(57)【要約】ある実施形態において、方法は、２つの表面を備え、各表面がはんだ材料を表面上に備える、読み出し集積回路ＩＣの第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いてはんだ材料を照射するステップと、はんだ材料を備える読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ材料を照射するステップと、を含む。他の実施形態では、高周波放射検出器およびイメージング装置が考察される。【選択図】図３、図４
2020508560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの表面を備え、各表面がはんだ材料を前記表面上に備える、読み出し集積回路（ＩＣ）の第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、
前記読み出しＩＣ上の前記はんだ材料が溶融して前記読み出しＩＣと前記直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いて前記はんだ材料を照射するステップと、
はんだ材料を備える前記読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、
前記読み出しＩＣ上の前記はんだ材料が溶融して前記読み出しＩＣを前記基板と電気的に接続するように、前記赤外レーザを用いて前記第２の表面の前記はんだ材料を照射するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記直接変換型化合物半導体センサを通過する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの前記放射は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記基板を通過する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記読み出しＩＣを通過する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基板は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの前記放射は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記基板を通過する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記赤外レーザの波長は、前記直接変換型化合物半導体センサが前記赤外レーザに対して実質的に透明であるように選ばれる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記はんだ材料は、前記読み出しＩＣの前記２つの表面上に噴射によって構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って接合により構成され、前記接合は、前記直接変換型化合物半導体センサの前記底面上に構成された電気的接続点が前記読み出しＩＣの前記はんだ材料と合うように、前記読み出しＩＣを覆って前記直接変換型化合物半導体センサを配置するステップと、前記直接変換型化合物半導体センサ上に物理的力を加えるステップとを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記直接変換型化合物半導体センサ上に加えられる前記物理的力は、読み出しＩＣの前記表面に実質的に垂直に０〜１００ニュートンの範囲内にある、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記直接変換型化合物半導体センサは、テルル化カドミウムまたはテルル化カドミウム亜鉛を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
はんだ合金は、１５０℃より高い融点を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法を行うことが必要とされるコンピュータ制御ハードウェア上でコンピュータプログラムが実行されるときに、前記方法を行うように構成されたプログラムコードを備える、コンピュータプログラム。
【請求項１３】
直接変換型化合物半導体センサと、第１の表面および第２の表面を備え、前記第１の表面は、その上に構成されたはんだ合金を有し、前記第２の表面は、はんだ合金を備える、読み出し集積回路（ＩＣ）と、グリッドアレイを有する基板と、を備える高周波放射検出器であって、
前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って前記直接変換型化合物半導体センサを構成することと、
前記読み出しＩＣ上に構成された前記はんだ合金が溶融して前記読み出しＩＣと前記直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いて前記第１の表面の前記はんだ合金を照射することと、
前記読み出しＩＣの前記第２の表面を覆って前記基板を構成することと、
前記読み出しＩＣ上に構成された前記はんだ合金が溶融して前記読み出しＩＣを前記基板と電気的に接続するように、前記赤外レーザを用いて前記第２の表面の前記はんだ合金を照射することと、
によって組み立てられる、高周波放射検出器。
【請求項１４】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上の前記はんだ合金に到達する前に前記直接変換型化合物半導体センサを通過し、または
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上のはんだバンプに到達する前に前記読み出しＩＣを通過する、
請求項１２に記載の高周波放射検出器。
【請求項１５】
放射源、検出器アレイおよび画像プロセッサを備えるイメージング装置であって、前記検出器アレイは、グリッド状に配置された請求項１３に記載の検出器を備える、イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［背景技術］
高周波放射検出器は、多くの用途を有する。それらは、例えば、Ｘ線検出などの高エネルギー放射および放射性物質からの放射に用いられてよい。Ｘ線検出器は、医療ならびにセキュリティ用途に用いられ、一方で放射線検出器（ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ  ｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、安全性および軍事用途に用いられる。シンチレータ、気体放電検出器、および直接変換検出器とも呼ばれる固体検出器のような異なるタイプの検出器がある。固体検出器は、例えば、気体放電に基づく検出器では可能でありえない使い易さ、より長いライフサイクル、より小型、より高い分解能および感度、ならびに可動性を提供しうるので、固体検出器を有することが有利である。しかしながら、固体検出器は、組み立てが難しいことがある。よく用いられる半導体、例えば、シリコンおよびゲルマニウムは、高周波放射検出器として用いられるときに、冷却機構が動作可能である必要がある。テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ：Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）およびテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ：Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）のような直接変換型化合物半導体材料を備える高周波検出器は、室温で動作可能でありうる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
この概要は、詳細な記載において以下にさらに記載される概念の抜粋を簡略化された形で紹介するために提供される。この概要は、請求項の主題の主要な特徴または必須の特徴を特定することも、請求項の主題の範囲を限定するために用いられることも意図されていない。
【０００３】
直接変換型化合物半導体検出器のレーザアシストはんだ接合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って達成される。従属請求項ではいくつかの実施形態が記載される。ある実施形態において、方法は、２つの表面を備え、各表面がはんだ材料をその表面上に備える、読み出し集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）の第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いてはんだ材料を照射するステップと、はんだ材料を備える読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ材料を照射するステップとを含む。
【０００４】
他の実施形態では、高周波放射検出器およびイメージング装置が考察される。
【０００５】
添付図面と関連して考慮される以下の詳細な記載を参照することで付随する特徴がより良く理解されるにつれて、それらの特徴の多くがさらに容易に認識されるであろう。
【０００６】
添付図面を踏まえながら読めば、以下の詳細な記載から本記載をより良く理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ある実施形態による直接変換型化合物半導体センサ、集積回路および基板をはんだ付けする方法の概略フローチャートを示す。
【図２】ある実施形態による個別の直接変換型化合物半導体検出器の構成要素の概略図を示す。
【図３】ある実施形態による直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣを構成するステップの概略図を示す。
【図４】ある実施形態による直接変換型化合物半導体検出器の基板を構成するステップの概略図を示す。
【図５】別の実施形態による直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣを構成するステップの概略図を示す。
【図６】ある実施形態による読み出しＩＣ上にはんだボールを構成するステップの概略図を示す。
【図７】ある実施形態による直接変換型化合物半導体検出器の基板を構成するステップの概略図を示す。
【図８】いくつかの実施形態にしたがって組み立てられた完全な直接変換型化合物半導体検出器の一部の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付図面における同様の部分を指定するために同様の参照番号が用いられる。
【０００９】
添付図面に関連して以下に提供される詳細な記載は、実施形態を記載するものであり、実施形態が構築され、または利用されてよい唯一の形態を表すことは意図されない。しかしながら、異なる実施形態によって同じかまたは同等の機能および構造が達成されてもよい。
【００１０】
ある実施形態によれば、接合プロセスは、赤外線、ＩＲ、レーザを有する接合ツールを用いて行われる。ＩＲレーザの放射は、検出器アセンブリの上部または底部から放出される。検出器アセンブリは、直接変換型化合物半導体センサ、読み出しＩＣおよび基板などの部品を備える。短いパルスレーザビームがアセンブリの部品間のはんだ合金接合部を、例えば、１秒未満で加熱し、リフローしてよい。直接変換型化合物半導体材料は、典型的に、ＩＲ波長に対して実質的に透明であり、それによって、ＩＲレーザ加熱が用いられたときに材料への低熱負荷を可能にする低い吸収を有する。ＩＲレーザは、主にはんだ合金材料を検出器の部品間で非常に局所的に、かつ非常に短時間加熱し、それによって、直接変換型化合物半導体材料への、および検知器の残りの部分への熱負荷を低減する。熱負荷は、典型的なマスリフローまたは熱圧着プロセスと比較して著しく低減されてよい。この実施形態は、はんだ材料として、電子産業の標準的な高温はんだ合金、例えば、ＳＡＣ合金を用いる可能性を与え、これらのはんだ合金は、以下のような利益を有する：完全に自動化された装置の利用可能性、微細ピッチについても市販されている標準的な金属合金球、標準的な装置および金属合金は、費用対効果がよい。例えば、いくつかの実施形態において、はんだ材料は、１５０℃より高い融点を有してよい。これは、はんだ材料規格の鉛フリーはんだまたは共晶ＳｎＰｂはんだを含んでよい。
【００１１】
本明細書ではＸ線を検出するための直接変換型化合物半導体検出器に関してこれらの実施形態が実施されることが記載され、図示されるが、これは、高周波放射検出器の例に過ぎず、限定ではない。当業者には当然のことであるが、本実施形態は、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）またはテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）に基づく様々なタイプの直接変換型化合物半導体センサを備える、様々な異なるタイプの高周波放射検出器における用途に、例えば、ガンマ線の検出に、Ｘ線に、Ｘ線断層撮影に、セキュリティＸ線スキャナなどに適する。
【００１２】
本明細書に記載されるタイルの製造のオペレーションは、任意の適切な順序で、または必要に応じて同時に実施されてよい。例えば、直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣは、最初にＩＲレーザにより接合されてよい。代わりに、プロセスは、読み出しＩＣおよび基板をＩＲレーザにより接合することによって開始してよい。さらに、ＩＲレーザは、下もしくは直ぐ下から、例えば、上方からまたは下方から製造されるアセンブリへ放出されてよく、あるいは、アセンブリが典型的な水平位置ではなく垂直に置かれたケースでは、横向きに放出されてよい。
【００１３】
図１は、ある実施形態による、直接変換型化合物半導体検出器を組み立てる方法の概略フローチャートを示す。方法は、ステップ２０、２１、２２および２３を含む。
【００１４】
ステップ２０では、直接変換型化合物半導体センサ（化合物半導体センサ）が読み出し集積回路（ＩＣ）を覆って構成される。直接変換型化合物半導体センサは、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）またはテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）のような直接変換型化合物半導体から作られ、このセンサは、上面および底面を備える。直接変換型化合物半導体センサは、その上面に入射したＸ線のような高周波放射を、導電点、例えば、その底面上のパッドを介して、送信可能な電気信号へ直接に変換するように構成される。読み出し集積回路（ＩＣ）は、２つの表面、上面および底面を有する。ある実施形態によれば、読み出しＩＣは、ハードウェアロジックコンポーネント、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ：Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ  ｓｙｓｔｅｍ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）などであってよい。読み出しＩＣの上面は、はんだ材料がその上に配列されてよい電気的接続点を有する。はんだ材料のピッチは、そのように配列され、その下にある接続点は、直接変換型化合物半導体センサの底面上の導電性パッドのピッチと合わされる。直接変換型化合物半導体センサの配置は、直接変換型化合物半導体センサの底面上の導電性パッドが読み出しＩＣ上の対応するはんだ材料と接触するように行われる。直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣは、物理的力の適用によって接合されてよい。しかしながら、いくつかの実施形態についてはこれが必要ではないことがある。加えられる物理的力は、はんだ材料を直接変換型化合物半導体センサの底面上の導電性パッドと、少なくとも一時的に、接合するのに十分大きい。読み出しＩＣは、直接変換型化合物半導体センサからの電気信号を、例えば、平面座標系中の信号の位置を含む情報を加えて、デジタル形式へ変換するために必要な回路構成を有する。さらに、読み出しＩＣは、電気的接続点をその底面上に有し、デジタル化信号およびそれらについての情報は、電気的接続点を通じて別の回路構成と通信されてよい。これらの電気的接続は、上面から底面へのシリコンスルービアを介して読み出しＩＣの回路構成と接続されてよい。ある実施形態によれば、ステップ１の前またはステップ２の後のいずれかに、読み出しＩＣの底部の接続点上にはんだボールが構成されてよい。
【００１５】
ステップ２１は、赤外（ＩＲ：Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ）レーザを用いて直接変換型化合物半導体センサと読み出しＩＣとの間のはんだ材料を短時間照射するステップを含む。ＩＲレーザの波長は、直接変換型化合物半導体センサおよび／または読み出しＩＣがそれに対して透明であるように選ばれる。ＩＲレーザがターンオンされる継続時間は、直接変換型化合物半導体センサと読み出しＩＣとの間のはんだの融点に依存する。レーザは、はんだ材料を加熱して溶融させるのに十分な時間にわたってはんだ材料を照射し、はんだ材料が冷却し、凝固した後に、直接変換型化合物半導体センサの底面上の接続パッドと読み出しＩＣの上面上の接続パッドとの間に電気的接続を形成する。
【００１６】
ある実施形態によれば、ＩＲレーザは、ＩＲがはんだ材料を照射する前に読み出しＩＣを通過するように読み出しＩＣの底部からはんだ材料に当てられてもよい。
【００１７】
別の実施形態によれば、ＩＲレーザは、ＩＲがはんだ材料を照射する前に直接変換型化合物半導体センサを通過するように直接変換型化合物半導体センサの上面からはんだ材料に当てられてもよい。
【００１８】
ステップ２２は、読み出しＩＣの底面上のはんだボールに対応する電気的接続パッドを読み出しＩＣの底側に有し、それらのパッドをはんだボールに合わせた基板材料を構成するステップを含む。基板は、例えば、画像形成のために、読み出しＩＣから処理回路構成へ接続して、デジタル信号を送信するために必要な回路構成および配線を含んでよい。この構成は、基板とステップ２１において形成されたセンサおよび読み出しＩＣとを、物理的力によって、接合するステップをさらに含んでよい。
【００１９】
ステップ２３は、読み出しＩＣの底面上の接続パッドと基板材料上の接続パッドとの間に電気的接続を形成するために、はんだ材料を溶融させるのに十分な継続時間にわたって、ＩＲレーザを用いて読み出しＩＣと基板との間のはんだボールを照射するステップを含んでよい。
【００２０】
ある実施形態によれば、ＩＲレーザは、例えば、基板材料を最初に通過して、読み出しＩＣと基板材料との間のはんだ材料を照射するように構成されてよく、ＩＲレーザは、基板材料の底面に対向して置かれてよい。
【００２１】
別の実施形態によれば、ＩＲレーザは、例えば、はんだ材料に到達する前に読み出しＩＣを通過して、読み出しＩＣと基板材料との間のはんだ材料を照射するように構成されてよく、ＩＲレーザは、直接変換型化合物半導体センサの上面に対向して置かれてよい。
【００２２】
さらに別の実施形態によれば、直接変換型化合物半導体センサおよび基板材料の読み出しＩＣとの構成、接合、およびＩＲ放射を用いた照射の順序は、ＩＲ放射を照射する方向とともに変化してよい。
【００２３】
ある実施形態によれば、はんだ合金などのはんだ材料は、ＩＲレーザによりプリセット温度に加熱されてよい。
【００２４】
温度がモニタされて、速いフィードバックループによってＩＲレーザにより迅速に調節されてよい。
【００２５】
図２は、ある実施形態による、個別の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００の構成要素を示す。個別の直接変換型化合物半導体センサは、直接変換型化合物半導体センサ１０１、読み出しＩＣ１０５および基板材料１１１を備える。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、入射した高周波放射に起因して生成された電気信号を送信するために、例えば、導電性パッド（図２には示されない）の形態の、電気的接続点をその底面上に備える。読み出しＩＣ１０５は、２つの表面を備え、上面は、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面と接合部で接続するように構成され、読み出しＩＣ１０５の底面は、基板材料１１１と接合部で接続するように構成される。読み出しＩＣ１０５は、その上面上に構成された、例えば、微細ピッチのはんだ球の形態の、はんだ材料１０３を備える。これらのはんだ材料１０３は、直接変換型化合物半導体センサ１０１からの電気信号を受信するように構成された、読み出しＩＣ１０５の電気的接続点の上に置かれる。読み出しＩＣ１０５は、直接変換型化合物半導体センサ１０１からの電気信号を、追加の情報、例えば、Ｘ−Ｙ座標面内の信号の位置を含んでよい、デジタル化された形式に変換するように構成された回路構成を備える。読み出しＩＣ１０５の底面は、デジタル化信号をさらなる処理のために基板層１１１へ送信するように構成された電気的接続点を備える。読み出しＩＣ１０５の底面は、再配分層を備えてよく、電気的接続点は、シリコンスルービアおよび導電性金属層によって読み出し層における回路構成へ接続される。読み出しＩＣ１０５の底部の電気的接続点上には、ボールグリッドアレイ１０７を備えるはんだ材料が構成されてよい。基板材料１１１のその表面上の電気的接続点が読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点に対応する。これらの接続点は、読み出しＩＣ１０５から受信されたデジタル化信号をさらなる処理のために転送する、配線および回路構成へ接続された電気パッド１０９を備えてよい。
【００２６】
ある実施形態によれば、ボールグリッドアレイ１０７のはんだ材料は、読み出しＩＣ１０５の底側ではなく、基板材料１１１上の対応する電気的接続点１０９上に構成されてもよい。
【００２７】
ある実施形態によれば、読み出しＩＣ１０５の上面および底面上、または基板材料１０９の上面上のはんだ材料１０３、１０７は、はんだ噴射（ｓｏｌｄｅｒ  ｊｅｔｔｉｎｇ）を用いて構成されてよい。例えば、センサ１０１に対向する読み出しＩＣ１０５上におよそ１２１片のはんだバンプがあってよい。
【００２８】
図３は、ある実施形態による、読み出しＩＣ１０５を覆って直接変換型化合物半導体センサ１０１を構成し、これら２つの間に電気的接続を作製するためにはんだをリフローするステップの概略図を示す。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、入射した高周波によって生成されて、このセンサによって検出された電気信号を送信するように構成された、例えば、導電性パッドの形態の、電気的接続部位をその底面上に備える。読み出しＩＣ１０５は、これらの信号をその上面上の電気的接続点を介して受信し、それらをデジタル化して、次に、その底面上の電気的接続点を介して転送するように構成される。はんだ材料１０３は、読み出しＩＣ１０５上の電気的接続点に対応する、読み出しＩＣ１０５の上面上に構成され、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面上の電気的接続点へ接続可能であってよい。はんだ材料１０７は、同様に、読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点に対応する、読み出しＩＣ１０５の底面上に構成されてよい。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、電気的接続点とはんだ材料１０３とが合うように読み出しＩＣ１０５の上に置かれる。次に、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５に互いに対して加えられる物理的力を用いて、センサが接合されてよい。加えられる力は、それが直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５中に応力を誘起せず、または損傷を生じないように、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５の物理的特性を考慮して選ばれてよい。加えられる力は、さらに、はんだ材料１０３と直接変換型化合物半導体センサ１０１とが一時的に物理的に接着するように選ばれてよい。直接変換型化合物半導体センサ１０１および／または読み出しＩＣ１０５がそれに対して実質的に透明であるような周波数をもつＩＲレーザ１１３が、次に、はんだ材料１０３を照射するように構成される。ＩＲレーザ放射１１３を用いた照射は、はんだ材料１０３を溶融させてリフローするためには十分に長いが、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５に熱損傷を生じさせないよう十分に短いように時間を調節される。はんだ材料１０３のリフローは、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面上の電気的接続点と読み出しＩＣ１０５の上面上の電気的接続点との間に電気的接続を形成する。
【００２９】
ある実施形態によれば、ＩＲ放射１１３は、直接変換型化合物半導体センサ１０１に入射してよく、はんだ材料１０３を照射するために直接変換型化合物半導体センサ１０１中を走行してよい。かかる実施形態では、ＩＲレーザ（図３に示されない）は、直接変換型化合物半導体センサ１０１に垂直に、それに対向して構成されてよい。
【００３０】
ある実施形態によれば、ＩＲ放射１１３は、読み出しＩＣ１０５に入射してよく、はんだ材料１０３を照射するために読み出しＩＣ１０５中を走行してよい。かかる実施形態では、ＩＲレーザ（図３に示されない）は、読み出しＩＣ１０５に垂直に、それに対向して構成されてよい。
【００３１】
ある実施形態によれば、はんだ材料１０３または１０７は、噴射プロセスによって読み出しＩＣ１０５上に構成されてよく、はんだ噴射装置は、はんだまたははんだペーストを離散的流れでディスペンスすることなどによって、個々のはんだバンプ、ドット、ストリップラインまたはボールを対応する電気的接続点上に配置する。ある実施形態によれば、噴射装置は、はんだをリフローするためにＩＲレーザを用いてよい。
【００３２】
図４は、ある実施形態による、基板材料１１１上に、図３の実施形態にしたがって組み立てられた直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５を備えるアセンブリ１００を構成する概略図を示す。基板材料１１１は、読み出しＩＣ１０５の出力を取得して、例えば、さらなる処理のためにそれを転送するように構成された電気的接続部位を有する。図３の実施形態において組み立てられた直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５を備えるアセンブリ１０２は、読み出しＩＣ１０５の底面上に構成されたはんだ材料１０７のボール、ストリップラインまたは塊が、基板材料１１１上の対応する電気的接続点の上方に置かれるように、基板材料１１１を覆って配置されてよい。アセンブリ１０２および基板材料１１１は、例えば、アセンブリ１０２および基板材料を固定するために適切な物理的力を用いることによって接合されてよい。ＩＲレーザからのＩＲレーザ放射は、次に、読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点と基板材料１１１の上面上の電気的接続点との間に電気的接続を形成するようにはんだ材料１１１をリフローするためにそれを照射する。
【００３３】
ある実施形態によれば、はんだ材料１０７は、読み出しＩＣ１０５ではなく、基板材料１１１上に構成されてよい。
【００３４】
いくつかの実施形態によれば、基板材料１１１は、ＩＲレーザ放射１１３に対して実質的に透明であってよく、ＩＲレーザは、基板材料１１１を通過した後にはんだ材料１１３を照射してよい。他の実施形態によれば、ＩＲレーザ放射１１３は、はんだ材料１１１を照射する前に直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５を通過してよい。
【００３５】
図５、図６および図７は、別の実施形態による、直接変換型化合物半導体検出器１００のアセンブリのステップを示す。直接変換型化合物半導体検出器１００は、基板材料１１１を覆って構成された、読み出しＩＣ１０５を覆って構成された直接変換型化合物半導体センサ１０１を備える。
【００３６】
図５を参照すると、読み出しＩＣ１０５の上面を覆って直接変換型化合物半導体センサ１０１が構成される。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、入射した高周波に対応し、このセンサによって検出された、電気信号を送信するための電気的接続点をその底側に有する。読み出しＩＣ１０５は、直接変換型化合物半導体センサ１０１からの電気信号を受信するように構成されたその上面上の電気的接続点、受信された電気信号をデジタル化するための回路構成、およびデジタル化信号を送信するためのその底面上の電気的接続部位を備える。読み出しＩＣ１０５の上面上には、例えば、塊、球、ストリップラインまたはボールのような、はんだ材料１０３が、例えば、噴射によって、電気的接続点の上方に構成されてよい。ＩＲレーザ（図５、図６、および図７には示されない）からのＩＲ放射１１３は、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面上の電気的接続点と読み出しＩＣ１０５の上面との間に電気的接続が形成されるようにはんだ材料１０３をリフローするためにそれを照射する。ＩＲレーザの周波数は、読み出しＩＣ１０５がそれに対して実質的に透明であるように選ばれる。ＩＲ放射１１３による照射の継続時間は、はんだ材料１０３がリフローされるが、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５が熱的に損傷されないように選ばれる。
【００３７】
図６を参照すると、図５の実施形態において組み立てられたアセンブリは、読み出しＩＣ１１５の底面が上にあるように反転されてもよい。噴射装置１１５は、そのときには、はんだ材料１０３、例えば、はんだペーストまたは溶融はんだを読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点上に堆積する。
【００３８】
図７を参照すると、読み出しＩＣからのデジタル化信号を受信するためにその上面上に電気的接続点を備える基板材料１１１は、その電気的接続点が、読み出しＩＣ上のはんだ材料１０７の対応するボール、ストリップライン、もしくは塊または球と合うように、図５および図６の実施形態において組み立てられたアセンブリ１０２の上に構成される。ＩＲレーザからのＩＲ放射１１３は、次に、はんだ材料１０７をリフローして、基板材料１１１の上面上の電気的接続点と読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点との間に電気的接続を形成するために、はんだ材料１０７を照射する。
【００３９】
図８は、図１〜図８の実施形態において組み立てられるような完全な個別の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００の一部の断面図を示す。個別の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００は、直接変換型化合物半導体センサ１０１、読み出しＩＣ１０５、基板材料１１１、はんだ材料１０３、１０７およびシリコンスルービア１１７、配分のための導電金属層１２１、ならびに直接変換型化合物半導体センサ１０１、読み出しＩＣ１０５および基板材料１１１の電気的接続点の上方の導電性パッド１１９を備える。
【００４０】
図８を参照すると、直接変換型化合物半導体センサ１０１は、読み出しＩＣ１０５を覆って構成され、読み出しＩＣ１０５は、基板材料１１１を覆って形成される。直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面、読み出しＩＣ１０５の上面および底面、ならびに基板材料１１１の上面上の電気的接続点は、導電性パッド１１９を備える。直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面と読み出しＩＣ１０５の上面との間の対応する導電性パッドは、ＩＲ放射１１３によってリフローされた微細ピッチはんだを介して互いに接続される。読み出しＩＣ１０５は、直接変換型化合物半導体センサ１０１から受信された電気信号をデジタル化するための回路構成を備える。この回路構成は、シリコンスルービア１１７によって読み出しＩＣ１０５の底面へ接続される。読み出しＩＣの底面上では、接続が、例えば、導電材料の層１２１によって読み出しＩＣ１０５の底部の接続パッド１１９へ再配分される。読み出しＩＣの底部の導電性パッド１１９は、はんだ材料１０７によって基板材料の上面上の対応する導電性パッドへ電気的に接続される。はんだ材料１０７は、ボールグリッドアレイの形態であってよい。
【００４１】
いくつかの実施形態において、はんだ材料１０３および１０７は、１５０℃より高い融点を有してよい。これは、はんだ材料規格の鉛フリーはんだまたは共晶ＳｎＰｂはんだを含んでよい。
【００４２】
ある実施形態によれば、検出器アレイを形成するために、複数の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００がグリッド状に配置されてよい。イメージング装置は、かかる検出器アレイ、高周波放射源、例えば、Ｘ線源、および画像処理手段、例えば、画像プロセッサを備えてよい。画像プロセッサは、特化された画像処理ソフトウェアを動作させる標準的なコンピュータもしくは特定用途向けハードウェアまたはこれら２つの混合を備えてよい。かかるイメージング装置は、例えば、生きている生体組織または手荷物のような非生物アイテムのＸ線画像を得るために用いられてよい。
【００４３】
本明細書に記載される方法および機能は、必要な製造設備、例えば、ロボットアームを制御するように構成されたプログラムがコンピュータ上で作動されるときに、実体的記憶媒体上の機械可読形式の、例えば、本明細書に記載されるいずれかの方法のすべての機能およびステップを行うようになっているコンピュータプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム形式のソフトウェアによって行われてよく、コンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体上に具現化されてよい。実体的記憶媒体の例は、ディスク、サムドライブ、メモリなどのコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータ記憶デバイスを含む。ソフトウェアは、方法ステップが任意の適切な順序で、または同時に実施されてよいように、パラレルプロセッサまたはシリアルプロセッサ上の実行に適することができる。
【００４４】
これは、ソフトウェアが価値を有し、個別に取引可能な商品でありうることを確認する。所望の機能を実施するために、「ダム（ｄｕｍｂ）」または標準的なハードウェア上で動作し、またはそれらを制御するソフトウェアを包含することが意図される。同様に意図されるのは、シリコンチップを設計するため、または汎用プログラマブルチップを構成するために用いられる、ＨＤＬ（ハードウェア記述言語：ｈａｒｄｗａｒｅ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｌａｎｇｕａｇｅ）ソフトウェアなどの、ハードウェアの構成を「記述」または定義するソフトウェアを、所望の機能を実行するために包含することである。
【００４５】
当業者には、プログラム命令を記憶するために利用される記憶デバイスをあるネットワークにわたって分散させることができることが明らかであろう。たとえば、リモートコンピュータは、記載されるプロセス例の一部またはすべてをソフトウェアとして記憶してよい。ローカルまたは端末コンピュータは、リモートコンピュータにアクセスして、プログラムを動作させるためのソフトウェアの一部またはすべてをダウンロードしてよい。代わりに、ローカルコンピュータは、ソフトウェアのピースを必要に応じてダウンロードし、またはいくつかのソフトウェア命令をローカル端末で、いくつかをリモートコンピュータ（またはコンピュータネットワーク）で実行してもよい。代わりに、または加えて、本明細書に記載される機能を、少なくとも部分的に、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって行うことができる。例えば、限定なしに、用いることができるハードウェアロジックコンポーネントの例示的なタイプは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）などを含む。
【００４６】
本明細書に与えられるいずれの範囲またはデバイス値も、追究される効果を喪失することなく、拡張または変更されてよい。さらに、明示的に却下されない限り、いずれの実施形態も別の実施形態と組み合わされてよい。
【００４７】
本主題が、構造的特徴および／または動作に固有の言葉で記載されたが、理解されるべきは、添付の請求項において定義される主題は、上記の固有の特徴または動作には必ずしも限定されないことである。むしろ、上記の固有の特徴および動作が請求項を実施する実施形態として開示され、他の同等の特徴および動作は、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【００４８】
ある実施形態によれば、方法は、２つの表面を備え、各表面がはんだ材料を表面上に備える、読み出し集積回路（ＩＣ）の第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いてはんだ材料を照射するステップと、はんだ材料を備える読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ材料を照射するステップとを含む。
【００４９】
上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだ材料に到達する前に直接変換型化合物半導体センサを通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、基板が読み出しＩＣの第２の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第２の表面上のはんだ材料に到達する前に基板を通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだ材料に到達する前に読み出しＩＣを通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、基板が読み出しＩＣの第２の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第２の表面上のはんだ材料に到達する前に基板を通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、赤外レーザの波長は、直接変換型化合物半導体センサが赤外レーザに対して実質的に透明であるように選ばれる。上記の代わりにまたはそれに加えて、はんだ材料は、読み出しＩＣの２つの表面上に噴射によって構成される。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って接合により構成され、接合は、直接変換型化合物半導体センサの底面上に構成された電気的接続点が読み出しＩＣのはんだ材料と合うように、直接変換型化合物半導体センサを読み出しＩＣを覆って配置するステップと、直接変換型化合物半導体センサ上に物理的力を加えるステップとを含む。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサ上に加えられる物理的力は、読み出しＩＣの表面に実質的に垂直に０〜１００ニュートンの範囲内にある。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサは、テルル化カドミウムまたはテルル化カドミウム亜鉛を備える。上記の代わりにまたはそれに加えて、はんだ合金は、１５０℃より高い融点を有する。
【００５０】
ある実施形態によれば、コンピュータプログラムは、方法を行うことが必要とされるコンピュータ制御ハードウェア上でコンピュータプログラムが実行されるときに、上記による方法を行うように構成されたプログラムコードを備える。
【００５１】
ある実施形態によれば、高周波放射検出器は、直接変換型化合物半導体センサと、第１の表面および第２の表面を備え、第１の表面は、その上に構成されたはんだ合金を有し、第２の表面は、はんだ合金を備える、読み出し集積回路（ＩＣ）と、グリッドアレイを有する基板と、を備えており、読み出しＩＣの第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上に構成されたはんだ合金が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いて第１の表面のはんだ合金を照射するステップと、読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上に構成されたはんだ合金が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ合金を照射するステップとによって組み立てられる。
【００５２】
上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだ合金に到達する前に直接変換型化合物半導体センサを通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだバンプに到達する前に読み出しＩＣを通過する。
【００５３】
ある実施形態によれば、イメージング装置は、放射源、検出器アレイおよび画像プロセッサを備え、検出器アレイは、グリッド状に配置された、上記による検出器を備える。
【００５４】
上記の利益および利点は、１つの実施形態に関係してもよく、またはいくつかの実施形態に関係してもよいことが理解されるであろう。これらの実施形態は、明記された問題のいずれかまたはすべてを解決するもの、または明記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は限定されない。「ある（ａｎ）」のつく項目への言及は、それらの項目の１つ以上を指すことがさらに理解されるであろう。
【００５５】
本明細書に記載される方法のオペレーションは、任意の適切な順序で、または必要であれば同時に実施されてよい。加えて、本明細書に記載される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、個々のブロックがいずれかの方法から削除されてもよい。追究される効果を喪失することなくさらなる実施形態を形成するために、上記のいずれかの実施形態の態様が記載されるいずれかの他の実施形態の態様と組み合わされてもよい。
【００５６】
用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書では、特定された方法、ブロックまたは要素を含むが、かかるブロックまたは要素は、排他的リストを備えず、方法または装置が追加のブロックまたは要素を含んでよいことを意味するために用いられる。
【００５７】
上記の記載は、実施形態として与えられるに過ぎず、当業者によって様々な修正が行われてよいことが理解されるであろう。上記の明細書、実施形態およびデータは、例示的な実施形態の構造および使用の完全な記載を提供する。様々な実施形態がある程度詳細に、または１つ以上の個々の実施形態を参照して先に記載されたが、当業者は、本明細書の趣旨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くの変更を行うことができるであろう。
【図１】
2020508560.tif 000003
【図２】
2020508560.tif 000004
【図３】
2020508560.tif 000005
【図４】
2020508560.tif 000006
【図５】
2020508560.tif 000007
【図６】
2020508560.tif 000008
【図７】
2020508560.tif 000009
【図８】
2020508560.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月27日(2019.2.27)
【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】
２つの表面を備え、各表面がはんだ材料を前記表面上に備える、読み出し集積回路（ＩＣ）の第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップであって、
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って接合により構成され、前記接合は、前記直接変換型化合物半導体センサの底面上に構成された電気的接続点が前記読み出しＩＣの前記はんだ材料と合うように、前記読み出しＩＣを覆って前記直接変換型化合物半導体センサを配置するステップ、および、前記直接変換型化合物半導体センサ上に物理的力を加えるステップを含み、
前記直接変換型化合物半導体センサ上に加えられる前記物理的力は、前記はんだ材料と前記直接変換型化合物半導体センサとの間の一時的物理的接着が構成されるようなものである、
ステップと、
前記読み出しＩＣ上の前記はんだ材料が溶融して前記読み出しＩＣと前記直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いて前記はんだ材料を照射するステップと、
はんだ材料を備える前記読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、
前記読み出しＩＣ上の前記はんだ材料が溶融して前記読み出しＩＣを前記基板と電気的に接続するように、前記赤外レーザを用いて前記第２の表面の前記はんだ材料を照射するステップと、を含み、
前記はんだ材料は、電子産業の標準的な高温はんだ合金である、方法。
【請求項２】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記直接変換型化合物半導体センサを通過する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの前記放射は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記基板を通過する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記読み出しＩＣを通過する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基板は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの前記放射は、前記読み出しＩＣの前記第２の表面上の前記はんだ材料に到達する前に前記基板を通過する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記赤外レーザの波長は、前記直接変換型化合物半導体センサが前記赤外レーザに対して実質的に透明であるように選ばれる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記はんだ材料は、前記読み出しＩＣの前記２つの表面上に噴射によって構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記直接変換型化合物半導体センサは、テルル化カドミウムまたはテルル化カドミウム亜鉛を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電子産業の標準的な高温はんだ合金は、ＳＡＣ合金、標準的な鉛フリーはんだ、または共晶ＳｎＰｂはんだを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を行うことが必要とされるコンピュータ制御ハードウェア上でコンピュータプログラムが実行されるときに、前記方法を行うように構成されたプログラムコードを備える、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
直接変換型化合物半導体センサと、第１の表面および第２の表面を備え、前記第１の表面は、その上に構成されたはんだ合金を有し、前記第２の表面は、はんだ合金を備える、読み出し集積回路（ＩＣ）と、グリッドアレイを有する基板と、を備える高周波放射検出器であって、
前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って前記直接変換型化合物半導体センサを構成することであって、
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って接合により構成され、前記接合は、前記直接変換型化合物半導体センサの底面上に構成された電気的接続点が前記読み出しＩＣの前記はんだ材料と合うように、前記読み出しＩＣを覆って前記直接変換型化合物半導体センサを配置するステップ、および、前記直接変換型化合物半導体センサ上に物理的力を加えるステップを含み、
前記直接変換型化合物半導体センサ上に加えられる前記物理的力は、前記はんだ材料と前記直接変換型化合物半導体センサとの間の一時的物理的接着が構成されるようなものである、
ことと、
前記読み出しＩＣ上に構成された前記はんだ合金が溶融して前記読み出しＩＣと前記直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いて前記第１の表面の前記はんだ合金を照射することと、
前記読み出しＩＣの前記第２の表面を覆って前記基板を構成することと、
前記読み出しＩＣ上に構成された前記はんだ合金が溶融して前記読み出しＩＣを前記基板と電気的に接続するように、前記赤外レーザを用いて前記第２の表面の前記はんだ合金を照射することと、
によって組み立てられ、
前記はんだ材料は、電子産業の標準的な高温はんだ合金である、
高周波放射検出器。
【請求項１２】
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上の前記はんだ合金に到達する前に前記直接変換型化合物半導体センサを通過し、または
前記直接変換型化合物半導体センサは、前記読み出しＩＣの前記第１の表面を覆って構成され、前記赤外レーザの放射は、前記読み出しＩＣの前記第１の表面上のはんだバンプに到達する前に前記読み出しＩＣを通過する、
請求項１１に記載の高周波放射検出器。
【請求項１３】
放射源、検出器アレイおよび画像プロセッサを備えるイメージング装置であって、前記検出器アレイは、グリッド状に配置された請求項１１に記載の検出器を備える、イメージング装置。
【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】
［背景技術］
高周波放射検出器は、多くの用途を有する。それらは、例えば、Ｘ線検出などの高エネルギー放射および放射性物質からの放射に用いられてよい。Ｘ線検出器は、医療ならびにセキュリティ用途に用いられ、一方で放射線検出器（ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ  ｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、安全性および軍事用途に用いられる。シンチレータ、気体放電検出器、および直接変換検出器とも呼ばれる固体検出器のような異なるタイプの検出器がある。固体検出器は、例えば、気体放電に基づく検出器では可能でありえない使い易さ、より長いライフサイクル、より小型、より高い分解能および感度、ならびに可動性を提供しうるので、固体検出器を有することが有利である。しかしながら、固体検出器は、組み立てが難しいことがある。よく用いられる半導体、例えば、シリコンおよびゲルマニウムは、高周波放射検出器として用いられるときに、冷却機構が動作可能である必要がある。テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ：Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）およびテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ：Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）のような直接変換型化合物半導体材料を備える高周波検出器は、室温で動作可能でありうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許出願第２０１６／００１５３３９  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この概要は、詳細な記載において以下にさらに記載される概念の抜粋を簡略化された形で紹介するために提供される。この概要は、請求項の主題の主要な特徴または必須の特徴を特定することも、請求項の主題の範囲を限定するために用いられることも意図されていない。
【０００４】
直接変換型化合物半導体検出器のレーザアシストはんだ接合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って達成される。従属請求項ではいくつかの実施形態が記載される。ある実施形態において、方法は、２つの表面を備え、各表面がはんだ材料をその表面上に備える、読み出し集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）の第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いてはんだ材料を照射するステップと、はんだ材料を備える読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ材料を照射するステップとを含む。
【０００５】
他の実施形態では、高周波放射検出器およびイメージング装置が考察される。
【０００６】
添付図面と関連して考慮される以下の詳細な記載を参照することで付随する特徴がより良く理解されるにつれて、それらの特徴の多くがさらに容易に認識されるであろう。
【０００７】
添付図面を踏まえながら読めば、以下の詳細な記載から本記載をより良く理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ある実施形態による直接変換型化合物半導体センサ、集積回路および基板をはんだ付けする方法の概略フローチャートを示す。
【図２】ある実施形態による個別の直接変換型化合物半導体検出器の構成要素の概略図を示す。
【図３】ある実施形態による直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣを構成するステップの概略図を示す。
【図４】ある実施形態による直接変換型化合物半導体検出器の基板を構成するステップの概略図を示す。
【図５】別の実施形態による直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣを構成するステップの概略図を示す。
【図６】ある実施形態による読み出しＩＣ上にはんだボールを構成するステップの概略図を示す。
【図７】ある実施形態による直接変換型化合物半導体検出器の基板を構成するステップの概略図を示す。
【図８】いくつかの実施形態にしたがって組み立てられた完全な直接変換型化合物半導体検出器の一部の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付図面における同様の部分を指定するために同様の参照番号が用いられる。
【００１０】
添付図面に関連して以下に提供される詳細な記載は、実施形態を記載するものであり、実施形態が構築され、または利用されてよい唯一の形態を表すことは意図されない。しかしながら、異なる実施形態によって同じかまたは同等の機能および構造が達成されてもよい。
【００１１】
ある実施形態によれば、接合プロセスは、赤外線、ＩＲ、レーザを有する接合ツールを用いて行われる。ＩＲレーザの放射は、検出器アセンブリの上部または底部から放出される。検出器アセンブリは、直接変換型化合物半導体センサ、読み出しＩＣおよび基板などの部品を備える。短いパルスレーザビームがアセンブリの部品間のはんだ合金接合部を、例えば、１秒未満で加熱し、リフローしてよい。直接変換型化合物半導体材料は、典型的に、ＩＲ波長に対して実質的に透明であり、それによって、ＩＲレーザ加熱が用いられたときに材料への低熱負荷を可能にする低い吸収を有する。ＩＲレーザは、主にはんだ合金材料を検出器の部品間で非常に局所的に、かつ非常に短時間加熱し、それによって、直接変換型化合物半導体材料への、および検知器の残りの部分への熱負荷を低減する。熱負荷は、典型的なマスリフローまたは熱圧着プロセスと比較して著しく低減されてよい。この実施形態は、はんだ材料として、電子産業の標準的な高温はんだ合金、例えば、ＳＡＣ合金を用いる可能性を与え、これらのはんだ合金は、以下のような利益を有する：完全に自動化された装置の利用可能性、微細ピッチについても市販されている標準的な金属合金球、標準的な装置および金属合金は、費用対効果がよい。例えば、いくつかの実施形態において、はんだ材料は、１５０℃より高い融点を有してよい。これは、はんだ材料規格の鉛フリーはんだまたは共晶ＳｎＰｂはんだを含んでよい。
【００１２】
本明細書ではＸ線を検出するための直接変換型化合物半導体検出器に関してこれらの実施形態が実施されることが記載され、図示されるが、これは、高周波放射検出器の例に過ぎず、限定ではない。当業者には当然のことであるが、本実施形態は、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）またはテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）に基づく様々なタイプの直接変換型化合物半導体センサを備える、様々な異なるタイプの高周波放射検出器における用途に、例えば、ガンマ線の検出に、Ｘ線に、Ｘ線断層撮影に、セキュリティＸ線スキャナなどに適する。
【００１３】
本明細書に記載されるタイルの製造のオペレーションは、任意の適切な順序で、または必要に応じて同時に実施されてよい。例えば、直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣは、最初にＩＲレーザにより接合されてよい。代わりに、プロセスは、読み出しＩＣおよび基板をＩＲレーザにより接合することによって開始してよい。さらに、ＩＲレーザは、下もしくは直ぐ下から、例えば、上方からまたは下方から製造されるアセンブリへ放出されてよく、あるいは、アセンブリが典型的な水平位置ではなく垂直に置かれたケースでは、横向きに放出されてよい。
【００１４】
図１は、ある実施形態による、直接変換型化合物半導体検出器を組み立てる方法の概略フローチャートを示す。方法は、ステップ２０、２１、２２および２３を含む。
【００１５】
ステップ２０では、直接変換型化合物半導体センサ（化合物半導体センサ）が読み出し集積回路（ＩＣ）を覆って構成される。直接変換型化合物半導体センサは、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）またはテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）のような直接変換型化合物半導体から作られ、このセンサは、上面および底面を備える。直接変換型化合物半導体センサは、その上面に入射したＸ線のような高周波放射を、導電点、例えば、その底面上のパッドを介して、送信可能な電気信号へ直接に変換するように構成される。読み出し集積回路（ＩＣ）は、２つの表面、上面および底面を有する。ある実施形態によれば、読み出しＩＣは、ハードウェアロジックコンポーネント、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ：Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ  ｓｙｓｔｅｍ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）などであってよい。読み出しＩＣの上面は、はんだ材料がその上に配列されてよい電気的接続点を有する。はんだ材料のピッチは、そのように配列され、その下にある接続点は、直接変換型化合物半導体センサの底面上の導電性パッドのピッチと合わされる。直接変換型化合物半導体センサの配置は、直接変換型化合物半導体センサの底面上の導電性パッドが読み出しＩＣ上の対応するはんだ材料と接触するように行われる。直接変換型化合物半導体センサおよび読み出しＩＣは、物理的力の適用によって接合されてよい。しかしながら、いくつかの実施形態についてはこれが必要ではないことがある。加えられる物理的力は、はんだ材料を直接変換型化合物半導体センサの底面上の導電性パッドと、少なくとも一時的に、接合するのに十分大きい。読み出しＩＣは、直接変換型化合物半導体センサからの電気信号を、例えば、平面座標系中の信号の位置を含む情報を加えて、デジタル形式へ変換するために必要な回路構成を有する。さらに、読み出しＩＣは、電気的接続点をその底面上に有し、デジタル化信号およびそれらについての情報は、電気的接続点を通じて別の回路構成と通信されてよい。これらの電気的接続は、上面から底面へのシリコンスルービアを介して読み出しＩＣの回路構成と接続されてよい。ある実施形態によれば、ステップ１の前またはステップ２の後のいずれかに、読み出しＩＣの底部の接続点上にはんだボールが構成されてよい。
【００１６】
ステップ２１は、赤外（ＩＲ：Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ）レーザを用いて直接変換型化合物半導体センサと読み出しＩＣとの間のはんだ材料を短時間照射するステップを含む。ＩＲレーザの波長は、直接変換型化合物半導体センサおよび／または読み出しＩＣがそれに対して透明であるように選ばれる。ＩＲレーザがターンオンされる継続時間は、直接変換型化合物半導体センサと読み出しＩＣとの間のはんだの融点に依存する。レーザは、はんだ材料を加熱して溶融させるのに十分な時間にわたってはんだ材料を照射し、はんだ材料が冷却し、凝固した後に、直接変換型化合物半導体センサの底面上の接続パッドと読み出しＩＣの上面上の接続パッドとの間に電気的接続を形成する。
【００１７】
ある実施形態によれば、ＩＲレーザは、ＩＲがはんだ材料を照射する前に読み出しＩＣを通過するように読み出しＩＣの底部からはんだ材料に当てられてもよい。
【００１８】
別の実施形態によれば、ＩＲレーザは、ＩＲがはんだ材料を照射する前に直接変換型化合物半導体センサを通過するように直接変換型化合物半導体センサの上面からはんだ材料に当てられてもよい。
【００１９】
ステップ２２は、読み出しＩＣの底面上のはんだボールに対応する電気的接続パッドを読み出しＩＣの底側に有し、それらのパッドをはんだボールに合わせた基板材料を構成するステップを含む。基板は、例えば、画像形成のために、読み出しＩＣから処理回路構成へ接続して、デジタル信号を送信するために必要な回路構成および配線を含んでよい。この構成は、基板とステップ２１において形成されたセンサおよび読み出しＩＣとを、物理的力によって、接合するステップをさらに含んでよい。
【００２０】
ステップ２３は、読み出しＩＣの底面上の接続パッドと基板材料上の接続パッドとの間に電気的接続を形成するために、はんだ材料を溶融させるのに十分な継続時間にわたって、ＩＲレーザを用いて読み出しＩＣと基板との間のはんだボールを照射するステップを含んでよい。
【００２１】
ある実施形態によれば、ＩＲレーザは、例えば、基板材料を最初に通過して、読み出しＩＣと基板材料との間のはんだ材料を照射するように構成されてよく、ＩＲレーザは、基板材料の底面に対向して置かれてよい。
【００２２】
別の実施形態によれば、ＩＲレーザは、例えば、はんだ材料に到達する前に読み出しＩＣを通過して、読み出しＩＣと基板材料との間のはんだ材料を照射するように構成されてよく、ＩＲレーザは、直接変換型化合物半導体センサの上面に対向して置かれてよい。
【００２３】
さらに別の実施形態によれば、直接変換型化合物半導体センサおよび基板材料の読み出しＩＣとの構成、接合、およびＩＲ放射を用いた照射の順序は、ＩＲ放射を照射する方向とともに変化してよい。
【００２４】
ある実施形態によれば、はんだ合金などのはんだ材料は、ＩＲレーザによりプリセット温度に加熱されてよい。
【００２５】
温度がモニタされて、速いフィードバックループによってＩＲレーザにより迅速に調節されてよい。
【００２６】
図２は、ある実施形態による、個別の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００の構成要素を示す。個別の直接変換型化合物半導体センサは、直接変換型化合物半導体センサ１０１、読み出しＩＣ１０５および基板材料１１１を備える。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、入射した高周波放射に起因して生成された電気信号を送信するために、例えば、導電性パッド（図２には示されない）の形態の、電気的接続点をその底面上に備える。読み出しＩＣ１０５は、２つの表面を備え、上面は、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面と接合部で接続するように構成され、読み出しＩＣ１０５の底面は、基板材料１１１と接合部で接続するように構成される。読み出しＩＣ１０５は、その上面上に構成された、例えば、微細ピッチのはんだ球の形態の、はんだ材料１０３を備える。これらのはんだ材料１０３は、直接変換型化合物半導体センサ１０１からの電気信号を受信するように構成された、読み出しＩＣ１０５の電気的接続点の上に置かれる。読み出しＩＣ１０５は、直接変換型化合物半導体センサ１０１からの電気信号を、追加の情報、例えば、Ｘ−Ｙ座標面内の信号の位置を含んでよい、デジタル化された形式に変換するように構成された回路構成を備える。読み出しＩＣ１０５の底面は、デジタル化信号をさらなる処理のために基板層１１１へ送信するように構成された電気的接続点を備える。読み出しＩＣ１０５の底面は、再配分層を備えてよく、電気的接続点は、シリコンスルービアおよび導電性金属層によって読み出し層における回路構成へ接続される。読み出しＩＣ１０５の底部の電気的接続点上には、ボールグリッドアレイ１０７を備えるはんだ材料が構成されてよい。基板材料１１１のその表面上の電気的接続点が読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点に対応する。これらの接続点は、読み出しＩＣ１０５から受信されたデジタル化信号をさらなる処理のために転送する、配線および回路構成へ接続された電気パッド１０９を備えてよい。
【００２７】
ある実施形態によれば、ボールグリッドアレイ１０７のはんだ材料は、読み出しＩＣ１０５の底側ではなく、基板材料１１１上の対応する電気的接続点１０９上に構成されてもよい。
【００２８】
ある実施形態によれば、読み出しＩＣ１０５の上面および底面上、または基板材料１０９の上面上のはんだ材料１０３、１０７は、はんだ噴射（ｓｏｌｄｅｒ  ｊｅｔｔｉｎｇ）を用いて構成されてよい。例えば、センサ１０１に対向する読み出しＩＣ１０５上におよそ１２１片のはんだバンプがあってよい。
【００２９】
図３は、ある実施形態による、読み出しＩＣ１０５を覆って直接変換型化合物半導体センサ１０１を構成し、これら２つの間に電気的接続を作製するためにはんだをリフローするステップの概略図を示す。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、入射した高周波によって生成されて、このセンサによって検出された電気信号を送信するように構成された、例えば、導電性パッドの形態の、電気的接続部位をその底面上に備える。読み出しＩＣ１０５は、これらの信号をその上面上の電気的接続点を介して受信し、それらをデジタル化して、次に、その底面上の電気的接続点を介して転送するように構成される。はんだ材料１０３は、読み出しＩＣ１０５上の電気的接続点に対応する、読み出しＩＣ１０５の上面上に構成され、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面上の電気的接続点へ接続可能であってよい。はんだ材料１０７は、同様に、読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点に対応する、読み出しＩＣ１０５の底面上に構成されてよい。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、電気的接続点とはんだ材料１０３とが合うように読み出しＩＣ１０５の上に置かれる。次に、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５に互いに対して加えられる物理的力を用いて、センサが接合されてよい。加えられる力は、それが直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５中に応力を誘起せず、または損傷を生じないように、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５の物理的特性を考慮して選ばれてよい。加えられる力は、さらに、はんだ材料１０３と直接変換型化合物半導体センサ１０１とが一時的に物理的に接着するように選ばれてよい。直接変換型化合物半導体センサ１０１および／または読み出しＩＣ１０５がそれに対して実質的に透明であるような周波数をもつＩＲレーザ１１３が、次に、はんだ材料１０３を照射するように構成される。ＩＲレーザ放射１１３を用いた照射は、はんだ材料１０３を溶融させてリフローするためには十分に長いが、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５に熱損傷を生じさせないよう十分に短いように時間を調節される。はんだ材料１０３のリフローは、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面上の電気的接続点と読み出しＩＣ１０５の上面上の電気的接続点との間に電気的接続を形成する。
【００３０】
ある実施形態によれば、ＩＲ放射１１３は、直接変換型化合物半導体センサ１０１に入射してよく、はんだ材料１０３を照射するために直接変換型化合物半導体センサ１０１中を走行してよい。かかる実施形態では、ＩＲレーザ（図３に示されない）は、直接変換型化合物半導体センサ１０１に垂直に、それに対向して構成されてよい。
【００３１】
ある実施形態によれば、ＩＲ放射１１３は、読み出しＩＣ１０５に入射してよく、はんだ材料１０３を照射するために読み出しＩＣ１０５中を走行してよい。かかる実施形態では、ＩＲレーザ（図３に示されない）は、読み出しＩＣ１０５に垂直に、それに対向して構成されてよい。
【００３２】
ある実施形態によれば、はんだ材料１０３または１０７は、噴射プロセスによって読み出しＩＣ１０５上に構成されてよく、はんだ噴射装置は、はんだまたははんだペーストを離散的流れでディスペンスすることなどによって、個々のはんだバンプ、ドット、ストリップラインまたはボールを対応する電気的接続点上に配置する。ある実施形態によれば、噴射装置は、はんだをリフローするためにＩＲレーザを用いてよい。
【００３３】
図４は、ある実施形態による、基板材料１１１上に、図３の実施形態にしたがって組み立てられた直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５を備えるアセンブリ１００を構成する概略図を示す。基板材料１１１は、読み出しＩＣ１０５の出力を取得して、例えば、さらなる処理のためにそれを転送するように構成された電気的接続部位を有する。図３の実施形態において組み立てられた直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５を備えるアセンブリ１０２は、読み出しＩＣ１０５の底面上に構成されたはんだ材料１０７のボール、ストリップラインまたは塊が、基板材料１１１上の対応する電気的接続点の上方に置かれるように、基板材料１１１を覆って配置されてよい。アセンブリ１０２および基板材料１１１は、例えば、アセンブリ１０２および基板材料を固定するために適切な物理的力を用いることによって接合されてよい。ＩＲレーザからのＩＲレーザ放射は、次に、読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点と基板材料１１１の上面上の電気的接続点との間に電気的接続を形成するようにはんだ材料１１１をリフローするためにそれを照射する。
【００３４】
ある実施形態によれば、はんだ材料１０７は、読み出しＩＣ１０５ではなく、基板材料１１１上に構成されてよい。
【００３５】
いくつかの実施形態によれば、基板材料１１１は、ＩＲレーザ放射１１３に対して実質的に透明であってよく、ＩＲレーザは、基板材料１１１を通過した後にはんだ材料１１３を照射してよい。他の実施形態によれば、ＩＲレーザ放射１１３は、はんだ材料１１１を照射する前に直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５を通過してよい。
【００３６】
図５、図６および図７は、別の実施形態による、直接変換型化合物半導体検出器１００のアセンブリのステップを示す。直接変換型化合物半導体検出器１００は、基板材料１１１を覆って構成された、読み出しＩＣ１０５を覆って構成された直接変換型化合物半導体センサ１０１を備える。
【００３７】
図５を参照すると、読み出しＩＣ１０５の上面を覆って直接変換型化合物半導体センサ１０１が構成される。直接変換型化合物半導体センサ１０１は、入射した高周波に対応し、このセンサによって検出された、電気信号を送信するための電気的接続点をその底側に有する。読み出しＩＣ１０５は、直接変換型化合物半導体センサ１０１からの電気信号を受信するように構成されたその上面上の電気的接続点、受信された電気信号をデジタル化するための回路構成、およびデジタル化信号を送信するためのその底面上の電気的接続部位を備える。読み出しＩＣ１０５の上面上には、例えば、塊、球、ストリップラインまたはボールのような、はんだ材料１０３が、例えば、噴射によって、電気的接続点の上方に構成されてよい。ＩＲレーザ（図５、図６、および図７には示されない）からのＩＲ放射１１３は、直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面上の電気的接続点と読み出しＩＣ１０５の上面との間に電気的接続が形成されるようにはんだ材料１０３をリフローするためにそれを照射する。ＩＲレーザの周波数は、読み出しＩＣ１０５がそれに対して実質的に透明であるように選ばれる。ＩＲ放射１１３による照射の継続時間は、はんだ材料１０３がリフローされるが、直接変換型化合物半導体センサ１０１および読み出しＩＣ１０５が熱的に損傷されないように選ばれる。
【００３８】
図６を参照すると、図５の実施形態において組み立てられたアセンブリは、読み出しＩＣ１１５の底面が上にあるように反転されてもよい。噴射装置１１５は、そのときには、はんだ材料１０３、例えば、はんだペーストまたは溶融はんだを読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点上に堆積する。
【００３９】
図７を参照すると、読み出しＩＣからのデジタル化信号を受信するためにその上面上に電気的接続点を備える基板材料１１１は、その電気的接続点が、読み出しＩＣ上のはんだ材料１０７の対応するボール、ストリップライン、もしくは塊または球と合うように、図５および図６の実施形態において組み立てられたアセンブリ１０２の上に構成される。ＩＲレーザからのＩＲ放射１１３は、次に、はんだ材料１０７をリフローして、基板材料１１１の上面上の電気的接続点と読み出しＩＣ１０５の底面上の電気的接続点との間に電気的接続を形成するために、はんだ材料１０７を照射する。
【００４０】
図８は、図１〜図８の実施形態において組み立てられるような完全な個別の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００の一部の断面図を示す。個別の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００は、直接変換型化合物半導体センサ１０１、読み出しＩＣ１０５、基板材料１１１、はんだ材料１０３、１０７およびシリコンスルービア１１７、配分のための導電金属層１２１、ならびに直接変換型化合物半導体センサ１０１、読み出しＩＣ１０５および基板材料１１１の電気的接続点の上方の導電性パッド１１９を備える。
【００４１】
図８を参照すると、直接変換型化合物半導体センサ１０１は、読み出しＩＣ１０５を覆って構成され、読み出しＩＣ１０５は、基板材料１１１を覆って形成される。直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面、読み出しＩＣ１０５の上面および底面、ならびに基板材料１１１の上面上の電気的接続点は、導電性パッド１１９を備える。直接変換型化合物半導体センサ１０１の底面と読み出しＩＣ１０５の上面との間の対応する導電性パッドは、ＩＲ放射１１３によってリフローされた微細ピッチはんだを介して互いに接続される。読み出しＩＣ１０５は、直接変換型化合物半導体センサ１０１から受信された電気信号をデジタル化するための回路構成を備える。この回路構成は、シリコンスルービア１１７によって読み出しＩＣ１０５の底面へ接続される。読み出しＩＣの底面上では、接続が、例えば、導電材料の層１２１によって読み出しＩＣ１０５の底部の接続パッド１１９へ再配分される。読み出しＩＣの底部の導電性パッド１１９は、はんだ材料１０７によって基板材料の上面上の対応する導電性パッドへ電気的に接続される。はんだ材料１０７は、ボールグリッドアレイの形態であってよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、はんだ材料１０３および１０７は、１５０℃より高い融点を有してよい。これは、はんだ材料規格の鉛フリーはんだまたは共晶ＳｎＰｂはんだを含んでよい。
【００４３】
ある実施形態によれば、検出器アレイを形成するために、複数の直接変換型化合物半導体センサ検出器１００がグリッド状に配置されてよい。イメージング装置は、かかる検出器アレイ、高周波放射源、例えば、Ｘ線源、および画像処理手段、例えば、画像プロセッサを備えてよい。画像プロセッサは、特化された画像処理ソフトウェアを動作させる標準的なコンピュータもしくは特定用途向けハードウェアまたはこれら２つの混合を備えてよい。かかるイメージング装置は、例えば、生きている生体組織または手荷物のような非生物アイテムのＸ線画像を得るために用いられてよい。
【００４４】
本明細書に記載される方法および機能は、必要な製造設備、例えば、ロボットアームを制御するように構成されたプログラムがコンピュータ上で作動されるときに、実体的記憶媒体上の機械可読形式の、例えば、本明細書に記載されるいずれかの方法のすべての機能およびステップを行うようになっているコンピュータプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム形式のソフトウェアによって行われてよく、コンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体上に具現化されてよい。実体的記憶媒体の例は、ディスク、サムドライブ、メモリなどのコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータ記憶デバイスを含む。ソフトウェアは、方法ステップが任意の適切な順序で、または同時に実施されてよいように、パラレルプロセッサまたはシリアルプロセッサ上の実行に適することができる。
【００４５】
これは、ソフトウェアが価値を有し、個別に取引可能な商品でありうることを確認する。所望の機能を実施するために、「ダム（ｄｕｍｂ）」または標準的なハードウェア上で動作し、またはそれらを制御するソフトウェアを包含することが意図される。同様に意図されるのは、シリコンチップを設計するため、または汎用プログラマブルチップを構成するために用いられる、ＨＤＬ（ハードウェア記述言語：ｈａｒｄｗａｒｅ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｌａｎｇｕａｇｅ）ソフトウェアなどの、ハードウェアの構成を「記述」または定義するソフトウェアを、所望の機能を実行するために包含することである。
【００４６】
当業者には、プログラム命令を記憶するために利用される記憶デバイスをあるネットワークにわたって分散させることができることが明らかであろう。たとえば、リモートコンピュータは、記載されるプロセス例の一部またはすべてをソフトウェアとして記憶してよい。ローカルまたは端末コンピュータは、リモートコンピュータにアクセスして、プログラムを動作させるためのソフトウェアの一部またはすべてをダウンロードしてよい。代わりに、ローカルコンピュータは、ソフトウェアのピースを必要に応じてダウンロードし、またはいくつかのソフトウェア命令をローカル端末で、いくつかをリモートコンピュータ（またはコンピュータネットワーク）で実行してもよい。代わりに、または加えて、本明細書に記載される機能を、少なくとも部分的に、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって行うことができる。例えば、限定なしに、用いることができるハードウェアロジックコンポーネントの例示的なタイプは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）などを含む。
【００４７】
本明細書に与えられるいずれの範囲またはデバイス値も、追究される効果を喪失することなく、拡張または変更されてよい。さらに、明示的に却下されない限り、いずれの実施形態も別の実施形態と組み合わされてよい。
【００４８】
本主題が、構造的特徴および／または動作に固有の言葉で記載されたが、理解されるべきは、添付の請求項において定義される主題は、上記の固有の特徴または動作には必ずしも限定されないことである。むしろ、上記の固有の特徴および動作が請求項を実施する実施形態として開示され、他の同等の特徴および動作は、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【００４９】
ある実施形態によれば、方法は、２つの表面を備え、各表面がはんだ材料を表面上に備える、読み出し集積回路（ＩＣ）の第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いてはんだ材料を照射するステップと、はんだ材料を備える読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上のはんだ材料が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ材料を照射するステップとを含む。
【００５０】
上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだ材料に到達する前に直接変換型化合物半導体センサを通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、基板が読み出しＩＣの第２の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第２の表面上のはんだ材料に到達する前に基板を通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだ材料に到達する前に読み出しＩＣを通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、基板が読み出しＩＣの第２の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第２の表面上のはんだ材料に到達する前に基板を通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、赤外レーザの波長は、直接変換型化合物半導体センサが赤外レーザに対して実質的に透明であるように選ばれる。上記の代わりにまたはそれに加えて、はんだ材料は、読み出しＩＣの２つの表面上に噴射によって構成される。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って接合により構成され、接合は、直接変換型化合物半導体センサの底面上に構成された電気的接続点が読み出しＩＣのはんだ材料と合うように、直接変換型化合物半導体センサを読み出しＩＣを覆って配置するステップと、直接変換型化合物半導体センサ上に物理的力を加えるステップとを含む。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサ上に加えられる物理的力は、読み出しＩＣの表面に実質的に垂直に０〜１００ニュートンの範囲内にある。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサは、テルル化カドミウムまたはテルル化カドミウム亜鉛を備える。上記の代わりにまたはそれに加えて、はんだ合金は、１５０℃より高い融点を有する。
【００５１】
ある実施形態によれば、コンピュータプログラムは、方法を行うことが必要とされるコンピュータ制御ハードウェア上でコンピュータプログラムが実行されるときに、上記による方法を行うように構成されたプログラムコードを備える。
【００５２】
ある実施形態によれば、高周波放射検出器は、直接変換型化合物半導体センサと、第１の表面および第２の表面を備え、第１の表面は、その上に構成されたはんだ合金を有し、第２の表面は、はんだ合金を備える、読み出し集積回路（ＩＣ）と、グリッドアレイを有する基板と、を備えており、読み出しＩＣの第１の表面を覆って直接変換型化合物半導体センサを構成するステップと、読み出しＩＣ上に構成されたはんだ合金が溶融して読み出しＩＣと直接変換型化合物半導体センサとの間にはんだ接合部を形成するように、赤外レーザを用いて第１の表面のはんだ合金を照射するステップと、読み出しＩＣの第２の表面を覆って基板を構成するステップと、読み出しＩＣ上に構成されたはんだ合金が溶融して読み出しＩＣを基板と電気的に接続するように、赤外レーザを用いて第２の表面のはんだ合金を照射するステップとによって組み立てられる。
【００５３】
上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだ合金に到達する前に直接変換型化合物半導体センサを通過する。上記の代わりにまたはそれに加えて、直接変換型化合物半導体センサが読み出しＩＣの第１の表面を覆って構成され、赤外レーザの放射は、読み出しＩＣの第１の表面上のはんだバンプに到達する前に読み出しＩＣを通過する。
【００５４】
ある実施形態によれば、イメージング装置は、放射源、検出器アレイおよび画像プロセッサを備え、検出器アレイは、グリッド状に配置された、上記による検出器を備える。
【００５５】
上記の利益および利点は、１つの実施形態に関係してもよく、またはいくつかの実施形態に関係してもよいことが理解されるであろう。これらの実施形態は、明記された問題のいずれかまたはすべてを解決するもの、または明記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は限定されない。「ある（ａｎ）」のつく項目への言及は、それらの項目の１つ以上を指すことがさらに理解されるであろう。
【００５６】
本明細書に記載される方法のオペレーションは、任意の適切な順序で、または必要であれば同時に実施されてよい。加えて、本明細書に記載される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、個々のブロックがいずれかの方法から削除されてもよい。追究される効果を喪失することなくさらなる実施形態を形成するために、上記のいずれかの実施形態の態様が記載されるいずれかの他の実施形態の態様と組み合わされてもよい。
【００５７】
用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書では、特定された方法、ブロックまたは要素を含むが、かかるブロックまたは要素は、排他的リストを備えず、方法または装置が追加のブロックまたは要素を含んでよいことを意味するために用いられる。
【００５８】
上記の記載は、実施形態として与えられるに過ぎず、当業者によって様々な修正が行われてよいことが理解されるであろう。上記の明細書、実施形態およびデータは、例示的な実施形態の構造および使用の完全な記載を提供する。様々な実施形態がある程度詳細に、または１つ以上の個々の実施形態を参照して先に記載されたが、当業者は、本明細書の趣旨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くの変更を行うことができるであろう。
【国際調査報告】
2020508560.tif 000011
2020508560.tif 000012
2020508560.tif 000013