DE102008050840A1

DE102008050840A1 - Electrical module i.e. detector module, manufacturing method for X-ray measuring system of computer tomography scanner, involves soldering evaluation electronics of component with carrier substrate by low-temperature-guide

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Publication number: DE102008050840A1
Application number: DE102008050840A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Strassburg; Peter Dr. Hackenschmied; Harald Dr. Kuhn
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2009-10-15

Abstract

The method involves electrically, conductively connecting a semiconductor component (2) and evaluation electronics (3) together for formation of a component (5). The evaluation electronics of the component is soldered with a carrier substrate (4) by a low-temperature-guide in a reflow soldering process. The semiconductor component is connected with evaluation electronics by a soldered adhesive joint by a conductive adhesive for formation of the component. An intermediate space is filled between the evaluation electronics and the carrier substrate. An independent claim is also included for an electrical module with a component.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fertigung eines elektrischen Moduls, auf ein elektrisches Modul, auf ein Röntgenmesssystem mit einem als Detektormodul ausgebildeten elektrischen Modul sowie auf einen Computertomographen mit einem Röntgenmesssystem.The The invention relates to a method for producing an electrical Module, to an electrical module, to an X-ray measuring system with a trained as a detector module electrical module and on a computer tomograph with an X-ray measuring system.

Ein derartiges elektrisches Modul umfasst ein Halbleiterbauelement, eine elektrisch leitend mit dem Halbleiterbauelement verbundene Auswerteelektronik sowie ein wiederum elektrisch leitend mit der Auswerteelektronik verbundenes Trägersubstrat.One such electrical module comprises a semiconductor device, an electrically conductive connected to the semiconductor device Evaluation electronics and in turn electrically conductive with the Evaluation electronics connected carrier substrate.

Die Auswerteelektronik ist insbesondere als integrierter Schaltkreis (Integrated Circuit, IC) ausgebildet. Bei einem derartigen integrierten Schaltkreis handelt es sich ganz allgemein um eine auf einem Halbleitersubstrat angeordnete elektrische Schaltung. Diese elektrische Schaltung kann beispielsweise als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) oder als Ausleseschaltkreis (Read Out Integrated Circuit, ROIC) oder als Steuerelektronik ausgebildet sein.The Evaluation electronics are in particular as an integrated circuit (Integrated Circuit, IC) is formed. In such an integrated Circuit is generally one on a semiconductor substrate arranged electrical circuit. This electrical circuit can For example, as an application-specific integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) or as a readout circuit (Read Out Integrated Circuit, ROIC) or as control electronics be.

Das Trägersubstrat ist beispielsweise als Hochtemperatur-Mehrlagenkeramik (High Temperatur Cofired Ceramics, HTCC) oder als Niedertemperatur-Einbrandkeramik (Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC) ausgebildet.The Carrier substrate is for example as high-temperature multilayer ceramic (High Temperature Cofired Ceramics, HTCC) or as a low-temperature penetration ceramic (Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC).

Bei dem Halbleiterbauelement handelt es sich beispielsweise um ein Strahlendetektorelement, das zusammen mit der Auswerteelektronik und dem Trägersubstrat ein Detektormodul eines so genannten direkt konvertierenden Röntgendetektors bildet. Ein derartiges Detektorelement besteht beispielsweise aus CdTe, aus CdZnTe, aus CdSeTe oder aus CdZnTeSe. Das Halblei terbauelement kann aber auch als Lichtemitter, beispielsweise als Leuchtdiode oder als Laserdiode, ausgebildet sein. Sämtliche derartige Halbleiterbauelemente sind thermisch empfindlich und können durch Überhitzung zerstört werden. Auf diese Weise ist die Montagereihenfolge bei der Verbindung von Trägersubstrat, Auswerteelektronik und Halbleiterbauelement zum elektrischen Modul vorgegeben. Zunächst wird das Trägersubstrat mit der Auswerteelektronik elektrisch leitend verbunden. Hierzu wird insbesondere ein konventionelles Weichlotverfahren eingesetzt. Erst im Anschluss wird in einem zweiten Verfahrensschritt das Halbleiterbauelement mit der am Trägersubstrat montierten Auswerteelektronik elektrisch leitend verbunden. Das elektrische Modul wird somit von unten nach oben in einer sogenannten Bottom-To-Top-Montage aufgebaut.at The semiconductor component is, for example, a radiation detector element which together with the transmitter and the carrier substrate a detector module of a so-called direct-converting X-ray detector forms. Such a detector element consists for example of CdTe, from CdZnTe, from CdSeTe or from CdZnTeSe. The semicon terbauelement can also be used as a light emitter, for example as a light-emitting diode or be designed as a laser diode. All such semiconductor devices are thermally sensitive and can be overheated be destroyed. This is the assembly order in the connection of carrier substrate, transmitter and semiconductor component to the electrical module specified. First the carrier substrate with the transmitter is electrically conductively connected. In particular, a conventional soldering process is used for this purpose used. Only then is in a second process step the semiconductor device with the transmitter mounted on the transmitter evaluation electrically connected. The electrical module is thus of built up to the bottom in a so-called bottom-to-top mounting.

Für die elektrisch leitende Verbindung der Auswerteelektronik mit dem Halbleiterbauelement sind verschiedene Verfahren bekannt. In der US 6,933,505 B2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem das Halbleiterbauelement mit der Auswerteelektronik mittels eines Niedertemperaturlots verlötet wird.Various methods are known for the electrically conductive connection of the evaluation electronics to the semiconductor component. In the US 6,933,505 B2 a method is described in which the semiconductor component is soldered to the evaluation by means of a low-temperature solder.

Aus der US 7,170,062 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Auswerteelektronik und das Halbleiterbauelement über eine Lot-Klebeverbindung mit einem leitfähigen Kleber miteinander elektrisch leitend verbunden werden.From the US 7,170,062 B2 a method is known in which the evaluation electronics and the semiconductor component are electrically conductively connected to one another via a solder-adhesive connection with a conductive adhesive.

Schließlich ist es bekannt, zwischen die Auswerteelektronik und das Halbleiterbauelement ein Zwischensubstrat einzubringen. Das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik werden beide über eine epoxy-basierte Klebeverbindung elektrisch leitend an die beiden Hauptflächen des flächig ausgebildeten Zwischensubstrats angebunden. Auf diese Weise ist die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Auswerteelektronik und dem Trägersubstrat hergestellt.After all It is known between the transmitter and the semiconductor device to introduce an intermediate substrate. The semiconductor device and the transmitters are both epoxy-based Adhesive connection electrically conductive to the two main surfaces connected to the flat formed intermediate substrate. In this way, the electrically conductive connection between the transmitter and the carrier substrate made.

Bei allen drei genannten Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Auswerteelektronik und Halbleiterbauelement ist die Verfahrenstemperatur nied rig, um eine thermische Schädigung des Halbleiterbauelements zu vermeiden.at all three mentioned methods for producing an electric conductive connection between transmitter and semiconductor device is the process temperature is low, causing thermal damage of the semiconductor device to be avoided.

Nun sind einerseits die Leiterbahnstrukturen auf der dem Trägersubstrat zugewandten Seite der Auswerteelektronik und dem Trägersubstrat vergleichsweise grob. Hingegen sind die Leiterbahnstrukturen auf der dem Halbleiterbauelement zugewandten Seite der Auswerteelektronik und dem Halbleiterbauelement vergleichsweise fein. Um eine thermische Schädigung des Halbleiterbauelements zu vermeiden, müssen jedoch zunächst die groben Leiterbahnstrukturen zwischen Auswerteelektronik und Trägersubstrat miteinander verbunden werden. Dazu werden die Auswerteelektronik und das Trägersubstrat üblicherweise jeweils mittels eines Vakuumhalters gehalten und aufeinander zugeführt. Auf die Auswerteelektronik oder auf das Trägersubstrat sind Lotkugeln, eine Lotpaste oder dergleichen zur Bereitstellung von Lötpunkten aufgebracht. Die Auswerteelektronik und das Trägersubstrat werden gegeneinander gedrückt. Bei einem anschließenden Erwärmen erfolgen ein Auffließen des Lots und eine Verbindung der beiden Bauteile miteinander. Da die beiden Bauteile über verhältnismäßig große Lötstellen miteinander verbunden sind, kann es hierbei zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Lots und im erkalteten Zustand zu einer leichten Verkippung der beiden Bauteile gegeneinander kommen. Mit anderen Worten weist die Auswerteelektronik gegenüber dem Trägersubstrat eine Koplanarität auf. Die Koplanarität ist ein Maß für die Verkippung der Hauptflächen von Auswerteelektronik und Trägersubstrat gegeneinander.Now on the one hand, the conductor track structures on the carrier substrate facing side of the transmitter and the carrier substrate comparatively coarse. By contrast, the conductor track structures are on the semiconductor device facing side of the transmitter and the semiconductor device comparatively fine. To a thermal Damage to the semiconductor device must be avoided however, first the coarse interconnect structures between Evaluation electronics and carrier substrate connected to each other become. For this purpose, the evaluation electronics and the carrier substrate are customary each held by a vacuum holder and fed to each other. On the transmitter or on the carrier substrate are solder balls, a solder paste or the like for providing applied by solder points. The transmitter and the carrier substrate are pressed against each other. In a subsequent heating done a Flowing the solder and a connection of the two components together. Because the two components are over proportionate large solder joints are connected together, can this leads to uneven heating of the solder and when cooled to a slight tilt the two components come together. In other words, points the transmitter to the carrier substrate a coplanarity on. The coplanarity is one Measure for the tilting of the main surfaces of transmitter and carrier substrate against each other.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird nunmehr die Auswerteelektronik mit dem Halbleiterbauelement elektrisch leitend verbunden. Die Positionierung und das Zusammenführen der beiden Bauteile erfolgt wiederum mittels Vakuumhaltern. Jedoch kann der die Auswerteelektronik positionierende Vakuumhalter an dieser nur rückseitig am mit der Auswerteelektronik bereits verbundenen Trägersubstrat angreifen. Weist die Auswerteelektronik eine Koplanarität gegenüber dem Trägersubstrat auf, so liegt diese Koplanarität auch gegenüber dem Halblei terbauelement vor, wenn beide Bauteile in ihren Vakuumhaltern gelagert sind. Beim Verbinden des Halbleiterbauelements mit der möglicherweise verkippten Auswerteelektronik kann es daher geschehen, dass die feinen Leiterbahnstrukturen nicht sämtlich miteinander in der gewünschten Weise verbunden werden. Ist dies der Fall, so ist das elektrische Modul fehlerhaft und muss aussortiert werden.In a further process step is now the evaluation electrically connected to the semiconductor device. The positioning and the merging of the two components takes place again by means of vacuum holders. However, the transmitter can position the transmitter Vacuum holder on this only on the back of the transmitter attack already connected carrier substrate. Rejects that Transmitter compared to coplanarity the carrier substrate, so this coplanarity is also against the semicon terbauelement before, if both Components are stored in their vacuum holders. When connecting the Semiconductor device with possibly tilted evaluation It can therefore happen that the fine interconnect structures not all together in the desired manner get connected. If this is the case, then the electrical module faulty and must be sorted out.

Der Erfindung liegt daher als erste Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung eines elektrischen Moduls anzugeben, das die genannten Nachteile überwindet. Der Erfindung liegt weiterhin als zweite Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Modul anzugeben, das mit einer hohen Präzision gefertigt ist. Schließlich liegt der Erfindung als dritte Aufgabe zugrunde, ein Röntgenmesssystem mit einem derartigen als Detektormodul ausgebildeten elektrischen Modul und einen Computertomographen mit einem derartigen Röntgenmesssystem anzugeben.Of the The invention is therefore the first object of a method to provide for the production of an electrical module, the said Overcomes disadvantages. The invention is still second The object of the invention is to provide an electrical module that has a high precision is made. Finally lies The invention as a third object, an X-ray measuring system with such a trained as a detector module electrical module and a computed tomograph with such an X-ray measuring system specify.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1. Hierzu werden in einem ersten Verfahrensschritt das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik elektrisch leitend miteinander verbunden zur Bildung einer Baugruppe. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Auswerteelektronik der Baugruppe mit dem Trägersubstrat mittels eines Niedertemperaturlots verlötet. Unter einem Niedertemperaturlot ist hierbei eine Sonderform eines Weichlotes zu verstehen, das eine Schmelztemperatur zwischen 95°C und 180°C aufweist. Die Schmelztemperatur des Niedertemperaturlots liegt somit bedeutend niedriger, als die Schmelztemperatur eines konventionellen Weichlots von bis zu 450°C. Das elektrische Modul wird somit von oben nach unten in einer sogenannten Top-To-Bottom-Montage aufgebaut.The first object is achieved according to the invention by the feature combination of claim 1. For this purpose are in a first method step, the semiconductor device and the Evaluation electronics electrically conductively connected to each other Formation of an assembly. In a second process step is the transmitter of the module with the carrier substrate soldered by means of a low temperature solder. Under a Niedertemperaturlot is here a special form of a soft solder to understand that a melting temperature between 95 ° C and 180 ° C. The melting temperature of the low temperature solder is thus significantly lower than the melting temperature of a conventional soft solder of up to 450 ° C. The electric Module is thus from top to bottom in a so-called top-to-bottom assembly built up.

Durch den Einsatz eines Niedertemperaturlots zum Verlöten der Auswerteelektronik mit dem Trägersubstrat lässt sich die bekannte Fertigungsreihenfolge umkehren. Mit anderen Worten lässt sich nunmehr zuerst die Baugruppe mit der Auswerteelektronik und mit dem Halbleiterbauelement fertigen. Dabei können mittels konventioneller Positionierungstechniken, beispielsweise mittels Vakuumhaltern, die beiden Bauteile exakt gegeneinander ausgerichtet werden. Im Anschluss erfolgt die Verbindung der filigranen Leiterbahnen der beiden Bauteile. Dies geschieht beispielsweise nach einem der drei bereits beschriebenen Verfahren. Mit anderen Worten können in einer vorteilhaften Variante das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik mittels eines Niedertemperaturlots miteinander verlötet werden. In einer anderen vorteilhaften Variante können das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik mittels einer Lot-Klebeverbindung über einen leitfähigen Kleber verbunden werden. In einer dritten vorteilhaften Variante kann zwischen das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik ein Zwischensubstrat zwischengeschaltet werden, das sowohl mit dem Halbleiterbauelement als auch mit der Auswerteelektronik jeweils über eine epoxy-basierte Klebeverbindung leitend verbunden wird.By the use of a low temperature solder for soldering the Transmitter with the carrier substrate leaves to reverse the known manufacturing order. In other words can now be the first assembly with the transmitter and finished with the semiconductor device. It can by means of conventional positioning techniques, for example using vacuum holders, the two components aligned exactly against each other become. Subsequently, the connection of the filigree conductor tracks takes place of the two components. This happens, for example, after one of three methods already described. In other words, you can in an advantageous variant, the semiconductor component and the Evaluation by means of a low-temperature solder with each other be soldered. In another advantageous variant can the semiconductor device and the transmitter by means of a solder-glue connection via a conductive Glue to be connected. In a third advantageous variant can between the semiconductor device and the transmitter an intermediate substrate interposed with both the Semiconductor device as well as with the transmitter over each an epoxy-based adhesive bond is conductively connected.

Die das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik umfassende Baugruppe lässt sich somit mit einer hohen Präzision fertigen. Im Anschluss wird die Auswerteelektronik der Baugruppe mit dem Trägersubstrat über das Niedertemperaturlot elektrisch leitend verbunden. Zum Aufschmelzen des Niedertemperaturlots und zum Verbinden der Auswerteelektronik mit dem Trägersubstrat ist eine Verfahrenstemperatur notwendig, die bei maximal 180°C liegt. Somit ist der Temperatureintrag durch Wärmeleitung von der Auswerteelektronik zum Halbleiterbauelement gegenüber einem Verlöten der beiden Bauteile mit einem konventionellen Weichlotverfahren gering. Je nach Verfahrenstemperatur sinkt somit das Risiko für eine thermische Schädigung des Halbleiterbauelements drastisch bzw. ist eine thermische Schädigung des Halbleiterbauelements ausgeschlossen.The the semiconductor device and the transmitter comprehensive assembly can thus be manufactured with a high degree of precision. Subsequently, the evaluation of the module with the carrier substrate via the Niedertemperaturlot electrically connected. To melt the Niedertemperaturlots and for connecting the transmitter with the carrier substrate a process temperature is necessary which is at a maximum of 180 ° C. Thus, the temperature entry by heat conduction from the transmitter to the semiconductor device against a soldering of the two components with a conventional soft soldering process low. Depending on the process temperature thus reduces the risk of thermal damage of the semiconductor device drastically or is a thermal damage of the semiconductor device excluded.

Durch die Vorfertigung der Baugruppe, die anschließend als Einheit mit dem Trägersubstrat verbunden wird, lässt sich der Ausschuss bei der Fertigung in dieser Top-To-Bottom-Montage gegenüber der konventionellen Bottom-To-Top-Montage deutlich herabsetzen. Weiterhin sind im Rahmen eines automatisierten Fertigungsprozesses weniger umfangreiche Tests im Anschluss an die Fertigung des elektrischen Moduls notwendig, um mögliche fehlerhafte elektrische Module sicher zu detektieren und aus dem Fertigungsprozess zu entfernen. Auf diese Weise lässt sich das elektrische Modul gegenüber bekannten Fertigungsverfahren kostengünstiger herstellen. Dabei ist bereits in Betracht gezogen, dass die Verbindung zweier Bauteile über ein Niedertemperaturlot einen leicht erhöhten Aufwand gegenüber einem Verlöten mittels eines konventionellen Weichlotes aufweist. Derartige Niedertemperaturlote weisen eine etwas schlechtere Fließfähigkeit auf und sind im erkalteten Zustand spröder als konventionelle Weichlote.By the prefabrication of the assembly, which subsequently as a unit is connected to the carrier substrate, can be the committee in manufacturing in this top-to-bottom assembly significantly lower than conventional bottom-to-top mounting. Furthermore, as part of an automated manufacturing process less extensive testing following the manufacture of the electrical Module necessary to detect faulty electrical modules safe to detect and remove from the manufacturing process. In this way, the electric module can be compared manufacture known manufacturing processes at a lower cost. It is already considered that the connection of two Components on a low temperature solder slightly increased Effort compared to a soldering by means of a conventional soft solder. Such low temperature solders have a slightly lower flowability and when chilled, they are more brittle than conventional soft solders.

Als Niedertemperaturlot kommt in einer vorteilhaften Variante InSn zum Einsatz, das eine Schmelztemperatur von etwa 140°C aufweist. InSn weist für ein Niedertemperaturlot gute Flusseigenschaften auf und ist im erkalteten Zustand vergleichsweise zäh. In anderen vorteilhaften Varianten kann als Niedertemperaturlot SnBi, SnBiAg oder InAg eingesetzt werden. Das Verlöten der Baugruppe mit dem Trägersubstrat kann in einer konventionellen Vakuum-Lötanlage durchgeführt werden.As low-temperature solder is used in an advantageous variant InSn, the one Melting temperature of about 140 ° C. InSn has good flow properties for a low temperature solder and is comparatively tough when cooled. In other advantageous variants, SnBi, SnBiAg or InAg can be used as the low-temperature solder. The soldering of the assembly to the carrier substrate can be carried out in a conventional vacuum soldering system.

Da weiterhin konventionelle Lötanlagen eingesetzt werden können, ist eine Anpassung eines Fertigungsprozesses auf das Verfahren in einfacher Weise umsetzbar.There furthermore conventional soldering machines can be used, is an adaptation of a manufacturing process to the process in easy to implement.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Auswerteelektronik mit dem Trägersubstrat in einem Reflow-Lötprozess verlötet. Der Begriff Reflow-Löten oder Wiederaufschmelzlöten bezeichnet ein gängiges Weichlötverfahren, das insbesondere zum Löten von SMD-Bauteilen eingesetzt wird und das sich auch bei einem Niedertemperaturlot als Weichlot einsetzen lässt. SMD steht für Surface Mounted Device, zu deutsch oberflächenmontierbares Bauteil. Derartige Bauteile weisen keine Drahtanschlüsse auf, sondern werden mittels einer lötfähigen Anschlussfläche direkt auf ein Bauteil gelötet. Der Reflow- Lötprozess ist jedoch auch geeignet, größere Bauteile oder Baugruppen elektrisch leitend miteinander zu verbinden.In an expedient development is the transmitter with the carrier substrate in a reflow soldering process soldered. The term reflow soldering or remelting denotes a common soldering process that is used in particular for soldering SMD components and which also use a soft solder in a low temperature solder leaves. SMD stands for Surface Mounted Device, too German surface-mountable component. Such components have no wire connections, but by means of a solderable pad directly soldered to a component. The reflow soldering process However, it is also suitable for larger components or To connect assemblies electrically conductive with each other.

Das Niedertemperaturlot wird in Form von Lotpaste auf zumindest eines der beiden zu verbindenden Bauteile aufgetragen. Dieser Auftrag kann beispielsweise mittels Schablonendruck (so genanntes screen printing) erfolgen. Es können auch Lotkugeln mittels Bump-Bonding aufgetragen werden.The Low-temperature solder is in the form of solder paste on at least one applied to the two components to be connected. this contract can for example by means of stencil printing (so-called screen printing). It can also solder balls by bump bonding be applied.

Nach dem Zusammenbringen der Auswerteelektronik und des Trägersubstrats bestehen verschiedene Möglichkeiten für die Erwärmung der Lotpaste. So wird in einer vorteilhaften Variante eines der beiden Bauteile über einer Heizplatte mittels Wärmeleitung erwärmt. Im vorliegenden Fall bietet es sich an, das Trägersubstrat zu erwärmen, um eine mechanisch und/oder thermische Belastung der Baugruppe so gering wie möglich zu halten.To the bringing together of the evaluation and the carrier substrate There are different possibilities for heating the solder paste. Thus, in an advantageous variant of the two components over a heating plate by means of heat conduction heated. In the present case it makes sense to use the carrier substrate to heat up to a mechanical and / or thermal load to keep the assembly as low as possible.

In einer weiteren vorteilhaften Variante wird der Reflow-Lötprozess als Vollkonvektions-Lötprozess durchgeführt. Hierzu wird heiße Luft über ein Düsensystem an das Lötgut geführt. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Erwärmung des Lötguts erreicht.In Another advantageous variant is the reflow soldering process performed as a full convection soldering process. For this is hot air through a nozzle system led to the item to be soldered. That way is one uniform heating of the solder reached.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der Zwischenraum zwischen dem Halbleiterbauelement und der Auswerteelektronik in einem Underfilling-Verfahren verfüllt. Bei einem derartigen Underfilling-Verfahren wird der Zwischenraum zwischen zwei insbesondere miteinander verlöteten Bauteilen mittels einer Kunststoffmasse vergossen. Die Verfahrenstemperatur liegt bei etwa 80°C bis 120°C. Nach dem Erkalten der Kunststoffmasse sind die beiden Bauteile gegeneinander abgestützt. Weiterhin sind die Lötverbindungen durch die Kunststoffmasse seitlich stabilisiert. Das Halbleiterbauelement und die Auswerteelektronik bilden somit als Baugruppe eine stabile Einheit.In an expedient development of the gap between the semiconductor device and the evaluation in filled underfilling. In such a Underfilling method is the space between two in particular soldered together components by means of a plastic compound shed. The process temperature is about 80 ° C up to 120 ° C. After cooling, the plastic mass are the two components supported against each other. Furthermore are the solder joints through the plastic mass sideways stabilized. The semiconductor device and the evaluation thus form a stable unit as an assembly.

Zweckmäßig wird zudem der Zwischenraum zwischen der Auswerteelektronik und dem Trägersubstrat in einem Underfilling-Verfahren verfüllt.expedient In addition, the gap between the transmitter and the support substrate filled in an underfilling process.

Vorteilhaft werden beide Zwischenräume gemeinsam in einem einzigen Verfahrensschritt in einem Underfilling-Verfahren verfüllt. Auf diese Weise sind sämtliche Bauteile nur einmal einer thermischen Belastung ausgesetzt. Weiterhin lässt sich gegenüber dem Verfüllen der Zwischenräume in zwei getrennten Verfahrensschritten die Aushärtezeit für ein Underfilling-Verfahren einsparen, die in der Größenordnung von bis zu zwei Stunden liegt. Somit lässt sich die elektrische Baugruppe im Vergleich zu einem zweistufigen Verfahren rascher und kostengünstiger fertigen.Advantageous Both spaces become common in a single space Completed process step in an underfilling process. In this way, all components are only once exposed to thermal stress. Furthermore, it is possible opposite the backfilling of the gaps in two separate process steps, the curing time save for an underfilling process that is on the order of magnitude of up to two hours. Thus, the electric Assembly compared to a two-stage process more rapid and manufacture more cheaply.

Die zweite Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein elektrisches Modul nach Anspruch 9. Dieses elektrische Modul weist eine Baugruppe, umfassend ein Halbleiterbauelement und eine mit dem Halbleiterbauelement elektrisch leitend verbundene Auswerteelektronik und ein Trägersubstrat auf. Die Auswerteelektronik der Baugruppe ist mit dem Trägersubstrat mittels eines Niedertemperaturlots verlötet. Dabei findet ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 Anwendung.The second object is further achieved by an electric Module according to claim 9. This electrical module has an assembly, comprising a semiconductor device and one with the semiconductor device electrically conductive evaluation electronics and a carrier substrate on. The evaluation of the module is connected to the carrier substrate soldered by means of a low temperature solder. It finds a method according to any one of claims 1 to 8 application.

In einer zweckmäßigen Variante ist das Halbleiterbauelement als Detektorelement ausgebildet zur Bildung eines Detektormoduls gemeinsam mit der Auswerteelektronik und dem Trägersubstrat.In an expedient variant is the semiconductor device designed as a detector element for forming a detector module together with the transmitter and the carrier substrate.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das elektrische Modul eine Mehrzahl von nebeneinander nach Art einer Matrix auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnete Baugruppen. Durch die Zusammenfassung verschiedener Baugruppen zu einem einzelnen elektrischen Modul lässt sich somit auch eine größere funktionale Einheit bilden. Bei der Fertigung eines derartigen elektrischen Moduls ist es besonders vorteilhaft, zunächst die einzelnen Baugruppen zu fertigen und sie anschließend mit dem Trägersubstrat zu verlöten. Dieses Verlöten ge schieht beispielsweise, indem sämtliche auf dem Trägersubstrat zu montierende Baugruppen mittels eines einzigen Vakuumhalters gehalten werden. Entsprechend wird das Trägersubstrat von einem korrespondierenden Vakuumhalter gehalten und positioniert. Durch diese Art der Fertigung ist gewährleistet, dass sich die einzelnen Baugruppen nebeneinander auf dem Trägersubstrat montieren lassen.In an advantageous development, the electrical module comprises a plurality of modules arranged side by side in the manner of a matrix on a common carrier substrate. By combining different components into a single electrical module, a larger functional unit can thus also be formed. In the manufacture of such an electrical module, it is particularly advantageous to first manufacture the individual modules and then to solder them to the carrier substrate. This soldering ge happens, for example, by all to be mounted on the carrier substrate assemblies are held by a single vacuum holder. Accordingly, the carrier substrate is held and positioned by a corresponding vacuum holder. This type of production ensures that the individual assemblies are next to each other Mount on the carrier substrate.

Im Gegensatz dazu kann es bei einer Bottom-To-Top-Montage geschehen, dass sich im schlimmsten Fall bereits die Auswerteelektroniken bzw. die auf die Auswerteelektroniken aufgesetzten Halbleiterbauelemente an ihren Rändern berühren, da sich die unterschiedlichen Koplanaritäten der Auswerteelektroniken auch bei den an ihnen montierten Halbleiterbauelementen fortsetzen. Mit anderen Worten lässt sich in diesem Fall eine Montage der Halbleiterbauelemente zu einem funktionsfähigen elektrischen Modul nicht mehr gewährleisten.in the In contrast, it can happen in a bottom-to-top mounting, that in the worst case already the evaluation electronics or the mounted on the evaluation electronics semiconductor devices touch at their edges, as are the different Coplanarities of the evaluation electronics also at the continue to mount them semiconductor devices. With others Words can be in this case, an assembly of the semiconductor devices to a functioning electric module no longer guarantee.

Die dritte Aufgabe wird gelöst durch ein Röntgenmesssystem mit einem Röntgendetektor nach Anspruch 12 oder 13. Der Röntgendetektor nimmt eine Anzahl von als Detektormodulen ausgebildeten elektrischen Modulen nach Anspruch 10 oder 11 auf. Ein derartiges Detektormodul lässt sich in der beschriebenen Weise einfacher und kostengünstiger fertigen, als dies nach dem bisherigen Stand der Technik möglich ist. Somit lassen sich auch die Fertigungskosten für das gesamte Röntgenmesssystem mit einer Anzahl derartiger Detektormodule senken. Ein derartiges Röntgenmesssystem umfasst üblicherweise eine Röntgenquelle, einen Röntgendetektor mit einer Anzahl von Detektormodulen, eine Steuer- bzw. Auswerteeinheit und ein Anzeigeelement zur Anzeige einer Bildinformation. Dabei kann der Röntgendetektor auch zur Aufnahme einer Mehrzahl nach Art einer Matrix angeordneter Detektormodule eingerichtet sein. Eine derartige Anordnung ist besonders platzsparend.The third object is achieved by an X-ray measuring system with an X-ray detector according to claim 12 or 13. The X-ray detector takes a number of as detector modules formed electrical modules according to claim 10 or 11. Such a detector module can be described in the Way easier and cheaper to manufacture than this is possible according to the prior art. Consequently Also, the production costs for the entire X-ray measuring system can be lower with a number of such detector modules. Such a thing X-ray measuring system usually comprises an X-ray source, an X-ray detector with a number of detector modules, a control or evaluation unit and a display element for display a picture information. In this case, the X-ray detector also for receiving a plurality of detector modules arranged in the manner of a matrix be furnished. Such an arrangement is particularly space-saving.

Entsprechend wird die Aufgabe weiterhin gelöst durch einen Computertomographen nach Anspruch 14 mit einem derartigen Röntgenmesssystem. Das Röntgenmesssysten eines Computertomo graphen umfasst eine Röntgenquelle und einen Röntgendetektor, die einander gegenüberliegend drehbar in einer Gantry gelagert sind. Der Röntgendetektor ist zur Aufnahme einer Anzahl von Detektormodulen ausgebildet. Die Detektormodule sind insbesondere zweckmäßig in einer Halterung derart angeordnet, dass sie an die Krümmung der Gantry angepasst sind. Mit anderen Worten schließt die Oberfläche des Röntgendetektors bzw. seiner Detektormodule im Wesentlichen mit der Innenseite der Gantry ab. Weiterhin ist eine Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen. Mittels dieser Steuer- bzw. Auswerteeinheit erfolgt einerseits eine Ansteuerung einer synchronisierten Bewegung von Röntgenquelle und Röntgendetektor. Andererseits werden die vom Röntgendetektor gemessenen Bildinformationen von der Steuer- bzw. Auswerteelektronik aufbereitet und auf einem der Steuer- bzw. Auswerteeinheit zugeordneten Anzeigeelement dargestellt.Corresponding the task is still solved by a computer tomograph according to claim 14 with such an X-ray measuring system. The X-ray measuring system of a computer tomograph comprises an X-ray source and an X-ray detector, the opposite to each other rotatably mounted in a gantry are. The X-ray detector is for receiving a number formed by detector modules. The detector modules are in particular expediently arranged in a holder such that they are adapted to the curvature of the gantry. With in other words, the surface of the X-ray detector closes or its detector modules substantially with the inside of the Gantry off. Furthermore, a control and evaluation unit is provided. On the one hand, this is done by means of this control or evaluation unit Control of a synchronized movement of X-ray source and x-ray detector. On the other hand, those from the X-ray detector measured image information from the control or evaluation processed and assigned to one of the control or evaluation unit Display element shown.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen die einzelnen Figuren:following Three embodiments of the invention with reference to a Drawing explained in more detail. This shows the individual Characters:

1 ein erstes als Detektormodul ausgebildetes elektrisches Modul in einer geschnittenen Seitenansicht, 1 a first electrical module designed as a detector module in a sectional side view,

2 und 3 ein zweites als Detektormodul ausgebildetes elektrisches Modul in einer Draufsicht und in einer geschnittenen Seitenansicht, sowie 2 and 3 a second formed as a detector module electrical module in a plan view and in a sectional side view, and

4 einen Computertomographen mit einem Röntgenmesssystem, umfassend einen Röntgendetektor mit einem dritten als Detektormodul ausgebildeten elektrischen Modul. 4 a computed tomography with an X-ray measuring system, comprising an X-ray detector with a third designed as a detector module electrical module.

Einander entsprechende oder gleich wirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding or equivalent parts are in all figures with provide the same reference numerals.

1 zeigt ein erstes als Detektormodul ausgebildetes elektrisches Modul 1 in einer geschnittenen Seitenansicht. Es umfasst von der vertikalen Richtung z von oben her gesehen ein als Strahlendetektorelement ausgebildetes Halbleiterbauelement 2, eine Auswerteelektronik 3 und ein Trägersubstrat 4. Das Halbleiterbauelement 2, die Auswerteelektronik 3 und das Trägersubstrat 4 sind flächig ausgebildet. Mit anderen Worten erstrecken sie sich im Wesentlichen in Längsrichtung x und in Querrichtung y. Ihre Ausdehnung in vertikaler Richtung z ist hingegen vergleichsweise gering. Das Detektorelement 2 ist elektrisch leitend mit der Auswerteelektronik 3 verbunden zur Bildung einer Baugruppe 5. Die Auswerteelektronik 3 wiederum ist elektrisch leitend mit dem Trägersubstrat 4 verbunden. 1 shows a first designed as a detector module electrical module 1 in a sectioned side view. It comprises, viewed from the vertical direction z from above, a semiconductor component designed as a radiation detector element 2 , an evaluation 3 and a carrier substrate 4 , The semiconductor device 2 , the transmitter 3 and the carrier substrate 4 are designed flat. In other words, they extend substantially in the longitudinal direction x and in the transverse direction y. Its extension in the vertical direction z, however, is comparatively small. The detector element 2 is electrically conductive with the transmitter 3 connected to form an assembly 5 , The evaluation electronics 3 In turn, it is electrically conductive with the carrier substrate 4 connected.

Derartige Detektormodule 1 werden in direkt konvertierenden Röntgendetektoren verbaut, wie sie beispielsweise in einem Computertomographen eingesetzt werden. Das Strahlendetektorelement 2 ist dazu aus einem strahlungsempfindlichen Material, wie CdTe, CdZnTe, CdSeTe oder CdZnTeSe gefertigt. An seiner Detektoroberseite 6 ist das Halbleiterbauelement 2 bzw. das Strahlendetektorelement 2 mit einer elektrisch leitenden Flächenelektrode 7 versehen. Die Flächenelektrode 7 wird mittels einer Dünnschichttechnik auf die Detektoroberseite 6 aufgebracht. Sie besteht aus einem leitfähigen Material, wie Silber, Gold oder Platin.Such detector modules 1 are installed in directly converting X-ray detectors, as used for example in a computer tomograph. The radiation detector element 2 is made of a radiation-sensitive material such as CdTe, CdZnTe, CdSeTe or CdZnTeSe. At its detector top 6 is the semiconductor device 2 or the radiation detector element 2 with an electrically conductive surface electrode 7 Mistake. The surface electrode 7 is by means of a thin-film technique on the detector top 6 applied. It consists of a conductive material, such as silver, gold or platinum.

An der Detektorunterseite 8 ist eine Mehrzahl von Sammelelektroden 9 nach Art einer Matrix angeordnet. In der 1 sind nur die in Längsrichtung x nebeneinander angeordneten insgesamt acht Sammelelektroden 9 dargestellt. Die in Querrichtung y jeweils vor oder hinter diesen Sammelelektroden 9 angeordneten Sammelelektroden sind in der 1 hingegen nicht zu sehen.At the bottom of the detector 8th is a plurality of collecting electrodes 9 arranged in the manner of a matrix. In the 1 are only the longitudinally x juxtaposed a total of eight collecting electrodes 9 shown. The in the transverse direction y in front of or behind these collecting electrodes 9 arranged collecting electrodes are in the 1 however, not to be seen.

Bei der Auswerteelektronik 3 handelt es sich um einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, einen so genannten ASIC bzw. Application Specific Integrated Circuit. Die Auswerteelektronik 3 weist an ihrer ASIC-Oberseite 10 eine Mehrzahl zu den Sammelelektroden 9 korrespondierende Eingangspads 11 auf. Jede Sammelelektrode 9 ist über eine Lötpunkt 12 mit ihrem korrespondierenden Eingangspad 11 elektrisch leitend verbunden. An der ASIC-Unterseite 13 ist eine Mehrzahl von Ausgangspads 14 vorgesehen. Zu den Ausgangspads 14 korrespondierend sind auf der Trägersubstratoberseite 15 korrespondierende Pads 16 vorgesehen. Jedes Ausgangspad 14 ist mit seinem korrespondierenden Pad 16 des Trägersubstrats 4 mittels eines Lötpunkts 17 elektrisch leitend verbunden.At the transmitter 3 It is an application-specific integrated circuit, a so-called ASIC or Application Specific Integrated Circuit. The evaluation electronics 3 indicates at its ASIC top 10 a plurality to the collecting electrodes 9 corresponding input pads 11 on. Each collecting electrode 9 is over a soldering point 12 with its corresponding entrance pad 11 electrically connected. At the ASIC bottom 13 is a plurality of output pads 14 intended. To the exit pads 14 are corresponding on the carrier substrate top 15 corresponding pads 16 intended. Each exit pad 14 is with his corresponding pad 16 of the carrier substrate 4 by means of a soldering point 17 electrically connected.

Zwischen der Flächenelektrode 7 und den einzelnen Sammelelektroden 9 ist eine in der Figur nicht dargestellte Vorspannungsquelle angeschlossen zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen der Flächenelektrode 7 und den Sammelelektroden 9. Trifft nun Röntgenstrahlung auf das Strahlendetektorelement 2, so werden in diesem elektrische Ladungsträger erzeugt. Die elektrischen Ladungsträger wandern vom Ort ihrer Entstehung unter dem Einfluss der Potentialdifferenz zur nächstgelegenen Sammelelektrode 9 und induzieren einen Ladungspuls über die jeweilige Sammelelektrode 9. Die Amplitude des Ladungspulses ist abhängig von der Anzahl der generierten Ladungsträger und damit von der Strahlungsenergie. Die zeitliche Dauer des Ladungspulses ist abhängig von der Laufzeit der Ladungsträger im Strahlendetektorelement 2. Die Ladungspulse werden innerhalb der Auswerteelektronik weitergeleitet und verarbeitet. An den Ausgangspads 14 der Auswerteelektronik werden für eine Bildverarbeitung verwertbare Ausgangssignale bereit gestellt.Between the surface electrode 7 and the individual collecting electrodes 9 a bias voltage source not shown in the figure is connected to generate a potential difference between the area electrode 7 and the collecting electrodes 9 , Now hits X-ray radiation on the radiation detector element 2 , are generated in this electrical charge carriers. The electrical charge carriers migrate from the place of their formation under the influence of the potential difference to the nearest collecting electrode 9 and induce a charge pulse across the respective collector electrode 9 , The amplitude of the charge pulse depends on the number of charge carriers generated and thus on the radiation energy. The duration of the charge pulse depends on the transit time of the charge carriers in the radiation detector element 2 , The charge pulses are forwarded and processed within the evaluation electronics. At the exit pads 14 the transmitter are provided for image processing usable output signals.

Durch die matrixartige Verteilung der Sammelelektroden 9 und ihrer korrespondierenden Eingangspads 11 lässt sich so auf das Strahlenelement 2 treffende Röntgenstrahlung räumlich aufgelöst erfassen. Dabei bildet die Kombination aus einer Sammelelektrode 9, dem in vertikaler Richtung z über dieser Sammelelektrode 9 liegenden Volumenelement des Strahlendetektorelements 2, der Lötpunkt 12 und das Eingangspad 11 mit der diesem zugeordneten Kondensatorschaltung einen so genannten Pixel 18.Due to the matrix-like distribution of the collecting electrodes 9 and their corresponding entrance pads 11 settles on the beam element 2 capture relevant X-ray radiation spatially resolved. The combination of a collecting electrode forms 9 , in the vertical direction z over this collecting electrode 9 lying volume element of the radiation detector element 2 , the soldering point 12 and the entrance pad 11 with the associated capacitor circuit, a so-called pixel 18 ,

Für die Fertigung des Detektormoduls 1 wird das Halbleiterbauelement 2 mit den Sammelelektroden 6 versehen. Mittels Bump-Bonding werden einzelne Lotkugeln 12 aus Lotpaste als Lötpunkte auf die Sammelelektroden 9 aufgebracht. Diese Lotkugeln 12 bestehen aus einem Niedertemperaturlot, das eine Schmelztemperatur zwischen 95°C und 180°C aufweist. Die Auswerteelektronik 3 wird mit den Eingangspads 11 und mit den Ausgangspads 14 versehen. Das Trägersubstrat 4 wird mit Pads 16 versehen. Über Bump-Bonding werden einzelne Lotkugeln bzw. Lötpunkte 17 auf die Pads 16 des Trägersubstrats 15 aufgebracht.For the production of the detector module 1 becomes the semiconductor device 2 with the collecting electrodes 6 Mistake. Bump-bonding turns individual solder balls 12 made of solder paste as soldering points on the collecting electrodes 9 applied. These solder balls 12 consist of a low-temperature solder, which has a melting temperature between 95 ° C and 180 ° C. The evaluation electronics 3 comes with the entrance pads 11 and with the output pads 14 Mistake. The carrier substrate 4 comes with pads 16 Mistake. Bump bonding turns individual solder balls or solder points 17 on the pads 16 of the carrier substrate 15 applied.

In einem ersten Verfahrensschritt werden das Strahlendetektorelement 2 und die Auswerteelektronik 3 elektrisch leitend zur Baugruppe 5 verbunden. Entsprechend wird die Auswerteelektronik 3 mit den Eingangspads 11 versehen. Zum Verbinden der beiden Bauteile 2, 3 zur Baugruppe 5 wird das Strahlendetektorelement 2 an seiner Detektoroberseite 6 von einem Vakuumhalter gehalten. Entsprechend wird die Auswerteelektronik 3 an ihrer ASIC-Unterseite 13 von einem weiteren Vakuumhalter gehalten. Beide Vakuumhalter werden mittels einer Verfahreinrichtung gegeneinander bewegt, bis die Lotkugeln bzw. Lötpunkte 12 des Strahlendetektorelements 2 mit den Eingangspads 11 der Auswerteelektronik 3 in Kontakt stehen. Im Anschluss werden die Auswerteelektronik 3 und das Halbleiterbauelement 2 in einem Reflow-Lötprozess miteinander verlötet. Die Verfahrenstemperatur des Reflow-Lötprozesses entspricht im Wesentlichen der Schmelztemperatur des Niedertemperaturlots.In a first method step, the radiation detector element 2 and the transmitter 3 electrically conductive to the module 5 connected. Accordingly, the transmitter 3 with the entrance pads 11 Mistake. For connecting the two components 2 . 3 to the module 5 becomes the radiation detector element 2 on its detector top 6 held by a vacuum holder. Accordingly, the transmitter 3 at their ASIC bottom 13 held by another vacuum holder. Both vacuum holders are moved by means of a moving device against each other until the solder balls or solder points 12 the radiation detector element 2 with the entrance pads 11 the transmitter 3 stay in contact. Following are the evaluation electronics 3 and the semiconductor device 2 soldered together in a reflow soldering process. The process temperature of the reflow soldering process essentially corresponds to the melting temperature of the low-temperature solder.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird nunmehr die Baugruppe 5 elektrisch leitend mit dem Trägersubstrat 14 verbunden. Das Trägersubstrat 4 wird mit seiner Trägersubstratunterseite 19 von einem Vakuumhalter gehalten. Entsprechend wird die Baugruppe 5 an der Detektoroberseite 6 des Halbleiterbauelements 2 mittels eines zweiten Vakuumhalters gehalten. Die Baugruppe 5 und das Trägersubstrat 4 werden zusammengeführt, bis die Lötpunkte 17 des Trägersubstrats 4 an den Ausgangspads 14 der Auswerteelektronik 3 anliegen. Im Anschluss wird ein weiterer Reflow-Prozess durchgeführt, über den die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Ausgangpads 14 der Auswerteelektronik 3 und den Pads 16 des Trägersubstrats 4 hergestellt sind. Da die Lötpunkte 17 ebenfalls aus einem Niedertemperaturlot bestehen, liegt die Verfahrenstemperatur auch beim zweiten Verfahrensschritt lediglich zwischen 95° und 180°C. Wird hierbei zur Bereitstellung der Schmelztemperatur lediglich das Trägersubstrat 4 erwärmt, so findet lediglich ein geringer Wärmeeintrag zur Wärmeleitung vom Trägersubstrat 4 über die Auswerteelektronik 3 und von dort zum Strahlendetektorelement 2 statt. Entsprechend ist eine thermische Schädigung des Strahlendetektorelements 2 auszuschließen. Derartige Detektormodule 1 lassen sich entsprechend mit einem niedrige Ausschuss fertigen.In a second process step, the assembly is now 5 electrically conductive with the carrier substrate 14 connected. The carrier substrate 4 becomes with its carrier substrate base 19 held by a vacuum holder. Accordingly, the module 5 at the detector top 6 of the semiconductor device 2 held by a second vacuum holder. The assembly 5 and the carrier substrate 4 are merged until the solder points 17 of the carrier substrate 4 at the exit pads 14 the transmitter 3 issue. Subsequently, another reflow process is carried out via which the electrically conductive connections between the output pads 14 the transmitter 3 and the pads 16 of the carrier substrate 4 are made. Because the solder points 17 also consist of a low-temperature solder, the process temperature is only in the second process step between 95 ° and 180 ° C. If only the carrier substrate is used to provide the melting temperature 4 heated, so finds only a small heat input to the heat conduction from the carrier substrate 4 via the evaluation electronics 3 and from there to the radiation detector element 2 instead of. Accordingly, thermal damage to the radiation detector element 2 excluded. Such detector modules 1 can be made accordingly with a low reject.

2 und 3 zeigen in einer Draufsicht und in einer geschnittenen Seitenansicht ein zweites als Detektormodul 1' ausgebildetes elektrisches Modul. Dieses Detektormodul 1' unterscheidet sich von Detektormodul 1 im Aufbau lediglich dadurch, dass eine Mehrzahl von Baugruppen mit einem gemeinsamen Trägersubstrat 4' elektrisch leitend verbunden ist. Die Baugruppen 5 sind nach Art einer Matrix in Längsrichtung x und in Querrichtung y nebeneinander auf dem Trägersubstrat 4' angeordnet. Die Montage des Detektormoduls 1' entspricht dabei der Montage des Detektormoduls 1 aus der 1. Zum Verbinden der Baugruppen 5 mit dem Trägersubstrat 4' werden zunächst sämtliche Baugruppen 5 von einem gemeinsamen Vakuumhalter aufgenommen. Dabei liegen ihre Detektoroberseiten 6 am Vakuumhalter an. Die Anordnung der Baugruppen 5 am Vakuumhalter entspricht dabei ihrer Anordnung im Montageendzustand. Das Trägersubstrat 4' wird mit seiner Trägersubstratunterseite 19' von einem weiteren Vakuumhalter gehalten. Das Zusammenführen der beiden Vakuumhalter und das anschließende Verlöten der Baugruppen 5 mit dem Trägersubstrat 4' erfolgt in der bereits für die 1 beschriebenen Weise. 2 and 3 show in a plan view and in a sectional side view of a second as a detector module 1' trained electrical module. This detector module 1' is different from detector module 1 in construction only in that a plurality of modules with a common menu carrier substrate 4 ' is electrically connected. The assemblies 5 are in the manner of a matrix in the longitudinal direction x and in the transverse direction y next to each other on the carrier substrate 4 ' arranged. The assembly of the detector module 1' corresponds to the mounting of the detector module 1 from the 1 , For connecting the modules 5 with the carrier substrate 4 ' First, all modules 5 taken up by a common vacuum holder. Here are their detector tops 6 on the vacuum holder. The arrangement of the assemblies 5 on the vacuum holder corresponds to their arrangement in the final assembled state. The carrier substrate 4 ' becomes with its carrier substrate base 19 ' held by another vacuum holder. The merging of the two vacuum holder and the subsequent soldering of the modules 5 with the carrier substrate 4 ' done in the already for the 1 described way.

Durch die gemeinsame Montage einer Mehrzahl von Baugruppen 5 auf einem Trägersubstrat 4' lassen sich viele Baugruppen 5 und somit viele Strahlendetektorelemente 2 zu einer einzigen funktionalen Einheit zusammenfassen. Ein derartiges Detektormodul 1' als funktionale Einheit ist beispielsweise in einem Röntgendetektor eines Röntgenmesssystems verbaut. Eine Baugruppe muss nicht notwendig eine Auswerteelektronik 3 und ein Strahlendetektorelement 2 umfassen. Mit einem Strahlendetektorelement kann auch eine Mehrzahl von Auswerteelektroniken 3 leitend verbunden sein zur Bildung der Baugruppe. Umgekehrt kann auch eine einzelne Auswerteelektronik 3 mit einer Mehrzahl von Strahlendetektorelementen 2 leitend verbunden sein zur Bildung einer Baugruppe.By the joint assembly of a plurality of modules 5 on a carrier substrate 4 ' can be many assemblies 5 and thus many radiation detector elements 2 to a single functional unit. Such a detector module 1' as a functional unit, for example, is installed in an X-ray detector of an X-ray measuring system. An assembly does not necessarily have an evaluation electronics 3 and a radiation detector element 2 include. With a radiation detector element can also be a plurality of evaluation electronics 3 be conductively connected to form the assembly. Conversely, a single transmitter can also be used 3 with a plurality of radiation detector elements 2 be conductively connected to form an assembly.

Ein derartiges Röntgenmesssystem ist beispielsweise Teil eines Computertomographen 50, wie er in der 4 schematisch dargestellt ist. Der Computertomograph 50 umfasst eine Patientenpositioniervorrichtung 51 mit einem Verfahrtisch 52 und einer vom Verfahrtisch 52 in Längsrichtung 53 verfahrbaren Patientenliege 54. Mittels der Patientenpositioniervorrichtung 51 lässt sich ein auf der Patientenliege 54 gelagerter Patient 55 in Längsrichtung 53 in einer Gantry 56 positionieren. In der hohlzylindrisch ausgebildeten Gantry 56 sind eine Röntgenquelle 57 und ein Röntgendetektor 58 einander gegenüberliegend drehbar gelagert. Der Röntgendetektor 58 nimmt eine Anzahl zur Innenseite der Gantry 56 gewandter Detektormodule 1'' auf. Die Detektormodule 1'' sind dabei im Wesentlichen so ausgebildet, wie das in der 2 und 3 gezeigte Detektormodul 1'. Jedoch ist das Detektormodul 1'' bzw. seine einzelnen Baugruppen 5 derart ausgerichtet, dass die Krümmung der Krümmung der Innenseite der Gantry 56 nachempfunden ist. Die Detektormodule 1'' können auch an einer gemeinsamen dem Röntgendetektor 58 zugeordneten Haltevorrichtung angeordnet sein und eine unterschiedliche Orientierung bzw. Verkippung gegeneinander aufweisen, um sich der Krümmung der Gantry anzupassen.Such an X-ray measuring system is for example part of a computer tomograph 50 as he is in the 4 is shown schematically. The computer tomograph 50 includes a patient positioning device 51 with a travel table 52 and one from the travel table 52 longitudinal 53 movable patient bed 54 , By means of the patient positioning device 51 can be on the patient bed 54 stored patient 55 longitudinal 53 in a gantry 56 position. In the hollow cylindrical gantry 56 are an X-ray source 57 and an x-ray detector 58 rotatably mounted opposite one another. The x-ray detector 58 takes a number to the inside of the gantry 56 adapted detector modules 1'' on. The detector modules 1'' are essentially designed as in the 2 and 3 shown detector module 1' , However, the detector module is 1'' or its individual assemblies 5 aligned so that the curvature of the curvature of the inside of the gantry 56 is modeled. The detector modules 1'' can also be at a common the X-ray detector 58 associated holding device may be arranged and have a different orientation or tilt against each other to adapt to the curvature of the gantry.

Weiterhin ist eine Steuereinheit 59 vorgesehen, die über Steuersignale S1 die Patientenliege 54 und die über Steuersignale S2 die synchronisierte Bewegung von Röntgenquelle 57 und Röntgendetektor 58 in der Gantry 56 ansteuert. Über eine Benutzerschnittstelle 60 werden die Steuersignale S1 und S2 vorgegeben. Bei der Benutzerschnittstelle 60 handelt es sich beispielsweise um einen Joystick, eine Computermaus oder dergleichen. Eine Körperregion 61 des Patienten 55 wird untersucht, indem der Patient 55 mittels der Patientenliege 54 in Längsrichtung 53 in die Gantry 56 hineingeschoben wird. Dabei bewegen sich die Röntgenquelle 57 und der Röntgendetektor 58 synchronisiert in Kreisbewegungen um den Patienten herum. Die Röntgenquelle 57 sendet dabei Röntgenstrahlung 62 aus, die die Körperregion 61 durchstrahlt und nach ihrem Durchtreten durch die Körperregion 61 durch das Detektormodul 1'' erfasst wird. Die dabei gemessenen Projektionsbilder P werden zur Steuereinheit 59 übertragen. In der Steuereinheit 59 findet eine Umrechnung der Projektionsbilder P durch eine so genannte Rückprojektion in eine Bildinformation B statt. Die Bildinformation B wiederum wird an ein als Monitor ausgebildetes Anzeigeelement 63 übermittelt und dort angezeigt.Furthermore, a control unit 59 provided, which via control signals S1 the patient bed 54 and via the control signals S2, the synchronized movement of the X-ray source 57 and x-ray detector 58 in the gantry 56 controls. Via a user interface 60 the control signals S1 and S2 are given. At the user interface 60 For example, it is a joystick, a computer mouse, or the like. A body region 61 of the patient 55 is examined by the patient 55 by means of the patient bed 54 longitudinal 53 in the gantry 56 is pushed into it. The X-ray source is moving 57 and the X-ray detector 58 synchronized in circular motions around the patient. The X-ray source 57 sends X-rays 62 out, which is the body region 61 radiates through and after passing through the body region 61 through the detector module 1'' is detected. The projection images P measured in this process become the control unit 59 transfer. In the control unit 59 is a conversion of the projection images P by a so-called back projection into a picture information B instead. The image information B in turn is applied to a display element designed as a monitor 63 transmitted and displayed there.

Die Röntgenquelle 57, der Röntgendetektor 58 mit seinem Detektormodul 1'', die Steuereinheit 59, die Benutzerschnittstelle 60 und das Anzeigeelement 63 bilden zusammen das Röntgenmesssystem des Computertomographen 50.The X-ray source 57 , the X-ray detector 58 with its detector module 1'' , the control unit 59 , the user interface 60 and the display element 63 together form the X-ray measuring system of the computer tomograph 50 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6933505 B2 [0006]
- US 7170062 B2 [0007]

Claims

Method for producing an electrical module ( 1 . 1' . 1'' ), wherein in a first method step a semiconductor component ( 2 ) and an evaluation ( 3 ) are electrically conductively connected together to form an assembly ( 5 ) and wherein in a second method step, the evaluation electronics ( 3 ) of the assembly ( 5 ) with a carrier substrate ( 4 . 4 ' ) is soldered by means of a low temperature solder.

Method according to Claim 1, characterized in that the evaluation electronics ( 3 ) with the carrier substrate ( 4 . 4 ' ) is soldered in a reflow soldering process.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the semiconductor component ( 2 ) with the evaluation electronics ( 3 ) is soldered by means of a low temperature solder to form the assembly ( 5 ).

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the semiconductor component ( 2 ) with the evaluation electronics ( 3 ) is connected by means of a solder-glue connection via a conductive adhesive to form the assembly ( 5 ).

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the semiconductor component ( 2 ) with the evaluation electronics ( 3 ) is connected via an intermediate substrate by means of an epoxy-based adhesive bond to form the assembly ( 5 ).

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gap between the semiconductor device ( 2 ) and the transmitter ( 3 ) is filled in an underfilling process.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gap between the transmitter ( 3 ) and the carrier substrate ( 4 . 4 ' ) is filled in an underfilling process.

Method according to claims 6 and 7, characterized that both spaces in one step in be filled in an underfilling process.

Electric module ( 1 . 1' . 1'' ) - with an assembly ( 5 ) comprising a semiconductor device ( 2 ) and one with the semiconductor device ( 2 ) electrically conductive evaluation electronics ( 3 ), and - with a carrier substrate ( 4 . 4 ' ), the evaluation electronics ( 3 ) of the assembly ( 5 ) with the carrier substrate ( 4 . 4 ' ) is soldered by means of a low temperature solder.

Electric module ( 1 . 1' . 1'' ) according to claim 9, characterized in that a plurality of assemblies ( 5 ) in the manner of a matrix on a common carrier substrate ( 4 . 4 ' ) is arranged side by side.

Electric module ( 1 . 1' . 1'' ) according to claim 9 or 10, characterized by a radiation detector element ( 2 ) as a semiconductor component for forming a detector module together with the evaluation electronics ( 3 ) and the carrier substrate ( 4 . 4 ' ).

X-ray measuring system ( 57 . 58 . 59 . 60 . 63 ) with a number of detector modules ( 1 . 1' . 1'' ) according to claim 11 receiving X-ray detector ( 58 ).

X-ray measuring system ( 57 . 58 . 59 . 60 . 63 ) according to claim 7, characterized in that a plurality of detector modules ( 1 . 1' . 1'' ) is arranged side by side in the manner of a matrix.

Computer tomograph ( 50 ) with an X-ray measuring system ( 57 . 58 . 59 . 60 . 63 ) according to claim 12 or 13.