DE102016107414A1

DE102016107414A1 - Implementation of an implantable medical electronic device and implantable medical electronic device

Info

Publication number: DE102016107414A1
Application number: DE102016107414.4A
Authority: DE
Inventors: Sonja Ludwig; Josef TESKE
Original assignee: Biotronik SE and Co KG
Current assignee: Biotronik SE and Co KG
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Durchführung eines implantierbaren medizinelektronischen Gerätes, welches ein Gehäuse und mindestens ein in dem Gehäuse untergebrachtes elektrisches oder elektronisches Bauelement aufweist, mit einem Durchführungsflansch und mindestens einem eine Öffnung des Durchführungsflansches durchstoßenden Anschlusselement zum externen Anschluss des oder mindestens eines Bauelementes sowie Isoliermitteln zur elektrischen Isolierung des Anschlusselementes gegenüber dem Durchführungsflansch und/oder mehrerer Anschlusselemente gegeneinander, wobei die Isoliermittel als keramik- oder glasartige, insbesondere ringförmige Isolierschicht auf der Innenwandung der Öffnung des Durchführungsflansches und/oder auf einem Abschnitt der Oberfläche des Anschlusselementes ausgebildet sind, der der Innenwandung der Öffnung gegenüber liegt.Implementation of an implantable medical electronic device, which has a housing and at least one housed in the housing electrical or electronic component, with a Durchführungsflansch and at least one opening of the Durchführflansches piercing connection element for external connection of the or at least one component and insulating means for electrical insulation of the connection element the Durchführungsflansch and / or a plurality of connecting elements against each other, wherein the insulating means are formed as a ceramic or glassy, in particular annular insulating layer on the inner wall of the opening of the feedthrough flange and / or on a portion of the surface of the connection element which is opposite to the inner wall of the opening.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchführung eines implantierbaren medizinelektronischen Gerätes, welches ein Gehäuse und mindestens ein in dem Gehäuse untergebrachtes elektrisches oder elektronisches Bauelement aufweist, mit mindestens einem Durchführungsflansch und mindestens einem eine Öffnung des/der Durchführungsflansche/s durchstoßenden Anschlusselementes zum externen Anschluss des oder mindestens eines Bauelementes sowie Isoliermitteln zur elektrischen Isolierung des Anschlusselementes gegenüber dem Durchführungsflansch und/oder mehrerer Anschlusselemente gegeneinander.The invention relates to an implementation of an implantable medical electronic device having a housing and at least one housed in the housing electrical or electronic component, with at least one Durchführungsflansch and at least one opening of the / Durchführungsflansche / s piercing connection element to the external terminal of or at least one Component and insulating means for electrical insulation of the connection element relative to the feedthrough flange and / or a plurality of connection elements against each other.

Geräte der o. a. Art sind insbesondere als Herzschrittmacher oder implantierbare Kardioverter (speziell Defibrillatoren) seit langem in massenhaftem Einsatz. Es kann sich hierbei aber auch um eine weniger komplexe Vorrichtung, wie etwa eine Elektroden- oder Sensorleitung oder auch ein Cochlea-Implantat, handeln.Devices of the above mentioned Species are in particular as pacemakers or implantable cardioverter (especially defibrillators) for a long time in mass use. However, this may also be a less complex device, such as an electrode or sensor line or a cochlear implant act.

Die meisten praktisch bedeutsamen implantierbaren elektromedizinischen Geräte sind dazu vorgesehen, über geeignet platzierte Elektroden elektrische Impulse an reizbares Körpergewebe abzugeben. Um diese Funktion auszuführen, sind im Gehäuse des Gerätes elektronische/elektrische Funktionseinheiten zur Erzeugung der Impulse und zur geeigneten Steuerung der Impulserzeugung untergebracht, und außen am Gerät sind unmittelbar Elektroden oder Anschlüsse für mindestens eine Elektrodenleitung vorgesehen, in deren distalem Endabschnitt die Elektroden zur Impulsübertragung an das Gewebe angebracht sind. Die elektronischen/elektrischen Funktionseinheiten im Geräteinneren sind in einer Weise mit den äußeren Elektroden oder Elektrodenleitungsanschlüssen zu verbinden, die unter den speziellen Bedingungen des implantierten Zustandes eine absolut und dauerhaft verlässliche Funktion gewährleistet.Most practically important implantable electromedical devices are designed to deliver electrical impulses to irritable body tissue via appropriately placed electrodes. To carry out this function, electronic / electrical functional units for generating the pulses and for suitable control of pulse generation are accommodated in the housing of the device, and electrodes or connections for at least one electrode line are provided directly on the device, in the distal end section the electrodes for pulse transmission the tissues are attached. The electronic / electrical functional units inside the unit are to be connected in a manner with the outer electrodes or electrode lead terminals, which ensures an absolutely and permanently reliable function under the special conditions of the implanted state.

Bekannt sind insbesondere Durchführungen, deren Grund- und Isolationskörper im Wesentlichen aus Keramik oder Glas bestehen, wobei auch mehrschichtige bzw. mehrteilige Aufbauten unter Einsatz von Metallen oder Metalloxiden entwickelt wurden und eingesetzt werden. Derartige bekannte Durchführungen erfüllen weitgehend die an sie gestellten Anforderungen. Jedoch müssen bei der Materialauswahl für die Komponenten Isolationskeramik/Glas, Metall- oder Glaslot, Metallpin und Metallflansch die thermischen Ausdehnungskoeffizienten berücksichtigt werden, um eine über die vorgesehene Lebensdauer ausreichende Dichtheit gewährleisten zu können.In particular, bushings whose basic and insulating bodies essentially consist of ceramic or glass are known, and multilayer or multi-part structures have also been developed and used with the use of metals or metal oxides. Such known bushings largely meet the demands placed on them. However, in the material selection for the components insulating ceramic / glass, metal or glass solder, Metallpin and metal flange, the thermal expansion coefficients must be taken into account in order to ensure sufficient over the intended life tightness can.

Beim konventionellen Design (Metallflansch – Lot – Isolationskeramik – Lot – Metallpin) kommt die Wirkung von nicht angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten in erster Linie beim Abkühlen von Löttemperatur und Einschweißen der Durchführung ins Gehäuse zum Tragen. Resultieren können mechanische Zugspannungen, welche zur Material-trennung und folglich zu etwaigen Leckagen der Durchführung führen können. Die bei konventionellen Durchführungen verwendeten keramischen und metallischen Komponenten sind durch den Lotwerkstoff miteinander verbunden; bei ungleichmäßiger Ausdehnung/Schrumpfung der Komponenten untereinander, einschließlich des Lotes, aufgrund von Aufheiz-/Abkühlvorgängen erzeugen die resultierenden relativen Längenänderungen entsprechende mechanische Spannungen.In the conventional design (metal flange - solder - insulation ceramic - solder - metal pin), the effect of unmatched thermal expansion coefficients comes first and foremost when cooling soldering temperature and welding the bushing into the housing. This can result in mechanical tensile stresses which can lead to material separation and consequently to possible leaks in the bushing. The ceramic and metallic components used in conventional bushings are interconnected by the solder material; with uneven expansion / contraction of the components, including the solder, due to heating / cooling processes, the resulting relative length changes produce corresponding mechanical stresses.

Im Übrigen haben die herkömmlichen Durchführungs-Konstruktionen einen großen Platzbedarf und/oder ermöglichen lediglich die Unterbringung einer begrenzten Anzahl an Anschlusselementen (Durchführungsleitungen). Zudem ist die Herstellung der als Keramiksinterkörper ausgebildeten massiven Isolierkörper ein mehrschrittiger, relativ arbeits- und energieintensiver und somit teurer Prozess. Auch unabhängig von dem oben erläuterten Problem der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und hierdurch bedingten Störanfälligkeit sind die massiven Isolierkörper aus Glas oder Keramik relativ bruchanfällig.Incidentally, the conventional bushing constructions have a large space requirement and / or allow only the accommodation of a limited number of connection elements (feedthrough lines). In addition, the production of ceramic sintered solid insulating body is a multi-step, relatively labor and energy-intensive and therefore expensive process. Also, regardless of the above-explained problem of different thermal expansion coefficients and consequent susceptibility to failure, the solid insulating glass or ceramic are relatively susceptible to breakage.

Für die Realisierung von Durchführungs-Filterkondensatoren ist es bekannt, einzelnen Anschlusselementen bzw. Durchführungsleitungen Schichtstrukturen aus alternierenden Isolier- und Metallschichten zuzuordnen. Entsprechende Schichtstapel sind typischerweise um einen Anschlusspin herum zylindrisch angeordnet, wobei die einzelnen Schichtebenen senkrecht zur Längsachse des Anschlusspins übereinander angeordnet sind; vgl. etwa US 2003/0123214 A1 oder US 2014/0111904 A1 .For the realization of feedthrough filter capacitors, it is known to assign individual connection elements or feedthrough lines to layer structures of alternating insulating and metal layers. Corresponding layer stacks are typically arranged cylindrically around a connection pin, wherein the individual layer planes are arranged one above the other perpendicular to the longitudinal axis of the connection pin; see. approximately US 2003/0123214 A1 or US 2014/0111904 A1 ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Durchführung der gattungsgemäßen Art anzugeben, welche einen verringerten Platzbedarf haben bzw. mehr Anschlusselementen Platz bieten und/oder kostengünstiger herstellbar und/oder weniger störanfällig und langlebiger sein soll als bekannte Durchführungen.The invention has for its object to provide an improved implementation of the generic type, which have a reduced footprint and provide more connection elements space and / or less expensive to produce and / or less susceptible to interference and durable than known bushings.

Diese Aufgabe wird durch eine Durchführung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Des Weiteren wird ein entsprechendes implantierbares medizinelektronisches Gerät vorgeschlagen.This object is achieved by an implementation with the features of claim 1 or claim 2. Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims. Furthermore, a corresponding implantable medical electronic device is proposed.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, von dem bekannten massiven Isolierkörper, insbesondere massiven Keramik- oder Glaskörper, als Grundkörper einer Durchführung abzugehen. Sie schließt weiterhin die Überlegung ein, stattdessen Isoliermittel für das oder jedes Anschlusselement vorzusehen, die nur einen geringen Platzbedarf haben und aufgrund eines kleinen Volumens kaum anfällig für thermische Spannungen und hierdurch bedingte Rissbildungen bzw. Brüche sind. Weiterhin gehört zur Erfindung der Gedanke, diese Isoliermittel im Wesentlichen räumlich auf den Ort der erforderlichen Wirkung zu begrenzen, nämlich die Grenzfläche zwischen dem Anschlusselement und dem Durchführungsflansch oder einer Gehäuseöffnung des Gerätes. The invention is based on the idea of departing from the known solid insulating body, in particular solid ceramic or glass body, as the main body of a bushing. It further includes the idea of providing insulating means for the or each terminal instead, which have a small footprint and, due to a small volume, are hardly susceptible to thermal stress and hence cracking or breakage. Furthermore, the invention includes the idea to limit these insulating means substantially spatially to the location of the required effect, namely the interface between the connection element and the feedthrough flange or a housing opening of the device.

Diese Überlegung zusammenfassend, sind gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung die Isoliermittel als keramik- oder glasartige, insbesondere ringförmige Isolierschicht auf der Innenwandung der Öffnung des Durchführungsflansches und/oder auf einem Abschnitt der Oberfläche des Anschlusselementes ausgebildet, der der Innenwandung der Öffnung gegenüber liegt. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Isoliermittel als keramik- oder glasartige Isolierschicht auf der Innenwandung der Gehäuseöffnung und/oder auf einem Abschnitt der Oberfläche des Anschlusselementes ausgebildet, der der Innenwandung der Gehäuseöffnung gegenüber liegt.Summarizing this consideration, according to a first aspect of the invention, the insulating means are formed as a ceramic or glassy, in particular annular insulating layer on the inner wall of the opening of the feed-through flange and / or on a portion of the surface of the connection element, which lies opposite the inner wall of the opening. According to a second aspect of the invention, the insulating means are formed as a ceramic or glass-like insulating layer on the inner wall of the housing opening and / or on a portion of the surface of the connecting element, which lies opposite the inner wall of the housing opening.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich wenigstens einer, in den bevorzugten Ausführungsformen mehrere, der nachfolgenden Vorteile erzielen:

– Verringerung des Platzbedarfes für eine vorgegebene Anzahl an Durchführungsleitungen bzw.
– Unterbringung von mehr Durchführungsleitungen bei vorgegebenem Platzangebot
– Erhöhung der mechanischen Stabilität
– Verringerung der Herstellkosten von Durchführungen
– Unabhängigkeit von (einem) Isolationskeramikkörper-Hersteller(n)
– Integration der Isolationskeramik- und evtl. Metallbeschichtung in einem gemeinsamen Beschichtungsprozess
– Bei Bedarf Integration eines Durchführungs-Filterkondensators zur EMI-Abschirmung an einigen der Durchführungsleitungen
– Verwendung bekannter Technologien, speziell Beschichtungstechnologien z. B. rollto-roll z. B. in einem PVD-Beschichtungsprozess

With the solution according to the invention, at least one, in the preferred embodiments several, can achieve the following advantages:

- Reduction of the space requirement for a given number of feedthrough lines or
- Accommodating more feedthrough lines with a given space
- Increased mechanical stability
- Reduction of manufacturing costs of bushings
- Independence of (one) insulation ceramic body manufacturer (s)
- Integration of the insulation ceramic and possibly metal coating in a common coating process
If necessary, integrate a feedthrough filter capacitor for EMI shielding on some of the feedthrough lines
- Using known technologies, especially coating technologies such. B. rollto-roll z. In a PVD coating process

In einer praktisch besonders bedeutsamen Ausführung der Erfindung weist die Durchführung eine Mehrzahl von Anschlusselementen auf, von denen jedes eine Öffnung einer Mehrzahl von Öffnungen des Durchführungsflansches oder eine Gehäuseöffnung einer Mehrzahl von Gehäuseöffnungen durchstößt. Hierbei sind jedem Anschlusselement Isoliermittel zugeordnet, und die Isoliermittel sind als keramik- oder glasartige Isolierschicht auf der Innenwandung der zugehörigen Öffnung des Durchführungsflansches oder Gehäuseöffnung und/oder auf einem Abschnitt der Oberfläche des jeweiligen Anschlusselementes ausgebildet, der der Innenwandung der Öffnung des Durchführungsflansches oder Gehäuseöffnung gegenüber liegt. Bei dieser Ausführung ist der vorgenannte Vorteil des geringeren Platzbedarfes der Isoliermittel gegenüber herkömmlichen Isolierkörpern und die hierdurch gebotene Möglichkeit der Unterbringung einer größeren Anzahl von isolierten Anschlusselementen von besonderer Bedeutung.In a particularly particularly significant embodiment of the invention, the bushing has a plurality of connection elements, each piercing one opening of a plurality of openings of the feed-through flange or a housing opening of a plurality of housing openings. In this case, each connecting element is associated with insulating means, and the insulating means are formed as a ceramic or glassy insulating layer on the inner wall of the associated opening of the feedthrough flange or housing opening and / or on a portion of the surface of the respective connection element, which faces the inner wall of the opening of the feed-through flange or housing opening lies. In this embodiment, the aforementioned advantage of the smaller footprint of the insulating means compared to conventional insulators and the thus offered possibility of housing a larger number of insulated connection elements of particular importance.

In praktisch bedeutsamen Ausführungen der Erfindung weist die keramik- oder glasartige Isolierschicht Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zeroxid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Calciumoxid, Natriumoxid, Bariumoxid, Eisenoxid, Arsenoxid oder die entsprechenden Metallnitride oder Mischungen aus diesen auf. Es versteht sich, dass auch andere zur Bildung elektrisch hochgradig isolierender Schichten geeignete keramikartige Materialien eingesetzt werden können; ebenso wie gegebenenfalls Materialien, die glasartige Isolierschichten ergeben.In substantially meaningful embodiments of the invention, the ceramic or glassy insulating layer comprises alumina, zirconia, ceria, magnesia, silica, niobium oxide, tantalum oxide, calcium oxide, sodium oxide, barium oxide, iron oxide, arsenic oxide or the corresponding metal nitrides or mixtures thereof. It is understood that other ceramic-like materials suitable for forming electrically highly insulating layers can also be used; as well as, if necessary, materials that yield glassy insulating layers.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung weist die keramik- oder glasartige Isolierschicht mehrere Isolierschichten, zwischen denen jeweils eine Metallschicht eingebettet ist, zur Ausbildung eines Durchführungs-Filterkondensators auf, wobei die Schichtebenen im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Anschlusselementes ausgerichtet sind. Bei dieser Ausführung ist der Durchführungs-Filterkondensator auf eine Weise realisierbar, die mit der vorgeschlagenen Isolierungstechnik hochgradig kompatibel ist, so dass sich die Herstellungskosten solcher spezieller Durchführungen signifikant senken lassen.In a special embodiment of the invention, the ceramic or glassy insulating layer has a plurality of insulating layers, between each of which a metal layer is embedded, for forming a feedthrough filter capacitor, wherein the layer planes are aligned substantially parallel to the surface of the connecting element. In this embodiment, the feedthrough filter capacitor can be realized in a manner that is highly compatible with the proposed isolation technique, so that the manufacturing cost of such specialized feedthroughs can be significantly reduced.

Bei implantierbaren Geräten (IMDs) ist üblicherweise ein gehäuse-äußerer Abschnitt des oder jedes Anschlusselementes und der keramischen oder glasartigen Isolierschicht und der optional vorgesehenen Lotverbindung mit biokompatiblem Material ausgeführt. Der Aspekt der Biokompatibilität betrifft natürlich dann auch die äußere Gehäuseoberfläche und – falls ein solcher vorgesehen ist – die äußere Oberfläche des Flansches.In implantable devices (IMDs), a housing-outer portion of the or each terminal and the ceramic or glassy insulating layer and the optionally provided soldered connection are usually made with biocompatible material. Of course, the aspect of biocompatibility then also relates to the outer surface of the housing and, if provided, the outer surface of the flange.

In einer weiteren Ausführung, die aus heutiger Sicht der Herstellungstechnologie weit verbreitet sein wird, ist das oder jedes Anschlusselement in der Öffnung des Durchführungsflansches oder der Gehäuseöffnung mittels einer Lotverbindung mechanisch fixiert und hermetisch dicht in die jeweilige Öffnung eingefügt. Insbesondere ist hierbei auf der der Lotverbindung zugewandten Oberfläche der keramik- oder glasartigen Isolierschicht eine metallische Beschichtung zur Vermittlung einer Benetzung zwischen dem Material der Isolierschicht und dem Lot der Lotverbindung vorgesehen. Speziell weist die metallische Beschichtung Titan, Niob, Tantal, Platin, Iridium, Molybdän oder eine Legierung aus mindestens zweien dieser Metalle auf. In a further embodiment, which from today's point of view of manufacturing technology will be widely used, the or each connection element is mechanically fixed in the opening of the feed-through flange or the housing opening by means of a solder joint and inserted hermetically sealed into the respective opening. In particular, in this case on the solder joint facing surface of the ceramic or glassy insulating layer provided a metallic coating for imparting a wetting between the material of the insulating layer and the solder of the solder joint. Specifically, the metallic coating comprises titanium, niobium, tantalum, platinum, iridium, molybdenum or an alloy of at least two of these metals.

Gerätegehäuse und Flansch bestehen vorzugsweise aus Titan Ti, Niob Nb, Tantal Ta, Platin Pt, Iridium Ir, ... oder Legierungen daraus. Ein Kondensatorgehäuse kann aus Stahl, Ti, Aluminium Al, Vanadium V, ... oder Legierungen daraus bestehen, ebenso der Flansch, wenn einer verwendet wird. Ein Batteriegehäuse besteht vorzugsweise aus Stahl (z. B. aus 304 L), Ti (vor allem, wenn das Batteriegehäuse Teil des Implantatgehäuses ist), Nb, Ta, Pt, Ir, ... oder Legierungen daraus. Device housing and flange are preferably made of titanium Ti, niobium Nb, tantalum Ta, platinum Pt, iridium Ir, ... or alloys thereof. A capacitor housing may be made of steel, Ti, aluminum Al, vanadium V, ... or alloys thereof, as well as the flange, if one is used. A battery case is preferably made of steel (e.g., 304L), Ti (especially if the battery case is part of the implant case), Nb, Ta, Pt, Ir, ..., or alloys thereof.

Die Ausführung der Erfindung ist jedoch – ebenso wie bei den weiter oben genannten Materialien für die keramik- oder glasartige Isolierschicht – nicht auf die hier genannten Metalle beschränkt, sondern auch mit anderen geeigneten Metallen oder Legierungen möglich. However, the embodiment of the invention is - as with the materials mentioned above for the ceramic or glassy insulating layer - not limited to the metals mentioned here, but also possible with other suitable metals or alloys.

Die Schichtdicken für die keramik- oder glasartige Isolationsbeschichtungen richten sich nach den angewendeten elektrischen Spannungsdifferenzen und den tolerierbaren maximalen elektrischen Leckströme an den Durchführungsleitungen untereinander und gegenüber dem Flansch bzw. Implantatgehäuse. Als Richtwert kann eine 1 µm dicke Keramikbeschichtung je nach Geometrie, Zusammensetzung und Defektdichte eine Isolationsspannung von 600 V aufbringen. Im Niederspannungsbereich z. B. bis 10 V reichen Schichtdicken zwischen 1 und 100 nm (vorzugsweise 5 bis 20 nm) aus, im Hochspannungsbereich bis z. B. 1500 V zwischen 100 nm und 10 µm (vorzugsweise 0,5 bis 2 µm).The layer thicknesses for the ceramic or glass-like insulation coatings depend on the applied electrical voltage differences and the tolerable maximum electrical leakage currents on the feedthrough lines with each other and with respect to the flange or implant housing. As a guideline, a 1 μm thick ceramic coating can apply an isolation voltage of 600 V, depending on the geometry, composition and defect density. In the low voltage range z. B. to 10 V rich layer thicknesses between 1 and 100 nm (preferably 5 to 20 nm), in the high voltage range to z. B. 1500 V between 100 nm and 10 microns (preferably 0.5 to 2 microns).

In weiteren Ausführungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dicke der metallischen Beschichtung der Isolierschicht im Bereich zwischen 10 nm und 100 µm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 µm, liegt.In further embodiments of the invention it is provided that the thickness of the metallic coating of the insulating layer in the range between 10 nm and 100 .mu.m, preferably between 0.1 and 10 microns, is located.

Grundsätzlich sind jeweils möglichst dünne metallische und isolierende Schichten von Vorteil, da hierdurch intrinsiche Spannungen der Schichten verringert werden. Sind die intrinsischen Schichtspannungen zu groß, kann es bei zu geringen Schichthaftungen zu Schichtablösungen oder in anderen Fällen leichter zu Schäden in den Schichten kommen, wenn z. B. mechanische Spannungen auf den Aufbau ausgeübt werden.Basically, in each case the thinnest possible metallic and insulating layers are advantageous, since in this way intrinsic stresses of the layers are reduced. If the intrinsic layer stresses are too great, it may lead to layer delamination or in other cases easier to damage in the layers if layer adhesion is too low, if z. B. mechanical stresses are exerted on the structure.

In der weiter oben bereits erwähnten Ausführung der Erfindung mit Durchführungs-Filterkondensator ist bevorzugt die mehrschichtige keramische oder glasartige Isolierschicht derart konfiguriert, dass eine Kapazität des Filterkondensators im Bereich zwischen 1 pF und 10 nF, vorzugsweise zwischen 10 pF und 1 nF, realisiert wird. Im Übrigen ist hierbei die mehrschichtige keramische oder glasartige Isolierschicht mit einem keramischen Dielektrikum mit hoher Dielektrizitätskonstante gebildet, etwa Bariumtitanat oder ähnlichem.In the embodiment of the invention with feed-through filter capacitor, the multilayer ceramic or glassy insulating layer is preferably configured such that a capacitance of the filter capacitor in the range between 1 pF and 10 nF, preferably between 10 pF and 1 nF is realized. Incidentally, in this case, the multilayer ceramic or glassy insulating layer is formed with a ceramic dielectric having a high dielectric constant, such as barium titanate or the like.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von diesen zeigen:Incidentally, advantages and expediencies of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the figures. From these show:

1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines implantierbaren elektromedizinischen Geräts, 1 a schematic, partially sectioned view of an implantable electromedical device,

2A und 2B eine schematische Querschnittsdarstellung (Teilansicht) eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, 2A and 2 B a schematic cross-sectional view (partial view) of an embodiment of the invention,

3 eine schematische Querschnittsdarstellung (Teilansicht) eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, 3 a schematic cross-sectional view (partial view) of a further embodiment of the invention,

4 eine schematische Querschnittsdarstellung (Teilansicht) eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, und 4 a schematic cross-sectional view (partial view) of another embodiment of the invention, and

5 eine schematische Querschnittsdarstellung (Teilansicht) eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. 5 a schematic cross-sectional view (partial view) of another embodiment of the invention.

1 zeigt einen Herzschrittmacher 1 mit einem Schrittmachergehäuse 3 und einem Kopfteil (Header) 5, in dessen Innerem neben anderen elektronischen Komponenten eine Leiterplatte (PCB) 7 angeordnet und mit dessen im Header angeordneten (nicht gezeigten) Leitungsanschluss eine Elektrodenleitung 9 verbunden ist. Eine zwischen Gerätegehäuse 3 und Header 5 vorgesehene Durchführung 11 umfasst in diesem Beispiel eine Mehrzahl von Anschlussstiften 13. Die Anschlussstifte sind an einem Ende mit der Leiterplatte weich oder hart verlötet, verschweißt, geklemmt, gesteckt oder elektrisch leitfähig verklebt. 1 shows a pacemaker 1 with a pacer housing 3 and a header 5 in which, in addition to other electronic components, a printed circuit board (PCB) 7 arranged and with its arranged in the header (not shown) line connection an electrode line 9 connected is. One between device housing 3 and headers 5 intended implementation 11 In this example, it includes a plurality of pins 13 , The pins are soft or hard soldered at one end to the circuit board, welded, clamped, plugged or glued electrically conductive.

2A und 2B zeigen die Anordnung der Anschlussstifte 13 in einem (hier nicht dargestellten Implantatgehäuse,) Durchführungsflansch bzw. Grundkörper 11a der Durchführung 11 in einer Draufsicht sowie einer Querschnittsdarstellung längs der Schnittlinie A-A in 2B detaillierter. Die Anschlussstifte oder -bänder 13 durchstoßen den Durchführungs-Grundkörper 11a in Durchgangsöffnungen 11b und sind dort durch (Hart-)Lötverbindungen 15 befestigt. Die (Hart-)Lötverbindungen 15 benetzen hier dünne metallische Beschichtungen 13b, die auf dünnen keramik- oder glasartigen Beschichtungen 13a aufgetragen sind. Die keramik- oder glasartigen Beschichtungen 13 erstrecken mindestens sich soweit über die Anschlussstifte oder -bänder 13, dass die (Hart-)Lotverbindungen nicht direkt die Anschlussstifte oder -bänder benetzen können und dadurch keine elektrischen Kurzschlüsse verursachen können. 2A and 2 B show the arrangement of the pins 13 in a (not shown implant housing,) Durchführungsflansch or body 11a the implementation 11 in a plan view and a cross-sectional view along the section line AA in 2 B detail. The pins or tapes 13 pierce the bushing body 11a in through holes 11b and are there by (hard) solder joints 15 attached. The (hard) solder joints 15 wet thin metallic coatings here 13b on thin ceramic or glassy coatings 13a are applied. The ceramic or glassy coatings 13 at least extend so far over the pins or tapes 13 in that the (hard) solder joints can not directly wet the pins or tapes and thus can not cause electrical short circuits.

3 zeigt den Aufbau eines Anschlussstiftes 13 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Anschlussstift 13 hat demnach eine den größten Teil seiner Längserstreckung umgebende keramische Isolierschicht 13a, und auf einem zentralen Abschnitt dieser mantelförmigen Isolierschicht 13a ist eine partielle, ringförmige metallische Beschichtung 13b vorgesehen. Bezüglich der Materialien und Dicken der Isolierschicht 13a und metallischen Beschichtung 13b wird auf die Ausführungen weiter oben verwiesen. Es ist vorzugsweise so, dass die Länge der Isolierschicht 13a mindestens der Dicke des Durchführungs-Grundkörpers 11a entspricht, bevorzugt ist sie etwas größer als diese Dicke. An einem Stirnende kann der Stift 13 eine Verdickung besitzen (Nailhead), die zusätzlich beschichtet sein kann mit einer Schicht aus z. B. Nickel, Kupfer, Silber, Gold oder Legierungen daraus, die die Benetzung mit Weichlot erleichtert. 3 shows the structure of a pin 13 according to an embodiment of the invention. The pin 13 Accordingly, it has a ceramic insulating layer surrounding most of its longitudinal extent 13a , and on a central portion of this jacket-shaped insulating layer 13a is a partial, annular metallic coating 13b intended. Regarding the materials and thicknesses of the insulating layer 13a and metallic coating 13b Reference is made to the comments above. It is preferably such that the length of the insulating layer 13a at least the thickness of the bushing body 11a corresponds, preferably it is slightly larger than this thickness. At one end of the front of the pen 13 have a thickening (nailhead), which may be additionally coated with a layer of z. As nickel, copper, silver, gold or alloys thereof, which facilitates wetting with soft solder.

4 zeigt in einer vergrößerten Teilansicht des Grenzbereiches zwischen einer modifizierten Ausführung eines Anschlussstiftes 13 und dem umgebenden Durchführungsflansch oder einer Gehäuseöffnung 11a einen Aufbau mit integriertem Durchführungs-Filterkondensator 17. Der Filterkondensator 17 ist unmittelbar an die Umfangsfläche des Anschlussstifts 13 angefügt und umfasst eine Mehrzahl von alternierenden Isolierschichten 13a und Metallschichten 13b, die konzentrisch zur Mittenachse des Anschlussstiftes 13 und fingerartig ineinandergreifend angeordnet sind. Auf der Ober- und Unterseite des Schichtaufbaus ist jeweils eine weitere, ringförmige Metallschicht 13c bzw. 13d vorgesehen, mit denen die an der jeweiligen Oberfläche frei liegenden Kanten der Metallschichten 13b miteinander zu einer Kondensatorstruktur verbunden werden. Der Außenumfang des Durchführungs-Filterkondensators 17 ist schließlich mittels der Lötverbindung 15 mit dem Durchführungsflansch 11a stoffschlüssig verbunden. 4 shows in an enlarged partial view of the boundary region between a modified embodiment of a pin 13 and the surrounding bushing flange or housing opening 11a a structure with integrated feedthrough filter capacitor 17 , The filter capacitor 17 is directly adjacent to the peripheral surface of the terminal pin 13 attached and includes a plurality of alternating insulating layers 13a and metal layers 13b that are concentric with the center axis of the terminal pin 13 and are arranged finger-like interlocking. On the top and bottom of the layer structure is in each case a further, annular metal layer 13c respectively. 13d provided with which exposed to the respective surface edges of the metal layers 13b be connected together to form a capacitor structure. The outer circumference of the feedthrough filter capacitor 17 Finally, by means of the solder joint 15 with the bushing flange 11a cohesively connected.

5 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie 4, jedoch kommt diese Ausführung ohne ringförmige Metallschichten 13c bzw. 13d aus. Durch geschickte Auswahl der Beschichtungszonen während der alternierenden Beschichtung mit Metallschichten 13b, und keramik- bzw. glasartigen Schichten 13a ergibt sich ein Filteraufbau, wie in 5 angedeutet. Die Auswahl der jeweiligen Beschichtungszonen kann z. B. durch entsprechende Blenden oder geschickte Positionierung der Beschichtungstargets während des PVD-Beschichtungsprozesses erzielt werden. 5 shows a similar structure as 4 However, this version comes without ring-shaped metal layers 13c respectively. 13d out. By skillful selection of the coating zones during the alternating coating with metal layers 13b , and ceramic or glassy layers 13a results in a filter structure, as in 5 indicated. The selection of the respective coating zones can, for. B. be achieved by appropriate apertures or skillful positioning of the coating targets during the PVD coating process.

Im Übrigen ist die Ausführung der Erfindung auch in einer Vielzahl von Abwandlungen der hier gezeigten Beispiele und weiter oben hervorgehobenen Aspekte der Erfindung möglich.Incidentally, the embodiment of the invention is also possible in a variety of modifications of the examples shown here and aspects of the invention highlighted above.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2003/0123214 A1 [0007]
US 2014/0111904 A1 [0007]

Claims

Execution ( 11 ) of an implantable medical electronic device ( 1 ) comprising a housing and at least one electrical or electronic component housed in the housing ( 7 ), with a bushing flange ( 11a ) and at least one through opening of the feed-through flange piercing member ( 13 ) to the external connection of the or at least one component and insulating means ( 13a ) for electrical insulation of the connection element relative to the feed-through flange and / or a plurality of connection elements against each other, wherein the insulating means as a ceramic or glass-like, in particular annular insulating layer ( 13a ) are formed on the inner wall of the opening of the feed-through flange and / or on a portion of the surface of the connection element, which lies opposite the inner wall of the opening.

Execution ( 11 ) of an implantable medical electronic device ( 1 ), which is a housing ( 3 ) and at least one housed in the housing electrical or electronic component ( 7 ), with at least one housing opening and at least one connection element (FIG. 13 ) to the external connection of the or at least one component and insulating means ( 13a ) for electrical insulation of the connecting element relative to the housing and / or a plurality of connecting elements against each other, wherein the insulating means as a ceramic or glass-like insulating layer ( 13a ) are formed on the inner wall of the housing opening and / or on a portion of the surface of the connecting element, which lies opposite the inner wall of the housing opening.

Bushing according to claim 1 or 2, which comprises a plurality of connection elements ( 13 ), each having an opening of a plurality of openings ( 11b ) of the bushing flange ( 11a ) or pierces a housing opening of a plurality of housing openings, wherein each terminal element insulating means ( 13a ) and the insulating means as a ceramic or glass-like insulating layer ( 13a ) are formed on the inner wall of the associated opening of the feed-through flange or housing opening and / or on a portion of the surface of the respective connection element which lies opposite the inner wall of the opening of the feedthrough flange or housing opening.

Feedthrough according to one of the preceding claims, wherein the ceramic insulating layer ( 13a ) Aluminum oxide, zirconium oxide, cerium oxide, magnesium oxide, silicon oxide, niobium oxide, tantalum oxide, calcium oxide, sodium oxide, barium oxide, iron oxide, arsenic oxide and / or the corresponding metal nitrides or mixtures thereof.

Feedthrough according to one of the preceding claims, wherein the ceramic or vitreous insulating layer comprises a plurality of insulating layers ( 13a ), between each of which a metal layer ( 13b ) is embedded to form a feedthrough filter capacitor ( 17 ), wherein the layers in particular concentric to the longitudinal axis of the connecting element ( 13 ) are.

Feedthrough according to one of the preceding claims, wherein a housing-outer portion of the or each connecting element ( 13 ) and the ceramic or glassy insulating layer ( 13 ) and an optionally provided solder connection ( 15 ) is performed with biocompatible material.

Bushing according to one of the preceding claims, wherein the or each connecting element ( 13 ) in the opening ( 11b ) of the bushing flange ( 11a ) or the housing opening by means of a solder connection ( 15 ) is mechanically fixed and inserted hermetically sealed in the respective opening.

Bushing according to claim 7, wherein on the solder connection ( 15 ) facing surface of the ceramic or glassy insulating layer ( 13a ) a metallic coating ( 13b ) is provided for imparting a wetting between the material of the insulating layer and the solder of the solder joint.

Bushing according to claim 8, wherein the metallic coating ( 13b ) Titanium, niobium, tantalum, platinum, iridium, molybdenum or an alloy of at least two of these metals.

Feedthrough according to one of the preceding claims, wherein the ceramic or glassy insulating layer ( 13a ) of a connection element ( 13 ) with required high-voltage strength and / or electrical insulation capability has a thickness in the range between 100 nm and 10 .mu.m, preferably between 0.5 and 2 .mu.m.

Feedthrough according to one of the preceding claims, wherein the ceramic or glassy insulating layer ( 13a ) of a connection element ( 13 ) having the required low-voltage strength and / or electrical insulation capability has a thickness in the range between 1 nm and 100 nm, preferably between 5 nm and 20 nm.

Feedthrough according to one of claims 8 to 11, wherein the thickness of the metallic coating ( 13b ) of the insulating layer ( 13a ) is in the range between 10 nm and 100 μm, preferably between 0.1 and 10 μm.

Feedthrough according to one of claims 6 to 12, wherein the multilayer ceramic or glass-like insulating layer for forming a feedthrough filter capacitor ( 17 ) is configured such that a capacitance of the filter capacitor in the range between 1 pF and 10 nF, preferably between 10 pF and 1 nF, is realized.

The bushing of claim 13, wherein the multilayer ceramic or glassy insulating layer is formed with a high dielectric constant ceramic dielectric such as barium titanate or the like.

Implantable medical electronic device ( 1 ) with an implementation ( 11 ) according to one of the preceding claims, in particular designed as a cardiac pacemaker, implantable cardioverter or cochlear implant.