CN107106850A - 馈通组件以及形成馈通组件的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了馈通组件的各种实施例以及形成这种组件的方法。在一个或多个实施例中，馈通组件可包括非导电衬底和馈通件。馈通件可以包括从非导电衬底的外表面到内表面的通孔、设置在通孔中的导电材料、以及设置在通孔之上并在非导电衬底的外表面上的外部接触件。外部接触件可被电耦合到布置在通孔中的导电材料。并且外部接触件可以通过围绕通孔的接合件被气密地密封到非导电衬底的外表面。在一个或多个实施例中，该接合件可以是激光接合件。

Description

馈通组件以及形成馈通组件的方法
背景
各种系统需要设置在气密密封的外壳内的电子设备与外部设备之间的电耦合。时常地，这样的电耦合需要耐受各种环境因素使得从外表面到外壳内的导电路径或多个导电路径保持稳定。例如，植入式医疗设备(IMD)(例如，心脏起搏器、除颤器、神经刺激器以及药物泵)(其包括电子电路和电池元件)需要外壳(enclosure)或壳体(housing)以将这些元件容纳并气密地密封在患者的身体内。这些IMD中的许多包括一个或多个电馈通组件，以在容纳在壳体内的元件与IMD在壳体外部的部件或者容纳在连接器头部内的电接触件之间提供电连接，IMD在壳体外部的部件例如，安装在壳体的外表面上的传感器和/或电极和/或引线，该连接器头部被安装在壳体上以提供用于一个或多个植入式引线的耦合，该植入式引线通常携载一个或多个电极和/或一个或多个其他类型的生理传感器。被并入引线的主体内的生理传感器(例如，压力传感器)还可需要气密密封的壳体以容纳传感器的电子电路以及电馈通组件，以提供一个或多个引线(其在植入式引线体内延伸)与被容纳的电路之间的电连接。
馈通组件通常包括一个或多个馈通引脚，该馈通引脚从壳体的内部延伸穿过套圈到壳体的外部。通过绝缘体元件(例如，安装在套圈内并围绕馈通引脚(多个)的玻璃或陶瓷)，每个馈通引脚与套圈电绝缘，并且对于多极性组件，每个电馈通引脚彼此电绝缘。玻璃绝缘体通常被直接密封到引脚并密封到套圈，例如，通过将组件加热到玻璃把引脚与套圈变湿(wet)的温度，而陶瓷绝缘体通常通过钎焊接头(brazed joint)被密封到引脚或密封到套圈。高温通常需要用耐蚀绝缘材料来加入到耐蚀导电材料。
发明内容
一般而言，本公开提供了馈通组件的各种实施例，该馈通组件包括衬底以及一个或多个馈通件。在一个或多个实施例中，馈通件可包括设置在通孔之上的外部接触件，从衬底的外表面到衬底的内表面形成该通孔。外部接触件可以通过围绕通孔的接合件(bond)被气密性地密封至衬底的外表面。
在一个方面，本公开提供了一种馈通组件，该馈通组件包括非导电衬底和馈通件。馈通件包括从非导电衬底的外表面到内表面的通孔、设置在通孔中的导电材料、以及设置在通孔之上并在非导电衬底的外表面上的外部接触件。外部接触件被电耦合到设置在通孔中的导电材料。并且外部接触件通过围绕通孔的激光接合件被气密性地密封到非导电衬底的外表面。
在另一方面，本公开提供了形成馈通组件的方法。该方法包括：穿过非导电衬底形成通孔，其中非导电衬底包括外表面和内表面；在非导电衬底的外表面上形成导体；以及在通孔和导体的一部分之上形成外部接触件，其中外部接触件被电耦合到导体。该方法还包括：通过激光接合件将外部接触件附连到非导电衬底的外表面，所述激光接合件围绕通孔将外部接触件气密地密封到非导电衬底的外表面；以及在所述通孔中形成导电材料，该导电材料被电耦合到外部接触件。
在另一方面，本公开提供了形成馈通组件的方法。该方法包括：在非导电衬底的外表面上形成导电层；通过将导电层气密地密封到外表面的激光接合件将导电层附连到非导电衬底的外表面；以及去除导电层的一部分以在非导电衬底的外表面上形成外部接触件，其中所述激光接合件在外部接触件和非导电衬底的外表面之间。该方法还包括：在非导电衬底的内表面到外表面上的外部接触件之间、在激光接合件内形成穿过非导电衬底的通孔，使得激光接合件包围通孔；在外部接触件和非导电衬底的外表面上形成导体，其中导体被电耦合到外部接触件；以及在通孔中形成导电材料，该导电材料被电耦合到外部接触件。
在另一方面，本公开提供了形成馈通组件的方法。该方法包括：穿过非导电衬底形成通孔，该非导电衬底包括外表面和内表面；在通孔中形成导电材料；以及在非导电衬底的外表面上形成导体，该导体被电耦合到通孔中的导电材料。该方法进一步包括：在导体和通孔之上、在非导电衬底的外表面上形成导电层；通过激光接合件(其将导电层气密地密封到非导电衬底)将导电层附连到非导电衬底的外表面，其中，激光接合件围绕通孔；以及去除导电层的一部分以在非导电衬底的外表面上形成外部接触件，其中激光接合件在外部接触件和非导电衬底的外表面之间，使得所述外部接触件被气密地密封到非导电衬底的外表面。外部接触件被电耦合到导体以及通孔中的导电材料。
在另一方面，本公开提供了一种馈通组件，其包括非导电衬底和馈通件。馈通件包括：从非导电衬底的外表面到内表面的通孔、设置在通孔中的导电材料、以及设置在通孔之上并在非导电衬底的外表面上的外部接触件。外部接触件被电耦合到设置在通孔中的导电材料。进一步地，外部接触件通过围绕通孔的接合件被气密地密封到非导电衬底的外表面。
本公开的这些和其它方面将从下面的详细描述中变得显而易见。然而，无论如何，上述发明内容不应被解释为对所要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求限定，其可在审查期间进行修改。
附图说明
贯穿说明书地参照附图，其中类似附图标记指定类似元件，并且在附图中：
图1A是馈通组件的实施例的示意性横截面图。
图1B是包括馈通组件的气密密封的封装的实施例的示意性横截面图。
图2是图1A与图1B的馈通组件的馈通件(feedthrough)的示意性平面图。
图3是图1A与图1B的馈通组件的一部分的示意性横截面图。
图4是图1A与图1B的馈通组件的馈通件(feedthrough)的示意性平面图。
图5是馈通组件的另一实施例的示意性横截面图。
图6是馈通组件的另一实施例的示意性平面图。
图7A是形成馈通组件的方法的实施例的示意性横截面图。
图7B是形成馈通组件的方法的实施例的示意性横截面图。
图7C是形成馈通组件的方法的实施例的示意性横截面图。
图7D是形成馈通组件的方法的实施例的示意性横截面图。
图7E是形成馈通组件的方法的实施例的示意性横截面图。
图8A是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图8B是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图8C是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图8D是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图8E是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图9A是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图9B是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图9C是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图9D是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图9E是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图10是植入式医疗设备系统的一个实施例的示意性侧视图。
图11是图10的系统的植入式医疗设备的示意性横截面图。
图12是包括馈通组件的气密密封的封装的另一实施例的一部分的示意性横截面图。
图13是包括馈通组件的气密密封的封装的另一实施例的一部分的示意性横截面图。
图14A是包括馈通组件的气密密封的封装的实施例的示意性横截面图。
图14B是包括馈通组件的气密密封的封装的实施例的放大示意性横截面图。
图15A是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图15B是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图15C是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图15D是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
图15E是形成馈通组件的方法的另一实施例的示意性横截面图。
详细描述
通常，本公开提供了馈通组件的各种实施例，该馈通组件包括衬底以及一个或多个馈通件。在一个或多个实施例中，馈通件可包括设置在通孔之上的外部接触件，从衬底的外表面到内表面形成该通孔。外部接触件可以通过围绕通孔的接合件被气密性地密封至衬底的外表面。
在一个或多个实施例中，可使用不需要使用套圈、玻璃、或硬焊材料的低温技术通过衬底来形成馈通件。进一步地，在一个或多个实施例中，可在没有在用于形成馈通件的材料中创建不可接受的应力(其可由高温接合技术的使用造成)的情况下形成馈通件。进一步地，在一个或多个实施例中，电耦合至通孔的馈通件的外部接触件以及可选的内部接触件可以具有足够的尺寸与厚度以使得激光、电阻、或其他焊接与连接技术能够被用于将导体和/或电子设备电耦合到接触件。此外，在一个或多个实施例中，所公开的低温处理技术还可允许直接在非导电衬底上的内部金属化(诸如Ti/Ni/Au)。在一个或多个实施例中，这可促进将各种电子设备直接设置到衬底上，例如，集成电路、或分立的电路部件，诸如，滤波电容器、二极管、电阻器等，如将在以下的一个示例中描述的。
图1A-4是馈通组件10的一个实施例的各种示意图。组件10包括衬底12，该衬底12具有外表面14与内表面16。组件10还包括一个或多个馈通件18。在一个或多个实施例中，组件10可包括馈通件18的阵列。馈通组件10可包括任何合适数量的馈通件，例如，1个、2个、3个、4个、5个、10个、20个、或更多个馈通件。组件10的每个馈通件18在构造上可以是基本相同的。在一个或多个实施例中，一个或多个馈通件可具有与一个或多个附加馈通件不同的特性。馈通件18可包括从衬底12的外表面14到内表面16的通孔20。导电材料22可被设置在通孔20中，以提供从衬底12的外表面14到内表面16的电路径。
馈通件18还可包括外部接触件32。外部接触件32可被设置在通孔20之上并在衬底12的外表面14上。在一个或多个实施例中，外部接触件32可被电耦合至设置在通孔20中的导电材料22。外部接触件32可例如通过围绕通孔20的接合件40(如在图2与图4中所示)被气密性地密封到衬底12的外表面14。
在一个或多个实施例中，衬底12可以是非导电衬底或绝缘衬底，使得设置在衬底上的外部接触件32与任何导体或其他设备可被电隔离(如果需要的话)。衬底12可包括任何合适的材料或材料的组合。在一个或多个实施例中，衬底12可包括以下材料中的至少一种：玻璃、石英、二氧化硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石、合成金刚石、以及氮化镓、或它们的合金或组合(包括包层结构(clad structure)、层压制品(laminates)等)。
进一步地，在一个或多个实施例中，衬底12可在期望的波长或波长的范围处是基本透明的。如本文中所使用的，词组“基本透明”在其涉及衬底时意味着衬底满足以下最低能量吸收标准中的至少一个或两个：(1)透射通过基本透明的衬底材料的能量足以经由不透明材料的吸收来激活界面(例如衬底12与外部接触件32的界面)处的接合过程，以及(2)被透明材料所吸收的任何能量将不足以熔化、扭曲(distort)、或以其他方式影响透明材料远离接合区域的块体(bulk)。换言之，本文中所描述的激光接合技术将优选地仅加热在衬底12的内部块体之上的外表面14(或者衬底12的表面14处的外层)以创建增强的接合件，诸如接合件40。这样的接合件可展示出比衬底12的块体强度相对较大的强度。换言之，光可被配置具有任何合适的波长，条件是衬底12将透射被引导在衬底12处的光的给定百分比以优选地仅加热外表面或外层而非内部块体以创建增强的接合。在实施例中，光被引导到衬底12处、通过外表面16朝向外表面14(或者衬底12的表面14处的外层)。根据前述内容，对于所选择的波长或波长范围，在一个示例性实施例中基本透明的衬底将透射被引导到衬底处的光的至少40％(假设在空气-衬底边界处没有反射)。根据前述内容，在一个或多个示例实施例中，基本透明的衬底可透射具有在1nm到30μm范围中的波长的光。在其他实施例中，可以基于其对任何期望波长的光的透射性质来选择基本透明的衬底。因此，基本透明的衬底12将允许足够量的具有预定幅度(magnitude)的光透射通过衬底的内部块体、到外表面14，以便创建接合件40。在一个或多个实施例中，衬底12可基本透射UV光、可见光、以及IR光中的至少一者。可由激光器来提供光，该激光器具有任何合适的波长或波长的范围以及任何合适的脉宽。
衬底12可包括任何合适的尺寸，例如，厚度。进一步地，衬底12可以是单个单一的衬底或接合在一起的多个衬底。
馈通件18可包括从衬底12的外表面14到内表面16的通孔20。通孔20可以是任何合适的尺寸并采取任何合适的形状。通孔20的尺寸与形状是以衬底12的厚度以及用于提供形成从衬底12的外表面14到内表面16的电路径的导电材料的技术为基础的。如在图中所描绘的，通孔20的示例性形状可包括平行的表面壁和/或锥形的表面壁。在衬底12具有大约100μm到500μm的厚度的一个或多个示例实施例中，通孔20在衬底12的外表面14处的典型开口将不大于500μm、或不大于250μm、或不大于100微米、或不大于80微米、或不大于50微米、或不大于10微米。在衬底12具有大约100μm到500μm的厚度的一个或多个示例实施例中，通孔20在衬底12的内表面16处的典型开口将具有下列范围的直径：不大于500μm、或不大于250μm、或不大于100微米、或不大于80微米、或不大于50微米、或不大于10微米。当然，通孔20的直径可基于衬底厚度和/或用于提供形成电路径的导电材料的技术而比所示的示例更大(或更小)。任何合适的技术或技术的组合可用于形成通孔20，例如，钻孔、化学蚀刻、激光蚀刻等。
馈通件18还可包括导电材料22，该导电材料22被设置在通孔20中以提供从衬底12的外表面14到内表面16的导电路径。导电材料22可包括任何合适的导电材料或导电材料的组合，例如，铜、钛、铝、铬、镍、金、复合材料(例如，银填充的环氧树脂)，以及它们的组合。导电材料22可使用任何合适的技术或技术的组合被设置在通孔20中，以提供从外部接触件32到设置在衬底12的内表面侧上的一个或多个设备或接触件的导电路径。在一个或多个实施例中，导电材料22可被设置在通孔20中使得其基本填充通孔。在一个或多个实施例中，导电材料可沿着通孔的侧壁以及通孔在外部表面14处的开口被设置在通孔中。
馈通件18还可包括外部接触件32。在一个或多个实施例中，外部接触件32可被适配成将馈通件18电耦合到设备的导体或接触件，例如植入式医疗设备的头部的接触件。这样的导体和接触件可使用任何合适的技术或技术的组合(例如，钎焊、物理接触、焊接等)被电耦合到外部电极32。外部接触件32可包括任何合适的导电材料或导电材料的组合，例如，铜、银、钛、铌、锆、钽、不锈钢、铂、铱、或它们的合金或组合(包括包层结构、层压制品等)。在一个或多个实施例中，外部接触件32可包括两种或更多种材料，例如，双金属、包层层压制品(clad laminates)等。
进一步地，外部接触件32可采取任何合适的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，外部接触件32可在平行于衬底12的外表面14的平面中采取圆形。在一个或多个实施例中，外部接触件32可在平行于衬底12的外表面14的平面中采取矩形。进一步地，外部接触件32可在与衬底12的外表面14正交的平面中采取任何合适的形状或形状的组合，例如，正方形、锥形、半球形等。在一个或多个实施例中，接触件32可采取与一个或多个附加馈通件18的外部接触件基本相同的形状。在一个或多个实施例中，外部接触件32可采取与一个或多个附加馈通件18的外部接触件的形状不同的形状。进一步地，在一个或多个实施例中，一个或多个外部接触件32可包括复杂形状(诸如，在接触件中形成的沟槽或通道)以促进将导体或电子设备附连到接触件。
外部接触件32还可包括任何合适的尺寸。在一个或多个实施例中，接触件32可在垂直于衬底12的外表面14的方向中具有任何合适的厚度。预想到的是，出于本公开的目的，仅由制造技术来限制衬底厚度的尺寸。考虑到这一点，在一个或多个示例实施例中，典型厚度可以是至少2微米。在其他示例实施例中，可期望具有小于10毫米的厚度，虽然根据本公开的实施例还构想了更大的厚度。接触件32的厚度可与一个或多个附加馈通件的外部接触件的厚度相同或不同。在一个或多个实施例中，外部接触件32可具有足够的尺寸与厚度以使得激光、电阻、或其他焊接与接合技术能够被用于将导体和/或电子设备电耦合到外部接触件。
在一个或多个实施例中，外部接触件32可被形成或设置在通孔20之上、并在衬底12的外表面14上。对于本公开的目的，术语“形成(form)”、“正形成(forming)”、以及“被形成(formed)”将分别与术语“设置(dispose)”、“正设置(disposing)”、以及“被设置(disposed)”可交换地使用，使得这些术语被认为是等同的。换言之，外部接触件32被设置在通孔20之上，使得接触件覆盖通孔并且通孔在衬底12的外表面14的平面图中是不可见的。在一个或多个实施例中，外部接触件32(或本文中所描述的外部接触件中的任一个)可与衬底12分开形成为分立的构件，或其可以从导电片或导电箔被图形化(如下例如图7A-E中所述)，并通过将所形成的接触件附连到衬底12的外表面14而被设置在通孔20之上。
外部接触件32被电耦合到设置在通孔20中的导电材料22。在一个或多个实施例中，外部接触件32与导电材料22直接接触，以将接触件电耦合到导电材料。在一个或多个实施例中，一个或多个附加的导电层可被设置在外部接触件32与导电材料22之间，以将外部接触件电耦合到导电材料。
在一个或多个实施例中，外部接触件32被气密性地密封到衬底12的外表面14。任何合适的技术或技术的组合可用于将外部接触件32气密性地密封到衬底12的外表面14。例如，在一个或多个实施例中，外部接触件32可通过围绕通孔20的接合件40(图2)被气密性地密封到衬底12的外表面14。任何合适的技术或技术的组合可用于形成此接合件。例如，在一个或多个实施例中，可使用激光来形成接合件40以提供激光接合件。通过利用接合件40(其将外部接触件32气密性地密封到衬底12的外表面14)来围绕通孔20，还保护通孔免受外部环境的影响。外部接触件32与设置在通孔20中的导电材料22之间的电耦合因此被保护，并且从衬底的外表面14到内表面16的该电路径的完整性可被维持。在一个或多个实施例中，外部接触件32也可使用除接合件40之外的接合件被附连到衬底12的外表面14。例如，在一个或多个实施例中，外部接触件32可通过接合件40以及外部接触件32与外表面之间的一个或多个附加的接合件(例如，点接合件(point bond))被附连至外表面14。
图2是图1A与图1B的组件10的馈通件18的示意性平面图。馈通件18被示作通过衬底12的内表面16观察。馈通件18包括：外部接触件32、包括设置在通孔中的导电材料22的通孔20、以及接合件40。接合件40将外部接触件32气密性地密封到衬底12的外表面14。接合件40可采取任何合适的形状或形状的组合以使得其如图2中所示的围绕通孔20。在一个或多个实施例中，接合件40可以是接合线41。在一个或多个实施例中，接合线41可在平行于衬底12的外表面14的平面中形成闭合的形状。如本文中所使用的，术语“闭合的形状(closedshape)”意味着该形状是完全封闭的，使得它的周界是完整且连续的。可由接合线41形成任何合适的闭合的形状或多个形状，例如，椭圆的、直线的、三角形的、多边形的等等。
在一个或多个实施例中，接合件40可以是围绕通孔20的接合区域。该接合区域可采取任何合适的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，接合件40可包括两个或更多个形状，其中一个形状外接(circumscribe)第二形状。例如，接合件40可包括两个或更多个同轴椭圆接合线或环。在这样的实施例中，该两个或更多个形状可被隔离，使得这些形状不相交或重叠。在一个或多个实施例中，该两个或更多个形状可沿着形状的任何合适的一部分或多个部分相交或重叠。在一个或多个实施例中，接合件40可包括一起围绕通孔20的两个或更多个接合线。例如，接合件40可包括一系列平行线，该一系列平行线被不行于该一系列平行线的两条线或更多条线交叉。
在一个或多个实施例中，接合件40可包括在外部接触件32与衬底12之间的界面层。应当理解，界面层的厚度部分地与接合件40的期望强度以及外部接触件32和/或衬底12的厚度有关。因此，该界面层可在垂直于衬底12的外表面14的方向上具有任何合适的厚度。根据一个或多个示例实施例，界面层在垂直于衬底12的外表面14的方向上的典型厚度包括不大于10nm、100nm、150nm、200nm、500nm、1000nm、或10μm的厚度。
如本文中所提及的，任何合适的技术或技术的组合可被用于形成接合件40，例如，在共同拥有并共同提交的题为“KINETICALLY LIMITED NANO-SCALE DIFFUSION BONDSTRUCTURES AND METHODS(动力学限制的纳米级扩散接合结构以及方法)”的美国专利申请No.62/096,706(美敦力参考号C00008775.USP1)中所描述的技术。例如，图3是图1A-1B图1A和图1B的组件10的一部分的示意性横截面图。在一个或多个实施例中，电磁辐射70(例如，诸如激光之类的光)可从内表面16被引导通过衬底12并被引导(和/或聚焦)到外部接触件32与衬底的外表面14的界面处。可基于衬底12的材料和/或外部接触件32的厚度以及材料来选择电磁辐射70的性质，并以预定的方式来控制电磁辐射70的性质以形成接合件。例如，在一个或多个实施例中，电磁辐射70可包括激光，该激光具有合适的波长或波长的范围以及预定的脉宽或脉宽的范围。电磁辐射70的性质以优选地加热衬底12与接触件32的界面为基础，以创建具有比衬底12的块体强度相对更大强度的增强的接合件(诸如接合件40)。因此，可选择基本透明的衬底，该基本透明的衬底透射任何期望的波长的光。例如，激光70可包括UV光、可见光、IR光、以及它们的组合。在一些示例性实施例中，用于提供激光70的一些典型激光器具有在10nm到30μm的范围内的波长以及在1ns到100ns的范围内的脉宽。在一个或多个实施例中，可选择衬底12的材料、外部接触件32的材料、所使用的光的功率水平、脉宽、以及波长，使得光可不直接损坏、烧蚀、弯曲、或切割衬底以及接触件，并使得衬底以及接触件保持它们的块体性质。
一般而言，可通过任何合适的激光器或激光系统来提供光70。例如，激光器可产生具有相对窄的一组波长(例如，单一波长)的光。在一个或多个实施例中，由激光器发出的光可形成可不被聚焦在特定点处的准直光束。在一个或多个实施例中，由激光器发出的光可被引导和/或聚焦在外部接触件32与衬底12的外表面14的界面处的聚焦点处以产生激光接合件40。
虽然激光器可提供具有窄范围波长的光70，但是在一个或多个实施例中，激光器可表示发射具有比单个典型激光器更宽范围波长的电磁辐射的一个或多个设备。多种设备可用于发射具有窄或宽范围波长的电磁辐射。在一个或多个实施例中，激光器可包括一个或多个激光设备，包括二极管激光器或光纤激光器。激光源还可包括，例如，二氧化碳激光器、TI蓝宝石激光器、氩离子激光器、Nd:YAG激光器、XeF激光器、HeNe激光器、染料激光器、GaAs/AlGaAs激光器、翠绿宝石激光器、InGaAs激光器、InGaAsP激光器、钕玻璃激光器、Yb:YAG激光器、以及Yb光纤激光器。激光设备还可包括连续波模式、调制模式、或脉冲模式中的一种。因此，在接合过程中可以使用多种激光设备。在一个或多个实施例中，可以使用具有顶帽、高斯或其他空间能量分布的1-2J/cm2的激光能量密度。
焊接环60也可以附连到衬底12。例如，可邻近衬底12的周界13形成接合件(未示出)。任何合适的技术或技术的组合可用于将焊接环60密封到衬底12，包括例如，用于将外部接触件32附连到衬底12的外表面14的相同技术或技术的组合。在一个或多个实施例中，焊接环60可被气密地密封到衬底12。
焊接环60可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且包括任何合适的尺寸。在一个或多个实施例中，焊接环60围绕一个或多个馈通件18。一般而言，焊接环60被适配成将组件10附连到外壳(enclosure)，例如，植入式医疗设备的外壳。焊接环60可以包括任何合适的材料或材料的组合，例如，用于外部接触件32的相同材料。
在一个或多个实施例中，馈通件18可包括设置在衬底12的内表面16上的内部接触件36。内部接触件36可以包括任何合适的材料或组合材料，例如用于外部接触件32的相同材料。进一步地，内部接触件36可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且在垂直于衬底12的内表面16的方向上具有任何合适的厚度，例如，与关于外部接触件32所描述的相同的形状和厚度。
内部接触件36被设置在通孔20之上并在衬底12的内表面16上。接触件36可被电耦合到设置在通孔20中的导电材料22。外部接触件32、通孔20以及内部接触件36的布置30促进从邻近外部表面14的外侧到邻近内表面16的内侧的电路径的创建。。在一个或多个实施例中，使用任何合适的技术或技术的组合(例如通过围绕通孔20的接合件(例如，激光接合件))将内部接触件36气密性地密封到衬底12的内表面16。例如，图4是图1A与图1B的组件10的一部分的示意性平面图。在图4中，内部接触件36被示为从衬底12的内表面侧进行观察。如图4中所示，内部接触件36通过接合件42被附连到衬底12的内表面16，接合件42以虚线示出，以指示在组件10的该视图中该接合件是不可见的。同样在图4中所示的是通过接合件40被气密性地密封到衬底12的外表面的外部接触件32。
在一个或多个实施例中，内部接触件36可在平行于内表面16的平面中在尺寸上小于外部接触件32。在一个或多个实施例中，内部接触件36可以是与外部接触件32相同的尺寸或多个尺寸。在一个或多个实施例中，内部接触件36可在平行于内表面16的平面中在尺寸上大于外部接触件32。进一步地，内部接触件36可以采取与外部接触件32相同的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，内部接触件36可以采取与外部接触件32的形状不同的形状。
在一个或多个实施例中，外部接触件32可以大于内部接触件36，使得内部接触件36可以首先被附连到衬底12的内表面16，例如通过将光从外表面14引导通过衬底到内部接触件36与衬底的内表面16的界面以形成接合件42。外部接触件32通过将光引导通过内表面16到外部接触件32与外表面14的界面以形成接合件40而被连接到衬底12的外表面14，其中内部接触件36没有在光与形成接合件42的区域之间。在一个或多个实施例中，外部接触件32和内部接触件36可以是相对而言相同的尺寸。在这样的实施例中，外部接触件32和/或内部接触件36可以以任何合适的顺序被附连到衬底12。例如，外部接触件32可使用光来形成接合件40而被附连到衬底12的外表面14。内部接触件36随后可通过以一角度将光从外表面14引导到衬底内而被附连到衬底12的内表面16，使得在光形成接合件42时外部接触件32不阻挡光，以将内部接触件36附连到衬底12的内表面16。根据一些实施例，外部接触件32和内部接触件36中的一者或者两者分别被接合到外表面14和内表面16以形成气密密封。在其他实施例中，接合件40、42中的仅一个被形成为气密密封。
与接合件40一样，在一个或多个实施例中，接合件42可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且具有任何合适的尺寸，例如对于接合件40所描述的形状和尺寸。例如，如在图4中所示，接合件42可包括接合线43。在一个或多个实施例中，接合件42可包括围绕通孔20的任何合适的尺寸和成形的(shaped)区域。进一步地，与接合件40的情况一样，接合件42可包括在衬底12的内表面16和内部接触件36之间的界面层。该界面层可以具有任何合适的厚度，例如与针对接合件40所描述的厚度相同的厚度。在一个或多个实施例中，接合件42可以是激光接合件。
参考图1B，示出了气密密封封装2的一个实施例。封装2包括壳体3和馈通组件10，该馈通组件10可在一个或多个实施例中形成壳体的一部分。在一个或多个实施例中，封装2还可包括设置在壳体3内的一个或多个电子设备6。
封装2的壳体3可包括任何合适的尺寸并且采取任何合适的形状或形状的组合。一般而言，壳体3被尺寸设计(sized)并被成形(shaped)成至少部分地围绕电子设备6。在一个或多个实施例中，壳体3可以包括一个或多个侧壁4，该侧壁4可以使用任何合适的技术或技术的组合被附连到馈通组件10。壳体3可以完全包围和封闭电子设备6，并且馈通组件10可以被附连到壳体。在一个或多个实施例中，壳体3可以包括开口侧或开口面，并且馈通组件10可以在该开口侧内被附连到壳体，使得馈通组件形成壳体的一部分。壳体3可以是单一壳体，或者可以包括使用任何合适的技术或技术的组合接合在一起的一个或多个部分。
壳体3可以包括任何合适的材料或材料的组合，例如金属、聚合物、陶瓷或无机材料。在一个或多个实施例中，壳体3可包括以下材料中的至少一种：玻璃、石英、二氧化硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石、合成金刚石、以及氮化镓、或它们的合金或组合(包括包层结构、层压制品等)。在一个或多个实施例中，壳体可包括以下材料中的至少一种：铜、银、钛、铌、锆、钽、不锈钢、铂、铱、或它们的合金或组合(包括包层结构，层压制品等)。在一个或多个实施例中，壳体3可以包括与馈通组件10的衬底12相同的材料或材料的组合。
封装2可以包括设置在壳体2内的任何合适的电子设备6或电子器件。在一个或多个实施例中，电子设备6可以包括任何合适的集成电路或多个集成电路，例如控制器，多路复用器等。应当理解，本公开中提及的电子设备中的任一个可被耦合到电源。例如，在一个或多个实施例中，电子设备6还可以包括电源5，该电源5被适配成向设置在壳体3内或在壳体的外部的一个或多个集成电路或设备提供电力。任何合适的电源5可被设置在壳体内，例如一个或多个电池、电容器等。电源5可以通过将电源通过馈通组件10电耦合到电源供应器来进行再充电。在一个或多个实施例中，电源5可被适配成由在封装2外部的感应电力系统进行感应充电。
如图1B所示，焊接环60可以任选地提供到衬底12的电耦合。例如，焊接环60可被电连接到接地端子37，接地端子37例如在包括组件10的植入式医疗设备的外壳或壳体上。在焊接环60材料不导电的实现中，焊接环60可包括用于电耦合到接地端子37的一个或多个通孔62。在替代实施例中，焊接环60可以由导电材料形成，从而消除了对通孔62的需要。在图1B的示例实施例中，通孔20可用于将内表面16上的接触件(诸如内部接触件36)电耦合到焊接环60。
如本文中所提及的，可以在衬底12的内表面16和外表面14中的一个或两个上形成任何合适的导体或接触件。例如，如图1A-1B中所示，可以在衬底12的外表面14上形成一个或多个导体50。进一步地，一个或多个导体52可被设置在内表面16上。可在外表面14与内表面16中的一个或两个上形成任何合适数量的导体。任何合适的技术或技术的组合可用于形成导体50、52，例如，化学气相沉积、等离子体气相沉积、物理气相沉积、电镀等，然后进行光刻、化学蚀刻等。在其他示例实施例中，可以在外表面14和内表面16中的一个或两个上形成导电材料层，并且可以对导电材料层进行图案化以形成导体50、52。进一步地，导体50、52可包括任何合适的导电材料或导电材料的组合。在一个或多个实施例中，导体50可以将两个或更多个外部接触件32电耦合在一起，并且导体52可以将两个或更多个内部接触件36电耦合在一起。在一个或多个实施例中，导体50、52中的任一个可被耦合到一个或多个合适的电子设备(多个)。在一个或多个实施例中，导体50、52中的一个或两个可被形成为提供用于与被电耦合到馈通组件10的一个或多个电子设备进行通信的天线。进一步地，在一个更多实施例中，导体50、52中的一个或两个可以形成感应线圈，该感应线圈可用于向外部感应电源供应器提供感应耦合。例如，如果馈通组件10被包括在植入式医疗装置中，则导体50可被用于形成感应线圈，该感应线圈可以从外部感应电源供应器接收感应能量以向植入式医疗设备提供电力。替代地，可以通过将外部接触件32图案化来形成感应线圈。
图1A-4中的导体50、52可采取任何合适的形状或形状的组合并且具有任何合适的尺寸。进一步地，一个或多个导体50、52可以将组件10电耦合到地，例如通过将接地端子37耦合到包括组件10的植入式医疗设备的外壳或壳体。
可在分开的步骤中形成导体50、52中的每一个。在一个或多个实施例中，外表面14和内表面16中的任一个或两个上的导体可以与设置在通孔中的导电材料22和/或外部或内部接触件32、36同时形成。
在一个或多个实施例中，一个或多个导体50、52可以被设置成使得导体被电耦合到接触件和设置在通孔20中的导电材料22。在这样的实施例中，将在接触件、导体、与衬底12之间形成接合件40和/或接合件42，使得维持接触件、导体和导电材料之间的电耦合。
本文中所述的馈通组件可以包括任何合适的附加元件或设备。例如，图5是馈通组件100的另一实施例的示意性横截面图。关于图1A-4的组件10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图5的组件100。组件100包括具有外表面114和内表面116以及一个或多个馈通件118的衬底112。馈通件118可包括从外表面114到内表面116的通孔120。导电材料122可被设置在通孔120中的一个或多个中。馈通件118还可包括设置在衬底112的外表面114上并在通孔120之上的外部接触件132，其中外部接触件被电耦合到设置在通孔120中的导电材料122。在一个或多个实施例中，外部接触件132可通过围绕通孔120的接合件(例如，图4的接合件40)被气密性地密封到衬底112的外表面114。进一步地，在一个或多个实施例中，馈通件118可以包括设置在内表面116上并在通孔120之上的内部接触件136，其中内部接触件被电耦合到设置在通孔120中的导电材料122。内部接触件136可以通过诸如溅射、电镀、蒸发等之类的任何合适的技术来形成。
组件100和组件10之间的一个差异是组件100包括设置在衬底112的内表面116上的一个或多个电子设备180。任何合适的电子设备可被设置在内表面116上或连接到内表面116，例如，电容器、晶体管、集成电路，包括控制器和多路复用器等。进一步地，任何合适数量的电子设备180可被设置在内表面116上。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备180设置在内表面116上。在一个或多个实施例中，电子设备180可被形成在衬底112的内表面116上。在一个或多个实施例中，设备180可以分开地形成，然后被附连到内表面116。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备180附连到衬底112，例如，可在电子设备和衬底的内表面116之间形成接合件(例如，图4的接合件40)。
电子设备180可被电耦合到设置在内表面116上的一个或多个附加电子设备。在一个或多个实施例中，电子设备180可被电耦合到设置在一个或多个通孔中的导电材料122。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备180电耦合到导电材料122，例如，一个或多个导体152可被设置在内表面116上，或者电子设备180可以附连到内部接触件136。进一步地，在一个或多个实施例中，电子设备180可被电耦合到邻近衬底112进行设置的其它电子电路或设备。在一个或多个实施例中，馈通件118可以提供从外表面114到电子设备180的导电路径。
如本文中所提及的，本文中所描述的馈通组件的各种实施例可以包括任何合适数量的馈通件。馈通件可以以任何合适的布置来进行设置。在一个或多个实施例中，馈通件可以以随机配置来进行设置。在一个或多个实施例中，馈通件可以被设置在阵列中。例如，图6是馈通组件210的一个实施例的示意性平面图。关于图1A-4的馈通组件10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图6的馈通组件210。馈通组件210包括穿过衬底212形成的馈通件218。馈通件218被设置在阵列230中。阵列230可以包括任何合适数量的馈通件218。并且馈通件阵列230可以包括馈通件232的任何合适的布置。
可以使用任何合适的技术或技术的组合来形成本文中所描述的馈通组件(例如，图1A-4的馈通组件10)的各种实施例。一般而言，本文中所描述的馈通组件可被形成为单个组件。在一个或多个实施例中，可以在衬底上形成两个或更多个馈通组件，然后使用任何合适的技术或技术的组合进行单片化。
图7A-E是形成馈通组件310的方法300的一个实施例的示意图。关于图1A-4的馈通组件10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图7A-E的馈通组件310。在图7A中，提供衬底312。可以通过抛光来制备衬底312的外表面314和内表面316以去除表面缺损，例如毛刺、凿沟、脊或其它不规则。可以使用不同的技术来抛光外表面314和内表面316。例如，可以通过化学机械抛光(CMP)技术来机械抛光、化学抛光或处理表面314、316。可以抛光表面314、316，直到表面显示比较低的表面粗糙度值(其增强直接接合形成)。尽管可以抛光表面314、316以去除不规则，但是根据本公开的接合过程可不需要表面与在典型的晶片接合技术期间所使用的表面一样光滑。可以清洁表面314、316以去除颗粒和污染物。清洁表面314、316可以包括超声波和/或兆声波清洁。
可以穿过衬底312形成一个或多个馈通件318。可以通过穿过衬底312形成通孔320来形成馈通件318。虽然馈通组件310包括两个馈通件318，但是可以形成任何合适数量的馈通件，例如，1个、2个、3个、4个、5个、或更多个馈通件。进一步地，任何合适的技术或技术的组合可用于形成通孔320，例如，钻孔、蚀刻、激光钻孔等。
可以在通孔320中形成导电材料322，如图7b中所示。可以使用任何合适的技术或技术的组合来形成或设置通孔320中的导电材料322，例如，等离子体气相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积(例如溅射)、电镀、导电复合浆料等。进一步地，导电材料322可以基本上填充通孔320。在一个或多个实施例中，导电材料可被形成在通孔的一个或多个侧壁上，以在通孔内形成或设置一个或多个导体。
在一个或多个实施例中，可以抛光外表面314和内表面316中的一个或两个以去除任何过量的导电材料322。可以使用任何合适的技术或组合技术来抛光一个或两个表面314、316。
可任选地在外表面314和内表面316中的至少一个上形成一个或多个导体350。。如图7C中所示，在衬底312的外表面314上形成导体350。任何合适的技术或技术的组合可用于形成导体350。例如，在一个或多个实施例中，通过将导电材料层沉积在外表面314和导电材料322上来形成导体350。可以例如使用等离子体气相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积等来形成导电材料层。然后可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如光刻等)将导电材料层的一个或多个部分去除以形成导体350。在一个或多个实施例中，导体350被图案化，使得导体保持被电耦合到通孔320的导电材料322。可以在衬底312的外表面314和/或内表面316上形成任何合适数量的导体350。
在一个或多个实施例中，导体350被电耦合到通孔320中的导电材料322。在这样的实施例中，导体350可使用任何合适的技术进行电耦合，例如，电导体与导电材料进行物理接触。在一个或多个实施例中，导体350和导电材料322可以包括相同的材料或组合材料。进一步地，在一个或多个实施例中，可以同时或顺序地形成或设置导体350和导电材料322。
可以使用任何合适的技术或技术的组合在衬底312的外表面314和内表面316中的一个或两个上形成一个或多个接触件。例如，如图7D中所示，导电材料层331可被设置在和/或耦合到外表面314上、在导体350(如果存在)和通孔320之上。在实施例中，导电材料层331可以包括导电片或导电箔。可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，形成将导电层气密性密封到外表面的接合件)将导电材料层331附连到衬底312的外表面314。虽然未示出，但还可以在内表面316上和通孔320之上形成第二导电材料层。在这样的实施例中，可以同时在衬底312的两个表面上或者依次形成导电材料层。如图7D中所示，导电材料层331可以被附连到外表面314。
任何合适的技术或技术的组合可用于将导电层331附连到外表面314，例如，在题为“KINETICALLY LIMITED NANO-SCALE DIFFUSION BOND STRUCTURES AND METHODS(动力学限制的纳米级扩散接合结构以及方法)”的美国专利申请No.62/096,706(美敦力参考号C00008775.USP1)中所描述的技术。例如，可以穿过衬底312将电磁辐射370从内表面316引导到导电层331、导体350(如果存在)和衬底312的表面之间的界面。电磁辐射370可以形成接合件(例如，图2和图4的接合件40)，其以任何合适的图案或形状将导电层331气密性地密封到衬底312。接合件可以是激光接合件。在一个或多个实施例中，接合件围绕通孔320。
如在图7E中所示，可以去除导电材料层331的一个或多个部分，以在衬底312的外表面314上形成外部接触件332。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件332，例如，光刻、蚀刻、激光烧蚀等。在一个或多个实施例中，可以在衬底312的外表面314上形成掩模或多个掩模，并且可以在掩模之上形成导电材料层331。形成在掩模本身上的导电材料层331的部分可以使用任何合适的技术或技术的组合(包括光刻、蚀刻、激光烧蚀等)去除，以形成外部接触件332。此外，导电材料层331的一个或多个部分也可以被去除或图案化以创建其它电气部件，例如天线。
在外部接触件332和外表面314之间形成的接合件保持完整，使得其将接触件气密地密封到外表面314。换言之，导电层331被气密性密封到外表面314的部分在外部电极332被图案化时未被去除。可以利用类似的技术在衬底312的内表面316上形成内部接触件。外部接触件332被电耦合到导体350(如果存在)和在通孔320中形成的导电材料322两者。因此穿过衬底312形成一个或多个馈通件318，以在外表面314和内表面316之间提供导电路径。
图8A-E是形成馈通组件410的另一方法400的示意性横截面视图。关于图1A-4的馈通组件10以及图7A-E的馈通组件310的设计考虑和可能性中的所有同样地适用于图8A-E的馈通组件410。可以穿过衬底412形成一个或多个馈通件418如图8A中所示，可以穿过衬底412在衬底的外表面414和衬底的内表面416之间形成通孔420。任何合适的技术或技术的组合可用于形成通孔420。如图8B中所示，可以使用任何合适的技术或技术的组合在外表面414和内表面416中的至少一个上形成一个或多个导体450。例如，在一个或多个实施例中，可以在外表面414和内表面416中的一个或两个上形成导电材料层，并且导电材料层可被图案化以形成导体450。导体450可以包括任何合适的导体，例如组件10的导体50。导体450可被形成使得它们被电耦合到通孔420。
如图8C中所示，可在衬底412的外表面414上形成导电材料层431。在一个或多个实施例中，也可以在导体450中的一个或多个以及通孔420中的一个或多个之上形成导电材料层431。进一步地，在一个或多个实施例中，也可以在衬底412的内表面416上形成导电材料层。
导电材料层431可以使用任何合适的技术或技术的组合被附连到衬底412的外表面414。如图8C中所示，导电材料层431通过将电磁辐射470引导通过衬底412的内表面416并将光引导到导电材料层631与外表面414的界面处而被附连到外表面440。在一个或多个实施例中，光470可以被引导和/或聚焦在设置在导电层431和外表面414之间的导体450上。光470可以在导电层431和外表面414之间形成接合件(例如，图2和图4的接合件40)。在一个或多个实施例中，导体450还可以沿着接合件被附连到导电层431和外表面414中的一个或两个。沿着接合件或在接合件内接合导体450可以进一步增强导电层和导体之间的电耦合。进一步地，在一个或多个实施例中，该接合件可以将导电层431气密性地密封到衬底412的外表面414。
如在图8D中所示，可以去除导电材料层431的一部分或多个部分以在衬底412的外表面414上形成一个或多个外部接触件432。可以使用任何合适的技术或技术的组合来去除导电材料层431的这些部分。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件432，包括例如光刻、蚀刻、激光烧蚀等。在一些实施例中，可以在衬底412的外表面414上形成掩模或多个掩模，并且可在掩模之上形成导电材料层431。可以使用任何合适的技术或技术的组合来去除在掩模本身上形成的导电材料层431的部分以形成外部接触件432。在一个或多个实施例中，在导电材料层431和衬底412之间形成的接合件在导电材料层被附连到衬底时保持在外部接触件432和衬底的外表面414之间，使得外部接触件被气密性密封到衬底的外表面。
可以使用任何合适的技术或技术的组合在通孔420中(图8E所示)形成导电材料422。在一个或多个实施例中，导电材料422基本上填充所有通孔420，以提供从衬底412的外表面414上的外部接触件432和导体450到内表面416上的一个或多个导体或接触件、或到设置在衬底的内表面侧上的一个或多个电子设备的导电路径。在一个或多个实施例中，导电材料422可以在通孔内形成一个或多个导体以提供该导电路径。例如，导电材料422可被设置在通孔420的一个或多个侧壁上以提供导电路径。因为外部接触件432被气密性地密封到衬底412的外表面414，所以通孔420不需要基本上用导电材料填充以气密性地密封馈通件418。因此，可以在通孔420中形成分立的导体。
导电材料422被电耦合到外部接触件432。在一个或多个实施例中，导电材料422也可以被电耦合到导体450。进一步地，在一个或多个实施例中，还可以在衬底的内表面416上形成导电材料422以提供一个或多个导体452。在一个或多个实施例中，可以在内表面416上形成分开的导电材料，以在内表面上提供一个或多个导体。导电材料422可被设置在通孔420中，并且同时或顺序地形成导体452。
图9A-E是用于形成馈通组件510的方法500的另一实施例的示意性横截面图。关于图1A-4的馈通组件10、图7A-E的馈通组件310、以及图8A-E的馈通组件410的设计考虑和可能性中的所有同样地应用到图9A-E的馈通组件510。在方法500中，导电材料层531可以包括结合7A-E所描述的导电片或导电箔。导电材料层531可以使用任何合适的技术或技术的组合被附连到衬底512的外表面514，例如形成将导电层气密性地密封到外表面的接合件。例如，如图9A中所示，电磁辐射570被引导通过衬底512的内表面516并且被引导在导电材料层531与外表面514的界面处，以在导电材料层531和外表面之间形成一个或多个接合件。
可以去除导电材料层531的一个或多个部分，以在衬底512的外表面514上形成一个或多个外部接触件532，如图9B中所示。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件532，包括例如，光刻、蚀刻、激光烧蚀等。在一些实施例中，可以在衬底的外表面514上形成掩模或多个掩模，并且可以在掩模之上形成导电材料层531。可以使用任何合适的技术或技术的组合来去除在掩模本身上形成的导电材料层531的部分以形成外部接触件532。在一个或多个实施例中，在导电材料层531被附连到衬底512时形成的接合件保持在外部接触532和衬底512的外表面514之间，使得接触件被气密性地密封到外表面。任何合适的技术或技术的组合可用于形成外部接触件532。
如图9C中所示，可以穿过衬底512形成一个或多个通孔520。通孔520可被形成为使得其处于由接合件限定的闭合形状或区域内，使得接合件围绕通孔。因为通孔520在由接合件形成的形状或区域内，因此可以保护通孔520免受外部环境的影响。在一个或多个实施例中，可以在导电材料层531和衬底512的外表面514之间形成蚀刻停止层，以防止通孔520的形成去除外部接触件532的部分。
可以在外部接触件532上和/或衬底512的外表面514上任选地形成一个或多个导体550，如图9D所示。在一个或多个实施例中，一个或多个导体550可被电耦合到外部接触件532可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成导体550。在一个或多个实施例中，可以通过在外部接触件532和外表面514之上形成导电材料层来提供导体550。然后可以将该导电材料层图案化以按任何期望的配置形成导体550。
如图9E中所示，导电材料522可被设置在通孔520中以提供从外部接触件532到设置在衬底512的内表面侧上的导体、接触件、电子设备等的导电路径。可以利用任何合适的技术或技术的组合来在通孔520中形成导电材料522。如本文中所提及的，可基本上用导电材料522来填充通孔520。在一个或多个实施例中，导电材料522可如图9E所示的被设置在通孔的一个或多个侧壁的一部分或多个部分上。进一步地，可以任选地与在通孔中形成导电材料同时或顺序地在衬底512的内表面516上形成一个或多个导体552。在一个或多个实施例中，用于导电材料522的相同材料也可用于形成导体552。可使用任何合适的技术或技术的组合来形成导体552。可以提供可选的导体550以例如将设置在外表面514上的电子设备或接合件电耦合到导体552、或内表面516上的接合件或电子设备。
本文中所描述的馈通组件的各种实施例可以与需要气密密封的导电路径的任何设备或系统一起使用。例如，本文中所描述的馈通组件的一个或多个实施例可以与植入式医疗设备或系统一起使用。几乎采用引线的任何植入式医疗设备或系统可以与本文中所描述的馈通组件的各种实施例协同使用。这样的植入式医疗设备的代表性示例包括：听力植入器，例如耳蜗植入器；感测或监测设备；信号发生器，诸如心脏起搏器或除颤器，神经刺激器(例如脊髓刺激器、脑或深部脑刺激器、外周神经刺激器、迷走神经刺激器、枕骨神经刺激器、皮下刺激器等)，胃刺激器等等。
例如，图10是植入式医疗设备系统600的一个实施例的示意性侧视图。系统600包括植入式医疗设备(IMD)602、引线690和引线延伸件682。在一个或多个实施例中，系统600还可以包括馈通组件(例如，图1A-4的馈通组件10)。
IMD 602包括被适配成接收引线延伸件682的近部681的连接器头部604。引线延伸件682的近部681包括一个或多个电接触件684，该电接触件684被电耦合到引线延伸件的远端连接器686处的内部接触件(未示出)。IMD 602的连接器头部604包括内部接触件(未示出)并被适配成接收引线延伸件682的近部681，使得连接器头部的内部接触件可在引线延伸件被插入到头部中时被电耦合到引线延伸件的接触件684。
在图10中所描绘的系统600进一步包括引线690。所描绘的引线690具有包括接触件692的近部691和包括电极694的远部693。电极694中的每一个可被电耦合到分立的接触件692。引线延伸件682的远端连接器686被适配成接收引线690的近部691，使得引线的接触件692可被电耦合到延伸件的连接器的内部接触件。因此，当引线被连接到延伸件682并且延伸件被连接到IMD时，可由引线690的电极694将由IMD 602产生的信号传送到患者的组织。替代地或者此外，当引线被连接到延伸件682并且延伸件被连接到IMD时，可以将由引线690的电极694从患者接收到的信号传送到IMD 602的接触件。
将理解，引线690可在不使用延伸件682的情况下被耦合到IMD 602。任何数量的引线690或延伸件682可被耦合到设备602。虽然引线690被描绘为具有四个电极694，但是将理解，引线可以包括任何数量的电极，例如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、16个、32个或64个电极。可能需要或期望引线690中的的接触件692、引线延伸件的接触件684和连接器686中的内部接触件或设备602的头部604中的内部接触件的数量的相应变化。
如下文所使用的，“引线”将指代“多个引线”和“引线延伸件”两者，除非内容和上下文另有明确指定。
图11是图10的IMD 602的示意性横截面图。IMD 602进一步包括气密密封的壳体603，电子器件606被设置在其中，并且连接器头部604被设置在壳体上或被附连到壳体。壳体603可包括任何合适的材料或材料的组合，例如钛、玻璃、蓝宝石等。在一个或多个实施例中，壳体603可以是导电的，以为IMD 602提供接地电极，如本领域中所知的。引线插座(receptacle)605被形成在头部604的壳体607中。插座605被适配成接收并电耦合到引线延伸件682的接触件684(或引线690的接触件692)。
插座605具有内部接触件609，该接触件609被定位成在引线延伸件或引线被正确地插入插座时与导线延伸件682的接触件684和/或引线690的接触件692对准并电耦合。图11的内部接触件609的节距被适配成允许引线延伸件682的接触件684或引线690的接触件692之间的电连接。
电子器件606被适配成通过可操作地耦合到IMD 602的电子器件的引线将电信号发送到患者的组织，或从患者的组织接收信号。如本文中所使用的，术语“传输的电信号”用于指代由电子器件606发送到患者的组织的信号或由电子器件从患者组织接收到的信号。在一个或多个实施例中，馈通组件610被电耦合到电子器件606。例如，IMD 602的导体608可以经由馈通组件610的馈通件618被电耦合到引线插座605的内部接触件609，馈通件618延伸通过气密密封的壳体603。例如，在一个或多个实施例中，导体608可被电耦合到电子器件606以及馈通件618的内部接触件636。内部接触件636可通过设置在通孔620中的导电材料被电耦合到馈通组件618的外部接触件632。外部接触件632又可进而通过导体601被电耦合到引线插座605的内部接触件609。因此，在引线插座605的内部接触件609和电子器件606之间形成导电路径。馈通组件610可以包括本文中所描述的任何馈通组件，例如图1A-4的馈通组件10。
在一个或多个实施例中，每个导体608可以将引线插座605的内部接触件609电耦合到电子器件606的分立通道。如本文所使用的，电子器件的“通道”是分立的电子路径，通过其可独立于另一个通道传输信号。馈通件618可以经由焊接、钎焊、硬焊、经由导线的耦合等与内部接触件609电耦合。电子器件606的每个通道可以独立地与插座的分立的内部接触件609耦合，该插座的分立的内部接触件609可以与引线延伸件682的分立接触件684或引线690的分立接触件692耦合，引线690的接触件692可以与引线的分立的电极694耦合。因此，电子器件606的每个通道可以可操作地被耦合到引线的给定电极694。
馈通组件610可被设置在头部604内，使得壳体607围绕该组件，并且该组件可被附连到头部和壳体之间、IMD 602的壳体603的侧壁。在一个或多个实施例中，馈通组件610可被设置在壳体的任何侧壁上，使得系统不包括头部。馈通组件610可以使用任何合适的技术或技术的组合被设置在壳体603的侧壁上。在一个或多个实施例中，当不使用头部时，馈通组件610可被绝缘覆盖物(例如硅树脂)覆盖。
图12是植入式医疗设备系统700的一个实施例的一部分的示意性横截面图。关于图10-11的系统600的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图12的系统700。如图12中所示，馈通组件710的焊接环760可被附连到IMD 702的壳体703。馈通组件710可以包括本文中所描述的任何馈通组件，例如图1A-4的馈通组件10。可以使用任何合适的技术或技术的组合来将组件710附连到壳体703。在一个或多个实施例中，焊接环760可以通过壳体703与焊接换之间的接合件(例如，激光接合件)被气密性地密封到壳体703。可以利用本文中所描述的任何合适的技术或技术的组合来形成接合件。
在一个或多个实施例中，馈通组件不包括焊接环，并且组件的衬底可被直接附连到植入式医疗装置的壳体。例如，图13是植入式医疗设备系统800的另一实施例的示意性横截面图。关于图10-11的系统600的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图13的系统800。在所示实施例中，系统800的馈通组件810在不使用焊接环的情况下被附连到植入式医疗设备802的壳体803。馈通组件810可以包括本文中所描述的任何合适的馈通组件，例如图1A-4的馈通组件10。在一个或多个实施例中，植入式医疗设备802的壳体803可以通过壳体和衬底812之间的接合件(例如，激光接合件)被气密性地密封到馈通组件810的衬底812。可以使用本文中所描述的任何合适的技术或技术的组合来形成接合件。另请参见Ruben等人的共同拥有的美国专利No.8,796,109中所描述的技术。
图14A-B描绘了馈通组件1610的另一替代实施例。为了便于讨论，用相同的附图标记来编号对于图1A和1B以及图14A-B共同的元件。关于图1A-4的馈通组件10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图14A-B的的馈通组件1610。组件1610包括馈通件18。每个馈通件18包括外部接触件32，该外部接触件32可被电耦合到内部接触件、导体或装置。例如，外部接触件32可被电耦合到内部接触件36，如参照图1A-4所述。
如本领域技术人员可以理解的那样，组件1610可被电耦合到在封装1602外部的任何合适的设备或多个设备。例如，在一个或多个实施例中，封装1602可被电耦合到植入式医疗设备的引线。在某些情况下，这样的引线有效地用作天线，并因此倾向于收集杂散或电磁干扰(EMI)信号，以用于传输到封装1602的内部并传输到被电耦合到其上的电子部件和电路上。这样的EMI信号可干扰电子部件和电路的正常操作。
为了减轻EMI信号的有害影响，一个或多个外部接触件32可以任选地耦合到电容器1636。电容器1636分流来自组件1610的外部的任何EMI信号。具体而言，电容器1636被耦合到通孔20以抑制和/或防止这样的EMI信号通过由通孔20限定的导电路径从外表面14传递到组件1610的内部。在操作中，电容器1636允许来自组件1610的外部的相对低频率的电信号通过，而分流并屏蔽典型的高频的不期望的干扰信号到在组件1610内部中、被耦合到电容器1636的部件。
电容器1636包括被设置在第一导体1640和第二导体1642之间的绝缘体1638。可以利用任何合适的技术(诸如参考接触件36所描述的技术)来形成第一导体1640，包括但不限于铜、钛、铝、铬、镍、金、复合材料(例如银填充的环氧树脂)及它们的组合。第一导体1640可以包括任何合适的材料或组合材料，例如本文中所描述的导电材料中的任一种，诸如用于接触件36的相同材料。可由任何合适的介电材料形成绝缘体1638，例如二氧化硅、氮化硅、五氧化二钽、或钛酸钡锶。这些可以使用诸如化学气相沉积、原子层沉积、印刷、分配或层压之类的标准薄膜技术来形成。第二导体1642被形成在绝缘体1638上，例如通过一个或多个导电材料直接内部金属化到绝缘体1638的非导电材料上。第二导体1642的材料选择可以包括用于形成导体36的一种或多种材料，包括但不限于铜、钛、铝、铬、镍、金、复合材料(例如，银填充的环氧树脂)以及它们的组合。应该注意的是，电容器1636作为双板电容器的描绘仅为了便于描述而被提供，并不旨在如此受限。相反，构想到本公开可以扩展到应用，其中电容器1636包括任何数量的板，例如两个或更多个板，取决于用于任何给定实现的期望电容。
图15A-E是用于形成馈通组件1710的方法1700的另一实施例的示意性横截面图。关于图1A-4的馈通组件10、图7A-E的馈通组件310、图8A-E的馈通组件410、图9A-E的馈通组件510、以及图14A-B的馈通组件1610的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图15A-E的馈通组件1710。在方法1700中，导电材料层1731可被设置在衬底1712的外表面1714上和/或耦合到衬底1712的外表面1714。导电材料层1731可以包括导电片或导电箔。导电材料层1731可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，形成将导电层气密性密封到外表面的接合件)被附连到衬底1712的外表面1714。例如，如图15A中所示，电磁辐射1770被引导通过衬底1712的内表面1716并且被引导到导电材料层1731与外表面1714的界面处，以在导电材料层1731和外表面之间形成一个或多个接合件。
可以去除导电材料层1631的一个或多个部分，以在衬底1612的外表面1614上形成一个或多个外部接触件1632，如图15B中所示。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件1632，包括例如光刻、蚀刻、激光烧蚀等。在一些实施例中，可以在衬底的外表面1614上形成掩模或多个掩模，并且可以在掩模之上形成导电材料层1631。可以使用任何合适的技术或技术的组合来去除在掩模本身上形成的导电材料层1631的部分，以形成外部接触件1632。在一个或多个实施例中，当导电材料层1631被附连到衬底1612时所形成的接合件保持在外部接触件1632和衬底1612的外表面1614之间，使得接触件被气密性密封到外表面。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件1632。
如图15C中所示，可以穿过衬底1712形成一个或多个通孔1720。通孔1720可以形成为使得其处于由接合件限定的闭合形状或区域内，使得接合件围绕通孔。因为通孔1720在由接合件形成的形状或区域内，所以可以保护通孔1720免受外部环境的影响。在一个或多个实施例中，可以在导电材料层1731和衬底1712的外表面1714之间形成蚀刻停止层，以防止通孔1720的形成去除外部接触件1732的部分。
可任选地在外部接触件1732上和/或衬底1712的外表面1714上形成一个或多个导体1750，如图15D中所示。在一个或多个实施例中，一个或多个导体1750可被电耦合到外部接触件1732。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成导体1750。在一个或多个实施例中，可以通过在外部接触件1732和外表面1714之上形成导电材料层来提供导体1750。然后可以将该导电材料层图案化以按任何期望的配置来形成导体1750。
如图15E中所示，导电材料1722可被设置在通孔1720中，以提供从外部接触件1732到被设置在衬底1712的内表面侧上的导体、接触件、电子设备等的导电路径。可以利用任何合适的技术或技术的组合来在通孔1720中形成导电材料1722。如本文中所提及的，通孔1720可以基本上用导电材料1722来进行填充。在一个或多个实施例中，导电材料1722可被设置在通孔的一个或多个侧壁的一部分或多个部分上，如图15E中所示。
进一步地，可以任选地在衬底1712的内表面1716上形成一个或多个EMI滤波电容器。因此，对应于所期望电容器的数目的一个或多个第一导体1760可以与在通孔中形成导电材料同时或顺序形成。在一个或多个实施例中，用于导电材料1722的相同材料也可用于形成第一导体1760。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成第一导体1760。随后，使用任何合适的技术(诸如化学气相沉积、等离子体气相沉积、物理气相沉积)将绝缘体1762耦合到第一导体1760。相同的技术可类似地用于将第二导体1764耦合到绝缘体1762。如此，第一和第二导体1760、1764以及绝缘体1762限定在衬底1712的内表面1716上形成的电容器结构。
本文中所提供的所有标题都是为了方便读者，而不应用于限制标题之后的任何文本的含义，除非另有规定。
术语“包括”及其变形在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制意义。此类术语将被理解为暗示包含所述步骤或元件或一组步骤或元件，但不排除任何其它步骤或元件或一组步骤或元件。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可能提供某些益处的本公开的实施例；然而，在相同或其他情况下，其它实施例也可以是优选的。进一步地，一个或多个优选实施例的列举并不意味着其他实施例没有用，并不旨在从本公开的范围中排除其他实施例。
诸如“一”、“一个”和“该”之类的术语并不旨在仅指单个实体，而是包括可以用于说明的具体示例的一般种类。术语“一”、“一个”和“该”与术语“至少一个”可互换的使用。短语“……中的至少一个”和“包括……中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或多个项目的任意组合中的任一者。
短语“……中的至少一个”和“包括……中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或多个项目的任意组合中的任一者。
如本文中所使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的通常含义来使用，除非该内容另外明确地指出。在本公开的某些部分中术语“和/或”的使用并不意味着在其他部分中“或”的使用不能意味着“和/或”。
术语“和/或”意思是所列的元件中的一个或全部或所列的元件中的任何两个或更多的组合
如本文中关于测量的量所使用的，术语“约”是指如由做出测量并运用与测量的目标以及所使用的测量设备的精度相称的关心的等级的本领域技术人员将预期的测量的量的变化。本文中，“多达”一数字(例如，多达50个)包括该数字(例如，50)。
同样在本文中，通过端点对数值范围的记载包括归纳在该范围内的所有数字以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
本文中引用的所有参考文献和出版物通过整体引用到本公开中而被明确地并入本文中，除了它们可能直接与本公开相矛盾的范围之外。讨论了公开的说明性实施例，并已提及本公开范围内的可能变型。。在不脱离本公开的范围的情况下，本公开中的这些和其它变型和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且应当理解，本公开不限于本文中所阐述的说明性实施例。因此，本公开将仅由所附权利要求限制。

Claims (12)

1.一种馈通组件，所述馈通组件包括非导电衬底和馈通件，所述馈通件包括：
通孔，所述通孔从非导电衬底的外表面到内表面；
导电材料，所述导电材料被设置在所述通孔中；以及
外部接触件，所述外部接触件被设置在所述通孔之上并在所述非导电衬底的所述外表面上，其中，所述外部接触件被电耦合到设置在所述通孔中的所述导电材料，并且其中，所述外部接触件通过围绕所述通孔的激光接合件被气密地密封到所述非导电衬底的所述外表面。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述非导电衬底基本上透射具有预定幅度的透射光，使得透过所述基本上透明的衬底材料的能量是以下各项中的至少一个：经由通过所述不透明材料的吸收足以在所述界面处激活接合过程，以及在没有熔化、扭曲、或以其它方式改变远离接合区域的所述透明材料的块体性质的情况下能够由所述透明材料吸收。
3.如权利要求1-2中任一项所述的组件，其特征在于，所述馈通件进一步包括内部接触件，所述内部接触件被设置在所述通孔之上并在所述非导电衬底的所述内表面上，其中，所述内部接触件被电耦合到设置在所述通孔中的所述非导电材料，并且其中，所述内部接触件通过围绕所述通孔的激光接合件被附连到所述非导电衬底的所述内表面。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，将所述外部接触件气密地密封到所述非导电衬底的所述外表面的接合线包括在所述外部接触件和所述非导电衬底之间的界面层。
5.如权利要求1-4中任一项所述的组件，其特征在于，所述非导电衬底基本上透射具有1nm和30μm之间的波长的光。
6.如权利要求1-5中任一项所述的组件，其特征在于，所述非导电衬底包括玻璃、石英、二氧化硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石、和氮化镓、以及它们的合金或组合中的至少一种。
7.如权利要求1-6中任一项所述的组件，其特征在于，所述外部接触件包括铜、银、钛、铌、锆、钽、不锈钢、铂、铱、以及它们的合金或组合中的至少一种。
8.如权利要求1-7中任一项所述的组件，进一步包括焊接环，所述焊接环通过邻近所述衬底的周界的激光接合件而被气密地密封到所述非导电衬底的所述外表面，其中，所述焊接环围绕所述外部接触件。
9.如权利要求1-8中任一项所述的组件，进一步包括设置在所述非导电衬底的所述内表面上的电子设备，其中，所述电子设备被电耦合到所述馈通件的所述通孔中的所述导电材料，并且其中，所述电子设备通过接合件被附连到所述非导电衬底。
10.如权利要求1-9中任一项所述的组件，其特征在于，将所述外部接触件气密地密封到所述非导电衬底的所述外表面的所述激光接合件包括接合线，所述接合线在平行于所述非导电衬底的所述外表面的平面中形成闭合形状。
11.如权利要求1-10中任一项所述的组件，进一步包括导体，所述导体被设置在所述非导电衬底的所述外表面上并且被电耦合到所述外部接触件。
12.如权利要求1-11中任一项所述的组件，其特征在于，所述馈通件进一步包括滤波电容器，所述滤波电容器在所述非导电衬底的所述内表面上被电耦合到所述通孔，其中，所述滤波电容器包括插入在两个导电层之间的介电构件。
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