[发明专利]一种紫外光子计数积分成像探测器阳极器件的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于多阳极加工技术领域，具体涉及一种适用于微通道板阳探测器的位敏阳极的加工方法。

背景技术

本发明所要加工制作的阳极器件，是一种交叉位敏阳极，分为上、下两层，上层和下层均包括尺寸相同的多个矩形导电条，上层的各个矩形导电条在同一平面内相互平行，下层的各个矩形导电条在同一平面内相互平行，同一层相邻矩形导电条之间形成直线绝缘沟道；上层与下层的所有矩形导电条整体形成交叉网格，每个矩形导电条独立输出电荷信号。

较之于传统的位敏阳极，该交叉位敏阳极结构复杂，阳极图案精细化程度要求较高，即各导电层的导电条排列精度要求达到微米甚至纳米量级；为了发挥交叉位敏阳极收集与传输电荷信号的优良性能，对导电层的表面平整度要求也非常高，要求表面平整度在100nm范围内。

该交叉位敏阳极的加工工艺的主要难点在于加工绝缘层和上导电层。因为在加工绝缘层和上导电层时，不能覆盖下导电层的各个导电条，必须保证每个导电条全部裸露在外，能够收集到电子云团落在下导电层上的电荷。另外，上、下两导电层间距非常小，且同一导电层各导电条之间间距较小，要确保上下两导电层之间绝对绝缘和防止极间信号串扰，对于传统的机械加工工艺来说，是一个巨大的挑战；如果只加工下导电层，现有的一般微电子光刻技术能够应对，但需要精确地加工出上导电层和绝缘层，并且在保证上下导电条绝缘的同时，要求导电电极宽度保持一致，以确保交叉阳极在光子计数成像探测中电荷中心解码的精度。传统的机械加工技术车，铣，刨，磨工艺远远不能胜任。同时考虑到经济成本，如全部采用微电子领域光刻技术与材料生长工艺，这样会导致工艺复杂，成本高本，成品率低，不利于交叉位敏阳极探测器的大范围推广与使用。

发明内容

本发明提出了一种新的紫外光子计数积分成像探测器阳极器件的加工方法，以克服传统机械加工技术难以达到交叉位敏阳极的精度，以及一般光刻技术无法精细的加工出上导电层及绝缘层的技术难题。

本发明的技术解决方案如下：

一种紫外光子计数积分成像探测器阳极器件的加工方法，包括以下步骤：

第一步：根据所要加工的交叉位敏阳极的上、下层矩形导电条的平面布局，预制光刻掩膜板；该光刻掩膜板的参数：长和宽与所要加工的整个交叉位敏阳极的外形尺寸相当,矩形条纹的宽度与矩形导电条的宽度相等,条纹间距与上层的相邻矩形导电条之间的直线绝缘沟道宽度相等；

第二步：取两块相同的双面覆铜层的PCB板，每块PCB板的上下表面均为铜层所覆盖，铜层厚度为4—10μm，中间为材质是绝缘介质的平板，该绝缘介质平板厚度为200—1000μm；利用第一步加工出的光刻掩膜板，对两块双面覆铜层的PCB板的上表面分别进行光刻处理，露出平行的直线绝缘沟道；然后，对于作为交叉位敏阳极上层的PCB板，对其下表面也进行相同的光刻处理，露出平行的直线绝缘沟道；

第三步：将第二步加工处理后的两块PCB板按照交叉网格的布局垂直放置，在这两块PCB板之间填充具有粘性的绝缘材料，在一定温度和压强下，将两块PCB板键合在一起；然后，对于作为交叉位敏阳极下层的PCB板，设置基底，在该PCB板之间填充具有粘性的绝缘材料，在一定温度和压强下，将PCB板与基底键合在一起；

第四步：再次利用第一步中的光刻掩膜板，精确覆盖在已依次经过第二步和第三步处理后的上层的PCB板的上表面，沿着裸露的直线绝缘沟道，利用飞秒激光切除绝缘材料，确保下层的PCB板的上表面恰好完全露出；

第五步：在上、下层每个矩形电极的末端，利用PCB工艺中的过孔沉铜技术，在基底上过孔，并在基底的底面设置与过孔一一对应的引线和焊盘，引线与对应的过孔连通；将设置的电荷信号输出接口与焊盘一一对应的焊接在一起，实现交叉位敏阳极的电荷信号输出。

基于上述基本解决方案，本发明还做如下优化限定和改进：

上述第一步预制的光刻掩膜板的特征：周期为0.5mm，缝宽为0.1mm，相邻两缝的间距为0.4mm；第二步中，每块PCB板的上表面铜层都通过光刻技术刻蚀成电极宽度为0.4mm、相邻电极的间距为0.1mm的矩形电极阵列。

上述每块PCB板的中间为陶瓷填充的PTFE绝缘材料构成的平板，绝缘系数为10.2，平板厚度为200—1000μm。