CN112820748A - 柔性x射线探测器的制备方法 - Google Patents

柔性x射线探测器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种柔性X射线探测器的制备方法，在形成感光器阵列层之前，将柔性基底结合于第一刚性基底之上，以满足制备感光器阵列层的高温及平整度需求，在形成感光器阵列层之后，将第一牺牲层结合于感光器阵列层之上，并将第一刚性基底去除，通过第二牺牲层可将第二刚性基底及柔性基底相结合，且在形成闪烁体层后，在进行第二刚性基底的去除过程中，由于第二牺牲层与柔性基底的结合力较小，从而可解决第二刚性基底与柔性基底的剥离的问题，以避免剥离过程中发生不必要的粘连现象。本发明可有效解决柔性X射线探测器的制备过程中，柔性基底与刚性基底分离的问题，从而可制备高质量的柔性X射线探测器。

Description

柔性X射线探测器的制备方法
技术领域
本发明属于X射线探测器制造领域，涉及一种柔性X射线探测器的制备方法。
背景技术
X射线辐射成像利用X射线短波长、易穿透的性质，不同原子序数、密度和厚度材料对X射线吸收不同的特点，通过探测透过物体的X射线的强度来成像。体积小、重量轻、移动便携的数字X射线探测器广泛应用于医疗诊断、工业检测和安全检查，逐渐取代了以胶片为记录介质的传统X射线成像系统。
现有的X射线探测器从能量转换的方式可以分为两种：间接转换型探测器和直接转换型探测器。其中，间接转换型探测器应用较为广泛，其主要包括闪烁体及感光器阵列。
目前，柔性X射线探测器的制作过程一般是：先在刚性基板上面完成柔性基底的制备，而后在柔性基底上制备包括薄膜晶体管TFT及光电二极管PD的TFT-PD的感光器阵列，以完成前段工艺，而后进行外接电路的绑定、制备闪烁体层、最后采用激光消融等方法实现柔性基底和刚性基板的分离，以完成柔性X射线探测器的制作。
然而，现有的柔性X射线探测器的制作主要存在以下缺陷：一方面，由于柔性基底与刚性基板要承受TFT-PD感光器阵列制作工艺中的高温过程，因此要求柔性基底与刚性基板之间须具有较强的结合力；另一方面，为了使得刚性基板能够完全被剥离，这就要求柔性基底与刚性基板之间存在较弱的结合力，否则局部柔性基底在剥离时可能就会发生粘连，造成柔性基底与闪烁体的局部分离，影响最终的图像质量。因此，如何解决柔性基底与刚性基板分离的问题，是制备高质量的柔性X射线探测器亟待解决的问题。
因此，提供一种柔性X射线探测器的制备方法，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性X射线探测器的制备方法，用于解决现有技术中由于柔性基底与刚性基板的分离问题，难以制备高质量的X射线探测器的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种柔性X射线探测器的制备方法，包括以下步骤：
提供第一刚性基底，于所述第一刚性基底上形成柔性基底；
于所述柔性基底上形成感光器阵列层；
于所述感光器阵列层上形成电路层，且所述电路层与所述感光器阵列层电连接；
于所述感光器阵列层上形成第一牺牲层；
去除所述第一刚性基底，显露所述柔性基底；
提供第二刚性基底，并将所述柔性基底与所述第二刚性基底通过第二牺牲层相结合；
去除所述第一牺牲层，显露所述感光器阵列层；
于所述感光器阵列层上依次形成闪烁体层及第一封装层；
去除所述第二牺牲层及第二刚性基底，显露所述柔性基底；
于所述柔性基底的表面形成第二封装层。
可选地，所述第一牺牲层包括在加热或光照下粘度降低的材质；所述第二牺牲层包括在加热或光照下粘度降低的材质。
可选地，所述第一牺牲层包括蓝膜或UV膜，所述第二牺牲层包括蓝膜或UV膜。
可选地，去除所述第一牺牲层的方法包括采用紫外光进行照射；去除所述第二牺牲层的方法包括采用紫外光进行照射。
可选地，所述柔性基底包括PI层、PVA层及PET层中的一种或组合。
可选地，所述柔性基底采用旋涂、烘干及固化工艺形成于所述第一刚性基底上；去除所述第一刚性基底的方法包括激光剥离法。
可选地，所述第一封装层包括Al封装层、Parylene封装层及PET封装层中的一种或组合。
可选地，所述第二封装层包括Al封装层、Parylene封装层及PET封装层中的一种或组合。
可选地，所述第一刚性基底包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种；所述第二刚性基底包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种。
可选地，还包括在所述第二封装层的表面形成保护层的步骤，其中，所述保护层包括具有单面胶层的Al膜及黑色吸光膜中的一种，且通过所述胶层将所述保护层与所述第二封装层进行结合。
如上所述，本发明的柔性X射线探测器的制备方法，具有以下有益效果：
在形成感光器阵列层之前，将柔性基底结合于第一刚性基底之上，以满足制备感光器阵列层的高温及平整度需求，在形成感光器阵列层之后，将第一牺牲层结合于感光器阵列层之上，并将第一刚性基底去除，通过第二牺牲层可将第二刚性基底及柔性基底相结合，且在形成闪烁体层后，在进行第二刚性基底的去除过程中，由于第二牺牲层与柔性基底的结合力较小，从而可解决第二刚性基底与柔性基底的剥离的问题，以避免剥离过程中发生不必要的粘连现象。本发明可有效解决柔性X射线探测器的制备过程中，柔性基底与刚性基底的分离的问题，从而可制备高质量的柔性X射线探测器。
附图说明
图1显示为本发明中制备柔性X射线探测器的工艺流程示意图。
图2～图10显示为本发明中的制备柔性X射线探测器各步骤所呈现的结构示意图。
元件标号说明
110 第一刚性基底
120 柔性基底
130 感光器阵列层
140 电路层
150 第一牺牲层
160 第二牺牲层
170 第二刚性基底
180 闪烁体层
190 第一封装层
200 第二封装层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种柔性X射线探测器的制备方法，具体参阅图2～图10，显示为制备所述柔性X射线探测器各步骤所呈现的结构示意图。
首先，参阅图2，提供第一刚性基底110，于所述第一刚性基底110上形成柔性基底120。
作为示例，所述第一刚性基底110可包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种。
具体的，所述第一刚性基底110作为支撑可提供平整的表面，以便于后续材料层的制备。本实施例中，所述第一刚性基底110采用玻璃基底，但并非局限于此，也可采用如金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底等，此处不作过分限制。
作为示例，所述柔性基底120可包括PI层、PVA层及PET层中的一种或组合，且所述柔性基底120可采用旋涂、烘干及固化工艺形成于所述第一刚性基底110上。
具体的，本实施例中，所述柔性基底120采用PI基底，但并非局限于此，还可采用如PVA基底或PET基底等。其中，制备所述柔性基底120的方法可包括旋涂、烘干及固化工艺，即将所述玻璃基板送入旋涂机，于所述玻璃基板的表面旋涂上厚度均匀的PI薄膜，而后进行烘干及固化，以制备所述柔性基底120。其中，所述PI基底的厚度可以根据需要进行选择，但所述PI基底不宜过厚，过厚的所述PI基底在较高的工艺温度下容易发生形变，致使后续制备的感光器阵列层130在进行光刻时容易出现对位不准的问题，且所述PI基底亦不宜过薄，过薄的所述PI基底，在后续剥离工艺中，容易造成所述感光器阵列层130的损伤。因此，优选所述柔性基底120的厚度范围为10μm～20μm中的任何点值及界限值，如15μm、18μm等。
接着，于所述柔性基底120上形成所述感光器阵列层130。
其中，可于所述柔性基底120上先制备如氮化物层或氧化物层，以作为水汽和氧的阻隔层，而后依次进行如栅极层、栅极介质层、有源层、源漏极层的沉积及刻蚀的步骤，以制备薄膜晶体管TFT。而后可沉积钝化层，以覆盖制备的所述薄膜晶体管TFT，并进行光刻，沉积等工艺制备光电二极管PD，形成包括TFT-PD的所述感光器阵列层130。其中，所述薄膜晶体管TFT可为底栅结构或顶栅结构，此处不作过分限制，且所述薄膜晶体管TFT的有源层可采用a-Si有源层，也可采用有机材料的有源层，此处不作过分限制，所述光电二极管可为N-I-P结构，具体种类此处不作限制。
接着，参阅图3，于所述感光器阵列层130上形成电路层140，且所述电路层140与所述感光器阵列层130电连接。
具体的，通过所述电路层140可实现所述感光器阵列层130的电性连接，其中，所述电路层140可包括柔性引出线路板(FPC)，但并非局限于此，具体可根据需要进行选择，且所述FPC可通过胶合的方式，在一定温度和压力下，将所述FPC接合到所述感光器阵列层130的外围的焊盘区上，以实现所述感光器阵列层130的电性连接，所述电路层140的具体种类及键合方式此处不作过分限制。
接着，参阅图4，于所述感光器阵列层130上形成第一牺牲层150。
作为示例，所述第一牺牲层150包括在加热或光照下粘度降低的材质；所述第一牺牲层150包括蓝膜或UV膜。
具体的，所述第一牺牲层150作为转接层以支撑所述感光器阵列层130，从而便于后续进行去除所述第一刚性基底110的步骤。其中，为便于后续剥离所述第一牺牲层150，所述第一牺牲层150采用可在加热或光照下粘度降低的材质，如蓝膜或UV膜。本实施例中所述第一牺牲层150优选为蓝膜，但所述第一牺牲层150的种类并非局限于此。
接着，参阅图5，去除所述第一刚性基底110，显露所述柔性基底120。
作为示例，去除所述第一刚性基底110的方法包括激光剥离法。
具体的，当采用激光剥离法时，可采用高能激光如308nm、20hz的高能激光，但并非局限于此。其中，受到激光照射的所述柔性基底120，如PI基底将发生消融反应，由长链高分子化合物分解成为短链化合物，从而丧失粘性，进而使所述柔性基底120与所述第一刚性基底110如玻璃基底分离。
本实施例在形成所述感光器阵列层130之前，将所述柔性基底120结合于所述第一刚性基底110之上，通过所述柔性基底120及第一刚性基底110可提供满足制备TFT-PD感光器阵列层的高温及平整度需求，在形成所述感光器阵列层130之后，将所述第一牺牲层150结合于所述感光器阵列层130之上，并将所述第一刚性基底110去除，且后续在去除所述第一牺牲层150时，可便捷的基于加热或光照的方式实现良好剥离，避免去除过程中发生不必要的粘连及污染现象。
接着，参阅图6，提供第二刚性基底170，并将所述柔性基底120与所述第二刚性基底170通过第二牺牲层160相结合。
本实施例通过所述第二牺牲层160可将所述第二刚性基底170及柔性基底120相结合，且在形成所述闪烁体层180后，在进行所述第二刚性基底170的去除过程中，由于所述第二牺牲层160与所述柔性基底120的结合力小于所述第一刚性基底110与所述柔性基底120的结合力，从而具有较小的结合力的所述第二牺牲层160与所述柔性基底120之间可便捷的被剥离开，以避免剥离过程中发生不必要的粘连及污染现象。
作为示例，所述第二刚性基底170包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种。
具体的，通过所述第二刚性基底170作为支撑可便于去除所述第一牺牲层150。本实施例中，所述第二刚性基底170采用玻璃基底，但并非局限于此，也可采用如金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底等，其中，所述第二刚性基底170与所述第一刚性基底110可为相同材质或不同材质，此处不作过分限制。
作为示例，所述第二牺牲层160可包括在加热或光照下粘度降低的材质；所述第二牺牲层160包括蓝膜或UV膜。
具体的，通过所述第二牺牲层160用以连接所述第二刚性基底170及柔性基底120，且为便于后续剥离所述第二牺牲层160，所述第二牺牲层160采用可在加热或光照下粘度降低的材质，如蓝膜或UV膜。本实施例中所述第二牺牲层160优选为UV膜，但所述第二牺牲层160的种类并非局限于此。
接着，参阅图7，去除所述第一牺牲150，显露所述感光器阵列层130。
作为示例，去除所述第一牺牲层150的方法包括采用紫外光进行照射。
具体的，由于所述第一牺牲层150采用加热或光照下粘度降低的材质，因此通过简单的加热或光照即可使所述第一牺牲层150的粘度降低，从而可将所述第一牺牲150自所述感光器阵列层130的表面进行良好的剥离，避免发生不必要的粘连及污染现象，以避免对功能层质量的影响。本实施例中，由于所述第一牺牲层150采用蓝膜，因此通过紫外光进行照射即可便捷的被去除，以显露所述感光器阵列层130。
接着，参阅图8，于所述感光器阵列层130上依次形成闪烁体层180及第一封装层190。
作为示例，所述第一封装层190可包括Al封装层、Parylene封装层及PET封装层中的一种或组合。
具体的，形成所述闪烁体层130的方法包括蒸镀法，形成所述第一封装层190的方法包括蒸镀法。本实施例中采用CsI闪烁体层作为所述闪烁体层180，采用Parylene封装层作为所述第一封装层190，以制备柔性的闪烁体塑封结构，但柔性的所述闪烁体塑封结构的材质、结构及制备方法并非局限于此。其中，所述Parylene塑封层的作用主要为保护所述CsI闪烁体层，以隔绝水汽和氧气渗透，从而可提高所述柔性X射线探测器的可靠性，且可起到支撑作用以便于后续进行剥离等工艺。所述第一封装层190可采用Parylene封装层及PET封装层等，也可采用Al封装层等，有关所述第一封装层190的材质和厚度可根据应用进行选取，此处不作过分限制。
接着，参阅图9，去除所述第二牺牲层160及第二刚性基底170，显露所述柔性基底120。
作为示例，去除所述第二牺牲层160的方法包括采用紫外光进行照射。
具体的，由于所述第二牺牲层160采用加热或光照下粘度降低的材质，因此通过简单的加热或光照即可使所述第二牺牲层160的粘度降低，从而可将所述第二牺牲层160自所述柔性基底120的表面进行良好的剥离，避免发生不必要的粘连及污染现象，以避免对功能层质量的影响。本实施例中，由于所述柔性基底120采用UV膜，因此通过照射紫外灯即可便捷的被去除，以显露所述柔性基底120的表面。
接着，参阅图10，于所述柔性基底120的表面形成第二封装层200。
作为示例，所述第二封装层120可包括Al封装层、Parylene封装层及PET封装层中的一种或组合。
具体的，所述第二封装层120可达到保护、支撑、防止水汽和氧气渗透等的作用，从而可提高所述柔性X射线探测器的可靠性。其中，所述第二封装层120可采用Parylene封装层、及PET封装层等，也可采用Al封装层等。其中，当所述第二封装层120采用金属材质时，金属可反射透过所述感光器阵列层130的可见光，以增强所述光电二极管对光的吸收，提高所述柔性X射线探测器的灵敏度。有关所述第二封装层120的材质和厚度可根据应用进行选取，此处不作过分限制。
作为示例，还包括在所述第二封装层200的表面形成保护层的步骤，其中，所述保护层包括具有单面胶层的Al膜及黑色吸光膜中的一种，且通过所述胶层将所述保护层与所述第二封装层进行结合。
具体的，所述保护层可进一步的达到保护、支撑、防止水汽和氧气渗透的作用。其中，所述保护层可采用柔性的有机材料，如PET膜等，也可采用柔性的金属薄膜，如Al膜等，当采用柔性的金属薄膜时，金属薄膜可反射透过所述感光器阵列130的可见光，以增强所述光电二极管对光的吸收，提高所述柔性X射线探测器的灵敏度。因此，当所述第二封装层200采用有机封装层时，优选所述柔性X射线探测器还包括所述保护层，且优选所述保护层采用具有单面胶层的Al膜及黑色吸光膜中的一种，且通过所述胶层将所述保护层与所述第二封装层200进行贴合。
综上所述，本发明的柔性X射线探测器的制备方法，在形成感光器阵列层之前，将柔性基底结合于第一刚性基底之上，以满足制备感光器阵列层的高温及平整度需求，在形成感光器阵列层之后，将第一牺牲层结合于感光器阵列层之上，并将第一刚性基底去除，通过第二牺牲层可将第二刚性基底及柔性基底相结合，且在形成闪烁体层后，在进行第二刚性基底的去除过程中，由于第二牺牲层与柔性基底的结合力较小，从而可解决第二刚性基底与柔性基底的剥离的问题，以避免剥离过程中发生不必要的粘连现象。本发明可有效解决柔性X射线探测器的制备过程中，柔性基底与刚性基底的分离的问题，从而可制备高质量的柔性X射线探测器。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供第一刚性基底，于所述第一刚性基底上形成柔性基底；
于所述柔性基底上形成感光器阵列层；
于所述感光器阵列层上形成电路层，且所述电路层与所述感光器阵列层电连接；
于所述感光器阵列层上形成第一牺牲层；
去除所述第一刚性基底，显露所述柔性基底；
提供第二刚性基底，并将所述柔性基底与所述第二刚性基底通过第二牺牲层相结合；
去除所述第一牺牲层，显露所述感光器阵列层；
于所述感光器阵列层上依次形成闪烁体层及第一封装层；
去除所述第二牺牲层及第二刚性基底，显露所述柔性基底；
于所述柔性基底的表面形成第二封装层。
2.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述第一牺牲层包括在加热或光照下粘度降低的材质；所述第二牺牲层包括在加热或光照下粘度降低的材质。
3.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述第一牺牲层包括蓝膜或UV膜，所述第二牺牲层包括蓝膜或UV膜。
4.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：去除所述第一牺牲层的方法包括采用紫外光进行照射；去除所述第二牺牲层的方法包括采用紫外光进行照射。
5.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述柔性基底包括PI层、PVA层及PET层中的一种或组合。
6.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述柔性基底采用旋涂、烘干及固化工艺形成于所述第一刚性基底上；去除所述第一刚性基底的方法包括激光剥离法。
7.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述第一封装层包括Al封装层、Parylene封装层及PET封装层中的一种或组合。
8.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述第二封装层包括Al封装层、Parylene封装层及PET封装层中的一种或组合。
9.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述第一刚性基底包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种；所述第二刚性基底包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种。
10.根据权利要求1所述的柔性X射线探测器的制备方法，其特征在于：还包括在所述第二封装层的表面形成保护层的步骤，其中，所述保护层包括具有单面胶层的Al膜及黑色吸光膜中的一种，且通过所述胶层将所述保护层与所述第二封装层进行结合。
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