CN1815263A - 二维图像检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及二维图像检测器。Pb板和承载电子部件例如信号处理电路和电源电路的基线板设置在箱面上从而减小传感器装置的重量和厚度。此外，箱具有足以支承有源矩阵衬底而没有变形的机械强度。另外，小信号放大器控制衬底和栅极驱动器控制电路衬底通过开口插入到箱内且电连接到被承载在基线板上的电子部件。

Description

二维图像检测器
技术领域
本发明涉及二维图像检测器(image detector)，其检测放射性或电磁射线例如粒子射线(particle ray)、x射线、可见光、红外光等(下文中称为放射线)的二维分布作为图像，且被用于医学放射成像设备、工业无损检测设备等。
背景技术
在二维图像检测器中，有源矩阵衬底与用于将放射线转换成电荷信号的图像传感器和基线板(base board)集成。基线板上承载包括IC元件的电子电路例如用于电荷信号的小信号放大器、控制电路、栅极驱动器电路、信号处理电路、电源电路等。与图像传感器和基线板集成的有源矩阵衬底可拆分地固定到箱(case)上。玻璃板用作有源矩阵衬底的材料，而铝板用作基线板的材料。在上述结构中，所有元件设置在支承有源矩阵衬底的基线板上并被单元化，箱用作单元的罩(cover)。
另外，为了将构成控制电路、栅极驱动器电路、信号处理电路、电源电路等的IC元件与放射线屏蔽开且保证它们的使用寿命，片形(sheet-shaped)放射屏蔽板例如铅板(Pb板)附贴到有源矩阵衬底的背表面侧(其是设置图像传感器的表面的相反侧)(见JP-A-2003-014862)。在该结构中，为了防止与重的放射屏蔽板集成的有源矩阵衬底变形或损坏，有源矩阵衬底或与有源矩阵衬底集成的基线板的厚度需要加厚以满足有源矩阵衬底要求的机械强度。在这样的情况下，第一基线板(下文称为加固板)、放射屏蔽板、第二基线板(下文称为基线板)和包括IC元件的电子电路以此顺序附贴到有源矩阵衬底的背表面。供选地，具有内建(built-in)放射屏蔽板的基线板附贴到有源矩阵衬底的背表面，然后包括IC元件的电子电路附于基线板的背表面。
下面将参照图3描述背景技术的二维图像检测器的结构。将放射线转换成电荷信号的图像传感器1附于有源矩阵衬底2。有源矩阵衬底2附于加固板3。Pb板4作为放射屏蔽板附于加固板3的背表面。为了支承Pb板4的重量并防止有源矩阵衬底2变形，Pb板4没有变形地被夹在且被支承在加固板3与基线板5之间，且与有源矩阵衬底2集成。在基线板5的侧表面上形成小信号放大器6和栅极驱动器8，在基线板5的背表面上形成栅极驱动器控制电路衬底9、信号处理和控制电路衬底10以及电源衬底11。另外，一对小信号放大器控制衬底7通过图中未示出的金属性固定部件稳固地固定到基线板5的背表面的两个端部。小信号放大器控制衬底7具有安装于其上的小信号放大器控制电路等。
从图像传感器1引出的输出信号线通过有源矩阵衬底2电连接到小信号放大器6。小信号放大器6的下部分朝向基线板5的背表面弯曲且电连接到形成在基线板5的背表面上的小信号放大器控制衬底7的控制电路以及信号处理和控制电路衬底10和电源衬底11的电子电路。另外，用于向图像传感器1提供读信号的栅极驱动器8的下部分朝向基线板5的背表面弯曲且电连接到栅极驱动器控制电路衬底9。上述功能性部件的组件构成传感器装置S，传感器装置S以诸如螺丝紧固的状态可拆分地固定到箱12。传感器装置S被固定且被电连接之后，箱12的背表面通过背板13被封闭。
然而，背景技术二维图像检测器的上述结构存在问题，即设置在基线板5的背表面上的IC元件的使用寿命缩短，不利于组装和难以运载和保存(preserve)(下文称为操控(handle))有源矩阵衬底2，特别是当有源矩阵衬底是大型号时。更明确地，诸如小信号放大器6或IC元件产生的热通过热传导而被传导至图像传感器1。图像传感器1通常强烈受热影响，因而对于图像传感器1的使用寿命和性能而言这样的热传导是不可取的。另外，需要精细的组装工作，例如从包括Pb板4的重的传感器装置S的背表面将小信号放大器控制衬底7固定且电连接到基线板5，以及进一步弯曲小信号放大器6从而使之连接到小信号放大器控制衬底7或位于基线板5的背表面上的电路。尽管由于这样的复杂组装工作而使用了一些附属工具和夹具，但是其实用性差，因为操作期间为了不误伤自己或误损坏器件的仔细操作导致的过度疲劳使得工作时间增加。另外，具有精密部件的传感器装置S由于其数十公斤的重量而难以操控，且当无罩地运载和保存时需要小心谨慎。
发明内容
本发明的目的是提供二维图像检测器，其解决背景技术的上述问题。
根据本发明的第一方面，其上承载电子部件例如信号处理电路和电源电路的基线板与具有有源矩阵衬底的传感器装置分开且设置在箱面上。另外，所述箱具有足以支承所述有源矩阵衬底而所述有源矩阵衬底不变形的机械强度。
采用上述结构，可最小化传感器装置所要求的强度，其使得传感器装置的重量和尺寸能被减小。结果，能改善传感器装置的操控。
根据本发明的第二方面，如本发明第一方面所阐述的，在设置在箱面上的基线板上设置开口(slit)。形成在小信号放大器控制衬底的端部上的电信号输入输出端子通过所述开口插入到所述箱内而没有小信号放大器、栅极驱动器等的弯曲，所述小信号放大器控制衬底设置在所述有源矩阵衬底上。小信号放大器控制衬底的电信号输入输出端子连接到设置在箱内且与所述电信号输入输出端子相适应的耦接部件，使得有源矩阵衬底和设置在基线板背表面上的电路彼此可拆分地电连接。
上述结构中，自小信号放大器产生的热的大部分从电信号输入输出端子直接传导到耦接部件而没有通过基线板传导，然后传导到箱并扩散。因此热不会传导到图像传感器。另外，由于可拆分的电连接，组装工作可被简化，没有弯曲操作，例如为了连接到传感器装置的重的部件如电子部件承载板或基线板的背表面上的电路而进行的小信号放大器的弯曲操作。
根据本发明的第三方面，如本发明第一方面所阐述的，放射屏蔽板附于所述箱的表面的至少一部分上，该部分处附有所述有源矩阵衬底。
因此，如本发明第一方面所述，本发明第三方面中的上述结构还改善传感器装置的操控，因为传感器装置的重量能被减小。
根据本发明的第四方面，如本发明第二方面所阐述的，放射屏蔽板附于所述箱的表面的至少一部分上，该部分处附有所述有源矩阵衬底。另外，开口设置在放射屏蔽板上在与所述基线板上的所述开口对应的部分处。设置在有源矩阵衬底侧面的电信号输入输出端子通过开口插入到所述箱内且连接到设置在箱内且与该电信号输入输出端子相适应的耦接部件，使得所述有源矩阵衬底和所述基线板彼此可拆分地电连接。
因此，如本发明第二方面中所述，自小信号放大器产生的热的大部分从电信号输入输出端子直接传导到耦接部件而没有通过基线板传导，然后传导到箱并扩散。因此，热不会传导到图像传感器。另外，由于可拆分的电连接，组装工作可以简化，没有弯曲操作，例如为了连接到传感器装置的重的部件如电子部件承载板或基线板的背表面上的电路而进行的小信号放大器的弯曲操作。
根据本发明的第五方面，加固板与有源矩阵衬底集成从而增强有源矩阵衬底的强度。
因此，即使对于最初不具有足够强度的有源矩阵衬底也能够实现通过第一至第五方面的每个获得的上述效果。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的二维图像检测器的结构的视图；
图2是示出根据本发明另一实施例的二维图像检测器的结构的视图；
图3是示出背景技术的二维图像检测器的结构的视图。
具体实施方式
下面将说明本发明的优选实施例。
Pb板和承载电子部件例如信号处理电路和电源电路的基线板设置在箱上，箱具有足以支承有源矩阵衬底而有源矩阵衬底没有变形或损坏的机械强度。另外，在Pb板和基线板设置开口。小信号放大器控制衬底通过开口插入到箱内而不弯曲小信号放大器，且连接到与小信号放大器控制衬底的端部的形状相适应的耦接部件例如插座或连接器，使得有源矩阵衬底和设置在板的背表面上的电路彼此可拆分地电连接。
图1为示出根据本发明一实施例的二维图像检测器的结构的视图。图1中，标以与图3相同的附图标记的器件具有与图3相同的结构和性能。图像传感器1附于有源矩阵衬底2。从图像传感器1引出的输出信号线电连接到附于有源矩阵衬底2的侧表面上的小信号放大器6N。另外，小信号放大器6N电连接到小信号放大器控制衬底7N。小信号放大器控制衬底7N其上承载控制电路等。栅极驱动器8N电连接到图像传感器1和栅极驱动器控制电路衬底9N。上述功能性部件的组件构成传感器装置NS。
作为放射屏蔽板的Pb板4N和基线板5N设置在箱12N的与传感器装置NS相对的面(下文称为传感器装置NS面)。基线板5N背表面上设置有信号处理/控制电路衬底10和电源衬底11。小信号放大器控制衬底7N和栅极驱动器控制电路衬底9N的端部用作传感器装置NS的电信号输入输出端子。小信号放大器控制衬底7N和栅极驱动器控制电路衬底9N通过设置在Pb板4N和基线板5N上的三个开口21插入到箱12N内。然后，小信号放大器控制衬底7N和栅极驱动器控制电路衬底9N的端部通过连接部件(图中未示出)例如设置在箱12N内且与小信号放大器控制衬底7N和栅极驱动器控制电路衬底9N的端部的形状相适应的插座和连接器，可拆分地电连接到被承载在基线板5N上的电子部件。所有的电和机械连接完成之后，箱12N通过背板13封闭。
图2为示出根据本发明另一实施例的二维图像检测器的结构的视图。图2中，标以与图1和3相同的附图标记的部件具有与图1和3相同的结构和性能。有源矩阵衬底2与具有方便操控所需的最小厚度的加固板3N集成。传感器装置MS包括图像传感器1、有源矩阵衬底2、加固板3N、小信号放大器6N、小信号放大器控制衬底7N、栅极驱动器8N和栅极驱动器控制电路衬底9N。由于箱12N、开口21、Pb板4N、基线板5N、信号处理/控制电路衬底10、电源衬底11和背板13的结构和性能与图1所示的实施例相同，所以将省略其详细说明。
本发明不限于上述实施例，可以产生各种修改的实施例。例如，对于图1和图2所示的实施例，间隔物可设置在箱12的四个角上，传感器装置NS可通过间隔物附于箱12N从而提高传感器装置NS的热辐射效率并隔开向基线板5N的热传导。另外，有源矩阵衬底2、加固板3N、基线板5N、放射屏蔽板等的材料不限于玻璃、铝板或Pb板。根据所要求的条件可使用各种材料作为它们的材料，且本发明不限制部件的材料。对本领域技术人员来说显然地，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可对描述的优选实施例做出各种修改和变型。因此，本发明意图覆盖与所附权利要求及其等价物的范围一致的本发明的各种修改和变型。
本发明可应用于利用检测放射性或电磁射线例如粒子射线、x射线、可见光、红外光等的二维分布作为图像的功能的应用，例如，应用于医学放射成像设备、工业无损检测设备等。
本发明要求2005年2月3日提交的日本专利申请2005-027740的外国优先权，在此引用其全部内容作为参考。

Claims (8)

1.一种二维图像检测器，包括：
有源矩阵衬底，其与将电磁射线信息转换成电荷信息的半导体层集成，用于读出所述电荷信息；
箱，其中收纳所述有源矩阵衬底，所述箱具有足以支承所述有源矩阵衬底而没有所述有源矩阵衬底的变形的机械强度；以及
基线板，其上承载电子部件，所述基线板设置在所述箱面上。
2.如权利要求1所述的二维图像检测器，其中所述电子部件包括信号处理电路和电源电路。
3.如权利要求1所述的二维图像检测器，其中所述有源矩阵衬底具有电信号输入输出端子且所述基线板具有开口，所述电信号输入输出端子通过该开口插入所述箱内，且
其中所述二维图像检测器还包括设置在所述箱内的与所述电信号输入输出端子相适应的耦接部件，所述有源矩阵衬底和所述基线板通过所述耦接部件彼此可拆分地电连接。
4.如权利要求1所述的二维图像检测器，还包括：
放射屏蔽板，其附于所述箱的表面的至少一部分，该部分附有所述有源矩阵衬底。
5.如权利要求3所述的二维图像检测器，还包括：
放射屏蔽板，其附于所述箱的表面的至少一部分，该部分附有所述有源矩阵衬底，其中所述放射屏蔽板具有与所述基线板上的所述开口对应的开口，所述电信号输入输出端子通过该开口插入到所述箱内且连接到所述耦接部件，使得所述有源矩阵衬底与所述基线板彼此可拆分地电连接。
6.如权利要求1所述的二维图像检测器，其中所述有源矩阵衬底与加固板集成。
7.一种制造如权利要求1所述的二维图像检测器的方法，该方法包括步骤：
在所述箱面上设置所述基线板；
将所述有源矩阵衬底的电信号输入输出端子通过设置在所述基线板上的开口插入到所述箱内；以及
通过设置在所述箱内的耦接部件可拆分地电连接所述有源矩阵衬底与所述基线板，所述耦接部件适应于所述电信号输入输出端子。
8.如权利要求7所述的制造二维图像检测器的方法，该方法还包括步骤：
将放射屏蔽板附于所述箱的表面的至少一部分；以及
将所述有源矩阵衬底的电信号输入输出端子通过设置在所述屏蔽板上的开口和设置在所述基线板上的所述开口插入到所述箱内。
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