植入式器件的密封结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及植入式器件的密封结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，植入式器件已经广泛应用于恢复身体功能、提高生命质量或者挽救生命等各个方面。这样的植入式器件例如包括可植入到体内的心脏起搏器、深部脑刺激器、人工耳蜗、人造视网膜等。
[0003]由于植入式器件需要植入体内并且长期保留在体内，因此植入到体内的植入式器件需要面临体内的复杂生理环境，这种生理环境条件往往苛刻，植入式器件长期植入后有可能与周围组织和器官相互作用，例如植入式器件的材料会发生老化、降解、裂解、再交联等物理或化学反应，从而对植入对象造成负面影响例如引起炎症等不良生物反应。因此，对于植入式器件而言，生物安全性、长期植入可靠性等的要求都非常高。通常，为了确保植入式器件的生物安全性、长期植入可靠性等，一方面需要用生物安全性和长期植入可靠性良好的密封壳体将植入式器件中的非生物安全性部件例如硅基芯片、印刷电路板(PCB)等与被植入部位(例如血液、组织或骨骼)隔离；另一方面，还需要从该密封壳体引出例如与刺激部件进行信号交互的功能导线。
[0004]考虑到植入式器件的生物安全性，密封壳体常常以生物安全性良好的玻璃、陶瓷等作为基底(substrate)，并且通过在基底上覆盖生物安全性良好的金属盖体等而形成密封结构。在这样的密封结构中，基底通常具有多个通孔(via)，在这些通孔中填充有金属通道(feedthrough)。另外，被封装在该密封壳体内部的电子部件经由这些金属通道而与外部进行信号交互。
【发明内容】
[0005]在现有的植入式器件的密封结构中，通常在作为基底的陶瓷坯片等钻开(drill)多个圆柱形通孔，然后在这些通孔中插入与通孔直径大体适应的金属柱(例如铂金属柱)，接着在金属柱与陶瓷坯片的通孔接触的情况下进行烧结处理，使金属柱与陶瓷坯片的圆柱形通孔紧密贴合而形成带有金属柱的陶瓷基底。然后，将陶瓷基底与金属壳焊接，从而将陶瓷基底与金属壳组装在一起而形成密封结构。
[0006]然而，在现有的植入式器件的密封结构中，利用了金属和陶瓷的收缩或膨胀来形成金属柱与陶瓷基底的通孔的紧密贴合。在这种情况下，由于在金属柱与陶瓷基底的烧结(共烧)处理的过程中，作为陶瓷基底的陶瓷坯片往往受热不均而引起各个通孔中金属柱的收缩或膨胀度不同，其结果，金属柱与陶瓷坯片的通孔的贴合性不良，导致现有的密封结构的气密性能不佳。
[0007]本发明人等经过长期的实践经验后认为，上述现有的密封结构的气密性能不良主要在于，陶瓷坯片与填充于该陶瓷坯片中的通孔内的金属柱的热膨胀系数(CTE:coefficient of thermal expans1n)并不完全相同，也不易找到CTE完全匹配的陶瓷还片和金属柱，因此，在这种情况下，采用上述现有的工艺将陶瓷坯片与金属柱一起烧结后，金属柱与陶瓷坯片的通孔多少会出现贴合不紧密的问题，导致密封结构的气密性能不佳。
[0008]本发明有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种能够提高气密性能的植入式器件的密封结构及其制造方法。
[0009]本发明的一方面涉及植入式器件的密封结构，其包括:陶瓷基底，其具有上表面和下表面，并且形成有贯通上表面与下表面的一个以上的通孔；金属柱，其填充通孔，在金属柱的与陶瓷基底的接触界面，形成有凹凸结构。
[0010]在本发明所涉及的植入式器件的密封结构中，在金属柱与陶瓷基底的接触界面，形成有凹凸结构，由此能够提高金属柱与陶瓷基底的接触面积。因此，相比于现有技术的半径不变的通孔而言，能够更加有效地抑制水分、气体或其他成分沿着金属柱与陶瓷基底的接触界面而泄漏到密封结构外部，由此能够提高密封结构的生物安全性和长期植入可靠性。
[0011]另外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构中，可选地，陶瓷基底由99%以上的氧化铝构成。在这种情况下，陶瓷基底的生物安全性和所形成的密封结构的气密性更佳。
[0012]另外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构中，可选地，陶瓷基底的厚度为
0.25mm以上且0.75mm以下。
[0013]另外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构中，可选地，金属柱由选自铂、铱、铌、钽或金中的至少一种构成。
[0014]此外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构中，可选地，通孔的在上表面的直径为0.1mm以上且0.5mm以下。
[0015]本发明的另一方面涉及的植入式器件的密封结构的制造方法，其包括如下步骤:准备金属柱，并且在金属柱的一部分，沿着金属柱的长度方向形成有凹凸结构；将金属柱插进陶瓷膏体，并且陶瓷膏体覆盖金属柱的形成有凹凸结构的一部分；将陶瓷膏体压制成型，形成陶瓷坯片；并且将金属柱与陶瓷坯片一起烧结，由此形成带有金属柱的陶瓷基底。
[0016]在本发明所涉及的植入式器件的密封结构的制造方法中，由于在金属柱与陶瓷基底的接触界面形成凹凸结构，因此，相比于现有技术的半径没有变化的通孔而言，能够更加有效地抑制水分、气体或其他成分沿着金属柱与陶瓷基底的接触界面而泄漏到密封结构外部，由此能够提高密封结构的生物安全性和长期植入可靠性。
[0017]另外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构的制造方法中，可选地，陶瓷基底由99%以上的氧化铝构成。在这种情况下，所制作的陶瓷基底的生物安全性和所形成的密封结构的气密性更佳。
[0018]另外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构的制造方法中，可选地，陶瓷基底的厚度为0.25mm以上且0.75mm以下。
[0019]另外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构的制造方法中，可选地，金属柱由选自铀、铱、银、钽或金中的至少一种构成。由此，能够得到气密性能更好的密封结构。
[0020]此外，在本发明所涉及的植入式器件的密封结构的制造方法中，可选地，通孔的在陶瓷基底的上表面的直径为0.1mm以上且0.5mm以下。
[0021]根据本发明所涉及的植入式器件的密封结构及其制造方法，能够提供气密性能得到改善的植入式器件的密封结构。
【附图说明】
[0022]图1示出了本发明的第一实施方式所涉及的植入式器件的密封结构的立体结构图。
[0023]图2示出了图1所示的植入式器件的密封结构的内部示意图。
[0024]图3示出了图1所示的植入式器件的密封结构的陶瓷基底的平面图。
[0025]图4示出了图3所示的植入式器件的密封结构沿着直线1-1’截取的陶瓷基底的截面图。
[0026]图5示出了植入式器件的密封结构的金属柱的结构示意图。
[0027]图6示出了本发明的第一实施方式所涉及的植入式器件的密封结构的陶瓷基底的制作步骤的流程图。
[0028]图7(图7(A)至图7(E))示出了本发明的第一实施方式所涉及的植入式器件的密封结构的陶瓷基底的制作步骤的示意图。
[0029]图8示出了本发明的第二实施方式所涉及的植入式器件的密封结构的陶瓷基底的示意截面图。
[0030]图9示出了本发明的第三实施方式所涉及的植入式器件的密封结构的陶瓷基底的示意截面图。
[0031]图10示出了本发明的第四实施方式所涉及的植入式器件的密封结构的陶瓷基底的示意截面图。
[0032]符号说明:
[0033]10、101、102、103…密封结构，11、111、112、113...陶瓷基底，11c…通孔，12…金属环，13…金属盖，11a…上表面，lib…下表面，20、201、202、203…金属柱，20a…柱本体，20b…柱突起，30…电子部件，40 (40a、40b)…模具。
【具体实施方式】
[0034]以下，参考附图详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
[0035]本发明所涉及的密封结构10可以适用于植入式器件例如包括可植入到体内的心脏起搏器、深部脑刺激器、人工耳蜗、人造视网膜等。另外，本实施方式所涉及的密封结构10也特别适用于高密度陶瓷封装。
[0036]此外，由于本实施方式所涉及的密封结构10需要置于植入对象的体内，因此，对于本领域技术人员而言，很容易理解到，与血液、组织或骨骼接触的本发明所涉及的密封结构10的外部材料(包括稍后描述的陶瓷基底11、金属环12、金属盖13以及填充于陶瓷基底11的通孔的金属柱20的构成材料等)均需要满足规定标准(例如IS010993 (国际标准)、GB/T 16886(中国标准))的生物安全性和长期植入可靠性。
[0037](第一实施方式)
[0038]图1示出了本发明的第一实施方式所涉及的植入式器件的密封结构10的立体结构图。图2示出了图1所示的植入式器件的密封结构10的内部示意图。
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