DE102019208035A1 - Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse - Google Patents

Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse Download PDF

Info

Publication number
DE102019208035A1
DE102019208035A1 DE102019208035.9A DE102019208035A DE102019208035A1 DE 102019208035 A1 DE102019208035 A1 DE 102019208035A1 DE 102019208035 A DE102019208035 A DE 102019208035A DE 102019208035 A1 DE102019208035 A1 DE 102019208035A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass
metal
metal pin
inner conductor
outer conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102019208035.9A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102019208035B4 (de
Inventor
Robert Hettler
Wee Kiat Chai
Rainer Graf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Priority to DE102019208035.9A priority Critical patent/DE102019208035B4/de
Priority to CN202010435837.4A priority patent/CN112023267A/zh
Priority to JP2020095938A priority patent/JP7562293B2/ja
Priority to US16/890,463 priority patent/US11640863B2/en
Publication of DE102019208035A1 publication Critical patent/DE102019208035A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102019208035B4 publication Critical patent/DE102019208035B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30—Sealing
    • H01B17/303—Sealing of leads to lead-through insulators
    • H01B17/305—Sealing of leads to lead-through insulators by embedding in glass or ceramic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375—Constructional arrangements, e.g. casings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N13/00—Treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375—Constructional arrangements, e.g. casings
    • A61N1/3752—Details of casing-lead connections
    • A61N1/3754—Feedthroughs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30—Sealing
    • H01B17/303—Sealing of leads to lead-through insulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glas-Metall-Durchführung, bestehend aus einem Außenleiter oder einem Grundkörper, einem Glas- oder Glaskeramikmaterial und einem Innenleiter, wobei der Innenleiter, bevorzugt ein Metallstift ist und der Innenleiter in den Außenleiter, insbesondere Grundkörper in dem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift ein Material mit hoher Leitfähigkeit und/oder niedrigem Kontaktwiderstand umfasst, sowie ein Hülsenelement, das den Metallstift zumindest teilweise umschließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Glas-Metall-Durchführung, bestehend aus einem Außenleiter oder Grundkörper, einem Glasmaterial oder Glaskeramikmaterial und einem Innenleiter in Form eines Metallstiftes. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung einer Glas-Metall-Durchführung in einem Wearable, in implantierbaren medizinischen Geräten und Vorrichtungen sowie Elemente mit einer derartigen Glas-Metall-Durchführung.
  • Glas-Metall-Durchführungen sind in verschiedenen Anwendungsbereichen der Elektrotechnik eingesetzt. Beispielsweise werden diese für die Durchführung elektrischer Leiter in Gehäusen für Bauelemente in der Elektronik und der Sensorik verwandt. In diesem Zusammenhang weisen derartige Bauteile Schmelzverbindungen von Gläsern mit verschiedenen Metallmaterialien auf. Durch das Einschmelzen eines Innenleiters aus Metall in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial, das von einem Außenleiter aus Metall umschlossen wird, kann eine hermetisch dichte Durchführung eines Leiters in ein Gehäuse zur Verfügung gestellt werden. Ganz besondere Glas-Metall-Durchführungen sind solche Durchführungen, bei denen die Durchführung selbst bzw. Teile der Durchführung in Kontakt mit dem menschlichen Körper kommt. Bei derartigen Durchführungen kommt es darauf an, dass eine hohe Korrosionsfestigkeit sowie eine gute Langzeitbeständigkeit aller eingesetzter Komponenten gewährleistet werden. Insbesondere sollen derartige Durchführungen nur begrenzte Mengen an Ni abgeben, um die Bildung von allergischen Reaktionen zu verhindern. Dies ist definiert in den Normen für die Grenzwerte der sogenannten Nickellässigkeit. Diesbezüglich wird auf die DIN EN1811 und DIN EN12472 verwiesen.
  • Bei Glas-Metall-Durchführungen werden als Materialien für den Durchführungsleiter vorwiegend Fe-Ni-, Fe-Ni-Co-, Fe-Ni-Cr-Legierungen eingesetzt. Der Vorteil dieser Materialien ist deren exzellente Anpassung der thermischen Dehnung an die Einschmelzgläser. Allerdings haben all diese Materialien signifikante Anteile an Ni im Grundmaterial. Darüber hinaus weisen sie Nickel-Beschichtungen auf, um die Materialien vor Korrosion zu schützen, die wiederum Nickel in unerwünschter Menge freisetzen.
  • Um eine Freisetzung von Ni zu verhindern, wurde im Stand der Technik vorgesehen, die Durchführungsleiter bzw. Innenleiter mit einer genügend dicken Goldschicht zu belegen, um die Nickeldurchdringung zu reduzieren. Dies hatte allerdings den Nachteil, dass es nur unzureichend gelingt, den Austritt von Ni zu verhindern oder um dies zu erreichen, sehr dicke Au-Schichten mit einer Dicke von mehr als 2,5 µm nötig waren.
  • Alternativ zu einer Lösung mit beschichteten Leitern schlägt die DE 198 42 943 A1 als Innenleiter Tantal zu verwenden oder alternativ nickelfreien, rostfreien und ferritischen Edelstahl wie beispielsweise den Stahl gemäß US-Norm AISi 446, bei dem es sich um einen nicht rostenden, hitzebeständigen ferritischen Chrom-Stahl mit Aluminiumzusatz handelt. Der Ausdehnungskoeffizient des ferritischen Edelstahles AISI446 liegt nur wenig höher als bei gebräuchliche Gläser. Daher bestand die Gefahr, dass der Innenleiter sich beim Abkühlen stärker als das Glas zusammenzieht und die Schnittstelle zum Glas aufreißt. Zudem ist die Lötfähigkeit von ferritischen Edelstähle auch begrenzt und bedingt in der Regel den Einsatz eines starken Flussmittels beim Löten. Diese starken Flussmittel könne im späteren Betrieb zu Korrosion führen bzw. müssen aufwendig vor dem Einsatz abgereingt werden.
  • Ein weiterer Nachteil der DE 198 42 943 C2 ist, dass die Auswahl von Ni-freien Materialien begrenzt war, da eine ausreichende Dichtigkeit der Durchführung nur dann zur Verfügung gestellt wird, wenn der Ausdehnungskoeffizient des Innenleiter αinnen geringer war als der Ausdehnungskoeffizient des Glases αGlas.
  • Um eine gute Leitfähigkeit zur Verfügung zu stellen wurden im Stand der Technik die Metallstifte mit Nickel und/oder Gold überzogen. Zumindest bis zur vollständigen Beschichtung mit Gold ergab sich dann das Problem, dass Ni aus einer derartigen Konfiguration austrat. Anderseits sind Metallstifte aus reinem Kupfer oder Messing nur sehr schwer einzuglasen. Ein weiteres Problem beschichteter Leiter ist die Korrosion, die bei Anwesenheit von wässrigen Lösungen oder Wasser auftreten kann. Es reicht ein Material, wie Niob und Titan, aus, das für eine Lötverbindung im Inneren des Gehäuses eine zumindest selektive Beschichtung aufweist, beispielsweise durch nassgalvanische Prozesse. Diese Materialien lassen sich jedoch nur sehr schwer haftfest galvanisieren. Eine Verbesserung der Lötfähigkeit durch bevorzugt selektive Beschichtung - z.B. durch Nassgalvanische Prozesse - ist zudem technisch schwierig und von daher kostenintensiv.
  • Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Glas-Metall-Durchführung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll eine Durchführung mit einem Metallstift oder Innenleiter angegeben werden, der einerseits kein Nickel freisetzt, wenn er mit dem menschlichen Körper in Berührung kommt, andererseits aber auch über eine ausreichende Lötfähigkeit verfügt.
  • Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Glas-Metall-Durchführung gemäß Anspruch 1, sowie eine Verwendung der Glas-Metall-Durchführung gemäß Anspruch 7 und ein Element mit einer erfindungsgemäßen Glas-Metall-Durchführung, die in einen menschlichen oder tierischen Körpern oder Zellkulturen eingebracht werden kann, gemäß Anspruch 8.
  • Die erfindungsgemäße Glas-Metall-Durchführung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Außenleiter, der auch als Grundkörper bezeichnet wird, ein Glasmaterial oder Glaskeramik und einen Innenleiter, der bevorzugt ein Metallstift ist und in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast ist, umfasst. Der Innenleiter oder Metallstift ist in den Außenleiter oder Grundkörper in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingesetzt und verschmolzen.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Material des Metallstifts ein Material mit einer hohen Leitfähigkeit und/oder einem niedrigen Kontaktwiderstand.
  • Des Weiteren umfasst der Metallstift oder der Innenleiter ein Hülsenelement, das den Metallstift oder Innenleiter zumindest teilweise, bevorzugt vollständig umschließt. Das Hülsenelement ist nur auf einen Teil des Metallstiftes aufgebracht und dient im Wesentlichen dazu den elektrischen Kontakt des Metallstiftes bei einem niedrigen Widerstand mit einem Leitermaterial, bspw. einer Öffnung in einer gedruckten Schaltung, einer sogenannten PCB (Printed Circuit Board) zur Verfügung zu stellen. Das Hülsenmaterial ist das Interface, das beim Löten durch das Lotmaterial benetzt wird.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das Hülsenelement auf den Metallstift nicht nur aufgesteckt ist und teilweise vom Hülsenelement umschlossen wird, sondern das Hülsenelement mit dem Metallstift verpresst wird. Durch das Verpressen wird gewährleistet, dass das Hülsenelement in der am Metallstift vorgesehenen Position verbleibt und nicht verrutscht. Beim Verpressen wird das Hülsenelement mittels eines Presswerkzeuges, einer Presszange oder einer elektrischen Pressmaschine mit dem Metallstift verpresst. Durch das Verpressen wird das Hülsenelement auf dem Metallstift fest angeordnet.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material der Hülse ein lötbares Material, bspw. Kupfer oder Nickel umfasst, da dann die Hülse, wenn sie in die elektrische Verbindung beispielsweise die Öffnung der gedruckten Schaltung (PCB) eingesteckt ist, mit diesem elektrischen Kontakt verlötet werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Metallstift ein medizinisch unbedenkliches Material umfasst, so dass medizinische Anwendungen möglich sind. Ein elektrisch sehr leitfähiges medizinisch unbedenkliches Material, dass zudem einen niedrigen Kontaktwiderstand aufweist, ist beispielsweise Niob, Titan, Tantal, Edelstahl, insbesondere ein ferritischer Edelstahl, oder Molybdän als Material für den Metallstift.
  • Wird der Metallstift ohne Hülse allein aus diesen Materialien, beispielsweise Niob, Titan, Tantal oder Molybdän hergestellt, so wird zwar ein nichtallergisches, elektrisch hochleitendes Material verwandt, das jedoch nur sehr schlecht mit einem Leiter verlötet werden kann.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Hülsenelement aus lötbarem Material, beispielsweise Kupfer auf den Metallstift aus Niob, Titan, Tantal, Edelstahl bzw. Molybdän aufgepresst wird. Der Vorteil der Materialen Niob, Titan, Tantal, Edelstahl oder Molybdän für den Metallstift ist nicht nur die hohe Leitfähigkeit, sondern auch die Tatsache, dass derartige Materialien praktisch keine galvanische Korrosion zeigen. Die Anordnung eines separaten Hülsenelementes bzw. Hülse auf dem Metallstift, hat den Vorteil, dass die gut lötbaren Materialien nicht austreten und in Kontakt mit dem Menschen kommen können. Neben Niob, Titan, Tantal, Edelstahl und Molybdän sind geeignete Materialien für den Metallstift auch Wolfram. Der Ausdehnungskoeffizient von Niob beträgt ungefähr 7*10-6 1/K, derjenige von Molybdän 5*10-6 1/K.
  • Der Ausdehnungskoeffizient des Metallstiftes αinnen liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 13 ppm/K, d. h. von 4 *10-6 1/K bis 13*10-6 1/K. Im Gegensatz zu den Materialien für die Metallstifte hat das Material der Hülse, beispielsweise Kupfer, einen höheren Ausdehnungskoeffizienten.
  • Aufgrund der großen Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird beim Einglasen des Metallstiftes bei Temperaturen von mehr als 600°C erwartet, dass die Hülse bestehend aus Kupfer, sich aufgrund des höheren Ausdehnungskoeffizienten stärker ausdehnt, als der Metallstift aus Niob oder Molybdän und die Hülse den Kontakt mit dem Metallstift verliert.
  • Überraschenderweise wurde festgestellt, dass trotz der Tatsache nach einer Behandlung mit hoher Temperatur die Kupferhülse auch bei geringer Verpressung nicht vom Metallstift gelöst wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Diffusionsbindung und damit eine chemische Verbindung von Kupfer und Metallstift vorliegt, und nicht lediglich nur eine Pressverbindung. Die zum Herstellen einer Glas-Metall-Verbindung üblichen Temperaturen von 800-1000°C sind bestens geeignet, auch die Diffusion der Hülse zum Stift zu treiben. Die Diffusionsverankerung funktioniert umso besser, je höher die Temperatur ist. Im vorliegenden Fall wir deshalb kein separater Prozessschritt zum Diffusionsverankern der Hülse benötigt. Die Diffusion verläuft parallel zum Einglasvorgang.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Metallstift der Glas-Metall-Durchführung zwei Enden aufweist, nämlich ein erstes Ende, dass in das Glas- oder Glasmaterial eingeglast ist und ein zweites Ende, das die Hülse aufnimmt, wobei das zweite Ende mit der Hülse in einen elektrischen Anschluss eingesetzt bzw. eingelötet werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn aufgrund der Einglasung des Metallstiftes die Dicke der Durchführung kleiner 1 mm ist. Dies wird insbesondere mit einem Grundkörper aus Metall, Keramik und/oder Glas erreicht.
    Wenn die Verbindung von Kontaktstift und einem Grundkörper mittels eines Polymermaterials durch z.B. Umspritzen erfolgt, benötigt man mindestens 2 mm, um z.B. eine Wasserdruckbeständigkeit von 5 bar zu erreichen. Die dünnere Glas-Metall-Durchführungen aus Metall beansprucht somit wesentlich weniger Raum weswegen Metall als Material für den Grundkörper bevorzugt ist.
  • Die Verwendung von Niob, Titan, Tantal und Molybdän als Material für den Metallstift hat den Vorteil, dass Lotmaterialien nicht durch Benetzung aufsteigen, sondern lediglich auf den Bereich des Hülsenelementes bzw. der Hülse beschränkt sind. Die Beschränkung des Lotmaterials auf den Hülsenbereich hat den weiteren Vorteil, dass der Lötprozess besser kontrolliert werden kann, als im Falle beispielsweise der gesamte Metallstift aus Kupfer ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäße Glas-Metall-Durchführung findet vor allem in Wearables, in implantierbaren medizinischen Geräten oder Vorrichtungen Verwendung, wobei sowohl der Außen- wie der Innenleiter, zumindest in Oberflächenbereichen im Betriebszustand in Kontakt mit dem menschlichen oder den tierischen Körpern kommen.
  • Die Ausgestaltung der Metallstifte weist erfindungsgemäß ein vermindertes Allergiepotential auf, insbesondere weil kein Nickel oder Chrom aus dem Metallstift abgeschieden wird. Neben den genannten Materialien kann für den Metallstift auch Edelstahl, insbesondere ein ferritischer Edelstahl, verwandt werden.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn es sich bei dem Außenleiter bzw. Grundkörper der Glas-Metall-Durchführung um einen austenitischen Edelstahl, bevorzugt den Edelstahl 316L, handelt, der sich durch eine gute Verschweißbarkeit und einen hohen Ausdehnungskoeffizienten auszeichnet.
  • Der Metallstift aus Niob oder Molybdän hat einen Ausdehnungskoeffizient αinnen im Bereich 5*10-6 1/K bis 7*10-6 1/K, der geringer ist als derjenige des Glasmaterials, so dass eine dichte Durchführung , insbesondere eine hermetisch dichte Durchführung, zur Verfügung gestellt wird. Neben Molybdän und Niob kann Wolfram, Edelstahl oder Tantal für den Innenleiter verwendet werden. Bevorzugt werden die Ausdehnungskoeffizienten des Außenleiters bzw. Grundkörpers so gewählt, dass ein Fugendruck am Innenleiter bzw. Metallstift von mindestens 30 MPa, bevorzugt mindestens 50 MPa, insbesondere mindestens 100 MPa zur Verfügung gestellt wird.
  • In einem solchen Fall handelt es sich um eine Druckeinglasung. Die Erfindung kann aber auch bei angepassten Durchführungen Verwendung finden. In einem solchen Fall ist nicht nur eine Einglasung in metallisches Material, sondern auch in einen keramischen Körper möglich. Einglasungen in Keramik sind nur bedingt mit Druckvorspannung auf das Glas realisierbar.
  • Die Erfindung umfasst weiter die Verwendung der erfindungsgemäßen Glas-Metall-Durchführung in implantierbaren medizinischen Geräten oder Vorrichtungen zur Verfügung sowie ein den menschlichen oder tierischen Körper oder Zellkulturen enthaltend lebende biologische Zellen einbringbares oder an diesen anbringbares Element mit einer erfindungsgemäßen Glas-Metall-Durchführung, wobei der Außenleiter und der Innenleiter zumindest in deren Oberflächenbereichen, die im Betriebszustand in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper kommen, aus Materialien, insbesondere Metallen, bestehen, welche ein vermindertes Allergiepotential aufweisen.
  • Das Material des Außenleiters bzw. Grundkörpers und des Innenleiters bzw. Metallstiftes können in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper oder den Zellkulturen kommen und zeichnen sich vorzugsweise dadurch aus, dass sie kein Nickel und/oder Chrom abscheiden.
  • Bevorzugt umfasst das Material des Außenleiters zumindest in deren Oberflächenbereichen, die im Betriebszustand in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper oder biologischen Zellen der Zellkultur kommen, aus nickelfreien und/oder chromfreien Edelstahl und/oder austenitischen Edelstahl und/oder eine Keramik und/oder ein Glas/Glaskeramik. Besonders bevorzugt sind Materialien, die die Anforderung der Nickellässigkeitsprüfung nach DIN EN1811 und DIN EN12472 erfüllen.
  • Bevorzugt umfasst das Material des Innenleiters zumindest in deren Oberflächenbereichen, die im Betriebszustand in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper oder biologischen Zellen der Zellkultur kommen, aus nickelfreien und/oder chromfreien Edelstahl und/oder Niob und/oder Titan und/oder Tantal und/oder Wolfram. Besonders bevorzugt sind Materialien, die die Anforderung der Nickellässigkeitsprüfung nach DIN EN1811 und DIN EN12472 erfüllen.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren nochmals eingehender beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Metallstiftes mit einem Hülsenelement; und
    • 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Metallstiftes mit Hülsenelement in einer Durchführung.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Metallstiftes 1 mit einem Hülsenelement 2 gezeigt. Der Metallstift 1 umfasst ein Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und Biokompatibilität, beispielsweise Niob, Titan, Tantal, Molybdän, Edelstahl oder Wolfram.
  • Der Metallstift 1 hat zwei Enden, ein erstes Ende 10 und ein zweites Ende 20. Das erste Ende 10 des Metallstiftes 1 wird in der Regel bei einer Glas-Metall-Durchführung in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast. Auf das zweite Ende 20 des Metallstiftes 1 ist erfindungsgemäß das Hülsenelement 2 bzw. die Hülse aufgebracht, bevorzugt durch Pressen, wobei beim Erwärmen auch eine Verschmelzung des Metalls des Hülsenelementes 2mit dem Metallstift 1 erfolgen kann. Als Material für das Hülsenelement 2 kommt jedwedes Material in Frage, das gut lötbar beispielsweise mit elektrischen Kontakten, ist. Gut verlötbare Materialien können Kupfer, Nickel, etc. sein.
  • In 2 ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Metallstiftes 1 wie in 1 dargestellt in einer Glas-Metall-Durchführung gezeigt, wobei der erfindungsgemäße Metallstift 1 mit einem elektrischen Kontakt, im gezeigten Ausführungsbeispiel einem Printed Circuit Board (PCB) 5, verbunden ist. Das erste Ende 10 des Metallstiftes 1 ist erfindungsgemäß in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial 3 ergebend eine Glas-Metall-Durchführung eingeglast. Das Glasmaterial 3 wird von einem Außenleiter oder einem Grundkörper 4 umgeben. Das Material für den Grundkörper 4 kann beispielsweise ein Metall, insbesondere Edelstahl sein, aber auch eine Keramik. Bei der Verwendung eines Metalls kann aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten des Metalls des Grundkörpers 4 und des Glasmaterials 3 eine Druckeinglasung vorliegen. Möglich wären aber auch angepasste Durchführungen, beispielsweise bei der Verwendung eines Keramikmaterials für den Grundkörper 4.
  • Die Dicke des Grundkörpers 4 mit einem eingeglasten Metallstift 1 liegt üblicherweise im Bereich kleiner 1 mm. Die Hülse 2 umgibt den Metallstift 1 an dem nicht eingeglasten zweiten Ende 20 und ist vorliegend in eine Öffnung eines Leitermaterials eingesetzt, hier des Printed Circuit Boards (PCB) 5. In das Glas- oder Glaskeramikmaterial 3 ist das erste Ende 10 des Metallstifts 1 eingebracht.
  • Mit der Erfindung wird erstmals ein Metallstift 1 angegeben, der sich durch eine hohe Biokompatibilität, eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine sehr gute Verlötbarkeit, und eine hohe Korrosionsfestigkeit auszeichnet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19842943 A1 [0005]
    • DE 19842943 C2 [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN1811 [0002, 0032]
    • DIN EN12472 [0002, 0032]

Claims (10)

  1. Glas-Metall-Durchführung, bestehend aus einem Außenleiter oder einem Grundkörper (4), einem Glas- oder Glaskeramikmaterial (3) und einem Innenleiter, wobei der Innenleiter, bevorzugt ein Metallstift (1) ist und der Innenleiter in den Außenleiter, insbesondere Grundkörper (4), in dem Glas- oder Glaskeramikmaterial (3) eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift (1) ein Material mit hoher Leitfähigkeit und/oder niedrigem Kontaktwiderstand umfasst, sowie ein Hülsenelement (2), das den Metallstift (1) zumindest teilweise umschließt.
  2. Glas-Metall-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (2) mit dem Metallstift (1) verpresst ist.
  3. Glas-Metall-Durchführung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Hülsenelementes ein lötbares Material, insbesondere Kupfer oder Nickel umfasst.
  4. Glas-Metall-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift (1) ein medizinisch unbedenkliches Material, insbesondere eines der nachfolgenden Materialien: Niob, Molybdän, Titan, Tantal, Edelstahl und Wolfram umfasst.
  5. Glas-Metall-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift (1) zwei Enden aufweist, ein erstes Ende (10) und ein zweites Ende (20), wobei das erste Ende in das Glas- oder Glaskeramik (3) eingeglast ist und das zweite Ende (20) das Hülsenelement (2) aufnimmt.
  6. Glas-Metall-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehnungskoeffizient des Metallstiftes (1) αinnen im Bereich 4 bis 13 ppm/K liegt.
  7. Verwendung der Glas-Metall-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Wearable, in implantierbaren medizinischen Geräten oder Vorrichtungen.
  8. In den menschlichen oder tierischen Körper oder Zellkulturen enthaltend lebende biologische Zellen einbringbares oder an diesen anbringbares Element mit einer Glas-Metall-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Außenleiter und der Innenleiter zumindest in deren Oberflächenbereichen, die im Betriebszustand in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper kommen, aus Materialien, insbesondere Metallen, bestehen, welche ein vermindertes Allergiepotential aufweisen.
  9. Element nach Anspruch 8, wobei das Material des Außenleiters und des Innenleiters in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper oder den Zellkulturen kein Nickel und/oder Chrom abscheidet.
  10. Element nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das Material des Außenleiters und des Innenleiters zumindest in deren Oberflächenbereichen, die im Betriebszustand in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper oder biologischen Zellen der Zellkultur kommen, nickelfreien und/oder chromfreien Edelstahl und/oder austenitischen Edelstahl und/oder eine Keramik und/oder ein Glas und/oder eine Glaskeramik umfasst.
DE102019208035.9A 2019-06-03 2019-06-03 Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse Active DE102019208035B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019208035.9A DE102019208035B4 (de) 2019-06-03 2019-06-03 Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse
CN202010435837.4A CN112023267A (zh) 2019-06-03 2020-05-21 带有套筒的玻璃-金属馈通件
JP2020095938A JP7562293B2 (ja) 2019-06-03 2020-06-02 スリーブを備えたガラス・金属フィードスルー
US16/890,463 US11640863B2 (en) 2019-06-03 2020-06-02 Glass-metal feedthrough having a sleeve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019208035.9A DE102019208035B4 (de) 2019-06-03 2019-06-03 Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102019208035A1 true DE102019208035A1 (de) 2020-12-03
DE102019208035B4 DE102019208035B4 (de) 2021-10-14

Family

ID=73264593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019208035.9A Active DE102019208035B4 (de) 2019-06-03 2019-06-03 Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11640863B2 (de)
JP (1) JP7562293B2 (de)
CN (1) CN112023267A (de)
DE (1) DE102019208035B4 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019115147C5 (de) * 2019-06-05 2024-09-05 Schott Ag Biokompatibles Verbundelement und Verfahren zur Herstellung eines biokompatiblen Verbundelements
US11424053B1 (en) * 2021-04-21 2022-08-23 Kyocera International, Inc. Ceramic feedthrough assemblies for electronic devices with metal housings

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020155350A1 (en) * 2001-04-23 2002-10-24 Spillman David M. Novel glass to metal seal
US20040101746A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Quallion Llc Feedthrough assembly and method
US9741463B2 (en) * 2013-09-20 2017-08-22 Schott Corporation GTMS connector for oil and gas market

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3920888A (en) * 1974-06-04 1975-11-18 Nuclear Battery Corp Electrical feed-through assembly suitable for electronic devices implantable in a human body
US4493378A (en) * 1981-07-16 1985-01-15 Kyle James C Terminal assembly
US5175067A (en) * 1989-07-12 1992-12-29 Medtronic, Inc. Feed through
US6156978A (en) * 1994-07-20 2000-12-05 Raytheon Company Electrical feedthrough and its preparation
US5817984A (en) * 1995-07-28 1998-10-06 Medtronic Inc Implantable medical device wtih multi-pin feedthrough
DE19842943C2 (de) 1998-09-18 2001-09-20 Schott Glas Biokompatible Glas-Metall-Durchführungen und ihre Verwendung
US6855456B2 (en) 2001-10-30 2005-02-15 Medtronic, Inc. Titanium alloy-pin battery feedthrough for an implantable medical device
DE102006004036A1 (de) * 2006-01-27 2007-08-09 Schott Ag Metall-Fixiermaterial-Durchführung und Verwendung einer derartigen Durchführung sowie Airbag und Gurtspanner mit einer Zündeinrichtung
US7837085B1 (en) * 2003-04-09 2010-11-23 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Hermetic seal
DE102004043134A1 (de) 2004-09-07 2006-03-09 Hans Prof. Dr.-Ing. Berns Höchstfester nichtrostender austenitischer Stahl
WO2010113304A1 (ja) 2009-04-01 2010-10-07 株式会社アイ．エス．テイ 閉塞型睡眠時無呼吸症候群解消器
US10881867B2 (en) * 2012-01-16 2021-01-05 Greatbatch Ltd. Method for providing a hermetically sealed feedthrough with co-fired filled via for an active implantable medical device
JP2016509662A (ja) 2012-12-21 2016-03-31 アールイーシー シリコン インコーポレイテッド 流動床反応器のための高温グレードの鋼
GB2534757A (en) 2013-10-01 2016-08-03 Onesubsea Ip Uk Ltd Electrical conductor and method of fabricating the same
US9821395B2 (en) * 2014-07-07 2017-11-21 Biotronik Se & Co. Kg Method for producing a pin for a feedthrough of an electromedical implant and a feedthrough

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020155350A1 (en) * 2001-04-23 2002-10-24 Spillman David M. Novel glass to metal seal
US20040101746A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Quallion Llc Feedthrough assembly and method
US9741463B2 (en) * 2013-09-20 2017-08-22 Schott Corporation GTMS connector for oil and gas market

Also Published As

Publication number Publication date
US20200381147A1 (en) 2020-12-03
US11640863B2 (en) 2023-05-02
CN112023267A (zh) 2020-12-04
DE102019208035B4 (de) 2021-10-14
JP7562293B2 (ja) 2024-10-07
JP2020198303A (ja) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0445382B1 (de) Drucksensor und dessen Herstellverfahren
EP2371417B1 (de) Elektrische Durchführung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung einer solchen
EP0414872B1 (de) Elektrisch leitende durchführung und verfahren zu ihrer herstellung
DE4410055A1 (de) Elektrische Durchführung/Kondensator-Kombination
EP2406803B1 (de) Taster, verfahren zur herstellung eines solchen und medizinisches handhabungsteil
DE2623778C3 (de) Vorrichtung zum Löten eines schwer lötbaren Metalls
DE202012013541U1 (de) Scheibe mit einem elektrischen Anschlusselement
DE102019208035B4 (de) Glas-Metall-Durchführung mit einer Hülse
DE2037553B2 (de) Rueckloetbare anschlussverbindung
EP3597267B1 (de) Glas-metall-durchführung
DE69429199T2 (de) Luftdichte Dichtungsstruktur mit Glas mit niedrigem Schmelzpunkt zur Verwendung im Faserführungsteil einer optischen Vorrichtung und Verfahren zum luftdichten Abdichten mit Glas mit niedrigen Schmelzpunkt
EP2371419A2 (de) Elektrische Durchführung eines Kondensators für medizinische Implantate sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung einer solchen
DE3008460C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Hartlötverbindung zwischen einem Keramikteil und einem Teil aus einer Eisenlegierung
DE3317534A1 (de) Ein- und durchfuehrungsisolator aus glas und verfahren zu dessen herstellung (glas-metall-leiter-durchfuehrung)
DE2207009B2 (de) Ueberspannungsableiter
DE2521784A1 (de) Elektrische lampe
WO2008014866A1 (de) Verfahren zur herstellung eines temperaturmessfühlers
DE2050050C3 (de) Glaselektrode und deren Her stellung
DE3320409A1 (de) Metallurgische kontakte in hermetisch verschlossenen in glas eingekapselten keramischen kondensatoren
DE2522971A1 (de) Elektrodenanordnung
DE907808C (de) Stromdurchfuehrung durch Waende aus Glas oder Quarz
EP3200568B1 (de) Batteriebrücke und verfahren zum aktivieren einer elektronischen vorrichtung
DE2258019A1 (de) Elektrischer kontakt fuer farbfernsehkameras und verfahren zu seiner herstellung
DE333316C (de) Schmelzsicherung
DE1564390A1 (de) Halbleitervorrichtung,insbesondere fuer hohe Spannungen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final