植入式器件的密封結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植入式器件的密封結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，植入式器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于恢復身體功能、提高生命質(zhì)量或者挽救生命等各個方面。這樣的植入式器件例如包括可植入到體內(nèi)的心臟起搏器、深部腦刺激器、人工耳蝸、人造視網(wǎng)膜等。
[0003]由于植入式器件需要植入體內(nèi)并且長期保留在體內(nèi)，因此植入到體內(nèi)的植入式器件需要面臨體內(nèi)的復雜生理環(huán)境，這種生理環(huán)境條件往往苛刻，植入式器件長期植入后有可能與周圍組織和器官相互作用，例如植入式器件的材料會發(fā)生老化、降解、裂解、再交聯(lián)等物理或化學反應(yīng)，從而對植入對象造成負面影響例如引起炎癥等不良生物反應(yīng)。因此，對于植入式器件而言，生物安全性、長期植入可靠性等的要求都非常高。通常，為了確保植入式器件的生物安全性、長期植入可靠性等，一方面需要用生物安全性和長期植入可靠性良好的密封殼體將植入式器件中的非生物安全性部件例如硅基芯片、印刷電路板(PCB)等與被植入部位(例如血液、組織或骨骼)隔離；另一方面，還需要從該密封殼體引出例如與刺激部件進行信號交互的功能導線。
[0004]考慮到植入式器件的生物安全性，密封殼體常常以生物安全性良好的玻璃、陶瓷等作為基底(substrate)，并且通過在基底上覆蓋生物安全性良好的金屬蓋體等而形成密封結(jié)構(gòu)。在這樣的密封結(jié)構(gòu)中，基底通常具有多個通孔(via)，在這些通孔中填充有金屬通道(feedthrough)。另外，被封裝在該密封殼體內(nèi)部的電子部件經(jīng)由這些金屬通道而與外部進行信號交互。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在現(xiàn)有的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，通常在作為基底的陶瓷坯片等鉆開(drill)多個圓柱形通孔，然后在這些通孔中插入與通孔直徑大體適應(yīng)的金屬柱(例如鉑金屬柱)，接著在金屬柱與陶瓷坯片的通孔接觸的情況下進行燒結(jié)處理，使金屬柱與陶瓷坯片的圓柱形通孔緊密貼合而形成帶有金屬柱的陶瓷基底。然后，將陶瓷基底與金屬殼焊接，從而將陶瓷基底與金屬殼組裝在一起而形成密封結(jié)構(gòu)。
[0006]然而，在現(xiàn)有的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，利用了金屬和陶瓷的收縮或膨脹來形成金屬柱與陶瓷基底的通孔的緊密貼合。在這種情況下，由于在金屬柱與陶瓷基底的燒結(jié)(共燒)處理的過程中，作為陶瓷基底的陶瓷坯片往往受熱不均而引起各個通孔中金屬柱的收縮或膨脹度不同，其結(jié)果，金屬柱與陶瓷坯片的通孔的貼合性不良，導致現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)的氣密性能不佳。
[0007]本發(fā)明人等經(jīng)過長期的實踐經(jīng)驗后認為，上述現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)的氣密性能不良主要在于，陶瓷坯片與填充于該陶瓷坯片中的通孔內(nèi)的金屬柱的熱膨脹系數(shù)(CTE:coefficient of thermal expans1n)并不完全相同，也不易找到CTE完全匹配的陶瓷還片和金屬柱，因此，在這種情況下，采用上述現(xiàn)有的工藝將陶瓷坯片與金屬柱一起燒結(jié)后，金屬柱與陶瓷坯片的通孔多少會出現(xiàn)貼合不緊密的問題，導致密封結(jié)構(gòu)的氣密性能不佳。
[0008]本發(fā)明有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的狀況而完成，其目的在于提供一種能夠提高氣密性能的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)及其制造方法。
[0009]本發(fā)明的一方面涉及植入式器件的密封結(jié)構(gòu)，其包括:陶瓷基底，其具有上表面和下表面，并且形成有貫通上表面與下表面的一個以上的通孔；金屬柱，其填充通孔，在金屬柱的與陶瓷基底的接觸界面，形成有凹凸結(jié)構(gòu)。
[0010]在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，在金屬柱與陶瓷基底的接觸界面，形成有凹凸結(jié)構(gòu)，由此能夠提高金屬柱與陶瓷基底的接觸面積。因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)的半徑不變的通孔而言，能夠更加有效地抑制水分、氣體或其他成分沿著金屬柱與陶瓷基底的接觸界面而泄漏到密封結(jié)構(gòu)外部，由此能夠提高密封結(jié)構(gòu)的生物安全性和長期植入可靠性。
[0011]另外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，可選地，陶瓷基底由99%以上的氧化鋁構(gòu)成。在這種情況下，陶瓷基底的生物安全性和所形成的密封結(jié)構(gòu)的氣密性更佳。
[0012]另外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，可選地，陶瓷基底的厚度為
0.25mm以上且0.75mm以下。
[0013]另外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，可選地，金屬柱由選自鉑、銥、鈮、鉭或金中的至少一種構(gòu)成。
[0014]此外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，可選地，通孔的在上表面的直徑為0.1mm以上且0.5mm以下。
[0015]本發(fā)明的另一方面涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括如下步驟:準備金屬柱，并且在金屬柱的一部分，沿著金屬柱的長度方向形成有凹凸結(jié)構(gòu)；將金屬柱插進陶瓷膏體，并且陶瓷膏體覆蓋金屬柱的形成有凹凸結(jié)構(gòu)的一部分；將陶瓷膏體壓制成型，形成陶瓷坯片；并且將金屬柱與陶瓷坯片一起燒結(jié)，由此形成帶有金屬柱的陶瓷基底。
[0016]在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法中，由于在金屬柱與陶瓷基底的接觸界面形成凹凸結(jié)構(gòu)，因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)的半徑?jīng)]有變化的通孔而言，能夠更加有效地抑制水分、氣體或其他成分沿著金屬柱與陶瓷基底的接觸界面而泄漏到密封結(jié)構(gòu)外部，由此能夠提高密封結(jié)構(gòu)的生物安全性和長期植入可靠性。
[0017]另外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法中，可選地，陶瓷基底由99%以上的氧化鋁構(gòu)成。在這種情況下，所制作的陶瓷基底的生物安全性和所形成的密封結(jié)構(gòu)的氣密性更佳。
[0018]另外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法中，可選地，陶瓷基底的厚度為0.25mm以上且0.75mm以下。
[0019]另外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法中，可選地，金屬柱由選自鈾、銥、銀、鉭或金中的至少一種構(gòu)成。由此，能夠得到氣密性能更好的密封結(jié)構(gòu)。
[0020]此外，在本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法中，可選地，通孔的在陶瓷基底的上表面的直徑為0.1mm以上且0.5mm以下。
[0021]根據(jù)本發(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠提供氣密性能得到改善的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0022]圖1示出了本發(fā)明的第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2示出了圖1所示的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)部示意圖。
[0024]圖3示出了圖1所示的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底的平面圖。
[0025]圖4示出了圖3所示的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)沿著直線1-1’截取的陶瓷基底的截面圖。
[0026]圖5示出了植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的金屬柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6示出了本發(fā)明的第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底的制作步驟的流程圖。
[0028]圖7(圖7(A)至圖7(E))示出了本發(fā)明的第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底的制作步驟的示意圖。
[0029]圖8示出了本發(fā)明的第二實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底的示意截面圖。
[0030]圖9示出了本發(fā)明的第三實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底的示意截面圖。
[0031]圖10示出了本發(fā)明的第四實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底的示意截面圖。
[0032]符號說明:
[0033]10、101、102、103…密封結(jié)構(gòu)，11、111、112、113...陶瓷基底，11c…通孔，12…金屬環(huán)，13…金屬蓋，11a…上表面，lib…下表面，20、201、202、203…金屬柱，20a…柱本體，20b…柱突起，30…電子部件，40 (40a、40b)…模具。
【具體實施方式】
[0034]以下，參考附圖詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。在下面的說明中，對于相同的部件賦予相同的符號，省略重復的說明。另外，附圖只是示意性的圖，部件相互之間的尺寸的比例或者部件的形狀等可以與實際的不同。
[0035]本發(fā)明所涉及的密封結(jié)構(gòu)10可以適用于植入式器件例如包括可植入到體內(nèi)的心臟起搏器、深部腦刺激器、人工耳蝸、人造視網(wǎng)膜等。另外，本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10也特別適用于高密度陶瓷封裝。
[0036]此外，由于本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10需要置于植入對象的體內(nèi)，因此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，很容易理解到，與血液、組織或骨骼接觸的本發(fā)明所涉及的密封結(jié)構(gòu)10的外部材料(包括稍后描述的陶瓷基底11、金屬環(huán)12、金屬蓋13以及填充于陶瓷基底11的通孔的金屬柱20的構(gòu)成材料等)均需要滿足規(guī)定標準(例如IS010993 (國際標準)、GB/T 16886(中國標準))的生物安全性和長期植入可靠性。
[0037](第一實施方式)
[0038]圖1示出了本發(fā)明的第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10的立體結(jié)構(gòu)圖。圖2示出了圖1所示的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10的內(nèi)部示意圖。
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