CN107666938A

CN107666938A - 气密壳体和用于植入装置的电子封装件

Info

Publication number: CN107666938A
Application number: CN201680030525.7A
Authority: CN
Inventors: 罗宾·雷诺; 艾瑞克·勒若利夫
Original assignee: Pixium Vision SA
Current assignee: Pixium; Pixium Vision SA
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2018-02-06
Also published as: AU2016279556A1; US20180169420A1; CA2983946A1; EP3310434A1; WO2016202463A1; JP2018517499A

Abstract

本发明涉及一种适于被植入动物或人类患者体内的气密封装件(40)。壳体(40)包括基部(50)、适于覆盖基部(50)的覆盖部(60)和在所述基部(50)和所述覆盖部(60)之间的界面处提供的连接单元(70)。所述基部(50)包括第一气密材料，所述覆盖部包括第二气密材料，并且所述连接单元(70)包括第三气密材料，该第三气密材料适于从所述气密壳体(40)的外部气密地密封所述气密壳体(40)的内部。本发明还涉及一种具有这种壳体的可植入电子封装件，一种植入物，尤其视网膜植入物，和一种提供用于植入物的气密壳体的方法。

Description

气密壳体和用于植入装置的电子封装件

本发明涉及一种用于植入物、尤其是视网膜植入物的气密壳体和电子封装件以及假体系统，尤其是至少部分位于患者的眼睛内部的视觉假体系统。本发明还涉及一种用于生产这种用于植入物、尤其是视网膜植入物的壳体和电子封装件的方法。

视网膜的感光细胞的退化，使视网膜存在各种不同的疾病。退行性疾病的示例是色素性视网膜炎、黄斑退化或尤塞尔(Usher)综合征。由于这些退行性疾病，人们慢慢地失去他们的视力且最终遭受完全失明。通过利用虽然视网膜组织的部分已经退化，但视网膜的大部分仍然可以保持完整且仍然可以通过光依赖性电刺激来直接刺激这一事实，包括视网膜植入物的视觉假体系统是用于为失明和视觉受损的用户至少部分重建适度的视觉感知和方向感的有用工具。

一般来说，视网膜植入物的运行所需的电能以及可能的数据信号通过高频电磁场被供应给植入物。在视网膜植入物的情况下，所述电磁场可以例如通过集成在眼镜框内的发射线圈、即通过体外装置产生。视网膜植入物包括适于接收高频电磁场的接收线圈，其中，所接收的高频信号为视网膜植入物的运行供应所需的能量。

所植入的视网膜假体系统、通常可以是位于眼睛眼眶的眼外植入物、适于接收信号，且作为响应，因此可以被供能且能够产生电脉冲或电脉冲序列，以便刺激假体系统的其他植入装置(例如眼内植入物)上的电极。眼内植入物接收基于由眼外植入物接收的场景内容的刺激脉冲。为了能够用于刺激，眼内植入物被提供为接近或接触应被刺激的活组织或细胞，例如尤其眼睛内的神经组织或神经细胞。

根据已知的系统(例如从EP 2259843B1已知的系统)，体外植入装置与体内眼外的植入物连接。另外，体内眼外的植入物与眼内的植入物连接。通常眼内的植入物提供在视网膜前或视网膜下，而眼外的植入物通常附着在眼睛的巩膜上。为了通过眼内植入物对视网膜提供刺激脉冲，眼外植入物至少包括电源或电子装置，其能够将从体外假体装置接收到的信息进行转化，能够产生刺激脉冲或刺激脉冲波形并且向眼内植入物发射这些刺激脉冲或刺激脉冲波形。

因此，眼外的植入物的电子装置需要受保护以免受环境条件的影响，使得即使长期植入也不影响或至少不严重地影响植入物的功能。根据这个方面，期望防止环境液体进入植入物，因为如果不这样的话，电子装置(例如由于腐蚀)可能被损害或破坏。

到目前为止，使用玻璃焊料，例如铅玻璃焊料，可以提供壳体元件之间的连接。这些铅玻璃焊料可以在适当的温度下施加和固化。那可以允许在铅玻璃焊料的固化期间，在不破坏这些电子器件的情况下将温敏电子器件布置在壳体内，以便气密地密封壳体。然而，含铅玻璃焊料通常不是理想的生物相容性材料，且不提供尤其允许长期植入身体内的密封密封件。因此，湿气可能进入并导致气密的密封件和金属部件的腐蚀和破坏。另外，可以发生由于焊料部件引起的身体的污染。因此，期望提高这种壳体的生物相容性和可靠性。

在视网膜假体系统的情况下的示例也同样适用于其他植入物，例如刺激其他组织(诸如肌肉、例如心脏、神经组织，诸如耳朵，尤其内耳、神经或神经纤维等)的植入物。本发明也可以用于任何这种植入物的应用。

在现有系统中，通常提供至少一个接收或发射线圈，其位于远离电子封装件的位置。一方面，那是必须的，以便确保可靠的数据发射和信号接收。从现有技术已知，将线圈靠近这些壳体放置，可能引起电场干扰，且影响接近结构的电容和场分布。

另一方面，远离电子封装件的线圈，如果作为电子封装件布置在同样的壳体内，可能需要非常宽敞的壳体。可替代地，这些线圈可能需要单独的气密壳体或涂层，它们要么需要更宽敞的壳体，要么不能充分的保护线圈免受环境条件的影响。

因此，本发明的目的是提供一种改进的可植入装置，其克服现有技术已知的问题中的至少一个。特别地，电子封装件期望具有增加的密封性。

另外，期望提供一种可植入装置，其需要较小的空间且允许可靠的信号发射。

本发明的另一目的是提供一种方法，其允许电子封装件的可靠的气密密封。

根据本发明，利用根据独立权利要求1的气密壳体、根据权利要求6的电子封装件和根据权利要求11的假体系统解决了所述问题。另外，通过根据权利要求16的方法解决了所述问题。有利的改进方案如从属权利要求所述。

根据本发明的第一方面，提供一种适于被植入动物或人类患者体内的气密壳体。所述壳体包括基部和覆盖部。所述覆盖部适于覆盖所述基部。另外，所述壳体包括连接单元。所述连接单元提供在所述基部和所述覆盖部之间的界面处。所述基部包括第一气密材料，且所述覆盖部包括第二气密材料，以便气密地密封所述壳体。另外，所述壳体的连接单元包括第三气密材料，该第三气密材料适于提供气密的密封，从而从所述气密壳体的外部气密地密封所述气密壳体的内部。特别地，所述连接单元可以提供在所述基部和所述覆盖部之间的界面处，例如，面向所述覆盖部的基部边缘，或，反之亦然。

需要注意的是，根据常识，术语“气密地”可以理解为完全气密或不透气的密封。但是，本领域技术技术人员将认识到，理想的密封(即无限制的、与应用无关的密封)是不可能实现的，尤其，在微观结构的环境下，例如微机电系统(MEMS)。因此，根据本发明，术语“气密地”还可以用于提供充分的气密密封的密封件，其使气体、水分或特定分子保持在壳体外，对于预定时间和对于特定应用，该壳体被定义为“气密地密封”。关于该方面，参照文献“Glass Frit as a hermetic Joining Layer in Laser Based Joining of MiniatureDevices”，吴强，电气和电子工程学院，2010年。

存在各种方法以表征气密地密封的质量。一种气密标准，所有根据本发明的气密壳体，必须通过氦气泄漏测试和/或接下来的总泄漏测试。例如，测试条件可以由标准氦气精确泄漏测试(诸如MIL-STD-883H方法1014、Mil-Std750方法1071、Mil-Std 202方法112)，或者本领域技术人员已知的其他适当测试(例如总泄漏测试)来限定。精确泄漏测试和总泄漏测试被广泛使用在微电子产业。例如，测试标准可以要求，在泄漏测试中，泄漏比率小于10^-6atm-cm³/sec(空气)，优选小于10-⁷atm-cm³/sec(空气)，最优选的，尤其用于容积等于或小于0.05cm³，小于5*10^-8atm-cm³/sec(空气)，或更低、尤其低于10^-9atm-cm³/sec(空气)的装置。

根据该方面，在本申请的上下文中，“气密材料”是通过那些适用于如上所述的期望应用的气密性测试的材料，即气密材料能够提供气密屏障。具体地，在本发明的范围内，气密性应该指允许植入物、电子封装件和/或容纳电子器件的气密壳体的长期植入的气密性。关于该方面，密封性也可以理想地被定义为具有气密性能的气密屏障，以提供在受气密屏障(例如通过气密壳体或涂层)保护的整个产品寿命期间的气密密封。

进一步需要注意的是，上面所定义的高气密标准具体用于根据本发明的气密壳体。然而，除了该壳体之外，可以围绕该根据本发明的气密壳体提供另外的气密壳体或层。在那种情况下，同样的气密标准可以应用于附加的气密覆盖物或壳体。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，该附加的气密覆盖物也可以满足低标准。例如，在需要将一些部件(例如发射和/或接收线圈、光电二极管或其他部件)放置在气密壳体外面的实施例中，这可能是重要的。应该注意到，尽管如此，发射和/或接收线圈还能够被放置在壳体内侧。与此相反，在气密壳体中，可以容纳高敏感电子器件，例如电子芯片和连接垫。气密壳体外侧的这些部件可能更能抵抗环境的影响，且因此可以允许更低的气密标准。

通过在基部和覆盖部之间提供连接单元，在利用覆盖部覆盖基部之前，尤其如果需要将任何部件(例如电子器件)放置在气密壳体内，可以可靠地建立气密地密封。

在本发明的实施例中，覆盖部包括对于至少预定波长或波长范围透明的材料。在这方面，透明意味着对光透明或光学透明。光可以在可见光区内(例如300到900nm波长)。那可以利用通过覆盖部的光来操控连接单元，且因此促进壳体的气密密封。覆盖部的材料优选是无金属材料，尤其无金属玻璃。在产生、探测或接收来自壳体外部的电场的电子器件应该被放置在壳体内的情况下，省略使用金属覆盖物可以增加壳体的可靠性。对于接收来自体外假体装置的信号的部件或向根据本发明一些实施例的另外的植入部件的部件发射信号而言尤为如此。

因此，壳体的基部可以包括陶瓷材料，优选无金属陶瓷材料。陶瓷材料的使用可能是特别有利的，因为陶瓷(例如矾土、氧化锆或碳化硅)已经可以显示出固有的气密特征，并因此促进气密壳体的生产。

在本发明的一些实施例中，壳体的基部包括多个层。具体地，这些层可以是低温共烧陶瓷(LTCC)的层。例如，这些层可以参照商业名称“杜邦蓝膜”或“杜邦绿膜”。特别地，LTCC层的至少一些可以已经提供电触点和/或通过其中提供的触点。那可以允许从外部接触壳体内提供的任意电子器件。

在特定实施例中，壳体的基部包括十个LTCC层。在这些实施例中，LTCC层中的四个可以包括电线和触点。这四个层随后被提供，并形成基部的底部。剩余的六个LTCC层可以被提供为环，例如为圆环，且随后当堆放在彼此上时，它们在一起形成基部的边缘或圆周壁。壁层中每个的环的宽度被选择为使得一旦单个的层组合，就可以提供气密的密封。

在另外的特定实施例中，壳体的基部包括十二个LTCC层。在这些实施例中，LTCC层中的五个可以包括电线和触点。这五个层随后被提供，并形成基部的底部。剩余的七个LTCC层可以被提供为环，例如为圆环，且随后当堆放在彼此上时，它们在一起形成基部的边缘或圆周壁。壁层中每个的环的宽度被选择为使得一旦单个的层组合，就可以提供气密的密封。

连接单元可以是焊膏，优选无金属焊膏。具体地，在包括多个LTCC层(它们堆放在彼此上以形成壳体的基部)的实施例中，可以在最上面的LTCC层上提供焊膏，即面对覆盖部的基部表面上。焊膏还可以被预先沉积和预先固化在第一LTCC层上。

通过膏(即焊膏)的方式提供连接单元可以允许在气密密封过程期间方便地处理壳体和限定的焊料的施加。具体地，使用焊膏可以允许将焊料印在基部和/或覆盖部上，这可以促进壳体的生产。

应该注意的是，术语“无金属”应该涉及不具有金属所通常具有的电性能(例如导电性、传导性等)的材料。然而值得注意的，可以使用包括金属离子(例如矾土，即氧化铝)的材料(例如陶瓷)。然而，这些材料不具有可比于金属元素的特征的那些特征，且不与电场相互作用，或至少不显著地影响电场。因此，在本发明的范围内，无金属材料应该被理解为不与电场相互作用或与电场的相互作用可忽略不计的材料，这是因为它们的固有电性能不同于金属元素。

具体地，使用玻璃焊料(例如玻璃焊料Ferro FX 11-036或Ferro DL 11-205)可能有利于避免腐蚀进而避免连接单元的密封性的降低。优选地，该玻璃焊料是无铅的，例如Ferro DL 11-205。那可以增加焊膏、然后是其所提供的密封，以及最终的整个壳体包括容纳于其中的任何电子器件的使用寿命。另外，有利地，所使用的玻璃焊料是具有生物相容性的。这可以允许壳体的植入。焊料还可以是非结晶焊料，尤其是焊膏。

但是，生物相容性无铅焊膏可以具有几百度(例如250到400℃，尤其290到360℃)的固化温度。这种焊料固化温度超出了可接受的限度，从而为在壳体内的电子器件(例如芯片、被粘合的焊料或粘合于连接垫的线)之间提供的粘合提供了稳定性。由于融合温度超过大约100℃，这些连接可能已经开始恶化。因为在气密地密封壳体后，进入壳体的内部是不可能的，因此当将装置加热到高于100℃或甚至200℃的温度时，使得壳体连同其中的电子器件可能变得无用。因此，希望提供一种固化玻璃焊料的替代方法，而不会使壳体的剩余部件过热。

根据本发明的另外的实施例，焊膏是用于预定波长或波长范围的光吸收剂。特别地，所述焊膏是至少用于一个波长或波长范围的一部分的光吸收剂，所述气密壳体的所述覆盖部对于该一个波长或波长范围的一部分是透明的。具体，术语“光吸收剂”也涉及激光。通过施加预定波长的光，激光束吸收焊膏或通常的光或能量吸收焊膏可以被容易的加热且最终固化。有利地，通过激光以使得激光被聚集在应该被加热或固化的点或区域的方式提供光。将光吸收调整至壳体的覆盖部透射光的波长或波长范围，当覆盖部位于覆盖壳体的基部的焊膏的顶上时，可以进行连接单元(即焊膏)的固化。优选的波长范围可以是红外，尤其是近红外的光。例如，激光可以是波长为808nm的连续波二极管激光或ILT激光。在不脱离本发明范围的情况下，也可以应用另外的激光。

具体地，可以控制激光，使得均匀加热焊料，例如，通过在基部上提供光和具有特定形状的焊料，或者，通过在焊膏上以基本上均匀加热焊料的速度扫描激光。具体地，这种激光控制可以允许均匀的将焊料粘合至基部和覆盖部。这可以进一步减小特别是覆盖部中的、由焊料(即连接单元)内的不均匀的热分布引起的任何热应力。

在壳体的最终组装前，可以在LTCC层上施加焊料。具体地，焊料可以是需要双重固化的焊膏。因此，可以使用LTCC，其上提供有预固化的焊膏层。这可以有助于调节焊料的厚度。有利地，在焊料初期固化后，可以提供具有通常为大约15到30μm和70μm，优选大约30μm到大约80μm，更优选的大约47μm到大约73μm的厚度的焊料。在固化期间，焊料层的厚度可以减小，例如，由于外部压力和热量引起的焊膏中的水分丢失和焊料的扩散。因此，焊膏层通常具备一定的厚度，使得在预加热步骤之后，LTCC层上的焊料的厚度为大约70μm，优选大约60μm。

根据本发明的第二方面，提供一种用于植入装置的电子封装件。电子封装件包括至少一个接收单元、适于产生激励信号的电路和第一气密壳体。具体地，气密壳体可以是根据本发明第一方面的气密壳体。第一气密壳体包括适于容纳电路和/或至少一个接收单元的气密壳体的基部。另外，所述气密壳体包括适于覆盖基部的覆盖部。例如，覆盖部可以是盖子或熔块，尤其玻璃盖子或玻璃熔块。此外，在所述基部和所述覆盖部之间提供了连接单元。所述连接单元适于连接所述基部和所述覆盖部，且适于从所述气密壳体的外部气密地密封所述气密壳体的内部。

植入物可以是用于电刺激活组织或细胞的植入物。具体地，植入物可以是视网膜植入物，其至少包括第一眼外植入装置和第二眼内植入装置。植入物可以是假体系统的部分，该假体系统除第一和第二可植入装置外，还可以包括体外假体装置。而应该注意的是，虽然第一植入物优选是眼外植入物，该第一植入物可以被提供在患者的眼睛内，例如眼睛的光路外。

用于具有这种气密壳体的植入物的电子封装件，可以包括增加的气密性(意味着气密的紧密度)。因此，电子器件可以被更好的保护免受环境的影响。那可以允许增加电子封装件的寿命。提供气密的密封也可以减少密封件本身的退化，可以增加其寿命以及整个封装件的寿命。

在本发明的改进方案中，所述电子封装件包括至少部分围绕所述第一气密壳体布置的第二气密壳体或者覆盖物。通过提供第二气密壳体，还可以增强第一气密壳体内的任何部件免受环境影响的保护。另外，不需要按照那些需要被提供在第一气密壳体内的部件同样的气密保护等级的部件，可以被放置在第一气密壳体的外部。那样，第一气密壳体所需的尺寸可以被减小。用于该第二壳体的气密性标准也需要通过气密性测试。用于布置在气密壳体之外的部件(例如具有刺激电极和/或光电二极管的眼内植入物)的气密涂层或者覆盖物的气密性测试，可以需要比第一内气密壳体所需的气密测试标准更低、相等或更高的标准。通常，这种涂层提供了较低的气密性，并具有不同范围的测试和标准。

根据一些实施例，在所述第一气密壳体的外部和在所述第二气密壳体的内部，提供至少一个发射和/或接收单元。如前面指出的，不同的部件可以需要不同等级的保护，即通过气密壳体或覆盖物的保护。事实上，提供不同的电子器件(例如彼此接近的不同的发射和/或接收单元)可以导致干扰和信号发射受损。本地分离发射和接收单元可以有助于改善信号发射，并因此可以增强电子器件的可靠性。由于这些原因，可能期望将这些单元中的一个或多个布置在该第一气密壳体的外部，以获得第二气密壳体或覆盖物的保护。需要注意的是，发送和/或发射单元尤其可以被提供为线圈。

在一些实施例中，所述第二气密壳体包括生物相容性材料，尤其硅酮。这种材料选择可以允许电子封装件长期植入身体内，而不会引起身体的免疫反应。另外或可替代地，可以将其他或可替代的材料用于第二气密壳体。

根据本发明的一些实施例，基部包括底部，其中，该底部包括层的堆叠。优选地，这些层中的至少一个包括集成电路。通过用于电子封装件的气密壳体底部的层结构，可以建立与壳体外侧的电连接。同时，所述层的堆叠可以提供对壳体的气密密封。那样，至少最敏感的电子器件可以被安全的保护在电子封装件的壳体内，同时能够与外部部件电连接。

根据本发明的第三方面，提供一种假体系统，尤其一种用于视网膜假体的假体系统。所述假体系统包括根据本发明第二方面的电子封装件以作为第一可植入装置。第一可植入装置适于被植入患者的身体内。假体系统还包括第二可植入装置，所述第二可植入装置适于被植入器官、优选患者的眼睛，且与电子封装件连接。因此，假体系统包括至少两个部件，包括电子封装件的第一部件和适于直接植入器官内的第二部件。本领域技术人员理解，假体系统的第一部件(当被植入时)可以位于身体内但在器官外，这在功能上应该是支持的。在视觉假体系统的示例中，因此，第一部件可以是眼外的植入装置。

所述第二可植入装置可以包括能够刺激活组织或细胞的至少一个刺激电极。那可以允许直接地刺激特定组织器官或甚至指定组织的单个细胞。另外，第一可植入装置或优选第二可植入装置可以包括光电二极管，该光电二极管适于接收和探测从眼睛外向光电二极管发射的光。那样，可以将信息提交给植入物。

显而易见的，通过提供第一植入物部件和第二植入物部件，由于所有必需的(例如用于刺激组织的)电子器件可以被布置在第一可植入装置内，在尺寸上，可以显著地减小该第二植入物部件。因此，将位于组织内部或紧邻组织的第二可植入装置可以被较少侵入的植入。另外，通过提供分离的第一可植入装置，空间消耗性电子器件(例如电源、信号产生器等)可以被布置在、例如组织外或组织内的偏远位置，在该位置处，减少了对于患者以及对器官或器官内组织的功能或剩余功能的负面影响。

在本发明的实施例中，所述第二可植入装置包括连接到所述电子封装件的发射单元的接收单元。因此，电子封装件的发射单元(即第一可植入装置)与第二可植入装置的接收单元的连接，可以是有线连接或无线连接。具体地，在第一和第二可植入装置间无线连接的情况下，发射单元和接收单元可以分别是发射线圈和接收线圈，或者它们可以都是发送和接收线圈。需要注意的是，第一和第二可植入装置二者都可以具有发送和接收单元，使得可以在第一和第二可植入装置间建立双向通信。那样，第二可植入装置也可以用作传感器。

根据本发明的又一实施例中，所述假体系统包括体外部件，该体外部件包括至少第一发射单元和信号产生单元。信号产生单元适于产生信号，且将该信号施加给体外部件的至少第一发射单元。至少一个第一发射单元适于向电子封装件发射由信号产生单元产生的信号。

在本发明的上下文中，术语“体外”应被理解为限定根据本发明的部件，例如当被用作假体装置的部分时旨在被放置在患者或动物的身体内的部件。因此，根据本发明，假体系统(即体外部件)的三种类型装置可以是有区别的，优选在特定器官的外部的第一可植入装置(即植入体内的部件)，和被植入组织(例如眼睛)内的第二可植入装置(即植入物)。具体地，在优选的视网膜植入物的情况下，体外装置可以是集成在眼镜框中的装置或可以是附着到身体的外表皮层的装置。第一可植入装置(例如电子封装件)可以适于位于眼眶内，但在眼睛外(即眼睛的玻璃体的外侧)。例如，第一可植入装置可以适于被附着于眼睛的巩膜。第二可植入装置可以是眼内设备，其位于眼睛内部(例如在眼睛的玻璃体内部)，优选在眼睛的视网膜之上、之中或之下。

因此，根据本发明的视网膜假体系统可以包括三个部件：体外部件、眼外植入装置和眼内植入装置。可以通过无线连接、有线连接或者其组合来连接所有这些部件。在特定的实施例中和根据特定应用，在不脱离本发明的范围的情况下，假体系统还可以包括仅这些上述部件中的两个，而这些部件中的至少一个包括上述电子封装件。

根据一些实施例，第一可植入装置(即眼外植入装置)至少包括适于接收高频信号和/或包括两个或多个高频信号的叠加信号的接收线圈。

可植入装置中的至少一个的接收线圈还可以适于通过从外部(即体外的)假体装置发射的信号接收电能。同样地，假如使用两个可植入装置，可植入装置之一(例如第二可植入装置，如眼内植入物)可以包括适于接收电能和/或来自从第一可植入装置(例如眼外植入物)发射的数据信号的接收单元。

具体地，电子封装件的电路可以包括由内部电源或直接通过接收单元接收的电能供能的刺激芯片。

根据本发明的第四方面，涉及一种用于提供可植入电子封装件的方法。该方法包括提供适于容纳电路和/或至少一个接收单元的气密壳体的基部的步骤。具体地，基部可以是气密壳体的基部。接收单元可以包括至少一个发射和/或接收线圈。在基部(即在气密壳体内)的底部上提供电路和/或至少一个接收单元。另外，在基部的表面上提供连接单元。显而易见的，在基部内提供电路和/或至少一个接收单元前，在基部上已经可以提供连接单元。具体地，在基部的制造期间，已经可以在基部上提供连接单元。

在组装步骤中，在连接单元上提供了覆盖部。覆盖部通过连接单元与基部连接，那样气密地密封覆盖部与基部间的间隙。所述连接是通过对连接装置的光感应加热来建立。

在本发明的实施例中，基部的底部可以包括集成电路、用于互连的导线迹线和/或电连接。具体地，壳体的基部的底部或壳体的整个基部可以包括多个层，这些层至少在底部上可以具有直通连接以提高从气密壳体内部到外部的电连接。在这一实施例中，所建议的方法的另一步骤是将布置于壳体内的电路和/或至少一个接收单元与基部的底部连接。

电路可以是包括电子芯片、倒装芯片或另外的互连的电子器件的任何电路或微电路。具体地，电路可以是用于向刺激电极(例如电极阵列)提供刺激脉冲或数据的刺激芯片。

根据本发明的一些实施例，连接单元是焊膏。在这种实施例中，将覆盖部和基部连接的步骤可以包括激光焊接焊膏。激光控制的焊接可以提供各种优点。其中之一，激光可以被聚集在非常小的区域和结构上，具有允许局部加热的高光强。另外，激光的控制比其他的光源可能是更加准确的，尤其在强度控制、响应时间、或位移控制方面。那样，只有壳体的预定区域可以被加热，即包括焊膏的区域。大多偏远区域(例如壳体的内部)不被加热或至少不被直接加热。那可以增加壳体内部的电子器件的寿命周期，该壳体可能在共同加热过程中被破坏。因此，与需要对整个壳体加热的方法相比，根据本发明的方法可以允许壳体内部的电子器件的预定位、接触和接线。那可以促进生产过程。

焊膏可以被预先固化在气密壳体的基部上。这可以促进气密壳体的终端组装。另外，可以施加需要多重固化的焊膏，使得固化过程在完全组装壳体中可以被减小到最少，从而减小了在焊膏层的加热或提供过程中损坏电子器件的风险。

可以控制光(尤其激光)以仅加热覆盖有连接单元的覆盖部和基部之间的界面区域。优选地，在覆盖部和基部之间的界面的预定目标点或目标区域，至少围绕所期望的目标强度，线性的增加和减小光强。

有利地，使用焊料，其允许通过已知的方法例如从印刷电路等将焊料印至基部和/或覆盖部。

参照附图可以在下面的描述中发现本发明的进一步的细节、优选实施例和优点，附图中：

图1给出视觉假体系统的概略图；

图2示出包括视网膜植入物的眼球的横截面；

图3示出根据本申请的实施例的气密壳体的侧视图(a)和根据侧视图(a)的局部放大图；

图4示出根据本申请的实施例的气密壳体的、包括分解图中的多层结构的基部；

图5示出根据本申请的实施例的气密壳体的俯视图。

图1示出用于为盲人和视力受损的用户至少部分重建适度的视觉感知和方向感的视觉假体系统的示例。视网膜的感光细胞的退化，使视网膜存在各种不同的疾病。退行性疾病的示例是色素性视网膜炎、黄斑退化或尤塞尔(Usher)综合征。由于这些退行性疾病，人们慢慢的失去其视力且最终遭受完全失明。

图1中示出的视觉假体系统包括视网膜植入物1，视网膜植入物例如包括位于眼球2内部的眼内部分和位于眼球2外表面的眼外部分。视网膜植入物1的眼内部分包括与患者的视网膜直接接触的微触点的阵列，其中微触点适于电接触视网膜组织。

视觉假体系统还包括例如可以被实现为眼镜框的视觉接口3。视觉接口3适于为视网膜植入物1供能，且用于执行与视网膜植入物1的无线数据通信。从视觉接口3传递至视网膜植入物1的能量受到第一发射线圈4和第二发射线圈5的影响，它们都集成在眼镜框21、例如眼镜腿臂9内。如图1的实施例所示出的视觉假体系统包括经由连接线7连接至视觉接口3的便携式计算机6。便携式计算机6包括为第一发射线圈4产生第一高频信号且为第二发射线圈5产生第二高频信号的信号产生单元8。优选地，两个高频信号具有相同的频率，且第一和第二高频信号的频率为100kHz到100MHz。更优的，第二高频信号相对于第一高频信号相移。在可替代的实施例中，可以仅提供一个发射线圈，因此仅有一个高频信号。

通过连接线7，第一高频信号被供给第一发射线圈4，且第二高频信号被供给第二发射线圈5。第一发射线圈4发射第一高频信号，且第二发射线圈5发射第二高频信号。第一发射线圈4和第二发射线圈5辐射频率在无线电频率范围内的电磁场。

视网膜植入物1包括接收线圈，其用于接收由第一发射线圈4和/或第二发射线圈5产生的电磁场。由所述接收线圈接收的电磁信号为视网膜植入物1的运行提供电能。

视觉接口3还可以包括用于获取患者视野的视频图像的摄影机10。向便携式计算机6发射由摄影机10获取的视频信号，在那里，视频信号被转换为与视网膜植入物1上的微触点阵列相对应的刺激数据。由便携式计算机6确定的刺激数据被转发给视觉接口3并被发射给视网膜植入物1。可替代的，可以提供能够将接收的视频信号转换为刺激脉冲的集成电路。因此，便携式计算机还可以由集成在可植入身体内或在身体外的假体装置中的至少一个中的计算机或计算机芯片取代。另外，视频信号可以被发射至包括如手机或独立单元的远程计算机或计算装置。具体地，发射可以是无线的，以便省略任何影响佩戴舒适性的连接线。

对于向视网膜植入物1发射刺激数据，存在不同的替代方案。根据一个实施例，刺激数据被调制到第一和/或第二高频信号中的至少一个上。在视网膜植入物处，所接收到的电磁信号被解调。在该实施例中，第一和/或第二高频信号用于与视网膜植入物1进行数据通信和向视网膜植入物1传递能量。

根据另一实施例，通过经调制的光束(优选通过经调制的红外光)向视网膜植入物1发射刺激数据。在该实施例中，第一和/或第二高频信号单独用于向视网膜植入物1传递能量。

在视网膜植入物1，解码刺激数据。根据刺激数据，将刺激脉冲施加到视网膜植入物1的微触点。视网膜组织的刺激引起视觉印象。

图2示出包括视网膜植入物的患者眼睛的横截面。外部光穿过角膜11和眼镜晶状体12，且撞击视网膜13。视网膜13覆盖眼球内部的大部分。眼球外表面由巩膜14形成。脉络膜15位于视网膜13和巩膜14之间。虹膜16决定可以进入眼睛内部的光的数量。眼镜晶状体12由睫状肌17固定。

根据图2中所示的实施例的视网膜植入物包括眼内部分18和眼外部分19。眼内部分18位于眼睛的内部，而眼外部分19被固定于巩膜14的外表面。在图2中所示的实施例中，眼内部分18和眼外部分19通过连接线20电连接，该连接线在睫状肌17右后方的位置穿过巩膜14。可替代地，眼内部分18和眼外部分19可以无线连接。

患者佩戴具有眼镜片22的眼镜框21。第一发射线圈23围绕眼镜片中的一个布置。第二发射线圈24集成在眼镜框21的眼镜腿25中的一个内。那样，发射线圈相对另一个成角度的布置。第一发射线圈23适于发射第一高频信号，且第二发射线圈24适于发射第二高频信号。由第一发射线圈23产生的电磁场与由第二发射线圈24产生的电磁场叠加。视网膜植入物的眼外部分19包括接收单元，此处为接收线圈26。接收线圈26适于接收叠加的电磁信号和将电能供给视网膜植入物的部件。从第一发射线圈23和/或第二发射线圈24发射至接收线圈26的能量能够通过调节第一和第二高频信号的相对相位以及各自的振幅来优化。因此，在本发明的一些实施例中，叠加的电磁场能够根据接收线圈26的取向进行调节。

此外，必须从视觉接口向视网膜植入物发射携带视觉信息的刺激数据。在图2中所描述的实施例中，经调制的红外光束27用于向视网膜植入物发射刺激数据。例如，红外光束27可以由位于眼镜片22附近的红外发射器LED产生。经调制的红外光束27穿过眼睛晶状体12并撞击位于视网膜植入物的眼内部分18上的光接收元件28(例如光电二极管)。通过连接线20将由光接收元件28接收的刺激数据转发至位于视网膜植入物的眼外部分19上的视网膜刺激芯片29，即视网膜植入物的气密壳体40。优选地，视网膜刺激芯片29被实现为数字信号处理芯片。视网膜刺激芯片29用于将刺激数据转换为与直接位于视网膜13上的微触点的阵列30相对应的刺激脉冲。通过连接线20，刺激脉冲被供给微触点的阵列30。微触点适于刺激视网膜13的神经中枢，且该刺激引起视觉印象。

根据替代实施例，可以将刺激数据调制到第一和第二高频信号中的至少一个上，而不是通过经调制的红外光束27向视网膜植入物发射刺激数据。根据该实施例，第一和第二高频信号适于向视网膜植入物传递能量和发射刺激数据。

如图2中所示的眼外布置的接收线圈26和刺激芯片29被提供在密封壳体40内，以便减小对电子元件的任何退化性影响。根据上面给出的术语“密封”的定义，气密壳体40满足至少如上所述的密封性标准，例如MIL-STD-883H方法1014-标准。

还要注意的是，根据替代实施例，在气密壳体40内可以提供另外的发射和/或接收单元、尤其至少一个线圈。另外，在没有脱离本发明的范围的情况下，在气密壳体40内可以提供另外的或可替代的电子器件，以提供用于植入物的气密壳体。

图3在其子图(a)中示出了根据本发明的实施例的气密壳体40的侧视图。壳体40包括基部50、覆盖部60(例如盖子或熔块)和连接单元70。连接单元70被提供在基部50和覆盖部60之间，且其适于气密地密封基部50和覆盖部60之间的间隙。

图3的子图(b)示出如图3(a)中椭圆所指示的壳体40的边缘部分的放大图。根据图3的实施例中的壳体40的基部50包括层结构。其中的层结构包括至少外底层56。如将针对图4和图5讨论的，外底层56是最外层，因此其能够接触到气密壳体的外侧。外底层的顶上，提供多个中间层53。提供了内底层54作为限定壳体40的腔底部的最内层。

在图3的实施例中，在内底层54的顶上提供包括顶壁层52的多个壁层。如图4所示，壁层是环状成形的，当彼此叠放时在内底层上形成筒形腔。待受气密壳体保护的电子器件可以放置在该腔内。

在顶壁层52的顶上，连接单元70被提供作为附加层。在顶壁层52顶上布置覆盖部，因此，将连接单元夹在覆盖部60和基部50之间。

如上所述，覆盖部可以包括玻璃。尤其，覆盖部可以包括透光(例如近红外范围的红外光)的玻璃。因此，覆盖部可以透射超过90％的近红外波长(例如800到940nm)的入射光。另外，为了限制壳体的尺寸，其可以充当可植入装置的部分，覆盖物的厚度优选小于1mm，优选小于500μm，更优选为400μm或更小。

另一方面，在密封性测试期间，为了提供充足的阻力，当覆盖部遭受机械应力时、例如由于应用真空，覆盖部需要足够坚固以承受该应力。因此，覆盖部的厚度可以大于200μm，优选大于300μm。最优的，覆盖部具有300-350μm或370-430μm的厚度。可以选择薄玻璃、例如包括硼硅玻璃，作为一种该覆盖物的可替代方案。在没有脱离本发明的范围的情况下，可替代的覆盖部可以包括可替代的材料，例如碱石灰玻璃，石英或维克玻璃等。

在一些实施例中，例如如图3中所示，在基部50顶上的覆盖部60可以包括围绕覆盖部60周边的斜边边缘。倾斜角度优选为大约60-80°，优选70-90°，特别的，倾斜角度是70°，且更特别地，倾斜角度是80°。这种倾斜边缘可以减小由于尖锐的边缘而损坏组织或装置的危险。

图4示出气密壳体40的基部50的分解图。底层56、53、54提供气密壳体40的底部密封件。每层可以包括陶瓷材料，例如低温共烧陶瓷(LTCC)。底层56、53、54包括金属镀层和通孔57。此外，内底层54包括电接头或连接垫55。待放置在壳体40内的电子器件可以通过接触接触垫55和通过接触金属镀层和通孔来与壳体40的外侧连接。例如，金属镀层可以包括金。例如，内底层54上的接触垫55可以包括AgPd。具有顶壁层52的环状壁层被提供为没有金属镀层。

在顶壁层的顶上，连接单元70被提供作为环状层。连接单元的内径对应于环状顶壁层的内径。在具体实施例中，生产气密壳体40的基部50期间，连接单元70是被印在顶壁层52上的焊膏。

在图4的具体实施例中，基部包括总共十个LTCC层。包括最外底层56、中间层53和最内底层54的底下四层包括用于接触电子器件和提供与壳体40的外侧电连接的金属镀层和通孔。剩余六层包括被提供用于形成壳体40的壁或边的顶壁层52。然而需要注意的是，用于基部50的底部的层的数量以及用于基部50的壁部分的层的数量可以不同于上一示例。具体地，层的数量取决于以下因素，例如，各层的厚度和密封性、金属镀层和通孔、预期的密封性等。为了提供壳体40的底部(即根据图4的四个底层)的气密性密封，总厚度500μm对于气密地密封壳体可能是足够的。基于应该被应用的气密标准，厚度也可以低于和/或高于500μm。

为了提供足够尺寸的腔，壁层可以具有大约1200μm的总厚度(即筒形腔的高度)。此外，基于特定应用，壁层(即腔)的总高度也可以低于和/或高于1200μm。

连接单元70(此处为玻璃焊膏)被印在顶壁层52的顶上。焊膏可以是无铅焊料(例如SnBi焊料)，或尤其是以商标名“玻璃焊料Ferro DL 11-205”出售的焊膏。在不脱离本发明的范围的情况下，可以应用可替代的焊接材料。具体地，无铅焊膏(通常为非金属焊膏)可以是优选的。

在生产气密壳体的基部时，单独的层可以被层压和烧制，以便提供紧致且气密的结合物。为了气密地密封具有覆盖部60的基部50，连接单元70(即热固化焊膏)被提供在基部50和覆盖部60之间。在利用覆盖部60覆盖基部50之前，所期望的电子器件被放置并连接在气密壳体40内部。然后，覆盖部60被布置在基部50上，在二者之间夹有焊膏。然后，通过引导到基部50和覆盖部60之间的界面上的光(优选激光)来加热焊膏。由于激光施加的能量，焊料被固化，且在基部50和覆盖部60之间提供气密地密封。需要注意的是，激光具有在频率范围的波长，在该频率范围内，覆盖部是透光的且焊膏是吸收光的。

为了防止由于响应激光的施加而从基部50和覆盖部60之间的界面进行的热传导所造成的将壳体加热到不期望的温度，壳体(即基部的陶瓷底层)被放置在冷却板上。冷却板通常被设置为大约100℃的温度，以便防止将整个装置、尤其是电子装置可以连接到的基部底部加热至施加光所产生的温度。

另外，为了改善基部50和覆盖部60的密封，可以在覆盖部上施加重量，以便增加覆盖部60对基部50和被放置于其间的连接单元70的压力。那可以允许连接单元70(即根据本发明优选实施例的焊膏)的更好分布，且因此增加焊料与覆盖部和/或基部之间的接触面积。另外，由于连接单元70和覆盖部60和基部50之间的较好粘合，那可以允许增强的气密性密封。

图5示出了组装的气密壳体40的俯视图。该俯视图示出了环状顶壁层52。在顶壁层52的内径，提供了作为环结构的连接单元70(即焊膏)，其中，连接单元70的外径小于顶壁层52的外径。连接单元70的外径还可以小于覆盖部60的外径(图5中未示出)。由腔的底部上的壁层形成的腔受限于内底层54。提供了内底层54上的连接垫55，其允许与例如刺激芯片29或其他电子器件连接。

在一些实施例中，还可以在腔内和内底层54上提供发射和/或接收单元(例如线圈)。

附图标记列表

1 视网膜植入物

2 眼球

3 视觉接口

4 第一发射线圈

5 第二发射线圈

6 便携式计算机

7 连接线

8 信号产生单元

9 眼镜腿臂

10 摄影机

11 角膜

12 眼睛晶状体

13 视网膜

14 巩膜

15 脉络膜

16 虹膜

17 睫状肌

18 眼内部分

19 眼外部分

20 连接线

21 眼镜框

22 眼镜片

23 第一发射线圈

24 第二发射线圈

25 眼镜腿

26 接收线圈

27 红外光束

28 接收元件

29 刺激芯片

30 阵列

40 气密壳体

50 基部

52 顶壁层

53 中间层

54 内底层

55 接触/连接垫

56 外底层

57 金属镀层和通孔

60 覆盖部

70 连接单元

Claims

1.一种气密壳体(40)，其适于植入动物或人类患者体内，其中所述壳体(40)包括基部(50)、适于覆盖所述基部(50)的覆盖部(60)、以及在所述基部(50)和所述覆盖部(60)之间的界面处提供的连接单元(70)，其中所述基部(50)包括第一气密材料且所述覆盖部包括第二气密材料，其特征在于，所述连接单元(70)包括第三气密材料，所述第三气密材料适于从所述气密壳体(40)的外部气密地密封所述气密壳体(40)的内部。

2.根据权利要求1所述的气密壳体(40)，其特征在于，所述覆盖部(60)包括对至少预定波长或波长范围是透明的材料，且其中该材料优选是无金属材料，尤其是无金属玻璃。

3.根据权利要求1或2之一所述的气密壳体(40)，其特征在于，所述基部(50)包括陶瓷材料，优选无金属陶瓷材料，特别地，所述基部能够包括多个陶瓷层(52、53、54、56)，优选低温共烧陶瓷(LTCC)层。

4.根据前述权利要求之一所述的气密壳体(40)，其特征在于，所述连接单元(70)是焊膏，优选无金属焊膏。

5.根据权利要求4所述的气密壳体(40)，其特征在于，所述焊膏是用于预定波长或波长范围的光吸收剂，所述焊膏尤其是至少用于一个波长或波长范围的一部分的光吸收剂，所述气密壳体的覆盖部对该一个波长或波长范围的一部分是透明的。

6.一种用于植入装置的电子封装件，包括：

-至少一个接收单元(26)，

-适于产生激励信号的电路(29)，以及

-第一气密壳体(40)，优选根据权利要求1-5之一的气密壳体，

其特征在于，所述第一气密壳体(40)包括适于容纳所述电路(28)和/或所述至少一个接收单元(26)的基部(50)、适于覆盖所述基部(50)的覆盖部(60)、以及在所述基部(50)和所述覆盖部(60)之间提供的连接单元(70)，所述连接单元(70)适于连接所述基部(50)和所述覆盖部(60)以从所述气密壳体(40)的外部气密地密封所述气密壳体(40)的内部。

7.根据权利要求6所述的电子封装件，其特征在于，所述电子封装件包括至少部分地围绕所述第一气密壳体(40)布置的第二气密壳体。

8.根据权利要求6或7所述的电子封装件，其特征在于，在所述第一气密壳体(40)的外部和在所述第二气密壳体的内部提供至少一个发射和/或接收单元。

9.根据权利要求6到8之一所述的电子封装件，其特征在于，所述第二气密壳体包括生物相容性材料，尤其硅酮。

10.根据权利要求6到10之一所述的电子封装件，其特征在于，所述基部(50)包括具有层的堆叠(53、54、56)的底部，其中，优选地，这些层(53、54、56)中的至少一个包括集成电路。

11.一种假体系统，其包括作为第一可植入装置的根据权利要求6-10之一的电子封装件，所述第一可植入装置适于被植入患者体内，其特征在于，所述假体系统还包括第二可植入装置(30)，所述第二可植入装置(30)适于被植入器官、尤其患者眼睛，并且与电子封装件连接。

12.根据权利要求11所述的假体系统，其特征在于，所述第二可植入装置(30)包括能够刺激活组织或细胞的至少一个刺激电极。

13.根据权利要求11或12所述的假体系统，其特征在于，所述第二可植入装置(30)包括与所述电子封装件的发射线圈连接的接收线圈。

14.根据权利要求11到13之一所述的假体系统，其特征在于，所述假体系统包括体外部件(3、6)，该体外部件包括至少第一发射单元(4、5)和信号产生单元(8)，所述信号产生单元(8)适于产生信号并将所述信号施加到所述至少第一发射单元(4、5)，其中，所述至少一个第一发射单元(4、5)适于向所述电子封装件发射由所述信号产生单元(8)产生的信号。

15.一种用于提供适于植入动物或人类患者的体内的可植入电子封装件的方法，该方法包括以下步骤：

-提供适于容纳电路(29)和/或至少一个接收单元(26)的气密壳体(40)的基部(50)；

-在所述基部(50)的底部上提供电路(29)和/或至少一个接收单元(26)；

-在所述基部(50)的表面上提供连接单元(70)；

-在所述连接单元(70)上提供覆盖部(60)；

-将所述覆盖部(60)与所述基部(50)连接，并通过对所述连接单元(70)的光感应加热来气密地密封所述覆盖部(60)与所述基部(50)之间的间隙，使得从所述壳体(40)的外部气密地密封所述壳体(40)的内部。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述连接单元(70)是焊膏，优选玻璃焊膏，且将所述覆盖部(60)与所述基部(50)连接的步骤包括激光焊接所述焊膏。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述焊膏被预固化到所述气密壳体(40)的所述基部(50)上。

18.根据权利要求15到17之一所述的方法，其中，控制光，尤其激光，以加热覆盖有所述连接单元(70)的所述覆盖部(60)与所述基部(50)之间的界面区域，其中，在所述覆盖部(60)与所述基部(50)之间的界面处的预定目标点或目标区域，至少围绕期望的目标强度线性地增加或减小光强度。