异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法技术

本发明专利技术公开了异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：将异种可植入生物兼容性材料按封装器件所需结构完成装配，然后采用扩散焊或钎焊方式实现连接；所述异种可植入生物兼容性材料为陶瓷与钛合金。所述方法能够实现异种可植入生物兼容性材料的可靠连接，得到组织致密、高强度的连接接头。高强度的连接接头。

【技术实现步骤摘要】
异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法


[0001]本专利技术属于异种材料连接领域，尤其涉及一种异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法。

技术介绍

[0002]可植入设备是指需要通过手术植入人体或动物体内的电子设备，例如心脏起搏器、人工耳蜗、脑/肌肉神经刺激器、人工视网膜植入物等。可植入设备主要由传感器、微型芯片和精密机械部件等组合而成,需要解决芯片体积大、电池寿命短、生物相容性以及免疫排斥反应等问题,是一个涉及生物医学、微电子学、通信工程、材料科学等多学科交叉的研究领域。
[0003]可植入生物用陶瓷一般采用具有良好的生物兼容性、优异的电离导电性和化学稳定性的Al2O3陶瓷和ZrO2陶瓷。植入生物体后生物陶瓷材料表面会长出极薄的细胞纤维膜，薄膜能够阻隔植入体和生物体的生物化学反应，从而避免了与生物体反应免疫排斥。钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、耐热性高、无磁、焊接性能好、较低的弹性模量以及优异的生物相容性等优良性能，因此应用于生物医用领域，其中应用最广泛的为医用α钛合金和β钛合金。
[0004]在材料科学和材料加工领域,为实现可植入设备具有生物相容性的外壳封接和生物传感器的信号传递，异种生物材料的连接成为极具重要性的研究方向。

技术实现思路

[0005]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，能够实现生物医用陶瓷和钛合金的连接，得到的连接件能够实现材料的性能互补，保证了各自优势的发挥。
[0006]本专利技术具体方案如下
[0007]本专利技术提供了异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：将异种可植入生物兼容性材料按封装器件所需结构完成装配，然后采用扩散焊或钎焊方式实现连接；所述异种可植入生物兼容性材料为陶瓷与钛合金。
[0008]优选地，装配前将异种可植入生物兼容性材料置于酒精或丙酮中超声清洗。
[0009]优选地，陶瓷为Al2O3陶瓷或ZrO2陶瓷；钛合金为α钛合金或β钛合金。
[0010]优选地，扩散焊连接时：扩散焊温度为900
‑
1200℃，扩散焊时间为40
‑
60min，扩散焊压力为3
‑
10MPa。
[0011]优选地，当异种可植入生物兼容性材料为Al2O3陶瓷与钛合金时，扩散焊温度为1000
‑
1175℃，扩散焊时间为55
‑
60min，扩散焊压力为5
‑
10MPa。
[0012]优选地，当异种可植入生物兼容性材料为ZrO2陶瓷与钛合金时，扩散焊温度为950
‑
1150℃，扩散焊时间为40
‑
50min，扩散焊压力为3
‑
8MPa。
[0013]优选地，钎焊连接时，钎料选自Au、Ti、Pd中一种或多种的组合。
[0014]优选地，钎焊连接时：钎焊温度为900
‑
1250℃，钎焊时间为10
‑
15min，钎焊压力为1
‑
5MPa。
[0015]优选地，当异种可植入生物兼容性材料为Al2O3陶瓷与钛合金时，钎焊温度为1000
‑
1250℃，钎焊时间为15min，钎焊压力为2MPa。
[0016]优选地，当异种可植入生物兼容性材料为ZrO2陶瓷与钛合金时，钎焊温度为900
‑
1200℃，钎焊时间为10min，钎焊压力为2MPa。
[0017]本专利技术有益效果为：
[0018]本专利技术采用钎焊或扩散焊的连接方法，实现了可植入生物用陶瓷(Al2O3陶瓷或ZrO2陶瓷)与医用钛合金(α钛合金或β钛合金)的连接。连接过程中，通过调整工艺参数控制连接接头中反应层的厚度和生成反应相的组成及分布，达到调整接头组织和性能的目的，从而得到可靠的异种可植入生物兼容性材料封装器件，所述封装器件的连接接头组织致密，具有较高强度。
[0019]本专利技术方法工艺简单，可重复性高，可推广应用于各种尺寸和复杂结构的生物医用封装器件。封装器件的壳体内可以任意组装安放适合的电子元器件应用于产业化生成生物传感器，具有极好的工业化应用前景。
具体实施方式
[0020]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本专利技术的范围。
[0021]实施例1
[0022]异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：(1)将连接面积为2.5
×
10
‑5平方米的Al2O3陶瓷与α钛合金放入酒精中超声清洗，直至连接面清洁；(2)按照封装器件所需结构完成装配，并放置在与之相配套的卡具中；(3)将步骤(2)得到的装配件放置在真空加热炉中，进行扩散焊连接，具体工艺参数为：扩散焊温度1000℃，扩散焊时间60min，扩散焊压力10MPa。
[0023]实施例2
[0024]异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：(1)将连接面积为2.5
×
10
‑5平方米的Al2O3陶瓷与β钛合金放入酒精中超声清洗，直至连接面清洁；(2)按照封装器件所需结构完成装配，并放置在与之相配套的卡具中；(3)将步骤(2)得到的装配件放置在真空加热炉中，进行扩散焊连接，具体工艺参数为：扩散焊温度1175℃，扩散焊时间60min，扩散焊压力5MPa。
[0025]实施例3
[0026]异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：(1)将连接面积为2.5
×
10
‑5平方米的ZrO2陶瓷与α钛合金放入丙酮中超声清洗，直至连接面清洁；(2)按照封装器件所需结构完成装配，并放置在与之相配套的卡具中；(3)将步骤(2)得到的装配件放置在真空加热炉中，进行扩散焊连接，具体工艺参数为：扩散焊温度950℃，扩散焊时间40min，扩散焊压力8MPa。
[0027]实施例4
[0028]异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：(1)将连接面积为2.5
×
10
‑5平方米的ZrO2陶瓷与β钛合金放入丙酮中超声清洗，直至连接面清洁；(2)按照封装器件所需结构完成装配，并放置在与之相配套的卡具中；(3)将步骤(2)得到的装配件放置在真空加热炉中，进行扩散焊连接，具体工艺参数为：扩散焊温度1150℃，扩散焊时间40min，扩散焊压力3MPa。
[0029]实施例5
[0030]异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，包括：(1)将连接面积为2.5
×
10
‑5平方米的Al2O3陶瓷与α钛合金放入丙酮中超声清洗，直至连接面清洁；(2)按照封装器件所需结构完成结构件和钎料的装配，并放置在与之相配套的卡具中，所述钎料为Au；(3)将步骤(2)得到的装配件放置在真空加热炉中，进行钎焊连接，具体工艺参数为：钎焊温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，其特征在于，包括：将异种可植入生物兼容性材料按封装器件所需结构完成装配，然后采用扩散焊或钎焊方式实现连接；所述异种可植入生物兼容性材料为陶瓷与钛合金。2.根据权利要求1所述的异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，其特征在于，陶瓷为Al2O3陶瓷或ZrO2陶瓷；钛合金为α钛合金或β钛合金。3.根据权利要求1或2所述的异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，其特征在于，扩散焊连接时：扩散焊温度为900
‑
1200℃，扩散焊时间为40
‑
60min，扩散焊压力为3
‑
10MPa。4.根据权利要求3所述的异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，其特征在于，当异种可植入生物兼容性材料为Al2O3陶瓷与钛合金时，扩散焊温度为1000
‑
1175℃，扩散焊时间为55
‑
60min，扩散焊压力为5
‑
10MPa。5.根据权利要求3所述的异种可植入生物兼容性材料封装器件的连接方法，其特征在于，当异种可植入生物兼容性材料为ZrO2陶瓷与钛合金时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛红伟，许严，江富强，王子阳，王海涛，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：