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Dokumentenidentifikation DE102004031985A1 01.09.2005
Titel Detektormodul und Detektor für einen Röntgen-Computertomografen
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Heismann, Björn, Dr., 91052 Erlangen, DE;
Matz, Richard, Dr., 83052 Bruckmühl, DE;
Pilz, Heinz, 12305 Berlin, DE;
Wirth, Stefan, Dr., 91056 Erlangen, DE;
Zapf, Jörg, 81927 München, DE;
Danzer, Ludwig, 90530 Wendelstein, DE
DE-Anmeldedatum 01.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004031985
Offenlegungstag 01.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.09.2005
IPC-Hauptklasse G01T 1/29
IPC-Nebenklasse A61B 6/03   H04N 5/32   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Detektormodul für einen Röntgen-Computertomographen, wobei auf einer Platine (8) mehrere Sensorarrays (1) nebeneinander vorgesehen sind, wobei jedes der Sensorarrays (1) an einer der Platine (8) abgewandten Oberseite (O) eine Mehrzahl erster Kontaktelemente (2) aufweist. Zur Kontaktierung des Sensorarrays (1) sind die ersten Kontaktelemente (2) mit zweiten Kontaktelementen (7) mit Leiterbahnen (5) elektrisch verbunden, welche in oder auf einem elektrisch isolierenden flexiblen Träger (T) aufgenommen sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Detektormodul sowie einen Detektor für einen Röntgen-Computertomografen.

Aus der EP 0 819 406 A1 ist ein Röntgen-Computertomograf bekannt, dessen Detektor aus Modulen aufgebaut ist. Jedes Modul weist eine Platine auf, auf der in einer z-Richtung hintereinander mehrere Sensor-Teilmodule montiert sind. Jedes der Sensor-Teilmodule wiederum besteht aus mehreren Detektorelementen, welche in einer &phgr;-Richtung in einer Zeile angeordnet sind. Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Modulen sind jeweils vier Sensor-Teilmodule in z-Richtung nebeneinander angeordnet. Die Sensor-Teilmodule sind mittels randlich angebrachter Bondingverbindungen mit einer nachgeschalteten Elektronik kontaktiert.

Inzwischen ist es gelungen, Sensor-Teilmodule weiter zu miniaturisieren und dabei eine Vielzahl von Detektorelementen sowohl in z- als auch in &phgr;-Richtung zu einem im Folgenden als "Sensorarray" bezeichneten Sensor-Teilmodul zusammenzufassen. Wegen der geringen Größe des Sensorarrays ist es möglich, bei einem Modul mehrere Sensorarrays sowohl in z- als auch in &phgr;-Richtung nach Art eines Schachbretts in der Fläche anzuordnen. Um eine möglichst hohe Bildqualität zu gewährleisten, müssen solche Sensorarrays möglichst unter Vermeidung von Zwischenräumen nebeneinander angebracht werden. Das macht es schwierig, an der Oberseite der Sensorarrays vorgesehene Kontaktelemente mit einer nachgeschalteten Elektronik zu verbinden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schwierigkeit nach dem Stand der Technik zu überwinden. Es soll insbesondere ein Detektormodul angegeben werden, dessen Sensorarrays möglichst einfach und kostengünstig kontaktiert sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 18.

Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Detektormodul für einen Röntgen-Computertomografen vorgeschlagen, wobei auf einer Platine mehrere Sensorarrays nebeneinander vorgesehen sind, wobei jedes der Sensorarrays an einer der Platine abgewandten Oberseite eine Mehrzahl erster Kontaktelemente aufweist, und wobei die ersten Kontaktelemente mit zweiten Kontaktelementen mittels Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden sind, welche in oder auf einem elektrisch isolierenden, flexiblen Träger aufgenommen sind. – Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen schichtartigen Aufbau ist es möglich, elektrisch leitende Verbindungen mit einer sehr geringen Dicke bereitzustellen. Auf diese Weise können die an der Oberseite des Sensorarrays vorgesehenen ersten Kontaktelemente einfach und kostengünstig mit zweiten Kontaktelementen verbunden werden. Dazu müssen die Leiterbahnen lediglich zwischen den Kanten zweier benachbarter Sensorarrays hindurchgeführt werden. Die Leiterbahnen sind zweckmäßigerweise auf dem Träger aufgenommen und mit einer Isolierung überdeckt. Der Träger kann in Form einer dünnen Folie ausgebildet sein, welche eine eng benachbarte horizontale Anordnung der Sensorarrays ermöglicht, wobei mittels der Folie vertikal die Leiterbahnen von den ersten Kontaktelementen zu den zweiten Kontaktelementen hindurchgeführt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Kontaktelemente am Rand des Sensorarrays vorgesehen. Die zweiten Kontaktelemente können an einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite vorgesehen sein. Vorteilhafterweise sind die ersten und/oder zweiten Kontaktelemente in einer parallel zur Kante des Sensorarrays verlaufenden Reihe angeordnet. Das erleichtert die Kontaktierung mit den auf dem Träger aufgenommenen Leiterbahnen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten Kontaktelemente Bestandteil eines integrierten Bauelements, welches an einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Sensorarrays vorgesehen ist. Bei dem integrierten Bauelement kann es sich um eine Auswerteelektronik handeln, mit der beispielsweise die vom Sensorarray gelieferten Signale digitalisiert werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Träger in Form einer im Querschnitt u-förmigen Klammer ausgebildet. Die Form der Klammer ist dabei vorzugsweise an die Form, z. B. die Dicke, des Sensorarrays angepasst. Damit ist es in einfacher Weise möglich, die ersten und zweiten Kontaktelemente zu kontaktieren. Die Klammer kann randseitig auf das Sensorarray aufgesteckt und anschließend kann die Kontaktierung durch ein Klebe-, Löt- oder Schweißverfahren hergestellt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Träger eine Dicke im Bereich von 2 &mgr;m bis 70 &mgr;m und die Isolation eine Dicke im Bereich von 2 &mgr;m bis 70 &mgr;m auf. Die Dicke der Folie kann im Bereich von 5 &mgr;m bis 50 &mgr;m liegen. Damit ist es möglich, den Zwischenraum zwischen randseitlich nebeneinander angeordneten Sensormodulen zu minimieren. Damit kann erreicht werden, dass ein aus Sensormodulen gebildetes Sensorarray eine möglichst hohe Bildqualität aufweist. Vorzugsweise ist der Träger aus einem Kunststoff, wie z.B. Polyimid oder Kapton, oder aus Epoxidharz hergestellt. Die Isolierung kann aus einem flexiblen, epoxidharzbasierten Lötstopplack oder aus Polyimid hergestellt sein. Zweckmäßigerweise ist das elektrisch isolierende Material der Folie aus Kapton hergestellt.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Leiterbahnen aus Cu hergestellt. Die Leiterbahnen können mit einem beliebigen, nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Aufbringen von Leiterbahnen auf einen Trägermaterial auf den Träger aufgebracht werden. Vorzugsweise sind die ersten und die zweiten Kontaktelemente mit den Leiterbahnen durch einen Löt-, Klebe- oder Schweißkontakt verbunden. Des Weiteren können die Leiterbahnen oder die ersten und zweiten Kontaktelemente eine mit NiAu beschichtete Kontaktfläche aufweisen. Derart beschichtete Oberflächen eignen sich besonders gut zur Herstellung eines Löt-, Klebe- oder Schweißkontakts.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Breite des Trägers etwa einer Breite des Sensorarrays entspricht. Das erleichtert insbesondere die Kontaktierung mit über die im Wesentlichen gesamte Breite des Sensorarrays vorgesehenen ersten Kontaktelementen.

Vorteilhafterweise sind die ersten Kontaktelemente an zwei eine gemeinsame Ecke aufweisenden Rändern des Sensorarrays vorgesehen, und die Leiterbahnen um die zum jeweiligen Rand korrespondierenden Kanten zur Verbindung mit den zweiten Kontaktelementen geführt. Zweckmäßigerweise sind die Sensorarrays so angeordnet, dass zwischen deren Kanten lediglich ein Träger oder eine Folie hindurchgeführt ist. Damit können die Sensorarrays lediglich mit einem sehr geringen Zwischenraum nebeneinander angeordnet werden. Die Anordnung kann beispielsweise nach Art eines Schachbrettmusters erfolgen. Damit gelingt auf einfache Weise eine Kontaktierung der Sensorarrays.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein Detektor umfassend eine Mehrzahl der erfindungsgemäßen Detektormodule vorgesehen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein Sensorarray,

2 eine Draufsicht auf ein Sensorarray mit daran randlich angebrachten Folien,

3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A' in 2,

4 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Detektormoduls.

5A, B eine Kontaktierung mittels eines im Querschnitt u-förmig als Klammer ausgebildeten Trägers und

6A, B eine Kontaktierung mittels eines planar ausgebildeten Trägers.

In den 1 und 2 ist schematisch ein Sensorarray 1 in Draufsicht gezeigt. Das Sensorarray 1 weist an seiner Oberseite O an zwei benachbarten Rändern R1, R2 erste Kontaktelemente 2 auf. Die beiden Ränder R1, R2 weisen eine gemeinsame Ecke 3 auf.

2 zeigt das in 1 dargestellte Sensorarray 1, wobei daran in den Randbereichen Folien F1, F2 angebracht sind. Wie am besten aus 3 zu ersehen ist, bestehen die Folien F1 bzw. F2 aus übereinander liegenden Schichten 4, welche aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, z. B. Kapton, hergestellt sind. Zwischen den elektrisch isolierenden Schichten 4 sind in paralleler Anordnung aus Cu hergestellte Leiterbahnen 5 eingebettet. Jede der Leiterbahnen 5 ist jeweils mit einem der ersten Kontaktelemente 2 verbunden. An einer der Oberseite O gegenüberliegenden Unterseite U des Sensorarrays 1 ist ein integriertes Bauelement 6 vorgesehen, das zu den ersten Kontaktelementen 2 korrespondierende zweite Kontaktelemente 7 aufweist. Bei dem integrierten Bauelement 6 kann es sich beispielsweise um einen Chip, ASICS oder dgl. handeln. Jede mit einem ersten Kontaktelement 2 verbundene Leiterbahn 5 ist mit einem dazu korrespondierenden zweiten Kontaktelement 7 verbunden.

Wie aus 2 ersichtlich ist, erstrecken sich die Folien F1, F2 im Wesentlichen über die gesamte Breite des Sensorarrays 1. Auf diese Weise wird der zur Verfügung stehende Platz zur Kontaktierung des Sensorarrays 1 optimal genutzt.

4 zeigt in einer Draufsicht schematisch die Anordnung kontaktierter Sensorarrays 1 auf einer Platine 8 eines allgemein mit dem Bezugszeichen M bezeichneten Detektormoduls. Die Sensorarrays 1 sind schachbrettartig angeordnet. Indem die Folien F1, F2 jeweils an zwei benachbarten Rändern R1, R2 angeordnet sind, können die Sensorarrays 1 lediglich unter Zwischenschaltung jeweils einer Folie F1, F2 nebeneinander angeordnet werden. Bei den Folien F1, F2 kann es sich um herkömmliche Folien mit darin eingebetteten Leiterbahnen 5 handeln. Derartige Folien F1, F2 können in einer Dicke von 5 bis 50 &mgr;m hergestellt werden. Unter Verwendung derartiger Folien F1, F2 können die Sensorarrays 1 auf der Platine 8 mit einem geringen Abstand, welcher im Wesentlichen durch die Dicke der Folie F1, F2 gegeben ist, nebeneinander angeordnet werden.

5A und 5B zeigen schematisch eine Kontaktierung mittels eines im Querschnitt u-förmig als Klammer ausgebildeten Trägers. Auf der Oberseite O des Sensorarrays 1 sind erste Kontaktelemente 2 angebracht. Auf dem auf der Unterseite U angebrachten integrierten Bauteil 6 sind zweite Kontaktelemente 7 angebracht. Das Bezugszeichen K bezeichnet eine im Querschnitt u-förmig ausgebildete Klammer. Die Klammer K besteht aus einem Träger T, auf dem Leiterbahnen 5 aufgenommen sind. Die Leiterbahnen 5 sind mit einer Isolation I überdeckt. Nicht von der Isolation I überdeckte Kontaktflächen der Leiterbahn 5 sind mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. In 5A ist die Klammer K randseitig auf das Sensorarray 1 und das integrierte Bauelement 6 aufgesteckt, wobei die Form der Klammer K im Wesentlichen deren kantenseitlichen Form entspricht. Die Kontaktflächen 9 der z. B. 10 &mgr;m bis 30 &mgr;m Dicken Leiterbahn 5 sind mit NiAu beschichtet, so dass die Kontaktflächen 9 löt-, schweiß- oder leitkleberkontaktierbar sind. Durch eine endgültige Formung der Klammer K werden die Kontaktflächen 9 und die ersten 2 und zweiten Kontaktelemente 7 aneinandergebracht. Durch eine Löt-, Schweiß-, oder Klebeverbindung werden die ersten 2 und zweiten Kontaktelemente 7, wie in 5B dargestellt, miteinander elektrisch leitend verbunden.

In 6A und B ist schematisch eine alternative Kontaktierung mittels eines planar ausgebildeten Trägers T dargestellt. Das Sensorarray 1 und das integrierte Bauelement 6 sind nebeneinander in einer Ebene angeordnet. Sowohl die ersten 2 als auch die zweiten Kontaktelemente 7 sind von oben zugänglich. Zur Kontaktierung wird der Träger T auf das Sensorarray 1 und das integrierte Bauelement 6 in der Weise aufgebracht, dass die Kontaktflächen 9 der Leiterbahnen 5 auf den ersten 2 und zweiten Kontaktelementen 7 liegen. Mittels einer Löt-, Klebe- oder Schweißverbindung wird ein elektrisch leitender, fester Kontakt hergestellt. Anschließend wird, wie in 6B dargestellt, das integrierte Bauelement 6 an der Unterseite U des Sensorarrays 1 mittels eines Klebers angebracht. Der flexible Träger T passt sich dabei an die Form der Kanten an, so dass der Träger T mit den Leiterbahnen 5 eng an den Kantenflächen des Sensorarrays 1 und des integrierten Bauelements 6 anliegt.


Anspruch[de]
  1. Detektormodul für einen Röntgen-Computertomografen, wobei auf einer Platine (8) mehrere Sensorarrays (1) nebeneinander vorgesehen sind, wobei jedes der Sensorarrays (1) an einer der Platine (8) abgewandten Oberseite (O) eine Mehrzahl erster Kontaktelemente (2) aufweist, und wobei die ersten Kontaktelemente (2) mit zweiten Kontaktelementen (7) mittels Leiterbahnen (5) elektrisch leitend verbunden sind, welche in oder auf einem elektrisch isolierenden, flexiblen Träger (T) aufgenommen sind.
  2. Detektormodul nach Anspruch 1, wobei die auf dem Träger (T) aufgenommenen Leiterbahnen (5) mit einer Isolierung (I) überdeckt sind.
  3. Detektormodul nach Anspruch 1, wobei die ersten Kontaktelemente (2) am Rand (R1, R2) des Sensorarrays (1) vorgesehen sind.
  4. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Kontaktelemente (7) an einer der Oberseite (O) gegenüberliegenden Unterseite (U) vorgesehenen sind.
  5. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten (2) und/oder zweiten Kontaktelemente (7) in einer parallel zur Kante des Sensorarrays (1) verlaufenden Reihe angeordnet sind.
  6. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Kontaktelemente (7) Bestanteil eines integrierten Bauelements (6) sind, welches an einer der Oberseite (O) gegenüberliegenden Unterseite (U) des Sensorarrays (1) vorgesehen ist.
  7. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (T) in Form einer im Querschnitt u-förmigen Klammer (K) ausgebildet ist.
  8. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (T) eine Dicke im Bereich von 2 &mgr;m bis 70 &mgr;m aufweist.
  9. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolation (I) eine Dicke im Bereich von 2 &mgr;m bis 70 &mgr;m aufweist.
  10. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (T) aus Polyimid, Kapton oder Epoxidharz hergestellt ist.
  11. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolierung (I) aus einem flexiblen, epoxidharzbasierten Lötstopplack, aus Polyimid oder Kapton hergestellt ist.
  12. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterbahnen (5) aus Cu hergestellt sind.
  13. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten (2) und zweiten Kontaktelemente (7) mit den Leiterbahnen (5) durch einen Löt-, Klebe- oder Schweißkontakt verbunden sind.
  14. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterbahnen (5) oder die ersten (2) und zweiten Kontaktelemente (7) eine mit NiAu beschichtete Kontaktfläche (9) aufweisen.
  15. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Breite des Trägers (T) etwa einer Breite des Sensorarrays (1) entspricht.
  16. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Kontaktelemente (2) an zwei eine gemeinsame Ecke (3) aufweisenden Rändern (R1, R2) des Sensorarrays (1) vorgesehen sind, und die Leiterbahnen (5) um die zum jeweiligen Rand (R1, R2) korrespondierenden Kanten zur Verbindung mit den zweiten Kontaktelementen (7) geführt sind.
  17. Detektormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorarrays (1) so angeordnet sind, dass zwischen deren Kanten lediglich ein Träger (T) hindurchgeführt ist.
  18. Detektor umfassend eine Mehrzahl der Detektormodule nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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