本发明一般涉及医疗射线照相成像系统的领域，以及更具体来说，涉及数字射线照相(dr)x射线检测器(有时称作平板检测器(fpd))，以及制作平板检测器的方法。
背景技术：
投影射线照相中使用的固态基于电离辐射的检测器通常要求直接或间接转换图像传感器。例如使用硒所制作的直接转换图像传感器直接捕获光电导材料中的x射线，以便在像素阵列中产生电信号。例如使用非晶硅(a-si)和互补金属氧化物半导体(cmos)所制作的间接传感器使用闪烁材料将x射线转换成像素阵列中的可见光。为了制作大面积平板检测器，较小平面矩形传感器阵列可按照m×n二维布置拼接在一起，以形成更大平板。因此，对特定成像应用而言这类较小图像传感器拼贴的准确对齐和组装可能是所期望的。本公开发明的实施例旨在提供有利地组装多个图像传感器拼贴的简单优良方法。
以上论述只是为了一般背景信息来提供，而不是意在用作帮助确定要求保护主题的范围。
技术实现要素：
传感器拼贴阵列可使用包括粘合剂的顺应膜来附连到衬底。顺应膜的厚度根据传感器拼贴的厚度来改变，使得传感器拼贴的向外侧是共面的。
在一个实施例中，成像装置可具有传感器拼贴阵列，其在传感器拼贴的底侧附连到衬底。薄片设置在传感器拼贴阵列与衬底之间，薄片由可压缩顺应材料所制成。粘合剂还在薄片的两侧设置在传感器拼贴阵列与衬底之间。
在另一个实施例中，一种制作拼接的传感器阵列的方法包括提供基本上平坦表面，使用平坦表面来对齐多个传感器拼贴，将顺应膜放置于衬底上(在其之间使用粘合剂)，将顺应膜压靠多个传感器拼贴的背面(包括其之间的粘合剂)，并且去除平坦表面以释放拼接的传感器阵列和衬底(具有在其之间粘附的顺应膜)。
在另一个实施例中，一种设备包括光敏拼贴阵列以及面向拼贴底面的衬底。顺应膜放置在阵列与衬底之间，其中膜包括粘合剂。与衬底和拼贴的第二个之间的膜相比，顺应膜的厚度在衬底和拼贴的第一个之间是不同的。传感器拼贴的顶面是共面的。
以上概括描述不是意味着描述其元件不是可互换的单独独立实施例。实际上，描述为与具体实施例相关的元件的许多能够与其他所述实施例的元件共同使用并且可能互换。在本发明的范围之内可进行许多变更和修改，而没有背离其精神，并且本发明包括全部这类修改。以下附图意在既不是按照针对关于相对大小、角关系、相对位置或定时关系的任何准确比例所绘制，也不是按照针对关于所要求实现的可互换性、置换或表示的任何组合关系所绘制。
本发明的这个概述仅意在按照一个或多个说明性实施例来提供本文所公开主题的简述，而不是用作解释权利要求书或者限定或限制仅由所附权利要求书来限定的本发明的范围的指南。提供本概述以便以简化形式介绍概念的说明性选择，其在下面在详细描述中进一步描述。本概述不是要确定要求保护主题的关键特征或必不可少特征，也不是要用于帮助确定要求保护主题的范围。要求保护主题并不局限于解决背景中所述的任何或全部缺点的实现方式。
附图说明
为了能够理解本发明的特征的方式，本发明的详细描述可通过参照某些实施例进行，其中一部分在附图中示出。但是，要注意，附图仅示出本发明的某些实施例，因此不应被认为对其范围的限制，因为本发明的范围包含其他同样有效的实施例。附图不一定按照比例绘制，重点一般在于示出本发明的某些实施例的特征。附图中，相似的标号用于在各个视图中通篇表示相似的部分。因此，为了进一步了解本发明，能够结合附图来参照以下详细描述，在附图中：
图1是示出使用dr检测器的示范射线照相成像系统的示意图；
图2是具有对齐取向的多个管芯的示范m×n二维布置的简图；
图3a是示出示范拼接的图像传感器组合件中的多个管芯的侧视图；
图3b是示出图3a的示范拼接的图像传感器组合件中的多个管芯的顶视图；
图4是具有对齐取向的多个管芯的另一个示范m×n二维布置的简图；
图5是使用具有玻璃平层和对齐标记的m×n二维布置中的二个管芯的示范拼接的图像传感器组合件的分解等距视图；
图6是制作图3a-3b和图5的拼接的图像传感器组合件的示范方法的流程图；
图7是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的步骤的侧视图；
图8是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；
图9是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；
图10是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；
图11是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；
图12是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；
图13是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；
图14是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图；以及
图15是示出制作示范拼接的图像传感器组合件的示范方法的另一个步骤的侧视图。
图16a-16b是示出施加到传感器拼贴的压力方向以及由此引起的传感器拼贴中的典型偏转的透视图。
具体实施方式
一个示范投影x射线系统100的示意图在图1中示出。系统100可以是静止固定检查室系统或者移动x射线成像系统。x射线源112和dr检测器114可以是可旋转系统(例如，机架(gantry)驱动系统、c型臂或台架系统)的组成部分。检测器114与x射线源112直径相对地定位，以及被检查对象110定位在其之间，由此x射线104穿过对象110，并且通过检测器114中的成像元件或像素的二维阵列来被检测。在将对象110保持在源112和检测器114的旋转轴的同时，沿箭头102所指示的任一个方向的源112和检测器114组件的旋转可用来实现x射线成像系统100中的锥形束计算机断层扫描(cbct)和3-d图像重构应用，例如在医疗和牙科应用中。x射线发生器116使x射线源112发射x射线辐射104的脉冲之一或系列，该发射可随着使用检测器控制电路118对检测器114的激活来被控制和同步。刚描述的x射线系统100组件的操作和控制可集中在计算机系统106中。本文中将更详细描述示范dr检测器114和其中的图像传感器组合件115(如图1所示)。可改变如图1所示的x射线系统100组件的取向。被检查对象110可以是人类或动物患者或者另一个对象，并且可能躺在检查台上、站立、端坐或者沿另外某个适当取向相对源112和检测器114来定位。
图2是如本发明的图像传感器组合件115(图1)的一个或多个所公开实施例中使用的图像传感器拼贴201-204的m×n阵列200的简图。传感器拼贴201-204的每个是基本上平面的，并且在形状上一般是矩形的，如这里所示。传感器拼贴201-204的每个可说成是具有主表面(本文中称作顶面或传感器侧)以及与顶面相对的主表面(本文中称作底面或背面)。在图2的示例实施例中，m＝2并且n＝2，但是其他实施例是可能的，并且在本文中被认为是备选实施例，由此m和n是具有相同或不同值的自然数(即，正整数1、2、3…)，其中m或n的至少一个必须大于1。传感器拼贴201-204在本文中又可单独称作“管芯”或者多个一起称作“管芯”，因为传感器管芯通常从较大片的薄膜晶体管(tft)玻璃或硅晶圆被准确地切割或“切块”。多个管芯需要如图2的箭头208所指示沿x、y和θ-z(θz)轴相互对齐。通过相邻管芯之间的箭头206所指示的间隙意在随着管芯最终定位而最小化，并且可包括像素的宽度(或长度)的大约一半的距离，其中像素宽度(或长度)可通过参照在管芯201-204其中之一或全部之上所形成的一个或多个像素，例如通过参照平均像素宽度(或长度)、像素的所设计宽度(或长度)、或者可以是平均长度或宽度的像素的平均尺寸，来定义和测量。对齐按照如下方式来实现：使得否则可能出现在检测器114所捕获的射线照相图像中的管芯之间的“静区(deadzone)”像素的数量最小化。管芯之间的整数数量的静区像素是所期望的，其中一(1)像素宽度静区是优选的。管芯之间的这种对齐通常可控制为大约1/10(0.1)像素的容差。达到这个准确性的对齐可以是产生无伪影投影射线照相图像所必需的。
管芯201-204上的电气触点或接合焊盘210设置成与各管芯201-204的一个边缘相邻。这实现本领域的技术人员已知为3侧可对接配置的方面。虽然图2中示出四管芯的布置，但是本发明并不局限于四管芯，因为附加管芯能够沿x方向来对齐，从而保持3侧可对接配置。
图3a和图3b分别示出本发明的图像传感器组合件115的一个实施例的侧视图和顶视图。在图像传感器阵列200(图2)的对齐之后，刚性衬底302使用顺应层、支承、薄片或膜306与管芯200的m×n布置配合。具有模拟和/或数字检测器电子器件的印刷电路板(pcb)308、309能够分别使用粘合剂508、509(图5)来添加到衬底302，并且电连接到图像传感器布置200作为图像传感器组合件115的整体部分。图像传感器拼贴201-204与pcb308、309之间的电气触点可包括引线接合310、穿过柔性电路接合的各向异性导电膜(acf)或者其他适当电气触点部件和方法。从图3b的页面向外的管芯201-204的主表面是传感器拼贴201-204的顶侧或者顶面，其背向衬底302。顶面或传感器侧一般由成像系统100的操作员在使用dr检测器114的检查期间定位成面向x射线源。在图3a和图3b的侧视图和顶视图中分别示出管芯201、202、203和204的顶面311、312、313和314。
为了简洁起见和易于理解本发明的细节，二个管芯201、202、如图4所示的m×n配置400(其中m＝1并且n＝2)将在本文中作为制作图像传感器组合件115中使用的示范实施例来描述。各种大小的其他m×n配置被认为落入所附权利要求书和以下描述的范围之内。
图5示出如上所述用于本发明中的组件的分解等距视图。还在图5中示出的是如本文所述在管芯对齐过程期间所使用的玻璃平层502。玻璃平层502是平面刚性装置，其在其平坦顶面(其面向各管芯201、202的传感器侧)上具有多个对齐标记504(图5的示例中六个标记)。玻璃平层502还包括多个贯穿其所形成的孔506，其与管芯的每个对应。在一个实施例中，孔506之一对应于管芯201、202的每个。如本文所述，孔506用来使用与孔506相关联的真空(抽吸)源将管芯201、202固定到玻璃平层，使得孔506充当真空源的通道。顺应膜306可具有贯穿其所形成的穿孔307，与其中施加的粘合剂1108(图11)的图案309对应，如下面将说明。
图6是制作本发明的多个实施例的示范方法的流程图。将参照图7-15更详细说明图6所示的步骤。现在将针对图7来描述步骤602-606。在步骤602，管芯201被选择并且放置于玻璃平层502上，对齐夹具其上具有对齐标记504，以将管芯201与其对齐。保护层(未示出)可在本文所述过程之前或期间施加到管芯201的至少传感器侧，其可在以后如所期望地被去除。
在这个示例中，为了将管芯201放置于玻璃平层502，管芯201首先相对转移板702(其具有贯穿其所形成的至少一个孔703)来保持，由此将真空源710施加到孔703以相对板702保持管芯201，同时将管芯201移动和定位在玻璃平层502上的对齐标记504的所选对齐标记上方。真空(抽吸)源710与孔703相关联，使得孔703可充当真空的通道。备选地，夹子可用来代替转移板+真空源。机构(未示出)可附连到转移板702，以促进管芯201的移动和定位。在步骤604，视觉相机706和光学器件704可用来经过玻璃平层502对管芯201的特征(例如管芯201的边缘)和所选对齐标记504进行成像。因此，玻璃平层502有利地由足以允许照相装置706用于经过其中进行查看的适当透明材料来制作。光学器件704可以是可调整的，以允许管芯201和所选对齐标记504的任一个或两者的充分聚焦。在步骤606，执行沿x、y、θz方向的管芯201的对齐。
在取得管芯201的最终对齐之后，参照图8和步骤608，真空源810施加到玻璃平层502中的孔506的底部，以相对玻璃平层502的顶面接合管芯201。然后去除对转移板702的真空710，以将转移板702与管芯201脱离，从而使管芯201保持为相对玻璃平层502固定。在判定步骤610，参照图9-10，第二管芯202然后根据需要使用玻璃平层502上的所选对齐标记504与第一管芯201相邻地或对接地对齐。第二管芯202使用与用来对齐第一管芯201相同的过程步骤602-608来对齐，如上所述。在第二管芯202的对齐之后，返回到判定步骤610，参照图9-10，第三和/或附加管芯根据需要则可根据需要使用玻璃平层502上的所选对齐标记504与第一或第二管芯201、202相邻地或对接地对齐，以形成玻璃平层502上的管芯1000的完整对齐布置。第三和/或附加管芯可使用与用来对齐第一和第二管芯201、202相同的过程步骤602-608来对齐。由于主要因厚度、消退(runout)和楔引起的管芯-管芯变化，管芯201、202和任何附加管芯的背面(即，背向玻璃平层502的表面)可能不是共面的。作为示例，200mm直径硅晶圆(其被切割以制作本文所述的管芯201、202)可跨其直径具有大至0.050mm的厚度和平整度变化。因此期望衬底与多个管芯201、202的附连(如本文将说明)通过使用如本文所述的顺应膜306来允许厚度的这些变化。
在期望数量的管芯201、202如本文所述对齐到玻璃平层502之后，判定步骤610之后可接着步骤612和620，参照图11，其中顺应膜306(其具有贯穿其所形成的多个穿孔307)定位在衬底302的一个表面。面向衬底302的表面的顺应膜306的表面1104可制作成具有或者以后可处理成提供比其相对侧1106更高的摩擦系数，以促进与衬底302的表面的更胶粘接合。背离衬底302的顺应膜306的相对表面1106也可以具有用于相对管芯201、202(图12)的更好重新定位能力的较低胶粘或者完全没有胶粘。在步骤620，粘性、高胶粘的粘合剂1108使用点胶机1110(其将粘合剂1108至少放入穿孔307中)来分配到顺应膜306的穿孔307中，使得粘合剂1108至少接触到衬底302的表面，如图11所示。粘合剂1108根据需要可以是uv、热或室温固化粘合剂。在一个实施例中，粘合剂1108是具有快速固化时间的uv固化粘合剂，并且还在固化操作期间使衬底与管芯之间的应变和应力为最小(图12)。在一个实施例中，可选择顺应膜306，与粘合剂经uv固化之后的粘性粘合剂1108相比，其具有显著更低的硬度和弹性模数。一个示范顺应膜由3m公司(st.paul,mn)以vhb4914的名称来制造和销售，其为0.100mm厚，其中弹性模数ef＝0.6mpa。也能够使用更大厚度的顺应膜，从而允许更大管芯-管芯平整度或厚度变化。示范粘性粘合剂1108由dymaxcorporation(torrington,ct)以op-61的名称来制造和销售，其是uv固化类型粘合剂，其中固化弹性模数ev＝16000mpa以及粘度为160000cp。这个特定粘合剂具有在0.4％的低收缩率以及在每℃每百万之43的低热膨胀系数。本文所述的顺应膜306和粘合剂1108性质足以取得拼接的图像传感器组合件115的热和长期稳定性。
参照图12和步骤622，衬底302和顺应膜306(其具有本文所分配的粘性粘合剂1108)被反转并且压靠管芯1000的对齐布置，其中穿孔307中的粘合剂1108接触管芯201、202的背面。在一个实施例中，使用固化粘合剂，可在步骤624执行固化过程。在这个实施例中，衬底可选地可对uv光是透明的。在一个实施例中，可使用uv固化粘合剂，并且固化源1202、例如紫外(uv)光可在步骤624的固化过程中使用。在一个实施例中，可使用不同粘合剂，其中不要求独立固化步骤。在衬底302粘附到管芯1000的对齐布置完成之后，施加到孔506的真空源810关断，以及参照图13和步骤626，从玻璃平层502去除拼接的传感器1300。在这点上，管芯201、202、顶面311、312分别是共面的，这在拼贴缝1302是特别关键的，使得取得充分图像锐度和均匀度。顺应膜306在衬底302与管芯201之间，与其在衬底302与管芯202之间的厚度相比，被压缩到的较小厚度1304。这归因于在管芯201、202压靠顺应膜306时管芯201、202的厚度的变化(管芯201更厚)。
在期望数量的管芯201、202如本文所述对齐到玻璃平层502之后，判定步骤610之后备选地可接着步骤612和616，参照图11，其中顺应膜306(具有贯穿其所形成的多个穿孔307)定位于并且粘附到衬底302的一个表面。虽然未示出，但是没有穿孔的备选顺应膜可定位和粘附于衬底302的一个表面。具有或者没有穿孔的顺应膜306可被涂敷、处理、分层、灌注，其中粘合剂在其主表面之一或两者上。备选地，顺应膜306可以不用于本文所述的方法中，而是仅粘合剂可以放置在衬底与管芯201、202之间。本文所述的粘合剂根据需要可以是uv、热或室温固化粘合剂。在一个实施例中，粘合剂是具有快速固化时间的uv固化粘合剂，并且还在固化操作期间使衬底与管芯之间的应变和应力为最小(图12)。
参照图12和步骤618，如本文所述具有或者没有穿孔、其上具有粘合剂的衬底302和顺应膜306被反转并且压靠管芯1000的对齐布置。在使用固化粘合剂的一个实施例中，粘合顺应膜306接触管芯201、202的背面，并且可执行固化过程。在一个实施例中，可使用uv固化粘合剂，并且固化源1202、例如紫外(uv)光可在固化过程中使用。在一个实施例中，可使用不同粘合剂，其中不要求独立固化步骤。在衬底302粘附到管芯1000的对齐布置完成之后，施加到孔506的真空源810可关断，以及参照图13和步骤626，从玻璃平层502去除拼接的传感器1300。在这点上，管芯201、202、顶面311、312分别是共面的，这在拼贴缝1302是特别关键的，使得取得充分图像锐度和均匀度。具有或没有穿孔的顺应膜306在衬底302与管芯201之间，与其在衬底302与管芯202之间的厚度相比，被压缩到较小厚度1304。这归因于在管芯201、202压靠顺应膜306时管芯201、202的厚度的变化(管芯201更厚)。
在步骤626完成之后，参照图14，相应pcb308、309能够分别使用粘合剂508、509、压敏粘合剂(psa)、紧固件或其他部件来附连到衬底302。参照图15，pcb308、309与管芯201、202之间的电连接可使用引线接合310或者如本文所述的其他部件来形成。在使用间接转换图像传感器的实施例中，供用作x射线波长转换器的闪烁器1506可施加到拼接的传感器201、202的顶面，以形成图像传感器组合件115。闪烁器1506施加到拼接的传感器201、202能够经由压力、光学耦合粘合剂(oca)附连、或者类似光学耦合凝胶或粘合剂来执行。
执行有限元素分析(fea)模拟，以测量相对拼接的传感器组合件附连闪烁器的效果，其中具有和没有顺应膜306。对于这个模拟，0.5mpa的均匀压力1601施加到两种管芯201、202之上。图16a示出，当只有粘性粘合剂附于管芯201与衬底302之间时，沿z方向1603的管芯201、202的所测量峰-峰变形1605的表示，即，从沿x-y平面的平面形状的偏离。图16b示出，当粘性粘合剂1108和顺应膜306均附于管芯201、202与衬底302之间时，沿z方向1603的管芯201、202的所测量变形1607的表示。对于仅具有粘性粘合剂1108的情况，最大变形1605测量为0.325mm，以及对具有粘性粘合剂1108和顺应膜306的情况，变形1607测量为0.015mm。因此，当使用顺应膜306时，变形显著减少，超过20倍(20x)。这将产生优良闪烁器附连和成像性能。
本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且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，以及执行任何所结合方法。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他示例。如果这类其他示例具有没有与权利要求的文字语言不同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。