辐射探测器芯组件制造技术

本发明专利技术涉及一种湿气阻隔的辐射探测器芯组件，其通过首先组装光子

【技术实现步骤摘要】
辐射探测器芯组件
[0001]本申请是申请日为2015年11月6日、专利技术名称为“辐射探测器芯组件”的专利申请201580063027.8的分案申请。


[0002]本专利技术总体涉及用于构造辐射探测器芯组件的方法、辐射探测器芯组件、辐射探测器、辐射成像设备、以及计算机断层摄影成像系统。

技术介绍

[0003]如在例如计算机断层摄影(CT)成像中所使用的直接转换辐射探测器通过将进入的辐射直接转换成电信号来探测辐射，其可以被用于光子计数等。直接转换探测器、并且特别是具有碲锌镉(CdZnTe或CZT)直接转换层的那些直接转换探测器对湿气敏感。随着时间的推移，暴露于湿气可能改变光子
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电子转换层以及直接转换探测器的表面的性质。这可能导致泄漏电流的增加，其负面地影响直接转换探测器的光子计数性质。还有其他直接转化材料，例如碲化镉或(其他)单晶材料，类似地受湿气的影响。
[0004]在较短的时间帧内，湿气可能经由直接转换层表面导致阴极和阳极之间的短路，这几乎肯定将破坏探测器的集成电路(ASIC)和传感器。此外，直接转换层中的湿气与设备中所使用的高电压的组合可能引起增加的击穿机会。
[0005]并且，辐射探测器中的湿气敏感度并非对于直接转换层是独有的。同样地，诸如电极和连接件的其他部件的性质也可能受湿气的不利影响。出于同样的原因，问题也扩展到非直接转换辐射探测器。另外，具有诸如碘化铯的闪烁体材料的非直接转换辐射探测器也可能具有相似的湿气敏感性以及与此相关联的有关问题。
[0006]为了防止湿气劣化，对直接转换探测器应用封装。封装不仅减少了湿气劣化，其还可以改善探测器以及其部件的耐刮擦性和耐化学腐蚀性。可以通过向探测器提供液态封装层、例如通过应用基于环氧树脂的材料来实现封装。这样的液态封装剂材料通常利用电极被应用到探测器(CZT)瓦块，并且之后通过光刻在探测器像素上形成用于接触的开口。封装的应用是麻烦的，因为当使用基于液态的材料时难以获得对拐角和边缘的良好覆盖。
[0007]作为备选方案，其他封装材料，包括SiO2、AlN、SiN和Al2O3是已知的，其不作为液体被应用，而是使用物理气相沉积(“溅射”)或化学气相沉积(CVD)。这些处理使得基底(包括直接转化材料)被加热。利用溅射，基底可以被加热到100摄氏度至150摄氏度。对于CVD而言，基底被暴露于200摄氏度至700摄氏度。这些处理温度对于结合直接转化材料使用而言是太高的，因为这将负面地影响直接转化材料的性质(诸如CZT的单晶性质)。温度不应当超过100摄氏度，对于延长的时间段优选不超过80摄氏度。能够在较低的温度下、例如在100摄氏度下执行CVD，但是这造成不充分的湿气屏蔽，因为针孔、不充分的层构建以及其他缺陷更为普遍地存在。所述最大处理温度对于在CT探测器中所使用的探测器瓦块特别重要，因为任何(材料)缺陷都可能影响CT所需的快速传感器操作。
[0008]在美国专利US 7700923 B2中以及在其他出版物中，公开了聚对二甲苯(有机聚合
物)作为封装材料，其在室温下被从气相沉积以形成具有良好湿度屏蔽性质的层。
[0009]然而，聚对二甲苯和其他封装剂材料的问题在于，在封装之后，需要光刻步骤来局部地打开封装材料以允许将探测器像素连接到ASIC。因此，封装不是完全适形的，在某种程度上限制了湿气屏蔽以及化学和机械耐受性。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术的实施例涉及一种用于构造辐射探测器芯组件的方法，包括以下步骤：从光子
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电子转换元件、集成电路和至少一个连接元件组装辐射探测器芯组件，所述至少一个连接元件被定位于所述光子
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电子转换元件与所述集成电路之间并且机械地连接所述光子
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电子转换元件与所述集成电路；并且在低于100度的温度下在至少所述光子
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电子转换元件的所有外表面以及所述至少一个电连接元件的所有外表面上将气态封装材料沉积到所组装的探测器芯组件上。这样，获得了具有改进的湿气屏蔽的辐射探测器芯组件，因为也封装了所述连接并且在相同的步骤中也封装了其他部件。不必如在已知的辐射探测器芯组件中那样在封装中创建开口。
[0011]本专利技术的另一实施例涉及将温度保持在低于60摄氏度，优选为室温。这防止了在辐射探测器芯组件中的热劣化和机械变形。
[0012]本专利技术的另一实施例涉及所述气态封装材料是聚对二甲苯前驱体材料，其在沉积步骤期间或之后在所组装的探测器芯组件上形成聚对二甲苯封装层。另外的实施例涉及聚对二甲苯前驱体材料是任选地被置换的对二甲苯基单体，其优选是从对
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环芳的热分解形成的。本专利技术的另一实施例涉及聚对二甲苯前驱体材料，其在反应室中形成，该反应室被能控制地连接到在其中执行沉积步骤的沉积室。聚对二甲苯作为封装剂特别有用，因为其可以从气相进行处理，并提供具有良好湿气屏蔽性质的适形封装。其可以从被连接到沉积室的反应室中的前驱体产生，以允许形成新鲜的聚对二甲苯，具有其恢复为二聚体或聚合物的较低的可能性。
[0013]本专利技术的另一实施例涉及至少一个连接元件，所述至少一个连接元件包括：将光子
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电子转换元件与集成电路电气地连接的电连接元件，诸如焊球或填充金属的环氧树脂滴；和/或将光子
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电子转换元件与集成电路光学地连接的光学连接元件。所述连接元件不仅将光子
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电子元件与集成电路机械地连接；其通常也是在若干层之间转移电子或光子的部分。
[0014]本专利技术的另一实施例涉及所述光子
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电子转换元件至少实质上(substantially)包括直接转换材料，优选为碲化镉材料，并且更优选为镉锌碲材料。这些材料在光子计数探测器中是重要的，但是对湿气特别敏感，并且将特别受益于本专利技术的方法。
[0015]本专利技术还涉及能通过上述方法获得的湿气阻隔辐射探测器芯组件、包括这样的探测器芯组件的辐射探测器、以及包括这样的辐射探测器芯组件的辐射成像设备和计算机断层摄影成像系统。
[0016]本领域技术人员在阅读和理解了下文的详细说明后将意识到本专利技术的另外的方面和实施例。在阅读下文中对优选实施例的详细说明之后，更多额外的优点和益处对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
[0017]本专利技术由附图所图示，在附图中：
[0018]图1示出了例示性计算机断层摄影辐射成像设备的示意性表示。
[0019]图2示出了例示性弯曲辐射探测器的示意性表示。
[0020]图3示出了根据现有技术(3a)和根据本专利技术的两个实施例(图3b和图3c)的辐射探测器的截面的例示性描绘。
[0021]图4示出根据现有技术(图4a)和根据本专利技术(图4b)的用于封装辐射探测器的方法的示意性表示。
[0022]图5示出了根据本专利技术的用于封装辐射探测器的方法的流程图。
[0023]本专利技术可以采取各种部件和部件布置以及各种过程操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于构造辐射探测器芯组件的方法，包括以下步骤：
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从光子
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电子转换元件、集成电路和至少一个连接元件来组装辐射探测器芯组件，所述至少一个连接元件被定位于所述光子
‑
电子转换元件与所述集成电路之间并且机械地连接所述光子
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电子转换元件与所述集成电路；
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在低于100度的温度下在至少所述光子
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电子转换元件的所有外表面以及至少一个电连接元件的所有外表面上将气态封装材料沉积到所组装的探测器芯组件上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述温度低于60摄氏度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述温度为室温。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述气态封装材料是聚对二甲苯前驱体材料，所述聚对二甲苯前驱体材料在所述沉积的步骤期间或之后在所组装的探测器芯组件上形成聚对二甲苯封装层。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述聚对二甲苯前驱体材料是对二甲苯基单体。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述聚对二甲苯前驱体材料是被置换的对二甲苯基单体。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对二甲苯基单体是从对
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环芳的热分解形成的。8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中，所述聚对二甲苯前驱体材料是在反应室中形成的，所述反应室被能控制地连接到在其中执行所述沉积的步骤的沉积室。9.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个连接元件包括：将所述光子
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电子转换元件与所述集成电路电气地连接的电连接元件，诸如焊球或填充金属的环氧树脂滴；和/或将所述光子
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电子转换元件与所述集成电路光学地连接的光学连接元件。10.一种辐射探测器芯组件，包括：
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光子
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电子转换元件；
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集成电路；以及
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【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：