CN113921551A - 成像器和制造成像器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及成像器和制造成像器的方法。该方法包括以下步骤：将成像传感器附接到(100)第一基板；在所附接的成像传感器周围的预定距离处切除(101)第一基板；将用于驱动成像传感器的驱动电路板以靠近所附接的成像传感器的方式附接到(102)所切除的第一基板；将用于驱动成像传感器的驱动电路板连接到(103)所附接的成像传感器，以获得第一块；重复附接步骤、切除步骤、附接步骤和连接步骤，以获得第二块；通过边对边接触的方式放置所切除的第一基板，将获得的第一块和第二块对接在一起(104)；将对接在一起的块附接到(105)主基板；将对接在一起的第一块和第二块的成像传感器的驱动电路板连接到(106)成像器的主板。
Description
技术领域
本发明的技术领域是制造由对接在一起的CCD或CMOS成像传感器组成的成像器的技术领域。更具体地，本发明涉及将用于数字传感器的光敏板对接在一起，例如用于使用CMOS(互补金属氧化物半导体)技术的X射线医学成像。
背景技术
光敏传感器通常由按照矩阵阵列布置的固态光敏元件制成。光敏元件由半导体材料制成，所述半导体材料通常是用于CCD或CMOS传感器的单晶硅、多晶硅或非晶硅。光敏元件包括至少一个光电二极管、光电晶体管或光敏电阻。这些元件布置在基板上或集成到所述基板中，该基板通常是由玻璃、塑料(聚合物)或金属或另一合成材料(碳、合金、陶瓷等)或硅制成的载体(也称为板)。然后获得光敏板。
在制造用于X射线医学成像的成像器的上下文中，将光敏板对接在一起(即，端到端连接使用CCD或CMOS技术的光敏板)的操作涉及遵守严格的公差。具体地，重要的是限制对接线上像素区域的损失，并确保来自各种对接在一起的传感器的像素的对准。另外，由于存在破裂、碎裂和/或静电放电的风险，所以在将光敏板对接在一起的操作期间有必要避免板之间的任何接触。
迄今为止，将光敏板对接在一起的这种操作是使用复杂、昂贵且具有冗长周期时间的工业手段来执行的，以确保对准公差并消除板间碰撞的风险。
另外，现有技术的复杂工业手段具有专用于单个板大小的限制。它们基于用于夹持具有预定尺寸的板的装置，并且借助于用于根据与单个板大小相关联的间距进行对准的摄像头来实现对准。
当前解决方案的另一问题涉及对获得的产品的合格性进行测试。具体地，在这种冗长且复杂的操作后获得的产品的合格性的这种测试只能在完成对接和引线接合操作后进行。换言之，在现有技术的方法中，如果检测到不合格，成品也只能如此了。该产品被丢弃。这会导致所使用的材料的损失和时间的损失。
换句话说，用于将光敏板对接在一起的已知现有解决方案没有在对接处理期间提供快速、廉价、灵活且易于测试的解决方案。
发明内容
本发明旨在通过提供一种将光敏板对接在一起的方法来克服上述问题中的所有问题或部分问题，该方法允许制造可以单独测试的连接子元件，从而显著降低在成品上检测到不合格的风险。另外，作为本发明主题的方法有利于子元件的对准。该方法还在无需大量投资或无需长期复杂的开发的情况下提供所获得的传感器的尺寸方面的很大的灵活性。下面详细描述根据本发明的方法的其它优点。
为此，本发明的一个主题是一种制造成像器的方法，所述方法包括以下步骤：
-第一步骤，将成像传感器附接到第一基板；
-第二步骤，在所附接的成像传感器周围的预定距离处切除(cut out)所述第一基板；
-第三步骤，将用于驱动所述成像传感器的驱动电路板以靠近所附接的成像传感器的方式附接到所切除的第一基板；
-第四步骤，将用于驱动所述成像传感器的所述驱动电路板连接到所附接的成像传感器，以获得第一块(tile)；
-重复所述第一步骤、所述第二步骤、所述第三步骤和所述第四步骤，以获得第二块；
-第五步骤，通过边对边接触的方式放置所切除的第一基板，将获得的第一块和第二块对接在一起；
-第六步骤，将对接在一起的块附接到主基板；
-第七步骤，将对接在一起的第一块和第二块的所述成像传感器的所述驱动电路板连接到所述成像器的主板。
有利地，在将用于驱动所述成像传感器的所述驱动电路板连接到所接合的成像传感器的所述第四步骤之后，根据本发明的制造成像器的方法包括对所述块的合格性进行测试的步骤。
有利地，在将用于驱动所述成像传感器的所述驱动电路板连接到所接合的成像传感器的所述第四步骤之后，根据本发明的制造成像器的方法包括储存所述块的步骤。
有利地，在根据本发明的制造成像器的方法中，切除所述第一基板的所述第二步骤是借助于激光束或贝塞尔光束进行切割的步骤。
有利地，在第一附接步骤之后，根据本发明的制造成像器的方法包括对所述第一基板进行标记的步骤。
在根据本发明的制造成像器的方法中，所述第一块的尺寸不同于所述第二块的尺寸。
本发明还涉及一种成像器，所述成像器包括第一块和第二块，所述块中的各个块包括：
-第一基板；
-成像传感器，所述成像传感器附接到所述第一基板，所述第一基板在所接
合的成像传感器周围的预定距离处被切除；
-用于驱动所述成像传感器的驱动电路板，所述驱动电路板以靠近所述成像传感器的方式附接到所述第一基板并连接到所述成像传感器，
所述第一块和所述第二块是通过边对边接触的方式放置所述第一基板而对接在一起的；
并且所述成像器包括：主基板，对接在一起的块附接到所述主基板；以及主板，所述主板连接到用于驱动对接在一起的第一块和第二块的所述成像传感器的所述驱动电路板。
所述第一块的尺寸可以不同于所述第二块的尺寸。
附图说明
通过阅读通过示例的方式提供的一个实施方式的详细描述将更好地理解本发明，并且另外的优点将变得显而易见，该描述通过附图例示，在附图中：
图1示出了根据本发明的制造成像器的方法的步骤图；
图2示意性地示出了根据本发明的制造成像器的方法的主要步骤；
图3示意性地示出了根据本发明的成像器的一个实施方式。
为清楚起见，这些附图并非都按同一比例绘制。此外，相同的元件在不同的附图中将具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的制造成像器的方法的步骤图。制造成像器的方法包括将在下面详细描述的步骤100至步骤106。可选地，该方法可以包括单独地或组合地采用的步骤107、108、109。
图2示意性地示出了根据本发明的制造成像器的方法的主要步骤。
制造成像器10的方法包括将成像传感器11附接到第一基板12的第一步骤100。根据本发明的方法可以应用于使用CMOS或CCD技术的成像传感器11。成像传感器11在此示出为具有矩形形状，但是它可以采用其它多边形形状。成像传感器11包括成像区31以及驱动和连接区32，驱动和连接区32旨在将成像传感器11连接到驱动电路板并提供对成像传感器11的驱动。第一基板12可以由适于支承成像传感器11的玻璃、陶瓷或晶体材料制成。将成像传感器11附接到第一基板12的步骤100通常通过接合来执行。这种接合有利地通过将双面粘合剂膜施加到第一基板12来实现。另选地，粘合剂可以沉积在基板12上。虽然借助于粘合剂膜的接合仍然是优选的附接方法，但是可以实现将成像传感器11附接到第一基板12的其它方法。
因此，在没有严格对准约束的情况下进行单独的成像传感器11与第一基板12的接合。对准是在几毫米之内的，而不是在现有技术方法所要求的几微米之内。
根据本发明的方法接下来包括第二步骤101，该第二步骤101在所接合的成像传感器11周围的预定距离14处切除第一基板12。第一基板12在成像传感器周围被全部(all theway)切除，同时沿着成像区31留出一个小平台(sill)，并沿着成像传感器11的驱动和连接区32的边缘留出更大的空间。该第二空间旨在容纳用于驱动成像传感器11的驱动电路板。由于成像传感器11被接合到第一基板12，所以切除的是第一基板12。这种切割必须是精确(约5μm)的并且可以使用传统设备来执行，例如借助于激光束或贝塞尔光束进行切割。贝塞尔光束是长距离内的干涉构建的激光束形式，允许可以延长而在透明材料内部不会发生衍射的高度集中的能量。使用超快激光生成的贝塞尔光束允许对暴露下的材料进行深度烧蚀，这特别适合切割出高纵横比的纳米通道。因此，可以在几毫米厚的玻璃层中切割出直径非常小(小于2μm)的通道。在第一基板中切割出纳米通道之后，可以沿着由该纳米通道限定的线切除第一基板。这种技术允许很好地控制切割，以提供在工业规模上精确加工玻璃所需的加工质量和精度。
可以从第一基板12的正面或从背面执行切除步骤。从背面切除仍然是首选的解决方案，以避免成像传感器11上的可能的飞溅。也可以使用刀片执行切除步骤，但确保切割精度并确保不允许污染物进入成像传感器以免损坏成像传感器仍然很重要。
在附接到第一基板12的成像传感器11的子组件的机械和电气(ESD)保护方面，切除步骤提供了另一优点。具体地，第一基板12被切除超出成像传感器11的尺寸，从而消除了在后续处理期间成像传感器11之间横向接触的风险。
图2示出了切除步骤101之后的第一基板12的放大图，第一基板12在距成像传感器11的距离14处在成像传感器11的成像区31周围全部留出小平台。
根据本发明的方法还包括第三步骤102，该第三步骤102将用于驱动成像传感器11的驱动电路板13以靠近所附接的成像传感器11的方式附接到所切除的第一基板12。更具体地，驱动电路板13附接到第一基板12以与成像传感器11的驱动和连接区32并置。具体地，驱动电路板13可以通过接合、借助于粘合剂膜或使用粘合剂来附接。
接下来，根据本发明的方法包括第四步骤103，该第四步骤103将用于驱动成像传感器11的驱动电路板13连接到所附接的成像传感器11，以获得第一块21。驱动电路板13连接到成像传感器11的驱动和连接区32。连接步骤103可以通过引线接合来执行。引线接合是用于在成像传感器11与驱动电路板13之间进行电连接的技术之一。使用被焊接在要连接的元件中的各个元件上的为此目的而设置的两个连接焊盘之间的引线来实现布线。通常通过超声波执行焊接。引线的材料是铝、金或铜。引线的直径约为20μm。针对块依次执行步骤100至步骤103。多个步骤100至步骤103可以并行执行(即，同时执行)，以获得多个块。
为了获得第二块22，重复第一步骤、第二步骤、第三步骤和第四步骤。然后获得两个块21、22，各个块在其第一基板12上。换言之，第一基板12和块的数量相同。此处使用两个块来解释该方法，但该原理同样适用于任何数量的块。在图2的成像器上可以看到六个块，并且该方法特别有利地适用于实现大量块的大小非常大的成像器。
根据本发明的方法包括第五步骤104，该第五步骤104通过边对边接触的方式放置两个所切除的第一基板12将获得的第一块21和第二块22对接在一起。对接在一起是指端到端连接的动作。块21与块22并置。换言之，在切除步骤101之后，第一基板11显示出与成像传感器11的平面基本垂直的侧面。因此，各个块具有围绕成像区31的三个自由侧面。通过将一个块的自由侧面与另一块的侧面接触放置，将两个块对接在一起。通过将块两两对接在一起，可以获得面积非常大的成像传感器11。
一旦块被对接在一起，各个块的位置就被固定。该方法然后包括将对接在一起的块21、22附接到主基板23的第六步骤105。主基板23处于块的背面，这有助于加强成像器。
最后，根据本发明的方法包括第七步骤106，该第七步骤106将对接在一起的第一块21和第二块22的成像传感器11的驱动电路板13连接到成像器10的主板24。依次执行步骤104至步骤106。所述步骤可以并行执行(即，同时执行)，以用于多组块。
在本发明的一个实施方式中，在将用于驱动成像传感器11的驱动电路板13连接到所附接的成像传感器11的第四步骤103之后，制造成像器的该方法可以包括对块的合格性进行测试的步骤107。
在第一基板12上单独执行的成像传感器11的切除及其与它们的驱动电路板13的连接允许各个块被分离开。因此，可以在将块储存、配对和对接在一起之前对各个块进行单独测试和表征，以制造最终成像器。
因为在制造成像器的方法早期进行合格性测试，并且合格性测试允许去除可能有缺陷的块，所以测试单独的块的合格性避免了丢弃具有高附加值的子组件的风险。
在本发明的一个实施方式中，在将用于驱动成像传感器11的驱动电路板13连接到所接合的成像传感器11的第四步骤103之后，制造成像器的该方法可以包括储存块的步骤108。
除此之外，制造单独的块解决了安全储存的需求。由于各个成像传感器11接合到它的第一基板12，所以几乎很少或没有破裂的风险。还可以实现在UV处理的结束时间之前对切割膜上容纳成像传感器进行追踪。具体地，凭借根据本发明的方法，可以在两个阶段制造成像器：执行步骤100至步骤103以获得单独的块，然后储存该块。在第二阶段，多个储存的、最近制造的块可以被对接在一起。
在本发明的一个实施方式中，在第一附接步骤100之后，制造成像器的方法可以包括对第一基板12进行标记的步骤109。标记可以通过加标签、粘贴条形码或通过蚀刻允许追踪成像传感器11的数字或代码来执行。一旦接合到第一基板12，第一基板12就可以容易地蚀刻以链接到芯片制造数据(批号、图像特征等)。
最后，可以注意到第一块21的尺寸可以不同于第二块22的尺寸。将不同尺寸的块对接在一起的这种可能性为可以使用根据本发明的方法制造的该类型的成像器提供了极大的灵活性。
本发明提供了一种解决方案，该解决方案以新颖和创造性的方式使用标准设备和方法，使得可以制造大尺寸的成像器。本发明避免了由于常规对接(将所有芯片接合到单个基板)期间未对准、在将一组成像传感器一起对接在单个基板上的操作期间成像传感器的破裂或者通过静电冲击损坏成像传感器(这只能在组装所有成像传感器后的测试期间检测到)而丢弃高附加值的风险。
本发明提供了一种解决方案，该解决方案允许以200mm/s至300mm/s(这意味着短周期时间)的量级快速切除“接合到第一基板的成像传感器”子组件。凭借制造单独的块，本发明允许安全储存经测试的且具有功能性的块。
由于各个成像传感器被接合到第一基板的一部分，所以本发明允许对块的第一基板上的成像传感器进行良好追踪。
图3示意性地示出了根据本发明的成像器的一个实施方式。成像器20包括第一块21和第二块22，块21、22中的各个块包括：第一基板12；成像传感器11，该成像传感器11附接到第一基板12，第一基板12在所接合的成像传感器11周围的预定距离14处被切除；用于驱动成像传感器11的驱动电路板13，该驱动电路板13以靠近成像传感器11的方式附接到第一基板12并连接到成像传感器11。根据本发明，第一块21和第二块22通过边对边接触的方式放置两个第一基板12而对接在一起。成像器20还包括：主基板23，对接在一起的块附接到该主基板23；以及主板24，该主板24连接到用于驱动对接在一起的第一块21和第二块22的成像传感器11的驱动电路板13，以驱动成像传感器11的多个驱动电路板13。因此，成像器20包括多个块和多个第一基板12(各个块具有其自己的第一基板)。所述块通过边对边接触的方式放置块的单独的第一基板而对接在一起。如此对接在一起的块被附接到不同于第一基板的主基板23。
在图3所示的成像器20中，第一块21的尺寸不同于第二块22的尺寸。然而，本发明还涉及所有块具有相同尺寸的成像器10。
本发明适用于通过将基于CMOS或另一技术的光敏板对接在一起而制造的任何图像传感器。
Claims (8)
1.一种制造成像器(10、20)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
a.第一步骤(100)，将成像传感器(11)附接到第一基板(12)；
b.第二步骤(101)，在所附接的成像传感器(11)周围的预定距离处切除所述第一基板(12)；
c.第三步骤(102)，将用于驱动所述成像传感器(11)的驱动电路板(13)以靠近所附接的成像传感器(11)的方式附接到所切除的第一基板(12)；
d.第四步骤(103)，将用于驱动所述成像传感器(11)的所述驱动电路板(13)连接到所附接的成像传感器(11)，以获得第一块(21)；
e.重复所述第一步骤、所述第二步骤、所述第三步骤和所述第四步骤，以获得位于第一基板(12)上的第二块(22)；
f.第五步骤(104)，通过边对边接触的方式放置两个所切除的第一基板(12)，将获得的第一块(21)和第二块(22)对接在一起；
g.第六步骤(105)，将对接在一起的块(21、22)附接到主基板(23)；
h.第七步骤(106)，将对接在一起的第一块(21)和第二块(22)的所述成像传感器(11)的所述驱动电路板(13)连接到所述成像器(10、20)的主板(24)。
2.根据权利要求1所述的制造成像器(10、20)的方法，其中，在将用于驱动所述成像传感器(11)的所述驱动电路板(13)连接到所接合的成像传感器(11)的所述第四步骤(103)之后，所述方法包括对所述块(21、22)的合格性进行测试的步骤(107)。
3.根据权利要求1或2所述的制造成像器(10、20)的方法，其中，在将用于驱动所述成像传感器(11)的所述驱动电路板(13)连接到所接合的成像传感器(11)的所述第四步骤(103)之后，所述方法包括储存所述块(21、22)的步骤(108)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造成像器(10、20)的方法，其中，切除所述第一基板(12)的所述第二步骤(101)是借助于激光束或贝塞尔光束进行切割的步骤。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造成像器(10、20)的方法，其中，在所述第一步骤(100)之后，所述方法包括对所述第一基板(12)进行标记的步骤(109)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造成像器(20)的方法，其中，所述第一块(21)的尺寸不同于所述第二块(22)的尺寸。
7.一种成像器(10、20)，其中，所述成像器(10、20)包括第一块(21)和第二块(22)，所述第一块(21)和所述第二块(22)中的各个块包括：
a.第一基板(12)；
b.成像传感器(11)，所述成像传感器(11)附接到所述第一基板(12)，所述第一基板(12)在所接合的成像传感器(11)周围的预定距离(14)处被切除；
c.用于驱动所述成像传感器(11)的驱动电路板(13)，所述驱动电路板(13)以靠近所述成像传感器(11)的方式附接到所述第一基板(12)并连接到所述成像传感器(11)，
所述第一块(21)和所述第二块(22)是通过边对边接触的方式放置两个第一基板(12)而对接在一起的；并且
所述成像器(10、20)包括：主基板(23)，对接在一起的块附接到所述主基板(23)；以及主板(24)，所述主板(24)连接到用于驱动对接在一起的第一块(21)和第二块(22)的所述成像传感器(11)的所述驱动电路板(13)。
8.根据权利要求7所述的成像器(10、20)，其中，所述第一块(21)的尺寸不同于所述第二块(22)的尺寸。
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