馈通件制造技术

提供了一种馈通件，该馈通件包括陶瓷体；以及嵌入在陶瓷体中的多个电导体。其中，电导体的密度在陶瓷体的平面横截面中超过1个导体/23毫英寸2(14839μm2)。)。)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】馈通件


[0001]本公开涉及馈通件(feedthrough)，包括至少部分地嵌入在陶瓷基体中的电导体。本公开还提供了用于制造这种馈通件的方法。

技术介绍

[0002]金属陶瓷组件对于许多应用是必需的，并且在需要一个或多个电导体穿过陶瓷绝缘体以提供从陶瓷绝缘体的一个表面到陶瓷绝缘体的另一表面的一个或多个导电连接的应用中特别有用。穿过绝缘体的导体的这种布置通常被称为“馈通件”。这种布置被广泛用于例如医疗、航天、运输、通信和功率管(例如，x射线、射频)应用中，并且本公开不限于任何一种应用。
[0003]虽然本公开是普遍适用的，但通过参考特别苛刻的应用，即为医疗应用提供无钎焊气密馈通件，可以看出其作用。
[0004]电子生物医学植入物正越来越多地用于诊断、预防和治疗疾病及其他病症。这样的植入装置通常容纳在气密封装中，气密封装包括电馈通件以用于在所容纳的电子装置与环境之间进行信号传输。这样的可植入装置，特别是与人类神经系统、耳蜗或视网膜配合的可植入装置，需要在非常小的馈通件中存在多路引线。
[0005]生物相容性金属陶瓷馈通件系统由于其惰性(例如，生物相容性)和寿命(例如，生物稳定性)可被认为是这样的装置的最可靠选择。
[0006]对于某些疗法，期望增加馈通件中的电导体(其在馈通件的领域具有许多名称，包括：引线、路径、引脚、导线和通孔)的数量，以增加I/O信号的数量。然而，同时期望减小馈通件的尺寸，因为不期望向人或动物体内植入大型装置(包括大型馈通件)。特别地，期望降低植入手术的侵入性，并且/或者目标疗法的装置的放置的性质需要小型装置，比如视网膜植入物。当装置设计既需要导体数量大(即，引脚数目大)，又需要馈通件尺寸小时，则传统的馈通件制造技术就不再可行。
[0007]因此，需要增大馈通件内的导体的密度。然而，现有技术限制了馈通件内导体的间距。因此，到目前为止，要么必须增大馈通件(因此还必须增大包括该馈通件的装置)，要么必须减少I/O信号的数量，这都是不希望的。
[0008]本公开的一个非排他性目的是提供生物相容且生物稳定的共烧的馈通件的低成本小型化。本公开的另一非排他性目的是提供新型三维架构。本公开的又一非排他性目的是提供制造馈通件的低成本方法。
[0009]传统的金钎焊馈通件技术能够使用具有金钎焊环的0.004"直径的导线来提供接近0.022英寸(")的导体间间距。另外，使用手工技术将具有金钎焊环的导电线(例如，引脚)放置到电绝缘构件(通常为高纯度氧化铝陶瓷)内的预成形的(例如，钻制的、压制的、冲压的)孔中来构造具有大量引线的馈通件，其成本高，并且增加了可能导致高报废率的误差的几率。除了手工构造这种馈通件存在挑战之外，目前实际使用金钎焊环来辅助实现金属引脚与绝缘体之间的气密粘合对设计造成限制。该金焊环的厚度增加了设计约束，并且限制
了导体可以彼此邻近放置的接近度。这限制了导体的密度，因此限制了馈通件能够被小型化的程度。
[0010]已经提出了使用流延/逐层堆叠工艺来制造馈通件。这里，首先将薄陶瓷带加工成具有通孔，然后用金属或陶瓷-金属(“金属陶瓷”)油墨填充这些通孔。然后将这些带对齐并堆叠在一起，后续共烧以产生馈通件，其中对齐的填充的孔形成导电通路。该技术对特征尺寸和形状(在该示例中为在各个带中切割的孔)具有尺寸限制。另外，由于孔被填充有金属/金属陶瓷油墨，所以可能在表面边缘周围溢出，其在烧结状态下易于从导电通路突出。这使得导电路径之间有效距离减小到小于设计用以确保绝缘隔离的间隔，从而可能引起装置的一些区域的电气故障(例如，电短路或电弧)。这种溢出也可能成为一种结构缺陷，如果热循环，该结构缺陷会延伸，导致气密性损失并且可能导致分层。利用这种技术制造馈通件也是工艺密集的，因此增加了成本。此外，在该技术中使用微粒油墨(金属/金属陶瓷)可能在I/O端接/连接到其他电子部件期间造成问题，尤其是在高密度或微型装置中。此外，在导电路径内使用非金属填料增加了路径的电阻(例如，降低了导电性)，从而降低了装置的电效率，需要比其他方式所需更多的能量，导致需要更大的电池来实现所需的装置使用寿命(从而限制了装置的小型化)，或者导致对于给定的电池尺寸使用寿命缩短(从而限制了装置的使用寿命)。
[0011]用于为此类医疗应用提供馈通件的馈通件和技术的一些已知示例包括：-[0012]US8,698,006(US'006)公开了馈通件，该馈通件包括：
[0013]a.绝缘部件；以及
[0014]b.通过绝缘部件彼此电隔离的第一导体和第二导体。
[0015]图19中公开了1个导体/24毫英寸2(即，0.000024平方英寸或15483μm2)的密度。
[0016]US'006的方法包括通过以下步骤形成馈通件：
[0017]a.提供具有至少一个粘合表面的第一绝缘部件；
[0018]b.提供第二绝缘部件；
[0019]c.在第一绝缘部件与第二绝缘部件之间并且沿着粘合表面的至少一部分设置导体；
[0020]d.在粘合表面处粘合第一绝缘部件和第二绝缘部件；以及
[0021]e.暴露导体的一部分。
[0022]US'006的方法和馈通件的问题在于，压制力导致导体变形，形成弯曲(例如，Z字形)轮廓，其降低了导电路径的导电效率。另外，在不采用在压制操作期间将导体固定在适当位置的方法的情况下，导体可能移动，从而导致导电路径的位置不准确，使得后续将导电路径附接到装置和/或引线变得复杂。此外，随着导线的直径尺寸增大到0.003英寸以上，在绝缘部件与导电线之间进行气密粘合会变得越来越困难，从而实际上限制了可以使用的导线的最大尺寸。最后，能够制备并放置在各行引脚之间的最薄的生坯陶瓷板的最小厚度将这些行的引脚彼此之间的最小间距限制到0.016"(0.406mm)。
[0023]US7,988,507(US'507)公开了一种用于可植入医疗装置的馈通件，该馈通件包括：
[0024]包括第一表面和第二表面的电绝缘体；以及
[0025]一个或多个导电结构，该一个或多个导电结构被配置成连续地延伸穿过所述电绝缘体并且嵌入在所述电绝缘体内，使得所述一个或多个导电结构中的每一个被所述电绝缘
体周向地覆盖，使得所述至少一个导电结构的相反的端部暴露，并且使得所述至少一个导电结构至少延伸超出第一表面或第二表面，
[0026]其中，该一个或多个导电结构包括导电金属或金属合金，并且具有相同导电金属或金属合金的膜的厚度。
[0027]US'507还公开了一种形成导电馈通件的方法，该方法包括以下步骤：
[0028](i)形成包括牺牲部件和非牺牲部件的导电结构；
[0029](ii)用相对电绝缘的材料涂覆非牺牲部件的至少一部分；以及
[0030](iii)从导电结构移除牺牲部件的至少一部分，
[0031]形成包括牺牲部件和非牺牲部件的导电结构包括使用放电机械加工冲压箔或切割箔。
[0032]涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种馈通件，该馈通件包括：陶瓷体；以及嵌入在所述陶瓷体中的多个电导体，其中，所述电导体的密度在所述陶瓷体的平面横截面中超过1个导体/23毫英寸2(14839μm2)。2.如权利要求1所述的馈通件，其中，所述多个电导体中的各个电导体相差2
°
以内相对于彼此平行，或者所述多个电导体中的各个电导体在
±
5％或0.002"(50.8μm)中较大者的公差以内均匀地间隔开。3.一种馈通件，该馈通件包括嵌入在陶瓷体中的多个电导体，其中，所述多个纵长电导体以非共平面关系横穿所述陶瓷体。4.如权利要求1或3所述的馈通件，其中，所述多个纵长电导体包括限定平面的至少一个纵长电导体平面阵列，以及与所述平面不平行的至少一个纵长电导体。5.如权利要求1、3或4中的任一项所述的馈通件，其中，所述陶瓷体包括从基部延伸的一个或多个壁，并且所述多个纵长电导体中的至少一个被安装成从所述基部横穿所述陶瓷体至所述一个或多个壁。6.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，所述陶瓷体的密度为理论体积密度的至少95％，标准偏差小于1.0％。7.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，所述陶瓷体是单片的。8.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，所述电导体的密度在所述陶瓷体的平面横截面中不大于1个导体/9毫英寸2(5806μm2)。9.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，所述陶瓷体的密度为理论体积密度的至少95％，标准偏差小于1.0％(以相距至少0.002英寸(50.8μm)的间隔取得的最少5个样本点)。10.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，第一电导体的表面在所述陶瓷体的平面横截面中与第二电导体的表面相距至少40μm(0.00157英寸)。11.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，第一电导体的表面在所述陶瓷体的平面横截面中与第二电导体的表面相距0.0038英寸(96.5μm)以内。12.如上述权利要求中的任一项所述的馈通件，其中，所述电导体的密度在所述陶瓷体的平面横截面中不大于1个导体/9毫英寸2(5806μm2)；并且所述电导体的直径在0.0004英寸(10.2μm)至0.020英寸(508μm)之间。13.一种医疗装置，该医疗装置包括前述权利要求中的任一项所述的馈通件。14.一种用于共烧以形成馈通件的生坯体，该馈通件包括：生陶瓷体；以及嵌...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：摩根先进陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：