JP2023553896A - セラミック電極、セラミック電極を含むアセンブリ、セラミック電極を含む配列及びセラミック電極の製造方法 - Google Patents

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Abstract

機械的に安定させる部材としてのキャリア素子と、厚さ(D)150μm以下の誘電体層と、電極層とを有する、セラミック電極。【選択図】図1

Description

本発明は、高周波交流電場を人体又は哺乳動物の体に印加することに適するセラミック電極に関する。さらに、本発明は、このような電極を製造する方法に関する。最後に、本発明は、前記セラミック電極を含むアセンブリ、及び複数のセラミック電極を含む配列に関する。
細胞を高周波交流電場に暴露させることにより、生物における細胞の分裂を抑制することができる。このメカニズムは、一部の腫瘍の治療に適用することができる。具体的には、高周波交流電場により、腫瘍細胞の迅速且つ制御不能な細胞分裂を妨害する。交流電場は、特に細胞分裂に貢献するタンパク質に影響を与え、その機能を妨害する。関連する方法は、既に米国Food & Drug Administration(FDA)により許可されている。抗腫瘍細胞用の高周波交流電場は、「Tumor-Treating-Field」(TTF)とも呼ばれる。腫瘍により侵食される体の領域を取り囲むように配置された電極により、上記交流電場を患者に伝達させる。今までの主な応用は、特に脳腫瘍の治療への応用であるが、原則的に他のタイプの癌又は腫瘍への応用も可能である。
適切な周波数を選択することにより、異なるタイプの細胞に応じた選択性を実現することができる。これにより、療法の副作用を軽減することができる。例えば、米国特許出願公開第2003/0150372号明細書および米国特許第7,016,725号明細書において、分裂が制御不能な細胞の破壊方法及び装置の例が見られる。
記載される方法では、治療対象の生物体に高周波交流電場を伝達させるための電極に特別な作用がある。ここで、セラミック電極を用いることが特に好ましい。これらのセラミック電極は、高誘電率を有するセラミック材料により構成される誘電体層を含む。
例えば、このような応用について、オーストリア実用新案GM50248/2016又はPCT特許出願WO 2019174719には、多結晶セラミック固体が開示されており、そのメインフェイズの一般式は以下の通りである。
(1-y)Pba(MgbNbc)O3-e+yPbaTidO3
本発明以前の従来のセラミック電極は、通常、250mm2又はそれ以上の電極面積を有する。
しかし、これについて発明者は、このようなサイズのセラミック電極と応用される表面、例えば患者の体との適合性が悪いことに気付いた。特に、表面の湾曲度の大きい体の部位、例えば頭部、又は他の輪郭が複雑な部位では、この問題は特に顕著になる。セラミック電極が大きすぎる場合、装着快適性が損なわれることがある。また、通常、コンタクトゲルの大量使用が必要になる。
米国特許出願公開第2003/0150372号明細書 米国特許第7,016,725号明細書 オーストリア実用新案出願GM50248/2016 国際公開第2019174719号
さらに、発明者は、より小さい電極は、円形状又は他の輪郭が複雑な応用部位に対する適合性が高いことを見出した。
この目的は、請求項1の電極により達成される。他の請求項により、より多くの有利な実施手段が得られる。
本発明の第1の態様として、機械的に安定させる部材としてのキャリア素子と、150μm以下の厚さ(D)を有する誘電体層と、電極層とを含む、セラミック電極を提供する。
このように薄い誘電体層により、例えば、上記応用のために、電極の小型化又は縮小を図ることができるとともに、例えば20~50nFの高容量値を維持することができる。ここで、誘電体の厚さは、今までの一般的な約1mmから、150μm以下の値まで低減され、即ち、約1桁低減される。これにより、従来の電極と比べ、電極面積は、例えば10分の1から50分の1程度まで減少される。即ち、このように、高容量値を維持したまま、各電極のサイズ及び重量を減少させることができる。
しかし、本発明の発明者は、このような薄い誘電体層の構築によって、応用に必要な安定性が失われる懸念があることに気付いた。この問題を解決するために、本発明は、構造を実現するための部材(ここでは、キャリア素子)と誘電体部材(即ち、誘電体層)との機能を分離させることを提案する。
この場合、キャリア素子は、セラミック電極に十分な機械的安定性を付与するように配置される。下記のように、キャリア素子は、例えば、電極層及び/又は誘電体層と固定して接着されることによりこの機能を実現してもよい。キャリア素子は、例えば、誘電体層の材料と類似するセラミック材料を含み、又は同じ材料により構成されてもよい。
好ましくは、キャリア素子の厚さ、即ち、誘電体層の厚さ方向に対応する方向での伸長は、少なくとも誘電体層の厚さと等しい。好ましくは、キャリア素子の厚さの方がはるかに大きい。
原則として、キャリア素子は、薄い誘電体層を機械的に安定させる機能を実現するものであれば、どのような形状を有していてもよい。
キャリア素子は、誘電体層における電極層が設けられた側に配置されることが好ましい。これにより、誘電体層は、使用中に表面と直接接触できるという応用上の利点が得られる。この場合、応用とは、例えば腫瘍の治療であってもよい。誘電体層は、例えば、患者に対向するものとする。
原則として、キャリア素子は、その面が誘電体層の大部分と重なるように構築されてもよい。このような配置により、誘電体層の露出する部分が僅かになるという利点が得られる。露出領域が大きくなりすぎると、壊れやすくなる。
代替的な技術手段として、キャリア素子は、一部の面に構築されてもよい。このように、重量をより軽減でき、患者の応用中の快適性を向上させることもできる。
前記セラミック電極の1つの好ましい態様により、電極層は、誘電体層の第1表面に配置され、誘電体層の一部を被覆する。これは、この場合、誘電体層の第1表面の自由領域に電極層が存在しないことを意味する。この自由領域はキャリア素子と接触する。
本発明の範囲内で、誘電体層は、好ましくは平面状である。つまり、横方向、即ち厚さ方向に垂直な方向での伸長が、厚さ方向での伸長よりもはるかに大きい。電極層は、同様に好ましくは平面状である。
ここで、自由領域は、誘電体層の第1表面の連続する領域であってもよい。しかし、自由領域は、空間的に例えばキャリア素子により仕切られる領域から構成されてもよい。
誘電体層における、電極層が設けられた第1表面に電極層のない自由領域を確保することにより、キャリア素子は、この自由領域と接触することができる。キャリア素子は、好ましくはセラミック材料から構成され、又は誘電体層と同じ材料から構成されてもよく、それによってキャリア素子と誘電体層との極めて優れた機械的接触又は結合を実現することができる。
前記電極は、焼結により製造されることが好ましい。これにより、例えば、下記の焼結プロセスにおいて、誘電体層とキャリア素子の自由領域での接着を特に効率的に実現することができる。このように、キャリア素子は、安定化部材として好適に機能することができる。
ここで、キャリア素子は、自由領域の一部又は全体を被覆してもよい。
その他、キャリア素子は、さらに電極層の領域に構築されてもよい。
他の好ましい態様によれば、誘電体層の第1表面の自由領域は誘電体層の第1表面の側縁領域である。
誘電体層は、縁部、即ち、誘電体層における横方向に沿って伸びる端部を有する。ここで、側縁領域とは、第1表面のこの縁部と接触する区画又は領域であってもよい。
側縁領域は、例えば、誘電体層の縁部全体に沿って構築されてもよい。つまり、側縁領域は、誘電体層の第1表面の内部領域を取り囲んでもよい。この内部領域において、好ましくは電極層が構築されている。つまり、側縁領域は、例えば、電極層により被覆される領域を取り囲むことができる。
キャリア素子は、自由領域、この好ましい実施形態では、側縁領域に少なくとも部分的に構築されているため、キャリア素子は、枠状構造を形成することができる。この構造により、セラミック電極の機械的安定性を特に有利に確保することができる。
前記セラミック電極の他の好ましい態様によれば、好ましくは、側縁領域の自由領域の幅が誘電体層の厚さD以上であってもよい。ここで、幅とは、横方向における伸長と理解してもい。
本発明の発明者の発見によると、自由領域は、幅の絶対値が少なくとも誘電体層の厚さに達し、且つ、キャリア素子が少なくとも部分的にこの自由領域に構築されていれば、セラミック電極の機械的安定性又は構造を効率的に支持及び補強することができる。
他の好ましい態様によれば、キャリア素子の幅は、誘電体層の厚さ以上である。ここで、幅とは、横方向における伸長として理解してもよい。
この最小幅に基づいて、キャリア素子は、セラミック電極の安定性の実現に効率的に寄与することができる。
ここで、キャリア素子は、特に好ましくは、少なくとも自由領域の少なくとも1つの空間方向におけるサイズを少なくとも有してもよい。
つまり、例えば、キャリア素子により枠又は一部の枠が構成される場合に、厚さとは、電極層の縁部から誘電体層縁部の最も近い点まで計測された局部方向であってもよい。この場合、この定義は、誘電体層の第1表面の側縁領域にも、この領域又はこの領域の一部に構築されるキャリア素子にも適用する。
他の好ましい態様によれば、前記セラミック電極は、接触部材を有する。この接触部材は、電極層と接触する。
好ましくは、この接触部材において、外部からセラミック電極に電気的に接触してもよい。即ち、この接触部材は、例えば、交流電場を電極層に伝達させるためのものである。
例えば、接触部材は、ビアとして構築されてもよい。例えば、キャリア素子がその上に位置する電極層を含めた誘電体層の大部分を被覆した場合に、上記構築方法を採用することができる。このようなビアは、好ましくは電極と直接接触するように配置されてもよい。
このような場合に、ビアは、電極層と接触しない側に、例えば、キャリア素子の一方側とともに終止する面を有してもよい。これにより、例えば、フレキシブル回路基板のような他の部材にはんだ接続することができる。
代替的な技術手段として、接触部材は、接触層であってもよい。この接触層は、キャリア素子の誘電体層とは反対の表面に構築され、応用中の接触面として用いられてもよい。この場合に、接触部材は、キャビティにより電極と接触することができる。
セラミック電極の他の態様によれば、厚さDは、20μm~100μmである。さらに好ましくは、厚さDは、30μm~80μmである。厚さDは、例えば、40~60μmであってもよい。
上記厚さ範囲内であれば、電極は、薄くなりすぎず、過度に壊れやすくなることもない。本発明の発明者の発見によると、厚さが20μmよりも小さい電極は、キャリア素子があったとしても、必要な安定性に欠けることが多い。それは、誘電体層にとって好適なセラミック材料の粒度が数μm~数十μm級であるためである。つまり、20μmを下回る場合には、層が厚さ方向における複数の結晶粒のみで構成される可能性があり、キャリア素子が設けられたとしても、やはり層の安定性に大きな悪影響を及ぼす。
また、電極が薄くなり過ぎると、誘電体層の絶縁性を十分に確保できない可能性がある。
これにより、誘電体層は、少なくとも150Vの動作電圧に耐えることができなければならない。安全上の理由により、ひいては500Vの絶縁強度を備えることが好ましい。この範囲内で発生し得る過電圧が患者に印加されてはならないからである。
厚さが少なくとも30μm又は40μmである場合に、上記利点をより好適に実現することができる。
さらに、本発明の発明者の発見によると、厚さが100μm以下の場合に、電極の面積をより顕著に減少させることができる。これにより、電極厚さが80μm以下の場合に、又は、電極厚さが60μm以下の場合に、上記効果をより好適に実現することができる。
セラミック電極の1つの好ましい態様によれば、誘電体層は、セラミック材料を含み、該材料は、15000以上の誘電率を有する。
このように15000よりも高い誘電率により、好ましくは30~42℃の温度範囲で、高容量の電極を製造することができ、これも小型化に寄与する。
好ましくは、セラミック材料の誘電率が25000以上であり、さらに好ましくは40000以上である。
また、上記温度範囲内で、セラミック材料の損失係数は、好ましくは0.2よりも低く、より好ましくは0.12よりも低く、さらに好ましくは0.05よりも低い。
好ましくは、(1-y)[Pba(MgbNbc)O3-e]+y[PbaTid3]と、マンガンを含むドーパント及び希土類元素を有するBam(TinZrp)O3とから選ばれるセラミック材料であれば、このように高い誘電率を実現することができる。
(1-y)[Pba(MgbNbc)O3-e]+y[PbaTid3]について、好ましくは、
0.055≦y≦0.065、
0.95≦a≦1.02、
0.29≦b≦0.36、
0.63≦c≦0.69、
0.9≦d≦1.1、
0≦e≦0.1である。
物質Bam(TinZrp)O3は、好ましくは、
0.95≦m≦1.05、
0.8≦n≦0.9、
0.1≦p≦0.2、
m<n+p、の条件を満たす。
上記のように、この物質にはマンガン及び希土類元素がドープされている。ここで、マンガンの比率をxとし、希土類元素の比率をzとすると、さらに好ましくは、
0.0005≦x≦0.01、
0.001≦z≦0.05である。
式(1-y)[Pba(MgbNbc)O3-e]+y[PbaTid3]で表されるセラミック材料により、15000~25000級の誘電率を実現することができる。
式Bam(TinZrp)O3で表されるセラミック材料により、20000~40000級の誘電率を実現することもできる。
好ましくは、セラミック電極は、下記のサイズを有する。セラミック電極は、例えば、15~100mm2範囲内の断面積を有してもよい。最大厚さは、例えば、300~700μmであってもよい。
最大厚さとは、誘電体層の延伸平面に垂直な方向における最大伸長として理解してもよい。
さらに好ましくは、セラミック電極の基本面積又は断面積は、20~70mm2の範囲内であり、好ましくは20~50mm2の範囲内であり、さらに好ましくは25~40mm2の範囲内である。断面積は、例えば、25mm2又は36mm2であってもよい。
最大厚さは、例えば、400~600μmの間にあり、例えば500μmであってもよい。
セラミック電極の断面積又はこのように形成される基本面積は、好ましくは誘電体層の面積と等しい。この誘電体層の形状は、原則的に制限されない。ただし、この誘電体層は、好ましくは円形状、矩形又は正方形である。
応用の観点から、円形状とすることが特に好ましい。それにより、鋭利なエッジ又は割れやすい角を回避できるためである。また、円形状とすることで、装着快適性を向上させることができる。
下記の製造プロセスの観点から、特に構造化されたパターンを応用する場合に、矩形又は正方形とすることが好ましい。
上記サイズは、好ましくは、例えば癌療法などの応用における良好な装着快適性を実現することに適する。電極をこのように十分に小さくすることで、構造の複雑な表面又は円形状の表面、例えば患者の頭部からはみ出すことがない。
即ち、セラミック電極は、人体又は人体の一部への装着に適するように配置されている。
他の好ましい実施形態によれば、セラミック電極は、好ましくはキャリア素子に構築される、1又は複数のキャビティを有してもよい。
特に好ましくは、キャビティが規則的なパターンでキャリア素子に構築されてもよい。例えば、キャリア素子により、各キャビティを取り囲む格子を構成してもよい。
このように、セラミック電極の低重量を維持することができる。キャリア素子として同じ物質を採用するが単独のキャビティを取り囲む場合よりも、キャリア素子とキャビティの交互する構造は、より高い安定性を確保することができる。
本発明の他の態様によれば、フレキシブル回路基板に配置された、上記実施形態に記載のセラミック電極を含む、アセンブリが提供される。
つまり、本発明のセラミック電極は、本発明のアセンブリの一部であってもよい。フレキシブル回路基板は、外部と電気的に接触することができ、例えば、上記の接触部材により実現してもよい。
例えば、セラミック電極は、はんだ接続により、アセンブリにおいてフレキシブル回路基板に取り付けられてもよい。
ここで、基板の可撓性により、患者の体の表面にフィットすることができ、応用に役立つ。ここで、可撓性とは、湾曲可能であること、又はある程度の柔軟度を有することである。
本発明の他の態様によれば、複数の上記セラミック電極又は複数の上記アセンブリを含む配列(アレイ)が提供される。
例えば、このような配列又はアレイにおいて、9個又は18個のセラミック電極が設けられてもよい。
このようなアレイは、患者の体の表面に柔軟に合わせることができるように構築されてもよい。本発明では、電極が従来よりも大幅に縮小しているので、電極の間に位置する領域は可撓性を有することができる。
本発明の他の態様によれば、上記セラミック電極を製造するためのセラミック電極の製造方法が提供される。ここで、該方法は、少なくとも1つの第1グリーンシートを提供するステップと、第1グリーンシートの第1表面に金属層を構築するステップと、第2グリーンシートを含むグリーンシート積層体を第1表面に付加することにより、ブランクを形成するステップと、を含む。該方法は、ブランクを脱脂してから焼結するステップを含む。ここで、焼結により、前記1又は複数の第1グリーンシートにより、厚さDの誘電体層を構成する。厚さDは、ここで150μm以下である。
即ち、誘電体層は、原則として単一の第1グリーンシートにより構成されてもよい。ただし、代替的な技術手段として、複数の第1グリーンシートを提供し、上記プロセスにより、これらの第1グリーンシートにより誘電体層を構成してもよい。しかし、グリーンシートは、数が少ない方が好ましく、即ち、好ましくは、1つから4つのグリーンシートを用いる。グリーンシートの数及び厚さを選ぶときに、誘電体層の厚さDが150μmであることを確保する必要がある。
好ましくは、上記態様によれば、脱脂、及び、特に焼結により、前記グリーンシート積層体から上記キャリア素子を製造する。
焼結プロセスにおいて、好ましくは前記金属層によりセラミック電極の電極層を構成する。
好ましくは、特に上記のセラミック電極として述べた材料を誘電体層に用いる。この場合、1000~1500℃範囲内、好ましくは1400~1450℃範囲内の焼結温度とすることができる。
金属層の付加方法にもよるが、特に、金属ペーストを印刷することにより、焼結によって電極層になる金属層を構成する場合には、脱脂及び焼結により、この金属層から上記の電極層を製造することができる。
高温に耐えるために、金属層及び電極層は、例えば、パラジウム又はパラジウムからなる材料により構成されてもよい。パラジウムのような材料は高価であるため、金属層又は電極層は、非常に薄く構築することが好ましい。
本発明のセラミック電極は、好適なサイズを得るために、部材のプロセスにおけるサイズを調整するプロセスにおいて、状況に応じて焼結時の収縮を考慮に入れる必要がある。
このように、対応するプロセスにより、上記利点を有するデバイスを製造することができる。
該セラミック電極の製造方法の1つの好ましい態様によれば、第1表面の自由領域に金属層が存在しないように、金属層を第1グリーンシートの第1表面に構築する。この場合、この自由領域と直接機械的に接触するようにグリーンシート積層体を付加してもよい。
そのため、第1グリーンシート又は第1グリーンシートの好適なセラミック材料としての材料は、グリーンシート積層体、例えば第2グリーンシートの材料と接触する。第2グリーンシートの材料は、好ましくは第1グリーンシートの材料と同じであってもよい。このように、グリーンシート積層体と第1グリーンシートを効率的に焼結することができ、即ち、焼結により安定した接続を形成することができる。
該方法の他の好ましい態様によれば、グリーンシート積層体はキャビティを有し、或いは、プロセスの準備において、グリーンシートにキャビティを構成し、又は、グリーンシートにこのようなキャビティを持たせる。
ここで、キャビティとは、積層方向において、厚さ方向に開口してグリーンシート積層体を貫通するものと理解してもよい。
この場合、好ましくは、グリーンシート積層体におけるキャビティに金属材料が充填されている。グリーンシート積層体を付加するプロセス、即ち、ブランクを形成するプロセスにおいて、金属材料が充填されたキャビティと金属層とを接触させ、即ち、金属材料と金属層を接触させるように、グリーンシート積層体を付加する。
このように、焼結プロセスにおいて、金属層と金属材料を堅固に接続する。
金属材料は、ビアとしてもよい。或いは、代替的な技術手段として、焼結の間に、この金属材料により構成されるビアであってもよい。
該方法の他の好ましい態様によれば、グリーンシート積層体は、キャビティを有してもよい。しかし、ここで、キャビティは、焼結前に金属材料が充填されていない。そのため、キャビティにより開口が形成され、焼結後、金属層又はそれにより構成される電極層は、該開口に向かって露出し、焼結後に接触層が構築されるようにこの開口と接触する。
この場合、接触層は、接触部材に相当するもの、又は接触部材であってもよい。
ここで、例えば、スパッタリング、電気メッキプロセス、又は金属ペーストのスクリーンプリント及びその後の焼成により、接触層を構築してもよい。
これらの接触部材の他の構築方法、又はそれにより生じる接触部材そのものは、それぞれ異なる利点がある。
上記の中実、即ち全金属のビアの利点は、製造しやすく、即ち、セラミック部材の処理に必要な処理工程の間に挿入できることである。
接触部材としての接触層を構築することの利点は、重い中実材料を用いる必要がないことである。また、焼結プロセスの過酷な条件にさらされずに済むか、或いはそれに耐え得る材料を用いることができ、材料の自由度が向上する。また、材料費の低減により、コストを節約し、デバイスの軽量化を実現することができる。
最後に述べるように、焼結プロセスの間にキャビティが残っていれば、このプロセスにおけるブランクの安定性に悪影響を及ぼす。
グリーンシート積層体又はブランクの安定性を向上させるために、好ましくは、グリーンシート積層体を付加する前に、キャビティにポリマーペーストを充填してもよい。脱脂の過程及び/又は在焼結の過程において、このポリマーペーストを、好ましくはこれらの処理工程の過程でグリーンシートから除去される他の有機成分とともに再び除去してもよい。
残留物は、脱脂の過程で完全に除去されることが好ましいが、場合によっては、焼結の過程で対応するセラミック電極から離れるようにしてもよい。
ポリマーペーストは、例えば、ポリプロピレンカーボネートを有してもよい。
本発明の他の態様によれば、セラミック電極の他の製造方法又は他の製造方法の変形について述べており、該セラミック電極は、例えば上記セラミック電極であってもよい。
この方法によれば、好ましくは、第2グリーンシートを含むグリーンシート積層体が提供される。このグリーンシート積層体を構造化させ、キャビティ及び仮キャリア素子を構築する。ここで、キャビティ及び仮キャリア素子により規則的なパターンを構成することで構造化してもよい。例えば、規則的なパターンにおいて、仮キャリア素子により構成されるキャビティ同士を仕切ってもよい。前記方法は、1又は複数の第1グリーンシートを構造化されたグリーンシート積層体に付加することによりブランクを形成するステップをさらに含む。第1グリーンシートの第1表面と構造化されたグリーンシート積層体とが接触する。また、該方法において、このように形成したブランクを脱脂してから焼結する。焼結により、前記1又は複数の第1グリーンシートから厚さDを有する誘電体層を構成する。厚さDは150μm以下であり、その後、金属層を構築してもよい。好ましくは、この金属層を第1グリーンシートの第1表面に構築する。誘電体層の自由領域に金属層が存在しないように確保する。また、接触層を同時に構築してもよい。
ここで、1又は複数の第1グリーンシートにより誘電体層を構成するか否かに関わらず、上記プロセスに述べられた基本的な前提条件は、同様に適用される。
また、焼結により、好ましくは、仮キャリア素子からセラミック電極のキャリア素子を構成する。
本プロセスの利点は、例えば規則的なパターンでキャリア素子により仕切られる複数のキャビティを同時に形成できることである。このようにすれば、良好な安定性を実現することができる。
他の態様において、材料及び機能は、上記の他のプロセスの材料又は機能に対応することができる。
該他のプロセスで述べたように、ここでも、同様に構造化により形成されるキャビティにポリマーペーストを充填してもよい。好ましくは、このポリマーペーストを脱脂中及び/又は焼結中に除去する。
ここで使用されるポリマーペーストは、上記方法のポリマーペーストと同じものであってもよく、また、類似する利点を有する。
該方法の他の好ましい態様によれば、パンチングプロセス又はレーザプロセスにより構造化を行う。パンチングプロセス及びレーザプロセスは、長距離にわたる方法であることが特に好ましい。それにより、伸長する規則的なパターンを形成することができ、これにより、複数のキャビティを形成し、複数のセラミック電極を製造することができる。
上記の後者のプロセスの他の利点は、接触層を構築すると同時に、又は、同じ処理工程において、電極層となる金属層又は電極層とし得る金属層を構築できることである。
先に述べたプロセスと比較して、上記プロセスにおいて形成されるキャビティは特に幅広い。これにより形成される面は、その後にキャビティの底部、即ち第1グリーンシート又は誘電体層の第1表面の領域に電極層を製造できるだけの大きさがある。
好ましくは、ここで、スパッタリング、電気メッキプロセス又はスクリーンプリントにより金属層及び接触層を製造することができる。
ここで述べられた全てのプロセス、又はプロセスの実施形態に関する好ましい態様によれば、自由領域の幅は、誘電体層の厚さ以上であってもよい。これにより、例えば、セラミック電極に関する利点が得られる。
同様に、形成及び構成されるキャリア素子の幅は、少なくとも誘電体層の厚さと同等であってもよい。
次に、例示的な実施例及び対応する図面を参照しながら、本発明を具体的に説明する。図面は、計測結果を示すものを除いて、例示のためにのみ用いるものであり、理解の便宜上、実際の縮尺で描かれていないことがある。
セラミック電極の第1実施例の模式的な断面図(a)及び模式的な平面図(b)である。 セラミック電極の第2実施例の模式的な断面図である。 セラミック電極の第3実施例の模式的な断面図である。 セラミック電極の第4実施例の模式的な断面図である。 セラミック電極の第5実施例の模式的な断面図である。 第4実施形態に係るセラミック電極を製造するための処理工程を示す模式的な断面図である。 第6実施形態に係るセラミック電極を製造するための処理工程を示す模式的な断面図である。 第2実施形態に係る2つのセラミック電極に関して容量の温度相関性(a)及び損失係数の温度相関性(b)を示す図である。 第6実施形態に係る2つのセラミック電極に関して容量の温度相関性(a)及び損失係数の温度相関性(b)を示す図である。
図1は、本発明に係るセラミック電極1の第1実施例を示す図である。ここで、図1のaはセラミック電極1の模式的な断面図であり、図1のbはセラミック電極1の模式的な平面図である。
セラミック電極1は、誘電体層2を有する。誘電体層2は、好ましくは15000よりも高い高誘電率を有するセラミック材料により構成されることが好ましい。
例えば、誘電体層2のセラミック材料は、(1-y)[Pba(MgbNbc)O3-e]+y[PbaTid3]材料、又は、マンガンを含むドーパント及び希土類元素を有するBam(TinZrp)O3材料であってもよい。
誘電体層2は、任意の形状を有してもよい。好ましくは、誘電体層2は、矩形、正方形又は図示される円形状であってもよい。ここで、誘電体層は、平面的に構築される。即ち、誘電体層は、横方向における伸長が厚さよりもはるかに大きい。
誘電体層は、例えば15~100mm2の面積を有してもよい。好ましくは、面積は、20~50mm2であり、例えば36mm2であってもよい。
該誘電体層は、従来の誘電体層によりも薄い。該誘電体層は、150μmよりも小さい厚さDを有する。
厚さDは、好ましくは、20~100μmであり、厚さDは、例えば40μmであってもよい。ただし、代替的な技術手段として、該厚さは、80μmであってもよい。
また、誘電体層2は、第1表面21及び第2表面22を有する。第2表面22は、例えば腫瘍を治療するための応用において患者に対向する表面である。
本発明の第1実施例において、誘電体層2の第1表面21に電極層3が設けられている。好ましくは、電極層3は、誘電体層2と同じ基本形状を有し、この誘電体層に対して中央に配置されてもよい。即ち、この場合、電極層3は、プレート状又は円形状であり、誘電体層2の中央に配置されている。
しかし、電極層3は、誘電体層2の延伸方向(電極層3の延伸方向でもある)における面積が誘電体層2の面積よりも小さい。このように、誘電体層2は、第1表面21の自由領域23に電極が存在しないように維持され、或いは、この自由領域において電極3により被覆されない。
本実施例において、自由領域は誘電体層の側縁領域である。つまり、この場合、自由領域は誘電体層2の縁部と直接に接触する。
本実施例において、電極層3と誘電体層2とは、同じ形状を有し、互いに中央に位置しているため、該側縁領域又は自由領域は、誘電体層2の外縁全体に沿って延伸するリング状に構成される。
本発明の発明者の発見によると、該縁部領域は、少なくとも誘電体層の厚さDと等しい、即ち、厚さD以上の幅Bを有することが好ましい。
ここで、該幅は、誘電体層2の延伸方向に平行する方向で計測されるものである。例えば、円形状のような点対称形状において、幅B、好ましくは円心を通る方向で計測されるものである。矩形又は正方形の場合、幅Bは、好ましくは矩形又は正方形の外辺に垂直な方向において計測されるものである。
Bは、50μmよりも大きいことが好ましく、100μmよりも大きいことがさらに好ましい。Bは、好ましくは1.5mmよりも小さく、例えば1mmよりも小さくてもよい。
Bが大きくなるほど、該縁部領域と接触する補強素子又はキャリア素子による安定化作用は強くなる。しかし、Bが大きくなりすぎると、電極の面積で定義される有効面が小さくなりすぎ、デバイスの総容量に悪影響を与える恐れがある。
誘電体層2の第1表面21に、キャリア素子4がさらに設けられている。
キャリア素子4は、誘電体層2のセラミック材料と類似する又は同じセラミック材料を有することが好ましい。しかし、キャリア素子は、構成材料が限定されず、例えば、誘電体層2のセラミック材料との焼結による固定接着に適するセラミック材料により構成されてもよい。
キャリア素子は、誘電体層2のセラミックと効率的に接続するために、少なくとも自由領域23の一部との直接な物理的接触が必要になる。本実施例に示すように、キャリア素子4は、自由領域23を完全に被覆するように構成されることが好ましい。
また、キャリア素子4はさらに電極層3の一部に構築される。電極層3との重合により、キャリア素子4により被覆される面が大きくなり、このキャリア素子により効率的に搭載されることができる。
また、キャリア素子4は、キャビティ5を有する。キャビティ5は、誘電体層2の延伸方向に垂直な方向、即ち、厚さ方向において、キャリア素子全体を貫通する。電極層3はこのキャビティ5の底部に露出する。このように、キャビティ5を介して外部から電極層3と電気的に接触することができ、又は、これにより応用中に電極層3と接触することができる。
即ち、キャリア素子4は、好ましくは誘電体層2と同じ又は類似する形状を有する。
キャリア素子4は、厚さが少なくとも誘電体層2の厚さDと等しいことが好ましい。ただし、キャリア素子の厚さがはるかに大きいことが好ましい。キャリア素子の厚さは、例えば100μm~1000μmであってもよい。キャリア素子の厚さは、好ましくは200μm~700μmであってもよい。キャリア素子の厚さは、例えば400μm~600μm、例えば約500±30μmであってもよい。
図2は、本発明のセラミック電極の第2実施例の模式的な断面図である。セラミック電極の第2実施形態は、図1のaに示す実施形態とほぼ対応する。しかし、図1のaに示すセラミック電極とは、セラミック電極の第2実施形態が接触部材6を有する点において異なる。本実施例では、この接触部材6は、キャリア素子4に位置するビアとして構築される。該ビアは、キャリア素子4におけるキャビティ5に充填される。
該ビアは、パラジウムからなる導電性金属から構成されることが好ましい。この金属が下記の製造プロセスに特に適するためである。例えば、ビアはパラジウム含有の金属ペーストにより製造されてもよい。
該ビアは電極層3と接触する。また、該ビアを、少なくともキャリア素子の表面とともに終止するものとすることにより、応用時にセラミック電極をビアの最上部から挿入し、例えば、この最上部にはんだ接続することができる。
このようなはんだ接続工程において、例えば、キャリア素子4のセラミックをソルダレジストにより保護してもよい。
図3は、本発明のセラミック電極の第3実施例を示す図である。この実施例も図1に示す実施例とほぼ対応する。
ここで、第1実施例の部材以外に、接触部材6がさらに構築されている。この接触部材は、接触層として構築され、キャビティ5の壁部及びキャリア素子4の表面の一部を被覆する。ここで、この接触層により、電極層3に対する電気的接触も実現される。
下記のように、種々の方法により接触層又は接触部材6を製造することができる。ここで示される接触層は、導電性材料により構成され、或いは、1又は複数の導電性材料を含むことが好ましい。これらの導電性材料は、クロム、ニッケル、スズ及びパラジウムから選ばれることが好ましい。例えば、クロム及び/又はニッケルにより構成される薄層は、キャリア素子4と直接に接触することができ、この薄層にニッケル又はニッケル/スズ層が付加される。
接触部材6の示される水平部分は、はんだ接続面としても用いられてもよい。
図4は第3実施例の1つの変形を第4実施例として示す図である。
第4実施例において、接触部材6は連続する層として構築されるので、電極層3の露出する可能性のある部分を被覆する。
この技術手段により、接触層を製造するためのプロセスが実施しやすくなるという利点が得られる。また、接触部材6は、電極層の材料を外部から保護することができる。また、レベルのより高い平面接続により、より安定した電気的接触を実現することができる。
図5は本発明に係るセラミック電極の第5実施例の模式的な断面図である。
原則的に、図5に示すセラミック電極は上記電極とほぼ対応する。
図5に示すセラミック電極は、主に以下の属性において異なる。
図5に示すように、キャリア素子4は、自由領域23又は誘電体層2の第1表面21の側縁領域のみに構築されている。ここで、前の例と比べ、キャリア素子4により形成されるキャビティ5は幅広くなり、この場合、電極層3の幅又は直径と等しくなる。
ここで、電極層3と接触部材6は一体的に同一層として構築される。電極層3は、開口5の底部全体、又は誘電体層2における、キャリア素子4により被覆されない第1表面21の領域全体を被覆することが好ましい。
ここで、開口又はキャリア素子4の側壁に位置する領域、及び、キャリア素子4に設けられる領域で、接触部材6を示す。接触部材6は、電極層3と同一の層として構築される。
このような1つの大きいキャビティを有する形とすることにより、キャリア素子4の規格又は体積が小さく、ほぼ誘電体層2の外縁に沿って延伸する枠となるという複数の利点が得られる。
また、後述するように、プロセスの面において、電極層3と接触部材6を同一の工程において、即ち、同じ単層又は複数層として製造できるという利点も得られる。
図6は、主に図4に示すセラミック電極の製造プロセスの工程をa~fで示す図である。該製造プロセスを適宜調整して図1~3の実施例の製造に適用することもできる。
図6のaにおいて、第1グリーンシート2’が示される。例えば、キャリア膜(未図示)に該グリーンシートを提供する。第1グリーンシート2’は第1表面21’及び第2表面22’を有する。代替的な技術手段として、前記第1グリーンシート2’ではなく、2つの第1グリーンシート又は複数の第1グリーンシートを用いてもよい。ここで、焼結による収縮を解決するために、複数の第1グリーンシートの厚さ又は前記1つの第1グリーンシートの厚さを150μm以下とすることのみが重要である。
特に好ましい変形において、単一又は2つの第1グリーンシートを用いる。
図6のbに示すように、第1グリーンシート2’の第1表面21’に金属層3’を提供する。好ましくはパラジウム又は他の耐熱金属を含む金属ペーストを印刷することによって金属層3’を製造することが好ましい。
図6のcに示すように、次の工程において、複数の第2グリーンシート41’を含み、又は複数の第2グリーンシート41’により構成されるグリーンシート積層体4’を提供する。グリーンシート積層体4’は、好ましくはキャビティ5を有し、該キャビティに、例えばポリプロピレンカーボネートを有するポリマーペースト51が充填されることが好ましい。
キャビティ5となる凹みを構成する以外、第2グリーンシート41’は、例えば、第1グリーンシート2’とほぼ対応する。
代替的な技術手段として、第2グリーンシート41’はセラミック材料により製造され、該セラミック材料は、特に第1グリーンシート2’のセラミック材料との接着に適する。
グリーンシート積層体4’と第1グリーンシート2’の第1表面21’の間、特に第1グリーンシート2’の第1表面21’の自由領域23’に接触が存在する。
その後の工程において、この接触により第1グリーンシートとグリーンシート積層体の堅固で安定した接着を実現する。
次の工程(図6のd)において、積層体を脱脂することにより、有機成分をグリーンシート積層体又はグリーンシートから除去する。ここで、ポリマーペーストをほぼ又は完全に除去する。
その後、図6のeに示すように、脱脂済のブランクを焼結する。このように、前記第1グリーンシート2’又は複数の第1グリーンシート2’により誘電体層2を構成する。金属層3’により電極層3を構成する。焼結用グリーンシート積層体4’によりキャリア素子4を構成する。このように、例えば図1にも示されるセラミック電極1を得ることができる。
図6のfに示す他の工程において、接触部材6を図6のeで製造されたセラミック電極に付加してもよい。
スクリーンプリント法及びその後の金属含有ペーストの焼成により、接触層又は接触部材6を実現することができる。ここで、焼成温度は、例えば680~760℃であってもよい。代替的な技術手段として、スパッタリングプロセスを用いてもよい。また、電気メッキプロセスにより接触層又は接触部材6を製造してもよい。例えば、まずスパッタリングによりシード層を付加してから、電気化学プロセス又は電気メッキプロセスにより接触層を成長させてもよい。代替的な技術手段として、無電解メッキ(electroless plating)を用いてもよい。
図7又は図7のa~fに他のプロセスを示す。変更した方法で図5に示す本発明のセラミック電極を製造してもよい。そのほか、図7におけるプロセスによりセラミック電極の下記の第6実施例(図7のf)を形成してもよい。
第1工程において、セラミック電極を製造するために、グリーンシート積層体4’を提供する(グリーンシート積層体は未図示)。
グリーンシート積層体4’は、例えば、サイズが4×4mm2~8×8mm2、例えば6.5×6.5mm2の正方形であってもよい。グリーンシート積層体4’は、第2グリーンシート41’を含み、又は第2グリーンシート41’から構成される。
前記プロセスを複数とし、即ち、複数のセラミック電極を同時に製造してもよい。ここで、以下の工程のうちの1つにおいて、各グリーンシート積層体を分離、即ち単体化させる。
図7のa及びbは次の工程を示す。
構造化方法によりグリーンシート積層体4’を構造化することで、厚さ方向に沿ってグリーンシート積層体4’を縦に貫通して延伸するキャビティ5を第2グリーンシート積層体4’に形成する。キャビティ5は、グリーンシート積層体4’に位置する規則的なパターンで構成されることが好ましい。
図7のaは構造化されたグリーンシート積層体4’の平面図であり、図7のbはこのグリーンシート積層体の、図7のaにおける切断線A-Bに沿った模式的な断面図である。
プロセスの間での安定性を補強するために、キャビティ5にポリマーペースト51が充填されてもよい。
パンチングプロセス及びレーザプロセスにより構造化することが好ましい。これらの構造化方法は、特に規則的なパターンの製造に適する。
パンチングプロセス又はレーザプロセスにより、複数のグリーンシート積層体4’を同時に構造化することができる。特に形状及び品質の同じ複数のセラミック電極の製造に好適である。
図7のcに示す他の処理工程において、1又は複数の第1グリーンシート2’をグリーンシート積層体4’に取り付ける。この例では、単一のグリーンシート2’のみが示されている。このようにして、ブランクを構成する。
構造化されたグリーンシート積層体4’は、上記キャビティ5を有する。ここで、グリーンシート積層体由来のセラミック材料を仮キャリア素子とみなしてもよい。それは、下記のように、焼結により、グリーンシート積層体4’のこれらの残りの構造からキャリア素子4が構成されるためである。
図7dの模式的な断面図に示すように、次の工程において、先に製造されたブランクを脱脂することにより、主にポリマー材料51を除去してもよい。したがって、脱脂後、キャビティは、第1グリーンシート2’の第1表面21’がキャビティにおいて露出するように開放されることが好ましい。
焼結工程(図7のe)により、前記第1グリーンシート2’又は複数の第1グリーンシート2’から誘電体層2を形成する。焼結により、グリーンシート積層体4’又は仮キャリア素子からキャリア素子4を形成する。
ここで、キャリア素子4の有する構造化は、図7のaに示される構造化されたグリーンシート積層体の構造化に類似する。即ち、キャリア素子4により格子を形成し、キャリア素子4でキャビティ5同士を仕切る壁部を構成する。
形成されるキャビティは、0.06mm2~5mm2、好ましくは0.25mm2~2.25mm2、さらに好ましくは0.55mm2~1.5mm2、例えば1mm2の断面積を有してもよい。
如何なる場合でも、キャリア素子又はキャビティ5同士を仕切る部品の幅は、誘電体層の厚さDよりも大きく、例えば、0.2mm~1.5mmであり、好ましくは0.5mm~1.25mmであり、例えば0.75mmであってもよい。
最も外側のキャビティ5と誘電体層の縁部との間に位置するキャリア素子の厚さも、上記範囲内であってもよい。ただし、キャリア素子は、やや厚く、例えば、25~50%厚くなることが好ましい。縁部に向かう箇所で、キャリア素子の厚さは、例えば1mmであってもよい。
限定されないが、上記の構造化により取り囲みが形成されることが好ましい。取り囲みにより誘電体層の縁又は角での露出を回避できるので、安定性が向上する。
キャリア素子4の、キャビティの間に位置する部分は、誘電体層2の支持されない面積を減らすので、機械的安定性をさらに向上させる。
他の最後の工程fにおいて、接触層としての接触部材6とともに、金属層3’又は電極層3を同時に構築してもよい。図5の記載と類似する方法により、これらの層を構築する。ここで、特にスパッタリング、ペーストの焼成及び/又は電気メッキプロセスを用いてもよい。
このように、セラミック電極1に複数のキャビティを構築することができる。
本実施形態において、キャビティの数は9である。しかし、図5に示す構造と類似する単一のキャビティや、例えば2、3、8、9、12又は16個の複数のキャビティを含めた、任意のパターンを同様に製造してもよい。
図8のaは、図4に示す2つの本発明のセラミック電極の容量と温度の相関性を示すグラフである。
この2つのセラミック電極は、ここで同様に層厚約80μmの誘電体層が用いられる。有効電極の面積又は電極層の面積は約20mm2である。
図8のaのグラフに示すように、実験室の方法による僅かな変動を無視し、相関温度範囲、即ち30℃~40℃で、20nFよりも高く、ひいては30nFに近い容量を実現することができる。
また、図8のbは、これらのセラミック電極について損失係数tanδと温度の相関性を示す図である。30~40℃の相関温度範囲において、2つの場合に、いずれも0.04よりもはるかに低い損失係数を実現した。
つまり、この設計は、損失係数に影響を及ぼすことがないので、高品質の電極を製造することができる。
図9のaは、図7のfに示す実施形態により製造される2つの本発明のセラミック電極の容量の温度相関性を示す図である。
ここで、誘電体は、厚さが特に0.072mm、即ち72μmであり、厚さがそれぞれ40μmの第1グリーンシートにより製造される。電極層3により被覆される誘電体層の総面積は約9×13mm2である。面の残りの部分はキャリア素子により被覆される。つまり、占有面積、即ち電極層による被覆率は36%である。
図9のaのグラフに示すように、2つのサンプルは、30~40℃の相関温度範囲において、いずれも30nFに近い容量を実現することができる。
つまり、図7のfに示す複数のキャビティを含む電極配置により、効率的なセラミック電極を構成することができる。また、約35mm2の電極面積で高容量の電極を製造できるため、電極は従来使用される電極よりもはるかに小さくなる。
図9のbの実施例に関して、図9のbは、損失係数tan δの温度相関性を示し、この場合、30~40℃の相関温度範囲で、該損失係数も約0.02又はそれより低くなっている。
1 セラミック電極
2 誘電体層
2’ 第1グリーンシート
3 電極層
3’ 金属層
4 キャリア素子
4’ グリーンシート積層体
5 キャビティ
6 接触部材
21 誘電体層の第1表面
21’ 第1グリーンシートの第1表面
22 誘電体層の第2表面
22’ 第1グリーンシートの第2表面
23 誘電体の自由領域
23’ 第1グリーンシートの自由領域
41’ 第2グリーンシート
51 ポリマーペースト
D 誘電体層の厚さ
B 自由領域の幅

Claims (24)

  1. 機械的に安定させる部材としてのキャリア素子(4)と、
    厚さ(D)150μm以下の誘電体層(2)と、
    電極層(3)と、
    を有する、セラミック電極(1)。
  2. 前記電極層(3)は、前記誘電体層(2)の第1表面(21)に配置され、前記第1表面(21)の一部を被覆し、前記誘電体層(2)の第1表面(21)の自由領域(23)に電極層(2)が存在せず、
    前記キャリア素子(4)と前記自由領域(23)とが接触する、
    請求項1に記載のセラミック電極(1)。
  3. 前記自由領域(23)は、前記誘電体層(2)の側縁領域である、
    請求項2に記載のセラミック電極(1)。
  4. 前記自由領域(23)の横方向における伸長である幅(B)は、前記誘電体層(2)の厚さ(D)以上である、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  5. 前記キャリア素子(4)の横方向における伸長である幅は、前記誘電体層(2)の厚さ(D)以上である、請求項1から4のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  6. 前記セラミック電極は、前記電極層と電気的に接触する接触部材(6)を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  7. 20μm≦D≦100μmである、請求項1から5のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  8. 前記誘電体層(2)は、15000以上の誘電率を有するセラミック材料を含む、請求項1から7のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  9. 前記セラミック材料は、
    (1-y)[Pba(MgbNbc)O3-e]+y[PbaTid3]と、マンガン及び希土類元素を含むドーパントを有するBam(TinZrp)O3とから選ばれる、請求項8に記載のセラミック電極(1)。
  10. 15~100mm2の断面積及び300~700mの最大厚さを有する、請求項1から9のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  11. 人体又は人体の一部への装着に適するように配置されている、請求項1から10のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  12. 前記セラミック電極(1)は、前記キャリア素子(4)に位置する1又は複数のキャビティ(5)を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)。
  13. フレキシブル回路基板に設けられた、請求項1から12のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)を含む、アセンブリ。
  14. 複数の請求項1から12のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)、又は、複数の請求項13に記載のアセンブリを含む、配列。
  15. A少なくとも1つの第1グリーンシート(2’)を提供するステップと、
    B前記少なくとも1つの第1グリーンシート(2’)の第1表面(21’)に、金属層(3’)を構築するステップと、
    C第2グリーンシート(41’)を含むグリーンシート積層体(4’)を前記第1表面(21’)に付加することにより、ブランクを形成するステップと、
    D前記ブランクを脱脂するステップと、
    E前記ブランクを焼結することにより、前記1又は複数の第1グリーンシート(2’)から、150μm以下の厚さ(D)を有する誘電体層(2)を構成するステップと、
    を含む、セラミック電極(1)の製造方法。
  16. 前記第1表面(21’)の自由領域(23’)に金属層(3’)が存在しないように維持し、前記金属層(3’)を前記第1表面(21’)に構築し、
    前記自由領域(23’)と接触するように、前記グリーンシート積層体(4’)を付加する、請求項15に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  17. 前記グリーンシート積層体(4’)は、キャビティ(5)を有し、前記グリーンシート積層体(4’)を付加する前に、金属材料を前記キャビティに充填し、
    前記金属材料と前記金属層(3’)とが接触する、
    請求項15又は16に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  18. 前記グリーンシート積層体(4’)は、キャビティ(5)を有し、焼結後に、前記キャビティにおいて前記金属層(3’)と接触する接触層を構築する、請求項15又は16に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  19. 前記グリーンシート積層体(4’)を付加する前に、ポリマーペースト(51)を前記キャビティ(5)に充填し、前記ポリマーペーストは、脱脂及び/又は焼結により除去される、請求項18に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  20. A第2グリーンシート(41’)を含むグリーンシート積層体(4’)を提供するステップと、
    Bキャビティ(5)及び仮キャリア素子を構築した状況で、前記グリーンシート積層体(4’)を構造化させるステップと、
    C少なくとも1つの第1グリーンシート(2’)を前記構造化されたグリーンシート積層体(4’)に付加することにより、ブランクを形成し、前記第1グリーンシート(2’)の第1表面(21’)と前記構造化されたグリーンシート積層体(4’)とを接触させるステップと、
    D前記ブランクを脱脂するステップと、
    E前記ブランクを焼結することにより、前記1又は複数の第1グリーンシート(2’)から、150μm以下の厚さ(D)を有する誘電体層(2)を構成するステップと、
    F前記誘電体層の自由領域(23’)に金属層(3’)が存在しないように維持し、前記第1グリーンシート(2’)の第1表面(21’)に金属層(3’)を構築するとともに、接触層を構築するステップと、
    を含む、セラミック電極(1)の製造方法。
  21. 前記構造化の後に、ポリマーペースト(51)を前記キャビティ(5)に充填し、前記ポリマーペーストが脱脂及び/又は焼結により除去される、請求項20に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  22. 前記構造化は、パンチングプロセス又はレーザプロセスにより行われる、請求項20又は21に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  23. 前記自由領域(23’)の幅は、前記誘電体層(2)の厚さ(D)以上である、請求項15から22のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
  24. スパッタリング、電気メッキプロセス又はスクリーンプリントにより、前記金属層(3’)を構築する、請求項15から23のいずれか1項に記載のセラミック電極(1)の製造方法。
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DE19915616A1 (de) * 1999-04-07 2000-10-12 Philips Corp Intellectual Pty Gasentladungslampe
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USRE43618E1 (en) 2000-02-17 2012-08-28 Novocure Ltd Method and apparatus for destroying dividing cells
US7016725B2 (en) 2001-11-06 2006-03-21 Standen Ltd. Method and apparatus for destroying dividing cells
US7565205B2 (en) * 2000-02-17 2009-07-21 Standen Ltd. Treating a tumor or the like with electric fields at different orientations
US8447395B2 (en) 2000-02-17 2013-05-21 Novocure Ltd Treating bacteria with electric fields
JP2001319966A (ja) * 2000-05-09 2001-11-16 Ibiden Co Ltd 静電チャック
US6445940B1 (en) * 2000-08-11 2002-09-03 Sam Technology, Inc. Ceramic single-plate capacitor EEG electrode
US8019414B2 (en) * 2006-04-05 2011-09-13 Novocure Ltd. Treating cancer using electromagnetic fields in combination with other treatment regimens
US8715203B2 (en) * 2007-09-17 2014-05-06 Novocure Limited Composite electrode
DE102011119125B4 (de) 2011-11-23 2014-01-23 Heraeus Precious Metals Gmbh & Co. Kg Kontaktierungsanordnung mit Durchführung und Filterstruktur
US9889306B2 (en) * 2012-01-16 2018-02-13 Greatbatch Ltd. Hermetically sealed feedthrough with co-fired filled via and conductive insert for an active implantable medical device
AT15889U9 (de) 2016-11-22 2019-05-15 Epcos Ag Polykristalliner keramischer Festkörper und Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen keramischen Festkörpers
JP6573920B2 (ja) 2017-01-10 2019-09-11 深江 公俊 低周波電気刺激用絶縁体電極及び装置
JP7113904B2 (ja) 2018-03-13 2022-08-05 ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト 多結晶セラミック固体、及び、多結晶セラミック固体の製造方法
US11224741B2 (en) * 2018-11-29 2022-01-18 Novocure Gmbh Enhanced-flexibility transducer arrays for delivering TTFields (tumor treating fields)

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