DE69637280T2

DE69637280T2 - THIN FILM MANUFACTURING TECHNOLOGY FOR IMPLANTABLE ELECTRODES

Info

Publication number: DE69637280T2
Application number: DE69637280T
Authority: DE
Inventors: John Lane Cove PARKER; Claudiu Wollstonecraft TREABA
Original assignee: Cochlear Ltd
Current assignee: Cochlear Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2016-02-01
Also published as: DE69637280D1; JP2000502922A

Description

Technisches GebietTechnical area

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden, die insbesondere geeignet sind zur Implantation in einem Organismus, unter Verwendung von Dünnschichttechnologie, die normalerweise für die Herstellung integrierter Schaltungen verwendet wird.These The invention relates to a method for producing electrodes, which are particularly suitable for implantation in an organism, under Using thin-film technology, which usually for the manufacture of integrated circuits is used.

Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art

Ein Mikroelektrodensystem zur Nervenstimulation oder -aufzeichnung besteht aus einer Reihe von leitenden Kontaktstellen, die nahe den Zielneuronen platziert werden. Die Kontaktstellen werden an eine Aufzeichnungs- oder Stimulierelektronik über Leiter angeschlossen, die von einander und dem umgebenden Medium isoliert sind. Eine solche Elektrodenanordnung, die heutzutage in üblichem Gebrauch ist, wird von der Cochlear, Pty., Ltd. aus Lane Cove, N.S.W., Australien, unter dem Namen Cochlear Implant CI22M hergestellt. Diese Vorrichtung besteht aus einer Anzahl von Platinringen oder Kugeln, die entlang eines flexiblen, isolierenden Trägers, der allgemein aus Silikongummi hergestellt wird, positioniert sind.One Microelectrode system for nerve stimulation or recording exists from a series of conductive contact points that are close to the target neurons to be placed. The contact points will be sent to a recording or stimulation electronics via conductors connected, isolated from each other and the surrounding medium are. Such an electrode assembly, which today in the usual Is used by Cochlear, Pty., Ltd. from Lane Cove, N.S.W., Australia, manufactured under the name Cochlear Implant CI22M. This device consists of a number of platinum rings or Balls moving along a flexible, insulating support, the generally made of silicone rubber are positioned.

Versuche, Dünnschichtverarbeitungsverfahren zur Herstellung dieser Elektroden zu verwenden, sind dabei gescheitert, eine zuverlässige Elektrode hervorzubringen, die für die Verwendung in Menschen geeignet ist. Zum Beispiel wurden diese Elektroden mit Silikonsubstraten konstruiert. Diese mikrobearbeiteten Vorrichtungen können für Cochleaimplantatelektroden geeignet sein. Siehe Frazier AB, Ahn CH, Allen MG, "Development of micro machined devices using polyamide-based processes" Sensors and Actuators 1994; A45; 47–55. Jedoch sind sie extrem dünn (5–15 um), um flexibel genug sein zu können, in die Cochlea eingesetzt zu werden. Aufgrund dieser extrem geringen Abmessung sind diese Elektroden sehr brüchig und schwierig zu handhaben.Tries, Thin-film processing methods failed to use for the production of these electrodes, a reliable one Produce electrode for the use in humans is suitable. For example, these were Electrodes constructed with silicon substrates. These micromachined Devices can for cochlear implant electrodes be suitable. See Frazier AB, Ahn CH, Allen MG, "Development of micro machined devices using polyamide-based Processes "Sensors and Actuators 1994; A45; 47-55. However, they are extremely thin (5-15 um) in order to be flexible enough, to be used in the cochlea. Because of this extremely low In size, these electrodes are very brittle and difficult to handle.

Allgemein liegt der Grund, warum Dünnschichttechniken nicht auf die kommerzielle Cochleaelektrodenherstellung oder die Herstellung anderer Nervenelektroden angewandt wurden, liegt in der Schwierigkeit, Materialien auszuwählen, die sowohl mit den Verarbeitungstechniken und dem Zielgewebe, in dem die Vorrichtung verwendet werden muss, kompatibel sind. Die Auswahl an Leitern ist auf Edelmetalle wie Platin oder Iridium beschränkt.Generally is the reason why thin-film techniques not on commercial cochlear electrode production or the Production of other nerve electrodes has been applied in the difficulty of selecting materials, both with the processing techniques and the target tissue in which the device must be used are. The selection of ladders is based on precious metals like platinum or Iridium limited.

Es gibt viel breitere Auswahlmöglichkeiten bei dem Isoliermaterial, aber die folgenden Eigenschaften müssen beibehalten werden:

1. Biokompatibilität
2. Stabilität gegenüber den Verfahren, die für die Fabrikation der Metallisierungsmuster verwendet werden.
3. Flexibilität und mechanische Kompatibilität mit dem Zielorgan.

There are much wider choices of insulation material, but the following characteristics must be maintained:

1. Biocompatibility
2. Stability to the processes used to fabricate the metallization patterns.
3. Flexibility and mechanical compatibility with the target organ.

Bisher weisen Materialien, die die Anforderungen der obigen Punkte 1 und 2 adäquat erfüllen, nicht die erforderlichen mechanischen Eigenschaften von Punkt 3. Somit gibt es deutlich einen Bedarf nach einer verbesserten Technik zur kommerziellen Herstellung von Elektroden, wie etwas Cochleaimplantate und dergleichen, die relativ kostengünstig und effizient verwendet werden können, wobei fotolithografische Techniken ausgenutzt werden.So far materials that meet the requirements of points 1 and 2 above 2 adequately do not fulfill the required mechanical properties of point 3. Thus There is clearly a need for an improved technique for commercial production of electrodes, such as cochlear implants and the like, which uses relatively inexpensively and efficiently can be taking advantage of photolithographic techniques.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Angesichts des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der Herstellung implantierbarer Elektrodensysteme oder -arrays unter Verwendung von Dünnschichttechnologie bereitzustellen.in view of of the above, it is an object of the present invention, a method of manufacturing implantable electrode systems or arrays using thin-film technology provide.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer länglichen implantierbaren Elektrodenanordnung bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
Vorsehen einer Opferschicht;
Bilden einer Vielzahl von Kontaktstellen auf der Opferschicht, wobei die Kontaktstellen aus einem elektrisch leitenden, biokompatiblen Material gemacht sind;
Bilden einer Vielzahl von Drähten, wobei jeder Draht mit mindestens einer der Kontaktstellen verbunden ist;
Einbetten der Kontaktstellen und Drähte in ein elektrisch nicht leitendes Material, um einen Anordnungskörper zu bilden; und
Entfernen der Opferschicht von dem Körper.According to the invention, a method is provided for producing an elongated implantable electrode arrangement comprising the following steps:
Providing a sacrificial layer;
Forming a plurality of pads on the sacrificial layer, wherein the pads are made of an electrically conductive, biocompatible material;
Forming a plurality of wires, each wire connected to at least one of the pads;
Embedding the pads and wires in an electrically nonconductive material to form a device body; and
Removing the sacrificial layer from the body.

Die Anwendung von Dünnschichttechniken weist gegenüber den aufwändigeren, zeitraubenden Zusammenbautechniken von Hand offensichtliche Vorteile auf. Fotolithografische Dünnschichttechniken können verwendet werden, um kleine Strukturen schnell mit höherer Elektrodendichte zu fabrizieren, als dies Zusammenbau von Hand möglich ist.The Application of thin-film techniques points across from the more elaborate, time-consuming assembly techniques by hand obvious advantages on. Photolithographic Thin Film Techniques can used to make small structures fast with higher electrode density to fabricate, as this manual assembly is possible.

Diese Erfindung erlaubt es, dass die Leiter durch fotolithografische Verfahren gebildet werden. Elastomerische Isolation wird dann freistehenden Leitermustern, die so gebildet wurden, hinzugefügt. Diese Technik weist den zusätzlichen Vorteil auf, das die Metall-Polymer-Adhäsion leichter optimiert werden kann, da die Polymerisation ein Prozess geringer Energie ist. Eine gute Adhäsion zwischen Metallschichten und Polymerträgern stellt die Aufrechterhaltung der mechanischen Integrität der Vorrichtung sicher. Die meisten Metallaufbringungsprozesse benötigen an sich hohe Energieniveaus. Zum Beispiel werden bei der Wärmeverdampfung oder beim Sputtern Metallatome verwendet, die ein hohes Energieniveau aufweisen, wenn sie auf die Polymeroberfläche auftreffen. Chemische Umordnungen, die als Ergebnis dieses Bombardements auftreten, verringern die Metallpolymeradhäsion. Eine hier vorgeschlagene Lösung ist es, das Polymer dem Metall hinzuzufügen, anstatt anders herum. Das Folgende ist eine Beschreibung eines Verfahrens, das auf Standarddünnfilmtechniken basiert, und es erlaubt, dies durchzuführen. Die Technik wird mit einer Cochleaimplantatelektrode verdeutlicht, aber andere Nerven stimulierende oder -aufzeichnende Elektroden können in ähnlicher Weise hergestellt werden.This invention allows the conductors to be formed by photolithographic techniques. Elastomeric insulation is then added to freestanding conductor patterns thus formed. This technique has the additional advantage that metal-polymer adhesion can be more easily optimized because the polymerization is a low energy process. Good adhesion between metal layers and polymer supports ensures maintenance of the mechanical integrity of the device. Most metal deposition processes require high energy levels per se. For example For example, in vaporization or sputtering, metal atoms are used which have a high energy level when impinging on the polymer surface. Chemical rearrangements that occur as a result of this bombardment reduce metal polymer adhesion. One solution proposed here is to add the polymer to the metal, rather than vice versa. The following is a description of a method based on standard thin film techniques and allows to do so. The technique is illustrated with a cochlear implant electrode, but other nerve stimulating or recording electrodes can be made in a similar manner.

Kurz gesagt besteht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Elektrodenarray, das für die Implantation in den Körper eines Patienten geeignet ist, aus einer Vielzahl von Elektrodenkontaktstellen, die in einem vorgewählten Muster angeordnet und in einen länglichen Träger eingebettet sind, der aus einem relativ steifen, nicht leitenden Material gemacht ist. Der Träger muss genügend steif sein, um es zu erlauben, dass der Elektrodenaufbau reibungslos in den Körper eines Patienten durch einen Einschnitt, der zu diesem Zweck gesetzt wird, eingesetzt wird, oder durch eine natürliche Höhle oder Öffnung. Bevorzugt weist der Träger einen minimalen Querschnitt auf, um sicherzustellen, dass er während der Implantierung nur einen kleinen Einschnitt oder Öffnung benötigt und nicht die Gewebe des Patienten beeinträchtigt. Der Träger umfasst ein distales Ende, zu dem mindestens einige der Kontaktstellen benachbart angeordnet sind, und ein proximales Ende. Eine Vielzahl von Verbindungsdrähten erstrecken sich durch den Trägerkörper von den Kontaktstellen zum proximalen Ende. Am proximalen Ende sind diese Drähte durch Kopplungsmittel mit elektronischen Schaltungen verbunden, um elektrische Signale an die Kontaktstellen zu senden oder von ihnen zu empfangen.Short said to exist according to a embodiment of the invention, an electrode array suitable for implantation into the body of a Patient is suitable, from a plurality of electrode pads, which in a preselected Pattern arranged and in an oblong carrier embedded, consisting of a relatively stiff, non-conductive Material is made. The carrier must be enough be stiff to allow the electrode assembly to run smoothly in the body of a patient through an incision, which is set for this purpose is used, or by a natural cave or opening. Preferably, the carrier Make a minimal cross-section to make sure it is in place during implantation just a small incision or opening needed and not the tissues of the Impaired patient. The carrier includes a distal end to which at least some of the pads are disposed adjacent, and a proximal end. A variety of connecting wires extend through the carrier body of the contact points to the proximal end. At the proximal end are these wires connected by coupling means to electronic circuits, to send electrical signals to the contact points or from to receive them.

Ein fotolithografisches Verfahren wird verwendet, um die Elektrodenanordnung herzustellen, indem eine Opferschicht als die Anfangsbasis verwendet wird. Genauer werden zuerst Kontaktstellen auf der Basis in dem vorgewählten Muster gebildet. Als nächstes werden Kontaktstellenverbinder den Kontaktstellen hinzugefügt. Der dritte Schritt besteht daraus, Drähte zu bilden, die sich von den Kontaktstellenverbindern zum proximalen Ende erstrecken. Die Drähte, Verbinder und Kontaktstellen werden dann in eine Plastikhülle eingebettet oder eingekapselt, die den Träger bildet, und die Basis wird beseitigt.One Photolithographic process is used to control the electrode arrangement by using a sacrificial layer as the initial base becomes. Specifically, contact points based on the first in the preselected Pattern formed. Next Pad connectors are added to the pads. Of the third step is to form wires that differ from extend the pad connectors to the proximal end. The wires Connectors and pads are then embedded in a plastic wrap or encapsulated the carrier forms, and the base is eliminated.

Wahlweise werden die Drähte mit Verstärkungszonen gebildet, die konstruiert und angeordnet sind, um zu erlauben, dass die Drähte sich während der Herstellung und Implantierung verbiegen können, ohne zu brechen, indem sie Zugentlastung vorsehen. Diese Zonen stellen vorteilhaft auch eine starke Bindung mit der einkapselnden Hülle bereit.Optional become the wires with reinforcement zones formed, constructed and arranged to allow that the wires during the Manufacture and implantation can bend without breaking they provide strain relief. These zones are also beneficial a strong bond with the encapsulating shell ready.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die 1A–1I zeigen perspektivisch die Schritte der Herstellung einer Elektrodenanordnung, die gemäß dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt wird;The 1A - 1I show in perspective the steps of making an electrode assembly made in accordance with the method of this invention;

Die 2A–F zeigen eine seitliche Schnittansicht der Elektrodenanordnung während einiger der Schritte aus 1;The 2A -F show a side sectional view of the electrode assembly during some of the steps 1 ;

3 zeigt ein Flussdiagramm für das Gegenstandsverfahren; 3 shows a flow chart for the item process;

Die 4A–C zeigen die Masken, die zu der Herstellung einer Elektrodenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden;The 4A -C show the masks used to make an electrode assembly according to a first embodiment of the invention;

Die 5A–I zeigen die Masken, die zu der Herstellung einer Elektrodenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendet werden;The 5A Figures 1 -I show the masks used to make an electrode assembly according to a second embodiment;

5J zeigt eine Querschnittsansicht einer Elektrodenanordnung, die durch Verwendung der Masken aus den 5A–I konstruiert wurde; und 5J shows a cross-sectional view of an electrode assembly, which by using the masks of the 5A -I was constructed; and

6 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. 6 shows a cross-sectional view of an alternative embodiment of the invention.

Art und Weisen, die Erfindung auszuführenWays to carry out the invention

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Elektrodenherstellung auf einer Opferschicht ausgeführt, die aus einem Material gemacht ist, das ausgewählt wird, allen Bedingungen der Verarbeitungsschritte zu widerstehen, das aber durch Auflösen, Abziehen oder Erhitzen entfernt werden kann.In an embodiment The invention relates to the production of electrodes on a sacrificial layer executed which is made of a material chosen, all conditions to withstand the processing steps, but by dissolving, subtracting or heating can be removed.

Die Elektrodenkontaktstellen, die Elektrode und Drähte werden mittels einer fotolithografischen Technik gebildet, hauptsächlich durch das Plattieren von Platin oder einem anderen geeigneten Metall durch eine Polyimidmaske. Das Verfahren stützt sich auf eine Kombination von drei grundlegenden Techniken:

1. Thermische oder Elektronenstrahlverdampfung von Platin;
2. Maskieren und Ätzen; und
3. Schichtverdickung durch elektrolytische Ablagerung.

The electrode pads, electrode and wires are formed by a photolithographic technique, mainly by plating platinum or other suitable metal through a polyimide mask. The method relies on a combination of three basic techniques:

1. Thermal or Electron Beam Evaporation of Platinum;
2. masking and etching; and
3. Layer thickening by electrolytic deposition.

Alternativ kann Platin direkt auf einem Kupfersubstrat durch die gewünschte Maske durch Elektroplattierung abgelagert werden.alternative Can platinum directly on a copper substrate through the desired mask be deposited by electroplating.

Jeder Draht ist durch Verbinder mit einer Elektrodenkontaktstelle verbunden. Die Verbinder sind so angeordnet, dass, wenn die Polyimidmaske entfernt wird, die Drähte sich selbst in der Luft tragen. Bevorzugt werden die Drähte mit Stufen oder flexiblen Zonen, die in das Polyimid geätzt sind, gebildet, um die Flexibilität in Längsrichtung der Elektrode zu verbessern und die Strukturverkapselung in der Ecke zu erleichtern.Everyone Wire is connected by connectors to an electrode pad. The connectors are arranged so that when the polyimide mask is removed will, the wires carry yourself in the air. The wires are preferred with Steps or flexible zones etched into the polyimide, formed to the flexibility longitudinal to improve the electrode and the structural encapsulation in the Corner to facilitate.

Das Polyimid in den Strukturen kann entweder mit Plasmaätzen oder chemisches Ätzen entfernt werden.The Polyimide in the structures can be either with plasma etching or chemical etching be removed.

Eine Polymerstützschicht, Parylene oder Silikongummi, wird dann der freistehenden Elektrodenstruktur in zwei Schritten hinzugefügt. Zuerst wird die Rückseite der Elektrode gebildet, dann wird die Opferschicht (z.B. ein Kupfersubstrat) entfernt. Wenn die Opferschicht ein Material ist, das geätzt werden kann, dann ist es möglich, dass das Polymer in nur einem einzigen Schritt hinzugefügt werden kann. Dies wird erreicht, indem ein Kanal in dem Substrat mit einer einfachen Unterätzung gebildet wird.A Polymer support layer, Parylene or silicone rubber, then becomes the freestanding electrode structure added in two steps. First, the back formed of the electrode, then the sacrificial layer (e.g., a copper substrate) away. If the sacrificial layer is a material that can be etched then it is possible that the polymer is added in a single step can. This is accomplished by placing a channel in the substrate with a simple undercut is formed.

Bezugnehmend auf die Figuren: um eine Elektrodenanordnung herzustellen, wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung erst eine Opferschicht 10 bereitgestellt, die zum Beispiel aus poliertem Kupfer hergestellt ist (Schritt 100) (1A, 2A und 3). Diese Schicht muss eine Dicke haben, die so ausgewählt wurde, dass sie stark genug ist, der chemischen Einwirkung, die die anderen Verarbeitungsschritte benötigen, um die Elektrodenanordnung herzustellen, zu widerstehen.With reference to the figures: in order to produce an electrode arrangement, according to this embodiment of the invention, a sacrificial layer first becomes 10 provided, for example, made of polished copper (step 100 ) ( 1A . 2A and 3 ). This layer must have a thickness selected to be strong enough to withstand the chemical action required by the other processing steps to make the electrode assembly.

Als nächstes werden eine Vielzahl von Elektrodenkontaktstellen 12, 14 auf der Schicht 10 gebildet (Schritt 102). Diese Kontaktstellen sind bevorzugt aus einem hochleitfähigen, biokompatiblen Material, wie etwa Platin, Iridium, oder einem anderen ähnlichen Material gemacht. Wie zuvor erwähnt, werden bevorzugt die Kontaktstellen auf der Schicht 10 mittels Dünnschichttechniken gebildet, die im Gebiet des Herstellens von integrierten Schaltungen wohlbekannt sind. Genauer besteht, wie in den 1B–1D, der Schritt 102 aus einer Reihe von Unterschritten. Zunächst (1B) wird die Schicht 10, zum Beispiel durch Aufschleudern, mit einer dünnen Schicht 16 aus fotopolymerisierbarem Polymermaterial (PR) beschichtet. Als nächstes wird eine fotolithografische Technik verwendet, um Öffnungen 18, 20 in der Schicht 16 zu machen, die die Abmessungen der Kontaktstellen 12, 14 aufweisen. Die fotolithografische Technik beinhaltet eine Maske (nicht gezeigt) auf die Schicht 16 aufzubringen, die Maske und die Schicht 16 Licht von spezifischer Wellenlänge auszusetzen, die Maske zu entfernen und die Schicht 16 zu entwickeln, um die Abschnitte, die dem Licht ausgesetzt waren, um die Öffnungen 18, 20 zu erzeugen, aufzulösen. Diese Schritte sind im Stand der Technik wohl bekannt und müssen hier nicht näher beschrieben werden.Next, a plurality of electrode pads 12 . 14 on the shift 10 formed (step 102 ). These pads are preferably made of a highly conductive, biocompatible material, such as platinum, iridium, or other similar material. As previously mentioned, the contact points on the layer are preferred 10 formed by thin film techniques well known in the field of integrated circuit fabrication. Exactly exists, as in the 1B - 1D , the step 102 from a number of sub-steps. First ( 1B ) becomes the layer 10 , for example by spin coating, with a thin layer 16 coated from photopolymerizable polymer material (PR). Next, a photolithographic technique is used to make openings 18 . 20 in the layer 16 to make the dimensions of the contact points 12 . 14 exhibit. The photolithographic technique involves a mask (not shown) on the layer 16 to apply, the mask and the layer 16 To expose light of specific wavelength, to remove the mask and the layer 16 to develop the sections that were exposed to the light, around the openings 18 . 20 to generate, to dissolve. These steps are well known in the art and need not be described further here.

Als nächstes wird Platin auf die Schicht 16 aufgebracht, zum Beispiel durch Sputtern oder thermische Elektronenstrahlverdampfung, um die Kontaktstellen 12, 14 in Löchern 18, 20 zu bilden. Schließlich wird die Schicht 16 aufgelöst, was die Kontaktstellen 12, 14, wie in den 1D und 2B gezeigt, übriglässt.Next, platinum is on the layer 16 applied, for example by sputtering or thermal electron beam evaporation, to the contact points 12 . 14 in holes 18 . 20 to build. Finally, the shift becomes 16 resolved what the contact points 12 . 14 as in the 1D and 2 B shown, left.

Alternativ könnten Kontaktstellen 12, 14 gebildet werden, indem eine Maske auf die Schicht 10 aufgebracht wird, Platin durch Öffnungen in der Maske elektroplattiert wird, und dann die Maske entfernt wird.Alternatively, contact points could be 12 . 14 be formed by putting a mask on the layer 10 platinum is electroplated through openings in the mask, and then the mask is removed.

Im folgenden Schritt 104 werden die Kontaktstellenkontakte hinzugefügt. Dieser Schritt 104 wird im Wesentlichen durchgeführt, indem man die Unterschritte wiederholt, die verwendet wurden, um die Kontaktstellen 12, 14 zu bilden. Wie in 1E gezeigt, wird zuerst eine Schicht 22 aus PR sowohl auf die Schicht 10 und die Kontaktstellen 12, 14 aufgebracht. Als nächstes werden zwei runde Öffnungen 24, 26 in der Schicht 22 oben auf den Kontaktstellen 12, 14 gebildet. Eine dritte Öffnung 28 wird ebenso auf der oberen Schicht 10 an einem Ort zwischen den Kontaktstellen 12, 14 gebildet, wie in 1E gezeigt. Als nächste wird Platin in Öffnungen 24, 26 zum Herstellen von Kontakten 30, 32 abgelagert (1F), zum Beispiel durch Vakuum oder Elektroplattierung. Die resultierende Struktur wird in 2C gezeigt.In the following step 104 the pad contacts are added. This step 104 Essentially, this is done by repeating the substeps that were used to form the contact points 12 . 14 to build. As in 1E shown, first becomes a layer 22 from PR to both the shift 10 and the contact points 12 . 14 applied. Next are two round openings 24 . 26 in the layer 22 on top of the contact points 12 . 14 educated. A third opening 28 is also on the upper layer 10 in a place between the contact points 12 . 14 formed as in 1E shown. Next is platinum in openings 24 . 26 for making contacts 30 . 32 deposited ( 1F ), for example by vacuum or electroplating. The resulting structure is in 2C shown.

Als nächstes werden, wie durch Schritt 106 angezeigt, die Drähte 34, 36 für die Kontaktstellen 12, 14, wie auch eine Flexurzone 38 gebildet. Zu diesem Zweck werden Kanäle 40 und 42 unter Verwendung einer andere lithografischen Maske (nicht gezeigt) geätzt. Kanal 40 führt von Kontakt 30 zu einem proximalen Ende der Anordnung (nicht gezeigt), und Kanal 42 führt ebenfalls vom Kontakt 32 zu den proximalen Ende. Als nächstes wird Platin in die Kanäle 40 und 42 eingeführt, beispielsweise durch Elektroplattieren. Schließlich wird die Schicht 22 entfernt, was die in den 1H und 2D gezeigten Strukturen hinterlässt. Es ist wichtig, dass der Draht 34 eine Stufe umfasst, die nach unten zur Schicht 10 fällt und dann wieder hoch kommt, wie es am Besten in der 2D zu sehen ist, wodurch sie eine verstärkende oder flexible Zone 38 bildet. Diese Stufe verstärkt den Draht 34, so dass er im wesentlich selbsttragend ist, während er sich durch die Luft über der Kontaktstelle 14 erstreckt.Next, as by step 106 displayed, the wires 34 . 36 for the contact points 12 . 14 as well as a flexure zone 38 educated. For this purpose are channels 40 and 42 etched using another lithographic mask (not shown). channel 40 leads from contact 30 to a proximal end of the assembly (not shown), and channel 42 also leads from contact 32 to the proximal end. Next, platinum is in the channels 40 and 42 introduced, for example by electroplating. Finally, the shift becomes 22 removed what the in the 1H and 2D leaves structures shown. It is important that the wire 34 includes a step down to the layer 10 falls and then comes up again, as it is best in the 2D is visible, creating a reinforcing or flexible zone 38 forms. This level reinforces the wire 34 so that he is essentially self-supporting while standing in the air above the contact point 14 extends.

In den oben beschriebenen Schritten kann das PR entweder mit Plasmaätzen oder chemisches Ätzen entfernt werden.In In the steps described above, the PR can be performed either with plasma etching or chemical etching be removed.

Als nächstes wird ein Isoliermaterial 46, das zum Beispiel aus Parylene oder Silikongummi hergestellt ist, auf die Kontaktstellen 12, 14, den Kontakten 30, 32 und Drähten 34, 36 aufgetragen, und diese einzubetten und einen zusammenhängenden länglichen Körper 48 zu bilden (Schritt 108, 2E).Next is an insulating material 46 made of, for example, parylene or silicone rubber on the contact points 12 . 14 , the contacts 30 . 32 and wires 34 . 36 applied, and embed this and a contiguous elongated body 48 to form (step 108 . 2E ).

Schließlich (Schritt 110) wird die Opferschicht 10 entfernt, was die fertige Elektrodenanordnung 50 zurücklässt (1I, 2F). Das Material 46 kann weiter in eine vorgewählte Form geformt oder laminiert werden.Finally (step 110 ) becomes the sacrificial layer 10 removed what the finished electrode assembly 50 leaves behind ( 1I . 2F ). The material 46 can be further molded or laminated into a preselected shape.

Die 1 und 2 zeigen die Schritte zum Herstellen der Elektrodenanordnung auf einem mikroskopischen Level. Die 4A–C und 5A–J zeigen zwei verschiedene Schemata zum Herstellen der Elektrodenanordnung auf einem makroskopischen Level.The 1 and 2 show the steps to fabricate the electrode assembly at a microscopic level. The 4A -C and 5A Figure 2 shows two different schemes for fabricating the electrode assembly at a macroscopic level.

Genauer zeigen die 4A–C einige der Masken, die verwendet werden, um die Öffnungen aus den 1 und 2 herzustellen, und ihre Beziehung zueinander. 4A zeigt die Maske 160 mit quadratischen Zonen 161. Diese Maske wird auf die Schicht 16 (1B) aufgebracht, um die Löcher 18, 20 zu erzeugen.Specifically, the show 4A -C some of the masks that are used to remove the openings from the 1 and 2 and their relationship to each other. 4A shows the mask 160 with square zones 161 , This mask is applied to the layer 16 ( 1B ) applied to the holes 18 . 20 to create.

4B zeigt eine Maske 162, die aus einer Vielzahl von riegelförmigen Zonen 164 besteht. Am distalen Ende ist die Maske mit einer Rundung 166 gebildet. Die Maske wird verwendet, um die Öffnungen 24, 26 und 28 in 1E zu erzeugen, die jeweils die Kontakte 30, 32 und die Stufe 38 ergeben. Jede Zone 164 bildet eine Stufe 38. 4B shows a mask 162 consisting of a large number of bar-shaped zones 1 64 consists. At the distal end is the mask with a rounding 166 educated. The mask is used around the openings 24 . 26 and 28 in 1E to generate, respectively, the contacts 30 . 32 and the stage 38 result. Every zone 164 forms a step 38 ,

4C zeigt eine Maske 168, die verwendet wird, um die Längsöffnungen 40, 42 (1G) zu erzeugen, die die Drähte 34, 36 (1H) erzeugen. Wie in 4C zu sehen, umfasst die Maske mehrere im wesentlichen parallele dunkle Leitungen 170. Jede Leitung 170 umfasst ein proximales Ende 172 zur Verbindung mit einem äußeren Anschluss (nicht gezeigt) und ein distales Ende 174, das elektrisch an einen Verbinder wie etwa 30 verbunden ist. Somit ist jede Kontaktstelle mit einem entsprechenden Draht verbunden, der sich über die Länge des Elektrodensystems 50 erstreckt. 4C shows a mask 168 that is used to the longitudinal openings 40 . 42 ( 1G ) to produce the wires 34 . 36 ( 1H ) produce. As in 4C to see, the mask comprises a plurality of substantially parallel dark lines 170 , Every line 170 includes a proximal end 172 for connection to an external terminal (not shown) and a distal end 174 which is electrically connected to a connector such as 30. Thus, each pad is connected to a corresponding wire extending the length of the electrode system 50 extends.

Das oben beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um eine Elektrodenanordnung herzustellen, die eine große Anzahl von Elektroden aufweist. In den 4A–4C können die Masken zum Beispiel verwendet werden, um eine Anordnung mit 22 Elektroden herzustellen, wobei die Drähte alle im Wesentlichen in einer gemeinsamen Schicht angeordnet sind.The method described above can be used to fabricate an electrode assembly having a large number of electrodes. In the 4A - 4C For example, the masks may be used to fabricate a 22 electrode array with the wires all substantially in a common layer.

Jedoch ist ein Mehrschichtenansatz notwendig für eine Anordnung mit einer größeren Anzahl von Elektroden und/oder, falls die Elektrodenanordnung in ihrer Querschnittsfläche beschränkt sein muss. Die 5A–5J zeigen die Masken zur Herstellung einer Anordnung mit 22 Elektroden in drei Schichten. Die 5A–5C und 5D–5F zeigen die Schichten für jeweils acht Elektroden, während die 5G–5I die Masken für sechs zusätzliche Elektroden zeigen. Bevorzugt sind die die Basen von Masken in den 5B, 5E und 5H so ausgerichtet, das die Stufen, die in den Drähten gebildet sind, übereinandergelagert werden, wie in der Querschnittsansicht aus der 5J einer Elektrodenanordnung, die unter Verwendung der Masken aus den 5A–I hergestellt wurde.However, a multilayer approach is necessary for an arrangement with a larger number of electrodes and / or if the electrode arrangement has to be limited in its cross-sectional area. The 5A - 5J show the masks for producing a device with 22 electrodes in three layers. The 5A - 5C and 5D - 5F show the layers for every eight electrodes, while the 5G - 5I show the masks for six additional electrodes. Preferably, the bases of masks are in the 5B . 5E and 5H aligned so that the steps formed in the wires are superimposed, as in the cross-sectional view of 5J an electrode assembly using the masks of the 5A -I was made.

In dieser Ausführungsform werden die Elektroden in drei verschiedenen Sätzen angefertigt, die in den Figuren als 212A, 212B und 212C markiert sind, die jeder mit ihren eigenen Verbinderkontaktstellen und Drähten versehen sind, indem die Techniken verwendet werden, die für die Ausführungsform aus den 4A–4C beschrieben wurden. Nachdem die drei Sätze vervollständigt sind, werden sie in zueinander benachbarter Position und sandwichartig angeordnet, wie in 5J gezeigt. Danach wird die Hülle 246 aufgebracht, um den Elektrodenträger zu bilden.In this embodiment, the electrodes are made in three different sets, which in the figures as 212A . 212B and 212C are each provided with their own connector pads and wires by using the techniques that are used in the embodiment of FIGS 4A - 4C have been described. After the three sets are completed, they are placed in adjacent position and sandwiched as in 5J shown. After that, the shell will 246 applied to form the electrode carrier.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die in 6 gezeigt wird, ist eine Opferschicht 310 aus einem Material gemacht, dass geätzt werden kann, so dass zwei Nuten 302, 304 vor der Bildung der Elektrodenanordnung darin gebildet werden. Die Elektrodenanordnung umfasst die Elektrode 312, den Verbinder 330 und den Draht 334, die alle in einer Hülle oder Träger 346 angeordnet sind. Der Träger 346 ist um die Elektroden, Verbinder und Drähte herum geformt, so dass er in die Nuten 302, 304 hineinfließt. Ähnliche Nuten werden gebildet und mit Isoliermaterial unterhalb von flexiblen Zonen 38 (1H und 2D) der Drähte gefüllt. Nach dem der Träger ausgehärtet ist, kann die gesamte Elektrodenanordnung 350 von der Folie 310 in einem einzigen Schritt abgezogen werden.In an alternative embodiment of the invention, which in 6 is shown is a sacrificial layer 310 made of a material that can be etched, leaving two grooves 302 . 304 be formed prior to the formation of the electrode assembly therein. The electrode arrangement comprises the electrode 312 , the connector 330 and the wire 334 all in a shell or carrier 346 are arranged. The carrier 346 is molded around the electrodes, connectors and wires so that it fits into the grooves 302 . 304 flows. Similar grooves are formed and with insulating material below flexible zones 38 ( 1H and 2D ) of the wires filled. After the carrier has cured, the entire electrode assembly 350 from the slide 310 deducted in a single step.

Die gegenwärtigen Elektrodenherstellungstechniken stützen sich auf langweilige und teure Zusammenbautechniken von Hand. Die hier offenbarten fotolithografischen Techniken weisen mehrere deutliche Vorteile auf:

1. Geringe Kosten und erhöhter Durchsatz von Vorrichtungen;
2. Elektroden von viel höherer Dichte möglich;
3. Teure Ausstattung mit Hartwerkzeugen (z.B. Gussformen) kann eliminiert werden, und
4. Flexible und schnelle Entwurfszyklen.

Current electrode fabrication techniques rely on boring and expensive assembly techniques by hand. The photolithographic techniques disclosed herein have several distinct advantages:

1. Low cost and increased throughput of devices;
2. electrodes of much higher density possible;
3. Expensive equipment with hard tools (eg molds) can be eliminated, and
4. Flexible and fast design cycles.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte es sich verstehen, dass diese Ausführungsformen lediglich zur Verdeutlichung der Anwendung der Prinzipien der Erfindung dienen. Dementsprechend sollten die beschriebenen Ausführungsformen insbesondere als beispielhaft verstanden werden, nicht als beschränkend, in bezug auf die folgenden Ansprüche.Although the invention has been described with reference to several particular embodiments, it should be understood that this Ausfüh serve only to illustrate the application of the principles of the invention. Accordingly, the described embodiments should be construed as exemplary in particular, not as limiting, with respect to the following claims.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Eine implantierbare Elektrodenanordnung, die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde, kann in Cochleaimplantanten verwendet werden.A implantable electrode assembly made in accordance with the method of the invention can be used in cochlear implants.

Claims

Method of making an elongated implantable electrode assembly comprising the steps of: Provide a sacrificial layer; Forming a plurality of contact points on the sacrificial layer, with the contact points of an electric conductive, biocompatible material; Forming one Variety of wires, wherein each wire is connected to at least one of the contact points; Embed the contact points and wires in an electrically non-conductive material to a body assembly form; and Removing the sacrificial layer from the body.

The method of claim 1, wherein the contact points and wire formed by lithographic techniques.

The method of claim 1, wherein the contact points and wires be formed from platinum.

The method of claim 1, further comprising the step making contact point conductors between the wires and includes corresponding contact points.

The method of claim 1, further comprising forming of reinforcement zones in the wires.

The method of claim 5, wherein the zones are offset longitudinally are.