(57)【要約】      （修正有）【課題】検出器チップに大きな面積を持たせ、製造が容易で、使用面で信頼性を同時に有する検出器ヘッドを提供する。【解決手段】正面側と背面側とを有する検出器チップと、その検出器チップの背面側に設けられる基板とを含んだ第１の構成部４０１を有している。接続部が基板と検出器チップの少なくとも一方に設けられている。第１の組のコンタクトピン４０２は基板の検出器チップが設けられているのとは反対側に延びている。第１の組のコンタクトピン４０２の少なくとも１つは、接続部の少なくとも１つに導電的に結合されている。ベース板４０４は、第２の組のコンタクトピン４０５を保持し、ベース板４０４から第１の組のコンタクトピン４０２の方向に延びている。電気的接続部が第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペアの間で形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正面側と背面側とを有する検出器チップと、
前記検出器チップの背面側の基板と、
前記基板および前記検出器チップの少なくとも一方上の接続部と、
前記基板の前記検出器チップと反対側上で突出して延びる第１の組のコンタクトピンであって、前記第１の組のコンタクトピンの少なくとも１つが前記接続部の少なくとも１つに導電的に結合される第１の組のコンタクトピンと、
ベース板と、
前記ベース板から前記第１の組のコンタクトピンの方向に突出して延びる第２の組のコンタクトピンと、
前記第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペア間の電気的接続部と
を有する半導体検出器ヘッド。
【請求項２】
前記半導体検出器ヘッドが、前記基板の前記検出器チップと反対側にキャリアを有し、
前記キャリアが前記基板と面する正面側と背面側とを有し、
前記第１の組の前記コンタクトピンが前記キャリアに接続され、その背面側から突出する
請求項１記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項３】
前記キャリアは、その表面に少なくとも１つの導電領域を有し、
前記導電領域は、前記第１の組の前記コンタクトピンの少なくとも１つと導電的に結合している
請求項２記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項４】
前記導電領域は、前記キャリアの背面側表面上にあり、前記第１の組の前記コンタクトピンが前記キャリアから分離する点またはそれに近接した点で、前記コンタクトピンの前記少なくとも１つに導電的に結合している請求項３記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項５】
前記第１の組の前記コンタクトピンの前記少なくとも１つが、前記キャリアの少なくとも一部を通って届き、
前記導電領域は前記キャリアの正面側表面にあり、かつ、前記第１の組の前記コンタクトピンの近位端が前記キャリアを通る点またはそれに近接した点で、前記コンタクトピンの前記少なくとも１つに導電的に結合している請求項３記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項６】
前記キャリアが前記背面側表面に少なくとも１つの導電領域を有し、
前記キャリアは開口を定め、
前記基板は、前記開口と少なくとも部分的にオーバラップする電気的接点を有し、
前記導電領域と前記電気的接点が前記開口を介して相互に導電的に結合している
請求項２記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項７】
前記導電領域と前記電気的接点の間の導電的結合は、ボンディングワイヤ、および前記開口を定める端部に沿った導電性メッキの１つを有している請求項６記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項８】
前記基板が、前記キャリア内の前記開口と部分的にオーバラップするさらなる開口を定めており、
前記半導体検出器ヘッドが、前記さらなる開口を介して前記検出器チップへの導電的結合を有する
請求項６記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項９】
前記キャリアの正面側が、少なくとも部分的に露出している導電領域を有し、
前記半導体検出器ヘッドは、前記導電領域と、検出器チップ上の接続部、および前記基板の露出面上の接続部の少なくとも一方との間の導電性結合をさらに有する
請求項２記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の組の前記コンタクトピンが、前記キャリアの背面側から直交する方向に延びる直線状ピン、前記キャリアの背面側から斜め方向に延びる直線状ピン、前記キャリアの背面側から延びる曲がったピン、および前記キャリアの背面側から延びるスタッドの少なくとも１つを有する
請求項２記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項１１】
前記第１の組の前記コンタクトピンが、前記基板に取り付けられ、前記基板から前記検出器チップと反対方向に延びる請求項１記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項１２】
前記第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペア間の電気的接続部が、前記第１および第２の組のそれぞれのピンの側面にボンディングされるボンディングワイヤを有している請求項１記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項１３】
前記ベース板と前記基板との間に熱電クーラを有する請求項１記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項１４】
前記ベース板に取り付けられ、かつ、前記検出器チップ、前記基板、第１の組の突出して延びるコンタクトピン、第２の組のコンタクトピンの前記ベース板から前記第１の組のコンタクトピンの方向に延びる部分、および前記第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペア間の電気的接続部を、前記ベース板と共に囲む？気密封止容器を形成するカバーをさらに有する請求項１記載の半導体検出器ヘッド。
【請求項１５】
検出器チップの背面側に基板を設け、
前記基板および前記検出器チップの少なくとも一方の上に位置する接続部を、前記基板の前記検出器チップと反対側に位置する第１の組の突出して延びるコンタクトピンに、電気的に接続し、
前記第１の組のコンタクトピンを、ベース板から前記第１の組のコンタクトピンの方向に延びる第２の組のコンタクトピンに、電気的に接続する
ことを特徴とする半導体検出器ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記基板の前記検出器チップが取り付けられる面と異なる表面にキャリアを取り付け、そのキャリアに前記第１の組のコンタクトピンが取り付けられる請求項１５記載の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の組のコンタクトピンを前記第２の組のコンタクトピンに電気的に接続するステップの前に、前記ベース板に熱電クーラを取り付ける請求項１６記載の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の組のコンタクトピンを前記第２の組のコンタクトピンに電気的に接続するステップの前に、前記検出器チップ、前記基板および前記キャリアを含む第１の構成部を、前記ベース板および前記熱電クーラを含む第２構成部に取り付ける請求項１７記載の製造方法。
【請求項１９】
第１の組のコンタクトピンを第２の組のコンタクトピンに電気的に接続するステップが、第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペアの側面に導電ワイヤの一片をボンディングし、または接着することを含む請求項１５記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体放射線検出器の一般的技術分野に関し、特に、本発明は、気密にシールされたカバーまたは封入物内に封入された半導体放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＩＮダイオード（ｐ型−真性−ｎ型）検出器やＳＤＤ（シリコンドリフト検出器）のようなある半導体の放射線検出器の動作には、検出器の結晶をシールすることと、検出器缶として知られるガスの漏れない囲いの中で直接的な電気接点にすることが効果的である。検出器の缶の正面での放射線が通る窓は、放射線を缶の内部に入射させる。一方、缶の背面側は取付手段と、放射線検出器具に機械的に、電気的に、かつ、熱的に接続される必要のあるコンタクトピンを有している。ペルチェ素子（Peltier element）のような熱電クーラが典型的には内部に含まれており、このような組立体は、しばしば検出器ヘッドと呼ばれる。
【０００３】
図１は、従来技術の検出器ヘッドを示している。検出器チップ１０１は、基板１０２に取り付けられ、その基板１０２は熱電クーラ１０３に取り付けられている。突出した取付ボルト１０５を有するベース板１０４は、組立体を支持し、検出器缶１０６の底部を閉じており、その正面は輻射窓１０７で覆われた開口部を有している。概念図は簡略化され、本発明の背景を理解するのに重要ではない可能な中間のシールドする層および他の特徴部分も省略されている。
【０００４】
コンタクトピン１０８は、ベース板１０４の孔を貫通して、絶縁スリーブ１０９でベース板１０４から電気的に絶縁されている。ベース板１０４、取付ボルト１０５、コンタクトピン１０８、および絶縁スリーブ１０９からなる全体はヘッダと呼ばれることもある。ボンディングワイヤ１１０は、それぞれのコンタクトピン１０８の上端部を、基板１０２の上面のボンディングパッド１１１に接続している。さらに、図示されていないボンディングワイヤが基板１０２の領域と検出器チップ１０１のそれぞれの接続パッドとの間を電気的に接続してもよい。
【０００５】
検出器の感度は、原理的には、検出器チップが大きいほどベターである：検出器チップのより大きな表面は、より多くの光子を集め、パルス周波数を増加する。図１に示される構成において、基板１０２と、従って検出器チップ１０１は、コンタクトピン１０８によって形成される円よりも小さい直径でなければならない。何故なら、ボンディングウェッジがコンタクトピンの上端部に接触しなければならないし、また、基板１０２および検出器チップ１０１上のボンディングパッドと接続されなければならないからである。基本的には、全体の検出器ヘッドの直径をより大きくすることは可能であるが、検知されるべき放射線を発生させるサンプルに近づけて配置することがより困難になる。コンタクトピンのリングの直径は、ベース板の直径よりも実質的に小さくなければならない。何故なら、ベース板内のコンタクトピンホールの気密封止と電気的絶縁性が、コンタクトピンの周囲を完全に取り囲み、ある最低限の壁厚さを有する絶縁スリーブの使用を必要とするからである。
【０００６】
図２および図３は、コンタクトピンの円のサイズ限定効果を避けることを目的とした、従来知られている検出器ヘッドを示している。図２の構造は、特許文献１から知られている。ボンディングは横からなされ、ボンディングワイヤ２１０はコンタクトピン２０８の側面を基板２０２の垂直面に位置しているボンディングパッド２１１に接続している。この構造では、コンタクトピンは図１の構造におけるよりも短い。そして、基板２０２の直径（結果的に検出器チップの直径と殆ど同じ大きさ）の上限は、コンタクトピンの直径と、ボンディングに許される誤差との和により決定される。実際には、基板の最大径を定めるのはコンタクトピンの円の径であると言えるかもしれない。
【０００７】
図３の構造は、特許文献２から知られている。検出器チップ３０１は、第１基板３０２にフリップチップボンディングされ、第１基板の下に、第２基板３１２があり、その外周端は空洞を規定している。コンタクトピンへの接続のため、ボンディングワイヤ３１０がコンタクトピン３０８の上端部と前述の空洞に位置する、（分離して示されていない）ボンディングパッドとの間に置かれる。図３には示されていないが、検出器チップ３０１の上側面へのボンディングが、典型的には必要となる。第２基板３１２の直径は、コンタクトピンの円の直径よりも小さくならなければならないが、第１基板３０２と検出器チップ３０１の直径は同じ大きさか、むしろコンタクトピンの円の直径よりも大きくし得る。
【０００８】
検出器ヘッドの構造が、検出器チップに大きな面積を持たせる必要がある一方で、製造が容易で、使用面で信頼性を同時に有することが必要である。たとえば図２に示される解決は、基板（従って検出器チップもまた）がコンタクトピンの円よりも実質的に大きくないという制約をなお持っている。図３の構造は、検出器チップをフリップチップボンディングすることを要求しており、特別な製造設備が必要となり、また、製造プロセスの複雑さ故に歩留りが低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２２８６２７５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０２２８４９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
種々の発明の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために簡略化した概要が次に示される。概要は、本発明の広範に亘る全体を示すものではない。基本となる、重要な要素を特定することが意図されるものではなく、発明の範囲を規定するものでもない。次の概要は、ただ単に、本発明の例示する実施形態のより詳細な説明の序章として簡略化した形で発明のいくつかの概念を表しているだけである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様による検出器ヘッドは、
正面側と背面側とを有する検出器チップと、
前記検出器チップの背面側の基板と、
前記基板および前記検出器チップの少なくとも一方上の接続部と、
前記基板の前記検出器チップと反対側上で突出して延びる第１の組のコンタクトピンであって、前記第１の組のコンタクトピンの少なくとも１つが前記接続部の少なくとも１つに導電的に結合される第１の組のコンタクトピンと、
ベース板と、
前記ベース板から前記第１の組のコンタクトピンの方向に突出して延びる第２の組のコンタクトピンと、
前記第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペア間の電気的接続部と
を有している。
【００１２】
本発明の第２の態様である検出器ヘッドの製造方法は、
検出器チップの背面側に基板を設け、
前記基板および前記検出器チップの少なくとも一方の上に位置する接続部を、前記基板の前記検出器チップと反対側に位置する第１の組の突出して延びるコンタクトピンに、電気的に接続し、
前記第１の組のコンタクトピンを、ベース板から前記第１の組のコンタクトピンの方向に延びる第２の組のコンタクトピンに、電気的に接続する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の目的によれば、検出器チップは、検出器ヘッドの正面側の有用なスペースの可能な限り多くを占有することができる。本発明の他の目的によれば、検出器チップへの接続および検出器チップからの接続が、簡単で、かつ、信頼性のある製造および動作を可能にする方法でなされる。
【００１４】
本発明のこれら、および更なる目的と利点は、２組のコンタクトピンを用いることにより達成される。いわゆる第１または上部の組のコンタクトピンは、コンタクトスタッド（contact studs）を含んでいても良く、検出器チップおよびその基板と、まず、一体的に形成されている。コンタクトピン、またはスタッドと集積化された組立体の関連する部分との接続は、組立体のいずれかの側面または両側面でさえも利用してなされる。前記第１の組のコンタクトピンが取り付けられた、分離したキャリアが用いられても良い。第１の組のコンタクトピンまたはスタッドは、いわゆる第２の、または下側の組のコンタクトピンと整列される。この第２のコンタクトピンは、検出器ヘッドの全体を支持するヘッダの一部となり、もし、用いられるなら、検出器の下側端部を閉じる蓋として機能する。第１の組および第２の組のコンタクトピンの接続は、ボンディング、接着剤による接続、ハンダ付け、および溶接などを含むが、これらに限定されない適当な手段によりなされる。
【００１５】
この特許出願で示される本発明の例示的な実施形態は、添付される特許請求の範囲の適用に、限定を加えるように解釈されてはならない。「含む」という動詞は、引用されていない特徴の存在を除外しないという非限定（open limitation）の用語として、本特許出願で用いられている。従属請求項での特徴部分は、別段の記載がない限り、相互に自由に組み合せられる。
【００１６】
本発明の特徴部分として考慮される新規性のある特徴部分は、添付された特許請求の範囲に規定されている。しかし、発明それ自身は、その構成および動作の方法に関する両方ともが、追加的な目的および利点と共に、添付図面との関連で、次の明細書の詳細な説明からよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術の検出器ヘッドを示す図である。
【図２】従来技術の検出器ヘッドの他の例を示す図である。
【図３】従来技術の検出器ヘッドのさらに他の例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体検出器ヘッドの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図１１】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態による半導体ヘッドの詳細を説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態の半導体ヘッドに用いられるキャリアの説明図である。
【図１４】本発明の実施形態の半導体ヘッドに用いられる他のキャリアの説明図である。
【図１５】本発明の実施形態による半導体ヘッドのコンタクトピン間の電気的接続の詳細な説明図である。
【図１６】本発明の実施形態による半導体ヘッドのコンタクトピン間の電気的接続の詳細な説明図である。
【図１７】本発明の実施形態による半導体ヘッドのコンタクトピン間の電気的接続の詳細な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図４は、本発明の一実施形態による半導体検出器ヘッドの製造方法を簡略化した模式図を示している。第１の構成部４０１は、少なくとも検出器チップおよび基板を含んでいるが、図４では分離して示されていない。この第１の構成部を組み立てる効果的な方法は、特に、検出器チップおよび基板に加えてキャリアを含む可能性がより詳細に説明される。
【００１９】
第１の構成部４０１は、また、第１の組のコンタクトピン４０２を含んでいる。コンタクトピンの目的は、第１の構成部４０１の所望の部分に電気的に接続をする手段を提供することである。コンタクトピンの少なくとも１つは、基板または検出器チップに設けられる接続部の少なくとも１つに導電的に接続される。
【００２０】
第２の構成部４０３は、ベース板４０４と、第１の構成部４０１と面する側にベース板から突出する第２の組のコンタクトピン４０５を含んでいる。第２の組のコンタクトピンはベース板４０４を貫通して、その端部は他の側（下側）に突出している。また、他の構成としては、第２の組のコンタクトピンとさらに測定機器の任意の電気的部分との間の電気的な接続が存在する。もしベース板４０４が電気伝導性材料からなるか、または電気伝導材料を含んでいるなら、第２の組のコンタクトピンがベース板を介してショートすることを防ぐために、絶縁性スリーブまたは他の適当な種類の電気的絶縁体が用いられなければならない。
【００２１】
熱電クーラ４０６は、第１および第２の構成部４０１と４０３との間に設けられることが効果的である。ここで説明する実施形態に対して、あまり重要でない構造的詳細は、示されていない。例えば中心部に設けられる接続用ボルトまたは他の種類の機械的取付手段は、ベース板４０４の一部として、またはそれと密接に関連して現れるかもしれない。
【００２２】
左から２つ目の第２のステップは、第１および第２の構成部がどのように一体化して、熱電クーラがそれらの間に挟持されるかを示している。第１および第２の組のコンタクトピンは、マッチングペアを形成し、その結果、それぞれのマッチングペアで、対応するコンタクトピンの端部がお互いに接近するか接触する。左から３番目の第３のステップは、第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペアで、どのようにして電気的接続がなされるかを示している。製造方法は、第１の組のコンタクトピンを第２の組のコンタクトピンに電気的に接続するステップの前に、熱電クーラをベース板に接続することを含んでも良い。
【００２３】
第４のステップで、検出器缶の形態を有するカバーは、組立体全体の上に置かれ、ベース板に接着される。ベース板と共に、検出器缶４０７は、気密封止された被覆物を形成し、検出器チップ、基板、突出するコンタクトピンの第１の組、ベース板から第１の組のコンタクトピンの方向に突出するコンタクトピンの第２の組の部分、および第１および第２の組のコンタクトピンのマッチングペア間の電気的接続部、を包み込んでいる。検出器において、放射線窓（分離しては図示せず）は、放射線を検出器チップに届かせることができる。
【００２４】
検出器ヘッドを検出器缶内に被覆するように、または何らかの方法で検出器ヘッドをカバーするようにする必要はない。測定器は、半導体放射線検出器が露出しているかもしれない場所に設けられる。そのような構成は、しばしばチャンバーを含み、その中には測定されるべきサンプルと検出器ヘッドの両方が配置され、チャンバー内を真空に排気し、またはチャンバー内の気体雰囲気に影響を与えることによって、環境条件を要求された有利な状態にする。
【００２５】
第１の組のコンタクトピンは、基板に直接取り付けられても良い。その結果、これらは基板から検出器チップと反対方向に突出して延びる。しかし、多くの場合、分離したキャリアを用いることが有利である。そのキャリアに第１の組のコンタクトピンが接続される。分離したキャリアは、付加的な機械的サポートとして機能する。そして、導電的トラック、ボンディングパッド、および／または他の種類の電気的接続を設計するためのより多くの可能性を与える。
【００２６】
図５〜１２は、そのようなキャリアが用いられる実施形態のいくつかを示している。これらの詳細は、可能な実施の完全なリストを構成するものではない。それらは、お互いに専用的ではなく、選択的である。そして、これらのいずれも、本発明の他のいかなる特徴や実施例とも結合して用いられる。検出器チップに接続する作業に関しては、ＳＤＤチップはしばしば両側にボンディングすることにより接続することを要求することがあるので留意する必要がある。検出器素子としてのＰＩＮダイオードは、その上面にボンディングされた接続部と、底面側に導電性接着剤によりなされた１個の接続部とを有するかもしれない。
【００２７】
図５は、半導体検出器ヘッドの一部の部分的断面である。積層構造の最上層は、検出器チップ５０１であり、正面（図５では上方に面している）と底面を有している。基板５０２は、検出器チップの背面側に位置している。基板５０２および／または検出器チップ５０１上に電気的接続のための接続部がある。図５に示される例では、接続部は、検出器チップおよび基板それぞれにコンタクトパッド５０３、５０４として現れている。
【００２８】
上述の図４で用いられた用語の第１の構成部である更なる層として、図５の半導体検出器ヘッドは、キャリア５０５を含んでいる。キャリアは、基板５０２の検出器チップ５０１と反対側に位置している。キャリアの表面は、キャリア５０５が基板５０２に面する正面側と図５で下側になる背面側とを有している、と言及され得る。
【００２９】
図５には、コンタクトピン５０６が見られる。コンタクトピン５０６は、第１の組の突出して延びるコンタクトピンで、基板５０２の検出器チップ５０１と反対側に位置している。特に、コンタクトピン５０６（他の第１の組のコンタクトピンも同じ）は、キャリア５０５に取り付けられており、背面側に突出している。コンタクトピン５０６は、キャリア５０５を少なくとも部分的に貫通しており、その上端部はキャリアの正面側と実質的に同一面になっている。
【００３０】
第１の組のコンタクトピンの少なくとも１つは、検出器チップ５０１および／または基板５０２に設けられる接続部の少なくとも１つに導電的に結合される。図５は、そのような導電的結合の１つの方法を示している。キャリア５０５は、少なくとも１つの導電領域をその表面に有している。図５の実施例において、これはキャリア５０５の正面側表面の導電領域５０７である。それは、キャリア５０５を貫通するコンタクトピン５０６の基部である点、またはその近くで導電的に結合される。図５では、導電領域はコンタクトピン５０６が装着されるホールの壁に設けられるメタライズと連続している。
【００３１】
キャリア５０５の直径は、基板５０２、および検出器チップのいずれの径よりも若干大きく、上面視で見てキャリアの見える部分がいくらか残る大きさである。この方法は、少なくとも一部の導電領域５０７が露出し、接続できる。導電性結合は、導電領域５０７と基板５０２の露出面の接続部５０４との間で行われる。図５の実施形態では、この導電的結合はボンディングワイヤ５０８の形で見られる。
【００３２】
図６は、一実施形態を示す図で、ボンディングワイヤ６０１が導電領域５０７と検出器チップの接続部５０３との導電性結合を行っている。もし、基板の端部の任意の接続部に同様のボンディングによる接続が必要ない場合には、検出器チップは基板の端部に何らかの露出領域を残す必要がない。従って、検出器チップ５０１の直径は、図６の実施形態において、基板と同じ大きさである。図５および図６に示された技術を結合することも可能である。ある部分では、キャリア上の導電領域からのボンディングが基板に行われても良い。一方、他の部分では、検出器チップに直接行われても良い。そのような結合は、基板や検出器チップの外周端を異なるように形成することにより、容易化される。その結果、ある部分では基板表面が露出し、他の部分では露出しない。
【００３３】
検出器チップの基板は、基板を貫通して導体結合を構成する、いわゆるメッキビアのようなプリント配線板で知られた特徴を持っているかもしれない。図７は、基板がメッキビアを有する実施形態を示す図である。基板５０２の材料は、開口７０１を形成しており、その内壁は少なくとも部分的にメッキされた金属または他の導電体物質が設けられている。メッキは、その基板の上面側および下面側にある範囲まで延びており、一方で、キャリアの正面の導電領域に電気的接続がなされており、他方で、検出器チップの背面側の電極に接続されている。
【００３４】
メッキビア技術は、キャリアを通して電気的接続をするのに用いられる。図８は、キャリア５０５がその背面側に導電領域８０１を有する実施形態である。導電領域８０１は、コンタクトピン５０６の突出部がキャリア５０５の背面と一致する部分またはそれに近接してコンタクトピン５０６に導電的に接合している。キャリアには、開口８０２が設けられており、基板５０２は、少なくとも部分的に開口８０２とオーバラップする電気的接点８０３を有している。導電領域８０１と電気的接点８０３とは、開口８０２を介して相互に導電的に結合している。この実施形態では、そのような導電的結合が、開口８０２の端部の少なくとも一部に沿って導電的メッキにより行われているので、開口８０２がキャリア５０５のメッキビアを構成している。
【００３５】
図９は、図８に図示された同じ特徴のいくつかを有する実施形態である。キャリア５０５の背面側表面の導電領域８０１は、コンタクトピン５０６の突出部のキャリア５０５の背面での接合点またはその近傍で、コンタクトピン５０６に導電的に結合している。キャリアはまた、開口８０２を形成しており、基板５０２は、少なくとも部分的に開口８０２とオーバラップする電気的接点８０３を含んでいる。導電領域８０１と電気的接点８０３は開口８０２を介して相互に導電的に結合している。しかし、この実施形態では、導電的結合は、ボンディングワイヤ９０１の形で行われている。もし、半導体検出器ヘッドの組立が段階的に行われるのなら、下からのボンディングは製造方法中で可能である。ボンディングワイヤ９０１が挿入されるとき、検出器チップ、基板、およびキャリアを含む第１の構成部は、既に組み立てられているが、ベース板、および熱電クーラを含む第２の構成部にはまだ取り付けられていない。
【００３６】
図１０は、基板５０２が、キャリアの開口８０２と少なくとも部分的にオーバラップする、更なる開口１００１を形成する実施形態を示す。その更なる開口１００１を通って、検出器チップ背面の電極１００２に導電的結合が存在する。特に、キャリア５０５の背面側の導電領域８０１が、基板上の電気的接点８０３にボンディングされ、そこからさらに、ボンディングワイヤが更なる開口１００１を通って電極１００２に達している。もし、寸法的に許されるなら、ボンディングワイヤは、キャリア５０５の背面の導電領域８０１から、開口８０２と１００１を通って、直接電極１００２に接続されても良い。
【００３７】
本発明は、第１の組のコンタクトピンがキャリア（もし分離されたキャリアが用いられないなら基板）の背面から垂直方向に突出する真っ直ぐなピンであることを要求はしていない。キャリアの背面から曲がって延びる直線状のピンが用いられることもある。図１１は、キャリア５０５の背面から延びる曲がったコンタクトピンを含む更なる変形例を示す。図１２は、第１の組のコンタクトピンがキャリア５０５の背面から突出するスタッド１２０１を有する、さらに他の変形例を示す。
【００３８】
キャリア内での開口がある場合、その数や、場所や、形状や、使用に関して種々の変形例が可能である。図１３は、平面的なキャリア５０５が図示されており、その背面側から第１の組のコンタクトピン５０６が突出している。この実施形態では、キャリア５０５は第１の組のコンタクトピンの数の半分の数の開口が形成され、それぞれの開口は大雑把に２つのコンタクトピンの間に存在している。図１４は、環状形のキャリアの例が示されており、これは１つの大きな開口だけが中心部に形成されている。そのような大きな中心の開口は、基板への全てのボンディングと他の接続のために用いられるが、また熱電クーラまたはその他の中心部に配置される素子がキャリアを通して直接に（または必要であるなら、他の放射線バリア、接着剤または他の中間層を介して間接的に）検知器チップの基板に接触させるのに用いられ得る。
【００３９】
図１５〜１７は第１と第２の組のコンタクトピンのマッチングペアの電気的接続の仕方の例が示されている。第２の組のコンタクトピン１５０１は、ベース板１５０２に、電気的絶縁性スリーブ１５０３を介して取り付けられた図が示されている。コンタクトピン１５０１の一端（図１５の下端）は、放射線検出装置の適当な電気回路と半導体検出器ヘッドの部分との電気的結合のため、半導体検出器ヘッドから延びている。コンタクトピン１５０１の他端は、ベース板１５０２から内部に延び、第１の組のコンタクトピン５０６の突出端と近接している。その結果、これらの２つがマッチングペアを形成している。ボンディングワイヤ１５０４は、第１の組および第２の組のピン５０６と１５０１の側面にボンディングされている。側面からのボンディングは、検出器缶内に封入される前には、半導体検出器ヘッドの外側に自由空間があるので可能である。
【００４０】
図１６は、変形例で、第１および第２の組のコンタクトピン５０６と１５０１のマッチングペア間の電気的接続が、接着剤１６０１、この場合電気伝導性の接着剤により行われている。もし、コンタクトピンが直接お互いに接触しているなら、接着剤はただコンタクトピンをその場所に保持するためだけに用いられ、非導電性接着剤が用いられ得る。ボンディングワイヤと接着剤は、両方を組み合わせて使用しても良く、その場合は、ボンディングワイヤは電気的接続を行い、接着剤はボンディングワイヤの位置保持を行う。
【００４１】
図１７は、他の変形例であり、第１および第２の組のコンタクトピン５０６と１５０１とのマッチングペア間の電気的接続が、接合部１７０１を有しており、その接合部で２つのコンタクトピンのマッチング部分の形状が、お互いに接触し、良好で、信頼性の高い電気的接合部になるような形状である。接合部はまた、溶接１７０２または機械的なおよび電気的な接続を行う他の方法をも含む。
【００４２】
コンタクトピンのマッチングペア間の電気的接続のための、図１６および図１７に示される技術は、ボンディングワイヤを用いる解決法よりも、コンタクトピン間のはるかに大きな熱伝導性を含んでいる。このことは、熱伝導性を可能な限り低く保つ、例えば検出器チップをできる限り効果的に冷却された状態に保つような解決法には、これらの技術を用いられなくするか、または、少なくとも不利益を生じさせる。
【００４３】
本発明の一実施形態による半導体検出器ヘッドの製造方法は、検出器チップの背面側に基板を貼り付けることと、基板および／または検出器チップの接続部を、第１の組の突出するコンタクトピンに電気的に接続することを含んでいる。これらは、基板の検出器チップと反対側に位置している。この方法は、また第１の組のコンタクトピンを、ベース板から第１の組のコンタクトピンの方に延びる第２の組のコンタクトピンに電気的に接続することを含んでいる。この方法は、キャリアを、基板の検出器チップの面とは異なる表面に設け、そのキャリアに第１の組のコンタクトピンが取り付けられることを含んでも良い。
【００４４】
もし、熱電クーラが用いられるなら、その方法は、第１の組のコンタクトピンが、第２の組のコンタクトピンに電気的に接続されるステップの前に、熱電クーラをベース板に取り付けられることを含んでも良い。このように２つの構成部が組立のために形成され：第１の構成部は検出器チップ、基板、および（もし用いられるなら）キャリアを含んでいる。第２の構成部は、（第２の組のコンタクトピンが取り付けられる）ベース板、および前述の熱電クーラを含んでいる。これら２つの構成部は、第１の組のコンタクトピンを第２のコンタクトピンに電気的に接続する組立が進む前に、熱電クーラの上面に第１の構成部を接着することにより、お互いに接着される。
【００４５】
第１の組のコンタクトピンを第２の組のコンタクトピンに電気的に接続するステップは、導電ワイヤの一片を、第１および第２の組のからのコンタクトピンのマッチングペアの側面にボンディングまたは接着することを含む。代わりに前記ステップが、コンタクトピンのマッチングペアを互いに接着するか、または接合部で溶接することを含んでもよい。
【００４６】
２組のマッチングするコンタクトピンの使用が、検出器チップを大きくすることを可能にする。何故ならば、本発明の少なくともいくつかの実施形態において、検出器チップの下に、検出器チップよりも大きい径を有する構造の部分が無いからである。ある実施形態では、基板もしくはキャリアの少なくとも１つが検出器チップよりわずかに大きいだけである。何故ならば、それらの端部領域のいくらかが、ボンディングウェッジまたは他の接続ツールが上部から届くように露出しているからである。しかしながら、少なくともコンタクトピンのリングは検出器チップの大きさを何ら限定しない。
【００４７】
本発明のいかなる実施形態においても、コンタクトピンは円形のリング状に配列される必要はなく、また、検出器チップのような他のいかなる構造物も丸くする必要は無いことに留意すべきである。従って、可能な寸法の限定を論ずるとき、本発明の効果は、コンタクトピンのリングよりも大きな直径の丸い検出器チップを作ることに限定されない。さらに、一般的には、本発明においては、コンタクトピンが配列される方法が検出器ヘッド内でのそれらの上に設けられる構造の大きさや形状に加える制限が、もしあるとしても非常に少ないと言うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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