技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種具有密封結(jié)構(gòu)的人造視網(wǎng)膜。

背景技術(shù)：

目前，植入式器件已經(jīng)廣泛應用于恢復身體功能、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。

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)境條件往往比較苛刻，植入式器件長期植入后有可能與植入部位周圍的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，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。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。

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。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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致適應的部分包覆有陶瓷管(ceramic tube)的金屬柱(例如鉑金屬柱)，然后在金屬柱與陶瓷片的邊緣進行釬焊，從而形成帶有金屬柱的陶瓷基底。接著，進一步將帶有金屬柱的陶瓷基底與金屬蓋體焊接，從而將陶瓷基底與金屬蓋體組裝在一起而形成密封結(jié)構(gòu)。

然而，在現(xiàn)有的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)中，通過釬焊將金屬柱與陶瓷基底焊接。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。

本發(fā)明人等經(jīng)過長期的實踐發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)的氣密性能不良主要在于，陶瓷坯片與包覆有陶瓷管的金屬柱的熱膨脹系數(shù)(CTE：coefficient of thermal expansion)并不完全相同，因此，在這種情況下，采用上述現(xiàn)有的工藝將陶瓷坯片與包覆有陶瓷管的金屬柱一起燒結(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。

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)的制造方法。

本發(fā)明的一方面所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括：準備用于制作陶瓷坯片的具有多個貫通孔的模具；將多根金屬柱穿過所述多個貫通孔，并且將所述多根金屬柱的一端保持；準備陶瓷粉體，并將所述陶瓷粉體填充到所述模具；利用所述模具將所述陶瓷粉體壓制成型，形成所述陶瓷坯片，并使所述金屬柱穿過所述陶瓷坯片的上表面和下表面；并且將所述金屬柱與所述陶瓷坯片一起燒結(jié)，由此形成帶有所述金屬柱的陶瓷基底，在所述燒結(jié)的過程中，沿著所述金屬柱的長邊方向?qū)λ鎏沾膳髌┘訅毫Α?/p>

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，在燒結(jié)的過程中，通過利用模具沿著金屬柱的長邊方向?qū)μ沾膳髌┘訅毫Γ固沾膳髌氖湛s基本沿著大致平行于陶瓷坯片的上下表面的方向進行，因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)的燒結(jié)工藝而言，能夠使金屬柱與陶瓷基底中的陶瓷組織之間更加緊密的結(jié)合，由此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。

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，所述模具由可沿著所述金屬柱的所述長邊方向相對移動的上模具和下模具構(gòu)成，所述上模具與所述下模具組裝后形成有決定所述陶瓷基底的形狀的空腔。由此，能夠使制造過程更加容易操作。

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，在燒結(jié)過程中，保持所述金屬柱與所述陶瓷坯片的相對位置。在這種情況下，能夠使金屬柱與陶瓷坯片更好的固定。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。

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，金屬柱由選自鉑、銥、鈮、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)。

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，所述金屬柱的最小直徑為50μm至500μm。由此，能夠制造密度更高的陶瓷密封結(jié)構(gòu)。

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，所述陶瓷粉體的顆粒直徑為50μm至200μm。由此，能夠使金屬柱與陶瓷組織結(jié)合更緊密。

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99％以上的鉑構(gòu)成。

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，在陶瓷粉體中添加有分散劑和粘結(jié)劑。

本發(fā)明的另一方面所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括：準備長條狀的金屬柱、以及陶瓷粉體；將所述金屬柱插進陶瓷粉體；沿著所述金屬柱的長邊方向壓制所述陶瓷粉體，形成規(guī)定形狀的具有上表面和下表面的陶瓷坯片；并且將所述金屬柱與所述陶瓷坯片一起燒結(jié)，由此形成帶有所述金屬柱的陶瓷基底，在所述燒結(jié)的過程中，沿著所述金屬柱的長邊方向?qū)λ鎏沾膳髌┘訅毫ΑＴ诒景l(fā)明所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的制造方法中，在燒結(jié)的過程中，通過沿著金屬柱的長邊方向?qū)μ沾膳髌┘訅毫Γ固沾膳髌氖湛s基本沿著大致平行于陶瓷坯片的上下表面的方向進行，因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)的燒結(jié)工藝而言，能夠使金屬柱與陶瓷組織之間更加緊密的結(jié)合，由此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。

附圖說明

圖1是示出了本發(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。

圖2是示出了圖1所示的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)部示意圖。

圖3是示出了圖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。

圖4是示出了圖3所示的密封結(jié)構(gòu)的陶瓷基底沿著直線A-A'截取的陶瓷基底的截面圖。

圖5是示出了本發(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)的陶瓷基底的制造步驟的流程圖。

圖6(A)至圖6(F)是示出了本發(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)的陶瓷基底的制造步驟的示意圖。

圖7(A)是本發(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)的陶瓷基底的制造中所使用的模具的立體透視圖，圖7(B)是圖7(A)所示的模具的立體圖沿著B-B'截取的模具的截面圖。

圖8是示出了本發(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。

圖9是示出了本發(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。

圖10是示出了本發(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。

圖11是示出了本發(fā)明的第五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。

符號說明：

10、101、102、103、104…密封結(jié)構(gòu)，11、111、112、113、114…陶瓷基底，11c…通孔，12…金屬環(huán)，13…金屬蓋，11a…上表面，11b…下表面，20、201、202、203、204…金屬柱，30…電子部件，40(40a、40b)…模具。

具體實施方式

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。

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技術(shù)。

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ISO 10993(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。

(第一實施方式)

圖1是示出了本發(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是示出了圖1所示的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10的內(nèi)部示意圖。

如圖1和圖2所示，本實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10包括陶瓷基底11、金屬環(huán)12和金屬蓋13。具體而言，密封結(jié)構(gòu)10通過在陶瓷基底11上設置(例如焊接)有金屬環(huán)12和金屬蓋13而形成為具有用于容納電子部件30的容納空間的密封體。另外，密封結(jié)構(gòu)10的底部(在本實施方式中是陶瓷基底11)設置有與外部進行電連接(例如為了電刺激)的饋通電極或饋通電極陣列。

另外，如圖1所示，密封結(jié)構(gòu)10呈大致圓柱體形狀。在本實施方式中，典型的密封結(jié)構(gòu)10的圓柱體的尺寸為，底面的直徑約為5mm～40mm，高度約為5mm～40mm。盡管這里示出了密封結(jié)構(gòu)10為圓柱體結(jié)構(gòu)，但是密封結(jié)構(gòu)10的形狀并沒有特別限制，也可以是其他形狀。例如，密封結(jié)構(gòu)10也可以呈大致長方體的形狀，典型的長方體形狀的尺寸例如為長度10mm×寬度10mm×高度10mm。另外，密封結(jié)構(gòu)10也可以是其他規(guī)則形狀例如圓柱狀、橢圓柱狀、三角柱狀等，也可以是不規(guī)則形狀(包括規(guī)則形狀與不規(guī)則形狀結(jié)合而成的形狀)。

在本實施方式中，陶瓷基底11可以由氧化鋁(化學式Al₂O₃，其包括單晶的藍寶石和紅寶石、或者多晶α-Al₂O₃)、氧化鋯(化學式ZrO₂，其包括氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯(Mg-PSZ))、氧化釔穩(wěn)定的四方氧化鋯多晶(Y-TZP)、或者氧化鈰穩(wěn)定的四方氧化鋯多晶(Ce-TZP)等構(gòu)成。

在本實施方式中，陶瓷基底11優(yōu)選由96％以上(除非特別指明，這里的百分數(shù)均表示質(zhì)量分數(shù))的氧化鋁(Al₂O₃)構(gòu)成。另外，陶瓷基底11更優(yōu)選由99％以上的氧化鋁構(gòu)成。此外，陶瓷基底11最優(yōu)選由99.99％以上的氧化鋁構(gòu)成。

一般而言，在陶瓷基底11中，隨著氧化鋁(Al₂O₃)質(zhì)量分數(shù)的增加，主晶相增多，陶瓷基底11的物理性能也逐漸提高，例如抗壓強度(MPa)、抗彎強度(MPa)、彈性模量(GPa)也相應地提高，由此可以認為會呈現(xiàn)更好的生物安全性和長期可靠性。

在本實施方式中，陶瓷基底11的厚度沒有特別限制，例如可以為0.1mm以上且2mm以下。在本實施方式中，陶瓷基底11的厚度優(yōu)選為0.25mm以上且0.75mm以下。

在本實施方式中，金屬環(huán)12形成為大致環(huán)狀結(jié)構(gòu)。金屬環(huán)12沿著陶瓷基底11的邊緣設置而焊接(例如釬焊)于陶瓷基底11上。金屬環(huán)12的厚度(即環(huán)壁的厚度)并沒有特別限制，例如在本實施方式中，金屬環(huán)12的環(huán)壁厚度約為0.3mm以上便能夠達到良好的支撐強度，例如，金屬環(huán)12的環(huán)壁厚度優(yōu)選為0.3mm～4mm。另外，金屬環(huán)12的高度(即沿著與陶瓷基底11的上表面或下表面正交的方向上的環(huán)壁的高度)可以根據(jù)上述所提及的密封結(jié)構(gòu)10的容納空間的大小而決定，一般而言，只要能夠確保容納空間內(nèi)的電子部件30(稍后描述)即可。

另外，金屬蓋13設置在金屬環(huán)12上，例如可以通過激光焊接將金屬蓋13與金屬環(huán)12焊接在一起。由此，組裝在一起的陶瓷基底11、金屬環(huán)12和金屬蓋13構(gòu)成本實施方式的密封結(jié)構(gòu)10(參見圖1)。

這里，陶瓷與金屬的焊接(例如釬焊)、以及金屬與金屬的焊接(例如激光焊接)技術(shù)均屬于本領域技術(shù)人員公知的技術(shù)，因此，在本說明書中，關(guān)于陶瓷與金屬、以及金屬與金屬的焊接技術(shù)將不再贅述。

在本實施方式中，金屬環(huán)12和金屬蓋13可以由鈦及其合金、貴金屬(包括金、銀和鉑族金屬(釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑))及其合金、醫(yī)用級(biograde)不銹鋼、鉭、鈮、鎳鈦諾(Nitinol)、或鎳鈷鉻鉬合金(MP35N)等構(gòu)成。此外，在本實施方式中，金屬環(huán)12和金屬蓋13可以由相同的金屬材料構(gòu)成，也可以由不同的金屬材料構(gòu)成。另外，金屬環(huán)12優(yōu)選由鈦或者鈦合金材料構(gòu)成。金屬蓋13也優(yōu)選由鈦或者鈦合金材料構(gòu)成。

再者，為了簡化制造工藝，在本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10中，金屬環(huán)12與金屬蓋13也可以一體成型。例如，金屬環(huán)12與金屬蓋13一體形成為金屬蓋體。

如圖2所示，在密封結(jié)構(gòu)10內(nèi)(具體是密封結(jié)構(gòu)10的容納空間)，容納有電子部件30。在本實施方式中，電子部件30可以通過在印刷電路板(PCB)上制作包括例如電阻器、電容器或電感器等分立元器件或者集成電路芯片(IC)例如專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯電路(FPGA)、電可擦除只讀存儲器(EEPROM)等而構(gòu)成。另外，電子部件30也可以是其他功能部件，只要能夠滿足特定植入運用要求的功能即可。

另外，電子部件30經(jīng)由稍后描述的金屬柱20而與密封結(jié)構(gòu)10外部的功能部件(未圖示)例如刺激電極電連接。在本實施方式中，電子部件30例如可以起到對輸入信號、刺激信號或檢測信號等各種信號進行信號處理的作用。

對于植入式器件而言，密封結(jié)構(gòu)10內(nèi)的電子部件30通過陶瓷基底11而與受刺激側(cè)(例如腦部、視網(wǎng)膜、心臟等)產(chǎn)生交互作用(例如電刺激)。另外，在陶瓷基底11中，也可以從陶瓷基底11延伸出刺激電極而與上述受刺激部位作用。

圖3是示出了植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11的平面圖。圖4是示出了圖3所示的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11沿著直線A-A'截取的陶瓷基底11的示意截面圖。

如圖3和圖4所示，陶瓷基底11具有上表面11a和下表面11b。另外，陶瓷基底11的上表面11a與下表面11b彼此可以大致相互平行。如圖3所示，從陶瓷基底11的平面圖看，陶瓷基底11也大致呈圓柱體形狀。另外，陶瓷基底11具有多個通孔11c。其中，最外側(cè)的通孔11c與陶瓷基底11的邊緣之間保留非功能區(qū)域，以保證后續(xù)的金屬環(huán)12可靠地設置在陶瓷基底11上。

在將陶瓷基底11、金屬環(huán)12和金屬蓋13組裝以構(gòu)成本實施方式的密封結(jié)構(gòu)10時，可以分別先在陶瓷基底11的上表面11a和下表面11b進行金屬圖案化(例如金的布線)來形成特定的連接線路(未圖示)。然后，圖案化后的陶瓷基底11(例如具有連接線路的上表面11a)可以例如通過將電子部件30安裝(例如焊接)到陶瓷基底11而與電子部件30接合(bonding)。

在陶瓷基底11上的金屬圖案化的步驟可以包括金屬沉積(deposition)或濺射(sputtering)、光刻(lithography)、刻蝕(etching)等常規(guī)工藝步驟，由于這些常規(guī)工藝步驟均屬于公知技術(shù)，因此這里不再贅述。另外，在陶瓷基底11上的金屬圖案化也可以采用公知的絲網(wǎng)印刷工藝。

另外，金屬柱20也可以穿過與外部接觸的陶瓷基底11的表面(即下表面11b)而從下表面11b突出。由此，金屬柱20可以直接作為刺激電極起作用。

另外，如圖3所示，陶瓷基底11具有排列成5×5二維陣列的通孔11c。另外，各個通孔11c可以形成為圓柱孔形狀，并且貫通陶瓷基底11而到達陶瓷基底11的上表面11a與下表面11b。換言之，陶瓷基底11形成有貫通上表面11a與下表面11b的通孔11c。

另外，一般而言，通孔11c的中心軸l(參見圖4)的方向可以大致與陶瓷基底11的上表面11a和下表面11b垂直。然而，本實施方式的通孔11c的中心軸l并不限于此，例如通孔11c的中心軸l的方向也可以相對于陶瓷基底11的上表面11a或下表面11b有所傾斜，例如傾斜的角度優(yōu)選約為1°～10°，但是根據(jù)情況也可以是其他傾斜角度。

在本實施方式中，盡管示出了通孔11c的數(shù)量為25個(5×5個)，但是通孔11c的數(shù)量并沒有特別限制，可以根據(jù)具體需要來決定，例如通孔11c的數(shù)量可以為2個以上例如32個、64個，在極端情況下，通孔11c的數(shù)量也可以為1個。

盡管在本實施方式中通孔11c的直徑?jīng)]有特別限制，但是出于高密度陶瓷封裝的觀點，通孔11c的直徑可以為0.1mm以上且0.5mm以下。另外，通孔11c也可以是其他形狀，只要保證通孔11c能夠貫通陶瓷基底11的上表面11a和下表面11b即可。

如圖3和圖4所示，通孔11c內(nèi)填充有金屬柱20。金屬柱20的形狀可以與通孔11c配合，由此，金屬柱20通過與陶瓷基底11的通孔11c的孔壁之間的結(jié)合來有效阻斷陶瓷基底11兩側(cè)之間氣體等的擴散，從而確保高氣密性。例如，在通孔11c為圓柱孔形狀的情況下，金屬柱20的形狀可以為圓柱體。

另外，在本實施方式中，金屬柱20可以是實心的柱狀結(jié)構(gòu)，也可以是中空的柱狀結(jié)構(gòu)(未圖示)，還可以是其他形狀的結(jié)構(gòu)，只要保證位于通孔11c內(nèi)的金屬柱20能夠確保陶瓷基底11的上表面11a與下表面11b兩側(cè)的電連接即可。這里，金屬柱20的數(shù)量與通孔11c的數(shù)量相對應。

另外，沿著金屬柱20的長邊方向，金屬柱20的直徑不一定固定不變，而是可以發(fā)生變化的。在本實施方式中，金屬柱20的最小直徑為50μm至500μm，更優(yōu)選為100μm至500μm。這里的金屬柱20的“最小直徑”是指沿著金屬柱20的長邊方向的金屬柱20的直徑當中最小的直徑。

作為高密度陶瓷封裝的典型例子，相鄰的金屬柱20的中心軸與中心軸(在本實施方式中金屬柱20的中心軸與通孔11c中心軸l重合)之間的間距例如可以為0.1mm以上且1mm以下，優(yōu)選為0.25mm以上且0.5mm以下。如此，可以提高陶瓷基底11中排列金屬柱20的數(shù)量，從而能夠提供具有高密度電極的陶瓷封裝。

另外，金屬柱20可以由選自鉑(Pt)、銥(Ir)、鈮(Ni)、鉭(Ta)或金(Au)中的至少一種構(gòu)成。出于生物安全性和長期植入可靠性的觀點，金屬柱20優(yōu)選由鉑構(gòu)成，更優(yōu)選由99％以上的鉑構(gòu)成，最優(yōu)選由99.99％以上的鉑構(gòu)成。

在本實施方式中，容納在密封結(jié)構(gòu)10中的電子部件30的輸出端(未圖示)可以經(jīng)由焊料或引線與金屬柱20電連接，接著，再經(jīng)由金屬柱20而與密封結(jié)構(gòu)10外部的功能部件電連接，由此，電子部件30能夠?qū)崿F(xiàn)與密封結(jié)構(gòu)10外部的功能部件的電連接或信號交互。

另外，在密封結(jié)構(gòu)10的組裝過程中，例如在電子部件30(包括印刷電路板、分立元件或集成IC等)安裝(例如焊接)在陶瓷基底11上之后，將金屬環(huán)12沿著陶瓷基底11的邊緣焊接(例如釬焊)到陶瓷基底11，接著用硅膠、環(huán)氧樹脂等樹脂填充電子部件30與陶瓷基底11之間的間隙或其他部位，最后將金屬蓋13焊接(例如激光焊接)到位于陶瓷基底11上的金屬環(huán)12，由此，得到本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10。

以下，參考圖5、圖6(A)至圖6(F)、圖7(A)和圖7(B)，詳細地說明本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11的制造方法。

其中，圖5是示出了本發(fā)明的第一實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11的制造步驟的流程圖。圖6(A)至圖6(F)(即圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)、圖6(D)、圖6(E)、圖6(F))是示出了本發(fā)明的第一實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11的制造步驟的示意圖。圖7(A)是本發(fā)明的第一實施方式中陶瓷基底11的制造過程中所使用的模具的立體透視圖，圖7(B)是圖7(A)的沿著B-B'截取的模具的截面圖。

另外，在圖6(A)至圖6(F)、圖7(A)和圖7(B)中，為了便于理解，僅圖示了帶有排成一行的5根金屬柱的陶瓷基底的制造過程的示意圖，但是在實際的陶瓷基底的制造中，可以根據(jù)需要制作相應數(shù)量(例如一根或兩根以上)不同排列的金屬柱。另外，為了便于說明，圖6(A)至圖6(F)、圖7(A)和圖7(B)僅示出陶瓷基底11的制造方法，而對于最終密封結(jié)構(gòu)10的制造，僅需在陶瓷基底11上進一步焊接金屬環(huán)12和金屬蓋13即可。

在制造這樣的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11時，通過金屬柱20的制作、陶瓷粉體的制作、陶瓷坯片的制作等方法來制作包括金屬柱20的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11。

在本實施方式的陶瓷基底11的制造過程中，首先，準備多根(在本實施方式是5根)長條狀的金屬柱20(參見圖6(A))(步驟S1)。在本實施方式中，金屬柱20呈長條狀，其長度并沒有特別限制，從便于操作金屬柱20的觀點看，金屬柱20的長度稍大于模具40的高度，或者大于上模具41和下模具42相互配合后的總高度。例如，所準備的金屬柱20的典型長度可以為20～100mm。另外，金屬柱20的直徑也沒有特別限制，例如可以為100μm～500μm。此外，所準備的金屬柱20例如可以由99％以上的鉑(Pt)構(gòu)成。

另外，在本實施方式中，模具40包括上模具41和下模具42(參見圖6(B))。上模具41和下模具42為相互配合的模具。

上模具41具有基部41a和從基部41a突起的凸部41b(例如參見圖7(A)和圖7(B))。上模具41具有同時貫通基部41a和凸部41b的貫通孔41c1～41c5(即41c1、41c2、41c3、41c4、41c5)。

在本實施方式中，上模具41的基部41a和凸部41b均呈圓柱狀結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，盡管基部41a和凸部41b均表示為圓柱狀結(jié)構(gòu)，但是基部41a和凸部41b也可以是不同的形狀，例如基部41a可以是底面為矩形的柱狀結(jié)構(gòu)，而凸部41b仍然是圓柱狀結(jié)構(gòu)。

另外，凸部41b的形狀與稍后描述的凹部42b的形狀配合。此外，凸部41b與凹部42b的形狀配合后所形成的空間基本決定了陶瓷基底11的形狀。具體而言，上模具41和下模具42組裝而成的內(nèi)部空間的形狀大致對應于本實施方式所制造的密封結(jié)構(gòu)10的陶瓷基底11的形狀。這里，上模具41和下模具42組合而成的內(nèi)部空間的形狀可以根據(jù)所制造的密封結(jié)構(gòu)10的形狀的變化而變化，例如當密封結(jié)構(gòu)10大致為圓柱狀結(jié)構(gòu)時，上模具41和下模具42組合而成的內(nèi)部空間的形狀也大致為圓柱狀結(jié)構(gòu)。

另外，在本實施方式中，上模具41能夠沿著下模具42的內(nèi)壁在上下方向(即與下模具42的端面大致垂直的方向)相對移動，也即，上模具41和下模具42例如可沿著金屬柱20的長邊方向相對移動。

下模具42具有基部42a和形成在基部42a內(nèi)的凹部42b?；?2a呈大致圓柱體結(jié)構(gòu)。凹部42b也可以呈大致圓柱狀結(jié)構(gòu)。另外，凹部42b也可以呈其他形狀的結(jié)構(gòu)，只要確保能夠與上述的凸部41b的形狀相匹配。

另外，下模具42的基部42a形成有貫通凹部42b的底面與下模具42的端面的貫通孔42c1～42c5(即42c1、42c2、42c3、42c4、42c5)。

這里，上模具41的貫通孔41c1～41c5與下模具42的貫通孔42c1～42c5一一對應。另外，為了在上模具41與下模具42配合時，貫通孔41c1～41c5與貫通孔42c1～42c5一一對應，可以分別在上模具41和下模具42設置定位突起和相應的定位孔(未圖示)。

接著，將所準備的多根長條狀的金屬柱20依次插入到模具40的貫通孔42c1～42c5中(步驟S2)。具體而言，將所準備的多根(在本實施方式中是5根)長條狀的金屬柱20插入到下模具42的貫通孔42c1～42c5(如圖6(C))。

在本實施方式中，將多根金屬柱20插入到下模具42的貫通孔42c1～42c5的工序可以由機器進行，也可以由手工操作。

另外，為了方便將金屬柱20插入到下模具42的貫通孔42c1～42c5和稍后要插入的上模具41的貫通孔41c1～41c5中，模具40中的貫通孔的直徑(上模具41的貫通孔41c1～41c5的直徑和下模具42的貫通孔42c1～42c5的直徑)大于(通常略大于即可)金屬柱20的直徑。

在將金屬柱20依次插入到下模具42的42c1～42c5時，優(yōu)選使金屬柱20的一端從下模具42的端面伸出(例如從下模具42的端面稍微伸出)，并且將伸出的部分例如用夾具保持，由此能夠確保金屬柱20與下模具42之間的相對位置。

接著，準備用于燒成后構(gòu)成本實施方式所涉及的陶瓷基底11的陶瓷粉體，并且利用模具將陶瓷粉體壓制成陶瓷坯片(步驟S3)。此時，金屬柱20插入到該陶瓷粉體。

具體而言，在步驟S3中，將所準備的陶瓷粉體填充于下模具42，并且將上模具41與下模具42組裝在一起。接著，沿著金屬柱20的長邊方向壓制由上模具41和下模具42所夾持的陶瓷粉體，從而形成規(guī)定形狀的具有上表面和下表面的陶瓷坯片。另外，陶瓷粉體也可以在步驟S3之前例如在步驟S1中準備。

一般而言，陶瓷粉體的顆粒越細，活化程度越高，則粉體就容易進行陶瓷燒結(jié)，而且陶瓷燒結(jié)的溫度越低。因此，本發(fā)明中的用于陶瓷基底11的陶瓷粉體優(yōu)選使用平均粒徑例如為20μm至200μm的陶瓷粉末。通過使陶瓷粉體的平均粒徑落在該范圍內(nèi)，從而能夠制造致密性良好的陶瓷坯片。

在本實施方式中，陶瓷粉體的制作沒有特別限定，例如可以通過用均質(zhì)混合機將陶瓷粉末、有機載體等混合之后，在三輥機或者球磨機、棒磨機中進行分散、混練來制作。上述有機載體是使粘結(jié)劑樹脂溶解于溶劑而得到的有機載體。作為有機載體所使用的粘結(jié)劑樹脂沒有特別限制，可以例示乙基纖維素、丙烯酸樹脂等通常的各種粘結(jié)劑樹脂。另外，有機載體所使用的溶劑也沒有特別限制，使用通常的溶劑例如水、乙醇等即可。

另外，陶瓷粉體的制作也可以通過將固體狀的陶瓷塊通過球磨機進行粉碎后來得到(機械粉碎法)。

在上述陶瓷粉體的制作中，所調(diào)配的陶瓷粉體優(yōu)選以質(zhì)量分數(shù)為96％以上的氧化鋁(Al₂O₃)為主成分。另外，陶瓷粉體中氧化鋁所占的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選98％以上、更優(yōu)選為99％以上。此外，陶瓷粉體可以添加適當比例的分散劑、粘結(jié)劑等。

在將上模具41與下模具42進行組裝時，將已經(jīng)插入到下模具42的貫通孔42c1～42c5的金屬柱20(具體是金屬柱20的另一端)也插入到上模具41的貫通孔41c1～41c5。同樣地，金屬柱20的另一端也從上模具41的端面伸出。

然后，將組裝在一起的上模具41和下模具42(包括金屬和陶瓷坯片)置于燒結(jié)爐進行燒結(jié)(步驟S4)。在燒結(jié)過程中，對組裝在一起的上模具41和下模具42(以下統(tǒng)稱為“模具40”)的兩個端面施加壓力。即，在燒結(jié)的過程中，例如沿著金屬柱20的長邊方向?qū)μ沾膳髌┘訅毫Α?/p>

另外，在燒結(jié)的過程中，可以利用模具40也可以利用其它工具例如夾具等保持金屬柱20與陶瓷坯片的相對位置。由此，能夠使金屬柱20與陶瓷坯片在燒結(jié)的過程中更加緊密的結(jié)合。

在本實施方式中，燒結(jié)溫度例如為1450～1650℃，更優(yōu)選為1500～1650℃。在陶瓷燒結(jié)(熱壓燒結(jié))過程中，例如呈玻璃相的氧化鋁朝著金屬柱20的方向開始收縮，使氧化鋁與金屬柱20緊密貼合，形成帶有金屬柱20的陶瓷基片(參見圖6(D)和圖6(E))。

作為燒結(jié)工序中所使用的燒結(jié)爐，例如可以例示升降型分批式氣氛燒結(jié)爐、推桿式爐、帶式爐等。

作為燒結(jié)條件，優(yōu)選可以在真空條件下，壓力約為0.5MPa～10MPa進行。升溫速度、保持時間沒有特別限制，例如以500℃/h以上且1500℃/h以下的升溫速度，保持時間為10分鐘以上且2小時以下。

最后，將從陶瓷基片表面突出的多余的金屬柱去除，并且將陶瓷基片切成多片所需厚度的陶瓷基底11(步驟S5)。另外，也可以根據(jù)需要對陶瓷基底11進行拋光。由此，得到本實施方式所涉及的陶瓷基底11(參見圖6(F))。

另外，在步驟S5中，將陶瓷基片切斷成單片的方法沒有特別限制，例如，可以列舉內(nèi)圓切割法、外圓切割法、壓切切斷法或者劃片刀法、激光切割法等。

在上述陶瓷基底的制造過程中，在燒結(jié)之前，可以先進行脫粘結(jié)劑工序。脫粘結(jié)劑工序中的條件可以在常壓下、保持溫度為500℃以上且900℃以下的條件下進行。另外，升溫速度、保持時間沒有特別限制。

另外，可選地，可以將如以上方式所得到的陶瓷基底11例如通過滾筒研磨、噴砂等實施端面研磨，燒接金屬圖案化用的金屬膏體，從而在陶瓷基底11的上表面11a或下表面11b形成連接引線。

此外，在陶瓷基底11制作完畢后，將電子部件30例如通過焊接安裝到陶瓷基底11上，并將金屬環(huán)12例如釬焊到陶瓷基底11，接著用硅膠等填充電子部件30與陶瓷基底11之間的間隙或其他部位，并將金屬蓋13焊接(激光焊接)到陶瓷基底11，由此，得到氣密性得以改善的密封結(jié)構(gòu)10。

(第二實施方式)

以下，參考圖8，說明本發(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)101。在下面的描述中，為了便于理解，圖8至圖11的密封結(jié)構(gòu)均只示出陶瓷基底部分，省略了金屬環(huán)和金屬蓋部分的描述。

圖8示出了植入式器件的密封結(jié)構(gòu)101的陶瓷基底111的結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于說明，這里的密封結(jié)構(gòu)101僅示出了與第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10不同的部分。如圖8所示，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)101的陶瓷基底111與本發(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的陶瓷基底11的不同點在于，金屬柱201是由柱本體201a和柱突起201b構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。

具體而言，在本實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)101中，金屬柱201是由柱本體201a和柱突起201b構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。如圖8所示，沿著柱本體201a的長度方向(即垂直于陶瓷基底11的表面的方向)，在柱本體201a的一部分形成有圍繞柱本體201a設置的柱突起201b。其中，柱本體201a的半徑小于柱突起201b的半徑。另外，柱本體201a與柱突起201b可以一體成型。

此外，柱突起201b從柱本體201a突起的高度沒有特別限制，一般而言，相對于金屬柱201的柱本體201a具有明顯的向外(遠離柱本體201a)突起的高度。優(yōu)選地，柱突起201b從金屬柱201朝向外側(cè)(遠離柱本體201a)突起的高度為金屬柱201的柱本體201a的半徑的三分之一以上且二分之一以下。在這種情況下，金屬柱201中的柱突起201b能夠與陶瓷基底111的陶瓷組織更加充分的接觸，由此能夠提高金屬柱201與陶瓷基底111緊密貼合的效果。

在本實施方式中，柱突起201b的半徑大于柱本體201a的半徑，即，在金屬柱201的與陶瓷基底111的接觸界面，形成有凹凸結(jié)構(gòu)，由此，金屬柱201與陶瓷基底111的接觸面積大大增加。因此，相比于半徑?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201與陶瓷基底111的接觸界面而泄漏到密封結(jié)構(gòu)101外部，由此能夠提高密封結(jié)構(gòu)101的生物安全性和長期植入可靠性。

在本實施方式中，盡管示出了金屬柱201由大致圓柱體的柱本體201a和大致圓柱體的柱突起201b構(gòu)成，但是金屬柱201也可以是其他形狀，例如金屬柱201可以由大致矩形體的柱本體和大致矩形體的柱突起構(gòu)成(未圖示)。此外，金屬柱201也可以由大致圓柱體的柱本體和具有缺口的圓柱體(例如扇形柱體(包括連續(xù)和分離的扇形))的柱突起構(gòu)成。

此外，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)101的陶瓷基底111的制造方法與本發(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的陶瓷基底11的制造方法基本相同，其不同之處僅在于所準備的金屬柱201的上述結(jié)構(gòu)。

(第三實施方式)

以下，參考圖9，說明本發(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)102。

圖9是示出了本發(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)102的陶瓷基底112的示意截面圖。為了便于說明，這里的密封結(jié)構(gòu)102僅示出了與第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10不同的部分。如圖9所示，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)102的陶瓷基底112與本發(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的陶瓷基底11的不同點在于，陶瓷基底112中的金屬柱202由柱本體202a和兩個柱突起202b1、202b2構(gòu)成。

具體而言，在本實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)102中，金屬柱202是由柱本體202a和兩個柱突起202b1、202b2構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。如圖9所示，沿著柱本體202a的長度方向，在柱本體202a的一部分的不同的兩處形成有圍繞柱本體202a設置的兩個柱突起202b1、202b2。其中，柱本體202a的半徑小于兩個柱突起202b1、202b2的半徑。另外，柱本體202a與兩個柱突起202b1、202b2可以一體成型。

在本實施方式中，兩個柱突起202b1、202b2的半徑大于柱本體202a的半徑，即，在金屬柱202的與陶瓷基底112的接觸界面，形成有凹凸結(jié)構(gòu)，由此，金屬柱202與陶瓷基底112的接觸面積進一步增加。因此，相比于半徑?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202與陶瓷基底112的接觸界面而泄漏到密封結(jié)構(gòu)102外部，由此也能夠提高密封結(jié)構(gòu)102的生物安全性和長期植入可靠性。

另外，盡管本發(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)102的陶瓷基底112的金屬柱202示出僅兩個柱突起202b1、202b2的情形，但是，本領域技術(shù)人員應該理解，本實施方式的金屬柱202的柱突起也可以是三個或三個以上的情形。

另外，盡管在本實施方式中示出了兩個柱突起202b1、202b2的半徑相等，但是兩個柱突起202b1、202b2的半徑也可以是不同的。

此外，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)102的陶瓷基底112的制造方法與本發(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的陶瓷基底11的制造方法基本相同，其不同之處僅在于所準備的金屬柱202的上述結(jié)構(gòu)。

(第四實施方式)

以下，參考圖10，說明本發(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)103。

圖10是示出了本發(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)103的陶瓷基底113的示意截面圖。為了便于說明，這里的密封結(jié)構(gòu)103僅示出了與第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10不同的部分。如圖10所示，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)103的陶瓷基底113與本發(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的陶瓷基底11的不同點在于，陶瓷基底113中的金屬柱203由柱本體203a和螺紋突起203b構(gòu)成。

具體而言，在本實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)103中，金屬柱203是由柱本體203a和螺紋突起203b構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。如圖10所示，沿著柱本體203a的長度方向，在柱本體203a的一部分，形成有圍繞柱本體203a設置的螺紋突起203b。其中，柱本體203a的半徑小于螺紋突起203b的半徑。另外，柱本體203a與螺紋突起203b可以一體成型。

在本實施方式中，螺紋突起203b的外徑大于柱本體203a的半徑，即，在金屬柱203的與陶瓷基底113的接觸界面，形成有凹凸結(jié)構(gòu)，由此，金屬柱203與陶瓷基底113的接觸面積進一步增加，而且螺紋突起203b更容易與陶瓷基底113的陶瓷組織嵌合。因此，相比于半徑?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203與陶瓷基底113的接觸界面而泄漏到密封結(jié)構(gòu)103外部，由此也能夠提高密封結(jié)構(gòu)103的生物安全性和長期植入可靠性。

此外，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)103的陶瓷基底113的制造方法與本發(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的陶瓷基底11的制造方法基本相同，其不同之處僅在于所準備的金屬柱203的上述結(jié)構(gòu)。

(第五實施方式)

以下，參考圖11，說明本發(fā)明的第五實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)104。

圖11示出了本發(fā)明的第五實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)104的陶瓷基底114的示意截面圖。為了便于說明，這里的密封結(jié)構(gòu)104僅示出了與第一實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)10不同的部分。如圖11所示，本發(fā)明的第五實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)104的陶瓷基底114與本發(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的陶瓷基底11的不同點在于，陶瓷基底114中的金屬柱204由柱本體204a和柱凹陷204b構(gòu)成。

具體而言，在本實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)104中，金屬柱204是由柱本體204a和柱凹陷204b構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。如圖11所示，沿著柱本體204a的長度方向，在柱本體204a的一部分，形成有圍繞柱本體204a設置的柱凹陷204b。其中，柱本體204a的半徑大于柱凹陷204b的半徑。另外，柱本體204a與柱凹陷204b可以一體成型。

在本實施方式中，在金屬柱204的與陶瓷基底114的接觸界面，形成有凹凸結(jié)構(gòu)(在本實施方式中，柱凹陷204b的半徑小于柱本體204a的半徑)，由此，金屬柱204與陶瓷基底114的接觸面積進一步增加，另外，陶瓷基底114的陶瓷組織也能嵌入金屬柱204。因此，相比于半徑?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204與陶瓷基底114的接觸界面而泄漏到密封結(jié)構(gòu)104外部，由此也能夠提高密封結(jié)構(gòu)104的生物安全性和長期植入可靠性。

另外，盡管本發(fā)明的第五實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)104的陶瓷基底114的金屬柱204示出僅一個柱凹陷204b的情形，但是，本領域技術(shù)人員應該理解，本實施方式的金屬柱204的柱凹陷也可以是兩個或兩個以上的情形。

此外，本發(fā)明的第五實施方式所涉及的植入式器件的密封結(jié)構(gòu)104的陶瓷基底114的制造方法與本發(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的陶瓷基底11的制造方法基本相同，其不同之處僅在于所準備的金屬柱204的上述結(jié)構(gòu)。

雖然以上結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明進行了具體說明，但是其并不是為了限制本發(fā)明，應當理解，對于本領域技術(shù)人員而言，在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行變形和改變，這些變形和改變均落入本發(fā)明的權(quán)利要求所保護的范圍內(nèi)。

例如，在上述第一至第五實施方式中，使用了一套模具40(包括上模具41和下模具42)來制作陶瓷基底，但是也可以使用多套模具來進行。例如，在壓制陶瓷坯片時，可以使用一套模具40，而在燒結(jié)陶瓷坯片時可以使用另一套相同或不同的模具。