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CN116250085A - 用于检测x射线辐射的模块组件 - Google Patents

用于检测x射线辐射的模块组件 Download PDF

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CN116250085A
CN116250085A CN202180065339.8A CN202180065339A CN116250085A CN 116250085 A CN116250085 A CN 116250085A CN 202180065339 A CN202180065339 A CN 202180065339A CN 116250085 A CN116250085 A CN 116250085A
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modular assembly
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CN202180065339.8A
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爱德华·施塔德勒
哈拉尔德·埃齐梅尔
费边·胡贝尔
约瑟夫·佩特尔
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Ams Osram Co ltd
Original Assignee
Ams Osram Co ltd
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Abstract

一种用于检测X射线辐射的模块组件(10)，其包括X射线传感器(100)，该X射线传感器(100)被配置为接收X射线辐射的光子并响应于接收到的光子提供电信号。该模块组件(10)还包括用于处理电信号的系统级封装结构(200)，该系统级封装结构(200)包括以堆叠构造布置在所述系统级封装结构(200)中的输入/输出端子(201)、第一中介层(210)、第二中介层(220)和集成电路(230)。该封装结构(200)能够在所有的四个侧面上进行组装，因此其是四侧可对接的，使得连续模块能够安装在所有的四个侧面上而像素件之间而没有间隙，以从X射线传感器(100)的大型像素化检测器读取数据。

Description

用于检测X射线辐射的模块组件
技术领域
本公开涉及一种用于检测X射线辐射的模块组件，该模块组件可用于计算机断层扫描应用。本公开还涉及一种X射线检测器，以及一种包括该X射线检测器的用于医疗诊断的设备。该公开还涉及一种用于制造用于检测X射线辐射的模块组件的方法。
背景技术
在X射线设备中，由X射线源发出的X射线辐射在穿过物体(例如人体组织)后被检测和评估。在X射线诊断中，计算机断层扫描长期以来一直被用于拍摄高分辨率X射线图像。
传统的计算机断层扫描仪使用间接转换原理将X射线的光子转换为电信号。首先利用闪烁体材料将X射线转换为可见光，然后将可见光转换为电信号。
新一代计算机断层扫描仪采用直接转换原理。在所谓的光子计数计算机断层扫描中，使用将X射线辐射直接转换为电荷的检测器材料。在光子计数系统中，检测并计数单个X射线光子事件，其中，响应取决于允许获得光谱信息的光子能量。
在传统的计算机断层扫描以及光子计数计算机断层扫描中，需要大型的X射线检测器。大型X射线检测器的组装需要四个侧面可对接模块，以允许向所有方向扩展检测器的成像区域。连续模块能够安装在所有的四个侧面上，而像素件之间没有间隙。
期望能够提供用于检测X射线辐射的模块组件，该模块组件具有四侧可对接封装，所述四侧可对接封装允许构建例如可以用于计算机断层扫描的具有大检测器区域的X射线检测器。
另一期望是提供例如可以用于计算机断层扫描的具有大检测器区域的X射线检测器。
另一期望是提供具有大型X射线检测器的用于医疗诊断的设备，其以非常高的计数率运行。
此外，还需要提供具有成本效益的方法以用于制造用于检测X射线辐射的模块组件。
发明内容
用于检测X射线辐射的模块组件具有四侧可对接配置，以允许构建在权利要求1中所指定的大型X射线检测器。
用于检测X射线辐射的模块组件包括X射线传感器，该传感器被配置为接收X射线辐射的光子并提供响应于接收到的光子的电信号。该模块组件还包括用于处理该电信号的系统级封装结构。该系统级封装结构包括输入/输出端子、第一中介层、第二中介层和集成电路。第一中介层、第二中介层和集成电路以堆叠构造布置在所述系统级封装结构中。
集成电路被配置用来评估电信号。第一中介层被配置为在X射线传感器与集成电路之间提供电连接。第二中介层被配置为在集成电路与输入/输出端子之间提供电连接。
该模块组件具有系统级封装结构，该系统级封装结构允许构建四侧可对接模块，所述四侧可对接模块从X射线传感器的大型像素化检测器读取数据。封装结构能在所有的四个侧面上进行组装，因此其是四侧可对接的。因此能够将多个模块组件并排地布置以形成X射线检测器的大型连续X射线敏感区域。
该封装结构允许在封装结构相对的两侧上、尤其是在封装结构的顶部和底部上连接X射线传感器和输入/输出/电源连接。在封装结构的顶部与底部之间的电连接是在封装内建立的。
与在硅通孔方法中集成电路被直接安装(例如直接焊接)到X射线传感器相比，相较于该方法，所提出的系统级封装结构不需要匹配集成电路和X射线传感器的尺寸。系统级封装结构允许轻松适应所使用的X射线传感器。如果X射线传感器的设计发生变化，则只需要更换第一/顶部中介层，而更复杂的集成电路则能保持不变。这意味着X射线传感器尺寸或像素间距的变化不需要对集成电路进行完整的重新设计。
包括输入/输出端子、第一中介层和第二中介层以及集成电路的系统级封装结构被配置为单个可测试单元，其功能能够在包括系统级封装结构和X射线传感器的完整模块组装完成之前进行测试，从而显著提高产出。
此外，该系统级封装结构允许集成多个电气元件，例如集成用于温度调节的加热元件或直接在封装内集成检测器系统可能需要的无源电路元件。
在下文中，说明了该模块组件的几个实施例。
根据模块组件的实施例，第一中介层具有第一侧/顶侧和与第一侧相对的第二侧/底侧，所述第一侧/顶侧用于提供与X射线传感器的电连接。集成电路布置在第一中介层的第二侧上。
第二中介层具有第一侧/顶侧和与第一侧相对的第二侧/底侧。输入/输出端子布置在第二中介层的第二侧/底侧上。第一中介层和第二中介层堆叠在一起，使得第二中介层的第一侧/顶侧面向第一中介层的第二侧/底侧。
系统级封装结构在第一中介层的第一侧/顶侧和第二中介层的第二侧/底侧上具有输入/输出连接，使得X射线传感器能够安装在第一中介层的第一侧/顶侧上，而用于输入/输出或电源的外部连接能够设置在第二中介层的第二侧/底侧上。
第一中介层和第二中介层彼此间隔地布置。根据模块组件的实施例，系统级封装结构包括布置在第一中介层与第二中介层之间的至少一个互连元件，以在第一中介层的第二侧/底侧与第二中介层的第一侧/顶侧之间提供电连接。第一中介层与第二中介层之间的互连元件可以配置为铜球或焊锡球。
电信号也可以在第一中介层和第二中介层的第一侧/顶侧和第二侧/底侧之间传输。为此，第一中介层包括将集成电路电耦合到X射线传感器的第一导电路径和将集成电路电耦合到互连元件的第二导电路径。第二中介层包括将互连元件电耦合到第二中介层的第二侧/底侧上的输入/输出端子的第三导电路径。
根据模块组件的可能实施例，系统级封装结构包括至少一个屏蔽层，以将第一导电层与第二导电层屏蔽。该屏蔽层可以布置在第一中介层内部或集成电路的表面上。提供屏蔽层以避免在第一导电层和第二导电层上传输的非常小的信号电平之间的相互干扰。
根据模块组件的实施例，系统级封装结构包括无源电路元件。该无源电路元件可以布置在第一中介层的第二侧/底侧上或在第二中介层的第一侧/顶侧上。
根据模块组件的另一实施例，系统级封装结构包括被布置在第一中介层与第二中介层之间的模制复合物。
该模制复合物允许第一中介层与第二中介层之间的固定连接，从而将系统级封装结构的整个装置固定在一起。互连元件(例如铜球或焊锡球)，和/或无源电路元件可以嵌入该模制复合物中。
根据模块组件的另一可能实施例，系统级封装结构包括用于温度调节的加热元件。该加热元件可以设置在第一中介层的第一侧和第二侧中的至少一个上或在第二中介层的第一侧和第二侧之一上，或者根据另一实施例，该加热元件可以设置在第一中介层或第二中介层的内部。
根据模块组件的可能实施例，在系统级封装结构的横截面视图中，该加热元件被布置成在第一中介层和第二中介层的整个区域上延伸。
根据模块组件的另一可能实施例，在系统级封装结构的横截面视图中，该加热元件被布置成在第一中介层或第二中介层的相应区域上延伸，从模块组件的顶部看，所述相应区域位于横向偏移到集成电路的垂直投影中。
该加热元件配置为由施加到输入/输出端子的信号进行外部控制，或由集成电路进行内部控制。
具有大像素化检测器区域的X射线检测器的实施例在权利要求14中有所说明。
如上所述，X射线检测器包括多个用于检测X射线辐射的模块组件。模块组件中的每个X射线传感器包括像素化检测器区域，该像素化检测器区域包括多个像素件以分别接收X射线辐射。所述多个模块组件并排地布置，使得X射线传感器的相应的像素化检测器区域彼此对接，而不会在两者之间形成间隙。所述多个对接模块组件允许构建大型X射线敏感检测器表面。
包括X射线检测器的用于医疗诊断的设备在权利要求15中说明。该设备可以被配置成例如用于计算机断层扫描仪的X射线装置。
用于制造用于检测X射线辐射的模块组件的方法在权利要求13中说明。
根据所提出的用于制造用于检测X射线辐射的模块组件的方法，使用面板级工艺构建面板组件。该面板组件包括用于形成第一中介层的第一面板、用于形成第二中介层的第二面板以及安装到第一面板的表面的多个集成电路。面板组件被单独化，以提供系统级封装结构的各个系统级封装结构。将相应的X射线传感器放置在系统级封装结构的各个系统级封装结构中的每个上。
这意味着除了完整的模块组件之外，系统级封装结构是在面板级工艺流程中制造的。在面板级工艺中制造多个封装结构提供了具有成本效益的制造方法。此外，每个单独的系统级封装结构及X射线传感器被配置为相应的单个可测试单元，其能够在将X射线传感器放置在系统级封装结构上之前对于正常功能进行测试。
X射线模块组件的其他功能和优势在下面的详细描述中列出。应当理解，上述总体描述及以下详细描述都仅仅是示例性的，旨在为理解权利要求的本质和特征提供概述或框架。
附图说明
附图包括其中，以提供进一步的理解，并且其被纳入并构成说明书的一部分。因此结合附图，从以下详细描述中将更充分地理解本公开，其中：
图1示出了用于检测X射线辐射的模块组件的横截面图；
图2A示出了模块组件的实施例，其中，加热元件集成在整个封装区域的底部中介层内部；
图2B示出了用于检测X射线辐射的模块组件的实施例，其中，加热元件集成在整个封装区域的顶部中介层内；
图3A示出了用于检测X射线辐射的模块组件的实施例，其中，加热元件集成在非硅区域的底部中介层中；
图3B示出了用于检测X射线辐射的模块组件的实施例，其中，加热元件集成在非硅区域的顶部中介层中；
图4A示出了用于检测X射线辐射的模块组件的实施例，其中，集成电路控制的加热元件集成在底部中介层内；
图4B示出了用于检测X射线辐射的模块组件的实施例，其中，集成电路控制的加热元件集成在顶部中介层内；
图5示出了模块的实施例，该模块被设计成使得热量从集成电路有效地传递到散热器；
图6示出了用于检测X射线辐射的模块组件的屏蔽概念；
图7示出了用于医疗诊断的设备—包括X射线检测器的计算机断层扫描仪；
图8A示出了包括多个集成电路的系统级封装结构的分解图；
图8B以侧视图示出了系统级封装结构的空间视图；
图9示出了在用于制造多个系统级封装结构的制造工艺中所使用的面板组件。
具体实施方式
用于检测X射线辐射的模块组件的实施例如图1中的横截面图所示。该模块组件10包括被配置为接收X射线辐射的光子的X射线传感器100。X射线传感器100响应于接收到的光子提供电信号。X射线传感器100包括像素化检测器区域110，像素化检测器区域110包括多个像素件111，以分别接收X射线辐射。X射线传感器100为撞击像素化检测器区域110的每个光子提供电信号。电信号可以在位于X射线检测器100的底表面的输出处提供。
X射线传感器100可以被配置成将X射线间接或直接转换为电荷。对于直接转换，如在光子计数CT中所使用的，图1所示的X射线传感器100包括如CZT或CdTe之类的直接转换材料。CZT的材料或CdTe的材料直接附着在系统级封装结构(system-in-package structure)200的顶部上。它将X射线光子直接转换为电信号。
对于间接转换，如在经典CT中所使用的，X射线传感器100包括闪烁体和光电二极管阵列。X射线传感器100被配置成闪烁体和光电二极管的堆叠。光电二极管阵列将直接附着在系统级封装结构200的顶部上。此外，闪烁体/晶体粘在光电二极管阵列的顶部上。闪烁体将X射线光子转换为可见光。可见光被光电二极管阵列捕获，光电二极管阵列将光转换为电信号。
模块组件10还包括系统级封装结构200，用于处理由X射线传感器100提供的电信号。系统级封装结构200包括输入/输出端子201、第一中介层/顶部中介层210、第二中介层/底部中介层220以及集成电路/ASIC 230。在系统级封装结构200中，第一中介层210、第二中介层220和集成电路230以堆叠构造布置。
集成电路230被配置成用于评估从X射线传感器100接收到的电信号。特别地，集成电路可以被配置成评估由X射线传感器100所提供的模拟电信号并响应于该模拟电信号输出数字信号。
第一中介层210被配置成在X射线传感器100与集成电路230之间提供电连接。第二中介层220被配置成在集成电路230与输入/输出端子201之间提供电连接。根据优选实施例，第一中介层和第二中介层具有相同的材料，例如为具有特别低的热膨胀系数的多层玻璃纤维增强环氧层压板。
第一中介层210具有第一侧/顶侧以提供与X射线传感器100的电连接。可以将电接触件202(例如导电垫)设置在第一中介层210的表面上，以提供与系统级封装结构200的电连接。根据可能的实施例，如图1所示，电连接元件290(例如焊锡球(solder ball)或铜球)设置在第一中介层210与X射线传感器100之间，用于X射线传感器100与第一中介层210之间的电连接。电连接元件290被布置在X射线传感器100的底表面与电接触件202之间。
集成电路230被布置在第一中介层210的第二侧/底侧上。集成电路230将从X射线传感器100接收到的模拟电信号转换为数字输出信号。为了使连接保持很短，可以将集成电路230倒置安装在第一中介层210上。
第一中介层210包括多个导电路径241，以将第一中介层210的第一侧/顶侧上的电接触件202电耦合到集成电路230。因此，第一中介层210通过连接元件202和导电路径211将X射线传感器100的像素化检测器区域110的像素件111连接到集成电路230。
如图1所示，集成电路230在第一中介层210的第二侧/底侧上所占据的面积远小于X射线传感器100的面积，传感器100的面积覆盖了第一中介层210完整的第一侧。然而，将导电路径241布置在第一中介层210内部使得第一中介层210的第一侧/顶侧上的电接触件202中的每个都能与集成电路230电接触。总之，集成电路230经由第一中介层210耦合到X射线传感器100使得成本显著降低，因为集成电路230仅覆盖X射线传感器100的一小部分。
第二中介层220具有第一侧/顶侧和与第一侧相对的第二侧/底侧。输入/输出端子201布置在第二中介层220的第二侧上。端子201还可被配置成电源端子以向集成电路230施加电源电压以供电。
第一中介层210和第二中介层220是堆叠的，使得第二中介层220的第一侧/顶侧面向第一中介层210的第二侧/底侧。第一中介层210和第二中介层220彼此间隔地布置。
系统级封装结构200包括布置在第一中介层210与第二中介层220之间的(垂直的)互连元件240(贯穿封装通孔；TPV)，以在第一中介层210的第二侧/底侧与第二中介层220的第一侧/顶侧之间提供电连接。互连元件240可以配置成铜球或焊锡球。互连元件240是硅贯穿通孔的经济高效的替代方案。
如图1所示，集成电路230产生的输出信号经由导电路径242穿过第一中介层210，并经由互连元件240连接到第二中介层220。互连元件241经由设置在第二中介层220内部的导电路径243与输入/输出端子201电接触。
系统级封装结构200可以包括无源电路元件260(例如电容器、热敏电阻、电阻器等)。系统级封装结构200允许将X射线检测器系统运行所需的无源电路元件260直接集成在封装内。如图1所示，无源电路元件260可以经由第一中介层210内部的导电路径电连接到集成电路230。无源电路元件260能布置在第一中介层210的第二侧/底侧上或在第二中介层220的第一侧/顶侧上。
系统级封装结构200包括模制复合物(mold compound)250，该模制复合物250被布置在第一中介层210与第二中介层220之间，以在系统级封装结构200的第一中介层210与第二中介层220之间提供稳定的内聚力。如图1所示，互连元件241(例如焊料或铜球)和/或无源电路元件260能够嵌入模制复合物250中。
如图1所示，第一中介层210和第二中介层220由单个互连元件240(例如焊锡球或铜球)连接，所述单个互连元件240被布置在第一中介层与第二中介层之间。互连元件240同时焊接到第一中介层210和第二中介层220中并嵌入模制复合物250中。模制复合物250完全填充了第一中介层210与第二中介层220之间的空间。这意味着第一中介层210直接布置在模制复合物250的上侧，因此其与模制复合物250直接接触，而不在它们之间提供间隙，并且第二中介层220直接布置在模制复合物250的底侧上，因此其与模制复合物250直接接触，而不在它们之间提供间隙。这使得能够将第一中介层210、模制复合物250和第二中介层220的系统级封装结构200作为单个对称单元提供。所提出的系统级封装结构200的布置方式在模块组件的机械性能和热性能方面具有优势。
关于机械管理，模制复合物和/或互连元件240能为系统级封装结构200提供足够的稳定性，以满足严格的机械要求，例如翘曲。系统级封装结构200的单个单元和对称堆叠允许在第一中介层210的顶侧上提供平坦的(即低翘曲的)表面，这对于与X射线传感器100的连接至关重要。中介层210的顶表面上的平整度对于确保连接元件290(例如小焊锡球)在中介层210的整个表面上方的传感器100与封装200之间形成实际可靠的连接是很重要的。因此，重要的是提供足够的封装200平面度以实现与传感器100的共面性，从而减少传感器中的机械应力并实现封装与传感器之间的可靠连接。此外，在系统级封装结构中，在模制复合物250上方和下方的两个中介层210、220的对称布置使得系统级封装结构200的热膨胀系数得到很好的控制，并与X射线传感器100的热膨胀系数相匹配。
关于热管理，系统级封装结构200允许将热量从集成电路230有效地传递到第二中介层220。由于第二中介层220在其完整的上表面接触模制复合物250并由此与模制复合物250直接接触，因此，集成电路230在其预期运行期间所产生的热量能够通过模制复合物250和第二中介层220可靠地消散。
对于X射线检测的预期应用，必须将模块组件、特别是X射线传感器100的像素化检测器区域110保持在恒定温度下，该恒定温度均匀地分布在整个系统级封装中。
为了使模块组件10的整体温度保持恒定且均匀，系统级封装结构200包括用于温度调节的加热元件270。加热元件270可以设置在第一中介层210的第一侧和第二侧中的至少一个上，或设置在第二中介层220的第一侧和第二侧之一上。
根据另一实施例，加热元件270可以设置在第一中介层210的内部或第二中介层220的内部，如图2A至图4B所示。加热元件270可以被配置成铜弯管，该铜弯管集成在第一中介层和第二中介层之一内或集成在第一中介层210和底部中介层220之一的顶侧或底侧/底表面上，即直接集成在封装内部。
将加热元件集成在第一中介层210或第二中介层220内稳定了传感系统的温度。加热元件270能够使温度均匀分布在整个封装上。特别地，加热元件270能使模块组件，特别是像素化检测器区域110保持在恒定的绝对温度。
与集成在集成电路230的硅材料中的加热器相比，在第一中介层或第二中介层上布置加热元件270，或者将加热元件270集成在第一中介层210或第二中介层220的材料中，使设计变得很灵活。
图2A示出了模块组件10的实施例，其中，加热元件270被布置在第二中介层220的内部并在系统级封装结构200的横截面视图中在第二中介层220的整个区域上延伸。加热元件270可以被配置成第二中介层220中的外部控制加热器。
根据图2B所示的模块组件的实施例，加热元件270被设置在第一中介层210的内部并在系统级封装结构200的横截面视图中在第一中介层210的整个区域上延伸。加热元件270可以被配置成外部控制加热器。
图3A和图3B示出了模块组件10的实施例，其中，加热元件270被布置在第二中介层220内部(图3A)或在第一中介层210内部(图3B)。关于图3A和图3B所示的实施例，加热元件270被布置成在系统级封装结构200的横截面视图中在第一中介层210或第二中介层220的相应区域上延伸，从模块组件10的顶部看，所述相应区域位于横向偏移到集成电路230的垂直投影中。这意味着加热元件270被布置在集成电路230的非硅区域上。
图3A和图3B示出了被配置成由施加到输入/输出端子201的信号进行外部控制的加热元件270。图4A和图4B示出了模块组件10的实施例，其中，加热元件270以与图4A和图4B所示相同的方式进行布置，即在第一中介层210或第二中介层220的相应区域内，所述相应区域位于横向偏移到集成电路230的垂直投影中。与图3A和图3B所示的实施例相反，图4A和图4B所示的加热元件270被配置为由集成电路230进行内部控制。
为了监测模块组件10的温度，可以在第二中介层220上包括温度传感元件(图中未示出)。该独立加热元件的电源电压不受CMOS工艺节点的限制，并且能够通过简单的方式进行调整。
图5示出了模块组件10的实施例，其中，第二中介层220的结构被设计成能够有效地将热量传递到散热器。这能够通过在第二中介层220的底表面上提供导热垫221来实现。大型导热垫221被配置成将系统级封装结构200焊接到具有散热器的载体(例如印制电路板)上。此外，热通孔222能够嵌入第二中介层220中，以实现从集成电路230到导热垫221的热传递。热通孔222可以采用堆叠或交错设计来提供。根据可能的实施例，热通孔222可以被配置为被铜填充的过孔。应该注意的是，图5所示的散热设计能够用于其它图所示的任何实施例中。
图6示出了系统级封装结构200的横截面图，其中，系统级封装结构200包括至少一个屏蔽层280，以将第一导电路径241与第二导电路径242屏蔽。屏蔽层280可以布置在第一中介层210的内部，或者布置在集成电路230的表面上。屏蔽层280用于使第一导电路径241与第二导电路径242彼此屏蔽，使得在导电路径211和212上以低电平进行的信号传输不会受到干扰。
图7示出了用于医疗诊断的设备1的实施例。设备1被配置成用于计算机断层扫描仪的X射线装置。设备1包括X射线检测器20，该X射线检测器20包括用于检测X射线辐射的多个模块组件10。
如图7所示，模块组件10的配置方式为四侧可对接的，这允许各种模块组件10并排地布置，以用于在所有方向上扩展检测器的成像区域。连续模块能安装在所有的四个侧面上，而像素件之间没有间隙。
图8A示出了系统级封装结构200的分解图，该系统级封装结构200包括第一中介层210、多个集成电路230、无源电路元件260、模制复合物250、互连元件240和第二中介层220。图8B以侧视图示出了系统级封装结构200的空间视图。如图8A和图8B所示，多个集成电路230可以集成/嵌入在系统级封装结构200中。能够布置多个集成电路/ASIC，使其在X射线传感器像素件与集成电路/ASIC之间的连接线/导电路径具有相等的长度。
图9示出了在用于制造多个系统级封装结构200的制造工艺中所使用的面板组件2。为了制造系统级封装结构200，面板组件2是使用面板级工艺构建的。面板组件2包括用于形成第一中介层/顶部中介层210的第一面板/顶部面板P1、用于形成第二中介层/底部中介层220的第二面板/底部面板P2，以及安装到第一面板P1的底表面的多个集成电路/ASIC230。图9示出了穿过面板组件2的俯视图。第一面板/顶部面板P1和第二面板/底部面板P2在图9的简化表示中显示为透明。
图9所示的面板组件2被单一化以提供系统级封装结构200的各个系统级封装结构。图9用虚线显示了从整个面板组件2中切割出系统级封装结构的锯切线路。所示出的面板组件2的示例示出了4×3＝12个系统级封装结构200。每个系统级封装结构200包括六个集成电路/ASIC 230。为了制造用于检测X射线辐射的模块组件10，相应的X射线传感器100被放置在系统级封装结构200的各个系统级封装结构中的每个上。
各个系统级封装结构200分别形成单个可测试单元，所述单个可测试单元能够在将相应的X射线传感器100放置在单一化结构200中的每个上之前对其正常功能进行测试。这提供了一种具有成本效益的制造方法。
已经对本文所公开的系统级封装结构200、用于检测X射线辐射的模块组件10、X射线检测器20和用于医疗诊断的设备1的实施例进行了讨论，其目的是使读者熟悉所提出的设计的创新方面。在不偏离权利要求的范围的情况下，尽管已经对优选实施例有所展示和描述，但本领域技术人员可以对所公开概念作出许多变更、修改、等同和替换。
特别地，对于所讨论实施例中所包括的特征，系统级封装结构100、模块组件10、X射线检测器20和用于医疗诊断的设备1的设计并不限于所公开的实施例，而是给出了许多可能的替代方案的示例。然而，对所公开概念的任何修改、等同和替换都意在包括在本文所附权利要求的范围之内。
在单独的从属权利要求中所列举的特征可以有利地组合在一起。此外，权利要求中所使用的附图标记不应被解释为对权利要求的范围的限制。
此外，如本文所使用的术语“包括”并不排除其它元素。此外，如本文所使用的量词“一”意在包括一个或更多个部件或元素，并且不限于被解释为仅指一个。
该专利申请要求德国专利申请No.102020130002.6的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
附图标记列表
1 用于医疗诊断的设备
10 用于检测X射线辐射的模块组件
20 X射线检测器
30 X射线源
100 X射线传感器
110 像素化检测器区域
111 像素件
200 系统级封装结构
201 输入/输出端子
210 第一中介层
220 第二中介层
230 集成电路
240 互连元件
250 模制复合物
260 无源电路元件
270 加热元件
280 屏蔽层
290 连接元件

Claims (16)

1.一种用于检测X射线辐射的模块组件，包括：
-X射线传感器(100)，其被配置为接收X射线辐射的光子并响应于接收到的光子提供电信号，
-系统级封装结构(200)，其用于处理所述电信号，所述系统级封装结构(200)包括输入/输出端子(201)、第一中介层(210)、第二中介层(220)和集成电路(230)，所述第一中介层(210)、所述第二中介层(220)和所述集成电路(230)以堆叠构造布置在所述系统级封装结构(200)中，
-其中，所述集成电路(230)被配置用于评估所述电信号，
-其中，所述第一中介层(210)被配置成在所述X射线传感器(100)与所述集成电路(230)之间提供电连接，
-其中，所述第二中介层(220)被配置成在所述集成电路(230)与所述输入/输出端子(201)之间提供电连接。
2.根据权利要求1所述的模块组件，
-其中，所述第一中介层(210)具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述第一侧用于提供与所述X射线传感器(100)的电连接，所述集成电路(230)布置在所述第一中介层(210)的第二侧上，
-其中，所述第二中介层(220)具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述输入/输出端子(201)布置在所述第二中介层(220)的第二侧上，
-其中，所述第一中介层(210)和第二中介层(220)是堆叠的，使得所述第二中介层(220)的第一侧面向所述第一中介层(210)的第二侧。
3.根据权利要求2所述的模块组件，
-其中，所述第一中介层(210)和第二中介层(220)彼此间隔地布置，
-其中，所述系统级封装结构(200)包括布置在所述第一中介层(210)和第二中介层(220)之间的至少一个互连元件(241)，以在所述第一中介层(210)的第二侧与所述第二中介层(220)的第一侧之间提供电连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块组件，
-其中，所述第一中介层(210)包括将所述集成电路(230)电耦合到X射线传感器(200)的第一导电路径(241)和将所述集成电路(230)电耦合到互连元件(241)的第二导电路径(242)，
-其中，所述第二中介层(220)包括将所述互连元件(241)电耦合到所述输入/输出端子(201)的第三导电路径(243)。
5.根据权利要求3或4所述的模块组件，
其中，所述互连元件(240)被配置为铜球或焊锡球。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块组件，
其中，所述系统级封装结构(200)包括被布置在所述第一中介层(210)和第二中介层(220)之间的模制复合物(250)。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的模块组件，
其中，所述系统级封装结构(200)包括无源电路元件(260)，所述无源电路元件(260)被布置在所述第一中介层(210)的第二侧上或在所述第二中介层(220)的第一侧上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块组件，
其中，所述系统级封装结构(200)包括用于温度调节的加热元件(270)，所述加热元件(270)被设置在所述第一中介层的第一侧和第二侧中的至少一个上，或被设置在所述第二中介层的第一侧和第二侧中的至少一个上，或被设置在所述第一中介层(210)或第二中介层(220)内部。
9.根据权利要求8所述的模块组件，
其中，所述加热元件(270)被布置成在所述系统级封装结构(200)的横截面视图中在所述第一中介层(210)或第二中介层(220)的整个区域上延伸。
10.根据权利要求8所述的模块组件，
其中，所述加热元件(270)被布置成在所述系统级封装结构(200)的横截面视图中在所述第一中介层(210)或第二中介层(220)的相应区域上延伸，从所述模块组件(10)的顶部看，所述相应区域位于横向偏移到所述集成电路(230)的垂直投影中。
11.根据权利要求8所述的模块组件，
其中，所述加热元件(270)被配置为由施加到所述输入/输出端子(201)的信号进行外部控制或者由所述集成电路(230)进行内部控制。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的模块组件，
-其中，所述系统级封装结构(200)包括至少一个屏蔽层(280)，以将所述第一导电路径(241)与所述第二导电路径(242)屏蔽，
-其中，屏蔽层(280)被布置在所述第一中介层(210)内部或在所述集成电路(230)的表面上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的模块组件，
其中，所述X射线传感器(100)被配置为直接或间接转换。
14.一种用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的用于检测X射线辐射的模块组件的方法，所述方法包括：
-使用面板级工艺构建面板组件(2)，所述面板组件包括用于形成第一中介层(210)的第一面板(P1)、用于形成第二中介层(220)的第二面板(P2)和安装到所述第一面板(P1)的表面的多个集成电路(230)，
-将所述面板组件(2)单一化，以提供所述系统级封装结构(200)的各个系统级封装结构，
-将相应的X射线传感器(100)放置在所述系统级封装结构(200)的各个系统级封装结构中的每个上。
15.一种X射线检测器，包括：
-多个根据权利要求1至13中任一项所述的用于检测X射线辐射的模块组件(10)，
-其中，所述模块组件(10)的每个X射线传感器(100)包括像素化检测器区域(110)，所述像素化检测器区域(110)包括多个像素件(111)以分别接收X射线辐射，
-其中，所述多个模块组件(10)并排地布置，使得所述X射线传感器(100)的相应的像素化检测器区域(110)彼此紧靠，而不在两者之间形成间隙。
16.一种用于医疗诊断的设备，包括：
-根据权利要求15所述的X射线检测器(20)，
-其中，所述设备(1)被配置为用于计算机断层扫描仪的X射线装置。
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