FI124818B - Hybridipikseli-ilmaisinrakenne ja tämän valmistusmenetelmä - Google Patents
Hybridipikseli-ilmaisinrakenne ja tämän valmistusmenetelmä Download PDFInfo
- Publication number
- FI124818B FI124818B FI20115982A FI20115982A FI124818B FI 124818 B FI124818 B FI 124818B FI 20115982 A FI20115982 A FI 20115982A FI 20115982 A FI20115982 A FI 20115982A FI 124818 B FI124818 B FI 124818B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- detector
- entity
- entities
- substrate
- volume
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 44
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 24
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 19
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims 2
- 229910004611 CdZnTe Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 241000724291 Tobacco streak virus Species 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000002424 x-ray crystallography Methods 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000004 low energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 1
- 238000009607 mammography Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000010377 protein imaging Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
- H01L27/14661—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers of the hybrid type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14669—Infrared imagers
- H01L27/1467—Infrared imagers of the hybrid type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, covered by group H10K10/00
- H10K19/901—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
HYBRIDIPIKSELI-ILMAISINRAKENNE JA TÄMÄN VALMISTUSMENETELMÄ
KEKSINNÖN ALA
Esillä oleva keksintö koskee yleisesti säteilyilmaisimia. Esillä oleva keksintökoskee erityisesti hybridipikseli-ilmaisimia.
TAUSTA
Ilmaisinmateriaalia ja nystybondatun integroidun lukupiirin (ROIC tai vainROC) käsittävillä hybridipikseli-ilmaisinentiteeteillä on säteilykuvannuksen alal¬la melkeinpä suunnaton määrä käyttötarkoituksia, ja ne kykenevät tarjoamaanlaadun suhteen ylivoimaisia kuvia. Hybridi-ilmaisimilla on siis monia edullisiaominaisuuksia, kuten suuri dynaaminen alue, matala melutaso, energiaherkkyysjne., verrattuna yleisimpiin vaihtoehtoisiin, pohjimmiltaan epäsuoriin kuvannus-tekniikoihin, kuten taulukuvatekniikkaan, joihin liittyvät huonoina puolina melu,huonompi kontrasti, sumeus ja riittämätön dynaaminen alue, tai esim. (CCD)kameroilla täydennettyihin tuikeilmaisimiin, joilla myöskin on huonompi kont¬rasti ja muita heikkouksia.
Hybridipikseli-ilmaisimien käytettävyyttä rajoittaa kuitenkin usein niiden suh¬teellisen vaatimaton ilmaisualueen koko, joka voi tyypillisesti olla 10 neliösent-timetrin luokkaa tai vähemmän suurempien ilmaisimien valmistukseen liittyvienerilaisten teknisten haasteiden takia, joista on tuloksena esim. kaupallisesti katso¬en epähyväksyttävä tuotos.
Koska lääke- ja muiden tieteiden monissa käyttöskenaarioissa, joihin sisältyvätyleisesti ihmisiin kohdistuva radiografia, kristallografia, ei-destruktiivinen testa¬us, turvallisuuskuvaus ja elektronikuvaus, on edelleen oltava suuremmat ilmaisu-alueet, tai niissä ainakin on etua suuremmista ilmaisualueista, on esitettyjä myöskäytetty ns. ruutukokoonpanoratkaisuja, jotka sisältävät yhdistetyn ilmaisimenmuodostavan joukon tiheään sijoitettuja ilmaisinsiruja. Kuitenkin ruutujen liitty¬mäkohdat tai “ikkunakehykset”, jotka voivat muodostaa esim. noin 10 % yhdiste¬tystä eli ruudutetusta ilmaisimen pinta-alasta, näkyvät lopullisessa kuvassa, elleikäytetä laajamittaista tietokonepohjaista kuvanprosessointia niiden poistamiseentai liikuteta kuvauslaitetta ja/tai kuvauskohdetta useiden peräkkäisten kuvien vä¬lillä kehyksen eliminoimiseksi konstruoimalla yksi ainoa kehyksetön kuva otettu¬jen useiden kuvien kehyksettömistä kuvanosista. Tuloksena oleva prosessoitu kuva on tyypillisesti kaukana täydellisestä ja siten teknisesti ja/tai taloudellisestikatsoen käyttökelvoton monissa sovellutuksissa.
Kuviossa 1 on esitetty vain esimerkkinä ryhmä suorakulmion muotoisia il¬maisimia 102a järjestettynä neliömäiseen kokoonpanoon 102 toiminnallisestisuurialaisemman ilmaisimen, jossa on 4 x 4 yksittäistä ilmaisinta, muodostami¬seksi. Konstruoidussa kuvassa 104 näkyvät häiritsevä ikkunankehysefekti ja sii¬hen liittyvä informaatiohäviö, jotka johtuvat ruutujen ja siten vierekkäisten il¬maisimien aktiivisten ilmaisualueiden fyysisestä erottamisesta.
KEKSINNÖN YHTEENVETO
Tavoitteena on ainakin lieventää edellä kuvattua ongelmaa ja tarjota käyttöönhybridi-ilmaisinratkaisu, joka sopii käytettäväksi yleisesti suurempia ilmaisualu-eita kuin se ilmaisualue, jonka yksi ainoa hybridi-ilmaisin pystyy muodostamaankäytännön sovellutuksissa, edellyttävissä sovellutuksissa.
Tavoite saavutetaan esillä olevan keksinnön mukaisen hybridipikseli-ilmaisinrakenteen eri sovellutusmuotojen avulla. Esillä olevan keksinnön yhdennäkökulman mukaan hybridipikseli-ilmaisinrakenne käsittää - joukon ilmaisinentiteettejä, jolloin kukin ilmaisin käsittää lukuelementin, kutenASIC- tai muun lukusirun, ja limittyvän, olennaisesti reunattoman, säteilyherkänilmaisintilavuuden, jolloin nämä kaksi on kytketty sähköisesti toisiinsa lukumää¬rän välissään olevia, johtavia elementtejä, kuten juotosmikronystyjä, kautta, - ainakin yhden substraatin, kuten painetun piirilevyn (PCB), useita PCB:itä taimatalassa lämpötilassa yhteensintrautuvaaa keraamista materiaalia (low tempera-ture co-fired ceramics (LTCC)) olevan substraatin, mainitun joukon ilmaisinenti¬teettejä sijoittamiseksi sille, jolloin mainitun joukon ainakin yhden ilmaisinentiteetin olennaisesti reunatonilmaisintilavuus käsittää ulkonemaosan ilmaisintilavuuden ja sen lukuelementinvälisen limityksen ulkopuolella, ja mainitun joukon ainakin yhden toisen il¬maisinentiteetin lukuelementti käsittää jatkeosan, joka myöskin on limityksen ul¬kopuolella ja jossa on lukumäärä sähkökytkentäelementtejä sähkökytkentää sii¬hen liittyvään substraattiin, kuten sen johtimiin ja/tai elektroniikkaan, varten, jolloin lisäksi mainittu ainakin yksi ilmaisinentiteetti ja mainittu ainakin yksi toi¬nen ilmaisinentiteetti ovat ilmaisinrakenteen vierekkäiset ilmaisinentiteetit, jotkaon sijoitettu olemaan vierekkäin niin, että niiden mainitut ulkonema- ja jatkeosatlimittyvät ja reunattomat ilmaisintilavuudet olennaisesti kohtaavat toisensa edul¬lisesti olennaisesti samassa tasossa ilman, että niiden välissä on olennaista kul¬maa tai porrastusta, ja jolloin lopuksi sähkökytkentäelementit, kuten lukumäärä painettuja lankalii-toksia, ulottuvat lukuelementin yli enintään määrän, joka on johtavien elementti¬en korkeuden suuruusluokkaa.
Yhdessä sovellutusmuodossa vierekkäiset ilmaisinentiteetit ovat samansuuntaisiamitä tulee niiden ilmaisintilavuuksiin ja säteilyherkkiin pintoihin. Entiteetit voi¬vat edullisesti olla olennaisesti samassa tasossa säteilyä vastaanottavien pintojen-sa suhteen rakenteeseen sijoittamisen jälkeen. Ilmaisutilavuuksien säteilyä vas¬taanottavien pintojen eli ilmaisualueiden ja referenssitason, kuten ilmaisinraken¬teen todellisen kokonaisilmaisutason, välinen valinnainen vaatimaton kallistus¬kulma voi olla alueella noin nolla astetta - noin 3 astetta, edullisesti noin 2 astettaja edullisesti noin 1 aste.
Yhdessä toisessa, joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa sovellutusmuodossamainittu lukumäärä sähkökytkentäelementtejä sisältää ainakin yhden kytkentä-osan, joka on valittu seuraavasta ryhmästä: painettu johdin, suihkupainettu joh¬din, mustesuihkupainettu aerosolinanohiukkasjohdin, painettu aerosolijohdin,suihkupainettu aerosolijohdin, mustesuihkupainettu aerosolinanohiukkasjohdin,ohutkalvojohdin, lankabondi, bondausalue, bondauslanka, johtava tanko, kaapeli,kuten mikrokaapeli, ja via, kuten TSV (through-silicon via), lukuelementtien läpikohti substraattia.
Yhdessä joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa lisäsovellutusmuodossa mainittuainakin yksi ilmaisinentiteetti, joka käsittää yhdessä päässä ilmaisintilavuudenulkoneman, käsittää toisessa päässä lisäksi jatkeosan, joka on konfiguroitu toi¬mimaan yhdessä ilmaisinrakenteen lisäilmaisinentiteetin ulkonemaosan kanssalimitysalueen muodostamiseksi sen kanssa.
Vielä yhdessä joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa lisäsovellutusmuodossamainittu ainakin yksi toinen ilmaisinentiteetti, joka käsittää lukuelementin jatke-osan yhdessä päässä, voi vastaavasti käsittää toisessa päässä ulkonemaosan, joka on konfiguroitu limittymään ilmaisinrakenteen lisäilmaisinentiteetin lukuelemen-tin jatkeosan kanssa.
Vielä yhdessä joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa lisäsovellutusmuodossamainitun joukon kaikki ilmaisinentiteetit omaavat sekä jatke- että ulkonemaosateri, valinnaisesti vastakkaisissa, päissään. Mainitun joukon ilmaisinentiteetit ovatvalinnaisesti keskenään samankaltaisia, kuten olennaisesti identtisiä. Samankal¬taisuus voi ulottua esim. käytettyihin materiaaleihin, mittoihin ja/tai toiminnalli¬suuksiin.
Vielä yhdessä joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa lisäsovellutusmuodossailmaisinentiteetit tai ainakin niiden ilmaisintilavuudet ja/tai lukuelementit ovatolennaisesti tasomaisia.
Vielä yhdessä joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa lisäsovellutusmuodossailmaisinentiteetit voivat käsittää ainakin yhden silikonipohjaisen ilmaisintilavuu-den (herkkä materiaali käsittää silikonia tai muodostuu siitä) ja/tai ainakin yhdenseospohjaisen, kuten CdTe-pohjaisen tai GaAs-pohjaisen, ilmaisintilavuuden.Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää muita puolijohdemateriaaleja tai timanttia.
Vielä yhdessä joko täydentävässä tai vaihtoehtoisessa lisäsovellutusmuodossailmaisinrakenne käsittää lämpönielun. Lämpönielu voidaan järjestää tueksi sub¬straatille, kuten edellä mainitulle PCB:lle. Lämpönielu voidaan järjestää tueksiilmaisinrakenteelle. Substraatti voi käsittää rakenteita, kuten reikiä, päällä olevi¬en ilmaisimien esim. ilmajäähdytyksen mahdollistamiseksi. Ilmaisinentiteetitvoivat niin ikään käsittää rakenteita, kuten reikiä, parannetun jäähdytyksen mah¬dollistamiseksi.
Reunattomia ilmaisintilavuuksia, jotka eivät olennaisesti käsitä passiivisia, sätei¬lylle epäherkkiä (reuna-) alueita säteilyä vastaanottavalla pinnalla ja ovat siten“reunattomia”, voidaan saada aikaan käyttämällä mitä tahansa tunnettua reunat¬tomien ilmaisimien tekniikkaa, kuten VTT:n, Valtion teknillisen tutkimuslaitok¬sen, tekniikkaa.
Yhden toisen näkökulman mukaan menetelmä hybridipikseli-ilmaisinrakenteenvalmistamiseksi käsittää, että - hankitaan ainakin yksi substraatti, kuten PCB, joukko PCB:itä tai LTTC, jou¬kon ilmaisinentiteettejä sijoittamiseksi sille, - hankitaan mainittu joukko ilmaisinentiteettejä, jolloin kukin ilmaisinentiteettikäsittää lukuelementin, kuten ASIC- tai muun lukusirun, ja limittyvän, olennai¬sesti reunattoman, säteilyherkän ilmaisintilavuuden, jolloin nämä kaksi on kyt¬ketty sähköisesti toisiinsa lukumäärän välissään olevia, johtavia elementtejä, ku¬ten juotosmikronystyjä, kautta, jolloin mainitun joukon ainakin yhden il-maisinentiteetin olennaisesti reunaton ilmaisintilavuus käsittää ulkonemaosan il¬maisintilavuuden ja lukuelementin välisen limityksen ulkopuolella, ja mainitunjoukon ainakin yhden toisen ilmaisinentiteetin lukuelementti käsittää jatkeosan,joka myöskin on limityksen ulkopuolella ja jossa on lukumäärä sähkökytkentä-elementtejä sähkökytkentää siihen liittyvään substraattiin, kuten sen johtimiinja/tai elektroniikkaan, varten, - järjestetään mainittu joukko ilmaisinentiteettejä mainitulle ainakin yhdelle sub¬straatille, jolloin mainittu ainakin yksi ilmaisinentiteetti ja mainittu ainakin yksitoinen ilmaisinentiteetti sijaitsevat vierekkäin niin, että niiden ulkonema- ja jat-keosat limittyvät ja reunattomat ilmaisintilavuudet olennaisesti kohtaavat toisen¬sa, ja jolloin sähkökytkentäelementit, kuten lukumäärä painettuja lankaliitäntöjä,ulottuvat lukuelementin yli enintään määrän, joka on johtavien elementtien kor¬keuden suuruusluokkaa.
Esillä oleva keksintö on hyödyllinen monista syistä kustakin tietystä sovellutus-muodosta riippuen. Käyttöön ehdotettu ratkaisu tekee mahdolliseksi muodostaasuurialaisia ilmaisimia, joissa ei olennaisesti ole passiivisten alueiden aukkoja janiihin liittyviä sokeita pisteitä tai jotka sisältävät ainoastaan mitättömiä epäherk-kiä alueita ilmaisinruutujen välissä, jolloin ikkunankehysefekti käytännöllisestikatsoen häviää eikä tarvita monimutkaisia kompensointijärjestelyjä. Ratkaisu tar¬joaa hyvän tehokkuuden, erinomaisen dynaamisen alueen, käytännöllisesti katso¬en välittömän digitoinnin ja siten nopean luennan. Se on silti energiat erottelevaja mahdollistaa suoran energiamittauksen ja yksittäisten hiukkasten laskemisen.Saavutettavissa oleva pikselikoko on pieni (esim. noin 50 x 50 pm), mistä seuraaerinomainen spatiaalinen resoluutio. Vaikka erilaisia etuja on paljon, valmistus¬kustannukset ovat kohtuulliset.
Tuotettuja ilmaisimia voidaan käyttää eri tekniikan- tai tieteenaloilla. Esim. sil¬loin, kun käytetään silikonia säteilyherkkänä materiaalina, voidaan mainita erityi¬ sesti sovellutukset seuraavilla aloilla: matalaenerginen röntgenkristallografia,materiaalipinnan kuvaus (esim. matalaenergisen elektronidiffraktion ansiosta),farmaseuttinen 3D-proteiinikuvaus, ei-destruktiivinen materiaalintarkastus, suu¬renergiafysiikka- ja avaruussovellutukset unohtamatta erilaisia turvallisuussovel-lutuksia esim. neutronikonvertterilla (valvonta, säteilyn tunnistus ja paikannus)tai lääketieteellinen kuvantaminen. Kun käytetään esim. CdTe:tä säteilynmuun-tomateriaalina, voidaan mainita erityisesti sovellutukset seuraavilla aloilla: suu¬reneminen röntgenkristallografia, transmissioelektronimikroskopia, ei-destruktiivinen materiaalintarkastus, suurenergiafysiikka, turvallisuussovellutuk-set, lääketieteellinen kuvantaminen ja dosiometria. Kun käytetään esim. GaAs:ääsäteilynmuuntomateriaalina, voidaan mainita erityisesti sovellutukset lääketie¬teellisessä kuvantamisessa, varsinkin mammografiassa. Kun käytetään timanttiasäteilynmuuntomateriaalina, timantin äärimmäinen säteilynkestävys mahdollistaasovellutukset, joihin sisältyy hiukkasseuranta erittäin epäsuotuisissa säteily-ympäristöissä.
Ilmaisu "lukumäärä” tarkoittaa tässä yhteydessä mitä tahansa positiivista koko¬naislukua ykkösestä (1) ylöspäin, kuten ykköstä, kakkosta tai kolmosta.
Ilmaisu "joukko” tarkoittaa tässä yhteydessä mitä tahansa positiivista kokonais¬lukua kakkosesta (2) ylöspäin, kuten kakkosta, kolmosta tai nelosta.
Substantiivi voi tässä yhteydessä käytettynä tarkoittaa yhtä tai useampaa kuin yh¬tä.
Termit "johtava elementti” ja "kytkentäelementti” voivat tarkoittaa yksiosaisenelementin ohella moniosaista tai -osioista elementtiä, jossa on sähköisesti yh-teenkytkettyinä ja valinnaisesti myös fyysisesti yhteenkiinnitettyinä joukko osiatai osioita.
Esillä olevan keksinnön eri sovellutusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä vaati¬muksissa.
PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS
Seuraavaksi kuvataan keksintöä yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin pii¬rustuksiin, joissa kuviossa 1 on esitetty tämänhetkisten suuralueilmaisimien ongelmat; kuviossa 2 on esitetty käyttöön ehdotetun ilmaisinrakenteen yksi sovellutusmuo-to; kuviossa 2b on esitetty kuvion 2 sovellutusmuodon muunnelma, jossa on useitalukuelementtejä sisältäviä potentiaalisesti suurempia ilmaisinentiteettejä; kuvio 3 on kuvion 2 ilmaisinrakenteen kehäosiota esittävä tarkempi kuva, jossanäkyvät selvästi ilmaisintilavuudenulkonemaja lukuelementin jatke (kehäosio); kuvio 4 on vastaavasti yhden toisen sovellutusmuodon kehäosiota esittävä tar¬kempi kuva; kuvio 5 on vielä yhden toisen sovellutusmuodon kehäosiota esittävä tarkempi kuva; kuvio 6 on vuokaavio esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän sovellutus-muodosta. SOVELLUTUSMUOTOJEN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSKuviota 1 käsiteltiin jo edellä taustaosion yhteydessä.
Kuviossa 2 on esitetty esillä olevan keksinnön mukaisen suorakuvaushybridipik-seli-ilmaisinrakenteen 200 sovellutusmuoto. Kuviossa on esitetty sijoitettuinavierekkäin toistensa kanssa neljä ilmaisinentiteettiä, esim. ilmaisinmoduulia, 201,joilla on itsetuetut ulkonemaosat 202a omaavat reunattomat ilmaisintilavuudet202. Tässä yhteydessä esitetyllä tavalla yhdistettyjen ilmaisinentiteettien 201 lu¬kumäärä voi käytännössä olla huomattavasti suurempi. Voidaan luoda esimerkik¬si halutun lukumäärän ilmaisinentiteettejä sisältävä ryhmä, kuten ryhmiä, joissa 4x 4, 8 x 8, 13x13 tai 16x16 ilmaisinelementtiä. Yhdellä ilmaisinentiteetillä voiolla säteilyherkkää pintaa esim. 1,4 x 1,4 cm2. Sen pikselikoko voi olla esimer¬kiksi noin 55 mikrometriä x 55 mikrometriä. Kukin pikseli voi olla liitetty vas¬taavan lukuelementin 204 lukukennoon, joka voi prosessoida varaus signaaliamuotoilemalla ja/tai vahvistamalla, laskea erotuskynnyksen ylittävät signaalitjne.
Ilmaisinentiteetit 201 voivat itse asiassa muodostaa suorakulmaisen eli suora¬kaidemaisen tai neliömäisen säteilyherkän pinnan ja vastaavasti sisältää esimer¬kiksi kuutiomaisen ilmaisintilavuuden 202.
Ilmaisintilavuudessa voi olla ilmaisinmateriaalia, kuten timanttia, Si:tä tai muutapuolijohdemateriaalia, mahdollisesti seosmateriaalia, esim. kahden elektrodin vä¬lissä. Ilmaisinentiteetit 201 ovat edullisesti useilta sivuilta yhteensovitettavia javoivat omata esim. kaksi olennaisesti pystysuuntaista tai yleisesti suoraa sivusei¬nää sekä kaksi muuta erikoisempaa päätä eli jäljempänä kuvattavat jatkeelliset jaulkonemalliset päät.
Ilmaisinentiteetit 201 tai "ruudut” voivat olla keskenään identtisesti kohdistettujaja suunnattuja niin, että tuloksena on säännöllinen taulukko- tai matriisimuoto,joka tässä sovellutusmuodossa mahdollistaa käytännöllisesti katsoen saumatto¬man suurialaisemman ilmaisinpinnan ja -tilavuuden muodostamisen mahdollis¬tamalla yksittäisten ilmaisinentiteettien sijoittamisen mahdollisimman lähelle toi¬siaan. Ilmaisinentiteettien vähin (ja niiden säteilyherkkien pintojen vähin) saattaajäädä edullisesti vain hyvin pieniä säteilyepäherkkiä eli passiivisia rakoja (esim.noin 10 mikrometriä tai huomattavasti vähemmän leveydeltään), jos lainkaan.Tällaiset raot ovat tietenkin mitättömän pieni osa ideaalisesti säteilylle vasteellis-ta kokonaisilmaisu(pinta)alaa.
Ilmaisintilavuuksien 202 alla olevat lukuelementit 204 käsittävät jatke- tai ”ke-hä”osat 204b, jotka on kytketty sähköisesti lukumäärään ennalta määrättyjä koh-tia/elementtejä, jotka ovat substraatilla 206, kuten PCB:llä, joukolla PCB:itä, jot¬ka on valinnaisesti liitetty yhteen, tai LTCC:llä. Lukuelementti 204 ja vastaavailmaisin 202 voi olla kiinnitetty yhteen suora- tai nystybondauksella, kuten mik-ronystybondauksella käyttämällä juotetta, kuten indiumia. Kääntösirubondaussaattaa yleisesti olla edullinen, sillä sitä käytettäessä signaalireitit anturitilavuu-den 202 ja lukuelementin 204 välillä pysyvät lyhyinä. On mahdollista käyttääUBM (Under Bump Metallization) -tekniikkaa. On mahdollista käyttää suora-bondaustekniikoita, kuten metalli-metallia tai oksidi-oksidia. Lukuelementit 204ja niihin liittyvät ilmaisinentiteetit voidaan kiinnittää subtraattiin kokonaisuutenaesimerkiksi liimaamalla, ruuvaamalla, teippaamalla ja/tai juottamalla. Jatkeosat204b voivat sisältää esim. ohjauslogiikan ja/tai I/O-ajurit (ASICin) toiminnanhallintaa varten, kuten lukemista ja ilmaisudatan ulossyöttöä varten, ja ne ovatusein lukuelementtien edullisia, elleivät jopa välttämättömiä osia.
Kuvion 2 sovellutusmuodossa ilmaisintilavuuksien 202 limittyvien ulkonemaosi-en 202a alapuolella olevat lukuelementtien jatkeosat 204b käsittävät TSV:itäsähkökytkentäelementteinä sähköliitännän substraattiin 206 aikaansaamiseksi.
Kuviossa 2b esitetyssä sovellutusmuodossa ilmaisinrakenteen 220 ainakin yksiilmaisinentiteetti 201b sisältää useita, tässä esimerkissä kaksi lukuelementtiä 204liitettyinä yhteen suurempaan ilmaisintilavuuteen 202b ja palvelemaan sitä.
Kuviossa 3 on esitetty yksityiskohtaisemmin kuvion 2 ilmaisinrakenteen limitty¬vät jatke- ja ulkonemaosat. 300:11a merkityssä suurennoksessa on esitetty jatke-osa 204b sähköliitännän subtraattiin aikaansaavine TSV:eineen 308, kuten CSTSV:eineen, ilmaisinentiteetin 301a suhteen. Tästä suurennoksesta on sen pitä¬miseksi selkeänä jätetty pois viereinen ilmaisinentiteetti, jonka ulkonema limittyyjatkeen 204b kanssa. 302:11a merkityssä toisessa suurennoksessa on mukana myös viereinen il¬maisinentiteetti 301b, jonka ulkonemaosa 202a limittyy jatkeosan 204b kanssa.Kuten kuviosta on helppo nähdä, esillä olevan keksinnön yhteydessä käytettävätreunattomat ilmaisimet käsittävät säteilyherkän tilavuuden myös ulkonema-alueen suhteen, ja muodostetusta suurialaisemmasta ilmaisinrakenteesta puuttu¬vat käytännöllisesti katsoen ilmaisimien 301a ja 301b välisten säteilyepäherkkienrakojen aiheuttamat, ikkunankehysefektiin johtavat passiiviset alueet. Jäljelläoleva rako 309, jos sitä ylipäätään on, on niin kapea kuvantamisen kannalta, etteise edellytä suuria kompensointitoimenpiteitä, kuten kohteen/ilmaisimen liikutta¬mista useiden kuvien välillä tai kuvadatan interpolointia.
Kuviossa 4 on esitetty yksi toinen sovellutusmuoto, jossa TSV-liitäntöjen sijastakytkentäelementit käsittävät pinnallisia, esimerkiksi mustesuihkupainolla tai ae-roliruiskutuksella saatuja painettuja johdinlankaliitäntöjä 408. Painetut kytkentä¬elementit voidaan konfiguroida ulottumaan esimerkiksi fyysisten rakojen tai reu¬nojen tai porrastusten yli. Esitetyssä sovellutusmuodossa kytkentäelementit voi¬daan muodostaa ruudun substraatille sijoittamisen jälkeen.
Jatkeosassa 404b olevien kytkentäelementtiosioiden korkeus on edullisesti il¬maisimen ja lukuelementin välisen mikronystyn 410 korkeuden (tai vastaavienjohtavien elementtien korkeuden, mikäli mikronystyjä ei käytetä) suuruusluokkaaniin, että kytkentäelementit 408 sopivat olennaisesti mikronystyjen (jotka voivattyypillisesti olla samankorkuisia) määrittelemään käytettävissä olevaan tilaan niin, että on mahdollista saada ilmaisimen säteilyherkästä pinnasta olennaisestitasainen kokonaisuudessaan ilman, että on olennaisesti kallistettava ilmaisinenti-teettejä 401a ja 401b, jotta kytkentäelementeille saataisiin enemmän tilaa.
Joka tapauksessa ilmaisinentiteettien 401a, 401b ja valinnaisten lisäelementtien,jotka on kiinnitetty niihin, kuten ilmaisinentiteettikohtaisten substraattien, kutenPCB:iden, mikäli niitä käytetään joidenkin sovellutusmuotojen yhteydessä kyt-kentäelementtien sovittamiseksi paremmin vierekkäisten ruutujen väliin, (ylei¬nen) kallistus on edullisesti vain noin 1 aste tai vähemmän suhteessa referenssi-tasoon, kuten ilmaisinrakenteen muodostamaan kokonaisilmaisutasoon. Refe-renssitaso voidaan määritellä esimerkiksi tasoksi, joka ulottuu ilmaisinentiteetti¬en säteilyherkkien pintojen keskipisteiden kautta. Mikrokokoisen elektroniikankyseessä ollessa tulee kuitenkin muistaa, että esim. PCB:n paksuusvaihtelu voiolla merkittävää ja vaikuttaa hieman myös vierekkäisten ilmaisinruutujen väli¬seen sovitukseen, joten pieni lisätoleranssi saattaa olla järkevää rakenteen eri ra¬kojen ja kulmien sekä yleisen sovituksen kannalta.
Vielä edullisempaa on, että ilmaisinentiteetissä 401a lukuelementin pinnalla, jokaosoittaa viereisen ilmaisinentiteetin 401b ulkonemaosaa kohti, olevien kytkentä-elementtiosioiden korkeus vastaa maksimissaan ilmaisintilavuuden ja lukuele¬mentin välisten mikronystyjen tai vaihtoehtoisten kytkentäelementtien korkeuttaja on edullisimmin alle sen.
Kuvion 5 sovellutusmuodossa kokonaistilanne vastaa suurimmalta osin kuvion 4tilannetta. Siinä on kuitenkin tehty kytkentäelementeistä 508, kuten painetuistajohtimista, U:n muotoisia niin, että ne ulottuvat lukuelementin 404b jatkeosanreunan ympäri ennen ilmaisinentiteetin (ruudun) sijoittamista substraatille. Halu¬tusta valmistusskenaariosta riippuen voidaan valita sopivampia menetelmiä jous¬tavasti tai jopa yhdistellä niitä kohdesovellutuksessa.
Edellä esitetyissä ja muissa mahdollisissa sovellutusmuodoissa jatkeen (kehän)leveys voi tietenkin vaihdella sovellutusmuotojen välillä mutta on yleisesti esi¬merkiksi noin muutamasta kymmenestä mikrometristä useisiin satoihin mikro-metreihin. Periaatteessa jatkeosa voi olla niinkin kapea kuin 50 mikrometriä, taise voi olla esim. 400 tai 800 mikrometriä leveä tai jopa leveämpi. Koska jatkeenleveys vaikuttaa viereisen ilmaisinentiteetin yhteensovitettavan ilmaisintilavuu¬den tarvittavaan ulkonemanpituuteen, siitä ei kuitenkaan tule yleisesti tehdä tar¬peettoman pitkää, sillä erityisen pitkä ulkonemaosa saattaa aiheuttaa lisäongelmia spatiaalisen resoluution, pikselikoon ja pikseli-intensiteetin kompensoinnin suh¬teen (ulkonemaosan pikseleistä saattaa tulla olennaisesti muita suurempia, mikäjohtaa näihin ongelmiin). Mikronystyjen korkeus on tyypillisesti noin 10-20mikrometriä. Painetut lankaliitännät lukuelementissä voivat tyypillisesti olla kor¬keudeltaan esimerkiksi noin 1-10 mikrometriä. Ilmaisintilavuuksien paksuusvoidaan valita tapauskohtaisesti kuhunkin käyttöskenaarioon sopivaksi. Se voiolla niinkin pieni kuin noin sata mikrometriä tai niinkin paksu kuin noin 5 milli¬metriä, tai paksuus voi esimerkiksi olla jossakin näiden ääripäiden välillä. Lu-kuelementit, kuten ASICit, voidaan valinnaisesti ohentaa esim. noin 100 mikro-metriin, tai käyttää voidaan huomattavasti paksumpia tai ohuempia siruja.
Alan ammattimiehelle on selvää, että ilmaisinrakenne voi käsittää vain muutamiatai suuremman lukumäärän toiminnallisia ja/tai rakenteellisia lisäelementtejäedullisen viestinnän, datan varastoinnin, ohjauksen, prosessoinnin ja/tai muidenominaisuuksien aikaansaamiseksi, joten tämän kuvauksen ei tule katsoa rajoitta¬van lisäelementtien läsnäoloa rakenteessa millään tavalla.
Rakenteeseen voidaan järjestää esimerkiksi ainakin yksi jäähdytyselementti, ku¬ten lämpönielu ja/tai puhallin, kiinnittämällä se esimerkiksi substraattiin. Tehok¬kaalla jäähdytyksellä varmistetaan, että ilmaisinrakenne on ennalta määrätylläoptimaalisella toimintalämpötila-alueella ja että ylikuumeneminen on estetty.Kontrolloituun lämmönsiirtoon voidaan käyttää metallisointia ja viaa (vioja). II-maisinentiteettien alustat voidaan varustaa lämpökanavointiosilla, kuten lämmön-johtimilla ja/tai reisillä.
Toisena esimerkkinä mainittakoon, että eri elektroniikka mukaan lukien johtimet,komponentit, sirut jne. voidaan järjestää suoraan substraatille ja valinnaisesti ai¬nakin toiminnalliseen yhteyteen ilmaisimakenteen kanssa. Elektroniikka voi si¬sältää prosessointilaitteita käskyjen ja/tai muun datan prosessoimiseksi, kutenmikroprosessorin, mikro-ohjaimen, ohjelmoitavan logiikkasirun tai joukon niitä.Edelleen voidaan järjestää käyttöön käskyjen ja/tai muun datan varastointia var¬ten ainakin yksi muistisiru, joka on valinnaisesti integroitu prosessointilaittee¬seen. Edelleen voidaan järjestää käyttöön datansiirtoentiteetti, kuten lähetin, vas¬taanotin ja/tai lähetin-vastaanotin, datansiirron ulkopuolisten entiteettien ja il¬maisimakenteen välillä mahdollistamiseksi kuvannusdatan ja/tai ohjauksen, ku¬ten konfigurointidatan, siirtämistä varten. Käyttöön järjestetty datansiirto voi ollalangallinen tai langaton.
Kuviossa 6 on esitetty pelkästään esimerkinomainen esillä olevan keksinnön so-vellutusmuodon mukainen menetelmävuokaavio käyttöön ehdotetun ilmaisinra-kenteen valmistamiseksi.
Kohdassa 602 voidaan hankkia ja valmistella/konfiguroida tarvittavat materiaalitja varusteet, kuten kääntösirubonderi ja eri elementit, kuten yhteinen substraatti(esim. PCB) tai useita substraattielementtejä (jos esim. kullekin lukusirulle ja/taiilmaisinentiteetille ainakin aluksi allokoidaan dedikoitu substraattielementti),täydenny selektroniikka j a j äähdyty selementit.
Kohdassa 604 voidaan ensin määrittää edullisentyyppiset ilmaisintilavuudet (ma¬teriaali, konfiguraatio jne.) ja lukusirut ja sitten hankkia ne komponenttiostoillaja/tai valmistamalla ne itse niin, että täytetään yleiset vaatimukset, jotka voivatolla ja usein ovatkin sovellutuskohtaisia. Lukusirut voidaan valmistaa käyttämäl¬lä esimerkiksi halutuntyyppistä CMOS-tekniikkaa. Tässä vaiheessa voidaan val¬mistaa erilaisia sähkökytkentäelementtejä, kuten TSV:itä tai painettuja liitäntöjä,jotka ulottuvat lukusirun läpi. Lisäksi voidaan valmistaa UBM yhdistettävyydensubstraattiin parantamiseksi.
Kohdassa 606 voidaan rakentaa ilmaisinentiteetit (moduulit) pinoamalla tai jär¬jestämällä "kerroksittain” ilmaisintilavuudet ja lukusirut esimerkiksi kääntösiru-bondauksella ja siihen liittyvillä toimenpiteillä. Alan ammattimies ymmärtää, ettäperiaatteessa voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa pakkaustekniikkaa. Yhteyslukuelementeistä lankaliitäntöjen kautta substraattiin voidaan aikaansaadaBGA:n (Ball Grid Array) avulla.
Kohdissa 608 ja 610 ilmaisinentiteetit voidaan järjestää muodostamaan lopulli¬nen ilmaismrakenne. Entiteetit sijoitetaan viimeistään nyt niihin liittyvälle ennal¬ta määrätylle substraatille (niihin liittyville ennalta määrätyille substraateille), ku¬ten PCB:lle tai LCCDille edellä mainitun mukaisesti, tai ne sijoitetaan esimerkik¬si muuten keskenään yhteiselle alustalle niin, että vierekkäisten ilmaisinentiteet-tien jatke- ja ulkonemaosat limittyvät saaden aikaan käytännöllisesti katsoensaumattoman kokonaisilmaisupinnan, ja järjestetään, viimeistellään tai säilyte¬tään sovellutusmuodosta riippuen sähkökytkentä substraattielektroniikkaan.
Kohtien 608 ja 610 suorittaminen voidaan toistaa, ja/tai niiden suoritusjärjestystävoidaan muuttaa joustavasti, mikä on osoitettu kuviossa katkoviivasilmukalla jakahteen eri suuntaan osoittavilla nuolilla, sillä ilmaisinentiteetit voidaan asentaa ryhmissä tai yksi kerrallaan niin, että tarvittaessa voidaan suorittaa tarvittavasähkökytkentä kätevästi välissä esim. kyseessä olevan tietyn sovellutusmuodonvalitusta kytkentäelementtirakenteesta riippuen. Lisäksi alan ammattimies voiyhdistää tai ottaa mukaan kohtien 604 ja/tai 606 yhden tai useamman valituntoimenpiteen kohtien 608 ja/tai 610 suorittamiseen (tai päinvastoin) esim. ky¬seessä olevan tietyn valmistusskenaarion vaatimusten mukaan. Lisähuomautuk¬sena mainittakoon, että yhteys lukusirusta lankaliitäntöjen kautta substraattiinvoidaan aikaansaada esim. esisuunnitellun BGA:n (Ball Grid Array) avulla.
Menetelmän suorittaminen loppuu kohdassa 612. Kuten edellä jo mainittiin, alanammattimies voi muuttaa menetelmävaiheiden keskinäistä järjestystä ja yleistämukanaoloa kunkin tietyn käyttöskenaarion asettamien vaatimusten perusteella.Voidaan lisätä uusia ja yhdistää tai poistaa olemassaolevia prosessivaiheita tar¬peen mukaan.
Alan ammattimies voi siis tämän kuvauksen ja yleisen tietämyksensä perusteellasoveltaa esitettyjä periaatteita esillä olevan keksinnön oheisissa patenttivaatimuk¬sissa määritellyn ajatuksen toteuttamiseksi kussakin tietyssä käyttöskenaariossatarvittavin muutoksin, poistoin ja lisäyksin. Joissakin ratkaisuissa lukuelementinkenno-osio voi jatkeosan lisäksi tai sijasta sisältää vioja, kuten TSV:itä, sähkölii-tännän alla olevaan substraattiin aikaansaamiseksi.
Lisäksi joissakin ratkaisuissa ilmaisinentiteetti voi käsittää joukon lukuelementte-jä niin, että suuremmalla ilmaisintilavuudella (ilmaisinmateriaalielementti) onjoukko pienempää aluetta palvelevia lukuelementtejä, kuten ASICeja tai muita si¬ruja. Tässä tapauksessa lukuelementtien kehä(jatke)osiot voidaan edullisesti va¬rustaa tarvittavilla kytkentäelementeillä substraattiliitäntöjä varten ennen limitty¬vän ilmaisintilavuuden asentamista. Silti voidaan liittää ilmaisinentiteetin lu¬kuelementin (lukuelementtien) jatkeosat substraattiin ennen viereisen ilmaisinen¬titeetin, joka esimerkiksi käsittää joukon omia lukuelementtejään, sijoittamistapaikalleen.
Lisäksi kukin ilmaisinentiteetti, jonka lukuelementin (lukuelementtien) ke-hä(jatke)osat on määrä varustaa tarvittavilla kytkentäelementeillä substraattilii¬täntöjä varten, voidaan ainakin aluksi liittää erilliseen substraattiin, joka valinnai¬sesti peittää esim. lukuelementin (lukuelementtien) alapuolisen alueen. Sittenvoidaan sijoittaa nämä ilmaisinentiteetit, joilla on ainakin aluksi dedikoidut sub¬straatit, samalla tavalla kuin mitä edellä kuvattiin yhteisen ilmaisinrakenteen muodostamiseksi, jolloin aluksi erilliset substraatit voidaan valinnaisesti esimer¬kiksi yhdistää toisiinsa ja/tai sijoittaa yhteiselle lisäalustaelementille (yhteinensubstraatti). Alkusubstraatit voivat valinnaisesti olla lukuelementti- ja/tai il-maisinentiteetti/tilavuuskohtaisia.
Claims (11)
1. Hybridipikseli-ilmaisinrakenne (200), joka käsittää -joukon ilmaisinentiteettejä (201, 301a, 301b, 401a, 401b), jolloin kukin il-maisinentiteetti käsittää lukuelementin (204) ja limittyvän, olennaisesti reunat¬toman, säteilyherkän ilmaisintilavuuden (202), jolloin nämä kaksi on kytkettysähköisesti toisiinsa lukumäärän näiden välissä olevia, johtavia elementtejä (310,410), valinnaisesti juotosmikronystyjä, avulla, -ainakin yhden substraatin (206), kuten piirilevyn tai joukon niitä, mainitun jou¬kon ilmaisinentiteettejä sijoittamiseksi sille, tunnettu siitä, että mainitun joukon ainakin yhden ilmaisinentiteetin (301b, 401b) olennaisesti reu¬naton ilmaisintilavuus käsittää ulkonemaosan (202a, 402a) ilmaisintilavuuden jalukuelementin välisen limityksen ulkopuolella, ja mainitun joukon ainakin yhdenilmaisinentiteetin (301a, 401a) lukuelementti käsittää jatkeosan (204b, 404b), jo¬ka myöskin on limityksen ulkopuolella ja joka on varustettu lukumäärällä sähkö-kytkentäelementtejä (308, 408, 508) sähkökytkentää siihen liittyvään substraat¬tiin, kuten sen johtimiin ja/tai elektroniikkaan, varten, jolloin mainittu ainakin yksi ilmaisinentiteetti ja mainittu ainakin yksi muu il-maisinentiteetti lisäksi on ilmaisinrakenteen vierekkäisinä ilmaisinentiteetteinäsijoitettu vierekkäin toistensa kanssa niin, että niiden mainitut ulkonema- ja jat-keosat limittyvät ja reunattomat ilmaisintilavuudet olennaisesti kohtaavat toisen¬sa samassa tasossa ilman, että niiden välissä on olennaista kulmaa tai porrastusta, ja jolloin lopuksi sähkökytkentäelementit, kuten lukumäärä painettuja lankalii-täntöjä, ulottuvat lukuelementin yli enintään määrän, joka on johtavien element¬tien korkeuden suuruusluokkaa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisinrakenne, jossa mainittu lukuele¬mentti käsittää ASICin (sovelluskohtaisen integroidun piirin).
3. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossakunkin ilmaisinentiteetin lukuelementti ja ilmaisintilavuus on kääntösirubondattuyhteen.
4. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossamainittu lukumäärä sähkökytkentäelementtejä sisältää ainakin yhden kytkentä-osan, joka on valittu seuraavasta ryhmästä: painettu johdin, suihkupainettu joh¬din, mustesuihkupainettu nanohiukkasjohdin, painettu aerosolijohdin, suihku-painettu aerosolijohdin, mustesuihkupainettu aerosolinanohiukkasjohdin, ohut-kalvojohdin, lankabondi, bondausalue, bondauslanka, johtava tanko, kaapeli, ku¬ten mikrokaapeli, via ja TSV (through-silicon via).
5. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossarakenteen kukin ilmaisinentiteetti käsittää ulkonema- ja jatkeosat ilmaisintila-vuudessa ja vastaavasti lukuelementissä.
6. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossamainittu ilmaisintilavuus käsittää puolijohdemateriaalia, edullisesti silikonia.
7. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossamainittu ilmaisintilavuus käsittää eristysmateriaalia, edullisesti timanttia.
8. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossamainittu ilmaisintilavuus käsittää puolijohdeseosmateriaalia, edullisesti CdTe:tä,CdZnTe:tä or GaAs:ää.
9. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jokakäsittää lämmönabsorbointi- ja/tai kanavointielementin, kuten lämpönielun.
10. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen ilmaisinrakenne, jossailmaisinentiteetin substraatti ja valinnaisesti ainakin yksi alusta käsittävät syven¬nyksen, läpimenevän reiän ja/tai loven, joka on konfiguroitu mahdollistamaanlämmönsiirto poispäin ilmaisinrakenteesta.
11. Hybridipikseli-ilmaisinrakenteen valmistusmenetelmä, joka käsittää, että -hankitaan ainakin yksi substraatti (602), kuten piirilevy tai joukko niitä, joukonilmaisinentiteettejä sijoittamiseksi sille, -hankitaan mainittu joukko ilmaisinentiteettejä (604, 606), jolloin kukin il¬maisinentiteetti käsittää lukuelementin, kuten ASICin tai muun lukusirun, ja li¬mittyvän, olennaisesti reunattoman, säteilyherkän ilmaisintilavuuden, jolloin nä¬ mä kaksi on liitetty yhteen sähköisesti lukumäärän näiden välissä olevia, johtaviaelementtejä, kuten juotosmikronystyjä, kautta, tunnettu siitä, että mainitun jou¬kon ainakin yhden ilmaisinentiteetin olennaisesti reunaton ilmaisintilavuus käsit¬tää ulkonemaosan ilmaisintilavuuden ja lukuelementin välisen limityksen ulko¬puolella, ja mainitun joukon ainakin yhden ilmaisinentiteetin lukuelementti käsit¬tää jatkeosan, joka myöskin on limityksen ulkopuolella ja joka on varustettu lu¬kumäärällä sähkökytkentäelementtejä sähkökytkentää siihen liittyvään substraat¬tiin, kuten sen johtimiinja/tai elektroniikkaan, varten, -järjestetään mainittu joukko ilmaisinentiteettejä mainitulle ainakin yhdelle sub¬straatille (608, 610), jolloin mainittu ainakin yksi iknaisinentiteetti ja ainakin yk¬si toinen ilmaisinentiteetti sijoitetaan vierekkäin niin, että niiden ulkonema- jajatkeosat limittyvät ja reunattomat ilmaisintilavuudet olennaisesti kohtaavat toi¬sensa samassa tasossa ilman, että niiden välissä on olennaista kulmaa tai porras¬tusta, ja jolloin sähkökytkentäelementit, kuten lukumäärä painettuja lankaliitäntö-jä, ulottuvat lukuelementin yli enintään sellaisen määrän, joka on johtavien ele¬menttien korkeuden suuruusluokkaa.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20115982A FI124818B (fi) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | Hybridipikseli-ilmaisinrakenne ja tämän valmistusmenetelmä |
| PCT/EP2012/068113 WO2013050229A1 (en) | 2011-10-06 | 2012-09-14 | Detector structure for imaging applications and related method of manufacture |
| EP12772889.7A EP2764552B1 (en) | 2011-10-06 | 2012-09-14 | Detector structure for imaging applications and related method of manufacture |
| US14/350,137 US8928155B2 (en) | 2011-10-06 | 2012-09-14 | Detector structure for imaging applications and related method of manufacture |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20115982A FI124818B (fi) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | Hybridipikseli-ilmaisinrakenne ja tämän valmistusmenetelmä |
| FI20115982 | 2011-10-06 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20115982A0 FI20115982A0 (fi) | 2011-10-06 |
| FI20115982A FI20115982A (fi) | 2013-04-07 |
| FI124818B true FI124818B (fi) | 2015-02-13 |
Family
ID=44883650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20115982A FI124818B (fi) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | Hybridipikseli-ilmaisinrakenne ja tämän valmistusmenetelmä |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8928155B2 (fi) |
| EP (1) | EP2764552B1 (fi) |
| FI (1) | FI124818B (fi) |
| WO (1) | WO2013050229A1 (fi) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140312450A1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-23 | Sensors Unlimited, Inc. | Small Size, Weight, and Packaging of Image Sensors |
| CZ2013669A3 (cs) * | 2013-08-30 | 2015-01-07 | České vysoké učení technické v Praze Ústav technické a experimentální fyziky | Detektor ionizujícího záření umožňující vytvoření souvislého digitálního obrazu |
| CN106659451B (zh) * | 2014-06-10 | 2020-10-09 | 皇家飞利浦有限公司 | 模块化成像检测器asic |
| US9689997B2 (en) * | 2014-09-04 | 2017-06-27 | General Electric Company | Systems and methods for modular imaging detectors |
| DE102014225396B3 (de) * | 2014-12-10 | 2016-04-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorboard für ein Detektormodul und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US10075657B2 (en) | 2015-07-21 | 2018-09-11 | Fermi Research Alliance, Llc | Edgeless large area camera system |
| US10352991B2 (en) | 2015-07-21 | 2019-07-16 | Fermi Research Alliance, Llc | Edgeless large area ASIC |
| CN107923987B (zh) * | 2015-09-08 | 2020-05-15 | 深圳帧观德芯科技有限公司 | 用于制作x射线检测器的方法 |
| WO2017059573A1 (en) | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | Packaging methods of semiconductor x-ray detectors |
| US10283557B2 (en) * | 2015-12-31 | 2019-05-07 | General Electric Company | Radiation detector assembly |
| US10686003B2 (en) | 2015-12-31 | 2020-06-16 | General Electric Company | Radiation detector assembly |
| JP6842528B2 (ja) | 2016-07-14 | 2021-03-17 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 検出器モジュール、検出器、イメージング装置及び検出器モジュールの製造方法 |
| EP3743742A4 (en) * | 2018-01-24 | 2021-07-28 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | PACKAGING RADIATION DETECTORS IN AN IMAGE SENSOR |
| US10658262B2 (en) * | 2018-02-27 | 2020-05-19 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Pin flexure array |
| US11094605B2 (en) | 2018-02-27 | 2021-08-17 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Systems and methods for supporting a component |
| DE102019202442A1 (de) * | 2019-02-22 | 2020-08-27 | Bruker Axs Gmbh | Messanordnung für Röntgenstrahlung für eine spaltfreie 1D-Messung |
| CN111613679B (zh) * | 2020-06-01 | 2022-03-29 | 清华大学 | 一种电子成像探测器及其制备方法和电子显微成像系统 |
| EP4220235A1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-08-02 | Redlen Technologies, Inc. | Radiation detector unit with three-side buttable read-out integrated circuit |
| KR20240081089A (ko) | 2022-11-30 | 2024-06-07 | 주식회사 비투지홀딩스 | 방사선 디텍터 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2315157B (en) | 1996-07-11 | 1998-09-30 | Simage Oy | Imaging apparatus |
| AU4603200A (en) | 1999-04-26 | 2000-11-10 | Simage Oy | Device for imaging radiation |
| US7189971B2 (en) * | 2002-02-15 | 2007-03-13 | Oy Ajat Ltd | Radiation imaging device and system |
| US7117588B2 (en) | 2002-04-23 | 2006-10-10 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method for assembling tiled detectors for ionizing radiation based image detection |
| US6909100B2 (en) * | 2002-07-25 | 2005-06-21 | Ii-Vi Incorporated | Radiation detector assembly |
| EP2587552A1 (en) * | 2004-03-12 | 2013-05-01 | Kyosemi Corporation | Laminated solar battery |
| WO2008003351A1 (en) | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Mario Caria | Imaging system with tiled sensor chips having partially overlapping active areas |
| US8835748B2 (en) * | 2009-01-06 | 2014-09-16 | Sunlight Photonics Inc. | Multi-junction PV module |
| JP5518045B2 (ja) * | 2009-03-18 | 2014-06-11 | 三菱電機株式会社 | 光電変換装置およびその製造方法 |
| US8117741B2 (en) | 2009-04-07 | 2012-02-21 | Oy Ajat Ltd | Method for manufacturing a radiation imaging panel comprising imaging tiles |
| WO2011156887A1 (en) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | Mosaid Technologies Incorporated | Semiconductor device with through-silicon vias |
| US8866281B2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-10-21 | Nanya Technology Corporation | Three-dimensional integrated circuits and fabrication thereof |
-
2011
- 2011-10-06 FI FI20115982A patent/FI124818B/fi active IP Right Grant
-
2012
- 2012-09-14 EP EP12772889.7A patent/EP2764552B1/en active Active
- 2012-09-14 WO PCT/EP2012/068113 patent/WO2013050229A1/en active Application Filing
- 2012-09-14 US US14/350,137 patent/US8928155B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013050229A1 (en) | 2013-04-11 |
| FI20115982A0 (fi) | 2011-10-06 |
| US8928155B2 (en) | 2015-01-06 |
| US20140284752A1 (en) | 2014-09-25 |
| EP2764552A1 (en) | 2014-08-13 |
| EP2764552B1 (en) | 2019-11-13 |
| FI20115982A (fi) | 2013-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI124818B (fi) | Hybridipikseli-ilmaisinrakenne ja tämän valmistusmenetelmä | |
| US9163995B2 (en) | Techniques for tiling arrays of pixel elements | |
| US11870163B2 (en) | Antenna package using ball attach array to connect antenna and base substrates | |
| US8345508B2 (en) | Large area modular sensor array assembly and method for making the same | |
| US20040256568A1 (en) | Component of a radiation detector comprising a substrate with positioning structure for a photoelectric element array | |
| JP6123397B2 (ja) | 撮像装置 | |
| CN102144176B (zh) | 具有转换片和互连层堆栈的辐射探测器的生产方法 | |
| KR102609264B1 (ko) | 센서 유닛, 방사선 검출기 및 센서 유닛 제조 방법 | |
| US7683483B2 (en) | Electronic device with connection bumps | |
| CN110546532B (zh) | 制造探测器的子组件的方法 | |
| US8400539B2 (en) | High density composite focal plane array | |
| US11108374B1 (en) | Vertically integrated circuit assembly | |
| US11362132B2 (en) | Integrated radiation detector device | |
| Hong et al. | Through-Silicon-Vias (TSVs) for 3D readout of ASIC for nearly gapless CdZnTe detector arrays | |
| US20230411434A1 (en) | Module assembly for detection of x-ray radiation | |
| Fornaini et al. | A multi-chip board for X-ray imaging in build-up technology | |
| Kwiatkowski et al. | 3-D electronics interconnect for high-performance imaging detectors | |
| Kwiatkowski et al. | 3-D stacked electronics assembly for high-performance imaging detectors | |
| JP2011245209A (ja) | Ｘ線検出器モジュールおよびｘ線検出器並びにｘ線ｃｔ装置 | |
| WO2024138730A1 (en) | Photon-counting detectors for detecting radiation rays | |
| Božanić et al. | State-of-the-Art Approach: System-on-Package | |
| Pommerrenig et al. | Hybrid extrinsic silicon focal plane architecture | |
| Mazza et al. | Integration and Packaging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ADVACAM OY |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 124818 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |