DE102007013567A1

DE102007013567A1 - Detector module for computer tomography equipment, has printed board that carries electronic element, where electronic element is brought in between lower surface of wiring substrate and printed board

Info

Publication number: DE102007013567A1
Application number: DE200710013567
Authority: DE
Inventors: Peter Kämmerer; Thomas Reichel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: DE102007013567B4

Abstract

Es wird ein Detektormodul (1, 2) für ein Computertomographiegerät (26) angegeben, umfassend eine Anzahl von Detektorelementen und ein Verdrahtungssubs zugewandten Oberseite und einer der Strahlung abgewandten Unterseite, wobei das oder jedes Detektorelement auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats (6) angeordnet ist, sowie mindestens ein elektronisches Bauelement (7) zur Signalverarbeitung. Dabei ist eine Leiterplatine (8) vorgesehen, die das elektronische Bautelement (7) trägt, wobei das elektronische Bauelement (7) zwischen der Unterseite des Verdrahtungssubstrats (6) und der Leiterplatine (8) eingebracht ist und wobei die Leiterplatine (8) mindestens ein Mittel zur Wärmeableitung umfasst, welches thermisch an das elektronische Bauelement (7) angekoppelt ist. Weiter wird ein Detektor (28) für ein Computertomographiegerät (26) mit einer Anzahl derartiger Detektormodule (1, 2) und ein Computertomographiegerät (26) mit einem derartigen Detektor (28) angegeben.A detector module (1, 2) for a computed tomography device (26) is provided, comprising a number of detector elements and an underside facing the wiring and an underside facing away from the radiation, wherein the or each detector element is arranged on top of the wiring substrate (6), and at least one electronic component (7) for signal processing. In this case, a printed circuit board (8) is provided which carries the electronic Bautelement (7), wherein the electronic component (7) between the underside of the wiring substrate (6) and the printed circuit board (8) is introduced and wherein the printed circuit board (8) at least one Includes means for heat dissipation, which is thermally coupled to the electronic component (7). Furthermore, a detector (28) for a computed tomography device (26) with a number of such detector modules (1, 2) and a computed tomography device (26) with such a detector (28) are indicated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Detektormodul für ein Computertomographiegerät umfassend eine Anzahl von Detektorelementen und ein Verdrahtungssubstrat mit einer der einfallenden Strahlung zugewandten Oberseite und einer der Strahlung abgewandten Unterseite, wobei das oder jedes Detektorelement auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats angeordnet ist, sowie mindestens ein elektronisches Bauelement zur Signalverarbeitung. Weiter betrifft die Erfindung einen Detektor für ein Computertomographiegerät mit einer Anzahl eines derartigen Detektormoduls, sowie ein Computertomographiegerät mit einem derartigen Detektor.The The invention relates to a detector module for a computed tomography device comprising a number of detector elements and a wiring substrate with an incident radiation facing top and a the radiation side facing away, wherein the or each detector element is arranged on top of the wiring substrate, as well at least one electronic component for signal processing. Furthermore, the invention relates to a detector for a computed tomography device with a number of such a detector module, and a computed tomography device with such a detector.

In der US 6 396 898 B1 ist der Aufbau eines Flächendetektors beschrieben, welcher mehrere zweidimensional aneinander gereihte derartige Detektormodule aufweist, welche vertikal über einer Anzahl von Modulbasisplatten angeordnet sind.In the US Pat. No. 6,396,898 B1 the construction of a surface detector is described, which has a plurality of two-dimensional juxtaposed such detector modules, which are arranged vertically above a number of module base plates.

Ein Detektormodul der eingangs beschriebenen Art findet sich als Bestandteil eines Röntgendetektors in einem Computertomographiegerät, wobei der Röntgendetektor üblicherweise eine Vielzahl von Detektormodulen aufweist. Die Detektorelemente umfassen hierzu in der Regel eine Photodiode, die mittels eines vorgeschalteten Szintillators zur Detektion von Röntgenstrahlung ertüchtigt ist.One Detector module of the type described above is found as a component an X-ray detector in a computed tomography device, wherein the X-ray detector is usually a plurality of detector modules. The detector elements include for this purpose usually a photodiode by means of an upstream Scintillator for the detection of X-radiation is.

Die auf das Detektormodul einfallende Röntgenstrahlung wird von dem Detektorelement in ein elektrisches Signal umgewandelt, das an das elektronische Bauelement zur Signalverarbeitung abgeführt wird. Das elektronische Bauelement wandelt insbesondere das analoge Signal in ein digitales Signal um, welches zur weiteren Signalverarbeitung beispielsweise an einen digitalen Signalprozessor geleitet wird.The on the detector module incident X-ray radiation is converted by the detector element into an electrical signal, which is dissipated to the electronic component for signal processing. The electronic component converts in particular the analog signal into a digital signal, which is used for further signal processing for example, to a digital signal processor.

Üblicherweise wird ein Röntgendetektor für ein Computertomographiegeräte durch die Aneinanderreihung von Detektormodulen entlang eines Detektorrings realisiert. Im Betrieb des Computertomographiegeräts dreht sich der Röntgendetektor derart um ein zu untersuchende Objekt, dass Röntgenaufnahmen von dem Objekt aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen gewonnen werden können. Bei der Bildgebung mit einem Computertomographiegerät ist man üblicherweise bestrebt, die Detektionsfläche des zur Bildgewinnung zur Verfügung stehenden Röntgendetektors möglichst groß auszuführen, um beispielsweise ganze Organe eines Patienten in einem Umlauf abscannen zu können. Neuere Entwicklungen gehen deshalb in Richtung der Entwicklung von Flächendetektoren, die aus einer Vielzahl von Detektormodulen besteht, die zweidimensional aneinander gereiht sind.Usually becomes an X-ray detector for a computed tomography device by the juxtaposition of detector modules along a detector ring realized. In operation of the computed tomography device rotates the X-ray detector in such a way to be examined Object that radiographs different from the object Projections directions can be won. In the imaging With a computed tomography device one is usually strives to the detection surface of the image for As far as possible available X-ray detector great to perform, for example, whole organs to be able to scan a patient in one circulation. newer Developments are therefore in the direction of the development of area detectors, which consists of a plurality of detector modules, the two-dimensional strung together.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Detektormodul mit einer möglichst langen Lebensdauer für ein Computertomographiegerät anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen langlebigen Detektor für ein Computertomographiegerät anzugeben. Als weitere Aufgabe soll ein Computertomographiegerät mit einer möglichst langen Lebensdauer angegeben werden.outgoing The invention is based on the object of the prior art a detector module with the longest possible lifetime for a computed tomography device. A Another object is to provide a long-lived detector for a Specify computed tomography device. As another task should be a computed tomography device with a possible long life.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Detektormodul für ein Computertomographiegerät, umfassend eine Anzahl von Detektorelementen und ein Verdrahtungssubstrat mit einer einer einfallenden Strahlung zugewandten Oberseite und einer der einfallenden Strahlung abgewandten Unterseite, wobei das oder jedes Detektorelement auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats angeordnet ist, sowie mindestens ein elektronisches Bauelement zur Signalverarbeitung, wobei erfindungsgemäß eine Leiterplatine vorgesehen ist, die das elektronische Bauelement trägt, wobei das elektronische Bauelement zwischen der Unterseite des Verdrahtungssubstrats und der Leiterplatine eingebracht ist, und wobei die Leiterplatine mindestens ein Mittel zur Wärmeableitung umfasst, welches an das elektronische Bauelement thermisch angekoppelt ist.The The first object is achieved by a detector module for a computed tomography device, comprising a Number of detector elements and a wiring substrate with a an incident radiation facing top and one of incident radiation away from the bottom, the or each Detector element disposed on top of the wiring substrate and at least one electronic component for signal processing, wherein according to the invention provided a printed circuit board is that carries the electronic component, wherein the electronic component between the bottom of the wiring substrate and the printed circuit board is inserted, and wherein the printed circuit board comprises at least one means for heat dissipation, which is thermally coupled to the electronic component.

Die Erfindung geht dabei in einem ersten Schritt von der Erkenntnis aus, dass aufgrund gestiegener Anforderungen in der Medizin die Entwicklung von Detektormodulen für Computertomographiegeräte gefordert wird, die einschließlich der elektronischen Elemente zur Signalverarbeitung einen möglichst geringen Bauraum beanspruchen.The The invention is in a first step of the knowledge that due to increased demands in medicine the Development of detector modules for computed tomography devices is required, including the electronic elements for signal processing the smallest possible space claim.

In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass neuerdings elektronische Bauelemente zur Verfügung stehen, die klein genug sind, um flach auf einer horizontalen Leiterplatine unterhalb der Detektionselemente des Detektormoduls angeordnet werden zu können.In a second step, the invention of the consideration from that recently electronic components available Stand small enough to lie flat on a horizontal circuit board be arranged below the detection elements of the detector module to be able to.

In einem dritten Schritt erkennt die Erfindung, dass bei einem derartigen vertikal ausgerichteten Aufbau eine gute Wärmeabfuhr für das langfristige Funktionieren des Detektormoduls entscheidend ist. Durch die beträchtliche Wärmeentwicklung im Betrieb des elektronischen Bauelementes zur Signalverarbeitung kann das Bauelement selbst beeinträchtigt oder sogar zerstört werden.In a third step, the invention recognizes that in such a vertically oriented construction a good heat dissipation for the long-term functioning of the detector module is crucial. By the considerable heat development during operation the electronic component for signal processing, the Component itself affected or even destroyed become.

Um eine geeignete Wärmeabfuhr zu erhalten, weist die Leiterplatine ein Mittel zur Abfuhr der Wärme auf, welches an das elektronische Bauelement zur Signalverarbeitung thermisch angekoppelt ist.Around to get a suitable heat dissipation, the printed circuit board a means for dissipating the heat, which is connected to the electronic Component for signal processing is thermally coupled.

Das Detektorelement kann beispielsweise durch einen Xenon-Detektor gegeben sein. Das Detektorelement kann beispielsweise auch gegeben sein durch ein Szintillatorelement und eine Photodiode, welche zueinander ausgerichtet sind. Das Szintillatorelement wird durch auftreffende Röntgenstrahlung zur Emission von Photonen insbesondere von Licht im sichtbaren und UV-Bereich angeregt. Das emittierte Licht wird von der nachgelagerten Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches über eine elektrische Kontaktierung der Photodiode zu einer das elektronische Bauelement zur Signalverarbeitung aufweisenden Leiterplatine weggeführt wird. Das elektronische Bauelement wandelt üblicherweise das analoge Signal, das es von der Photodiode erhält, in ein digitales Signal um, das zur weiteren Signalverarbeitung beispielsweise zu einem digitalen Signalprozessor geleitet wird. Das elektronische Bauelement zur Signalverarbeitung kann beispielsweise durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, auch als ASIC bezeichnet, gegeben sein.The detector element can be given for example by a xenon detector. The D For example, detector element can also be given by a scintillator element and a photodiode, which are aligned with each other. The scintillator element is excited by incident X-rays for the emission of photons, especially light in the visible and UV range. The emitted light is converted by the downstream photodiode into an electrical signal, which is led away via an electrical contacting of the photodiode to the electronic component for signal processing having printed circuit board. The electronic component typically converts the analog signal received from the photodiode into a digital signal which is passed to a digital signal processor for further signal processing, for example. The electronic component for signal processing can be given for example by an application-specific integrated circuit, also known as ASIC.

Das Verdrahtungssubstrat, in welchem die Anschlussleitungen der Detektorelemente geführt und zur Weiterleitung gebündelt werden, besteht üblicherweise aus einer Matrix, die insbesondere aus einer Keramik gefertigt ist.The Wiring substrate, in which the connecting lines of the detector elements led and bundled for forwarding, usually consists of a matrix, in particular made of a ceramic.

Mit dem von der Leiterplatine umfassten Mittel zur Wärmeableitung wird die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Leiterplatine verbessert, so dass über die Leiterplatine die Wärme, die im Betrieb des elektronischen Bauelements entsteht, von dem elektronischen Bauelement abgeleitet wird.With the means of heat dissipation included in the printed circuit board the thermal conductivity is perpendicular to the printed circuit board improved so that over the printed circuit board the heat, which arises during operation of the electronic component, of which electronic component is derived.

Die Wärmeleitfähigkeit einer standardmäßig hergestellten Leiterplatine liegt üblicherweise im Bereich von 1 W/(m·K), was für eine Ableitbarkeit der Wärme des elektronischen Bauelements erheblich zu gering ist. Das Mittel zur Wärmeleitung kann hiergegen beispielsweise als ein Bereich der Leiterplatine gegeben sein, der aus einem Material, beispielsweise einem Metall, mit einem vergleichsweise hohem Wärmeleitwert besteht. Das elektronische Bauelement ist dabei so auf der Leiterplatine angeordnet, dass es in thermischen Kontakt mit dem Mittel zur Wärmeableitung steht. Aus der thermischen Ankopplung des Mittels zur Wärmeabfuhr wird eine Entwärmung des elektronischen Bauelements mittels Dissipation ermöglicht, was letztlich zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Detektormoduls führt.The Thermal conductivity of a standard manufactured Printed circuit board is usually in the range of 1 W / (m · K), what a derivability of the heat of the electronic Component is considerably too low. The means for heat conduction For example, it may be used as an area of the printed circuit board be given, which consists of a material, such as a metal, exists with a comparatively high thermal conductivity. The electronic component is on the printed circuit board arranged that it is in thermal contact with the means of heat dissipation stands. From the thermal coupling of the agent for heat dissipation is a cooling of the electronic device by means of Dissipation allows for what ultimately leads to an increase the life of the detector module leads.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zur Wärmeableitung durch eine Anzahl von thermischen Durchkontaktierungen der Leiterplatine gegeben. Durch die thermischen Durchkontaktierungen kann die Wärme von dem elektronischen Bauelement direkt abge leitet werden. Insbesondere ist eine weitergehende Dissipation der Wärme ermöglicht. Über die thermischen Durchkontaktierungen kann beispielsweise die Wärme von dem elektronischen Bauelement abgeführt und an ein Wasserkühlungssystem oder auch an Wärmespeicher abgegeben werden.advantageously, is the means of heat dissipation by a number of given thermal vias of the printed circuit board. By the thermal vias can remove the heat from the electronic component can be derived directly abge. Especially is a further dissipation of heat allows. about the thermal vias, for example, the heat discharged from the electronic component and to a Water cooling system or to heat storage be delivered.

Die thermischen Durchkontaktierungen sind insbesondere durch metallausgekleidete oder metallgefüllte durchgängige Bohrungen der Leiterplatine gegeben. Die Metallauskleidung oder Metallfüllung ist dabei vorzugsweise durch eine Kupferauskleidung oder Kupferfüllung realisiert. Durch eine derartige Ausgestaltung der thermischen Durchkontaktierungen kann der hohe Wärmeleitwert von Metallen, insbesondere von Kupfer (ca. 300 W/(m·K)) im Rahmen einer Entwärmung des elektronischen Bauelements genutzt werden, ohne die Produktionskosten der Leiterplatine erheblich zu erhöhen, da die Leiterplatine weiterhin standardmäßig aus einem kostengünstigen Material gefertigt werden kann.The Thermal vias are particularly by metal lined or metal filled through holes of the Printed circuit board given. The metal lining or metal filling is preferably by a copper lining or copper filling realized. By such a configuration of the thermal vias can the high thermal conductivity of metals, in particular of copper (about 300 W / (m · K)) as part of a heat dissipation be used of the electronic component, without the production costs The board will increase considerably as the circuit board continues standard from a low-cost material can be made.

Vorteilhafterweise umfasst das Detektormodul ein Mittel zur Befestigung, welches mit der Leiterplatine verbunden und über die thermischen Durchkontaktierungen mit dem elektronischen Bauelement thermisch kontaktiert ist. Die thermische Kontaktierung des Mittels zur Befestigung mit der Leiterplatine kann beispielsweise durch ein Anpressen des Mittels zur Befestigung an die Leiterplatine geschehen. Die thermische Kontaktierung kann beispielsweise auch durch ein Einpressen oder über ein Ankleben, sowie ein Anlöten oder Anschrauben des Mittels zur Befestigung an die Leiterplatine realisiert werden. Die thermische Kontaktierung kann beispielsweise über einen Formschluss, insbesondere über eine Steck- oder Schraubverbindung, erfolgen, ebenso wie über eine thermisch leitfähige Klebeverbindung, beispielsweise mit einem entsprechend modifizierten Kunststoff oder Harz.advantageously, The detector module comprises a means for attachment, which with connected to the printed circuit board and the thermal vias is thermally contacted with the electronic component. The thermal contacting of the means for attachment to the printed circuit board can for example, by pressing the means for attachment the printed circuit board happen. The thermal contact can, for example also by pressing in or pasting, as well as a Soldering or screwing on the means for attachment the printed circuit board can be realized. The thermal contact can, for example, a positive connection, in particular on a plug or screw, done, as well as a thermally conductive adhesive bond, for example with a suitably modified plastic or resin.

Vorzugsweise ist das Mittel zur Befestigung aus einem Material gefertigt, dessen Wärmeleitfähigkeit zumindest im Bereich der Wärmeleitfähigkeit der thermischen Durchkontaktierungen liegt. Mit der thermischen Ankopplung der thermischen Durchkontaktierung an das Mittel zur Befestigung kann zum einen die Wärme effektiv von dem elektronischen Bauelement über einen Wärmestrom von dem Bauelement durch die thermischen Durchkontaktierungen über das Mittel zur Befestigung wegtransportiert werden. Zum anderen wird die Oberfläche, über die eine endgültige Abgabe der Wärme an die Umgebung geschieht, oder der die Wärme aufnehmende Wärmespeicher insgesamt vergrößert.Preferably is the means of attachment made of a material whose Thermal conductivity at least in the range of thermal conductivity the thermal vias lies. With the thermal Coupling of the thermal via to the means for On the one hand, attachment can effectively remove the heat from the electronic Component via a heat flow from the device through the thermal vias via the means for Attachment be transported away. For another, the surface is over the final release of heat to the environment happens, or the heat-absorbing heat storage overall enlarged.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zur Befestigung aus einem Metall gefertigt, wodurch der Abtransport der Wärme von dem elektronischen Bauelement zur Signalverarbeitung über die thermischen Durchkontaktierungen besonders wirksam ist, da Metalle sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnen.advantageously, is the means of attachment made of a metal, which the removal of heat from the electronic component for signal processing via the thermal vias is particularly effective because metals are characterized by a high thermal conductivity distinguished.

In einer weiter bevorzugten Ausführung ist das Mittel zur Befestigung mit einem Detektorträger thermisch und mechanisch verbunden. Die Verbindung kann dabei beispielsweise über eine thermisch leitfähige Klebeverbindung, beispielsweise mit einem entsprechend modifizierten Kunststoff oder Harz realisiert werden. Es kann beispielsweise auch eine direkte Schraub- oder Klammerverbindung, ebenso wie eine Steck- oder eine Spannzangenverbindung vorgesehen sein. Durch die Anbindung des Mittels zur Befestigung an den Detektorträger wird zum einen die Entwärmung des elektronischen Bauelements zur Signalverarbeitung weiter verbessert und damit dessen Lebensdauer erhöht. Zum anderen wird dadurch eine einfache Montage des Detektormoduls als Teil eines Detektors für ein Computertomographiegerät ermöglicht. Das über das Mittel zur Befestigung mit dem Detektorträger mechanisch verbundene Detektormodul kann als vormontierte Einheit in das Computertomographiegerät eingebaut werden. Die Ausrichtung des Detektormoduls geschieht dabei bevorzugt durch eine vorgefertigte Montagevorrichtung, die eine definierte Positionierung der Bauteile zueinander während der Verbindungsherstellung vorgibt. Die durch ein ausrichtbares Mittel zur Befestigung derart fixierten Bauteile werden dann beispielsweise verklebt und ausge härtet oder mittels des ausrichtbaren Mittels zur Befestigung in der fixierten Position fest verbundenIn In a further preferred embodiment, the means for Attachment with a detector carrier thermally and mechanically connected. The connection can for example via a thermally conductive adhesive bond, for example realized with a correspondingly modified plastic or resin become. It may, for example, also be a direct screw or staple connection, as well as a plug or a collet connection provided be. By the connection of the means for attachment to the detector carrier On the one hand, the cooling of the electronic component to signal processing further improved and thus its life elevated. On the other hand, this is a simple installation the detector module as part of a detector for a computed tomography device allows. That about the means of attachment mechanically connected to the detector carrier detector module can be used as a preassembled unit in the computed tomography device to be built in. The orientation of the detector module happens preferred by a prefabricated mounting device, the one defined positioning of the components to each other during specifies the connection. The by an alignable Means for fixing such fixed components are then, for example glued and cured or by means of the alignable Securely connected by means for fixing in the fixed position

Vorteilhafterweise ist der Detektorträger aus einem Metall gefertigt. Einerseits wird dadurch die Ableitung der Wärme von dem elektronischen Bauelement zur Signalverarbeitung weiter verbessert, da es für eine möglichst effiziente Entwärmung des elektronischen Bauelements über die thermischen Durchkontaktierungen und das Mittel zur Befestigung sowie den Detektorträger vorteilhaft ist, wenn alle an der Entwärmung beteiligten Komponenten eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dies ist vor allem bei metallischen Komponenten der Fall. Andererseits bietet ein metallischer Detektorträger auch eine hohe mechanische Stabilität. Durch die thermisch Ankopplung des elektronischen Bauelements an den Detektorträger wird weiter die Größe des Wärmespeichers weiter erhöht, so dass die Wärmedissipation insgesamt noch einmal verbessert wird.advantageously, the detector carrier is made of a metal. On the one hand is thereby the dissipation of heat from the electronic Device for signal processing further improved, as it for a most efficient cooling of the electronic Component via the thermal vias and the means for attachment and the detector carrier advantageous is when all the components involved in the cooling process have a high thermal conductivity. This is especially with metallic components of the case. On the other hand offers a metallic detector carrier also has a high mechanical Stability. Due to the thermal coupling of the electronic Component to the detector carrier will continue to size of the heat accumulator further increased, so that the Overall, heat dissipation is improved once again.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Mittel zur Befestigung zu einer justierbaren Befestigung an dem Detektorträger ausgestaltet, wobei das Mittel mindestens gegenüber einer Raumachse ausrichtbar und befestigbar ist. Für den Betrieb des Detektormoduls als Teil eines Detektors des Computertomographiegeräts ist eine Ausrichtung des Detektormoduls beispielsweise auf die Röntgenquelle notwendig. Über das mindestens gegenüber einer Raumachse ausrichtbare Mittel zur Befestigung kann das sich auf dem Mittel zur Befestigung befindliche Detektormodul in einer auf den Detektorbetrieb abgestimmten räumlichen Ausrichtung auf dem Detektorträger befestigt werden. Somit kann beispielsweise beim Austausch eines defekten Detektormoduls gegen ein funktionierendes das neue Detektormodul erneut in eine für den Detektionsbetrieb im Computertomographiegerät optimale räumliche Ausrichtung gebracht werden. Das derartige Mittel zur Befestigung kann dabei beispielsweise als ein Klammerelement oder eine Schraube realisiert werden, sowie auch durch eine Spannzange oder ein Keilelement. Die Ausrichtbarkeit kann dabei beispielsweise durch integrierte Justierschrauben gegeben sein, ebenso wie durch integrierte Kugelgelenkköpfe.In an expedient embodiment is the means for attachment to an adjustable attachment to the detector carrier configured, wherein the means at least opposite one Room axis can be aligned and fastened. For the business the detector module as part of a detector of the computed tomography device an alignment of the detector module, for example, on the X-ray source is necessary. about the at least with respect to a spatial axis alignable means for attachment can be located on the means for fixing detector module in a matched to the detector operation spatial Orientation can be attached to the detector carrier. Consequently For example, when replacing a defective detector module against a working the new detector module again in a for the detection operation in the computed tomography device optimal spatial orientation. The like Means for attachment can, for example, as a clip element or a screw can be realized, as well as by a collet or a wedge element. The alignability can for example be given by integrated adjustment screws, as well as by integrated ball joint heads.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Mittel zur Befestigung als eine Klemmvorrichtung gegeben. Dabei kann die Klemmvorrichtung beispielsweise als eine zweiteilige Vorrichtung gegeben sein, bei der ein unterer Teil an den Detektorträger befestigt wird und über eine Schraubverbindung einen oberen, ausrichtbaren Teil trägt. Die Ausrichtbarkeit des oberen Teils geschieht dabei beispielsweise über ein rotationssymmetrisches Element, das gegenüber dem unteren Teil justierbar ist.In a preferred embodiment of the invention is the means for Attachment given as a clamp. In this case, the clamping device for example, be given as a two-part device at a lower part is attached to the detector carrier and via a screw an upper, alignable Part carries. The alignability of the upper part happens in this case, for example, via a rotationally symmetric element, which is adjustable relative to the lower part.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zur Befestigung zu einer reversiblen Befestigung ausgestaltet. Durch diese Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, ein defektes Detektormodul ohne Probleme abzumontieren und gegen ein funktionierendes Detektormodul auszutauschen. Damit können notwendige Reparaturarbeiten schnell und unkompliziert vorgenommen werden ohne dass der Betrieb des gesamten Röntgendetektors des Computertomographiegeräts für längere Zeit betroffen ist.advantageously, is the means of attachment to a reversible attachment designed. This configuration makes it possible, for example, dismantle a defective detector module without problems and against to replace a working detector module. With that you can necessary repairs done quickly and easily be without the operation of the entire x-ray detector the computed tomography device for longer Time is affected.

In einer weiter vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst das Verdrahtungssubstrat ein Mittel zur Strahlenabschirmung, insbesondere Röntgenstrahlenabschirmung, des elektronischen Bauelements. Die Röntgenstrahlung die im Betrieb des Computertomographiegeräts freigesetzt wird, trifft zunächst auf das Detektorelement des Detektormoduls, durchdringt dieses teilweise und trifft auf das darunter angeordnete Verdrahtungssubstrat. Durch das Mittel zur Strahlenabschirmung wird die Röntgenstrahlung an einer Durchdringung des Verdrahtungssubstrats gehindert, so dass das im Strahlengang unter dem Verdrahtungssubstrat angeordnete elektronische Bauelement vor eintreffender Röntgenstrahlung geschützt ist.In a further advantageous embodiment of the invention the wiring substrate, a radiation shielding agent, in particular X-ray shield, of the electronic component. The X-ray radiation during operation of the computed tomography device is released, first applies to the detector element of the detector module, this partially penetrates and hits the underlying wiring substrate. By the means For radiation shielding, the X-radiation is at a Penetration of the wiring substrate prevented, so that in the Optical path arranged under the wiring substrate electronic Component protected from incoming X-rays is.

Das elektronische Bauelement kann durch das Einwirken von Röntgenstrahlung geschädigt werden, was die Funktionsfähigkeit stören und zu einem totalen Funktionsausfall führen kann. Durch ein das Mittel zur Strahlenabschirmung umfassendes Verdrahtungssubstrat wird die Lebensdauer des Detektormoduls verlängert, insbesondere da sich das elektronische Bauelement bei einem vertikalen Aufbau des Detektormoduls direkt im Strahlengang einer Röntgenquelle befindet.The electronic component can be damaged by the action of X-rays, which can disrupt the functionality and lead to a total malfunction. By a wiring substrate comprising the means for radiation shielding the life of the detector module is extended, in particular because the electronic component in a vertical Auf Construction of the detector module is located directly in the beam path of an X-ray source.

Das Mittel zur Strahlenabschirmung umfasst dabei insbesondere ein chemisches Element mit einer hohen Ordnungszahl, insbesondere Wolfram oder beispielsweise auch Blei. Das Mittel zur Strahlenabschirmung kann beispielsweise als ein Blech, welches aus einem röntgenstrahlenabsorbierendem Material gefertigt ist, gegeben sein. Ein derartiges Blech kann beispielsweise auf die Oberseite oder die Unterseite des gesamten, oder von Teilen des Verdrahtungssubstrats mittel- oder unmittelbar aufgebracht werden, oder in es einbezogen werden. Das Mittel zur Strahlenabschirmung kann auch als ein Kleber oder als ein Kunststoff gegeben sein, dem jeweils röntgenstrahlenabsorbierendes Material, insbesondere Wolfram oder Wolframpartikel, beigefügt ist. Ein derartiger Kunststoff kann beispielsweise als Spritzgußteil ausgearbeitet sein. Das Mittel zur Strahlenabsorption kann weiter auch in das Material des Verdrahtungssubstrats eingearbeitet sein.The Radiation shielding means in particular comprises a chemical Element with a high atomic number, in particular tungsten or for example, lead. The means for radiation shielding can for example, as a sheet made of an X-ray absorbing material is made, be given. Such a sheet can, for example on the top or the bottom of the entire, or parts the wiring substrate are applied directly or indirectly, or be involved in it. The means for radiation shielding may also be given as an adhesive or as a plastic, the each X-ray absorbing material, in particular Tungsten or tungsten particles, is attached. Such a Plastic can be prepared, for example, as an injection molded part be. The means for radiation absorption can continue in the Be incorporated material of the wiring substrate.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zur Strahlenabschirmung in das Verdrahtungssubstrat eingebracht. Das Mittel zur Strahlenabschirmung kann dabei beispielsweise der Matrix des Verdrahtungssubstrats, welche insbesondere aus einer Keramik gefertigt ist, in Form von beispielsweise Wolframpartikeln, beigefügt werden.advantageously, is the means for radiation shielding into the wiring substrate brought in. The means for radiation shielding can for example the matrix of the wiring substrate, which in particular consists of a Ceramics is made, in the form of, for example tungsten, attached become.

Das Mittel zur Strahlenabschirmung kann alternativ als ein Blech, insbesondere als ein Wolframblech, gegeben sein, das in das Verdrahtungssubstrat ganz oder teilweise eingebracht ist. Das elektronische Bauelement ist bei einer derartigen Anordnung des Mittels zur Strahlenabschirmung unabhängig von der Orientierung des elektronischen Bauelements zuverlässig vor Röntgenstrahlung geschützt. Die Anordnung des elektronischen Bauelements kann somit bedarfsgerecht gewählt werden.The Radiation shielding means may alternatively be referred to as a sheet, in particular as a tungsten sheet, put that into the wiring substrate wholly or partially introduced. The electronic component is in such an arrangement of the means for radiation shielding regardless of the orientation of the electronic component reliable protected from X-rays. The order of the electronic component can thus be selected as needed become.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist das Mittel zur Strahlenabschirmung in das Verdrahtungssubstrat eingebracht, wobei das Verdrahtungssubstrat insbesondere aus einer Keramik gefertigt ist. Im Falle einer Einbringung von Wolframpartikeln in ein Verdrahtungssubstrat, das aus einer Keramik gefertigt ist, können diese Wolframpartikel insbesondere dem Grünling beigemengt werden. Hierdurch wird die strahlenabschirmende Wirkung des Verdrahtungssubstrats bei der originären Herstellung des Verdrahtungssubstrats realisiert. Dadurch ist als zusätzlicher Herstellungsschritt lediglich das Hinzufügen der Wolframpartikel notwendig, was den Herstellungsprozess des strahlungsabschirmenden Substrats vereinfacht und die Herstellungskosten reduziert.In an expedient embodiment of the invention is the means for radiation shielding into the wiring substrate introduced, wherein the wiring substrate in particular from a Ceramic is made. In case of introduction of tungsten particles into a wiring substrate made of a ceramic, In particular, these tungsten particles can be used as greenware be added. As a result, the radiation-shielding effect of Wiring substrate in the original production of the Wiring substrate realized. This is as an additional Manufacturing step merely adding the tungsten particles necessary, what the manufacturing process of the radiation-shielding Simplified substrate and reduced manufacturing costs.

In einer weiter bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Verdrahtungssubstrat mindestens eine Aussparung auf, wobei das Mittel zur Strahlenabschirmung in die Aussparung eingebracht wird. Das Mittel zur Strahlenabschirmung, kann dabei als ein Blech, insbesondere als ein Wolframblech, gegeben sein, das in die Aussparung eingebracht wird. Das Mittel zur Strahlenabschirmung kann auch als eine Keramik oder als ein entsprechend modifizierter Kunststoff in die Aussparung eingebracht werden, wobei in die Keramik oder den Kunststoff jeweils insbesondere Wolframpartikel eingebracht sind. Die Aussparungen machen es einerseits möglich, das Mittel zur Strahlenabschirmung gezielt da zu platzieren wo eine strahlenabschirmende Wirkung des Verdrahtungsubstrat notwendig ist. Andererseits kann durch den punktuellen Einsatz des Mittels zur Strahlenabschirmung die strahlenabschirmende Wirkung des Verdrahtungssubstrats möglichst kostengünstig realisiert werden.In a further preferred embodiment of the invention the wiring substrate has at least one recess, wherein the Radiation shielding agent is introduced into the recess. The Radiation shielding means, as a sheet, in particular as a tungsten sheet, which is inserted into the recess becomes. The radiation shielding agent may also be used as a ceramic or as a suitably modified plastic in the recess are introduced, wherein in the ceramic or the plastic respectively in particular tungsten particles are introduced. The recesses make it possible on the one hand, the means for radiation shielding targeted to place where a radiation shielding effect of Wiring substrate is necessary. On the other hand, by the punctual Use of the agent for radiation shielding the radiation-shielding Effect of the wiring substrate realized as inexpensively become.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Mittel zur Strahlenabschirmung als ein Wolframblech gegeben. Das Wolframblech kann in einem einfachen Montageschritt verrutschsicher in die Aussparung eingesenkt werden.In an expedient embodiment is the means for radiation shielding given as a tungsten sheet. The tungsten sheet can slip into the recess in a simple assembly step be sunk.

In einer weiter zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Position und die Dimension der Aussparung zu einer Strahlenabschirmung des elektronischen Bauelements ausgelegt. Die Aussparung mit dem eingebrachten Mittel zur Strahlenabschirmung, insbesondere ein Wolframblech, befindet sich in dieser Anordnung im Strahlengang direkt über dem elektronischen Bauelement, so dass das eingesetzte Blech mit seiner Fläche die Strahlen so abschirmt, dass das elektronische Bauelement innerhalb einer Abschattungsfläche liegt. Durch diese Ausgestaltung wird ein sicherer Schutz des elektronischen Bauelements vor Röntgenstrahlung gewährleistet, unter Berücksichtigung einer Kostenminimierung bei der Herstellung des Detektormoduls.In a further expedient embodiment is the Position and the dimension of the recess to a radiation shield designed the electronic component. The recess with the introduced means for radiation shielding, in particular a tungsten sheet, is located in this arrangement in the beam path directly above the electronic component, so that the inserted sheet with its surface shields the rays so that the electronic Component lies within a shading surface. By This configuration will be a secure protection of the electronic Ensures device from X-rays, taking into account a cost minimization in the Production of the detector module.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Detektorelement ein Szintillatorelement und eine Photodiode. Die Röntgenstrahlung trifft auf das Szintillatorelement, welches zur Emission von Photonen insbesondere von Licht im sichtbaren und UV-Bereich angeregt wird. Das emittierte Licht wird von der nachgelagerten Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches zur weiteren Signalverarbeitung an das elektronische Bauelement geleitet wird.In A preferred embodiment of the invention comprises Detector element, a scintillator and a photodiode. The X-radiation hits the scintillator element, which for the emission of photons, especially light in the visible and UV range is excited. The emitted light is from the downstream Photodiode converted into an electrical signal, which to further Signal processing is passed to the electronic component.

In einer weiter bevorzugten Ausführung der Erfindung ist mindestens ein elektronisches Bauelement zur Signalverarbeitung durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, auch ASIC genannt, gegeben. Bei einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung ist die Verarbeitung der eingehenden Signale anwendungsspezifisch festgelegt. Dadurch kann die spezifische Signalverarbeitung sehr schnell und effizient erledigt werden, insbesondere auch unter Berücksichtigung eines optimalen Leistungsverbrauchs und eines minimierten Flächenbedarfs des elektronischen Bauelements.In a further preferred embodiment of the invention, at least one electronic component for signal processing by an application-specific integrated circuit, also called ASIC, given. For an application-specific integrated circuit, the processing of the incoming signals is application-specific sets. Thereby, the specific signal processing can be done very quickly and efficiently, especially taking into account optimal power consumption and a minimized space requirement of the electronic component.

Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Detektor für ein Computertomographiegerät gelöst, welcher eine Vielzahl von vorbeschriebenen Detektormodulen aufweist.The second object is achieved by a Detector for a computed tomography device solved, which has a plurality of above-described detector modules.

Bei einem derartigen Detektor können mehrere Detektormodule beispielsweise eindimensional nebeneinander, insbesondere entlang eines Detektorrings angeordnet sein. Die Detektormodule können aber auch zweidimensional, insbesondere auf einer Zulinderteilfläche, angeordnet sein, um einen Flächendetektor zu bilden.at Such a detector can have a plurality of detector modules for example, one-dimensionally next to each other, in particular along be arranged a detector ring. The detector modules can but also two-dimensionally, in particular on a Zulinderteilfläche, be arranged to form an area detector.

In einem Computertomographiegerät wird ein derartiger Detektor zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendet. Im medizinischen Betrieb eines Computertomographiegeräts registriert der Detektor dabei insbesondere die von einer Röntgenstrahlenquelle auf ihn einfallende, durch den Durchtritt durch ein Untersuchungsobjekt abgeschwächte, Röntgenstrahlung. Dabei dreht sich der Röntgendetektor üblicherweise derart um das zu untersuchende Objekt, dass Röntgenaufnahmen von dem Objekt aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen gewonnen werden können. Der Detektor kann hierdurch Signale erzeugen, die der Intensität der aufgetroffenen Röntgenstrahlung entsprechen. Mit den durch den Detektor erzeugten Signale kann ein Bildrechner zwei- oder dreidimensionale Bilder des Untersuchungsobjektes berechnen.In A computed tomography device becomes such a detector used for the detection of X-rays. In the medical Operation of a computed tomography device registers the Detector thereby in particular that of an X-ray source on him by the passage through an object under investigation attenuated, X-rays. It turns the X-ray detector usually around the object to be examined, that radiographs of the Object can be obtained from different projection directions can. The detector can thereby generate signals that the intensity of the impacted X-radiation correspond. With the signals generated by the detector can be a Image computer two- or three-dimensional images of the examination object to calculate.

Die dritte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Computertomographiegerät mit einem Detektor der vorgenannten Art und mit einer Röntgenstrahlenquelle und mit einem Rechner zur Bildgebung.The third object is achieved according to the invention by a computed tomography device with a detector of aforementioned type and with an X-ray source and with a computer for imaging.

Das Computertomographiegerät umfasst eine Röntgenstrahlenquelle, deren Röntgenstrahl insbesondere zu einem fächerförmigen Röntgenstrahlbündel aufgeweitet wird. Das Röntgenstrahlbündel durchdringt ein zu untersuchendes Objekt und trifft auf den Detektor. Die Röntgenstrahlenquelle und der Detektor können beispielsweise einander gegenüberliegend an einem Drehrahmen des Computertomographiegeräts angeordnet sein. Im Betrieb des Computertomographiegeräts drehen sich die Röntgenstrahlenquelle und der Detektor derart um das zu untersuchende Objekt, dass Röntgenaufnahmen von dem Objekt aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen gewonnen werden können. Durch das Untersuchungsobjekt hindurchgetretene und durch den Durchtritt geschwächte Röntgenstrahlung trifft auf den Detektor auf, wobei der Detektor Signale erzeugt, die der Intensität der aufgetroffenen Röntgenstrahlung entsprechen. Die mit dem Detektor ermittelten Signale werden weiter gegeben und schließlich einem Rechner zur Bildgebung übermittelt, der zwei- oder dreidimensionale Bilder des Objekts berechnet.The Computer tomography device comprises an X-ray source, the x-ray beam in particular to a fan-shaped X-ray beam is widened. The x-ray beam Penetrates an object to be examined and strikes the detector. The X-ray source and the detector can for example, opposite each other on a rotating frame be arranged of the computed tomography device. In operation of the Computed tomography device rotate the X-ray source and the detector in such a way around the object to be examined, that X-ray images obtained from the object of different projection directions can be. Passed through the object under investigation and X-ray radiation weakened by the passage impinges on the detector, the detector generating signals, that of the intensity of the impacted X-radiation correspond. The signals detected by the detector will continue given and finally transmitted to a computer for imaging, calculates the two- or three-dimensional images of the object.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt jeweils in schematischer Darstellung:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In each case shows in a schematic representation:

1 einen Querschnitt durch zwei auf einem Detektorträger befestigte Detektormodule mit einer Montagevorrichtung 1 a cross section through two mounted on a detector carrier detector modules with a mounting device

2 einen Querschnitt durch ein Computertomographiegerät. 2 a cross section through a computed tomography device.

3 einen Querschnitt durch eine Klemmvorrichtung. 3 a cross section through a clamping device.

In 1 ist ein Querschnitt durch zwei Detektormodule 1, 2, die an einem Detektorträger 3 befestigt sind, dargestellt. Insbesondere wird dabei der vertikale Aufbau der Detektormodule 1, 2 ersichtlich. Die Darstellung zeigt die auf dem Detektorträger 3 aufgebrachten Detektormodule 1, 2 in einem Montagezustand in einer Montagevorrichtung 4. Die Montagevorrichtung 4 ist im Detektionsbetrieb der Detektormodule 1, 2 entfernt.In 1 is a cross section through two detector modules 1 . 2 attached to a detector carrier 3 are attached, shown. In particular, the vertical structure of the detector modules 1 . 2 seen. The illustration shows that on the detector carrier 3 applied detector modules 1 . 2 in a mounting state in a mounting device 4 , The mounting device 4 is in detection mode of the detector modules 1 . 2 away.

Jedes Detektormodul 1, 2 umfasst ein einzelne Detektorelemente umfassendes Detektorsubstrat 5, ein Verdrahtungssubstrat 6, sowie eine Anzahl von elektronischen Bauelementen 7 zur Signalverarbeitung und eine Leiterplatine 8. Die elektronischen Bauelemente 7 sind dabei als anwendungsspezifische integriert Schaltung, auch ASIC 9 genannt, gegeben. Das Detektorsubstrat 5, das Verdrahtungssubstrat 6, die ASICs 9 und die Leiterplatine 8 sind dabei vertikal übereinander angeordnet und schließen im Wesentlichen bündig miteinander ab, so dass die Fläche eines Detektormoduls 1 in einer Draufsicht im Wesentlichen durch die Fläche des Detektorssubstrats 5 gegeben ist.Each detector module 1 . 2 comprises a detector element comprising individual detector elements 5 , a wiring substrate 6 , as well as a number of electronic components 7 for signal processing and a printed circuit board 8th , The electronic components 7 are integrated as an application-specific circuit, also known as ASIC 9 called, given. The detector substrate 5 , the wiring substrate 6 , the ASICs 9 and the circuit board 8th are arranged vertically one above the other and close substantially flush with each other, so that the surface of a detector module 1 in a plan view substantially through the surface of the detector substrate 5 given is.

Das Detektorsubstrat 5 ist dabei gegeben durch ein eine Anzahl von Szintillatorelementen umfassendes Szintillatorsubstrat 10 und ein darunter angeordnetes eine Anzahl von Photodioden umfassendes Photodiodensubstrat 11. Das Detektorsubstrat 5 aus Szintillatorsubstrat 10 und Photodiodensubstrat 11 ist auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats 6 angeordnet. Das Verdrahtungssubstrat 6 ist aus einer Keramik hergestellt und schließt mit dem Detektorsubstrat 5 der Detektormodule 1, 2 jeweils bündig ab. In der Keramik werden die Anschlussleitungen der elektrischen Verbindung 13 des Detektorsubstrats 5 geführt und zur Weiterleitung gebündelt. Über die Lötkugeln 14 ist das Verdrahtungssubstrat 6 jeweils mit der Leiterplatine 8 elektrisch kontaktiert.The detector substrate 5 is given by a scintillator substrate comprising a number of scintillator elements 10 and a photodiode substrate comprising a plurality of photodiodes disposed thereunder 11 , The detector substrate 5 from scintillator substrate 10 and photodiode substrate 11 is on top of the wiring substrate 6 arranged. The wiring substrate 6 is made of a ceramic and closes with the detector substrate 5 the detector modules 1 . 2 each flush off. In the ceramic, the connection cables of the electrical connection 13 of the detector substrate 5 managed and bundled for forwarding. About the solder balls 14 is the wiring substrate 6 each with the printed circuit board 8th electrically contacted.

Im Betrieb trifft einfallende Röntgenstrahlung 12 zunächst auf das Szintillatorsubstrat 10, welches dadurch zur Emission von Licht angeregt wird. Das emittierte Licht wird dann von dem nachgelagerten Photodiodensubstrat 11 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das derart erzeugte elektrische Signal wird über eine elektrische Verbindung 13 an das Verdrahtungssubstrat 6 weitergeleitet. Über das Verdrahtungssubstrat 6 und die mit diesem über Lötkugeln 14 elektrisch kontaktierte Leiterplatine 8 wird das elektrische Signal zur weiteren Signalverarbeitung an jedes ASIC 9 weitergeleitet.During operation, incident X-rays are incident 12 first on the scintillator substrate 10 , which is thereby excited to emit light. The emitted light is then emitted from the downstream photodiode substrate 11 converted into an electrical signal. The electrical signal thus generated is via an electrical connection 13 to the wiring substrate 6 forwarded. About the wiring substrate 6 and with this over solder balls 14 electrically contacted printed circuit board 8th the electrical signal is sent to each ASIC for further signal processing 9 forwarded.

Jedes ASIC 9 ist jeweils zwischen der Unterseite des Verdrahtungssubstrats 6 und der Leiterplatine 8 eines Detektormoduls 1, 2 angeordnet. Jedes ASIC 9 wandelt im Wesentlichen die von den Photodioden des Photodiodensubstrats 11 erzeugten elektrischen Signale in digitale Signale um, die dann beispielsweise an einen digitalen Signalprozessor weiter geleitet werden. Von dem digitalen Signalprozessor werden die Signale weiterverarbeitet, beispielsweise verstärkt und filtert. Das elektronische Bauelement 7 zur Signalverarbeitung ist insbesondere als ein ASIC 9 gegeben. Ein ASIC 9 verarbeitet im Vergleich zu einer universellen integrierten Schaltung die eingehenden Signale schneller, da die Bearbeitung anwendungsspezifisch festgelegt ist. Zudem ist der Flächenbedarf und der Leistungsverbrauch eines ASIC 9 im Vergleich zu einer universellen integrierten Schaltung geringer. Der Flächenbedarf heutiger ASICs 9 ist insbesondere so gering, dass es möglich ist ein oder mehrere ASICs 9 wie dargestellt flach zwischen dem Verdrahtungssubstrat 6 und der Leiterplatine 8 des Detektormoduls 1, 2 anzuordnen.Each ASIC 9 is respectively between the bottom of the wiring substrate 6 and the printed circuit board 8th a detector module 1 . 2 arranged. Each ASIC 9 essentially converts those from the photodiodes of the photodiode substrate 11 generated electrical signals into digital signals, which are then forwarded, for example, to a digital signal processor. The signals are processed further by the digital signal processor, for example amplified and filtered. The electronic component 7 for signal processing is especially as an ASIC 9 given. An ASIC 9 Processes the incoming signals faster compared to a universal integrated circuit, since the processing is application-specific. In addition, the space requirement and the power consumption of an ASIC 9 lower compared to a universal integrated circuit. The space requirement of today's ASICs 9 In particular, it is so low that it is possible to have one or more ASICs 9 as shown flat between the wiring substrate 6 and the printed circuit board 8th of the detector module 1 . 2 to arrange.

Das Verdrahtungssubstrat 6 weist eine Anzahl von Aussparungen 17 auf. In diese Aussparungen 17 ist als ein Mittel zur Strahlenabschirmung ein Wolframblech 18 eingelegt. Die mit dem Wolframblech 18 versehenen Aussparungen 17 befinden sich aus der Sicht der einfallenden Strahlung 12 über jedem ASIC 9, so dass durch das Wolframblech 18 jedes ASIC 9 vor der einfallenden Röntgenstrahlung 12 geschützt ist. Eine derartige Anordnung gewährleistet einen störungsfreien Betrieb der ASICs 9 über eine lange Lebensdauer hinweg.The wiring substrate 6 has a number of recesses 17 on. In these recesses 17 is a tungsten sheet as a means for radiation shielding 18 inserted. The with the tungsten sheet 18 provided recesses 17 are from the point of view of incident radiation 12 over each ASIC 9 , so through the tungsten sheet 18 every ASIC 9 in front of the incident X-rays 12 is protected. Such an arrangement ensures trouble-free operation of the ASICs 9 over a long life span.

Die Leiterplatine 9 umfasst als Mittel zur Wärmeableitung eine Anzahl von thermischen Durchkontaktierungen 20. Die thermischen Durchkontaktierungen 20 sind als durchgängige kupfergefüllte Bohrungen der Leiterplatine 8 gegeben. Die ASICs 9 sind dabei so auf der Leiterplatine 8 befestigt, dass sie sich auf den Bereichen der Leiterplatine 8 befinden, die die kupfergefüllten Bohrungen aufweisen und mit diesen in thermischen Kontakt stehen.The printed circuit board 9 includes a number of thermal vias as a means of heat dissipation 20 , The thermal vias 20 are as continuous copper-filled holes of the printed circuit board 8th given. The ASICs 9 are doing so on the circuit board 8th fastened that on the areas of the printed circuit board 8th which have the copper-filled holes and are in thermal contact with them.

Bei der Leiterplatine 8 des Detektormoduls 1 ist beispielsweise ein einziger zusammenhängender Bereich mit thermischen Durchkontaktierungen 20 durchsetzt. Die Fläche dieses Bereichs mit thermischen Durchkontaktierungen 20 ist dabei an die Größe des auf diesem Bereich befestigten ASICs 9 angepasst. Auf die Leiterplatine 8 des Detektormoduls 2 sind zwei kleinere ASICs 9 aufgebracht. Entsprechend sind bei dem Detektormodul 2 zwei kleinere Bereiche der Leiterplatine 8 mit thermischen Durchkontaktierungen 20 versetzt. Die thermischen Durchkontaktierungen 20 sind thermisch mit jedem ASIC 9 kontaktiert und führen die Wärme, die im Betrieb des ASICs 9 erzeugt wird, von diesem ab. Bei der Wärmeableitung über die thermischen Durchkontaktierungen 20 wird insbesondere die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer genutzt.At the printed circuit board 8th of the detector module 1 For example, it is a single contiguous area with thermal vias 20 interspersed. The area of this area with thermal vias 20 depends on the size of the ASIC attached to this area 9 customized. On the printed circuit board 8th of the detector module 2 are two smaller ASICs 9 applied. Accordingly, in the detector module 2 two smaller areas of the printed circuit board 8th with thermal vias 20 added. The thermal vias 20 are thermal with each ASIC 9 contacted and guide the heat that is in operation of the ASIC 9 is generated, from this. For heat dissipation via the thermal vias 20 In particular, the high thermal conductivity of copper is used.

Die thermischen Durchkontaktierungen 20 der Leiterplatine 8 stehen weiter in thermischen Kontakt zu dem als Klemmvorrichtung 22 ausgebildeten Mittel zur Befestigung. Die Klemmvorrichtung 22 ist im Wesentlichen durch eine Anzahl metallischer Blöcke gegeben, die über die thermischen Durchkontaktierungen 20 die Wärme, die im Betrieb der ASICs 9 entsteht, aufnehmen und weiterleiten. Dabei wird die hohe Wärmekapazität der metallischen Blöcke genutzt. Die metallischen Blöcke der Klemmvorrichtung 22 sind mit dem metallischen Detektorträger 3 verbunden und mit diesem thermisch kontaktiert. Die Klemmvorrichtung 22 leitet die Wärme weiter an den metallischen Detektorträger 3. Der Detektorträger 3 nimmt die Wärme auf und speichert sie zunächst aufgrund seiner hohen Wärmekapazität, um sie anschließend über seine große Oberfläche an die Umgebung abzuführen.The thermal vias 20 the printed circuit board 8th continue to be in thermal contact with the as a clamping device 22 trained means of attachment. The clamping device 22 is essentially given by a number of metallic blocks, over the thermal vias 20 the heat in the operation of the ASICs 9 arises, absorb and forward. The high heat capacity of the metallic blocks is used. The metallic blocks of the clamping device 22 are with the metallic detector carrier 3 connected and thermally contacted with this. The clamping device 22 conducts the heat further to the metallic detector carrier 3 , The detector carrier 3 absorbs the heat and stores it first because of its high heat capacity, and then dissipate it over its large surface to the environment.

Die Detektormodule 1, 2 sind über die Klemmvorrichtung 22 an dem Detektorträger 3 befestigt. Die Klemmvorrichtung 22 ist einerseits im Bereich der thermischen Durchkontaktierungen 20 mit der Leiterplatine 8 derart an der Leiterplatine 8 befestigt, dass die Klemmvorrichtung 22 in thermischen Kontakt mit den thermischen Durchkontaktierungen 22 und den ASICs 9 steht. Andererseits ist die Klemmvorrichtung 22 mit dem Detektorträger 3 fest verbunden. Sowohl die Befestigung des Detektorträgers 3 an der Platine 8 als auch an dem Detektorträger geschieht mittels einer Klebschicht 24. Die Klebschicht selbst besteht aus einem zur Wärmeleitung modifizierten Kleber.The detector modules 1 . 2 are about the clamping device 22 on the detector carrier 3 attached. The clamping device 22 is on the one hand in the field of thermal vias 20 with the printed circuit board 8th so on the circuit board 8th attached that clamping device 22 in thermal contact with the thermal vias 22 and the ASICs 9 stands. On the other hand, the clamping device 22 with the detector carrier 3 firmly connected. Both the attachment of the detector carrier 3 on the board 8th as well as on the detector carrier is done by means of an adhesive layer 24 , The adhesive layer itself consists of an adhesive modified for heat conduction.

Der Detektorträger 3 selbst ist ebenfalls aus Metall gefertigt. Der Detektorträger 3 ist über die metallische Klemmvorrichtung 22 thermisch mit den thermischen Durchkontaktierungen 20 der Leiterplatine 8 verbunden und trägt damit zu der Entwärmung der ASICs 9 bei. Dabei wird vor allem die hohe Wärmekapazität und die große Oberfläche des Detektorträgers 3 ausgenutzt. Das nach der Montage über die Klemmvorrichtung 22 mit dem Detektorträger 3 verbundene Detektormodul 1, 2 wird als vormontierte Einheit beispielsweise in einen Detektorring 32 eines Computertomographiegeräts 26 eingebaut. Für einen Einbau in den Detektorring 30 sind die Kanten des Detektorträgers 3 abgeschrägt, so dass eine Vielzahl von Detektormodulen 1, 2 aneinandergereiht entlang eines Rings befestigt werden könnenThe detector carrier 3 itself is also made of metal. The detector carrier 3 is over the metallic clamping device 22 thermally with the thermal vias 20 the printed circuit board 8th and thus contributes to the cooling of the ASICs 9 at. Here, above all, the high heat capacity and the large surface of the detector carrier 3 exploited. This after assembly via the clamping device 22 with the detector carrier 3 ver bound detector module 1 . 2 is used as a preassembled unit, for example in a detector ring 32 a computed tomography device 26 built-in. For installation in the detector ring 30 are the edges of the detector carrier 3 bevelled, leaving a variety of detector modules 1 . 2 strung together along a ring can be attached

Die Montage des Detektormoduls 1, 2 erfolgt mittels der Montagevorrichtung 4. Zunächst werden die verschiedenen Komponenten des Detektormoduls 1, 2, nämlich das Detektorsubstrat 5, das Verdrahtungssubstrat 6 und die Leiterplatine 8, über Kopf in die Montagevorrichtung 4 eingesetzt. Die Montagevorrichtung 4 gibt dabei eine definierte Positionierung der Bauteile vor. Die Bauteile werden dann beispielsweise verklebt und ausgehärtet und während der Verbindungsherstellung in ihrer Position mit der Montagevorrichtung 4 fixiert. Die Klemmvorrichtung 22 wird an das vormontierte Detektormodul 1, 2 befestigt. Das sich in der Montagevorrichtung 3 befindliche Detektormodul 1, 2 mit der Klemmvorrichtung 22 wird dann in der in 1 dargestellten Weise auf den Detektorträger 3 aufgebracht und justiert und in einer definierten Winkelausrichtung fixiert und an dem Detektorträger 3 befestigt. Nach der Montage des Detektormoduls 1, 2 an dem Detektorträger 3 wird die Montagevorrichtung 4 entfernt.The assembly of the detector module 1 . 2 takes place by means of the mounting device 4 , First, the different components of the detector module 1 . 2 namely, the detector substrate 5 , the wiring substrate 6 and the circuit board 8th , over head into the mounting device 4 used. The mounting device 4 specifies a defined positioning of the components. The components are then glued and cured, for example, and during the connection in their position with the mounting device 4 fixed. The clamping device 22 goes to the pre-assembled detector module 1 . 2 attached. That is in the mounting device 3 located detector module 1 . 2 with the clamping device 22 will then be in the in 1 shown manner on the detector carrier 3 applied and adjusted and fixed in a defined angular orientation and on the detector carrier 3 attached. After mounting the detector module 1 . 2 on the detector carrier 3 becomes the mounting device 4 away.

In 2 ist ein Querschnitt eines Computertomographiegeräts 26 dargestellt. Das Computertomographiegerät 26 umfasst eine Röntgenstrahlenquelle 30 und einen Detektor 28. Der Detektor 28 ist aus einer Vielzahl von Detektormodulen 1, 2 aufgebaut, die entlang eines Detektorrings 32 aneinander gereiht sind.In 2 is a cross section of a computed tomography device 26 shown. The computed tomography device 26 includes an X-ray source 30 and a detector 28 , The detector 28 is from a variety of detector modules 1 . 2 constructed along a detector ring 32 strung together.

Die Röntgenstrahlenquelle 30 ist diametral auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorrings 32 befestigt. Im Betrieb des Computertomographiegeräts 26 drehen sich die Röntgenstrahlenquelle 30 und der Detektor 28 um ein Untersuchungsobjekt 33, insbesondere um einen zu untersuchenden Patienten. Dabei werden aus unterschiedlichen Richtungen Röntgenaufnahmen von dem Untersuchungsobjekt 33 gemacht. Dabei trifft durch das Untersuchungsobjekt 33 hindurchgetretene und durch den Durchtritt geschwächte Strahlung 12 auf dem Detektor 28 auf. Der Detektor 28 erzeugt Signale, die der Intensität der aufgetroffenen Strahlung 12 entsprechen. Aus den mit dem Detektor 28 ermittelten Signalen berechnet ein Rechner zur Bildgebung 34 zwei- oder dreidimensionale Bilder des Untersuchungsobjekts 33, welche auf einem Sichtgerät 36 darstellbar sind.The X-ray source 30 is diametrically on the opposite side of the detector ring 32 attached. In the operation of the computed tomography device 26 the X-ray source turn 30 and the detector 28 around an examination object 33 , in particular to a patient to be examined. In this case, X-ray images of the examination object are from different directions 33 made. It hits through the examination object 33 passed through and weakened by the passage radiation 12 on the detector 28 on. The detector 28 generates signals corresponding to the intensity of the impacted radiation 12 correspond. Out of those with the detector 28 determined signals calculates a computer for imaging 34 two- or three-dimensional images of the examination subject 33 which is on a viewing device 36 are representable.

In 3 ist ein Querschnitt durch eine alternative zweiteilige Klemmvorrichtung 22 dargestellt. Die Klemmvorrichtung 22' besteht aus einem oberen Teil 38 und einen unteren Teil 39. Die Verbindung des oberen Teils 38 zu dem unteren Teil 39 geschieht dabei im Wesentlichen mittels einer Schraubverbindung. Die Befestigung der Klemmvorrichtung 22' an den hier nicht näher dargestellten Detektorträger 3 geschieht beispielsweise durch ein Anklemmen des unteren Teils 39 an den Detektorträger 3.In 3 is a cross section through an alternative two-piece clamping device 22 shown. The clamping device 22 ' consists of an upper part 38 and a lower part 39 , The connection of the upper part 38 to the lower part 39 This happens essentially by means of a screw connection. The fastening of the clamping device 22 ' to the detector carrier not shown here 3 happens, for example, by clamping the lower part 39 to the detector carrier 3 ,

Der obere Teil 38 der Klemmvorrichtung 22' umfasst einen ersten kegelförmigen Metallkörper 41, der bezüglich einer Achse 45 rotationssymmetrisch ist und der in einen ersten Nutkörper 42 eingelassen ist. In der von dem ersten Nutkörper 42 vorgegebenen Nut kann der erste kegelförmige Metallkörper 41 rotatorisch verschoben werden, wobei die Fixierung des ersten kegelförmigen Metallkörpers 41 in seiner Position gegenüber dem ersten Nutkörper 42 mit einer Schraube 46 erfolgt, welche über eine Hohlschraube 47 erreicht werden kann.The upper part 38 the clamping device 22 ' comprises a first conical metal body 41 , that with respect to an axis 45 is rotationally symmetric and in a first groove body 42 is admitted. In the of the first groove body 42 predetermined groove may be the first conical metal body 41 be rotationally displaced, wherein the fixation of the first conical metal body 41 in its position relative to the first groove body 42 with a screw 46 takes place, which via a hollow screw 47 can be achieved.

Der obere Teil 38 ist dazu ausgebildet, einen Halter 48 für ein hier nicht näher dargestelltes Detektormodul 1, 2 zu tra gen. Die Verbindung des Halters 48 mit dem oberen Teil 38 geschieht dabei kraftschlüssig über eine Steckung. Hierzu weist der obere Teil 38 eine Vertiefung 50 auf, in die der Halter 38 für das Detektormodul 1, 2 in Art einer Spannzangenverbindung eingesteckt wird. Die Vertiefung 50 ist so ausgestaltet, dass eine translatorische Verschiebung des Halters 48 in x- und y-Richtung möglich ist.The upper part 38 is designed to be a holder 48 for a detector module not shown here 1 . 2 to be tragen. The connection of the owner 48 with the upper part 38 happens in a positive connection via a plug. For this purpose, the upper part 38 a depression 50 in which the holder 38 for the detector module 1 . 2 is inserted in the manner of a collet connection. The depression 50 is designed so that a translational displacement of the holder 48 in the x and y direction is possible.

Der untere Teil 39 weist einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau wie der obere Teil 38 auf. Hier ist ein zweiter kegelförmiger Metallkörper 52 in einen zweiten Nutkörper 53 eingelassen. Der untere Teil 39 kann mit dem Detektorträger 3 verbunden werden, beispielsweise über ein Klemmverbindung. Der untere Teil 39 ist derart ausgebildet, dass eine translatorische Verschiebung der Klemmvorrichtung 22' gegenüber dem Detektorträger 3 in z-Richtung ermöglicht wird.The lower part 39 has a substantially similar construction as the upper part 38 on. Here is a second cone-shaped metal body 52 in a second groove body 53 admitted. The lower part 39 can with the detector carrier 3 be connected, for example via a clamp connection. The lower part 39 is formed such that a translational displacement of the clamping device 22 ' opposite the detector carrier 3 in the z-direction is enabled.

Durch die Ausgestaltung des oberen Teils 38 kann ein auf dem Halter 48 befestigtes Detektormodul 1, 2 sowohl in x- und y-Richtung justiert werden. Die Ausgestaltung des unteren Teils 39 ermöglich zusätzlich die Justierbarkeit des Detektormoduls 1, 2 in z-Richtung. Durch die Kombination der translatorischen Bewegbarkeit mit der, über den ersten kegelförmigen Metallkörper 41 realisierten, rotatorischen Bewegbarkeit kann das Detektormodul 1, 2 frei gegenüber den Raumachsen justiert werden.Due to the design of the upper part 38 can one on the holder 48 attached detector module 1 . 2 be adjusted in both the x and y directions. The design of the lower part 39 additionally enables the adjustability of the detector module 1 . 2 in the z direction. By combining the translational mobility with the, over the first conical metal body 41 realized, rotary mobility can be the detector module 1 . 2 be adjusted freely with respect to the spatial axes.

Durch die Justierbarkeit der Klemmvorrichtung 22 kann das Detektormodul 1, 2 in einem vorgegebenen Winkel auf dem Detektorträger 3 fixiert werden. Für den Betrieb des Detektormoduls 1, 2 in einem Computertomographiegerät 26 als Teil eines Detektors 28 ist eine Ausrichtung des Detektormoduls 1, 2 beispielsweise auf die Röntgenstrahlenquelle 30 notwendig. Das Detektormodul 1, 2 wird üblicherweise auf den Halter 48 aufgeklebt und mit der Klemmvorrichtung 22' als vormontierte auf dem Detektorträger 3 als Teil eines Detektorrings 32 in ein Computertomographiegerät 26 eingebaut.Due to the adjustability of the clamping device 22 can the detector module 1 . 2 at a predetermined angle on the detector carrier 3 be fixed. For the operation of the detector module 1 . 2 in a computed tomography device 26 as part of a detector 28 is an orientation of the detector module 1 . 2 for example, to the X-ray source 30 necessary. The detector module 1 . 2 is usually on the holder 48 glued on and with the clamping device 22 ' as pre-mounted on the detector carrier 3 as part of a detector ring 32 in a computed tomography device 26 built-in.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6396898 B1 [0002]

Claims

Detector module ( 1 . 2 ) for a computed tomography device ( 26 ) comprising a number of detector elements and a wiring substrate ( 6 ) with one of an incident radiation ( 12 ) facing the top and one of the incident radiation ( 12 ), wherein the or each detector element on the top of the wiring substrate ( 6 ), and at least one electronic component ( 7 ) for signal processing, characterized by a printed circuit board ( 8th ), which is the electronic component ( 7 ), wherein the electronic component ( 7 ) between the underside of the wiring substrate ( 6 ) and the printed circuit board ( 8th ), and wherein the printed circuit board ( 8th ) comprises at least one means for heat dissipation, which to the electronic component ( 7 ) is thermally coupled.

Detector module ( 1 . 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the means for heat dissipation by a number of thermal vias ( 20 ) of the printed circuit board ( 8th ) given is.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 2, characterized in that a heat-dissipating means for attachment is provided, which with the printed circuit board ( 8th ), and in that the means for fixing the number of thermal vias ( 20 ) with the electronic component ( 7 ) is thermally contacted.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 3, characterized in that the means for attachment is made of a metal.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the means for attachment to a detector carrier ( 3 ) is thermally and mechanically connected.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 5, characterized in that the detector carrier ( 3 ) is made of a metal.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the means for attachment to an adjustable attachment to the detector carrier ( 3 ), wherein the means for attachment is alignable and attachable at least with respect to a spatial axis.

Detector module ( 1 . 2 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the means for attachment to a reversible attachment to the detector carrier ( 3 ) is configured.

Detector module ( 1 . 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the wiring substrate ( 6 ) means for radiation shielding the electronic component ( 7 ), in particular for the shielding of X-radiation ( 12 ).

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 9, characterized in that the means for radiation shielding into the wiring substrate ( 6 ) is introduced.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 10, characterized in that as a means for radiation shielding tungsten particles in the wiring substrate ( 6 ), wherein the wiring substrate ( 6 ) is made in particular of a ceramic.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the wiring substrate ( 6 ) at least one recess ( 17 ) and wherein the means for radiation shielding in the recess ( 17 ) is introduced.

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 12, characterized in that the means for radiation shielding a tungsten sheet ( 18 ).

Detector module ( 1 . 2 ) according to claim 12 or 13, characterized in that the position and the dimension of the recess ( 17 ) to a shadowing of the electronic component ( 7 ) is designed.

Detector module ( 1 . 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the or each detector element comprises a scintillator element and a photodiode.

Detector module ( 1 . 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic component ( 7 ) for signal processing by an application specific integrated circuit ( 9 ) given is.

Detector ( 28 ) for a computed tomography device ( 26 ) comprising a multiplicity of detector modules ( 1 . 2 ) according to any one of the preceding claims

Computed tomography device ( 26 ) with a detector ( 28 ) according to claim 17 and with an X-ray source ( 32 ) and with a computer ( 34 ) for imaging.