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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen unter Verwendung eines flächigen Trägerelements. Ferner betrifft die Erfindung einen Trägerrahmen mit einem flächigen Trägerelement zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei das flächige Trägerelement zumindest auf einer Seite eine adhäsive Teilfläche aufweist und in einer Öffnung des Trägerrahmens positioniert ist. Weiterhin betrifft die die Erfindung einen Fügesatz, aufweisend einen Trägerrahmen und ein Aufbewahrungselement, welches ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer vorbestimmten Anordnung aufzunehmen.
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Für die medizinische Bildgebung mittels Röntgenstrahlung werden Detektoren benötigt, welche eine Energie, einen Ort sowie eine Auftreffzeit eines Röntgenphotons möglichst genau abbilden. Bis vor kurzem kamen für diese Aufgabe überwiegend Detektoren zum Einsatz, welche Röntgenphotonen indirekt mittels eines Szintillators, welcher die Röntgenphotonen erst in Licht umwandelt, registrieren. Heute werden dagegen zunehmend Detektoren eingesetzt, welche die Röntgenstrahlung direkt in ein elektrisches Signal umwandeln.
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Das Prinzip der indirekt wandelnden Detektoren beruht auf einem Einsatz von Szintillatoren, welche eintreffende Röntgenstrahlung in Lichtquanten umwandeln. Diese Lichtquanten liegen üblicherweise im Spektrum von sichtbarem Licht bis hin zu ultraviolettem Licht und lassen sich, z. B. mittels eines Halbleiterdetektors oder eines Fotomultipliers, erfassen und ortskodiert an eine nachgeschaltete Elektronik übertragen.
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Die Ortskodierung stellt bei indirekt wandelnden Sensoren häufig ein Problem von dar, da die Lichtquanten im Szintillator gestreut werden und auf benachbarte Pixel überspringen können (blooming). Daneben kann die Lichtemission von Szintillatoren im Mikrosekundenbereich nach der Anregung durch die Röntgenstrahlung verzögert sein. Ferner können Szintillatoren auch nach der Anregung noch eine schwache Phosphoreszenz - ein sogenanntes Nachleuchten - aufweisen, welches die Bilderfassungsgeschwindigkeit der indirekt wandelnden Sensoren reduziert.
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Bei direkt wandelnden Röntgendetektoren wird die Röntgenstrahlung dagegen direkt in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ein eintreffendes Röntgenphoton wird dabei im Halbleitermaterial des Sensors, bei Röntgendetektoren beispielsweise Cadmiumtellurid oder Cadmiumzinktellurid, absorbiert und erzeugt ein energiereiches Photoelektron. Diese Photoelektronen erzeugen Elektronen-Loch-Paare beim Durchqueren des Halbleitermaterials, welche sich durch das Anlegen eines elektrischen Feldes trennen und in Form eines elektrischen Stroms abtransportieren lassen. Das elektrische Feld wird üblicherweise durch Elektroden bereitgestellt, die mit Spannungen im Bereich von einigen Volt bis Kilovolt arbeiten. Vorzugsweise ist das elektrische Feld möglichst homogen und zeitlich stabil über das Sensorvolumen aufgebaut, um möglichst alle Elektronen aus dem Halbleitermaterial an die Elektroden zu führen und zu registrieren. Hierfür sind auf einer Seite des Halbleitermaterials eine Pixelanode (pixelierte Seite) und auf der anderen Seite eine rückseitige Kathode (kontinuierliche Seite) angebracht, welche z. B. aus Platin bestehen können. Die an den Elektroden abgegriffenen Signale sind proportional zu der Intensität der Röntgenstrahlung. Da die elektrischen Ströme sehr gering und somit störanfällig sind, wird die nachgeschaltete Elektronik typischerweise in unmittelbarer Nähe des Halbleitermaterials angeordnet. Die nachgeschaltete Elektronik kann beispielsweise als ASIC (application specific integrated circuit) oder TFA (thin film on ASIC) auf Siliziumbasis ausgeführt sein.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Einsatz von direkt wandelnden Sensoren. Bei diesen stellt die Hybridisierung, also das Verbinden des Halbleitermaterials mit der Ausleseelektronik, einen besonders kritischen Arbeitsschritt dar. Halbeleitermaterialien, wie z. B. Cadmiumtellurid oder Cadmiumzinktellurid, sind weich und gleichzeitig spröde. Bei inadäquater Handhabung können vor allem makroskopische Defekte, wie z. B. Gitterversetzungen und Risse, auftreten, welche die Homogenität des Gitters und somit den Transport der Elektronen durch das Halbleitermaterial beeinflussen. Makroskopische Defekte können sich ebenso auf den Verlauf des elektrischen Felds auswirken und somit die Auslesung der Signale durch die nachgeschaltete Elektronik beeinträchtigen.
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Bei der Herstellung von Röntgendetektoren wird häufig eine große Anzahl von Sensoren hybridisiert. Üblicherweise werden hierfür Bestückungsverfahren eingesetzt, bei welchen einzelne Sensoren mittels einer Vakuumpipetten aufgenommen und für die Hybridisierung in einer Fügevorrichtung positioniert werden. Die Verwendung von Vakuumpipetten ist aufgrund der hohen Anzahl an Sensoren aufwändig und birgt grundsätzlich die Gefahr von Defekten, da die Pipette dünnwandig ist und den Sensor auf einer kleinen Oberfläche kontaktiert. Die Handhabung direktwandelnder Sensoren ist daher sowohl aufgrund der Eigenschaften gebräuchlicher Halbleitermaterialien sowie der gro-ßen Anzahl von Sensoren fehleranfällig. Defekte Röntgendetektoren müssen noch bei der Fertigung erkannt und ausgesondert werden, da sie die spätere Bildwirksamkeit der Röntgendetektoren kompromittieren können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine weitgehend berührungsfreie Handhabung der Halbleitersensoren erlaubt und den Ausschuss von Sensoren aufgrund von Defekten reduziert.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, einen erfindungsgemäßen Trägerrahmen und einen erfindungsgemäßen Fügesatz der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen unter Verwendung eines flächigen Trägerelementes verbunden. Ein Halbleiterdetektorelement kann ein beliebiges Halbleitermaterial darstellen, welches als direkter oder indirekter Sensor für Röntgenstrahlung verwendet werden kann. Es ist vorstellbar, dass das Halbleitermaterial eintreffende Röntgenquanten in Lichtquanten umwandelt. Beispiele für solche Materialien sind anorganische Salze wie Natriumiodid, Bismutgermanat, diverse Lutetiumsilikate oder dergleichen, aber auch organische Kunststoffe oder Flüssigkeiten wie PBD, PPO, BBOT, welche dem Fachmann bekannt sind. Vorzugsweise wandelt das verwendete Halbleitermaterial eintreffende Röntgenquanten jedoch direkt in Photoelektronen um, welche von einer nachgeschalteten Elektronik detektiert werden können. Mögliche Halbleitermaterialien mit dieser Eigenschaft stellen z. B. Silizium, Germanium, Galliumarsenid, Cadmiumtellurid oder Cadmiumzinktellurid dar.
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Zur Detektion der Lichtquanten oder Photoelektronen aus dem Halbleitermaterial können elektronische Bauelemente eingesetzt werden, welche die Signale der Sensoren registrieren, verstärken und an eine Bildverarbeitungseinheit übertragen. Beispiele für solche elektronischen Bauelemente sind ASICs, TFAs, aber auch CCD- oder CMOS-Sensoren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Verbinden einer Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen. Dies kann z. B. bedeuten, dass eine Mehrzahl von 2, 4, 8 oder einer größeren Anzahl von Halbleiterdetektorelementen mit einem entsprechenden, ganzzahligen Vielfachen von elektronischen Bauelementen verbunden wird. Es ist z. B. vorstellbar, dass jedes Halbleiterdetektorelement mit 2, 4, 6 oder einer beliebigen Anzahl von elektronischen Bauelementen verbunden wird. Es ist aber ebenso vorstellbar, dass eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen genau ein Halbleiterdetektorelement umfasst, welches mit einem oder mehreren elektronischen Bauelementen verbunden wird. Vorzugsweise werden genau 4 elektronische Bauelemente mit einem Halbleiterdetektorelement verbunden. Eine Verbindung stellt in diesem Kontext insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung dar. Die Verbindung kann z. B. mittels gängiger Fügeverfahren, wie z. B. Lötverfahren oder Klebeverfahren, hergestellt werden, welche eine elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterdetektorelementen und den elektronischen Bauelementen bereitstellen.
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Das flächige Trägerelement weist zumindest auf einer ersten Seite seiner flächigen Erstreckung eine adhäsive Teilfläche auf. Unter einem flächigen Trägerelement können z. B. eine Platte, eine Scheibe, ein Papier oder vergleichbare Strukturen verstanden werden, welche eine planare Erstreckung aufweisen. Vorzugsweise ist das flächige Trägerelement flexibel und in einer Längserstreckungsrichtung um maximal 5 %, 15 % oder 25 % dehnbar. Mögliche Materialien für das flächige Trägerelement stellen z. B. Natur- und Kunststoffe auf Basis von Kautschuk, Silikonkautschuk sowie diverse Kunstharze, Elastomere und Elastomerlegierungen dar. Es ist ebenso vorstellbar, dass ein Grundmaterial des flächigen Trägerelements aus Papier besteht, welches nach Behandeln oder Imprägnieren mit entsprechenden Kunst- oder Naturstoffen eine erhöhte Dehnbarkeit aufweist. Das flächige Trägerelement kann weiterhin feinmaschige, monofile oder geflochtene Kunststoffasern aufweisen.
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Die adhäsive Teilfläche wird vorzugsweise durch Auftragen eines Klebstoffs, insbesondere eines Haftklebstoffs, auf eine erste Seite des flächigen Trägerelements bereitgestellt. Beispiele für solche Haftklebstoffe sind Polymere auf Basis von Kautschuk, synthetische Elastomere auf Basis von Isopren, Butadien und Styrol sowie diverse Natur- und Kunstharze, Polyurethane und Silikone. Der Haftklebstoff ist insbesondere für eine Anwendung bei Fügeverfahren zum Verbinden der Halbleiterdetektorelemente mit den elektronischen Bauelementen geeignet. Dies kann bedeuten, dass eine adhäsive Eigenschaft des Haftklebstoffs in einem Temperaturbereich von 10 °C bis 200 °C, vorzugsweise 10 °C bis 300 °C, im Wesentlichen unverändert bleibt. Der Haftklebstoff lässt sich zusammen mit dem flächigen Trägerelement vorzugsweise rückstandslos von den Halbleiterdetektorelementen entfernen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer vorbestimmten Anordnung auf einem Aufbewahrungselement positioniert. Ein Aufbewahrungselement kann ein beliebiges Verpackungsmittel für Halbleiterdetektorelemente darstellen. Beispiele für solche Verpackungsmittel sind Schachteln, Tabletts oder Boxen mit Geleinlagen, Schaumstoffeinlagen, Membranen, Haftelementen oder dergleichen, welche die Halbleiterdetektorelemente in einer vorbestimmten Anordnung aufbewahren. Die vorbestimmte Anordnung ist vorzugsweise auf eine Positionierung der Halbeleiterdetektorelemente während des Fügeverfahrens angepasst. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Anordnung der Halbleiterdetektorelemente in dem Aufbewahrungselement mit einer Anordnung der Halbleiterdetektorelemente in der Fügevorrichtung übereinstimmt. Eine Toleranz in der Abweichung der Anordnung der Halbleiterdetektorelemente von einer idealen Anordnung ist vorzugsweise kleiner als eine Strukturbreite der elektronischen Bauelemente und/oder eine Abmessung eines Pixels auf den Halbleiterdetektorelementen. Eine solche Toleranz kann je nach Art der verwendeten elektronischen Bauelemente wenige 100 Mikrometer, wenige 10 Mikrometer oder vorzugsweise wenige Mikrometer betragen.
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In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen aus dem Aufbewahrungselement mittels in Kontakt bringen der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen und Entfernen des Trägerelements von dem Aufbewahrungselement aufgenommen. Eine Haftkraft der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements ist vorzugsweise so gewählt, dass ein Halbleiterdetektorelement aus dem Aufbewahrungselement entfernt werden kann. Die Haftkraft zwischen einem Halbleiterdetektorelement und der adhäsiven Teilfläche sollte hierfür mindestens größer als eine Gewichtskraft des Halbleiterdetektorelements sein. Ist die Mehrzahl der Halbleiterdetektorelemente in einem Aufbewahrungselement positioniert, welches die Mehrzahl der Halbleiterdetektorelemente mittels einer kraft-, form, und/oder stoffschlüssigen Verbindung in einer vorbestimmten Position hält, so ist die Haftkraft des adhäsiven Trägerelements vorzugsweise größer als die Summe dieser haltenden Kräfte des Aufbewahrungselements und der Gewichtskraft des Halbleiterdetektorelements. Ein in Kontakt bringen kann z. B. bedeuten, dass das flächige Trägerelement mit der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements auf eine Oberfläche der Halbleiterdetektorelemente aufgesetzt oder angedrückt wird. Dadurch lässt sich eine Haftkraft zwischen dem flächigen Trägerelement und der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen bereitstellen, welche ausreicht, um die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen bei einem Abheben oder Entfernen des flächigen Trägerelements von dem Aufbewahrungselement zu entfernen. Vorzugsweise ist die Mehrzahl der Halbleiterdetektorelemente mit einer kontinuierlichen Seite in Richtung einer Öffnung des Aufbewahrungselements orientiert. Dadurch kann die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit der kontinuierlichen Seite mit der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements in Kontakt gebracht werden. Eine pixelierte Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen ist nach dem Entfernen aus dem Aufbewahrungselement frei und kann mit den elektronischen Bauelementen in einem Fügeverfahren verbunden werden.
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In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Seite des flächigen Trägerelements mit der adhäsiven Teilfläche und der darauf angeordneten Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer anwendungsgemäßen Richtung zu einer Fügevorrichtung orientiert. Dies kann bedeuten, dass eine räumliche Lage des flächigen Trägerelements angepasst wird, um die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit der pixelierten Seite zu einer Aufnahmerichtung der elektronischen Bauelemente auszurichten. Die Fügevorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, ein Bindemittel auf den pixelierten Seiten der Halbleiterdetektorelemente abzuscheiden. Das Bindemittel kann z. B. ein leitender Kleber, ein Lot, eine Lotpaste oder dergleichen sein, welche an vorbestimmten Positionen auf den Halbleiterdetektorelementen abgeschieden wird. Vorzugsweise ist die Orientierung des flächigen Trägerelements im Wesentlichen orthogonal zu einer Erdanziehungskraft ausgerichtet, sodass ein schwerkraftgetriebener Transport des Bindemittels entlang der Oberfläche der Halbleiterdetektorelemente vermieden wird. Es ist vorstellbar, dass eine zweite Orientierung des flächigen Trägerelements beim Positionieren der elektronischen Bauelemente auf der pixelierten Seite der Halbleiterdetektorelemente auf einer ersten Orientierung beim Auftragen des Bindemittels basiert.
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In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Durchführen eines Fügeverfahrens zum Verbinden der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit der entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen. Ein Fügeverfahren kann z. B. ein Leitkleben, ein Flowlöten, ein Reflowlöten, ein Drahtbonden, ein Flip-Chip-Prozess oder dergleichen darstellen. Das Fügeverfahren kann weiterhin eine beliebige Anzahl von weiteren Schritten umfassen, welche dem Fachmann bekannt sind. Vorzugsweise stellt das Fügeverfahren ein Reflowlöten dar, bei welchem eine Lotpaste, z. B. mittels eines Dispensers oder eines Schablonen- oder Siebdruckverfahrens, auf die Oberfläche der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen aufgetragen wird. Nach dem Auftragen der Lotpaste können die Halbleiterdetektorelemente mit den entsprechenden elektronischen Bauelementen bestückt werden. Dabei werden die elektronischen Bauelemente auf den mit Lotpaste beschichteten Kontaktflächen der Halbleiterdetektorelemente anwendungsgemäß positioniert. Die Lotpaste lässt sich anschließend mit einer Wärmequelle schmelzen, um die Mehrzahl der Halbleiterdetektorelemente mit der entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen elektrisch miteinander zu verbinden. Die zum Schmelzen der Lotpaste erforderliche Energie kann von der Wärmequelle z. B. durch Konvektion, Konduktion, Induktion, IR-Strahlung, Ultraschall oder dergleichen bereitgestellt werden. Ein für das Reflowlöten üblicher Temperaturbereich liegt in Abhängigkeit einer Zusammensetzung der Lotpaste sowie einer Abmessung und Temperaturbeständigkeit der Halbleiterdetektorelemente und der elektronischen Bauelemente z. B. zwischen 140 °C bis 180 °C, 230 °C bis 260 °C und 250 °C bis 280 °C. Der Haftklebstoff der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements ist vorzugsweise temperaturbeständig. Dies kann bedeuten, dass sich die Hafteigenschaften des Klebstoffs im angegebenen Temperaturbereich im Vergleich zu einer Umgebungstemperatur von 20 °C nicht wesentlich verändern.
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Durch die Verwendung des flächigen Trägerelements mit einer adhäsiven Teilfläche lässt sich eine manuelle Handhabung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf vorteilhafte Weise vermeiden und die Anordnung der Halbleiterdetektorelemente zeiteffizient in das Fügeverfahren übertragen. Dadurch können Defekte infolge einer manuellen Handhabung der Halbleiterdetektorelemente reduziert und das Fügeverfahren beschleunigt werden.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert die Anordnung der Mehrzahl von zusammengefügten Halbleiterdetektorelementen und elektronischen Bauelementen nach dem Durchführen des Fügeverfahrens auf einer vorbestimmten Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in dem Aufbewahrungselement. Dies kann bedeuten, dass eine erste Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen vor der Durchführung des Fügeverfahren mit einer zweiten Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen nach der Durchführung des Fügeverfahrens übereinstimmt. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, dass die erste Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer vorbestimmten Weise an das Fügeverfahren angepasst wird. Dies kann beispielsweise durch eine Dehnung des flächigen Trägerelements und einen Übertrag auf ein zweites Trägerelement mit einer adhäsiven Teilfläche und/oder eines geeigneten Befestigungssystems erfolgen. Die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen kann sich durch die Dehnung des flächigen Trägerelements in einer vorbestimmten Weise verändern, z. B. um sich einer Voraussetzung einer Fügevorrichtung und/oder einer Abmessung der Mehrzahl von elektronischen Bauelementen anzupassen. Es ist ebenso vorstellbar, dass die Halbleiterdetektorelemente auf dem flächigen Trägerelement ausgeschnitten und mittels der Ausschnitte berührungslos auf ein zweites Trägerelement übertragen werden.
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In einem weiteren Beispiel lässt sich die Anordnung der Mehrzahl von zusammengefügten Halbleiterdetektorelementen und elektronischen Bauelementen nach Durchführung des Fügeverfahrens auch mittels einer Vakuumpipette verändern. Vorzugsweise weist die kontinuierliche Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen nach dem Fügeverfahren elektronischen Bauelemente auf. Diese sind typischerweise weniger anfällig für Defekte und können mit einer gängigen Vakuumpipette aufgenommen und schadfrei repositioniert werden. Eine Repositionierung der zusammengefügten Halbleiterdetektorelemente kann z. B. eine Rotation, eine Verkippung, eine Ausrichtung der Anordnung oder dergleichen umfassen.
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Durch die Verwendung des flächigen Trägerelements lässt sich die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf vorteilhafte Weise berührungslos verändern. Dadurch können Defekte im Halbleitermaterial infolge einer Handhabung der Halbleiterdetektorelemente vermieden werden. Nach dem Zusammenfügen der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit der Mehrzahl von elektronischen Bauelementen lässt sich die Anordnung auch mittels einer üblichen Vakuumpipette anpassen. Dies kann insbesondere durch in Kontakt bringen der Vakuumpipette mit den elektronischen Bauelementen erfolgen, sodass eine direkte Berührung der Halbleiterdetektorelemente vermieden wird.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit der entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen in einer jeweiligen Stapelanordnung verbunden. Eine Stapelanordnung kann ein Aufbau aus einer Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen und/oder elektronischen Bauelementen darstellen, wobei die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen und/oder elektronischen Bauelementen übereinander gestapelt oder aufgebaut sind. Es ist auch vorstellbar, dass eine Stapelanordnung Schichten verschiedener Strukturen, wie z. B. Leiter, Platinen, elektronischen Bauelemente, Halbleiterdetektorelemente oder dergleichen aufweist, welche in einem Fügeverfahren oder verschiedenen Abschnitten eines Fügeverfahrens übereinander aufgebaut werden. Es ist weiterhin vorstellbar, dass die Stapelanordnung in getrennten Fügeverfahren und mittels unterschiedlicher Fügetechniken aufgebaut wird. Die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelemente lässt sich mittels der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements zwischen verschiedenen Fügevorrichtungen transportieren und/oder in einem Lager zwischenlagern. Vorzugsweise dient die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in dem Aufbewahrungselement als Vorlage für alle anschließenden Fügeverfahren.
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Durch die Aufnahme der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen unter Verwendung der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements lässt sich auf vorteilhafte Weise eine beständige Anordnung der Halbleiterdetektorelemente über verschiedene Schritte eines Fügeverfahrens sowie aufeinanderfolgende Fügeverfahren bereitstellen. Dadurch können die Halbleiterdetektorelemente mit hoher Genauigkeit mit einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen sowie weiteren Strukturen in einer Stapelanordnung verbunden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Zwischenraum zwischen dem flächigen Trägerelement und dem Aufbewahrungselement bei dem in Kontakt bringen des flächigen Trägerelements mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen fluiddicht abgeschlossen und ein zwischen dem flächigen Trägerelement und dem Aufbewahrungselement befindliches Fluid mittels einer Vakuumeinrichtung evakuiert. Bei dem in Kontakt bringen des flächigen Trägerelements mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen wird das flächige Trägerelement vorzugsweise über eine Entnahmeöffnung des Aufbewahrungselements geführt, sodass diese fluiddicht zur Umgebung abgeschlossen wird. Der Zwischenraum wird insbesondere als fluiddicht abgeschlossen angesehen, wenn ein Fluid daran gehindert wird, aus dem Zwischenraum zu zur Umgebung zu entweichen oder aus der Umgebung in den Zwischenraum einzudringen. Vorzugsweise bleibt der Zwischenraum auch dann im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossen, wenn in dem Zwischenraum ein Überdruck oder ein Unterdruck relativ zur Umgebung vorliegt.
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Die Entnahmeöffnung ist vorzugsweise eine Öffnung mit einem ovalen oder vieleckigen Querschnitt, welche einen Zugang zu der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen ermöglicht. Es ist vorstellbar, dass die Entnahmeöffnung entlang einer umlaufenden Kante von dem flächigen Trägerelement verschlossen wird. Das flächige Trägerelement kann aber auch in einem Trägerrahmen positioniert sein, welcher ausgebildet ist, die Entnahmeöffnung des Aufbewahrungselements bei in Kontakt bringen des flächigen Trägerelements mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen fluiddicht zu verschließen.
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Vorzugsweise weist die adhäsive Teilfläche des flächigen Trägerelements noch einen geringen Abstand zu der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf, wenn das flächige Trägerelement über der Entnahmeöffnung des Aufbewahrungselements positioniert wird. Durch die Evakuierung des Fluids im Zwischenraum kann dann ein Unterdruck im Zwischenraum erzeugt werden, welcher die adhäsive Teilfläche des flächigen Trägerelements auf die Oberflächen der Halbleiterdetektorelemente saugt und somit einen Kontakt zwischen beiden herstellt. Es ist aber ebenso vorstellbar, dass das flächige Trägerelement beim Aufsetzen auf die Entnahmeöffnung des Aufbewahrungselements bereits mit der Oberfläche der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall kann durch die Evakuierung des Zwischenraums ein definierter Druck des flächigen Trägerelements auf die Oberfläche der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen hergestellt werden.
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Eine Vakuumeinrichtung kann ein beliebiges Gerät sein, welches eine Vakuumleitung mit einem Unterdruck gegenüber der Umgebung aufweist. Die Vakuumleitung kann über einen entsprechenden Anschluss mit dem Zwischenraum zwischen dem flächigen Trägerelement und dem Aufbewahrungselement verbunden sein. Der Anschluss der Vakuumleitung kann z. B. an dem Aufbewahrungselement, dem flächigen Trägerelement und/oder dem Trägerrahmen den flächigen Trägerelements positioniert sein.
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Durch eine Evakuierung des Fluids im Zwischenraum zwischen dem flächigen Trägerelement und dem Aufbewahrungselement lässt sich die adhäsive Seite des flächigen Trägerelements auf vorteilhafte Weise automatisch mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in Kontakt bringen. Weiterhin lässt sich mittels der Vakuumeinrichtung ein definierter Druck zwischen der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements und der Oberfläche der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen herstellen.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flächige Trägerelement relativ zu einer Trägerstruktur positioniert. Eine Trägerstruktur kann einen Körper mit beliebiger Abmessung darstellen, welcher zur Aufnahme des flächigen Trägerelements geeignet ist. Vorzugsweise umfasst die Trägerstruktur zumindest einen im Wesentlichen planaren Abschnitt zur Aufnahme des flächigen Trägerelements.
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Das flächige Trägerelement weist eine zweite Seite ohne adhäsive Teilfläche auf, welche bei dem Positionieren relativ zu der Trägerstruktur mit einem Spannelement in Kontakt gebracht wird. Ein Spannelement kann z. B. eine Erhebung oder ein erhabenes Profil darstellen, welches sich von dem im Wesentlichen planaren Abschnitt der Trägerstruktur abhebt. Das Spannelement kann grundsätzlich einen ovalen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist das Spannelement jedoch an eine Aufnahmefläche des flächigen Trägerelements angepasst und kontaktiert diese vollflächig. Das flächige Trägerelement wird mit der zweiten Seite, welche keine adhäsive Teilfläche aufweist, auf dem Spannelement der Trägerstruktur positioniert. Es ist vorstellbar, dass das flächige Trägerelement einen Trägerrahmen aufweist, welcher reversibel mit der Trägerstruktur befestigt werden kann. Es ist ebenso vorstellbar, dass das flächige Trägerelement bei der Befestigung des Trägerrahmens auf der Trägerstruktur mit dem Spannelement in Kontakt gebracht und aus einer Ebene des Trägerrahmens ausgelenkt wird. Das Spannelement der Trägerstruktur weist vorzugsweise ein Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer, Aluminium oder Silber auf. Es ist weiterhin vorstellbar, dass das Spannelement eine vorbestimmte Wärmekapazität aufweist, mit welcher sich ein Temperaturprofil der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen während des Fügeverfahrens einstellen lässt.
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Durch die Verwendung einer Trägerstruktur kann das flächige Trägerelement mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf vorteilhafte Weise in einer Vielzahl von unterschiedlichen Fügevorrichtungen eingesetzt werden. Durch die Verwendung eines Spannelements zur Auslenkung des flächigen Trägerelements aus der Ebene des Trägerrahmens lässt sich zudem die Lage der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen exponieren, wodurch eine Zugänglichkeit durch Komponenten der Fügevorrichtung erhöht wird. Das Spannelement kann auf vorteilhafte Weise eingesetzt werden, um vorbestimmtes Temperaturprofil der Halbleiterdetektorelemente während des Fügeverfahrens bereitzustellen.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flächige Trägerelement mit der Seite mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen relativ zu einem Aufbewahrungselement positioniert. Das Aufbewahrungselement kann dabei mit dem ersten Aufnahmeelement übereinstimmen, aus welchem die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen entnommen wurde. Es ist ebenso vorstellbar, dass sich das Aufbewahrungselement von dem ersten Aufbewahrungselement unterscheidet. Vorzugsweise ist die Mehrzahl der Halbleiterdetektorelemente mit einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen bestückt, bevor sie über dem Aufbewahrungselement positioniert wird. Bei einer solchen Positionierung wird die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf dem flächigen Trägerelement über einer Aufnahmeöffnung des Aufbewahrungselements ausgerichtet. Die adhäsive Teilfläche des flächigen Trägerelements mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen weist dabei vorzugsweise in Richtung der Aufnahmeöffnung des Aufbewahrungselements.
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Anschließend wird die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mittels des flächigen Trägerelements in dem Aufbewahrungselement abgesetzt. Das Aufbewahrungselement kann hierfür z. B. ein Haftelement oder eine haftende Einlage aufweisen, welche bei einem Kontakt mit einer Oberfläche der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen eine haftende Verbindung herstellt. Beim Trennen des flächigen Trägerelements von dem Aufbewahrungselement wird die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen von der adhäsiven Teilfläche des flächigen Trägerelements entfernt. Es ist vorstellbar, dass eine Vakuumeinrichtung verwendet wird, um einen Zwischenraum zwischen dem flächigen Trägerelement und einem Aufbewahrungselement zu evakuieren und die Halbleiterdetektorelemente auf das Aufbewahrungselement zu übertragen. Vorzugsweise wird die Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit den elektronischen Bauelementen auf der haftenden Einlage des Aufbewahrungselements positioniert. Es ist ferner vorstellbar, dass eine Geometrie des flächigen Trägerelements mit einer Geometrie des Aufbewahrungselements abgestimmt ist, sodass die Mehrzahl an Halbleiterdetektorelementen gleichmäßig mit dem Haftelement des Aufbewahrungselements in Kontakt gebracht werden kann.
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Durch den Rücktransport der bestückten Halbleiterdetektorelemente in ein Aufbewahrungselement kann die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf vorteilhafte Weise zwischen einzelnen Schritten des Fügeverfahrens gelagert und transportiert werden. Dadurch lässt sich insbesondere die Herstellung von Stapelanordnungen auf den Halbleiterdetektorelementen vereinfachen.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Trägerrahmen, welcher ein erstes Rahmenelement und ein flächiges Trägerelement zur Aufnahme der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen umfasst, wobei das flächige Trägerelement zumindest auf einer Seite seiner flächigen Erstreckung eine adhäsive Teilfläche aufweist und in einer Öffnung des Trägerrahmens positioniert ist. Unter einem flächigen Trägerelement kann, wie oben beschrieben, z. B. eine Platte, eine Scheibe, ein Papier oder eine Struktur mit einer planaren Erstreckung, verstanden werden. Die adhäsive Teilfläche des flächigen Trägerelements weist, wie oben beschrieben, vorzugsweise einen Haftklebstoff auf, welcher ausgebildet ist, Halbleiterdetektorelemente haftend aufzunehmen. Das flächige Trägerelement ist in einer Öffnung eines Trägerrahmens mit einem ersten Rahmenelement positioniert.
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Ein Trägerrahmen kann grundsätzlich einen beliebigen Körper mit einem Ausschnitt oder einer durchgehenden Öffnung darstellen. Vorzugsweise weist der Trägerrahmen einen planaren Körper mit einer ovalen oder vieleckigen Grundform sowie einem ovalen oder vieleckigen Ausschnitt auf. Besonders wünschenswert ist ein Grundkörper mit einem rechteckigen Querschnitt und einem rechteckigen Ausschnitt. Der Trägerrahmen kann jedoch auch als eine beliebige, homöomorphe Variation eines solchen Körpers ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das flächige Trägerelement in einer vorbestimmten Relativposition zu dem Trägerrahmen positionierbar, sodass der Ausschnitt oder die Öffnung des Trägerrahmens von dem flächigen Trägerelement verdeckt werden.
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Der Trägerrahmen weist vorzugsweise ein formstabiles Material auf, welches sich bei einer Krafteinwirkung oder einer Veränderung der Temperatur nur unwesentlich verändert. Beispiele für solche Materialen sind vor allem Metalle, wie Aluminium, Kupfer, Stahl und Edelstahl, und übliche Legierungen davon. Daneben sind auch temperaturbeständige Kunststoffe, wie z. B. PTFE und PEEK vorstellbar. Bei der Verwendung von Kunststoffen können auch Mischungen mit Fremdstoffen eingesetzt werden, wie z. B. Silber- und Kupferpartikel, mit denen sich eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit oder eine gewünschte Wärmekapazität einstellen lässt.
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Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Trägerrahmens lässt sich das flächige Trägerelement auf vorteilhafte Weise handhaben und austauschen. Ferner stellt der Trägerrahmen eine feste Struktur bereits, mittels derer das flächige Trägerelement in einer Fügevorrichtung positioniert und befestigt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerrahmens weist der Trägerrahmen ein zweites Rahmenelement auf, wobei das erste Rahmenelement in einer vorbestimmten Relativposition zu dem zweiten Rahmenelement positionierbar ist. Das erste Rahmenelement kann z. B. einen Teil oder einen Abschnitt des Trägerrahmens darstellen. Der Trägerrahmen kann hierfür z. B. entlang einer beliebigen Ebene in ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement geteilt sein, welche beim Zusammenfügen den Trägerrahmen ergeben.
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Das flächige Trägerelement ist dabei mit dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement verbunden. Vorzugsweise ist der Trägerrahmen entlang einer parallel zum flächigen Trägerelement orientierten Schnittebene in ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement geteilt. Das flächige Trägerelement kann in diesem Fall zwischen dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement positioniert und beim Zusammenfügen des ersten Rahmenelements mit dem zweiten Rahmenelement in einer anwendungsgemäßen Lage befestigt werden. Es ist aber ebenso vorstellbar, dass das zweite Rahmenelement als ein Befestigungselement ausgebildet ist, welches das flächige Trägerelement auf dem ersten Rahmenelement befestigt. Mögliche Ausführungsformen solcher Befestigungselemente sind Platten, Stangen, Ringe oder dergleichen, welche mit dem ersten Rahmenelement verschraubt, verspannt oder verklemmt werden, um das flächige Trägerelement in der Öffnung des Trägerrahmens zu befestigen. Daneben sind selbstverständlich beliebige weitere, form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen zwischen dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement vorstellbar.
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Durch die Verwendung eines ersten Rahmenelements und eines zweiten Rahmenelements lässt sich das flächige Trägerelement auf vorteilhafte Weise in dem Trägerrahmen befestigen. Dadurch kann ein Ablösen des flächigen Trägerelements von dem Trägerrahmen bei der Aufnahme der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen aus dem Aufbewahrungselement vermieden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerrahmens weisen das erste Rahmenelement und/oder das zweite Rahmenelement ein Halteelement auf, welches ausgebildet ist, das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement in einer vorbestimmten Relativposition zu halten. Ein Halteelement kann eine beliebige Schraub-, Klemm-, Rast- und/oder Spannverbindung sein, welche das erste Rahmenelement reversibel und in einer vorbestimmten Relativposition an dem zweiten Rahmenelement befestigt. Es ist z. B. vorstellbar, dass das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement durch eine Schraubverbindung miteinander befestigt sind. Ein Teil des flächigen Trägerelements kann bei dieser Ausführung zwischen dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement positioniert sein und mittels der Schraubverbindung im Trägerrahmen eingespannt werden. Es ist auch vorstellbar, dass das erste Rahmenelement eine zylinderförmige, eine stegförmige, eine keilförmige oder eine andere Struktur aufweist, welche von einer in Richtung des zweiten Rahmenelements gerichteten Oberfläche des ersten Rahmenelements hervorsteht und in einen entsprechenden Ausschnitt auf dem zweiten Rahmenelement passgenau eingreift. Ein passgenauer Eingriff kann z. B. bedeuten, dass sich eine hervorstehende Struktur des ersten Rahmenelements bei einem Zusammenfügen mit einem Ausschnitt des zweiten Rahmenelements ineinander verkeilt und das zweite Rahmenelement an dem ersten Rahmenelement befestigt. Ein passgenauer Eingriff kann aber auch bedeuten, dass die hervorstehende Struktur des ersten Rahmenelements annähernd reibungslos in einen komplementären Ausschnitt des zweiten Rahmenelements eingreift. Dadurch kann eine Relativbewegung zwischen dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement eingeschränkt werden und das Halteelement besitzt eine Führungsfunktion. Es ist weiterhin vorstellbar, dass das Haltelement als eine Klemme ausgebildet ist, welche zumindest einen Abschnitt des ersten Rahmenelements und des zweiten Rahmenelements umgreift oder umschließt und das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement in einer vorbestimmten Relativposition miteinander befestigt.
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Durch die Verwendung eines Halteelements können das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement auf vorteilhafte Weise in einer vorbestimmten Relativposition zueinander befestigt werden. Dadurch lassen sich eine zeiteffiziente Verbindung des ersten Rahmenelements mit dem zweiten Rahmenelement erreichen und Positionierungsfehler vermeiden.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerahmens weist der Trägerrahmen eine Trägerstruktur auf, wobei die Trägerstruktur in einer vorbestimmten Relativposition mit dem Trägerrahmen verbindbar ist. Eine Trägerstruktur kann einen beliebigen, zu einer Platte homöomorphen Körper aufweisen. Vorzugsweise besitzt die Trägerstruktur jedoch eine rechteckige Grundform. Die Trägerstruktur und der Trägerrahmen sind in einer vorbestimmten Relativposition verbindbar. Dies kann bedeuten, dass eine erste Oberfläche des Trägerrahmens auf eine vorbestimmte Weise mit einer zweiten Oberfläche der Trägerstruktur in Kontakt gebracht werden kann. Vorzugsweise ist die zweite Oberfläche der Trägerstruktur dabei größer als die erste Oberfläche des Trägerrahmens.
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Die Trägerstruktur ist vorzugsweise mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Fügevorrichtungen kompatibel. Dies kann bedeuten, dass die Abmessungen der Trägerstruktur mit einer Aufnahmeöffnung einer Fügevorrichtung, wie z. B. eines Lötofens oder einer Bestückungslinie abgestimmt sind. Es ist ebenso vorstellbar, dass die Trägerstruktur ein oder mehrere Halteelemente aufweist, mit denen sich die Trägerstruktur in einer Vielzahl von Fügevorrichtungen befestigen lässt. Die Trägerstruktur kann weiterhin einen Griff oder eine Grifffläche aufweisen, mittels derer sich die Trägerstruktur transportieren lässt.
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Durch die Verbindung mit einer Trägerstruktur lässt sich der Trägerrahmen auf vorteilhafte Weise in einer Vielzahl unterschiedlicher Fügevorrichtungen einsetzen. Dadurch kann der Transport des Trägerrahmens zwischen unterschiedlichen Fügevorrichtungen vereinfacht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerrahmens weist die Trägerstruktur ein Spannelement auf, welches ausgebildet ist, einen Abschnitt auf der zweiten Seite ohne adhäsive Teilfläche des flächigen Trägerelements zu kontaktieren und in eine vorbestimmte Richtung auszulenken. Ein Spannelement kann z. B. einen zu einem Würfel homöomorphen Körper darstellen, welcher von der zweiten Oberfläche der Trägerstruktur hervorragt. Dadurch lässt sich eine gegenüber der zweiten Oberfläche der Trägerstruktur exponierte dritte Oberfläche des Spannelements, mit dem flächigen Trägerelement in Kontakt bringen. Vorzugsweise stimmt ein Querschnitt des Spannelements im Wesentlichen mit einem Querschnitt der Öffnung des Trägerrahmens überein. Dadurch lässt sich das flächige Trägerelement beim Zusammenfügen des Trägerrahmens und der Trägerstruktur mit dem Spannelement in Kontakt bringen und aus einer Ruhelage auslenken. Die gewünschte Lage des flächigen Trägerelements kann sich z. B. in Abhängigkeit der Höhe des Spannelements auf der Trägerstruktur ergeben. Das Spannelement kontaktiert das flächige Trägerelement auf der zweiten Seite ohne adhäsive Teilfläche. Das flächige Trägerelement wird daher in Richtung der adhäsiven Teilfläche ausgelenkt, welche mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen verbunden ist. Dadurch kann die Lage der Halbleiterdetektorelemente in Relation zum Trägerrahmen exponiert werden, was die Bestückung und das Fügeverfahren der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen vereinfacht. Zudem kann das Spannelement eine vorbestimmte thermische Kapazität aufweisen, welche ein Temperaturprofil der Halbeleiterdetektorelemente während eines Fügeverfahrens beeinflusst. Da die kontinuierlichen Seiten der Halbleiterdetektorelemente über das flächige Trägerelement getrennt auf dem Spannelement aufliegen, kann ein Wärmeübertrag zwischen dem Spannelement und der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen stattfinden. Es ist vorstellbar, dass das Temperaturprofil der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen während des Fügeverfahrens z. B. über ein Material, eine Abmessung oder eine Starttemperatur des Spannelements eingestellt wird. Beispielsweise kann das Spannelement der Trägerstruktur vorgewärmt sein, bevor es mit dem flächigen Trägerelement und den darauf befindlichen Halbleiterdetektorelementen in Kontakt gebracht wird. Die thermische Kapazität des Spannelements kann aber auch dazu führen, dass eine Kerntemperatur der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen beim Durchqueren eines Konvektionsofens gegenüber einer umgebenden Ofentemperatur in vorbestimmter Weise verzögert wird. Das Spannelement weist vorzugsweise ein Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit und einer hohen Wärmekapazität auf. Beispiele für solche Materialien sind Aluminium, Kupfer, Gold, Silber und dergleichen. Neben der bevorzugten Ausführungsform des flächigen Trägerelements mit einer adhäsive Teilfläche ist auch eine Ausführung mit zwei adhäsiven Teilflächen vorstellbar, wobei die adhäsive Teilfläche ohne Halbleiterdetektorelemente haftend mit dem Spannelement verbunden werden kann.
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Durch die Verwendung eines Spannelements lässt sich die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen auf vorteilhafte Weise rückseitig mit einer thermischen Kapazität verbinden. Dadurch kann das Temperaturprofil der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen während eines Fügeverfahrens in einer vorbestimmten Weise eingestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerrahmens weist der Trägerrahmen und/oder die Trägerstruktur ein Führungselement auf, welches ausgebildet ist, den Trägerrahmen und die Trägerstruktur bei einer anwendungsgemäßen Verbindung in einer vorbestimmten Relativposition zu positionieren. Ein Führungselement kann eine beliebige Struktur darstellen, welche z. B. von einer in Richtung des Trägerrahmens weisenden Oberfläche der Trägerstruktur hervorragt. Das Führungselement ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen oder mehrere Freiheitsgrade des Trägerrahmens bei der Verbindung mit der Trägerstruktur zu reduzieren, um eine anwendungsgemäße Positionierung des Trägerrahmens auf der Trägerstruktur zu erreichen. Es ist vorstellbar, dass das Führungselement an der Trägerstruktur positioniert ist. Der Trägerrahmen kann in diesem Fall ein Gegenstück aufweisen, welches komplementär zu dem Führungselement ausgebildet ist und dieses beim Zusammenführen des Trägerrahmens und der Trägerstruktur aufnimmt. Es ist ebenso vorstellbar, dass der Trägerrahmen ein Führungselement aufweist und das komplementäre Gegenstück auf der Trägerstruktur angeordnet ist. Das Führungselement kann als Zylinder, Pyramide, Quader, Torus oder als dazu homöomorphe Struktur ausgeführt sein. Das Gegenstück kann z. B. als ein Loch mit einem ovalen oder vieleckigen Querschnitt, aber auch als ein Ausschnitt mit einer Öffnung in Richtung einer Kante des Trägerrahmens oder der Trägerstruktur ausgebildet sein. Es ist ebenso vorstellbar, dass das Führungselement den Trägerrahmen oder die Trägerstruktur von mehreren Seiten umschließt, sodass kein Gegenstück benötigt wird.
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Durch die Verwendung eines Führungselements lässt sich der Trägerrahmen auf vorteilhafte Weise in einer anwendungsgemäßen Relativposition mit der Trägerstruktur verbinden. Dadurch können Positionierungsfehler zwischen Trägerrahmen und Trägerstruktur vermieden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerrahmens weisen der Trägerrahmen und/oder die Trägerstruktur ein Verschlusselement auf, welches ausgebildet ist, die Trägerstruktur und den Trägerrahmen in einer vorbestimmten Relativposition zu halten. Das Verschlusselement ist ferner dazu ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen Trägerrahmen und Trägerstruktur zu verhindern. Das Verschlusselement kann z. B. eine Schelle, eine Klemme, einen Rahmen oder dergleichen aufweisen, welcher das Trägerelement und den Trägerrahmen zumindest über einen Abschnitt der Trägerstruktur und des Trägerrahmens umschließt. Durch das Umschließen der Trägerstruktur und des Trägerrahmens liegt zumindest eine Seite des Trägerrahmens und der Trägerstruktur an dem Verschlusselement an, sodass eine Relativbewegung vermieden werden kann. Ein Verschlusselement kann ebenso eine Klemme aufweisen, welche eine vorbestimmte Kraft auf entgegengesetzte Oberflächen des Trägerrahmens und der Trägerstruktur ausübt, sodass diese aufeinandergedrückt und durch Reibungskräfte zusammengehalten werden. Ein Verschlusselement kann weiterhin eine Spann- oder Schraubverbindung aufweisen, welche den Trägerrahmen und die Trägerstruktur zusammenhalten und/oder miteinander verbinden. Ein Beispiel hierfür stellt eine komplementäre Bohrung auf dem Trägerrahmen und dem Trägerelement dar, welche eine Gewindestange aufweist, die von beiden Seiten mit Muttern verschraubt ist. Bei dem Anziehen der Muttern werden der Trägerrahmen und die Trägerstruktur zusammengeführt, sodass eine Relativbewegung vermieden wird. Daneben sind weitere Ausführungsformen des Verschlusselements, wie z. B. ein Rastverschluss, ein Klettverschluss, ein Bajonettverschluss oder dergleichen vorstellbar.
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Durch das Verschlusselement werden der Trägerrahmen und die Trägerstruktur auf vorteilhafte Weise in einer vorbestimmten Relativposition zueinander gehalten. Dadurch kann eine Relativbewegung zwischen Trägerrahmen und Trägerstruktur bei Veränderung der räumlichen Orientierung der Trägerstruktur, z. B. während eines Transports, vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Fügesatz, welcher einen Trägerrahmen und ein Aufbewahrungselement aufweist, wobei das Aufbewahrungselement dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer vorbestimmten Anordnung aufzunehmen. Eine Fläche und eine Grundform des Trägerrahmens sind vorzugsweise mit einer Fläche und einer Grundform des Aufbewahrungselements abgestimmt, sodass die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer vorbestimmten Anordnung von dem Aufbewahrungselement auf den Trägerrahmen übertragen werden kann. Der Trägerrahmen kann zur Aufnahme der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen, wie oben beschrieben, ein flächiges Trägerelement mit zumindest einer adhäsiven Teilfläche aufweisen. Der Trägerrahmen kann ferner dazu ausgebildet sein, bei einem Aufsetzen auf das Aufbewahrungselement die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen mit der adhäsiven Seite des flächigen Trägerelements in Kontakt zu bringen. Eine Haftkraft der adhäsiven Teilfläche des Trägerelements ist insbesondere dazu ausgebildet, die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen aus dem Aufbewahrungselement zu entfernen und während weiterer Schritte eines Fügeverfahrens in einer vorbestimmten Anordnung zu halten.
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Durch die Abstimmung des Trägerrahmens mit dem Aufbewahrungselement kann die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in dem Aufbewahrungselement auf vorteilhafte Weise in dem Fügeverfahren übernommen werden. Dadurch können eine manuelle Positionierung der Halbleiterdetektorelemente vermieden und ein Auftreten von mechanischen Defekten reduziert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Fügesatzes weist der Fügesatz eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer vorbestimmten Anordnung auf. Eine Anordnung kann sich z. B. durch einen Abstand oder einen Versatz von einem ersten Halbleiterdetektorelement zu einem zweiten Halbleiterdetektorelement ergeben. Dieser Abstand oder Versatz kann auf weitere Halbleiterdetektorelemente einer Transport- oder Produktionseinheit übertragbar sein. Unter einer Anordnung kann somit eine gleichmäßige Verteilung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen verstanden werden. Es ist aber auch vorstellbar, dass einige Halbleiterdetektorelemente in der gleichmäßigen Verteilung fehlen oder in einem anderen Abstand zu anderen Halbleiterdetektorelementen angeordnet sind. Ferner kann eine Anordnung auch eine scheinbar chaotische Verteilung von Halbleiterdetektorelementen umfassen, welche sich jedoch in multiplen Transporteinheiten wiederholt.
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Die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen wird vorzugsweise während des Fügeverfahrens beibehalten, sodass sich die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen in einer gegebenen Anordnung mit elektronischen Bauelementen bestücken lässt und gegebenenfalls in dieser Anordnung zurück in ein Aufbewahrungselement übertragen werden kann.
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Durch die Verwendung einer vorbestimmten Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen während eines Fügeverfahrens kann eine Handhabung einzelner Halbleiterdetektorelemente auf vorteilhafte Weise vermieden werden. Ferner kann die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen bei Verwendung der vorbestimmten Anordnung in einem einzigen Schritt auf die adhäsive Teilfläche des Trägerrahmens übertragen werden. Dadurch lässt sich die Handhabung von Halbleiterdetektorelementen in Schritten und Teilschritten des Fügeverfahrens beschleunigen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
- 1 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Rahmenelements,
- 2 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweiten Rahmenelements,
- 3 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägerrahmens mit flächigem Trägerelement,
- 4 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägerrahmens mit flächigem Trägerelement und einer Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen,
- 5 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur,
- 6 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägerrahmens auf einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur,
- 7 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Rahmenelements 21. Das erste Rahmenelement 21 weist eine rechteckige Öffnung 22a auf, über welcher das flächige Trägerelement 41 positioniert ist. An gegenüberliegenden Ecken des ersten Rahmenelements 21 sind exemplarisch zwei Ausschnitte 24a und 24b dargestellt, welche bei einer Verbindung mit einem zweiten Rahmenelement 31 und/oder mit einer Trägerstruktur 61 als Öse oder Führungsöffnung für ein komplementäres Führungselement verwendet werden. In diesem Beispiel ist der Ausschnitt 24a zu einer Kante des ersten Rahmenelements 21 hin geöffnet, während der Ausschnitt 24b als eine kreisrunde Bohrung in einer Ecke des ersten Rahmenelements 21 ausgebildet ist. Neben den beiden gezeigten Ausschnitten 24a und 24b kann das erste Rahmenelement 21 auch weitere Ausschnitte und/oder Führungselemente aufweisen. Die Ausschnitte und/oder Führungselemente können ferner eine beliebige Gestalt und eine beliebige Position auf dem ersten Rahmenelement 21 aufweisen. Das flächige Trägerelement 41 weist mit der ersten Seite mit der adhäsiven Teilfläche 42 in Richtung des ersten Rahmenelements 21. Eine Fläche des flächigen Trägerelements 41 ist vorzugsweise größer als eine Querschnittsfläche der Öffnung 22a, sodass die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 in Kontakt mit der Oberfläche des ersten Rahmenelements 21 steht und daran haftet. Es ist vorstellbar, dass die Haftkraft der adhäsiven Teilfläche 42 ausreicht, um das flächige Trägerelement 41 auf der Oberfläche des ersten Rahmenelements 21 zu befestigen. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das flächige Trägerelement 41 zwischen dem ersten Rahmenelement 21 und einem zweiten Rahmenelement 31 eingeklemmt wird.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines zweiten Rahmenelements 31. Das zweite Rahmenelement 31 weist eine Öffnung 22b auf, welche sich bei anwendungsgemäßer Verbindung des zweiten Rahmenelements 31 mit dem ersten Rahmenelement 21 zumindest zu einem Teil mit der Öffnung 22a überlagert. Vorzugsweise liegen die Öffnung 22a und die Öffnung 22b jedoch deckungsgleich übereinander. Das zweite Rahmenelement 31 weist in dem dargestellten Beispiel die Aussparungen 33a, 33b, 33c und 33d auf, welche komplementär zu einem entsprechenden Führungselement 23a, 23b, 23c und 23d (vgl. 3) auf dem ersten Rahmenelement 21 ausgebildet sind. Durch die Aussparungen 33a, 33b, 33c und 33d lassen sich das erste Rahmenelement 21 und das zweite Rahmenelement 31 in einer anwendungsgemäßen Relativposition miteinander verbinden, wobei sich die Öffnung 22a und die Öffnung 22b in einer vorbestimmten Weise überlagern. Anstelle der gezeigten Ausführung können die Aussparungen 33a, 33b, 33c und 33d auch als Führungselemente, wie z. B. Zylinder, Stifte, Balken oder dergleichen ausgeführt sein, welche in komplementär ausgeführte Ausschnitte auf dem ersten Rahmenelement 21 eingeführt werden. Das zweite Rahmenelement 31 weist ferner einen Ausschnitt 24c auf, welcher bei anwendungsgemäßer Verbindung des ersten Rahmenelements 21 mit dem zweiten Rahmenelement 31 über einem Ausschnitt 24a des ersten Rahmenelements 21 positioniert ist. Die beiden Ausschnitte 24a und 24c sind vorzugsweise dazu ausgebildet, ein Führungselement einer Trägerstruktur 61 aufzunehmen.
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3 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerrahmens 51 mit einem flächigen Trägerelement 41. In dem dargestellten Beispiel ist das zweite Rahmenelement 31 (gestrichelt) noch nicht mit dem ersten Rahmenelement 21 verbunden. Bei einem Verbinden des ersten Rahmenelements 21 mit dem zweiten Rahmenelement 31 greifen die Halteelemente 23a, 23b, 23c und 23d in die Aussparungen 33a, 33b, 33c und 33d ein, um eine anwendungsgemäße Relativposition zwischen dem ersten Rahmenelement 21 und dem zweiten Rahmenelement 31 herzustellen. Es ist vorstellbar, dass die Seitenflächen der Halteelemente 23a, 23b, 23c und 23d keilförmig abgeschrägt sind und/oder eine Struktur oder ein Profil aufweisen, um das zweite Rahmenelement 31 mittels Reibungskräften in der anwendungsgemäßen Position auf dem ersten Rahmenelement 21 zu halten. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, dass die Aussparungen 33a, 33b, 33c und 33d komplementär zu den Halteelementen 23a, 23b, 23c und 23d ausgebildet sind und lediglich eine Führung entlang eines Normalenvektors des flächigen Trägerelements 41 bereitstellen. Das erste Rahmenelement 21 und das zweite Rahmenelement 31 können in diesem Fall auch mit einer Klammer oder einer Klemme zusammengehalten werden, welche eine Kante des Trägerrahmens 51 umgreift und das erste Rahmenelement 21 und das zweite Rahmenelement 31 zusammendrückt. Natürlich sind weitere der oben beschriebenen Befestigungsmöglichkeiten vorstellbar, um das erste Rahmenelement 21 mit dem zweiten Rahmenelement 31 zu verbinden und in einer vorbestimmten Relativposition zu halten.
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4 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägerrahmens 51 mit flächigem Trägerelement 41 und einer Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52. Der Trägerrahmen 51 weist in dieser Ausführungsform ein erstes Rahmenelement 21 und ein zweites Rahmenelement 31 auf, welche mittels ineinandergreifender Aussparungen 33a, 33b, 33c und 33d sowie Halteelemente 23a, 23b, 23c und 23d zusammengehalten werden. Das flächige Trägerelement 41 ist in einer Öffnung des Trägerrahmens zwischen dem ersten Rahmenelement 21 und dem zweiten Rahmenelement 31 positioniert. Die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 weist eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 auf, welche in einer vorbestimmten Anordnung auf dem flächigen Trägerelement 41 positioniert sind. Die kontinuierlichen Seiten der Halbleiterdetektorelemente sind mit der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 verbunden und werden mittels der Haftkraft des Haftklebers auf der adhäsiven Teilfläche 42 in der vorbestimmten Anordnung gehalten. Die Halbleiterdetektorelemente weisen in dem dargestellten Beispiel mit der pixelierten Seite nach oben. Dadurch können elektronische Bauelemente in einem Fügeverfahren auf der pixelierten Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 aufgebracht werden.
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In 5 ist eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur 61 gezeigt. In der exemplarischen Ausführungsform weist die Trägerstruktur 61 ein Spannelement 62 auf, welches bei einer Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Trägerrahmen 51 mit einem flächigen Trägerelement 41 in Kontakt gebracht wird. Die Trägerstruktur 61 weist ferner zwei Führungselemente 64a und 64b auf, welche von einer Oberfläche der Trägerstruktur 61 abstehen, um bei einem Zusammenführen des Trägerrahmens 51 mit der Trägerstruktur 61 eine Führung bereitzustellen. Die Führungselemente 64a und 64b sind im gezeigten Beispiel als Halbzylinder und als Stift ausgeführt. Daneben sind weitere Führungselemente vorstellbar.
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6 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägerrahmens 51 auf einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur 61. Der Trägerrahmen 51 wird mit Hilfe der Führungselemente 64a und 64b in einer vorbestimmten Relativposition auf die Trägerstruktur 61 geführt, sodass das flächige Trägerelement 41 des Trägerrahmens 51 mit dem Spannelement 62 in Kontakt gebracht wird. Das flächige Trägerelement 41 wird dabei aus einer Ruhelage ausgelenkt und schließt im gezeigten Beispiel mit einer entgegen der Trägerstruktur 61 gerichteten Oberfläche des zweiten Rahmenelements 31 ab. Es ist ebenso vorstellbar, dass eine Höhe des Spannelements 62 auf der Oberfläche der Trägerstruktur 61 etwa einer Höhe des ersten Rahmenelements 21 entspricht. In diesem Fall wird das flächige Trägerelement 41 nur unwesentlich durch das Spannelement 62 aus der Ruhelage ausgelenkt. Das Spannelement 62 kontaktiert die zweite Seite des flächigen Trägerelements 41 ohne adhäsive Teilfläche 42 vorzugsweise vollflächig. Dadurch wird die kontinuierliche Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 über das flächige Trägerelement 41 mit dem Spannelement 62 thermisch gekoppelt. Die thermische Kopplung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 mit dem Spannelement 62 kann ausgenutzt werden, um einen Temperaturverlauf der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 während eines Fügeverfahrens zu beeinflussen.
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Eines der Halbleiterdetektorelemente in 6 ist exemplarisch mit einer Stapelanordnung 71 gezeigt. Eine Stapelanordnung kann z. B. erhalten werden, indem weitere Schichten und/oder elektronische Bauelemente auf die Halbleiterdetektorelemente aufgetragen werden. Eine Schicht kann z. B. auch ein Elektrodenmaterial umfassen. 6 zeigt ferner eine vereinfachte Darstellung eines Verschlusselements 81, welches z. B. als eine Klemme ausgebildet ist und den Trägerrahmen 51 sowie die Trägerstruktur 61 zusammenhält.
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7 zeigt ein mögliches Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu Beginn des Verfahrens liegt die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in einer vorbestimmten Anordnung in einem Aufbewahrungselement vor. Es ist z. B. vorstellbar, dass die kontinuierliche Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in Richtung einer Entnahmeöffnung des Aufbewahrungselements weisen, während die pixelierte Seite z. B. in einer Schaumstoffeinlage des Aufbewahrungselements eingebettet ist. Der erfindungsgemäße Trägerrahmen 51 zur Aufnahme der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 weist zumindest ein erstes Rahmenelement 21 sowie ein flächiges Trägerelement 41 mit einer adhäsiven Teilfläche 42 auf.
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In einem Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 aus dem Aufbewahrungselement aufgenommen, indem die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in Kontakt gebracht und anschließend wieder von dem Aufbewahrungselement entfernt wird. Hierfür wird der Trägerrahmen 51 so orientiert, dass die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 in Richtung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in dem Aufbewahrungselement weist. Der Trägerrahmen 51 kann dann mit dem Aufbewahrungselement zusammengeführt werden, sodass die kontinuierliche Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 mit der adhäsiven Teilfläche 42 in Kontakt gebracht wird. Vorzugsweise wird dabei eine vorbestimmte Kraft auf die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 ausgeübt, um sicherzustellen, dass die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 an den kontinuierlichen Seiten der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 haftet. Vorzugsweise sind der Trägerrahmen 51 und/oder das Aufbewahrungselement dazu ausgebildet, bei einem Zusammenführen eine vorbestimmte Kraft mittels des flächigen Trägerelements 41 auf die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 zu übertragen. Dies kann z. B. mittels eines Kontaktes einer Oberfläche des Trägerrahmens 51 mit dem Aufbewahrungselement sichergestellt werden. Der Trägerrahmen 51 kann anschließend von dem Aufbewahrungselement abgehoben werden, wobei die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 aus dem Aufbewahrungselement entfernt wird. Eine Haftkraft der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 an der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 ist vorzugsweise groß genug, um die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 entgegen anderer Haftkräfte sowie der Schwerkraft aus dem Aufbewahrungselement zu entfernen. Es ist auch vorstellbar, dass ein Fluid zwischen dem Trägerrahmen 51 und dem Aufbewahrungselement mittels einer Vakuumeinrichtung evakuiert wird, sobald der Trägerrahmen 51 über einer Öffnung des Aufbewahrungselements positioniert ist und diese verschließt. Durch die Evakuierung des Fluids wird ein Unterdruck erzeugt, welcher die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 an die Oberflächen der kontinuierlichen Seiten der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 andrückt und somit eine haftende Verbindung bereitstellt. Durch die Verwendung einer Vakuumeinrichtung lässt sich ein definierter Unterdruck einstellen, um die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 an der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 haftend zu befestigen.
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In einem optionalen Schritt S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Trägerrahmen 51 relativ zu einer Trägerstruktur 61 positioniert, sodass die Seite des flächigen Trägerelements 41 ohne adhäsive Teilfläche mit einem Spannelement 62 in Kontakt gebracht wird. Das Spannelement 62 ist hierfür vorzugsweise komplementär zu der Öffnung 22a im ersten Rahmenelement 21 des Trägerrahmens 51 ausgebildet und ragt in diese beim Zusammenführen des Trägerrahmens 51 mit der Trägerstruktur 61 hinein. Die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 auf der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 bleibt dabei vorzugsweise unverändert. Durch die Haftkraft zwischen der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 und der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 lässt sich ein Ablösen einzelner Halbleiterdetektorelemente bei der Positionierung des Trägerrahmens 51 auf der Trägerstruktur 61 vermeiden. Bei dem Zusammenführen des Trägerrahmens 51 und der Trägerstruktur 61 werden die Führungselemente 64a und 64b in komplementär ausgebildete Ausschnitte 24a, 24c und 24b des Trägerrahmens 51 geschoben. Dadurch wird die Relativbewegung zwischen Trägerrahmen 51 und Trägerstruktur 61 entlang einer Geraden auf einem Normalenvektor des flächigen Trägerelements 41 beschränkt und das Spannelement 62 in die Öffnung 22a des ersten Rahmenelements geführt. Das Spannelement 62 kann z. B. dazu ausgebildet sein, das flächige Trägerelement 41 beim Zusammenführen des Trägerrahmens 51 mit der Trägerstruktur 61 zu spannen und/oder aus einer Ruhelage auszulenken. Die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 ist dabei über das flächige Trägerelement 41 mit dem Spannelement 62 thermisch gekoppelt.
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In einem weiteren Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Seite des flächigen Trägerelements 41 mit der adhäsiven Teilfläche 42 und der darauf angeordneten Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in einer anwendungsgemäßen Richtung zu einer Fügevorrichtung orientiert. Dies kann z. B. im Rahmen einer Positionierung des flächigen Trägerelements 41 in der Fügevorrichtung erfolgen. Es ist vorstellbar, dass der Trägerrahmen 51 während des Orientierens zu der Fügevorrichtung mit einer Trägerstruktur 61 verbunden ist. Es ist auch vorstellbar, dass der Trägerrahmen 51 ohne Trägerstruktur 61 in der Fügevorrichtung positioniert oder in der Fügevorrichtung auf einer Trägerstruktur befestigt wird. Vorzugsweise basiert die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in der Fügevorrichtung auf einer Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in dem Aufbewahrungselement.
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In einem weiteren Schritt S4 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Durchführung des Fügeverfahrens zum Verbinden der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 mit der entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Bauelementen. Das Fügeverfahren kann eines der oben aufgezählten Fügeverfahren darstellen. Es ist vorstellbar, dass das Fügeverfahren mehrere Teilschritte umfasst, wie z. B. eine Auftragung eines Bindemittels, eine Bestückung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 mit elektronischen Bauelementen und/oder eine Verflüssigung des Bindemittels in einem Ofen. Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 über das flächige Trägerelement 41 des Trägerrahmens thermisch mit einem Spannelement 62 gekoppelt, um ein vorbestimmtes Temperaturprofil der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in dem Ofen zu erhalten. Der Haftkleber auf der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 ist dabei mit einer maximalen Temperatur des Fügeverfahrens abgestimmt, sodass eine Hafteigenschaft des Haftklebers erhalten bleibt. In Abhängigkeit der Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 ist eine Position eines jeden Halbleiterdetektorelements auf dem Trägerrahmen 51 exakt bestimmbar, sodass die Bestückung mit einer hohen Genauigkeit erfolgen kann. Vorzugsweise basiert die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 auf dem Trägerrahmen 51 während des Fügeverfahrens auf der Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in dem Aufbewahrungselement.
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In einem optionalen Schritt S5 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flächige Trägerelement 41 mit der Seite mit der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 relativ zu einem Aufbewahrungselement positioniert und die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in das Aufbewahrungselement übertragen. Hierfür wird die adhäsive Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 in Richtung einer Aufnahmeöffnung eines Aufbewahrungselements orientiert, wobei die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 durch die Haftkraft des Haftklebers zunächst auf der adhäsiven Teilfläche 42 gehalten werden. Anschließend wird der Trägerrahmen 51 anwendungsgemäß mit der Aufnahmeöffnung des Aufbewahrungselements zusammengeführt, wobei die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 mit einem Haftelement des Aufbewahrungselements in Kontakt gebracht werden. In diesem Beispiel haftet die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 mit der kontinuierlichen Seite auf der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41. Dadurch weist die pixelierte Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 in Richtung des Aufbewahrungselements. Es ist aber ebenso vorstellbar, dass die pixelierte Seite der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 bereits mit elektronischen Bauelementen bestückt ist. In diesem Fall können die elektronischen Bauelemente der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 beim Zusammenführen des Trägerrahmens 51 und des Aufbewahrungselements mit dem Haftelement des Aufbewahrungselements in Kontakt gebracht werden. Vorzugsweise sind der Trägerrahmen 51 und das Aufbewahrungselement so ausgebildet, dass sie beim Zusammenführen ein Fluid in einem Zwischenraum zwischen Trägerrahmen 51 und Aufbewahrungselement dicht einschließen. Dann lässt sich das Fluid in dem Zwischenraum mittels einer Vakuumeinrichtung evakuieren, sodass ein Unterdruck in dem Zwischenraum entsteht. Die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 kann dabei mit der pixelierten und/oder der mit elektronischen Bauelementen bestückten Seite auf das Haftelement des Aufbewahrungselements gedrückt werden, sodass eine Haftkraft zwischen beiden bereitgestellt wird. Diese Haftkraft kann die Haftkraft zwischen der adhäsiven Teilfläche 42 des flächigen Trägerelements 41 und der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 überwiegen oder durch ein Vakuum im Zwischenraum unterstützt werden. Beim Trennen des Aufbewahrungselements und des Trägerrahmens 51 wird die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 von dem Trägerrahmen 51 entfernt und in das Aufbewahrungselement übertragen.
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Es ist vorstellbar, dass die Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 nach einem beliebigen Schritt oder Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur sicheren Lagerung in ein Aufbewahrungselement übertragen werden. Dies kann den Ablauf und die Organisation komplexer Fügeverfahren vereinfachen. Da die Anordnung der Mehrzahl von Halbleiterdetektorelementen 52 vorzugsweise in allen Schritten und Teilschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der ursprünglichen Anordnung in dem Aufbewahrungselement basiert, müssen übliche Fügevorrichtungen, wie z. B. Bestückautomaten, Lotschablonen, Dispenser und dergleichen, lediglich auf eine bekannte Anordnung abgestimmt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der oben beschriebenen Verfahrensschritte keinesfalls festgelegt ist. Es ist insbesondere vorstellbar, dass die optionalen Schritte S2 und S5 des erfindungsgemäßen Verfahrens (siehe schraffierte Flächen in 7) ausgelassen werden oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
