JP2006140461A - 電子装置パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】相互接続構造は、可撓性材料を含み、前面(52)及び後面(54)を持ち
、且つ該前面(52)上にセンサを担持するように構成されている第1の基板(50)と
、第1の基板の後面(54)に結合されていて、剛性材料を含む第2の基板(56)とを
有する。上記の相互接続構造は、イメージング・システム(10)に使用するための検出
器(26)モジュール内に設けられる。
【選択図】 図3
Description
はセンサ・アレイ用の電子装置パッケージ及びその製造方法に関するものである。
これらの装置を製造するために使用されるチップの相互接続技術及びパッケージにおける
制約によって大きく影響を受ける。例えば、チップの入力/出力接点(コンタクト)の最
大許容可能な数のようなパッケージの制約により、チップの能力の全てを利用することが
できなくなる。多チップ・パッケージでは一般に配線チャンネルを収容するためにチップ
の間隔を広くとることが必要であり、その結果としてチップの相互接続部が長くなり、寄
生容量が増大し、またシステム速度が減少する。その上、複雑なパッケージ構造は費用が
高くなり且つ信頼性が悪くなることがある。
、セラミック基板などのような、標準的な電子装置パッケージ及び相互接続技術、方法、
材料などにを用いている。しかしながら、製造のために剛性の基板を利用する現今の相互
接続及びパッケージ技術は、分解能及びピッチについての能力が制限されている。従って
、X線検出器の潜在能力の全てを達成するためには、接点数100〜800個/cm2
程度の高密度のパッケージが望ましい。しかし不利なことに、このような高密度は、チッ
プの相互接続のために剛性の基板を用いると達成できない恐れがある。
望ましい。これにより検出器はより高いX線フラックスで使用することが可能になる。典
型的には、このような検出器によるフォトンの計数速度は1×106 計数値/秒に制限
されている。略1×1mm2 の面積を持つピクセルの場合、対応する最大フラックス速
度は1×106 計数値/秒/mm2 である。これに対し、0.5×0.5mm2 の
面積を持つピクセルの場合、対応する最大フラックス速度は4×106 計数値/秒/m
m2 である。ピクセル・ピッチをより一層細かくすると、より高いフラックス速度を計
数することが可能になり、これは、高い統計的有意性が必要とされる用途に有益である。
例えば、X線イメージング用途では、コントラスト対ノイズ比は品質判定基準であり、計
数したX線の数の平方根に比例する。フォトン計数型X線検出器の多くの利点は、統計的
有意性を達成するために充分な数のX線を計数するための能力に左右される。従って、小
面積のセンサ・ピクセルを読出し電子装置入力に接続する場合に、高い相互接続密度を達
成するパッケージ技術を提供することは有利である。
れている。今日のチップはチップとMLCとの間により多くの接続部を必要としており、
また密度をより高くした格子上に接続部を必要としている。これらの要件により、MLC
を経済的に製造することは困難であり、またより複雑な再分配平面を必要としているので
歩留まりの問題が生じる。
。しかしながら、製造中に、このような可撓性の基板(例えば、ポリイミド)に温度及び
機械的力が加わり、それにより基板材料は処理中及び処理の完了時に伸張し、収縮し、或
いは物理的寸法が変化する。このような寸法の変化及び不安定さは最小限にすることがで
きるが、高歩留まりで、0.030mm以下のトレース(trace)ピッチを持つ超微細ピッ
チ多層可撓性相互接続部を生成することが現在実現可能であるとまでは云えない。このよ
うな制限に起因して、可撓性の基板を完全な相互接続基板として製造し且つ用いることは
コストが高い。
な方法を求める必要がある。また、組立体に接続する前に構成部品を試験可能にするゆと
りを持たせることも必要である。
可撓性材料を含み、前面及び後面を持ち、且つ該前面上にセンサを担持するように構成さ
れている第1の基板と、前記第1の基板の前記後面に結合されていて、剛性材料を含む第
2の基板とを含んでいる。
このセンサ組立体は、可撓性材料を含み、前面及び後面を持ち、且つ該前面上にセンサを
担持するように構成されている第1の基板と、前記第1の基板の前記後面に結合されてい
て、剛性材料を含む第2の基板とを含んでいる。センサ組立体は更に、前記第1の基板の
前記前面上に配置されていて、波形信号を受け取って、該波形信号を対応する電気信号へ
変換するように構成されているセンサ・アレイと、前記電気信号を対応するディジタル信
号へ変換するように構成されている少なくとも1つの電子装置とを含んでいる。
供する。この検出器は、波形信号を受け取って、該波形信号を対応する電気信号へ変換す
るように構成されている少なくとも1つのセンサ・アレイと、前記電気信号を対応するデ
ィジタル信号へ変換するように構成されている少なくとも1つの電子装置と、本発明技術
の様々な面に従って製造された相互接続構造を持つ電子回路とを含んでいる。
方法は、可撓性材料を含み、前面及び後面を持ち、且つ該前面上にセンサを担持するよう
に構成されている第1の基板を用意する段階と、前記第1の基板の前記前面にセンサを結
合して、第1の組立体を形成する段階と、剛性材料を含む第2の基板を前記第1の基板の
後面に結合して、第2の組立体を形成する段階とを有する。
読めばより一層良く理解されよう。図面において、図面全体を通して同じ参照符号は同様
な部品を表す。
の検出器で使用される。図1は、コンピュータ断層撮影、X線蛍光透視撮影、陽電子放出
断層撮影又はディジタルX線イメージングのような、模範的なイメージング・システムを
例示する。例示の実施形態では、イメージング・システム10は、ターゲット20(例え
ば、患者)の一方の側で放射線源14及びコリメータ16を支持する環状構造12を含み
、X線放射線源14の反対側では検出器26が支持されている。環状構造12は、ターゲ
ットの内部の特徴の所望の像を取得するためにターゲット20の周りを回転可能にするこ
とができる。動作中、放射線源14はコリメータ16へ向けて放射線を放出し、コリメー
タ16は該放射線をコリメートしてコリメートされたビーム18を形成する。或る特定の
実施形態では、放射線はX線放射線、ベータ放射線又はガンマ放射線であってよい。コリ
メートされたビーム18は、テーブル22のような支持体上に配置されたターゲット20
へ差し向けられる。テーブル22は、撮像中にイメージング・ボリューム内にターゲット
を適切に位置決めするためにガントリ12の開口部に通すように動かすことができる。タ
ーゲット20は、人、荷物、物体、又は内部特徴又は内容物を持つ任意の他のターゲット
であってよい。発生時、一般に減弱放射線24と呼ばれる放射線の一部分がターゲット2
0を通過する。より詳しく述べると、ターゲット20の内部特徴が少なくとも部分的に、
コリメートされたビーム18の強度を減少させる。次いで、この減弱放射線24が1つ又
は複数の放射線検出器26に衝突する。イメージング・システム10は次いでこれらの電
気信号を処理して、ターゲット20内の内部特徴の画像を構成する。本発明技術の或る特
定の実施形態では、ターゲット20は参照数字32で表すz方向に沿って配置される。更
に、x方向は参照数字28で表し、またy方向は参照数字30で表してある。
。図2に例示されているように、放射線源14が電力供給/制御回路34によって制御さ
れ、電力供給/制御回路34は検査シーケンスのために電力及び制御信号の両方を供給す
る。更に、検出器26が検出器収集回路36に結合され、検出器収集回路36は検出器2
6で発生された信号の収集を制御する。或る特定の実施形態では、イメージング・システ
ム10は、放射線源14及び/又は検出器26の運動を容易にするためにモータ・サブシ
ステム(図示せず)を含む。電力供給/制御回路34及び随意選択によるモータ・サブシ
ステムはシステム制御装置38からの信号に応答する。システム制御装置38は一般に、
検査プロトコルを実行し且つ収集された画像データを処理するように、画像処理回路の動
作を制御する。これらの及び他の制御機構は本発明技術の或る特定の実施形態に従ってイ
メージング・システム10に組み込むことができる。
ータ・ワークステーション42を、システム・パラメータの出力、検査の要求、画像の観
察などのために設けることができる。オペレータ・ワークステーション42は、オペレー
タが1つ又は複数の入力装置(キーボード、マウス、タッチパッドなど)を介してシステ
ム制御装置38の動作を制御し、且つ必要な場合にはイメージング・システム10の他の
構成部品を制御することができるように構成されている。例示したオペレータ・ワークス
テーション42は表示装置又はプリンタのような出力装置44に結合されていて、イメー
ジング・システム10の動作中に生成された画像を出力させる。一般に、表示装置、プリ
ンタ、オペレータ・ワークステーション及び同様な装置はイメージング・システム10と
同じ場所に又はそれから遠隔に配置することができる。例えば、これらのインターフェー
ス装置は、研究所又は病院内の1つ又は複数の場所に、或いは全く異なる場所に配置する
ことができる。従って、インターフェース装置は、インターネット、仮想私設ネットワー
クなどのような1つ又は複数の環境設定可能なネットワークを介して、イメージング・シ
ステム10に連結することができる。これらの又は他の入力/出力装置又はインターフェ
ースは、本発明技術の実施形態に従ってイメージング・システム10に組み込むことがで
きる。
X線又は音波信号のような波形信号を受けて、該波形信号を対応する電気信号へ変換する
ように構成されたセンサ・アレイ48を含む。模範的な実施形態では、波形信号は、コン
ピュータ断層撮影用検出器に用いることのできるX線信号とすることができる。模範的な
別の実施形態では、超音波検出器に用いることのできる音波信号とすることができる。本
発明技術の或る特定の模範的な実施形態では、相互接続構造はX線イメージング・システ
ムに用いられる。このような実施形態では、センサ・アレイ48は、フォトダイオードと
共にシンチレータのようなX線検出材料、又は直接変換材料を含むことができる。或る特
定の実施形態では、センサ・アレイはz方向にタイリング可能である。検出器はまた、電
気信号を対応するディジタル信号へ変換するように構成されている1つ又は複数の電子装
置を含む。
構造は、可撓性材料を含む第1の基板50を有する。第1の基板50は前面52及び後面
54を有し、この場合、第1の基板50は前面52上にセンサを担持するように構成され
ている。相互接続構造は更に第2の基板56を有する。センサ・アレイ48は相互接続構
造の第1の基板50の前面52上に配置される。第1の基板50は、高密度及び低ピッチ
の複数の入力/出力(I/O)接点を持つように構成された材料を含み、ここで、高密度
の複数のI/O接点とは、1平方センチメートル当たり約100〜約800個の接点であ
る。同様に、第2の基板56は、低密度で高ピッチの複数のI/O接点を持つように構成
された材料を含み、ここで、低密度の複数のI/O接点とは1平方センチメートル当たり
約25〜約100個の接点である。或る特定の実施形態では、第1の基板50は、これに
限定されないが、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート又はポリエーテルイミドのよ
うなポリマーから作られる。
成される。第2の基板56は剛性材料で作られ、また印刷回路板、セラミック基板、機械
的支持体、又はそれらの組合せを含むことができる。本発明技術の或る特定の実施形態で
は、第2の基板56は、第1の基板50上に配置されたセンサ・アレイ48のような電子
装置からのファンアウトを提供するために使用することができる。以下により詳しく説明
するように、ファンアウト構成は、センサ・アレイ48の高密度構成を分散させて、第2
の基板56の後面上にパターン形成されたI/O接点の相対的に低い密度の構成に整合さ
せる。有利なことは、ファンアウトを設けることによって、第1の基板に結合されるセン
サ・アレイ48の密度が低密度の基板の処理能力によって制限されないことである。相互
接続構造は3つ以上の基板を含むことができ、例えば、例示した実施形態では、第2の基
板がアルミナ基板のような機械的基板58に結合されている。有利なことは、機械的基板
58が、それに機械的に結合される相互接続構造の別の基板に適合する材料で製造するこ
とができることである。これにより、機械的応力及び歪みが最小になり、且つ相互接続構
造の信頼性がより大きくなる。例えば、図3の例示した実施形態では、機械的基板の熱膨
張係数(CTE)を第2の基板56のCTEに適合させるべきである。
信号へ変換するために使用される特定用途向け集積回路(ASIC)60のような1つ又
は複数の電子装置を含む。例示した実施形態では、ASIC60は設計によって1つの位
置に拘束されず、センサ・アレイ48に対して異なる位置を占めることができるようにす
ることができる。第1の基板50上のASIC60の位置は、熱除去又は所望の性能の必
要性に応じて変えることができる。例えば、センサ・アレイ48からASIC60への信
号の高速転送を容易にするためにASIC60をセンサの近くに配置することが望ましい
けれども、センサ・アレイ48とASIC60との間の距離が接近すると熱の除去が妨害
される。従って、この二律背反に留意して、ASICをセンサ・アレイ48から最適な距
離の所に配置することができる。例示した実施形態では、ASIC60は第1の基板50
上に配置しているが、図4を参照して以下により詳しく説明するように第2の基板上に配
置してもよい。
は通常は矩形の孔を持つフレームであり、且つセンサ・アレイ48を所定位置に保持する
ために使用される。位置合わせキャリヤー62はセンサ・アレイ48の両側でスペーサ6
4に機械的に結合される。スペーサ64はレール66によって相互接続構造に取り付けら
れ、レール66はボルト68を使用して相互接続構造に締め付け固定される。ボルト68
は通常はステンレス鋼で作られていて、相互接続構造の中にねじ込まれる。センサ組立体
46は更にシステム・コネクタ70及び高電圧コネクタ72を含み、これらは通常は相互
接続構造にハンダ付けされる。システム・コネクタ70及び高電圧コネクタ72は共に、
第1のの基板又は第2の基板のいずれかに結合することができる。システム・コネクタは
センサ組立体46に電力を供給するために、又はセンサ組立体46をアースに接続するた
めに使用することができる。高電圧コネクタ72は、センサ・アレイ48の頂部に配置さ
れた少なくとも1つの共通の高電圧接点76に高電圧バイアスを供給するために使用する
ことができる。センサ組立体46は更に、センサ・アレイ48の頂部に配置された共通の
高電圧接点76を第1の基板50に接続するワイヤ・ボンド・コネクタ74を含む。代替
実施形態では、コネクタ74は、ポリイミド・フィルム上の金属のような可撓性の印刷回
路を有する。
の実施形態を例示する。この実施形態ではまた、システム・コネクタ70及び高電圧コネ
クタ72のような他の装置の位置を、図3に示したものと比べて変更することができる。
例えば、システム・コネクタ70及び高電圧コネクタ72は第2の基板56上に配置する
ことができる。
図を例示する。例示した実施形態では、センサ・アレイ48がI/O接点78を介して第
1の基板50に結合され、次いでI/O接点78は相互接続トレース82を介して第2の
基板56上のI/O接点80に接続される。実施形態によっては、図3に例示されている
ようにASIC60が第1の基板50上に設けられている場合、ファンアウト回路の相互
接続トレースはz方向32に延在している。すなわち、相互接続トレースは第1の基板5
0から第2の基板56上へファンアウトし、そして再び第1の基板50上へファンインし
て、ASICに接続する。他の実施形態では、図4に例示されているようにASIC60
が第2の基板上に設けられている場合、ファンアウトはy方向30に存在する。すなわち
、可撓性の基板50上に配置されたセンサ・アレイ48からの相互接続トレースは第2の
基板へ延在し、次いで第2の基板56上に配置されたASIC60まで延在する。
料、例えば、第1の基板50上に配置された単結晶のテルル化カドミウム亜鉛(CZT)
84である。例示した実施形態では、複数の増幅器86が機械的基板58の内側に配置さ
れて、第1の基板50と機械的基板58との間に配列される。この実施形態では、CZT
84からのI/O接点は複数の増幅器86まで延在して、y方向30にファンアウトを構
成する。
の相互接続構造が、他の電子システム、例えば、ディジタル・カメラ、移動通信装置、液
晶表示装置、及びそれらの組合せ等々に使用することができることも理解されよう。
方法では、第1の基板50の前面52をセンサ・アレイ48に結合して、第1の組立体を
形成する。次いで、第2の基板56を第1の基板の後面54に結合する。或る特定の実施
形態では、相互接続構造の第1の基板50の前面52にセンサ・アレイ48を結合する前
に、信頼性について相互接続構造を試験することができる。センサ組立体を製造するため
のモジュール式方策は、故障を検出した場合に試験後にセンサ・アセンブリ全体を廃棄処
分することに伴うコストを低減することができる。
いずれかに結合することができる。この後、当業者に知られている技術を使用して、ファ
ンアウト・トレースを第2の基板上に形成する。或る特定の実施形態では、ASIC60
又は増幅器86を第1の基板上に配置した場合、ファンアウトはz方向32に形成するこ
とができる。他の実施形態では、ASIC60又は増幅器86を第2の基板上に配置した
場合、ファンアウトはy方向30に形成することができる。
更をなし得よう。従って、「特許請求の範囲」が本発明の真の精神内に入るこの様な全て
の修正及び変更を包含するものであることを理解されたい。また、図面の符号に対応する
特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられている
ものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特
許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
12 環状構造
14 放射線源
16 コリメータ
18 コリメートされたビーム
20 ターゲット
22 テーブル
24 減弱放射線
26 検出器
46 センサ組立体
48 センサ・アレイ
50 第1の基板
52 前面
54 後面54
56 第2の基板
58 機械的基板
60 特定用途向け集積回路(ASIC)
62 位置合わせキャリヤー
64 スペーサ
66 レール
68 ボルト
70 システム・コネクタ
72 高電圧コネクタ
74 ワイヤ・ボンド・コネクタ
76 高電圧接点
78 I/O接点
80 I/O接点
82 相互接続トレース
84 単結晶のテルル化カドミウム亜鉛(CZT)
86 増幅器
Claims (10)
- 電子システム用の相互接続構造であって、
可撓性材料を含み、前面(52)及び後面(54)を持ち、且つ該前面(52)上にセ
ンサを担持するように構成されている第1の基板(50)と、
前記第1の基板(50)の前記後面(54)に結合されていて、剛性材料を含む第2の
基板(56)と、
を有する相互接続構造。 - 前記第1の基板(50)は高密度の複数の入力/出力接点を持つように構成されている材
料を含み、前記第2の基板(56)は低密度の複数の入力/出力接点を持つように構成さ
れている材料を含んでいる、請求項1記載の相互接続構造。 - 前記第1の基板(50)は電子装置に対するファンアウトを提供するように構成されてお
り、該ファンアウトは電子装置の高密度構成を前記第1の基板(50)から前記第2の基
板(56)へ分散させることを含み、前記第2の基板(56)は低密度の入力/出力接点
を含んでいる、請求項1記載の相互接続構造。 - 前記第2の基板(56)は、印刷回路板、セラミック基板、機械的支持体、又はそれらの
組合せのうちの1つを含んでいる、請求項1記載の相互接続構造。 - 前記相互接続構造は少なくとも1つの電子装置に結合されている、請求項1記載の相互接
続構造。 - 電子装置に使用するためのセンサ組立体(46)であって、
可撓性材料を含み、前面(52)及び後面(54)を持ち、且つ該前面(52)上にセ
ンサを担持するように構成されている第1の基板(50)と、
前記第1の基板(50)の前記後面(54)に結合されていて、剛性材料を含む第2の
基板(56)と、
前記第1の基板(50)の前記前面(52)上に配置されていて、波形信号を受け取っ
て、該波形信号を対応する電気信号へ変換するように構成されているセンサ・アレイと、
前記電気信号を対応するディジタル信号へ変換するように構成されている少なくとも1
つの電子装置と、
を有しているセンサ組立体(46)。 - 前記波形信号はX線信号で構成されている、請求項6記載のセンサ組立体(46)。
- 前記波形信号は音波信号で構成されている、請求項6記載のセンサ組立体(46)。
- イメージング装置に使用するための検出器(26)モジュールであって、
波形信号を受け取って、該波形信号を対応する電気信号へ変換するように構成されてい
る少なくとも1つのセンサ・アレイと、
前記電気信号を対応するディジタル信号へ変換するように構成されている少なくとも1
つの電子装置と、
前記少なくとも1つのセンサ・アレイ及び前記少なくとも1つの電子装置に結合されて
いる相互接続構造を含む電子回路とを有し、
電子装置用の前記相互接続構造が、
a)可撓性材料を含み、前面(52)及び後面(54)を持ち、且つ該前面(52)
上にセンサを担持するように構成されている第1の基板(50)と、
b)前記第1の基板(50)の前記後面(54)に結合されていて、剛性材料を含む
第2の基板(56)とを含んでいること、
を特徴とする検出器(26)モジュール。 - センサ組立体(46)を製造するための方法であって、
可撓性材料を含み、前面(52)及び後面(54)を持ち、且つ該前面(52)上にセ
ンサを担持するように構成されている第1の基板(50)を用意する段階と、
センサを前記第1の基板(50)の前記前面(52)に結合して、第1の組立体を形成
する段階と、
剛性材料を含む第2の基板(56)を前記第1の基板(50)の前記後面に結合して、
第2の組立体を形成する段階と、
を有する方法。
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