個(gè)通孔接觸分別具有穿過所述讀取電路板的孔，其內(nèi)壁內(nèi)襯有導(dǎo)電的材料。以這樣的方式使得這些通孔接觸特別簡單地加以制造。優(yōu)選地，在此將銅或者含銅的合金用作導(dǎo)電的材料。根據(jù)技術(shù)要求的不同然而也能夠在讀取電路板之中設(shè)置不同的設(shè)計(jì)形式以用于相互平行的通孔接觸。
[0025]有目的性地，所述檢測元件或者每個(gè)檢測元件分別具有轉(zhuǎn)換層，在所述轉(zhuǎn)換層之上單側(cè)地涂覆有多個(gè)接觸引腳，其中，每個(gè)接觸引腳經(jīng)由第一焊接接觸與相應(yīng)的讀取電路板相接觸。在該轉(zhuǎn)換層之中其中入射的電磁射線首先轉(zhuǎn)換為電子-空穴-對(duì)，其然后在接觸引腳處能夠量取為電信號(hào)。單個(gè)的接觸引腳由此相應(yīng)于相應(yīng)的圖像點(diǎn)。
[0026]對(duì)于成像裝置的高的空間分辨率來說因此將多個(gè)盡可能小的接觸引腳盡可能在覆蓋范圍內(nèi)設(shè)置在轉(zhuǎn)換層之上是有利的，其中，應(yīng)當(dāng)注意在轉(zhuǎn)換層之內(nèi)存在盡可能少的電荷載體(即電子-空穴-對(duì))的橫向擴(kuò)散。由此應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)即在接觸引腳處所生成的信號(hào)盡可能唯一地能夠與以直接的周圍環(huán)境在相對(duì)的側(cè)之上的轉(zhuǎn)換層所入射的射線量相關(guān)聯(lián)。在此，該轉(zhuǎn)換層的厚度優(yōu)選地如此加以選擇，即使得入射的射線生成足夠的電荷載體并且由此生成足夠的信號(hào)強(qiáng)度，然而期待盡可能少的電荷載體的橫向擴(kuò)散。
[0027]在此當(dāng)所述轉(zhuǎn)換層或者每個(gè)轉(zhuǎn)換層實(shí)質(zhì)上由至少一種半導(dǎo)體材料所制成將是有利的，其中，所述半導(dǎo)體材料或者每種半導(dǎo)體材料有一個(gè)組之中提出出來，該組材料有以下化合物所組成:碲化鎘、碲化鋅、砸化鎘、砸化鋅、碲化錳、磷化銦、汞(II )碘化物和鉈(1、III)溴化物。所提及的半導(dǎo)體材料尤其是在倫琴或者伽馬光譜范圍之中具有高的有效橫截面并且由此具有高的互動(dòng)概率，這將一方面允許在高的分辨率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)換層厚度，并且另一方面也能夠在上述的光譜范圍之內(nèi)形成高的射線靈敏度。這尤其是在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域是有優(yōu)點(diǎn)的，當(dāng)對(duì)于成像方法來說病人會(huì)受到盡可能小的輻射劑量。
[0028]在本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案之中，用于第一焊接接觸的焊料使用出自以下組之中的至少一種材料，該組材料由以下材料所組成:錫-鉍、錫-鉍-銀、錫-鉍-鉛、錫-銦、銦-銀和銦。有鑒于較低的熔點(diǎn)的考慮58Sn42B1、57Sn42Bi lAg和97In3Ag是特別有利的合金，其中，數(shù)字表示重量百分比。純銦作為焊料也是有利的。在另外的合金之中包括在30%至60%之間的錫、鉍和鉛的成分或者在10%至60%之間的錫和在40%至90%之間的銦也是有利的。所給出的材料作為焊料具有相對(duì)較低的熔點(diǎn)，由此在制造工藝之中不必為了接觸部件尤其是所述檢測元件或者每個(gè)檢測元件而實(shí)施更高的溫度，這在那能夠負(fù)面地引起材料結(jié)構(gòu)的改變并且影響其分辨率能力。這能夠通過使用所提及的低溫焊料來得以抑制。
[0029]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案之中作為用于第二焊接接觸的焊料而使用由以下