CN103842027B - 用于馈通的绝缘体 - Google Patents

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Abstract

一种用于可植入医疗设备的气密馈通包括绝缘体、被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管和耦接到所述绝缘体的套圈。所述绝缘体是由陶瓷材料形成且所述导管和所述绝缘体彼此之间具有使所述导管与所述绝缘体气密密封的共烧粘结。所述绝缘体伸长且具有包括平整表面的相反末端且所述套圈包括用于接收所述绝缘体的框架。

Description

用于馈通的绝缘体
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通过选择在长时间内兼备生物相容且生物稳定的材料组合的共烧过程构建的可植入医疗设备使用的气密馈通。
发明概要
一个实施方案关于用于可植入医疗设备的气密馈通，包括绝缘体、被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管和耦接到所述绝缘体的套圈。绝缘体是由陶瓷材料形成。导管和绝缘体彼此之间具有使导管与绝缘体气密密封的共烧粘结。绝缘体伸长且具有包括平整表面的相反末端且套圈包括用于接收绝缘体的框架。
另一个实施方案关于一种馈通，其包括绝缘体和被构造以将电传导穿过绝缘体的导管。绝缘体是由陶瓷材料形成且具有顶面、底面、沿绝缘体纵长延伸的两个侧面和在绝缘体的末端上的两个侧面。导管被构造以在绝缘体的顶面与底面之间传导电。在绝缘体的末端上的两个侧面包括平整表面。
另一个实施方案关于一种制造馈通的方法。所述方法包括共烧结构，所述结构包括为电绝缘体的材料和被构造以将电传导穿过电绝缘体的导管。所述方法还包括切割所述结构以形成馈通，其中所述馈通具有顶面、底面、沿绝缘体纵长延伸的两个侧面和在绝缘体的末端上的两个侧面。在绝缘体的末端上的两个侧面包括平整表面。所述方法还包括圆化在沿绝缘体纵长延伸的两个侧面与在绝缘体的末端上的两个侧面之间的角。
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一部分的分解视图。
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馈通的透视图。
图11是图10的馈通的顶视图。
图12是图10的馈通的底视图。
图13是图4的馈通的侧视图和部分截面视图，其中截面视图沿图11中的线13-13获取。
图14是根据例示性实施方案的导电导管与绝缘体之间的介面的截面扫描电子显微镜检查法(SEM)显微图。
图15是根据另一例示性实施方案的导电导管与绝缘体之间的介面的截面SEM显微图。
图16是根据例示性实施方案的馈通的导体透视图。
图17是根据例示性实施方案的馈通的一部分的截面SEM显微图。
图18是根据例示性实施方案的馈通的另一部分的截面SEM显微图。
图19是根据例示性实施方案的馈通的衬垫的顶视SEM显微图。
图20是根据例示性实施方案的馈通的一部分的一系列截面SEM显微图和相应略图。
图21是根据例示性实施方案的制造馈通的过程的透视图。
具体实施方式
在转到详细图示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，二级电池、电容器)。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内部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。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、神经刺激器)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的使用寿命内从基部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、绝缘体或介电质形成。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。已用生物相容材料的环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)可改善钎焊接点的稳定性，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。通过增大导电导管1216与套圈1218之间的短路路径长度，套圈1218的无突出部分的设计意在改善馈通1212的导电导管1216的电隔离，这还意在改善外部互连通道(例如，耦接到馈通1212的导线)。
现参考图10至图13，馈通410是根据另一例示性实施方案示出且包括主体412(例如，绝缘体)和至少一个导管414(例如，导电通路、电导管、通孔)。如所示，馈通410包括11个导管414，但根据其它实施方案，可以包括更多或更少数量的导管，或不同的导管布局。根据例示性实施方案，主体412是由电绝缘体材料形成，且在一些实施方案中，主体412包括大体平整面416(例如，侧面、外表面)。面416通过角418或边缘而相互分离。
根据例示性实施方案，馈通410还包括被构造成将电传导穿过主体412的电绝缘体材料的导管414。导管414可以大体笔直或弯曲(例如，交错、迂回、曲折)。通过更好地阻碍流体渗出(例如，流经、进入)导管414与主体412之间，导管414的弯曲路径可以改善馈通410的气密密封。然而，相对于具有大体笔直路径(例如，重叠在直线上)的导管，弯曲路径可能增大电阻，降低馈通410的效率。在一些实施方案中，金属化材料的电阻小于约30mΩ，如小于约10mΩ。在其它实施方案中，金属化材料的电阻小于约100mΩ。金属化材料的电阻可作为导管414的直径、主体412的厚度、材料和其它性质的函数而变化。在一些设计中，电阻会随着导管交错或被制成弯曲以加强气密性而增大，然而发现给予材料、设计和共烧过程的适当组合，可能不一定需要弯曲路径和相关电阻损失。
在一些实施方案中，主体412的面416和角418一起形成馈通410的大体棱柱形或直线形外部形状系数，其中主体412的至少一些面416(例如，相对于末端422的顶面420)大体相互垂直或大体相互平行。在一些这种实施方案中，主体412的所有面416大体相互垂直或大体相互平行。在其它实施方案中，所有面均不大体相互垂直。在还有其它实施方案中，至少一些面不平整。
根据例示性实施方案，馈通410是以具有矩形面416的盒形结构的形式提供，如方块、砖块或立方体。在一些这种实施方案中，主体412包括顶面420、底面426和在顶面420与底面426之间延伸的侧面(例如，末端422和纵长的侧面428)。每个侧面422、侧面428包括平整表面。在一些实施方案中，末端422的平整表面相互具有大体相同的大小和形状，且纵长侧面的平整表面相互具有大体相同的大小和形状。在其它预期实施方案中，馈通一般为圆柱形、椭圆形或其它形状。
仍参考图10至图13，主体412的末端422的平整表面相互平行。在一些这种实施方案中，主体412的顶面420和底面426包括与主体412的末端422的平整表面垂直的平整表面。在一些这种实施方案中，沿主体412纵长延伸的侧面428包括也与主体412的末端422的平整表面垂直的平整表面。根据这一实施方案，主体412的三个相互垂直的横截面每个具有大体矩形外围。例如，一个矩形横截面沿纵长方向延伸，另一个跨过主体的宽度延伸，且第三个矩形横截面沿水平面切割主体。
根据例示性实施方案，馈通410的主体412还包括在馈通410的外部的面416之间的角418。角418和边缘可以是直角，或可为其它角度。在一些实施方案中，角418被圆化(例如，圆角化、平滑化、钝化)。根据例示性实施方案，角418是在将主体412切割成直线形形状后通过滚磨、研磨、碾磨、抛光或另一种成形过程被圆化。在这种实施方案中，通过研磨剂(如碳化硅沙砾)逐渐打磨角418。成形过程的受控且有限应用可充分维持主体412的相对精确几何形状，同时降低了因角418而产生应力集中和引发破裂部位的可能性。受控且有限的成形还可以降低在绝缘体412的表面下发生损坏的可能性。然而，在还有其它预期实施方案中，角可以呈斜面或尖锐角。
根据例示性实施方案，馈通410的主体412是由陶瓷材料形成，且导管414是由金属糊膏(例如，通孔糊膏)形成。在馈通410的制造期间，将导管414的金属糊膏填充到在主体412的陶瓷材料中的孔424中(例如，方孔、圆孔、椭圆孔等)(见一般地在下文论述的图21)。随后共烧馈通410的主体412和导管414——主体412的陶瓷材料和导管414的金属糊膏两者在窑炉中同时一起烧制，如在约1600℃的温度下烧制约一小时。
根据例示性实施方案，主体412的材料包括氧化铝(例如，铝氧化物，刚玉)，如至少70％的氧化铝或约92％或96％的氧化铝。在一些实施方案中，导管414的金属糊膏主要包括铂(例如，铂粉)和添加剂，其中添加剂包括氧化铝(例如，d50为1至10μm的氧化铝粉)。金属糊膏可包括具有在3μm至10μm之间的平均粒径(例如，d50平均粒径)的第一铂粉、具有在5μm至20μm之间的平均粒径的第二粗铂粉，或铂粉的组合。在其它预期实施方案中，如可能或可能并非意在用于移植物中的那些实施方案，糊膏可包括钛、铌、锆、钽、其它耐火金属、它们的合金、它们的氧化物或其它材料。
认为使用不同粒径的金属糊膏材料(包括添加剂)会改变金属糊膏的热膨胀响应和/或烧结动力学和性质(例如，烧结收缩、收缩特性)，这可以根据需要加以调整以与共烧馈通的其它材料(如主体412的材料)相容。此外在一些实施方案中，在共烧过程期间，烧结主体412的氧化铝，且作为金属糊膏的添加剂的氧化铝可以改善导管414的金属糊膏与主体412的氧化铝之间的粘着，使彼此之间形成强共烧粘结。
在微米级上，金属糊膏中的氧化铝可以在孔424中与主体412的氧化铝沿导管414与主体412之间接界(例如，边界、介面)粘结(见一般地如图14至15中所示的扫描电子显微图)。当对比于金属糊膏中不存在作为添加剂的氧化铝的情况下在导管414与主体412之间的粘结时，认为金属糊膏中具有作为添加剂的氧化铝而形成的粘结由于氧化铝添加剂与主体412的氧化铝之间的相互作用而显著改善气密密封。在金属糊膏中包括作为添加剂的氧化铝可减小空隙的大小和数量，而且还可以改善在共烧过程期间金属糊膏与主体412的陶瓷的热膨胀相容性，减小另外由馈通410的不同材料的不均等膨胀或收缩而导致的应力且形成气密、生物稳定的共烧粘结。
至少部分由于选择用于主体412和导管414的材料组合，共烧过程的结果是导管414与主体412气密密封。防止流体(如体液和气体)穿过导管414或流经馈通410的导管414与主体412之间，如通过介面处的微孔链。此外，馈通410利用以几年量级的长时间内不会分解的气密密封保持生物稳定。
参考图14至图15，共烧馈通1310、馈通1410包括导电导管1314、导电导管1414的材料与绝缘体1316、绝缘体1416的材料之间的介面1312、介面1412，这些介面至少部分由于导电导管1314、导电导管1414的材料中使用的添加剂而相互不同。虽然图14至图15中所示的绝缘体1316、绝缘体1416的材料大体相同(例如，约92％的氧化铝)，但图14中所示的导电导管1314的材料包括铂(例如，以糊膏形式用于共烧的铂粉)和Al2O3、SiO2、CaO、MgO添加剂，而图15中所示的导电导管1414的材料包括铂，仅以Al2O3作为添加剂。图14至图15的共烧介面1312、介面1412均包括一些初始缺陷1318、缺陷1418(例如，空隙、孔)。然而，已发现仅使用Al2O3作为添加剂会减小初始缺陷1418的数量和/或大小，提供改善的介面1412(例如，共烧粘结)。
出于联系上下文的目的且如表1中所概括，评估了一组通孔金属化材料组合物的与共烧和馈通性能有关的参数，如通孔突出、粘着、翘曲、电阻和气密性。将不同添加剂和添加剂组合(例如，单独Al2O3；Al2O3、SiO2、MgO和CaO；和SiO2、MgO和CaO)在范围从糊膏的0％至10％的不同浓度水平下提供到铂糊膏。
表1
在对应于为上下文提供的表1的评估中，在热冲击测试之前和之后使用He泄漏测试评估气密性，其包括范围从-50℃至165℃内的5个和500个循环。如表2中所示，根据He泄漏测试，即使在500个循环后，对应于B2的调配物仍保持气密密封。
表2
出于进一步联系上下文的目的，使用表2的调配物制造一系列馈通零件(命名为TS4.6、TS4.8和TS5)。如表3中所概括，注意到虽然导电导管(例如，通孔)在开始时气密，已通过He泄漏测试，但发现相当比例的导电导管(例如，多达3％)展示出染料沿通孔的一定长度向下的渗透。
表3
在表3中，“直径”、“长度”和“间距”列对应于导电导管(即，通孔)的特性；“路径”列指示导电导管是否堆叠形成笔直或交错路径；“He泄漏”列指示构造是否通过He泄漏测试；“工件”和“通孔”列提供测试的通孔数目以及通孔所在的对应工件的数目；且“染料渗透”列指示展示出染料渗透的通孔的数目和占总测试通孔的百分比。在成功实施热冲击测试后，染料渗透的证明在意料之外。为了解决表3中所示的这种意料之外的染料渗透结果，评估了可能影响通孔气密性的许多因素，除了通孔糊膏中的无机和有机组分之外包括设计和生产过程条件。这些当中，发现无机添加剂会显著影响所得共烧结构的气密性。
如出于举例的目的而提供的下表中所概括，氧化铝添加剂对具有在3μm至10μm范围内的粒径分布d50的铂粉糊膏(“Pt-1”)的百分比影响导电导管的电阻(例如，通孔的金属化材料电阻)：
表4
其中“氧化铝”行包括金属化材料糊膏中氧化铝的百分比；“其它”行包括金属化材料糊膏中氧化铝以及其它添加剂SiO2、MgO和CaO的百分比；“突出”行包括通孔金属化材料的突出高度；“翘曲”行包括基板(例如，绝缘体)的相对翘曲量级；“收缩”行包括通过热机械分析确定的金属化材料收缩；“渗透”行包括展现出染料渗透的样品数目；“He泄漏”行包括在测试期间展现出氦泄漏的样品数目；“金属化材料电阻”行包括金属化材料的体积电阻率；“通孔电阻”行包括导电导管的电阻，其中其它影响因素，如导管的厚度(例如，66密尔)和直径保持大体恒定；且“粘着失效位置”行详述在标准焊接引脚拉伸测试中的失效位置。虽然在具有2.5％的氧化铝添加剂的700个样品中无一显示出染料渗透，但具有5％的氧化铝添加剂的样品展示出更优性能。如表4的实例中所示，一般已发现当包括氧化铝作为添加剂且不存在“其它”添加剂，如SiO2、MgO和CaO时，粘着得以改善且电阻减小，但代价是通孔突出的高度增大且样品翘曲加剧。
为了减轻共烧导电导管(即，通孔)的突出和翘曲，对用于构建导电导管的金属化材料糊膏所使用的不同粒径的铂粉加以筛选。在一些例示性调配物中，按照为上下文提供的下表所概括地使用具有在5μm至20μm范围内的平均粒径分布d50的粗铂粉(“Pt-2”)和/或与Pt-1粉混合的Pt-2粉。
表5
在表5中，“Pt-1:Pt-2”行包括用于金属化材料糊膏中的两种不同大小的铂粉的比，且其它行与表4的那些行匹配。以9:1和4:1的比混合两种铂粉减小了共烧导电导管从绝缘体的相对突出和翘曲，但在一些实施方案中进一步减小是优选的。按照为上下文提供的下表所概括地细分与氧化铝添加剂组合的Pt-1与Pt-2的混合物：
表6
不同大小的铂粉和氧化铝添加剂的混合产生伴随突出减小、收缩匹配(翘曲减小)以及金属化材料电阻受控的通孔糊膏调配物。
出于联系上下文的目的，按照下表7中所概括地将包括等份Pt-1和Pt-2铂粉的铂糊膏与5％的氧化铝添加剂的调配物使用于馈通的许多大体矩形顶衬垫和底衬垫结构体的制造中：
表7
下表8示出150℃下在去离子水中持续5天的生物稳定性测试，和后续热冲击测试的结果：
表8
样品维持气密，无任何染料渗透。
再参考图10至图13，主体412是由当烧制时可能由于材料硬度而难以切割或成形的材料(如氧化铝)形成。用这种实施方案，主体412的面416的直线形形状可能比圆化形状容易形成。但是，直到最近的发现之前，直线形形状被认为，例如由于由馈通的尖锐角所导致的应力集中增大和破裂趋性，而促成了馈通以及邻接表面中的结构脆弱性。因此，早期的气密馈通包括圆化末端(例如，圆角化末端、椭圆化末端)，其经由研磨过程或后期烧制加工耗时地形成。
然而，已发现主体412的末端422具有平整表面的馈通410当与可植入医疗设备的壁整合或整合到可植入医疗设备的壁内时(例如见图3)，如当金属化材料并钎焊到并入可植入医疗设备中的套圈时，改善了馈通410的气密密封性能，而不会显著出现以前担心的直线形形状的缺点。在体外加速老化测试期间出乎意料地发现，当对比于具有圆角化末端的部分时，棱柱形部分(例如，平整末端)的耐久性显著增大。认为当将主体412与套圈整合时，使用具有平整末端422的主体412会改善气密密封。当对比于用于先前馈通的圆化末端的较不精确的研磨过程时，认为末端422的平整度至少部分是由于使用金刚石切刀(或类似工具)切割主体412材料的晶片锯的精确性。此外，认为形成平整、精确切割的末端422会降低主体412的外表面上可能给流体提供泄漏路径的缺陷、孔或空隙的可能性。
举例来说，使用晶片锯将50个矩形绝缘体材料砖块切割成6.426mm长和1.778mm宽的目标尺寸。所述50个砖块的平均长度为6.437mm，具有0.004mm的标准偏差，且平均宽度为1.794mm，具有0.004mm的标准偏差。相比之下，在具有从用晶片锯切割接着研磨而形成圆化末端的120个样品的另一个组中，平均长度为6.455mm，其以0.011mm的标准偏差而变化。然后，在抛光100个样品后，所述样品具有6.449mm的平均长度，其以0.010mm的标准偏差而变化。在宽度上，具有圆化末端的120个样品在研磨后具有1.808mm的平均宽度与0.007mm的标准偏差。随后在抛光后，所述100个样品具有1.795mm的平均宽度与0.009mm的标准偏差。因而，使用平整末端改善了绝缘体的尺寸准确度，同时移除了额外的研磨和抛光制造步骤。
共烧砖块形状(具有平整末端的平整侧面，例如见图8和图10至图13)与共烧圆角化形状(具有圆化末端的平整侧面；例如见图4至图5)的相对浸润性能是经由通过将金钎焊绝缘体(例如，金钎焊陶瓷，主要是氧化铝)在150℃下浸到磷酸盐缓冲盐水(PBS)溶液中长达5天的方式的测试而加以评价。使用相同的套圈类型/形状、金预成形件和钎焊特性将绝缘体钎焊在金中。在浸润期后，真空烘烤绝缘体并测定每个绝缘体的氦泄漏速率。还测定金钎焊接点的推出强度。测试结果发现在150℃的PBS溶液中的1.5天内，圆角化绝缘体形状损失其高达55％的原推出强度，且约三分之一的圆角化绝缘体以比5.0×10-9atm cc He/秒快的速率泄漏。比较而言，砖块绝缘体形状在150℃的PBS溶液中维持5天后没有显示出推出强度下降，其中所有部分保持比1.0×10-10atm*cc He/秒更优的气密性。因此，测试指示砖块形绝缘体对比于圆角化绝缘体具有更好浸润性能。
参考图21，制造馈通924的方法1010包括提供生或未烧制的陶瓷材料片材1012，在陶瓷片中形成1014孔，和用金属化材料或糊膏填充1016孔。在一些实施方案中，方法1010包括将覆盖物或衬垫印刷在孔和金属化材料上。方法1010还包括堆叠1020和层叠1022片材，和随后共烧1024陶瓷和金属化材料。方法1010还包括通过切割1026共烧组合物和圆化1028经切割元件的角而提供精制馈通1030。随后可将精制馈通钎焊到套圈中并用作可植入医疗设备的一部分。
在一些实施方案中，方法1010包括共烧1024组合物914(例如，在1000℃以上，如约1600℃烧制的高温共烧陶瓷；在低于1000℃烧制的低温共烧陶瓷)，所述组合物包括电绝缘体材料916和被构造成将电传送穿过电绝缘体材料916的导管918。方法1010还包括切割920(例如，切方、切成晶片)组合物914以形成馈通924的主体922。随后可加工1028绝缘体922以形成界接平整末端表面932的圆化角934。
在一些实施方案中，主体922具有顶面926、底面(与顶面926相对)、沿主体922纵长延伸的两个侧面928，和在主体922的末端上的两个侧面930(还见如图10至图13中所示的馈通410的面416)。在这样一些实施方案中，主体922末端上的两个侧面930包括外平整表面932。所述方法还包括圆化在沿主体922纵长延伸的两个侧面928与在主体922末端上的两个侧面930之间的角934。虽然角934被圆化，但主体922末端上的两个侧面930维持在角934之间的平整表面932，从而提供1030精制馈通。
在一些实施方案中，所述方法还包括填充电绝缘体材料916的片材938中的孔936，其中孔936是用用于形成导管918的导电糊膏940填充。通常在堆叠和层叠片材938后，一起共烧1024片材938和糊膏940以形成馈通924。方法1010还包括堆叠1020片材938，以使每个片材938内的孔936大体相互对齐，形成竖直路径(例如见如图17中所示的导电导管614)。根据例示性实施方案，方法1010包括将衬垫946印刷944重叠在导管918上。在一些实施方案中，衬垫946可用作馈通924的互连或顶衬垫，而且可由相互覆盖印刷的一系列层形成以使衬垫946的厚度增大到足够厚以促进导线或引线熔接到衬垫946，同时维持衬垫946与馈通924的主体922之间的气密密封的量级(还是见图19)。在其它实施方案中，衬垫946可用作覆盖衬垫以改善相邻片材938的导管918之间的连通性(例如见如图16中所示的覆盖衬垫522)。在一些实施方案中，片材938包括氧化铝或大部分由氧化铝形成，导电糊膏940包括铂和添加剂(其可包括氧化铝)，且衬垫946层(例如，覆盖衬垫和/或互连)只由铂形成。
现参考图16，被构造成供可植入医疗设备(例如见如图1至图2所示的设备110、设备210)使用的馈通510包括片材512的堆叠(例如，层、板层、片层、生片材)，所述片材经层叠并一起烧制以形成单个实心主体514(还是见如图13中所示的馈通410的截面视图)。片材516中的至少一个是由第一材料形成，且具有延伸穿过片材516的至少一个孔518。根据例示性实施方案，片材516的第一材料是电绝缘体材料。第二材料(例如，金属化材料)大体填充孔518，如在预期实施方案中填充孔518的体积的至少75％。第二材料导电或被构造成烧制后导电，并形成穿过片材516的电导管520。在一些这种实施方案中，第一材料是陶瓷，其可包括氧化铝，且第二材料不同于第一材料且可包括铂和添加剂。
根据例示性实施方案，第一材料的片材516和第二材料的导管520已经相互共烧以至少部分形成馈通510。第一材料与第二材料的组合经过选择以相互形成强介面(例如，共烧粘结)。根据例示性实施方案，随着被烧制、随着被钎焊和在耐久度测试或植入人体后，第一材料与第二材料之间的化学-机械粘结足以使导管520的第二材料气密密封第一材料的片材516中的孔518。在一些实施方案中，第二材料的添加剂包括第一材料(例如，陶瓷、氧化铝)，其意在在共烧期间促进第一材料与第二材料之间的化学-机械共烧粘结。在一些这种实施方案中，第二材料包括比氧化铝多的铂。在某些实施方案中，第二材料只包括铂和氧化铝。
在至少一些实施方案中，在共烧前，第二材料包括氧化铝，但不包括玻璃(或其成分，如SiO2、MgO、CaO、晶体氧化物或其它成分或玻璃)作为添加剂。通常将玻璃与氧化铝混合以促进氧化铝在烧制期间烧结。通常将玻璃与氧化铝混合以控制金属化材料在共烧期间烧结。然而，已发现当将氧化铝用作第二材料的添加剂时，不一定需要玻璃来控制金属化材料的烧结。认为玻璃相在共烧期间会从周围的第一材料被带到第二材料中(例如，扩散)，这被认为提供了沿介面的材料掺杂，从而强化在第一材料与第二材料之间的介面处的化学-机械共烧粘结(例如，通孔壁)。此外，已发现将玻璃用作添加剂可实际上降低第一材料与第二材料之间的气密密封的有效性，因为认为在第二材料的烧制期间玻璃会产生空隙和其它瑕疵，这可促进流体穿过第二材料或在馈通510的第一材料与第二材料之间渗透。在其它预期实施方案中，第二材料可包括玻璃。
仍参考图16，馈通510还包括耦接到片材516且与导管520电接触的覆盖衬垫522(例如，内层衬垫、导电盘、导管伸出)。根据例示性实施方案，覆盖衬垫522重叠在孔518上，且可至少部分在片材516上延伸经过孔518。在其它实施方案中，不包括覆盖衬垫。在一些实施方案中，覆盖衬垫522是由不同于第一材料和第二材料两者的第三材料(例如，金属化材料)形成。在其它实施方案中，覆盖衬垫522是由第二材料形成。馈通510还可以包括由可包括第二材料和/或第三材料的堆叠结构形成的外衬垫536、外衬垫538。第三材料导电且可包括铂。在一些实施方案中，第三材料只包括铂。在某些实施方案中，第三材料比第二材料更导电。在其它预期实施方案中，第三材料与第二材料相同。
根据例示性实施方案，馈通510是由堆叠、层叠且烧制在一起的片材512的组合形成。在一些实施方案中，片材516是第一片材516，且馈通510还包括第二片材524和第三片材526，和可能更多片材512。如本文所论述，第一片材516是由第一材料形成且具有孔518，其是第一孔518。第二片材524和第三片材526也是由第一材料形成。第二片材粘结到第一片材516，且第三片材526栓扣到第二片材524。
在这种实施方案中，第二片材524具有第二孔528，且第三片材526具有第三孔530。如所论述，第一孔518是用第二材料填充，且根据例示性实施方案，第二孔528和第三孔530也是用第二材料填充。此外，第一孔518、第二孔528和第三孔530相互竖直对齐，在一些实施方案中，形成穿过第一片材516、第二片材524和第三片材526的大体笔直导电路径。第一孔518、第二孔528和第三孔530可大体上相互竖直重叠。在一些这种实施方案中，馈通510的第一材料和第二材料经共烧，以使第一材料与第二材料之间的共烧粘结气密密封第一孔518、第二孔528和第三孔530，即使导电路径大体笔直。因此，当对比于其它馈通，如其它实施方案的那些馈通的弯曲路径时，所述导电路径具有改善的导电性。
根据例示性实施方案，覆盖衬垫522是第一覆盖衬垫522，且馈通510还包括第二覆盖衬垫532和第三覆盖衬垫534。第二覆盖衬垫532和第三覆盖衬垫534分别重叠在第二孔528和第三孔530上且至少部分在第二片材524和第三片材526上延伸经过第二孔528和第三孔530。在一些这种实施方案中，设想交错导管结构，其中第一覆盖衬垫522重叠在竖直堆叠中相互不直接对齐的第一孔518和第二孔528的至少一部分上(例如，邻接、完全重叠)，且第二覆盖衬垫532重叠在竖直堆叠中也不直接对齐的第二孔528和第三孔530上。在其它实施方案中，竖直堆叠中的孔相互直接对齐。根据例示性实施方案，第二覆盖衬垫532和第三覆盖衬垫534是由第三材料形成。在其它实施方案中，第二覆盖衬垫532和第三覆盖衬垫534是由第二材料或另一种材料形成。
现参考图17，在扫描电子显微图中示出类似于馈通510的实际馈通610的一部分。馈通610包括由绝缘体材料形成的主体612，和延伸穿过主体612的导电导管614。导管614已通过用导电材料填充片材中的孔而形成。孔已经相互对齐，且由薄覆盖衬垫616盖封。根据例示性实施方案，绝缘体材料是陶瓷，包括氧化铝；导电材料包括铂与氧化铝的混合物；且覆盖衬垫616的材料还包括铂与氧化铝的混合物。在其它实施方案中，衬垫616的材料主要包括铂。主体612已经由已层叠在一起并在窑炉中一起烧制从而在彼此之间形成共烧粘结的片材堆叠形成。已将材料一起共烧以形成气密密封，从而防止流体穿过馈通610。
再次参考图21，制造馈通的方法1010的另一部分包括提供1012第一材料916，如电绝缘体材料的片材938。在一些实施方案中，片材938是陶瓷，其包括氧化铝。方法1010还包括在第一片材938中形成1014(例如，冲压)至少一个孔936，如经由机械冲压或压制。在一些实施方案中，将孔936阵列冲压到片材938中，如除了第一孔之外的第二孔和第三孔。
根据例示性实施方案，方法1010包括用不同于第一材料916的第二材料940填充1016孔936。在一些实施方案中，第二材料940导电。在具有多于一个孔936的实施方案中，每个孔936可用第二材料940填充。当填充孔936时，第二材料940可呈糊膏形式，且可包括铂和添加剂，如氧化铝。方法1010包括共烧1024第一材料916和第二材料940，以使第一材料916与第二材料940之间的粘结气密密封孔936。
在一些实施方案中，方法1010可包括提供第一材料916的额外片材938(例如，第二片材和第三片材)，在每个额外片材938中形成孔936，和堆叠1020片材938。在一些这种实施方案中，片材938经过堆叠以使片材938中的相应孔936相互竖直对齐，形成穿过第一片材、第二片材和第三片材938的大体笔直导电路径。随后将片材938相互层叠1022并共烧1024，以使第一材料916和第二材料940形成实心组合物956，随后将其切割或切方1026成各个主体922，其被气密密封以防止流体穿过孔936或流经第一材料916与第二材料940之间。
在一些实施方案中，方法1010包括将衬垫946(例如，覆盖衬垫)印刷1018在孔936上，且衬垫946在片材938上至少部分延伸经过孔936。在一些这种实施方案中，衬垫946可由不同于第一材料916和第二材料936的第三材料形成。在一些实施方案中，第三材料包括铂。在其它这种实施方案中，衬垫946可由第二材料940形成。如果使用多个片材938，且片材938之间的相应孔936竖直对齐，那么衬垫946可用于改善相邻孔936的电导管918之间的电连通性，尤其是如果孔936因为衬垫946的较大直径而相互不完全对齐时改善电连通性。在一些这种实施方案中，在共烧步骤1024期间将第一材料、第二材料和第三材料一起共烧。在一些实施方案中，可将外衬垫或顶衬垫印刷在导管918或层叠结构914的基衬垫上。外衬垫可包括不同于第一材料和第二材料的第三材料(例如，金属化材料)。第三材料导电且可包括铂。
现参考图18至图19，馈通710包括主体712(例如，电绝缘体)、延伸穿过主体712的导管714(例如，通孔)和安装到主体712外部，如在主体712的顶表面或底表面上且顶置在基层718上的衬垫716(例如，顶衬垫、基衬垫、互连)。根据例示性实施方案，主体712是由是电绝缘体的第一材料形成，且导管714是由导电的第二材料形成。因而，导管714被构造成将电传送穿过主体712的至少一部分。衬垫716导电且电耦接到导管714。根据例示性实施方案，主体712、导管714和衬垫716的材料经共烧，以使彼此之间的内聚力将衬垫716和导管714与主体712栓扣且气密密封，在绝缘体712与衬垫716之间形成被认为对于气密性而言很重要的连续介面。连续介面还可以包括涂层、基层718(例如，底层)或其它中间元件。在一些实施方案中，馈通710包括在导管的相反侧耦接到导管714的第二衬垫(例如见如图16中所示的衬垫536、衬垫538)，其可以是与衬垫716不同的尺寸。
根据例示性实施方案，衬垫716被充分结构化(例如，关于厚度、材料类型、表面积、表面平整度、层化等)以支持导线或引线(例如，Nb导线；钴-铬-镍合金(“Co-Cr-Ni合金”，例如，MP35N、35N LT、具有纳米颗粒结构的Co-Cr-Ni合金、ASTM标准F562))熔接到衬垫716的顶表面而不显著破坏衬垫716与主体712之间的气密密封。可以使用许多类型的熔接方法，包括激光和平行间隙熔接技术。一些典型外互连技术包括激光熔接、平行间隙熔接、钎焊、超声波粘结、热声粘结、焊接、扩散粘结和压力或刮擦接触。一些典型外互连或导线材料包括铌、铂、钛、钽、钯、金和它们的氧化物和合金(例如，Ti15Mo、Ptlr、Co-Cr-Ni合金、36级TiNb合金)。虽然在图19中一般地示出为矩形(例如，正方形)，但在其它预期实施方案中，衬垫可以是圆形或其它形状。所述形状可视设计要求而变化，但要使衬垫716的上层比基层718窄。
现参考图20，在导电导管814上方将衬垫810耦接到绝缘体812。根据例示性实施方案，图20从左向右地示出当构建(例如，印刷)衬垫810时衬垫810的构造，其中衬垫810的最终形式示出在右侧的构造810C中。根据其它实施方案，在左侧和中间的构造810A、构造810B可以是衬垫810的最终形式。图20的底行包括通过扫描电子显微镜提供的代表图20的顶行中示出的三种构造810A、构造810B和构造810C的三种不同衬垫810A’、810B’和810C’的实际显微图。
根据例示性实施方案，衬垫810包括第一层816，和重叠在第一层816的至少一部分上的第二层818。绝缘体812是由第一材料形成，导管814是由第二材料形成，衬垫810的第一层816是由第二材料形成，且在一些实施方案中，衬垫810的第二层818是由第三材料形成。根据例示性实施方案，第二材料用作第一材料与第三材料之间的中介以改善粘着。在一些实施方案中，衬垫810的第一层816将衬垫810的第二层818从绝缘体812的第一材料分离，以使衬垫810的第二层818不与第一材料直接接触。在一些这种实施方案中，第一材料包括氧化铝，第二材料包括以氧化铝作为添加剂的铂，且第三材料主要包括铂。
在一些实施方案中，除了第一层和第二层之外还可以包括层820、层822的衬垫810具有至少50μm，如至少约75μm或约100μm的厚度T。在一些实施方案中，衬垫810小于200μm厚。认为这种厚度T足以允许形成材料的熔融焊道以将导线或引线熔接到衬垫810，而不熔化导管814或从绝缘体812分离。如果衬垫810过薄，那么已发现热应力可导致衬垫810或导管840破裂或从绝缘体812层离，破坏相关馈通的连通性。
认为由铂形成且具有约10μm至15μm量级的常见厚度的用于馈通的互连衬垫可能过薄而无法利用标准熔接过程(例如，激光和平行间隙熔接技术)接收导线，因为已发现这种衬垫会变形或从各自的绝缘体分离，损害馈通的气密密封。来自熔接过程的热还可以穿过这种衬垫来熔化底下的导管，损害馈通的气密密封。另一方面，相比于熔接，约10μm至15μm量级的衬垫(基衬垫)对于焊接、钎焊或引线接合过程来说可能足够厚。但焊接或钎焊过程和相关材料可以不生物相容或生物稳定。那就是说，在一些预期实施方案中，具有小于50μm，如以10μm至15μm，或大于15μm量级的厚度的衬垫可以采用某些衬垫材料或熔接技术。应注意虽然本文提供的数量和范围可以用于一些构造，但在其它构造中，如具有用于其它应用中的其它材料、几何形状等的那些构造中，所述数量和范围可能不适用，但本文提供的一般教义仍适用。例如，衬垫的尺寸临界值可基于被评估的熔接过程的特定细节，其中如果改变熔接过程构造；制成更大/更小、较低/较高功率等，那么尺寸临界值将相应地改变。
仍参考图20，衬垫810C包括在第二层818上的第三层820，和在第三层820上的第四层822。在一些这种实施方案中，第三层820和第四层822是由第三材料制成并被印刷在第二层818上以增大衬垫810的厚度，以使衬垫810被构造成接收与其熔接的导线。根据例示性实施方案，第四层822是衬垫810的顶层，且具有大于10×10mil(即，1/100英寸乘以1/100英寸)大小的顶表面积(例如，可具有圆形、正方形、矩形或其它形状)。在一些实施方案中，顶表面积大于约20×20mil，如约30×30mil或约40×40mil。认为衬垫810顶部上的这一表面积足够大以让材料形成熔融焊道以将导线或引线熔接到衬垫，而不致熔化衬垫810的侧面或使衬垫从绝缘体812分离，否则会损害气密密封。认为在一些标准熔接过程中，表面积小于约30×30mil的由铂形成的衬垫可能过小而无法接收导线，因为已发现这样的衬垫会熔化并从主体分离，损害馈通的气密密封。然而，在预期实施方案中，具有小于30×30mil的表面积的衬垫可以采用某些衬垫材料或熔接技术。应注意根据各个实施方案，衬垫的体积和体积范围包括本文公开的任何衬垫面积与任何衬垫厚度的乘积，或本文公开的任何衬垫长度、宽度和厚度的乘积。
根据例示性实施方案，衬垫810的顶表面充分平整以促进导线或引线熔接到表面。在一些这种实施方案中，衬垫顶面的平整度具有小于约10μm，如小于约7μm的均方根值，其中针对平整度测定的面积对应于衬垫顶面50％的中心(例如，圆形衬垫中的中心圆，矩形衬垫中的中心矩形)。在其它预期实施方案中，衬垫被设计成竖直突出，形成用于连接导线或其它互连的布置。可以使用平行间隙熔接或激光熔接将导线栓扣到布置的突出物。
在一些实施方案中，由铂粉重新调配的各种导电糊膏可用于形成馈通的导电特征件(例如，导管、衬垫)。第一糊膏是由基本上由具有在3μm至10μm范围内的平均粒径分布d50(对数正态分布中的质量中值直径)的铂组成的第一铂粉(“Pt-1”)形成。第二糊膏是由基本上由具有在5μm至20μm范围内的粗平均粒径分布d50的铂组成的第二铂粉(“Pt-2”)形成。第三糊膏是由约等份的第一铂粉与第二铂粉和约2％至10％重量百分比的氧化铝(Al2O3)，如约5％的氧化铝的组合形成。第四糊膏是分别由第一铂粉和第二铂粉以约3:1的比(例如，70％至80％)混合在一起而形成。
在第三糊膏和第四糊膏中混合第一铂粉与第二铂粉意在控制所得的金属化材料的烧结收缩和/或收缩特性。在一个实例中，由第一铂粉与第二铂粉的7:3混合物及约5％的氧化铝添加剂形成的糊膏在热机械分析(TMA)中导致13％的收缩。在用第一铂粉与第二铂粉的相同混合物和约7％的氧化铝的另一个实例中，收缩为12％。在另一个实例中，由约等份的第一铂粉与第二铂粉的混合物和约5％的氧化铝形成的糊膏导致15％的收缩，而具有7％的氧化铝的相同混合物导致13％收缩。
通过为上下文提供的实例来说，已构建各种糊膏组合和层数以测试共烧后所得衬垫的品质，如顶衬垫厚度和平整度。在两个这种实例中，第二糊膏的顶层被印刷在第三糊膏的基层顶上(例如，“双重印刷”)并共烧，分别导致37μm和39μm的顶衬垫厚度(例如，每个衬垫平均进行10至20次样品测定)，且分别具有4.2μm和3.9μm的均方根(RMS)平均平整度值(一般地见如图20中所示的衬垫810A)。在另一实例中，第一糊膏的顶层被印刷在第三糊膏的基层顶上，这导致130μm的顶衬垫厚度和12.3μm的RMS平均平整度值。在另外两个实例中，第二糊膏的两个顶层被印刷在第三糊膏的基层顶上(例如，“三重印刷”)并共烧，分别导致55μm和59μm的顶衬垫厚度，和分别具有2.5μm和3.3μm的RMS平均平整度值(一般地见如图20中所示的衬垫810B)。在又另外两个实例中，第二糊膏的三个顶层被接连印刷在第三糊膏的基层顶上(例如，“四重印刷”)，导致81μm的顶衬垫厚度和分别为3.9μm和4.2μm的RMS平均平整度值(一般地见如图20中所示的衬垫810C)。在另一实例中，第一糊膏的三个顶层被接连印刷在第三糊膏的第一层顶上，导致109μm的衬垫厚度和6.0的RMS平均平整度值。在还有另一实例中，第四糊膏的三个顶层被接连印刷在第三糊膏的第一层顶上，导致104μm的衬垫厚度和5.1的RMS平均平整度值，这导致衬垫耦接到底下的(第三糊膏的)导电导管和绝缘体但不会破裂或层离。顶层和基层的净厚度为136μm。
使用由Pt-1铂粉、Pt-2铂粉和由等份Pt-1和Pt-2形成的铂粉(“Pt-3”)的组合形成的糊膏构建各种衬垫构造。图20示出这些构造的实例。为上下文提供的下表概括了各种衬垫结构的筛选：
表9
其中“结构”行以竖直顺序示出铂糊膏的层，“厚度”行示出顶衬垫(Pt-3层以上)的厚度，且“平整度”行示出均方根平均平整度值。使用由三份Pt-1对一份Pt-2形成的铂粉(“Pt-4”)并按照为上下文提供的下表中所概括而继续细分衬垫结构：
表10
其中这些行与表9的那些行匹配。由Pt-4层和Pt-3层的四重印刷形成的结构没有显示沿衬垫边缘破裂的迹象且显示出相对平整性。在至少一个实施方案中，衬垫的顶面是由三个Pt-4的堆叠层和衬垫的基层，和由Pt-3与5％的氧化铝添加剂组成的通孔(包括中间覆盖衬垫)形成。
通过为上下文提供的实例来说，对由糊膏的各种组合形成的样品馈通在1小时、500℃的真空预热之后进行在150℃、3.5atm下维持30天的针对染料渗透的高度加速浸润测试。虽然在测试前的初始测定指示了气密性，但在测试期间出乎意料地发现用全部由氧化铝绝缘体中加第一糊膏形成的衬垫(例如，顶衬垫、主衬垫)、覆盖衬垫(例如，在层之间的衬垫)和导管(例如，通孔)以及全部由第一糊膏加更少量的氧化铝添加剂(例如，约2.5％)形成的那些部件构建的馈通发生气密性损失(例如，染料渗透)的证据。相比之下，用由第一糊膏加较大量氧化铝添加剂(例如，约5％和约7.5％)形成的衬垫、覆盖衬垫和导管构建的馈通中没有发现气密性损失。而且，用由第二糊膏的衬垫和覆盖衬垫和在覆盖衬垫之间由形成自第一粉末和5％的氧化铝添加剂的糊膏形成的导管(例如，通孔)构建的馈通中没有发现气密性损失。与进一步包括SiO2、MgO和CaO对照，认为只使用氧化铝作为添加剂减少了导管与绝缘体之间的初始缺陷。
在一些实施方案中，不管导电导管的组合物和介面，衬垫可能足以维持气密性和长期生物稳定性。在其它实施方案中，衬垫可将电传导到导管，但可以不设计成防止体液进入。在一些这种实施方案中，导电导管可被调配和结构化以给馈通提供气密密封和长期生物稳定性。应注意可通过一起被过度气密密封且长期生物稳定的衬垫和导电导管提供改善的可靠性。
再次参考图21，制造馈通924的方法1010的一部分包括提供1012第一材料916的片材938或主体。在一些实施方案中，片材938具有延伸穿过第一材料916中的孔936的第二材料940的导管918。第一材料916是电绝缘体且第二材料940导电。方法1010还包括将衬垫946(例如，互连、顶衬垫)的第一层(例如见如图20中所示的第一层816和如图18至图19中所示的基层718)印刷1018在片材938上。第一层重叠在导管918上且电耦接到导管918。在一些实施方案中，衬垫946的第一层是由第二材料940形成。
根据例示性实施方案，所述方法还包括将衬垫946的第二层(例如见如图20中所示的第二层818)印刷1018在第一层的顶上。所述方法还包括共烧片材938、导管918和衬垫946，以使彼此之间的内聚力将衬垫946和导管918与片材938栓扣且气密密封。给衬垫946印刷1018多个层(一般地见如图20中所示的衬垫810C)允许衬垫946具有增大的厚度，如可促进导线或引线熔接到衬垫，同时维持衬垫946、导管918和片材938之间的气密密封。通过印刷1018衬垫946的多个重叠层而对衬垫946的尺寸控制允许形成供可植入医疗设备用而构造的衬垫，因为衬垫946可由生物相容且生物稳定材料(例如，铂)形成，这些材料针对熔接而被布置得足够厚、足够宽且足够平整，同时维持与馈通924的主体气密密封。
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。
在可植入医疗设备应用中，可能期望采用无磁性且与利用磁场的诊断工具(如核磁共振成像(MRI)系统)相容的可植入医疗设备，包括其部分(例如，馈通)。在一些实施方案中，本文公开的铂和氧化铝材料、组合物、糊膏等(例如，通孔糊膏、绝缘体材料、衬垫材料)无磁性且与MRI和其它磁力诊断技术相容。
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，但在不实质脱离本文公开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。按照整合形成示出的一些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、逻辑算法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。
本公开的示例实施方案可以鉴于以下条款进行描述：
1.一种用于可植入医疗设备的气密馈通，包括：
由陶瓷材料形成的绝缘体；和
被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管，其中所述导管和所述绝缘体彼此之间具有共烧粘结，且其中所述共烧粘结使所述导管与所述绝缘体气密密封；和
耦接到所述绝缘体的套圈；
其中所述绝缘体伸长且具有包括平整表面的相反末端，且其中所述套圈包括用于接收所述绝缘体的框架。
2.根据条款1所述的馈通，其中所述绝缘体是矩形固体。
3.根据条款1所述的馈通，其中所述绝缘体包括在所述相反末端之间延伸的侧面，且其中所述侧面中的每个包括平整表面。
4.根据条款1所述的馈通，其中所述绝缘体呈棱柱形状。
5.根据条款4所述的馈通，其中所述绝缘体还包括在所述相反末端之间延伸的侧面和在所述末端与所述侧面之间的圆角，从而减小与所述角有关的应力。
6.一种馈通，包括：
由陶瓷材料形成的绝缘体，其中所述绝缘体具有顶面、底面、沿所述绝缘体纵长延伸的两个侧面和在所述绝缘体的末端上的两个侧面；和
在所述绝缘体的所述顶面与所述底面之间的被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管；
其中在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面包括平整表面。
7.根据条款6所述的馈通，其中所述平整表面相互具有大体相同的大小和形状。
8.根据条款7所述的馈通，其中在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面的所述平整表面相互平行。
9.根据权利要去8所述的馈通，其中所述绝缘体的所述顶面和所述底面包括与在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面的所述平整表面垂直的平整表面。
10.根据条款9所述的馈通，其中沿所述绝缘体纵长延伸的所述两个侧面包括与在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面的所述平整表面垂直的平整表面。
11.根据条款10所述的馈通，其中所述绝缘体还包括在沿所述绝缘体纵长延伸的所述两个侧面与在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面之间的角，且其中所述角被圆化。
12.根据条款6所述的馈通，其中所述绝缘体的材料包括氧化铝。
13.根据条款12所述的馈通，其中所述绝缘体的材料大部分由氧化铝组成。
14.根据条款13所述的馈通，其中所述导管包括铂和添加剂，所述添加剂包括氧化铝。
15.根据条款14所述的馈通，还包括上覆所述导管且耦接到所述绝缘体的所述顶面的衬垫，其中所述衬垫包括基本上由铂组成的层。
16.一种制造馈通的方法，包括：
共烧结构，所述结构包括：
为电绝缘体的材料；和
被构造以将电传导穿过所述电绝缘体的导管；
切割所述结构以形成所述馈通，其中所述馈通具有顶面、底面、沿所述绝缘体纵长延伸的两个侧面和在所述绝缘体的末端上的两个侧面，且其中在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面包括平整表面；和
圆化在沿所述绝缘体纵长延伸的所述两个侧面与在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面之间的角。
17.根据条款16所述的方法，还包括填充在所述材料的片材中的孔，其中所述孔是用用于形成所述导管的导电糊膏填充。
18.根据条款17所述的方法，还包括堆叠所述片材以使所述孔大体相互对齐。
19.根据条款18所述的方法，其中所述片材包括氧化铝，其中所述导电糊膏包括铂和添加剂，所述添加剂包括氧化铝。
20.根据条款19所述的方法，还包括印刷上覆所述导管的衬垫，其中所述衬垫的层基本上由铂组成。

Claims (19)

1.一种用于可植入医疗设备的气密馈通，包括：
由陶瓷材料形成的绝缘体；和
被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管，其中所述导管和所述绝缘体彼此之间具有共烧粘结，且其中所述共烧粘结使所述导管与所述绝缘体气密密封；和
耦接到所述绝缘体的套圈；
其中所述绝缘体具有包括多个平整表面的棱柱形状，且其中所述套圈包括用于接收所述绝缘体的框架，
其中所述多个平整表面通过未被研磨且未被加工的角而相互分离。
2.根据权利要求1所述的馈通，其中所述绝缘体是矩形固体。
3.根据权利要求1所述的馈通，其中所述多个平整表面包括顶面、底面、沿所述绝缘体纵长延伸的两个侧面和在所述绝缘体的末端上的两个侧面；且
其中所述导管被构造以将电传导穿过在所述绝缘体的所述顶面与所述底面之间的所述绝缘体。
4.根据权利要求3所述的馈通，其中所述顶面和所述底面与所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面正交。
5.根据权利要求3所述的馈通，其中沿所述绝缘体纵长延伸的所述两个侧面与所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面正交。
6.根据权利要求1所述的馈通，其中所述角被圆化。
7.根据权利要求1所述的馈通，其中所述套圈直接钎焊到所述绝缘体的所述平整表面。
8.根据权利要求6所述的馈通，其中所述角被抛光。
9.根据前述权利要求中任一项所述的馈通，其中所述绝缘体的材料包括氧化铝。
10.根据权利要求9所述的馈通，其中所述绝缘体的陶瓷材料大部分由氧化铝组成。
11.根据权利要求1－8中任一项所述的馈通，其中所述导管包括铂和添加剂，所述添加剂包括氧化铝。
12.根据权利要求1－2,6－8中任一项所述的馈通，还包括上覆所述导管且耦接到所述绝缘体的顶面的衬垫，其中所述衬垫包括基本上由铂组成的层。
13.根据权利要求3－5中任一项所述的馈通，还包括上覆所述导管且耦接到所述绝缘体的所述顶面的衬垫，其中所述衬垫包括基本上由铂组成的层。
14.一种制造根据权利要求1所述的馈通的方法，包括：
共烧结构，所述结构包括：
陶瓷材料；和
被构造以将电传导穿过所述陶瓷材料的导管；
切割所述结构以使所述绝缘体形成所述棱柱形状；和
圆化所述角而不研磨或加工所述绝缘体。
15.根据权利要求14所述的制造馈通的方法，其中所述圆化抛光所述角。
16.根据权利要求15所述的制造馈通的方法，其中所述抛光包括在研磨剂中滚磨所述绝缘体。
17.一种用于可植入医疗设备的气密馈通，包括：
由陶瓷材料形成的绝缘体；和
被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管，其中所述导管和所述绝缘体彼此之间具有共烧粘结，且其中所述共烧粘结使所述导管与所述绝缘体气密密封；和
耦接到所述绝缘体的套圈；
其中所述绝缘体伸长，且具有包括平整表面的相反末端，和未被研磨且未被加工的角，且其中所述套圈包括用于接收所述绝缘体的框架。
18.一种气密馈通，包括：
由陶瓷材料形成的绝缘体，其中所述绝缘体具有顶面、底面、沿所述绝缘体纵长延伸的两个侧面和在所述绝缘体的末端上的两个侧面；和
在所述绝缘体的所述顶面与所述底面之间的被构造以将电传导穿过所述绝缘体的导管；
其中在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面包括平整表面，所述平整表面之间具有角，所述角未被研磨且未被加工。
19.一种制造馈通的方法，包括：
共烧结构，所述结构包括：
为电绝缘体的材料；和
被构造以将电传导穿过所述电绝缘体的导管；
切割所述结构以形成所述馈通，其中所述馈通具有顶面、底面、沿所述绝缘体纵长延伸的两个侧面和在所述绝缘体的末端上的两个侧面，且其中在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面包括平整表面；和
圆化在沿所述绝缘体纵长延伸的所述两个侧面与在所述绝缘体的所述末端上的所述两个侧面之间的角，而不研磨或加工所述角。
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