EP4385046A1 - Elektrische durchführung - Google Patents

Elektrische durchführung

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Publication number
EP4385046A1
EP4385046A1 EP22764661.9A EP22764661A EP4385046A1 EP 4385046 A1 EP4385046 A1 EP 4385046A1 EP 22764661 A EP22764661 A EP 22764661A EP 4385046 A1 EP4385046 A1 EP 4385046A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
percent
glass
glass composition
less
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.)
Pending
Application number
EP22764661.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Zetterer
Linda Johanna Bartelt
Jonas Baehr
Robert Hettler
Jochen HERZBERG
Ricarda Krechel
Ina Mitra
Ina FILBERT-DEMUT
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
Publication of EP4385046A1 publication Critical patent/EP4385046A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • H01B17/56—Insulating bodies
    • H01B17/62—Insulating-layers or insulating-films on metal bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/08—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances quartz; glass; glass wool; slag wool; vitreous enamels
    • H01B3/087—Chemical composition of glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40—Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • H01R13/405—Securing in non-demountable manner, e.g. moulding, riveting
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electrical feedthrough with a metal-enclosing base body in which an insulating material enclosing glass is accommodated with an electrical conductor extending through it.
  • Electrical feedthroughs with an outer metallic base body and an inner glass component (glass-metal feedthroughs) serving as an insulator, through which one or more conductors extend, are used in numerous applications, in particular for hermetic wall parts, such as housing elements.
  • Corresponding components are used, for example, in the field of medical technology, e.g. B. in implantable medical devices (IMD), in the field of oil and/or gas exploration, in aviation and in many other areas, whereby on the one hand different requirement profiles may have to be taken into account depending on the area of application and on the other hand there are commonalities with regard to optimization and further development known solutions exist.
  • IMD implantable medical devices
  • the components used are not toxic if they come into contact with body fluids at least temporarily or permanently (in the case of implants). can come .
  • the present invention provides a bushing which comprises a base body with at least one through-opening running through the base body, an insulating material which is accommodated in the through-opening running through the base body, and at least one electrical conductor which extends through the insulation material accommodated in the through-opening, the base body comprising titanium or a titanium alloy and the insulation material glass comprises, and wherein the insulating material to the base body at least partially has a contact angle which is less than 90 degrees.
  • an insulating material with or made of glass and at least one Area-wise contact angles of less than 90 degrees can in particular improve the tightness of the insulation material to the enclosing base body or increase the resistance of the bushing to physical and/or chemical influences. In particular, a higher mechanical load capacity can be achieved. With a contact angle of less than 90 degrees, improved glazing can be achieved and, for example, the accumulation of liquids at the material transition can be reduced, so that stress cracks, for example, can be avoided. With the use of titanium or titanium alloys, high corrosion resistance, high strength, in particular with relatively low density, and/or avoidance of cytotoxicity, in particular for use in the medical field, can be made possible.
  • the contact angle of the insulation material to the base body is between 56 and 86 degrees, preferably between 62 and 84 degrees, particularly preferably between 68 and 82 degrees, even more preferably between 70 and 80 degrees.
  • the insulating material has a contact angle to the electrical conductor at least in some areas, which is between 56 and 86 degrees, preferably between 62 and 84 degrees, particularly preferably between 68 and 82 degrees, more preferably between 70 and 80 degrees.
  • the electrical conductor can include or consist of a metal, for example materials such as NiFe alloys, niobium, platinum, platinum alloys and/or molybdenum.
  • the electrical conductor can have a coefficient of thermal expansion of between 5 and 9 ppm/K, preferably between 7 and 9 ppm/K. In connection with a base body with or made of titanium, pressure encapsulation can thereby be provided, as a result of which the mechanical robustness can be increased.
  • the insulation material preferably provides electrical insulation of at least 1 GOhm, in particular at temperatures of 175° C. or 200° C. Furthermore, a flashover strength of at least IV/pm, in particular at these temperatures, is preferably provided.
  • the glass of the insulation material has a glass composition which contains B2O3 and SiCh, the ratio of the proportion of B2O3 in percent by weight to the proportion of SiCh in percent by weight being at least 0.45, preferably is at least 0.47 , more preferably at least 0.49 . It is possible for the glass of the insulation material to have a glass composition which contains B2O3 and SiCh, the ratio of the proportion of B2O3 in percent by weight to the proportion of SiCt in percent by weight being between 0.45 and 0.65, preferably between 0. 47 and 0.64, particularly preferably between 0.49 and 0.63.
  • the glass of the insulation material has a glass composition that contains B2O3, the proportion of B2O3 in the glass composition being at least 21 percent by weight, preferably at least 22 percent by weight, particularly preferably at least 23 percent by weight, or at least 25 percent by weight.
  • the glass of the insulation material prefferably has a glass composition that contains B2O3, with the proportion of B2O3 in the glass composition being between 21 and 33 percent by weight, preferably between 22 and 32 percent by weight, particularly preferably between 23 and 31 percent by weight, or is between 25 and 30% by weight.
  • the use of titanium or titanium alloys with regard to chemical reactions can result in the peculiarity that the glass-forming oxide SiCt reacts with titanium to form titanium silicide, which can result in detachment phenomena in the glass-metal contact zone.
  • This problem can be reduced or avoided in particular by the above information on the glass composition.
  • B2O3 suppresses this reaction and leads to a TiB layer, which leads to chemically and mechanically more stable connections between a titanium-containing component and the glass.
  • titanium is highly reactive.
  • the above-mentioned glass compositions can be used to reduce or prevent the titanium from reacting with SiCh to form titanium silicide during melting (e.g. at melting temperatures of e.g. 700 to 900°C), and this reaction being accompanied, for example, by the formation of bubbles at the interface.
  • the glass of the insulation material can have a softening point of at most 750°C, preferably at most 700°C, particularly preferably at most 680°C.
  • the glass of the insulating material can have a spherical temperature of at most 850°C, preferably at most 800°C, particularly preferably at most 780°C.
  • the glass of the insulating material can have a hemispherical temperature of at most 950°C, preferably at most 900°C, particularly preferably at most 850°C.
  • the glass of the insulation material can have a flow temperature of at most 1050°C, preferably at most 1000°C, particularly preferably at most 950°C.
  • the aforementioned properties can, e.g. in the case of a glass composition with the above-mentioned EGOa contents, preferably make it possible for the boron content to be sufficiently retained during melting.
  • the glass of the insulation material can preferably have a resistance when stored in a saline solution at 37.5°C.
  • the glass of the insulation material has a glass composition that contains Al2O3, the proportion of Al2O3 in the glass composition being at least 3 percent by weight, preferably at least 7 percent by weight, particularly preferably at least 9 percent by weight.
  • the glass of the insulation material prefferably has a glass composition that contains Al2O3, with the proportion of Al2O3 in the glass composition being between 3 and 17 percent by weight, preferably at least 7 and 16.5 percent by weight, particularly preferably at least 9 and 15 percent by weight lies.
  • the glass of the insulating material can have a glass composition which contains Na2 ⁇ 3, the proportion of Na2 ⁇ 3 in the glass composition being at least 10 percent by weight, preferably at least 12 percent by weight.
  • the glass of the insulation material has a glass composition which contains CaO, the proportion of CaO in the glass composition being at most 11 percent by weight, preferably at most 10 percent by weight, particularly preferably at most 7 percent by weight.
  • the glass of the insulating material can have a glass composition that contains OO2, the proportion of OO2 in the glass composition being at most 10 percent by weight, preferably at most 5 percent by weight, particularly preferably at most 4.5 percent by weight.
  • the glass of the insulation material has a glass composition that contains no K2O or contains K2O, the proportion of K2O in the glass composition being less than 7 % by weight, preferably less than 5% by weight, more preferably less than 3% by weight.
  • the glass of the insulating material can also have a glass composition which does not contain LiCh or contains LiCh, the proportion of LiCh in the glass composition being less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight, particularly preferably less than 0.5% by weight. This can be advantageous for cost reasons, among other things. Furthermore, this can be advantageous with regard to avoiding undesired reactions with pharmaceuticals.
  • the glass of the insulation material has a glass composition which does not contain MgO or contains MgO, the proportion of MgO in the glass composition being less than 10 percent by weight, preferably less than 6.5 percent by weight, particularly preferably less than 5 percent by weight.
  • the glass of the insulation material can also have a glass composition which does not contain ZrO2 or contains ZrO2, the proportion of ZrO2 in the glass composition being less than 0.9% by weight, preferably less than 0.5% by weight, particularly preferably less than 0.1 percent by weight.
  • the viscosity of the glass can advantageously be reduced and the glazing improved.
  • this can be advantageous in terms of costs.
  • the glass of the insulation material has a glass composition which does not contain La2Oa or contains La2Os, the proportion of La2Os in the glass composition being less than 1.5 percent by weight, preferably less than 1 percent by weight, particularly preferably less than 0 .5 percent by weight. This can be advantageous for cost reasons, among other things.
  • the glass of the insulation material has a glass composition which does not contain Ta2Os or contains Ta2Os, the proportion of Ta2Os in the glass composition being less than 2 percent by weight, preferably less than 1 percent by weight, particularly preferably less than 0.5 percent by weight. This can be advantageous for cost reasons, among other things.
  • the glass of the insulation material can also have a glass composition which does not contain Nb2Os or contains Nb2Os, the proportion of Nb2Os in the glass composition being less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight, particularly preferably less than 0.5% by weight. This can be advantageous for cost reasons, among other things. In addition, too high a proportion of Nb2Os can have a negative effect on the glazing due to polyvalence.
  • the glass of the insulation material has a glass composition that does not contain PbO or contains PbO, the proportion of PbO in the glass composition being less than 0.05 percent by weight, preferably less than 0.03 percent by weight, particularly preferably less than 0.01% by weight.
  • the glass can thus in particular be essentially free of PbO.
  • the glass of the insulation material has a glass composition which does not contain BaO or contains BaO, the proportion of BaO in the glass composition being less than 10 percent by weight, preferably less than 7 percent by weight, particularly preferably less than 5 percent by weight .
  • the glass can be essentially free of BaO. This can be advantageous in terms of avoiding toxicity.
  • the glass of the insulating material can also have a glass composition which does not contain V2O5 or contains V2O5, the proportion of V2O5 in the glass composition being less than 0.5% by weight, preferably less than 0.3% by weight, particularly preferably less than 0.1 percent by weight. This can be advantageous both in terms of avoiding toxicity and for reasons of cost.
  • the glass of the insulation material can have a glass composition which does not contain Bi20a or contains B12O3, the proportion of Bi20a in the glass composition being less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight, particularly preferably less than 0.5% by weight. This can be advantageous with regard to the reaction with platinum.
  • the glass of the insulation material has a glass composition that does not contain WOa or contains WO3, the proportion of WO3 in the glass composition being less than 2 percent by weight, preferably less than 1 percent by weight, particularly preferably less than 0.5 percent by weight. This can be advantageous in terms of avoiding components whose oxidation state can be easily shifted.
  • the glass of the insulation material can have a glass composition that does not contain M0O3 or contains M0O3, the proportion of M0O3 in the glass composition being less than 2 percent by weight, preferably less than 1 percent by weight, particularly preferably less than 0.5 percent by weight. This can be advantageous in terms of avoiding components whose oxidation state can be easily shifted.
  • the avoidance of polyvalent components can be advantageous due to partly unknown interactions with the environment and can therefore be provided.
  • the thermal expansion coefficient (GTE) of the glass it can be provided that the glass of the insulation material has a CTE (20°C; 300°C) which is in the range from 5 to 10 ppm/K, preferably in the range of 6 to 9 ppm/K, particularly preferably in the range from 7 to 8 ppm/K.
  • the glass of the insulation material can have a density which is in the range from 2.30 to 2.45 g/cm 3 , preferably in the range from 2.32 to 2.43 g/cm 3 , in particular in the range from 2.33 to 2.42 g/ cm3 .
  • the glass of the insulating material has a glass transition temperature Tg which is lower than 590°C, preferably lower than 570°C, particularly preferably lower than 550°C.
  • the glass of the insulating material can have a glass transition temperature Tg which is in the range from 440 to 590.degree. C., preferably in the range from 460 to 570.degree. C., particularly in the range from 480 to 550.degree.
  • Tg glass transition temperature
  • the implementation can in addition to an electrical signal transmission via the electrical conductors also allow optical signal transmission.
  • the insulation material can have a light transmission T V is of at least 25%, preferably of at least 50%, particularly preferably of at least 75%, from one outer surface to the other along the passage opening running through the base body for at least one wavelength in the spectral range from 380 nm to 780 nm % exhibit .
  • the feedthrough can also include an optical interface for transmitting light through the insulating material along the through-opening running through the base body.
  • the insulation material is preferably free of graphite particles on at least one outer surface, in particular by the insulation material being melted into the through-opening without applying pressure to the outer surface, in particular without exerting pressure on the outer surface using carbon weights.
  • the insulation material accommodated in the through-opening of the base body is in contact with the base body and/or with the at least one electrical conductor such that the contact surface between the insulation material and the base body and/or the bushing has a hermeticity which is characterized by a helium leak rate of less than 1 -10 -8 mbar -l/s, preferably less than 1 -10 -9 mbar -l/s, particularly preferably less than 1 -10" 10 mbar -l/s.
  • the hermeticity of bushings can be checked, for example, by a helium leak test.
  • the feedthrough preferably has a plurality of electrical conductors, which extend through the insulating material accommodated in the through-opening, preferably at least 2 electrical conductors, particularly preferably at least 10 electrical conductors.
  • the base body can comprise a plurality of through-openings, each with insulating material accommodated therein, with at least one, in particular precisely one, electrical conductor in each case extending through the insulating material of a through-opening.
  • the base body comprising titanium or a titanium alloy can be plate-shaped.
  • the base body can have a first and an opposite second surface, with the through-opening forming an inner wall which connects the first to the second surface.
  • the base body can define a plane which runs parallel to the first and/or second surface. In a direction that runs parallel to the first and/or second surface and/or runs in the aforementioned plane, the main body can have a dimension that is larger than the diameter of the through-opening, in particular at least twice as large, in particular at least three times is that big.
  • the insulation material located in the through-opening can be placed on both sides of the base body, d. H . both on the side of the first surface and on the side of the second surface have a contact angle of less than 90°, in particular a contact angle with the values mentioned above.
  • the insulation material can be set back from the first and/or second surface of the base body. In other words, the insulation material can be accommodated in the through-opening in such a way that there is a step to the base body at the point of the inner wall.
  • the base body can have a thickness perpendicular to its plane, which is greater than the thickness of the insulation material on the inner wall of the through-opening.
  • the base body can also have this thickness over an extended dimension along the first and/or second surface and/or the plane, e.g. the base body can have this thickness at least in the area of twice the diameter of the through-opening, in particular in the area of three times the diameter.
  • the conductor that extends through the insulating material can protrude beyond the insulating material and/or beyond the base body on one or both sides.
  • the conductor can protrude from the first and/or second surface of the base body.
  • the projection on one or both sides can be greater than the thickness of the base body on the inner wall, in particular at least twice as large, in particular at least three times as large.
  • the overhang can be larger on one side than on the other side, in particular at least twice as large, in particular at least three times as large.
  • the invention particularly relates to a feedthrough for an implant and/or an implant comprising a feedthrough as described above, wherein the glass of the Insulation material is not cytotoxic, in particular according to a standard-compliant determination according to EN ISO 10993-5 (July 2009 version).
  • the bushing has at least two electrical conductors at a distance from one another which is less than 5 mm, preferably less than 1 mm.
  • the largest dimension of the through-opening running through the base body perpendicular to the axis of the electrical conductor is less than 10 mm, preferably less than 2 mm.
  • the invention also relates in particular to a bushing for an oil/gas exploration device and/or an oil/gas exploration device comprising a bushing as described above, the bushing having a shock resistance of at least 100 g, preferably at least 500 g, particularly preferably at least 750 g and/or withstands such a shock load while maintaining its hermetic capacity, in particular the hermetic capacity as described above.
  • the bushing has a vibration resistance of at least 20 g rms, preferably at least 40 g rms, particularly preferably at least 60 g rms and/or such a vibration load while maintaining it its hermeticity, in particular the hermeticity as described above resists.
  • the base body is non-magnetic.
  • the invention can also relate in particular to a bushing for a wearable device and/or a wearable device comprising a bushing as described above.
  • Fig. 1 a schematic representation of a feedthrough according to a first embodiment
  • Fig. 2 a schematic representation of the in FIG. 1 implementation shown in cross section with marked contact angle between the insulation material and the base body or. electrical conductor,
  • Fig. 3 a schematic representation of a feedthrough according to a second embodiment
  • Fig. 4 a schematic representation of a feedthrough according to a third embodiment
  • FIG. 1 has a implementation on an outer body 20 through which one or more Pass-through openings 22 (here two) run, in each case an insulating material 30 being introduced into a through-opening 22, through which at least one electrical conductor 40 extends.
  • the conductor can protrude from the insulation material on one or both sides (here on both sides).
  • the bushing shown has two inner conductors (pins) and can therefore be described as a 2-pole bushing. It is possible that the base body 20 serves as an outer conductor and thus forms a further electrical conductor.
  • the insulating material 30 introduced into the through-opening 22 has a contact angle 0 to the surrounding base body 20 which is less than 90 degrees.
  • the insulating material 30 can preferably also have a contact angle 0′ with respect to the electrical conductor 40, which is less than 90 degrees.
  • a weight for example a carbon mold, can be used in order to achieve the or certain contact angles 0 or 0′. However, this can sometimes be less practical with a higher pin count.
  • a bushing can also have a large number of inner conductors (pins), so that, for example, a 17-pole bushing (FIG. 3) or a 30-pole bushing (FIG. 4) can be provided.
  • each individual inner conductor 40 extends through the insulating material of a single through-opening 22.
  • a plurality or multiplicity of electrical conductors it is also possible for a plurality or multiplicity of electrical conductors to extend through the same insulating material of the same through-opening 22.
  • the insulating material 30 can be designed in particular as high borate glass. It can be provided, for example, that the glass of the insulating material has a glass composition which contains B2O3 and SiCh, the ratio of the proportion of B2O3 in percent by weight to the proportion of SiCh in percent by weight being at least 0.36 and/or that the glass of the insulating material has a glass composition which contains B2O3, the proportion of B2O3 in the glass composition being at least 20% by weight.
  • the glass of the insulating material can have a maximum softening point of 680° C., a maximum spherical temperature of 780° C., and a maximum hemispherical temperature of 850° C and/or has a flow temperature of at most 950°C, preferably at most 940°C, particularly preferably at most 900°C.
  • the glass of the insulating material can be glazed in at temperatures below 950°C, preferably below 940°C. This results in the preferred limitation of the characteristic feature pour point from the established methodology of heating microscopy (EHM) to a maximum of 940°C.
  • the insulating material can include a glass with the following composition in % by weight:
  • the insulating material can include a glass with the following composition in % by weight:
  • the insulating material can comprise a glass with the above compositions, but with the following proportion of B2O3 in % by weight being contained: 25.0-28.6.
  • the insulating material can comprise a glass with the above compositions, but with the following percentage by weight of MgO being present: less than 5.5, in particular less than 5, in particular less than 4.5.
  • the insulating material can include a glass with one of the following compositions in % by weight (glass 1 to 5):
  • glass 1 to glass 5 the following glass properties and powder properties could be determined using heating microscopy (EHM):
  • the glass of the insulation material can also be mixed with coloring components, e.g. CoO, or pigments, e.g. spinel-based pigments.
  • coloring components e.g. CoO
  • pigments e.g. spinel-based pigments.
  • the glass can include fillers, for example low-expansion fillers, for example cordierite.
  • a proportion of low-expansion fillers can, under certain circumstances, make it possible to lower the thermal expansion coefficient of the glass.
  • the reduction in the coefficient of thermal expansion (CTE) of the glass from 2 to a value of around 7.0 ppm/K can be adjusted, in particular without any significant loss of the relevant ones Characteristics.
  • the test object is made of glass powder (like the pellets). This is mixed with deionized water until small lumps form, then pressed manually into a cylinder shape and sintered under nitrogen at about 30 to 40 °C above the "spherical" temperature.
  • the test objects usually weigh 0.5 g.
  • the saline solution is 0.9%. Approx. 120 ml of saline solution are heated to approx. 37 °C in a beaker.
  • the test object lies on the edge of the beaker.
  • a magnetic stirrer is adjusted so that the saline solution is clearly moving but the test object is not moving.
  • the beaker is covered with a glass lid so that there are hardly any differences in concentration due to evaporation.
  • the test object is weighed before the test and each day, and the relative weight loss is used as a comparison value.
  • comparison glasses (compare 1 to 4) are listed below, which were characterized using the same methods as the above examples, glass 1 to glass 5.
  • Comparative glasses Composition in % by weight:
  • Comparative glasses Glass properties and powder properties by heating microscopy (EHM):
  • Comparative examples Properties of sintered parts: Storage in saline solution shows the comparison glass Comp. 1 shows that there is a 10-fold weight loss compared to the glasses mentioned above.
  • the glass Comp. 4 showed insufficient flow on titanium, this type of glass spreads poorly on titanium.
  • pressure e.g. in the form of weights, may be necessary.
  • such a procedure is less preferred because it is more complex, especially for miniaturized designs and/or designs with complex pole geometries, for example designs with a plurality of electrical conductors and small distances between these conductors and/or designs with a large number of electrical conductors, e.g. more than 10 electrical conductors.
  • Glasses 1 to 5 and comparison glasses 1 and 2 (without the use of weights) have a wetting angle or contact angle on titanium which is less than 90°C. This has a number of advantages when manufacturing feedthroughs. There is no need to press charcoal stamps onto the glass to achieve desired surface shapes; contamination and sticking of glass surfaces with carbon stamps (which can cause insulation problems) are avoided; and differences in expansion coefficients between carbon fixtures and metal components is not an obstacle in the design of fusible fixtures.
  • the test glasses and comparison glasses were produced by melting the glasses on the 11 scale and forming them into castings and into ribbons about 1-2 cm wide. The cooled castings were used, among other things, to determine the density, the linear thermal expansion coefficient in the range from 20° C. to 300° C., ie GTE (20; 300° C.), and the viscosity fixed points Tg and Ew according to methods familiar to those skilled in the art.
  • the linear thermal expansion coefficient GTE in the range from 20 to 300°C was determined from the determination of the length change behavior on solids with a length of 100 mm using dilatometry.
  • the density is determined by means of a buoyancy measurement.
  • the softening point Ew i.e. temperature of the viscosity [dPas] with 1g of 7.6 was determined by means of viscometry on a square thread.
  • ribbons of the test glasses are ground to a defined grain size (K3) and then characterized.
  • EHM heating microscopy
  • the powders were sintered and characterized.
  • the weight loss was determined on sintered bodies after remaining in chemical solutions that represent the different treatments in galvanic processes.
  • compacts were produced from the ground powders of the test glasses and sintered. These sintered specimens were then immersed in baths simulating galvanic treatment and the loss in mass determined.
  • the sinter samples were stored in 0.9% saline solution at 37.5° C. for a period of 1-24 days. The mass loss was then determined.
  • cytotoxicity a cytotoxic effect of the test glasses was checked according to standard EN ISO 10993-5: Test for in vitro cytotoxicity. No cytotoxic effect was detected for the glasses according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchführung (10) umfassend einen Grundkörper (20) mit zumindest einer durch den Grundkörper (20) verlaufenden Durchgangsöffnung (22), ein Isolationsmaterial (30) welches in der durch den Grundkörper (20) verlaufenden Durchgangsöffnung (22) aufgenommen ist, und zumindest einen elektrischen Leiter (40) welcher sich durch das in der Durchgangsöffnung (22) aufgenommene Isolationsmaterial (30) hindurch erstreckt, wobei der Grundkörper (20) Titan oder eine Titanlegierung umfasst und das Isolationsmaterial Glas umfasst, und wobei das Isolationsmaterial (30) zu dem Grundkörper (20) zumindest bereichsweise einen Kontaktwinkel (θ) aufweist, welcher geringer ist als 90 Grad.

Description

Elektrische Durchführung
Die Erfindung betri f ft eine elektrische Durchführung mit einem metallumfassenden Grundkörper in welchem ein glasumfassendes I solationsmaterial mit einem sich hindurch erstreckenden elektrischem Leiter auf genommen ist .
Elektrische Durchführungen mit einem äußeren metall ischen Grundkörper und einer als I solator dienenden inneren Glaskomponente ( Glas-Metall-Durchführungen) durch welche sich ein oder mehrere Leiter erstrecken kommen bei zahlreichen Anwendungen, insbesondere für hermetische Wandungsteile , etwa von Gehäuseelementen, zum Einsatz . Entsprechende Bauteile finden beispielsweise Verwendung im Bereich der Medi zintechnik, z . B . bei implantierbaren medi zinischen Geräten ( IMD) , im Bereich der Öl- und/oder Gasexploration, im Bereich der Luftfahrt sowie in vielen anderen Bereichen, wobei einerseits j e nach Einsatzgebiet unterschiedliche Anforderungsprofile zu berücksichtigen sein können und andererseits Gemeinsamkeiten im Hinblick auf die Optimierung und Weiterentwicklung bekannter Lösungen bestehen .
Allgemein ist es z . B . wünschenswert und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Beständigkeit solcher Durchführungen hinsichtlich physikalischer und/oder chemischer Einflüsse zu erhöhen, die Dichtigkeit des I solationsmaterials zu dem umschließenden Grundkörper und/oder zu dem sich durch das I solationsmaterial hindurch erstreckenden elektrischen Leiter zu verbessern sowie die Herstellung solcher Durchführungen zu optimieren und/oder die Herstellungskosten zu senken . Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein und einen Aspekt der Aufgabe der Erfindung darstellen, die Eigenschaften des Grundkörpers , des I solationsmaterials und/oder der sich durch das I solationsmaterial erstreckenden elektrischen Leiter besser aufeinander abzustimmen . Hierzu zählt insbesondere die Wahl der Materialien bzw . Zusammensetzungen der Materialien der einzelnen Komponenten .
Im Hinblick auf die Verwendung von Durchführungen in der Medi zintechnik ist es zudem in der Regel wünschenswert und ein Aspekt der Aufgabe der Erfindung, dass die eingesetzten Komponenten nicht toxisch wirken, wenn sie zumindest zeitweise oder auch dauerhaft (bei Implantaten) mit Körperf lüssigkeiten in Berührungen kommen können . Dies betri f ft neben dem Grundkörper und den elektrischen Leitern insbesondere die Gläser ( aufgrund von Auslaugungsef fekten) , weshalb es hier insbesondere vorgesehen sein kann, dass Zytotoxi zitätstests vorab durchgeführt werden, bevor z . B . weiterführende Quali fikationstests für z . B . medi zinische Geräte und Implantate durchgeführt werden .
Zur Lösung der Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung eine Durchführung bereitgestellt , welche einen Grundkörper mit zumindest einer durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöf fnung umfasst , ferner ein I solationsmaterial welches in der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöf fnung aufgenommen ist , sowie zumindest einen elektrischen Leiter welcher sich durch das in der Durchgangsöf fnung aufgenommene I solationsmaterial hindurch erstreckt , wobei der Grundkörper Titan oder eine Titanlegierung umfasst und das I solationsmaterial Glas umfasst, und wobei das Isolationsmaterial zu dem Grundkörper zumindest bereichsweise einen Kontaktwinkel aufweist, welcher geringer ist als 90 Grad.
Durch die Bereitstellung eines Grundkörpers mit oder aus Titan oder einer Titanlegierung (z.B. Titan Grade 1, Titan Grade 2, Titan Grade 3, Titan Grade 4 oder Titan Grade 5, insbesondere TiAl 6V4-Legierung) , einem Isolationsmaterial mit oder aus Glas sowie einem zumindest bereichsweisen Kontaktwinkel von unter 90 Grad kann insbesondere die Dichtigkeit des Isolationsmaterials zu dem umschließenden Grundkörper verbessert werden bzw. die Beständigkeit der Durchführung gegenüber physikalischen und/oder chemischen Einflüssen erhöht werden. Insbesondere kann eine höhere mechanische Belastbarkeit erzielt werden. Mit einem Kontaktwinkel von unter 90 Grad kann insbesondere eine verbesserte Anglasung erreicht werden und z.B. ein Ansammeln von Flüssigkeiten am Materialübergang vermindert werden, so dass z.B. Spannungsrisse vermieden werden können. Mit dem Einsatz von Titan oder Titanlegierungen kann eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Festigkeit, insbesondere bei relativ geringer Dichte, und/oder Vermeidung von Zytotoxizität, insbesondere für den Einsatz im medizinischen Bereich ermöglicht werden.
In Bezug auf den Übergang von dem Isolationsmaterial zu dem Grundkörper kann vorgesehen sein, dass der Kontaktwinkel des Isolationsmaterials zu dem Grundkörper zwischen 56 und 86 Grad liegt, vorzugsweise zwischen 62 und 84 liegt, besonders bevorzugt zwischen 68 und 82 Grad liegt, nochmals bevorzugter zwischen 70 und 80 Grad liegt. Ferner kann in Bezug auf den Übergang von dem Isolationsmaterial zu dem elektrischen Leiter vorgesehen sein, dass das I solationsmaterial zu dem elektrischen Leiter zumindest bereichsweise einen Kontaktwinkel aufweist , welcher zwischen 56 und 86 Grad liegt , vorzugsweise zwischen 62 und 84 liegt , besonders bevorzugt zwischen 68 und 82 Grad liegt , nochmals bevorzugter zwischen 70 und 80 Grad liegt .
Der elektrische Leiter kann ein Metall umfassen oder daraus bestehen, beispielsweise Materialien wie NiFe-Legierungen, Niobium, Platin, Platinlegierungen und/oder Molybdän . Der elektrische Leiter kann einen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten aufweisen, welcher zwischen 5 und 9 ppm/K, vorzugsweise zwischen 7 und 9 ppm/K liegt . In Verbindung mit einem Grundkörper mit oder aus Titan kann hierdurch eine Druckeinglasung bereitgestellt werden, wodurch die mechanische Robustheit verstärkt werden kann .
Das I solationsmaterial stellt bevorzugt eine elektrische Isolation von mindestens 1 GOhm, insbesondere bei Temperaturen von 175 ° C oder 200 ° C bereit . Ferner ist bevorzugt eine Überschlags festigkeit von mindestens IV/pm, insbesondere bei diesen Temperaturen, vorgesehen .
In Bezug auf die Glas zusammensetzung kann vorgesehen sein, dass das Glas des I solationsmaterials eine Glas zusammensetzung aufweist , welche B2O3 und SiCh enthält , wobei das Verhältnis des Anteils von B2O3 in Gewichtsprozent zu dem Anteil von SiCh in Gewichtsprozent zumindest 0 , 45 beträgt , vorzugsweise zumindest 0 , 47 beträgt , besonders bevorzugt zumindest 0 , 49 beträgt . Dabei ist es möglich, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 und SiCh enthält, wobei das Verhältnis des Anteils von B2O3 in Gewichtsprozent zu dem Anteil von SiCt in Gewichtsprozent zwischen 0,45 und 0, 65 liegt, vorzugsweise zwischen 0,47 und 0, 64 liegt, besonders bevorzugt zwischen 0,49 und 0, 63 liegt .
Es kann in Bezug auf die Glaszusammensatzung auch vorgesehen sein, das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 enthält, wobei der Anteil von B2O3 in der Glaszusammensetzung zumindest 21 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise zumindest 22 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt zumindest 23 Gewichtsprozent beträgt oder zumindest 25 Gewichtsprozent beträgt .
Dabei ist es möglich, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 enthält, wobei der Anteil von B2O3 in der Glaszusammensetzung zwischen 21 und 33 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise zwischen 22 und 32 Gewichtsprozent liegt, besonders bevorzugt zwischen 23 und 31 Gewichtsprozent liegt oder zwischen 25 und 30 Gewichtsprozent liegt.
In einigen Fällen kann durch die Verwendung von Titan oder Titanlegierungen in Bezug auf chemische Reaktionen die Besonderheit auftreten, dass das Glasbildneroxid SiCt mit Titan zu Titansilizid reagiert, wodurch Ablösungserscheinungen an der Glas-Metall-Kontakt zone auftreten können. Dieses Problem kann insbesondere durch die vorstehenden Angaben zur Glaszusammensetzung vermindert oder vermieden werden. Insbesondere kann durch die genannten Angaben zu B2O3 diese Reaktion unterdrückt werden und zu einer TiB-Schicht führen, die zu chemisch und mechanisch stabileren Verbindungen zwischen einer titanumfassenden Komponente und dem Glas führt.
Grundsätzlich ist zu berücksichtigen, dass Titan stark reaktiv ist. Mit den o.g. Glaszusammensetzungen kann vermindert oder vermieden werden, dass das Titan beim Einschmelzen (z.B. bei Einschmelztemperaturen von z.B. 700 bis 900°C) mit SiCh zu Titansilizid reagiert, und diese Reaktion z.B. von einer Blasenbildung am Interface begleitet wird.
Das Glas des Isolationsmaterials kann eine Erweichungstemperatur von maximal 750°C, vorzugsweise maximal 700°C, besonders bevorzugt maximal 680°C aufweisen.
Das Glas des Isolationsmaterials kann eine sphärische Temperatur von maximal 850°C, vorzugsweise maximal 800°C, besonders bevorzugt maximal 780°C aufweisen.
Das Glas des Isolationsmaterials kann eine Halbkugeltemperatur von maximal 950°C, vorzugsweise maximal 900°C, besonders bevorzugt maximal 850°C aufweisen.
Das Glas des Isolationsmaterials kann eine Fließtemperatur von maximal 1050°C, vorzugsweise maximal 1000°C, besonders bevorzugt maximal 950°C aufweisen.
Für Einglasungen in Titan ist zu berücksichtigen, dass reines Titan eine Phasenübergangstemperatur von 880° (alpha/beta) aufweist. Für Titan Grade 5 (T1A16V4) ist diese Temperatur höher, aber die Reaktionsmechanismen am Interface zum Glas sind die gleichen.
Durch die vorgenannten Eigenschaften kann, z.B. bei einer Glaszusammensetzung mit o.g. EGOa-Gehalten, vorzugsweise ermöglicht werden, dass beim Einschmelzen der Borgehalt ausreichend erhalten bleibt.
Ferner kann das Glas des Isolationsmaterials bevorzugt eine Beständigkeit bei Lagerung in Kochsalzlösung bei 37,5°C aufweisen .
Nachfolgend werden in Bezug auf die Glaszusammensetzung weitere vorteilhafte Komponenten angegeben.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche AI2O3 enthält, wobei der Anteil von AI2O3 in der Glaszusammensetzung zumindest 3 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise zumindest 7 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt zumindest 9 Gewichtsprozent beträgt.
Dabei ist es möglich, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche AI2O3 enthält, wobei der Anteil von AI2O3 in der Glaszusammensetzung zwischen 3 und 17 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise zumindest 7 und 16,5 Gewichtsprozent liegt, besonders bevorzugt zumindest 9 und 15 Gewichtsprozent liegt.
Durch die vorstehend genannten Werte kann in vorteilhafter Weise insbesondere die chemische Beständigkeit erhöht werden . Ferner kann das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche Na2<3 enthält, wobei der Anteil von Na2<3 in der Glaszusammensetzung zumindest 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise zumindest 12 Gewichtsprozent beträgt.
Nachfolgend werden in Bezug auf die Glaszusammensetzung weitere vorteilhaft lediglich in begrenztem Umfang enthaltene Komponenten angegebenen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche CaO enthält, wobei der Anteil von CaO in der Glaszusammensetzung höchstens 11 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise höchstens 10 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt höchstens 7 Gewichtsprozent beträgt.
Ferner kann das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche ÜO2 enthält, wobei der Anteil von ÜO2 in der Glaszusammensetzung höchstens 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise höchstens 5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt höchstens 4, 5 Gewichtsprozent beträgt.
Nachfolgend werden in Bezug auf die Glaszusammensetzung weitere vorteilhaft nicht, im Wesentlichen nicht oder lediglich in begrenztem Umfang enthaltene Komponenten angegebenen .
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein K2O enthält oder K2O enthält, wobei der Anteil von K2O in der Glaszusammensetzung weniger als 7 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 3 Gewichtsprozent beträgt.
Das Glas des Isolationsmaterials kann auch eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein LiCh enthält oder LiCh enthält, wobei der Anteil von LiCh in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann unter anderem aus Kostengründen vorteilhaft sein. Ferner kann dies vorteilhaft sein im Hinblick auf die Vermeidung unerwünschter Reaktionen mit Pharmazeutika .
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein MgO enthält oder MgO enthält, wobei der Anteil von MgO in der Glaszusammensetzung weniger als 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 6,5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt.
Das Glas des Isolationsmaterials kann ferner eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein ZrO2 enthält oder ZrO2 enthält, wobei der Anteil von ZrO2 in der Glaszusammensetzung weniger als 0,9 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gewichtsprozent beträgt. Hierdurch kann z.B. in vorteilhafter Weise die Viskosität des Glases vermindert und die Einglasung zu verbessert werden. Darüber hinaus kann dies im Hinblick auf die Kosten vorteilhaft sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein La2Oa enthält oder La2Os enthält, wobei der Anteil von La2Os in der Glaszusammensetzung weniger als 1,5 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann unter anderem aus Kostengründen vorteilhaft sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein Ta2Os enthält oder Ta2Os enthält, wobei der Anteil von Ta2Os in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann unter anderem aus Kostengründen vorteilhaft sein.
Das Glas des Isolationsmaterials kann auch eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein Nb2Os enthält oder Nb2Os enthält, wobei der Anteil von Nb2Os in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann unter anderem aus Kostengründen vorteilhaft sein. Zudem kann ein zu hoher Anteil von Nb2Os durch Polyvalenz negativ auf die Einglasung wirken.
Nachfolgend werden in Bezug auf die Glaszusammensetzung weitere insbesondere im Hinblick auf die Vermeidung von Zytotoxizität vorteilhaft nicht, im Wesentlichen nicht oder lediglich in begrenztem Umfang enthaltene Komponenten angegebenen .
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein PbO enthält oder PbO enthält, wobei der Anteil von PbO in der Glaszusammensetzung weniger als 0,05 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 0,03 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,01 Gewichtsprozent beträgt. Das Glas kann somit insbesondere im Wesentlichen frei von PbO sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein BaO enthält oder BaO enthält, wobei der Anteil von BaO in der Glaszusammensetzung weniger als 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 7 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt. Das Glas kann insbesondere im Wesentlichen frei von BaO sein. Dies kann im Hinblick auf die Vermeidung von Toxizität vorteilhaft sein.
Das Glas des Isolationsmaterials kann auch eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein V2O5 enthält oder V2O5 enthält, wobei der Anteil von V2O5 in der Glaszusammensetzung weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 0,3 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann sowohl im Hinblick auf die Vermeidung von Toxizität als auch aus Kostengründen vorteilhaft sein. Ferner kann das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein Bi20a enthält oder B12O3 enthält, wobei der Anteil von Bi20a in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann im Hinblick auf die Reaktion mit Platin vorteilhaft sein.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein WOa enthält oder WO3 enthält, wobei der Anteil von WO3 in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann vorteilhaft sein im Hinblick auf die Vermeidung von Komponenten, deren Oxidationszustand leicht verschiebbar ist.
Ferner kann das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweisen, welche kein M0O3 enthält oder M0O3 enthält, wobei der Anteil von M0O3 in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Dies kann vorteilhaft sein im Hinblick auf die Vermeidung von Komponenten, deren Oxidationszustand leicht verschiebbar ist.
Allgemein kann eine Vermeidung polyvalenter Komponenten aufgrund zum Teil unbekannter Wechselwirkung mit der Umgebung vorteilhaft und daher vorgesehen sein. In Bezug auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten (GTE) des Glases kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials einen CTE(20°C; 300°C) aufweist, welcher im Bereich von 5 bis 10 ppm/K liegt, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 9 ppm/K liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 8 ppm/K liegt.
Hierdurch kann insbesondere eine Materialabstimmung zu Titan oder Titanlegierungen erzielt werden, wodurch wiederum die Dichtheit der Durchführung, insbesondere hermetische Dichtheit, verbessert werden kann.
Das Glas des Isolationsmaterials kann eine Dichte aufweisen welche im Bereich von 2,30 bis 2,45 g/cm3 liegt, vorzugsweise im Bereich von 2,32 bis 2,43 g/cm3 liegt, besonders im Bereich von 2,33 bis 2,42 g/cm3 liegt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glasübergangstemperatur Tg aufweist, welcher niedriger ist als 590 °C, vorzugsweise niedriger ist als 570 °C, besonders bevorzugt niedriger ist als 550 °C.
Insbesondere kann das Glas des Isolationsmaterials eine Glasübergangstemperatur Tg aufweisen welche im Bereich von 440 bis 590 °C liegt, vorzugsweise im Bereich von 460 bis 570 °C liegt, besonders im Bereich von 480 bis 550 °C liegt. Grundsätzlich kann eine niedrigere Glas Glasübergangstemperatur Tg im Hinblick auf die Verarbeitung vorteilhaft sein.
In einer Weiterentwicklung kann die Durchführung zusätzlich zu einer elektrischen Signalübertragung über den elektrischen Leiter auch eine optische Signalübertragung ermöglichen .
Insbesondere kann dazu das Isolationsmaterial von einer zur anderen Außenfläche entlang der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöffnung für zumindest eine Wellenlänge im Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission TVis von zumindest 25%, vorzugsweise von zumindest 50%, besonders bevorzugt von zumindest 75% aufweisen .
Die Durchführung kann ferner eine optische Schnittstelle zur Übertragung von Licht durch das Isolationsmaterial entlang der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöffnung umfassen.
Bevorzugt ist das Isolationsmaterial an zumindest einer Außenfläche frei von Graphitpartikeln, insbesondere indem das Isolationsmaterial ohne Anwendung von Druck auf die Außenfläche, insbesondere ohne Druckausübung mittels Kohlegewichten, auf die Außenfläche in die Durchgangsöffnung eingeschmolzen ist.
In Bezug auf die Hermetizität kann vorgesehen sein, dass das in der Durchgangsöffnung des Grundkörpers aufgenommene Isolationsmaterial derart mit dem Grundkörper und/oder mit dem zumindest einen elektrischen Leiter in Kontakt steht, dass die Kontakt fläche zwischen dem Isolationsmaterial und dem Grundkörper und/oder die Durchführung eine Hermetizität aufweist, welche gekennzeichnet ist durch eine Helium- Leckrate von weniger als 1 -10-8 mbar -l/s, vorzugsweise von weniger als 1 -10-9 mbar -l/s, besonders bevorzugt von weniger als 1 -10“10 mbar -l/s. Die Hermeti zität von Durchführungen kann beispielsweise durch einen Helium-Lecktest überprüft werden .
Vorzugsweise weist die Durchführung eine Mehrzahl von elektrischen Leitern auf , welche sich durch das in der Durchgangsöf fnung aufgenommene I solationsmaterial hindurch erstrecken, vorzugsweise zumindest 2 elektrische Leiter, besonders bevorzugt zumindest 10 elektrische Leiter .
Der Grundkörper kann eine Mehrzahl von Durchgangsöf fnungen mit j eweils darin auf genommenen I solationsmaterial umfassen, wobei sich j eweils zumindest ein, insbesondere genau ein, elektrischer Leiter durch das I solationsmaterial einer Durchgangsöf fnung erstreckt .
Der Titan oder eine Titanlegierung umfassende Grundkörper kann plattenförmig ausgebildet sein . Der Grundkörper kann eine erste und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweisen, wobei die Durchgangsöf fnung eine Innenwandung bildet , welche die erste mit der zweiten Oberfläche verbindet . Der Grundkörper kann eine Ebene definieren welche parallel zu der ersten und/oder zweiten Oberfläche verläuft . Der Grundkörper kann entlang einer Richtung, welche parallel zu der ersten und/oder zweiten Oberfläche verläuft und/oder in der vorgenannten Ebene verläuft , eine Abmessung aufweisen, welche größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöf fnung, insbesondere mindestens zweimal so groß , insbesondere mindestens dreimal so groß ist .
Das in der Durchgangsöf fnung befindliche I solationsmaterial kann beidseits des Grundkörpers , d . h . sowohl auf der Seite der ersten Oberfläche als auch auf der Seite der zweiten Oberfläche einen Kontaktwinkel von kleiner 90 ° , insbesondere einen Kontaktwinkel mit den weiter oben genannten Werten aufweisen . Das I solationsmaterial kann gegenüber der ersten und/oder zweiten Oberfläche des Grundkörpers zurückgesetzt sein . Mit anderen Worten kann das I solationsmaterial derart in der Durchgangsöf fnung aufgenommen sein, dass zu dem Grundkörper an der Stelle der Innenwandung eine Stufe besteht .
Der Grundkörper kann senkrecht zu seiner Ebene eine Dicke aufweisen, welche größer ist als die Dicke des I solationsmaterial an der Innenwandung der Durchgangsöf fnung . Der Grundkörper kann diese Dicke auch über eine ausgedehnte Abmessung entlang der ersten und/oder zweiten Oberfläche und/oder der Ebene aufweisen, bspw . kann der Grundkörper diese Dicke zumindest im Bereich des zwei fachen Durchmessers der Durchgangsöf fnung aufweisen, insbesondere im Bereich des drei fachen Durchmessers .
Der sich durch das I solationsmaterial erstreckende Leiter kann einseitig oder beidseitig über das I solationsmaterial und/oder über den Grundkörper hervorstehen . Insbesondere kann der Leiter gegenüber der ersten und/oder zweiten Oberfläche des Grundkörpers hervorstehen . Der Überstand auf einer oder beiden Seiten kann größer sein als die Dicke des Grundkörpers an der Innenwandung, insbesondere mindestens zweimal so groß , insbesondere mindestens dreimal so groß . Der Überstand kann auf einer Seite größer sein als auf der anderen Seite , insbesondere mindestens zweimal so groß , insbesondere mindestens dreimal so groß .
Die Erfindung betri f ft insbesondere eine Durchführung für ein Implantat und/oder ein Implantat umfassend eine Durchführung wie vorstehend beschrieben, wobei das Glas des Isolationsmaterials nicht zytotoxisch ist , insbesondere gemäß einer normgerechten Bestimmung gemäß EN ISO 10993-5 ( Fassung Juli 2009 ) .
In diesem Zusammenhang, aber grundsätzlich auch allgemein, kann vorgesehen sein, dass die Durchführung zumindest zwei elektrische Leiter mit einem Abstand zueinander aufweist , welcher geringer ist als 5 mm, vorzugsweise geringer ist als 1 mm .
Ferner kann in diesem Zusammenhang, aber auch allgemein, vorgesehen sein, dass die größte Abmessung der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöf fnung senkrecht zur Achse des elektrischen Leiters kleiner ist als 10 mm, vorzugsweise kleiner ist als 2 mm .
Die Erfindung betri f ft ferner insbesondere eine Durchführung für ein Öl-/Gasexplorationsgerät und/oder ein Öl-/Gasexplorationsgerät umfassend eine Durchführung wie vorstehend beschrieben, wobei die Durchführung eine Schockfestigkeit von mindestens 100 g, vorzugsweise von mindestens 500 g, besonders bevorzugt von mindestens 750 g aufweist und/oder einer solchen Schockbelastung unter Erhalt seiner Hermeti zität , insbesondere der Hermeti zität wie vorstehend beschrieben, widersteht .
Ferner kann in diesem Zusammenhang, aber grundsätzl ich auch allgemein, vorgesehen sein, dass die Durchführung eine Vibrations festigkeit von mindestens 20 g rms , vorzugsweise von mindestens 40 g rms , besonders bevorzugt von mindestens 60 g rms aufweist und/oder einer solchen Vibrationsbelastung unter Erhalt seiner Hermeti zität , insbesondere der Hermeti zität wie vorstehend beschrieben, widersteht .
Ferner kann in diesem Zusammenhang, aber grundsätzl ich auch allgemein, vorgesehen sein, dass der Grundkörper nichtmagnetisch ausgebildet ist .
Die Erfindung kann ferner insbesondere eine Durchführung für ein Wearable-Device und/oder ein Wearable-Device umfassend eine Durchführung wie vorstehend beschrieben betref fen .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und einigen Aus führungsbeispielen näher beschrieben . Dabei zeigen :
Fig . 1 : eine schematische Darstellung einer Durchführung gemäß einer ersten Aus führungs form,
Fig . 2 : eine schematische Darstellung der in Fig . 1 gezeigten Durchführung im Querschnitt mit eingezeichneten Kontaktwinkel zwischen dem I solationsmaterial und dem Grundkörper bzw . elektrischen Leiter,
Fig . 3 : eine schematische Darstellung einer Durchführung gemäß einer zweiten Aus führungs form,
Fig . 4 : eine schematische Darstellung einer Durchführung gemäß einer dritten Aus führungs form,
Bezugnehmend auf Fig . 1 weist eine Durchführung einen äußeren Grundkörper 20 auf durch welchen eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 22 (hier zwei) verlaufen, wobei in einer Durchgangsöffnung 22 jeweils ein Isolationsmaterial 30 eingebracht ist durch welches sich zumindest ein elektrischer Leiter 40 erstreckt. Der Leiter kann dabei aus dem Isolationsmaterial einseitig oder beidseitig herausragen (hier beidseitig) . Die gezeigte Durchführung weist zwei Innenleiter (Pins) auf und kann daher als eine 2-polige Durchführung bezeichnet werden. Es ist möglich, dass der Grundkörper 20 als Außenleiter dient und somit einen weiteren elektrischen Leiter bildet.
Bezugnehmend auf Fig. 2 weist das in der Durchgangsöffnung 22 eingebrachte Isolationsmaterial 30 zu dem umgebenden Grundkörper 20 einen Kontaktwinkel 0 auf, welcher geringer ist als 90 Grad. Darüber hinaus kann das Isolationsmaterial 30 vorzugsweise auch zu dem elektrischer Leiter 40 einen Kontaktwinkel 0' aufweisen, welcher geringer ist als 90 Grad. Grundsätzlich kann bei der Einschmelzung des Isolationsmaterials 30 in die Durchgangsöffnung 22 ein Gewicht, z.B. eine Kohleform, verwendet werden, um die oder bestimmte Kontaktwinkel 0 bzw. 0' zu erzielen. Dies kann jedoch mitunter bei höherer Pin-Anzahl weniger praktikabel sein. Es ist aber auch möglich, dass die Einschmelzung des Isolationsmaterials in die Durchgangsöffnung 22 derart erfolgt, dass bereits aufgrund der Benetzungseigenschaften des Isolationsmaterials auf dem Material des Grundkörpers der Kontaktwinkel 0 < 90° gebildet ist, so dass auf ein Gewicht verzichtet werden kann und die äußere Oberfläche des Isolationsmaterial 30 frei von Kohlepartikeln ist. Der Begriff Kontaktwinkel ist insbesondere gleichbedeutend mit dem Begriff Benetzungswinkel. Bezugnehmend auf Fig. 3 und 4 kann eine Durchführung auch eine Vielzahl von Innenleitern (Pins) aufweisen, so dass z.B. eine 17-polige Durchführung (Fig. 3) oder auch eine 30-polige Durchführung (Fig. 4) vorgesehen sein kann. Bei den gezeigten Steckverbindern erstreckt sich jeder einzelne Innenleiter 40 durch das Isolationsmaterial einer einzelnen Durchgangsöffnung 22. Es ist aber auch möglich, dass sich eine Mehrzahl oder Vielzahl elektrischer Leiter durch dasselbe Isolationsmaterial derselben Durchgangsöffnung 22 erstrecken .
Im Hinblick auf eine Benetzung des Isolationsmaterials 30 an dem Titan-Grundkörper 20 mit einem Kontaktwinkel 0 < 90° (ohne Einsatz von Gewichten) kann das Isolationsmaterial 30 insbesondere als Hochboratglas ausgebildet sein. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 und SiCh enthält, wobei das Verhältnis des Anteils von B2O3 in Gewichtsprozent zu dem Anteil von SiCh in Gewichtsprozent zumindest 0,36 beträgt und/oder dass das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 enthält, wobei der Anteil von B2O3 in der Glaszusammensetzung zumindest 20 Gewichtsprozent beträgt.
Insbesondere für ein Hochboratglas und/oder eine Glaszusammensetzung mit o.g. Bor-Gehalten, kann es vorteilhaft sein, dass das Glas des Isolationsmaterials eine Erweichungstemperatur von maximal 680°C aufweist, eine sphärische Temperatur von maximal 780°C aufweist, eine Halbkugeltemperatur von maximal 850°C aufweist und/oder eine Fließtemperatur von maximal 950°C, bevorzugt maximal 940°C, besonders bevorzugt maximal 900°C aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Glas des Isolationsmaterials bei Temperaturen unterhalb von 950°C, bevorzugt unterhalb von 940°C, eingeglast werden kann. Daraus ergibt sich die bevorzugte Begrenzung des charakteristischen Merkmals Fließpunkt aus der etablierten Methodik der Erhitzungsmikroskopie (EHM) zu maximal 940°C.
Bei der Einglasung in Titan oder Titanlegierungen ist zu beachten, dass dieser Prozess vorzugsweise nicht zu weit oberhalb oder besonders bevorzugt unterhalb des Temperaturbereiches des a/ -Phasenübergangs von Titan durchgeführt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Isolationsmaterial ein Glas mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% umfassen:
SiC>2 35 - 55 %
B2O3 20 - 33 %
AI2O3 3 - 23 %
Na2O 5 - 20 %
CaO 0 - 12 %
TiO2 0 - 10 %
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Isolationsmaterial ein Glas mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% umfassen:
SiO2 40 - 51 %
B2O3 24 - 30 %
AI2O3 7 - 19 %
Na2O 10 - 17 %
CaO 0 - 7 %
TiO2 0 - 7% Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Isolationsmaterial ein Glas mit den vorstehenden Zusammensetzungen umfassen, wobei jedoch folgender Anteil an B2O3 in Gew.-% enthalten ist: 25,0 - 28, 6.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Isolationsmaterial ein Glas mit den vorstehenden Zusammensetzungen umfassen, wobei jedoch folgender Anteil an MgO in Gew.-% enthalten ist: weniger als 5,5, insbesondere weniger als 5, insbesondere weniger als 4,5.
Gemäß speziellen Ausführungsbeispielen kann das Isolationsmaterial ein Glas mit einer der folgenden Zusammensetzungen in Gew.-% umfassen (Glas 1 bis 5) :
Für die Ausführungsbeispiele Glas 1 bis Glas 5 konnten folgende Glaseigenschaften und Pulvereigenschaften per Erhitzungsmikroskopie (EHM) ermittelt werden:
Für Glas 1 bis Glas 5, Sinterlinge Lagerung in 0,9 % Kochsalzlösung bei 37,5°C: Für Glas 1 bis Glas 5, Eigenschaften Sinterlinge:
Die Daten der vorstehenden Tabelle weisen darauf hin, dass die Gläser 2 bis 5 eine höhere „galvanische Beständigkeit" aufweisen als das Glas 1. Dabei bedeutet die „galvanische Beständigkeit" im Wesentlichen die Beständigkeit gegenüber den in typischen galvanischen Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozessen verwendeten wässrigen Chemikalien (Säuren, Laugen und Elektrolyten) . Hot degreas stellt eine heiße Waschlauge zum Entfetten dar.
Das Glas des Isolationsmaterials kann auch mit färbenden Komponenten, z.B. CoO, oder Pigmenten, z.B. Pigmente auf Spinell-Basis, versetzt sein.
Möglich ist ferner, dass das Glas Füllstoffe umfasst, z.B. niedrig dehnende Füllstoffe, z.B. Cordierit. Ein Anteil von niedrig dehnenden Füllstoffen kann es u.U. ermöglichen, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Glases abzusenken. Beispielsweise kann mit einem Anteil von 11 % Cordierit (Schmelze zur Herstellung von Cordierit als Füllstoff) die Absenkung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) des Glases von 2 auf einen Wert von etwa 7,0 ppm/K eingestellt werden, insbesondere ohne nennenswerten Verlust der relevanten Eigenschaften.
Für einen Kochsalzlösung-Test wird das Testobjekt aus Glaspulver (wie die Presslinge) hergestellt. Dieses wird mit VE-Wasser angerührt, bis sich kleine Klümpchen bilden, dann manuell in Zylinderform gepresst und etwa 30 bis 40 °C oberhalb der "sphärisch"-Temperatur unter Stickstoff gesintert. Die Testobjekte wiegen meist 0,5 g. Die Kochsalzlösung ist 0,9%ig. In einem Becherglas werden ca. 120 ml Kochsalzlösung auf ca. 37 °C erwärmt. Das Testobjekt liegt im Becherglas am Rand. Ein Magnetrührer wird so eingestellt, dass die Kochsalzlösung deutlich in Bewegung ist aber das Testobjekt nicht bewegt wird. Das Becherglas ist mit einem Glasdeckel abgedeckt, sodass kaum Konzentrationsunterschiede aufgrund von Verdunstung entstehen. Das Testobjekt wird vor dem Versuch und jeweils täglich gewogen und der relative Masseverlust als Vergleichswert herangezogen.
Nachfolgend werden einige Vergleichsgläser (Vgl . 1 bis 4) genannt, welche mit denselben Methoden charakterisiert wurden wie die o.g. Beispiele Glas 1 bis Glas 5.
Vergleichsgläser: Zusammensetzung in Gewicht-%:
Vergleichsgläser: Glaseigenschaften und Pulvereigenschaften per Erhitzungsmikroskopie (EHM) :
Vergleichsgläser Sinterlinge: Lagerung in 0,9 %
Kochsalzlösung bei 37,5°C:
Vergleichsbeispiele: Eigenschaften Sinterlinge: Die Lagerung in Kochsalzlösung zeigt an dem Vergleichsglas Vgl . 1 auf, dass ein über 10-facher Gewichtsverlust im Vergleich zu den o.g. Gläsern auftritt.
Diese unzureichende Beständigkeit bei Lagerung in NaCl- Lösung zeigt, dass dieses Vgl. 1 für die Anwendung in Kontakt mit Körperf lüssigkeiten je nach Spezifikation als ungeeignet betrachtet werden kann.
Die Charakterisierung per EHM zeigt, dass Vgl. 2 mit einer Halbkugeltemperatur von etwa 880°C und eine Fließtemperatur von 953°C für eine bevorzugte Durchführung als grenzwertig zu betrachten sein kann. In Experimenten war zur Herstellung von Durchführungen eine Einglasungstemperatur von etwa 980°C erforderlich.
Die Charakterisierung per EHM weist auf, dass Vgl . 3 mit einer Halbkugeltemperatur deutlich über 1000°C nicht bei Temperaturen darunter oder z.B. unterhalb 900°C eingeglast werden kann.
Das Glas Vgl .4 zeigte ungenügendes Auf fließen auf Titan, dieser Glastyp spreitet schlecht auf Titan aus. Bei einer schlechte Spreitung und/oder unzureichenden Benetzung kann Druck, z.B. in Form von Gewichten, nötig sein. Ein solches Vorgehen ist jedoch weniger bevorzugt, da es aufwändiger ist, insbesondere für miniaturisierte Bauformen und/oder Bauformen mit komplexen Polgeometrien, beispielsweise Bauformen mit einer Mehrzahl elektrischer Leiter und geringen Abständen zwischen diesen Leitern und/oder Bauformen mit einer Vielzahl elektrischer Leiter, z.B. mehr als 10 elektrischer Leiter.
Die Gläser 1 bis 5 und die Vergleichsgläser 1 und 2 weisen (ohne Anwendung von Gewichten) einen Benetzungswinkel bzw. Kontaktwinkel auf Titan auf, welcher geringer ist als 90°C. Dies hat eine Reihe von Vorteilen bei der Herstellung von Durchführungen. Es brauchen keine Kohlestempel auf das Glas drücken, um gewünschte Oberflächenformen zu erzielen; es werden Verschmutzungen und Verklebungen von Glasoberflächen mit Kohlestempeln (die Isolationsprobleme verursachen können) vermieden; und Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten zwischen Kohlefixierungen und Metallkomponenten stellt kein Hindernis beim Design von Schmelzfixierungen dar. Die Herstellung der Versuchsgläser und Vergleichsgläser erfolgte dadurch, dass die Gläser im 11-Maßstab erschmolzen wurden und zu Gussstücken als auch zu ca. 1-2 cm breiten Ribbons geformt wurden. Die gekühlten Gussstücke wurden u.a. verwendet zur Bestimmung der Dichte, des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 20°C bis 300°C, d.h. GTE (20; 300°C) , und der Viskositätsfixpunkte Tg und Ew nach fachmännisch geläufigen Methoden.
Die Bestimmung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten GTE im Bereich 20 bis 300°C erfolgte aus Bestimmung des Längenänderungsverhalten an Festkörpern von 100 mm Länge mittels Dilatometrie .
Die Bestimmung der Dichte erfolgt mittels Auftriebsmessung.
Die Bestimmung der Erweichungstemperatur Ew (d.h. Temperatur der Viskosität [dPas] mit 1g von 7, 6) erfolgte mittels Viskosimetrie an quadratischem Faden.
Zur Ermittlung der Pulvereigenschaften werden Ribbons der Versuchsgläser auf eine definierte Körnung (K3) gemahlen und anschließend charakterisiert.
Allgemein üblich ist das Verfahren der Erhitzungsmikroskopie (EHM) zur Bestimmung der einglasungsrelevanten Temperaturen .
Des Weiteren wurden die Pulver versintert und charakterisiert. An Sinterlingen wurde der Gewichtsverlust nach Verbleib in chemischen Lösungen ermittelt, die die unterschiedlichen Behandlungen in galvanischen Prozessen repräsentieren . Zur Bestimmung der galvanischen Beständigkeit wurden aus den auf gemahlenen Pulvern der Versuchsgläsern Press linge hergestellt und versintert . Diese Sinterproben wurden dann in Bädern, die die galvanische Behandlung simulieren, getaucht und der Masseverlust ermittelt .
Zur Bestimmung der Beständigkeit in Kochsal zlösung wurden die Sinterproben wurden in 0 , 9% Kochsal zlösung bei 37 , 5 ° C gelagert für einen Zeitraum von 1 - 24 Tagen . Anschließend wurde der Masseverlust ermittelt .
Zur Bestimmung der Zytotoxi zität wurde die Überprüfung einer zytotoxischen Wirkung der Versuchsgläser nach Norm EN ISO 10993-5 : Test for in vitro cytotoxicity, durchgeführt . Es wurde für die erfindungsgemäßen Gläser keine zytotoxische Wirkung detektiert .
Bei der Herstellung von Durchführungen kann eine Reinigung und Beschichtung in galvanischen Bädern zum Zuge kommen, insbesondere um Funktionalitäten wie Schweißbarkeit , Bondbarkeit und Lötbarkeit zu verbessern . Die einzelnen Komponenten, insbesondere das verwendete Glas , sind daher vorzugsweise als in solchen Bädern beständig ausgebildet .

Claims

Patentansprüche
1. Durchführung (10) umfassend: einen Grundkörper (20) mit zumindest einer durch den Grundkörper (20) verlaufenden Durchgangsöffnung (22) , ein Isolationsmaterial (30) welches in der durch den Grundkörper (20) verlaufenden Durchgangsöffnung (22) aufgenommen ist, und zumindest einen elektrischen Leiter (40) welcher sich durch das in der Durchgangsöffnung (22) aufgenommene Isolationsmaterial (30) hindurch erstreckt, wobei der Grundkörper (20) Titan oder eine Titanlegierung umfasst und das Isolationsmaterial Glas umfasst, und wobei das Isolationsmaterial (30) zu dem Grundkörper (20) zumindest bereichsweise einen Kontaktwinkel (0) aufweist, welcher geringer ist als 90 Grad.
2. Durchführung gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei der Kontaktwinkel (0) des
Isolationsmaterials (30) zu dem Grundkörper (20) zwischen 56 und 86 Grad liegt, vorzugsweise zwischen 62 und 84 liegt, besonders bevorzugt zwischen 68 und 82 Grad liegt, nochmals bevorzugter zwischen 70 und 80 Grad liegt und/oder wobei das Isolationsmaterial (30) zu dem elektrischen Leiter (40) zumindest bereichsweise einen Kontaktwinkel (0') aufweist, welcher zwischen 56 und 86 Grad liegt, vorzugsweise zwischen 62 und 84 liegt, besonders bevorzugt zwischen 68 und 82 Grad liegt, nochmals bevorzugter zwischen 70 und 80 Grad liegt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 und SiCt enthält, wobei das Verhältnis des Anteils von B2O3 in Gewichtsprozent zu dem Anteil von SiCt in Gewichtsprozent zumindest 0,45 beträgt, vorzugsweise zumindest 0,47 beträgt, besonders bevorzugt zumindest 0,49 beträgt oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 und SiCt enthält, wobei das Verhältnis des Anteils von B2O3 in Gewichtsprozent zu dem Anteil von SiCt in Gewichtsprozent zwischen 0,45 und 0, 65 liegt, vorzugsweise zwischen 0,47 und 0, 64 liegt, besonders bevorzugt zwischen 0,49 und 0, 63 liegt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 enthält, wobei der Anteil von B2O3 in der Glaszusammensetzung zumindest 21 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise zumindest 22 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt zumindest 23 Gewichtsprozent beträgt oder zumindest 25 Gewichtsprozent beträgt oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche B2O3 enthält, wobei der Anteil von B2O3 in der Glaszusammensetzung zwischen 21 und 33 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise zwischen 22 und 32 Gewichtsprozent liegt, besonders bevorzugt zwischen 23 und 31 Gewichtsprozent liegt oder zwischen 25 und 30 Gewichtsprozent liegt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine
Erweichungstemperatur von maximal 750°C, vorzugsweise maximal 700°C, besonders bevorzugt maximal 680°C aufweist und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine sphärische Temperatur von maximal 850°C, vorzugsweise maximal 800°C, besonders bevorzugt maximal 780°C aufweist und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Halbkugeltemperatur von maximal 950°C, vorzugsweise maximal 900°C, besonders bevorzugt maximal 850°C aufweist und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Fließtemperatur von maximal 1050°C, vorzugsweise maximal 1000°C, besonders bevorzugt maximal 950°C aufweist und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Beständigkeit bei Lagerung in Kochsalzlösung bei 37,5°C aufweist. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche AI2O3 enthält, wobei der Anteil von AI2O3 in der Glaszusammensetzung zumindest 3 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise zumindest 7 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt zumindest 9 Gewichtsprozent beträgt oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche AI2O3 enthält, wobei der Anteil von AI2O3 in der Glaszusammensetzung zwischen 3 und 17 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise zumindest 7 und 16,5 Gewichtsprozent liegt, besonders bevorzugt zumindest 9 und 15 Gewichtsprozent liegt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche Na2<9 enthält, wobei der Anteil von Na2<9 in der Glaszusammensetzung zumindest 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise zumindest 12 Gewichtsprozent beträgt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche CaO enthält, wobei der Anteil von CaO in der Glaszusammensetzung höchstens 11 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise höchstens 10 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt höchstens 7 Gewichtsprozent beträgt und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche TiÜ2 enthält, wobei der Anteil von ÜO2 in der Glaszusammensetzung höchstens 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise höchstens 5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt höchstens 4,5 Gewichtsprozent beträgt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein K2O enthält oder K2O enthält, wobei der Anteil von K2O in der Glaszusammensetzung weniger als 7 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 3 Gewichtsprozent beträgt und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein LiCt enthält oder LiCt enthält, wobei der Anteil von LiCt in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein MgO enthält oder MgO enthält, wobei der Anteil von MgO in der Glaszusammensetzung weniger als 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 6,5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein ZrO2 enthält oder ZrO2 enthält, wobei der Anteil von ZrO2 in der Glaszusammensetzung weniger als 0,9 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gewichtsprozent beträgt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein La2Os enthält oder La2Os enthält, wobei der Anteil von La2Os in der Glaszusammensetzung weniger als 1,5 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein Ta2Os enthält oder Ta2Os enthält, wobei der Anteil von Ta2Os in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein Nb2Os enthält oder Nb2Os enthält, wobei der Anteil von Nb2Os in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein PbO enthält oder PbO enthält, wobei der Anteil von PbO in der Glaszusammensetzung weniger als 0,05 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 0,03 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,01 Gewichtsprozent beträgt, und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine
Glaszusammensetzung aufweist, welche kein BaO enthält oder BaO enthält, wobei der Anteil von BaO in der Glaszusammensetzung weniger als 10 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 7 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt, und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine
Glaszusammensetzung aufweist, welche kein V2O5 enthält oder V2O5 enthält, wobei der Anteil von V2O5 in der Glaszusammensetzung weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 0,3 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gewichtsprozent beträgt. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein Bi2Oa enthält oder Bi2Oa enthält, wobei der Anteil von Bi2Oa in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein WOa enthält oder WO3 enthält, wobei der Anteil von WO3 in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt, und/oder wobei das Glas des Isolationsmaterials eine Glaszusammensetzung aufweist, welche kein M0O3 enthält oder M0O3 enthält, wobei der Anteil von M0O3 in der Glaszusammensetzung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent beträgt Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten CTE(20°C; 300°C) aufweist, welcher im Bereich von 5 bis 10 ppm/K liegt, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 9 ppm/K liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 8 ppm/K liegt Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , wobei das Glas des I solationsmaterials eine
Glasübergangstemperatur Tg aufweist , welcher niedriger ist als 590 ° C, vorzugsweise niedriger ist als 570 ° C, besonders bevorzugt niedriger ist als 550 ° C und/oder wobei das Glas des I solationsmaterials eine
Glasübergangstemperatur Tg aufweist welche im Bereich von 440 bis 590 ° C liegt , vorzugsweise im Bereich von 460 bis 570 ° C liegt , besonders im Bereich von 480 bis 550 ° C liegt . Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , wobei das I solationsmaterial von einer zur anderen Außenfläche entlang der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöf fnung für zumindest eine Wellenlänge im Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission TVis von zumindest 25% , vorzugsweise von zumindest 50% , besonders bevorzugt von zumindest 75% aufweist und/oder wobei die Durchführung eine optische Schnittstelle zur Übertragung von Licht durch das I solationsmaterial entlang der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöf fnung umfasst . Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , wobei das I solationsmaterial an zumindest einer Außenfläche frei von Graphitpartikeln ist , insbesondere indem das I solationsmaterial ohne Anwendung von Druck auf die Außenfläche , insbesondere ohne Druckausübung mittels Kohlegewichten, auf die Außenfläche in die Durchgangsöf fnung eingeschmol zen ist . Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das in der Durchgangsöffnung (22) des Grundkörpers (20) aufgenommene Isolationsmaterial (30) derart mit dem Grundkörper und/oder mit dem zumindest einen elektrischen Leiter (40) in Kontakt steht, dass die Kontakt fläche zwischen dem Isolationsmaterial und dem Grundkörper und/oder die Durchführung eine Hermetizität aufweist, welche gekennzeichnet ist durch eine Helium-Leckrate von weniger als 1 -10-8 mbar -l/s, vorzugsweise von weniger als 1 -10-9 mbar -l/s, besonders bevorzugt von weniger als 1 -10-10 mbar -l/s. Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von elektrischen Leitern (40) , welche sich durch das in der Durchgangsöffnung (22) aufgenommene Isolationsmaterial (30) hindurch erstrecken, vorzugsweise zumindest 2 elektrische Leiter, besonders bevorzugt zumindest 10 elektrische Leiter . Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere für ein Implantat, oder Implantat umfassend eine Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas des Isolationsmaterials nicht zytotoxisch ist, insbesondere gemäß einer normgerechten Bestimmung gemäß EN ISO 10993-5, und/ oder wobei zumindest zwei elektrische Leitern einen Abstand zueinander aufweisen, welcher geringer ist als 5 mm, vorzugsweise geringer ist als 1 mm, und/oder wobei die größte Abmessung der durch den Grundkörper verlaufenden Durchgangsöffnung senkrecht 40 zur Achse des elektrischen Leiters kleiner ist als 10 mm, vorzugsweise kleiner ist als 2 mm . Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , insbesondere für ein Öl-/Gasexplorationsgerät , oder Öl-/Gasexplorationsgerät umfassend eine Durchführung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , wobei die Durchführung eine Schockfestigkeit von mindestens 100 g, vorzugsweise von mindestens 500 g, besonders bevorzugt von mindestens 750 g aufweist und/oder einer solchen Schockbelastung unter Erhalt seiner Hermeti zität , insbesondere der Hermeti zität nach Anspruch 18 , widersteht und/oder wobei die Durchführung eine Vibrations festigkeit von mindestens 20 g rms , vorzugsweise von mindestens 40 g rms , besonders bevorzugt von mindestens 60 g rms aufweist und/oder einer solchen Vibrationsbelastung unter Erhalt seiner Hermeti zität , insbesondere der Hermeti zität nach Anspruch 18 , widersteht .
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