[發明專利]碲鋅鎘像素探測器模塊的封裝方法

有效

• 申請號: 201310488594.0
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103560166A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 徐亞東;何亦輝;齊陽;谷亞旭;王濤;查鋼強;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;陜西迪泰克新材料有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0203;H01L31/09
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種模塊的封裝方法，特別涉及一種碲鋅鎘像素探測器模塊的封裝方法。

背景技術

碲鋅鎘晶體作為一種具有優異光電性能的三元固溶體化合物半導體成為目前制備室溫核輻射探測器最為理想的材料，可廣泛應用于核醫學診斷、環境監測、工業無損檢測、安全檢查、核武器突防、天體物理和高能物理等領域。然而，將帶有像素電極的碲鋅鎘晶體與基板連接起來形成探測器模塊是實現在X射線和γ射線成像領域中應用的關鍵。

采用傳統的絲線焊接連接技術，由于受操作空間的限制，不適用像素較多的碲鋅鎘像素探測器模塊的封裝連接，同時該方法焊點的結合力較差。而利用金屬倒裝焊技術制備碲鋅鎘像素探測器模塊的方法，焊接時溫度需在140度以上，影響了晶片的物理性能，同時焊接時容易對像素電極產生機械損傷。文獻“V.Jordanov,J.Macri,J.Clayton,et?al.Nuclear?Instruments?and?Methods?in?Physics?Research?A,2001,458:511-517.”公開了一種采用絲網印刷技術制備碲鋅鎘像素探測器模塊的方法，該方法采用聚合物導電膠連接技術，即采用絲網印刷在碲鋅鎘像素探測器元件的像素電極面和陶瓷或印制電路板（Printed?Circuit?Board，簡稱PCB）基板的對應電極上印刷相應尺寸的銀導電膠，后采用一對一的倒裝連接技術將兩者固定，制備時溫度為80度，然而由于該方法膠點的尺寸較大，通常大于300μm，且較難控制膠點間的相對位置，使得倒裝好的碲鋅鎘像素探測器模塊容易出現像素電極的短路或斷路。

發明內容

為了克服現有碲鋅鎘像素探測器模塊封裝方法連接時膠點尺寸難控制且相對位置精度差，實現碲鋅鎘像素電極探測器元件上像素電極與基板上金屬電極的準確連接，本發明提供一種碲鋅鎘像素探測器模塊的封裝方法。該方法采用銀導電膠作為倒裝連接介質，利用三維自動點膠機通過矩陣點膠模式，精確控制膠點的尺寸與相對位置，同時利用倒裝焊接儀，通過雙CCD取景對焦的工作模式，控制傳動系統的精確走位，解決了碲鋅鎘像素電極探測器元件上像素電極與基板上金屬電極的一一對應連接問題，并克服了像素電極的短路或斷路現象。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種碲鋅鎘像素探測器模塊的封裝方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、采用碲鋅鎘單晶片制備碲鋅鎘像素探測器元件1。設計與像素電極尺寸相對應的倒裝連接用基板4。然后將基板4固定于三維自動點膠機的基座5上，通過電荷耦合元件CCD3觀察基板4的位置信息并傳輸給電腦，設定點膠初始位置在基板4任一頂點，設定X軸及Y軸步進頻次，并將步進參數輸入電腦，電腦通過控制三維平移臺2的運動完成矩陣點膠，在基板4的金屬電極6上均勻涂覆銀導電膠7，并通過流量控制器8控制單次的點膠量。

步驟二、將點好膠的基板4放置于倒裝焊接儀的基準臺9上，通過頂部CCD10記錄基板4上的圖像信息并傳輸給電腦。使用倒裝焊接儀的真空吸頭11將碲鋅鎘像素探測器元件1抓起，并保持像素電極面向下，通過底部CCD13記錄碲鋅鎘像素探測器元件1中像素電極面上的圖像信息，并傳輸給電腦。電腦通過比對頂部CCD10和底部CCD13傳輸的圖像信息，將需要移動的參數反饋給傳動系統12，從而帶動真空吸頭11完成倒裝，實現碲鋅鎘像素探測器元件1上的電極與基板4上的金屬電極6的連接。

步驟三、將連接好的碲鋅鎘像素探測器元件1與基板4放置于烘箱內，溫度設定在40～80度范圍，加熱6～12小時，使得銀導電膠7固化。

步驟四、采用三維自動點膠機在碲鋅鎘像素探測器元件1的表面涂覆包封膠，并在60～80度溫度下，固化4～8小時，形成碲鋅鎘像素探測器模塊。

所述基板4是陶瓷材質或PCB材質的任一種。

本發明的有益效果是：采用程序控制的矩陣點膠模式，可以有效控制膠點間的相對位置，精度達到10μm，同時采用流量控制器可以獲得的最小膠點尺寸為150μm，有效克服了像素電極的的短路問題。通過比對頂部與底部兩個CCD的圖像信息，進而反饋給傳動系統，可以實現像素電極與基板上金屬電極的對位精度達到20μm，克服了像素電極的斷路問題。同時采用銀導電膠作為導電介質，使得倒裝連接時的溫度降低至40～80度范圍內，減少對探測器性能的影響。采用包封膠涂覆碲鋅鎘像素電極探測器元件的表面，可以減少探測器受外界環境及外力的影響。

以下結合附圖和具體實施方式詳細說明本發明。

附圖說明

圖1為本發明方法采用的三維自動點膠儀及其工作狀態示意圖