用于电磁射线的成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电磁射线的成像装置，尤其是用于伦琴和/或伽马射线，其中，该装置包括一定数量的检测元件、一定数量的读取电路板和基础电路板。
【背景技术】
[0002]在医疗技术的伦琴诊断装置领域，对于成像的医疗设备的采集的说服力以及与其相关地最后也对于诊断的可能性来说开发高分辨率的射线检测器意义重大。
[0003]在此，存在高的空间分辨率能力的优点的同时，对于许多医学应用来说对于不同的射线能量的好的分辨率也是值得期待的，例如能够获取不同的组织结构，该些组织结构的吸收能力取决于入射的射线的能量谱。为了在尽可能高的分辨率时对于病人采用尽可能低的辐射剂量，此外在相关的光谱范围之中的高的射线灵敏度越来越重要。
[0004]在其中入射的射线通过核素材料来首先转化为低能量的射线并且将其接下来由光子加以检测的间接的检测器在这种意义上通常具有较为低效的空间分辨率。
[0005]鉴于此背景，直接转换的检测器示出了一种替代方案。在直接转换的检测器之中所入射的射线在精细的半导体层之中生成多个波段转换，其中，变得自由的电子能够在单个的电极处加以量取，该单个的电极安装在与射线相对的半导体的侧之上。
[0006]在此，每个电极相应于一个图像点并且其中能够与读取电子装置例如ASIC相接触，该ASIC在电路板之上与半导体层平行地加以布置。在此，该接触能够例如焊接或者通过导电的粘结材料来实现。该读取电路板能够在其侧之上用于改善在基础电路板之上的安装的稳定性，通过该稳定性的改善也能够转发源自读取电路板的单个的信号。在此，该读取电路板的电子装置能够与基础电路板相互接线。
[0007]在此，在半导体处的电极和读取电路板之间应用焊接接触时应当注意普通的焊料由于通常相对高的熔点而会损坏半导体材料，例如在其晶体结构方面，这能够负面地影响分辨率。在US 6 933 505 B2之中给出了一种焊接接触，针对该焊接接触基本上使用了锡和铋作为焊料，从而应当实现为138 °C的较低的熔点。
[0008]此外，还应当考虑该读取电路板通常作为晶圆例如由硅来制成，在该晶圆之上相应的电子单侧地加以结构化，然而，该基础电路板应当接触对面的侧。较近的布线在此具有以下结果，即并非整个的读取电路板都能够在读取电子装置的侧之上由直接转换的半导体材料来加以覆盖，而是在那必须为金属丝留有空白。在这些位置处该检测器丧失了其分辨率，这将使得该结构越大与之关联的平面检测器具有更高的分辨率而变得更为困难，因为在此单个的半导体检测元件的尺寸必须加以放大。
[0009]在DE 10 2008 050 838 A1之中提及了一种具有射线检测器元件、分析电子装置和共同的支撑基底的检测器模块，其分层地分别借助于低温焊接来加以焊接。然而，该装置仍然未解决上面所提及的问题。
【发明内容】
[0010]本发明基于以下任务，即用于电磁射线的成像装置，尤其用于伦琴和/或伽马射线，其在覆盖范围上允许尽可能高的空间分辨率，其中也将致力于高的频谱分辨率以及尽可能不仅在相关的光谱范围内的高的射线分辨率。
[0011]依据本发明将通过用于电磁射线的成像装置尤其用于伦琴和/或伽马射线来解决该任务，该装置包括由多个检测元件、多个读取电路板和基础电路板所组成的叠片结构，其中，该检测元件或者每个检测元件分别与读取电路板通过多个第一焊接接触而电接触，其中，该读取电路板或者每个读取电路板具有多个通孔接触，并且其中，该读取电路板或者每个读取电路板与该基础电路板通过所述多个第二焊接接触而电接触。
[0012]在此，检测元件能够理解为一种装置，其能够根据入射的电磁射线来生成电信号。特别地，该检测元件或者每个检测元件在此能够将入射的射线在无核素的情况下直接转换为电信号。特别地，其中该检测元件能够具有基本上平面的几何形状并且特别地其中该些信号能够输出至与射线入射相反的侧之上，其中，优选地能够根据空间的分布和该些信号的强度来得出关于所入射的射线的相应的属性的结论。
[0013]在此，读取电路板能够理解为一种电路板，在该电路板之上布置有用于由检测元件所生成的信号的读取电子装置。例如，读取电子装置能够理解为ASIC。该读取电路板自身能够例如由晶圆尤其是娃晶圆来制成。
[0014]在此，优选地，第一焊接接触和第二焊接接触无其他部件地如此地加以设计，使得在所述检测元件和所述读取电路板或者在所述电路电路板和所述基础电路板之间的电连接仅仅通过相应的焊料来实现。
[0015]优选地，对于第一焊接接触和/或第二焊接接触来说适用低温度焊料，其中，所述相应的焊料优选地如此地加以选择，使得在所述成像装置的制造过程之中所出现的最高的熔点对于待接触的部件尤其是对于该检测元件或者每个检测元件来说在其功能性方面不会造成任何损害。特别地，如此地选择所述焊料，从而使得在所述成像装置的制造过程之中首先能够以更高的熔点实现所述焊接接触，从而使得能够在与另外的焊料的后续的接触能够在较低的温度时实现并且由此对于已经实现的焊接接触在其坚固性方面不会对其造成损害。
[0016]在此本发明基于以下考量:
[0017]对于尽可能高的分辨率的关键在于首先是暴露于入射的射线之下的检测元件，其也相应地加以体现。该读取电路板与检测元件通过第一焊接接触而加以接触并且由此能够处理由其所生成的信号，在此尤其是实现了直接的加以转换并且量子计数的检测元件的使用，其实现了特别高的空间分辨率。由此同样实现了在相关的光谱范围内的高的射线灵敏度，而该射线灵敏度在不期望的光谱范围内通过对于该检测元件或者每个检测元件的聪明的选择来相较于基于核素的检测而能够具有明显的优点，在基于核素的检测之中通常还由于周围环境的其余射线的扩散而引起所谓的暗电流。
[0018]在该检测元件或者每个检测元件之中由于入射的射线所生成的信号将由读取电路板转发至上一级的应用，进而继续处理图形信号。为此在成像装置之中设置基础电路板，其此外还能够为叠片结构之中的构架增加稳定性。
[0019]所述读取电路板的从所述检测元件或者每个检测元件接收所生成的信号的读取电子装置在该叠片结构之中与其相对。为了通过所述基础电路板来转发该些信号由此优选地将该基础电路板在所述读取电路板之上与所述读取电子装置相接触。
[0020]这能够通过布线来实现，在该布线之中该读取电子装置的单个的信号通道通过安装在该读取电路板之上的端口与基础电路板上的相应的端口通过金属丝或者线缆加以连接。为此单个的信号通道必要时也能够组装在所述读取电路板之上。
[0021]然而，任何布线均需要在所述读取电路板的与所述检测元件相对的侧之上有相应的连接端。然后，在这样的连接端处所述读取电路板与检测元件不接触，这将能够分化该成像装置的覆盖范围内的均匀的分辨力能力。同样地，从所述读取电路板的侧旁边引至基础电路板的金属丝或者线缆将会增大侧向距离，在该侧向距离之中与检测元件相分层并且能够在所述基础电路板之上相互顺序地相应地接触所述读取电路板。这同样不是值得期待的。
[0022]现在对于该本发明值得惊奇的知识在于从所述读取电路板的一侧的读取电子装置至位于相反的面的基础电路板的连接首先通过穿过所述读取电路板或者每个读取电路板的通孔接触来实现，这些通孔接触分别通过焊接接触与所述基础电路板相接触。
[0023]特别地，在第一焊接接触和第二焊接接触以及通孔接触的布置之中将会考虑制造工艺之中的可能的相互作用，例如由于毛细作用等所引起的。
[0024]优选地，多个通孔接触分别具有穿过所述读取电路板的孔，其内壁内衬有导电的材料。以这样的方式使得这些通孔接触特别简单地加以制造。优选地，在此将铜或者含铜的合金用作导电的材料。根据技术要求的不同然而也能够在读取电路板之中设置不同的设计形式以用于相互平行的通孔接触。
[0025]有目的性地，所述检测元件或者每个检测元件分别具有转换层，在所述转换层之上单侧地涂覆有多个接触引脚，其中，每个接触引脚经由第一焊接接触与相应的读取电路板相接触。在该转换层之中其中入射的电磁射线首先转换为电子-空穴-对，其然后在接触引脚处能够量取为电信号。单个的接触引脚由此相应于相应的图像点。
[0026]对于成像装置的高的空间分辨率来说因此将多个尽可能小的接触引脚尽可能在覆盖范围内设置在转换层之上是有利的，其中，应当注意在转换层之内存在尽可能少的电荷载体(即电子-空穴-对)的横向扩散。由此应当实现即在接触引脚处所生成的信号尽可能唯一地能够与以直接的周围环境在相对的侧之上的转换层所入射的射线量相关联。在此，该转换层的厚度优选地如此加以选择，即使得入射的射线生成足够的电荷载体并且由此生成足够的信号强度，然而期待尽可能少的电荷载体的横向扩散。
[0027]在此当所述转换层或者每个转换层实质上由至少一种半导体材料所制成将是有利的，其中，所述半导体材料或者每种半导体材料有一个组之中提出出来，该组材料有以下化合物所组成:碲化镉、碲化锌、砸化镉、砸化锌、碲化锰、磷化铟、汞(II )碘化物和铊(1、III)溴化物。所提及的半导体材料尤其是在伦琴或者伽马光谱范围之中具有高的有效横截面并且由此具有高的互动概率，这将一方面允许在高的分辨率的同时实现较小的转换层厚度，并且另一方面也能够在上述的光谱范围之内形成高的射线灵敏度。这尤其是在医学应用领域是有优点的，当对于成像方法来说病人会受到尽可能小的辐射剂量。
[0028]在本发明的有利的设计方案之中，用于第一焊接接触的焊料使用出自以下组之中的至少一种材料，该组材料由以下材料所组成:锡-铋、锡-铋-银、锡-铋-铅、锡-铟、铟-银和铟。有鉴于较低的熔点的考虑58Sn42B1、57Sn42Bi lAg和97In3Ag是特别有利的合金，其中，数字表示重量百分比。纯铟作为焊料也是有利的。在另外的合金之中包括在30%至60%之间的锡、铋和铅的成分或者在10%至60%之间的锡和在40%至90%之间的铟也是有利的。所给出的材料作为焊料具有相对较低的熔点，由此在制造工艺之中不必为了接触部件尤其是所述检测元件或者每个检测元件而实施更高的温度，这在那能够负面地引起材料结构的改变并且影响其分辨率能力。这能够通过使用所提及的低温焊料来得以抑制。
[0029]在本发明的另外的优选设计方案之中作为用于第二焊接接触的焊料而使用由以下