二維圖像檢測器的製作方法
2023-06-15 07:37:11 2
專利名稱：二維圖像檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及二維圖像檢測器(image detector)，其檢測放射性或電磁射線例如粒子射線(particle ray)、x射線、可見光、紅外光等(下文中稱為放射線)的二維分布作為圖像，且被用於醫學放射成像設備、工業無損檢測設備等。
背景技術：
在二維圖像檢測器中，有源矩陣襯底與用於將放射線轉換成電荷信號的圖像傳感器和基線板(base board)集成。基線板上承載包括IC元件的電子電路例如用於電荷信號的小信號放大器、控制電路、柵極驅動器電路、信號處理電路、電源電路等。與圖像傳感器和基線板集成的有源矩陣襯底可拆分地固定到箱(case)上。玻璃板用作有源矩陣襯底的材料，而鋁板用作基線板的材料。在上述結構中，所有元件設置在支承有源矩陣襯底的基線板上並被單元化，箱用作單元的罩(cover)。
另外，為了將構成控制電路、柵極驅動器電路、信號處理電路、電源電路等的IC元件與放射線屏蔽開且保證它們的使用壽命，片形(sheet-shaped)放射屏蔽板例如鉛板(Pb板)附貼到有源矩陣襯底的背表面側(其是設置圖像傳感器的表面的相反側)(見JP-A-2003-014862)。在該結構中，為了防止與重的放射屏蔽板集成的有源矩陣襯底變形或損壞，有源矩陣襯底或與有源矩陣襯底集成的基線板的厚度需要加厚以滿足有源矩陣襯底要求的機械強度。在這樣的情況下，第一基線板(下文稱為加固板)、放射屏蔽板、第二基線板(下文稱為基線板)和包括IC元件的電子電路以此順序附貼到有源矩陣襯底的背表面。供選地，具有內建(built-in)放射屏蔽板的基線板附貼到有源矩陣襯底的背表面，然後包括IC元件的電子電路附於基線板的背表面。
下面將參照圖3描述背景技術的二維圖像檢測器的結構。將放射線轉換成電荷信號的圖像傳感器1附於有源矩陣襯底2。有源矩陣襯底2附於加固板3。Pb板4作為放射屏蔽板附於加固板3的背表面。為了支承Pb板4的重量並防止有源矩陣襯底2變形，Pb板4沒有變形地被夾在且被支承在加固板3與基線板5之間，且與有源矩陣襯底2集成。在基線板5的側表面上形成小信號放大器6和柵極驅動器8，在基線板5的背表面上形成柵極驅動器控制電路襯底9、信號處理和控制電路襯底10以及電源襯底11。另外，一對小信號放大器控制襯底7通過圖中未示出的金屬性固定部件穩固地固定到基線板5的背表面的兩個端部。小信號放大器控制襯底7具有安裝於其上的小信號放大器控制電路等。
從圖像傳感器1引出的輸出信號線通過有源矩陣襯底2電連接到小信號放大器6。小信號放大器6的下部分朝向基線板5的背表面彎曲且電連接到形成在基線板5的背表面上的小信號放大器控制襯底7的控制電路以及信號處理和控制電路襯底10和電源襯底11的電子電路。另外，用於向圖像傳感器1提供讀信號的柵極驅動器8的下部分朝向基線板5的背表面彎曲且電連接到柵極驅動器控制電路襯底9。上述功能性部件的組件構成傳感器裝置S，傳感器裝置S以諸如螺絲緊固的狀態可拆分地固定到箱12。傳感器裝置S被固定且被電連接之後，箱12的背表面通過背板13被封閉。
然而，背景技術二維圖像檢測器的上述結構存在問題，即設置在基線板5的背表面上的IC元件的使用壽命縮短，不利於組裝和難以運載和保存(preserve)(下文稱為操控(handle))有源矩陣襯底2，特別是當有源矩陣襯底是大型號時。更明確地，諸如小信號放大器6或IC元件產生的熱通過熱傳導而被傳導至圖像傳感器1。圖像傳感器1通常強烈受熱影響，因而對於圖像傳感器1的使用壽命和性能而言這樣的熱傳導是不可取的。另外，需要精細的組裝工作，例如從包括Pb板4的重的傳感器裝置S的背表面將小信號放大器控制襯底7固定且電連接到基線板5，以及進一步彎曲小信號放大器6從而使之連接到小信號放大器控制襯底7或位於基線板5的背表面上的電路。儘管由於這樣的複雜組裝工作而使用了一些附屬工具和夾具，但是其實用性差，因為操作期間為了不誤傷自己或誤損壞器件的仔細操作導致的過度疲勞使得工作時間增加。另外，具有精密部件的傳感器裝置S由於其數十公斤的重量而難以操控，且當無罩地運載和保存時需要小心謹慎。
發明內容
本發明的目的是提供二維圖像檢測器，其解決背景技術的上述問題。
根據本發明的第一方面，其上承載電子部件例如信號處理電路和電源電路的基線板與具有有源矩陣襯底的傳感器裝置分開且設置在箱面上。另外，所述箱具有足以支承所述有源矩陣襯底而所述有源矩陣襯底不變形的機械強度。
採用上述結構，可最小化傳感器裝置所要求的強度，其使得傳感器裝置的重量和尺寸能被減小。結果，能改善傳感器裝置的操控。
根據本發明的第二方面，如本發明第一方面所闡述的，在設置在箱面上的基線板上設置開口(slit)。形成在小信號放大器控制襯底的端部上的電信號輸入輸出端子通過所述開口插入到所述箱內而沒有小信號放大器、柵極驅動器等的彎曲，所述小信號放大器控制襯底設置在所述有源矩陣襯底上。小信號放大器控制襯底的電信號輸入輸出端子連接到設置在箱內且與所述電信號輸入輸出端子相適應的耦接部件，使得有源矩陣襯底和設置在基線板背表面上的電路彼此可拆分地電連接。
上述結構中，自小信號放大器產生的熱的大部分從電信號輸入輸出端子直接傳導到耦接部件而沒有通過基線板傳導，然後傳導到箱並擴散。因此熱不會傳導到圖像傳感器。另外，由於可拆分的電連接，組裝工作可被簡化，沒有彎曲操作，例如為了連接到傳感器裝置的重的部件如電子部件承載板或基線板的背表面上的電路而進行的小信號放大器的彎曲操作。
根據本發明的第三方面，如本發明第一方面所闡述的，放射屏蔽板附於所述箱的表面的至少一部分上，該部分處附有所述有源矩陣襯底。
因此，如本發明第一方面所述，本發明第三方面中的上述結構還改善傳感器裝置的操控，因為傳感器裝置的重量能被減小。
根據本發明的第四方面，如本發明第二方面所闡述的，放射屏蔽板附於所述箱的表面的至少一部分上，該部分處附有所述有源矩陣襯底。另外，開口設置在放射屏蔽板上在與所述基線板上的所述開口對應的部分處。設置在有源矩陣襯底側面的電信號輸入輸出端子通過開口插入到所述箱內且連接到設置在箱內且與該電信號輸入輸出端子相適應的耦接部件，使得所述有源矩陣襯底和所述基線板彼此可拆分地電連接。
因此，如本發明第二方面中所述，自小信號放大器產生的熱的大部分從電信號輸入輸出端子直接傳導到耦接部件而沒有通過基線板傳導，然後傳導到箱並擴散。因此，熱不會傳導到圖像傳感器。另外，由於可拆分的電連接，組裝工作可以簡化，沒有彎曲操作，例如為了連接到傳感器裝置的重的部件如電子部件承載板或基線板的背表面上的電路而進行的小信號放大器的彎曲操作。
根據本發明的第五方面，加固板與有源矩陣襯底集成從而增強有源矩陣襯底的強度。
因此，即使對於最初不具有足夠強度的有源矩陣襯底也能夠實現通過第一至第五方面的每個獲得的上述效果。
圖1是示出根據本發明一實施例的二維圖像檢測器的結構的視圖；圖2是示出根據本發明另一實施例的二維圖像檢測器的結構的視圖；圖3是示出背景技術的二維圖像檢測器的結構的視圖。
具體實施例方式
下面將說明本發明的優選實施例。
Pb板和承載電子部件例如信號處理電路和電源電路的基線板設置在箱上，箱具有足以支承有源矩陣襯底而有源矩陣襯底沒有變形或損壞的機械強度。另外，在Pb板和基線板設置開口。小信號放大器控制襯底通過開口插入到箱內而不彎曲小信號放大器，且連接到與小信號放大器控制襯底的端部的形狀相適應的耦接部件例如插座或連接器，使得有源矩陣襯底和設置在板的背表面上的電路彼此可拆分地電連接。
圖1為示出根據本發明一實施例的二維圖像檢測器的結構的視圖。圖1中，標以與圖3相同的附圖標記的器件具有與圖3相同的結構和性能。圖像傳感器1附於有源矩陣襯底2。從圖像傳感器1引出的輸出信號線電連接到附於有源矩陣襯底2的側表面上的小信號放大器6N。另外，小信號放大器6N電連接到小信號放大器控制襯底7N。小信號放大器控制襯底7N其上承載控制電路等。柵極驅動器8N電連接到圖像傳感器1和柵極驅動器控制電路襯底9N。上述功能性部件的組件構成傳感器裝置NS。
作為放射屏蔽板的Pb板4N和基線板5N設置在箱12N的與傳感器裝置NS相對的面(下文稱為傳感器裝置NS面)。基線板5N背表面上設置有信號處理/控制電路襯底10和電源襯底11。小信號放大器控制襯底7N和柵極驅動器控制電路襯底9N的端部用作傳感器裝置NS的電信號輸入輸出端子。小信號放大器控制襯底7N和柵極驅動器控制電路襯底9N通過設置在Pb板4N和基線板5N上的三個開口21插入到箱12N內。然後，小信號放大器控制襯底7N和柵極驅動器控制電路襯底9N的端部通過連接部件(圖中未示出)例如設置在箱12N內且與小信號放大器控制襯底7N和柵極驅動器控制電路襯底9N的端部的形狀相適應的插座和連接器，可拆分地電連接到被承載在基線板5N上的電子部件。所有的電和機械連接完成之後，箱12N通過背板13封閉。
圖2為示出根據本發明另一實施例的二維圖像檢測器的結構的視圖。圖2中，標以與圖1和3相同的附圖標記的部件具有與圖1和3相同的結構和性能。有源矩陣襯底2與具有方便操控所需的最小厚度的加固板3N集成。傳感器裝置MS包括圖像傳感器1、有源矩陣襯底2、加固板3N、小信號放大器6N、小信號放大器控制襯底7N、柵極驅動器8N和柵極驅動器控制電路襯底9N。由於箱12N、開口21、Pb板4N、基線板5N、信號處理/控制電路襯底10、電源襯底11和背板13的結構和性能與圖1所示的實施例相同，所以將省略其詳細說明。
本發明不限於上述實施例，可以產生各種修改的實施例。例如，對於圖1和圖2所示的實施例，間隔物可設置在箱12的四個角上，傳感器裝置NS可通過間隔物附於箱12N從而提高傳感器裝置NS的熱輻射效率並隔開向基線板5N的熱傳導。另外，有源矩陣襯底2、加固板3N、基線板5N、放射屏蔽板等的材料不限於玻璃、鋁板或Pb板。根據所要求的條件可使用各種材料作為它們的材料，且本發明不限制部件的材料。對本領域技術人員來說顯然地，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下可對描述的優選實施例做出各種修改和變型。因此，本發明意圖覆蓋與所附權利要求及其等價物的範圍一致的本發明的各種修改和變型。
本發明可應用於利用檢測放射性或電磁射線例如粒子射線、x射線、可見光、紅外光等的二維分布作為圖像的功能的應用，例如，應用於醫學放射成像設備、工業無損檢測設備等。
本發明要求2005年2月3日提交的日本專利申請2005-027740的外國優先權，在此引用其全部內容作為參考。
權利要求
1.一種二維圖像檢測器，包括有源矩陣襯底，其與將電磁射線信息轉換成電荷信息的半導體層集成，用於讀出所述電荷信息；箱，其中收納所述有源矩陣襯底，所述箱具有足以支承所述有源矩陣襯底而沒有所述有源矩陣襯底的變形的機械強度；以及基線板，其上承載電子部件，所述基線板設置在所述箱面上。
2.如權利要求1所述的二維圖像檢測器，其中所述電子部件包括信號處理電路和電源電路。
3.如權利要求1所述的二維圖像檢測器，其中所述有源矩陣襯底具有電信號輸入輸出端子且所述基線板具有開口，所述電信號輸入輸出端子通過該開口插入所述箱內，且其中所述二維圖像檢測器還包括設置在所述箱內的與所述電信號輸入輸出端子相適應的耦接部件，所述有源矩陣襯底和所述基線板通過所述耦接部件彼此可拆分地電連接。
4.如權利要求1所述的二維圖像檢測器，還包括放射屏蔽板，其附於所述箱的表面的至少一部分，該部分附有所述有源矩陣襯底。
5.如權利要求3所述的二維圖像檢測器，還包括放射屏蔽板，其附於所述箱的表面的至少一部分，該部分附有所述有源矩陣襯底，其中所述放射屏蔽板具有與所述基線板上的所述開口對應的開口，所述電信號輸入輸出端子通過該開口插入到所述箱內且連接到所述耦接部件，使得所述有源矩陣襯底與所述基線板彼此可拆分地電連接。
6.如權利要求1所述的二維圖像檢測器，其中所述有源矩陣襯底與加固板集成。
7.一種製造如權利要求1所述的二維圖像檢測器的方法，該方法包括步驟在所述箱面上設置所述基線板；將所述有源矩陣襯底的電信號輸入輸出端子通過設置在所述基線板上的開口插入到所述箱內；以及通過設置在所述箱內的耦接部件可拆分地電連接所述有源矩陣襯底與所述基線板，所述耦接部件適應於所述電信號輸入輸出端子。
8.如權利要求7所述的製造二維圖像檢測器的方法，該方法還包括步驟將放射屏蔽板附於所述箱的表面的至少一部分；以及將所述有源矩陣襯底的電信號輸入輸出端子通過設置在所述屏蔽板上的開口和設置在所述基線板上的所述開口插入到所述箱內。
全文摘要
本發明涉及二維圖像檢測器。Pb板和承載電子部件例如信號處理電路和電源電路的基線板設置在箱面上從而減小傳感器裝置的重量和厚度。此外，箱具有足以支承有源矩陣襯底而沒有變形的機械強度。另外，小信號放大器控制襯底和柵極驅動器控制電路襯底通過開口插入到箱內且電連接到被承載在基線板上的電子部件。
文檔編號H04N5/374GK1815263SQ200510137518
公開日2006年8月9日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年2月3日
發明者吉牟田利典 申請人:株式會社島津製作所