CN116013749A - 用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量及方法，该测试工具包括：基础材料层，包括相对设置的第一透光面和第二透光面，以及第一透光面和第二透光面之间设置有四个侧面；映射材料层，包括检测部和与检测部固定连接的四个固定部，检测部设置有多个用于连通映射材料层的第一面和第二面的第一贯穿孔，并且多个第一贯穿孔中每个第一贯穿孔均与一个芯片对应，以及第二面中除多个第一贯穿孔的孔口区域之外的其他区域和第二透光面固定连接，以及四个固定部中每个固定部均与一个侧面固定连接，从而能够降低时间成本和人工成本，并能够提高SiPM的探测器耦合精度，进而提升SiPM的探测器的性能。

Description

用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械核医学技术领域，尤其涉及一种用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量及方法。

背景技术

硅光电倍增管(Siliconphotomultiplier,SiPM)是工作在盖革模式下的雪崩光电二极管阵列，与传统的光电倍增管(PhotoMultiplierTube，PMT)相比，增益大，工作电压低，同时具有体积小，重量轻，工艺兼容性好，对磁场不敏感的优点，随着其技术日趋成熟，在微弱光探测，辐射探测等领域，发挥着重要作用。

目前，在天体物理、高能物理和生物医学等多个领域逐步开始取代PMT，特别在正电子发射型计算机断层显像(PositronEmissionComputed Tomography，PET)应用中。以及，在核医学领域，PMT通常用阵列的形式使用，而具有更小光电灵敏区域的SiPM，需要更大规模的阵列的形式使用。因SiPM芯片阵列的阵列数量较多，不同的需求SiPM芯片阵列的结构和排列方式都也是有所差异，所以对其SiPM芯片的贴装精度就要求较高。以及，SiPM芯片阵列的贴装精度直接影响到SiPM探测器的耦合精度，进而影响到SiPM探测器的性能。

因此，如何快速、简单的测量SiPM芯片阵列的贴装精度，进而保证SiPM探测器的性能，成为生产SiPM探测器的产线的一项重要工作。针对SiPM探测器生产的产线来说，购买高精度测试设备增加了设备成本，同时采用高精度设备对SiPM芯片阵列采用全检则需要花费太多的人工成本和时间成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量及方法，其解决了现有技术中存在着的人工成本和时间成本较高的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量，SiPM芯片阵列安装于PCB板上，并且SiPM芯片阵列包括多个芯片；该测试工具包括：基础材料层，包括相对设置的第一透光面和第二透光面，以及第一透光面和第二透光面之间设置有四个侧面；映射材料层，包括检测部和与检测部固定连接的四个固定部，检测部设置有多个用于连通映射材料层的第一面和第二面的第一贯穿孔，并且多个第一贯穿孔中每个第一贯穿孔均与一个芯片对应，以及第二面中除多个第一贯穿孔的孔口区域之外的其他区域和第二透光面固定连接，以及四个固定部中每个固定部均与一个侧面固定连接。

因此，借助于上述方案，本申请实施例能够大幅度降低SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度检测的购买设备的成本、测试的人工成本和时间成本，同时还能够快速有效地检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度，从而提高SiPM的探测器耦合精度，进而提升SiPM的探测器的性能。

在一个可能的实施例中，基础材料层是由亚克力材料或者石英玻璃构成。

在一个可能的实施例中，测试工具还包括光学透明胶层，光学透明胶层设置在基础材料层和映射材料层之间，并且光学透明胶层包括贯穿光学透明胶层的多个第二贯穿孔，并且多个第二贯穿孔中每个第二贯穿孔均与一个第一贯穿孔对应。

在一个可能的实施例中，基础材料层的长度是由SiPM芯片阵列的长度、映射材料层的厚度和光学透明胶层的厚度确定的。

在一个可能的实施例中，基础材料层的宽度是由SiPM芯片阵列的宽度、映射材料层的厚度和光学透明胶层的厚度确定的。

在一个可能的实施例中，基础材料层的厚度的取值范围为5～10毫米。

在一个可能的实施例中，映射材料层的厚度的取值范围为100～600微米。

在一个可能的实施例中，映射材料层是由ESR膜或者聚四氟乙烯反射膜构成。

在一个可能的实施例中，第一贯穿孔的尺寸是由芯片的尺寸和SiPM芯片阵列的芯片的允许贴装公差确定的。

第二方面，本发明实施例提供一种用于检测PCB板上SiPM芯片阵列贴装精度的方法，包括：将SiPM芯片阵列扣在用于检测SiPM芯片阵列的贴装精度的测试工具的映射材料层上；其中，测试工具为第一方面任一的用于检测SiPM芯片阵列的贴装精度的测试工具；通过测试工具的基础材料层的第一透光面，确定SiPM芯片阵列的芯片在测试工具的贯穿孔中的嵌入情况；基于嵌入情况，确定SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种基础材料层的示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种映射材料层的示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种用于检测PCB板上SiPM芯片阵列贴装精度的方法的流程图；

图4示出了本申请实施例提供的一种SiPM芯片阵列的测试过程的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

目前，SiPM芯片阵列和闪烁晶体制作的探测器可以应用到很多领域，对探测器性能的要求很高。并且，影响到探测器的性能的因素很多，其中SiPM芯片阵列和闪烁晶体的耦合精度是其中一项重要指标，而SiPM芯片阵列的芯片贴装精度会直接影响到SiPM芯片阵列和闪烁晶体的耦合精度，进而影响到探测器的性能。

对于生产探测器的厂家来说，要批量检测SiPM芯片阵列的贴装精度，需要比较高精度的测试设备、较多的测试人员和测试时间，相对测试成本较高。尤其对于批量生产，又对SiPM芯片阵列贴装精度要高度要求的产线，全面检测SiPM芯片阵列贴装精度的变成一件成本很高的工作。

基于此，本申请实施例提供了一种用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量及方法，该测试工具包括基础材料层，包括相对设置的第一透光面和第二透光面，以及第一透光面和第二透光面之间设置有四个侧面；映射材料层，包括检测部和与检测部固定连接的四个固定部，检测部设置有多个用于连通映射材料层的第一面和第二面的第一贯穿孔，并且多个第一贯穿孔中每个第一贯穿孔均与一个芯片对应，以及第二面中除多个第一贯穿孔的孔口区域之外的其他区域和第二透光面固定连接，以及四个固定部中每个固定部均与一个侧面固定连接。

因此，借助于上述方案，本申请实施例能够大幅度降低SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度检测的购买设备的成本、测试的人工成本和时间成本，同时还能够快速有效地检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度，从而提高SiPM的探测器耦合精度，进而提升SiPM的探测器的性能。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种基础材料层的示意图。如图1所示，该基础材料层包括相对设置的第一透光面S1和第二透光面S2，以及第一透光面S1和第二透光面S2之间设置有四个侧面。也就是说，基础材料中的第一透光面S1和第二透光面S2为高透光面，而基础材料中的四个侧面对其透明度没有要求。

应理解，基础材料层的具体材料及其尺寸等均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，可选择透明的材质作为基础材料层，并且基础材料层要求透明度高且高硬度耐磨的材质，例如，亚克力材料和石英玻璃等，从而可通过基础材料层来直观的观察SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度的测试情况。

可选地，继续参见图1，基础材料层的宽度为A，并且该基础材料层的宽度可根据SiPM芯片阵列的宽度、映射材料层的厚度和光学透明胶层的厚度确定。

还应理解，基础材料层的宽度的具体计算公式可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，可通过如下公式计算基础材料层的宽度：

A＝L₁-2*h₁-2*h₂；

其中，A可表示基础材料层的宽度；L₁可表示SiPM芯片阵列的宽度；h₁可表示映射材料层的厚度；h₂可表示光学透明胶层的胶层厚度。

可选地，继续参见图1，基础材料层的长度为B，并且该基础材料层的长度可根据SiPM芯片阵列的长度、映射材料层的厚度和光学透明胶层的厚度确定。

还应理解，基础材料层的长度的具体计算公式可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，可通过如下公式计算基础材料层的长度：

B＝L₂-2*h₁-2*h₂；

其中，B可表示基础材料层的长度；L₂可表示SiPM芯片阵列的长度；h₁可表示映射材料层的厚度；h₂可表示光学透明胶层的胶层厚度。

可选地，基础材料层的厚度的取值范围为5～10毫米，从而其对尺寸的加工精度要求比较低。

请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种映射材料层的示意图。如图2所示，该映射材料层包括检测部和固定设置在检测部的四周并且可弯折的四个固定部。以及，检测部设置有多个第一贯穿孔，以及多个第一贯穿孔中每个第一贯穿孔均用于连通映射材料层的第一面和第二面，并且多个第一贯穿孔中每个第一贯穿孔均与一个芯片对应(例如，在SiPM芯片阵列包括M*N个芯片的情况下，该检测部可设置有M*N个第一贯穿孔，并且每个第一贯穿孔可容纳一个芯片，M和N均为正整数)。其中，第一面为如图2所示的映射材料层的第一面，并且第二面为与第一面相对设置的面(图2未示出)。

应理解，映射材料层的尺寸及其尺寸以及加工工程等均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，映射材料层的材质需要满足可以进行激光精细加工的需求，且材质的不易破碎，映射材料层的材质可以选择ESR膜和聚四氟反射膜等。

可选地，映射材料层的厚度为h₁，并且h₁的的取值范围为100～600微米。

以及，继续参见图2，映射材料层的尺寸a和尺寸b为要精确控制的尺寸，要求和工具的外形尺寸a＝L₂和b＝L₁保持一致。而映射材料层的四个固定部的宽度尺寸则至少要和基础材料层的厚度尺寸一致，不需要精度太高，即四个固定部可至少实现测试工具的四个侧面的部分包裹。

当然应理解，该四个固定部的宽度尺寸最大也可以是映射材料层的厚度、光学透明胶层的厚度和基础材料层的厚度的和，即此时可实现测试工具的四个边的全面覆盖，从而此时可达到最优的固定效果。

可选地，可按照SiPM芯片阵列的结构设计映射材料层的加工图纸，即对应SiPM芯片阵列的芯片位置在映射材料层上切割出第一贯穿孔位置，最终映射材料层上的所有第一贯穿孔均和SiPM芯片阵列的芯片位置一一对应，即在设计好映射材料层的加工图纸后，采可用激光切割机对其进行加工，加工好后进行尺寸测量，测试满足后方可使用。

此外，对于第一贯穿孔的尺寸来说，由于其贯穿映射材料层的第一面和第二面，故第一贯穿孔的深度可以是映射材料层的厚度。并且，由于第一贯穿孔可呈长方体的形状，故该第一贯穿孔的孔口的第一边m具体值和第二边n的具体值均可根据芯片的尺寸和SiPM芯片阵列的芯片的允许贴装公差确定的。其中，SiPM芯片阵列的芯片的允许贴装公差的具体值可根据实际需求来进行设置(例如，在精度值不同的情况下，允许贴装公差的具体值也可不同等)，本申请实施例并不局限于此。

例如，在第一边m和SiPM芯片阵列的芯片的宽边对应的情况下，则第一边m的具体值为SiPM芯片阵列的芯片的宽边的具体值和芯片的宽边的允许贴装公差的和。

再例如，在第二边n和SiPM芯片阵列的芯片的长边对应的情况下，则第二边n的具体值为SiPM芯片阵列的芯片的长边的具体值和芯片的长边的允许贴装公差的和。

再例如，在SiPM芯片阵列的芯片的尺寸为P的情况下，而设定要求芯片贴装精度的公差为Q(在精度值不同的情况下，Q的具体值也可不同)，则测试工具上第一贯穿孔的尺寸可以为P+Q。

这里还需要说明的是，为了使得基础材料层和映射材料层固定连接在一起，还可用光学透明胶层将基础材料层和映射材料层粘结在一起，从而构成测试工具。

还应理解，光学透明胶层的具体材料和光学透明胶层的厚度等均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，光学透明胶层可以是透明硅胶，并且硅胶的稳定性好，且残余胶的比较好清洁，比较适合此测试工具的结构。

另外，在通过基础材料、映射材料和光学透明胶制作测试工具的过程中，首先可先将映射材料的四个固定部折出痕迹使其比较方便套在基础材料层上，随后可将映射材料层内部的一面涂抹上光学透明胶，在将涂抹上光学透明胶的映射材料套在基础材料上，随后将其压入一个回型工装内，并可将有映射材料的一面朝下放置在在干净、不粘胶的聚四氟乙烯材料上，然后在工具上放置一配重，目的是将映射材料和基础材料之间的胶层均匀、工具表面为平整面，而测试工具的四个侧面则通过回型工装，固定其胶层厚度。待光学透明胶完全固化后，将测试工具从回型工装上推出，并将映射材料层的第一贯穿孔内的光学透明胶全部清洁干净，则第一贯穿孔可全部露出来，从而测试工具制作完成。

以及，对于制作完成的测试工具来说，此时的测试工具可包括光学透明胶层，并且光学透明胶层可设置在基础材料层和映射材料层之间，并且光学透明胶层可包括贯穿光学透明胶层的多个第二贯穿孔，并且多个第二贯穿孔中每个第二贯穿孔均与一个第一贯穿孔对应。其中，第二贯穿孔及其对应的第一贯穿孔是连通的，并且第二贯穿孔的孔口尺寸及其对应的第一贯穿孔的孔口尺寸是相同且完全重合的。

因此，借助于上述方案，本申请实施例能够大幅度降低SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度检测的购买设备的成本、测试的人工成本和时间成本，同时还能够快速有效地检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度，从而提高SiPM的探测器耦合精度，进而提升SiPM的探测器的性能。

应理解，上述测试工具仅是示例性的，本领域技术人员根据上述的方法可以进行各种变形，该变形之后的方案也属于本申请的保护范围。

请参见图3，图3示出了本申请实施例提供的一种用于检测PCB板上SiPM芯片阵列贴装精度的方法的流程图。如图3所示的方法可由用于检测PCB板上SiPM芯片阵列贴装精度的装置执行，并且该装置的具体值可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。例如，该装置可以是计算机，也可以是控制装置等。如图3所示的方法包括：

步骤S310，将SiPM芯片阵列扣在用于检测SiPM芯片阵列的贴装精度的测试工具的映射材料层上；其中，测试工具可以为如上所示的用于检测SiPM芯片阵列的贴装精度的测试工具；

步骤S320，通过测试工具的基础材料层的第一透光面，确定SiPM芯片阵列的芯片在测试工具的贯穿孔中的嵌入情况；

步骤S330，基于嵌入情况，确定SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度。

为了便于理解检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度的方法，下面通过具体地实施例来进行描述。

具体地，如图4所示，在测试过程中，可将测试工具放置在SiPM的阵列上，并且测试工具的四个边可与SiPM的阵列的外形完全对齐，并可通过基础材料层的第一透光面既可以观察SiPM芯片阵列的芯片的位置情况，如果芯片全部卡入第一贯穿孔中，说明SiPM芯片阵列的所有芯片都满足预设贴装精度；如有芯片的贴装精度不能满足预设贴装精度，则SiPM芯片阵列的芯片不能全部卡入第一贯穿孔中，也可以通过基础材料层的第一透光面观察到哪些芯片的空位错位及偏差量的大小。其中，测试工具的厚度可以为H。

此外，该测试工具出了检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度之外，由于SiPM芯片阵列的尺寸和晶体阵列的尺寸是一一对应的，故该测试工具还可检测晶体阵列的晶条的组装精度。

例如，可将测试工具有映射材料的一面放置在闪烁晶体上，并将测试工具和闪烁晶体的四边对齐，通过基础材料层的第一透光面观察晶条和工具的贯穿孔的位置的对应情况，即可测试每个晶条的组装精度。这样就可以将闪烁晶体的晶条和SiPM芯片阵列的芯片的精度情况一一对应，进而更利于1:1耦合的SiPM芯片阵列和晶体阵列粘接，进一步提升SiPM芯片阵列的探测器的耦合精度，达到提升探测器的性能的效果。

因此，借助于上述技术方案，本申请实施例通过上述测试方法可以快速、方便和简单的检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度，不用采用高精度的大型测试设备，也不需要太多人工成本和时间成本。同时，还可以提高SiPM芯片阵列和闪烁晶体的耦合精度，进而提升探测器的性能指标。

应理解，上述检测SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度的方法仅是示例性的，本领域技术人员根据上述的方法可以进行各种变形，该变形之后的方案也属于本申请的保护范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于检测SiPM芯片阵列贴装精度的测量工量，其特征在于，所述SiPM芯片阵列安装于PCB板上，并且所述SiPM芯片阵列包括多个芯片；所述测试工具包括：

基础材料层，包括相对设置的第一透光面和第二透光面，以及所述第一透光面和所述第二透光面之间设置有四个侧面；

映射材料层，包括检测部和与所述检测部固定连接的四个固定部，所述检测部设置有多个用于连通所述映射材料层的第一面和第二面的第一贯穿孔，并且所述多个第一贯穿孔中每个第一贯穿孔均与一个芯片对应，以及所述第二面中除所述多个第一贯穿孔的孔口区域之外的其他区域和所述第二透光面固定连接，以及所述四个固定部中每个固定部均与一个侧面固定连接。

2.根据权利要求1所述的测试工具，其特征在于，所述基础材料层是由亚克力材料或者石英玻璃构成。

3.根据权利要求1所述的测试工具，其特征在于，所述测试工具还包括光学透明胶层，所述光学透明胶层设置在所述基础材料层和所述映射材料层之间，并且所述光学透明胶层包括贯穿所述光学透明胶层的多个第二贯穿孔，并且所述多个第二贯穿孔中每个第二贯穿孔均与一个第一贯穿孔对应。

4.根据权利要求3所述的测试工具，其特征在于，所述基础材料层的长度是由所述SiPM芯片阵列的长度、所述映射材料层的厚度和所述光学透明胶层的厚度确定的。

5.根据权利要求3所述的测试工具，其特征在于，所述基础材料层的宽度是由所述SiPM芯片阵列的宽度、所述映射材料层的厚度和所述光学透明胶层的厚度确定的。

6.根据权利要求1或3所述的测试工具，其特征在于，所述基础材料层的厚度的取值范围为5～10毫米。

7.根据权利要求1所述的测试工具，其特征在于，所述映射材料层的厚度的取值范围为100～600微米。

8.根据权利要求1所述的测试工具，其特征在于，所述映射材料层是由ESR膜或者聚四氟乙烯反射膜构成。

9.根据权利要求1所述的测试工具，其特征在于，所述第一贯穿孔的尺寸是由所述芯片的尺寸和所述SiPM芯片阵列的芯片的允许贴装公差确定的。

10.一种用于检测PCB板上SiPM芯片阵列贴装精度的方法，其特征在于，包括：

将所述SiPM芯片阵列扣在用于检测所述SiPM芯片阵列的贴装精度的测试工具的映射材料层上；其中，所述测试工具为权利要求1至9任一所述的用于检测所述SiPM芯片阵列的贴装精度的测试工具；

通过所述测试工具的基础材料层的第一透光面，确定所述SiPM芯片阵列的芯片在所述测试工具的贯穿孔中的嵌入情况；

基于所述嵌入情况，确定所述SiPM芯片阵列的芯片的贴装精度。

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