馈通滤波器及其绝缘滤波组件的制作方法

本实用新型涉及植入式医疗设备制造技术领域，具体涉及一种馈通滤波器及其绝缘滤波组件。

背景技术：

馈通连接器在植入式医疗设备中具也被广泛使用，特别是具有电刺激功能的植入式医疗设备(电刺激器)。目前馈通连接器已经应用于植入式医疗设备如心脏起搏器、脑深部刺激器和脊髓刺激器等。已知的植入式电刺激器系统通常包括植入体内的脉冲发生器、延长导线和电极，以及体外的控制装置等。脉冲发生器发出的信号通过馈通连接器，经由延长导线，传输到电极，刺激靶点组织，达到电刺激治疗目的。馈通连接器是脉冲发生器信号输出的通道。

典型的馈通连接器由信号线、套圈、馈通件组成。馈通连接器作为封装结构的信号输出通道，其密封性能关系到电刺激器的使用寿命；另外，植入式的馈通连接器的应满足生物相容性要求，因此馈通连接器的构成涉及到的材料种类包括但不限于生物相容性的高分子聚合物、玻璃、陶瓷、金属等。此外，作为刺激信号传输的通道，馈通连接器的应提供必要的绝缘和支撑功能；作为连接内部电路板和外部延长导线的电路连接装置，馈通连接器应与上述两组件有良好的连接方法。

馈通滤波器是电子技术中使用较普遍的器件，它可以有效滤出线路中杂散干扰信号，提高信号传输的可靠性。随着植入式医疗设备的电子系统和信号输出方式的复杂化，满足气密性和生物相容性要求，且具有较强滤波性能的馈通连接器成为当下需求。

中国专利文献CN102824692A公开了一种应用于植入式医疗设备的馈通连接器，包括法兰套圈、绝缘体和探针，其装配形式为法兰套圈套在绝缘体外侧，探针插入绝缘体内孔中，其中绝缘体与探针和法兰套圈采用玻璃焊料或金属焊料等进行钎焊。此结构的绝缘体与探针的交界处密封性不足，难以满足植入式医疗设备的需要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种馈通滤波器的绝缘滤波组件，包括：

内电极、外电极和多个滤波层；

所述滤波层包括金属和氧化铝，所述滤波层设有贯穿该滤波层的导电路径，所述多个滤波层的导电路径相互连接形成导电通路，其中至少一个所述导电路径的贯穿轴线与所述导电通路的轴线错位设置；

所述内电极与所述导电通路连接，所述外电极与所述滤波层的侧壁相连接。

可选地，错位设置的导电路径互不相交且通过导线连接。

可选地，所述导线印刷在层间交界处。

可选地，所述多个滤波层包括交替设置的第一滤波层和第二滤波层，其中第一滤波层和第二滤波层的导电路径的贯穿轴线错位设置。

可选地，两端裸露于外界的导电路径端部设有用于连接信号线的连接点。

本实用新型还提供一种馈通滤波器，包括上述绝缘滤波组件，以及馈通连接器；

其中所述馈通连接器包括套圈及至少一个信号线；

所述套圈设有上沿、下沿和内孔，所述上沿、下沿与所述套圈外侧面形成用于装配的环形安装槽，所述内孔封接所述绝缘滤波组件，所述内孔和所述绝缘滤波组件外形一致，两者相互配合连接；

所述至少一个信号线连接所述绝缘滤波组件的导电通路，用以连接电信号输出设备的内部接口端和/或外部端子。

本实用新型提供的绝缘滤波组件采用陶瓷金属共烧的材料，具有良好的抗干扰能力和滤波性能。分层设置的滤波层可以提高共烧工艺的效率，使得氧化铝的含量得到提升，同时其中包括错位设置的导电路径，由此来优化整体密封性，并且使得错位处的导电路径处的电极位置更加灵活，能够起到增大内外电极正对面积的作用，由此可以进一步提高滤波性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中的绝缘滤波组件的一种剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的绝缘滤波组件的另一种剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的电极形状示意图；

图4为本实用新型实施例中的绝缘滤波组件的制备方法流程图；

图5为本实用新型实施例中的馈通连接器的剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的馈通滤波器的剖面结构示意图；

图7为本实用新型的另一实施例中的绝缘滤波组件的剖面结构示意图；

图8为本实用新型的另一实施例中的馈通滤波器的剖面结构示意图；

图9为本实用新型的第三实施例中的绝缘滤波组件的剖面结构示意图；

图10为本实用新型的第三实施例中的馈通滤波器的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种馈通滤波器的绝缘滤波组件，如图1所示该组件包括：内电极11、外电极12和多个滤波层13。

其中滤波层13本体主要是由氧化铝材料制成的，滤波层13设有贯穿该层的导电路径131，该导电路径131主要由具有生物相容性的金属材料制成，例如W或Pt。导电路径131的直径可以是0.1mm-0.3mm，位于不同导电通路中的导电路径的间距大于0.3mm即可。滤波层13的厚度可以为100μm-150μm。

多个滤波层13的导电路径131相互连接形成导电通路。图1中展示了左右两个导电通路，实际应用中可以设置更多或更少的导电通路。以左侧的导电通路为例，为了清楚地描述同一导电通路中的各个导电路径131的位置关系，可以将图1中最上层的滤波层13的导电路径131的贯穿轴线视为导电通路轴线130，如此可见下一个滤波层13的导电路径131的贯穿轴线1311与导电通路轴线130错位设置，使它们不在一条直线上；

或者也可以如图2所示，将图2中错位的各个导电路径131之间的贯穿线视为导电通路轴线130，所有滤波层13的导电路径131的贯穿轴线1311都与导电通路轴线130错位设置，使它们不在一条直线上。

本实施例中的绝缘滤波组件共有8个滤波层13，整体厚度可以在1.0mm-2.0mm之间。这些滤波层13包括交替设置的第一滤波层和第二滤波层，其中第一、四、五、八层可视为第一滤波层，第二、三、六、七层可视为第二滤波层，第一层的导电路径131的贯穿轴线1311与下面两层的导电路径的贯穿轴线1311不在同一条直线上，而与第四和第五层的导电路径131的贯穿轴线1311在同一条直线上。其中第一和第二层、第七和第八层即为交替设置的第一滤波层和第二滤波层。

这只是为了提高生产效率而提供的一种优选的结构，根据绝缘滤波组件的功能可知，该组件只需保证有相对设置的内电极和外电极即可(在某些文献中也称为有源电极和地电极)，所以如图1和图2所示的滤波层13的数量可以更多或者更少。

为了达到发明目的，本实用新型提供的绝缘滤波组件应当具有至少两个滤波层13，当有多个滤波层13时，并不限于图1或图2中所示的两种滤波层，只需保证其中至少一个导电路径131的贯穿轴线1311与导电通路的轴线错位设置即可。

关于电极，其主要成分是W、Mo或Pt。本实施例中的电极是如图3所示的形状，在其它实施例中也可以根据具体需求设计成其它形状，例如内电极11可以设计成方形等。外电极12可以连接成一片，也可以分割成若干区域，不同层中的形状可以根据实际需求有所差异。电极的厚度在10μm-15μm之间，两个导电通路中位于同一层的电极之间横向间距大于120μm，同一导电通路中两个相邻的电极之间的垂直间距大于50μm。

内电极11与外电极12成对设置在组件内部，其中内电极11与导电通路连接，外电极12与滤波层13的侧壁相连接。在本实施例中，每组层交界处均设有内电极11或者外电极12。

作为一个优选的实施方式，错位设置的导电路径131互不相交且通过导线连接，如第一层与第二层中错位对应的导电路径131完全错开，连接它们的导线可设置在层交界处，也可以穿过层内，导线可以使用Cu等金属材料。这种优选的方案是为了进一步增加绝缘体的整体气密性。在其它实施例中，如果导电路径131比较粗，错位对应的导电路径131之间也可以部分错开，而不必使用导线连接。

本实施例中的两端裸露于外界的导电路径131端部设有用于连接信号线的连接点1312，其面积可大于导电路径131的横截面积。这种优选的实施方式是针对于导电路径131比较细的情况，由于两端要连接信号线，信号线的直径通常更大，预留连接点1312(焊点)可以便于连接信号线。如果导电路径131本身比较粗，也可以不设置连接点，使其裸露在两端外侧即可。关于焊点的材料，在医疗设备壳体外侧(如图1的上端)，连接点1312必须是生物相容性材料组成，例如可以是W，Pt等材料。而设备内侧(如图1的下端)，连接点1312可以包含非生物相容的材料，例如可以是Ni。

组件的侧壁表面还可以设置金属涂层，金属可以是W、Mo、Pt、Nb等物质或其混合物，也可以是通过PVD等工艺镀上的Ti、Nb等涂层。侧壁表面涂层与外电极相接触。

本实用新型实施例提供的绝缘滤波组件结构有益于提升氧化铝的含量。具体地，虽然众多现有技术中同样使用了陶瓷金属共烧材料制成的用于植入医疗设备的滤波器，但是在制备这些现有的结构时，往往无法满足氧化铝含量的要求，氧化铝含量低于95％的产品则无法满足人体植入设备对生物相容性的需求。本实用新型提供的结构使滤波组件分为多层，在制作时可以分层地进行加工，这可以使组件整体氧化铝含量达到96％以上，甚至可达到99％。

本实用新型提供的绝缘滤波组件采用陶瓷金属共烧的材料，具有良好的抗干扰能力和滤波性能。分层设置的滤波层可以提高共烧工艺的效率，使得氧化铝的含量得到提升，同时其中包括错位设置的导电路径，由此来优化整体密封性，并且使得错位处的导电路径处的电极位置更加灵活，能够起到增大内外电极正对面积的作用，由此可以进一步提高滤波性能。

本实用新型还提供一种制作馈通滤波器的绝缘滤波组件的方法，该方法可以用于制作如图1所示的绝缘滤波组件。如图4所示该方法包括如下步骤：

S1，利用氧化铝制成多个片状体，这些片状体最终将被制成滤波层。具体地，可以将氧化铝粉、粘接剂按一定比例混合，流延成片层状生瓷片。按照设计形状，落料成一定尺寸的小片状。由于后续步骤将对生瓷胚料进行烧结，考虑到烧结收缩的情况，在落料时可根据23％-28％的收缩比例设定落料的尺寸。

S2，分别在多个片状体上形成至少一个通孔，此通孔用于填充导电路径，因此至少部分片状体上的通孔需要错位设置，也即至少部分片状体上的通孔位置与其它片状体上的通孔位置不相同。

S3，在通孔中填充金属浆料形成导电路径，金属浆料的材料可以是Cu等导电材料；

S4，分别在多个片状体上印刷内电极和/或外电极形成多个滤波层，其中外电极与片状体的侧壁接触，内电极与导电路径接触。例如对于图1所示的结构，可以在第一层的下表面印刷内电极，在第二层的下表面印刷外电极；或者在第二层的上下表面分别印刷内电极和外电极等等。电极浆料可以是主要成分为W、Mo或Pt的浆料。

S5，将多个滤波层叠压在一起，使得多个滤波层的导电路径相互连接形成导电通路，其中至少一个导电路径的贯穿轴线与导电通路的轴线错位设置。此时即可形成如图1所示的形状。

S6，对叠压的多个滤波层进行烧结形成绝缘滤波体，此步骤采用陶瓷金属共烧工艺，将温度设置在1300℃-1700℃之间对叠压的滤波层烧结成型。

对于叠压的多个滤波层中相邻的两个滤波层上的导电路径互不相交的情况，例如图1所示结构中的第一层和第二层，在制作过程中还需要在滤波层上印刷导线，使其连接相邻的两个滤波层上的导电路径。在本实施例中可以在层间处使用Cu等导电材料印刷导线。

为了提高生产效率，本实用新型实施例提供一种优选的冲孔和叠压方式。在步骤S2中，本实施例将多个片状体分为两组，分别在第一组片状体和第二组片状体上形成至少一个通孔，其中第一组片状体和第二组片状体上的通孔的轴线错位设置；

在步骤S5中，将由第一组片状体形成的第一滤波层和由第二组片状体形成的第二滤波层交替叠压。例如对于图1所示的结构，可在最底层放置第一滤波层，然后在其上叠压两个第二滤波层，再叠压两个第一滤波层，按照此方式最终形成8个滤波层。

为了便于连接信号线，制备绝缘滤波组件时可以在表面制作焊点(连接点)。制作焊点的操作可以在步骤S2中进行，挑选出两个片状体作为两端的滤波层，在冲孔时可以使开孔处的面积大于下端面积，例如可以采用台阶孔或者锥形孔。

制作焊点的操作也可以在步骤S6烧结之后进行，在绝缘滤波体两端的滤波层中的导电路径裸露于外界处设置用于连接信号线的焊点。

最后可在组件整体的侧壁表面做涂层金属化。涂层金属化可以是直接在烧结的陶瓷表面上进行。也可以在烧结之前在侧壁表面刷上一层金属，烧结后形成金属化层，金属可以是W、Mo、Pt、Nb等物质或其混合。或者在已经共烧过金属的表面再通过PVD等工艺镀上一层涂层Ti、Nb等。同时保持通孔内金属浆料与内电极保证接触良好，侧壁表面涂层与外电极接触良好。

本实用新型提供的绝缘滤波组件制作方法采用陶瓷金属共烧工艺，所制作的产品具有良好的抗干扰能力和滤波性能。分层设置的滤波层可以提高共烧工艺的效率，使得氧化铝的含量得到提升，同时其中包括错位设置的导电路径，由此来优化整体密封性，并且使得错位处的导电路径处的电极位置更加灵活，能够起到增大内外电极正对面积的作用，由此可以进一步提高滤波性能。

在制作微型绝缘滤波组件时，根据本实用新型提供的方法先制成片状体，再叠压烧结，这有益于增大导电路径的密集度，在同一个微型绝缘滤波组件可以制作出更多的导电路径，满足更多植入设备的需求。

另外，本实用新型实施例提供的制备方法可以提升氧化铝的含量。具体地，虽然众多现有技术中同样使用了陶瓷金属共烧技术制备该组件，但是在制备这些现有的结构时，往往无法满足氧化铝含量的要求，氧化铝含量低于95％的产品则无法满足人体植入设备对生物相容性的需求。本实用新型提供的方法在制作过程中可以分层地加工滤波层，这可以使组件整体氧化铝含量达到96％以上，甚至可达到99％。

本实用新型还提供了一种馈通滤波器，如图5和图6所示包括上述绝缘滤波组件41以及馈通连接组件。

如图5所示，馈通连接组件包括套圈42及至少一个信号线43。套圈42设有上沿421、下沿422和内孔423，内孔423和绝缘滤波组件41外形一致，两者相互配合连接。上沿421、下沿422与套圈42外侧面形成用于装配的环形安装槽，这个安装槽用于连接植入医疗设备外壳的安装孔。绝缘滤波组件41与馈通连接组件装配后的结构如图6所示，内孔423和绝缘滤波组件41之间有一圈焊缝424，其中填充了钎料。钎料选择生物相容性金属合金或单质，例如可以选用Au单质。钎料的熔点低于套圈、信号线材料的熔点。

信号线43连接绝缘滤波组件41的导电通路，用以连接电信号输出设备的内部接口端和/或外部端子，例如上方的信号线连接植入医疗设备的刺激电极，下方的信号线连接植入医疗设备内部的刺激信号发生电路。关于信号线43的材料，在医疗设备壳体外侧(如图6上方)，信号线43必须是生物相容性材料组成，例如可以是PtIr10、PtIr15、PtIr20等。而设备内侧(如图6下方)，信号线43可以包含非生物相容的材料，例如可以使用Cu。

可以按照如下方法制备上述馈通滤波器：

首先可以按照上述实施例提供的方法制备滤波绝缘体。

然后准备套圈(法兰)、信号线和钎料。将法兰、滤波绝缘体、钎料依次放入工装中装配好；

在惰性气体氛围中利用钎料将法兰和滤波绝缘体焊接在一起，或者也可以在真空氛围下进行。

最后将滤波绝缘体上下两端与信号线进行连接。

本实用新型提供的绝缘滤波组件制作方法也可以用于制作具有贯通导电路径的滤波组件。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，在片状体上形成通孔时，可以使所有片状体上的通孔位置一致，也即通孔全部对位设置。将多个片状体叠压在一起时即可形成上下贯通的贯穿孔。这样在贯穿孔中填充金属浆料形成导电路径的步骤就可以在片状体叠压在一起后来进行；当然也可以先分别在各个片状体上填充导电路径再叠压在一起进行烧结，最后形成具有贯通导电通路的绝缘滤波组件。

其它例如印刷电极和制作连接点以及制作表面涂层等方式可以参照上述实施例进行操作。

根据上述方式制作出的绝缘滤波组件如图7所示，包括内电极11、外电极12和多个滤波层13。滤波层13设有贯穿该滤波层的导电路径131，这些滤波层的导电路径131相互连接形成贯通所有层的导电通路，组成同一导电通路的各个导电路径131的贯穿轴线1311在同一条直线上。其中内电极11与导电通路连接，外电极12与滤波层13的侧壁相连接。其中各部件的材料可参照上述实施例中所使用的材料。

利用图7所示绝缘滤波组件制作出的馈通滤波器如图8所示，绝缘滤波组件41内部的导电路径与图6所示结构不同，外部结构可参照图6所示结构及其对应的制作方法。

本实用新型提供的绝缘滤波组件制作方法也可以用于制作具有贯通孔的滤波组件。

具体地，在本实用新型的另一个实施例中，在片状体上形成通孔时，可以使所有片状体上的通孔位置一致，也即通孔全部对位。将多个片状体叠压在一起时即可形成上下贯通的贯穿孔，之后不填充金属浆料，使印刷的内电极与贯穿孔侧壁接触，进行烧结后形成具有贯穿孔的绝缘滤波组件。之后可以将信号线穿过这些贯穿孔作为导电通路。

在制作表面涂层时，可以在贯穿孔侧壁上设置金属涂层，金属可以是W、Mo、Pt、Nb等物质或其混合物，也可以是通过PVD等工艺镀上的Ti、Nb等涂层。

根据上述方式制作出的绝缘滤波组件如图9所示，包括内电极11、外电极12和多个滤波层13。滤波层13设有贯穿该滤波层的通孔135，这些滤波层13的通孔135相互连接形成贯通所有层的贯穿孔。其中内电极11与贯穿孔侧壁连接，外电极12与滤波层13的侧壁相连接。其中各部件的材料可参照上述实施例中所使用的材料。本实施例中的第一个滤波层13在冲孔时采用台阶孔形状，使开孔处的面积大于下端面积，以便于装配信号线。

利用图9所示绝缘滤波组件制作出的馈通滤波器如图10所示，其外部结构可参照图6所示结构。关于内部，信号线43穿过绝缘滤波组件41的贯穿孔。具体地，可以将套圈42、滤波绝缘体41、信号线43、钎料424按图10所示结构依次放入工装中装配好，本实施例中的台阶孔中填充了钎料；然后将装配好的零部件放入炉中，加热到钎料熔点以上温度。在惰性气体氛围中利用钎料将套圈42、滤波绝缘体41和信号线43焊接在一起，或者也可以在真空氛围下进行焊接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。