有机x射线检测器组合件其制作方法

有机x射线检测器组合件其制作方法
【专利摘要】公开一种x射线检测器组合件，其包括具有多个电触点的安装基板，该安装基板包括集成电路和电路板其中之一。x射线检测器组合件还包括安装基板顶面的第一部分上构图的第一电极，其中第一电极电耦合到多个电触点。有机光电二极管层在第一电极顶上形成，并且具有电连接到第一电极的底面。第二电极耦合到有机光电二极管层的顶面，以及闪烁器耦合到第二电极。
【专利说明】有机X射线检测器组合件其制作方法

【技术领域】
[0001]一般来说，本发明的实施例涉及诊断成像，更具体来说，涉及有机X射线检测器组合件以及用于制造有机X射线检测器组合件的方法。

【背景技术】
[0002]通常，在计算机控制断层扫描(CT)成像系统中，X射线源将扇形束发射到受检者或对象、例如患者或行李件。下文中，术语“受检者”和“对象”将包括能够被成像的任何物体。具体来说，X射线源中包含的X射线管在焦点放射X射线束。射束经受检者衰减之后照射到辐射或X射线检测器阵列上。
[0003]在已知CT系统中，X射线束经过患者前置准直仪从X射线源投射，其中患者前置准直仪限定患者轴或Z轴的X射线束剖面。准直仪通常包括X射线吸收材料，其中具有用于限制X射线束的孔径。
[0004]一般来说，X射线源和检测器阵列围绕成像平面中的扫描架并且围绕受检者旋转，使得X射线束与受检者相交的角度恒定地变化。以一个扫描架角度来自检测器阵列的一组X射线衰减测量结果、即投影数据称作“视图”。受检者的“扫描”包括在X射线源和检测器的一次旋转期间以不同扫描架角度或视图角度所形成的视图集合。
[0005]这种CT成像系统的X射线检测器通常按照以焦斑为中心的圆弧来配置。这类检测器包括附加准直仪，以用于准直在检测器所接收的X射线束，以聚焦到焦斑。
[0006]常规CT检测器还包括闪烁器组件以及与准直仪相邻的光电二极管组件。闪烁器组件在接收射线照相能量时发光，以及光电二极管组件检测闪烁器组件的发光，并且提供作为发光强度的函数的电信号。闪烁器组件的各闪烁器元件将X射线转换成光能，并且将光能排放到相邻光电二极管元件。由各闪烁器元件所发射的光是照射到闪烁器元件上的X射线的数量以及X射线的能级的函数。
[0007]典型CT检测器的光电二极管组件使用刚性半导体材料、例如硅来制造。CT检测器中的各光电二极管元件检测光能，并且生成作为对应光电二极管元件所发射的光的函数的对应电信号。由光电二极管元件所生成的电信号指示由各闪烁器元件所接收的经衰减射束。光电二极管元件的输出然后传送给数据处理系统，供图像重构。
[0008]所生成的X射线图像中的各像素基于来自单独光电二极管元件的输出信号来形成，其通过接合到光电二极管元件的专用电通道馈送到图像处理单元。因此，高分辨率图像检测器(即，具有充分高于10000像素的检测器)包括穿过光电二极管阵列的表面或者贯穿光电二极管阵列中的内层以将相应光电二极管元件电耦合到数字读出电子器件和/或专用集成电路(ASIC)的电通道的复杂图案。包括电通道和接合片的检测器的表面部分形成检测器表面的静区。电极层固定到半导体材料的顶侧和/或底侧的接触点，以创建电图案。
[0009]部分由于大量导体通道以及光电二极管元件与数字读出电子器件之间的连接，具有硅光电二极管的高分辨率CT图像检测器的制造和构图是复杂和昂贵的。此外，大量相应的刚性光电二极管元件与闪烁器元件对的精确对齐进一步增加制造成本和复杂度。
[0010]因此，期望设计一种用于CT成像系统的检测器，其克服了常规CT图像检测器的上述缺点。还期望降低与制作CT图像检测器关联的成本。


【发明内容】

[0011]按照本发明的一个方面，一种X射线检测器组合件包括具有多个电触点的安装基板，该安装基板包括集成电路和电路板其中之一。X射线检测器组合件还包括安装基板顶面的第一部分上构图的第一电极，其中第一电极电耦合到多个电触点。有机光电二极管层在第一电极顶上形成，并且具有电连接到第一电极的底面。第二电极耦合到有机光电二极管层的顶面，以及闪烁器耦合到第二电极。
[0012]按照本发明的另一方面，一种制造计算机断层扫描(CT)系统的X射线检测器组合件的方法包括提供安装基板，该安装基板包括专用集成电路(ASIC)和电路板其中之一。该方法还包括在安装基板的顶面的第一部分对底电极构图，使得底电极电耦合到安装基板的电连接。此外，该方法包括采用有机光电二极管溶液来涂敷底电极，在有机光电二极管溶液上设置顶电极，并且将闪烁器阵列光学耦合到顶电极。
[0013]按照本发明的另一方面，计算机断层扫描(CT)检测器组合件包括具有刚性半导体光电二极管基板的第一检测器子组合件以及耦合到第一检测器组合件的第二检测器子组合件。第二检测器子组合件包括:柔性基板层，具有经过其厚度所形成的多个导电通孔；第一电极，具有耦合到多个导电通孔的底面；以及有机光电二极管层，具有耦合到第一电极的顶面的底面。第二检测器子组合件还包括:第二电极，具有耦合到有机光电二极管层的顶面的底面；以及闪烁器阵列，耦合到第二电极的顶面。
[0014]按照本公开的第一方面，提供一种X射线检测器组合件，包括:
安装基板，包括多个电触点，所述安装基板包括集成电路和电路板其中之一；
在所述安装基板顶面的第一部分上构图的第一电极，其中所述第一电极电耦合到所述多个电触点；
有机光电二极管层，在所述第一电极顶上形成，并且具有电连接到所述第一电极的底面；
第二电极，耦合到所述有机光电二极管层的顶面；以及闪烁器，耦合到所述第二电极。
[0015]按照第一方面的X射线检测器组合件，还包括所述安装基板与所述有机光电二极管层之间的平面化层，所述平面化层包括聚酰亚胺、丙烯酸酯和硅其中之一。
[0016]按照第一方面的X射线检测器组合件，还包括设置在所述安装基板与所述有机光电二极管层之间的焊接掩模层。
[0017]按照第一方面的X射线检测器组合件，其中，所述安装基板包括FR-4基板。
[0018]按照第一方面的X射线检测器组合件，还包括耦合到所述安装基板的底面的专用集成电路(ASIC)。
[0019]按照第一方面的X射线检测器组合件，其中，所述安装基板包括ASIC。
[0020]按照第一方面的X射线检测器组合件，其中，所述顶电极包括透明未构图层。
[0021]按照第一方面的X射线检测器组合件，其中，所述有机光电二极管层包括施主材料和受主材料；
其中所述施主材料包括低带隙聚合物；以及所述受主材料包括富勒烯材料。
[0022]按照第一方面的X射线检测器组合件，其中，所述施主材料具有大于或等于4.9eV的最高占据分子轨道(HOMO)。
[0023]按照第一方面的X射线检测器组合件，其中，所述富勒烯材料包括苯基-C61- 丁酸甲酯(PCBM)。
[0024]按照本公开的第二方面，提供一种制造用于计算机断层扫描(CT)系统的X射线检测器组合件的方法，包括:
提供安装基板，所述安装基板包括专用集成电路(ASIC)和电路板其中之一；
在所述安装基板的顶面的第一部分上对底电极构图，使得所述底电极电耦合到所述安装基板的电连接；
采用有机光电二极管溶液来涂敷所述底电极；
将顶电极设置在所述有机光电二极管溶液上；以及将闪烁器阵列光耦合到所述顶电极。
[0025]按照第二方面的方法，还包括采用所述有机光电二极管溶液来涂敷所述安装基板的顶面的第二部分。
[0026]按照第二方面的方法，还包括:
在对所述底电极构图之前，将平滑层沉积在所述安装基板上；
形成经过所述平滑层的通孔的图案，所述通孔图案与所述安装基板的所述电连接对齐；以及
在所述平滑层的顶面上并且经过所述多个通孔对所述底电极构图。
[0027]按照第二方面的方法，还包括混合低带隙聚合物、富勒烯材料和溶剂，以形成所述有机光电二极管溶液。
[0028]按照第二方面的方法，还包括:
将所述顶电极设置在覆盖所述有机光电二极管溶液的顶面的连续层中；以及对所述底电极构图，以形成多个检测器像素。
[0029]按照本公开的第三方面，提供一种计算机断层扫描(CT)检测器组合件，包括:
第一检测器子组合件，包括刚性半导体光电二极管基板；以及
第二检测器子组合件，耦合到所述第一检测器子组合件，所述第二检测器子组合件包括:
柔性基板层，具有经过其厚度所形成的多个导电通孔；
第一电极，具有耦合到所述多个导电通孔的底面；
有机光电二极管层，具有耦合到所述第一电极的顶面的底面；
第二电极，具有耦合到所述有机光电二极管层的顶面的底面；以及闪烁器阵列，耦合到所述第二电极的顶面。
[0030]按照第三方面的CT检测器组合件，其中，第二检测器子组合件还包括:
第一检测器段，耦合到所述第一检测器段的第一侧；以及
第二检测器段，耦合到第一检测器段的第二侧。 按照第三方面的CT检测器组合件，还包括至少一个，其中所述顶电极包括透明未构图层。
[0031]按照第三方面的CT检测器组合件，其中，所述有机光电二极管层包括:
施主材料，包括低带隙聚合物；以及
受主材料，包括富勒烯材料。
[0032]按照第三方面的CT检测器组合件，还包括耦合到所柔性基板层的底面的专用集成电路(ASIC)。
[0033]通过以下详细描述和附图，将使各种其它特征和优点显而易见。

【专利附图】

【附图说明】
[0034]附图示出当前考虑用于执行本发明的优选实施例。
[0035]附图包括:
图1是CT成像系统的不图。
[0036]图2是图1所示系统的示意框图。
[0037]图3是CT系统检测器组合件的一个实施例的透视图。
[0038]图4是按照本发明的一实施例的检测器组合件的顶视图。
[0039]图5是按照本发明的一实施例、结合图4的检测器组合件的成像系统的一部分的侧视图。
[0040]图6是按照本发明的一实施例、图4的检测器组合件的一部分的截面图。
[0041]图7是按照本发明的另一个实施例、图4的检测器组合件的一部分的截面图。
[0042]图8是按照本发明的又一个实施例、图4的检测器组合件的一部分的截面图。
[0043]图9是按照本发明的又一个实施例、图4的检测器组合件的一部分的截面图。
[0044]图10是按照本发明的又一个实施例、图4的检测器组合件的一部分的截面图。
[0045]图11示出按照本发明的一实施例、用于制造CT成像系统的检测器组合件的技术。
[0046]图12是按照本发明的一备选实施例的检测器组合件的示意侧视图。
[0047]图13是按照本发明的一备选实施例的检测器组合件的示意侧视图。
[0048]图14是供与无创包裹检查系统配合使用的CT系统的示图。

【具体实施方式】
[0049]针对64层面计算机断层扫描(CT)系统来描述本发明的操作环境。但是，本领域的技术人员会理解，本发明同样可适合与其它多层面配置配合使用。另外，虽然针对供与CT系统配合使用的图像重构技术来描述本发明的实施例，但是本领域的技术人员将会知道，本文所提出的概念并不局限于CT，而是能够适用于与医疗领域和非医疗领域中的其它成像形态(例如X射线系统、PET系统、SPECT系统、MR系统或者它们的任何组合)配合使用的重构技术。此外，将针对X射线的检测和转换来描述本发明。但是，本领域的技术人员还会理解，本发明同样可适用于其它高频电磁能量的检测和转换。将针对“第三代”CT扫描仪来描述本发明，但是本发明对其它CT系统同样是可适用的。
[0050]参照图1，计算机断层扫描(CT)成像系统10示为包括代表“第三代” CT扫描仪的扫描架12，。扫描架12具有X射线源14，其将X射线束投射到扫描架12的相对侧的检测器组合件或准直仪16。现在参照图2，检测器组合件16由多个检测器或检测器模块18和数据获取系统(DAS) 20来形成。多个检测器18感测经过内科病人24的所投射x射线22，并且DAS 20将数据转换成数字信号供后续处理。各检测器18产生模拟电信号，其表示照射X射线束的强度并且因而表示经过患者24时的经衰减射束。在获取X射线投影数据的扫描期间，扫描架12和其上安装的组件绕旋转中心26旋转。
[0051]扫描架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构28来管理。控制机构28包括:X射线控制器30，向X射线源14提供电力和定时信号；以及扫描架电动机控制器32，控制扫描架12的转速和位置。图像重构器或计算机处理器34从DAS 20接收经取样和数字化的X射线数据，并且执行高速重构。将重构图像作为输入应用于计算机36，其将图像存储在大容量存储装置38中。
[0052]计算机36还经由控制台40接收来自操作员的命令和扫描参数，其中控制台40具有某种形式的操作员接口，例如键盘、鼠标、语音激活控制器或者任何其它适当的输入设备。关联显示器42允许操作员观察来自计算机36的重构图像和其它数据。操作员提供的命令和参数由计算机36用来向DAS 20、X射线控制器30和扫描架电动机控制器32提供控制信号和信息。另外，计算机36操作台架电动机控制器44，其控制电动台架46以定位患者24和扫描架12。
[0053]如图3所示，检测器组合件16包括轨道48，其之间放置了准直片或板50。板50定位成在X射线22照射到例如图4的检测器54 (其定位在检测器组合件16上)之前对这类射束进行准直。
[0054]现在参照图4，按照本发明的一个实施例，示出示范检测器组合件56、例如图1的检测器组合件16的示意顶视图。检测器组合件56包括闪烁器阵列54，其由能够将X射线转换成可见光的磷光材料组成。在一个实施例中，由闪烁器阵列54所发射的光的波长区的范围从大约360 nm至大约830 nm。按照一个实施例，闪烁器阵列54包括57个闪烁器组58，各闪烁器组58具有尺寸大约I _的60X16像素元件60的阵列大小。因此，检测器组合件56具有64行和912列(16X57个检测器)，其允许随扫描架12的每次旋转而收集64个并发数据层面。闪烁器组58定位在具有多个光电二极管元件64的有机光电二极管阵列62(图6)上。
[0055]图5示出包括检测器组合件56的成像系统72、例如图1的CT成像系统10的一部分的侧视图。成像系统72包括X射线源74，其配置成绕可旋转扫描架78的旋转中心76旋转。当从X射线源74所发射的高速电子碰撞X射线源74的靶部分(未示出)的表面时，产生X射线束80。X射线束80经过患者82，并且照射到检测器组合件56上。如图5所示，检测器组合件56具有沿成像系统72的y方向的凸曲率。在一个实施例中，检测器组合件56还可构造成具有沿成像系统72的面内或z方向的凸曲率。
[0056]现在共同参照图4和图5，检测器组合件56包括:闪烁器阵列54 ;在柔性基板84上形成的光电二极管阵列62 ；以及ASIC层86，包括接合到柔性基板84的多个单独半导体芯片。如所示，检测器组合件56与X射线源74对齐，使得X射线束80经过内科病人82，并且照射到闪烁器阵列54的顶面88。闪烁器阵列54包括多个单独闪烁器元件像素元件60，其沿闪烁器阵列54的表面按照行和通道的图案所设置。有机光电二极管阵列62包括与闪烁器阵列54的各相应闪烁器元件对应的多个单独光电二极管元件64(图6)。
[0057]在成像系统72的操作期间，照射在闪烁器阵列54的像素元件60中的x射线生成穿过闪烁器组58的光子，由此生成模拟信号，其在光电二极管阵列62中的光电二极管兀件64(图6)上检测。电耦合到光电二极管阵列62的一个或多个电读出器90将ASIC 86所接收的电信号传送给数据获取系统92、例如图2的DAS 20。数据获取系统92将数据转换成数字信号，其被传送给图像重构器、例如图像重构器34(图2)供重构。
[0058]图6是按照本发明的一个实施例检测器组合件94的一部分的放大截面图，示出检测器组合件56的分层结构。构建过程开始于提供ASIC 86，其具有在ASIC 86的顶面98所形成的可选焊接掩模层96 (以虚线示出)。柔性基板84然后在可选焊接掩模层96 (若使用的话)的顶面100上或者在省略可选焊接掩模层96的实施例中在ASIC 86的顶面98上形成。按照各个实施例，柔性基板84是薄的柔性材料，例如玻璃或塑料基板。柔性基板84可以是例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯酞酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酯、聚酰亚胺、聚环烯烃、降冰片烯树脂和含氟聚合物、诸如不锈钢、铝、银和金之类的金属、诸如氧化钛和氧化锌之类的金属氧化物以及例如硅等半导体。按照一个实施例，柔性基板84的厚度范围是大约50微米至数百微米。
[0059]透孔104的图案经过柔性基板84的厚度来形成。在一个实施例中，透孔104通过激光钻孔来形成。如所示，透孔104贯穿基板84的顶面108与底面110之间所限定的柔性基板84的厚度106。透孔104然后填充有导电材料以形成导电通孔112，其电耦合到ASIC86的电触点114。阳极层或底电极116设置在柔性基板84的顶面108的第一部分118。按照一个实施例，底电极在柔性基板84上使用例如薄膜沉积或电镀技术来构图。底电极116由导电和透明材料(例如，诸如铝、铜、银、金之类的金属以及例如氧化铟锡(ITO)等透明导体氧化物)来形成。
[0060]底电极116以及柔性基板84的顶面108的外露第二部分120涂敷有有机光电二极管材料122。有机光电二极管材料122形成连续未构图体异质结有机光电二极管层，其吸收光、分离电荷并且向底电极116传输空穴和电子。按照各个实施例，有机光电二极管材料122可作为单层或多层叠层来形成。
[0061]在多层叠层实施例中，有机光电二极管材料122可包括电子阻挡层,其在多层叠层的顶面或底面形成。按照各个实施例，电子阻抗层可包括芳香叔胺和聚合芳香叔胺。用于电子阻挡层的适当材料的示例包括聚-TH)(聚(4- 丁基苯基-联苯-胺)、聚(N，N’ - 二(4-丁基苯基)-N，N’-二(苯基)联苯胺、4，4’，N，N’-联苯咔唑、1，3，5-三(3-甲基联苯)苯、N，N’ - 二(1-亚萘基)-N-N’ -二(苯基联苯胺)、N，N’-二-(3-甲基苯基)-N，N’-二(苯基)联苯胺、N，N’ -二 (2-naphtalenyl)-N-Nj -二 _ (苯基联苯胺)、4，4’，4，，-三(N，N-苯基-3-甲基苯基氨基)三苯胺、聚[9，9-二辛基芴基-2，7-二基)-共-(N，N’二 - (4- 丁基苯基-1,1’-亚联苯基 _4，4- 二胺)]、聚(N，N’ - 二(4- 丁基苯基)-N, N’ - 二(苯基)联苯胺、聚[(9，9-己二基芴基-2，7-亚基)-共-(N，N’ 二 {p- 丁基苯基}-1, 4- 二胺-亚苯基)]、附0、厘003、三-?-甲苯基胺、4，4' ,4''-三[苯基(m-甲苯基)氨基]三苯胺、4，4' ,4''-三[2-萘基(苯基)氨基]二苯胺、1，3，5-三[(3-甲基苯基)苯基氨基]苯、1，3，5-三(2-(9-乙基咔唑基-3)乙烯)苯、1，3，5-三(二苯胺)苯、三[4_( 二乙基氨基)苯基]胺、三(4-咔唑-9-基苯基)胺、铁氧酞菁，锡(IV) 2，3-二氯化萘酞菁、N，N，N' ，N'-四苯基-萘-2，6-二胺、四-N-苯基联苯胺、N，N，N' ,N'-四(2-萘基)联苯胺、N，N，N' ,N'-四(3-甲基苯基)-3，3' -二甲基联苯胺、N，N，N' ,N'-四(4-甲氧苯基)联苯胺、聚(2-乙烯萘)、聚(2-乙烯咔唑)、聚(N-乙基-2-乙烯咔唑)、聚(铜酞菁)、聚[二(4-苯基)(2，4，6_三甲基苯基)胺]、二吡嗪并[2，3-f:2'，3' _h]喹喔啉-2，3，6，7，10，11-六腈 99%、N，N'-联苯-N，N' -二 _p_ 四苯基苯 _1，4-二胺、4-( 二苯胺)苯醛二苯基腙、N，N' -二(2-萘基-N，N'-联苯)_1，1'-联苯_4，4' -二胺、9，9_ 二甲基-N，N' -二(1-萘基)_N，N'-联苯-9!1-芴-2，7-二胺、2，2' -二甲基 _N，N' -二-[(1-萘基)_N，N'-联苯]_1，Γ -联苯-4,4' - 二胺、4_( 二苄基氨基)苯醛-N，N-联苯-腙、4，4'-亚环己基二 [N，N-二(4-甲基苯基)苯胺]、N，N' -二(菲-9-某基)-Ν，Ν' -二(苯基)-联苯胺、N，N' -二(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基联苯胺、4，4' -二(3-乙基-N-咔唑基)-1，I'-联苯、1，4-二(二苯胺)苯、4，4' -二(N-咔唑基)-1,1'-联苯、4，4' -二(N-咔唑基)-1，I'-联苯以及1,3-二(N-咔唑基)苯。在一些实施例中，施主材料可用作电子阻挡层材料，以及电荷阻抗层可以不存在。
[0062]类似地，可选空穴阻抗层可在多层叠层的相对表面来形成。可选空穴阻挡层(未示出)可设置在有机光电二极管材料122上。用于空穴阻挡层的适当材料包括邻二氮杂菲化合物，例如2，9-二甲基-4，7-联苯-1、10-邻二氮杂菲(BCP)。
[0063]按照一个实施例，有机光电二极管材料122包括包含低带隙聚合物的施主材料、包含富勒烯材料的受主材料以及溶剂的混合物。施主和受主材料的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)等级与可选电子阻挡层、可选空穴阻挡层以及在有机光电二极管材料122上形成的透明顶电极126相容，以便允许有效提取而没有创建高能势垒。吸收体包含富勒烯材料、低带隙聚合物和溶剂。溶剂对浓度范围溶解施主和受主材料，并且产生预期膜微结构和厚度。溶剂材料的非限制性示例包括1，2-二氯苯、氯苯、二甲苯、甲基萘或者其组合。
[0064]适当的施主材料可以是例如LUMO的范围从大约3.1 eV至大约3.5 eV以及HOMO的范围从大约4.9 eV至大约5.5 eV的低带隙聚合物。低带隙聚合物包括共轭聚合物和共聚物，其由从单杂环和聚杂环单体所组成，例如噻吩、芴、亚苯基乙烯、咔唑、吡咯并吡咯以及包含噻吩环的融合杂环单体，包括但不限于噻吩并噻吩、苯并二噻吩、苯并噻二唑、吡咯噻吩单体及其取代类似体。用作按照本发明的有机X射线检测器中的低带隙聚合物的适当材料的示例包括例如从噻吩并噻吩和苯并噻二唑单体所衍生的共聚物，例如取[[4，8- 二[(2-乙基己基)氧基]苯并[1，2~b: 4, 5_b’ ] 二喔吩-2，6-亚基][3-氣代-2_[ (2-乙基己基)羰基]噻吩并[3，4-b] (PTB7)，以及从咔唑、噻吩和苯并噻二唑单体所衍生的共聚物，例如2，1,3-苯并噻二唑-4，7-亚基[4，4-二(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2，l-b:3，4_b’]二噻吩-2，6-亚基(PCPDTBT)和聚[[9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑-2，7-亚基]-2，5-三噻吩亚基_2，I, 3-苯并噻二唑-4，7-亚基-2，5-三噻吩亚基](PCDTBT)。
[0065]按照各个实施例，有机光电二极管材料122的受主材料可包括例如富勒烯衍生物、例如[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(PCBM)，PCBM类似物、例如PC71BM和二 -PC71BM以及茚-C6tl 二加合物(ICBA)。也可单独使用或者与富勒烯材料配合使用芴共聚物，例如聚[(9，9-二辛基芴基-2，7-亚基)-&1卜(4，7-二(3-己基噻吩-5-yl)_2，1，3-苯并噻二唑)-2，，2，，-亚基](F8TBT)。
[0066]如所示，闪烁器阵列54设置在透明顶电极126上。按照各个实施例，透明顶电极126可以是薄蒸发金属层、溅射透明导电聚合物(TCO)材料或者溶液涂敷导体。在一优选实施例中，顶电极126作为有机光电二极管材料122的顶面128上的连续未构图层来形成。备选地，透明顶电极126可按照图案在有机光电材料122顶上划分。顶电极126是传导材料，其具有相容能级，以允许电子的提取而没有提取的势垒，在从闪烁器阵列54的发射的波长是透明，优选地在对可见光的透射方面较高而在电阻值方面较低。用于透明顶电极126的适当材料作为示例包括透明导体氧化物(TCO)和诸如金和银之类的金属的薄膜。适当TCO的示例包括ITO (其具有低电阻和透明性)、IZO、AZO、FT0, SnO2, T12和ZnO。
[0067]柔性基板层84、导体通孔112、底电极116、有机光电二极管材料层122和透明顶电极126共同形成有机光电二极管阵列62。
[0068]可选保护或势垒层124(以虚线示出)可定位在闪烁器阵列54与透明顶电极126之间，如图6所示。按照一个实施例，势垒层124可包括硅、金属氧化物、金属氮化物及其组合中的至少一个，其中金属是铟、锡、锌、钛和铝其中之一。金属氮化物和金属氧化物的非限制性示例包括氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、氧化娃、氮化娃、氧氮化娃、氧化招、氧氮化招、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化镉锡、氧化镉和氧化镁。
[0069]另外，可提供可选粘合层130(以虚线示出)，以将闪烁器阵列54耦合到透明顶电极126。可选粘合层130可以是例如透明环氧树脂或压敏粘合剂。
[0070]图7示出按照本发明的一备选实施例的检测器组合件132的一部分。将适当地相对于相同参考标号来论述针对图6所述的检测器组合件94共同的元件和组件。在图7所示的实施例中，底电极116直接在ASIC 86的顶面98上与电触点114对应的顶面98的区域中构图。如所示，底电极116卷绕并且封装电触点114。有机光电二极管材料122然后沉积在底电极116和ASIC 86顶上，以封装底电极116以及ASIC 86的顶面98与电触点114和底电极116相邻的非接触部分134。
[0071]现在参照图8，按照本发明的又一个实施例，示出检测器组合件136的一部分。再次将适当地相对于相同参考标号来论述针对图6所述的检测器组合件94共同的元件和组件。除了与检测器组合件94共同的组件之外，检测器组合件136还包括平滑层或平面化层138，其使用聚酰亚胺、丙烯酸酯或者低溶剂含量硅(作为非限制性示例)来形成。按照各个实施例，平面化层138可直接沉积到ASIC 86的顶面98上，或者可在可选焊接掩模层96 (以虚线示出)顶上形成。平面化层138在有机光电二极管材料122的沉积之前使ASIC86的表面平滑。通孔140在电触点114的位置蚀刻到平面化层138中。底电极116然后在平面化层138的顶面142上形成，并且贯穿通孔140以创建与电触点114的电连接。
[0072]图9示出按照一备选实施例的检测器组合件144的一部分。再次将适当地相对于与图6中使用的相同参考标号来论述针对图6所述的检测器组合件94共同的元件和组件。如所示，检测器组合件144包括设置在ASIC 86的顶面98上的焊接掩模层96。底电极116然后在焊接掩模层96的顶面100上形成，并且贯穿焊接掩模层96中的开口 146，以与电触点114耦合。
[0073]现在参照图10，按照包括电路板150的一备选实施例，示出检测器组合件148的一部分。为了其组件的独立电触点的清楚起见，在图10中以局部分解截面图来示出检测器组合件148。此外，适当地相对于相同参考标号来论述检测器组合件56(图6)的部分94共同的那些元件和组件。
[0074]检测器组合件148包括三个子组合件:闪烁器阵列54、有机光电二极管组合件152和ASIC 86。首先参照有机光电二极管阵列152，电路板150包括经过电路板150的厚度156所形成的多个导电通孔154。在一个实施例中，电路板150包括纤维增强塑料基板或FR-4基板，其中具有铜透穿孔和焊接触点。底电极层116在电路板150的顶面158上与导电通孔154对应的位置来构图。有机光电二极管材料122然后沉积在底电极116以及电路板150的顶面158的外露部分之上。透明顶电极126覆盖有机光电二极管材料122的顶面128。按照备选实施例，可选焊接掩模层、例如图9的焊接掩模层96可定位在电路板150与有机光电材料122之间。接着有机光电二极管材料122的沉积以及透明顶电极126的形成，ASIC 86可使用回流焊接或导体粘合剂来结合到有机光电二极管阵列152，以及闪烁器阵列54可使用透明环氧树脂或压敏粘合剂来附连到有机光电二极管阵列152。
[0075]如本领域的技术人员将会知道，图7-10所示的实施例可包括可选势垒层124和可选粘合层130中的任一个或两者。
[0076]图11示出按照本发明的一实施例、用于制作检测器组合件、例如检测器组合件56的技术160。技术160在框162开始于提供基底基板或安装基板。按照各个实施例，安装基板可以是例如图6柔性基板84等的柔性基板、例如图7所示ASIC 86等的ASIC、其上形成了焊接掩模层、例如图9的ASIC 86/焊接掩模层96的ASIC或者与图10的电路板150相似的电路板。在安装基板是柔性基板的实施例中，框162还包括使用例如激光消融过程在柔性基板84中形成透孔104的步骤。在可选框164 (以虚线示出)，平滑层或平面化层(例如图8的平面化层138)在安装基板的顶面形成，并且透穿孔经过平面化层的厚度来形成。在框166，底电极116经过金属化并且在安装基板的顶面、平面化层的顶面或者焊接掩模层的顶面来构图，这取决于实施例。更具体来说，在例如针对图6和图7所述的没有包括平面化层的实施例中，底电极116直接构图到安装基板上。在例如图9所示实施例等的包括焊接掩模层但是没有包括平面化层的实施例中，底电极116直接构图到焊接掩模的顶面上。此外，在例如图8所示的包括平面化层的实施例中，底电极116直接构图到平面化层的顶面上。底电极116表示有机光电二极管阵列62的制作期间用来形成检测器像素的单层构图，由此降低制造成本和复杂度。
[0077]在框168，有机光电二极管材料122施加到底电极116以及安装基板(在没有焊接掩模或平面化层的实施例中)、焊接层(在没有平面化层的实施例中)或者平面化层的外露部分。在一些实施例中，可选电子阻挡层在设置有机光电二极管材料122的步骤之前设置在底电极116上。为了防止冲失，在其上涂敷有机光电二极管材料122之前，电子阻抗层可通过热方式或通过辐射进行交联。交联过程可设计成在聚合物材料用作柔性基板84时，防止基板变形或装置损坏。备选地，可选电子阻抗层可由正交溶剂(orthogonal solvent)、即不会分解光电二极管材料122的材料的溶剂来覆盖。
[0078]按照各个实施例，有机光电二极管材料122可使用溶液涂层或薄膜蒸发过程来涂敷到柔性基板84 (或者被使用时的电子阻抗层)上。接着光电二极管材料122的溶液涂层，透明顶电极126在框172溅射沉积到有机光电二极管材料122的表面。在一个实施例中，透明顶电极126作为覆盖有机光电材料122的顶面128的未构图连续层来形成。
[0079]在可选框174 (以虚线示出)，势垒层124在有机光电二极管材料122上形成。在势垒层124在设置透明顶电极126的步骤之前设置在光电二极管材料122上的实施例中，阴极126通过溅射或者任何其它适当方法直接设置在势垒层124上。
[0080]闪烁器阵列54然后在框176光耦合到透明顶电极126。按照各个实施例，闪烁器阵列54可采取透明顶电极126上设置的丝网或薄膜形式而存在。在闪烁器材料扩散在聚合物膜中的情况下，闪烁器阵列54可经由压敏粘合剂附连到透明顶电极126。产品电子器件然后可使用焊盘或TAB接合技术来接合到检测器组合件56，并且组装到产品外壳中。
[0081]在安装基板是电路板或柔性基板的实施例中，安装基板可在可选框178(以虚线示出)安装到ASIC，使得安装基板的电连接电耦合到ASIC的电连接。
[0082]在某些应用中，有机光电二极管材料的性能特性可能不合乎需要。例如，有机光电二极管材料可能没有呈现对CT系统所预期的预期时间、谱或线性度特性。相应地，在本发明的一些实施例中，跨越图5的检测器组合件56的整个宽度的连续光电二极管柔性基板可采用例如图12所示的检测器组合件180来替代，其包括有机光电二极管检测器模块和常规刚性硅检测器模块的组合，如以下所述。
[0083]如图12所示，检测器组合件180使用一个或多个柔性检测器子组合件182和一个或多个刚性光电二极管检测器子组合件184的组合来制作。在一个实施例中，检测器组合件180的中心部分186是常规刚性CT检测器基板188，其包括由刚性半导体材料、例如硅所形成的光电二极管组合件。按照各个实施例，检测器组合件180的第一和第二侧检测器部分190、192包括有机光电二极管材料，并且可按照与针对检测器组合件部分94(图6)、检测器组合件部分132 (图7)、检测器组合件部分136 (图8)或者检测器组合件部分144 (图9)所述的相似方式来制作。在一个示范实施例中，第一和第二侧检测器部分190、192包括直接沉积在柔性基板84上的有机光电二极管阵列62。闪烁器阵列54然后定位在有机光电二极管阵列62和刚性检测器基板188的相应顶面194、196顶上。
[0084]虽然图12示出包括在中心刚性光电二极管检测器子组合件的两个柔性检测器子组合件的检测器组合件180，但是本领域的技术人员将会知道，检测器组合件180可基于各种设计规范、使用柔性和刚性检测器子组合件的备选组合来设置。例如，在图13所示的一个备选实施例中，检测器组合件198包括多个单独独立柔性检测器模块200和多个单独独立刚性检测器模块202，其中各柔性检测器模块200具有闪烁器组、有机光电二极管阵列以及与针对图6-10所述的实施例的任一个相似的对应读出电子器件。在一示范实施例中，各刚性检测器模块202是常规CT检测器模块，其包括具有闪烁器组、背光刚性硅光电二极管阵列、连接中介层和ASIC(具有焊接掩模层和其上形成的焊料块接合片)的由顶至下设置的多层叠层。虽然模块200、202在图13中按照交替图案示出，但是按照各个实施例，模块200,202可按照任何数量的备选图案来设置。
[0085]有益地，本发明的实施例采用溶液涂敷有机光电二极管完全或部分取代检测器组合件中通常使用的刚性硅光电二极管晶圆。溶液涂敷有机光电二极管的使用实现检测器组合件的光电二极管层直接沉积到包括ASIC或电路板的多种低成本安装基板上。
[0086]现在参照图14，包裹/行李检验系统500包括可旋转扫描架502，其中具有开口504，包裹或行李件可通过其中。可旋转扫描架502包含高频电磁能量源506以及具有由与图4所示相似的闪烁器单元所组成的闪烁器阵列的检测器组合件508。还提供传送系统510，它包括传送带512，其由结构514支承以自动连续地使包裹或行李件516通过开口504，以便进行扫描。对象516由传送带512经过开口 504馈送，然后获取成像数据，以及传送带512以可控和连续的方式从开口 504取下包裹516。因此，邮政检验人员、行李搬运人员和其它安全人员可通过无创方式来检查包裹516的内含物中的炸药、刀、枪支、违禁品坐寸ο
[0087]本领域的技术人员会理解，本发明的实施例可与其上存储了计算机程序的计算机可读存储介质进行接口并且由其控制。计算机可读存储介质包括多个组件，例如一个或多个电子组件、硬件组件和/或计算机软件组件。这些组件可包括一个或多个计算机可读存储介质，其一般存储诸如软件、固件和/或汇编语言之类的指令，以用于执行序列的一个或多个实现或实施例的一个或多个部分。这些计算机可读存储介质一般是非暂时和/或有形的。这种计算机可读存储介质的示例包括计算机和/或存储装置的可记录数据存储介质。计算机可读存储介质可采用例如磁、电、光、生物和/或原子数据存储介质的一个或多个。此外，这类介质可采取例如软盘、磁带、⑶-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器和/或电子存储器的形式。未列示的其它形式的非暂时和/或有形计算机可读存储介质可与本发明的实施例配合使用。
[0088]在系统的一个实现中，能够组合或分离多个这类组件。此外，这类组件可以是采用多种编程语言的任一种来编写或实现的一组和/或一系列计算机指令，这是本领域的技术人员会理解的。另外，例如载波等的其它形式的计算机可读介质可用于体现表示指令序列的计算机数据信号，指令序列在由一个或多个计算机运行时使一个或多个计算机执行序列的一个或多个实现或实施例的一个或多个部分。
[0089]因此，按照一个实施例，一种X射线检测器组合件包括具有多个电触点的安装基板，该安装基板包括集成电路和电路板其中之一。X射线检测器组合件还包括安装基板顶面的第一部分上构图的第一电极，其中第一电极电耦合到多个电触点。有机光电二极管层在第一电极顶上形成，并且具有电连接到第一电极的底面。第二电极耦合到有机光电二极管层的顶面，以及闪烁器耦合到第二电极。
[0090]按照本发明的另一个实施例，一种制造计算机断层扫描(CT)系统的X射线检测器组合件的方法包括提供安装基板，该安装基板包括专用集成电路(ASIC)和电路板其中之一。该方法还包括在安装基板的顶面的第一部分对底电极构图，使得底电极电耦合到安装基板的电连接。此外，该方法包括采用有机光电二极管溶液来涂敷底电极，在有机光电二极管溶液上设置顶电极，并且将闪烁器阵列光学耦合到顶电极。
[0091]按照又一个实施例，计算机断层扫描(CT)检测器组合件包括具有刚性半导体光电二极管基板的第一检测器子组合件以及耦合到第一检测器组合件的第二检测器子组合件。第二检测器子组合件包括:柔性基板层，具有经过其厚度所形成的多个导电通孔；第一电极，具有耦合到多个导电通孔的底面；以及有机光电二极管层，具有耦合到第一电极的顶面的底面。第二检测器子组合件还包括:第二电极，具有耦合到有机光电二极管层的顶面的底面；以及闪烁器阵列，耦合到第二电极的顶面。
[0092]本书面描述使用示例来公开本发明，其中包括最佳模式，以及还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意在落入权利要求书的范围



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【权利要求】
1.一种X射线检测器组合件，包括: 安装基板，包括多个电触点，所述安装基板包括集成电路和电路板其中之一； 在所述安装基板顶面的第一部分上构图的第一电极，其中所述第一电极电耦合到所述多个电触点； 有机光电二极管层，在所述第一电极顶上形成，并且具有电连接到所述第一电极的底面； 第二电极，耦合到所述有机光电二极管层的顶面；以及 闪烁器，耦合到所述第二电极。
2.如权利要求1所述的X射线检测器组合件，还包括所述安装基板与所述有机光电二极管层之间的平面化层，所述平面化层包括聚酰亚胺、丙烯酸酯和硅其中之一。
3.如权利要求1所述的X射线检测器组合件，还包括设置在所述安装基板与所述有机光电二极管层之间的焊接掩模层。
4.如权利要求1所述的X射线检测器组合件，其中，所述安装基板包括FR-4基板。
5.如权利要求4所述的X射线检测器组合件，还包括耦合到所述安装基板的底面的专用集成电路(ASIC)。
6.如权利要求1所述的X射线检测器组合件，其中，所述安装基板包括ASIC。
7.如权利要求1所述的X射线检测器组合件，其中，所述顶电极包括透明未构图层。
8.如权利要求1所述的X射线检测器组合件，其中，所述有机光电二极管层包括施主材料和受主材料； 其中所述施主材料包括低带隙聚合物；以及 所述受主材料包括富勒烯材料。
9.如权利要求8所述的X射线检测器组合件，其中，所述施主材料具有大于或等于4.9eV的最高占据分子轨道(HOMO)。
10.如权利要求8所述的X射线检测器组合件，其中，所述富勒烯材料包括苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)。
【文档编号】A61B6/03GK104414674SQ201410433906
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】A.J.库图尔, M.谢普肯斯, A.伊赫勒夫 申请人:通用电气公司