CN106686932B - 植入式电子装置的防水结构 - Google Patents

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Abstract

一种植入式电子装置的防水结构，其可避免体液或湿气渗入电子装置，造成电子装置的损毁。用于植入式电子装置的电路板的防水结构，其包含有壳体、第一材料层、第二材料层以及第三材料层。第一材料层包覆至少部分该植入式电子装置，第二材料层包覆第一材料层外，壳体的内部空间可容置植入式电子装置，且壳体的材质为聚醚醚酮，第三材料层填充于第二材料层及壳体之间。

Description

植入式电子装置的防水结构
技术领域
本发明是关于一种植入式电子装置的防水结构，特别地，涉及一种具有多层结构的防水结构。
背景技术
现今，微制程的精密技术已发展至成熟，甚至到了可将电子仪器微小化植入到生物体内部的程度，这类植入式的电子仪器目前多应用于治疗或检测的用途。为了确保植入式医疗电子装置的安全性及使用寿命，防止液体渗入便成为设计此类电子装置的主要目的之一。
而为了要让电子装置达到防水及防湿气等功效，电子装置所包含的元件，例如连接器或外壳破孔等处皆必须紧密接合，才能避免或延缓水气由电子装置的外壳破孔处或外壳的接缝处渗入电子装置的内部，而导致电子元件受潮氧化等问题产生。此外，湿气的渗入不仅有可能造成电路板的损毁，损毁的电子仪器更有可能进一步对人体造成危害，因此植入式医疗电子装置对于防水结构的要求必须更为严苛，以避免对病人产生危险性。
已知技术中往往使用具有防水功能的壳体来达到防水、防湿的目的，例如在美国专利20110112608A1中，便公开了使用一种特殊能防水的外壳来避免体液或湿气渗入电子装置的技术手段。此外，在已知技术中也可通过在电子仪器外壳具有缝隙的地方增设橡胶元件，以封闭连接器与本体的间隙来达到防止水气的目的。然而，对于植入式医疗电子装置而言，电子装置若因水气导致损毁的风险更较一般电子产品为高，仅单独以外壳结构来作为唯一的防水手段不甚理想，因此需要有更进一步的防护机制来确保植入式电子仪器不会造成病人的危险。
因此，如何提供一种用于植入式医疗电子装置的防水结构，使其能达到完全隔绝液体与水气的效果，并且在电子装置损毁时，能进一步提供一道安全的防护是很重要的课题。
发明内容
基于上述的问题，本发明的目的之一在于提供一种植入式医疗电子装置的防水结构，以避免体液或湿气渗入电子装置，造成电路板的损毁。
为达到上述目的，依据本发明的一种植入式医疗电子装置的防水结构，其用于植入式电子装置的电路板，防水结构包含有壳体、第一材料层、第二材料层以及第三材料层，第一材料层包覆至少部分该植入式电子装置，第二材料层包覆于第一材料层外，壳体的内部空间可容置植入式电子装置，且壳体的材质为聚醚醚酮(PEEK)，第三材料层填充于第二材料层及壳体之间。
在实施例中，第三材料层是填充于第二材料层及壳体之间，使壳体内的空隙度小于5％。
在实施例中，第一材料层与第三材料层的材料分别为环氧树脂(Epoxy)或硅胶。
在实施例中，第二材料层的材料为聚对二甲苯(Poly-para-xylene)、或氧化铝与氧化钛的组合。
在实施例中，壳体具有至少两个贯通馈孔。
依据本发明的另一方面，其提供一种植入式电子装置的防水结构的制备方法，防水结构是用于植入式电子装置的电路板，制备方法包括以下步骤：形成第一材料层于电路板，且所形成的第一材料层包覆至少部分电路板；形成第二材料层于第一材料层外；第二材料层形成后，将电路板、第一材料层以及第二材料层设置于壳体中，其中壳体的材质为聚醚醚酮；以及填充第三材料层于第二材料层及壳体之间。
在实施例中，第二材料层的材料包含氧化铝与氧化钛的组合，且形成第二材料层的方法包括进行原子层沉积制备(Atomic layer deposition,ALD)。
在实施例中，第二材料层的材料包含聚对二甲苯，且形成第二材料层的方法包括进行化学气相沉积。
本发明的技术效果在于，通过三层的防水结构来加强电子装置对湿气或体液的防护，让湿气或体液即使渗入壳体也不会立刻接触到电路板，以避免植入式电子装置因受潮而损毁。
附图说明
图1为植入式电子装置的防水结构的外观示意图。
图2为植入式电子装置的内部示意图。
图3A为本发明植入式电子装置的防水结构的实施例沿A-A切面的剖面图。
图3B为图3A中圆形区域C之局部放大图。
图4为图1防水结构制备方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明本发明优选实施例的一种植入式电子装置的防水结构，用于植入式电子装置的电路板，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。在整个说明书及后续的权利要求中所提及的“包括”和“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“桥接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。间接的电气连接手段包括通过其他装置进行连接。文中所用术语“大致”是指在可接受的误差范围内，所属领域的技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。举例而言，“大致相同”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全相同”有一定差异的操作方式。
需先说明的是，所称的植入式电子装置实际为植入生物体的医疗用电子装置，例如但不限于脑或脊椎的神经电刺激器(implantable nerve stimulator)、血糖感测器(blood glucose sensor)或心律调节器(artificial pacemaker)。另外，本发明所述的生物体主要包括哺乳类动物，如老鼠、人类、兔、牛、羊、猪、猴、狗、猫等，优选为人类。虽然本发明所公开的用于植入式电子装置防水结构及其制造方法并不限定于特定的医疗领域，但为清楚说明起见，以下内容中是以植入式电子装置为用于脊椎的神经电刺激器为例，其应用于治疗或缓解人体的患部疼痛为例说明。
请同时参考图1及图2，图1为植入式电子装置的防水结构的外观示意图，图2为植入式电子装置的内部示意图。植入式电子装置1包含有防水结构10、连接器20以及电路板30，防水结构10包含有壳体15、第一材料层11、第二材料层12以及第三材料层13，其中壳体15容置有植入式电子装置1的电路板30，而连接器20则用来桥接植入式电子装置1的电路板30与外部控制装置，以控制植入式电子装置1的刺激参数。
请继续参考图2，图2为植入式电子装置的内部示意图。由于植入式电子装置1的电路板30需要与外部的控制装置电连接，方可进行刺激参数或其他参数的调校或设置，因此壳体15设置有两个以上的馈孔14，用来让连接器20的导电棒(图中未显示)穿过。在本实施例中，壳体15具有3个馈孔14，连接器20的两根导电棒贯穿馈孔14，且分别与两个导电片P接触，且植入式电子装置1的电路板30电连接至两个导电片P，如此一来，植入式电子装置1的电路板30方可通过连接器20与外部的控制装置耦接。
请参考图3A至图3B，图3A为图1的防水结构沿A-A切线的剖面图。图3B为图3A中圆形区域C的局部放大图。第一材料层11是以灌模的方式几乎包覆整个电子装置1的电路板30，仅有导电片P的接点部分(图中未显示)未被包覆。由于第二材料层12是至少一层极薄的材料层，容易在结构不平整的地方发生破裂，例如电子装置1的电路板30上的电子元件或焊接点的稜角，因此在本实施例中，第一材料层11不仅本身可提供防水与绝缘的特性，也可由将第一材料层11包覆于电路板30，来减少电路板30上稜角的数量，通过提供平滑的附著表面来帮助第二材料层12更有效地沉积，进而减少第二材料层12破裂的可能性。此外，第一材料层11也可以涂佈、点胶、浸置的方式来包覆于电子装置1的电路板30上(导电片的接点部分除外)，本发明不以此为限。
第二材料层12可以化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)来将聚对二甲苯沉积堆叠于第一材料层11的表面，或是使用原子层沉积法(Atomic layerdeposition，ALD)来将氧化铝与氧化钛的组合沉积于第一材料层11的表面。然而，第二材料层12除了聚对二甲苯或是氧化铝与氧化钛的组成外，也可以使用其他分子结构排列致密的材料，本发明不以此为限。
第三材料层13则是将环氧树脂或硅胶通过馈孔14以填充的方式填充于第二材料层12及壳体15之间的空隙，直到壳体15中的空隙度小于5％甚至以下。换言之，第三材料层13不仅提供有防水绝缘的功能，更可进一步将电子装置1的电路板30、第一材料层11与第二材料层12固定于壳体15内，避免第二材料层12因碰撞造成破洞。此外，由于用来耦接电路板30的导电片P并没有被第一材料层11与第二材料层12包覆，且会突出于第一材料层11与第二材料层12来与贯通馈孔14的导电棒连接，因此通过第三材料层13的填充固定，可以确保导电片P与导电棒之间的焊点被固定，进而避免导电片P与导电棒有断开的风险。
在本实施例中，壳体15的材质为聚醚醚酮(PEEK)，聚醚醚酮具有耐高温、耐腐蚀及耐水解等特性，由于壳体15为防水装置1中直接接触生物体的部分，所以使用生物相容性的聚醚醚酮作为壳体的材料，可避免对生物体造成危害。第一材料层11与第三材料层的材质为环氧树脂(Epoxy)或硅胶，环氧树脂或硅胶皆以其耐高温、防水与绝缘的特质著名，因此使用环氧树脂或硅胶于壳体15中包覆电子装置1的电路板30，不仅可以避免水气或体液渗入造成电路板30的损毁，更可在电路板30不幸发生短路时保护人体避免受到电击或灼烫伤。第二材料层12的材料为聚对二甲苯或是氧化铝与氧化钛的组合。第二材料层12通过其材料的分子致密地排列使得水分子无法通过，进而达到阻绝水气进入的目的。
请继续参考图4，图4为图1防水结构制备方法的流程图。只要结果大致相同，下列步骤可以不必与第4图步骤相同顺序执行。图1的防水结构的制备方法可以简单总结为如下步骤：
步骤200：形成第一材料层11的植入式电子装置1表面，且所形成的第一材料层11是包覆至少部分植入式电子装置1。
步骤202：形成第二材料层12于第一材料层11外。
步骤204：在第二材料层12形成后，将植入式电子装置1、第一材料层11以及第二材料层12设置于壳体15中。
步骤206：填充第三材料层13于第二材料层12及壳体15之间，直到壳体15内的空隙度小于5％。
在阅读上述段落之后，所属领域技术人员可以理解图4中的每一步骤的运行，此处为求简洁将不再赘述。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。所属领域任何技术人员，在不脱离本发明的精神和范畴内，而对其进行的等效修改、变更或润饰，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims (5)

1.一种植入式电子装置的防水结构，其用于植入式电子装置的电路板，包括：
第一材料层，包覆至少部分所述电路板；
第二材料层，包覆于所述第一材料层外，所述第二材料层的材料为聚对二甲苯、或氧化铝与氧化钛的组合；
壳体，其内部空间可容置所述电路板，且所述壳体的材质系为聚醚醚酮；以及
第三材料层，填充于所述第二材料层及所述壳体之间，以使所述壳体内的空隙度小于5％，以将所述电路板、所述第一材料层与所述第二材料层固定于所述壳体内，其中所述第一材料层与所述第三材料层的材料分别为环氧树脂或硅胶。
2.根据权利要求1所述的防水结构，其中所述壳体具有至少二个贯通馈孔。
3.一种植入式电子装置的防水结构的制备方法，所述防水结构是用于植入式电子装置的电路板，所述制备方法包括：
形成第一材料层于所述电路板上，且所形成的所述第一材料层包覆至少部分所述电路板；
形成第二材料层于所述第一材料层外，所述第二材料层的材料为聚对二甲苯、或氧化铝与氧化钛的组合；
于所述第二材料层形成后，将所述电路板、所述第一材料层以及所述第二材料层设置于壳体中，其中所述壳体的材质为聚醚醚酮；以及
填充第三材料层于所述第二材料层及所述壳体之间，于所述第三材料层填充后，所述壳体内的空隙度小于5％，以将所述电路板、所述第一材料层与所述第二材料层固定于所述壳体内，其中所述第一材料层与所述第三材料层的材料分别为环氧树脂或硅胶。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中所述第二材料层的材料包含聚对二甲苯，且形成所述第二材料层的方法包括进行化学气相沉积。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中所述第二材料层的材料包含氧化铝与氧化钛的组合，且形成所述第二材料层的方法包括原子层沉积制程。
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