本實(shí)用新型涉及探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域，特別是針對(duì)電子系統(tǒng)的接地通道的高溫高濕老化問題，提出一種用于探測(cè)器的接地冗余結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，探測(cè)器中的PCB(印刷電路板)與結(jié)構(gòu)件間的接地解決方案多采用通過鍍鋅螺母連接的方式，例如分別將PGA(引腳網(wǎng)格陣列)、Read PCB(用于控制探測(cè)器橫向TFT通道開關(guān)的印制電路板)或Gate PCB(用于控制探測(cè)器縱向TFT通道開關(guān)并采集光電子信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)像素值的印制電路板)單獨(dú)與結(jié)構(gòu)件的后蓋按壓接觸，構(gòu)成接地通路，而這種將不同的PCB板分別通過鍍鋅螺母接地的設(shè)計(jì)具有如下缺點(diǎn)：
在高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)(high temperature&humidity cycling，簡(jiǎn)稱HHC)中，例如在實(shí)驗(yàn)條件為：上電操作模式下，濕度RH％為95，進(jìn)行-10℃-65℃的濕熱循環(huán)，由于濕氣穿透導(dǎo)致鍍鋅螺母、鎂鋁合金結(jié)構(gòu)件以及兩者的界面處都可能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使金屬氧化最終導(dǎo)致接地電阻變大，影響了圖像質(zhì)量，圖1和圖2分別為現(xiàn)有技術(shù)的接地方案在上述條件下高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)前后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像，由圖可看出，試驗(yàn)后暗場(chǎng)圖像出現(xiàn)了大量橫向條紋；2、由于電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生分布、影響程度受到很多因素的影響(老化試驗(yàn)條件、探測(cè)器本身設(shè)計(jì)和工藝等)，因此各個(gè)PCB接地電阻的變化程度難以預(yù)計(jì)；3、經(jīng)HHC試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，由于使用上述接地方案的探測(cè)器存在可靠性隱患(電化學(xué)腐蝕)，產(chǎn)品的失效率約為20％，無法滿足行業(yè)規(guī)定的十年正常工作的可靠性要求。
綜上所述，長(zhǎng)時(shí)間的濕氣穿透會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器橫向通道電子噪聲明顯增大，老化試驗(yàn)后暗場(chǎng)圖像出現(xiàn)了大量橫向條紋，而橫向條紋的出現(xiàn)與電子噪聲的增大相對(duì)應(yīng)。PCB的接地電阻在老化試驗(yàn)前后明顯增大，這與Mg、Zn常見的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象一致。而通過電阻模擬試驗(yàn)(即在正常探測(cè)器的接地通路上，人為串聯(lián)一個(gè)外加電阻，從而對(duì)比前后探測(cè)器圖像的變化)證明了橫向通道噪音以及暗場(chǎng)圖像上橫向條紋的出現(xiàn)與接地電阻的大幅增加有關(guān)。
所以，在HHC試驗(yàn)中如何減小試驗(yàn)前后接地電阻的變化以提高探測(cè)器對(duì)抗高溫高濕環(huán)境的可靠度是急需解決的一個(gè)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于探測(cè)器的接地冗余結(jié)構(gòu)，用于解決在HHC實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)有的探測(cè)器接地電阻變化大、暗場(chǎng)圖像質(zhì)量差、橫向通道電子噪聲大、從而導(dǎo)致探測(cè)器對(duì)抗高溫高濕環(huán)境的可靠度降低以及產(chǎn)品失效率高的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種用于探測(cè)器的接地冗余結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)PCB板以及支撐所述PCB板并與所述PCB板電氣連接的結(jié)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)件接地，多個(gè)所述PCB板之間均通過金屬箔相互連接在一起，且其中一所述PCB板與所述結(jié)構(gòu)件之間設(shè)有一根銅芯導(dǎo)線，適于增加接地傳導(dǎo)的冗余路徑。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)件包括上蓋結(jié)構(gòu)件和下蓋結(jié)構(gòu)件，所述PCB板均通過鍍鋅螺母與所述下蓋結(jié)構(gòu)件連接。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述下蓋結(jié)構(gòu)件上設(shè)有接地線，與所述接地線靠近的所述PCB板通過所述銅芯導(dǎo)線與所述下蓋結(jié)構(gòu)件電連接。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述PCB板包括Gate PCB板、Read PCB板及IO PCB板。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述銅芯導(dǎo)線的外部包覆有絕緣層。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述金屬箔為銅箔。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述金屬箔為連續(xù)的一整塊結(jié)構(gòu)或是不連續(xù)的多塊結(jié)構(gòu)。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述探測(cè)器為X射線平板探測(cè)器或光電探測(cè)器。
于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)件為鎂鋁合金材料。
如上所述，本實(shí)用新型的用于探測(cè)器的接地冗余結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果：
1、探測(cè)器測(cè)試的產(chǎn)品均能滿足OQC(outgoing quality control)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的失效率降低，探測(cè)器的高溫高濕可靠度顯著提升；
2、增加接地的冗余結(jié)構(gòu)后，探測(cè)器噪聲相關(guān)的OQC參數(shù)相比于傳統(tǒng)接地方案的測(cè)試結(jié)果明顯變小，接地電阻也大幅減小，且高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)前后電阻的變化率較小；
3、降低橫向通道的電子噪聲，高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像灰度值均勻，未見明顯的橫向條紋，說明新型冗余接地方案對(duì)橫向條紋的改善效果顯著；
4、所選用的材料成本低廉，裝配工藝降低，并且可與現(xiàn)有X射線探測(cè)器制造工藝兼容。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的接地方案在高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)前的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的接地方案在高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像。
圖3為本實(shí)用新型于一實(shí)施例中PCB板之間連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型于一實(shí)施例中PCB板與下蓋結(jié)構(gòu)板連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型于一實(shí)施例中在高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)前的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像。
圖6為圖5中高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像。
元件標(biāo)號(hào)說明
11 Gate PCB板
12 Read PCB板
13 IO PCB板
2 下蓋結(jié)構(gòu)件
3 金屬箔
4 銅芯導(dǎo)線
5 地線
6 AEC系統(tǒng)
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
請(qǐng)參閱圖3至圖6。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
請(qǐng)參閱圖3至圖4，本實(shí)用新型提供一種用于探測(cè)器的接地冗余結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)PCB板以及支撐所述PCB板并與所述PCB板電氣連接的結(jié)構(gòu)件(未示出)，所述結(jié)構(gòu)件接地，多個(gè)所述PCB板之間均通過金屬箔3相互連接在一起，且其中一所述PCB板與所述結(jié)構(gòu)件之間設(shè)有一根銅芯導(dǎo)線4，適于增加接地傳導(dǎo)的冗余路徑。
本實(shí)用新型所述冗余設(shè)計(jì)是指通過并聯(lián)配置某些關(guān)鍵設(shè)備或部件，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，冗余的設(shè)備或部件可以介入工作承擔(dān)受損設(shè)備或部件的部分功能，從而減少系統(tǒng)故障率并提高系統(tǒng)可靠性。本實(shí)用新型的接地冗余設(shè)計(jì)包括兩部分，其一是將多個(gè)所述PCB板之間均通過金屬箔3相互連接在一起，目的是，假如某一個(gè)PCB的接地電阻惡化特別嚴(yán)重，還可以通過金屬箔3這個(gè)并聯(lián)旁路從其它PCB板的接地通路導(dǎo)出；其二是增加一根銅芯導(dǎo)線4連接其中一所述PCB板與所述結(jié)構(gòu)件，作用是增加接地傳導(dǎo)的冗余路徑。
所述結(jié)構(gòu)件是具有一定形狀結(jié)構(gòu)，主要為探測(cè)器中其他部件提供機(jī)械支撐，并能夠承受載荷作用的合金構(gòu)件，在傳統(tǒng)接地解決方案中，金屬結(jié)構(gòu)件也承擔(dān)共地的功能。
作為示例，本實(shí)用新型的所述結(jié)構(gòu)件包括上蓋結(jié)構(gòu)件(未示出)和下蓋結(jié)構(gòu)件2，所述PCB板均通過鍍鋅螺母(未示出)與所述下蓋結(jié)構(gòu)件2連接，所述下蓋結(jié)構(gòu)件2是一塊一體化的蓋板，所述下蓋結(jié)構(gòu)件2上設(shè)有接地線5。
作為示例，為了平衡產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度和實(shí)際重量，所述結(jié)構(gòu)件多選用輕質(zhì)的鎂鋁合金材料，當(dāng)然，也可以是其他的的輕質(zhì)的合金材料。
所述PCB板可以是不同種類的PCB板，請(qǐng)參閱圖3，在該實(shí)施例中，所述PCB板包括Gate PCB板11、Read PCB板12及IO PCB板13。所述Gate PCB板11是一種主要用于控制探測(cè)器橫向TFT通道(即gate line，控制MOSFET器件的打開和關(guān)閉)開關(guān)的印制電路板；所述Read PCB板12是一種主要用于控制探測(cè)器縱向TFT通道(即data line，控制TFT陣列中光電二極管存儲(chǔ)電子的讀取)開關(guān)，并采集光電子信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)像素值的印制電路板；所述IO PCB板13是一種控制探測(cè)器電源輸入輸出的印制電路板。
請(qǐng)參閱圖4，在該實(shí)施例中，與所述接地線5靠近的所述PCB板為所述IO PCB板13，所述所述IO PCB板13通過所述銅芯導(dǎo)線4與所述下蓋結(jié)構(gòu)件2電連接。需要注意的是，所述PCB板的種類以及各自的位置關(guān)系可以根據(jù)具體需要進(jìn)行調(diào)換，與所述接地線5靠近的所述PCB板也可以是其它類型的PCB板，不僅限于上述實(shí)施例。
在冗余設(shè)計(jì)之前，也即傳統(tǒng)接地通路為：PCB板→鍍鋅螺母→下蓋結(jié)構(gòu)件2→接地線5；冗余設(shè)計(jì)之后的接地通路為：PCB板(i)→PCB板(j)→鍍鋅螺母→下蓋結(jié)構(gòu)件2→接地線5導(dǎo)出，其中PCB板(i)為任一接地電阻惡化較嚴(yán)重的PCB板，PCB板(j)為PCB板(i)外任意接地電阻正常的PCB板，由此可見，增加了接地傳導(dǎo)的冗余路徑，有效快速地將電路中的電荷傳導(dǎo)釋放。
一般情況下，探測(cè)器還包括AEC系統(tǒng)6，即自動(dòng)曝光控制(Automatic Exposure Control)系統(tǒng)，是一種首先通過光電探測(cè)器感知和識(shí)別不同光信號(hào)，進(jìn)而自動(dòng)觸發(fā)PCB電路和TFT陣列工作時(shí)序的系統(tǒng)。該實(shí)施例中，所述AEC系統(tǒng)6位于所述下蓋結(jié)構(gòu)件2的中心位置，且位于各個(gè)所述PCB板之間的間隙中，所述AEC系統(tǒng)6與所述金屬箔3不連接。
作為示例，所述銅芯導(dǎo)線4的外部包覆有絕緣層，所述絕緣層對(duì)抗?jié)駳飧g有一定的保護(hù)作用。
作為示例，所述金屬箔3為銅箔。所述金屬箔3為連續(xù)的一整塊結(jié)構(gòu)或是不連續(xù)的多塊結(jié)構(gòu)。
作為示例，所述探測(cè)器為X射線平板探測(cè)器或光電探測(cè)器。
請(qǐng)參閱圖5-圖6，分別為本實(shí)用新型的接地方案于一實(shí)施例中在高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)前后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像。其中，該實(shí)施例中的HHC的條件與改進(jìn)前設(shè)置的一樣，以便作以對(duì)比，也即在上電操作模式下，濕度RH％為95，進(jìn)行-10℃-65℃的濕熱循環(huán)，對(duì)比高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)前后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像，圖像灰度值均勻，未見明顯的橫向條紋。而對(duì)比采用傳統(tǒng)接地方案的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像(圖2所示)，則發(fā)現(xiàn)橫向條紋基本消失，說明新型接地方案對(duì)橫向條紋問的改善效果顯著。
選用新型接地冗余設(shè)計(jì)的五個(gè)探測(cè)器樣品在高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)后，探測(cè)器功能均滿足OQC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的失效率為0％。而對(duì)比采用傳統(tǒng)接地方案產(chǎn)品的失效率為20％的可靠性測(cè)試結(jié)果，表明新型接地方案能夠顯著地提升探測(cè)器的高溫高濕可靠度。
增加接地的冗余結(jié)構(gòu)后，探測(cè)器噪聲相關(guān)的OQC參數(shù)相比于傳統(tǒng)接地方案的測(cè)試結(jié)果明顯變小，具體參考表一。
表一 HHC試驗(yàn)前后傳統(tǒng)和新型接地解決方案的OQC參數(shù)對(duì)比
接地電阻也大幅減小，參考表2中第二、三列，且測(cè)試前后電阻的變化率(ΔR/R0，其中ΔR＝RT-R0，RT和R0分別為老化試驗(yàn)前后的接地電阻)明顯較小，表明改進(jìn)后的接地通道對(duì)高溫高濕環(huán)境的承載能力增強(qiáng)，請(qǐng)參考表2中第四、五列。
表二 HHC試驗(yàn)前后傳統(tǒng)和新型接地解決方案的接地電阻對(duì)比
綜上所述，本實(shí)用新型的用于探測(cè)器的接地冗余結(jié)構(gòu)使得探測(cè)器功能滿足OQC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的失效率降低，探測(cè)器的高溫高濕可靠度提升；增加接地的冗余設(shè)計(jì)后，探測(cè)器噪聲相關(guān)的OQC參數(shù)相比于傳統(tǒng)接地方案的測(cè)試結(jié)果明顯變小，接地電阻也減小，且測(cè)試前后電阻的變化率較??；降低橫向通道的電子噪聲，高溫高濕循環(huán)老化試驗(yàn)后的探測(cè)器暗場(chǎng)圖像灰度值均勻，有效改善橫向條紋；所選用的材料成本低廉，裝配工藝降低，并且可與現(xiàn)有X射線探測(cè)器制造兼容。
上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。