CN103842026A - 用于馈通的电导线 - Google Patents

Abstract

一种用于将导线附接到气密馈通的导线框架包括叉形部件和多个导线。导线中的每个具有从叉形部件沿大体相互平行的方向延伸的长形主体，且每个导线包括在与叉形部件相反的其末端上的凹口或靠近所述末端的孔中的至少一个。

Description

用于馈通的电导线

发明背景

本文公开的技术一般地关于用作电介面以连接屏障相反侧上的电路部分的馈通的领域。更具体来说，本文公开的技术关于供在长时间内兼备生物相容且生物稳定的可植入医疗设备使用的气密馈通。

发明概要

一个例示性实施方案关于一种用于将导线附接到气密馈通的导线框架，其包括叉形部件和多个导线。导线中的每个具有从叉形部件沿大体相互平行的方向延伸的长形主体，且每个导线包括在与叉形部件相反的其末端上的凹口或靠近所述末端的孔中的至少一个。

另一例示性实施方案关于一种互连导线和馈通的方法。所述方法包括使用激光器将导线连结到馈通上的衬垫。所述馈通包括陶瓷绝缘体和通孔，且所述衬垫电连接到所述通孔。所述导线包括在其末端上的凹口、靠近所述末端的孔和靠近所述末端的突出中的至少一个。

又另一例示性实施方案关于可植入医疗设备，其包括气密、生物稳定馈通和插入机构。馈通包括绝缘体、延伸穿过所述绝缘体的通孔和在所述绝缘体的外部且电耦接到所述通孔的衬垫。所述插入机构电耦接到所述衬垫且被构造以接收与其连结的导线。

附图简述

图1是根据例示性实施方案的植入病患的医疗设备的示意图。

图2是根据例示性实施方案的植入病患的另一种医疗设备的示意图。

图3是根据例示性实施方案的包括馈通的医疗设备的一部分的透视图。

图4是根据另一例示性实施方案的医疗设备的组件的顶视图。

图5是图4的医疗设备部分的透视图。

图6是沿如图5中所示的线6-6获取的图4的医疗设备部分的截面视图。

图7是沿如图6中所示的区域7获取的图4的医疗设备部分的截面视图。

图8是根据又另一例示性实施方案的医疗设备的一部分的透视图。

图9是沿如图8中所示的线9-9获取的图8的医疗设备部分的截面视图。

图10是根据例示性实施方案的套圈的顶视图。

图11是图10的套圈的底视图。

图12是根据例示性实施方案的组装台的透视图。

图13是根据例示性实施方案的在粘结前的导线框架和馈通的透视。

图14是根据例示性实施方案的粘结到整合到套圈中的馈通的导线框架的透视图。

图15是根据例示性实施方案的熔接到馈通的衬垫的导线的顶视图。

图16是根据例示性实施方案的熔接到馈通的衬垫的导线的透视图。

图17是根据例示性实施方案的导线框架的透视图。

图18是图17的导线框架的顶视图。

图19是图17的导线框架的侧视图。

图20是根据另一例示性实施方案的导线框架的透视图。

图21是图20的导线框架的顶视图。

图22是图20的导线框架的侧视图。

图23是根据又另一例示性实施方案的导线框架的透视图。

图24是图23的导线框架的顶视图。

图25是图23的导线框架的侧视图。

图26是根据仍另一例示性实施方案的导线框架的透视图。

图27是图26的导线框架的顶视图。

图28是图26的导线框架的侧视图。

图29是根据另一例示性实施方案的导线框架的透视图。

图30是图29的导线框架的顶视图。

图31是图29的导线框架的侧视图。

图32是根据还有另一例示性实施方案的导线框架的透视图。

图33是图32的导线框架的顶视图。

图34是图32的导线框架的侧视图。

图35是根据例示性实施方案的馈通的分解视图。

图36是图35的馈通的透视图。

图37是图35的馈通的顶视图。

图38是图35的馈通的侧视图。

图39是图35的馈通的端视图。

图40是根据例示性实施方案的馈通的一部分的侧视图。

图41是图40的馈通的端视图。

图42是根据另一例示性实施方案的馈通的分解视图。

图43是图42的馈通的透视图。

图44是图42的馈通的顶视图。

图45是图42的馈通的侧视图。

图46是图42的馈通的端视图。

具体实施方式

在转到详细图示各个例示性实施方案的图之前，应理解本申请不限制于描述中所提及或图中图示的细节或方法。还应理解术语只是出于描述的目的而且不应被视作限制性。

参考图1，可植入医疗设备110，如起搏器或除颤器，包括基部112（例如，脉冲发生器，主体）和导线114。设备110可以植入人类病患116或其它物种中。在一些实施方案中，设备110被构造成以电脉冲的形式提供治疗性治疗，所述电脉冲在一些实施方案中可以是约700伏特的量级。在预期实施方案中，设备110或其变形可以用于治疗或监测大范围的病症，如疼痛、失禁、失聪、行动障碍，包括癫痫和帕金森病，睡眠呼吸暂停、心律不全和各种其它生理、心理和情绪病症和障碍。

在基部112内，设备110可包括当湿润时可能无法生物相容或无法工作的组件，如控制电路和能量储存设备（例如，一个或多个电池、电容器等）。然而，根据例示性实施方案，基部112被气密密封而且形成有生物相容且生物稳定材料（例如，钛、生物相容涂层）的外部，其将基部112的内部从基部112外侧的病患116的体液隔离。在一些实施方案中，基部112还包括气密馈通118（例如，贯穿连接、介面、连接体、耦接），其形成自或包括生物相容且生物稳定材料的外部。馈通118促进从基部112的内部通过基部112到达基部112的外部的电传输，且反之亦然。

举例来说，在可植入医疗设备110的使用期间，储存在基部112内的电容器中的电荷可以电脉冲的形式放电。电脉冲经由馈通118被传递穿过基部112的壁。随后电脉冲被导线114的近端120中的至少一个接收并经由导电路径通过导线114中的至少一个传输到可位于导线114远端的电极122。可将电极122耦接到病患116的心脏124或其它部分以改善心跳模式、刺激心跳、感测心跳、加速康复或用于其它原因。

在一些实施方案中，活动经由电极122感测并通过导线114经由馈通118传递到基部112中的控制电路。感测的活动可被控制电路用作反馈以管理设备110的运作和/或优化传递给病患的疗法。在还有其它实施方案中，馈通118还可以用于促进将电力传递到在基部112内的能量储存设备，如用于再充电或测试。在其它实施方案中，可使用其它能量储存设备，如使用一个或多个电池和电容器的组合来进行能量储存的混合系统。根据例示性实施方案，可经由馈通118将两个或多个导线耦接到基部112的内部。在其它实施方案中，可使用单个导线（见如图2中所示的一般性设备210）。

参考图2，可植入医疗设备210（例如，电刺激器、监测回路记录仪、神经刺激器或其它类型的可植入医疗设备）被构造以影响病患212的神经系统和/或器官。例如，可将设备210植入病患212的腹部214、胸肌区、上臀或其它区域的皮下囊袋中，且设备210可被编程以提供与特定疗法相关的刺激信号（例如，电脉冲、频率、电压）。在使用期间，与导线216整合的电接触件被放置在所需的刺激部位，如脊柱218或大脑的一部分。还通过与基部220的外表面整合的馈通222将导线216连接到设备210的基部220。在一些预期实施方案中，馈通可直接向安装在可植入医疗设备（例如，所谓的无导线设备）上的电极传输疗法和/或发送信号。

根据例示性实施方案，馈通222以及在基部220的外部的其余部分被设计成气密密封、生物相容且生物稳定以防止体液泄漏到基部220的内部，以及防止在可植入医疗设备210的植入期间从基部220的内部到体内的泄漏。根据例示性实施方案，馈通222被气密密封，且当植入体内时保持气密密封，展示长达几年，如至少一年、五年、十年、二十年或更长时间量级的长期生物稳定性。

可使用标准测试，如针对气密性和染料渗透的体外高度加速浸润测试，以提供当在延长时间植入时馈通118、馈通222保持气密密封和生物稳定的能力的可靠指标。可通过在受控制的温度（例如，120℃、150℃、200℃或更高）和压力（例如，1.5atm、3.5atm）下以延长的测试时间（例如，48小时、72小时、96小时、一个月或更长）浸润在模拟体液后，发生大体无染料渗透通过馈通和大体无通过馈通的气密密封损失，同时维持通过馈通222的高导电率而证明（即，通过无染料渗透、无氦泄漏等证实）长期气密性和/或生物稳定性。其它标准测试，如氦泄漏测试和3点弯曲强度测试也可以证实长期生物稳定性，如可通过极小的强度下降和保持低氦泄漏速率（通常小于1×10^-8atm-cc He/秒（例如，小于5×10^-9atm-cc He/秒））指示。

虽然本文关于特定可植入医疗设备加以描述，但应理解本文公开的概念可以与大范围的可植入医疗设备结合使用，如起搏器、可植入复律器-除颤器、传感器、心肌收缩力调节器、复律器、投药设备、诊断记录仪、耳蜗移植物和其它设备。根据还有其它预期实施方案，除可植入医疗设备以外的设备也可以从本文公开的概念受益。

现参考图3，可植入医疗设备（例如见如图1至图2中所示的可植入医疗设备110和可植入医疗设备210）的壁310或包封结构包括馈通312。馈通312被拴扣到壁310的一部分314，如在壁310的凹陷316中的被构造成接收馈通312的套圈。壁310可与另一个或一些壁整合以形成在可植入医疗设备的基部（例如见如图1至图2中所示的基部112和基部220）的生物相容、气密密封外部。在其它实施方案中，套圈不包括凹陷。在还有其它实施方案中，馈通可直接整合到壁中，不需要使用套圈。

根据例示性实施方案，馈通312主要由一般不导电的材料318，如绝缘体或介电材料形成。馈通还包括一个或多个导管320（例如，导电部件、竖直互连通道（通孔）、路径、通路），其一般导电且延伸穿过一般不导电的馈通312的材料318。在一些预期实施方案中，导管320与材料318整合但不延伸穿过材料318，而是沿材料318的表面，或在导管320与材料318的表面之间的中介材料的表面上延伸。如此一来，电信号便可沿水平方向在导电导管（例如，通孔）或外部衬垫之间传导，或另外连接相互侧向安置的内部和/或外部点。

参考图4至图5，可植入医疗设备1110的组件包括馈通1112（例如，共烧陶瓷、单成岩）、钎焊用的填充材料环1114和套圈1116。在可植入医疗设备1110的组装期间，将馈通1112插入套圈1116的凹陷1118（例如，开口）中，随后将环1114熔化并钎焊在馈通1112与套圈1116之间。在一些实施方案中，环1114是金环，且套圈1116是由钛形成。在一些实施方案中，由于相关的生物相容性质和相对熔化温度的原因，使用金和钛。在一些实施方案中，用金属，如铌、钛、钼或其它生物相容材料（例如，通过各种可能方法，如物理气相沉积、溅射、电子束蒸发、电镀、化学气相沉积）涂覆陶瓷绝缘体的侧壁，以促进绝缘体与套圈之间的连结。金属涂层可促进预成型金环的粘着和钎焊以连结绝缘体与套圈。在其它预期实施方案中，环和套圈是由不同材料或材料组合形成。

参考图6至图7，馈通1112包括在馈通1112的顶表面与底表面之间延伸穿过绝缘体1122的导电导管1120（例如，通孔）。在一些实施方案中，导电导管1120中的至少一个部分地延伸穿过绝缘体1122，并耦接到侧向延伸到馈通1112侧面的水平导管1124（图7）。在其它实施方案中，导管可完全延伸穿过馈通，如从顶部延伸到底部且仍水平连接到另一主体。在图7中，水平导管1124延伸到钎焊在套圈1116与馈通1112之间的环1114。因此，水平导管1124可以用作馈通1112的地平面。在一些实施方案中，导电导管1120（包括水平导管1124）包括铂。在一些这种实施方案中，将水平导管1124印刷到未烧过（例如，绿色）的陶瓷材料层上，且与其它导电导管1120和绝缘体1124共烧。

参考图8至图9，共烧馈通1212包括具有导电导管1216的大体矩形绝缘体1214。已用生物相容材料环1220将馈通1212钎焊到可植入医疗设备1210的套圈1218中。认为矩形绝缘体1214的棱柱形状（图8）改善钎焊接点稳定性，如下文中更详细论述。根据例示性实施方案，对比于如图7中所示的具有突出部分1126的套圈1116，套圈1218无突出部分，其中绝缘体不受套圈1218的下侧上的凸缘或伸出支撑。套圈1218的无突出部分设计意在通过增大导电导管1216与套圈1218之间的短路路径长度改善馈通1212的导电导管1216的电隔离，还意在改善外部互连通道（例如，耦接到馈通1212的导线）。

参考图10至图11，用于可植入医疗设备的套圈2610被构造以接收馈通。套圈2610部分地无突出部分，具有被定位以在围绕套圈2610的内周2614的分隔位置接收馈通的下侧或顶侧的翼片2612或其它伸出。翼片的大小、形状和数量在同一套圈中变化且在不同实施方案中可从图10至图11中的翼片2612的几何形状变化。在一些实施方案中，翼片的长度L₁比相关侧的长度L₂的十分之一小，或比相关末端的长度L₃的四分之一小。

在一些实施方案中，翼片2612被定位在套圈2610上，从相关馈通上的衬垫分隔的位置，以在衬垫与套圈2610之间提供强介电击穿。虽然在图10至图11中示出为在套圈2610的各个内侧的中心，但在其它预期实施方案中，翼片可从角、从单纯两侧、从同一侧的两个或更多个位置等延伸。

参考图12，用于将导线1512（例如，线导线、带；见图13）熔接到馈通1514的工作台1510包括用于固定馈通1514的支撑1516和机器1518（例如，机械臂）。根据例示性实施方案，为了将导线1512附接到馈通1514上的衬垫1520，机器1518被构造以实施激光熔接。在替代实施方案中，机器1518被构造以实施平行间隙熔接、或另一种熔接形式，如下文所论述。

在操作期间，导线1512被熔接到衬垫1520，所述衬垫上覆且电耦接到被整合在馈通1512的绝缘体1522（图13）内的导电通孔（见，例如，如图6中所示的导电导管1120）。根据例示性实施方案，熔接机器包括工作元件1524，如激光器或引导电流往返并穿过导线1512的一部分的电极。机器1518的工作元件1524将导线1512的一部分与下伏的衬垫1520熔化在一起，从而将导线1512熔接到衬垫1520。虽然图12示出具有单个工作元件1524的机器1518，但在其它实施方案中，可使用较大的机器或机器组。在还有其它预期实施方案中，人员可手动将导线熔接到馈通。

根据例示性实施方案，导线1512是由被构造以与可植入医疗设备整合的生物相容材料形成。在一些这种实施方案中，导线1512是铌。在其它实施方案中，导线1512是镍合金，如包括镍和钴的合金或包括镍、钴和铬的合金（例如，约35%镍、35%钴、20%铬和10%钼；1440℃熔点；12.8μm/(m·℃）热膨胀系数）。在还有其它实施方案中，可使用其它生物相容材料，如铂、铂-铱合金、钛、钽、铌、金、铌、钯、镍及其氧化物和合金。

已发现当对比于其它生物相容导线材料时，镍合金，如包括镍、钴和铬的合金可具有相对低的熔点且展示大体良好的生物稳定性。还发现由于铂的生物相容性和铂与一般可用作馈通的绝缘体材料的氧化铝具有同等的热膨胀系数的原因，铂可用于馈通衬垫和通孔材料。

参考图13至图16，导线框架1526在图13中被定位在馈通1514上，将各个导线1512定位在衬垫1520上，其中每个衬垫1520关联与馈通1514的绝缘体1522整合的下伏通孔（见，例如，如图6中所示的导电导管1120）。在一些实施方案中，馈通1514被固定（例如，束缚）在固定装置1530的凹陷1528中且导线框架1526中的穿孔1532被钉到固定装置1530以使导线1512与馈通1514的衬垫1520对齐。随后可使用机器1518（例如，熔接机、连结机、激光熔接机、电阻型熔接机）将各个导线1512熔接到各个下伏衬垫1520，如图14至图16中所示。如图14中所示，由包括镍、钴和铬的合金形成的导线1512已被激光熔接到馈通1514，且馈通1514与套圈1534整合。如图15至图16中所示，铌导线1612已被激光熔接到馈通1614的衬垫1620。

根据例示性实施方案，导线框架1526（图13）的导线1512被裁切以用相对低的电阻传导足够量的电力，同时被裁切成足够小以使不致填充大量体积或给可植入医疗设备提供巨大重量。在一些实施方案中，导线1512具有小于10密耳、小于5密耳或约4密耳的厚度。在一些实施方案中，导线1512具有小于30密耳、小于25密耳、小于12密耳或约24、20、16或12密耳的宽度。

出于上下文的目的，使用由铌或包括镍、钴和铬的合金（按照平行间隙熔接或激光熔接）形成的导线或带制备一组馈通样品。在激光熔接和平行间隙熔接后，视检所有样品并测试熔接强度。在导线和带材料中的合金展示一致性能，在显示充足强度下不给衬垫-绝缘体介面造成过程相关破坏。总而言之，使用通过激光熔接或平行间隙熔接连结到衬垫表面的由合金或铌形成的导体的结果是在显示充足强度下不给衬垫-绝缘体介面造成过程相关破坏。

在预期实施方案中，可使用各种不同的连结技术以形成导线到馈通介面（如高温共烧陶瓷馈通的铂衬垫）的高强度、浸润稳定、导电接点。用于提供生物相容、生物稳定、可靠接点的连结技术包括使用热源的那些技术，如平行间隙熔接、激光熔接或使用激光的其它连结（例如，激光钎焊、激光焊接、激光化学反应、胶合物激光软化）、反间隙熔接、步间隙熔接、扩散粘结（压力和温度）、在烤炉中钎焊或焊接、通过电阻加热进行钎焊或焊接、用激光进行钎焊或焊接、超声波粘结、熔/球/带熔接、反应熔接、烧结和多层堆叠的放热反应。用于建立电接触的机械连结技术可包括刮擦、压力接触和插针和插座。

在预期实施方案中（大体见图35至图46），插入机构（如薄膜、厚膜或诸如块体的元件）、导线框架或与金钎焊或铂烧结共烧衬垫连结的另一个共烧部分（或其它合金，如Pt-Ir的堆叠，或耐火、生物稳定、生物相容金属，如铂、铂-铱合金、钛、钽、铌、金和它们的合金和它们的氧化物的纳米化粒子）的堆叠可连结到馈通的介面，如共烧馈通衬垫或衬垫阵列的铂衬垫。随后利用各种不同的连结技术将导电导线（如铂、铂-铱合金、钛、钽、铌、金和它们的合金和它们的氧化物）熔接到插入机构以形成插入机构到馈通的介面（如高温共烧陶瓷馈通的铂衬垫）的高强度、浸润稳定、导电接点。用于提供从衬垫到插入机构的生物相容、生物稳定、可靠接点的连结技术包括使用热源的那些技术、扩散粘结（压力和温度）、在烤炉中钎焊或焊接、通过电阻加热进行钎焊或焊接、用激光进行的钎焊或焊接或使用激光的其它连结、超声波粘结、反应熔接和多层堆叠的放热反应。

在预期实施方案中，可使用组合连结技术的混合方法来形成导线到馈通的介面（如高温共烧陶瓷馈通的铂衬垫）的高强度、浸润稳定、导电接点。用于提供生物相容、生物稳定、可靠接点的主要连结技术包括使用热源的那些技术，如平行间隙熔接、激光熔接或使用激光的其它连结、反间隙熔接、步间隙熔接、扩散粘结（压力和温度）、在烤炉中钎焊或焊接、通过电阻加热进行钎焊或焊接、使用激光进行钎焊或焊接、超声波粘结、熔/球/带熔接、反应熔接、多层堆叠的放热反应。用于建立电接触的机械连结技术可包括刮擦、压力接触和插针和插座。二级技术包括在烤炉中热处理主接点、使电流通过主接点以促进材料熔融或这些技术的组合。

在一些特定实施方案中，通过使用小于0.5kA（例如，约0.13kA）的电流，小于五磅/电极的力（例如，约2lb力/电极），使用基于铜的金属基质复合材料合金（例如，Glidcop）电极（例如，大小为0.015×0.025英寸）和在惰性覆盖气体（例如，氩气、氦气、氮气等）中，可以进行由包括镍、钴和铬的合金形成的导线的平行间隙熔接而不破坏衬垫到绝缘体介面的气密性。这种平行间隙熔接还可从具有足够厚度和表面积的衬垫受益。

在实验测试期间，发现连结过程可导致通孔从周围绝缘体材料层离的发生。这种层离可给体液提供泄漏路径。在认识这个问题后，发现衬垫的厚度和插入机构的使用可以是提供将带或线连结到衬垫而不导致层离发生的能力的重要参数。认为极小的衬垫或插入机构厚度允许对平行间隙熔接或其它连结过程中产生的热进行热管理，这减轻了对下伏陶瓷材料的破坏且可防止通孔从陶瓷材料层离。因此，已发现在一些构造中，如在共烧馈通中包括铂衬垫的那些构造，50μm的极小衬垫厚度可提供充分热管理以防止通孔的层离，且约75μm可提供甚至更佳结果。在其它构造中，如使用其它材料的那些构造，所述极小衬垫厚度可以大于或小于50μm。此外，还可以利用导线的设计以控制连结过程。

还认为衬垫的顶表面积对于将带或线连结到衬垫而不导致层离（如衬垫从绝缘体层离）的能力很重要，所述层离可给体液提供泄漏路径。衬垫的较大顶表面积可给连结期间产生的热提供增大的分布，且可减小沿衬垫到绝缘体介面的温度差和相关热膨胀诱发应力。在一些构造中，如在共烧馈通中包括铂衬垫的那些构造，已发现面积上具有至少20×20密耳的顶表面积的衬垫可足以分布热，而使用面积上具有至少约30×30密耳，如30×40或40×40密耳的顶表面积的衬垫将获得甚至更佳的结果。具有相当面积的各种几何形状（例如，圆形、椭圆形等）的衬垫也可充分地分布连结期间产生的热。

认为馈通的互连过程的热管理对于形成强接点（例如，导线与衬垫之间）而不给基片（例如，共烧衬垫、绝缘体、通孔和彼此之间的气密密封）造成破坏很重要。在导线与衬垫的互连连结过程期间过量的热和/或负荷可破坏衬垫、绝缘体和通孔之间的介面，甚至可能损害气密密封。导线框架，如图17至图34中所示的那些导线框架，可被设计以改善接点的热容、尽可能减小熔化物体积和/或提供热消散，从而允许互连，同时维持气密密封。

根据例示性实施方案，可利用牺牲放热反应以促进在互连连结过程期间的热管理。在一些实施方案中，可将在熔接区中的碳涂层施用到衬垫或导线。在其它预期实施方案中，使用其它涂层以在互连连结过程期间产生牺牲放热反应。

在一些实施方案中，衬垫被设计成具有增大的厚度、增大的热质量和/或增大的热容，如本文所论述。材料可经过专门选择以提供这种衬垫，如铌、钽、铂、钛、金和它们的合金。在预期实施方案中，可利用各种栓扣技术以构建这种衬垫或为其增加质量或厚度，所述技术包括激光连结、额外金属化材料的烧结、电镀、溅射膜和力量金属沉积（例如，热溅射、共烧）。

现参考图17至图34，导线框架1710（图17至图19）、导线框架1810（图20至图22）、导线框架1910（图23至图25）、导线框架2010（图26至图28）、导线框架2110（图29至图31）、导线框架2210（图32至图34）分别包括耦接且被构造以从各个叉形部件1714、叉形部件1814、叉形部件1914、叉形部件2014、叉形部件2114、叉形部件2214解耦的导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212。在其它实施方案中，个别导线不耦接到叉形部件。叉形部件1714、叉形部件1814、叉形部件1914、叉形部件2014、叉形部件2114、叉形部件2214分别包括安装孔1716、安装孔1816、安装孔1916、安装孔2016、安装孔2116、安装孔2216以促进导线框架1710、导线框架1810、导线框架1910、导线框架2010、导线框架2110、导线框架2210在互联期间对齐（见，例如，图13）。应注意虽然导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212大体以矩形为横截面，但其它导线或导电部件可以圆形为横截面（例如，线）或呈其它形状，且还可包括图17至图34中所示的特征件（例如，凹口、孔、打断特征件等）。

接点设计，具体来说导线框架的设计可单独或与厚共烧衬垫或插入机构组合使用以允许连结过程提供充足熔接或粘结强度和减小连结过程期间的热冲击。已为导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212的几何形状设想了各种创新性特征件以促进粘结或熔接强度和控制热冲击。在一些实施方案中，导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212的几何形状包括被构造以给高效引导连结能量到熔接接点提供热导管的棱柱矩形横截面。在其它实施方案中，导线几何形状包括圆形横截面（例如，线导线）。

参考图17至图25，导线1712、导线1812、导线1912分别包括在导线1712、导线1812、导线1912中的被构造以与对应馈通的通孔对齐的孔1718、孔1818、孔1918。孔1718、孔1818、孔1918靠近与各个叉形部件1714、叉形部件1814、叉形部件1914相反的导线1712、导线1812、导线1912的末端，如在导向1712、导线1812、导线1912向末端的四分之一长度内。在一些实施方案中，孔1718、孔1818、孔1918被设计以促进导线1712、导线1812、导线1912到馈通的介面或插入机构的激光熔接。使用孔1718、孔1818、孔1918可增大导线1712、导线1812、导线1912接收用于将导线粘结到相应馈通的衬垫的热的表面积。

孔1718、孔1818、孔1918可被裁切成小于相应激光斑点的大小，如具有5密耳直径的孔对应8密耳直径的斑点。对于圆形通孔来说，在导线1712、导线1812、导线1912中的孔1718、孔1818、孔1918的直径可为通孔的约四分之一至两倍。在一些实施方案中，孔的直径比导线宽度的一半小。在一些实施方案中，孔的直径小于10密耳，如小于8密耳。在其它实施方案中，孔呈正方形、椭圆形或其它形状。

在激光熔接或其它连结过程中，邻接孔1718、孔1818、孔1918的导线1712、导线1812、导线1912的材料可被熔化并引导通过孔1718、孔1818、孔1918到达下伏介面用于连结导线与介面。孔1718、孔1818、孔1918允许用更少能量来连结导线，因为连结过程只需要熔化足够流经孔1718、孔1818、孔1918到达下伏介面的导线材料，代替了熔化整个导线的材料以使熔化的材料与下伏介面接触。

参考图20至图22，导线框架1810的导线1812包括凸起的伸出，其允许导线1812栓扣到已被凹埋到套圈中的馈通。

参考图23至图25，导线1912具有与图17中的导线1712不同的打断特征件——使用划痕取代狭窄化。在其它预期实施方案中，可使用打断特征件的组合。

参考图26至图28，导线2012包括凹口2018（例如，V形凹口或“鼠啮”），其可被设计以促进导线2012的激光熔接，十分类似于孔1718、孔1818、孔1918，其中凹口2018可以用于对齐和给熔化材料提供到达下伏介面的捷径。在其它预期实施方案中，可使用除凹口或孔以外的形状，如导线的W形或U形末端。

参考图29至图31，导线框架2110是被设计成供平行间隙熔接、贯穿激光熔接、超声波粘结或其它连结技术用的简单导线框架。简单的几何形状允许自动连结过程具有改善的再现性。

参考图32至图34，导线2212包括在导线的末端附近的突出部分2218（即，浅窝或碗的反面；例如，隆起物、伸出）。突出部分2218可通过增大导线2212的热质量或厚度和/或导线2212的电阻来控制热传递。在一些实施方案中，突出部分2218被放置成与馈通的下伏介面接触，并将热施加到可呈碗或凹陷形式的突出部分2218的背侧。热会使突出部分2218熔化到下伏介面，从而形成随后可被视检到的熔接头，因为突出部分2218会使导线2212的其余部分从馈通的介面分离。

在激光熔接期间，当激光已熔穿突出部分到达下伏表面时，被熔接点反射的激光能的量发生变化，这可用作供被构造以随后关停激光器的感光器接收的反馈信号。除了供激光熔接使用外，具有突出部分2218的导线2212还可通过减小导线与下伏介面之间的接触面积用于集中用于平行或反间隙熔接的电阻，这增大了预期熔接部位处的电阻。

导线尺寸可以促进熔接或粘结强度和连结过程期间的热管理。在包括具有棱柱形横截面的导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212的一些实施方案中，导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212的宽度W₁、W₂、W₃、W₄、W₅、W₆介于对应衬垫的全宽度（例如，小于20密耳，至少20、30或40密耳）至可基于最小电流处理、导线材料、导电性等的最小宽度的范围内。在预期实施方案中，导线1712、导线1812、导线1912、导线2012、导线2112、导线2212的厚度T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆可介于对应衬垫厚度（如本文所论述的那些衬垫厚度）的约十分之一至约十倍的范围内。对于具有圆形横截面的导线来说，导线的直径可介于对应衬垫的全宽度至基于最小电流处理、导线材料等的最小直径的范围内。

在一些实施方案中，在连结技术后实施热处理以促进熔接或粘结强度和/或减小残余热应力。在一个这种实施方案中，电阻斑点熔接可伴随后续接点热处理以促进在熔接区中的互扩散。在另一这种实施方案中，激光熔接可伴随后续热处理以促进在熔接区中的互扩散。在还有另一这种实施方案中，超声波粘结可伴随后续热处理以促进在熔接区中的互扩散。

在其它实施方案中，使用电阻钎焊以促进熔接或粘结强度。根据这种实施方案，电阻加热过程（反间隙、平行间隙、步间隙）可通过在导线与衬垫之间添加具有比衬垫材料低的熔点的生物稳定、生物相容材料（如金或用于铂衬垫的铂合金）的中间层在导线与衬垫之间形成钎焊接点。在一些实施方案中，中间层可以是金属箔片或由金属化技术，如额外金属化材料的烧结、电镀、溅射膜和力量金属沉积（例如，热溅射、激光烧结、共烧）形成。

在还有其它实施方案中，可将激光熔接与原位添加的力量金属填充材料组合使用。

现参考图35至图39，可植入医疗设备2310的一部分包括被构造以被接收在套圈2314中的气密馈通2312，和被构造以促进导体（例如，线、带导线）到馈通2312的互连的插入机构2316。在一些实施方案中，在馈通2312附接到套圈2314和插入机构2316附接到馈通2312期间，将预成型品2318、预成型品2320用作钎焊材料。通孔（见，例如，如图6中所示的导电导管1120）延伸穿过馈通2312并被衬垫2322盖封。

在一些实施方案中，馈通2312的衬垫2322对于熔接或按照其它方式连结导线而不导致馈通2312与周围绝缘体2324（图35）层离或气密性损失来说可能不够厚，并将插入机构2316用作中介物。将导线附接到附接馈通2312的插入机构2316，代替了将导线直接附接到馈通2312。插入机构2316还包括在绝缘体2328中被衬垫2326盖封的通孔（大体见如图6中所示的导电导管1120）。插入机构2316可与预成型品2318钎焊、共烧或按照其它方式烧结或按其它方式附接到馈通2312并用作导线互连期间的热屏障。

在插入机构2316与馈通2312之间的预成型品2318可由与馈通的衬垫2322但不与绝缘体2324粘结相容的材料形成。因此，所述材料不会在不同衬垫之间传播且不会短路通孔。在一些实施方案中，预成型品2318、预成型品2320可由金形成且衬垫2322、衬垫2326可由铂形成。绝缘体2324、绝缘体2328可大部分包括氧化铝。在预期实施方案中，套圈2314可延伸以同时支撑馈通2312和插入机构2316。

结构上插入机构2316可类似于馈通2312，即由绝缘体2328和延伸穿过绝缘体的导电导管2326形成。在一些实施方案中，插入机构2316可以为馈通2312的厚度的一半或更薄。然而，对比于馈通2312的衬垫2322和通孔，插入机构2316的衬垫2326和通孔在一些实施方案中不需要气密密封。因此，插入机构2316可以用与馈通2312不同的材料形成和/或用较不剧烈的制造方法形成。在一些实施方案中，插入机构2316可针对低电阻加以优化，而馈通2312可针对气密性和生物稳定性加以优化。

参考图40至图41，可植入医疗设备2510，类似于可植入医疗设备2310，包括馈通2512、套圈2514和通过耦接插入机构2516与馈通2512的导电预成型品2518或其它导电元件（如从插入机构2516的底侧突出的伸出或衬垫）耦接到馈通2512的插入机构2516。根据例示性实施方案，可植入医疗设备2510的预成型品2518被经过构造以在预成型品2518之间提供高介电击穿（和连结衬垫和与馈通2512或插入机构2516关联的通孔）的介电屏障2520（例如，底部填充材料）包围。

根据例示性实施方案，介电屏障2520包括具有高介电击穿强度的材料（例如，“灌封材料”）。在一些实施方案中，介电屏障2520的材料包括热固性环氧树脂、紫外光固化环氧树脂、基于硅的医疗粘性材料、液体硅胶、热固化树脂、其它材料或它们的组合。在一些实施方案中，将介电屏障2520以被模具包含的液体形式施用到可植入医疗设备2510。介电屏障2520随后填充预成型品2518或其它组件之间的空间并固化。

在用于插入机构2516的预成型品2518之间使用介电屏障2520意在允许预成型品具有较高密度和允许耦接到预成型品2518的馈通的导电衬垫具有相应较高密度。所述高介电击穿强度可比空气的三倍大，且在一些实施方案中，比空气的介电击穿强度的五倍大。在预期实施方案中，可将类似介电屏障定位在馈通的顶部或底部上的衬垫（例如，如图8中所示的衬垫1216）之间、各件插入机构（例如，如图42至图46中所示的插入机构2416）之间或可植入医疗设备的其它导电特征件之间。

参考图42至图46，可植入医疗设备2410的一部分包括被构造以被接收在套圈2414中的气密馈通2412，和被构造以促进导体（例如，线、带导线）到馈通2412的互连的插入机构2416（例如，块体、工件、帽）。根据例示性实施方案，插入部件2416是不被固定在绝缘体中的个别导电帽。在一些实施方案中，在馈通2412附接到套圈2414和插入机构2416附接到馈通2412期间，将预成型品2418、预成型品2420用作钎焊材料。

虽然本文公开的教义一般地关于可植入医疗设备（例如见如图1至图2中所示的设备110、设备210），但公开内容并非意在限制于这些设备。例如，在本文公开的一些教义关于为由共烧过程形成的气密馈通提供的方法和结构。在微米级上，允许气密密封在长时间（例如，几年）保持生物稳定的特征还提供了在馈通的绝缘体与导电组件之间强而可靠的粘结。这种改善的粘结对于经受要求馈通的组件具有高可靠性和/或长期气密性的条件的非医疗、不可植入设备可为有益的，如经历较大温度变化、在化学侵略性环境中操作的计算机、经历相对高振动负荷的电气设备（例如，飞行器电子设备）、牢固构建的高价值设备和其它设备。

如本文所使用，术语“大概”、“约”、“大体上”和类似术语意在提供与本公开的主要内容的所属领域的一般技术人员的常见和接受用法相协调的广泛含义。查看本公开的本领域技术人员应理解这些术语意在给所描述和要求的某些特征提供描述而非将这些特征限制于所提供的准确数字范围。因此，这些术语应被解读为指示所描述和要求的主要内容的非真实或不合理修改或替换被视为属于随附权利要求所引述的发明范围。

应注意如本文所使用以描述各个实施方案的术语“例示性”意在指示这些实施方案是可行实施方案的可行实例、代表和/或说明（且这个术语非意在暗示这些实施方案必然是特别或最佳实例）。

如本文所使用的术语“耦接”、“连接”和类似术语意指两个部件相互的直接或非直接连结。这种连结可以是固定（例如，永久）或可移动（例如，可移除或可释放）的。这种连结可以用两个部件或两个部件和任何其它中间部件通过相互整合形成单个一体式主体或用两个部件或两个部件和任何其它中间部件通过相互附接实现。

本文对元件位置的陈述（例如，“顶”、“底”、“上方”、“下方”等）只用于描述各个元件在图中的取向。应注意各个元件的取向可根据其它例示性实施方案而有所不同，且这些变化将被本公开涵盖。

值得注意的是如各个例示性实施方案中所示的馈通的构建和布置只是说明性的。虽然已经在本公开内容中只详细描述了几个实施方案，但查看本公开的本领域技术人员将轻易明白在不实质脱离本文描述的标的的新颖教义和优点下，许多修改（例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料用途、颜色、取向等的变化）是可行的。例如，按照整合形成示出的元件可以由多个部分或元件构建，元件的位置可颠倒或另外变化，且离散元件或位置的性质或数目可以更改或变化。根据代替实施方案，任何过程或方法步骤的顺序或次序可以变化或重新排序。在不脱离本发明的范畴下，还可以在各个例示性实施方案的设计、操作条件和布置中进行其它取代、修改、改变和删减。

Claims (22)

1.一种用于将导线附接到气密馈通的导线框架，包括

叉形部件；和

多个导线，每个导线具有从所述叉形部件沿大体相互平行的方向延伸的长形主体；

其中每个导线包括在与所述叉形部件相反的其末端上的凹口或靠近所述末端的孔中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的导线框架，其中每个导线包括靠近所述末端的孔。

3.根据权利要求2所述的导线框架，其中所述孔为圆形。

4.根据权利要求3所述的导线框架，其中所述孔的直径比所述导线的宽度的一半小。

5.根据权利要求1所述的导线框架，其中每个导线包括在与所述叉形部件相反的所述末端上的凹口。

6.根据权利要求5所述的导线框架，其中所述凹口呈V形。

7.一种互连导线和馈通的方法，包括：

利用激光器将所述导线连结到所述馈通上的衬垫；

其中所述馈通包括陶瓷绝缘体和通孔，且所述衬垫电连接到所述通孔；和

其中所述导线包括在其末端上的凹口、靠近所述末端的孔和靠近所述末端的突出中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述通孔和所述衬垫各自气密粘结到所述绝缘体。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述衬垫和所述通孔包括铂且其中所述导线包括选自由铌、铂、钛、钽、钯、金、镍及其氧化物合金组成的组的至少一种材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述导线包括铌和包括钴、铬和镍的合金中的至少一种。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述导线包括靠近所述末端的突出。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述导线包括在所述突出的背侧上的浅窝。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述连结还包括使所述突出与所述通孔对齐地接触所述衬垫和将所述激光器引导到所述浅窝。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括响应所述激光器的射束的反射变化关停所述激光器。

15.根据权利要求7所述的方法，其中所述导线包括在所述末端上的所述凹口和靠近所述末端的从中贯穿的所述孔中的至少一个。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述连结还包括将所述激光器引导到邻接所述凹口或所述孔的所述导线的材料。

17.一种可植入医疗设备，包括

气密、生物稳定的馈通，其包括：

绝缘体；

延伸穿过所述绝缘体的通孔；和

在所述绝缘体的外部且电耦接到所述通孔的衬垫；和

电耦接到所述衬垫的插入机构，其中所述插入机构被构造以接收与其连结的导线。

18.根据权利要求17所述的可植入医疗设备，还包括将所述插入机构耦接到所述衬垫的钎焊材料。

19.根据权利要求18所述的可植入医疗设备，其中所述插入机构基本上由导电材料的帽组成。

20.根据权利要求18所述的可植入医疗设备，其中所述插入机构包括绝缘体和延伸穿过所述绝缘体的通孔。

21.根据权利要求20所述的可植入医疗设备，其中所述馈通比所述插入机构厚。

22.根据权利要求18所述的可植入医疗设备，还包括在所述钎焊材料的外表面上包围所述钎焊材料的介电屏障，其不与所述插入机构或所述衬垫直接接触。

Images