(57)【要約】  一実施形態によれば、装置は、例えば、Ｘ線またはガンマ線光子のような高エネルギー放射線を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層と、直接変換化合物半導体層の隣、例えば、直下に位置し、電流を受け取り、電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層と、前記ＩＣ層の隣、例えば、直下に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層と、を備え、前記基板層は、前記基板の断面の角部に窪み部を含み、前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点をさらに含み、前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、処理された電流を受け取るよう構成した。他の実施形態は、本装置によるタイルのアレイを含む検出器、およびＸ線源と検出器とを含む撮像システムに関する。【選択図面】  図１
2020506375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線またはガンマ線光子を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層と、
直接変換化合物半導体層の直下に位置し、前記電流を受け取り、前記電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層と、
前記ＩＣ層の直下に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層と、を備え、
前記基板層は、基板の断面の角部に窪み部を含み、
前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点をさらに含み、
前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、前記処理された電流を受け取ることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記窪み部が、前記基板の前記断面の最も低い角部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記窪み部は、前記直接変換化合物半導体層、前記ＩＣ層および前記基板層を備える前記装置の断面に対してＴ字形を形成するように構成されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記窪み部の隣の前記基板層の材料が熱伝導性材料を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
組立体フレームをさらに含み、
前記組立体フレームは複数の凹部を含み、
各前記凹部は、前記凹部と同じレベルにある前記基板層の最下部と、前記基板の上部とを受けるように構成され、
前記基板の上部は、前記凹部の上方にあり、前記組立体フレームの表面に載っていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記組立体フレームは、前記凹部の底部に弾性力負荷電気接続部をさらに含み、
前記弾性力負荷電気接続部は、前記基板の最下部が前記組立体フレームの前記凹部に進入し、前記基板の上部が前記組立体フレームの表面に載ったときに前記摺動電気接点と接触するように構成されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記基板層の前記摺動電気接点と前記弾性力負荷電気接続との間の接触は、前記装置がｘ軸方向およびｙ軸方向に摺動されるときに維持され得ることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記組立体フレームが、前記凹部の隣の前記組立体フレームの上面に細長い接着剤片をさらに含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記接着剤片上にある前記基板層の前記凹部の表面が前記接着剤片に接着することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記接着剤片の接着力が低く、その結果、前記基板層が、いかなる前記基板層および前記組立体フレームが破損することなく取り外され得ることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記直接変換化合物半導体層が、テルル化カドミウムまたはテルル化亜鉛カドミウムを含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記装置がタイルを含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記タイルは、少なくとも１つの隣接するタイルに対して前記タイルを位置決めするようにスライドさせることができることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記請求項のいずれかに記載の前記タイルのアレイを含む検出器。
【請求項１５】
高エネルギー放射線源と、前記請求項のいずれかに記載の検出器と、を含む撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
直接変換化合物半導体ベースの検出器および検出器アレイは、高エネルギー放射線、例えばＸ線光子を直接電荷に変換するために放射線撮像において利用される。それらは典型的には電荷コレクタの上に直接成長したＸ線光導電体層および読み出し層（例えば室温半導体）からなる。かかる検出器は、一般に、改善された解像度を有する増大された画像サイズが生成され得るように、複数のタイルのアレイにおいて利用される。各タイルが比較的小さいサイズを有するタイルと共にアレイを使用する別の理由は、直接変換化合物半導体のコストが高いことである。
【背景技術】
【０００２】
検出器の性能は、多くの画像処理用途にとって重要となり得る。直線性、均一性、安定性、および一貫性が周辺タイルに関連している可能性がある。多くの用途にとって、画像処理要件は非常に厳格であり得る。直接変換化合物半導体層、集積回路、ＩＣ層、および基板層を有するタイルの垂直積層は、いくつかの問題のある条件を提示する可能性がある。例えば、ＩＣによって発生した熱は検出器に結合し、望ましくないノイズおよび熱的変動を引き起こす可能性がある。さらに、タイルの配列は、タイルに関して非常に正確かつ精度の高い位置決めを必要とする。タイルは、特に隣接するタイルに関して、アレイ内の正しい位置に慎重に配置される必要がある。さらに、例えば故障の場合には、アレイからなる検出器を保守する必要がある。
【０００３】
刊行物Ｄ１は、背景技術を理解するのに有用であると見なすことができる情報を開示している。
【０００４】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当概要は、詳細な説明において以下にさらに説明される概念の選択を単純化された形で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものでもなく、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることを意図するものでもない。
【０００６】
直接変換化合物半導体のタイル構造を提供することが目的である。この目的は独立請求項の特徴により達成される。いくつかの実施形態は、従属請求項に記載されている。一実施形態によれば、装置は、例えば、Ｘ線またはガンマ線光子のような高エネルギー放射線を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層と、直接変換化合物半導体層の隣、例えば、直下に位置し、電流を受け取り、電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層と、前記ＩＣ層の隣、例えば、直下に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層と、を備え、前記基板層は、前記基板の断面の角部に窪み部を含み、前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点をさらに含み、前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、処理された電流を受け取ることを特徴とする。
【０００７】
他の実施形態は、本装置によるタイルの配列を含む検出器、およびＸ線源と検出器とを含む撮像システムに関する。
【０００８】
付随する特徴の多くは、添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な説明を参照することによってそれらがよりよく理解されるにつれて、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書は、添付の図面を参照しながら読まれる以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。
【００１０】
【図１】一実施形態による直接変換化合物半導体層、集積回路層、ならびに肩部および摺動接点を有する基板層を示すタイルの側面断面図の概略図である。
【００１１】
【図２】一実施形態によるタイルの概略図を示す。
【００１２】
【図３】一実施形態による、組立体フレーム上のタイルのアレイの一部の概略図を示す。
【００１３】
【図４】一実施形態による組立体フレーム上のタイルのアレイの概略図を示す。
【００１４】
【図５】一実施形態による組立体フレームを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１５】
【図６】一実施形態による組立体フレーム上のタイルを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１６】
【図７】一実施形態による、組立体フレームとそれに取り付けられたタイルとを有する相互接続プリント回路基板アセンブリ、ＰＣＢＡを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１７】
【図８】一実施形態によるカバーおよびＰＣＢＡを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１８】
【図９】一実施形態による完全な検出器アセンブリを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１９】
【図１０】一実施形態によるタイルを受容するための凹部を示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２０】
【図１１】一実施形態によるタイルを組立体フレームに取り付けるための接着剤片を示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２１】
【図１２】一実施形態による、凹部上に組み立てられ、接着剤片によって取り付けられたタイルを示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２２】
【図１３】一実施形態による、凹部上に組み立てられ、接着剤片によって取り付けられたタイルのアレイを示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２３】
【図１４】一実施形態によるタイルを有する検出器の断面の概略図である。
【００２４】
添付の図面においては、同様の部分を示すために同様の参照符号が使用されている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付の図面に関連して以下に提供される詳細な説明は、実施形態の説明として意図されており、当該実施形態が構築または利用され得る唯一の形態を表すことを意図するものではなく、同一の、または同等の機能および構造は、異なる実施形態によっても達成され得る。
【００２６】
一実施形態によれば、直接変換化合物半導体、集積回路（ＩＣ）および基板の層がタイルを構成する。Ｘ線検出器はタイルの配列を有する。タイルの基板は、その上にタイルが取り付けられる組立体フレームに最も近い隅に凹部を有する。その結果、タイルは断面側面視で、凹部としての肩部を有するＴ字形を形成する。肩部は、タイルからタイルが組み立てられる組立体フレームへの熱移動を可能にする。さらに、基板の底面は摺動電気接点を含む。アレイを組み立てるとき、タイルは組立体フレーム上の適切な位置に正確にスライドさせることができ、スライドさせている間、タイルと組立体フレームの凹部との間の電気的接触を維持することができる。組立体フレームの凹部は、タイルの底部が組立体フレームの凹部に入り込み、タイルの肩部が組立体フレームの上面に載るようにタイルを収容する。
【００２７】
タイルのセラミック基板は、組立体フレームと接触するように構成されている。それはまた、タイルから組立体フレームの電子情報を読み取ることを可能にする。側面から見ると、セラミック基板はＴ字形を形成する。Ｔ字形の肩部は、タイルから組立体フレームの下の熱制御冷却プレートへの熱移動を可能にする。
【００２８】
接着力の低い接着剤を使用して、一つのタイルを組立体フレームに取り付ける。あるいは、例えばタイルを交換する必要がある場合、使用済みの接着剤を熱的に軟化することができる。接着剤の代わりに両面低接着テープを使用してもよい。接着力は低いので、例えばメンテナンス目的のために、後で一つのタイルをアレイから取り外すことができる。
【００２９】
この実施形態は、例えば一つまたは複数のタイルの誤動作の場合に、検出器アレイの保守性維持および再作業を可能にする。誤動作する個々のタイルは、完全なアレイ機能を損なうことなく交換することができる。典型的な自動ダイボンディングアレイは容易にまたは全く再加工することができず、検出器アレイ組立体全体に高価なスクラップを生じさせる。
【００３０】
組み立て段階での摺動電気接点は、アレイ内で各タイルを互いに位置決めを高精度ですることを可能にする。例えば、タイルをアレイ内に位置決めするのに±５マイクロメートル（μｍ）の公差を達成することができる。タイルは、互いの縁に対して公称距離２０μｍで組み立てることができる。さらに、タイルの肩部によって、タイルを組立体フレームにはめ込むことが可能になる。それらはまた、タイルから組立体フレームへ熱を伝達する熱経路として構成されている。その結果、検出器面の熱管理を改善することができる。さらに、タイルの電子機器と、組立体フレームが取り付けられているプリント回路基板組立体の読み取り電子機器との間の距離が短いため、電気ノイズが最小限に抑えられる。
【００３１】
検出器アレイの工業規模の組立体を製造することができ、検出器アレイをモジュール式に設計および製造することができる。アレイ内のタイルの組立公差およびタイルの熱管理を改善することができる。
【００３２】
実施形態は、直接変換化合物半導体で実施されるように本明細書で説明および図示され得るが、これは例示的な実施にすぎず、限定ではない。当業者には理解されるように、本実施形態は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛カドミウムＣｄＺｎＴｅなどの様々な異なる種類の検出器半導体結晶への適用に適している。
【００３３】
図１は、ｚ軸（図１には示されていない）方向におけるタイル１００の断面側面図の概略図であり、一実施形態による直接変換化合物半導体層１０１、集積回路（ＩＣ）層１０２、および凹部１０４および摺動電気接点１１７を有する基板層１０３を示している。
【００３４】
直接変換化合物半導体層１０１は、検出用半導体結晶または化合物半導体とも呼ばれる。それは、Ｘ線光子などの高エネルギー放射線を、検出され得る対応する電子電流に変換するように構成される。化合物半導体層１０１は、タイル１００の最上層である。化合物半導体層１０１は、Ｘ線放射１１８を受ける。Ｘ線の代わりにガンマ線放射が受け取られてもよいことに留意されたい。化合物半導体層１０１の下にはＩＣ層１０２がある。ＩＣ層１０２は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）でもよい。ＡＳＩＣは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、アナログ―デジタル変換器、ＡＤＣ、および他の大きなビルディングブロックを含むメモリブロックを含み得る。この種のＡＳＩＣはしばしばＳｏＣ（システムオンチップ）と呼ばれる。ＡＳＩＣの機能を記述するために、ＶｅｒｉｌｏｇやＶＨＤＬなどのハードウェア記述言語（ＨＤＬ）を使用して設定できる。ＡＳＩＣの代わりに、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）をプログラマブルロジックブロックおよびプログラマブル相互接続として使用して、同じＦＰＧＡを多くの異なる用途で使用することを可能にすることができる。最下層は基板層１０３である。基板（ウェハとも呼ばれる）は、その上に別の物質の層が塗布され、その第２の物質が付着する固体（通常は平面）物質であり得る。基板１０３は、セラミックのような材料のスライスであり得る。これらは、トランジスタ、ダイオード、特に集積回路（ＩＣ）のようなＩＣ電子デバイスがその上に堆積される基礎として役立つ。
【００３５】
基板１０３は、組立体フレームに最も近い最も低い角部に凹部１０４を含む。基板層１０３は、セラミック基板とも呼ばれる。タイル１００の断面の側面図はＴ字形を形成し、凹部１０４は肩のように見える。セラミック基板１０３は、タイル１００の２つの対向する側面上に肩部を有するＴ字形を形成するように加工されている。凹部１０４は、例えば図３に示されるように、タイル１００が組立体フレームに嵌合することを可能にする。凹部１０４は、凹部１０４の隣の基板層１０３の材料が、タイル１００から組立体フレームに熱を伝導する熱経路として構成されているので、熱伝導率の向上を可能にする。一実施形態によれば、基板層１０３は、肩部に対して構成されてもよく、例えば銅線などの熱伝導体を含んでもよい。タイル１００からの熱伝導率は、主に、凹部１０４の隣の材料を介して組立体フレームまで構成されている。熱は、例えばＩＣ層１０２から伝導され得る。凹部１０４の幅は１．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり得る一方、タイル１００の全幅および全長は１０ｍｍ×１０ｍｍである。これらは例示的な手段にすぎず、他の手段を使用して凹部１０４を刻むことができることに留意されたい。
【００３６】
基板層１０３は、摺動電気接点１１７を備える。それらは、基板１０３の底部に構成されている。それらは、弾性強制電気接点を有する組立体フレームに接触する。その結果、タイル１００は、組立フレームの凹部に挿入されたときにスライドし得る。タイル１００は、±１００μｍの公差でスライドさせることができる。これにより、アレイ内のタイルの初期配置後であっても、アレイ内のタイル１００の非常に正確なさらなる位置決めが可能となる。摺動電気接点１１７は、長方形、正方形、平ら、半楕円形、半円形、楕円形または円形の形状を有する導電性表面とすることができる。例えば、それらはタイル１００の底部に溶接されてもよい。それらは摺動接点１１７に弾性的に押し込まれ得るベースパネルに接続される。ＩＣ層１０２の電子機器は基板層１０３を介して摺動電気接点１１７に接続される。
【００３７】
図２は、一実施形態によるタイル１００の概略図を示す。図２は、図１の実施形態と同様のタイルを示す。しかしながら、図２は、タイル１００の斜視図を示す。凹部１０４は、ｙ軸方向にタイル１００の長さに沿って延びるように示されている（図２には示されていない）。凹部１０４は、タイル１００の２つの対向する側部であって、これらの側部の最も低い角部に構成される。前面および後面は凹部を有さず、実質的に平坦である。図２は２つの対向する側部に構成される凹部１０４を示し、前面と後面が平らであるが、凹部１０４は、前面と後面も含めて、タイル１００の４つの側面すべてに構成することができる。
【００３８】
化合物半導体１０１、ＩＣ１０２および基板１０３が、タイル１００を構成する。１つのタイルは、画素アレイを有し、各画素は、検出器内のデジタル画像処理における化合物半導体上の信号パッドに対応する。検出器はタイル１００のアレイ（あるいはマトリックスとも呼ばれる）を有する。
【００３９】
図３は、一実施形態による組立体フレーム１０５上のタイル１００の配列の一部の概略図を示す。タイル１００は、組立フレーム１０５の凹部１０６に組み込まれる。凹部１０６は、ｙ軸方向に延在している。タイル１００は、それが凹部１０６内に挿入されているときでもスライドさせることができる。これは、ｘ軸および／またはｙ軸方向について可能である。一実施形態によれば、タイル１００は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の両方に±１００μｍだけスライドさせることができる。凹部１０６は、タイル１００が凹部１０６内に挿入されたときに凹部１０４が組立体フレーム１０５の表面上に静止するように、タイル１００の底部および凹部１０４を受けるように構成される。タイル１００は、凹部１０６の幅に応じてｘ軸方向および／またはｙ軸方向に凹部内で約１００μｍスライドさせることができる。凹部１０６は、タイル１００のＴ字形を収容するように構成される。
【００４０】
図４は、一実施形態による組立体フレーム１０５上のタイル１００の配列の概略図を示す。タイル１００の配列の一実施形態を図４に示す。アレイのタイル１００の数およびアレイの形状は変わり得ることに留意されたい。例えば、９つより多いまたは少ないタイル１００があってもよい。正方形は図４に示されているが、形状は長方形、楕円形または円形であってもよい。タイル１００間のギャップ１１９も図４に示されている。ギャップ１１９、すなわち、隣接するタイル１００間の距離は、妥当な精度で組み立てることができる。これにより、一定かつある程度のタイル間の距離が達成され得る。これは、デジタル画像を改善し、デジタル画像補正の必要性をより少なくし得る。
【００４１】
図５は、一実施形態による組立体フレーム１０５を示し、検出器組立工程の側断面図の概略図を示す。凹部１０６は、組立体フレーム１０５内に形成される。例えば、それらは、彫刻ツールによってフレーム１０５内に彫刻されてもよい。検出器製造プロセスは、フレーム１０５に凹部１０６を作ることによって開始することができる。
【００４２】
図６は、一実施形態による組立体フレーム１０５上のタイル１００を示し、検出器組立工程の側面断面図の概略図を示す。タイル１００はフレーム１０５上に組み立てられる。タイル１００の基部１０３はフレーム１０５の凹部１０６内に挿入される。タイル１００の断面Ｔ字形は、タイル１００の底部が凹部１０６に入り込み、肩部（タイル１００の凹部１０４）がフレーム１０５の上面に載るように凹部に嵌合する。挿入されると、タイル１００は、タイルアレイおよび任意の隣接するタイル１００に対してｘ軸方向およびｙ軸方向に正確に位置決めされ得る。その結果、タイルアレイ内のタイル１００間のギャップ１１９は、正確に管理、および適切に制御され得る。さらに、タイルの肩部は、それらがタイル１００からフレーム１０５に向かって効果的に熱を伝導するように、組立体アセンブリ１０５に熱的に結合されている。
【００４３】
図７は、一実施形態による、組立体フレーム１０５とその上に取り付けられたタイル１００とを有する相互接続プリント回路基板アセンブリＰＣＢＡ１０８を示し、検出器組立工程の側断面図の概略図を示す。ＰＣＢＡ１０８は、フレーム１０５をより大きな組立体フレームに組み立てるより大きな組み立てプレートとして機能する。さらに、図７は、コネクタ１０７を示す。コネクタ１０７は、摺動電気接点１１７をタイル１００から組立体フレーム１０５に電気的に接続する。コネクタ１０７は、電気接点１１７と接触するように力を加えられてもよく、例えば、コネクタ１０７は、バネ付きＳＭＤコネクタである。結果として、コネクタ１０７は、タイル１００の底部と凹部１０６の底部との間の距離に小さな変動があっても、摺動電気接点１１７への接続を維持する。さらに、タイルがｘ軸およびｙ軸に沿ってスライドしても、コネクタ１０７は摺動電気接点１１７と接触したままである。タイル１００が凹部１０６内に再配置されると、コネクタ１０７の端部が摺動電気接点１１７の表面上をスライドする。
【００４４】
図８は、一実施形態による組立体カバー１２０およびＰＣＢＡ１０８を示し、検出器組立工程の側面断面図の概略図を示す。組立体フレーム１０５の一端は、断熱絶縁フレーム１１０によって囲まれているバネ付勢されたポゴ針１０９を含む。他端は、針１０９なしでフレーム１１０を有する。針１０９は、ＰＣＢＡ１０８に取り付けられている。フレーム１１０は、組立体フレーム１０５とＰＣＢＡ１０８との間に構成される。フレーム１１０は、組立体フレーム１０５の端部とタイル１００とを熱的および電気的に絶縁するように構成される。図８は１つのみの針１０９を示しているが、複数、例えば３つの針があってもよいことに留意されたい。図８は、組立体カバー１２０を示している。カバー１２０は、端部に熱伝導性フレーム１１１を備えている。カバー１２０が組み立てられると、図９に示すように、熱伝導性フレーム１１１はＰＣＢＡ１０８に接続されてその上に取り付けられる。カバー１２０は、熱伝導性フィルム１１３を含む。フィルム１１３は、フレーム１１１の下に構成され、それと熱的に接続されている。フィルム１１３およびフレーム１１１は、タイル１００から発せられた熱をＰＣＢＡ１０８内に効果的に伝導する。熱伝導フィルム１１３上に導電フィルム１１２が配置される。導電フィルム１１２は、直接変換化合物半導体１０１およびポゴ針１０９に接続されてもよい。カバー１２０は、検出器を保護しかつ検出器の表面を覆う炭素繊維プレート１１４を含む。プレート１１４およびフィルム１１３、１１２は、Ｘ線放射に対して比較的小さい影響を及ぼしてもよく、その結果、例えば、炭素繊維プレート１１４は、０．５〜１．０ｍｍ（最大２ｍｍ）のスケールに最小化されてもよい。したがって、プレート１１４およびフィルム１１３、１１２の寸法および構成は、放射線がそれらを通過して半導体層１０１に入るように選択される。
【００４５】
図９は、一実施形態による完全な組立体２００を示し、検出器組立工程の側断面図の概略図を示す。カバー１２０は、ＰＣＢＡ１０８に組み付けられている。導電性フィルム１１２は、タイル１００および針１０９に接触している。さらに、サーマルフレーム１１１は、ＰＣＢＡ１０８およびフレーム１１０の側面に接触している。
【００４６】
図１０は、一実施形態による、タイル１００を受容するための凹部１０６を示す組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。組立体フレーム１０５は、細長い凹部１０６を含む。図１０には３つの凹部１０６が示されているが、凹部の数はタイル配列に従って変化し得ることに留意されたい。各凹部１０６は平行である。凹部１０６は、互いに一定の距離を置いて配置されている。凹部１０６の底部は接続部１０７を含む（図１０には示されていない）。凹部１０６の幅は、基板層１０１の底部の幅よりわずかに大きい。凹部１０６の長さは、いくつかのタイル１００が同じ凹部１０６内に組み立てられるように適合するような長さである。凹部１０６の深さは、基板層１０３の底部が凹部１０６内に入り込み、凹部１０４の肩部が、組立体フレーム１０５の表面に接触するような深さである。
【００４７】
図１１は、一実施形態による、タイル１００をフレーム１０５に取り付けるための接着剤片１１５を示し、組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。接着剤片１１５は、フレーム１０５の表面上に適用される。片１１５は、細長く、フレーム１０５の表面上で凹部１０６のすぐ隣に配置されるように、凹部１０６の形状に適合する。凹部１０６において、片１１５は表面の全領域を満たすことができる。隣接する凹部１０６がない場合、片１１５は、２つの凹部１０６の間の片１１５の面積とほぼ同じ大きさの面積を満たすことができる。片１１５はまた、凹部１０６の両端を越えて延びることができる。一実施形態によれば、片１１５は接着テープで作られてもよい。別の実施形態によれば、接着テープの代わりに接着剤を使用するようにしてもよい。接着剤片１１５は、熱を伝導し、かつ／または電気を伝導することができる。一つのタイル１００に対する片１１５の接着力は、タイル１００が壊れたり破損したりすることなく、タイル１００をアレイおよび組立体フレーム１０５から取り外すことができるような大きさである。接着はタイル１００を組立体フレーム１０５にしっかりと取り付けるが、タイル１００のうちの一つのタイル１００でさえも、タイル１００のいずれも破損または破損することなく取り外すことができる。その結果、一つのタイル１００または少数のタイル１００が誤動作している場合に、タイル１００のアレイ全体を交換する必要がないので、アレイの保守は容易かつ費用対効果が高い。
【００４８】
図１２は、一実施形態による、凹部１０６上に組み立てられ接着剤片１１５によって取り付けられたタイル１００を示し、組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。タイル１００は、組立体フレーム１０５に一つずつ組み立てられてもよい。図１２は、デモンストレーション目的のみのために、一番上および最も右の角部に配置された第１のタイル１００の組立体を示す。ただし、それはアレイの別の場所に配置することもできる。
【００４９】
図１３は、一実施形態による、凹部１０６上に組み立てられ接着剤片１１５によって取り付けられたタイル１００のアレイを示し、組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。ｙ軸方向の２つのタイル１００の間を除いて、凹部１０６は図１３には示されていない。アレイは３×３のタイル１００を有するが、他の種類の設計も同様に使用することができる。例えば、図１３に示すように、正方形ではなく、長方形、楕円形または円形のアレイ形状をタイル１００で作ることができる。
【００５０】
図１４は、一実施形態によるタイル１００のアレイを有する検出器２００の断面の概略図を示す。Ｘ線放射１１８は放射源（図１４には図示せず）から放出される。Ｘ線放射１１８によって検出され検査される対象物３００は、放射源と検出器２００との間に示されている。検出器２００は、検出器２００の断面に，例えばＸ軸方向に９個のタイル１００−１００＿８を有するアレイを含む。
【００５１】
図１４は、Ｔ字形断面を有するタイル１００を含む検出装置２００を示す。タイル１００は、組立体フレーム１０５の凹部１０６内に摺動自在に組み立てられる。組立体フレーム１０５は、実施形態に従ってタイル１００をフレーム１０５に取り付けるための接着剤片１１５を有する。検出装置２００は、これらの実施形態のいずれかに記載されているようにタイル１００を含む、物体３００を検出するための撮像システムの一部であり得る。このシステムは、例えば医療用画像処理、セキュリティイ用画像処理、および／または工業用画像処理に適用することができる。
【００５２】
本明細書に記載の任意の範囲または装置の値は、求める効果を失うことなく拡張または変更することができる。また、明示的に認められていない限り、任意の実施形態を他の実施形態と組み合わせることができる。
【００５３】
主題は構造的特徴および／または行為に特有の言語で説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に定義された主題は必ずしも上記の特定の特徴または行為に限定されないことを理解されたい。そうではなく、上記の特定の特徴および行為は、特許請求の範囲を実施する例として開示されており、他の同等の特徴および行為は、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【００５４】
一実施形態によれば、装置は、Ｘ線光子を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層と、直接変換化合物半導体層の隣、例えば、直下に位置し、電流を受け取り、電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層と、前記ＩＣ層の隣、例えば、直下に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層と、を備え、前記基板層は、前記基板の断面の角部に窪み部を含み、前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点をさらに含み、前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、処理された電流を受け取ることを特徴とする。
【００５５】
上記に代えて又は上記に加えて、前記窪み部は、前記基板の前記断面の最も低い角部に形成されている。上記に代えて又は上記に加えて、前記窪み部は、前記直接変換化合物半導体層、前記ＩＣ層および前記基板層を備える前記装置の断面に対してＴ字形を形成するように構成される。上記に代えて又は上記に加えて、前記窪み部の隣の前記基板層の材料は、熱伝導性材料を含む。上記に代えて又は上記に加えて、組立体フレームをさらに含み、前記組立体フレームは複数の凹部を含み、各前記凹部は、前記凹部と同じレベルにある前記基板層の最下部と、前記基板の上部とを受けるように構成され、前記基板の上部は、前記凹部の上方にあり、前記組立体フレームの表面に載っている。上記に代えて又は上記に加えて、前記組立体フレームは、前記凹部の底部に弾性力負荷電気接続部をさらに含み、前記弾性力負荷電気接続部は、前記基板の最下部が前記組立体フレームの前記凹部に進入し、前記基板の上部が前記組立体フレームの表面に載ったときに前記摺動電気接点と接触するように構成される。上記に代えて又は上記に加えて、前記基板層の前記摺動電気接点と前記弾性力負荷電気接続との間の接触は、前記装置がｘ軸方向およびｙ軸方向に摺動されるときに維持され得る。上記に代えて又は上記に加えて、前記組立体フレームは、前記凹部の隣の前記組立体フレームの上面に細長い接着剤片をさらに含む。上記に代えて又は上記に加えて、前記接着剤片上にある前記基板層の前記凹部の表面は前記接着剤片に接着する。上記に代えて又は上記に加えて、前記接着剤片の接着力が低く、その結果、前記基板層が、いかなる前記基板層および前記組立体フレームが破損することなく取り外され得る。上記に代えて又は上記に加えて、前記直接変換化合物半導体層が、テルル化カドミウムまたはテルル化亜鉛カドミウムを含む。
【００５６】
一実施形態によれば、装置はタイルを含む。上記に代えて又は上記に加えて、タイルは、少なくとも１つの隣接するタイルに対してタイルを位置決めするようにスライドさせることができる。
【００５７】
一実施形態によれば、検出器は上記のタイルのアレイを含む。別の実施形態によれば、撮像システムは、Ｘ線源と上記の検出器とを含む。
【００５８】
上記の利益および利点は一実施形態に関連してもよく、またはいくつかの実施形態に関連してもよいことが理解されよう。実施形態は、記載された問題のいずれかまたはすべてを解決するもの、または記載された利益および利点のいずれかまたはすべてを有するものに限定されない。さらに、「１つの」項目への言及はそれらの項目のうちの１つ以上を指すことが理解されるであろう。
【００５９】
本明細書に記載の方法のステップは、任意の適切な順序で、または適切な場合には同時に実行することができる。さらに、個々のブロックは、本明細書に記載されている主題の真意および範囲から逸脱することなく、任意の方法から削除することができる。上記の例のいずれかの態様を、記載した他の例のいずれかの態様と組み合わせて、求める効果を失うことなくさらなる例を形成することができる。
【００６０】
用語「含む」は、本明細書では、識別された方法、ブロックまたは要素を含むことを意味するが、そのようなブロックまたは要素は排他的リストを含まず、方法または装置は追加のブロックまたは要素を含み得る。
【００６１】
上記の説明は例としてのみ与えられたものであり、当業者によって様々な修正がなされ得ることが理解されるであろう。上記の仕様、例およびデータは、例示的な実施形態の構造および使用の完全な説明を提供する。様々な実施形態をある程度の特殊性を用いて、または１つまたは複数の個々の実施形態を参照しながら上記で説明してきたが、当業者は、本明細書の真意または範囲から逸脱することなく開示された実施形態に多数の変更を加えることができる。
【図１】
2020506375.tif 000003
【図２】
2020506375.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月15日(2019.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線またはガンマ線光子を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層（１０１）と、
ｚ軸に関して直接変換化合物半導体層の隣に位置し、前記電流を受け取り、前記電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層（１０２）と、
ｚ軸に関して前記ＩＣ層の隣に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層（１０３）と、を備え、
前記基板層は、基板の断面の角部に凹部（１０４）を含み、
前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点（１１７）をさらに含み、
前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、前記処理された電流を受け取ることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記凹部が、前記基板の前記断面の最も低い角部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記直接変換化合物半導体層、前記ＩＣ層および前記基板層を備える前記装置の断面に対してＴ字形を形成するように構成されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記凹部の隣の前記基板層の材料が熱伝導性材料を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
組立体フレーム（１０５）をさらに含み、
前記組立体フレームは複数の付加的凹部（１０６）を含み、
各前記付加的凹部は、前記付加的凹部と同じレベルにある前記基板層の最下部と、前記基板の上部とを受けるように構成され、
前記基板の上部は、前記付加的凹部の上方にあり、前記組立体フレームの表面に載っていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記組立体フレームは、前記凹部の底部に弾性力負荷電気接続部をさらに含み、
前記弾性力負荷電気接続部（１０７）は、前記基板の最下部が前記組立体フレームの前記付加的凹部に進入し、前記基板の上部が前記組立体フレームの表面に載ったときに前記摺動電気接点と接触するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記基板層の前記摺動電気接点と前記弾性力負荷電気接続との間の接触は、前記装置がｘ軸方向およびｙ軸方向に摺動されるときに維持され得ることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記組立体フレームが、前記凹部の隣の前記組立体フレームの上面に細長い接着剤片（１１５）をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記接着剤片上にある前記基板層の前記凹部（１０４）の表面が前記接着剤片に接着することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記接着剤片の接着力が低く、その結果、前記基板層が、いかなる前記基板層および前記組立体フレームが破損することなく取り外され得ることを特徴とする請求項８又は請求項９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記直接変換化合物半導体層が、テルル化カドミウムまたはテルル化亜鉛カドミウムを含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記装置がタイル（１００）を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記タイルは、少なくとも１つの隣接するタイルに対して前記タイルを位置決めするようにスライドさせることができることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記請求項のいずれかに記載の前記タイルのアレイを含む検出器。
【請求項１５】
高エネルギー放射線源と、前記請求項のいずれかに記載の検出器と、を含む撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
直接変換化合物半導体ベースの検出器および検出器アレイは、高エネルギー放射線、例えばＸ線光子を直接電荷に変換するために放射線撮像において利用される。それらは典型的には電荷コレクタの上に直接成長したＸ線光導電体層および読み出し層（例えば室温半導体）からなる。かかる検出器は、一般に、改善された解像度を有する増大された画像サイズが生成され得るように、複数のタイルのアレイにおいて利用される。各タイルが比較的小さいサイズを有するタイルと共にアレイを使用する別の理由は、直接変換化合物半導体のコストが高いことである。
【背景技術】
【０００２】
検出器の性能は、多くの画像処理用途にとって重要となり得る。直線性、均一性、安定性、および一貫性が周辺タイルに関連している可能性がある。多くの用途にとって、画像処理要件は非常に厳格であり得る。直接変換化合物半導体層、集積回路、ＩＣ層、および基板層を有するタイルの垂直積層は、いくつかの問題のある条件を提示する可能性がある。例えば、ＩＣによって発生した熱は検出器に結合し、望ましくないノイズおよび熱的変動を引き起こす可能性がある。さらに、タイルの配列は、タイルに関して非常に正確かつ精度の高い位置決めを必要とする。タイルは、特に隣接するタイルに関して、アレイ内の正しい位置に慎重に配置される必要がある。さらに、例えば故障の場合には、アレイからなる検出器を保守する必要がある。
【０００３】
刊行物ＵＳ２００５／１３９７５７  Ａ１およびＵＳ２００７／１１１５６７  Ａ１は、背景技術を理解するのに有用であると見なすことができる情報を開示している。
【０００４】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当概要は、詳細な説明において以下にさらに説明される概念の選択を単純化された形で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものでもなく、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることを意図するものでもない。
【０００６】
直接変換化合物半導体のタイル構造を提供することが目的である。この目的は独立請求項の特徴により達成される。いくつかの実施形態は、従属請求項に記載されている。一実施形態によれば、装置は、例えば、Ｘ線またはガンマ線光子のような高エネルギー放射線を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層と、直接変換化合物半導体層の隣、例えば、直下に位置し、電流を受け取り、電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層と、前記ＩＣ層の隣、例えば、直下に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層と、を備え、前記基板層は、前記基板の断面の角部に窪み部を含み、前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点をさらに含み、前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、処理された電流を受け取ることを特徴とする。
【０００７】
他の実施形態は、本装置によるタイルの配列を含む検出器、およびＸ線源と検出器とを含む撮像システムに関する。
【０００８】
付随する特徴の多くは、添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な説明を参照することによってそれらがよりよく理解されるにつれて、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書は、添付の図面を参照しながら読まれる以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。
【００１０】
図１は、一実施形態による直接変換化合物半導体層、集積回路層、ならびに肩部および摺動接点を有する基板層を示すタイルの側面断面図の概略図である。
【００１１】
図２は、一実施形態によるタイルの概略図を示す。
【００１２】
図３は、一実施形態による、組立体フレーム上のタイルのアレイの一部の概略図を示す。
【００１３】
図４は、一実施形態による組立体フレーム上のタイルのアレイの概略図を示す。
【００１４】
図５は、一実施形態による組立体フレームを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１５】
図６は、一実施形態による組立体フレーム上のタイルを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１６】
図７は、一実施形態による、組立体フレームとそれに取り付けられたタイルとを有する相互接続プリント回路基板アセンブリ、ＰＣＢＡを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１７】
図８は、一実施形態によるカバーおよびＰＣＢＡを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１８】
図９は、一実施形態による完全な検出器アセンブリを示し、検出器組立工程の側断面図の概略図である。
【００１９】
図１０は、一実施形態によるタイルを受容するための凹部を示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２０】
図１１は、一実施形態によるタイルを組立体フレームに取り付けるための接着剤片を示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２１】
図１２は、一実施形態による、凹部上に組み立てられ、接着剤片によって取り付けられたタイルを示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２２】
図１３は、一実施形態による、凹部上に組み立てられ、接着剤片によって取り付けられたタイルのアレイを示し、組立体フレームの上面図の概略図である。
【００２３】
図１４は、一実施形態によるタイルを有する検出器の断面の概略図である。
【００２４】
添付の図面においては、同様の部分を示すために同様の参照符号が使用されている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付の図面に関連して以下に提供される詳細な説明は、実施形態の説明として意図されており、当該実施形態が構築または利用され得る唯一の形態を表すことを意図するものではなく、同一の、または同等の機能および構造は、異なる実施形態によっても達成され得る。
【００２６】
一実施形態によれば、直接変換化合物半導体、集積回路（ＩＣ）および基板の層がタイルを構成する。Ｘ線検出器はタイルの配列を有する。タイルの基板は、その上にタイルが取り付けられる組立体フレームに最も近い隅に凹部を有する。その結果、タイルは断面側面視で、凹部としての肩部を有するＴ字形を形成する。肩部は、タイルからタイルが組み立てられる組立体フレームへの熱移動を可能にする。さらに、基板の底面は摺動電気接点を含む。アレイを組み立てるとき、タイルは組立体フレーム上の適切な位置に正確にスライドさせることができ、スライドさせている間、タイルと組立体フレームの凹部との間の電気的接触を維持することができる。組立体フレームの凹部は、タイルの底部が組立体フレームの凹部に入り込み、タイルの肩部が組立体フレームの上面に載るようにタイルを収容する。
【００２７】
タイルのセラミック基板は、組立体フレームと接触するように構成されている。それはまた、タイルから組立体フレームの電子情報を読み取ることを可能にする。側面から見ると、セラミック基板はＴ字形を形成する。Ｔ字形の肩部は、タイルから組立体フレームの下の熱制御冷却プレートへの熱移動を可能にする。
【００２８】
接着力の低い接着剤を使用して、一つのタイルを組立体フレームに取り付ける。あるいは、例えばタイルを交換する必要がある場合、使用済みの接着剤を熱的に軟化することができる。接着剤の代わりに両面低接着テープを使用してもよい。接着力は低いので、例えばメンテナンス目的のために、後で一つのタイルをアレイから取り外すことができる。
【００２９】
この実施形態は、例えば一つまたは複数のタイルの誤動作の場合に、検出器アレイの保守性維持および再作業を可能にする。誤動作する個々のタイルは、完全なアレイ機能を損なうことなく交換することができる。典型的な自動ダイボンディングアレイは容易にまたは全く再加工することができず、検出器アレイ組立体全体に高価なスクラップを生じさせる。
【００３０】
組み立て段階での摺動電気接点は、アレイ内で各タイルを互いに位置決めを高精度ですることを可能にする。例えば、タイルをアレイ内に位置決めするのに±５マイクロメートル（μｍ）の公差を達成することができる。タイルは、互いの縁に対して公称距離２０μｍで組み立てることができる。さらに、タイルの肩部によって、タイルを組立体フレームにはめ込むことが可能になる。それらはまた、タイルから組立体フレームへ熱を伝達する熱経路として構成されている。その結果、検出器面の熱管理を改善することができる。さらに、タイルの電子機器と、組立体フレームが取り付けられているプリント回路基板組立体の読み取り電子機器との間の距離が短いため、電気ノイズが最小限に抑えられる。
【００３１】
検出器アレイの工業規模の組立体を製造することができ、検出器アレイをモジュール式に設計および製造することができる。アレイ内のタイルの組立公差およびタイルの熱管理を改善することができる。
【００３２】
実施形態は、直接変換化合物半導体で実施されるように本明細書で説明および図示され得るが、これは例示的な実施にすぎず、限定ではない。当業者には理解されるように、本実施形態は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛カドミウムＣｄＺｎＴｅなどの様々な異なる種類の検出器半導体結晶への適用に適している。
【００３３】
図１は、ｚ軸（図１には示されていない）方向におけるタイル１００の断面側面図の概略図であり、一実施形態による直接変換化合物半導体層１０１、集積回路（ＩＣ）層１０２、および凹部１０４および摺動電気接点１１７を有する基板層１０３を示している。
【００３４】
直接変換化合物半導体層１０１は、検出用半導体結晶または化合物半導体とも呼ばれる。それは、Ｘ線光子などの高エネルギー放射線を、検出され得る対応する電子電流に変換するように構成される。化合物半導体層１０１は、タイル１００の最上層である。化合物半導体層１０１は、Ｘ線放射１１８を受ける。Ｘ線の代わりにガンマ線放射が受け取られてもよいことに留意されたい。化合物半導体層１０１の下にはＩＣ層１０２がある。ＩＣ層１０２は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）でもよい。ＡＳＩＣは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、アナログ―デジタル変換器、ＡＤＣ、および他の大きなビルディングブロックを含むメモリブロックを含み得る。この種のＡＳＩＣはしばしばＳｏＣ（システムオンチップ）と呼ばれる。ＡＳＩＣの機能を記述するために、ＶｅｒｉｌｏｇやＶＨＤＬなどのハードウェア記述言語（ＨＤＬ）を使用して設定できる。ＡＳＩＣの代わりに、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）をプログラマブルロジックブロックおよびプログラマブル相互接続として使用して、同じＦＰＧＡを多くの異なる用途で使用することを可能にすることができる。最下層は基板層１０３である。基板（ウェハとも呼ばれる）は、その上に別の物質の層が塗布され、その第２の物質が付着する固体（通常は平面）物質であり得る。基板１０３は、セラミックのような材料のスライスであり得る。これらは、トランジスタ、ダイオード、特に集積回路（ＩＣ）のようなＩＣ電子デバイスがその上に堆積される基礎として役立つ。
【００３５】
基板１０３は、組立体フレームに最も近い最も低い角部に凹部１０４を含む。基板層１０３は、セラミック基板とも呼ばれる。タイル１００の断面の側面図はＴ字形を形成し、凹部１０４は肩のように見える。セラミック基板１０３は、タイル１００の２つの対向する側面上に肩部を有するＴ字形を形成するように加工されている。凹部１０４は、例えば図３に示されるように、タイル１００が組立体フレームに嵌合することを可能にする。凹部１０４は、凹部１０４の隣の基板層１０３の材料が、タイル１００から組立体フレームに熱を伝導する熱経路として構成されているので、熱伝導率の向上を可能にする。一実施形態によれば、基板層１０３は、肩部に対して構成されてもよく、例えば銅線などの熱伝導体を含んでもよい。タイル１００からの熱伝導率は、主に、凹部１０４の隣の材料を介して組立体フレームまで構成されている。熱は、例えばＩＣ層１０２から伝導され得る。凹部１０４の幅は１．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり得る一方、タイル１００の全幅および全長は１０ｍｍ×１０ｍｍである。これらは例示的な手段にすぎず、他の手段を使用して凹部１０４を刻むことができることに留意されたい。
【００３６】
基板層１０３は、摺動電気接点１１７を備える。それらは、基板１０３の底部に構成されている。それらは、弾性強制電気接点を有する組立体フレームに接触する。その結果、タイル１００は、組立フレームの凹部に挿入されたときにスライドし得る。タイル１００は、±１００μｍの公差でスライドさせることができる。これにより、アレイ内のタイルの初期配置後であっても、アレイ内のタイル１００の非常に正確なさらなる位置決めが可能となる。摺動電気接点１１７は、長方形、正方形、平ら、半楕円形、半円形、楕円形または円形の形状を有する導電性表面とすることができる。例えば、それらはタイル１００の底部に溶接されてもよい。それらは摺動接点１１７に弾性的に押し込まれ得るベースパネルに接続される。ＩＣ層１０２の電子機器は基板層１０３を介して摺動電気接点１１７に接続される。
【００３７】
図２は、一実施形態によるタイル１００の概略図を示す。図２は、図１の実施形態と同様のタイルを示す。しかしながら、図２は、タイル１００の斜視図を示す。凹部１０４は、ｙ軸方向にタイル１００の長さに沿って延びるように示されている（図２には示されていない）。凹部１０４は、タイル１００の２つの対向する側部であって、これらの側部の最も低い角部に構成される。前面および後面は凹部を有さず、実質的に平坦である。図２は２つの対向する側部に構成される凹部１０４を示し、前面と後面が平らであるが、凹部１０４は、前面と後面も含めて、タイル１００の４つの側面すべてに構成することができる。
【００３８】
化合物半導体１０１、ＩＣ１０２および基板１０３が、タイル１００を構成する。１つのタイルは、画素アレイを有し、各画素は、検出器内のデジタル画像処理における化合物半導体上の信号パッドに対応する。検出器はタイル１００のアレイ（あるいはマトリックスとも呼ばれる）を有する。
【００３９】
図３は、一実施形態による組立体フレーム１０５上のタイル１００の配列の一部の概略図を示す。タイル１００は、組立フレーム１０５の凹部１０６に組み込まれる。凹部１０６は、ｙ軸方向に延在している。タイル１００は、それが凹部１０６内に挿入されているときでもスライドさせることができる。これは、ｘ軸および／またはｙ軸方向について可能である。一実施形態によれば、タイル１００は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の両方に±１００μｍだけスライドさせることができる。凹部１０６は、タイル１００が凹部１０６内に挿入されたときに凹部１０４が組立体フレーム１０５の表面上に静止するように、タイル１００の底部および凹部１０４を受けるように構成される。タイル１００は、凹部１０６の幅に応じてｘ軸方向および／またはｙ軸方向に凹部内で約１００μｍスライドさせることができる。凹部１０６は、タイル１００のＴ字形を収容するように構成される。
【００４０】
図４は、一実施形態による組立体フレーム１０５上のタイル１００の配列の概略図を示す。タイル１００の配列の一実施形態を図４に示す。アレイのタイル１００の数およびアレイの形状は変わり得ることに留意されたい。例えば、９つより多いまたは少ないタイル１００があってもよい。正方形は図２に示されているが、形状は長方形、楕円形または円形であってもよい。タイル１００間のギャップ１１９も図２に示されている。ギャップ１１９、すなわち、隣接するタイル１００間の距離は、妥当な精度で組み立てることができる。これにより、一定かつある程度のタイル間の距離が達成され得る。これは、デジタル画像を改善し、デジタル画像補正の必要性をより少なくし得る。
【００４１】
図５は、一実施形態による組立体フレーム１０５を示し、検出器組立工程の側断面図の概略図を示す。凹部１０６は、組立体フレーム１０５内に形成される。例えば、それらは、彫刻ツールによってフレーム１０５内に彫刻されてもよい。検出器製造プロセスは、フレーム１０５に凹部１０６を作ることによって開始することができる。
【００４２】
図６は、一実施形態による組立体フレーム１０５上のタイル１００を示し、検出器組立工程の側面断面図の概略図を示す。タイル１００はフレーム１０５上に組み立てられる。タイル１００の基部１０３はフレーム１０５の凹部１０６内に挿入される。タイル１００の断面Ｔ字形は、タイル１００の底部が凹部１０６に入り込み、肩部（タイル１００の凹部１０４）がフレーム１０５の上面に載るように凹部に嵌合する。挿入されると、タイル１００は、タイルアレイおよび任意の隣接するタイル１００に対してｘ軸方向およびｙ軸方向に正確に位置決めされ得る。その結果、タイルアレイ内のタイル１００間のギャップ１１９は、正確に管理、および適切に制御され得る。さらに、タイルの肩部は、それらがタイル１００からフレーム１０５に向かって効果的に熱を伝導するように、組立体アセンブリ１０５に熱的に結合されている。
【００４３】
図７は、一実施形態による、組立体フレーム１０５とその上に取り付けられたタイル１００とを有する相互接続プリント回路基板アセンブリＰＣＢＡ１０８を示し、検出器アセンブリプロセスの側断面図の概略図を示す。ＰＣＢＡ１０８は、フレーム１０５をより大きな組立体アセンブリに組み立てるより大きな組み立てプレートとして機能する。さらに、図７は、コネクタ１０７を示す。コネクタ１０７は、摺動電気接点１１７をタイル１００から組立体フレーム１０５に電気的に接続する。コネクタ１０７は、電気接点１１７と接触するように力を加えられてもよく、例えば、コネクタ１０７は、バネ付きＳＭＤコネクタである。結果として、コネクタ１０７は、タイル１００の底部と凹部１０６の底部との間の距離に小さな変動があっても、摺動電気接点１１７への接続を維持する。さらに、タイルがｘ軸およびｙ軸に沿ってスライドしても、コネクタ１０７はスライドコネクタ１１７と接触したままである。タイル１００が凹部１０６内に再配置されると、コネクタ１０７の端部が摺動電気接点１１７の表面上をスライドする。
【００４４】
図８は、一実施形態による組立体カバー１２０およびＰＣＢＡ１０８を示し、検出器組立工程の側面断面図の概略図を示す。組立体フレーム１０５の一端は、断熱絶縁フレーム１１０によって囲まれているバネ付勢されたポゴ針１０９を含む。他端は、針１０９なしでフレーム１１０を有する。針１０９は、ＰＣＢＡ１０８に取り付けられている。フレーム１１０は、組立体フレーム１０５とＰＣＢＡ１０８との間に構成される。フレーム１１０は、組立体フレーム１０５の端部とタイル１００とを熱的および電気的に絶縁するように構成される。図８は１つのみの針１０９を示しているが、複数、例えば３つの針があってもよいことに留意されたい。図８は、組立体カバー１２０を示している。カバー１２０は、端部に熱伝導性フレーム１１１を備えている。カバー１２０が組み立てられると、図９に示すように、熱伝導性フレーム１１１はＰＣＢＡ１０８に接続されてその上に取り付けられる。カバー１２０は、熱伝導性フィルム１１３を含む。フィルム１１３は、フレーム１１１の下に構成され、それと熱的に接続されている。フィルム１１３およびフレーム１１１は、タイル１００から発せられた熱をＰＣＢＡ１０８内に効果的に伝導する。熱伝導フィルム１１３上に導電フィルム１１２が配置される。導電フィルム１１２は、直接変換化合物半導体１０１およびポゴ針１０９に接続されてもよい。カバー１２０は、検出器を保護しかつ検出器の表面を覆う炭素繊維プレート１１４を含む。プレート１１４およびフィルム１１３、１１２は、Ｘ線放射に対して比較的小さい影響を及ぼしてもよく、その結果、例えば、炭素繊維プレート１１４は、０．５〜１．０ｍｍ（最大２ｍｍ）のスケールに最小化されてもよい。したがって、プレート１１４およびフィルム１１３、１１２の寸法および構成は、放射線がそれらを通過して半導体層１０１に入るように選択される。
【００４５】
図９は、一実施形態による完全な組立体２００を示し、検出器組立工程の側断面図の概略図を示す。カバー１２０は、ＰＣＢＡ１０８に組み付けられている。導電性フィルム１１２は、タイル１００および針１０９に接触している。さらに、サーマルフレーム１１１は、ＰＣＢＡ１０８およびフレーム１１０の側面に接触している。
【００４６】
図１０は、一実施形態による、タイル１００を受容するための凹部１０６を示すアセンブリフレーム１０５の上面図の概略図を示す。組立体フレーム１０５は、細長い凹部１０６を含む。図１０には３つの凹部１０６が示されているが、凹部の数はタイル配列に従って変化し得ることに留意されたい。各凹部１０６は平行である。凹部１０６は、互いに一定の距離を置いて配置されている。凹部１０６の底部は接続部１０７を含む（図１０には示されていない）。凹部１０６の幅は、基板層１０１の底部の幅よりわずかに大きい。凹部１０６の長さは、いくつかのタイル１００が同じ凹部１０６内に組み立てられるように適合するような長さである。凹部１０６の深さは、基板層１０３の底部が凹部１０６内に入り込み、凹部１０４が、組立体フレーム１０５の表面に接触するような深さである。
【００４７】
図１１は、一実施形態による、タイル１００をフレーム１０５に取り付けるための接着剤片１１５を示し、組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。接着剤片１１５は、フレーム１０５の表面上に適用される。片１１５は、細長く、フレーム１０５の表面上で凹部１０６のすぐ隣に配置されるように、凹部１０６の形状に適合する。凹部１０６において、片１１５は表面の全領域を満たすことができる。隣接する凹部１０６がない場合、片１１５は、２つの凹部１０６の間の片１１５の面積とほぼ同じ大きさの面積を満たすことができる。片１１５はまた、凹部１０６の両端を越えて延びることができる。一実施形態によれば、片１１５は接着テープで作られてもよい。別の実施形態によれば、接着テープの代わりに接着剤を使用するようにしてもよい。接着剤片１１５は、熱を伝導し、かつ／または電気を伝導することができる。一つのタイル１００に対する片１１５の接着力は、タイル１００が壊れたり破損したりすることなく、タイル１００をアレイおよび組立体フレーム１０５から取り外すことができるような大きさである。接着はタイル１００を組立体フレーム１０５にしっかりと取り付けるが、アレイ１００のうちの一つのタイル１００でさえも、タイル１００のいずれも破損または破損することなく取り外すことができる。 その結果、一つのタイル１００または少数のタイル１００が誤動作している場合に、タイル１００のアレイ全体を交換する必要がないので、アレイの保守は容易かつ費用対効果が高い。
【００４８】
図１２は、一実施形態による、凹部１０６上に組み立てられ接着剤片１１５によって取り付けられたタイル１００を示し、組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。タイル１００は、組立体フレーム１０５に一つずつ組み立てられてもよい。図１２は、デモンストレーション目的のみのために、一番上および最も右の角部に配置された第１のタイル１００の組立体を示す。ただし、それはアレイの別の場所に配置することもできる。
【００４９】
図１３は、一実施形態による、凹部１０６上に組み立てられ接着剤片１１５によって取り付けられたタイル１００のアレイを示し、組立体フレーム１０５の上面図の概略図を示す。ｙ軸方向の２つのタイル１００の間を除いて、凹部１０６は図１３には示されていない。アレイは３×３のタイル１００を有するが、他の種類の設計も同様に使用することができる。例えば、図１３に示すように、正方形ではなく、長方形、楕円形または円形のアレイ形状をタイル１００で作ることができる。
【００５０】
図１４は、一実施形態によるタイル１００のアレイを有する検出器２００の断面の概略図を示す。Ｘ線放射１１８は放射源（図１４には図示せず）から放出される。Ｘ線放射１１８によって検出され検査される対象物３００は、放射源と検出器２００との間に示されている。検出器２００は、検出器２００の断面に，例えばＸ軸方向に９個のタイル１００−１００＿８を有するアレイを含む。
【００５１】
図１４は、Ｔ字形断面を有するタイル１００を含む検出装置２００を示す。タイル１００は、組立体フレーム１０５の凹部１０６内に摺動自在に組み立てられる。組立体フレーム１０５は、実施形態に従ってタイル１００をフレーム１０５に取り付けるための接着剤片１１５を有する。検出装置２００は、これらの実施形態のいずれかに記載されているようにタイル１００を含む、物体３００を検出するための撮像システムの一部であり得る。このシステムは、例えば医療用画像処理、セキュリティイ用画像処理、および／または工業用画像処理に適用することができる。
【００５２】
本明細書に記載の任意の範囲または装置の値は、求める効果を失うことなく拡張または変更することができる。また、明示的に認められていない限り、任意の実施形態を他の実施形態と組み合わせることができる。
【００５３】
主題は構造的特徴および／または行為に特有の言語で説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に定義された主題は必ずしも上記の特定の特徴または行為に限定されないことを理解されたい。そうではなく、上記の特定の特徴および行為は、特許請求の範囲を実施する例として開示されており、他の同等の特徴および行為は、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【００５４】
一実施形態によれば、装置は、Ｘ線光子を電流に変換するように構成された直接変換化合物半導体層と、直接変換化合物半導体層の隣、例えば、直下に位置し、電流を受け取り、電流を処理するように構成された集積回路からなるＩＣ層と、前記ＩＣ層の隣、例えば、直下に位置し、前記ＩＣ層から放出された熱を伝導するように構成された基板層と、を備え、前記基板層は、前記基板の断面の角部に窪み部を含み、前記基板層は、前記角部間に摺動電気接点をさらに含み、前記摺動電気接点は前記基板層を介して前記ＩＣ層に接続され、処理された電流を受け取ることを特徴とする。
【００５５】
上記に代えて又は上記に加えて、前記窪み部は、前記基板の前記断面の最も低い角部に形成されている。上記に代えて又は上記に加えて、前記窪み部は、前記直接変換化合物半導体層、前記ＩＣ層および前記基板層を備える前記装置の断面に対してＴ字形を形成するように構成される。上記に代えて又は上記に加えて、前記窪み部の隣の前記基板層の材料は、熱伝導性材料を含む。上記に代えて又は上記に加えて、組立体フレームをさらに含み、前記組立体フレームは複数の凹部を含み、各前記凹部は、前記凹部と同じレベルにある前記基板層の最下部と、前記基板の上部とを受けるように構成され、前記基板の上部は、前記凹部の上方にあり、前記組立体フレームの表面に載っている。上記に代えて又は上記に加えて、前記組立体フレームは、前記凹部の底部に弾性力負荷電気接続部をさらに含み、前記弾性力負荷電気接続部は、前記基板の最下部が前記組立体フレームの前記凹部に進入し、前記基板の上部が前記組立体フレームの表面に載ったときに前記摺動電気接点と接触するように構成される。上記に代えて又は上記に加えて、前記基板層の前記摺動電気接点と前記弾性力負荷電気接続との間の接触は、前記装置がｘ軸方向およびｙ軸方向に摺動されるときに維持され得る。上記に代えて又は上記に加えて、前記組立体フレームは、前記凹部の隣の前記組立体フレームの上面に細長い接着剤片をさらに含む。上記に代えて又は上記に加えて、前記接着剤片上にある前記基板層の前記凹部の表面は前記接着剤片に接着する。上記に代えて又は上記に加えて、前記接着剤片の接着力が低く、その結果、前記基板層が、いかなる前記基板層および前記組立体フレームが破損することなく取り外され得る。上記に代えて又は上記に加えて、前記直接変換化合物半導体層が、テルル化カドミウムまたはテルル化亜鉛カドミウムを含む。
【００５６】
一実施形態によれば、装置はタイルを含む。上記に代えて又は上記に加えて、タイルは、少なくとも１つの隣接するタイルに対してタイルを位置決めするようにスライドさせることができる。
【００５７】
一実施形態によれば、検出器は上記のタイルのアレイを含む。別の実施形態によれば、撮像システムは、Ｘ線源と上記の検出器とを含む。
【００５８】
上記の利益および利点は一実施形態に関連してもよく、またはいくつかの実施形態に関連してもよいことが理解されよう。実施形態は、記載された問題のいずれかまたはすべてを解決するもの、または記載された利益および利点のいずれかまたはすべてを有するものに限定されない。さらに、「１つの」項目への言及はそれらの項目のうちの１つ以上を指すことが理解されるであろう。
【００５９】
本明細書に記載の方法のステップは、任意の適切な順序で、または適切な場合には同時に実行することができる。さらに、個々のブロックは、本明細書に記載されている主題の精神および範囲から逸脱することなく、任意の方法から削除することができる。上記の例のいずれかの態様を、記載した他の例のいずれかの態様と組み合わせて、求める効果を失うことなくさらなる例を形成することができる。
【００６０】
用語「含む」は、本明細書では、識別された方法、ブロックまたは要素を含むことを意味するが、そのようなブロックまたは要素は排他的リストを含まず、方法または装置は追加のブロックまたは要素を含み得る。
【００６１】
上記の説明は例としてのみ与えられたものであり、当業者によって様々な修正がなされ得ることが理解されるであろう。上記の仕様、例およびデータは、例示的な実施形態の構造および使用の完全な説明を提供する。様々な実施形態をある程度の特殊性を用いて、または１つまたは複数の個々の実施形態を参照しながら上記で説明してきたが、当業者は、本明細書の精神または範囲から逸脱することなく開示された実施形態に多数の変更を加えることができる。
【国際調査報告】
2020506375.tif 000017
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