CN106461794B - X射线探测器面板 - Google Patents
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Abstract
X射线探测器面板包括布置于光电探测器阵列中的多个光电探测器晶圆。各光电探测器晶圆包含传感表面、安置成与传感表面相对的接触表面以及与接触表面耦合的电接触件。衬底与光电探测器阵列耦合，以致于光电探测器阵列大体上被衬底环绕，并且，衬底的面部表面大体上与传感表面共面。闪烁体与衬底的面部表面耦合，并且，大体上覆盖光电探测器阵列的传感表面。闪烁体盖大体上与面部表面密封地耦合。
Description
技术领域
本发明通常涉及数字X射线探测器面板。
背景技术
数字放射学成像的使用仍然对各种技术应用很有价值。数字放射学成像是允许保健专业人员迅速地识别且诊断其患者的内部异常的医学领域中的支柱。另外，为了将零件、行李、包裹以及其他对象的内部内容可视化，并且，为了将对象的结构完整性可视化以及其他目的，数字放射学成像的使用在工业领域中变得越来越重要。实际上，数字X射线探测器的发展提高了放射学成像领域中的工作流和图像质量两者。
通常，放射学成像涉及指向感兴趣对象的X射线的生成。X射线穿过对象且绕过对象，并且然后，冲击X射线胶片、X射线暗盒或数字X射线探测器。在数字X射线探测器的情境下，这些X射线光子穿过闪烁体，闪烁体将X射线光子转换成可见光或光学光子。然后，光学光子与数字X射线接受器的光电探测器碰撞，并且，转换成电信号，然后，将电信号作为能够容易地查看、存储且/或电子地传输的数字图像而处理。
在X射线探测器工业中，通常的做法是，将多个光电探测器面板一起平铺为较大的面板中，这是因为，单个面板不够大或太昂贵。在基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的X射线探测器的情况下，例如，单个20厘米乘20厘米平方的探测器面板将要求使用30厘米的晶圆，30厘米的晶圆比平铺的20厘米的晶圆更昂贵得多，这是因为，不仅较大的面板的产量低，而且较大的晶圆的设备昂贵。在现有技术中，使诸如CsI之类的X射线闪烁体沉积于光纤板（FOP）上，并且，利用闪烁体盖来将X射线闪烁体密封。然后，将所获得的闪烁体组件附接到平铺式CMOS面板上，这不仅降低闪烁体的性能，而且还将相当大的成本加到产品，这是因为，FOP非常昂贵。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供X射线探测器面板。多个光电探测器晶圆布置于光电探测器阵列中。各光电探测器晶圆包含传感表面、安置成与传感表面相对的接触表面以及与接触表面耦合的电接触件。衬底与光电探测器阵列耦合，以致于光电探测器阵列大体上被衬底环绕，并且，衬底的面部表面大体上与传感表面共面。闪烁体与衬底的面部表面耦合，并且，大体上覆盖光电探测器阵列的传感表面。闪烁体盖大体上与面部表面密封地耦合。
在另一实施例中，本发明提供制作X射线探测器面板的方法。提供多个光电探测器晶圆，其中，各光电探测器晶圆包含传感表面、安置成与传感表面相对的接触表面以及与接触表面耦合的电接触件。多个光电探测器晶圆布置于大体上平整的表面上，其中多个光电探测器晶圆限定光电探测器阵列。衬底应用于光电探测器阵列，以致于光电探测器阵列大体上被衬底环绕，并且，衬底的面部表面大体上与传感表面共面。闪烁体与衬底的面部表面耦合，以致于闪烁体大体上包围光电探测器阵列的传感表面。闪烁体盖大体上密封于面部表面。
附图说明
图1是根据本发明的X射线探测器面板的分解图；
图2是图1的X射线探测器的光电探测器晶圆的透视图；
图3是平铺于平板上而限定光电探测器阵列的光电探测器晶圆的透视图；
图4是应用于图3的光电探测器阵列的3D打印的衬底的透视图；
图5是将平板移除之后的光电探测器阵列连同3D打印的衬底的透视图；
图6是应用于图5的组件的闪烁体的透视图；
图7是应用于图6的组件的闪烁体盖的透视图。
具体实施方式
在以下的详述中，对形成本文的一部分的附图进行参考，并且，在附图中，经由图示而示出可以实践的具体的实施例。以足以允许本领域技术人员实践实施例的详细程度描述这些实施例，并且，要理解，在不背离实施例的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且，可以作出逻辑改变、机械改变、电改变以及其他改变。因此，以下的详述不是在限制的意义上得到的。
参考图1，X射线探测器面板组件10包括布置于光电探测器阵列16中的多个平铺式光电探测器晶圆14。光电探测器阵列16安置于衬底18与闪烁体22之间。闪烁体盖26耦合至与平铺式晶圆14相对的闪烁体22。
闪烁体盖26由大体上对期望的能量范围内的辐射可透射的材料形成。例如，在本示例中，闪烁体盖26大体上对X射线可透射，并且，例如，可以由诸如铝、不锈钢、铜、镍或这些材料的合金之类的金属形成。在另一示例中，闪烁体盖可以由玻璃、石墨或诸如聚醚酰亚胺之类的高温聚合物等制成。在又一实施例中，闪烁体盖可以由在两侧层压有铝箔的诸如碳纤维复合材料片之类的复合材料片制成。这些示例只不过是图示的，并且，闪烁体盖可以由任何其他合适的材料制成。
未被靶（例如患者的身体）吸收的X射线光子穿过闪烁体盖26并穿透闪烁体22。闪烁体22将未被吸收的X射线光子转换成可见光的光子。在一个实施例中，闪烁体22包含诸如碘化铯（CsI）之类的离子材料，然而，可以在闪烁体22中使用任何其他合适的离子材料，例如，掺杂有铊的碘化铯晶体（CsI：Tl）、掺杂有铊的碘化钠（NaI：Tl）、掺杂有钠的碘化铯晶体（CsI：Na）、溴化镧（LaBR3）、碘化铈（CeI）以及硫氧化钆。
参考图2，光电探测器阵列16的各光电探测器晶圆14具有传感表面28和接触表面32。参考图1，传感表面28面向闪烁体22，而接触表面32面向衬底18。
各光电探测器晶圆14可以是CMOS型探测器，CMOS型探测器包含多个光电二极管，这些光电二极管从闪烁体22（图1）吸收可见光的光子，并且，将可见光转换成对应的电信号。本领域中已知的任何技术可以用于根据电信号而生成 X射线图像。在其他实现方案中，任何其他类型的换能器可以用于将入射的可见光转换成适当的电输出信号。电信号可以用于生成X射线图像。
电信号中继至定位于光电探测器晶圆14的接触表面32上的接触件36。参考图2，在所图示的实施例中，接触件36大体上置于光电探测器晶圆14的接触表面32的中间部分40的中心。与将接触件定位于光电探测器晶圆的边缘表面上的结构截然相反，将接触件36置于接触表面32上的中心提供光电探测器阵列16的平铺式光电探测器14之间的改进的密封。在完整的成像系统中，接触件36与配置成用于生成有用的放射学图像的信号调节及成像处理子系统电通信。
可以根据以下的方法而制造X射线探测器面板组件。参考图3，光电探测器晶圆14在光电探测器阵列16中布置于大体上平板44或其他平整表面上，其中传感表面面向下到平板44上。通过将真空应用于晶圆与板之间（其中真空孔置于板44上），或通过将晶圆可移除地胶粘到板44上，从而可以暂时地将晶圆14与板44耦合。间隙48限定于光电探测器阵列16的相邻的晶圆14之间。
一旦将光电探测器晶圆14定位且暂时地与板44耦合，就诸如利用激光扫描仪来收集3D表面数据。在收集到3D表面数据的情况下，且参考图4，利用3D金属及聚合物打印机或其他添加制造技术，将衬底18打印到光电探测器阵列16上且打印于光电探测器阵列16周围，以作为背衬层。
具体地，衬底18大体上环绕光电探测器阵列16，填充于相邻的光电探测器晶圆14之间的间隙48（图3）中，并且，大体上覆盖相应的光电探测器晶圆14的接触表面。基于3D表面数据，且参考图4，与接触件36的（多个）位置相对应的接触轨迹区域52依然未被衬底18覆盖，以致于晶圆14的接触件36依然是可接近的，以便与上述的信号调节及图像处理构件（未示出）互相连接。在一个实施例中，衬底可以由诸如铝之类的金属层组成。在其他实施例中，衬底背衬层可以由诸如Al2O3之类的金属氧化物陶瓷组成。
在将衬底18打印于光电探测器阵列18或以另外的方式将衬底18应用于光电探测器阵列18之后，将平板44移除。参考图5，在将平板移除的情况下，光电探测器晶圆14的传感表面28和衬底18的面部表面56大体上共面。
参考图6，下一个步骤是，使闪烁体22沉积于光电探测器阵列的传感表面和衬底18的面部表面56的多个部分上，从而包围光电探测器阵列的传感表面。可以利用CsI炉来使闪烁体22沉积，以致于CsI具有大体上防止可见光子传播的针状结构。备选地，可以通过诸如3D打印之类的添加制造技术而应用闪烁体。
最后，且参考图7，闪烁体盖26与衬底18的面部表面56密封地耦合，从而环绕闪烁体22。通过将适当的胶粘剂（例如，环氧树脂胶粘剂）应用于闪烁体盖26与面部表面56之间的界面，从而可以将闪烁体盖耦合且密封。在所图示的实施例中，闪烁体盖26不触碰闪烁体22。闪烁体盖26略大于闪烁体22的面积，并且，使用环氧树脂胶粘剂珠来将闪烁体盖26密封于衬底18的面部表面56。环氧树脂珠的高度如此，以致于闪烁体盖26定位成仅略高于衬底18的面部表面56的顶部。
因而，本发明提供X射线探测器面板和制造X射线探测器面板的方法。在所附的权利要求中阐述本发明的各种特征。
Claims (20)
1.一种X射线探测器组件，包含：
多个光电探测器晶圆，其布置于光电探测器阵列中，各光电探测器晶圆包含传感表面、安置成与所述传感表面相对的接触表面以及与所述接触表面耦合的电接触件；
衬底，其沉积在所述光电探测器阵列的接触表面上，其与所述光电探测器阵列耦合，以致于所述光电探测器阵列嵌设在所述衬底中，并且，所述衬底的面部表面大体上与所述传感表面共面，所述衬底未覆盖所述光电探测器晶圆的电接触件；
闪烁体，其沉积在所述光电探测器阵列的传感表面上和所述衬底的面部表面的部分，其与所述衬底的所述面部表面耦合，并且，大体上包围所述光电探测器阵列的所述传感表面；以及
闪烁体盖，其大体上与所述面部表面密封地耦合。
2.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，所述光电探测器晶圆包含互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器。
3.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，通过添加制造而将所述衬底应用于所述光电探测器阵列。
4.如权利要求3所述的X射线探测器组件，其中，通过3D打印而将所述衬底应用于所述光电探测器阵列。
5.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，所述衬底限定提供用于接近至少一个电接触件的至少一个接触件窗。
6.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，衬底包含金属。
7.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，所述衬底包含陶瓷。
8.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，所述光电探测器阵列限定相邻的光电探测器晶圆之间的间隙，所述衬底大体上填充所述间隙。
9.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，闪烁体直接地与所述光电探测器阵列耦合。
10.如权利要求1所述的X射线探测器组件，其中，至少一个光电探测器晶圆的所述电接触件与相应的接触表面的中间部分耦合。
11.一种制造X射线探测器的方法，包含：
提供多个光电探测器晶圆，其中，各光电探测器晶圆包含传感表面、安置成与所述传感表面相对的接触表面以及与所述接触表面耦合的电接触件；
将所述多个光电探测器晶圆布置于大体上平整的表面上，所述多个光电探测器晶圆限定光电探测器阵列；
将衬底沉积到所述光电探测器阵列的接触表面上，以致于所述光电探测器阵列嵌设在所述衬底中，并且，所述衬底的面部表面大体上与所述传感表面共面，所述衬底未覆盖所述光电探测器晶圆的电接触件；
将闪烁体沉积在所述光电探测器阵列的传感表面上和所述衬底的面部表面的部分，其与所述衬底的所述面部表面耦合，以致于所述闪烁体大体上包围所述光电探测器阵列的所述传感表面；以及
将闪烁体盖密封于所述面部表面。
12.如权利要求11所述的方法，其中，提供多个光电探测器晶圆的动作还包含提供互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器。
13.如权利要求11所述的方法，其中，将所述衬底应用于所述光电探测器阵列的动作包含添加制造。
14.如权利要求13所述的方法，其中，将所述衬底应用于所述光电探测器阵列的动作包含3D打印。
15.如权利要求11所述的方法，还包含将至少一个接触件窗限定于所述衬底中，所述接触件窗提供用于接近至少一个电接触件。
16.如权利要求11所述的方法，其中，应用所述衬底的动作包含应用金属。
17.如权利要求11所述的方法，其中，应用所述衬底的动作包含应用陶瓷。
18.如权利要求11所述的方法，其中，应用所述衬底的动作包含大体上填充限定于相邻的光电探测器晶圆之间的间隙。
19.如权利要求11所述的方法，还包含直接地将所述闪烁体与所述光电探测器阵列耦合。
20.如权利要求11所述的方法，其中，提供多个光电探测器晶圆的动作包括将至少一个电接触件定位于相应的接触表面的中间部分中。
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