WO2013075797A1 - Kontaktierungsanordnung mit durchführung und filterstruktur - Google Patents

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WO2013075797A1
WO2013075797A1 PCT/EP2012/004702 EP2012004702W WO2013075797A1 WO 2013075797 A1 WO2013075797 A1 WO 2013075797A1 EP 2012004702 W EP2012004702 W EP 2012004702W WO 2013075797 A1 WO2013075797 A1 WO 2013075797A1
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filter structure
connection
electrical
feedthrough
electrically conductive
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PCT/EP2012/004702
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French (fr)
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Heiko Specht
Andreas Reisinger
Goran Pavlovic
Christina Modes
Frieder Gora
Frederik Roth
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Heraeus Precious Metals Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
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    • A61N1/375Constructional arrangements, e.g. casings
    • A61N1/3752Details of casing-lead connections
    • A61N1/3754Feedthroughs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
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    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/34Electrical apparatus, e.g. sparking plugs or parts thereof

Definitions

  • the invention relates to an electrical contacting arrangement with implementation and
  • Filter structure for use in a housing of a medically implantable device. Furthermore, the invention relates to a method for producing an electrical
  • Implantable therapy devices are pacemakers or defibrillators, which usually have a hermetically sealed metal housing, which is provided on one side with a connector body, also called header or head part.
  • This connection body has a cavity with at least one
  • Connection socket which serves for the connection of electrode leads.
  • connection socket has electrical contacts in order to connect the electrode lines electrically to the control electronics in the interior of the housing of the implantable therapy device.
  • An essential prerequisite for such an electrical implementation is the hermetic seal against an environment. Consequently, in an electric
  • CONFIRMATION COPY Insulating body introduced lead wires - also referred to passage elements - over which the electrical signals run, are introduced gap-free in the body.
  • the lead wires are generally constructed of a metal and are introduced into a ceramic base body. To create a permanent connection between both elements
  • solder rings for example, solder rings.
  • the bonding process of the lead wires with the pre-metallized insulators using the solder rings is a complex and difficult to automate process.
  • the document US Pat. No. 7,564,674 B2 describes a leadthrough for implantable devices in which metal connection pins extend through an opening of an insulator.
  • the insides of the openings are metallized to connect the terminal pins by means of solder to the insides of the openings.
  • the feedthrough further includes a filter capacitance having openings with metallized inner sides in the same way, the terminal pins also extending through these openings and being connected thereto by solder.
  • the connection of the filter capacitance with the connection pins requires a further soldering step on the cylindrical inner side of the openings during manufacture.
  • soldering there are several connections to be made by soldering, which relate to a variety of components.
  • the manufacturing method thereby has a high complexity and, on the other hand, there is a high susceptibility to error in the production, since the soldering steps relate to different components, which are each only to be soldered in a certain way. In particular, due to the proximity of the various components to be soldered to one another, there is the risk that undesired solder connections are formed, in particular, solder joints already attached in each soldering step
  • connection pins This requires special precision in the assembly and also requires an exact match of the geometries of the connection pins and the openings, otherwise gaps and / or mechanical stresses arise.
  • the use of continuous wires requires Connecting pins and plugging the filter capacity particularly high demands on the accuracy of the manufacturing process, otherwise unsafe electrical contacts and / or mechanical stresses on the implementation arise.
  • the object is that resulting from the prior art
  • a further object of the present invention is to provide a contacting arrangement with a feedthrough and a filter structure which can be manufactured in a simple manner, with high precision and with low rejection rates.
  • the contacting arrangement according to the invention allows a particularly simple production of a contacting arrangement which is equipped with a filter.
  • Bushing and filter structure can be manufactured and designed separately; In particular, it is possible to equip only the filter structure with a material of high permittivity and to provide the implementation with a cheaper or easier to handle, non-conductive material.
  • the two components, ie the bushing and the filter structure can be assembled in a variety of ways, in particular by techniques that are already established and thus cost-effective and precise are. In particular, automata can be used for assembly, which are already available off-the-shelf. It can be used the SMD technique, ie the technique for
  • the contacting arrangement according to the invention is intended for use in a housing of a medically implantable device.
  • the contacting arrangement comprises an electrical feedthrough.
  • the implementation has at least one electrical
  • the feedthrough has at least one electrically conductive line element.
  • the conduit member is adapted to pass through the body at least one electrically conductive connection between one
  • the thus provided electrical connection is preferably a - in particular for a DC signal - ohmic connection with a low resistance, d. H. a resistance of
  • the conduit member extends through the body, d. H. along its
  • the conduit element may extend along a straight line.
  • the conduit member extends along a longitudinal axis of the body or parallel thereto.
  • the conduit element can be made in one or more parts and can have intermediate electrical elements that provide a portion of the electrically conductive connection.
  • the duct element may be present in the interior
  • the conduit element is hermetically sealed against the bushing body.
  • the conduit element and base body can have a common interface.
  • a seal is provided which provides the hermetic seal.
  • the conduit element can be hermetically sealed against the bushing body by being manufactured by a common sintering process.
  • the seal is formed by a cohesive contact of the conduit member with the
  • the at least one conduit element has at least one cermet.
  • the cermet forms in particular a continuous structure in the longitudinal direction of the conduit element. This structure forms at least portions of the electrically conductive connection.
  • the cermet has a high specific conductivity, which is preferably at least 1, at least 100, at least 10 3 , at least 10 4 and especially preferably at least 10 5 or 10 6 S / m.
  • the feedthrough main body is partially or completely formed from the electrically insulating material. This material corresponds to the at least one electrically insulating material of the lead-through body described here.
  • the contacting arrangement further comprises an electrical filter structure.
  • the filter structure is arranged on an end face of the bushing.
  • the filter structure is arranged on an end face of the bushing.
  • Filter structure arranged on the front side of the passage, which faces the interior or adjacent to this.
  • the filter structure is connected to the line element via a surface electrical connection. This allows, for example, the individual production of the implementation and the filter structure. Furthermore, the feedthrough can be connected to the filter structure in a simple manner, for example by providing the surface electrical connection by means of an SMT (surface mounted technology) connection.
  • SMT surface mounted technology
  • the surface connection can be provided by an electrically conductive adhesive bond or by a solder joint, in particular using solder balls or solder paste, which forms the surface compound in the fused state.
  • solder joints in particular using solder balls or solder paste, which forms the surface compound in the fused state.
  • solder balls in particular using solder balls or solder paste, which forms the surface compound in the fused state.
  • a plurality of surface connections are provided which provide individual electrical connections between the passage and the filter structure.
  • the filter structure may comprise a single frequency-selective component, such as a capacitance or an inductor, or may comprise a plurality of frequency-selective components interconnected with each other.
  • the filter structure and / or the implementation are in particular physically independent.
  • the filter structure can only over the at least one
  • surface compound may correspond in properties and manufacture to a compound provided by an SMT bonding technique.
  • the electrical filter structure forms an electrical filter.
  • the electrical filter structure is in communication with the electrically conductive connection which is produced by the conduit element.
  • an electrical filter structure is a network or a device
  • the electrical filter structure is arranged to provide different attenuations for different frequency components of a signal transmitted by the electrically conductive connection. This dependence between frequency and attenuation is also called frequency selectivity.
  • An embodiment of the invention provides that the conduit element has an end face facing the filter structure with a first surface contact.
  • Filter structure one of the implementation facing end face with a second
  • the passage comprises a plurality of line elements.
  • a part of the line elements or preferably all line elements each have (at least) a first surface contact.
  • the filter structure has (at least) a second surface contact.
  • Conduit element of the implementation is provided an electrical surface connection between the filter structure and the implementation. In particular, everyone is first
  • the filter structure is preferably connected to the feedthrough, such as an SMT component having a plurality of contacts with a circuit board provided therefor is connected.
  • the surface connections between filter structure and feedthrough correspond to such generated connections.
  • the surface contacts are preferably planar.
  • the first surface contacts preferably come to lie on the respective associated second surface contacts.
  • the first surface contacts terminate with the end face of the implementation, protrude from the front side or are recessed in the front side.
  • first and the second surface contacts are formed complementary to each other in this context.
  • the first and / or the second surface contacts are preferably metallized or have a solderable coating.
  • a portion of the line elements or all line elements are parallel to each other.
  • a portion or all of the line elements of the implementation are arranged equidistant from each other, preferably in the form of a row or in the form of several equidistant rows. This preferably also applies to the surface connection, to the first and / or the second surface contact.
  • An electrical feedthrough according to the invention may comprise at least 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 or 1000 line elements or first surface contacts.
  • Contacting arrangement at least 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 or 1000.
  • Surface compounds include. Furthermore, the filter structure 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 or 1000 can have feedthroughs or second surface contacts and / or contact points.
  • Conduit elements each form an individual electrical connection, preferably together with an associated surface connection.
  • the contacting arrangement may comprise one or more filter structures and / or one or more feedthroughs.
  • One filter structure can be for two or more
  • the filter structure and / or edge portions of the end face of the passage may be coated by an electrically insulating protective layer, on a side facing the interior.
  • the protective layer forms a separating body opposite to an adjacent section or opposite adjacent portions of the interior.
  • the protective layer is in particular fluid-tight.
  • the surface connection provides a cohesive connection.
  • the cohesive connection connects the filter structure with the line element.
  • the at least one first surface contact is connected via the integral connection with the at least one second surface contact.
  • each first surface contact is connected via an individual cohesive connection to at least one associated second surface contact.
  • the cohesive connection is preferably one
  • solder joint a welded joint and / or an electrically conductive adhesive bond or comprises such a compound.
  • the solder joint may be provided by a molten solder ball or molten solder paste, the weld joint may be provided by press-weld or ultrasonic welding, and the electrically conductive adhesive bond may be provided by a solidified conductive isotropic or anisotropic adhesive.
  • a solder joint can be produced in which adhesive is additionally used for mechanical stabilization. This results in an additional mechanical connection through the adhesive.
  • the adhesive may in this case be non-conductive in particular.
  • the filter structure comprises at least one passage.
  • the passage has a first end which - preferably immediately - on the
  • Conduit element of the implementation are connected in series, preferably via the
  • the contact point is provided at the passage of the filter structure.
  • the contact point may be provided as a surface portion, in particular as a flat surface portion.
  • Contact point is preferably metallized and in particular for fastening a
  • the contact point can be designed as a bond pad. At the contact point further electronic components can be connected, which are located in the Interior are located.
  • the contact point defines a surface adjacent to the free space, and corresponds in particular to an uncovered contact surface.
  • the contact point may be connected to a supply line, in particular via a bonding connection, wherein preferably the contact point is otherwise covered with a portion of a protective layer, through which leads the supply line. For each passage of the filter structure, an individual contact point is preferably provided.
  • the point of contact is at a second end of the passageway opposite the first end of the passageway.
  • the contact point on the filter structure is located on a side of the filter structure opposite to the side adjacent to the feedthrough.
  • the two sides are preferably flat and parallel to each other.
  • the passage of the filter structure comprises or consists essentially of a cermet, a metal or an electrically conductive alloy.
  • the passage preferably passes through the filter structure.
  • At least one further passage can be provided on an outer side in the form of a conductive outer surface of the filter structure, which comprises, for example, a metal layer.
  • the metal layer can through
  • Metallization such as by vapor deposition, by immersion in a metal immersion bath through
  • Sputtering by printing a metal paste or by electrochemical or chemical deposition, be formed on the outside of the filter structure.
  • Filter structure extends circumferentially around the filter structure as well as between the two opposite sides of the filter structure, one of which is adjacent to the bushing.
  • a passageway provided on the outside runs along a line connecting the two sides.
  • Another aspect of the invention relates to the design of the filter structure.
  • This may comprise physically independent components, such as components such as SMD components with their own connection for connection to a contact surface of the filter structure.
  • components such as SMD components with their own connection for connection to a contact surface of the filter structure.
  • portions of the filter structure itself may form components of the filter structure, wherein the
  • Components are integrated in the filter structure, in particular without its own connection.
  • electrically conductive and non-conductive materials which are the
  • the filter structure suitably structured to form about an electrode surface of a capacitor or a line section of an inductance.
  • the filter structure may comprise at least one physically independent component, at least one integrated in the filter structure
  • the filter structure has at least one electrically conductive surface.
  • the electrically conductive surface forms an electrode surface of a capacitor or forms the electrically conductive surface of a contact surface. If the electrically conductive surface forms the electrode surface of the capacitance, then the capacitance is a component integrated in the filter structure. If the electrically conductive surface forms a contact surface, then a physically independent component is connected thereto. With the contact surface a frequency-selective component of the filter structure is connected, which in particular has its own connection.
  • the frequency-selective component is a physical one
  • the filter structure may have at least one line section, in particular a passage of the filter structure.
  • the line section is provided here by an inductance of the filter structure or forms an inductance itself.
  • Such an inductance is a component integrated in the filter structure.
  • a capacitance which has at least one electrode surface which is formed by a conductive material integrated in the filter structure.
  • an inductance or a line section thereof, which is formed by a conductive material integrated in the filter structure can be considered.
  • the conductive material is embedded directly in non-conductive material.
  • the non-conductive material forms one
  • the non-conductive material may include at least one of the group consisting of alumina, magnesia, zirconia, titanate and
  • piezoceramic In the case of a capacitance integrated in the filter structure, it is preferable to use materials that can be used as a dielectric.
  • the conductive material such as a cermet, a metal or an electrically conductive alloy is embedded directly in the filter structure body.
  • the nonconductive material is preferably a ferroelectric or paraelectric material,
  • the filter structure main body comprises, in particular on the electrically conductive surface piezoelectric material.
  • a physically independent component a component can be viewed with its own terminals, via which it is connected to the remaining filter structure.
  • a physically independent component may be a discrete component or an integrated component with its own support structure, such as a housing, a substrate or a frame.
  • the physically independent component may comprise its own housing, on which the Connections are attached.
  • the physically independent component preferably has its own connections, with which it is connected to the remaining filter structure.
  • the electrically conductive surface forms at least one electrode surface of the capacitance.
  • the electrode surface forms at least one electrode which is set up to generate an electric field, for example with respect to another electrode or another conductive surface.
  • the electric field extends through the (filled) space adjacent to the electrode.
  • the electrode surface generates an electric field according to its potential in the space adjacent to the electrode surface which stores energy.
  • Piezoceramic present in the space adjacent to the electrode surface.
  • the electrode surface is set up, together with the piezoceramic, to convert electrical energy into acoustic energy, which is transmitted or stored in the piezoceramic.
  • the electrode surface forms a component of an integrated in the filter structure
  • frequency-selective component wherein the frequency-selective component may be formed in particular as a capacitor or as an electromechanical resonator.
  • a section of the electrically insulating material in particular the
  • Filter structure main body forming a dielectric layer of the capacitance.
  • the electrically insulating filter structure main body forms a dielectric of the capacitance, in order to increase the permittivity of the capacitance with respect to a capacitance in vacuum.
  • a portion of the electrically insulating filter structure main body forms a piezoelectric body of the electromechanical resonator.
  • the section of the electrically insulating filter structure base body is formed as an electromechanical resonator.
  • the filter structure main body receives next to the function as
  • the electrical insulator a further function in that the portion of the electrically insulating filter structure main body forms part of a frequency-selective component.
  • the frequency-selective component is in particular a capacitor or a electromechanical resonator.
  • the electromechanical resonator can be designed as a quartz oscillator, as a SAW filter or as a BAW filter.
  • the at least one electrically conductive surface of the filter structure forms a plurality
  • Electrode areas of the capacitance of the filter structure preferably belong to two different polarities of the capacitance, are preferably not directly electrically conductively connected to one another, and are in particular configured to generate an electric field in the gap between the electrode surfaces when a voltage is applied to the capacitance. It is further provided that the plurality of electrode surfaces extend plane-parallel to each other.
  • the passage of the filter structure further comprises at least one connecting portion, which extends from one of the electrode surfaces to at least one further electrode surface in order to connect them electrically.
  • the connecting section corresponds in particular to a passage on an outer side, which is preferably designed as a metal layer. On the outside of several individual passages can be provided, which are distributed in particular circumferentially.
  • Electrode surfaces belong to the same pole - i. the same connection - the capacity.
  • the capacitance has at least two different poles, each comprising a plurality of electrode surfaces, wherein the electrode surfaces of each pole of respective connection portions are electrically connected together.
  • Electrode surfaces formed by the passage form a multilayer stack. Between two adjacent electrode surfaces, a respective dielectric is provided. The dielectric is preferably formed in each case by sections of the filter structure main body.
  • Electrode surfaces are alternately associated with two different poles of the capacitance and electrically connected to these in particular via the connecting portions.
  • Electrode surfaces and the connecting portions form a double comb structure with two intermeshing crests.
  • the structure of the electrode surfaces and the connecting portions form a double comb structure with two intermeshing crests.
  • Connection sections corresponds to the conductor and dielectric structure of a multilayer capacitor.
  • the aforementioned embodiments relate to frequency-selective components which are integrated in the filter structure and in particular in the filter structure main body.
  • the filter structure comprises a physically independent frequency-selective component.
  • Frequency-selective component may be a discrete component or an integrated component whose electrical or electronic components in an individual housing of the Component are housed.
  • the physically independent frequency-selective component forms an independent electrical component and has an independent body.
  • the frequency-selective component can in particular be prefabricated and is preferably in accordance with a standardized design, for example a design according to a JEDEC standard.
  • the frequency-selective components are SMD components.
  • the at least one electrically conductive surface of the filter structure forms at least one
  • the frequency-selective component is, for example, as a capacitance, as an inductance, as an electromechanical
  • Resonator in particular in the form of a BAW filter, a SAW filter, or one
  • the frequency-selective component can be designed in particular as a capacitor, preferably as
  • Capacitor with ceramic or mica as a dielectric in particular as
  • the capacitor can be used as a foil capacitor,
  • Frequency-selective component as a capacitance may comprise this one or more capacitors which may be interconnected.
  • the frequency-selective component comprises at least one winding of a coil.
  • the inductance may be formed with or without a core.
  • the inductance is formed as a wire winding with one or more windings, wherein the wire may be provided as a bare wire or coated with an electrically insulating paint layer. In this case, instead of wire and strand can be used.
  • the winding of the inductance is formed in particular of metal or a metal alloy.
  • the material providing the winding has a melting point greater than 700 ° C, greater than 800 ° C, greater than 1000 ° C, or greater than 1200 ° C.
  • the electromechanical resonator comprises a piezoelectric body on which electrodes are formed.
  • the piezoelectric properties convert electrical energy into acoustic energy, the structure of the electromechanical resonator defining a mode of vibration, such as surface vibrations or vibrations propagating through the piezoelectric body.
  • Specific electromechanical resonators are SAW filters, also referred to as surface acoustic filters.
  • the electromechanical resonator as a BAW filter (bulk acoustic wave filter) be educated.
  • the electromechanical resonator may be formed as a quartz crystal.
  • the piezoelectric body is acoustically isolated from a housing of the device.
  • the physically independent frequency-selective component can be embodied as an integrated filter circuit which has a plurality of individual electrical or electronic components
  • the integrated filter circuit may comprise passive components, such as at least one capacitor and at least one inductor, such as a choke.
  • the integrated filter circuit may comprise at least one active component, for example a transistor.
  • the at least one contact surface is part of the filter structure.
  • the contact surface is connected to the physically independent frequency-selective component and thus forms an electrical connection with the frequency-selective component, which is also part of the filter structure.
  • the physically independent frequency-selective component comprises a connection.
  • the terminal is physically connected to the pad via a solder joint or by a press fit. Furthermore, the physically independent frequency-selective component can be plugged into a plug connection, the filter structure main body
  • the connection of the frequency-selective component may be directly adjacent to the contact surface or be connected via a cohesive, electrically conductive connection thereto.
  • the at least one terminal of the frequency-selective component is connected to the at least one contact surface, which is formed by the cermet, via an electrical connection, which can be designed as a material-locking, positive or non-positive connection.
  • the at least one connection of the frequency-selective component can be designed as an electrically conductive connection surface or as a piece of wire or as a pin.
  • the at least one electrically conductive surface of the filter structure extends according to a specific embodiment parallel or perpendicular to a direction of longitudinal extension of the filter structure main body. In this case, the electrically conductive surface may be formed as at least one electrode surface or as at least one contact surface.
  • the at least one electrically conductive The surface is substantially planar, ie runs along a plane, or is substantially convex or circular cylindrical. Further, the electrically conductive surface may extend along a portion of a circular cylinder or along a portion of a sphere. In the latter case, the at least one electrically conductive surface has the course of a spherical cap.
  • the aforesaid shapes are the shapes of an electrically conductive surface, and with multiple electrically conductive surfaces, each surface has one of these shapes.
  • a further embodiment of the invention provides that the electrical transmission of the filter structure comprises a plurality of transmission elements.
  • the plurality of transmission elements each form a conductive surface of the filter structure.
  • all conductive surfaces of the transmission element or of the transmission elements of the transmission can form electrode surfaces or contact surfaces. This applies in particular to end faces or circumferential surfaces of the at least one passage element.
  • Passage elements thus form electrode surfaces or contact surfaces.
  • the filter structure may comprise one or more electrical components, wherein the components are selected from the group capacitance, electromechanical resonator or (generally) frequency-selective component, wherein these components are each formed as described above. These components, also called frequency-selective
  • Components can be called physically independent or integrated into the filter structure.
  • the filter structure comprises one or more frequency-selective components.
  • the filter structure preferably forms a band-stop filter or a low-pass filter in topological terms.
  • the filter structure may include a capacitive feed-through filter, a parallel discharge capacitance, a series filter inductor, an LC parallel resonant circuit, an LC series resonant circuit, a T-channel pass-through filter or ⁇ circuit, an electromechanical filter
  • Deriving filter or an electromechanical series filter include.
  • the LC parallel resonant circuit is in series with the electrically conductive connection between the
  • the LC series resonant circuit is connected as a drain filter with the electrically conductive connection between the interior and the exterior.
  • the T-channel pass filter has two series inductors and an intermediate parallel capacitor.
  • the pass filter in ⁇ circuit has two parallel capacitances and an intermediate series inductor.
  • For derivation may serve an electrically conductive support member, for example in the form of a flange which extends around the electrical feedthrough, or an electrical connection which is adapted to be electrically connected to the housing.
  • the housing or a connection to the housing can serve for the discharge.
  • the electrically conductive surface forms an electrode surface of a capacitor.
  • the electrode surface is provided by a conductive material, in particular a sintered metal or a cermet.
  • the conductive material may further be a metallized layer deposited by sputtering, sputtering or electrolysis, for example, or a printed layer of conductive material.
  • the conductive material may be derived from a metallic paste which has been printed, for example by screen printing.
  • the capacitance also has a dielectric layer, which is formed by a section of the electrically insulating filter structure main body.
  • the dielectric layer is preferably a ferroelectric, a paraelectric or a dielectric having a relative permittivity of greater than 10 or 20.
  • the dielectric layer has a relative permittivity of preferably greater than 100, 1000 or 10,000 or 50,000.
  • Ferroelectrics or paraelectrics are particularly suitable as the material of the dielectric layer. Examples of ferroelectrics and paraelectrics are barium titanate, lead zirconate titanate, or else strontium bismuth
  • Tantalate, bismuth butoxide, bismuth lanthanum titanate, bismuth titanate niobate, strontium titanate, barium strontium titanate, sodium nitrite, or hexagonal manganates RMnO 3 where R Y, Sc, In, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, or strontium titanate, potassium titanate or titanium oxide.
  • the dielectric layer is in particular a ceramic layer. This can be a drawn
  • Ceramic layer which was made of a ceramic suspension.
  • the ceramic suspension from which the ceramic layer is made preferably comprises para- and / or ferroelectric substances, in particular as described above, in powder or granular form.
  • the dielectric layer and in particular the suspension for the production thereof may have additives with at least one of the following substances: magnesium, cobalt, strontium, niobium and zirconium.
  • the drawn ceramic layer can be obtained by drawing a slurry or the suspension into a ceramic layer, which is produced as a green sheet or green compact.
  • the ceramic layer may be rolled during, before, or after drawing.
  • a further embodiment of the contacting arrangement according to the invention relates to an embodiment of the at least one frequency-selective component as a component which is integrated in the filter structure main body or formed integrally therewith.
  • the multiple electrode surfaces are parallel to each other.
  • Electrode surfaces are electrically conductively connected to each other, and a second group of electrode surfaces is electrically conductively connected to each other. The capacity is thereby provided as a multi-layer capacitor.
  • a capacitor integrated into the filter structure main body is provided.
  • a piezoelectric layer adjoins at least one of the electrode surfaces, a piezoelectric component is provided as the frequency-selective component, in particular an electromechanical resonator.
  • the electrical conduction element of the electrical feedthrough is connected to the feedthrough main body in a materially bonded manner to the hermetic seal.
  • Filter structure main body cohesively connected, in particular by common sintering.
  • Filter structure main body and the at least one passage are each materially connected to each other, in particular by a cohesive sintered connection.
  • the respective base body and the at least one line element or the leadthrough can also have an electrically conductive solder connection or a glass solder connection
  • a braze joint can cohesively connect the respective base body to the at least one line element or the passageway.
  • the invention relates to a medically implantable device, in particular a pacemaker or a defibrillator, wherein the medically implantable device has at least one contacting arrangement according to the invention.
  • the tangential extent of the electrical feedthrough corresponds to the circumferential course of the housing.
  • the medically implantable device according to the invention preferably provides that the electrical feedthrough preferably takes place in the housing by means of a holding element used.
  • the retaining element preferably comprises a flange.
  • the holding element surrounds the electrical feedthrough, in particular circumferentially.
  • the filter structure extends away from the electrical feedthrough. The filter structure protrudes at least partially into the interior.
  • the invention can be realized by means of a housing for such a medically implantable device.
  • the housing comprises at least one
  • Both the housing and the device have an interior, wherein the housing and the device enclose the interior.
  • the invention is implemented by means of a method for producing a contacting arrangement according to the invention for a medically implantable device.
  • the method comprises at least the following steps a) - e).
  • a step a) relates to the creation of a bushing green structure with a structure made of an electrically insulating material for forming a bushing main body and a structure made of a metal- or cermet-containing material for forming at least one pipe element within the bushing body.
  • the bushing green is therefore designed to be suitable for use as described herein
  • Step b) involves firing the bushing green. This will be from the
  • Feedthrough greeners generates the electrical feedthrough.
  • a step c) relates to the creation of a filter structure green body with a structure made of an electrically insulating material for forming a filter structure main body and a structure made of a metal or cermet-containing material for forming at least one electrically conductive surface, a line section and / or a passage within the filter structure body.
  • the filter structure green body is therefore designed such that it is suitable for forming a filter structure as described here, in particular according to
  • step d Execution of step d).
  • a step d) relates to the burning of the filter structure green body. This will be from the
  • Filter structure green body creates the filter structure.
  • a step e) relates to arranging the filter structure on an end face of the bushing.
  • step e at least one surface electrical connection is made between the filter structure and the feedthrough.
  • Surface compound corresponds to the surface compound described herein.
  • the powder may be homogenized before or after the addition of the binder, especially if the powder comprises several materials.
  • a suspension is prepared from the powder and the binder.
  • the powder of electrically insulating material comprises at least one dielectric and in particular paramagnetic or ferromagnetic material, for example titanium dioxide or barium titanate. It is also possible to add to the powder or to the suspension additives of magnesium, cobalt, strontium, niobium or zirconium, preferably before
  • steps used to make ceramic capacitors may be used.
  • Material which is provided for the formation of the conductive surface, is arranged in a layer structure.
  • the suspension is formed into several layers which form the at least one body.
  • the layers are each printed with the electrically conductive material, wherein the electrically conductive material is present as a paste.
  • the layers are preferably printed in mutually offset areas.
  • the layers are produced in particular as a ceramic film.
  • the printed layers are pressed before they are divided into a variety of filter structures. If the layers are produced as ceramic films, ceramic foil pieces result as filter structures as a result of the dicing. Before burning and
  • the creation of the filter structure green compact may include a step of film drawing in which the suspension or the electrically insulating material is drawn to at least one ceramic film. This forms the dielectric layer of a capacitor which is provided by the filter structure. After the film is pulled, the electrically insulating material, ie the ceramic film, printed with an electrically conductive material, in particular with a metallic paste. The printed metallic paste is provided after firing the electrically conductive surfaces and in particular the electrode surfaces of the capacitance train. To form the capacitor as a multilayer structure, the metallic paste is printed in layers that are mutually offset from each other.
  • a comb structure with intermeshing combs results, as used in multilayer capacitors.
  • the metallic paste is applied, for example by screen printing, preferably on the drawn ceramic film before it is fired.
  • the electrically conductive material is in particular a metal or cermet-containing material, preferably in paste form.
  • the electrically conductive material or the metal- or cermet-containing material is, in particular, material which, as a result of the step d) of firing, converts into electrically conductive structures and, in particular, surfaces.
  • the electrically conductive material can be electrodeposited.
  • the drawn and printed with the metallic paste ceramic films are
  • the multiple stacked and printed ceramic films results in a multi-layer structure.
  • the stacked ceramic sheets are pressed, whereby they are solidified.
  • the stacked ceramic sheets are further divided, preferably after pressing.
  • the pieces of ceramic foil resulting from the division are freed from the binder.
  • the structure of the ceramic film pieces corresponds to the configuration of the filter structure, whereby the ceramic film pieces still provided as a green body transform into the filter structure as a result of the firing process.
  • the ceramic foil pieces are baked in step d).
  • the temperature used in step d) may be up to 1200 ° C, 1300 ° C or 1500 ° C and is preferably up to 1400 ° C. These temperatures are also used in step b).
  • Represent filter structure can be burned in the same firing process; in this case, steps b) and d) coincide.
  • step d) (and step b)), the desired electrical result
  • step d) is designed such that the dielectric layer has the desired permittivity.
  • step d) is designed such that the structure of electrically insulating material of the filter structure green compact forms a paramagnetic or ferromagnetic structure.
  • the paramagnetic or ferromagnetic structure is preferably a layer or forms a A plurality of stacked and mutually parallel layers having or have a constant thickness. This layer or these layers are preferably planar.
  • an embodiment of the inventive method provides that "at least a surface electrical connection is made by means of a heatnlötvones.
  • the surface electric connection is made by means of gluing using an electrically conductive adhesive or by a welding process.
  • the fired filter structure having the fired implementation is electrically connected.
  • the fired conduit members of the bushing are connected to the burnt passages of the filter structure.
  • connecting sections are generated.
  • connecting portions which connect at least two electrically conductive surfaces.
  • connecting portions may be formed. These are electrically conductive and are arranged in electrical contact with electrically conductive surfaces.
  • two connecting sections may be provided on the filter structure.
  • the connecting sections can be arranged on an outer surface, in particular on a side surface of the filter structure.
  • the electrically conductive surfaces can be subdivided into two groups, resulting in an alternating structure. Each connecting portion connects the conductive surfaces of one of the groups, in particular on side surfaces of the conductive surfaces.
  • the connecting portions may be formed in green form as an electrically conductive material and in this form directly contact the material for forming a conductive surface.
  • the connecting portions may also be applied to the fired filter structure base by means of vapor deposition, sputtering, chemical or electrochemical deposition, application of a conductive adhesive, or by soldering or welding. In the latter case, the connecting portions are applied to a peripheral surface of the filter structure main body and brought into direct contact with the at least one electrically conductive surface.
  • the electrically conductive surface extends to the outer peripheral surface of the filter structure.
  • the connecting sections can be regarded as passing the filter structure.
  • the connection sections can be used for the derivation of interfering alternating signals.
  • the filter structure green compact is created by producing a suspension which contains at least one dielectric and in particular a paraelectric or ferroelectric material.
  • a suspension which contains at least one dielectric and in particular a paraelectric or ferroelectric material.
  • the dielectric, paraelectric or ferroelectric materials described herein may be used.
  • the suspension is produced by using a binder as described above.
  • the suspension is formed into at least one body, in particular by
  • the at least one body is printed with a paste containing electrically conductive material.
  • the method further contemplates burning the printed body to create the filter structure. The burning is carried out by step d).
  • a holding element may be produced by molding a holding element green compact around the feedthrough or around the feedthrough green. In the latter case, the holding element green compact and the bushing green are burned together and
  • the holding element green compact may also be pre-sintered prior to being placed around the feedthrough green.
  • the Halteelement- green compact can be made of electrically conductive or electrically insulating material.
  • the component of the filter structure is either with at least one of the green compacts
  • the latter possibility is used when the frequency-selective device is not suitable for high temperatures and exposing the device to the temperature of the sintering would destroy or damage the device.
  • the proposed electrical feedthrough is set up for use in a medically implantable device, wherein the medically implantable device can be configured in particular as an active implantable medical device (AIMD) and particularly preferably as a therapy device.
  • AIMD active implantable medical device
  • a medically implantable device basically comprises any device which is set up to perform at least one medical function and which can be introduced into a body tissue of a human or animal user.
  • the medical function may basically comprise any function selected from the group consisting of a therapeutic function, a diagnostic function and a surgical function.
  • the medical function may have at least one actor function in which at least one stimulus is exerted on the body tissue by means of at least one actuator, in particular an electrical stimulus.
  • active implantable medical device - also referred to as AIMD - basically includes all medically implantable devices that can direct electrical signals from a hermetically sealed housing into a part of the body tissue of the user and / or receive from the part of the body tissue of the user.
  • active implantable medical device - also referred to as AIMD - basically includes all medically implantable devices that can direct electrical signals from a hermetically sealed housing into a part of the body tissue of the user and / or receive from the part of the body tissue of the user.
  • the term includes the active implantable medical
  • Device in particular pacemakers, cochlear implants, implantable
  • implantable monitoring devices hearing aids, retinal implants, muscle stimulators, implantable drug pumps, artificial hearts, bone growth stimulators, prostate implants, stomach implants, or the like.
  • the medically implantable device in particular the active implantable
  • the medical device has at least one housing, in particular at least one hermetically sealed housing.
  • the housing may preferably enclose at least one electronics, for example a control and / or evaluation electronics of the medical implantable device.
  • a housing of a medically implantable device is understood to mean an element which at least partially encloses at least one functional element of the medically implantable device which is set up to carry out the at least one medical function or which promotes the medical function.
  • the housing has at least one interior, which receives the functional element in whole or in part.
  • the housing can be set up to provide mechanical protection of the functional element against loads occurring during operation and / or during handling, and / or protection of the functional element against environmental influences, such as influences by a body fluid.
  • the housing can limit and / or close the medically implantable device to the outside.
  • the interior space is a cavity closed by the housing or a plurality of cavities can be formed in the interior space.
  • the interior can be completely hollow, partially hol or completely or partially filled, for example by the at least one
  • an outside space is understood to mean an area outside the housing. This may in particular be an area which in the implanted state with the
  • the outer space may also be an area or comprise an area which is accessible only from outside the housing without necessarily being in contact with the body tissue and / or the body fluid, for example one for an electrical connection element, for example one electrical connector, externally accessible area of a connecting element of the medically implantable device.
  • the housing and / or in particular the electrical feedthrough can in particular be made hermetically sealed, so that, for example, the interior is hermetically sealed from the outside.
  • hermetically sealed may clarify that, during normal use (for example, 5-10 years), moisture and / or gases can not penetrate through the hermetically impermeable element, or only minimally Size, which may for example describe a permeation of gases and / or moisture through a device, eg through the electrical feedthrough and / or the housing, is the so-called leakage rate which can be determined, for example, by leak tests and / or mass spectrometers are specified in standard Mil-STD-883G Method 1014.
  • the maximum allowable helium leak rate is determined depending on the internal volume of the device under test, as described in MIL-STD-883G, Method 1014, paragraph 3.1 specified methods, and taking d in the application of the present invention occurring volumes and cavities of the devices to be tested, these maximum allowable helium leakage rates, for example, from 1 x 10 "8 atm * cm 3 / sec to 1 x 10 " 7 atm * cm 3 / sec.
  • the Term "hermetically sealed” mean in particular that the device under test (for example, the housing and / or the electrical bushing or the housing to the electrical bushing), a helium leak rate of less than 1 x 10 "7 atm * cm 3 / sec comprises , In an advantageous embodiment, the helium leak rate may be less than 1 x 10 -8 atm * cm 3 / sec, especially less than 1 x 10 -9 atm * cm 3 / sec
  • the said helium leak rates can also be converted to the equivalent standard air leak rate.
  • the equivalent standard air leak rate definition and conversion are given in the ISO 3530 standard.
  • Electrical feedthroughs and the contacting arrangement according to the invention are elements which are arranged to provide at least one electrical conduction path (ie an electrically conductive connection) extending between the interior of the housing to at least one outer point or area outside the housing, in particular in the outer space , extends.
  • the electrical feedthroughs are elements which, because of their resistivity and their structure, are arranged to provide the at least one electrical conduction path. For example, an electrical connection with lines, electrodes and sensors arranged outside the housing is made possible.
  • a housing which may have a head part, also called header or connection body, on one side, the connection sockets for the connection of supply lines, also
  • connection sockets have, for example, electrical contacts which serve to electrically connect the supply lines to control electronics in the interior of the housing of the medical device.
  • an electrical feedthrough is provided, which is hermetically sealed inserted into a corresponding housing opening, preferably the electrical feedthrough of the inventive contacting arrangement.
  • the electrical feedthrough can be used sealed by means of a holding element in the housing.
  • the medically implantable device proposed here according to the invention can be used, in particular, in a body of a human or animal user, in particular a patient, be used. As a result, the medically implantable device is usually exposed to a fluid of a body tissue of the body. Thus, it is usually from
  • the housing of the medically implantable device should have the greatest possible impermeability, in particular to body fluids.
  • the electrical feedthrough should have a high electrical insulation between the at least one line element and the housing and / or, if several
  • Conduit elements are provided to ensure between the line elements.
  • insulation resistances of at least several MOhm, in particular more than 20 MOhm are preferably achieved, as well as preferably low leakage currents, which may in particular be less than 10 pA.
  • the crosstalk - also referred to as Crosstalk - and the electromagnetic
  • Coupling between the individual line elements preferably below medically predetermined thresholds.
  • the electrical conduction disclosed according to the invention is particularly suitable. Furthermore, the electrical implementation can also in about
  • the electrical feedthrough according to the invention can in particular satisfy the abovementioned sealing requirements and / or the above-mentioned insulation requirements.
  • the electrical feedthrough has, as stated above, at least one electrically insulating feedthrough main body.
  • a feed-through basic body is to be understood as meaning an element which, in the electrical feed-through, is a mechanical element
  • Holding function fulfilled for example by the implementation body directly or directly holds or carries the at least one conduit element.
  • the at least one line element may be completely or partially embedded directly or indirectly in the feedthrough main body, in particular by a material connection between the
  • Implementation basic body can in particular at least one the interior zu undede Side and at least one of the outdoor space zu josde and / or from the
  • Filter structure body to hold or carry the passage. In place of
  • Conduit element of the implementation body enters the passage of the
  • Both basic bodies i. the filter structure main body and the implementation main body, as stated above, designed to be electrically insulating. This means that the two
  • Base body is made in each case completely or at least partially made of at least one electrically insulating material.
  • An electrically insulating material is to be understood as meaning a material which has a specific resistance of at least 10 7 ohm * m, in particular of at least 10 8 ohm * m, preferably of at least 10 9 ohm * m and particularly preferably of at least 10 11 ohm * m.
  • the electrically insulating material is to be understood as meaning a material which has a specific resistance of at least 10 7 ohm * m, in particular of at least 10 8 ohm * m, preferably of at least 10 9 ohm * m and particularly preferably of at least 10 11 ohm * m.
  • Implementation basic body be designed such that, as stated above, a current flow between the conduit member and the housing and / or between a plurality
  • Conduit elements is at least largely prevented, for example by the above-mentioned resistors between the conduit element and the housing can be realized.
  • the base body may comprise at least one ceramic material. This also applies to the filter structure main body, in which a current flow between the passage and the housing or between passages is at least largely prevented, for example by the above-mentioned resistances between the passage and the housing can be realized.
  • conduit element or electrical conduction element is generally understood to mean an element which is set up to produce an electrical connection between at least two locations and / or at least two elements.
  • Conduit element one or more electrical conductors, such as metallic conductors include.
  • electrical conductors such as metallic conductors include.
  • Conduit element completely or partially made of at least one cermet.
  • conduit element can be designed, for example, in the form of one or more connector pins and / or curved conductors.
  • the line element can continue, for example, on a side facing the interior of the
  • connection contacts for example, one or more connectors, for example, one or more terminals, which from the
  • Protruding implementation body or otherwise electrically contacted from the interior and / or the exterior space are made.
  • Lead-through body and / or the electrical feedthrough having one or more terminals, for example, one or more terminals for surface connections, which protrude from the filter structure body or otherwise electrically contacted from the interior of.
  • the feedthrough and the filter structure have surface contacts which are each connected by means of a surface connection.
  • Surface connection between implementation and filter structure is preferably a cohesive connection, such as a solder connection, but can also be designed as a positive and / or non-positive connection, such as through a plug connection.
  • the filter structure and the implementation can be plugged together, wherein the filter structure of a side facing the implementation side has plug-in elements and the implementation of a sent to the filter structure end face complementary thereto plug-in elements.
  • the at least one line element of the implementation together with the passage of the filter structure, the electrically conductive connection between the interior and the
  • the conduit element can extend from at least one section of the conduit element arranged on the end face of the leadthrough body body to at least one side facing the exterior space or accessible from the exterior space.
  • the line element may also comprise a plurality of sub-line elements which are connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the conduit element may extend into the interior space, into the filter structure main body and / or into the exterior space.
  • the conduit element may have at least one region arranged in the interior space and / or at least one region arranged in the exterior region, wherein the regions may, for example, be electrically connected to one another.
  • the passage can be complete or in
  • the at least one line element of the bushing may have at least one electrical connection element on a side of the feedthrough main body and / or the electrical feedthrough facing the filter element and / or on an outer space-accessible side of the feedthrough main body and / or the electrical feedthrough and / or be connected to such an electrical connection element.
  • one or more connectors such as
  • Contact springs be provided.
  • one or more contact surfaces or other types of electrical connection elements are provided on the sides of the filter structure and the passage facing each other.
  • Passage of the filter structure should be permanently connectable to the conduit element of the implementation.
  • the connecting elements facing the exterior should be biocompatible and should be permanently connectable to the at least one conduit element.
  • the electrically insulating feedthrough main body can in particular support the at least one line element. Furthermore, the electrically insulating filter structure main body can in particular support the at least one passage.
  • Implementation body and the material of the filter structure body should, as stated above, preferably be biocompatible and should have a sufficiently high
  • the inventive implementation base body if it comprises one or more materials selected from the group consisting of: aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), aluminum oxide-reinforced zirconium oxide (ZTA), zirconium oxide-reinforced aluminum oxide (ZTA - Zirconia Toughened Aluminum - Yttrium-reinforced zirconia (Y-TZP), aluminum nitride (AIN), magnesium oxide (MgO), piezoceramics, barium (Zr, Ti) oxide, barium (Ce, Ti) oxide, and sodium-potassium niobate.
  • aluminum oxide Al 2 O 3
  • zirconium dioxide ZrO 2
  • ZTA aluminum oxide-reinforced zirconium oxide
  • ZTA -reinforced aluminum oxide ZTA - Zirconia Toughened Aluminum - Yttrium-reinforced zirconia (Y-TZP)
  • AIN aluminum nitride
  • the materials are also referred to as materials and can be provided in particular as material compositions.
  • the material of the The feedthrough main body can be a para- or ferroelectric material as described herein, in particular the material of the filter structure main body.
  • the filter structure main body may comprise one or more of the aforementioned materials, it is provided that a portion of the filter structure main body is to form a dielectric layer of a capacitance integrated in the filter structure, then preferably a material having a permittivity of more than 10 or 20 is used, preferably one para- or
  • An edge body which is also referred to as a holding element, surrounds the
  • Implementation body serves as a connection element to the housing of the implantable device.
  • the materials of the holding element must be biocompatible, easy to process, corrosion resistant and permanently cohesive with the
  • Implementation basic body and the housing be connectable.
  • the holding element comprises at least one of the following metal and / or an alloy based on at least one of the following metals: platinum, iridium, niobium, molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, cobalt-chromium Alloys or zirconium.
  • the holding element may alternatively comprise a cermet, which is also advantageous in terms of tightness and manufacturing process.
  • the at least one line element has at least one cermet.
  • the at least one passage has at least one cermet.
  • the feedthrough or filter structure main body can be wholly or partly made of one or more sinterable materials, in particular of one or more ceramic-based sinterable materials.
  • Feedthrough as well as the one or more passages of the filter structure may be wholly or partly constructed of one or more cermet-based sinterable materials.
  • the at least one line element of the feedthrough or the at least one feedthrough of the filter structure can also, as stated above, have one or more further conductors, for example one or more metallic conductors.
  • a composite of one or more ceramic materials in at least one metallic matrix or a composite of one or more metallic materials in at least one ceramic matrix is referred to as "cermet.”
  • a mixture of at least one ceramic may be used to produce a cermet Powder and at least one metallic powder are used, which can be mixed, for example, with at least one binder and optionally at least one solvent.
  • the ceramic powder (s) of the cermet preferably have an average particle size of less than 10 ⁇ m, preferably less than 5 ⁇ m, more preferably less than 3 ⁇ m.
  • the metallic powder (s) of the cermet preferably have an average particle size of less than 15 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, more preferably less than 5 ⁇ m.
  • at least one ceramic powder can be used which, for example, contains at least one binder and
  • the or ceramic powder preferably has an average grain size of less than 10 ⁇ (1 ⁇ correspond to 1 x 10 "6 m), preferably less than 5 ⁇ , more preferably less than 3 ⁇ on.
  • the mean particle size here is in particular the The d50 value describes the value at which 50 percent of the grains of the ceramic powder and / or the metallic powder are finer and the others 50 percent coarser than the d50 value.
  • sintering or a sintering process is generally understood to mean a process for the production of materials or workpieces, in which pulverulent, in particular fine-grained, ceramic and / or metallic substances are heated and thereby joined. This process can be carried out without external pressure on the substance to be heated or, in particular under increased pressure on the substance to be heated, for example under a pressure of at least 2 bar,
  • pressures for example pressures of at least 10 bar, in particular at least 100 bar or even at least 1000 bar.
  • the process can in particular completely or partially at temperatures below the melting temperature of the
  • Powdered materials for example, at temperatures of 700 ° C to 1400 ° C.
  • the process can in particular be carried out completely or partially in a tool and / or a mold, so that a shaping can be connected to the sintering process.
  • a starting material for the sintering process may comprise further materials, for example one or more binders and / or one or more solvents.
  • the sintering process can be carried out in one step or in several steps, wherein the sintering process, for example, may be preceded by further steps, for example one or more shaping steps and / or one or more debindering steps.
  • the sintering or the sintering process thus corresponds to a burning process.
  • the implementation and / or the filter structure may in particular a
  • Conduit element or the passage one or more common green compacts and / or brownlings are created. Again, alternatively, first separate green compacts can be created, these green compacts are then connected and then a common Braunling be created from the connected green compact.
  • a green compact is generally understood to mean a preformed body of a workpiece which comprises the starting material, for example the at least one ceramic and / or metallic powder, and also, if appropriate, one or more binder materials and / or one or more solvents.
  • a Braunling is meant a pre-shaped body which arises from the green body by at least one debinding step
  • At least one thermal and / or chemical debinding step wherein in the debinding step, the at least one binder material and / or the at least one solvent is at least partially removed from the pre-shaped body.
  • the sintering process especially for a cermet, but also for example for the
  • Implementation and / or filter structure main body can run comparable to a sintering process usually used for homogeneous powder.
  • a sintering process usually used for homogeneous powder.
  • the material can be compacted in the sintering process, so that the cermet is almost dense, or has a maximum closed porosity.
  • Cermets are usually characterized by a particularly high hardness and wear resistance.
  • a cermet-containing line element or a corresponding passage usually has a higher thermal shock and
  • the at least one ceramic component of the cermet may in particular be at least one of the following
  • the at least one metallic component of the cermet may comprise in particular at least one of the following metals and / or an alloy based on at least one of the following metals: platinum, iridium, niobium, molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, cobalt or zirconium ,
  • An electrically conductive compound usually sets in the cermet when the metal content exceeds the so-called
  • Percolation threshold is at which the metal particles in the sintered cermet are at least selectively connected to each other, so that an electric line is made possible.
  • the metal content according to experience, depending on the choice of material, 25% by volume and more, preferably 32% by volume, in particular more than 38% by volume.
  • the terms "having a cermet” and “cermet-containing” are used interchangeably. Thus, both terms refer to a property of an element in which the element is cermet-containing. Also encompassed by this term is the
  • Cermet exists, so it is completely made up of a cermet.
  • the electrically conductive surface may be provided by applying or printing a metallic paste.
  • the electrically conductive surface may be provided as a cermet. in the
  • a green compact of the electrically conductive surface is provided as a cermet-containing green compact.
  • both the at least one conduit member, the passageway, and the respective base bodies may comprise one or more components which may be incorporated in one
  • Sintering process are produced or produced, or the at least one line element, the passage and the body can both be produced or produced in a sintering process.
  • the lead-through body and the line element and on the other hand the filter structure main body and the passage in one.
  • Co-sintering method ie a method of simultaneous sintering of these
  • Conduit element and the implementation body and on the other the passage and the Filter structure main body each having one or more ceramic components, which are produced in the context of at least one sintering process and preferably compressed.
  • a green body i.e., a green body of the
  • Lead-through body or a green body of the filter structure main body are made of a non-conductive material or an insulating material composition. This can be done for example by pressing the material composition in a mold. This is advantageously in the insulating
  • Material composition to a powder mass which has at least a minimum cohesion of the powder particles.
  • the production of a corresponding green compact takes place, for example, by compressing powder masses, or by shaping by plastic shaping or by casting and subsequent drying.
  • Such process steps may also be used to form at least one ceramic-containing conduit member green or pass-through green or green sheet of a conductive surface of the filter structure.
  • the powder which is pressed into said green compact is cermet-containing or consists of a cermet or has at least one starting material for a cermet.
  • the two green compacts - the main body green compact and cermet-containing green compact - can be brought together.
  • the preparation of the cermet-containing green compact and the surrounding this body green body can also be done simultaneously, for example: by
  • Multi-component injection molding, co-extrusion, etc. so that a subsequent connection is no longer necessary.
  • these are preferably subjected to a heat treatment which is below the melting temperature of the powder particles of the green compact.
  • a heat treatment which is below the melting temperature of the powder particles of the green compact.
  • it usually comes to a compression of the material and concomitantly to a significant reduction in the porosity and the volume of the green compacts.
  • a special feature of the method is consequently that preferably the main body and the line element therein or the passage therein or the conductive surface located therein can be sintered together. Accordingly, it preferably requires no connection of the elements afterwards.
  • the conduit element with the bushing main body and the passage or the conductive surface with the filter structure body is preferably non-positively and / or positively and / or materially connected. This will preferably a hermetic integration of the conduit element in the '
  • the sintering comprises only a partial sintering of a main body green body, wherein this partial sintering cause and / or may comprise, for example, the debinding step described above.
  • this only partial sintering of the green compact is preferably heat treated. This usually already a shrinkage of
  • volume of the green body instead.
  • the volume of the green body usually does not reach its final stage. Rather, it usually requires another heat treatment - a final sintering - in which the green or the green compacts are shrunk to their final size.
  • a final sintering - in which the green or the green compacts are shrunk to their final size.
  • the green compact is preferably only partially sintered in order to achieve a certain strength, so that the green compact is easier to handle.
  • Conductor element, the passage, the conductive surface and / or at least one green compact of the body concerned may in particular be a dry powder or comprise a dry powder, wherein the dry powder is pressed dry to a green compact and has sufficient adhesion to his maintain pressed green shape.
  • one or more further components may be included in the starting material, for example, as stated above, one or more binders and / or one or more solvents.
  • binders and / or solvents for example organic and / or inorganic binders and / or solvents, are generally known to the person skilled in the art and are available, for example, commercially.
  • the starting material may be one or more
  • a slurry is in the context of the invention a suspension of particles of a powder of one or more materials in a liquid binder, and optionally in a water-based or organic binder.
  • a slip has a high viscosity and can be formed in a simple manner without high pressure to a green compact, such as by casting or injection molding or by plastic molding.
  • the sintering process which is generally carried out below the melting temperature of the ceramic, cermet or metal materials used, but in individual cases also just above the melting temperature of the low-melting component of a multi-component mixture, usually the metal component, leads to green bodies Slip so that the binder slowly diffuses out of the slurry. Too rapid heating leads to a rapid volume increase of the binder by transition into the gaseous phase and to a destruction of the green body or to the formation of unwanted defects in the workpiece.
  • a binder - also referred to as a binder - can be used for example thermoplastic or thermosetting polymers, waxes, thermogel mustde substances or surface-active substances. These can be used alone or as binder mixtures of several such components. If individual elements or all elements of the feedthrough (feedthrough green body, green conductor lead, feed ingot) or filter structure (filter green body, green lead, green conductive surface, filter structure green) are to be created as part of an extrusion process the composition of the binder may be such that the strand of the elements extruded through the nozzle is dimensionally stable so far that the shape dictated by the nozzle can be readily maintained. Suitable binders, also referred to as binders, are known to the person skilled in the art.
  • the "cermets” and / or “cermet-containing” substances may be or include carbide-related cutting materials, in particular, but without the hard material
  • Tungsten carbide can get along and, for example, powder metallurgy can be produced.
  • a sintering process for cermets and / or the cermet-conducting line element can take place in particular as with homogeneous powders, except that usually the same
  • the cermet-containing line element usually has a higher thermal shock and
  • the ceramic components may, as stated above, for example, alumina (Al 2 0 3 ) and / or zirconia (Zr0 2 ), while as metallic components in particular niobium, molybdenum, titanium, cobalt, zirconium, chromium come into question.
  • the electrical feed-through can have a holding element. This holding element is arranged like a crown or circumferentially around the bushing body. As a coronary or circumferential particular sleeve shape is referred to with a radially outwardly extending bead.
  • the retaining element encloses the bushing body, preferably in full circumference.
  • the holding element is used for non-positive and / or positive connection with the housing. In this case, a fluid-tight connection between the holding element and the housing arise.
  • the electrical feedthrough on a holding element which has a cermet.
  • the cermet-containing retaining element can be easily, permanently and hermetically sealed to the housing of the medically implantable device.
  • the holding element not only has a cermet, but consists of a cermet.
  • the conduit element or the passage or the electrical surface on the one hand and the retaining element on the other hand are of the same material.
  • the same materials are used for the line element or for the passage or for electrically conductive surface and the holding element.
  • it is a durable, conductive and biocompatible cermet. Since both the retaining element on the one hand and the line element, the passage or the electrically conductive surface on the other hand still be connected to metallic components, both must have the appropriate conditions for welding or soldering. If a cermet is found, which has the above requirements, one can use that both for the holding element as well as for the line element, the leadthrough and the conductive surface, so as to obtain a particularly inexpensive electrical feedthrough.
  • the feedthrough main body or the filter structure main body can also be considered in electrical terms as an insulating element that is electrically insulating.
  • Base bodies are formed from an electrically insulating material, preferably from an electrically insulating material composition.
  • the base bodies are configured to electrically isolate the conductive components carried by the respective base body from the housing or other objects of the medically implantable device. Electrical signals passing through the feedthrough and through the conduit member should not be attenuated or shorted by contact with the housing of the implantable device.
  • the lead-through body must have a biocompatible composition for medical implantation.
  • Filter structure main body consists of a glass-ceramic or glassy material.
  • Alumina Al 2 0 3
  • magnesium oxide MgO
  • zirconium oxide Zr0 2
  • aluminum titanate Al 2 Ti0 5
  • piezoceramics is.
  • alumina has a high electrical resistance and low dielectric losses.
  • these properties are complemented by the high thermal resistance and good biocompatibility.
  • a further advantageous embodiment of the contacting arrangement according to the invention is characterized in that the electrical feedthrough is surrounded by a holding element which has at least one flange, wherein in particular the flange is metallically conductive.
  • the flange serves to seal the electrical leadthrough from a housing of the implantable device.
  • the holding element By the holding element, the electrical feedthrough is held in the implantable device.
  • the retaining element has at least one flange on an outer side. These flanges form a bearing, in which the lid of the medically implantable device can engage, preferably can engage sealingly. Consequently, the holding element with the connected flanges may have a U- or H-shaped cross-section.
  • the flanges can be configured such that the lids of the implantable device are connected in a clip-like non-positive and / or positive fit with the holding element.
  • a further advantageous embodiment of the electrical feedthrough according to the invention is characterized in that the at least one flange has a cermet.
  • flange and retaining element are the same material.
  • Part of the invention is also a medically implantable device, in particular a pacemaker or defibrillator with a contacting arrangement according to at least one of the preceding claims.
  • a medically implantable device in particular a pacemaker or defibrillator with a contacting arrangement according to at least one of the preceding claims.
  • Features and details that have been described in connection with the electrical implementation and / or the method also apply in connection with the medical implantable device.
  • Features and properties that are described in connection with the contacting arrangement also apply to the method according to the invention and vice versa.
  • the method according to the invention provides that both the main body and the conduit element as well as the passage and the conductive surface have ceramic components which are processed in the context of a sintering process.
  • Filter structure main body green body or a bushing green body is made of an insulating material composition. This can be done by compressing the material composition in a mold. This is advantageously in the insulating material composition to a powder mass, which has at least a minimum cohesion of the powder particles. Usually, this is realized in that a grain size of the powder particles does not exceed 0.5 mm. Preferably, however, the mean grain size is not greater than 10 ⁇ .
  • the production of a green compact takes place either by pressing powder masses, or by shaping and subsequent drying. Such process steps are also used to form the cermet-containing conduit green compact or other cermet-containing green compacts. It is envisaged that the powder which is pressed to the lead element green body the passage green or the green sheet of the conductive surface, is cermethaltig or consists of a cermet.
  • Penetration greenbody and the relevant body green compact - are preferably merged thereafter. This is followed by burning of the two green compacts - also referred to as sintering. In the context of sintering or firing while the green compacts are subjected to a heat treatment, which below the melting temperature of the
  • Powder particles of the green body lies. There is a significant reduction in the porosity and the volume of the green compacts.
  • the particular feature of the method according to the invention therefore consists in the fact that the base body and the line element are fired together and the line element is produced with at least one conductive surface. It needs in the
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the main body green compacts are initially only partially sintered. In the context of this only partial sintering of the green body of the relevant body is heat treated. It already takes place a shrinkage of the volume of the respective green compact.
  • the volume of the green body does not reach its final stage. Rather, it requires a further heat treatment in which the body of green body concerned is shrunk to its final size with the line element green body or the fürgangsungsGrünling.
  • the green compact is only partially heat treated in order to achieve a certain surface hardness, so that the green compact of the relevant base body is easier to handle. This is particularly suitable for electrically non-conductive materials or material compositions, which are to be pressed only in certain difficulties in a green shape.
  • a component of the implementation according to the invention is referred to as a green compact, if not all sintering steps are carried out. Therefore, also becomes one
  • green compact Pre-sintered or sintered or heat-treated green compact referred to as green compact, unless all Brenn-, heat treatment or sintering steps are connected.
  • a further embodiment variant is characterized in that also the line element green body or the transit green part is partially sintered in advance.
  • the duct element green compact can also be sintered in order to achieve a certain surface stability. It should be noted that in this embodiment, the final, complete sintering is done only in step the relevant firing step. Consequently, the line element green compact also reaches its final size only in step b) and the transmission green compact reaches its final size only in step d).
  • a further advantageous embodiment of the method is characterized in that at least one cermet-containing holding element green compact is produced for a holding element.
  • the duct element green compact is introduced into the bushing green body.
  • the feedthrough main body green compact is introduced into the holding element green compact.
  • the feedthrough main body green compact becomes with the at least one ladder element green compact and fired the holding element green compact. This results in a bushing body with a line element and a holding element.
  • the holding element green compact is also sintered in one step. All three green compacts are created, then put together and then fired as a unit or sintered.
  • the production of the at least one cermet-containing holding element green compact may comprise a partial sintering. It is also provided again that the holding element green compact is partly sintered in order to achieve an increased surface stability.
  • cermet mass of platinum (Pt) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) with 10% zirconia (Zr0 2 ) is prepared.
  • the following starting materials are used:
  • a ceramic composition is produced from a powder having an Al 2 O 3 content of 90% and a ZrO 2 content of 10%. The mean grain size was about 1 pm.
  • the ceramic powder was also mixed with water and a binder and homogenized.
  • the alumina ceramic mass prepared in step two containing 10% zirconia, was placed in a mold of a body, ie a feedthrough body. Into an opening in the green body of the feedthrough body was placed a green cermet body made of the cermet mass produced in the first step, containing a mixture of platinum powder and alumina containing 10%.
  • a filter structure can be produced in the same way.
  • the cermet and the ceramic component was debindered at 500 ° C and finished sintered at 1650 ° C.
  • a filter structure can be produced in the same way.
  • Filter structure main body initially produced as a green body.
  • at least one para or ferroelectric material can be used as described above.
  • barium titanate is used as material for the
  • the barium titanate is provided as a powder which is mixed with a binder. The result is a suspension that is pulled to a ceramic layer. The ceramic layer thus obtained is printed with a silver paste as
  • Metal paste to provide the conductive surfaces in the green body is followed by a pressing process, by means of which the layered and printed ceramic layers are compressed. After pressing, the pressed ceramic layers are cut. The resulting from the division
  • Ceramic foil pieces are freed from the binder.
  • the ceramic foil pieces form filter structures gudgeon condition. After removal of the binder, the ceramic foil pieces are sintered. Thereafter, extensive areas of the burnt
  • Ceramic foil pieces metallized to produce the connecting portions which electrically connect groups of the conductive surfaces.
  • the connecting portions each further form an outer side, which with for deriving interference signals with the housing or a
  • the filter structure and the bushing are connected together by providing the surface connection.
  • the surface connection is produced by means of a soldering process.
  • low temperature solders in particular an alloy with gold and tin, can be used as the solder.
  • a solder joint allows the compensation of different thermal expansions of the implementation and the filter structure.
  • Melting point of the low-temperature solder used is less than 300 ° C or below 350 ° C.
  • the contacting arrangement obtained in this way can be inserted into a housing of a medical device.
  • the conductive surfaces are produced, for example, by a screen printing method in which metallic paste is applied.
  • the metallic paste forming the conductive surfaces comprises a metal or alloy whose melting point is below the maximum sintering temperature or maximum firing temperature.
  • the metallic paste is melted during the firing step d) and forms at least one continuous conductive surface.
  • Figure 1 is an overview of a medically implantable device with a contacting arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows an overview of a contacting arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a representation of a filter structure of the invention
  • FIG. 4 shows a representation of the contacting arrangement according to the invention
  • Figure 5 shows an embodiment of the contacting arrangement according to the invention with a
  • FIG. 1 shows an overview of a medically implantable device with a contacting arrangement according to the invention.
  • Device comprises a housing 8, in the interior of which a plurality of cavities are provided.
  • a cavity 15 provides space for a battery (not shown).
  • control electronics 10a In another cavity, which adjoins the cavity 50, there is control electronics 10a.
  • the device comprises a header or connector body 11 for connecting external electrodes.
  • the space outside the enclosure is referred to as exterior space, and the space used by the exterior
  • the device comprises a contacting arrangement according to the invention which has an electrical feedthrough 30 and a filter structure 50 adjoining thereto.
  • the contacting arrangement connects the header 11, which is located on the outside, and the interior.
  • the filter structure 50 faces the interior, and the electrical feedthrough 30 faces the exterior.
  • the filter structure 50 and the electrical feedthrough 30 are over a
  • FIG. 2 shows an overview of an inventive device
  • the electrical feedthrough 130 has a plurality of line elements 110, which are separated from each other by the insulating feedthrough main body 120.
  • the electrically conductive line elements 110 are materially and sealed connected to the insulating bushing body 120, which surrounds the line elements 110 circumferentially.
  • the upper side of the bushing 130 shown in FIG. 2, ie the side facing away from the filter structure 150, is intended to be adjacent to the outer space or to the header.
  • the filter structure 150 facing side of the passage 130 faces the interior. Furthermore, the filter structure 150 adjoins the feedthrough 130 on this side.
  • Filter structure 150 includes schematically illustrated passageways 160 that contact the
  • the filter structure comprises schematically illustrated frequency-selective components in the form of capacitances 170. These capacitances 170 are connected as discharge capacitances and in each case between the capacitors
  • Feedthroughs 160 and a reference potential, such as ground (not shown), are connected in series. As a result, high-frequency portions of signals which are transmitted via the line elements 110 and the passages 160 from the outside space into the interior are discharged to ground.
  • the passage 130 is provided in a circumferential support member 140. With the support member 140, the contacting arrangement and in particular its electrical feedthrough 130 can be inserted into an opening of a housing.
  • FIG. 3 shows an illustration of a filter structure 250 of the invention
  • the filter structure 250 is shown only with a single passage 260.
  • the filter structure 250 comprises electrically conductive surfaces 270, 270 ', which are arranged in a multilayered and alternately offset manner. The result is the electrode structure of a multilayer capacitance with two intermeshing combs.
  • the electrically conductive surfaces 270, 270 ' form electrode surfaces between which
  • the electrode surfaces 270, 270 ' are embedded in a filter structure main body, which is electrically nonconductive and has dielectric properties.
  • the dissipation side 280 provides electrical connections between all electrode surfaces 270 'of the second group.
  • the dissipation side 280 thus forms a connection section in order to be able to contact all electrode surfaces 270 'of the second group at once.
  • Ab effetsseite 280 is circumferentially provided on an outer side of the filter structure and can be formed in particular of a metallization layer.
  • the passage 260 protrudes slightly from the sides facing the passage and facing away. In a preferred example, not shown, the passage 260 terminates flush with these pages.
  • the filter structure 250 is connected to an end face of the passage (not shown) via a surface connection.
  • the filter structure has a contact point, as shown in Figure 4.
  • a filter structure may include a plurality of feedthroughs 260 each connected to first groups of electrode surfaces.
  • the passages are parallel and preferably equidistant from each other.
  • the electrode surfaces 270 of each first group are individually connected to only one of the leads 260.
  • the electrode surfaces 270 ' may be connected in common to a common connection section which serves as a derivative for RF interference signals.
  • FIG. 4 shows a contacting arrangement according to the invention with a bushing 330 and filter structure 350.
  • the bushing 330 is only provided with one
  • Line element 310 and filter structure 350 shown only with a passage 360.
  • implementation and filter structure comprise a plurality of line elements or
  • the contacting arrangement of FIG. 4 shows a bushing 330 with an electrically conductive line element 310 circumferentially surrounded by an electrically non-conductive bushing main body 320.
  • the bushing main body 320 is formed by a
  • a surface connection 390 in the form of a solder connection connects the line element 310 to the passage 360 of the filter structure 350.
  • the passage 360 is surrounded by a non-conductive filter structure main body.
  • electrode surfaces are embedded, as they are explained in more detail in Figure 3.
  • the electrode surfaces are alternately connected to the passageway 360 and to a connection section as viewed along the passageway.
  • the capacity structure corresponds to the structure shown in FIG.
  • a contact point 364 in the form of a bonding pad is provided at the end of the feedthrough 360, which is opposite to the surface connection 390.
  • the contact point 364 points into the interior, in particular in its center, and can be contacted freely from the interior, preferably by means of a surface contact.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the contacting arrangement according to the invention with a feedthrough 430 and a filter structure 450 with a plurality of possible components.
  • the filter structure 450 is provided with different components for exemplary purposes. Also in Figure 5, only one line element 410 and a passage 460 is shown for clarity.
  • the feedthrough 430 comprises a line element 410, which is provided in an electrically non-conductive feedthrough main body 420.
  • the one line element 410 provides an external contact point or an external connection point 312.
  • the feedthrough body 420 is encompassed by an optional retainer element, shown in phantom.
  • the conduit element 410 provides a first surface contact 414.
  • the first surface contact 414 is connected via a surface connection 490 (realized as a solder connection by means of a solder ball) to a second surface contact 462, preferably by material bonding.
  • the surface connection can also be provided as a material fit, for example by means of a conductive adhesive.
  • the surface connection can also be made positive or non-positive, for example by means of a plug contact or a (resilient) Auflagerncings.
  • the second surface contact 462 is provided on a side of the filter structure 450 facing the passage 430. This side is an end face of the filter structure 450.
  • the second surface contact 462 is provided at one end of the passage 460 facing the passage 430.
  • the filter structure 450 includes as one integrated in the filter structure main body
  • Frequency-selective device has a capacity. This is formed by a first group of electrode surfaces 470 and a second group of electrode surfaces 470 '.
  • the first group of electrode surfaces 470 is directly electrically connected to the passage 460 of the filter structure 450.
  • the second group of electrode surfaces 470 ' is with a
  • Connecting portion 471 of the filter structure 450 directly electrically connected.
  • Connecting portion 471 is located on a peripheral outside of the filter structure 450.
  • the connecting portion 471 is a metallization layer, and is preferably configured to be connected to the housing or the support member.
  • Electrode surfaces 470 and 470 ' are parallel to each other and perpendicular to the
  • the filter structure main body can be made entirely of the material of the dielectric Layers 472 may be formed; Portions of the filter base form the dielectric layers. Alternatively, only the sections of the filter base of para- or ferroelectric material can be formed, which also form dielectric layers 472 between electrode surfaces. The remaining part of the filter body may be formed of another, non-conductive material. Also, the feedthrough main body 420 may be formed of another, non-conductive material.
  • the electrode surfaces 470, 470 'and the dielectric layers 472 form a first one
  • Connection section 470 is connected.
  • the first capacitance is connected to a first portion of the feedthrough 460 that is directly connected to the surface interconnect 490.
  • a second capacitance is formed by an electrode surface 473 that extends circumferentially around the passageway 460. Between the electrode surface 473 and the passage 460, in particular its first portion, is a cylindrical layer of the
  • the electrode surface 473 is connected via a radial connection (provided from the same material as the passage 460) to a further connecting portion 471 '. This is designed like the connecting portion 471.
  • the connecting portion 471 ' may also be integral with the
  • Connection portion of the first capacitor to be formed.
  • a second portion of the passage 460 connects to the first portion and forms a schematically illustrated inductance 474 connected in series in the feedthrough 460. Since an inductor 474 transmits low frequency components, the feedthrough may include such an inductor 474 without its function as electrical
  • the inductor 474 is characterized by the material of
  • Passage 460 is formed and forms part of the passage 460.
  • the inductance 474 includes a meandering or helical portion of the passage 460, which is embedded in the filter structure main body. This section may be surrounded by a ferro- or paramagnetic material having a high permeability, such as ⁇ > 100 or 200. The ferro- or paramagnetic material may be sintered like the filter structure main body and be designed in one piece with the remaining filter structure main body.
  • the inductance forms a frequency-selective component which is integrated in the filter structure main body.
  • the inductance is formed by a meandering wire inserted in series into adjoining sections of the feedthrough. Such an inductance may have its own housing and in particular a magnetic core. Such an inductance is an example of a frequency-selective component, which is physically independent and is connected via its own connections with the passage.
  • a third section of the passage 460 adjoins the second section and forms an electrically conductive contact surface 463.
  • terminals 476 of a capacitor 475 which is designed as an SMD component.
  • the capacitor 475 has its own terminals 476 and 477 in the form of pads. About this he is connected to the rest of the filter structure.
  • the terminal 477 of the capacitor 475 is connected via a further contact surface 491 of a connecting element 465 with a third
  • the connecting member 465 is provided with the same material as the passage 460 and embedded in the filter structure main body 12.
  • the connecting portion 471 “may be connected to the connecting portions 47 'and 471 or may be integrally provided therewith.
  • the capacitor 475 is a physically independent frequency-selective component in the form of a capacitor, which is connected to the remaining filter structure via its own terminals Outside of the
  • Filter structure body partially or completely embedded.
  • a protective layer 495 covers the capacitor 475 and closes off the recess.
  • reference numerals with the same last two digits refer to comparable components which correspond in their properties and functions.
  • FIG. 5 shows that capacitances and inductances can each be provided as independent components or as components integrated in the filter structure main body.
  • the first and second capacitors 470, 470 ', 472 and 473 together form a first parallel capacitance.
  • the inductance 474 forms a series inductance.
  • Capacitor 475 forms a second one
  • FIG. 5 shows that the filter structure and the feedthrough are independent bodies that are connected to one another via a surface connection (per line element or per feedthrough).
  • the connection is very easy to visualize, especially if the distance between the first surface contact and the associated second surface contact is the same for each surface contact.
  • the connection can be made with conventional SMD assembly machines. This allows high efficiency and precision while relying on already introduced technology. Instead of a solder joint and plug or Aufpress awardede can be provided as a surface connection or electrically conductive adhesive bonds (such as anisotropic
  • the filter structure preferably forms a low-pass or band-stop filter that provides high attenuation for RF frequencies used in medical magnetic resonance imaging methods for whole-body imaging for excitation.
  • These RF frequencies are preferably between 1 and 1000 MHz, respectively, for example in the ultra-short wave range from 30 to 300 MHz: preferably about B * 42 MHz Tesla, where B is the magnetic flux density of the static magnetic field, which is used for magnetic resonance imaging.
  • B a value between 0.2 and 5 Tesla is assumed, preferably 1-2 Tesla.
  • a value of 5-12 Tesla can be assumed for modern and future MRI systems.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsanordnung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung. Die Kontaktierungsanordnung umfasst eine elektrische Durchführung (430), die mindestens einen elektrisch isolierenden Durchführungsgrundkörper (420) und mindestens ein elektrisches Leitungselement (410) aufweist. Das Leitungselement (410) ist eingerichtet, um durch den Durchführungsgrundkörper (420) hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen. Das Leitungselement (410) ist hermetisch gegen den Durchführungsgrundkörper (420) abgedichtet. Das mindestens eine Leitungselement (410) weist mindestens ein Cermet auf. Erfindungsgemäß umfasst die Kontaktierungsanordnung ferner eine elektrische Filterstruktur (450), die an einer Stirnseite der Durchführung (430) angeordnet ist. Die Filterstruktur (450) ist ferner über mindestens eine elektrische Oberflächenverbindung (490) mit dem Leitungselement (410) verbunden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsanordnung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung sowie eine medizinisch implantierbare Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung.

Description

Kontaktierungsanordnung mit Durchführung und Filterstruktur
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktierungsanordnung mit Durchführung und
Filterstruktur zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen
Kontaktierungsanordnung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung.
In der Druckschrift DE 10 2009 035 972 wird eine elektrische Anordnung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von elektrischen Durchführungen für verschiedene Anwendungen bekannt. Als Beispiele sind US 6999818B2, EP1754511 A2, EP1685874A1 , WO03/073450A1 , US7136273, US7765005 und WO2008/103166A1 zu nennen.
In der DE 697 297. 19 T2 wird eine elektrische Durchführung für eine aktive, implantierbare, medizinischen Vorrichtung - auch als implantierbare Vorrichtung oder Therapiegerät bezeichnet - beschrieben. Derartige elektrische Durchführungen dienen dazu, eine elektrische Verbindung zwischen einem hermetisch abgeschlossenen Inneren und einem Äußeren des
Therapiegerätes herzustellen. Bekannte implantierbare Therapiegeräte sind Herzschrittmacher oder Defibrillatoren, die üblicherweise ein hermetisch dichtes Metallgehäuse aufweisen, welches auf einer Seite mit einem Anschlusskörper, auch Header oder Kopfteil genannt, versehen ist. Dieser Anschlusskörper weist einen Hohlraum mit mindestens einer
Anschlussbuchse auf, die für die Konnektierung von Elektrodenleitungen dient. Die
Anschlussbuchse weist dabei elektrische Kontakte auf, um die Elektrodenleitungen elektrisch mit der Steuerelektronik im Inneren des Gehäuses des implantierbaren Therapiegeräts zu verbinden. Eine wesentliche Voraussetzung für solche eine elektrische Durchführung ist die hermetische Dichtigkeit gegenüber einer Umgebung. Folglich muss in einen elektrisch
BESTÄTIGUNGSKOPIE isolierenden Grundkörper eingebrachten Leitungsdrähte - auch Durchleitungselemente bezeichnet - über welche die elektrischen Signale laufen, spaltfrei in den Grundkörper eingebracht werden. Als Nachteil hat es sich dabei herausgestellt, dass die Leitungsdrähte im Allgemeinen aus einem Metall aufgebaut sind und in einen keramischen Grundkörper eingebracht werden. Um eine beständige Verbindung zwischen beiden Elementen
sicherzustellen, wird die Innenfläche einer Durchgangsöffnung - auch als Öffnungen bezeichnet - im Grundkörper metallisiert, um die Leitungsdrähte einzulöten. Diese Metallisierung und Lötung in der Durchgangsöffnung hat sich als schwierig aufzubringen herausgestellt. Nur mittels kostenintensiver Verfahren lässt sich eine gleichmäßige Metallisierung der Innenfläche der Bohrung und damit eine hermetisch dichte Verbindung der Leitungsdrähte mit dem Grundkörper durch Löten sicherstellen. Der Lötprozess selbst erfordert weitere Komponenten wie
beispielsweise Lot-Ringe. Zudem ist der Verbindungsprozess der Leitungsdrähte mit den vorab metallisierten Isolatoren unter Nutzung der Lot-Ringe ein aufwendiger und schwer zu automatisierender Prozess.
In der Druckschrift US 7564674 B2 wird eine Durchführung für implantierbare Vorrichtungen beschrieben, in der sich Anschlusspins aus Metall durch eine Öffnungen eines Isolators hindurch erstrecken. Die Innenseiten der Öffnungen sind metallisiert, um die Anschlusspins mittels Lot mit den Innenseiten der Öffnungen zu verbinden. Die Durchführung umfasst ferner eine Filterkapazität, die in gleicher weise Öffnungen mit metallisierten Innenseiten aufweist, wobei sich die Anschlusspins ebenso durch diese Öffnungen hindurch erstrecken und mit diesen durch Lot verbunden werden. Die Verbindung der Filterkapazität mit den Anschlusspins erfordert bei der Herstellung einen weiteren Lötschritt an der zylindrischen Innenseite der Öffnungen. Somit ergeben sich mehrere, durch Löten herzustellende Verbindungen, die eine Vielzahl von Komponenten betreffen. Zum einen weist das Herstellungsverfahren hierdurch eine hohe Komplexität auf und zum anderen ergibt sich eine hohe Fehleranfälligkeit bei der Herstellung, da die Lötschritte unterschiedliche Komponenten betreffen, die jeweils nur auf eine bestimmte Weise zu verlöten sind. Insbesondere aufgrund der Nähe der verschiedenen, zu verlötenden Komponenten zueinander besteht die Gefahr, dass unerwünschte Lotverbindungen entstehen zumal in jedem Lötschritt bereits angebrachte Lotverbindungen teilweise
aufgeschmolzen werden. Ferner sind die Öffnungen der Filterkapazität mit den Anschlusspins beim Aufstecken exakt in Übereinstimmung zu bringen. Insbesondere bei kleinen
Abmessungen und einer Vielzahl von Anschlusspins erfordert dies besondere Präzision beim Zusammenfügen und erfordert ferner eine exakte Übereinstimmungen der Geometrien der Anschlusspins und der Öffnungen, da ansonsten Lücken und/oder mechanische Spannungen entstehen. Zusammenfassend erfordert die Verwendung von durchgehenden Drähten als Anschlusspins und das Aufstecken der Filterkapazität besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit des Herstellungsprozesses, da andernfalls unsichere elektrische Kontakte und/oder mechanische Spannungen an der Durchführung entstehen. Allgemein besteht die Aufgabe darin, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden
Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Verbindung, eine Kontaktierungsanordnung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung zu schaffen, bei der mindestens eines der genannten Nachteile zumindest teilweise vermieden wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Kontaktierungsanordnung mit einer Durchführung und einer Filterstruktur vorzusehen, die in einfacher Weise, mit hoher Präzision und mit geringen Ausschussraten hergestellt werden kann.
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Der Gegenstand der kategoriebildenden Ansprüche leistet einen Beitrag zur Lösung
mindestens einer der Aufgaben. Die von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dieser Gegenstände dar. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine elektrische Kontaktierungsanordnung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung vorgeschlagen, mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsanordnung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind jeweils bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Merkmale und Details, die die
Kontaktierungsanordnung oder die medizinisch implantierbaren Vorrichtung betreffen, sind auch für entsprechende Merkmale und Details des Verfahrens anwendbar, und umgekehrt.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung erlaubt eine besonders einfache Herstellung einer Kontaktierungsanordnung, die mit einem Filter ausgerüstet ist. Die elektrische
Durchführung und die Filterstruktur können getrennt voneinander hergestellt und konzipiert werden; es ist insbesondere möglich, nur die Filterstruktur mit einem Material mit hoher Permitivität auszustatten und die Durchführung mit einem günstigeren oder einfacher zu handhabenden, nicht leitenden Material vorzusehen. Die beiden Komponenten, d.h. die Durchführung und die Filterstruktur, können auf vielfältige Weise zusammengefügt werden, insbesondere durch Techniken, die bereits etabliert sind und somit kostengünstig und präzise sind. Vor allem können Automaten zur Zusammenfügung verwendet werden, die bereits off-the- shelf verfügbar sind. Es kann die SMD-Technik verwendet werden, d.h. die Technik zur
Herstellung von Schaltungen mit oberflächenmontierten Bauteilen. Beide Komponenten können als Keramikkomponenten hergestellt werden, so dass der gleiche Herstellungsschritte und gleiche Ausgangsmaterialien verwendet werden können. Im Folgenden ist die Erfindung näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung ist zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung vorgesehen. Die Kontaktierungsanordnung umfasst eine elektrische Durchführung. Die Durchführung weist mindestens einen elektrisch
isolierenden Durchführungsgrundkörper auf. Ferner weist die Durchführung mindestens ein elektrisch leitendes Leitungselement auf. Das Leitungselement ist eingerichtet, um durch den Grundkörper hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem
Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen. Die derart vorgesehene elektrische Verbindung ist vorzugsweise eine - insbesondere für ein Gleichstromsignal - ohmsche Verbindung mit einem geringen Widerstand, d. h. einem Widerstand von
beispielsweise nicht mehr als 10 Ohm, 1 Ohm, 100 mOhm, 10 mOhm oder 1 mOhm. Das Leitungselement erstreckt sich durch den Grundkörper hindurch, d. h. entlang dessen
Längserstreckungsrichtung. Das Leitungselement kann sich entlang einer Geraden erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich das Leitungselement entlang einer Längsachse des Grundkörpers oder parallel hierzu. Das Leitungselement kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein und kann elektrische Zwischenelemente aufweisen, die einen Abschnitt der elektrisch leitenden Verbindung vorsehen. Das Leitungselement kann eine in dem Innenraum vorliegende
Anschlussfläche sowie eine direkt an den Außenraum angrenzende Anschlussfläche aufweisen, die zur Kontaktierung des Leitungselements dienen. Als Innenraum wird insbesondere der gesamte Raum beschrieben, der innerhalb des Gehäuses liegt; innerhalb des Innenraums können sich weitere Komponenten der Kontaktierungsanordnung erstrecken, etwa eine
Filterstruktur. Das Leitungselement bzw. die Anschlussfläche, das bzw. die an den Innenraum angrenzt, kann somit an eine weitere Komponente der erfindungsgemäßen
Kontaktierungsanordnung angrenzen.
Das Leitungselement ist hermetisch gegen den Durchführungsgrundkörper abgedichtet. Somit können Leitungselement und Grundkörper eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen. An der Grenzfläche ist eine Dichtung ausgebildet, die die hermetische Abdichtung vorsieht. Das Leitungselement kann insbesondere dadurch hermetisch gegen den Durchführungsgrundkörper abgedichtet sein, indem diese durch einen gemeinsames Sinterungsprozess hergestellt sind. Die Dichtung wird durch einen stoffschlüssigen Kontakt des Leitungselements mit dem
Durchführungsgrundkörper vorgesehen, der durch Sintern erzeugt wird.
Das mindestens eine Leitungselement weist mindestens ein Cermet auf. Das Cermet bildet insbesondere eine in Längsrichtung des Leitungselements durchgehende Struktur. Diese Struktur bildet zumindest Abschnitte der elektrisch leitenden Verbindung. Das Cermet weist eine hohe spezifische Leitfähigkeit auf, die vorzugsweise mindestens 1 , mindestens 100, mindestens 103, mindestens 104 und insbesondere bevorzugt mindestens 105 oder 106 S/m beträgt.
Der Durchführungsgrundkörper ist teilweise oder vollständig aus dem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet. Dieser Werkstoff entspricht dem hier beschriebenen mindestens einen elektrisch isolierenden Material des Durchführungsgrundkörpers.
Erfindungsgemäß umfasst die Kontaktierungsanordnung ferner eine elektrische Filterstruktur. Die Filterstruktur ist an einer Stirnseite der Durchführung angeordnet. Vorzugsweise ist die
Filterstruktur an der Stirnseite der Durchführung angeordnet, die dem Innenraum zugewandt ist bzw. die an diesen angrenzt.
Die Filterstruktur ist über eine elektrische Oberflächenverbindung mit dem Leitungselement verbunden. Dies ermöglicht beispielsweise die individuelle Herstellung der Durchführung und der Filterstruktur. Ferner kann die Durchführung mit der Filterstruktur auf einfache Weise verbunden werden, beispielsweise indem die elektrische Oberflächenverbindung durch eine SMT (surface mounted technology) - Verbindung vorgesehen wird. Es sind zahlreiche
Oberflächenverbindungstechniken aus dem SMT-Bereich bekannt, die verwendet werden können, um die Durchführung mit der Filterstruktur zu verbinden. Beispielsweise kann die Oberflächenverbindung vorgesehen werden durch eine elektrisch leitende Klebeverbindung oder durch eine Lotverbindung, insbesondere unter Verwendung von Lotperlen oder Lotpaste, die in verschmolzenem Zustand die Oberflächenverbindung bilden bzw. bildet. Vorzugsweise sind mehrere Oberflächenverbindung vorgesehen, die individuelle elektrische Verbindungen zwischen der Durchführung und der Filterstruktur vorsehen.
Die Filterstruktur kann ein einzelnes frequenzselektives Bauelement aufweisen, etwa eine Kapazität oder eine Induktivität, oder kann mehrere miteinander verschaltete frequenzselektive Bauelemente aufweisen. Die Filterstruktur und/oder die Durchführung sind insbesondere körperlich eigenständig. Die Filterstruktur kann nur über die mindestens eine
Oberflächenverbindung mit der Durchführung verbunden sein. Alternativ kann die Filterstruktur nur über die eine Oberflächenverbindung in Kombination mit einer zusätzlichen mechanischen . Verbindung mit der Durchführung verbunden sein. Als individuell bzw. körperlich eigenständig werden Komponenten (d.h. die Filterstruktur und/oder die Durchführung) bezeichnet, die bis auf hinzugefügte Verbindungen wie die Oberflächenverbindung mit anderen Komponenten einen eigenen, zusammenhängenden Körper bilden. Dadurch können die Filterstruktur und die Durchführung einzeln hergestellt werden und durch einen einfachen Prozess miteinander verbunden werden, wodurch der Herstellungsprozess deutlich vereinfacht wird. Die
Oberflächenverbindung kann insbesondere in ihren Eigenschaften und ihrer Herstellung einer Verbindung entsprechen, die durch eine SMT-Verbindungstechnik vorgesehen wird.
Die elektrische Filterstruktur bildet einen elektrischen Filter. Die elektrische Filterstruktur steht in Verbindung mit der elektrisch leitenden Verbindung, welche von dem Leitungselement hergestellt wird. Als elektrische Filterstruktur wird ein Netzwerk oder ein Bauelement
verstanden, das bei unterschiedlichen Frequenzen eines Signals, das an die Filterstruktur angelegt wird, unterschiedliche Impedanzen aufweist. Die elektrische Filterstruktur ist eingerichtet, für unterschiedliche Frequenzanteile eines Signals, das von der elektrisch leitenden Verbindung übertragen wird, unterschiedliche Dämpfungen vorzusehen. Diese Abhängigkeit zwischen Frequenz und Dämpfung wird auch als Frequenzselektivität bezeichnet. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Leitungselement eine der Filterstruktur zugewandte Stirnseite mit einem ersten Oberflächenkontakt aufweist. Ferner weist die
Filterstruktur eine der Durchführung zugewandte Stirnseite mit einem zweiten
Oberflächenkontakt auf. Die Oberflächenverbindung ist zwischen dem ersten
Oberflächenkontakt und dem zweiten Oberflächenkontakt vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Durchführung mehrere Leitungselemente. Ein Teil der Leitungselemente oder vorzugsweise alle Leitungselemente weisen jeweils (mindestens) einen ersten Oberflächenkontakt auf. Für einen Teil oder vorzugsweise für jedes Leitungselement weist die Filterstruktur (mindestens) einen zweiten Oberflächenkontakt auf. Für einen Teil oder vorzugsweise für jedes
Leitungselement der Durchführung wird eine elektrische Oberflächenverbindung zwischen der Filterstruktur und der Durchführung vorgesehen. Insbesondere ist jeder erste
Oberflächenkontakt über eine der elektrische Oberflächenverbindungen mit einem zugehörigen zweiten Oberflächenkontakt verbunden. Die einzelnen Oberflächenverbindungen sehen vorzugsweise jeweils eine individuelle elektrische Verbindung zwischen der Filterstruktur und der Durchführung vor. Die Filterstruktur wird vorzugsweise mit der Durchführung verbunden, wie ein SMT-Bauelement mit mehreren Kontakten mit einer dafür vorgesehenen Leiterplatte verbunden wird. Die Oberflächenverbindungen zwischen Filterstruktur und Durchführung entsprechen derartig erzeugten Verbindungen.
Die Oberflächenkontakte sind vorzugsweise planar. Die ersten Oberflächenkontakte kommen vorzugsweise auf den jeweiligen zugehörigen zweiten Oberflächenkontakten zu liegen. Die ersten Oberflächenkontakte schließen mit der Stirnseite der Durchführung ab, stehen aus der Stirnseite hervor oder sind in der Stirnseite vertieft eingelassen. Die zweiten
Oberflächenkontakte schließen mit der Stirnseite der Durchführung ab, stehen aus der
Stirnseite hervor oder sind in der Stirnseite vertieft eingelassen, wobei die ersten und die zweiten Oberflächenkontakte in diesem Zusammenhang zueinander komplementär ausgebildet sind. Die ersten und/oder die zweiten Oberflächenkontakte sind vorzugsweise metallisiert oder weisen eine lötfähige Beschichtung auf.
Ein Anteil der Leitungselemente oder alle Leitungselemente verlaufen parallel zueinander. Ein Anteil oder alle der Leitungselemente der Durchführung sind äquidistant zueinander, vorzugsweise in Form einer Reihe oder in Form von mehreren, äquidistanten Reihen angeordnet. Dies trifft vorzugsweise auch für die Oberflächenverbindung, für den ersten und/oder den zweiten Oberflächenkontakt zu. Eine erfindungsgemäße elektrische Durchführung kann mindestens 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 oder 1000 Leitungselemente bzw. erste Oberflächenkontakte umfassen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße
Kontaktierungsanordnung mindestens 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 oder 1000.
Oberflächenverbindungen umfassen. Ferner kann die Filterstruktur 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 oder 1000 Durchleitungen bzw. zweite Oberflächenkontakte und/oder Kontaktpunkte aufweisen. Die Leitungselemente, d e erste oder zweite Oberflächenkontakte, die
Oberflächenverbindungen und/oder die Durchleitungen sind vorzugsweise teilweise oder vollständig individuell ausgebildet ohne unmittelbaren elektrischen Kontakt. Die
Leitungselemente bilden jeweils eine individuelle elektrische Verbindung, vorzugsweise zusammen mit einer zugehörigen Oberflächenverbindung. Die Kontaktierungsanordnung kann eine oder mehrere Filterstrukturen und/oder eine oder mehrere Durchführungen umfassen. Eine Filterstruktur kann für zwei oder mehr
Leitungselemente der elektrischen Durchführung vorgesehen werden.
Die Filterstruktur und/oder Randabschnitte der Stirnseite der Durchführung können von einer elektrisch isolierenden Schutzschicht überzogen sein, auf einer dem Innenraum zugewandten Seite. Die Schutzschicht bildet einen Trennkörper gegenüber einen angrenzenden Abschnitt oder gegenüber angrenzende Abschnitte des Innenraums. Die Schutzschicht ist insbesondere fluiddicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sieht die Oberflächenverbindung eine stoffschlüssige Verbindung vor. Die stoffschlüssige Verbindung verbindet die Filterstruktur mit dem Leitungselement. Insbesondere ist der mindestens eine erste Oberflächenkontakt über die stoffschlüssige Verbindung mit dem mindestens einen zweiten Oberflächenkontakt verbunden. Bei mehreren ersten und zweiten Oberflächenkontakten ist jeder erste Oberflächenkontakt über eine individuelle stoffschlüssige Verbindung mit mindestens einem zugehörigen zweiten Oberflächenkontakt verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine
Lotverbindung, eine Schweißverbindung und/oder eine elektrisch leitende Klebeverbindung oder umfasst eine derartige Verbindung. Die Lotverbindung kann durch eine geschmolzene Lotperle oder durch geschmolzene Lotpaste vorgesehen werden, die Schweißverbindung kann durch eine Pressschweißverbindung oder durch eine Ultraschallschweißverbindung vorgesehen sein, und die elektrisch leitende Klebeverbindung kann durch einen verfestigten leitenden isotropen oder anisotropen Kleber vorgesehen sein. Es kann insbesondere ein Lotverbindung hergestellt werden, bei der zusätzlich Kleber zur mechanischen Stabilisierung verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche mechanische Verbindung durch den Kleber. Der Kleber kann hierbei insbesondere nichtleitend sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Filterstruktur mindestens eine Durchleitung. Die Durchleitung weist ein erstes Ende aufweist, das - vorzugsweise unmittelbar - über die
Oberflächenverbindung mit dem Leitungselement der Durchführung verbunden ist. Dieses erste Ende bildet den oben genannten Oberflächenkontakt der Filterstruktur, der auch als zweiter Oberflächenkontakt bezeichnet wird. Die Durchleitung der Filterstruktur und das
Leitungselement der Durchführung sind seriell verbunden, vorzugsweise über die
Oberflächenverbindung und insbesondere über den ersten und den zweiten Oberflächenkontakt und die Oberflächenverbindung, die diese verbindet. Die Durchleitung und das damit elektrisch verbundene Leitungselement verbinden den
Außenraum des Gehäuses mit einem Kontaktpunkt im Innenraum des Gehäuses. Der
Kontaktpunkt ist an der Durchleitung der Filterstruktur vorgesehen. Der Kontaktpunkt kann als Flächenabschnitt vorgesehen sein, insbesondere als ebener Flächenabschnitt. Der
Kontaktpunkt ist vorzugsweise metallisiert und insbesondere zur Befestigung einer
Bondingverbindung eingerichtet sein. Der Kontaktpunkt kann als Bondpad ausgeführt sein. An dem Kontaktpunkt können weitere elektronische Komponenten angeschlossen sein, die sich im Innenraum befinden. Der Kontaktpunkt definiert eine Fläche, an die freier Raum angrenzt, und entspricht insbesondere einer unbedeckten Kontaktfläche. Der Kontaktpunkt kann mit einer Zuleitung verbunden sein, insbesondere über eine Bondingverbindung, wobei vorzugsweise der Kontaktpunkt ansonsten mit einem Abschnitt einer Schutzschicht überdeckt ist, durch die hindurch die Zuleitung führt. Für jede Durchleitung der Filterstruktur ist vorzugsweise ein individueller Kontaktpunkt vorgesehen.
Der Kontaktpunkt befindet sich an einem zweiten Ende der Durchleitung entgegengesetzt zu dem ersten Ende der Durchleitung. Insbesondere befindet sich der Kontaktpunkt auf der Filterstruktur an einer Seite der Filterstruktur, die zu der an die Durchführung angrenzenden Seite entgegengesetzt ist. Die beiden Seiten sind vorzugsweise eben und parallel zueinander.
Die Durchleitung der Filterstruktur umfasst ein Cermet, ein Metall oder eine elektrisch leitende Legierung oder besteht im Wesentlichen aus einem derartigen Material. Die Durchleitung verläuft vorzugsweise durch die Filterstruktur hindurch. Mindestens eine weitere Durchleitung kann an einer Außenseite in Form einer leitenden Außenfläche der Filterstruktur vorgesehen sein, die beispielsweise eine Metallschicht umfasst. Die Metallschicht kann durch
Metallisierung, etwa durch Aufdampfen, durch Eintauchen in ein Metalltauchbad, durch
Sputtern, durch Aufdrucken einer Metallpaste oder durch elektrochemisches oder chemisches Abscheiden, an der Außenseite der Filterstruktur ausgebildet sein. Die Außenseite der
Filterstruktur verläuft umfänglich um die Filterstruktur herum sowie zwischen den zwei entgegengesetzten Seiten der Filterstruktur, von denen eine an die Durchführung angrenzt. Eine an der Außenseite vorgesehen Durchleitung verläuft entlang einer Linie, die die beiden Seiten verbindet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Ausgestaltung der Filterstruktur. Diese kann körperlich eigenständige Bauelemente umfassen, etwa Bauelemente wie SMD-Bauelemente mit eigenem Anschluss zur Verbindung mit einer Kontaktfläche der Filterstruktur. Ferner können Abschnitte der Filterstruktur selbst Bauelemente der Filterstruktur bilden, wobei die
Bauelemente in der Filterstruktur integriert sind, insbesondere ohne eigenem Anschluss. Im letztgenannten Fall werden elektrisch leitende und nichtleitende Materialien, die die
Filterstruktur bilden, geeignet strukturiert, um etwa eine Elektrodenfläche eines Kondensators oder einen Leitungsabschnitt einer Induktivität zu bilden. Die Filterstruktur kann mindestens ein körperlich eigenständiges Bauelement, mindestens ein in der Filterstruktur integriertes
Bauelement, oder beides umfassen. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht daher vor, dass die Filterstruktur mindestens eine elektrisch leitende Fläche aufweist. Die elektrisch leitende Fläche bildet eine Elektrodenfläche einer Kapazität oder bildet die elektrisch leitende Fläche einer Kontaktfläche. Bildet die elektrisch leitende Fläche die Elektrodenfläche der Kapazität, so ist die Kapazität ein in der Filterstruktur integriertes Bauelement. Bildet die elektrisch leitende Fläche eine Kontaktfläche, so ist daran ein körperlich eigenständiges Bauelement angeschlossen. Mit der Kontaktfläche ist ein frequenzselektives Bauelement der Filterstruktur verbunden, welches insbesondere einen eigenen Anschluss aufweist. Das frequenzselektive Bauelement ist ein körperlich
eigenständiges Bauelement. Ferner kann die Filterstruktur mindestens einen Leitungsabschnitt aufweisen, insbesondere einer Durchleitung der Filterstruktur. Der Leitungsabschnitt wird hierbei von einer Induktivität der Filterstruktur vorgesehen bzw. bildet selbst eine Induktivität. Eine derartige Induktivität ist ein in der Filterstruktur integriertes Bauelement.
Als in die Filterstruktur integriertes Bauelement kann somit eine Kapazität angesehen werden, die mindestens eine Elektrodenfläche aufweist, die von einem in der Filterstruktur integriertem leitendem Material gebildet wird. Ferner kann als in die Filterstruktur integriertes Bauelement eine Induktivität oder ein Leitungsabschnitt hiervon angesehen werden, die von einem in der Filterstruktur integriertem leitendem Material gebildet wird. Das leitende Material ist unmittelbar in nicht leitendes Material eingebettet. Das nicht leitende Material bildet einen
Filterstrukturgrundkörper. Das nicht leitende Material kann mindestens ein Element der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Aluminiumtitanat und
Piezokeramik umfassen. Im Falle einer Kapazität, die in der Filterstruktur integriert ist, werden vorzugsweise Materialien verwendet, die als Dielektrikum verwendet werden können. Das leitende Material, etwa ein Cermet, ein Metall oder eine elektrisch leitende Legierung ist unmittelbar in dem Filterstrukturgrundkörper eingebettet. Im Falle der Kapazität ist das nicht leitende Material vorzugsweise ein ferroelektrisches oder paraelektrisches Material,
insbesondere Bariumtitanat. Anstatt einer Kapazität kann auch in gleicher weise ein
elektromechanischer Resonator vorgesehen sein; der Filterstrukturgrundkörper umfasst insbesondere an der elektrisch leitenden Fläche piezoelektrisches Material.
Als ein körperlich eigenständiges Bauelement kann ein Bauelement mit eigenen Anschlüssen angesehen werden, über die dieses mit der verbleibenden Filterstruktur angeschlossen ist. Ein körperlich eigenständiges Bauelement kann ein diskretes Bauelement sein oder ein integriertes Bauelement mit eigener Trägerstruktur, etwa ein Gehäuse, ein Substrat oder ein Rahmen. Das körperlich eigenständige Bauelement kann ein eigenes Gehäuse umfassen, an dem die Anschlüsse befestigt sind. Das körperlich eigenständige Bauelement umfasst vorzugsweise eigene Anschlüsse, mit denen es an die verbleibende Filterstruktur angeschlossen ist.
Im Weiteren ist eine spezifische Ausführungsform näher dargestellt, die eine Kapazität als integriertes Bauelement in der Filterstruktur aufweist. Die elektrisch leitende Fläche bildet zumindest eine Elektrodenfläche der Kapazität. Die Elektrodenfläche bildet zumindest eine Elektrode, die eingerichtet ist, ein elektrisches Feld zu erzeugen, beispielsweise gegenüber einer weiteren Elektrode oder einer anderen leitenden Fläche. Das elektrische Feld erstreckt sich durch den (ausgefüllten) Raum, der an die Elektrode angrenzt. Im Falle einer Kapazität erzeugt die Elektrodenfläche gemäß ihrem Potenzial ein elektrisches Feld in dem Raum, der an die Elektrodenfläche angrenzt, welche Energie speichert.
Im Falle eines elektromechanischen Resonators anstelleder Kapazität erzeugt die
Elektrodenfläche gemäß dem daran anliegenden Signal ein elektrisches Feld in einer
Piezokeramik, die in dem Raum vorliegt, der an die Elektrodenfläche angrenzt. Hierbei ist die Elektrodenfläche eingerichtet, zusammen mit der Piezokeramik elektrische Energie in akustische Energie zu wandeln, die in der Piezokeramik übertragen bzw. gespeichert wird. Die Elektrodenfläche bildet eine Komponente eines in der Filterstruktur integrierten
frequenzselektiven Bauelements, wobei das frequenzselektive Bauelement insbesondere als Kapazität oder als elektromechanischer Resonator ausgebildet sein kann.
Ein Abschnitt des elektrisch isolierenden Materials, insbesondere des
Filterstrukturgrundkörpers, bildet eine dielektrische Schicht der Kapazität. Der elektrisch isolierende Filterstrukturgrundkörper bildet hierbei ein Dielektrikum der Kapazität, um die Permitiviät der Kapazität gegenüber einer Kapazität im Vakuum zu erhöhen.
Alternativ bildet ein Abschnitt des elektrisch isolierenden Filterstrukturgrundkörpers einen piezoelektrischen Körper des elektromechanischen Resonators. Dadurch wird der Abschnitt des elektrisch isolierenden Filterstrukturgrundkörpers als elektromechanischer Resonator ausgebildet.
Die beiden vorgenannten Möglichkeiten können auch in Kombination miteinander verwendet werden. In beiden Fällen erhält der Filterstrukturgrundkörper neben der Funktion als
elektrischer Isolator eine weitere Funktion, indem der Abschnitt des elektrisch isolierenden Filterstrukturgrundkörpers einen Teil eines frequenzselektiven Bauelements ausbildet. Hierbei ist das frequenzselektive Bauelement insbesondere eine Kapazität oder ein elektromechanischer Resonator. Der elektromechanische Resonator kann als Schwingquarz, als SAW-Filter oder als BAW-Filter ausgebildet sein.
Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur bildet mehrere
Elektrodenflächen der Kapazität der Filterstruktur. Die Elektrodenflächen gehören vorzugsweise zwei unterschiedlichen Polaritäten der Kapazität an, sind vorzugsweise nicht unmittelbar miteinander elektrisch leitend verbunden, und sind insbesondere eingerichtet, ein elektrisches Feld im Zwischenraum zwischen den Elektrodenflächen zu erzeugen, wenn an die Kapazität eine Spannung angelegt wird. Ferner ist vorgesehen, dass sich die mehreren Elektrodenflächen planparallel zueinander erstrecken. Die Durchleitung der Filterstruktur umfasst ferner mindestens einen Verbindungsabschnitt, der sich von einer der Elektrodenflächen zu mindestens einer weiteren Elektrodenfläche erstreckt, um diese elektrisch zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt entspricht insbesondere einer Durchleitung an einer Außenseite, die vorzugsweise als Metallschicht ausgeführt ist. An der Außenseite können mehrere individuelle Durchleitungen vorgesehen sein, die insbesondere umfänglich verteilt sind.
Die von dem mindestens einen Verbindungsabschnitt elektrisch verbundenen
Elektrodenflächen gehören demselben Pol - d.h. demselben Anschluss - der Kapazität an. Vorzugsweise weist die Kapazität mindestens zwei unterschiedliche Pole auf, die jeweils mehrere Elektrodenflächen umfassen, wobei die Elektrodenflächen jedes Pols von jeweiligen Verbindungsabschnitten elektrisch miteinander verbunden sind. Elektrodenflächen, die von der Durchleitung ausgebildet werden, bilden einen mehrschichtigen Stapel. Zwischen zwei benachbarten Elektrodenflächen ist jeweils ein Dielektrikum vorgesehen. Das Dielektrikum wird vorzugsweise jeweils von Abschnitten des Filterstrukturgrundkörpers ausgebildet. Die
Elektrodenflächen sind alternierend zwei unterschiedlichen Polen der Kapazität zugeordnet und mit diesen insbesondere über die Verbindungsabschnitte elektrisch verbunden. Die
Elektrodenflächen und die Verbindungsabschnitte bilden eine Doppelkammstruktur mit zwei ineinander greifenden Kämmen. Die Struktur der Elektrodenflächen und der
Verbindungsabschnitte entspricht der Leiter- und Dielektrikumstruktur eines mehrschichtigen Kondensators. Die vorgenannten Ausführungsformen betreffen frequenzselektive Bauelemente, die in der Filterstruktur und insbesondere in dem Filterstrukturgrundkörper integriert sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die im Folgenden beschrieben ist, umfasst die Filterstruktur ein körperlich eigenständiges frequenzselektives Bauelement. Das
frequenzselektive Bauelement kann ein diskretes Bauelement oder ein integriertes Bauelement sein, dessen elektrische oder elektronische Komponenten in einem individuellen Gehäuse des Bauelements untergebracht sind. Das körperlich eigenständige frequenzselektive Bauelement bildet eine eigenständige elektrische Komponente und weist einen eigenständigen Körper auf. Das frequenzselektive Bauelement kann insbesondere vorgefertigt sein und ist vorzugsweise gemäß einer normierten Bauform, beispielsweise einer Bauform gemäß einem JEDEC- Standard. Insbesondere sind die frequenzselektiven Bauelemente SMD-Bauelemente. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur bildet mindestens eine
Kontaktfläche. Mit dieser Kontaktfläche ist das Bauelement verbunden. Das frequenzselektive Bauelement ist beispielsweise als Kapazität, als Induktivität, als elektromechanischer
Resonator, insbesondere in Form eines BAW-Filters, eines SAW-Filter, oder eines
Schwingquarzes, oder als eine integrierte Filterschaltung ausgebildet. Das frequenzselektive Bauelement kann insbesondere als Kondensator ausgebildet sein, vorzugsweise als
Kondensator mit Keramik oder Glimmer als Dielektrikum, insbesondere als
Keramikkondensator. Ferner kann der Kondensator als Folienkondensator,
Metallpapierkondensator, Elektrolytkondensator - insbesondere als Tantalkondensator - oder auch als Doppelschichtkondensator ausgebildet sein. Bei der Ausbildung des
frequenzselektiven Bauelements als Kapazität kann dieses einen oder mehrere Kondensatoren umfassen, die miteinander verbunden sein können. Bei der Ausbildung des frequenzselektiven Bauelements als Induktivität umfasst das frequenzselektive Bauelement zumindest eine Wicklung einer Spule. Insbesondere kann die Induktivität mit oder ohne Kern ausgebildet sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Induktivität als eine Drahtwicklung mit einer oder mehreren Windungen ausgebildet, wobei der Draht als blanker Draht vorgesehen oder mit einer elektrisch isolierenden Lackschicht überzogen sein kann. Hierbei kann anstatt von Draht auch Litze verwendet werden. Die Wicklung der Induktivität ist insbesondere aus Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet. Vorzugsweise weist das Material, welches die Wicklung vorsieht, einen Schmelzpunkt größer als 700 °C, größer als 800 °C, größer als 1000 °C oder größer als 1200 °C auf.
Weiterhin kann das körperlich eigenständige oder in die Filterstruktur integrierte
frequenzselektive Bauelement als elektromechanischer Resonator ausgebildet sein. Der elektromechanische Resonator umfasst einen piezoelektrischen Körper, auf dem Elektroden ausgebildet sind. Durch die piezoelektrischen Eigenschaften wird elektrische Energie in akustische Energie umgewandelt, wobei die Struktur des elektromechanischen Resonators einen Schwingungsmodus definiert, etwa Oberflächenschwingungen oder Schwingungen, die durch den piezoelektrischen Körper hindurch propagieren. Spezifische elektromechanische Resonatoren sind SAW-Filter, die auch als akustische Oberflächenfilter bezeichnet werden. Weiterhin kann der elektromechanische Resonator als BAW-Filter (bulk acoustic wave filter) ausgebildet sein. Ferner kann der elektromechanische Resonator als Schwingquarz ausgebildet sein. Im Falle des BAW-Filters und des Schwingquarzes ist der piezoelektrische Körper akustisch gegenüber einem Gehäuse des Bauelements isoliert. Weiterhin kann das körperlich eigenständige frequenzselektive Bauelement als eine integrierte Filterschaltung ausgebildet sein, die mehrere einzelne elektrische oder elektronische
Komponenten integriert. Insbesondere kann die integrierte Filterschaltung passive Bauelemente umfassen, etwa mindestens einen Kondensator und mindestens eine Induktivität, etwa eine Drossel. Ferner kann die integrierte Filterschaltung zumindest ein aktives Bauelement umfassen, beispielsweise einen Transistor.
Die mindestens eine Kontaktfläche ist Teil der Filterstruktur. Insbesondere ist die Kontaktfläche mit dem körperlich eigenständigen frequenzselektiven Bauelement verbunden und bildet somit eine elektrische Verbindung mit dem frequenzselektiven Bauelement, die ebenso Teil der Filterstruktur ist.
Das körperlich eigenständige frequenzselektive Bauelement umfasst einen Anschluss. Der Anschluss ist mit der Kontaktfläche über eine Lötverbindung oder mittels eines Presssitzes physisch verbunden. Ferner kann das körperlich eigenständige frequenzselektive Bauelement in eine Steckverbindung eingesteckt sein, wobei der Filterstrukturgrundkörper
Steckverbindungskontakte der Steckverbindung trägt. Der Anschluss des frequenzselektiven Bauelements kann unmittelbar an die Kontaktfläche angrenzen oder über eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung mit dieser verbunden sein. Der mindestens eine Anschluss des frequenzselektiven Bauelements ist mit der mindestens einen Kontaktfläche, die von dem Cermet ausgebildet wird, über eine elektrische Verbindung verbunden, die als stoffschlüssige, formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung ausgestaltet sein kann. Der mindestens eine Anschluss des frequenzselektiven Bauelements kann als elektrisch leitende Anschlussfläche oder als Drahtstück bzw. als Pin ausgebildet sein. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur erstreckt sich gemäß einer spezifischen Ausführungsform parallel oder senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des Filterstrukturgrundkörpers. Die elektrisch leitende Fläche kann hierbei als mindestens eine Elektrodenfläche oder als mindestens eine Kontaktfläche ausgebildet sein. Die
Längserstreckungsrichtung des Filterstrukturgrundkörpers entspricht dem Verlauf einer
Senkrechten durch eine Gehäusewand des Gehäuses, in der die elektrische
Kontaktierungsanordnung eingesetzt werden kann. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche ist im Wesentlichen plan, d. h. verläuft entlang einer Ebene, oder ist im Wesentlichen konvex oder kreiszylinderförmig. Ferner kann die elektrisch leitende Fläche entlang eines Abschnitts eines Kreiszylinders oder entlang eines Abschnitts einer Kugel verlaufen. Im letztgenannten Fall hat die mindestens eine elektrisch leitende Fläche den Verlauf einer Kugelkappe. Die vorgenannten Formen sind die Formen einer elektrisch leitenden Fläche, wobei bei mehreren elektrisch leitenden Flächen jede Fläche eine dieser Formen aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Durchleitung der Filterstruktur mehrere Durchleitungselemente umfasst. Die mehreren Durchleitungselemente bilden jeweils eine leitende Fläche der Filterstruktur. Hierbei können alle leitenden Flächen des Durchleitungselements bzw. der Durchleitungselemente der Durchleitung Elektrodenflächen oder Kontaktflächen bilden. Dies gilt insbesondere für Stirnflächen oder Umfangsflächen des mindestens einen Durchleitungselements. Die leitenden Flächen mindestens eines der
Durchleitungselemente bilden somit Elektrodenflächen oder Kontaktflächen.
Die Filterstruktur kann eine oder mehrere elektrische Komponenten umfassen, wobei die Komponenten ausgewählt sind aus der Gruppe Kapazität, elektromechanischer Resonator oder (allgemein) frequenzselektives Bauelement, wobei diese Komponenten jeweils wie oben beschrieben ausgebildet sind. Diese Komponenten, die auch als frequenzselektive
Bauelemente bezeichnet werden können körperlich eigenständig oder in die Filterstruktur integriert sein.
Die Filterstruktur umfasst ein oder mehrere frequenzselektive Bauelemente. Die Filterstruktur bildet in topologischer Hinsicht vorzugsweise eine Bandsperre oder einen Tiefpass. Die
Filterstruktur kann einen kapazitiven Durchführungsfilter, eine Parallel-Ableitungskapazität, eine Serien-Filterinduktivität, einen LC-Parallelschwingkreis, einen LC-Serienschwingkreis, einen Durchgangsfilter in T-Schaltung oder in ττ-Schaltung, einen elektromechanischen
Ableitungsfilter oder einen elektromechanischen Serienfilter umfassen. Der LC- Parallelschwingkreis ist in Serie mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem
Innenraum und dem Außenraum geschaltet. Der LC-Serienschwingkreis ist als Ableitungsfilter mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum verbunden. Der Durchgangsfilter in T-Schaltung weist zwei Serien-Induktivitäten und eine zwischengeschaltete Parallel-Kapazität auf. Der Durchgangsfilter in ττ-Schaltung weist zwei Parallel-Kapazitäten und eine zwischengeschaltete Serien-Induktivität auf. Zur Ableitung kann ein elektrisch leitendes Halterungselement dienen, beispielsweise in Form eines Flanschs, das sich um die elektrische Durchführung herum erstreckt, oder ein elektrischer Anschluss, der eingerichtet ist, mit dem Gehäuse elektrisch verbunden zu werden. Ferner kann das Gehäuse oder eine Verbindung zu dem Gehäuse zur Ableitung dienen.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung bildet die elektrisch leitende Fläche eine Elektrodenfläche einer Kapazität. Die Elektrodenfläche wird von einem leitenden Material, insbesondere einem gesinterten Metall oder einem Cermet, vorgesehen. Das leitende Material kann ferner eine beispielsweise aufgedampfte, gesputterte oder durch Elektrolyse abgeschiedene Metallisierungsschicht sein oder eine gedruckte Schicht leitenden Materials. Insbesondere kann das leitende Material von einer metallischen Paste stammen, die aufgedruckt wurde, beispielsweise mittels Siebdruck.
Die Kapazität weist ferner eine dielektrische Schicht auf, die von einem Abschnitt des elektrisch isolierenden Filterstrukturgrundkörpers gebildet ist. Die dielektrische Schicht ist vorzugsweise ein Ferroelektrikum, ein Paraelektrikum oder eine Dielektrikum mit einer relativen Permitivität von mehr als 10 oder 20. Die dielektrische Schicht weist eine relative Permitivität von vorzugsweise mehr als 100, 1000 oder 10000 oder 50000 auf. Als Material der dielektrischen Schicht eignen sich insbesondere Ferroelektrika oder Paraelektrika. Beispiele für Ferroelektrika und Paraelektrika sind Bariumtitanat, Blei-Zirkonat-Titanat, oder auch Strontium-Bismut-
Tantalat, Bismuttianat, Bismut-Lanthan-Titanat, Bismut-Titanat-Niobat, Strontiumtitanat, Barium- Strontium-Titanat, Natriumnitrit, oder hexagonale Manganate RMn03 mit R = Y, Sc, In, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, oder auch Strontiumtitanat, Kaliumtitanat oder Titanoxid. Die dielektrische Schicht ist insbesondere eine Keramikschicht. Diese kann eine gezogene
Keramikschicht sein, die aus einer keramischen Suspension hergestellt wurde. Die keramische Suspension, aus der die Keramikschicht hergestellt ist, umfasst vorzugsweise para- und/oder ferroelektrische Substanzen, insbesondere wie oben dargestellt, in Pulver- oder Granulatform. Die dielektrische Schicht und insbesondere die Suspension zu deren Herstellung kann Zusätze aufweisen mit mindestens einem der folgenden Substanzen: Magnesium, Kobalt, Strontium, Niob und Zirconium. Die gezogene Keramikschicht kann durch Ausziehen eines Schlickers bzw. der Suspension zu einer Keramikschicht, die als Grünfolie bzw. Grünling erzeugt wird, gewonnen werden. Gegebenenfalls kann die Keramikschicht gewalzt werden während, vor oder nach dem Ziehen. Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung betrifft eine Ausgestaltung des mindestens einen frequenzselektiven Bauelements als Bauelement, das in dem Filterstrukturgrundkörper integriert bzw. einteilig mit diesem ausgebildet ist. Es sind mehrere der elektrisch leitenden Flächen in der Filterstruktur vorgesehen sind, die mehrere Elektrodenflächen eines frequenzselektiven Bauelements, insbesondere einer Kapazität, bilden. Die mehreren Elektrodenflächen verlaufen parallel zueinander. Eine erste Gruppe der
Elektrodenflächen ist elektrisch leitend miteinander verbunden, und eine zweite Gruppe der Elektrodenflächen ist elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Kapazität wird dadurch als Mehrschichtkondensator vorgesehen. Wenn eine dielektrische Schicht an zumindest eine der Elektrodenflächen angrenzt, wird ein in den Filterstrukturgrundkörper integrierter Kondensator vorgesehen. Wenn eine piezoelektrische Schicht an zumindest eine der Elektrodenflächen angrenzt, so wird als frequenzselektives Bauelement ein piezoelektrisches Bauelement vorgesehen, insbesondere ein elektromechanischer Resonator. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das elektrische Leitungselement der elektrische Durchführung mit dem Durchführungsgrundkörper stoffschlüssig verbunden zur hermetischen Abdichtung. Zudem ist die Durchleitung der Filterstruktur mit dem
Filterstrukturgrundkörper stoffschlüssig verbunden, insbesondere durch gemeinsames Sintern. Der Durchführungsgrundkörper und das mindestens eine Leitungselement sowie der
Filterstrukturgrundkörper und die mindestens eine Durchleitung sind jeweils stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere durch eine stoffschlüssige gesinterte Verbindung. Der jeweilige Grundkörper und das mindestens eine Leitungselement bzw. die Durchleitung können ferner über eine elektrisch leitende Lötverbindung oder über eine Glaslotverbindung
miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann eine Hartlotverbindung den jeweiligen Grundkörper mit dem mindestens einen Leitungselement bzw. der Durchleitung stoffschlüssig verbinden.
Ferner betrifft die Erfindung eine medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere einen Herzschrittmacher oder einen Defibrillator, wobei die medizinisch implantierbare Vorrichtung mindestens eine erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung aufweist. Die
Kontaktierungsanordnung ist in dem Gehäuse der medizinisch implantierbaren Vorrichtung eingesetzt. Die tangentiale Erstreckung der elektrischen Durchführung entspricht dem umfänglichen Verlauf des Gehäuses. Die erfmdungsgemäße medizinisch implantierbare Vorrichtung sieht vorzugsweise vor, dass die elektrische Durchführung vorzugsweise mittels eines Halteelements in dem Gehäuse eingesetzt. Das Halteelement umfasst vorzugsweise einen Flansch. Das Halteelement umgibt die elektrische Durchführung, insbesondere umfänglich. Die Filterstruktur erstreckt sich von der elektrische Durchführung weg. Die Filterstruktur ragt zumindest teilweise in den Innenraum hinein.
Insbesondere kann die Erfindung realisiert werden mittels eines Gehäuses für eine derartige medizinisch implantierbare Vorrichtung. Das Gehäuse umfasst mindestens eine
erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung. Sowohl das Gehäuse als auch die Vorrichtung weisen einen Innenraum auf, wobei das Gehäuse und die Vorrichtung den Innenraum umschließen.
Schließlich wird die Erfindung umgesetzt mittels eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte a) - e).
Ein Schritt a) betrifft das Erstellen eines Durchführungs-Grünlings mit einer Struktur aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff zur Ausbildung eines Durchführungsgrundkörpers und einer Struktur aus einem metall- oder cermethaltigen Werkstoff zur Ausbildung mindestens eines Leitungselements innerhalb des Durchführungsgrundkörpers. Der Durchführungs-Grünling ist daher so ausgestaltet, dass er geeignet ist, eine wie hier beschriebene elektrische
Durchführung auszubilden, insbesondere nach Ausführung des Schritts b).
Ein Schritt b) betrifft das Brennen des Durchführungs-Grünlings. Dadurch wird aus dem
Durchführungs-Grünlings die elektrische Durchführung erzeugt.
Ein Schritt c) betrifft das Erstellen eines Filterstruktur-Grünlings mit einer Struktur aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff zur Ausbildung eines Filterstrukturgrundkörpers und einer Struktur aus einem metall- oder cermethaltigen Werkstoff zur Ausbildung mindestens einer elektrisch leitenden Fläche, eines Leitungsabschnitts und/oder einer Durchleitung innerhalb des Filterstrukturgrundkörpers. Der Filterstruktur-Grünlings ist daher so ausgestaltet, dass er geeignet ist, eine wie hier beschriebene Filterstruktur auszubilden, insbesondere nach
Ausführung des Schritts d).
Ein Schritt d) betrifft das Brennen des Filterstruktur-Grünlings. Dadurch wird aus dem
Filterstruktur-Grünlings die Filterstruktur erzeugt. Ein Schritt e) betrifft das Anordnen der Filterstruktur an einer Stirnseite der Durchführung.
Ferner wird in Schritt e) mindestens einer elektrischen Oberflächenverbindung zwischen der Filterstruktur und der Durchführung hergestellt. Die so hergestellte elektrische
Oberflächenverbindung entspricht der hierin beschriebenen Oberflächenverbindung.
Die Schritte a) und c), die die Erstellung eines Durchführungsgrünlings und eines Filterstruktur- Grünlings betreffen, umfassen vorzugsweise das Bereitstellen eines Pulvers aus elektrisch isolierendem Material und die Zugabe eines Binders zu dem Pulver. Das Pulver kann vor oder nach der Zugabe des Binders homogenisiert werden, insbesondere wenn das Pulver mehrere Materialien umfasst. Aus dem Pulver und dem Binder wird eine Suspension hergestellt. Falls in der Filterstruktur eine in dem Filterstrukturgrundkörper integrierte Kapazität vorgesehen werden soll, so umfasst das Pulvers aus elektrisch isolierendem Material mindestens ein dielektrisches und insbesondere paramagnetisches oder ferromagnetisches Material, etwa Titandioxid oder Bariumtitanat. Es können ferner dem Pulver bzw, der Suspension Zusätze von Magnesium, Kobalt, Strontium, Niob oder Zirkonium hinzugefügt werden, vorzugsweise vor dem
Homogenisieren. Es können insbesondere Schritte verwendet werden, die zur Herstellung von Keramikkondensatoren angewendet werden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der leitende
Werkstoff, der zur Ausbildung der leitenden Fläche vorgesehen ist, in einer Schichtstruktur angeordnet wird. Die Suspension wird in mehrere Lagen geformt, die den mindestens einen Körper bilden. Die Lagen werden jeweils mit dem elektrisch leitendem Werkstoff bedruckt, wobei der elektrisch leitende Werkstoff als Paste vorliegt. Die Lagen werden vorzugsweise in wechselweise zueinander versetzten Flächen bedruckt. Die Lagen werden insbesondere als Keramikfolie erzeugt. Die bedruckten Lagen werden gepresst, bevor diese in eine Vielzahl von Filterstrukturen zertrennt werden. Werden die Lagen als Keramikfolie erzeugt, ergeben sich durch das Zertrennen Keramikfolienstücke als Filterstrukturen. Vor dem Brennen und
insbesondere nach dem Zertrennen wird ein in der Suspension enthaltenes Bindemittel entfernt. Die Erstellung des Filterstruktur-Grünlings kann einen Schritt des Folienziehens umfassen, in dem die Suspension bzw. das elektrisch isolierende Material zu zumindest einer Keramikfolie gezogen werden. Diese bildet die dielektrische Schicht eines Kondensators, der von der Filterstruktur vorgesehen wird. Nach dem Folienziehen wird das elektrisch isolierende Material, d.h. die Keramikfolie, mit einem elektrisch leitenden Werkstoff bedruckt, insbesondere mit einer metallischen Paste. Die gedruckte metallische Paste ist vorgesehen, nach dem Brennen die elektrisch leitenden Flächen und insbesondere die Elektrodenflächen der Kapazität auszubilden. Zur Ausbildung des Kondensators als Mehrschichtstruktur wird die metallische Paste in Lagen gedruckt, die wechselweise zueinander versetzt sind. Nach einem folgenden Verbindungsschritt der Lagen ergibt sich eine Kammstruktur mit ineinandergreifenden Kämmen, wie sie bei Mehrschichtkondensatoren verwendet wird. Durch einen Metallisierungsschritt, der nach dem Brennen ausgeführt wird, werden die Lagen mittels einer Metallisierungsschicht senkrecht zum Verlauf der Lagen verbunden. Die metallische Paste wird beispielsweise durch Siebdruck aufgebracht, vorzugsweise auf die gezogene Keramikfolie, bevor diese gebrannt wird. Der elektrisch leitenden Werkstoff ist insbesondere ein metall- oder cermethaltigen Werkstoff, vorzugsweise in Pastenform. Der elektrisch leitender Werkstoff bzw. der metall- oder cermethaltigen Werkstoff ist insbesondere Werkstoff, der durch den Schritt d) des Brennens in elektrisch leitende Strukturen und insbesondere Flächen überführt. Anstatt das elektrisch isolierende Material mit metallischer Paste zu bedrucken, kann der elektrisch leitende Werkstoff galvanisch abgeschieden werden. Die gezogenen und mit der metallischen Paste bedruckten Keramikfolien werden
übereinandergestapelt. Durch das Stapeln werden die von der metallischen Paste
vorgesehenen Flächen zueinander angeordnet, wordzugsweise als wechselweise versetzte Flächen. Durch die mehreren gestapelten und bedruckten Keramikfolien ergibt sich eine Mehrschichtstruktur. Die gestapelten Keramikfolien werden gepresst, wodurch diese verfestigt werden. Die gestapelten Keramikfolien werden ferner zerteilt, vorzugsweise nach dem Pressen. Die sich durch das Zerteilen ergebenden Keramikfolienstücke werden vom Binder befreit. Die Struktur der Keramikfolienstücke entspricht der Ausgestaltung der Filterstruktur, wobei sich durch den Brennvorgang die noch als Grünling vorgesehenen Keramikfolienstücke in die Filterstruktur umwandeln. Die Keramikfolienstücke werden in Schritt d) eingebrannt. Die in Schritt d) verwendete Temperatur kann bis zu 1200°C, 1300 °C oder 1500°C betragen und beträgt vorzugsweise bis zu 1400°C. Diese Temperaturen werden auch in Schritt b) verwendet. Die Durchführungsgrünlinge und die Keramikfolienstücke, welche die Grünlinge der
Filterstruktur darstellen, können im selben Brennvorgang gebrannt werden; in diesem Fall fallen die Schritte b) und d) zusammen.
Durch den Schritt d) (und den Schritt b)) ergeben sich die gewünschten elektrischen
Eigenschaften. Insbesondere sind der Temperaturverlauf und die Dauer des Schritts d) derart ausgestaltet, dass die dielektrische Schicht die gewünschte Permitivität aufweist. Insbesondere ist Schritt d) derart ausgestaltet, dass die Struktur aus elektrisch isolierendem Werkstoff des Filterstruktur-Grünlings eine paramagnetische oder ferromag netische Struktur bildet. Die paramagnetische oder ferromagnetische Struktur ist vorzugsweise eine Schicht oder bildet eine Vielzahl gestapelter und zueinander paralleler Schichten, die eine konstante Dicke aufweist bzw. aufweisen. Diese Schicht bzw. diese Schichten sind vorzugsweise planar.
Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass "die mindestens eine elektrische Oberflächenverbindung mittels eines Oberflächenlötprozesses hergestellt wird. Alternativ wird die elektrische Oberflächenverbindung mittels Verkleben unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebers oder mittels eines Schweißprozesses hergestellt. Dadurch wird die gebrannte Filterstruktur mit der gebrannten Durchführung elektrisch verbunden.
Insbesondere werden die gebrannten Leitungselemente der Durchführung mit den gebrannten Durchleitungen der Filterstruktur verbunden.
Insbesondere zur komplexeren Ausgestaltungen der Filterstruktur, etwa einem mehrschichtigen Aufbau, werden Verbindungsabschnitte erzeugt. Diese verbinden Bauelemente der
Filterstruktur und insbesondere Teile von Bauelementen. Insbesondere werden
erfindungsgemäß Verbindungsabschnitte erzeugt, die mindestens zwei elektrisch leitende Flächen verbinden. Um eine Kapazität auszubilden, die eine mehrere elektrisch leitende Flächen umfasst, welche aus elektrisch leitendem Werkstoff in der Filterstruktur ausgebildet werden, können Verbindungsabschnitte erzeugt werden. Diese sind elektrisch leitend und werden in elektrischem Kontakt mit elektrisch leitenden Flächen angeordnet. Insbesondere können für eine Kapazität innerhalb der Filterstruktur zwei Verbindungsabschnitte an der Filterstruktur vorgesehen werden. Die Verbindungsabschnitte können an einer Außenfläche, insbesondere an einer Seitenfläche der Filterstruktur angeordnet werden. Die elektrisch leitenden Flächen können in zwei Gruppen unterteilt sein, so dass sich eine alternierende Struktur ergibt. Jeder Verbindungsabschnitt verbindet die leitenden Flächen einer der Gruppen, insbesondere an Seitenflächen der leitenden Flächen. Die Verbindungsabschnitte können in Grünlingsform als elektrisch leitender Werkstoff ausgebildet sein und in dieser Form den Werkstoff zur Ausbildung einer leitenden Fläche direkt kontaktieren. Die Verbindungsabschnitte können ferner auf den gebrannten Filterstrukturgrundkörper aufgebracht werden mittels Aufdampfen, Sputtern, chemisches oder elektrochemisches Abscheiden, Aufbringen eines leitenden Klebemittels oder durch Löten oder Schweißen. Im letztgenannten Fall werden die Verbindungsabschnitte auf eine Umfangsfläche des Filterstrukturgrundkörpers aufgebracht und in direktem Kontakt mit der mindestens einen elektrisch leitenden Fläche gebracht. Die elektrisch leitende Fläche erstreckt sich bis zur äußeren Umfangsfläche der Filterstruktur. Die Verbindungsabschnitte können als Durchleitung der Filterstruktur angesehen werden. Die Verbindungsabschnitte können zur Ableitung von störenden Wechselsignalen verwendet werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Filterstruktur-Grünling erstellt wird durch Erzeugen einer Suspension, die mindestens ein Dielektrikum und insbesondere ein paraelektrisches oder ferroelektrisches Material enthält. Insbesondere können die hierin beschriebenen dielektrischen, paraelektrischen oder ferroelektrischen Materialien verwendet werden. Die Suspension wird erzeugt durch Verwendung eines Binders, wie oben beschrieben ist. Die Suspension wird zu mindestens einem Körper geformt, insbesondere durch
Folienziehen, wie hierin beschrieben ist. Ferner wird, wie bereits hierin ausgeführt, der mindestens eine Körper mit einer Paste bedruckt, die elektrisch leitfähiges Material enthält. Das Verfahren sieht ferner vor, den bedruckten Körper zu brennen, um die Filterstruktur zu erzeugen. Das Brennen wird durch Schritt d) ausgeführt.
Ein Halteelement kann erzeugt werden durch Ausformen eines Halteelement-Grünlings um die Durchführung oder um den Durchführungs-Grünling herum. Im letztgenannten Falls werden der Halteelement-Grünling und der Durchführungs-Grünling zusammen gebrannt und
gegebenenfalls vorher zusammengepresst. Der Halteelement-Grünling kann ferner vorgesintert werden, bevor er um den Durchführungs-Grünling herum angeordnet wird. Der Halteelement- Grünling kann aus elektrisch leitendem oder elektrisch isolierendem Material hergestellt werden.
Das Bauelement der Filterstruktur wird entweder mit zumindest einem der Grünlinge
mitgesintert als in der Filterstruktur integriertes Bauelement, oder das Bauelement wird als körperlich eigenständiges Bauelement eingefügt, nachdem alle Sinterschritte abgeschlossen wurden. Die letztgenannte Möglichkeit wird verwendet, wenn das frequenzselektive Bauelement nicht für hohe Temperaturen geeignet ist und das Aussetzen des Bauelements der Temperatur des Sinterns das Bauelement zerstören oder schädigen würde.
Die vorgeschlagene elektrische Durchführung ist für den Einsatz in einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung eingerichtet, wobei die medizinisch implantierbare Vorrichtung insbesondere als aktive implantierbare medizinische Vorrichtung (AIMD) und besonders bevorzugt als Therapiegerät ausgestaltet sein kann.
Der Begriff einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung umfasst grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung, welche eingerichtet ist, um mindestens eine medizinische Funktion durchzuführen, und welche in ein Körpergewebe eines menschlichen oder tierischen Benutzers einbringbar ist. Die medizinische Funktion kann grundsätzlich eine beliebige Funktion umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer therapeutischen Funktion, einer diagnostischen Funktion und einer chirurgischen Funktion. Insbesondere kann die medizinische Funktion mindestens eine Aktorfunktion aufweisen, bei der mittels mindestens eines Aktors mindestens ein Reiz auf das Körpergewebe ausgeübt wird, insbesondere ein elektrischer Reiz.
Der Begriff einer aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtung - auch als AIMD bezeichnet - umfasst grundsätzlich alle medizinisch implantierbaren Vorrichtungen, die elektrische Signale aus einem hermetisch dichten Gehäuse in einen Teil des Körpergewebes des Benutzers leiten können und/oder aus dem Teil des Körpergewebes des Benutzers empfangen können. So umfasst der Begriff der aktiven implantierbaren medizinischen
Vorrichtung insbesondere Herzschrittmacher, Cochlea-Implantate, implantierbare
Cardioverter/Defibrillatoren, Nerven-, Hirn-, Organ- oder Muskelstimulatoren sowie
implantierbare Überwachungsgeräte, Hörgeräte, Retina-Implantate, Muskel-Stimulatoren, implantierbare Pumpen für Arzneimittel, künstliche Herzen, Knochenwachstumsstimulatoren, Prostata-Implantate, Magen-Implantate, oder dergleichen.
Die medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere die aktive implantierbare
medizinische Vorrichtung, weist mindestens ein Gehäuse auf, insbesondere mindestens ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse. Das Gehäuse kann vorzugsweise mindestens eine Elektronik umschließen, beispielsweise eine Ansteuer- und/oder Auswerteelektronik der medizinisch-implantierbaren Vorrichtung.
Unter einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element verstanden welches mindestens ein Funktionselement der medizinisch implantierbaren Vorrichtung, welches zur Durchführung der mindestens einen medizinischen Funktion eingerichtet ist oder die medizinische Funktion fördert, zumindest teilweise umschließt. Insbesondere weist das Gehäuse mindestens einen Innenraum auf, der das Funktionselement ganz oder teilweise aufnimmt. Insbesondere kann das Gehäuse eingerichtet sein, um einen mechanischen Schutz des Funktionselements gegenüber im Betrieb und/oder bei einer Handhabung auftretenden Belastungen zu bieten und/oder einen Schutz des Funktionselements gegenüber Umwelteinflüssen wie beispielsweise Einflüssen durch eine Körperflüssigkeit. Das Gehäuse kann insbesondere die medizinisch implantierbare Vorrichtung nach außen hin begrenzen und/oder abschließen. Unter einem Innenraum ist hier ein Bereich der medizinisch implantierbaren Vorrichtung zu verstehen, insbesondere innerhalb des Gehäuses, welcher das Funktionselement ganz oder teilweise aufnehmen kann und welcher in einem implantierten Zustand nicht mit dem Körpergewebe und/oder nicht mit einer Körperflüssigkeit in Kontakt kommt. Der Innenraum ist ein durch das Gehäuse geschlossener Hohlraum öder es können mehrere Hohlräume in dem Innenraum ausgebildet sein. Alternativ kann der Innenraum kann vollständig hohl, teilweise hol bzw. ganz oder teilweise ausgefüllt sein, beispielsweise durch das mindestens eine
Funktionselement und/oder durch mindestens ein Füllmaterial, beispielsweise mindestens einen Verguss, beispielsweise durch ein Vergussmaterial in Form eines Epoxidharzes oder eines ähnlichen Materials. Demgegenüber wird unter einem Außenraum ein Bereich äußerhalb des Gehäuses verstanden. Dies kann insbesondere ein Bereich sein, welcher im implantierten Zustand mit dem
Körpergewebe und/oder einer Körperflüssigkeit in Kontakt kommen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Außenraum jedoch auch ein Bereich sein oder einen Bereich umfassen, welcher lediglich von außerhalb des Gehäuses zugänglich ist, ohne dabei notwendigerweise in Kontakt mit dem Körpergewebe und/oder der Körperflüssigkeit zu geraden, beispielsweise ein für ein elektrisches Verbindungselement, beispielsweise einen elektrischen Steckverbinder, von außen zugänglicher Bereich eines Verbindungselements der medizinisch implantierbaren Vorrichtung. Das Gehäuse und/oder insbesondere die elektrische Durchführung können insbesondere hermetisch dicht ausgestaltet sein, so dass beispielsweise der Innenraum hermetisch dicht gegenüber dem Außenraum abgedichtet ist. Im Rahmen der Erfindung kann der Begriff „hermetisch dicht" dabei verdeutlichen, dass bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch innerhalb der üblichen Zeiträume (beispielsweise 5-10 Jahre) Feuchtigkeit und/oder Gase nicht oder nur minimal durch das hermetisch dichte Element hindurch dringen können. Eine physikalische Größe, die beispielsweise eine Permeation von Gasen und/oder Feuchtigkeit durch eine Vorrichtung, z.B. durch die elektrische Durchführung und/oder das Gehäuse, beschreiben kann, ist die sogenannte Leckrate, welche beispielsweise durch Lecktests bestimmt werden kann. Entsprechende Lecktests können beispielsweise mit Heliumlecktestern und/oder Massenspektrometern durchgeführt werden und sind im Standard Mil-STD-883G Method 1014 spezifiziert. Die maximal zulässige Helium-Leckrate wird dabei abhängig vom internen Volumen der zu prüfenden Vorrichtung festgelegt. Nach den in MIL-STD-883G, Method 1014, in Absatz 3.1 spezifizierten Methoden, und unter Berücksichtigung der in der Anwendung der vorliegenden Erfindung vorkommenden Volumina und Kavitäten der zu prüfenden Vorrichtungen, können diese maximal zulässigen Helium-Leckraten beispielsweise von 1 x 10"8 atm*cm3/sec bis 1 x 10"7 atm*cm3/sec betragen. Im Rahmen der Erfindung kann der Begriff„hermetisch dicht" insbesondere bedeuten, dass die zu prüfende Vorrichtung (beispielsweise das Gehäuse und/oder die elektrische Durchführung oder das Gehäuse mit der elektrischen Durchführung) eine Helium-Leckrate von weniger als 1 x 10"7 atm*cm3/sec aufweist. In einer vorteilhaften Ausführung kann die Helium-Leckrate weniger als 1 x 10"8 atm*cm3/sec, insbesondere weniger als 1 x 10~9 atm*cm3/sec betragen. Zum Zweck der
Standardisierung können die genannten Helium-Leckraten auch in die äquivalente Standard- Luft-Leckrate konvertiert werden. Die Definition für die äquivalente Standard-Luft-Leckrate (Equivalent Standard Air Leak Rate) und die Umrechnung sind im Standard ISO 3530 angegeben.
Elektrische Durchführungen sowie die erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung sind Elemente, welche eingerichtet sind, um mindestens einen elektrischen Leitungsweg (d.h. eine elektrisch leitende Verbindung) zu schaffen, der sich zwischen hem Innenraum des Gehäuses zu mindestens einem äußeren Punkt oder Bereich außerhalb des Gehäuses, insbesondere in dem Außenraum, erstreckt. Die elektrischen Durchführungen sind insbesondere Elemente, welche aufgrund ihres spezifischen Widerstands und ihrer Struktur eingerichtet sind, um den mindestens einen elektrischen Leitungsweg zu schaffen. So wird beispielsweise eine elektrische Verbindung mit außerhalb des Gehäuses angeordneten Leitungen, Elektroden und Sensoren ermöglicht.
Bei üblichen medizinischen implantierbaren Vorrichtungen ist in der Regel ein Gehäuse vorgesehen, welches auf einer Seite ein Kopfteil, auch Header oder Anschlusskörper genannt, aufweisen kann, der Anschlussbuchsen für das Anschließen von Zuleitungen, auch
Elektrodenleitungen oder Leads genannt, tragen kann. Die Anschlussbuchsen weisen beispielsweise elektrische Kontakte auf, die dazu dienen, die Zuleitungen elektrisch mit einer Steuerelektronik im Inneren des Gehäuses der medizinischen Vorrichtung zu verbinden. Dort, wo die elektrische Verbindung in das Gehäuse der medizinischen Vorrichtung eintritt, ist üblicherweise eine elektrische Durchführung vorgesehen, die hermetisch dichtend in eine entsprechende Gehäuseöffnung eingesetzt ist, vorzugsweise die elektrische Durchführung der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung. Die elektrische Durchführung kann mittels eines Halteelements in dem Gehäuse abgedichtet eingesetzt sein.
Aufgrund der Einsatzart von medizinisch implantierbaren Vorrichtungen ist deren hermetische Dichtigkeit und Biokompatibilität in der Regel eine der vorrangigsten Anforderungen. Die hier erfindungsgemäß vorgeschlagene medizinisch implantierbare Vorrichtung kann insbesondere in einen Körper eines menschlichen oder tierischen Benutzers, insbesondere eines Patienten, eingesetzt werden. Dadurch ist die medizinisch implantierbare Vorrichtung in der Regel einer Flüssigkeit eines Körpergewebes des Körpers ausgesetzt. Somit ist es in der Regel von
Bedeutung, dass weder Körperflüssigkeit in die medizinisch implantierbare Vorrichtung eindringt, noch das Flüssigkeiten aus der medizinisch implantierbaren Vorrichtung austreten. Um dieses sicherzustellen, sollte das Gehäuse der medizinisch implantierbaren Vorrichtung, und somit auch die elektrische Durchführung, eine möglichst vollständige Undurchlässigkeit aufweisen, insbesondere gegenüber Körperflüssigkeiten.
Weiterhin sollte die elektrische Durchführung eine hohe elektrische Isolation zwischen dem mindestens einen Leitungselement und dem Gehäuse und/oder, falls mehrere
Leitungselemente vorgesehen sind, zwischen den Leitungselementen sicherstellen. Dabei werden vorzugsweise Isolationswiderstände von mindestens mehreren MOhm, insbesondere mehr als 20 MOhm, erreicht, sowie vorzugsweise geringe Verlustströme, die insbesondere kleiner sein können als 10 pA. Desweiteren liegt, falls mehrere Leitungselemente vorgesehen sind, das Übersprechen - auch als Crosstalk bezeichnet - und die elektromagnetische
Kopplung zwischen den einzelnen Leitungselementen vorzugsweise unterhalb medizinisch vorgegebener Schwellen.
Für die genannten Anwendungen ist die erfindungsgemäß offenbarte elektrische Durchführung besonders geeignet. Weiterhin kann die elektrische Durchführung auch in darüber
hinausgehenden Anwendungen genutzt werden, die besondere Anforderungen an die
Biokompatibilität, Dichtheit und Stabilität gegenüber Korrosion stellen.
Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung kann insbesondere den oben genannten Dichtigkeitsanforderungen und/oder den oben genannten Isolationsanforderungen genügen.
Die elektrische Durchführung weist, wie oben ausgeführt, mindestens einen elektrisch isolierenden Durchführungsgrundkörper auf. Unter einem Durchführungsgrundkörper ist ein Element zu verstehen, welches in der elektrischen Durchführung einer mechanische
Haltefunktion erfüllt, beispielsweise indem der Durchführungsgrundkörper direkt oder direkt das mindestens eine Leitungselement hält oder trägt. Insbesondere kann das mindestens eine Leitungselement vollständig oder teilweise direkt oder indirekt in den Durchführungsgrundkörper eingebettet sein, insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem
Durchführungsgrundkörper und dem Leitungselement und besonders bevorzugt durch ein Co- Sintern des Durchführungsgrundkörper und des Leitungselements. Der
Durchführungsgrundkörper kann insbesondere mindestens eine dem Innenraum zuweisende Seite aufweisen und mindestens eine dem Außenraum zuweisende und/oder von dem
Außenraum aus zugängliche Seite. Diese Eigenschaften treffen auch für den
Filterstrukturgrundkörper zu, der die Durchleitung hält oder trägt. An die Stelle des
Leitungselements des Durchführungsgrundkörpers tritt die Durchleitung des
Filterstrukturgrundkörpers.
Beide Grundkörper, d.h. der Filterstrukturgrundkörper und der Durchführungsgrundkörper sind, wie oben ausgeführt, elektrisch isolierend ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die beiden
Grundkörper jeweils vollständig oder zumindest bereichsweise aus mindestens einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Unter einem elektrisch isolierenden Material ist dabei ein Material zu verstehen, welches einen spezifischen Widerstand von mindestens 107 Ohm*m aufweist, insbesondere von mindestens 108 Ohm*m, vorzugsweise von mindestens 109 Ohm*m und besonders bevorzugt von mindestens 1011 Ohm*m. Insbesondere kann der
Durchführungsgrundkörper derart ausgestaltet sein, dass, wie oben ausgeführt, ein Stromfluss zwischen dem Leitungselement und dem Gehäuse und/oder zwischen mehreren
Leitungselementen zumindest weit gehend verhindert wird, beispielsweise indem die oben genannten Widerstände zwischen dem Leitungselement und dem Gehäuse realisiert werden. Insbesondere kann der Grundkörper mindestens ein keramisches Material aufweisen. Dies trifft auch für den Filterstrukturgrundkörper zu, bei dem ein Stromfluss zwischen der Durchleitung und dem Gehäuse oder zwischen Durchleitungen zumindest weit gehend verhindert wird, beispielsweise indem die oben genannten Widerstände zwischen der Durchleitung und dem Gehäuse realisiert werden.
Unter einem Leitungselement oder elektrischen Leitungselement ist hier allgemein ein Element zu verstehen, welches eingerichtet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen mindestens zwei Orten und/oder mindestens zwei Elementen herzustellen. Insbesondere kann das
Leitungselement einen oder mehrere elektrische Leiter, beispielsweise metallische Leiter, umfassen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist, wie oben ausgeführt, das
Leitungselement vollständig oder teilweise aus mindestens einem Cermet hergestellt.
Zusätzlich können noch ein oder mehrere andere elektrische Leiter vorgesehen sein, beispielsweise metallische Leiter. Das Leitungselement kann beispielsweise in Form eines oder mehrerer Steckerstifte und/oder gekrümmter Leiter ausgestaltet sein. Das Leitungselement kann weiterhin beispielsweise auf einer dem Innenraum zuweisenden Seite des
Durchführungsgrundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung und/oder auf einer dem Außenraum zuweisenden oder von dem Außenraum aus zugänglichen Seite des
Durchführungsgrundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung einen oder mehrere Anschlusskontakte aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere Steckverbinder, beispielsweise einen oder mehrere Anschlusskontakte, welche aus dem
Durchführungsgrundkörper herausragen oder auf andere Weise elektrisch von dem Innenraum aus und/oder dem Außenraum aus kontaktierbar sind.
Die vorgenannten Eigenschaften treffen auch für die Durchleitung der Filterstruktur zu, wobei die Durchleitung beispielsweise auf einer dem Innenraum zuweisenden Seite des
Filterstrukturgrundkörpers und/oder der Filterstruktur und/oder auf einer der Durchführung zuweisenden oder von der Durchführung aus zugänglichen Seite des
Durchführungsgrundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung einen oder mehrere Anschlusskontakte aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere Anschlusskontakte für Oberflächenverbindungen, welche aus dem Filterstrukturgrundkörper herausragen oder auf andere Weise elektrisch von dem Innenraum aus kontaktierbar sind. Die Durchführung und die Filterstruktur weisen Oberflächenkontakte auf, die jeweils mittels einer Oberflächenverbindung verbunden sind. Ferner kann die Durchführung
Steckverbindungselemente an einer der Filterstruktur entgegengesetzten Seite aufweisen, etwa an einer dem Außenraum zugewandten Seite. Ferner kann die Filterstruktur
Steckverbindungselemente aufweisen, etwa an einer der Durchführung entgegengesetzten Seite, beispielsweise an der Stelle, an der sich der Kontaktpunkt befindet. Die
Oberflächenverbindung zwischen Durchführung und Filterstruktur ist vorzugsweise eine stoffschlüssige Verbindung, etwa eine Lotverbindung, kann jedoch auch als form- und/oder kraftschlüssige Verbindung ausgeführt sein, etwa durch eine Steckverbindung. Im
letztgenannten Fall kann die Filterstruktur und die Durchführung zusammengesteckt werden, wobei die Filterstruktur der einer der Durchführung zugewandten Seite Steckelemente aufweist und die Durchführung an einer der Filterstruktur zugesandten Stirnseite dazu komplementäre Steckelemente aufweist.
Das mindestens eine Leitungselement der Durchführung kann zusammen mit der Durchleitung der Filterstruktur die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Innenraum und dem
Außenraum auf verschiedene Weisen herstellen. Beispielsweise kann sich das Leitungselement von mindestens einem auf der Stirnseite des Durchführungsgrundkörpers angeordneten Abschnitt des Leitungselements zu mindestens einem auf der dem Außenraum zuweisenden oder der von dem Außenraum aus zugänglichen Seite erstrecken. Auch andere Anordnungen sind jedoch grundsätzlich möglich. So kann das Leitungselement beispielsweise auch eine Mehrzahl miteinander elektrisch leitend verbundener Teil-Leitungselemente umfassen. Weiterhin kann sich das Leitungselement in den Innenraum, in den Filterstrukturgrundkörper und/oder in den Außenraum hinein erstrecken. Beispielsweise kann das Leitungselement mindestens einen in dem Innenraum angeordneten Bereich und/oder mindestens einen in dem Außenraum angeordneten Bereich aufweisen, wobei die Bereiche beispielsweise miteinander elektrisch verbunden sein können. Die Durchleitung kann sich vollständig oder in
Leitungsabschnitten von der Stirnseite der Durchführung, die dem Innenraum zugewandt ist, zu einer Oberfläche der Filterstruktur erstrecken, an der ein Kontaktpunkt vorgesehen ist, insbesondere zu einer der Stirnseite entgegengesetzten Seite der Filterstruktur. Das mindestens eine Leitungselement der Durchführung kann auf einer dem Filterelement zu weisenden Seite des Durchführungsgrundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung und/oder auf einer dem Außenraum zuweisenden oder von dem Außenraum aus zugänglichen Seite des Durchführungsgrundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung mindestens ein elektrisches Verbindungselement aufweisen und/oder mit einem derartigen elektrischen Verbindungselement verbunden sein. Beispielsweise können, wie oben beschrieben, auf einer oder beiden der genannten Seiten jeweils ein oder mehrere Steckverbinder, etwa
Kontaktfedern, vorgesehen sein. Vorzugsweise sind eine oder mehrere Kontaktflächen oder andere Arten von elektrischen Verbindungselementen an den Seiten der Filterstruktur und der Durchführung vorgesehen, die einander zugewandt sind. Die leitenden Materialien der
Durchleitung der Filterstruktur sollten dauerhaft mit dem Leitungselement der Durchführung verbindbar sein. Die zum Außenraum gewandten Verbindungselemente sollten biokompatibel sein und sollten dauerhaft mit dem mindestens einen Leitungselement verbindbar sein.
Der elektrisch isolierende Durchführungsgrundkörper kann insbesondere das mindestens eine Leitungselement lagern. Ferner kann der elektrisch isolierende Filterstrukturgrundkörper insbesondere die mindestens eine Durchleitung lagern. Das Material des
Durchführungsgrundkörpers und das Material des Filterstrukturgrundkörper sollte, wie oben ausgeführt, vorzugsweise biokompatibel sein und sollte einen ausreichend hohen
Isolationswiderstand aufweisen. Für den erfindungsgemäßen Durchführungsgrundkörper hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser ein oder mehrere Materialien aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aluminiumoxid (Al203), Zirkoniumdioxid (Zr02), Aluminiumoxid verstärktes Zirkoniumoxid (ZTA), Zirkoniumoxid verstärktes Aluminiumoxid (ZTA - Zirconia Toughened Aluminum -
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Yttrium verstärktes Zirkoniumoxid (Y-TZP), Aluminiumnitrid (AIN), Magnesiumoxid (MgO), Piezokeramik, Barium(Zr, Ti)oxid, Barium(Ce, Ti)oxid und Natrium-Kalium-Niobat. Die Materialien werden auch als Werkstoffe bezeichnet und können insbesondere als Werkstoffzusammensetzungen vorgesehen sein. Das Material des Durchführungsgrundkörpers kann ein para- oder ferroelektrisches Material sein, wie es hierin beschrieben ist, insbesondere das Material des Filterstrukturgrundkörpers. Ebenso kann der Filterstrukturgrundkörper eine oder mehrere der vorgenannten Materialien aufweisen, ist vorgesehen, dass ein Abschnitt des Filterstrukturgrundkörpers eine dielektrische Schicht einer in der Filterstruktur integrierten Kapazität bilden soll, dann wird vorzugsweise ein Material mit einer Permitivität von mehr als 10 oder 20 verwendet, vorzugsweise ein para- oder
ferroelektrisches Material.
Ein Randkörper, der auch als Halteelement bezeichnet wird, umgreift den
Durchführungsgrundkörper und dient als Verbindungselement zu dem Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung. Die Materialien des Halteelements müssen biokompatibel, leicht verarbeitbar, korrosionsbeständig und dauerhaft stoffschlüssig mit dem
Durchführungsgrundkörper und dem Gehäuse verbindbar sein. Für das erfindungsgemäße Halteelement hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser mindestens eines der folgenden Metall und/oder eine Legierung auf Basis mindestens eines der folgenden Metalle aufweist: Platin, Iridium, Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram, Titan, Kobalt-Chrom-Legierungen oder Zirkonium. Das Halteelement kann alternativ ein Cermet umfassen, wobei dies ebenso vorteilhaft hinsichtlich Dichtigkeit und Herstellungsverfahren ist. Bei der vorgeschlagenen elektrischen Durchführung weist das mindestens eine Leitungselement mindestens ein Cermet auf. Bei der vorgeschlagenen Filterstruktur weist die mindestens eine Durchleitung mindestens ein Cermet auf.
Der Durchführungs- oder Filterstrukturgrundkörper kann insbesondere ganz oder teilweise aus einem oder mehreren sinterfähigen Materialien hergestellt sein, insbesondere aus einem oder mehreren sinterfähigen Materialien auf Keramik-Basis. Der oder die Leitungselemente der
Durchführung sowie der oder die Durchleitungen der Filterstruktur können ganz oder teilweise aus einem oder mehreren sinterfähigen Materialien auf Cermet-Basis aufgebaut sein. Daneben kann das mindestens eine Leitungselement der Durchführung oder die mindestens eine Durchleitungen der Filterstruktur jedoch auch, wie oben ausgeführt, einen oder mehrere weitere Leiter aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere metallische Leiter.
Im Rahmen der Erfindung wird als„Cermet" ein Verbundwerkstoff aus einem oder mehreren keramischen Werkstoffen in mindestens einer metallischen Matrix oder ein Verbundwerkstoff aus einem oder mehreren metallischen Werkstoffen in mindestens einer keramischen Matrix bezeichnet. Zur Herstellung eines Cermets kann beispielsweise ein Gemisch aus mindestens einem keramischen Pulver und mindestens einem metallischen Pulver verwendet werden, welches beispielsweise mit mindestens mit einem Bindemittel und ggf. mindestens einem Lösungsmittel versetzt werden kann. Das bzw. die keramischen Pulver des Cermets weisen vorzugsweise eine mittlere Korngröße von weniger als 10 μηι, bevorzugt weniger als 5 pm, besonders bevorzugt weniger als 3 μηι auf. Das bzw. die metallischen Pulver des Cermets weisen vorzugsweise eine mittlere Korngröße von weniger als 15 μηη, bevorzugt weniger als 10 μιη, besonders bevorzugt weniger als 5 μιη auf. Zur Herstellung eines Filterstruktur- oder Durchführungsgrundkörpers kann beispielsweise mindestens ein keramisches Pulver verwendet werden, welches beispielsweise mit mindestens einem Bindemittel und
gegebenenfalls mindestens einem Lösungsmittel versetzt werden kann. Das bzw. die keramischen Pulver weist dabei vorzugsweise eine mittlere Korngröße von weniger als 10 μηι (1 μιη entsprechen 1 x 10"6 m), bevorzugt weniger als 5 μιτι, besonders bevorzugt weniger als 3 μηι auf. Als mittlere Korngröße wird dabei insbesondere der Medianwert oder d50-Wert der Korngrößenverteilung angesehen. Der d50-Wert beschreibt jenen Wert, bei dem 50 Prozent der Körner des keramischen Pulvers und/oder des metallischen Pulvers feiner sind und die anderen 50% grober sind als der d50-Wert.
Unter einem Sintern oder einem Sinterprozess wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen oder Werkstücken verstanden, bei welchem pulverförmige, insbesondere feinkörnige, keramische und/oder metallische Stoffe erhitzt werden und dadurch verbunden werden. Dieser Prozess kann ohne äußeren Druck auf den zu erhitzenden Stoff erfolgen oder kann insbesondere unter erhöhtem Druck auf den zu erhitzenden Stoff erfolgen, beispielsweise unter einem Druck von mindestens 2 bar,
vorzugsweise höheren Drucken, beispielsweise Drucken von mindestens 10 bar, insbesondere mindestens 100 bar oder sogar mindestens 1000 bar. Der Prozess kann insbesondere vollständig oder teilweise bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der
pulverförmigen Werkstoffe erfolgen, beispielsweise bei Temperaturen von 700°C bis 1400 °C. Der Prozess kann insbesondere vollständig oder teilweise in einem Werkzeug und/oder einer Form durchgeführt werden, so dass mit dem Sinterprozesses eine Formgebung verbunden werden kann. Neben den pulverförmigen Werkstoffen kann ein Ausgangsmaterial für den Sinterprozess weitere Werkstoffe umfassen, beispielsweise einen oder mehrere Binder und/oder ein oder mehrere Lösungsmittel. Der Sinterprozess kann in einem Schritt oder auch in mehreren Schritten erfolgen, wobei dem Sinterprozess beispielsweise weitere Schritte vorgelagert sein können, beispielsweise ein oder mehrere Formgebungsschritte und/oder ein oder mehrere Entbinderungsschritte. Das Sintern bzw. der Sinterprozess entspricht somit einem Brennprozess. Bei der Herstellung der Durchführung und/oder der Filterstruktur kann insbesondere ein
Verfahren eingesetzt werden, bei welchem zunächst mindestens ein Grünling hergestellt wird, aus diesem Grünling anschließend mindestens ein Braunling und aus dem Braunling anschließend durch mindestens einen Brenn- oder Sinterschritt des Braunlings das fertige Werkstück. Dabei können für das Leitungselement bzw. für die Durchleitung sowie für den Durchführungsgrundkörper und den Filtergrundkörper andererseits getrennte Grünlinge und/oder getrennte Braunlinge hergestellt werden, welche anschließend verbunden werden können. Alternativ können jedoch auch für den jeweiligen Grundkörper und das
Leitungselement bzw. die Durchleitung ein oder mehrere gemeinsame Grünlinge und/oder Braunlinge erstellt werden. Wiederum alternativ können zunächst getrennte Grünlinge erstellt werden, diese Grünlinge dann verbunden werden und aus dem verbundenen Grünling anschließend ein gemeinsamer Braunling erstellt werden.
Unter einem Grünling ist allgemein ein Vor-Formkörper eines Werkstücks zu verstehen, welcher das Ausgangsmaterial, beispielsweise das mindestens eine keramische und/oder metallische Pulver umfasst, sowie weiterhin gegebenenfalls ein oder mehrere Bindermaterialien und/oder ein oder mehrere Lösungsmittel. Unter einem Braunling ist ein Vor-Formkörper zu verstehen, welcher aus dem Grünling durch mindestens einen Entbinderungsschritt entsteht,
beispielsweise mindestens einen thermischen und/oder chemischen Entbinderungsschritt, wobei in dem Entbinderungsschritt das mindestens eine Bindermaterial und/oder das mindestens eine Lösungsmittel zumindest teilweise aus dem Vor-Formkörper entfernt wird.
Der Sinterprozess, insbesondere für ein Cermet, jedoch auch beispielsweise für den
Durchführungs- und/oder Filterstrukturgrundkörper, kann vergleichbar zu einem üblicherweise für homogene Pulver verwendeten Sinterprozess ablaufen. Beispielsweise kann unter hoher Temperatur und ggf. hohem Druck das Material beim Sintervorgang verdichtet werden, so dass das Cermet nahezu dicht ist, oder eine höchstens geschlossene Porosität aufweist. Cermets zeichnen sich in der Regel durch eine besonders hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus. Gegenüber Sinterhartmetallen hat ein Cermet enthaltendes Leitungselement oder eine entsprechende Durchleitung in der Regel eine höhere Thermoschock- und
Oxidationsbeständigkeit und in der Regel einen an einen umgebenden Isolator angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Für die erfindungsgemäße Durchführung und/oder Filterstruktur kann die mindestens eine keramische Komponente des Cermets insbesondere mindestens eines der folgenden
Materialien aufweisen: Aluminiumoxid (Al203), Zirkoniumdioxid (Zr02), Aluminiumoxid verstärktes Zirkoniumoxid (ZTA), Zirkoniumoxid verstärktes Aluminiumoxid (ZTA - Zirconia Toughened Aluminum - Al203/Zr02), Yttrium verstärktes Zirkoniumoxid (Y-TZP), Aluminiumnitrid (AIN), Magnesiumoxid (MgO), Piezokeramik, Barium(Zr, Ti)oxid, Barium(Ce, Ti)oxid, oder Natrium-Kalium-Niobat.
Für die erfindungsgemäße Durchführung kann die mindestens eine metallische Komponente des Cermets insbesondere mindestens eines der folgenden Metalle und/oder eine Legierung auf Basis mindestens eines der folgenden Metalle aufweisen: Platin, Iridium, Niob, Molybdän, - Tantal, Wolfram, Titan, Kobalt oder Zirkonium. Eine elektrisch leitfähige Verbindung stellt sich im Cermet in der Regel dann ein, wenn der Metallgehalt über der sogenannten
Perkolationsschwelle liegt, bei der die Metallpartikel im gesinterten Cermet mindestens punktuell miteinander verbunden sind, so dass eine elektrische Leitung ermöglicht wird. Dazu sollte der Metallgehalt erfahrungsgemäß, abhängig von der Materialauswahl, 25 Volumen-% und mehr betragen, vorzugsweise 32 Volumen-%, insbesondere mehr als 38 Volumen-%.
Im Sinne der Erfindung werden die Begriffe„ein Cermet aufweisend" und„cermethaltig" synonym verwendet. Folglich bezeichnen beide Begriffe eine Eigenschaft eines Elements, bei welcher das Element cermethaltig ist. Von diesem Begriff auch umfasst ist die
Ausführungsvariante, dass ein Element, beispielsweise das Leitungselement, aus einem
Cermet besteht, also vollständig aus einem Cermet aufgebaut ist. Die elektrisch leitenden Fläche kann durch Auftragen bzw. Drucken einer metallischen Paste vorgesehen werden.
Alternativ kann die elektrisch leitenden Fläche als Cermet vorgesehen werden. Im
letztgenannten Fall wird ein Grünling der elektrisch leitenden Fläche als cermethaltiger Grünling vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können sowohl das mindestens eine Leitungselement, die Durchleitung als auch die jeweiligen Grundkörper (d.h. Durchführungsgrundkörper und Filterstrukturgrundkörper) einen oder mehrere Bestandteile aufweisen, welche in einem
Sinterverfahren hergestellt oder herstellbar sind, oder das mindestens eine Leitungselement, die Durchleitung und die Grundkörper können beide in einem Sinterverfahren hergestellt oder herstellbar sein. Insbesondere können zum einen der Durchführungsgrundkörper und das Leitungselement sowie zum anderen der Filterstrukturgrundkörper und die Durchleitung in einem. Co-Sinterverfahren, also einem Verfahren einer gleichzeitigen Sinterung dieser
Elemente, hergestellt oder herstellbar sein. Beispielsweise können zum einen das
Leitungselement und der Durchführungsgrundkörper und zum anderen die Durchleitung und der Filterstrukturgrundkörper jeweils ein oder mehrere keramische Bestandteile aufweisen, die im Rahmen mindestens eines Sinterverfahrens hergestellt und vorzugsweise verdichtet werden.
Beispielsweise kann ein Grundkörper-Grünling (d.h. ein Grünling des
Durchführungsgrundkörpers bzw. ein Grünling des Filterstrukturgrundkörpers) hergestellt werden aus einem nicht leitenden Material bzw. einer isolierenden Werkstoffzusammensetzung. Dies kann beispielsweise durch ein Pressen der Werkstoffzusammensetzung in einer Form geschehen. Dazu handelt es sich vorteilhafterweise bei der isolierenden
Werkstoffzusammensetzung um eine Pulvermasse, welche mindestens einen minimalen Zusammenhalt der Pulverpartikel aufweist. Die Herstellung eines entsprechenden Grünlings erfolgt dabei beispielsweise durch Verpressen von Pulvermassen, oder durch Formung durch plastische Formgebung oder durch Gießen und anschließende Trocknung.
Solche Verfahrensschritte können auch genutzt werden, um mindestens einen cermethaltigen Leitungselement-Grünling oder einen Durchleitungs-Grünling oder einen Grünling einer leitenden Fläche der Filterstruktur zu formen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jenes Pulver, welches zu dem genannten Grünling verpresst wird, cermethaltig ist oder aus einem Cermet besteht oder mindestens ein Ausgangsmaterial für ein Cermet aufweist. Im Anschluss können die beiden Grünlinge - der Grundkörper-Grünling und cermethaltige Grünling - zusammengeführt werden. Die Herstellung des cermethaltigen Grünlings und des diesen umgebenden Grundkörper-Grünlings kann auch gleichzeitig erfolgen, z.B.: durch
Mehrkomponentenspritzguss, Ko-Extrusion etc., so dass eine nachfolgende Verbindung nicht mehr notwendig ist. Beim Sintern bzw. Brennen der Grünlinge werden diese vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterzogen, welche unterhalb der Schmelztemperatur der Pulverpartikel des Grünlings liegt. So kommt es in der Regel zu einer Verdichtung des Materials und damit einhergehend zu einer deutlichen Verringerung der Porosität und des Volumens der Grünlinge. Eine Besonderheit des Verfahrens besteht folglich darin, dass vorzugsweise der Grundkörper und das darin befindliche Leitungselement bzw. die darin befindliche Durchleitung oder die darin befindliche leitende Fläche zusammen gesintert werden können. Es bedarf dementsprechend vorzugsweise im Anschluss keiner Verbindung der Elemente mehr.
Durch das Sintern wird das Leitungselement mit dem Durchführungsgrundkörper sowie die Durchleitung bzw. die leitende Fläche mit dem Filterstrukturgrundkörper vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Dadurch wird vorzugsweise eine hermetische Integration des Leitungselementes in dem '
Durchführungsgrundkörper erzielt. Es bedarf vorzugsweise keines anschließenden Verlötens oder Verschweißens des Leitungselements bzw. der Durchleitung in dem betreffenden
Grundkörper mehr. Vielmehr wird durch das bevorzugte gemeinsame Sintern und die bevorzugte Nutzung eines cermethaltigen Grünlings eine hermetisch dichtende Verbindung zwischen dem betreffenden Grundkörper und dem Leitungselement bzw. der Durchieitung erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Sintern ein nur teilweises Sintern eines Grundkörper-Grünlings umfasst, wobei dieses teilweises Sintern beispielsweise den oben beschriebenen Entbinderungsschritt bewirken und/oder umfassen kann. Im Rahmen dieses nur teilweisen Sinterns wird der Grünling vorzugsweise wärmebehandelt. Dabei findet in der Regel schon eine Schrumpfung des
Volumens des Grünlings statt. Allerdings erreicht das Volumen des Grünlings in der Regel nicht dessen Endstadium. Vielmehr bedarf es in der Regel noch einer weiteren Wärmebehandlung - ein endgültiges Sintern - bei dem der oder die Grünlinge auf ihre endgültige Größe geschrumpft werden. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante wird der Grünling vorzugsweise nur teilweise gesintert, um schon eine gewisse Festigkeit zu erreichen, damit der Grünling leichter zu handhaben ist.
Das Ausgangsmaterial, welches zur Herstellung mindestens eines Grünlings des
Leitungselements, der Durchleitung, der leitenden Fläche und/oder mindestens eines Grünlings des betreffenden Grundkörpers verwendet wird, kann insbesondere ein trockenes Pulver sein oder ein trockenes Pulver umfassen, wobei das trockene Pulver trocken zu einem Grünling gepresst wird und eine ausreichende Adhäsion aufweist, um seine gepresste Grünlings-Form beizubehalten. Optional können jedoch zusätzlich zu dem mindestens einen Pulver ein oder mehrere weitere Komponenten in dem Ausgangsmaterial umfasst sein, beispielsweise, wie oben ausgeführt, ein oder mehrere Binder und/oder ein oder mehrere Lösungsmittel. Derartige Binder und/oder Lösungsmittel, beispielsweise organische und/oder anorganische Binder und/oder Lösungsmittel, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und sind beispielsweise kommerziell erhältlich. Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial einen oder mehrere
Schlicker umfassen oder ein Schlicker sein. Ein Schlicker ist im Rahmen der Erfindung eine Suspension von Partikeln eines Pulvers aus einem oder mehreren Materialien in einem flüssigen Bindemittel, und ggf. in einem wasserbasierten oder organischen Bindemittel. Ein Schlicker weist eine hohe Viskosität auf und ist auf einfache Weise ohne hohen Pruck zu einem Grünling formbar, etwa durch Gießen oder Spritzgießen oder durch plastische Formgebung. Der Sinterprozess, der im Allgemeinen unterhalb der Schmelztemperatur der verwendeten Keramik-, Cermet- oder Metall-Materialien, in Einzelfällen aber auch knapp oberhalb der Schmelztemperatur der niederschmelzenden Komponente eines Mehrkomponenten-Gemischs, meist der Metall-Komponente, ausgeführt wird, führt bei Grünlingen aus Schlickern dazu, dass das Bindemittel langsam aus dem Schlicker hinaus diffundiert. Eine zu schnelle Erwärmung führt zu einer schnellen Volumenzunahme des Bindemittels durch Übergang in die gasförmige Phase und zu einer Zerstörung des Grünlings oder zur Bildung von unerwünschten Fehlstellen im Werkstück.
Als Bindemittel - auch als Binder bezeichnet - können beispielsweise thermoplastische oder duroplastische Polymere, Wachse, thermogelisierende Substanzen oder oberflächenaktive Substanzen verwendet werden. Dabei können diese allein oder als Bindergemische mehrerer solcher Komponenten eingesetzt werden. Falls einzelne Elemente oder alle Elemente der Durchführung (Durchführungsgrundkörper-Grünling, Leitungselement-Grünling, Durchführungs- Rohlings) oder der Filterstruktur (Filterstrukturgrundkörper-Grünling, Grünling der Durchleitung, Grünling der leitenden Fläche, Filterstruktur-Grünling) im Rahmen eines Extrudierverfahrens erstellt werden, sollte die Zusammensetzung des Binders so sein, dass der durch die Düse extrudierte Strang der Elemente soweit formstabil ist, dass die durch die Düse vorgegebene Form ohne weiteres eingehalten werden kann. Geeignete Binder, auch als Bindemittel bezeichnet, sind dem Fachmann bekannt.
Cermets zeichnen sich allgemein in der Regel durch eine besonders hohe Härte und
Verschleißfestigkeit aus. Die "Cermets" und/oder "cermethaltigen" Stoffe können insbesondere hartmetallverwandte Schneidstoffe sein oder umfassen, die jedoch ohne den Hartstoff
Wolframkarbid auskommen können und beispielsweise pulvermetallurgisch hergestellt werden können. Ein Sinterprozess für Cermets und/oder das cermethaitige Leitungselement kann insbesondere wie bei homogenen Pulvern ablaufen, nur dass in der Regel bei gleicher
Presskraft das Metall stärker verdichtet wird als die Keramik. Gegenüber Sinterhartmetallen hat das cermethaitige Leitungselement in der Regel eine höhere Thermoschock- und
Oxidationsbeständigkeit. Die keramischen Komponenten können, wie oben ausgeführt, beispielsweise Aluminiumoxid (Al203) und/oder Zirkoniumdioxid (Zr02) sein, während als metallische Komponenten insbesondere Niob, Molybdän, Titan, Kobalt, Zirkonium, Chrom in Frage kommen. Um die elektrische Durchführung in dem Gehäuse eines Herzschrittmachers zu integrieren, kann die elektrische Durchführung ein Halteelement aufweisen. Dieses Halteelement ist kranzartig oder umfänglich um den Durchführungsgrundkörper angeordnet. Als kranzartig oder umfänglich wird insbesondere eine Hülsenform mit eine sich radial nach außen erstreckender Wulst bezeichnet. Das Halteelement umschließt den Durchführungsgrundkörper, vorzugsweise vollumfänglich. Das Halteelement dient zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse. Dabei muss eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Halteelement und dem Gehäuse entstehen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsweise weist die elektrische Durchführung ein Halteelement auf, das ein Cermet aufweist. Das cermethaltige Halteelement kann einfach, dauerhaft und mit hermetischer Dichtigkeit mit dem Gehäuse der medizinisch implantierbaren Vorrichtung verbunden werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement nicht nur ein Cermet aufweist, sondern aus einem Cermet besteht. Weiterhin ist es denkbar, dass das Leitungselement oder die Durchleitung oder die elektrische Fläche einerseits und das Halteelement andererseits materialeinheitlich sind. Bei dieser Variante werden für das Leitungselement bzw. für die Durchleitung bzw. für elektrisch leitende Fläche und das Halteelement dieselben Materialien verwendet. Insbesondere handelt es sich dabei um ein beständiges, leitfähiges und biokompatibles Cermet. Da sowohl das Halteelement einerseits als auch das Leitungselement, die Durchleitung oder die elektrisch leitende Fläche andererseits noch mit metallischen Komponenten verbunden werden, müssen beide entsprechende Voraussetzungen für ein Verschweißen oder Verlöten aufweisen. Falls ein Cermet gefunden ist, welches die oben genannten Voraussetzungen aufweist, kann man jenes sowohl für das Halteelement als auch für das Leitungselement, die Durchleitung und die leitende Fläche nutzen, um so eine besonders preiswerte elektrische Durchführung zu erhalten. Der Durchführungsgrundkörper oder der Filterstrukturgrundkörper können in elektrischer Hinsicht auch als Isolationselement betrachtet werden, das elektrisch isolierend ist. Die
Grundkörper sind aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet, vorzugsweise aus einer elektrisch isolierenden Werkstoffzusammensetzung. Die Gründkörper sind eingerichtet, die von dem jeweiligen Grundköper getragenen leitenden Komponenten von dem Gehäuse bzw. von den sonstigen Gegenständen der medizinisch implantierbaren Vorrichtung elektrisch zu isolieren. Elektrische Signale, die durch den die Durchleitung und durch das Leitungselement laufen, sollen nicht durch einen Kontakt mit dem Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung abgeschwächt oder kurzgeschlossen werden. Zusätzlich muss der Durchführungsgrundkörper eine biokompatible Zusammensetzung aufweisen, um medizinisch implantiert zu werden.
Deshalb ist es bevorzugt, wenn der Durchführungsgrundkörper oder auch der
Filterstrukturgrundkörper aus einem glaskeramischen oder glasartigen Material besteht. Als besonders bevorzugt hat es sich herausgestellt, wenn die isolierende
Werkstoffzusammensetzung der beiden Grundkörper mindestens eine aus der Gruppe
Aluminiumoxid (Al203), Magnesiumoxid (MgO), Zirkoniumoxid (Zr02), Aluminiumtitanat (AI2Ti05) und Piezokeramiken ist. Dabei weist Aluminiumoxid einen hohen elektrischen Widerstand und niedrige dielektrische Verluste auf. Zusätzlich werden diese Eigenschaften ergänzt durch die hohe thermische Beständigkeit, sowie die gute Biokompatibilität.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Durchführung von einem Halteelement umgeben ist, das mindestens einen Flansch aufweist, wobei insbesondere der Flansch metallisch leitend ist. Der Flansch dient dazu, die elektrische Durchführung gegenüber einem Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung abzudichten. Durch das Halteelement wird die elektrische Durchführung in der implantierbaren Vorrichtung gehalten. In der hier beschriebenen Ausführungsvariante weist das Halteelement an einer Außenseite mindestens einen Flansch auf. Diese Flansche bilden ein Lager, in welches die Deckel der medizinisch implantierbaren Vorrichtung eingreifen können, vorzugsweise dichtend eingreifen können. Folglich kann das Halteelement mit den angeschlossenen Flanschen einen U- oder H-förmigen Querschnitt aufweisen. Durch die Integration mindestens eines Flansches in das Halteelement ist eine sichere, stoßfeste und dauerhafte Integration der elektrischen Durchführung in der
implantierbaren Vorrichtung sichergestellt. Zusätzlich können die Flansche derart ausgestaltet sein, dass die Deckel der implantierbaren Vorrichtung clipartig kraft- und/oder formschlüssig mit dem Halteelement verbunden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Flansch ein Cermet aufweist. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante weist sowohl das Halteelement als auch der Flansch ein Cermet auf. Vorteilhafterweise sind Flansch und Halteelement materialeinheitlich. Durch die
Ausgestaltung des Flansches als Cermet lässt sich dieser einfach und preiswert im Rahmen des noch zu beschreibenden Verfahrens als Teil des Halteelements zusammen mit dem
Grundkörper und dem Leitungselement sintern.
Teil der Erfindung ist ebenfalls eine medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere ein Herzschrittmacher oder Defibrillator mit einer Kontaktierungsanordnung nach mindestens einem der vorherig beschriebenen Ansprüche. Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der elektrischen Durchführung und/oder dem Verfahren beschrieben wurden, gelten dabei selbstverständlich auch in Zusammenhang mit der medizinisch implantierbare Vorrichtung. Merkmale und Eigenschaften, die in Zusammenhang mit der Kontaktierungsanordnung beschrieben werden, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass sowohl die Grundkörper, als auch das Leitungselement sowie die Durchleitung und die leitende Fläche keramische Bestandteile aufweisen, die im Rahmen eines Sinterverfahrens bearbeitet werden. Ein
Filterstrukturgrundkörper-Grünling bzw. ein Durchführungsgrundkörper-Grünling wird aus einer isolierenden Werkstoffzusammensetzung erstellt. Dieses kann dadurch geschehen, dass die Werkstoffzusammensetzung in einer Form zusammengepresst wird. Dazu handelt es sich vorteilhafterweise bei der isolierenden Werkstoffzusammensetzung um eine Pulvermasse, welche mindestens einen minimalen Zusammenhalt der Pulverpartikel aufweist. Üblicherweise wird dies dadurch realisiert, dass eine Korngröße der Pulverpartikel 0,5 mm nicht überschreitet. Vorzugsweise ist die mittlere Korngröße jedoch nicht größer als 10 μηι. Die Herstellung eines Grünlings erfolgt dabei entweder durch Verpressen von Pulvermassen, oder durch Formung und anschließende Trocknung. Solche Verfahrensschritte werden auch genutzt, um den cermethaltigen Leitungselement-Grünling oder andere cermethaltigen Grünlinge zu formen. Dabei ist vorgesehen, dass jenes Pulver, welches zu dem Leitungselement-Grünling dem Durchleitungs-Grünling oder dem Grünling der leitenden Fläche verpresst wird, cermethaltig ist oder aus einem Cermet besteht. Die Grünlinge - insbesondere Leitungselement- oder
Durchleitungsgrünling und der betreffende Grundkörper-Grünling - werden vorzugsweise im Anschluss hieran zusammengeführt. Danach erfolgt ein Brennen der beiden Grünlinge - auch als Sintern bezeichnet. Im Rahmen des Sinterns bzw. Brennens werden dabei die Grünlinge einer Wärmebehandlung unterzogen, welche unterhalb der Schmelztemperatur der
Pulverpartikel des Grünlings liegt. Es kommt zu einer deutlichen Verringerung der Porosität und des Volumens der Grünlinge. Die erfindungsgemäße Besonderheit des Verfahrens besteht folglich darin, dass der Grundkörper und das Leitungselement zusammen gebrannt werden und das Leitungselement mit mindestens einer leitenden Fläche erzeugt wird. Es bedarf im
Anschluss keiner Verbindung der beiden Elemente mehr und insbesondere muss keine leitende Fläche in einem weiteren Schritt erzeugt werden. Durch den Brennvorgang wird das
Leitungselement mit dem Grundkörper kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Dadurch ist eine hermetische Integration des Leitungselementes bzw. der Durchleitung in dem betreffenden Grundkörper erzielt. Es bedarf keines anschließenden Verlötens oder
Verschweißens des Leitungselements bzw. der Durchleitung in dem betreffenden Grundkörper mehr. Vielmehr wird durch das gemeinsame Brennen und die Nutzung eines cermethaltigen Grünlings, d.h. des Leitungselement-Grünlings bzw. des Durchleitung-Grünlings, eine hermetisch dichtende Verbindung zwischen dem Leitungselement bzw. der Durchleitung bzw. dem betreffenden Grundkörper erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Grundkörper-Grünlinge zunächst nur teilweise gesintert werden. Im Rahmen dieses nur teilweisen Sinterns wird der Grünling des betreffenden Grundkörpers wärmebehandelt. Dabei findet schon eine Schrumpfung des Volumens des betreffenden Grünlings statt.
Allerdings erreicht das Volumen des Grünlings nicht sein Endstadium. Vielmehr bedarf es noch einer weiteren Wärmebehandlung, bei dem der betreffende Grundkörper-Grünling mit dem Leitungselement-Grünling bzw. dem DurchleitungsGrünling auf seine endgültige Größe geschrumpft wird. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante wird der Grünling nur partiell wärmebehandelt, um schon eine gewisse Oberflächenhärte zu erreichen, damit der Grünling des betreffenden Grundkörpers leichter zu handhaben ist. Dieses bietet sich insbesondere bei elektrisch nicht leitendenden Materialien oder Werkstoffzusammensetzungen an, welche nur unter gewissen Schwierigkeiten in eine Grünlingsform zu pressen sind.
Insbesondere wird eine Komponente der erfindungsgemäßen Durchführung als Grünling bezeichnet, wenn nicht alle Sinterschritte ausgeführt werden. Daher wird auch ein
vorgesinterter oder angesinterter oder wärmebehandelter Grünling als Grünling bezeichnet, sofern nicht alle Brenn-, Wärmebehandlungs- oder Sinterschritte angeschlossen sind.
Eine weitere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass auch der Leitungselement- Grünling oder der Durchleitungs-Grünling vorab teilweise gesintert wird. Wie oben bei dem Grundkörper-Grünling beschrieben, kann auch der Leitungselement-Grünling angesintert werden, um schon eine gewisse Oberflächenstabilität zu erreichen. Es ist dabei zu beachten, dass in dieser Ausführungsvariante auch das endgültige, vollständige Sintern erst in Schritt dem betreffenden Brennschritt geschieht. Folglich erreicht der Leitungselement-Grünling seine Endgröße auch erst im Schritt b) und der Durchleitungs-Grünling erreicht seine Endgröße erst in Schritt d).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein cermethaltiger Halteelement-Grünling für ein Halteelement erzeugt wird. Der Leitungselement-Grünling wird in den Durchführungsgrundkörper-Grünling eingebracht. Der Durchführungsgrundkörper-Grünling wird in den Halteelement-Grünling eingebracht. Der Durchführungsgrundkörper-Grünling wird mit dem mindestens einen Leiterelement-Grünling und dem Halteelement-Grünling gebrannt. Es ergibt sich ein Durchführungsgrundkörper mit einem Leitungselement und einem Halteelement.
Die Besonderheit dieses Verfahrensschrittes besteht darin, dass neben dem Leitungselement- Grünling und dem Durchführungsgrundkörper-Grünling auch der Halteelement-Grünling in einem Schritt gesintert wird. Alle drei Grünlinge werden erstellt, dann zusammengefügt und im Anschluss als Einheit gebrannt bzw. gesintert. In einer besonderen Ausführungsvariante kann das Erzeugen des mindestens einen cermethaltigen Halteelement-Grünlings ein teilweises Sintern umfassen. Dabei ist auch wieder vorgesehen, dass der Halteelement-Grünling teilweise angesintert wird, um eine erhöhte Oberflächenstabilität zu erreichen.
Im Folgenden ist ein spezifisches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung dargestellt. Im ersten Schritt wird eine Cermet-Masse aus Platin (Pt) und Aluminiumoxid (Al203) mit 10% Zirkoniumdioxid (Zr02) hergestellt. Dabei werden folgende Ausgangsstoffe eingesetzt:
- 40 vol.% Pt-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 10 pm und
- 60 vol.% Al203/Zr02-Pulver mit einem relativen Gehalt von 10% Zr02 und einer mittleren Korngröße von 1 pm.
Die beiden Komponenten wurden gemischt, mit Wasser sowie einem Binder versetzt und durch einen Knetprozess homogenisiert. Analog zum ersten Schritt wird in einem zweiten Schritt eine Keramikmasse aus einem Pulver mit einem Al203-Gehalt von 90% und einem Zr02-Gehalt von 10% hergestellt. Die mittleren Korngröße betrug etwa 1 pm. Das Keramikpulver wurde ebenfalls mit Wasser sowie einem Binder versetzt und homogenisiert. In einem dritten Schritt wurde die in Schritt zwei hergestellte Keramikmasse aus Aluminiumoxid mit einem Gehalt von 10% Zirkoniumdioxid in eine Form eines Grundkörpers, d.h. eines Durchführungsgrundkörpers, gebracht. In eine Öffnung in dem Grünling des Durchführungsgrundkörpers wurde ein Cermet- Körper als Grünling eingebracht, der aus der in dem ersten Schritt hergestellten Cermet-Masse, enthaltend ein Gemenge aus Platinpulver und Aluminiumoxid mit einem Gehalt von 10%
Zirkoniumdioxid, gefertigt wurde. Anschließend wurde die Keramikmasse in der Form
verdichtet. Danach wurde die Cermet- und die Keramikkomponente bei 500°C entbindert und bei 1650°C fertiggesintert. Eine Filterstruktur kann in gleicher weise hergestellt werden. Hierbei wird der
Filterstrukturgrundkörper zunächst als Grünling erzeugt. Hierbei kann anstatt Al203 mindestens ein para- oder ferroelektrisches Material wie oben beschrieben verwendet werden. In dem spezifischen Ausführungsbeispiel wird Bariumtitanat als Material für den
Filterstrukturgrundkörper verwendet. Das Bariumtitanat wird als Pulver vorgesehen, das mit einem Binder gemischt wird. Es ergibt sich eine Suspension, die zu einer Keramikschicht gezogen wird. Die so erhaltene Keramikschicht wird bedruckt mit einer Silberpaste als
Metallpaste, um die leitenden Flächen im Grünling vorzusehen. Die bedruckte Keramikschicht wird übereinandergestapelt, wobei sich abwechselnd zueinander versetzte Flächen der Silberpaste ergeben. Es folgt ein Pressvorgang, mittels dessen die geschichteten und bedruckten Keramikschichten komprimiert werden. Nach dem Pressvorgang werden die gepressten Keramikschichten zerteilt. Die sich durch das Zerteilen ergebenden
Keramikfolienstücke werden vom Binder befreit. Die Keramikfolienstücke bilden Filterstrukturen Gründlingszustand. Nach dem Entfernung des Binders werden die Keramikfolienstücke gesintert bzw. gebrannt. Danach werden umfängliche Flächen der gebrannnten
Keramikfolienstücke metallisiert, um die Verbindungsabschnitte zu erzeugen, welche Gruppen der leitenden Flächen elektrisch verbinden. Die Verbindungsabschnitte bilden jeweils ferner eine Außenseite, die mit zum Ableiten von Störsignalen mit dem Gehäuse bzw. einer
Halterungseinrichtung verbunden.
Darauf hin werden die Filterstruktur und die Durchführung miteinander verbunden, indem die Oberflächenverbindung vorgesehen wird. Die Oberflächenverbindung wird erzeugt mittels eines Lötprozesses. Als Lot können unter anderem Niedertemperaturlote verwendet werden, insbesondere eine Legierung mit Gold und Zinn. Eine Lotverbindung erlaubt den Ausgleich unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der Durchführung und der Filterstruktur. Der
Schmelzpunkt des verwendeten Niedertemperaturlots liegt unter 300 °C oder unter 350 °C. Die so erhaltene Kontaktierungsanordnung kann in ein Gehäuse eines medizinischen Geräts eingesetzt werden.
Bei der Erzeugung des Filterstrukturgrundkörper werden die leitenden Flächen beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren erzeugt, in dem metallische Paste aufgebracht wird. Die metallische Paste, welche die leitenden Flächen bildet, umfasst ein Metall oder eine Legierung, deren Schmelzpunkt unter der maximalen Sintertemperatur oder maximalen Brenntemperatur liegt. Die metallische Paste wird während dem Brennschritt d) geschmolzen und bildet mindestens eine durchgehende leitende Fläche.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Übersichtsdarstellung einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung;
Figur 2 eine Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung mit
Durchführung und Filterstruktur;
Figur 3 eine Darstellung einer Filterstruktur der erfindungsgemäßen
Kontaktierungsanordnung;
Figur 4 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung mit
Durchführung und Filterstruktur; und
Figur 5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung mit einer
Durchführung und einer Filterstruktur mit mehreren möglichen Bauelementen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt eine Übersichtsdarstellung einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung. Die medizinisch implantierbare
Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 8, in deren Innenraum mehrere Hohlräume vorgesehen sind. Ein Hohlraum 15 bietet Platz für eine Batterie (nicht dargestellt). In einem weiteren Hohlraum, der an den Hohlraum 50 angrenzt, befindet sich Steuerelektronik 10a. Die Vorrichtung umfasst einen Header oder Anschlusskörper 11 zur Konnektierung externer Elektroden. Der Raum außerhalb des Gehäuses wird als Außenraum bezeichnet, und der Raum, der von dem
Gehäuse umgriffen wird, wird als Innenraum bezeichnet. Die Vorrichtung umfasst eine erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung, die eine elektrische Durchführung 30 und eine sich daran anschließende Filterstruktur 50 aufweist. Die Kontaktierungsanordnung verbindet den Header 11 , der sich am Außenraum befindet, und den Innenraum. Die Filterstruktur 50 ist dem Innenraum zugewandt, und die elektrische Durchführung 30 ist dem Außenraum zugewandt. Die Filterstruktur 50 und die elektrische Durchführung 30 sind über eine
Oberflächenverbindung miteinander verbunden, die an den Seiten der Filterstruktur 50 und der elektrischen Durchführung 30 vorgesehen ist, die einander zugewandt sind.
Die Figur 2 zeigt eine Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen
Kontaktierungsanordnung mit einer elektrischen Durchführung 130 und einer Filterstruktur 150. Die elektrischen Durchführung 130 weist mehrere Leitungselemente 110 auf, die jeweils durch den isolierenden Durchführungsgrundkörper 120 voneinander getrennt sind. Die elektrisch leitenden Leitungselemente 110 sind stoffschlüssig und abgedichtet mit dem isolierenden Durchführungsgrundkörper 120 verbunden, der die Leitungselemente 110 umfänglich umgibt. Die in Figur 2 dargestellte obere Seite der Durchführung 130, d.h. die der Filterstruktur 150 abgewandte Seite, ist vorgesehen, an den Außenraum bzw. an den Header anzugrenzen. Die der Filterstruktur 150 zugewandte Seite der Durchführung 130 ist dem Innenraum zugewandt. Ferner schließt sich an dieser Seite der Durchführung 130 die Filterstruktur 150 an. Die
Filterstruktur 150 umfasst schematisch dargestellte Durchleitungen 160, die sich an die
Leitungselemente 1 10 der Durchführung 130 anschließen. Ferner umfasst die Filterstruktur schematisch dargestellte frequenzselektive Bauelemente in Form von Kapazitäten 170. Diese Kapazitäten 170 sind als Ableitungskapazitäten geschaltet und jeweils zwischen die
Durchleitungen 160 und einem Referenzpotential, etwa Masse (nicht dargestellt), in Reihe geschaltet. Dadurch werden hochfrequente Anteile von Signalen, die über die Leitungselemente 110 und die Durchleitungen 160 vom Außenraum in den Innenraum übertragen werden, nach Masse abgeleitet. Die Durchführung 130 ist in einem umfänglichen Halterungselement 140 vorgesehen. Mit dem Halterungselement 140 kann die Kontaktierungsanordnung und insbesondere deren elektrische Durchführung 130 in eine Öffnung eines Gehäuses eingelassen werden.
Die Figur 3 zeigt eine Darstellung einer Filterstruktur 250 der erfindungsgemäßen
Kontaktierungsanordnung. Zur besseren Übersicht ist die Filterstruktur 250 nur mit einer einzelnen Durchleitung 260 dargestellt. Die Filterstruktur 250 umfasst elektrisch leitende Flächen 270, 270', die mehrschichtig und wechselweise versetzt angeordnet sind. Es ergibt sich die Elektrodenstruktur einer mehrschichtigen Kapazität mit zwei ineinandergreifenden Kämmen. Die elektrisch leitende Flächen 270, 270' bilden Elektrodenflächen, zwischen denen
dielektrische Schichten 272 vorgesehen sind. Die Elektrodenflächen 270, 270' sind hierbei in einem Filterstrukturgrundkörper eingebettet, der elektrisch nicht leitend ist und dielektrische Eigenschaften aufweist. Die Elektrodenflächen 270, 270' sind in zwei Gruppen aufgeteilt, wobei eine erste Gruppe von Elektrodenflächen 270 mit der Durchleitung 260 elektrisch verbunden sind und eine Gruppe von Elektrodenflächen 270' mit einer Ableitungsseite verbunden sind. Die Ableitungsseite 280 sieht elektrische Verbindungen zwischen allen Elektrodenflächen 270' der zweiten Gruppe vor. Die Ableitungsseite 280 bildet somit einen Verbindungsabschnitt, um alle Elektrodenflächen 270' der zweiten Gruppe auf einmal kontaktieren zu können. Die
Ableitungsseite 280 ist umfänglich auf einer Außenseite der Filterstruktur vorgesehen und kann insbesondere von einer Metallisierungsschicht gebildet werden. Die Durchleitung 260 steht geringfügig aus den Seiten hervor, die der Durchführung zugewandt und abgewandt sind. In einem nicht dargestellten bevorzugten Beispiel schließt die Durchleitung 260 plan mit diesen Seiten ab. An einer dieser beiden Seiten ist die Filterstruktur 250 mit einer Stirnseite der Durchleitung (nicht dargestellt) verbunden über eine Oberflächenverbindung. An der hierzu entgegengesetzten Seite weist die Filterstruktur einen Kontaktpunkt auf, wie in Figur 4 dargestellt ist. Eine Filterstruktur kann mehrere Durchleitungen 260 aufweisen, die jeweils mit ersten Gruppen von Elektrodenflächen verbunden sind. Die Durchleitungen sind parallel und vorzugsweise äquidistant zueinander. Die Elektrodenflächen 270 jeder ersten Gruppe sind individuell mit nur einer der Durchleitungen 260 verbunden. Die Elektrodenflächen 270' können gemeinsam mit einem gemeinsamen Verbindungsabschnitt verbunden sein, der als Ableitung für HF-Störsignale dient.
Die Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung mit einer Durchführung 330 und Filterstruktur 350. Zur besseren Übersicht ist die Durchführung 330 nur mit einem
Leitungselement 310 und Filterstruktur 350 nur mit einer Durchleitung 360 dargestellt.
Vorzugweise umfassen Durchführung und Filterstruktur mehrere Leitungselemente bzw.
Durchleitungen, insbesondere gleich viele, wobei jedem Leitungselement genau eine
Durchleitung zugeordnet ist, die miteinander über eine individuellen Oberflächenverbindung miteinander verbunden sind.
Die Kontaktierungsanordnung der Figur 4 zeigt eine Durchführung 330 mit einem elektrisch leitenden Leitungselement 310 umfänglich umgeben von einem elektrisch nicht leitenden Durchführungsgrundkörper 320. Der Durchführungsgrundkörper 320 wird von einem
umfänglichen Halteelemente 340 gehalten. Eine Oberflächenverbindung 390 in Form einer Lotverbindung verbindet das Leitungselement 310 mit der Durchleitung 360 der Filterstruktur 350. Die Durchleitung 360 ist von einem nicht leitendem Filterstrukturgrundkörper umgeben. In dem Filterstrukturgrundkörper sind Elektrodenflächen eingelassen, wie sie in Figur 3 näher erläutert sind. Die Elektrodenflächen sind, in Sicht entlang der Durchleitung, wechselweise mit der Durchleitung 360 und mit einem Verbindungsabschnitt verbunden. Die Kapazitätsstruktur entspricht der in Figur 3 dargestellten Struktur. An dem Ende der Durchleitung 360, die der Oberflächenverbindung 390 entgegengesetzt ist, ist ein Kontaktpunkt 364 in Form eines , Bondpads vorgesehen. Der Kontaktpunkt 364 weist in den Innenraum, insbesondere in dessen Zentrum und kann vom Innenraum aus frei kontaktiert werden, vorzugsweise mittels eines Oberflächenkontakts. Der Kontaktpunkt 364 der Durchleitung 360 der Filterstruktur 350 liegt entgegengesetzt zu einem äußeren Kontaktpunkt bzw. einer externen Anschlussstelle 312. Der innenliegende Kontaktpunkt 364 und die Anschlussstelle 312 sind über die Durchleitung 360 der Filterstruktur 350 und das Leitungselement 310 der Durchführung 330 miteinander unmittelbar elektrisch verbunden. Das Leitungselement 310 und die Durchleitung 360 sind über die Oberflächenverbindung 390 in Reihe geschaltet. Die Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung mit einer Durchführung 430 und einer Filterstruktur 450 mit mehreren möglichen Bauelementen. Die Filterstruktur 450 ist zu exemplarischen Zwecken mit unterschiedlichen Bauelementen ausgestattet. Auch in Figur 5 ist zur besseren Übersicht nur jeweils ein Leitungselement 410 und eine Durchleitung 460 dargestellt. Die Durchführung 430 umfasst ein Leitungselement 410, die in einem elektrisch nicht leitenden Durchführungsgrundkörper 420 vorgesehen ist. Auf der der Filterstruktur 450 abgewandten Seite sieht das eine Leitungselement 410 einen äußeren Kontaktpunkt bzw. eine externe Anschlussstelle 312 vor. Der Durchführungsgrundkörper 420 wird von einem optionalen Halterungselement umgriffen, das gestrichelt dargestellt ist. Auf der der Filterstruktur 450 zugewandten Seite, einer Stirnseite der Durchführung 430, sieht das Leitungselement 410 einen ersten Oberflächenkontakt 414 vor. Der erste Oberflächenkontakt 414 ist über eine Oberflächenverbindung 490 (als Lotverbindung mittels einer Lotperle realisiert) mit einem zweiten Oberflächenkontakt 462 verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Die Oberflächenverbindung kann auch beispielsweise mittels eines leitenden Klebers stoffschlüssig vorgesehen sein. Die Oberflächenverbindung kann ferner form- oder kraftschlüssig hergestellt werden, beispielsweise mittels eines Steckkontakts oder eines (federnden) Auflagerkontakts.
Der zweiten Oberflächenkontakt 462 ist an einem der Durchführung 430 zugewandten Seite der Filterstruktur 450 vorgesehen. Diese Seite ist eine Stirnseite der Filterstruktur 450.
Insbesondere ist der zweiten Oberflächenkontakt 462 an einem Ende der Durchleitung 460 vorgesehen, das der Durchführung 430 zugewandt ist.
Die Filterstruktur 450 umfasst als ein in dem Filterstrukturgrundkörper integriertes
frequenzselektives Bauelement eine Kapazität. Diese wird gebildet durch eine erste Gruppe von Elektrodenflächen 470 und einer zweiten Gruppe von Elektrodenflächen 470'. Die erste Gruppe von Elektrodenflächen 470 ist mit der Durchleitung 460 der Filterstruktur 450 unmittelbar elektrisch verbunden. Die zweite Gruppe von Elektrodenflächen 470' ist mit einem
Verbindungsabschnitt 471 der Filterstruktur 450 unmittelbar elektrisch verbunden. Der
Verbindungsabschnitt 471 befindet sich an einer umfänglichen Außenseite der Filterstruktur 450. Der Verbindungsabschnitt 471 ist eine Metallisierungsschicht und ist vorzugsweise eingerichtet, mit dem Gehäuse oder dem Halterungselement verbunden zu werden. Die
Elektrodenflächen 470 und 470' sind parallel zueinander und verlaufen senkrecht zur
Durchleitung 460. Zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe der Elektrodenflächen 470, 470', die wechselweise mit der Durchleitung 460 und dem Verbindungsabschnitt 471 verbunden sind, sind dielektrische Schichten 472, vorzugsweise mit para- oder ferroelektrischen Material. Der Filterstrukturgrundkörper kann vollständig aus dem Material der dielektrischen Schichten 472 ausgebildet sein; Abschnitte des Filtergrundkörpers bilden die dielektrischen Schichten. Alternativ können nur die Abschnitte des Filtergrundkörpers aus para- oder ferroelektrischen Material ausgebildet sein, die auch dielektrische Schichten 472 zwischen Elektrodenflächen bilden. Der verbleibende Teil des Filtergrundkörpers kann aus einem anderen, nicht leitenden Material ausgebildet sein. Auch der Durchführungsgrundkörper 420 kann aus einem anderen, nicht leitenden Material ausgebildet sein.
Die Elektrodenflächen 470, 470' und die dielektrischen Schichten 472 bilden eine erste
Kapazität, die zur Ableitung von Hochfrequenzanteilen aus der Durchleitung an den
Verbindungsabschnitt 470 geschaltet ist. Die erste Kapazität ist mit einem ersten Abschnitt der Durchleitung 460 verbunden, der unmittelbar mit der Oberflächenverbindung 490 verbunden ist.
Eine zweite Kapazität wird durch eine Elektrodenfläche 473 gebildet, die sich umfänglich um die Durchleitung 460 herum erstreckt. Zwischen der Elektrodenfläche 473 und der Durchleitung 460, insbesondere deren ersten Abschnitt, ist eine zylindrische Schicht des
Filterstrukturgrundkörpers. Es ergibt sich eine zweite Kapazität als ein frequenzselektives Bauelement, die in dem Filterstrukturgrundkörper integriert ist. Die Elektrodenfläche 473 ist über eine radiale Verbindung (vorgesehen aus dem gleichen Material wie die Durchleitung 460) mit einem weiteren Verbindungsabschnitt 471' verbunden. Dieser ist wie der Verbindungsabschnitt 471 ausgestaltet. Der Verbindungsabschnitt 471' kann auch einteilig mit dem
Verbindungsabschnitt der ersten Kapazität ausgebildet sein.
Ein zweiter Abschnitt der Durchleitung 460 schließt sich an den ersten Abschnitt an und bildet eine schematisch dargestellte und in der Durchleitung 460 in Reihe geschaltete Induktivität 474. Da eine Induktivität 474 niederfrequente Komponenten überträgt, kann die Durchleitung eine derartige Induktivität 474 umfassen, ohne dass ihre Funktion als elektrisches
Verbindungselement beeinträchtigt ist. Die Induktivität 474 ist durch das Material der
Durchleitung 460 ausgebildet und bildet einen Teil der Durchleitung 460. Die Induktivität 474 umfasst einen mäandernden oder helixförmigen Abschnitt der Durchleitung 460, der in dem Filterstrukturgrundkörper eingebettet ist. Dieser Abschnitt kann von einem ferro- oder paramagnetischen Material umgeben sein, das eine hohe Permeabilität aufweist, etwa μ > 100 oder 200. Das ferro- oder paramagnetischen Material kann wie der Filterstrukturgrundkörper gesintert sein und einteilig mit dem verbleibenden Filterstrukturgrundkörper ausgestaltet sein. Die Induktivität bildet ein frequenzselektives Bauteil, das in dem Filterstrukturgrundkörper integriert ist. In einer modifizierten Ausführungsform wird die Induktivität gebildet von einem gewundenen Draht, der in Reihe in sich anschließende Abschnitte der Durchleitung eingesetzt ist. Eine derartige Induktivität kann ein eigenes Gehäuse und insbesondere einen Magnetkern aufweisen. Eine derartige Induktivität ist ein Beispiel für ein frequenzselektives Bauteil, das körperlich eigenständig ist und über eigene Anschlüsse mit der Durchleitung verbunden ist.
Ein dritter Abschnitt der Durchleitung 460 schließt sich an den zweiten Abschnitt an und bildet eine elektrisch leitende Kontaktfläche 463 aus. An dieser schließen sich Anschlüsse 476 eines Kondensators 475 an, der als SMD-Bauelement ausgeführt ist. Der Kondensators 475 weist eigene Anschlüsse 476 und 477 in Form von Anschlussflächen auf. Über diese ist er an der restlichen Filterstruktur angeschlossen. Der Anschluss 477 des Kondensators 475 ist über eine weitere Kontaktfläche 491 eines Anschlusselements 465 mit einem dritten
Verbindungsabschnitt 471 " verbunden. Das Anschlusselements 465 wird von dem gleichen Material vorgesehen wie die Durchleitung 460 und ist in dem Filterstrukturgrundkörper eingebettet. Der Verbindungsabschnitt 471 " kann mit den Verbindungsabschnitten 47 ' und 471 verbunden sein oder kann mit diesen einteilig vorgesehen sein. Der Verbindungsabschnitt 471" ist an einer umfänglichen Außenseite des Filterstrukturgrundkörper als Metallisierungsschicht ausgebildet. Der Kondensator 475 ist ein körperlich eigenständiges, frequenzselektives Bauteil in Form einer Kapazität, das über eigene Anschlüsse mit der verbleibenden Filterstruktur verbunden ist. Der Kondensator 475 ist in einer Vertiefung an einer Außenseite des
Filterstrukturgrundkörper teilweise oder vollständig eingelassen. Eine Schutzschicht 495 deckt den Kondensator 475 ab und schließt die Vertiefung ab.
In den Figuren 1 - 5 betreffen Bezugszeichen mit gleichen letzten beiden Stellen vergleichbare Komponenten, die sich in ihren Eigenschaften und Funktionen entsprechen.
Figur 5 zeigt, dass Kapazitäten und Induktivitäten jeweils als eigenständige oder als in dem Filterstrukturgrundkörper integrierte Bauelemente vorgesehen sein können. Die erste und der zweite Kapazität 470, 470', 472 und 473 bilden zusammen eine erste Parallelkapazität. Die Induktivität 474 bildet eine Reiheninduktivität. Kondensator 475 bildet eine zweite
Parallelkapazität. Es ergibt sich entlang der Durchleitung 460 ein Π-Filter (Pi-Filter), das als Tiefpass arbeitet und HF-Anteile über die Verbindungsabschnitte an Masse oder an das Gehäuse ableitet. Die Verbindungsabschnitte können mit dem leitenden Halterungselement elektrisch verbunden sein. Insbesondere zeigt Figur 5, dass die Filterstruktur und die Durchführung eigenständige Körper sind, die über eine Oberflächenverbindung (pro Leitungselement bzw. pro Durchleitung) miteinander verbunden sind. Die Verbindung lässt sich sehr einfach darstellen, insbesondere wenn der Abstand zwischen dem ersten Oberflächenkontakt und dem zugehörigen zweiten Oberflächenkontakt für jeden Oberflächenkontakt gleich ist. Die Verbindung kann mit üblichen Bestückungsautomaten für SMD-Technik hergestellt werden. Dies erlaubt eine hohe Effizienz und Präzision, während auf bereits eingeführte Technik zurückgegriffen werden kann. Anstatt eine Lotverbindung können auch Steck- oder Aufpresskontakte als Oberflächenverbindung vorgesehen werden oder auch elektrisch leitende Klebeverbindungen (etwa anisotrope
Klebeverbindungen).
Die Filterstruktur bildet vorzugsweise einen Tiefpass oder eine Bandsperre aus, die eine starke Dämpfung für HF-Frequenzen vorsehen, die in medizinischen Kernspintomographieverfahren zur Ganzkörperbildgebung zur Anregung verwendet werden. Diese HF-Frequenzen liegen insbesondere zwischen 1 und 1000 MHz, beispielsweise im Ultrakurzwellenbereich von 30 bis 300 MHz bzw: vorzugsweise bei ca. B * 42 MHz Tesla, wobei B die magnetische Flussdichte des statischen Magnetfeldes ist, das zur Kernspintomographie verwendet wird. Für B wird ein Wert zwischen 0,2 und 5 Tesla angenommen, vorzugsweise von 1 - 2 Tesla. Alternativ kann für B ein Wert von 5 - 12 Tesla für moderne bzw. zukünftige MRT-Systeme angenommen werden.
Bezugszeichenliste
8 Gehäuse
10, 1 10,310, 410 Leitungselement
10a Steuerelektronik
1 1 Header
312, 412 externe Kontaktstelle
414 erster Oberflächenkontakt
15 Hohlraum für Batterie
120, 320, 420 Durchführungsgrundkörper
30, 130, 330, 430 Durchführung
140, 340, 440 Halterungselement
50, 150,
250, 350, 450 Filterstruktur
160, 260, 360, 460 Durchleitung der Filterstruktur
462 zweiter Oberflächenkontakt
463 Kontaktfläche der Durchleitung
364 innerer Kontaktpunkt
465 Anschlusselement
170, 270, 270',
470, 470', 473 Elektrodenflächen bzw. Kapazität
471 , 471 ', 471 ", 280 Verbindungsabschnitt zur Ableitung von Störsignalen;
272, 472 dielektrische Schichten
474 Induktivität
475 Kondensator (des körperlich eigenständiges Bauteil)
476, 477 Anschlüsse des Kondensators (des körperlich eigenständigen Bauteils)
491 weitere Kontaktfläche
390, 490 elektrische Oberflächenverbindung
495 Schutzschicht

Claims

Patentansprüche
Kontaktierungsanordnung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch
implantierbaren Vorrichtung,
wobei die Kontaktierungsanordnung eine elektrische Durchführung umfasst, die mindestens einen elektrisch isolierenden Durchführungsgrundkörper und mindestens ein elektrisches Leitungselement aufweist,
wobei das Leitungselement eingerichtet ist, um durch den Durchführungsgrundkörper hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen,
wobei das Leitungselement hermetisch gegen den Durchführungsgrundkörper abgedichtet ist, und
wobei das mindestens eine Leitungselement mindestens ein Cermet aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktierungsanordnung ferner eine elektrische Filterstruktur umfasst, die an einer Stirnseite der Durchführung angeordnet ist und über mindestens eine elektrische Oberflächenverbindung mit dem Leitungselement verbunden ist.
Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 1 , wobei das Leitungselement eine der Filterstruktur zugewandte Stirnseite mit einem ersten Oberflächenkontakt aufweist und die Filterstruktur eine der Durchführung zugewandte Stirnseite mit einem zweiten Oberflächenkontakt aufweist, wobei die Oberflächenverbindung zwischen dem ersten Oberflächenkontakt und dem zweiten Oberflächenkontakt vorgesehen ist.
Kontaktierungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenverbindung eine stoffschlüssige Verbindung vorsieht, die die Filterstruktur mit dem Leitungselement verbindet, wobei die stoffschlüssige Verbindung eine
Lotverbindung, eine Schweißverbindung und/oder eine elektrisch leitende
Klebeverbindung umfasst.
4. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei die Filterstruktur eine Durchleitung umfasst, die ein erstes Ende aufweist, das über die Oberflächenverbindung mit dem Leitungselement der Durchführung verbunden ist, wobei ferner die Durchleitung und das Leitungselement seriell verbunden sind und zusammen den Außenraum des Gehäuses mit einem Kontaktpunkt im Innenraum verbinden, der sich an einem zweiten Ende entgegengesetzt zu dem ersten Ende der Durchleitung befindet und wobei die Durchleitung ein Cermet, ein Metall oder eine elektrisch leitende Legierung umfasst.
5. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Filterstruktur mindestens eine elektrisch leitende Fläche aufweist, und ferner die elektrisch leitende Fläche eine Elektrodenfläche einer Kapazität bildet oder die elektrisch leitende Fläche eine Kontaktfläche bildet, mit der ein frequenzselektives Bauelement der Filterstruktur verbunden ist oder wobei die Filterstruktur mindestens einen
Leitungsabschnitt aufweist, insbesondere einer Durchleitung der Filterstruktur, und der Leitungsabschnitt von einer Induktivität der Filterstruktur vorgesehen wird.
6. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Elektrodenfläche der Kapazität oder der Leitungsabschnitt der Induktivität von einem leitenden Material vorgesehen ist, das in einem elektrisch isolierenden Filterstrukturgrundkörper der Filterstruktur integriert ist, oder wobei das frequenzselektive Bauelement als ein körperlich eigenständiges Bauelement ausgebildet ist, das über eigene Anschlussflächen oder Anschlusspins verfügt, die mit der Kontaktfläche elektrisch verbunden sind, insbesondere über eine Lotverbindung oder über eine Presssitzverbindung.
7. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die elektrisch leitende Fläche eine Elektrodenfläche einer Kapazität bildet und die Elektrodenfläche von einem leitenden Material, insbesondere einem gesinterten Metall oder einem Cermet, vorgesehen ist, und die Kapazität ferner eine dielektrische Schicht aufweist, die von einem Abschnitt des elektrisch isolierenden Fiiterstrukturgrundkörpers gebildet ist, wobei die dielektrische Schicht vorzugsweise eine Dielektrikum mit einer relativen Permitivität von mehr als 10 oder 20 umfasst, oder ein Ferroelektrikum oder ein Paraelektrikum.
8. Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, wobei mehrere der elektrisch leitenden Flächen in der Filterstruktur vorgesehen sind, die mehrere
Elektrodenflächen einer Kapazität bilden, wobei die mehreren Elektrodenflächen zueinander parallel verlaufen und eine erste Gruppe der Elektrodenflächen miteinander elektrisch leitend verbunden sind und eine zweite Gruppe der Elektrodenflächen miteinander elektrisch leitend verbunden sind, um die Kapazität als
Mehrschichtkondensator vorzusehen.
9. Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 - 8, wobei die Filterstruktur unmittelbar über die Oberflächenverbindung an die Durchführung angrenzt und mit dieser an einer oder an mehreren unterschiedlichen Stellen elektrisch verbunden ist.
10. Medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere Herzschrittmacher oder
Defibrillator, mit mindestens einer Kontaktierungsanordnung nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktierungsanordnung in dem Gehäuse der medizinisch implantierbaren Vorrichtung eingesetzt ist.
1 1. Medizinisch implantierbare Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die elektrische
Durchführung vorzugsweise mitteis eines Halteelements, das die elektrische
Durchführung umgibt, in dem Gehäuse eingesetzt ist und die Filterstruktur sich von der elektrische Durchführung weg erstreckt und zumindest teilweise in den Innenraum hineinragt.
12. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsanordnung für eine medizinisch
implantierbare Vorrichtung,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Erstellen eines Durchführungs-Grünlings mit einer Struktur aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff zur Ausbildung eines Durchführungsgrundkörpers und einer Struktur aus einem metall- oder cermethaltigen Werkstoff zur Ausbildung mindestens eines Leitungselements innerhalb des Durchführungsgrundkörpers;
b) Brennen des Durchführungs-Grünlings;
gekennzeichnet dadurch, dass
das Verfahren ferner die Schritte umfasst:
c) Erstellen eines Filterstruktur-Grünlings mit einer Struktur aus einem elektrisch
isolierenden Werkstoff zur Ausbildung eines Filterstrukturgrundkörpers und einer Struktur aus einem metall- oder cermethaltigen Werkstoff zur Ausbildung mindestens einer elektrisch leitenden Fläche, eines Leitungsabschnitts und/oder einer
Durchleitung innerhalb des Filterstrukturgrundkörpers; d) Brennen des Filterstruktur-Grünlings und
e) Anordnen der Filterstruktur an einer Stirnseite der Durchführung und Herstellen mindestens einer elektrischen Oberflächenverbindung zwischen der Füterstruktur und der Durchführung.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine elektrische
Oberflächenverbindung mittels eines Oberflächenlötprozesses hergestellt wird oder mittels Verkleben unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebers oder mittels eines Schweißprozesses.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Filterstruktur-Grünling erstellt wird durch Erzeugen einer Suspension, die mindestens ein Dielektrikum und insbesondere ein paraelektrisches oder ferroelektrisches Material enthält, Formen der Suspension zu mindestens einem Körper und Bedrucken des mindestens einen Körpers mit einer Paste, die elektrisch leitfähiges Material enthält, wobei das Verfahren ferner vorsieht, den bedruckten Körper zu brennen, um die Filterstruktur zu erzeugen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Suspension in mehrere Lagen geformt wird, die den mindestens einen Körper bilden, die Lagen jeweils mit der Paste bedruckt werden, vorzugsweise in wechselweise zueinander versetzten Flächen, und die bedruckten Lagen gepresst werden, bevor diese in eine Vielzahl von Filterstrukturen zertrennt werden, und ferner vor dem Brennen ein in der Suspension enthaltenes Bindemittel entfernt wird.
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