[发明专利]具有增强可靠性的电子元件矩阵和用于定位矩阵中故障的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子元件矩阵的可靠性的增强和用于定位矩阵中故障的方法。本发明在成像设备中，更具体地在实现图像捕捉的检测器中尤其有用。

背景技术

这类设备包括大量称为像素的感测点，通常组织为矩阵或带状。在图像检测器中，像素是检测器的基本感测单元。每个像素将其受到的诸如电磁辐射的入射信号转换为电信号。在读出阶段过程中连续收集由矩阵的各个像素发出的电信号，以便可以处理并存储它们以形成图像。可以在像素内对来自每个像素的信号进行数字化，在此情况下像素传递数字信息，或者也可以在像素的下游执行数字化，像素于是传递模拟信息。

像素例如由光敏面和电子电路组成，光敏面传递作为其接收光子流的函数的电荷的电流，电子电路用于处理这一电流。光敏面通常包括光敏元件或者光电检测器，其例如可以是光电二极管、光敏电阻或光电晶体管。光电检测器连接到像素内的电路，即布置在读总线的上游，后者能够收集来自相邻像素的信息。通常，以每个像素的读取收到组织的方式来控制像素与读总线之间的连接。因此，像素包括光电检测器以及布置在所述连接的上游的电子元件。存在大尺寸的光敏矩阵，其可以占有数百万个像素。

辐射检测器可以用于医学领域中或工业领域中无损测试的领域中的成像电离辐射，具体地是X-或Y-辐射，用于检测放射学图像。光敏元件使得可以检测到可见或近可见的电磁辐射。这些元件对于入射到检测器上的辐射是不敏感的或者敏感性较差。为此，使用中常常包括称为闪烁器的辐射转换器，其将例如X射线的入射辐射转换为像素中光敏元件敏感的波长段中的辐射。可替换的方案包括由执行X射线到电荷的直接转换的另一材料来制成光敏元件。这样的情况例如是其中由碲化镉(CdTe)制成的第一像素化基底逐个像素地连接到CMOS读出电路的矩阵，其从而不再具有检测功能。

每个像素均由可以由相对复杂的电子元件的块组成。这个块连接到矩阵的行和列的阵列。这些行和列确保由像素检测的信息的必要偏置、控制和输出路径。

矩阵中的故障会影响行和列的阵列(短路或开路)或者电子元件的块的内部。

当所谓的关键元件，即比更标准的元件具有更高的故障风险的元件结合在像素中时，块的故障的风险增大。例如这些可以是利用某些特定技术工艺的元件，或者使用特定表面的元件：例如高电容量电容器可以使用薄电介质膜，其会存在局部缺陷，或者甚至大面积的缺陷，于是在此情况下，其在制造期间存在受到灰尘影响的风险。当然，由于像素的数量增加，像素故障的风险也增大。

为了减小这一风险，可以以高于最低设计规则的安全性的裕度来设计块内的元件或连接。然而，这限制了每个像素可接受的元件的数量，以及因此可实现的操作。

尽管如此，会容许隔离的像素中的故障。例如，在图像检测器中，当像素有故障时，可以通过平均由临近像素发出的信息项来重构丢失的信息。

然而，隔离的像素中的故障，例如短路，会破坏一行或列中的临近像素，或者甚至妨碍矩阵的整体操作。

为了避免这一故障扩散，已经做出努力来定位有缺陷的像素，以便通过切断将受影响的块连接到行或列总线的连接来隔离它们，通常是借助于激光发射。然而，这一技术有若干限制。

·其是附加的技术步骤，需要设备和时间，因此带来费用。

·使用激光发射预先假定已知故障像素的位置。然而，在故障引发电源损坏的情况下，故障在纠正之前会引发大部分矩阵的，或者甚至整个矩阵的功能性丧失。因此定位是困难的或者不可能的。

·使用激光发射要求提供专用于激光切割的空间。这因此占用了像素中的空间。

·可以在工厂中使用激光发射，但实际上在销售之后是不切实际的。因此它不能用于应对在设备使用寿命期间出现的故障。

作为激光发射的可替换方案，可以使用结合在每个像素中的熔断器。其限制与激光发射一样多。

发明内容

本发明目的在于通过提供包括具有电子元件的若干块的设备来减轻上述的全部或一些问题，将这些块组织为矩阵，在该设备中可以对每一块的独立断开连接进行编程。