WO2013075798A1 - Kondensator und verfahren zur herstellung des kondensators - Google Patents

Kondensator und verfahren zur herstellung des kondensators Download PDF

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WO2013075798A1
WO2013075798A1 PCT/EP2012/004703 EP2012004703W WO2013075798A1 WO 2013075798 A1 WO2013075798 A1 WO 2013075798A1 EP 2012004703 W EP2012004703 W EP 2012004703W WO 2013075798 A1 WO2013075798 A1 WO 2013075798A1
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capacitor
insulator
contact body
layer
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PCT/EP2012/004703
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Heiko Specht
Jacob Markham
Goran Pavlovic
Ulrich Hausch
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Heraeus Precious Metals Gmbh & Co. Kg
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    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375—Constructional arrangements, e.g. casings
    • A61N1/3752—Details of casing-lead connections
    • A61N1/3754—Feedthroughs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining 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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    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/362—Heart stimulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/34—Electrical apparatus, e.g. sparking plugs or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a capacitor, a method for producing the capacitor and a contacting arrangement with a capacitor according to the invention for use in a housing of a medically implantable
  • No. 7,564,674 P2 describes a contacting arrangement with one in one
  • solid metal contact pins pass through the bushing and conductively contacted hollow channels in the filter capacitor adjacent to the bushing.
  • the pins are by soldering with the
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a capacitor according to the invention, which is process reliable and inexpensive to carry out.
  • a capacitor according to the invention comprises a plurality of insulator layers, which are parallel in a stacking direction and made of an electrically non-conductive material,
  • At least one conductive contact body wherein at least some of the conductor layers are conductively connected to one another via the contact body
  • the contact body extends through openings of a plurality of the insulator layers
  • the insulator layers are formed of a sintered material, and wherein the contact body is at least partially made of a sintered material, which is introduced in an unsintered, moldable state in the openings of the insulator layers.
  • the contact body By constructing the contact body of a sintered material, it is generally possible to manufacture the entire capacitor including the contact body in a sintering process. This is particularly preferably a single sintering process.
  • a capacitor is to be understood as meaning any electrical component that comprises at least one electrical capacitor. It is therefore within the meaning of the invention possible that with the capacitor, for example, an inductance and / or an ohmic resistance and / or active electrical element additional to the integrated capacitance is formed.
  • insulator layers and conductor layers are understood to mean flatly extended layers, in particular of constant thickness, which have a defined outer contour. In the preferred case, the layers extend in one plane. In possible modifications of the invention, however, the layers may also have a defined curvature.
  • one or more of the contact bodies may be present in the stack of layers.
  • the contact bodies may be electrically connected to respective different groups of conductor layers.
  • at least one contact body extends to an outer space, so that a supply line of the capacitor can be connected to the contact body.
  • the electrically nonconductive material of the insulator layers is preferably a material having a defined, in particular high
  • Dielectric constant act A functionally effective admixture with the material may in particular be barium titanate.
  • a functionally effective admixture with the material may in particular be barium titanate.
  • EP 1 509 931 B1 describes a barium titanate-based dielectric composition by means of which layered components can be sintered without breakage with silver electrodes.
  • the contact body as a whole is formed as longitudinally extending to the insulator layers longitudinal body.
  • the longitudinal body may be formed in particular as a solid, for example cylindrical solid body. Alternatively or additionally, for example, it can also be constructed as a hollow body, for example a hollow cylinder.
  • the formation of the contact body can be filled, for example by introducing the moldable, unsintered material by means of injectors into a cavity in the previously constructed stack of layers.
  • the contact body forms in such an embodiment both before and after sintering of the
  • the contact body at least partially as a stack of
  • sintered segments is formed, wherein at least some of the segments as
  • Such a structure of the contact body allows a simultaneous formation of the stack of layers with the contact body, wherein a part of the contact body is provided in a respective one of the layers.
  • a contact body constructed in this way can be achieved by means of a method according to the invention for producing the capacitor.
  • the contact body is segmented in the stacking direction, at least in an unsintered state, that is to say as a green compact. Segmentation in the present sense is not a spatial separation, but rather any recognizable or detectable structuring. As a rule, the segments of the contact body lie on one another in the unsintered state and are in electrically conductive contact.
  • the individual segments of the contact body which correlate with the superimposed layers of the stack of layers, can each consist of the same or of a plurality of different materials.
  • a segmentation of the contact body will also be present after the sintering process.
  • Conductor layers of a sintered material are insulator layers, the conductor layers and the
  • a ratio between a thickness of one of the insulator layers and an average diameter of the opening of the insulator layer is between 0.1 and 2. More preferably, the ratio is between 0.3 and 1.5, more preferably between 0.75 and 1.25. The closer this ratio of mean diameter and thickness of the aperture is 1, the easier and more reliable process can be the aperture filled with the material of the contact body.
  • a mean diameter of the opening is to be understood as the arithmetic mean of all diameters of the opening, if a cross-sectional shape of the opening deviates from a circular shape. In a particularly preferred detailed design, the opening is circular, so that the average diameter corresponds to the circle diameter.
  • Capacitor comprises the steps: a. Providing an insulator layer as a plate-shaped green body;
  • the contact body of the capacitor can be made of several stages
  • the individual layers of the stack with respect to the formation of the conductor layers may have two or more different shapes or formations, which are arranged one above the other in meaningful alternating order.
  • a first formation of conductor layers and a second formation of conductor layers may be present, each having different electrical
  • the conductor layers of the first formation are interconnected and the conductor layers second formation are interconnected.
  • the conductor layers of the first formation can each be connected to the
  • the second conductor layers of the second configuration may for example all be connected to a ground line. This corresponds to the conventional construction of a multiple
  • a preferred detailed design of a method according to the invention comprises the step of uniting a plurality of capacitors from the stack. This can be done for example by sawing or cutting elements from the stack in the direction perpendicular to the layers along predetermined separation lines. In this way, a large number of capacitors can be sintered together in a single stack of layers and subsequently singulated.
  • the method may include the step of: applying a conductive layer to a sidewall of the stack, wherein a plurality of
  • Conductor layers is electrically connected to the conductive layer.
  • these may be the conductor layers to be connected to a ground potential.
  • These conductor layers can according to their shape with dividing lines in the
  • step c. following the procedure: c1. Applying a stencil to the insulator layer, the stencil having apertures overlapping the apertures;
  • a template is understood to mean any structure by means of which a moldable mass applied by screen printing can be spatially structured. Among other things, it can be cover plates with simple, open openings.
  • Openings are provided with net-like structures to improve the screen printing, to understand a template in the context of the present invention.
  • the conductive paste is applied uniformly to the stencil in a defined thickness, wherein at least the region of the apertures is covered in a planar manner by the paste. Subsequently, overcoating with a squeegee or other suitable for screen printing process tool to achieve a uniform and defined distribution of the applied paste through the template on the underlying substrate. Depending on the detail design can be achieved that the openings of the
  • Insulator layers are filled flush on their surface with the conductor paste, or that the conductor paste forms a defined supernatant on the filling of the apertures beyond the surface of the insulator layers.
  • step c it is generally advantageous for step c to be supported by a negative pressure below the insulator layer.
  • a vacuum plate can be arranged below the insulator layer.
  • Vacuum plates are known for use with screen printing to hold a substrate flat and accurate.
  • the vacuum plate can in particular additionally assist to achieve a complete filling of the openings of the insulator layer with the conductor paste.
  • the conductive paste is dried between step c2 and step d.
  • the subsequent application of a conductor layer in step d. be relieved.
  • the conductor layer in step d. before drying the conductive paste is applied in the opening.
  • the step d of the method comprises the following steps: d1. Applying a template to the insulator layer, wherein the template
  • the conductor layer can be applied in a defined thickness and almost any shape on the insulator layer. It is understood that the order of the conductor layer can be done in one or more steps.
  • Screen printing process can be applied.
  • it may be an ohmic resistance, which is applied by means of a paste of defined conductivity by screen printing on an insulator layer.
  • the stack is pressed after step e.
  • the pressing is generally carried out after drying all of the layers, so that a defined compaction is achieved before the introduction of the stack in a sintering furnace. It is understood that the stacked layers aligned in a known manner by means of control structures in the horizontal to each other.
  • a contacting arrangement for use in a housing of a medically implantable device, comprising an electrical feedthrough with at least one electrically insulating
  • Capacitor is electrically connected.
  • the contact hump forms a mechanical and electrical connection between the two structures.
  • the bump is particularly preferred as Weichlottell with relatively low melting point far below a
  • the shape of the contact hump can be arbitrary depending on the requirements, for example pillow-shaped, columnar or
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of an inventive
  • FIG. 2 shows a top view of an insulator layer for a stack of layers comprising a plurality of capacitors.
  • Fig. 3 shows a plan view of the insulator layer of FIG. 2 with occupancy by a
  • Fig. 4 shows a plan view of the insulator layer of FIG. 2 with occupancy by a
  • the contacting arrangement shown in FIG. 1 comprises a capacitor 1 according to the invention and a bushing 2, wherein the bushing 2 can be installed in a housing (not shown) of a medically implantable device.
  • the implantable device is preferably a pacemaker.
  • the implementation 2 is designed in terms of biocompatibility, hermetic tightness and the like for implantation into the human body.
  • the condenser 1 is located inside the housing and is not in direct contact with organic tissue.
  • a conduit element 2 a is provided, which leads from an outer side of the passage, starting from a contact pin 2 b, to an inner side of the passage 2.
  • the line element 2a is connected to a contact body 4 of the capacitor 1 which continues in a straight direction via a contact hump 3 which consists of a material which can be brazed softly.
  • the contact body 4 terminates flush with a surface 1 a of the capacitor 1, which faces the bushing 2.
  • the contact hump 3 is placed on the contact body 4 and on the surface 1 a of the capacitor 1.
  • the contact body 4 passes completely through the capacitor 1 and terminates flush with an opposite surface 1b, which runs parallel to the first surface 1a and faces away from the bushing 2. Also on this side, a contact bump 3 is placed on the contact body 4, which can be connected to a further structure such as a lead wire inside the housing.
  • the capacitor 1 is formed with the contact body 4 in total as a layered constructed, solid body of sinterable material. Inside the capacitor 1, insulator layers 5 of electrically non-conductive material and conductor layers 6a, 6b of electrically conductive material alternate with one another. In the present example, there are two different shapes 6a, 6b of
  • Conductor layers The first formation of conductor layers 6a is in each case with the
  • Conductor layers 6b are not in electrically conductive connection with the contact body and alternate with a conductor layer of the first embodiment 6a.
  • the conductor layers of the second formation 6b are electrically connected to one another, in the present case by means of conductive layer 7 attached to a side wall of the capacitor 1.
  • the conductor layers of second formation 6b each extend as far as the edge or the side wall of the stack of layers, so that one After stacking of the layers applied conductor layer 7 can connect all of the conductor layers 6b together.
  • the conductor layer 7 can be applied before or after a sintering of the stack of layers of the capacitor 1.
  • it is preferably also a material capable of sintering which, for example, may be the same material as that of the conductor layers of the second formation 6b
  • the conductive layer 7 forms, together with the conductor layers 6b, a first electrode of the capacitor, and the conductor layers 6a form together with the
  • Conductor layers 6a, 6b a capacity.
  • the capacitor 1 is used to filter an electrical signal which is fed via the line element 2 a of the bushing 2. It may be an input or output signal to, for example, a pacemaker or other implantable device.
  • Other electrical elements such as ohmic
  • Resistors or inductors or electrically active components can be connected to the capacitor 1 or even structurally formed with him.
  • Fig. 1 the boundaries of the individual layers of which the capacitor 1 is stacked are shown by thin dashed lines. The lines also pass through the contact body 4 to make it clear that the contact body 4 is constructed as a stack of segments 8, 9 of the insulator layers 5 and the conductor layers 6a, 6b.
  • a respective segment 8 of the contact body 4 is formed as a perforation 5a of the insulator layer 5 filled with a conductive material.
  • the contact body 4 depending on the materials used and depending on the sintering process in a sintered state may be present as a homogeneous, non-structured body. Nevertheless, the contact body 4 of the present
  • Embodiment at least before a final sintering process as a stacked from segments 5a, 6c structure.
  • Fig. 2 shows the top view of an insulator layer, the later stacking a
  • the insulator layer 5 of FIG. 2 is provided as a typical about 100 ⁇ thick film of a pressed powder material as a green body.
  • a preferred range of the thickness of the insulator layer 5 is between 10 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the insulator layer advantageously comprises a material having a high dielectric constant, for example barium titanate.
  • this insulator layer structuring in the form of apertures 5a extending through the insulator layer 5 is introduced in a method step.
  • these openings are each as a circular hole in the center of a respective
  • Insulator layer of a respective capacitor formed.
  • the perforated insulator layer is placed on a screen printing apparatus on a vacuum plate (not shown). Subsequently, a template (not shown) is placed on the insulator layer above the
  • Opening 5a has a corresponding hole. Then, a conductive paste, for example, based on silver particles, by means of a screen printing on the
  • Insulator layer 5 is filled.
  • the opening 5a is filled with the conductive paste and subsequently dried. In this state (see FIG. 2), the dried filling of the opening 5a of the insulator layer 5 of conductive material forms a segment of the contact body 4. Subsequently, the insulator layer 5 is subjected to a further screen printing step, either a conductor layer 6a according to a first embodiment (see Fig. 3) or a conductor layer 6b of a second configuration (see Fig. 4) is applied.
  • Ladder layers first shaping 6a advised is in its center an uncovered area 10 except that has a sufficient edge distance to the contact body 4 (see Fig. 4).
  • the conductor layers of the second formation 6b also form a segment 9 of the contact body 4 in the region of the contact body 4.
  • the individual layers can be stacked alternately.
  • an insulator layer 5 with a conductor layer of the first formation 6a and an insulator layer 5 with a conductor layer of the second formation 6b are alternately laid on top of each other until the corresponding desired number of layers or overall height of the capacitor 1 is reached.
  • this stacking of the contact body 4 is gradually from
  • a specially structured upper and / or lower cover layer of the stack can be provided.
  • This stack with capacitors connected in the transverse direction is subsequently moved into a pressing device, where the individual layers are pressed onto one another in a defined manner so as to ensure contact of the layers which is sufficient for a subsequent sintering process.
  • the thickness of the screen layers 6a, 6b applied by screen printing is preferably between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the conductor layers 6a, 6b are regularly significantly thinner than the insulator layers 5. It is noted that it is thus ensured in connection with the pressing process that basically existing cavities caused by an incomplete surface covering with conductor layers 6a, 6b between successive insulator layers 5 arise, no problem for the stack mean.
  • the pressed stack is placed in a sintering furnace in which a co-sintering process for sintering the conductive pastes and the insulator layers takes place by means of a defined temperature profile. After leaving the sintering furnace and corresponding cooling, the individual capacitors 1 are sawn out of the stack or singulated.
  • the conductor layers of the second formation 6b each protrude as far as the side walls of the stack formed by the sawing process. Subsequently, a respective side wall is covered by means of a conductive layer 7 in order to connect the conductor layers of the second formation 6b to one another and to enable a connection to a ground line.
  • the ground line can be connected, for example, to a further line element (not shown) of the bushing 2 or, depending on requirements, to a conductive housing part (not shown).
  • the capacitor, the contact body 4 each flush and flush with its surfaces, provided over the ends of the contact body 4, each with a contact hump 3 of a soft solder material. This can be done for example by means of an automated procedural injector.
  • the capacitor 1 can be fixed and contacted by means of its contact bumps 3, in particular by means of a flip-chip method, on another structure such as the implementation described above.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensator, umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung parallelen Isolatorschichten (5) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, einer Mehrzahl von mit den Isolatorschichten (5) in der Stapelrichtung abwechselnden Leiterschichten (6a, 6b) aus einem leitfähigen Material, und zumindest einen leitfähigen Kontaktkörper (4), wobei zumindest einige der Leiterschichten (6a, 6b) über den Kontaktkörper (4) leitend miteinander verbunden sind, und wobei der Kontaktkörper (4) sich durch Durchbrechungen (5a) von mehreren der Isolatorschichten (5) hindurch erstreckt, wobei zumindest die Isolatorschichten (5) aus einem gesinterten Material gebildet sind. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kontaktkörper (4) zumindest teilweise aus einem gesinterten Material besteht, das in einem ungesinterten, formbaren Zustand in die Durchbrechungen (5a) der Isolatorschichten (5) eingebracht wird.

Description

Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG
Patentanmeldung
Kondensator und Verfahren zur Herstellung des Kondensators
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator, ein Verfahren zur Herstellung des Kondensators sowie eine Kontaktierungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen Kondensator zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren
Vorrichtung.
US 7,564,674 P2 beschreibt eine Kontaktierungsanordnung mit einer in einem
medizinischen Implantat einsetzbaren Durchführung, an die ein Kondensator zur Filterung elektrischer Signale angegliedert ist. Dabei durchgreifen massive Kontaktstifte aus Metall die Durchführung sowie leitfähig kontaktierte Hohlkanäle in dem an die Durchführung angrenzenden Filterkondensator. Die Kontaktstifte sind durch Verlötung mit den
Hohlkanälen in dem Filterkondensator verbunden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kondensator anzugeben, der einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Kondensator anzugeben, der auf besonders einfache Weise, insbesondere mittels einer Flip-Chip-Technologie, mit einer elektrischen Durchführung elektrisch und mechanisch verbindbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kondensator anzugeben, der mechanisch robust und langlebig ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kondensators anzugeben, das prozesssicher und kostengünstig durchführbar ist.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Es ist zudem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktierungsanordnung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung anzugeben, die auf kostengünstige und zuverlässige Weise ein elektrisches Signal durchleiten und filtern kann.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Kondensator umfasst eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung parallelen Isolatorschichten aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material,
eine Mehrzahl von mit den Isolatorschichten in der Stapelrichtung abwechselnden
Leiterschichten aus einem leitfähigen Material, und
zumindest einen leitfähigen Kontaktkörper, wobei zumindest einige der Leiterschichten über den Kontaktkörper leitend miteinander verbunden sind, und
wobei der Kontaktkörper sich durch Durchbrechungen von mehreren der Isolatorschichten hindurch erstreckt,
wobei zumindest die Isolatorschichten aus einem gesinterten Material gebildet sind, und wobei der Kontaktkörper zumindest teilweise aus einem gesinterten Material besteht, das in einem ungesinterten, formbaren Zustand in die Durchbrechungen der Isolatorschichten eingebracht wird.
Durch den Aufbau des Kontaktkörpers aus einem gesinterten Material ist es allgemein ermöglicht, den gesamten Kondensator einschließlich des Kontaktkörpers in einem Sintervorgang herzustellen. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um einen einzelnen Sintervorgang.
Insbesondere kann bei einem erfindungsgemäßen Kondensator darauf verzichtet werden, dass ein metallischer Kontaktierungsstift nach einer Sinterung des Kondensators durch einen Hohlraum in dem Kondensator geführt werden muss.
Unter einem Kondensator im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jedes elektrische Bauteil zu verstehen, dass zumindest eine elektrische Kapazität umfasst. Es ist im Sinne der Erfindung daher möglich, dass mit dem Kondensator zum Beispiel eine Induktivität und/oder einen ohmschen Widerstand und/oder aktives elektrisches Element zusätzliches zu der Kapazität integriert ausgebildet ist. Unter Isolatorschichten und Leiterschichten werden im Sinne der Erfindung flächig erstreckte Schichten von insbesondere konstanter Dicke verstanden, die eine definierte äußere Umrissform aufweisen. Im bevorzugten Regelfall erstrecken sich die Schichten in einer Ebene. Bei möglichen Abwandlungen der Erfindung können die Schichten aber auch eine definierte Krümmung aufweisen.
Je nach Ausführungsform der Erfindung können einer oder mehrere der Kontaktkörper in dem Stapel von Schichten vorliegen. Die Kontaktkörper können dabei mit jeweils verschiedenen Gruppen von Leiterschichten elektrisch verbunden sein. Bevorzugt reicht zumindest ein Kontaktkörper bis zu einem Außenraum, so dass eine Zuleitung des Kondensators mit dem Kontaktkörper verbunden werden kann.
Bei dem elektrisch nicht leitfähigen Material der Isolatorschichten handelt es sich bevorzugt um ein Material mit einer definierten, insbesondere hohen
Dielektrizitätskonstante handeln. Eine funktionell wirksame Beimengung zu dem Material kann insbesondere Bariumtitanat sein. Zum Beispiel beschreibt EP 1 509 931 B1 eine dielektrische Zusammensetzung auf der Basis von Bariumtitanat, mittels der geschichtete Bauelemente mit Elektroden aus Silber bruchfrei gesintert werden können.
Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Kontaktkörper insgesamt als zu den Isolatorschichten senkrecht erstreckter Längskörper ausgebildet. Hierdurch wird ein einfacher geometrischer Aufbau des Stapels aus Schichten ermöglicht. Der Längskörper kann insbesondere als massiver, zum Beispiel zylindrischer Vollkörper ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann er zum Beispiel auch als Hohlkörper, zum Beispiel Hohlzylinder, aufgebaut sein.
Grundsätzlich ist es im Sinne der Erfindung möglich, dass der Kontaktkörper in einem eigenen Verfahrensschritt in einen durch die Durchbrechungen und/oder weitere
Strukturen ausgebildeten Hohlraum durch Einführung von ungesintertem, formbaren Material ausgeformt und nachfolgend zu einem festen Körper gesintert wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Ausbildung des Kontaktkörpers zum Beispiel durch Einführen des formbaren, ungesinterten Materials mittels Injektoren in einen Hohlraum in dem zuvor aufgebauten Stapel aus Schichten eingefüllt werden. Der Kontaktkörper bildet bei einer solchen Ausführungsform sowohl vor als auch nach dem Sintern des
Kontaktkörpermaterials einen in der Stapelrichtung nicht strukturierten Körper aus.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es dagegen vorgesehen, dass der Kontaktkörper zumindest abschnittsweise als Stapel von
gesinterten Segmenten ausgebildet ist, wobei zumindest einige der Segmente als
Ausfüllung jeweils einer Durchbrechung der Isolatorschichten ausgebildet sind. Ein solcher Aufbau des Kontaktkörpers ermöglicht eine simultane Ausbildung des Stapels von Schichten mit dem Kontaktköper, wobei ein Teil des Kontaktkörpers in einer jeweiligen der Schichten vorgesehen ist. Insbesondere kann ein derart aufgebauter Kontaktkörper mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Kondensators erreicht werden. Bei einem solchen Aufbau des Kondensators ist der Kontaktkörper zumindest in einem ungesinterten Zustand, also als Grünling, in der Stapelrichtung segmentiert. Unter der Segmentierung ist im vorliegenden Sinn keine räumliche Trennung zu verstehen, sondern vielmehr jede erkennbare oder nachweisbare Strukturierung. Im Regelfall liegen die Segmente des Kontaktkörpers auch im ungesinterten Zustand aufeinander auf und sind in elektrisch leitendem Kontakt.
Es versteht sich, dass die einzelnen Segmente des Kontaktkörpers, die mit den aufeinander aufliegenden Schichten des Stapels aus Schichten korrelieren, aus jeweils demselben oder auch aus mehreren verschiedenen Materialien bestehen können.
Zumindest im letzteren Fall wird eine Segmentierung des Kontaktkörpers auch nach dem Sintervorgang vorliegen. Wesentlich im Sinne des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist jedoch, dass der Kontaktkörper vor dem Sintervorgang in der Stapelrichtung segmentiert ist.
Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die
Leiterschichten aus einem gesinterten Material. In bevorzugter, aber nicht notwendiger Weiterbildung werden dabei die Isolatorschichten, die Leiterschichten und der
Kontaktkörper sämtlich in einem Co-Sinterverfahren gesintert. Dies ermöglicht die Optimierung und Minimierung der zur Herstellung des Kondensators notwendigen Prozessschritte, wobei durch die gemeinsame Sinterung der verschiedenen
Komponenten ein besonders homogenes, kompaktes und langlebiges elektrisches Bauelement erzeugt wird. Im Interesse einer prozesssicheren Optimierung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Kondensators ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen einer Dicke einer der Isolatorschichten und einem mittleren Durchmesser der Durchbrechung der Isolatorschicht zwischen 0,1 und 2 beträgt. Weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis zwischen 0,3 und 1 ,5, besonders bevorzugt zwischen 0,75 und 1 ,25. Je näher dieses Verhältnis von mittlerem Durchmesser und Dicke der Durchbrechung bei 1 liegt, desto einfacher und prozesssicherer lässt sich die Durchbrechung mit dem Material des Kontaktkörpers füllen. Unter einem mittleren Durchmesser der Durchbrechung ist das arithmetische Mittel sämtlicher Durchmesser der Durchbrechung zu verstehen, falls eine Querschnittsform der Durchbrechung von einer Kreisform abweicht. Bei einer besonders bevorzugten Detailgestaltung ist die Durchbrechung kreisförmig, so dass der mittlere Durchmesser dem Kreisdurchmesser entspricht.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Kondensators umfasst die Schritte: a. Bereitstellen einer Isolatorschicht als plattenförmiger Grünling;
b. Ausformen der Durchbrechungen in der Isolatorschicht;
c. Ausfüllen der Durchbrechungen mit einer leitfähigen Paste;
d. Aufbringen einer Leiterschicht auf die Isolatorschicht;
e. Ausbildung eines Stapels aus einer Mehrzahl von Isolatorschichten und
Leiterschichten übereinander;
f. Sintern des Stapels. Durch das Ausfüllen der Durchbrechungen in den Isolatorschichten mit der leitfähigen Paste lässt sich der Kontaktkörper des Kondensators schrittweise aus mehreren
Segmenten übereinander aufbauen, wobei der Aufbau aus den Segmenten mit dem Aufbau des übrigen Kondensators aus den einzelnen isolierenden und leitfähigen Schichten einher geht.
Je nach Ausführungsform kann der Schritt e. des Ausbildens eines Stapels aus einer Mehrzahl von Isolatorschichten und Leiterschichten auf verschiedene Weise erfolgen. Grundsätzlich ist es möglich, wiederholend Abfolgen von Isolatorschichten und
Leiterschichten durch Auftrag von isolierenden Pasten und leitfähigen Pasten, aufeinander aufzubauen. Besonders vorteilhaft und effektiv ist es, jeweils nur eine Leiterschicht auf einer
Isolatorschicht aufzubringen und danach mehrere dieser Verbünde aus zwei Schichten Schichten positioniert aufeinander aufzulegen, um den Stapel zu bilden.
Grundsätzlich können die einzelnen Lagen des Stapels bezüglich der Ausformung der Leiterschichten zwei oder mehrere verschiedene Formgebungen bzw. Ausformungen aufweisen, die in sinnvoll abwechselnder Reihenfolge übereinander angeordnet sind. So können insbesondere eine erste Ausformung von Leiterschichten und eine zweite Ausformung von Leiterschichten vorliegen, die jeweils unterschiedliche elektrische
Kontaktierungen aufweisen, so dass die Leiterschichten erster Ausformung untereinander verbunden sind und die Leiterschichten zweiter Ausformung untereinander verbunden sind. Die Leiterschichten erster Ausformung können zum Beispiel jeweils mit dem
Kontaktkörper verbunden sein und von außen mit einem elektrischen Signal verbunden werden. Die jeweils zwischen den Leiterschichten erster Ausformung liegenden zweiten Leiterschichten zweiter Ausformung können zum Beispiel sämtlich mit einer Masseleitung verbunden sein. Dies entspricht dem herkömmlichen Aufbau eines mehrfachen
Plattenkondensators.
Eine bevorzugte Detailgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst den Schritt des Vereinzeins einer Mehrzahl von Kondensatoren aus dem Stapel. Dies kann zum Beispiel durch Sägen oder Schneiden von Elementen aus dem Stapel in zu den Schichten senkrechter Richtung entlang vorgegebener Trennlinien erfolgen. Auf diese Weise lässt sich eine große Anzahl von Kondensatoren gemeinsam in einem einzigen Stapel von Schichten sintern und nachfolgend vereinzeln.
In bevorzugter Detailgestaltung kann das Verfahren den Schritt aufweisen: Aufbringen einer leitfähigen Schicht auf eine Seitenwand des Stapels, wobei eine Mehrzahl der
Leiterschichten mit der leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist. Zum Beispiel kann es sich dabei um die mit einem Massepotential zu verbindenden Leiterschichten handeln. Diese Leiterschichten können gemäß ihrer Formgebung mit Trennlinien bei der
Vereinzelung der Kondensatoren aus dem gesinterten Stapel überlappen, so dass die Leiterschichten nach einer Abtrennung der Kondensatoren unmittelbar bis in die Seitenwand des abgetrennten Kondensators reichen. Durch den Auftrag einer leitfähigen Schicht werden dann die bis an die Seitenwand reichenden leitfähigen Schichten leitend miteinander verbunden. Bei einer hierzu alternativen Ausführunsform können die mit einem Masse potential zu verbindenen Leiterschichten aber auch mittels eines
Kontaktkörpers im Sinne der Erfindung verbunden bzw. kontaktiert sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt c. des Verfahrens folgende Schritte: c1. Aufbringen einer Schablone auf die Isolatorschicht, wobei die Schablone Öffnungen aufweist, die mit den Durchbrechungen überdecken;
c2. Aufbringen der leitfähigen Paste auf die Schablone nach Art eines
Siebdruckverfahrens.
Dies ermöglicht eine einfache und effektive Ausfüllung der Durchbrechungen mit leitfähigem Material zum nachfolgenden Aufbau des Kontaktkörpers aus den einzelnen Schichten. Unter einer Schablone wird im Zusammenhang mit einem Siebdruckverfahren im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Struktur verstanden, durch die eine mittels Siebdruck aufgetragene formbare Masse räumlich strukturierbar ist. Unter anderem kann es sich um Abdeckbleche mit einfachen, offenen Durchbrechungen handeln.
Insbesondere sind auch sämtliche bekannte Formen Sieben, bei denen solche
Durchbrechungen mit netzartigen Strukturen zur Verbesserung des Siebdrucks versehen sind, unter einer Schablone im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
Bei einer einfachen Detailgestaltung eines solchen Siebdruckverfahrens wird die leitfähige Paste in definierter Dicke gleichmäßig auf die Schablone aufgetragen, wobei zumindest der Bereich der Durchbrechungen flächig von der Paste überdeckt wird. Nachfolgend wird mit einem Rakel oder einem anderen für Siebdruckverfahren geeigneten Werkzeug überstrichen, um eine gleichmäßige und definierte Verteilung der aufgetragenen Paste durch die Schablone hindurch auf das darunter liegende Substrat zu erzielen. Je nach Detailgestaltung kann dabei erreicht werden, dass die Durchbrechungen der
Isolatorschichten an ihrer Oberfläche bündig abschließend mit der Leiterpaste verfüllt werden, oder dass die Leiterpaste über die Verfüllung der Durchbrechungen hinaus einen definierten Überstand über die Oberfläche der Isolatorschichten bildet. Zur Verbesserung des Auftrags der Leiterpaste ist es allgemein vorteilhaft vorgesehen, dass Schritt c durch einen Unterdruck unterhalb der Isolatorschicht unterstützt wird.
Hierzu kann zum Beispiel unterhalb der Isolatorschicht eine Vakuumplatte angeordnet sein. Vakuumplatten sind zur Verwendung mit Siebdruckverfahren bekannt, um ein Substrat eben und positionsgenau zu haltern. Vorliegend kann die Vakuumplatte insbesondere zusätzlich unterstützend wirken, um eine vollständige Ausfüllung der Durchbrechungen der Isolatorschicht mit der Leiterpaste zu erzielen.
In weiterhin vorteilhafter Detailgestaltung ist es vorgesehen, dass zwischen dem Schritt c2 und dem Schritt d eine Trocknung der leitfähigen Paste erfolgt. Je nach Anforderungen und verwendeten Systemen von Pasten kann hierdurch der nachfolgende Auftrag einer Leiterschicht in Schritt d. erleichtert sein. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Leiterschicht in Schritt d. vor einer Trocknung der leitfähigen Paste in der Durchbrechung aufgetragen wird.
Allgemein vorteilhaft umfasst der Schritt d des Verfahrens die folgenden Schritte: d1. Aufbringen einer Schablone auf die Isolatorschicht, wobei die Schablone
Öffnungen aufweist, die mit einer Form der Leiterschicht überdecken, d2. Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die Schablone und Ausbildung der Leiterschicht nach Art eines Siebdruckverfahrens.
Auf diese Weise kann die Leiterschicht in definierter Dicke und nahezu beliebiger Formgebung auf die Isolatorschicht aufgebracht werden. Es versteht sich, dass der Auftrag der Leiterschicht in einem oder auch in mehreren Schritten erfolgen kann.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass neben der Leiterschicht zur Herstellung von Platten des Kondensators weitere elektrisch relevante Strukturen durch
Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Zum Beispiel kann es sich dabei um einen ohmschen Widerstand handeln, der mittels einer Paste von definierter Leitfähigkeit im Siebdruckverfahren auf eine Isolatorschicht aufgetragen wird.
Zur Verbesserung des Ergebnisses bei der Sinterung des Stapels ist es vorgesehen, dass der Stapel nach Schritt e gepresst wird. Die Pressung erfolgt im Allgemeinen nach einer Trocknung sämtlicher der Schichten, so dass eine definierte Kompaktierung vor der Einbringung des Stapels in einen Sinterofen erzielt wird. Es versteht sich, dass die aufeinander gestapelten Schichten auf bekannte Weise mittels Kontrollstrukturen in der Waagerechten zueinander ausgerichtet sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird zudem gelöst durch eine Kontaktierungsanordnung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung, umfassend eine elektrische Durchführung mit mindestens einem elektrisch isolierenden
Durchführungsgrundkörper und mindestens einem elektrischen Leitungselement, wobei das Leitungselement eingerichtet ist, um durch den Durchführungsgrundkörper hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des
Gehäuses und einem Außenraum herzustellen, und einen erfindungsgemäßen elektrischen Kondensator, wobei das Leitungselement der Durchführung mit dem
Kondensator elektrisch verbunden ist.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen
Kontaktierungsanordnung sind das Leitungselement der Durchführung und der
Kontaktkörper des Kondensators über zumindest einen Kontaktbuckel leitend miteinander verbunden, wobei der Kontaktbuckel eine Lötverbindung ausbildet. Eine solche
Verbindung ermöglicht eine unmittelbare Auflage des Kondensators auf der
Durchführung, wobei der Kontaktbuckel eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den beiden Strukturen ausbildet. Hierdurch kann eine Montage analog einer Flip-Chip-Technologie erfolgen. Der Kontaktbuckel ist insbesondere bevorzugt als Weichlotverbindung mit relativ niedrigem Schmelzpunkt weit unterhalb einer
Sintertemperatur des Kondensators ausgebildet. Die Form des Kontaktbuckels kann je nach Anforderungen beliebig sein, zum Beispiel kissenförmig, säulenförmig oder
Ähnliches.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Kontaktierungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen Kondensator. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Isolatorschicht für einen mehrere Kondensatoren umfassenden Stapel von Schichten.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Isolatorschicht aus Fig. 2 mit Belegung durch eine
Leiterschicht gemäß einer ersten Ausformung.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Isolatorschicht aus Fig. 2 mit Belegung durch eine
Leitschicht gemäß einer zweiten Ausformung.
Die in Fig. 1 gezeigte Kontaktierungsanordnung umfasst einen erfindungsgemäßen Kondensator 1 sowie eine Durchführung 2, wobei die Durchführung 2 in einem Gehäuse (nicht dargestellt) einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung verbaut werden kann. Bei der implantierbaren Vorrichtung handelt es sich bevorzugt um einen Herzschrittmacher. Die Durchführung 2 ist in ihren Eigenschaften bezüglich Bioverträglichkeit, hermetischer Dichtheit und ähnliches zur Implantation in den menschlichen Körper ausgelegt. Der Kondensator 1 befindet sich im Inneren des Gehäuses und steht nicht in unmittelbarem Kontakt mit organischem Gewebe.
In der Durchführung 2 ist ein Leitungselement 2a vorgesehen, das von einer Außenseite der Durchführung, ausgehend von einem Kontaktpin 2b, bis zu einer Innenseite der Durchführung 2 führt. Auf der Innenseite der Durchführung ist das Leitungselement 2a über einen Kontaktbuckel 3, der aus einem weichlötbaren Material besteht, mit einem in gerader Richtung fortgesetzten Kontaktkörper 4 des Kondensators 1 verbunden.
Der Kontaktkörper 4 schließt bündig mit einer Oberfläche 1 a des Kondensators 1 ab, die der Durchführung 2 zugewandt ist. Der Kontaktbuckel 3 ist auf den Kontaktkörper 4 bzw. auf die Oberfläche 1 a des Kondensators 1 aufgesetzt.
Der Kontaktkörper 4 durchgreift vorliegend vollständig den Kondensator 1 und schließt bündig mit einer entgegengesetzten Oberfläche 1 b ab, die zu der ersten Oberfläche 1 a parallel verläuft und von der Durchführung 2 abgewandt ist. Auch auf dieser Seite ist auf den Kontaktkörper 4 ein Kontaktbuckel 3 aufgesetzt, der mit einer weiterführenden Struktur wie zum Beispiel einem Leitungsdraht im Inneren des Gehäuses verbunden werden kann. Der Kondensator 1 ist mit dem Kontaktkörper 4 insgesamt als schichtweise aufgebauter, massiver Körper aus sinterfähigem Material ausgebildet. Innerhalb des Kondensators 1 wechseln sich Isolatorschichten 5 aus elektrisch nicht leitendem Material sowie Leiterschichten 6a, 6b aus elektrisch leitfähigem Material miteinander ab. Im vorliegenden Beispiel gibt es zwei verschiedene Ausformungen 6a, 6b von
Leiterschichten. Die erste Ausformung von Leiterschichten 6a ist jeweils mit dem
Kontaktkörper 4 in elektrisch leitender Verbindung. Die zweite Ausformung von
Leiterschichten 6b steht nicht mit dem Kontaktkörper in elektrisch leitender Verbindung und wechselt jeweils mit einer Leiterschicht der ersten Ausformung 6a ab.
Die Leiterschichten der zweiten Ausformung 6b sind elektrisch miteinander verbunden, vorliegend mittels an einer Seitenwand des Kondensators 1 angebrachten, leitfähigen Schicht 7. Dabei erstrecken sich die Leiterschichten zweiter Ausformung 6b jeweils bis an den Rand bzw. die Seitenwand des Stapels aus Schichten, so dass eine nach Stapelung der Schichten aufgebrachte Leiterschicht 7 sämtliche der Leiterschichten 6b miteinander verbinden kann. Die Leiterschicht 7 kann je nach Anforderungen vor oder nach einer Sinterung des Stapels von Schichten des Kondensators 1 aufgebracht sein. Im ersten Fall handelt es sich bevorzugt um ein ebenfalls sinterfähiges Material, das zum Beispiel dasselbe Material wie das der Leiterschichten zweiter Ausformung 6b sein kann
(sinterfähige Leiterpaste).
Die leitfähige Schicht 7 bildet zusammen mit den Leiterschichten 6b eine erste Elektrode des Kondensators aus, und die Leiterschichten 6a bilden zusammen mit dem
Kontaktkörper 4 eine zweite Elektrode des Kondensators aus. Zwischen den Elektroden besteht gemäß der Anordnung der abwechselnd parallelen überdeckenden
Leiterschichten 6a, 6b eine Kapazität.
Allgemein dient der Kondensator 1 der Filterung eines elektrischen Signals, das über das Leitungselement 2a der Durchführung 2 zugeführt wird. Es kann sich um ein Eingangs- oder Ausgangssignal zum Beispiel eines Herzschrittmachers oder einer anderen implantierbaren Vorrichtung handeln. Weitere elektrische Elemente wie ohmsche
Widerstände oder Induktivitäten oder auch elektrisch aktive Bauteile können mit dem Kondensator 1 verbunden oder auch baueinheitlich mit ihm ausgebildet sein. In Fig. 1 sind die Grenzen der einzelnen Schichten, aus denen der Kondensator 1 gestapelt ist, durch dünne gestrichelte Linien dargestellt. Die Linien durchlaufen auch den Kontaktkörper 4, um klar zu stellen, dass der Kontaktkörper 4 als Stapel aus Segmenten 8, 9 aus den Isolatorschichten 5 und den Leiterschichten 6a, 6b aufgebaut ist. Im Falle der Isolatorschichten 5 ist dabei ein jeweiliges Segment 8 des Kontaktkörpers 4 als mit einem leitfähigen Material verfüllte Durchbrechung 5a der Isolatorschicht 5 ausgebildet.
Es versteht sich, dass der Kontaktkörper 4 je nach verwendeten Materialien und je nach Sintervorgang in einem gesinterten Zustand als homogener, in sich nicht strukturierter Körper vorliegen kann. Gleichwohl liegt der Kontaktkörper 4 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels zumindest vor einem abschließenden Sintervorgang als aus Segmenten 5a, 6c gestapelte Struktur vor.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Kondensators aus Fig. 1 beschrieben und anhand der Zeichnungen Fig. 2 bis Fig. 4 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Isolatorschicht, die bei späterer Stapelung eine
Mehrzahl, im vorliegenden Beispiel insgesamt 6, von in der Schichtebene nebeneinander angrenzenden Kondensatoren umfasst. Diese werden nach Stapelung der Schichten und Sinterung durch ein geeignetes Verfahren wie etwa Sägen oder Schneiden voneinander getrennt. Die Trennlinien für die spätere Vereinzelung sind in den Zeichnungen Fig. 2 bis Fig. 4 jeweils durch punktierte Linien angedeutet.
Die Isolatorschicht 5 aus Fig. 2 wird als typisch etwa 100 μιη dicke Folie aus einem gepressten Pulvermaterial als Grünling bereitgestellt. Ein bevorzugter Bereich der Dicke der Isolatorschicht 5 beträgt zwischen 10μπι und 200μηι. Allgemein vorteilhaft umfasst die Isolatorschicht ein Material mit einer hohen Dielektrizitätszahl, zum Beispiel Bariumtitanat.
In diese Isolatorschicht wird in einem Verfahrensschritt eine Strukturierung in Form von die Isolatorschicht 5 durchgreifenden Durchbrechungen 5a eingebracht. Im vorliegenden, besonders einfach strukturierten Ausführungsbeispiel eines Kondensators sind diese Durchbrechungen jeweils als ein kreisförmiges Loch im Zentrum einer jeweiligen
Isolatorschicht eines jeweiligen Kondensators ausgeformt. Die mit Durchbrechungen strukturierte Isolatorschicht wird auf einer Vorrichtung zum Siebdrucken auf eine Vakuumplatte (nicht dargestellt) aufgelegt. Nachfolgend wird eine Schablone (nicht dargestellt) auf die Isolatorschicht aufgelegt, die oberhalb der
Durchbrechung 5a ein entsprechendes Loch aufweist. Dann wird eine leitfähige Paste, zum Beispiel auf Basis von Silberpartikeln, mittels eines Siebdruckverfahrens auf die
Schablone aufgebracht und mittels eines Rakels so verstrichen, dass die leitfähige Paste durch die Öffnungen der Schablone hindurch in die Durchbrechungen 5a der
Isolatorschicht 5 eingefüllt wird. Im vorliegenden Beispiel ist die Größe der Durchbrechung 5a maßstäblich verzerrt dargestellt. Besonders bevorzugt sind ein Durchmesser der Durchbrechung 5a sowie eine Tiefe der Durchbrechung 5a (= Dicke der Isolatorschicht 5) etwa gleich groß. Demnach beträgt ein bevorzugter Durchmesser der Durchbrechung 5a vorliegend 0,1 mm. Durch das Aufbringen der leitfähigen Paste wird die Durchbrechung 5a mit der leitfähigen Paste ausgefüllt und nachfolgend getrocknet. In diesem Zustand (siehe Fig. 2) bildet die getrocknete Verfüllung der Durchbrechung 5a der Isolatorschicht 5 aus leitfähigem Material ein Segment des Kontaktkörpers 4 dar. Nachfolgend wird die Isolatorschicht 5 einem weiteren Siebdruck-Schritt unterzogen, wobei entweder eine Leiterschicht 6a gemäß einer ersten Ausformung (siehe Fig. 3) oder eine Leiterschicht 6b einer zweiten Ausformung (siehe Fig. 4) aufgebracht wird.
Bei der Leiterschicht erster Ausformung 6a werden flächige Kondensatorplatten aufgebracht, die mit der Verfüllung der Durchbrechung 5a bzw. dem Kontaktkörper 4 überdecken und in leitfähiger Verbindung mit dem Kontaktkörper 4 stehen. Im Bereich des Kontaktkörpers wird durch die Leiterschichten 6a ebenfalls ein Segment 9 des
Kontaktkörpers ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass die leitfähigen Bereiche der
Leiterschicht erster Ausformung 6a nicht bis an die Trenngrenzen der einzelnen
Kondensatoren heranreichen, sondern einen zur Isolation ausreichenden Randabstand aufweisen.
Bei den Leiterschichten gemäß der zweiten Ausformung 6b ist es dagegen gewünscht, dass die leitfähige Schicht die Trenngrenzen der Kondensatoren jeweils überdeckt, da diese später als massekontaktierten Leiterschichten bis an die Seitenwand des später gesägten Kondensators heranreichen sollen. Damit die Leiterschichten zweiter
Ausformung 6b nicht in leitenden Kontakt mit dem Kontaktkörper 4 und somit den
Leiterschichten erster Ausformung 6a geraten, ist in ihrem Zentrum ein unbedeckter Bereich 10 ausgenommen, der einen ausreichenden Randabstand zu dem Kontaktkörper 4 aufweist (siehe Fig. 4). Auch die Leiterschichten zweiter Ausformung 6b bilden im Bereich des Kontaktkörpers 4 jeweils ein Segment 9 des Kontaktkörpers 4 aus.
Nach Aufbringen der Leiterschichten 6a, 6b und entsprechender Trocknung können die einzelnen Schichten alternierend aufeinander gestapelt werden. Dabei Wird jeweils abwechselnd eine Isolatorschicht 5 mit einer Leiterschicht erster Ausformung 6a und eine Isolatorschicht 5 mit einer Leiterschicht zweiter Ausformung 6b aufeinander gelegt, bis die entsprechend gewünschte Anzahl von Schichten bzw. Bauhöhe des Kondensators 1 erreicht ist. Im Zuge dieser Stapelung wird der Kontaktkörper 4 sukzessive aus
Segmenten der leitfähig verfüllten Durchbrechungen 5a der Isolatorschichten 5 und der Leiterschichten 6a, 6b aufgestapelt. Gegebenenfalls kann eine speziell strukturierte obere und/oder untere Deckschicht des Stapels vorgesehen werden.
Dieser Stapel mit in der Querrichtung mehreren zusammenhängenden Kondensatoren wird nachfolgend in eine Pressvorrichtung verbracht, wo die einzelnen Schichten auf definierte Weise so aufeinander gepresst werden, dass ein für einen nachfolgenden Sintervorgang ausreichender Kontakt der Schichten sichergestellt ist.
Die Dicke der im Siebdruckverfahren aufgebrachten Leiterschichten 6a, 6b beträgt bevorzugt zwischen 1 ιη und 20μιη. Die Leiterschichten 6a, 6b sind regelmäßig deutlich dünner als die Isolatorschichten 5. Es wird angemerkt, dass so auch in Verbindung mit dem Pressvorgang sichergestellt ist, dass prinzipiell bestehende Hohlräume, die durch eine nicht vollständig flächige Bedeckung mit Leiterschichten 6a, 6b zwischen aufeinander folgenden Isolatorschichten 5 entstehen, keinerlei Problematik für die den Stapel bedeuten.
Der gepresste Stapel wird in einen Sinterofen verbracht, in dem mittels eines definierten Temperaturprofils ein Co-Sinterverfahren zur Sinterung der leitfähigen Pasten und der Isolatorschichten stattfindet. Nach Verlassen des Sinterofens und entsprechendem Abkühlen werden die einzelnen Kondensatoren 1 aus dem Stapel gesägt bzw. vereinzelt.
Dabei ragen die Leiterschichten zweiter Ausformung 6b jeweils bis an die durch den Sägevorgang entstandenen Seitenwände des Stapels heran. Nachfolgend wird eine jeweilige Seitenwand mittels einer leitfähigen Schicht 7 belegt, um die Leiterschichten zweiter Ausformung 6b untereinander zu verbinden und eine Verbindung mit einer Masseleitung zu ermöglichen. Die Masseleitung kann zum Beispiel mit einem weiteren, nicht gezeigten Leitungselement der Durchführung 2 verbunden sein oder je nach Anforderungen mit einem leitfähigen Gehäuseteil (nicht dargestellt).
Hiernach wird der Kondensator, dessen Kontaktkörper 4 jeweils plan und bündig mit seinen Oberflächen abschließt, über den Enden des Kontaktkörpers 4 mit jeweils einem Kontaktbuckel 3 aus einem Weichlot-Material versehen. Dies kann zum Beispiel mittels eines automatisiert verfahrenen Injektors erfolgen.
Der Kondensator 1 kann mittels seiner Kontaktbuckel 3, insbesondere mittels eines Flip- Chip-Verfahrens, auf einer anderen Struktur wie zum Beispiel der vorstehend beschriebenen Durchführung festgelegt und kontaktiert werden.

Claims

Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG Kondensator und Verfahren zur Herstellung des Kondensators Patentansprüche
1. Kondensator, umfassend
eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung parallelen Isolatorschichten (5) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material,
einer Mehrzahl von mit den Isolatorschichten (5) in der Stapelrichtung
abwechselnden Leiterschichten (6a, 6b) aus einem leitfähigen Material, und zumindest einen leitfähigen Kontaktkörper (4), wobei zumindest einige der
Leiterschichten (6a, 6b) über den Kontaktkörper (4) leitend miteinander verbunden sind, und
wobei der Kontaktkörper (4) sich durch Durchbrechungen (5a) von mehreren der Isolatorschichten (5) hindurch erstreckt,
wobei zumindest die Isolatorschichten (5) aus einem gesinterten Material gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kontaktkörper (4) zumindest teilweise aus einem gesinterten Material besteht, das in einem ungesinterten, formbaren Zustand in die Durchbrechungen (5a) der Isolatorschichten (5) eingebracht wird.
2. Kondensator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper (4) insgesamt als zu den Isolatorschichten (5) senkrecht erstreckter Längskörper ausgebildet ist.
3. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper (4) zumindest abschnittsweise als Stapel von gesinterten Segmenten (8, 9) ausgebildet ist, wobei zumindest einige der Segmente (8) als Ausfüllung jeweils einer Durchbrechung (5a) der Isolatorschichten ausgebildet sind.
4. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschichten (6a, 6b) aus einem gesinterten Material bestehen.
5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolatorschichten (5), die Leiterschichten (6a, 6b) und der Kontaktkörper (4) in einem Co- Sinterverfahren gesintert sind.
6. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einer Dicke einer der Isolatorschichten (5) und einem mittleren Durchmesser der Durchbrechung (5a) der Isolatorschicht zwischen 0,1 und 2 beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: a. Bereitstellen einer Isolatorschicht (5) als plattenförmiger Grünling;
b. Ausformen der Durchbrechungen (5a) in der Isolatorschicht (5);
c. Ausfüllen der Durchbrechungen (5a) mit einer leitfähigen Paste;
d. Aufbringen einer Leiterschicht (6a, 6b) auf die Isolatorschicht (5);
e. Ausbildung eines Stapels aus einer Mehrzahl von Isolatorschichten (5) und Leiterschichten (6a, 6b) übereinander;
f. Sintern des Stapels.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt:
Vereinzeln einer Mehrzahl von Kondensatoren (1) aus dem Stapel.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch den Schritt:
Aufbringen eines Kontaktbuckels (3) nach Schritt f auf zumindest ein Ende des Kontaktkörpers (4).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt:
Aufbringen einer leitfähigen Schicht (7) auf eine Seitenwand des Stapels, wobei eine Mehrzahl der Leiterschichten (6b) mit der leitfähigen Schicht (7) elektrisch verbunden ist.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c folgende Schritte umfasst:
c1. Aufbringen einer Schablone auf die Isolatorschicht (5), wobei die Schablone
Öffnungen aufweist, die mit den Durchbrechungen (5a) überdecken;
c2. Aufbringen der leitfähigen Paste auf die Schablone nach Art eines
Siebdruckverfahrens.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c durch einen Unterdruck unterhalb der Isolatorschicht unterstützt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schritt c2 und dem Schritt d eine Trocknung der leitfähigen Paste erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt d die folgenden Schritte umfasst:
d1 . Aufbringen einer Schablone auf die Isolatorschicht (5), wobei die Schablone Öffnungen aufweist, die mit einer Form der Leiterschicht (6a, 6b) überdecken;
d2. Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die Schablone und Ausbildung der Leiterschicht (6a, 6b) nach Art eines Siebdruckverfahrens.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel nach Schritt e gepresst wird.
16. Kontaktierungsanordnung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch
implantierbaren Vorrichtung, umfassend
eine elektrische Durchführung (2) mit mindestens einem elektrisch isolierenden Durchführungsgrundkörper und mindestens einem elektrischen Leitungselement (2a), wobei das Leitungselement (2a) eingerichtet ist, um durch den
Durchführungsgrundkörper hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen, und einen elektrischen Kondensator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Leitungselement (2a) der Durchführung (2) mit dem Kondensator (1) elektrisch verbunden ist.
17. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (2a) der Durchführung und der Kontaktkörper (4) des Kondensators über zumindest einen Kontaktbuckel (3) leitend miteinander verbunden sind, wobei der Kontaktbuckel (3) eine Lötverbindung ausbildet.
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