植入式器件的密封结构及其制造方法_2

文档序号:9531494阅读:来源:国知局
39]如图1和图2所示,本发明的第一实施方式所涉及的植入式器件的密封结构10包括陶瓷基底11、金属环12和金属盖13。具体而言,密封结构10通过在陶瓷基底11上设置(例如焊接)有金属环12和金属盖13而形成为具有用于容纳电子部件30的容纳空间的密封体。
[0040]另外,如图1所示,密封结构10呈大致长方体的形状。在本实施方式中,典型的植入式器件的密封结构10的尺寸例如为长度10mmX宽度10mmX厚度5mm。
[0041]在本实施方式中,陶瓷基底11可以由氧化铝(化学式A1203,其包括单晶的蓝宝石和红宝石、或者多晶α_Α1203)、氧化锆(化学式Zr02,其包括氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ))、氧化钇稳定的四方氧化锆多晶(Y-TZP)、或者氧化铈稳定的四方氧化锆多晶(Ce-TZP)等构成。
[0042]在本实施方式中,陶瓷基底11优选由96%以上(质量分数,下同)的氧化铝(A1203)构成。另外,陶瓷基底11更优选由99%以上的氧化铝构成。此外,陶瓷基底11最优选由99.99%以上的氧化铝构成。一般而言,在陶瓷基底11中,随着氧化铝(A1203)质量分数的增加,主晶相增多,陶瓷基底11的物理性能也逐渐提高,例如抗压强度(MPa)、抗弯强度(MPa)、弹性模量(GPa)也相应地提高,由此可以认为会呈现更好的生物安全性和长期可靠性。
[0043]在本实施方式中,陶瓷基底11的厚度没有特别限制,例如可以为0.1mm以上且2mm以下。在本实施方式中,陶瓷基底11的厚度优选为0.25mm以上且0.75mm以下。
[0044]在本实施方式中,金属环12形成为大致环形的带状结构。金属环12沿着陶瓷基底11的边缘(这里是长方形的四边,参见图3)设置而焊接(例如钎焊)于陶瓷基底11上。金属环12的厚度(即环壁的厚度)并没有特别限制,例如在本实施方式中金属环12的环壁厚度为0.5_便能够达到良好的支撑强度。另外,金属环12的高度(即沿着与陶瓷基底11的上表面或下表面正交的方向上的环壁的高度)可以根据上述所提及的密封结构10的容纳空间的大小而决定,一般而言,只要能够确保容纳空间内的电子部件30即可。
[0045]另外,金属盖13设置在金属环12上,例如可以通过激光焊接将金属盖13与金属环12焊接在一起。由此,组装在一起的陶瓷基底11、金属环12和金属盖13构成本实施方式的密封结构10。
[0046]这里,陶瓷与金属的焊接(例如钎焊)、以及金属与金属的焊接(例如激光焊接)技术均属于本领域技术人员公知的技术,因此,在本说明书中,关于陶瓷与金属、以及金属与金属的焊接技术将不再赘述。
[0047]在本实施方式中,金属环12和金属盖13可以由钛及其合金、贵金属(包括金、银和铂族金属(钌、铑、钯、锇、铱、铂))及其合金、医用级(b1grade)不锈钢、钽、铌、镍钛诺(Nitinol)、或镍钴铬钼合金(MP35N)等构成。此外,在本实施方式中,金属环12和金属盖13可以由相同的金属材料构成,也可以由不同的金属材料构成。另外,金属环12优选由钛或者钛合金材料构成。金属盖13也优选由钛或者钛合金材料构成。
[0048]再者,为了简化制造工艺,在本实施方式所涉及的密封结构10中,金属环12与金属盖13也可以一体成型。
[0049]在本实施方式中,尽管描述了密封结构10呈大致长方体形状,但是密封结构10的形状并没有特别限制,可以是其他规则形状例如圆柱状、椭圆柱状、三角柱状等,也可以是不规则形状(包括规则形状与不规则形状结合而成的形状)。
[0050]如图2所示,在密封结构10内(具体是密封结构10的容纳空间),容纳有电子部件30。在本实施方式中,电子部件30可以通过在印刷电路板(PCB)上制作包括例如电阻器、电容器或电感器等分立元器件或者集成电路芯片(1C)例如专用集成电路(ASIC)、电可擦除只读存储器(EEPR0M)等而构成。
[0051]另外,电子部件30经由稍后描述的金属柱20而与密封结构10外部的功能部件(未图示)电连接。在本实施方式中,电子部件30例如可以起到对输入信号、刺激信号或检测信号等各种信号进行信号处理的作用。
[0052]如图2所示,陶瓷基底11具有上表面11a和下表面lib。另外,陶瓷基底11的上表面11a与下表面lib彼此可以大致相互平行。在将陶瓷基底11、金属环12和金属盖13组装以构成密封结构10时,可以分别先在陶瓷基底11的上表面11a和下表面lib进行金属图案化来形成特定的连接线路。然后,图案化后的陶瓷基底11 (例如具有连接线路的上表面11a)可以例如通过焊接与电子部件30接合(bonding)。其中,金属图案化的步骤可以包括金属沉积、光刻、刻蚀等常规工艺步骤,由于这些常规工艺步骤均属于公知技术,因此这里不再赘述。
[0053]图3示出了植入式器件的密封结构10的陶瓷基底11的平面图。图4示出了图3所示的植入式器件的密封结构10沿着直线1-1’截取的陶瓷基底11的截面图。
[0054]如图3和图4所示,陶瓷基底11具有多个通孔11c。在本实施方式中,陶瓷基底11具有排列成5X4阵列的通孔11c。另外,各个通孔11c贯通陶瓷基底11并到达陶瓷基底11的上表面11a与下表面lib。换言之,陶瓷基底11形成有贯通上表面11a与下表面lib的通孔11c。这里,通孔11c的中心轴方向可以大致与陶瓷基底11的上表面11a和下表面lib垂直。另外,通孔11c的中心轴方向也可以与陶瓷基底11的上表面11a和下表面lib形成有倾斜的角度。
[0055]在本实施方式中,尽管示出了通孔11c的数量为20个(5 X 4个),但是通孔1 lc的数量并没有特别限制,通孔11c的数量可以根据具体需要来决定,例如通孔11c的数量可以为1个,也可以为2个以上。
[0056]尽管通孔11c的在上表面的直径没有特别限制,但是出于高密度陶瓷封装的观点,通孔11c在上表面的直径可以为0.1mm以上且0.5mm以下。
[0057]如图3和图4所示,通孔11c内填充有金属柱20。也即,金属柱20可以为实心结构。但是,在本实施方式中,金属柱20也可以是中空的柱状结构(未图示),只要保证通孔11c内的金属柱20能够将陶瓷基底11的上表面11a与下表面lib电连接即可。
[0058]另外,在本实施方式中,在金属柱20的与陶瓷基底11的接触界面,形成有凹凸结构。以下,参考图5,更加详细地描述本实施方式所涉及的密封结构10的柱体20以及金属柱20与陶瓷基底11的接触界面。
[0059]图5示出了植入式器件的密封结构10的金属柱20的结构示意图。如图5所示,在本实施方式中,金属柱20是由柱本体20a和柱突起20b构成的柱状结构。具体而言,如图5所示,沿着柱本体20a(半径为Γι)的长度方向,在柱本体20a的一部分形成有围绕柱本体20a设置的柱突起20b (半径为r2)。其中,柱本体20a的半径η小于柱突起20b的半径r2。另外,柱本体20a与柱突起20b可以一体成型。
[0060]在本实施方式中,在金属柱20的与陶瓷基底11的接触界面形成有凹凸结构(在本实施方式中,柱突起20b的半径r2大于柱本体20a的半径r ^,由此,金属柱20与陶瓷基底11的接触面积大大增加。因此,相比于现有技术的半径没有变化的通孔而言,能够更加有效地抑制水分、气体或其他成分沿着金属柱20与陶瓷基底11的接触界面而泄漏到密封结构10外部,由此能够提高密封结构10的生物安全性和长期植入可靠性。
[0061]作为高密度陶瓷封装的典型例子,相邻的金属柱20的中心轴与中心轴之间的间距例如可以为0.1mm以上且1mm以下,优选为0.25mm以上且0.5mm以下。
[0062]另外,金属柱20可以由选自铂、铱、铌、钽或金中的至少一种构成。出于生物安全性和长期植入可靠性的观点,金属柱20优选由铂构成,更优选由99%以上的铂构成。
[0063]此外,柱突起20b从柱本体20a突起的高度(即半径r2与半径r i之差)没有特别限制,但是相对于金属柱20的柱本体20a具有明显的向外(远离柱本体20a)突起的高度。优选地,柱突起20b从金属柱20朝向外侧(远离柱本体20a)突起的高度为金属柱20的柱本体20a的半径η的三分之一以上且二分之一以下。在这种情况下,金属柱20中的柱突起20b能够与陶瓷基底11的陶瓷组织更加充分的接触,由此能够提高金属柱20与陶瓷基底11紧密贴合的效果。
[0064]电子部件30的输出端(未图示)可以经由焊料或引线与金属柱20电连接,接着,再经由金属柱20而与密封结构10外部的功能部件电连接,由此,电子部件30能够实现与密封结构10外部的功能部件的信号交互。
[0065]另外,在密封结构10的组装过程中,例如在电子部件30安装并焊接在陶瓷基底11上之后,将金属环12焊接(例如钎焊)到陶瓷基底11,接着用硅胶、环氧树脂等树脂填充电子部件30与陶瓷基底11之间的间隙或其他部位,并将金属盖13焊接
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1