DE102017208625B3 - CONNECTOR ELEMENTS, SOCKET ELEMENT AND IMPLANTABLE ELECTRICAL CONNECTOR AND MANUFACTURING METHOD - Google Patents

CONNECTOR ELEMENTS, SOCKET ELEMENT AND IMPLANTABLE ELECTRICAL CONNECTOR AND MANUFACTURING METHOD Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckerelement und ein Buchsenelement zum elektrischen Kontaktieren des Steckerelements, insbesondere für den Einsatz bei implantierbaren Komponenten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf entsprechende Herstellungsverfahren zum Herstellen des Steckerelements und des Buchsenelements sowie auf einen implantierbaren miniaturisierten elektrischen Verbinder. Ein Steckerelement umfasst einen elektrisch isolierenden Steckergrundkörper (110), mindestens einen Kontaktstift (106), der an einer Kontaktfläche (112) des Steckergrundkörpers (110) so angeordnet ist, dass der Kontaktstift (106) mit einem Buchsenkontakt (108) verbindbar ist, und ein Anschlusselement (120), das mit dem Kontaktstift (106) elektrisch leitend verbunden ist. Der Kontaktstift (106) weist einen säulenförmigen Vorsprung (114), der an dem elektrisch isolierenden Steckergrundkörper (110) angeformt ist, eine im Inneren des Vorsprungs (114) verlaufende Leiterbahn (118), die mit dem Anschlusselement (120) verbunden ist, und eine an einer Außenfläche des Vorsprungs (114) angeordnete Kontaktschicht (116), die mit der Leiterbahn (118) verbunden und mit dem Buchsenkontakt (108) verbindbar ist, auf.

Figure DE102017208625B3_0000
The present invention relates to a plug element and a socket element for electrically contacting the plug element, in particular for use in implantable components. The present invention further relates to corresponding manufacturing methods for manufacturing the male member and the female member and to an implantable miniaturized electrical connector. A plug element comprises an electrically insulating connector base body (110), at least one contact pin (106) which is arranged on a contact surface (112) of the connector base body (110) such that the contact pin (106) is connectable to a socket contact (108), and a connection element (120), which is electrically conductively connected to the contact pin (106). The contact pin (106) has a columnar projection (114) which is integrally formed on the electrically insulating connector base body (110), a conductor track (118) running inside the projection (114), which is connected to the connection element (120), and a contact layer (116) disposed on an outer surface of the protrusion (114) and connected to the trace (118) and connectable to the female contact (108).
Figure DE102017208625B3_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckerelement und ein Buchsenelement zum elektrischen Kontaktieren des Steckerelements, insbesondere für den Einsatz bei implantierbaren Komponenten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf entsprechende Herstellungsverfahren zum Herstellen des Steckerelements und des Buchsenelements sowie auf einen implantierbaren miniaturisierten elektrischen Verbinder.The present invention relates to a plug element and a socket element for electrically contacting the plug element, in particular for use in implantable components. The present invention further relates to corresponding manufacturing methods for manufacturing the male member and the female member and to an implantable miniaturized electrical connector.

Implantierbare Verbinder spielen eine wichtige Rolle auf dem Gebiet der aktiven implantierbaren medizinischen Geräte (Active Implantable Medical Devices, AIMD). Solche Geräte umfassen üblicherweise eine Elektronikkomponente, welche die Batterie und die Steuerelektronik für das Implantat beinhaltet, und eine Zuleitung, meist ein Kabel mit einer Elektrode an dessen Ende. Um die Implantation zu erleichtern und darüber hinaus den Austausch von fehlerhaften, verbesserungsbedürftigen oder verbrauchten Teilen zu ermöglichen, wie beispielsweise die Batterien eines Herzschrittmachers, sind diese beiden Komponenten üblicherweise mittels eines elektrischen Verbinders miteinander verbunden. Wie beispielsweise in dem Artikel R. G. Hauser, B. J. Maron, „Lessons from the Failure and Recall of an Implantable Cardioverter-Defibrillator“, Circulation 112, 2040 (2005) beschrieben, haben solche Batterien eine Lebensdauer von 3 bis 7 Jahren.Implantable connectors play an important role in the field of Active Implantable Medical Devices (AIMD). Such devices typically include an electronic component that includes the battery and control electronics for the implant, and a lead, usually a cable with an electrode at the end thereof. In order to facilitate the implantation and also to allow the replacement of defective, repairable or used parts, such as the batteries of a cardiac pacemaker, these two components are usually connected to each other by means of an electrical connector. For example, in RG Hauser, BJ Maron, "Lessons from the Failure and Recall of an Implantable Cardioverter-Defibrillator", Circulation 112 , 2040 (2005), such batteries have a life of 3 to 7 years.

Für Anwendungsgebiete wie Schrittmacher, Gehirnstimulatoren, Rückenmarkstimulatoren oder Nervenstimulatoren werden bereits seit einigen Jahren implantierbare Verbinder eingesetzt. Solche konventionellen Verbinder sind beispielsweise in dem Artikel P. E. K. Donaldson, „The Craggs Connector; a Termination for Copper Cable“ Med Biol Eng Comput, vol. 23, pp. 195-196, 1985, der Dissertation von M. Schuettler, „Dreidimensionale Formgebung planarer Mikroelektroden für die Neuroprothetik zur optimierten Ableitung und Stimulation am peripheren Nerven,“ Dissertation at the University of Saarland, 2002. Kapitel 10.3. und dem Datenblatt der Firma Bal Seal Engineering Inc, „SYGNUS Implantable Contact System- Integrated seal/contact system for active medical implantables, TMB-10-APG-2.5C-09/12,“ http://www.balseal.com/sites/default/files/SYGNUS- TMB10_091712.pdf (17.06.2015) beschrieben. Weitere herkömmliche implantierbare Verbinder sind in den Artikeln von M. Cocco, P. Dario, M. Torot, P. Pastacaldi, R. Sacchetti, „An Implantable Neural Connector Incorporating Microfabricated Components“, Journal of Micromechanical Microengineering 3, pp. 2 19-221, 1993 und J. E. Letechipia, P. H. Peckham, M. Gazdik, Die Patentschrift US 5 199 879 A offenbart eine elektrische Baugruppe, die ein erstes Schaltungselement, z. B. ein TCM (thermal conduction module), mit mindestens einem leitenden Stift aufweist, der von dem TCM vorspringt, um mit einem flexiblen Abschnitt einer Schaltungsvorrichtung eines zweiten Schaltungselements (z. B. eines PCB) reibschlüssig und elektrisch in Eingriff gebracht zu werden. Eine Öffnung ist innerhalb des PCB in Bezug auf die flexiblen Abschnitte derart vorgesehen, dass diese Abschnitte zumindest teilweise über die Öffnung vorstehen und mit entsprechenden leitfähigen Abschnitten des Stifts reibschlüssig in Eingriff stehen, wenn sie in die Öffnung eingeführt werden. Jeder dieser flexiblen Abschnitte ist wiederum Teil einer Schaltungsschicht, die mit jeweiligen leitenden Ebenen oder dergleichen innerhalb des PCB verbunden sein kann, während die jeweiligen leitenden Abschnitte des Stifts wiederum elektrisch mit verschiedenen leitenden Schichten innerhalb oder auf dem TCM verbunden sind.For applications such as pacemakers, brain stimulators, spinal cord stimulators or nerve stimulators implantable connectors have been used for several years. Such conventional connectors are described, for example, in the article PEK Donaldson, "The Craggs Connector; a Termination for Copper Cable "Med Biol Eng Comput, vol. 23, pp. 195-196, 1985, dissertation by M. Schuettler, "Three-Dimensional Shaping of Planar Microelectrodes for Neuroprosthetics for Optimized Derivation and Stimulation on the Peripheral Nerve," Dissertation at the University of Saarland, 2002. Chapter 10.3. and the Bal Seal Engineering Inc. Datasheet, "SYGNUS Implantable Contact System Integrated Seal / contact system for active medical implants, TMB-10-APG-2.5C-09/12," http://www.balseal.com/ sites / default / files / SYGNUS TMB10_091712.pdf (17.06.2015). Other conventional implantable connectors are described in the articles of M. Cocco, P. Dario, M. Torot, P. Pastacaldi, R. Sacchetti, "An Implantable Neural Connector Incorporating Microfabricated Components", Journal of Micromechanical Microengineering 3, pp. 2 19-221, 1993 and JE Letechipia, PH Peckham, M. Gazdik, The Patent US 5 199 879 A discloses an electrical assembly including a first circuit element, e.g. A thermal conduction module having at least one conductive pin projecting from the TCM to be frictionally and electrically engaged with a flexible portion of a circuit device of a second circuit element (eg, a PCB). An opening is provided within the PCB with respect to the flexible portions such that portions thereof at least partially protrude beyond the opening and frictionally engage corresponding conductive portions of the pin as they are inserted into the opening. Each of these flexible sections is in turn part of a circuit layer which may be connected to respective conductive planes or the like within the PCB while the respective conductive sections of the pin are in turn electrically connected to various conductive layers within or on the TCM.

Die Patentschrift US 8 465 328 B2 bezieht sich auf eine elektrische Steckverbinderanordnung mit einem männlichen und einem weiblichen Verbinder. Auf dem männlichen Verbinder sind erste Führungsvorsprünge angeordnet, die höher sind als säulenförmige Vorsprünge, die die männlichen Anschlüsse bilden. Auf der weiblichen Seite sind Öffnungen angeordnet die eine leichte Bewegung der Führungsvorsprünge erlauben, während die säulenförmigen Vorsprünge in kreuzförmige Schlitze des weiblichen Verbinders eingreifen.The patent US Pat. No. 8,465,328 B2 refers to an electrical connector assembly having a male and a female connector. On the male connector, first guide protrusions are arranged, which are higher than columnar protrusions forming the male terminals. On the female side, openings are provided which allow easy movement of the guide projections, while the columnar projections engage in cross-shaped slots of the female connector.

Die Patentschrift US 8 267 700 B2 bezieht sich auf eine Verbinderanordnung, die eine Reduktion der Bauhöhe erreichen soll und außerdem verhindern soll, dass der männliche und weibliche Steckverbinder sich während mechanischer Belastungen voneinander lösen. Hierfür besitzt der säulenförmige Steckerstift einen ausgewölbten Endbereich, der im zusammengesteckten Zustand mit einem elastisch verformten Kontaktpad des weiblichen Steckers in Eingriff ist.The patent US 8 267 700 B2 refers to a connector assembly intended to achieve a reduction in height and also to prevent the male and female connectors from disengaging during mechanical loading. For this purpose, the columnar pin has a bulged end portion which is in the mated state with an elastically deformed contact pad of the female connector in engagement.

Die bekannten Verbinder haben aber eine Vielzahl von Nachteilen. So kann beispielsweise keiner der herkömmlichen Verbinder in komplexen Systemen mit einer großen Anzahl von elektrischen Kanälen auf engstem Raum eingesetzt werden, weil die Abstände zwischen den einzelnen Kontakten zu groß sind. Obwohl es beispielsweise für Retina-Implantate Elektrodensysteme mit 232 Kanälen gibt, existieren keine entsprechend miniaturisierten implantierbaren Verbinder.However, the known connectors have a variety of disadvantages. For example, none of the conventional connectors in complex systems with a large number of electrical channels can be used in a confined space, because the distances between the individual contacts are too large. For example, although there are 232 channel electrode systems for retinal implants, there are no correspondingly miniaturized implantable connectors.

Weiterhin muss bei bekannten Verbindern häufig von außen nach dem Zusammenstecken des Stecker- und Buchsenteils eine Klebermasse zugegeben werden, um die erforderliche Isolation nach außen zu erreichen. Darüber hinaus werden oftmals zu hohe Steckkräfte benötigt, so dass der Verbinder leicht beschädigt werden kann.Furthermore, in known connectors often from the outside after the mating of the male and female part an adhesive mass must be added to the required isolation to the outside to reach. In addition, often too high insertion forces are required, so that the connector can be easily damaged.

Implantierbare Verbinder müssen eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen. Zum einen müssen sie den allgemeinen Anforderungen genügen, die an jede Art von elektrischer Verbindung gestellt wird: niedriger Kontaktwiderstand, elektrische Isolation zwischen den einzelnen Kontakten und der Umgebung, Ausfallsicherheit sowie mechanische Stabilität. Darüber hinaus müssen implantierbare Verbinder biokompatibel sein und auch in einer feuchten, aggressiven Umgebung biostabil sein. Ein implantierbarer Verbinder muss weiterhin gegen jede Art von Flüssigkeit und Elektrolyt im Körper isoliert sein und den Reinigungs- und Desinfektionsprozeduren vor und während der Implantation standhalten.Implantable connectors must meet a variety of requirements. On the one hand, they must meet the general requirements of every type of electrical connection: low contact resistance, electrical insulation between the individual contacts and the environment, reliability and mechanical stability. In addition, implantable connectors must be biocompatible and biostable in a wet, aggressive environment. An implantable connector must continue to be isolated from any type of fluid and electrolyte in the body and to withstand the cleaning and disinfecting procedures before and during implantation.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht daher darin, verbesserte Stecker- und Buchsenelemente für einen implantierbaren elektrischen Verbinder anzugeben, welche die Nachteile der bekannten Lösungen überwinden und dabei effizient und kostengünstig herstellbar sind.The object on which the present invention is based, therefore, is to provide improved plug and socket elements for an implantable electrical connector, which overcome the disadvantages of the known solutions and are thereby produced efficiently and inexpensively.

Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, zugehörige Herstellungsverfahren und eine elektrische Verbinderanordnung anzugeben.Furthermore, it is the object of the invention to provide related manufacturing methods and an electrical connector assembly.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer abhängiger Patentansprüche.These objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject of several dependent claims.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, ein Steckerelement mit einem vorzugsweise laserstrukturierten Grundkörper aus beispielsweise einem HTCC (high temperature cofired ceramic)-Material herzustellen, das mit einem elastischen Buchsenelement zusammengesteckt werden kann.The present invention is based on the idea of producing a plug element with a preferably laser-structured main body of, for example, a HTCC (high-temperature cofired ceramic) material, which can be plugged together with an elastic bush element.

Insbesondere weist ein Steckerelement gemäß der vorliegenden Erfindung einen elektrisch isolierenden Steckergrundkörper, mindestens einen Kontaktstift, der an einer Kontaktfläche des Steckergrundkörpers so angeordnet ist, dass der Kontaktstift mit einem Buchsenkontakt verbindbar ist, und ein Anschlusselement, das mit dem Kontaktstift elektrisch leitend verbunden ist, auf. Der mindestens eine Kontaktstift weist einen säulenförmigen Vorsprung, der an dem elektrisch isolierenden Steckergrundkörper angeformt ist, eine im Inneren des Vorsprungs verlaufende Leiterbahn, die mit dem Anschlusselement verbunden ist, und eine an einer Außenfläche des Steckergrundkörpers angeordnete Kontaktschicht, die mit der Leiterbahn verbunden und mit dem Buchsenkontakt verbindbar ist, auf.In particular, a plug element according to the present invention comprises an electrically insulating plug main body, at least one contact pin, which is arranged on a contact surface of the plug main body so that the contact pin is connectable to a female contact, and a connection element, which is electrically conductively connected to the contact pin on , The at least one contact pin has a columnar projection which is integrally formed on the electrically insulating connector base body, a conductor extending in the interior of the projection which is connected to the connection element, and a contact layer arranged on an outer surface of the connector base body which is connected to the conductor path and with can be connected to the socket contact.

Dadurch kann auf einfache Weise ein formstabiler Kontaktstift erzeugt werden, der insbesondere auch dazu geeignet ist, mit sehr geringer Größe und engen Abständen Kontaktarrays zu bilden. Der Kontaktstift selbst ist aus einem isolierenden Material hergestellt, so dass die erforderlichen Kriechstrom- und Isolationsabstände auch für engere Kontaktstiftraster eingehalten werden können.As a result, a dimensionally stable contact pin can be generated in a simple manner, which is in particular also suitable for forming contact arrays with a very small size and close distances. The contact pin itself is made of an insulating material, so that the required creepage and insulation distances can be maintained even for tighter contact pin grid.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Steckergrundkörper aus einem Keramikmaterial hergestellt. Keramik ist mechanisch belastbar und biostabil.According to an advantageous embodiment of the present invention, the connector body is made of a ceramic material. Ceramic is mechanically resilient and biostable.

Beispielsweise kann ein sogenannter keramischer Grünkörper, z. B. eine mehrschichtige, glashaltige Aluminiumoxid-Grünfolie, strukturiert und dann durch Wärmeeinwirkung verfestigt werden (sog. Cofiring-Prozess). Die Bearbeitung derartiger Grünkörper kann in vorteilhafter Weise mittels einer Laserstrukturierung erfolgen. Dadurch können sehr feine Strukturen mit geringen Toleranzen hergestellt werden. Selbstverständlich können auch Schneide- und Stanzverfahren eingesetzt werden. Weiterhin können durch Aufeinanderlaminieren einer Vielzahl von Grünfolienschichten annähernd beliebige Schichtdicken hergestellt werden. Durch den Sinterprozess verfestigen sich die Grünfolien zu dem endgültigen keramischen Material, während die organischen Füllstoffe, die für die Flexibilität der Grünfolie verantwortlich sind, entweichen. Berücksichtigt werden muss dabei, dass, abhängig von dem verwendeten System, mit dem Sinterprozess eine deutliche Volumenschrumpfung des Materials einhergeht.For example, a so-called ceramic green body, for. As a multi-layer, glass-containing alumina green sheet, structured and then solidified by heat (so-called. Cofiring process). The processing of such green bodies can be carried out in an advantageous manner by means of laser structuring. As a result, very fine structures can be produced with low tolerances. Of course, cutting and punching methods can also be used. Furthermore, by laminating a plurality of green film layers approximately any desired layer thicknesses can be produced. Through the sintering process, the green sheets solidify to the final ceramic material, while the organic fillers responsible for the flexibility of the green sheet escape. It must be taken into account that, depending on the system used, the sintering process involves a significant volume shrinkage of the material.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin mindestens eine elastische Isolierlage so an der Kontaktfläche des Steckergrundkörpers angeordnet, dass die Isolierlage den Kontaktstift umgibt. Diese Isolierlage hat den Vorteil, dass sie die Kontakte zum einen untereinander elektrisch isoliert, zum anderen eine Abdichtung gegen äußere Einflüsse ermöglicht, wenn das Steckerelement und das Buchsenelement zusammengesteckt sind. Die elastische Isolierlage kann beispielsweise aus einem Silikonmaterial, zum Beispiel auf der Basis von Polydimethylsiloxan (PDMS), hergestellt sein. Aufgrund ihrer Elastizität bildet diese Isolierlage ein Dichtungselement zwischen den beiden Teilen des elektrischen Verbinders aus. Zusätzliche Kleberschichten sind nicht mehr nötig. Dadurch wird der Herstellungsprozess vereinfacht und gleichzeitig die Lösbarkeit der Verbindung zwischen dem Steckerelement und dem Buchsenelement sichergestellt.According to an advantageous development of the present invention, furthermore, at least one elastic insulating layer is arranged on the contact surface of the connector base body such that the insulating layer surrounds the contact pin. This insulating layer has the advantage that it electrically isolates the contacts with each other, on the other hand enables a seal against external influences when the male member and the female member are plugged together. The elastic insulating layer can be made, for example, from a silicone material, for example based on polydimethylsiloxane (PDMS). Due to its elasticity, this insulating layer forms a sealing element between the two parts of the electrical connector out. Additional adhesive layers are no longer necessary. As a result, the manufacturing process is simplified while ensuring the solubility of the connection between the male member and the female member.

In vorteilhafter Weise ist das Anschlusselement mit einer Vielzahl von Elektrodenformen und Gerätezuleitungen verbindbar, beispielsweise mit isoliertem Draht oder einem flexiblen Flachleiter mit einer isolierenden Umhüllung aus Polyimid (PI) oder Polydimethylsiloxan (PDMS). Dies kann dadurch erreicht werden, dass das mindestens eine Anschlusselement auf der der Kontaktfläche gegenüberliegenden Rückseite des Grundkörpers angeordnet wird.Advantageously, the connection element can be connected to a multiplicity of electrode shapes and device feed lines, for example with insulated wire or a flexible flat conductor with an insulating sheath of polyimide (PI) or polydimethylsiloxane (PDMS). This can be achieved by arranging the at least one connection element on the rear side of the base body opposite the contact surface.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kontaktschicht aus Gold, Platin oder einer Legierung daraus hergestellt. Die Vorteile solcher Edelmetalle beziehungsweise Edelmetalllegierungen sind u. a. ihre Korrosionsbeständigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Verarbeitbarkeit. Selbstverständlich können die Steckerelemente gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit anderen Metallen oder elektrisch leitfähigen Materialien hergestellt werden.According to an advantageous embodiment of the present invention, the contact layer is made of gold, platinum or an alloy thereof. The advantages of such precious metals or precious metal alloys are u. a. their corrosion resistance, high electrical conductivity and good processability. Of course, the connector elements according to the present invention can also be made with other metals or electrically conductive materials.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Buchsenelement zum elektrischen Kontaktieren eines Steckerelements. Das Buchsenelement weist einen elektrisch isolierenden Buchsengrundkörper und mindestens ein Buchsenkontaktelement, das mit einem Kontaktstift des Steckerelements verbindbar ist, auf. Der elektrisch isolierende Buchsengrundkörper hat eine Vertiefung, wobei ein Buchsenkontaktelement so an der Vertiefung angeordnet ist, dass das Buchsenkontaktelement beim Zusammenstecken von Steckerelement und Buchsenelement durch den Kontaktstift in die Vertiefung hinein auslenkbar ist. Ein solches federelastisches Kontaktelement hat den Vorteil, dass ein gleichmäßiger mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen dem Buchsenkontaktelement und einem zugehörigen Kontaktstift sichergestellt werden kann, ohne zusätzliche federnde Verriegelungsvorrichtungen vorsehen zu müssen. Dadurch kann auch der Abstand zwischen den einzelnen Kontaktelementen in einem Array gering gehalten werden.The present invention further relates to a female member for electrically contacting a male member. The socket element has an electrically insulating bushing base body and at least one socket contact element which can be connected to a contact pin of the plug element. The electrically insulating bushing main body has a recess, wherein a socket contact element is arranged on the recess, that the socket contact element during mating plug element and socket element by the contact pin is deflected into the recess inside. Such a resilient contact element has the advantage that a uniform mechanical and electrical contact between the socket contact element and an associated contact pin can be ensured without having to provide additional resilient locking devices. As a result, the distance between the individual contact elements in an array can be kept low.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Buchsengrundkörper wenigstens teilweise aus einem Keramikmaterial oder aus einem Silikonmaterial, beispielsweise Polydimethylsiloxan (PDMS), hergestellt. Die Verwendung eines Silikonmaterials hat den Vorteil, dass der Grundkörper des Buchsenelements elastisch ist und dichtend an ein biegesteifes Steckerelement angelegt werden kann. Dadurch kann eine genügende Isolation der Steckverbindung nach außen auch in aggressiver und feuchter Umgebung sichergestellt werden.According to an advantageous embodiment of the present invention, the socket main body is at least partially made of a ceramic material or of a silicone material, for example polydimethylsiloxane (PDMS). The use of a silicone material has the advantage that the base body of the sleeve element is elastic and can be applied sealingly against a rigid plug element. As a result, a sufficient insulation of the connector can be ensured to the outside in an aggressive and humid environment.

Auf besonders einfache Art und Weise kann das federnde Buchsenkontaktelement durch mindestens eine freitragende, elektrisch leitfähige Kontaktfahne gebildet werden. Beispielsweise kann ein symmetrisch um die Vertiefung herum angeordneter Ring von einer Vielzahl von kreissegmentförmigen Kontaktfahnen vorgesehen sein. Selbstverständlich können auch andersartig geformte Fahnen oder Zungen vorgesehen sein, die sich durch den eingesteckten Kontaktstift in die Vertiefung hinein auslenken lassen.In a particularly simple manner, the resilient socket contact element can be formed by at least one self-supporting, electrically conductive contact lug. For example, a ring arranged symmetrically around the depression may be provided by a plurality of circular segment-shaped contact lugs. Of course, differently shaped flags or tongues can be provided, which can be deflected by the inserted pin into the recess.

Weiterhin weist das Buchsenelement mindestens eine elastische Isolierlage auf, die so an dem Buchsengrundkörper angeordnet ist, dass die Isolierlage die Vertiefung umgibt und das Buchsenkontaktelement freigelegt ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle weiteren elektrisch leitfähigen Bahnen geschützt sind und die einzelnen Buchsenkontaktelemente elektrisch voneinander getrennt sind.Furthermore, the socket element has at least one elastic insulating layer, which is arranged on the socket base body such that the insulating layer surrounds the recess and the socket contact element is exposed. In this way it can be ensured that all further electrically conductive tracks are protected and the individual socket contact elements are electrically separated from each other.

Die vorliegende Erfindung stellt außerdem Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Steckerelemente und Buchsenelemente bereit.The present invention also provides manufacturing methods for the male and female elements of the invention.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Steckerelements umfasst die folgenden Schritte:

  • Herstellen eines elektrisch isolierenden Steckergrundkörpers mit mindestens einem daran angeformten säulenförmigen Vorsprung, wobei der Vorsprung mit einem durch ihn hindurchgehenden Kanal versehen wird;
  • Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zum Ausbilden eines Kontaktstifts, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung die äußere Oberfläche des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs wenigstens teilweise bedeckt und der Kanal wenigstens teilweise mit der leitfähigen Beschichtung gefüllt ist;
  • Anbringen eines Anschlusselements, das mit dem Kontaktstift elektrisch leitend verbunden ist.
A method for manufacturing a plug element comprises the following steps:
  • Producing an electrically insulating connector base body having at least one columnar projection formed thereon, wherein the projection is provided with a channel passing therethrough;
  • Applying an electrically conductive coating to form a contact pin, wherein the electrically conductive coating at least partially covers the outer surface of the at least one columnar protrusion and the channel is at least partially filled with the conductive coating;
  • Attaching a connection element which is electrically conductively connected to the contact pin.

Ein solches Herstellungsverfahren ist mit den etablierten Methoden der Aufbau- und Verbindungstechnik kompatibel und erlaubt auf einfache Weise die Herstellung eines Verbinders, der implantierbar und auch für große Mengen elektrischer Kanäle geeignet ist. Such a manufacturing method is compatible with the established methods of packaging and assembly technology and allows in a simple way the production of a connector that is implantable and also suitable for large quantities of electrical channels.

Der Steckergrundkörper wird auf besonders effiziente Weise hergestellt, indem ein keramischer Grünkörper strukturiert und anschließend gesintert wird. Wie bereits erwähnt, hat das keramische Material den Vorteil, dass es biokompatibel und stabil ist. Neben den bereits erwähnten HTCC-Grünkörpern können auch LTCC (Low temperature cofired ceramic)-Grünkörper verwendet werden. Das keramische Material kann außerdem glasgefüllt sein. Die dreidimensionale Strukturierung dieser Grünkörper, die erforderlich ist, um die säulenförmigen Vorsprünge für die Kontaktstifte und die durch die Vorsprünge hindurch führenden elektrischen Leiter zu erzeugen, erfolgt vorzugsweise mittels einer dreidimensionalen Laserbearbeitung des Grünkörpers (auch Grünling genannt).The plug base body is produced in a particularly efficient manner by structuring a ceramic green body and then sintering it. As already mentioned, the ceramic material has the advantage that it is biocompatible and stable. In addition to the already mentioned HTCC green bodies, LTCC (low temperature cofired ceramic) green bodies can also be used. The ceramic material may also be glass filled. The three-dimensional structuring of these green bodies, which is required to produce the columnar projections for the contact pins and the electrical conductors passing through the projections, preferably takes place by means of a three-dimensional laser machining of the green body (also called green body).

Allgemein besteht zwischen den einzelnen Bestandteilen eines Grünlings nur geringe Haftung. Die keramische Bindung und damit die hohe Festigkeit erhält man erst durch das Brennen bei hohen Temperaturen. Der Brand ermöglicht das Sintern und lässt somit erst den eigentlichen keramischen Werkstoff entstehen. Durch die Vorgänge beim Brand findet eine Verfestigung und Verdichtung strukturierten Grundkörpers statt, die sich auch in einer Abnahme der Porosität äußert. Dieser Prozess bewirkt insgesamt eine Volumenabnahme, die so genannte Brennschwindung. Diese kann für verschiedene keramische Werkstoffe sehr unterschiedlich sein und muss bei der geometrischen Auslegung entsprechend berücksichtigt werden.Generally, there is little adhesion between the individual components of a green body. The ceramic bond and thus the high strength is obtained only by firing at high temperatures. The fire allows sintering and thus only the actual ceramic material is created. As a result of the processes during firing, a solidification and densification of structured basic body takes place, which is also expressed in a decrease in porosity. This process causes a total volume decrease, the so-called burning shrinkage. This can be very different for different ceramic materials and must be taken into account in the geometric design accordingly.

Der gesinterte keramische Grundkörper wird anschließend mit den benötigten elektrischen Verbindungen versehen, wobei der Schritt des Aufbringens einer elektrisch leitfähigen Beschichtung vorzugsweise die folgenden Teilschritte umfasst:

  • Anordnen des elektrisch isolierenden Steckergrundkörpers in einer Maskenstruktur, so dass der mindestens eine säulenförmige Vorsprung in einer zugehörigen Maskenausnehmung aufgenommen ist, wobei zwischen der äußeren Oberfläche des säulenförmigen Vorsprungs und der inneren Wandung der Maskenausnehmung ein Freiraum verbleibt,
  • Verteilen einer elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste, so dass der Freiraum zwischen der äußeren Oberfläche des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs und der inneren Wandung der Maskenausnehmung sowie der Kanal des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs mit der Siebdruckpaste gefüllt sind,
  • Aushärten der elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste.
The sintered ceramic base body is subsequently provided with the required electrical connections, wherein the step of applying an electrically conductive coating preferably comprises the following partial steps:
  • Arranging the electrically insulating plug base body in a mask structure so that the at least one columnar projection is accommodated in an associated mask recess, wherein a clearance remains between the outer surface of the columnar projection and the inner wall of the mask recess,
  • Distributing an electrically conductive screen printing paste such that the space between the outer surface of the at least one columnar projection and the inner wall of the mask recess and the channel of the at least one columnar projection are filled with the screen printing paste,
  • Curing the electrically conductive screen printing paste.

Mithilfe eines solchen Maskenprozesses und unter Verwendung von Siebdruckpasten kann auf besonders kostengünstige Art und Weise die Beschichtung der dreidimensionalen Säulenstrukturen sowohl innen wie auch außen erfolgen. Selbstverständlich können aber auch andere Metallisierungsverfahren Anwendung finden, wie beispielsweise Sputtern, Gasphasenabscheidung oder stromlose Galvanisierung. Insbesondere ein Sputtern der Metallisierung führt zu hochwertigen Schichten. Alternativ kann der säulenförmige Vorsprung auch mittels eines Sputter- oder Aufdampfprozesses unter Zuhilfenahme derselben Maskierung metallisiert werden.With the aid of such a mask process and using screen-printing pastes, the coating of the three-dimensional column structures can take place both inside and outside in a particularly cost-effective manner. Of course, however, other metallization can find application, such as sputtering, vapor deposition or electroless plating. In particular, sputtering of the metallization leads to high-quality layers. Alternatively, the columnar projection can also be metallized by means of a sputtering or vapor deposition process with the aid of the same masking.

In einem nächsten Schritt kann eine elastische Isolierlage strukturiert und so an dem Steckergrundkörper angebracht werden, dass die Isolierlage den mindestens einen Kontaktstift umgibt. Auf diese Weise kann eine noch bessere elektrische Isolation der Kontaktstifte zueinander sowie eine flüssigkeitsdichte Kapselung der zusammengesteckten Kontakte nach außen erreicht werden.In a next step, an elastic insulating layer can be structured and attached to the connector body such that the insulating layer surrounds the at least one contact pin. In this way, an even better electrical insulation of the pins to one another and a liquid-tight encapsulation of the mated contacts can be achieved to the outside.

Die Isolierlage wird vorzugsweise aus einer Silikonkautschukfolie hergestellt, wobei entsprechende Ausnehmungen für die Kontaktstifte mittels einer Laserbearbeitung der Folie hergestellt werden. Damit die Silikonfolie sicher auf dem Keramikmaterial des Grundkörpers haftet, kann die Oberfläche des Steckergrundkörpers, an der die Isolierlage angebracht wird, durch eine Plasmabehandlung aktiviert werden. In vorteilhafter Weise sind weitere Kleber oder Haftvermittler dann entbehrlich.The insulating layer is preferably made of a silicone rubber film, wherein corresponding recesses for the contact pins are produced by means of a laser processing of the film. So that the silicone film securely adheres to the ceramic material of the base body, the surface of the connector base body to which the insulating layer is attached, be activated by a plasma treatment. Advantageously, further adhesives or adhesion promoters are then dispensable.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Buchsenelements gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:

  • Herstellen eines elektrisch isolierenden Buchsengrundkörpers mit mindestens einer Vertiefung,
  • Herstellen einer elektrisch isolierenden Kontaktfolie, die mindestens ein freigelegtes Buchsenkontaktelement trägt,
  • Verbinden des Buchsengrundkörpers mit der Kontaktfolie, wobei das Buchsenkontaktelement so an der Vertiefung angeordnet ist, dass das Buchsenkontaktelement beim Zusammenstecken eines Steckerelements mit dem Buchsenelement durch den Kontaktstift in die Vertiefung hinein auslenkbar ist, und wobei weiterhin mindestens eine elastische Isolierlage so an dem Buchsengrundkörper angeordnet wird, dass die Isolierlage die Vertiefung umgibt und das Buchsenkontaktelement freigelegt ist.
A method of manufacturing a female member according to the present invention comprises the following steps:
  • Producing an electrically insulating socket main body having at least one recess,
  • Producing an electrically insulating contact foil which carries at least one exposed socket contact element,
  • Connecting the socket base body with the contact foil, wherein the socket contact element is arranged on the recess, that the socket contact element during mating of a plug element with the socket element by the contact pin is deflected into the recess, and further wherein at least one elastic insulating layer is arranged on the socket main body in that the insulating layer surrounds the recess and the socket contact element is exposed.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf besonders einfache Weise ein Buchsenelement hergestellt werden, das für einen implantierbaren elektrischen Verbinder geeignet ist. Die Vertiefungen sind vorzugsweise als Blindlöcher ausgeführt, so dass eine optimale elektrische Isolation und Abdichtung erreicht werden kann.The method according to the invention makes it possible in a particularly simple manner to produce a socket element which is suitable for an implantable electrical connector. The recesses are preferably designed as blind holes, so that an optimal electrical insulation and sealing can be achieved.

Dabei kann der Buchsengrundkörper, ebenso wie oben bezüglich des Steckerelements beschrieben, aus einem HTCC- oder LTCC-Grünling hergestellt werden, wobei die Vertiefungen mittels eines Laserbearbeitungsverfahrens eingebracht werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Buchsengrundkörper zum Teil oder auch zur Gänze aus einem flexiblen Material wie beispielsweise Silikonkautschuk hergestellt wird.In this case, the socket main body, as described above with respect to the connector element, can be made of a HTCC or LTCC green compact, wherein the recesses are introduced by means of a laser processing method. Alternatively, it can also be provided that the bushing body is made partly or wholly from a flexible material such as silicone rubber.

Damit das Buchsenkontaktelement mit externen Komponenten verbunden werden kann, ist in vorteilhafter Weise ein Anschlusselement vorgesehen und es wird mindestens eine elektrisch leitende Verbindung ausgebildet, die sich von dem Buchsenkontaktelement durch wenigstens einen Teil des Buchsengrundkörpers hindurch zu dem Anschlusselement erstreckt. Eine solche elektrisch leitende Verbindung kann besonders effizient hergestellt werden, wenn zunächst ein Kanal in dem Buchsengrundkörper ausgebildet wird, dann eine elektrisch leitfähige Siebdruckpaste verteilt wird, so dass der Kanal mit der Siebdruckpaste wenigstens teilweise gefüllt ist, und schließlich die elektrisch leitfähige Siebdruckpaste ausgehärtet wird. Eventuell fehlende Kontaktierungen können durch einen Sputter- oder Aufdampfprozess überbrückt werden.So that the socket contact element can be connected to external components, a connection element is advantageously provided, and at least one electrically conductive connection is formed, which extends from the socket contact element through at least part of the socket main body to the connection element. Such an electrically conductive connection can be produced particularly efficiently if first a channel is formed in the socket main body, then an electrically conductive screen printing paste is distributed, so that the channel is at least partially filled with the screen printing paste, and finally the electrically conductive screen printing paste is cured. Any missing contacts can be bridged by a sputtering or vapor deposition process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktfolie mindestens zwei Lagen eines Silikonmaterials umfasst, zwischen denen eine strukturierte Metallisierungslage angeordnet ist, wobei das mindestens eine Buchsenkontaktelement durch Laserstrukturierung der Metallisierungslage hergestellt wird. Damit die Kontaktfolie ohne weitere Kleber und Haftvermittler auf dem Buchsengrundkörper haftet, kann die Oberfläche des Buchsengrundkörpers, an der die Kontaktfolie angebracht wird, durch eine Plasmabehandlung aktiviert werden.According to an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the contact foil comprises at least two layers of a silicone material, between which a structured metallization layer is arranged, wherein the at least one socket contact element is produced by laser structuring of the metallization layer. In order for the contact film to adhere to the socket main body without further adhesives and adhesion promoters, the surface of the socket main body to which the contact film is applied can be activated by a plasma treatment.

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung erlauben das Bereitstellen eines implantierbaren elektrischen Verbinders, der ein Steckerelement, ein Buchsenelement und eine mit dem Steckerelement verbundene Anschlusseinheit zum Anschließen einer Elektrodenanordnung oder einer elektronischen Komponente aufweist. Die Anschlusseinheit kann beispielsweise die Verbindung zu einem oder mehreren isolierten Drähten oder zu einem flexiblen Flachleiter mit einer isolierenden Umhüllung aus Polyimid (PI) oder Polydimethylsiloxan (PDMS) herstellen.The principles of the present invention allow for the provision of an implantable electrical connector having a male member, a female member and a terminal unit connected to the male member for connecting an electrode assembly or an electronic component. For example, the termination unit can connect to one or more insulated wires or to a flexible flat conductor with a polyimide (PI) or polydimethylsiloxane (PDMS) insulating sheath.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einige Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbinderanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vor dem Zusammenstecken;
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung der Verbinderanordnung aus 1 im zusammengesteckten Zustand;
  • 3 ein Layout einer Metallschicht mit einem Buchsenkontaktelement;
  • 4 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbinderanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vor dem Zusammenstecken;
  • 5 eine schematische Schnittdarstellung der Verbinderanordnung aus 3 im zusammengesteckten Zustand;
  • 6 eine schematische Schnittdarstellung des Steckerelements aus 1 mit angebrachter Lötverbindung;
  • 7 eine schematische Schnittdarstellung des Buchsenelements aus 2 mit angebrachter Lötverbindung;
  • 8 eine schematische Schnittdarstellung eines Steckerelements mit einer Anschlusseinheit gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine schematische Schnittdarstellung eines Steckerelements mit einer Anschlusseinheit gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine schematische Schnittdarstellung eines Steckerelements mit einer Anschlusseinheit gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
For a better understanding of the present invention, this will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the following figures. The same parts are provided with the same reference numerals and the same component names. Furthermore, some features or combinations of features from the various embodiments shown and described may represent separate, inventive or inventive solutions. Show it:
  • 1 a schematic sectional view of an electrical connector assembly according to a first embodiment according to the invention before mating;
  • 2 a schematic sectional view of the connector assembly 1 in the assembled state;
  • 3 a layout of a metal layer with a female contact element;
  • 4 a schematic sectional view of an electrical connector assembly according to a second embodiment of the invention before mating;
  • 5 a schematic sectional view of the connector assembly 3 in the assembled state;
  • 6 a schematic sectional view of the plug element 1 with attached solder joint;
  • 7 a schematic sectional view of the socket element 2 with attached solder joint;
  • 8th a schematic sectional view of a plug element with a connection unit according to an advantageous embodiment of the present invention;
  • 9 a schematic sectional view of a plug element with a connection unit according to a further advantageous embodiment of the present invention;
  • 10 a schematic sectional view of a plug element with a connection unit according to a further advantageous embodiment of the present invention.

Mit Bezug auf die 1 soll nachfolgend zunächst das Prinzip der Verbinderanordnung 100 gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden.With reference to the 1 will initially be the principle of the connector assembly 100 be explained in more detail according to a first advantageous embodiment of the present invention.

Die Verbinderanordnung 100 umfasst ein Steckerelement 102 sowie ein Buchsenelement 104. Das Steckerelement 102 weist mindestens einen Kontaktstift 106 auf, der mit einem Buchsenkontakt 108 zusammengesteckt werden kann. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass in den 1 bis 6 jeweils nur ein Kontaktstift 106 mit dem zugehörigen Buchsenkontakt 108 gezeigt sind. Selbstverständlich können das Steckerelement 102 und das Buchsenelement 104 auch eine Vielzahl von Kontaktstiften 106 bzw. Buchsenkontakten 108 aufweisen. Die spezifischen Vorteile der vorliegenden Erfindung, wie insbesondere das Ermöglichen sehr geringer Rastermaße, kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn jeweils korrespondierende Arrays von Kontaktstiften 106 und Buchsenkontakten 108 vorgesehen sind.The connector assembly 100 includes a plug element 102 and a socket element 104 , The plug element 102 has at least one contact pin 106 on that with a socket contact 108 can be put together. It is noted at this point that in the 1 to 6 only one contact pin at a time 106 with the associated socket contact 108 are shown. Of course, the plug element 102 and the socket element 104 also a variety of contact pins 106 or socket contacts 108 exhibit. The specific advantages of the present invention, in particular allowing very small pitches, are particularly significant when each corresponding array of contact pins 106 and socket contacts 108 are provided.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Steckerelement 102 einen elektrisch isolierenden Steckergrundkörper 110 auf. Der Steckergrundkörper 110 ist beispielsweise aus einem glasgefüllten Keramikmaterial, z. B. einem HTCC-Material hergestellt. Der Kontaktstift 106 ist an einer Kontaktfläche 112 angeordnet, die beim Zusammenstecken dem Buchsenkontakt 108 zugewandt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Kontaktstift 106 durch einen säulenförmigen Vorsprung 114 gebildet, der einstückig aus demselben Material hergestellt ist wie der übrige Steckergrundkörper 110. Gemäß der gezeigten Ausführungsform hat der Vorsprung 114 eine kreiszylindrische Form. Selbstverständlich können aber auch andere als kreisförmige Querschnitte, zum Beispiel polygonale oder elliptische Querschnitte vorgesehen sein.According to a first embodiment of the present invention, the plug element 102 an electrically insulating connector body 110 on. The connector body 110 is for example made of a glass-filled ceramic material, for. As a HTCC material. The contact pin 106 is at a contact surface 112 arranged when plugged together the socket contact 108 is facing. According to the present invention, the contact pin 106 through a columnar projection 114 formed, which is integrally made of the same material as the rest of the connector body 110 , According to the embodiment shown, the projection 114 a circular cylindrical shape. Of course, however, other than circular cross sections, for example polygonal or elliptical cross sections may be provided.

Damit der Kontaktstift 106 die erforderliche elektrische Leitfähigkeit aufweist, ist er an seiner Außenfläche mit einer Kontaktschicht 116 versehen. Die Kontaktschicht 116 kann beispielsweise aus Gold, Platin oder einer Legierung dieser beiden Metalle hergestellt sein. Selbstverständlich können aber auch andere elektrisch leitfähige Materialien verwendet werden.So that the contact pin 106 has the required electrical conductivity, it is on its outer surface with a contact layer 116 Mistake. The contact layer 116 For example, it can be made of gold, platinum or an alloy of these two metals. Of course, however, other electrically conductive materials can be used.

Eine Leiterbahn 118 ist im Inneren des Vorsprungs 114 angeordnet und verbindet die Kontaktschicht 116 mit einem Anschlusselement 120. In der gezeigten Ausführungsform ist das Anschlusselement 120 durch einen Anschlussflecken 122 und eine darauf abgeschiedene Lotschicht 124 gebildet. Erfindungsgemäß ist das Anschlusselement 120 auf der rückseitigen Oberfläche 126 des Steckergrundkörpers 110 angeordnet, die der Kontaktfläche 112 gegenüberliegt. Dadurch kann das Anschlusselement 120 leicht mit den verschiedensten Anschlusseinheiten zum Anschluss einer Elektrodenanordnung oder elektronischen Komponente, wie einem Herzschrittmacher, verbunden werden.A trace 118 is inside the projection 114 arranged and connects the contact layer 116 with a connection element 120 , In the embodiment shown, the connecting element 120 through a connection patch 122 and a solder layer deposited thereon 124 educated. According to the invention, the connection element 120 on the back surface 126 of the connector body 110 arranged, the contact surface 112 opposite. This allows the connection element 120 be easily connected to a variety of terminal units for connection of an electrode assembly or electronic component, such as a pacemaker.

Weiterhin weist das Steckerelement 102 eine elastische Isolierlage 128 auf, die so an der Kontaktfläche 112 des Steckergrundkörpers 110 angeordnet ist, dass die Isolierlage 128 den Kontaktstift 106 umgibt. Diese elastische Isolierlage kann beispielsweise aus Silikonkautschuk hergestellt werden und dient im zusammengesteckten Zustand der Verbinderanordnung 100 einer elektrischen und mechanischen Abdichtung des Kontakts. Die Isolierlage 128 kann beispielsweise als vorgefertigte Folie mit entsprechenden Ausnehmungen für die Kontaktstifte 106 hergestellt werden. Zur Haftvermittlung zwischen dem keramischen Steckergrundkörper 110 und der Isolierlage 128 kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche 112 des Steckergrundkörpers 110 mittels einer Plasmabehandlung aktiviert wird.Furthermore, the plug element 102 an elastic insulating layer 128 on that so at the contact surface 112 of the connector body 110 arranged is that the insulating layer 128 the contact pin 106 surrounds. This elastic insulating layer can be made of silicone rubber, for example, and serves in the mated state of the connector assembly 100 an electrical and mechanical sealing of the contact. The insulating layer 128 For example, as a prefabricated film with corresponding recesses for the contact pins 106 getting produced. For adhesion between the ceramic connector body 110 and the insulating layer 128 can be provided that the contact surface 112 of the connector body 110 is activated by means of a plasma treatment.

Zum Herstellen der elektrischen Verbindung wird das Steckerelement 102 in Richtung des Pfeils 130 so mit dem Buchsenelement 104 zusammengesteckt, dass alle Kontaktstifte 106 mit den zugehörigen Buchsenkontakten 108 zusammenwirken.To establish the electrical connection, the plug element 102 in the direction of the arrow 130 so with the socket element 104 put together that all pins 106 with the associated socket contacts 108 interact.

Das Buchsenelement 104 weist einen elektrisch isolierenden Buchsengrundkörper 132 auf. In der gezeigten Ausführungsform ist der Buchsengrundkörper 132 durch eine Keramikschicht 134 und eine darauf angeordnete Silikonschicht 136 gebildet. Der Buchsengrundkörper 132 weist entsprechend den Kontaktstiften 106 Vertiefungen 138 auf, in welche jeweils ein Kontaktstift 106 einsteckbar ist. Die Vertiefungen 138 sind beispielsweise durch Öffnungen gebildet, die in der Silikonschicht 136 durchgehend sind und durch die Keramikschicht 134 geschlossen werden, so dass die Vertiefungen 138 Blindlöcher sind.The socket element 104 has an electrically insulating socket body 132 on. In the embodiment shown, the socket body is 132 through a ceramic layer 134 and a silicone layer disposed thereon 136 educated. The socket body 132 points according to the contact pins 106 wells 138 on, in each of which a contact pin 106 is pluggable. The wells 138 are formed for example by openings in the silicone layer 136 are continuous and through the ceramic layer 134 be closed, leaving the wells 138 Blind holes are.

An der Vertiefung 138 ist ein Buchsenkontaktelement 140 angeordnet, das den elektrischen Kontakt zu der Kontaktschicht 116 des Kontaktstifts 106 herstellt. Erfindungsgemäß wird das Buchsenkontaktelement 140 durch elektrisch leitfähige freitragende Kontaktfahnen gebildet, die sich beim Einstecken des Kontaktstifts 106 in die Vertiefung 138 hinein auslenken lassen. In vorteilhafter Weise nimmt das Buchsenkontaktelement 140 seine ursprüngliche Lage wieder ein, wenn die Verbindung zwischen dem Steckerelement 102 und dem Buchsenelement 104 getrennt wird. Allerdings ist es für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung nicht zwangsläufig erforderlich, dass die Kontaktfahnen elastische Federarme sind.At the recess 138 is a socket contact element 140 arranged, which makes the electrical contact to the contact layer 116 of the contact pin 106 manufactures. According to the invention, the socket contact element 140 formed by electrically conductive cantilevered contact lugs, which occur when inserting the contact pin 106 into the depression 138 let it deflect into it. Advantageously, the socket contact element takes 140 its original position again when the connection between the plug element 102 and the socket element 104 is disconnected. However, it is not necessarily required for the functioning of the present invention that the contact lugs are elastic spring arms.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist das Buchsenkontaktelement 140 Teil einer strukturierten Metallisierungslage, die mit Ausnahme der freigelegten Bereiche von einer schützenden zweiten Isolierlage 142 abgedeckt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der zweiten Isolierlage ebenfalls um ein Silikonmaterial. Mindestens eine Leiterbahn 144 verbindet das Buchsenkontaktelement 140 mit einem Kontaktflecken 146, der die Verbindung zu einer weiteren elektrischen Komponente oder Leiterbahn ermöglicht (nicht in den Figuren gezeigt).According to the embodiment shown, the female contact element 140 Part of a structured metallization layer, with the exception of the exposed areas of a protective second insulating layer 142 is covered. Preferably, the second insulating layer is also a silicone material. At least one track 144 connects the socket contact element 140 with a contact patch 146 which allows connection to another electrical component or trace (not shown in the figures).

Der fast vollständig zusammengesteckte Zustand der Verbinderanordnung 100 ist in 2 gezeigt. Der Kontaktstift 106 ist soweit in die Vertiefung 138 eingeschoben, dass die Federarme, die das Buchsenkontaktelement 140 bilden, nach unten ausgelenkt sind und mit der Kontaktschicht 116 des Kontaktstifts 106 in elektrisch leitender Anlage sind. Wird das Steckerelement 102 noch weiter in Richtung 130 auf das Buchsenelement 104 zubewegt, kommen die Oberflächen der Isolierlage 128 und der Isolierlage 142 in dichtende Anlage. Für einen Fachmann ist klar, dass die Abmessungen des Kontaktstifts 106 und der Vertiefung 138 so gewählt werden müssen, dass der Kontaktstift 106 nicht durch die Bodenfläche der Vertiefung 138 blockiert wird, bevor die beiden Isolierlagen 128, 142 miteinander in Anlage sind.The almost completely mated condition of the connector assembly 100 is in 2 shown. The contact pin 106 is so far in the depression 138 pushed in that the spring arms that the socket contact element 140 form, are deflected downwards and with the contact layer 116 of the contact pin 106 are in electrically conductive plant. Will the plug element 102 even further in the direction 130 on the socket element 104 moved, come the surfaces of the insulating layer 128 and the insulating layer 142 in sealing contact. For a person skilled in the art it is clear that the dimensions of the contact pin 106 and the depression 138 must be chosen so that the contact pin 106 not through the bottom surface of the recess 138 is blocked before the two insulating layers 128 . 142 are in contact with each other.

3 zeigt ein Layout der Metallisierungsschicht für einen Buchsenkontakt 108 aus 1. Das Buchsenkontaktelement 140 ist durch vier symmetrisch angeordnete Kontaktfahnen 150 mit kreissegmentförmiger Begrenzung 148 gebildet. Ein kreiszylinderförmiger Kontaktstift kommt bei diesen Kontaktfahnen 150 mit vier flächigen Kontakten in Anlage. Für einen Fachmann ist aber klar, dass auch andere Geometrien verwendet werden können. 3 shows a layout of the metallization layer for a female contact 108 out 1 , The socket contact element 140 is by four symmetrically arranged contact lugs 150 with a circle segment-shaped boundary 148 educated. A circular cylindrical contact pin comes with these contact lugs 150 with four flat contacts in plant. However, it will be clear to one skilled in the art that other geometries can be used.

Die 4 und 5 zeigen eine Verbinderanordnung 100 gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Steckerelement 102 weist wiederum einen aus Keramik gefertigten Steckergrundkörper 110 auf. Ein säulenförmiger Vorsprung 114 bildet den Kontaktstift 106. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus den 1 und 2 ist bei dieser Ausführungsform die Kontaktschicht 116 nicht bis an die Kontaktfläche 112 des Steckergrundkörpers 110 gezogen. Den isolierenden Vorsprung 114 durchzieht eine Leiterbahn 118 welche die Kontaktschicht 116 mit dem Anschlusselement 120 verbindet. Eine elastische Isolierlage 128 bedeckt die Kontaktfläche 112 mit Ausnahme der Bereiche, in welchen die Kontaktstifte 106 angeordnet sind.The 4 and 5 show a connector assembly 100 according to a second advantageous embodiment of the present invention. The plug element 102 again has a plug made of ceramic plug body 110 on. A columnar projection 114 forms the contact pin 106 , Unlike the embodiment of the 1 and 2 In this embodiment, the contact layer 116 not to the contact surface 112 of the connector body 110 drawn. The insulating lead 114 runs through a conductor track 118 which the contact layer 116 with the connection element 120 combines. An elastic insulating layer 128 covers the contact surface 112 except for the areas where the contact pins 106 are arranged.

Das zugehörige Buchsenelement 104 weist einen Buchsengrundkörper 132 auf, der vollständig aus einem keramischen Material besteht. Die Vertiefung 138 ist beispielsweise mittels einer Laserstrukturierung aus dem keramischen Material herausgearbeitet. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus den 1 und 2 ist das Buchsenkontaktelement 140 durch eine Doppelschicht aus einer elektrisch leitenden Metallfolie 152 und einer elektrisch isolierenden Folie 154 gebildet.The associated bushing element 104 has a bushing body 132 on, which consists entirely of a ceramic material. The depression 138 is worked out, for example, by means of a laser structuring of the ceramic material. Unlike the embodiment of the 1 and 2 is the socket contact element 140 by a double layer of an electrically conductive metal foil 152 and an electrically insulating film 154 educated.

Weiterhin ist gemäß der zweiten Ausführungsform eine Durchkontaktierung 156 vorgesehen, die den Kontaktflecken 146 zu einem rückseitigen Anschlusselement 158 führt. Die Verbindung zwischen der Metallfolie 152 und dem Kontaktflecken 146 kann beispielsweise über eine sogenannte Microflexverbindung 160 erfolgen.Furthermore, according to the second embodiment, a via 156 provided that the contact marks 146 to a rear connection element 158 leads. The connection between the metal foil 152 and the contact patch 146 can, for example, via a so-called microflex connection 160 respectively.

Bei diesem Verfahren wird ein flexibler Kontaktträger mit metallisierten Durchkontaktierungen („Vias“) versehen und so über den Gegenkontaktpads eines Gegenkontaktträgers positioniert, dass die Gegenkontaktpads durch die Vias hindurch zugänglich sind. Dann wird mittels eines Bondgeräts, beispielsweise eines konventionellen Thermosonicdrahtbonders (Ultraschall mit Temperaturunterstützung), jeweils eine Bondkugel aus Gold durch die Vias hindurch auf das darunterliegende Gegenkontaktpad gebondet und abgerissen. Der dünnere flexible Kontaktträger wird somit gleichsam auf dem biegesteifen Gegenkontaktträger aufgenietet und gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen den Vias und den darunterliegenden Gegenkontaktpads hergestellt. Alternativ können anstelle von Bondkugeln aus Gold auch Tropfen von geeignetem Lot durch die Vias hindurch auf das darunterliegende Gegenkontaktpad eingebracht werden. Eine detaillierte Beschreibung der Microflexverbindungen, die für die Verbindung zwischen einem flexiblen Kontaktträger und einem zugehörigen biegesteifen Gegenkontaktträger eingesetzt werden, ist beispielsweise der Veröffentlichung Stieglitz, T., Beutel, H., Meyer, J. U.: „Microflex“- A new assembling technique for interconnects, J. Intelligent Material Systems and Structures 11, 417-425, 2000, zu entnehmen.In this method, a flexible contact carrier is provided with metallized vias and positioned over the mating contact pads of a mating contact carrier such that the mating contact pads are accessible through the vias. Then, by means of a bonding device, for example, a conventional Thermosonicdrahtbonders (ultrasound with temperature support), each bonded a bonding ball of gold through the vias on the underlying mating contact pad and torn off. The thinner flexible contact carrier is thus riveted as it were on the rigid mating contact carrier and at the same time the electrical connection between the vias and the underlying Gegenkontaktpads made. Alternatively, instead of gold bonding balls, drops of suitable solder can also be introduced through the vias onto the underlying mating contact pad. A detailed description of the microflex connections used for the connection between a flexible contact carrier and an associated rigid mating contact carrier is given, for example, in the publication Stieglitz, T., Beutel, H., Meyer, JU: "Microflex" - A new assembling technique for interconnects , J. Intelligent Material Systems and Structures 11 . 417 - 425 . 2000 , refer to.

Eine elastische Isolierlage 142 deckt die Microflexverbindung 160 ab. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform reicht die elastische Isolierlage 142 auch soweit über die Vertiefung 138, dass sie im zusammengesteckten Zustand der Verbinderanordnung 100 (siehe 5) den Kontaktstift 106 wie eine Dichtlippe umschließt. Als Material für die elastische Isolierlage 142 kommt beispielsweise eine Silikonfolie in Betracht.An elastic insulating layer 142 covers the microflex connection 160 from. In contrast to the first embodiment, the elastic insulating layer is sufficient 142 also so far about the depression 138 in that in the mated condition of the connector assembly 100 (please refer 5 ) the contact pin 106 like a sealing lip encloses. As material for the elastic insulating layer 142 For example, a silicone film is considered.

Gemäß der zweiten Ausführungsform hat die Vertiefung 138 keine einfach zylindrische Innenkontur, sondern besitzt eine umlaufende Schulter 162, auf der das Buchsenkontaktelement 140 sich im zusammengesteckten Zustand des Verbinders 100 abstützt.According to the second embodiment, the recess 138 no simple cylindrical inner contour, but has a circumferential shoulder 162 on which the socket contact element 140 in the mated condition of the connector 100 supported.

Alternativ zu der Microflexverbindung kann auch eine Lötverbindung zu einem Leiterdraht vorgesehen sein. Diese Ausführungsform ist in den 6 und 7 gezeigt. Wie aus 6 ersichtlich, weist das Steckerelement 102 einen Anschlussflecken 122 auf, der mit einem Draht 164 über eine Lötverbindung 124 verbunden ist. Wie in 7 gezeigt, kann auch das Buchsenelement 104 eine Lötverbindung aufweisen, die den Kontaktflecken 146 mit einem Draht 166 verbindet.As an alternative to the microflex connection, a solder connection to a conductor wire can also be provided. This embodiment is in the 6 and 7 shown. How out 6 can be seen, the male element 102 a connecting patch 122 on that with a wire 164 via a solder joint 124 connected is. As in 7 The socket element can also be shown 104 have a solder joint that the contact pads 146 with a wire 166 combines.

Die 8 bis 10 illustrieren das erfindungsgemäße Steckerelement 102 in Kombination mit verschiedenen Anschlusseinheiten zum Anschließen einer Elektrodenanordnung oder einer elektronischen Komponente. Dabei zeigt 8 eine erste Anschlusseinheit 168 zum Anschließen einer Vielzahl von isolierten Drähten 170. 9 zeigt die Ankopplung des erfindungsgemäßen Steckerelements 102 über eine Anschlusseinheit 172 an einen flexiblen Leiterbahnträger mit einer isolierenden Hülle aus Silikon (PDMS). Solche Leiterbahnträger werden allgemein auch als flexibler Schaltungsträger (flexible printed circuit, FPC), oder als flexibles Kabel (flexible flat cable, FFC) bezeichnet. 10 schließlich zeigt ein Steckerelement 102 mit einer Anschlusseinheit 146, die für die Verbindung mit polyimidisolierten Elektroden 180 geeignet ist. In jedem Fall ist das Steckerelement 102 durch die rückseitig auf einer ebenen Oberfläche angeordneten Anschlusselemente 120 auf besonders einfache Art und Weise kontaktierbar.The 8th to 10 illustrate the plug element according to the invention 102 in combination with various terminal units for connecting an electrode assembly or an electronic component. It shows 8th a first connection unit 168 for connecting a plurality of insulated wires 170 , 9 shows the coupling of the plug element according to the invention 102 via a connection unit 172 to a flexible conductor carrier with an insulating sheath made of silicone (PDMS). Such track carriers are also commonly referred to as Flexible Printed Circuit (FPC) or Flexible Flat Cable (FFC). 10 Finally, shows a plug element 102 with a connection unit 146 suitable for connection with polyimide-insulated electrodes 180 suitable is. In any case, the plug element 102 through the rear side arranged on a flat surface connection elements 120 Contactable in a particularly simple manner.

Nachfolgend werden mit erneutem Bezug auf die 1 bis 7 beispielhafte Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen implantierbaren Verbinderanordnung 100 im Detail erläutert.The following are with reference to the 1 to 7 exemplary methods for making the implantable connector assembly of the invention 100 explained in detail.

Für das Steckerelement 102 wird ein Grünkörper aus Aluminiumoxid und Glas mithilfe eines Lasers strukturiert. Dabei werden zunächst die Außenkonturen und die Kanäle für die spätere Leiterbahn 118, die durch den Kontaktstift 106 führt, hergestellt. Anschließend wird das Material so strukturiert, dass die Vorsprünge 114 ausgebildet werden.For the plug element 102 a green body of alumina and glass is patterned using a laser. First, the outer contours and the channels for the later conductor track 118 passing through the contact pin 106 leads, manufactured. Subsequently, the material is structured so that the projections 114 be formed.

Anschließend wird der so gebildete Grundkörper 110 einer Temperaturbehandlung unterzogen, so dass er gesintert wird. Schrumpfraten von 15 % bis 20 % treten dabei je nach Material auf.Subsequently, the base body thus formed 110 subjected to a temperature treatment so that it is sintered. Shrinkage rates of 15% to 20% occur depending on the material.

Zum Aufbringen der Metallisierung, also der Kontaktschicht 116 und der Leiterbahn 118, wird der gesinterte Grundkörper 110 in eine Maske, beispielsweise aus HTCC-Grünfolie, gelegt, die rund um die Vorsprünge 114 ausreichend Platz für das Eindringen einer Leitpaste vorsieht. In einem Siebdruckverfahren wird Leitpaste aufgetragen, so dass sie die Außenseiten der Kontaktstifte 106 und den Kanal im Inneren der Kontaktstifte 106 ausfüllt. Beispielsweise kann eine Goldleitpaste verwendet werden. Anschließend wird die Paste getrocknet und die Maske entfernt.For applying the metallization, so the contact layer 116 and the track 118 , becomes the sintered body 110 in a mask, for example, made of HTCC green film, placed around the protrusions 114 there is sufficient space for the penetration of a conductive paste. In a screen printing process, conductive paste is applied so that it covers the outsides of the contact pins 106 and the channel inside the contact pins 106 fills. For example, a gold conductive paste can be used. Then the paste is dried and the mask removed.

Die leitfähige Beschichtung des Anschlusselements 120 wird in einem nächsten Arbeitsschritt von der Rückseite her aufgebracht. Für diese Kontakte kann beispielsweise eine Platin/Gold-Leitpaste verwendet werden. Auch diese Paste wird anschließend thermisch ausgehärtet.The conductive coating of the connection element 120 is applied in a next step from the back. For these contacts, for example, a platinum / gold conductive paste can be used. This paste is then thermally cured.

Schließlich wird die elastische Isolierlage 128 in Form einer Silikonfolie mit Öffnungen zum Hindurchtreten der Kontaktstifte 106 angebracht. Hierzu wird in vorteilhafter Weise die Oberfläche 112 des metallisierten Grundkörpers 110 durch eine Plasmabehandlung aktiviert.Finally, the elastic insulating layer 128 in the form of a silicone film with openings for the passage of the contact pins 106 appropriate. For this purpose, the surface is advantageously 112 of the metallized body 110 activated by a plasma treatment.

Das Buchsenelement 104 wird ebenfalls unter Verwendung eines glasgefüllten keramischen Grünkörpers hergestellt. Dabei unterscheiden sich die Buchsenelemente der 1 und 2 sowie 7 von denen der 4 und 5. The socket element 104 is also prepared using a glass filled green ceramic body. The bush elements of the 1 and 2 such as 7 of which the 4 and 5 ,

Wie in 1 gezeigt, wird nur ein Teil des Buchsengrundkörpers 132 aus Keramik hergestellt. Der Teil des Buchsengrundkörpers 132, der die Vertiefungen 138 bildet, wird aus Silikon hergestellt. Die gesinterte Keramikschicht 134 wird einer Plasmabehandlung unterzogen und mit einer vorgefertigten Silikonschicht 136 zusammengefügt. Die Silikonschicht 136 kann auch bereits mit der Metallisierung 152 und der elastischen Isolierlage 142 verbunden sein. Die Strukturierung der Metallfolie 152 erfolgt dabei beispielsweise durch Ätzen oder Laserstrukturierung.As in 1 is shown, only a part of the socket body 132 made of ceramic. The part of the socket body 132 that the depressions 138 is made of silicone. The sintered ceramic layer 134 is subjected to a plasma treatment and with a prefabricated silicone layer 136 together. The silicone layer 136 can also already with the metallization 152 and the elastic insulating layer 142 be connected. The structuring of the metal foil 152 takes place for example by etching or laser structuring.

Eine etwas modifizierte Ausgestaltung des Buchsenelements 104 ist in den 4 und 5 gezeigt. Hier muss der Buchsengrundkörper 132 vor dem Sintern mithilfe eines Laserstrukturierungsschritts so strukturiert werden, dass die Vertiefungen 138 einschließlich der Schultern 162 in dem Vollmaterial ausgeformt sind. Darüber hinaus werden Kanäle für die Durchkontaktierungen 156 eingebracht.A somewhat modified embodiment of the female element 104 is in the 4 and 5 shown. Here must the socket body 132 be patterned before sintering using a laser structuring step so that the wells 138 including the shoulders 162 are formed in the solid material. In addition, channels for the vias 156 brought in.

Eine Leitpaste, beispielsweise eine Goldleitpaste, wird, entsprechend wie bei der Herstellung des Steckerelements 102, für das Ausbilden der Durchkontaktierung 156 aufgebracht und ausgehärtet.A conductive paste, such as a gold conductive paste, is, as in the manufacture of the male member 102 , for the formation of the via 156 applied and cured.

In einem davon unabhängigen Arbeitsschritt wird eine Metallfolie 152 zwischen zwei Silikonfolien 154 angeordnet und laminiert. Dieser Mehrschichtaufbau wird mittels einer Microflexverbindung elektrisch mit der Durchkontaktierung 156 verbunden.In an independent step, this becomes a metal foil 152 between two silicone films 154 arranged and laminated. This multilayer construction is electrically connected to the via by means of a microflex connection 156 connected.

Anschließend wird die elastische Isolierlage 142, die ebenfalls aus Silikon bestehen kann, angebracht.Subsequently, the elastic insulating layer 142 , which may also be made of silicone, attached.

Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung ein Steckerelement bereit, das vorzugsweise laserstrukturierte HTCC-Materialien als isolierendes Grundmaterial verwendet. Durch die Verwendung von HTCC-Material mit einer planaren Silikonkautschuk- und Metallfolie zum Herstellen eines Buchsenelements mit einem Array von Buchsenkontakten, die federnde Kontaktelemente haben, kann ein verbesserter elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstift und dem Buchsenkontakt erreicht werden. Es werden planar gefertigte Silikonschichten verwendet um eine gute Isolation und Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu erzielen. Die mechanische Stabilität des Verbinders wird durch das keramische Material gewährleistet, während die davon getrennten weichen und mechanisch nachgiebigen Strukturen des Buchsenelements ein leichtes Einstecken des Kontaktstifts ermöglichen, ohne die Gesamtstruktur des Verbinders verformen zu müssen.In summary, the present invention provides a male member that preferably uses laser-structured HTCC materials as the insulating base material. By using HTCC material with a planar silicone rubber and metal foil to make a female member having an array of female contacts having resilient contact elements, improved electrical contact between the contact pin and the female contact can be achieved. Planar silicone layers are used to provide good insulation and moisture impermeability. The mechanical stability of the connector is ensured by the ceramic material, while the separated soft and mechanically resilient structures of the socket member allow easy insertion of the contact pin, without having to deform the overall structure of the connector.

Das Zusammenstecken erfolgt in einer Richtung entlang der Längsachse des Kontaktstifts, während die Kräfte für den mechanischen und elektrischen Kontakt im Betrieb quer zur Längsachse des Kontaktstifts einwirken. Dadurch ist der Kontaktwiderstand unabhängig von der Steckkraft.The mating takes place in a direction along the longitudinal axis of the contact pin, while the forces for mechanical and electrical contact during operation act transversely to the longitudinal axis of the contact pin. As a result, the contact resistance is independent of the insertion force.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die modulare Herstellbarkeit der Elektroden und Elektronikkomponenten, wie bei einem Herzschrittmacher. Daher können beschädigte Einzelkomponenten ausgetauscht werden. Mit der erfindungsgemäßen Verbinderanordnung können miniaturisierte Kontaktarrays mit einem stabilisierenden mechanischen Träger verbunden werden, der gleichzeitig einen Verbinder zu einer elektronischen Komponente, einem Kabel, oder einem zusätzlichen Verlängerungskabel darstellt. Beispielsweise kann ein unterschiedliches Elektrodenarray mit einem dünnen filmbasierten flachen Verlängerungskabel kombiniert werden, das jeweils zu demselben Typ von implantierbarem Verbinder kompatibel ist.An essential advantage of the solution according to the invention is the modular producibility of the electrodes and electronic components, as in the case of a cardiac pacemaker. Therefore, damaged individual components can be replaced. With the connector assembly according to the invention, miniaturized contact arrays can be connected to a stabilizing mechanical support which simultaneously constitutes a connector to an electronic component, a cable, or an additional extension cable. For example, a different electrode array may be combined with a thin film-based flat extension cable, each compatible with the same type of implantable connector.

Die Verwendung biokompatibler Materialien erhöht die Akzeptanz und reduziert Hürden für die Zulassung. Schließlich ermöglicht die Verwendung von Laserbearbeitung zum Herstellen der Keramikkörper eine einfache Modifikation des Designs, ohne zusätzliche Werkzeuge anschaffen zu müssen.The use of biocompatible materials increases acceptance and reduces barriers to approval. Finally, the use of laser machining to make the ceramic bodies allows a simple modification of the design without having to purchase additional tools.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Bezugsziffernumeral Beschreibungdescription 100100 Verbinderanordnungconnector assembly 102102 Steckerelementmale member 104104 Buchsenelementfemale member 106106 Kontaktstiftpin 108108 Buchsenkontaktfemale contact 110110 SteckergrundkörperPlug body 112112 Kontaktflächecontact area 114114 Vorsprunghead Start 116116 Kontaktschichtcontact layer 118118 Leiterbahnconductor path 120120 Anschlusselementconnecting element 122122 Anschlussfleckenpads 124124 Lotschichtsolder layer 126126 Rückseitige OberflächeBack surface 128128 Elastische IsolierlageElastic insulating layer 130130 Steckrichtungplug-in direction 132132 BuchsengrundkörperBook Seng round body 134134 Keramikschichtceramic layer 136136 Silikonschichtsilicone layer 138138 Vertiefungdeepening 140140 BuchsenkontaktelementFemale contact element 142142 Elastische IsolierlageElastic insulating layer 144144 Leiterbahnconductor path 146146 Kontaktfleckenpads 148148 Begrenzunglimit 150150 Kontaktfahnecontact tag 152152 Metallfoliemetal foil 154154 Elektrisch isolierende FolieElectrically insulating film 156156 Durchkontaktierungvia 158158 Anschlusselementconnecting element 160160 MicroflexverbindungMicroflex connection 162162 Schultershoulder 164164 Drahtwire 166166 Drahtwire 168168 Anschlusseinheit für isolierte DrähteConnection unit for insulated wires 170170 Isolierte DrähteInsulated wires 172172 Anschlusseinheit für flexiblen Leiterbahnträger aus SilikonConnection unit for flexible conductor carrier made of silicone 174174 LeiterbahnträgerConductor carrier 176176 Anschlusseinheit für PI-isolierte ElektrodenConnection unit for PI-isolated electrodes 180180 LeiterbahnträgerConductor carrier

Claims (20)

Steckerelement (102) mit einem elektrisch isolierenden Steckergrundkörper (110), mindestens einem Kontaktstift (106), der an einer Kontaktfläche (112) des Steckergrundkörpers (110) so angeordnet ist, dass der Kontaktstift (106) mit einem Buchsenkontakt (108) verbindbar ist, und einem Anschlusselement (120), das mit dem Kontaktstift (106) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der mindestens eine Kontaktstift (106) einen säulenförmigen Vorsprung (114), der an dem elektrisch isolierenden Steckergrundkörper (110) angeformt ist, eine im Inneren des Vorsprungs (114) verlaufende Leiterbahn (118), die mit dem Anschlusselement (120) verbunden ist, und eine an einer Außenfläche des Vorsprungs (114) angeordnete Kontaktschicht (116), die mit der Leiterbahn (118) verbunden und mit dem Buchsenkontakt (108) verbindbar ist, aufweist.Plug element (102) having an electrically insulating connector base body (110), at least one contact pin (106) which is arranged on a contact surface (112) of the connector base body (110) so that the contact pin (106) with a socket contact (108) is connectable . and a terminal member (120) electrically connected to the contact pin (106), the at least one contact pin (106) forming a columnar projection (114) formed on the electrically-insulating connector main body (110) inside Projection (114) extending trace (118) connected to the terminal (120) and a contact layer (116) disposed on an outer surface of the projection (114) connected to the trace (118) and connected to the female contact (108 ) is connectable. Steckerelement (102) nach Anspruch 1, wobei der Steckergrundkörper (110) aus einem Keramikmaterial hergestellt ist.Plug element (102) after Claim 1 wherein the plug base body (110) is made of a ceramic material. Steckerelement (102) nach Anspruch 1 oder 2, wobei weiterhin mindestens eine elastische Isolierlage (128) so an der Kontaktfläche (112) des Steckergrundkörpers (110) angeordnet ist, dass die Isolierlage (128) den Kontaktstift (106) umgibt.Plug element (102) after Claim 1 or 2 wherein at least one elastic insulating layer (128) is further disposed on the contact surface (112) of the connector base (110) such that the insulating layer (128) surrounds the contact pin (106). Steckerelement (102) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anschlusselement (120) einen Kontaktflecken (122) aufweist, der auf einer der Kontaktfläche (112) gegenüberliegenden Rückseite (126) des Steckergrundkörpers (110) angeordnet ist.Plug element (102) according to one of the preceding claims, wherein the connection element (120) has a contact patch (122) which is arranged on a contact surface (112) opposite rear side (126) of the connector base body (110). Steckerelement (102) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktschicht (116) aus Gold, Platin oder einer Legierung daraus hergestellt ist.A male member (102) according to any one of the preceding claims, wherein the contact layer (116) is made of gold, platinum or an alloy thereof. Buchsenelement (104) zum elektrischen Kontaktieren eines Steckerelements (102) mit einem elektrisch isolierenden Buchsengrundkörper (132), mindestens einem Buchsenkontaktelement (140), das mit einem Kontaktstift (106) des Steckerelements (102) verbindbar ist, wobei der elektrisch isolierende Buchsengrundkörper (132) eine Vertiefung (138) aufweist, und wobei das Buchsenkontaktelement (140) so an der Vertiefung angeordnet ist, dass das Buchsenkontaktelement (140) beim Zusammenstecken von Steckerelement (102) und Buchsenelement (104) durch den Kontaktstift (106) in die Vertiefung (138) hinein auslenkbar ist, weiterhin umfassend mindestens eine elastische Isolierlage (142), die so an dem Buchsengrundkörper (132) angeordnet ist, dass die Isolierlage (142) die Vertiefung (138) umgibt und das Buchsenkontaktelement (140) freigelegt ist.Socket element (104) for electrically contacting a plug element (102) with an electrically insulating bushing body (132), at least one socket contact element (140) connectable to a contact pin (106) of the plug element (102), wherein the electrically insulating female body (132) has a recess (138), and wherein the female contact member (140) is disposed on the recess such that the female contact member (140) upon mating male member (102) and female member (104) by the contact pin (106) is deflectable into the depression (138), further comprising at least one resilient insulating layer (142) disposed on the female body (132) such that the insulating layer (142) surrounds the depression (138) and the female contact element (140) is exposed. Buchsenelement (104) nach Anspruch 6, wobei der Buchsengrundkörper (132) wenigstens teilweise aus einem Keramikmaterial oder aus Polydimethylsiloxan (PDMS) hergestellt ist.Bushing element (104) after Claim 6 wherein the socket body (132) is at least partially made of a ceramic material or polydimethylsiloxane (PDMS). Buchsenelement (104) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Buchsenkontaktelement (140) durch mindestens eine freitragende, elektrisch leitfähige Kontaktfahne (150) gebildet ist.Bushing element (104) after Claim 6 or 7 wherein the socket contact element (140) is formed by at least one self-supporting, electrically conductive contact lug (150). Verfahren zum Herstellen eines Steckerelements (102), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines elektrisch isolierenden Steckergrundkörpers (110) mit mindestens einem daran angeformten säulenförmigen Vorsprung (114), wobei der Vorsprung (114) mit einem durch ihn hindurchgehenden Kanal versehen wird, Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zum Ausbilden eines Kontaktstifts (106), wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung die äußere Oberfläche des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs (114) wenigstens teilweise bedeckt und der Kanal wenigstens teilweise mit der leitfähigen Beschichtung gefüllt wird, Anbringen eines Anschlusselements (120), das mit dem Kontaktstift (106) elektrisch leitend verbunden ist.A method of making a male member (102), the method comprising the steps of: Producing an electrically insulating connector base body (110) with at least one columnar projection (114) formed thereon, wherein the projection (114) is provided with a channel passing therethrough, Applying an electrically conductive coating to form a contact pin (106), the electrically conductive coating at least partially covering the outer surface of the at least one columnar protrusion (114), and at least partially filling the channel with the conductive coating, Attaching a connection element (120) which is electrically conductively connected to the contact pin (106). Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Steckergrundkörper (110) hergestellt wird, indem ein keramischer Grünkörper strukturiert und anschließend gesintert wird.Method according to Claim 9 in that the connector base body (110) is produced by structuring a ceramic green body and then sintering it. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Strukturieren des Grünkörpers mittels eines Laserstrukturierverfahrens durchgeführt wird.Method according to Claim 10 wherein structuring of the green body is performed by a laser patterning method. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Schritt des Aufbringens einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (112) umfasst: Anordnen des elektrisch isolierenden Steckergrundkörpers (110) in einer Maskenstruktur, so dass der mindestens eine säulenförmige Vorsprung (114) in einer zugehörigen Maskenausnehmung aufgenommen ist, wobei zwischen der äußeren Oberfläche des säulenförmigen Vorsprungs (114) und der inneren Wandung der Maskenausnehmung ein Freiraum verbleibt, Verteilen einer elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste, so dass der Freiraum zwischen der äußeren Oberfläche des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs (114) und der inneren Wandung der Maskenausnehmung sowie der Kanal des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs (114) mit der Siebdruckpaste gefüllt sind, und Aushärten der elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste, oder Metallisierung des säulenförmigen Vorsprungs (114) mittels eines Sputter- oder Aufdampfprozesses und Verteilen einer elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste, so dass der Kanal des mindestens einen säulenförmigen Vorsprungs (114) mit der Siebdruckpaste gefüllt ist, und Aushärten der elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste.Method according to one of Claims 9 to 11 wherein the step of applying an electrically conductive coating (112) comprises disposing the electrically insulating plug body (110) in a mask structure such that the at least one columnar protrusion (114) is received within an associated mask cavity leaving a space between the outer surface of the columnar protrusion (114) and the inner wall of the mask recess, distributing an electrically conductive screen printing paste so that the clearance between the outer surface of the at least one columnar protrusion (114) and the inner wall of the mask recess and the Channel of the at least one columnar projection (114) are filled with the screen printing paste, and curing the electrically conductive screen printing paste, or metallization of the columnar projection (114) by means of a sputtering or vapor deposition process and distributing an electrically conductive screen printing paste, so that the channel of the at least one columnar projection (114) is filled with the screen printing paste, and curing the electrically conductive screen printing paste. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiterhin umfassend den Schritt des Strukturierens und Anbringens einer elastischen Isolierlage (128) an dem Steckergrundkörper (110), so dass die Isolierlage (128) den mindestens einen Kontaktstift (106) umgibt.Method according to one of Claims 9 to 12 further comprising the step of patterning and attaching an elastic insulating layer (128) to the male body (110) such that the insulating layer (128) surrounds the at least one contact pin (106). Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Oberfläche des Steckergrundkörpers (110), an der die Isolierlage (128) angebracht wird, durch eine Plasmabehandlung aktiviert wird.Method according to Claim 13 in which the surface of the plug main body (110) to which the insulating layer (128) is attached is activated by a plasma treatment. Verfahren zum Herstellen eines Buchsenelements (104), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines elektrisch isolierenden Buchsengrundkörpers (132) mit mindestens einer Vertiefung (138), Herstellen einer elektrisch isolierenden Kontaktfolie (154), die mindestens ein freigelegtes Buchsenkontaktelement (140) trägt, Verbinden des Buchsengrundkörpers (132) mit der Kontaktfolie, wobei das Buchsenkontaktelement (140) so an der Vertiefung (138) angeordnet wird, dass das Buchsenkontaktelement (140) beim Zusammenstecken eines Steckerelements (102) mit dem Buchsenelement (104) durch den Kontaktstift (106) in die Vertiefung (138) hinein auslenkbar ist, und wobei weiterhin mindestens eine elastische Isolierlage (142) so an dem Buchsengrundkörper (132) angeordnet wird, dass die Isolierlage (142) die Vertiefung (138) umgibt und das Buchsenkontaktelement (132) freigelegt ist.A method of making a female member (104), the method comprising the steps of: Producing an electrically insulating socket main body (132) having at least one depression (138), Producing an electrically insulating contact foil (154) carrying at least one exposed socket contact element (140), Connecting the socket base body (132) to the contact foil, wherein the socket contact element (140) is arranged on the recess (138) such that the socket contact element (140) is pushed together with the socket element (104) by the contact pin (106) when a plug element (102) is plugged together ) is deflectable into the recess (138) and further wherein at least one elastic insulating layer (142) is disposed on the socket body (132) such that the insulating layer (142) surrounds the recess (138) and exposes the socket contact element (132) is. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend den Schritt des Ausbildens mindestens einer elektrisch leitenden Verbindung, die sich von dem Buchsenkontaktelement (140) durch wenigstens einen Teil des Buchsengrundkörpers (132) hindurch zu einem Anschlusselement (158) erstreckt.Method according to Claim 15 and further comprising the step of forming at least one electrically conductive connection extending from the socket contact element (140) through at least a portion of the socket body (132) to a terminal (158). Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Ausbildens mindestens einer elektrisch leitenden Verbindung die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden eines Kanals in dem Buchsengrundkörper (132), Verteilen einer elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste, so dass der Kanal mit der Siebdruckpaste wenigstens teilweise gefüllt ist, Aushärten der elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste.Method according to Claim 16 wherein the step of forming at least one electrically conductive connection comprises the steps of: forming a channel in the socket body (132), distributing an electrically conductive screen printing paste such that the channel is at least partially filled with the screen printing paste, curing the electrically conductive screen printing paste. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Kontaktfolie (154) mindestens zwei Lagen eines Silikonmaterials umfasst, zwischen denen eine strukturierte Metallisierungslage (152) angeordnet ist, und wobei das mindestens eine Buchsenkontaktelement (140) durch Laserstrukturierung der Metallisierungslage (152) hergestellt wird.Method according to one of Claims 15 to 17 in that the contact foil (154) comprises at least two layers of a silicone material, between which a structured metallization layer (152) is arranged, and wherein the at least one socket contact element (140) is produced by laser structuring of the metallization layer (152). Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Oberfläche des Buchsengrundkörpers (132), an der die Kontaktfolie (154) angebracht wird, durch eine Plasmabehandlung aktiviert wird.Method according to Claim 18 wherein the surface of the socket body (132) to which the contact foil (154) is attached is activated by a plasma treatment. Implantierbarer elektrischer Verbinder (100) umfassend: ein Steckerelement (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ein Buchsenelement (104) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, und eine mit dem Steckerelement (102) verbundene Anschlusseinheit (168, 172, 176) zum Anschließen einer Elektrodenanordnung oder einer elektronischen Komponente.An implantable electrical connector (100) comprising: a plug member (102) according to any one of Claims 1 to 5 , a socket element (104) according to one of Claims 6 to 8th , and a connector unit (168, 172, 176) connected to the male member (102) for connecting an electrode assembly or an electronic component.
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