用于電磁射線的成像裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發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，該裝置包括一定數量的檢測元件、一定數量的讀取電路板和基礎電路板。
【背景技術】
[0002]在醫療技術的倫琴診斷裝置領域，對于成像的醫療設備的采集的說服力以及與其相關地最后也對于診斷的可能性來說開發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點的同時，對于許多醫學應用來說對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構，該些組織結構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對于病人采用盡可能低的輻射劑量，此外在相關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，直接轉換的檢測器示出了一種替代方案。在直接轉換的檢測器之中所入射的射線在精細的半導體層之中生成多個波段轉換，其中，變得自由的電子能夠在單個的電極處加以量取，該單個的電極安裝在與射線相對的半導體的側之上。
[0006]在此，每個電極相應于一個圖像點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電的粘結材料來實現。該讀取電路板能夠在其側之上用于改善在基礎電路板之上的安裝的穩定性，通過該穩定性的改善也能夠轉發源自讀取電路板的單個的信號。在此，該讀取電路板的電子裝置能夠與基礎電路板相互接線。
[0007]在此，在半導體處的電極和讀取電路板之間應用焊接接觸時應當注意普通的焊料由于通常相對高的熔點而會損壞半導體材料，例如在其晶體結構方面，這能夠負面地影響分辨率。在US 6 933 505 B2之中給出了一種焊接接觸，針對該焊接接觸基本上使用了錫和鉍作為焊料，從而應當實現為138 °C的較低的熔點。
[0008]此外，還應當考慮該讀取電路板通常作為晶圓例如由硅來制成，在該晶圓之上相應的電子單側地加以結構化，然而，該基礎電路板應當接觸對面的側。較近的布線在此具有以下結果，即并非整個的讀取電路板都能夠在讀取電子裝置的側之上由直接轉換的半導體材料來加以覆蓋，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，這將使得該結構越大與之關聯的平面檢測器具有更高的分辨率而變得更為困難，因為在此單個的半導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。
【發明內容】
[0010]本發明基于以下任務，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的光譜范圍內的高的射線分辨率。
[0011]依據本發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，該裝置包括由多個檢測元件、多個讀取電路板和基礎電路板所組成的疊片結構，其中，該檢測元件或者每個檢測元件分別與讀取電路板通過多個第一焊接接觸而電接觸，其中，該讀取電路板或者每個讀取電路板具有多個通孔接觸，并且其中，該讀取電路板或者每個讀取電路板與該基礎電路板通過所述多個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，其能夠根據入射的電磁射線來生成電信號。特別地，該檢測元件或者每個檢測元件在此能夠將入射的射線在無核素的情況下直接轉換為電信號。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能夠輸出至與射線入射相反的側之上，其中，優選地能夠根據空間的分布和該些信號的強度來得出關于所入射的射線的相應的屬性的結論。
[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計，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電路板之間的電連接僅僅通過相應的焊料來實現。
[0015]優選地，對于第一焊接接觸和/或第二焊接接觸來說適用低溫度焊料，其中，所述相應的焊料優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的最高的熔點對于待接觸的部件尤其是對于該檢測元件或者每個檢測元件來說在其功能性方面不會造成任何損害。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實現所述焊接接觸，從而使得能夠在與另外的焊料的后續的接觸能夠在較低的溫度時實現并且由此對于已經實現的焊接接觸在其堅固性方面不會對其造成損害。
[0016]在此本發明基于以下考量:
[0017]對于盡可能高的分辨率的關鍵在于首先是暴露于入射的射線之下的檢測元件，其也相應地加以體現。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，在此尤其是實現了直接的加以轉換并且量子計數的檢測元件的使用，其實現了特別高的空間分辨率。由此同樣實現了在相關的光譜范圍內的高的射線靈敏度，而該射線靈敏度在不期望的光譜范圍內通過對于該檢測元件或者每個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點，在基于核素的檢測之中通常還由于周圍環境的其余射線的擴散而引起所謂的暗電流。
[0018]在該檢測元件或者每個檢測元件之中由于入射的射線所生成的信號將由讀取電路板轉發至上一級的應用，進而繼續處理圖形信號。為此在成像裝置之中設置基礎電路板，其此外還能夠為疊片結構之中的構架增加穩定性。
[0019]所述讀取電路板的從所述檢測元件或者每個檢測元件接收所生成的信號的讀取電子裝置在該疊片結構之中與其相對。為了通過所述基礎電路板來轉發該些信號由此優選地將該基礎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現，在該布線之中該讀取電子裝置的單個的信號通道通過安裝在該讀取電路板之上的端口與基礎電路板上的相應的端口通過金屬絲或者線纜加以連接。為此單個的信號通道必要時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的側之上有相應的連接端。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的均勻的分辨力能力。同樣地，從所述讀取電路板的側旁邊引至基礎電路板的金屬絲或者線纜將會增大側向距離，在該側向距離之中與檢測元件相分層并且能夠在所述基礎電路板之上相互順序地相應地接觸所述讀取電路板。這同樣不是值得期待的。
[0022]現在對于該本發明值得驚奇的知識在于從所述讀取電路板的一側的讀取電子裝置至位于相反的面的基礎電路板的連接首先通過穿過所述讀取電路板或者每個讀取電路板的通孔接觸來實現，這些通孔接觸分別通過焊接接觸與所述基礎電路板相接觸。
[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考慮制造工藝之中的可能的相互作用，例如由于毛細作用等所引起的。
[0024]優選地，多個通孔接觸分別具有穿過所述讀取電路板的孔，其內壁內襯有導電的材料。以這樣的方式使得這些通孔接觸特別簡單地加以制造。優選地，在此將銅或者含銅的合金用作導電的材料。根據技術要求的不同然而也能夠在讀取電路板之中設置不同的設計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檢測元件分別具有轉換層，在所述轉換層之上單側地涂覆有多個接觸引腳，其中，每個接觸引腳經由第一焊接接觸與相應的讀取電路板相接觸。在該轉換層之中其中入射的電磁射線首先轉換為電子-空穴-對，其然后在接觸引腳處能夠量取為電信號。單個的接觸引腳由此相應于相應的圖像點。
[0026]對于成像裝置的高的空間分辨率來說因此將多個盡可能小的接觸引腳盡可能在覆蓋范圍內設置在轉換層之上是有利的，其中，應當注意在轉換層之內存在盡可能少的電荷載體(即電子-空穴-對)的橫向擴散。由此應當實現即在接觸引腳處所生成的信號盡可能唯一地能夠與以直接的周圍環境在相對的側之上的轉換層所入射的射線量相關聯。在此，該轉換層的厚度優選地如此加以選擇，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強度，然而期待盡可能少的電荷載體的橫向擴散。
[0027]在此當所述轉換層或者每個轉換層實質上由至少一種半導體材料所制成將是有利的，其中，所述半導體材料或者每種半導體材料有一個組之中提出出來，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概率，這將一方面允許在高的分辨率的同時實現較小的轉換層厚度，并且另一方面也能夠在上述的光譜范圍之內形成高的射線靈敏度。這尤其是在醫學應用領域是有優點的，當對于成像方法來說病人會受到盡可能小的輻射劑量。
[0028]在本發明的有利的設計方案之中，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。有鑒于較低的熔點的考慮58Sn42B1、57Sn42Bi lAg和97In3Ag是特別有利的合金，其中，數字表示重量百分比。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較低的熔點，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檢測元件而實施更高的溫度，這在那能夠負面地引起材料結構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]在本發明的另外的優選設計方案之中作為用于第二焊接接觸的焊料而使用由以下