CN105628717A

CN105628717A - 光检测器、x射线检测装置和x射线成像设备

Info

Publication number: CN105628717A
Application number: CN201410598148.XA
Authority: CN
Inventors: 孙云峰; 李博; D·M·霍夫曼
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: CN105628717B

Abstract

本发明提供一种光检测器、X射线检测装置和X射线成像设备。所述光检测器包括：基板；第一转换单元，被构造为将入射到第一转换单元的第一光转换为第二光；第二转换单元，被构造为将入射到第二转换单元的第二光转换为电信号，其中，第二转换单元包括接收第二光以将第二光转换为电信号的光电转换区域和从光电转换区域沿第一方向延伸的延伸区域，转换的电信号通过延伸区域从光电转换区域被发送到基板。因此，可以为第二转换单元和基板提供具有足够尺寸的电连接区域。

Description

光检测器、X射线检测装置和X射线成像设备

技术领域

本发明涉及一种光检测器、X射线检测装置和X射线成像设备。

背景技术

X射线成像设备(例如，计算机化断层扫描(CT)设备)通常包括X射线产生装置和X射线检测装置。X射线产生装置产生X射线并将产生的X射线提供到待成像的目标对象(例如，待诊断的患者)。X射线检测装置接收穿过目标对象的X射线并将接收的X射线转换成电信号。此外，X射线成像设备还包括对由X射线检测装置转换的电信号进行处理以得到目标对象的图像的图像处理装置、以及显示得到的图像的显示装置。

X射线检测装置通常包括堆叠设置的将X射线转换成可见光的闪烁体层、将可见光转换为电信号的光电二极管层、以及从光电二极管层接收电信号的基板(例如，印刷电路板(PCB))。X射线检测装置可以因光电二极管层的结构的不同而分为前光型(front-lit)和背光型(back-lit)两种。在前光型X射线检测装置中，光电二极管层的连接端设置在光入射所经过的前表面上，并通过键合引线的方式安装在基板上。在背光型X射线检测装置中，光电二极管层的连接端设置在与光入射所经过的前表面相对的后表面上。

光电二极管层的光电转换区可以被设置成二维分布的像素从而形成多排(例如，16、32、64、128、256)的CT探测器。每个像素接收第二光以将第二光转换为电信号，并通过在光电转换区域和延伸区域的布线把每个像素的电信号连接到延伸区域的连接端焊盘。再经引线连接到基板上。

随着检测器的排数的增加，用于将光电二极管层电连接到基板的引线数增加，并因此需要光电二极管层上设置更多的用于引线键合的焊盘。然而，问题在于，焊盘需要具有一定的尺寸以保证正常地执行引线键合工艺。因此，焊盘的这样的尺寸要求限制了光电二极管层的排数的增加。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述的和/或其他的问题。因此，本发明的示例性实施例提供了一种可以为转换单元和基板提供具有足够尺寸的电连接区域的光检测器和X射线检测装置以及包括该X射线检测装置的X射线成像设备。

根据示例性实施例，一种光检测器包括：基板；第一转换单元，被构造为将入射到第一转换单元的第一光转换为第二光；第二转换单元，被构造为将入射到第二转换单元的第二光转换为电信号，其中，第二转换单元包括接收第二光以将第二光转换为电信号的光电转换区域和从光电转换区域沿第一方向延伸的延伸区域，转换的电信号通过延伸区域从光电转换区域被发送到基板。

根据另一示例性实施例，一种X射线检测装置包括：如上所述的光检测器，所述光检测器接收作为第一光的X射线并将接收的X射线转换为电信号。

根据另一示例性实施例，一种X射线成像设备包括：X射线产生装置，被构造为产生X射线并将产生的X射线提供到待成像的目标对象；如上所述的X射线检测装置，所述X射线检测装置接收穿过目标对象的X射线并将接收的X射线转换成电信号。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是示意性示出根据示例性实施例的光检测器的剖视图；

图2是示意性示出根据示例性实施例的光检测器的俯视图；

图3是示意性示出根据另一示例性实施例的光检测器的俯视图；

图4是示意性示出根据另一示例性实施例的光检测器的俯视图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1是示意性示出根据示例性实施例的光检测器的剖视图，图2是示意性示出根据示例性实施例的光检测器的俯视图。

如图1和图2中所示，光检测器可以包括第一转换单元100、第二转换单元300和基板500。

第一转换单元100可以将入射到第一转换单元100的第一光转换为第二光。在一个示例性实施例中，第一光可以是X射线。例如，第一光可以是由计算机化断层扫描(CT)设备的X射线产生器产生的X射线。在该示例性实施例中，第一转换单元100可以包括可以将入射的X射线转换为作为第二光的可见光的闪烁体。

第二转换单元300可以将入射到第二转换单元300的第二光转换为电信号。如图1和图2中所示，第二转换单元300可以包括接收第二光以将第二光转换为电信号的光电转换区域310、以及从光电转换区域310沿第一方向延伸的延伸区域330。转换的电信号可以通过延伸区域330从光电转换区域310被发送到基板500。

具体地讲，光电转换区域310可以与第一转换单元100对应，从而接收由第一转换单元100转换的第二光。例如，光电转换区域310可以与第一转换单元100叠置。延伸区域330可以从光电转换区域310延伸，从而不与第一转换单元100叠置。光电转换区域310和延伸区域330可以一体化形成。例如，光电转换区域310和延伸区域330可以分别为一个半导体基底(例如，硅基底)的中心区域和外围区域。例如，可以通过对一个半导体基底进行蚀刻或切割以形成包括光电转换区域从光电转换区域延伸的延伸区域。

虽然在图中将延伸区域示出为从光电转换区域的两侧延伸，但是示例性实施例不限于此，例如，可以仅设置从光电转换区域的一侧延伸的延伸区域。

在一个示例性实施例中，第二转换单元300可以包括设置在光电转换区域310中的光电转换元件(未示出)、设置在延伸区域330中并被电连接到基板500的第一连接端331、以及电连接在光电转换元件和第一连接端331之间的布线333。光电转换元件可以包括光电二极管、电荷耦合器件和/或互补金属氧化物半导体器件。可以在半导体制造工艺中在作为半导体基底的光电转换区域310和延伸区域330中形成光电转换元件、第一连接端331和布线333。例如，可以一体化地形成第一连接端331和布线333。第一连接端331可以被形成为焊盘。虽然在图1中仅示出了延伸区域330中的布线333，但是示例性实施例不限于此，布线333可以从光电转换区域310延伸到延伸区域330，从而电连接光电转换元件和连接端331，以将由光电转换区310得到的电信号发送至连接端331。

基板500可以为印刷电路板(PCB)。第一转换单元100和第二转换单元300可以堆叠在基板500上。基板500可以包括第二连接端510。第二连接端510可以被形成为焊盘。第二连接端中510可以设置为围绕延伸区域330，如图2中所示。

在一个示例性实施例中，光检测器可以包括连接在延伸区域330和基板500之间(例如，连接在第一连接端331和第二连接端510之间)的键合引线700，从而通过键合引线工艺来将第二转换单元300安装在基板500上。

此外，虽然没有示出，但是基板500可以包括其他电子元件，例如，模数转换器等。这样的诸如模数转换器的电子元件可以电连接到第二连接端510，从而接收由第二转换单元300转换的电信号，并对接收的电信号进行处理。例如，模数转换器可以接收作为模拟信号的电信号，并对其进行模数转换处理，以得到数字信号并将得到的数字信号提供到外部(例如，图像处理装置)。

根据示例性实施例，可以将第二转换单元的连接端设置在从与第一转换单元对应(叠置)的光电转换区域延伸的延伸区域上，从而可以为第二转换单元的连接端提供具有足够尺寸的设置区域。此外，可以将基板的连接端设置为围绕延伸区域，从而可以为基板的连接端提供具有足够尺寸的设置区域。

图3是示意性示出根据另一示例性实施例的光检测器的俯视图。根据当前的示例性实施例的光检测器的结构可以与前面参照图1至图2描述的光检测器的结构相似，并为了简明起见，省略了对于相同或相应的元件或特征的重复描述。

根据当前的示例性实施例的光检测器可以包括设置在同一基板500上的多个第二转换单元300。多个第二转换单元300可以沿与延伸区域延伸所沿的第一方向不同(例如，垂直)的第二方向排列。例如，多个第二转换单元300可以被并排设置在沿第二方向的行中。设置在同一行中的多个第二转换单元300也可以被一体化形成，例如，可以通过同一个半导体基底形成。例如，可以通过对一个半导体基底进行蚀刻或切割以形成包括彼此连接的光电转换区域和彼此分开的延伸区域。此外，光检测器还可以包括与所述多个第二转换单元300对应的多个第一转换单元100。

如图3中所示，第二转换单元300的延伸区域可以彼此分开。为此，延伸区域可以被形成为具有梯形形状。然而，示例性实施例不限于此，可以根据需要而将延伸区域形成为具有各种不同的形状。例如，在图4中示意性示出根据另一示例性实施例的光检测器的俯视图。如图4中所示，延伸区域330’可以被形成为具有矩形形状。

返回参照图3，基板500的第二连接端510可以被设置为围绕第二转换单元300的延伸区域，从而分别与延伸区域中的第一连接端电连接。例如，第二连接端510中的至少一个可以设置在基板500的在彼此相邻的两个延伸区域之间的区域处。

根据示例性实施例，可以将第二转换单元的连接端设置在从与第一转换单元对应(叠置)的光电转换区域延伸的延伸区域上，从而可以为第二转换单元的连接端提供具有足够尺寸的设置区域。此外，可以将基板的连接端设置为围绕延伸区域，从而可以为基板的连接端提供具有足够尺寸的设置区域。因此，可以在一行中设置更多的第一转换单元和第二转换单元。

上面描述的光检测器可以为接收X射线并将接收的X射线转换为电信号的X射线检测装置。例如，第一转换单元可以将入射的X射线转换为可见光，第二转换单元可以将由第一转换单元转换的可见光转换为电信号，并将转换的电信号通过延伸区域-第一连接端-键合引线-第二连接端的通路发送到基板上的诸如模数转换器的电子元件。

此外，这样的X射线检测装置可以被用于诸如计算机化断层扫描(CT)设备的X射线成像设备。如此，X射线成像设备可以包括产生X射线并将产生的X射线提供到待成像的目标对象(例如，待诊断的患者)的X射线产生装置。X射线检测装置可以接收穿过目标对象的X射线，并可以将接收的X射线转换成电信号。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种光检测器，其特征在于，所述光检测器包括：

基板；

第一转换单元，被构造为将入射到第一转换单元的第一光转换为第二光；

第二转换单元，被构造为将入射到第二转换单元的第二光转换为电信号，

其中，第二转换单元包括接收第二光以将第二光转换为电信号的光电转换区域和从光电转换区域沿第一方向延伸的延伸区域，转换的电信号通过延伸区域从光电转换区域被发送到基板。

2.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，第一光是X射线，第一转换单元包括将X射线转换为作为第二光的可见光的闪烁体。

3.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，第二转换单元包括：

光电转换元件，设置在光电转换区域中；

第一连接端，设置在延伸区域中并被电连接到基板；

布线，电连接在光电转换元件和第一连接端之间。

4.如权利要求3所述的光检测器，其特征在于，光电转换元件包括光电二极管、电荷耦合器件和互补金属氧化物半导体器件中的至少一种。

5.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，所述光检测器包括沿与第一方向不同的第二方向排列的多个第二转换单元。

6.如权利要求5所述的光检测器，其特征在于，所述多个第二转换单元的延伸区域彼此分开。

7.如权利要求6所述的光检测器，其特征在于，基板包括电连接到延伸区域的多个第二连接端，其中，所述多个第二连接端中的至少一个第二连接端设置在基板的在彼此相邻的两个延伸区域之间的区域处。

8.如权利要求6所述的光检测器，其特征在于，基板包括电连接到延伸区域的多个第二连接端，其中，所述多个第二连接端被设置为围绕所述多个第二转换单元的延伸区域。

9.如权利要求1至权利要求8中的任意一项权利要求所述的光检测器，其特征在于，延伸区域具有梯形形状和矩形形状中的至少一种。

10.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，所述光检测器包括：

键合引线，电连接在第二转换单元的延伸区域和基板之间。

11.一种X射线检测装置，其特征在于，所述X射线检测装置包括：

如权利要求1所述的光检测器，所述光检测器接收作为第一光的X射线并将接收的X射线转换为电信号。

12.一种X射线成像设备，其特征在于，所述X射线成像设备包括：

X射线产生装置，被构造为产生X射线并将产生的X射线提供到待成像的目标对象；

如权利要求11所述的X射线检测装置，所述X射线检测装置接收穿过目标对象的X射线并将接收的X射线转换成电信号。

13.如权利要求12所述的X射线成像设备，其特征在于，所述X射线成像设备为计算机化断层扫描设备。