DE19819797A1

DE19819797A1 - Durchführungsbaugruppe für eine implantierbare medizinische Vorrichtung

Info

Publication number: DE19819797A1
Application number: DE19819797A
Authority: DE
Inventors: Lynn M Seifried; Joseph F Lessar; William D Wolf; Mary A Fraley; Kevin K Tidemand; David B Engmark; Ronald R Hoch; Craig L Wiklund
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1998-05-04
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2018-05-05
Also published as: DE19819797C2; US6031710A; US5867361A; FR2766719B1; US5870272A; FR2766719A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Durchführungen ver besserten Aufbaus und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Elektrische Durchführungen dienen dem Zweck, einen elektrischen Stromkreis zu schaffen, der sich von dem Inneren eines herme tisch verschlossenen Behälters aus zu einem äußeren Punkt au ßerhalb des Behälters erstreckt. Ein leitfähiger Pfad in Form eines Leiterstiftes erstreckt sich durch die Durchführung, der von dem Behälter elektrisch isoliert ist. Viele derartige Durchführungen sind bekannter Stand der Technik, die den elek trischen Pfad schaffen und den elektrischen Behälter vor seiner Umgebung verschließen. Solche Durchführungen weisen üblicher weise eine Muffe auf, den Leiter- oder Anschlußstift und eine hermetische Glas- oder Keramikdichtung, die den Stift innerhalb der Muffe trägt. Solche Durchführungen werden gewöhnlich in elektrischen medizinischen Vorrichtungen wie implantierbaren Impulsgeneratoren (implantable pulse generators oder IPGs) ver wendet. Kürzlich ist festgestellt worden, daß solche elektri schen Vorrichtungen unter gewissen Umständen für elektromagne tische Störung (electromagnetic interference oder EMI) empfäng lich sind. Zum Beispiel kann bei gewissen Frequenzen die Fre quenzsteuerung in einem implantierbaren Impulsgenerator durch die elektromagnetische Störung blockiert werden. Dieses Problem ist gelöst worden, indem ein Kondensatorgebilde in die Durch führungsmuffe eingebaut worden ist, so daß jede elektromagneti sche Störung an dem Eingang zu dem implantierbaren Impulsgene rator über einen Nebenschluß geleitet wird. Das ist mit dem vorgenannten Kondensatorgebilde erreicht worden, indem dieser mit der Durchführung kombiniert worden ist und indem er direkt in die Durchführungsmuffe eingebaut worden ist. Üblicherweise ist der Kondensator mit dem Anschlußstift und der Muffe in elektrischem Kontakt.

Einige der populäreren Materialien, die verwendet werden, um den Anschlußstift zu bilden, sind Tantal und Niobium. Leider kommt es bei Tantal und Niobium zur Bildung von Oxid, das je nach seiner Ausdehnung als ein Isolator statt als ein Leiter auf der Oberfläche des Anschlußstifts wirken kann. Während der Herstellung einer Kombination aus Durchführung und Kondensator wird der Stift einer oder mehreren Wärmebehandlungen unterwor fen, die eine Oxidation fördern können, welche die Leitfähig keit des Anschlußstifts und dessen Fähigkeit, gute elektrische Verbindungen zwischen anderen Elementen einschließlich des Kon densators usw. herzustellen, beeinträchtigen kann.

Viele verschiedene Isolatorgebilde und zugehörige Befestigungs methoden sind im Stand zur Verwendung in medizinischen Vorrich tungen bekannt, wobei das Isolatorgebilde auch für eine herme tische Abdichtung sorgt, um den Eintritt von Körperflüssigkei ten in das Gehäuse der medizinischen Vorrichtung zu verhindern. Die Durchführungsanschlußstifte sind jedoch mit einem oder meh reren Zuleitungsdrähten verbunden, die effektiv als eine An tenne wirken und so dazu tendieren, Streusignale oder elektro magnetische Störsignale zur Übertragung in das Innere der medi zinischen Vorrichtung zu sammeln. Bei einigen bekannten Vor richtungen werden Keramikchipkondensatoren der inneren Elek tronik hinzugefügt, um die Auswirkungen von solchen Störsigna len zu filtern und so zu steuern. Diese interne, sog. "Bord"- Filtertechnik hat potentielle ernste Nachteile aufgrund von pa rasitären Eigenresonanzen der Chipkondensatoren und von Strah lung durch elektromagnetische Störung, die in das Innere des Vorrichtungsgehäuses gelangt.

Bei einer weiteren und normalerweise bevorzugten Lösung wird ein Filterkondensator direkt mit einer Anschlußstiftbaugruppe kombiniert, um Störsignale von dem Gehäuse der medizinischen Vorrichtung zu entkoppeln. Bei einer typischen Konstruktion wird ein koaxialer Durchführungsfilterkondensator mit einer Durchführungsbaugruppe verbunden, um eine unerwünschte Übertra gung von Störung oder Rauschen längs eines Anschlußstiftes zu unterdrücken und zu entkoppeln.

Sogenannte diskoidale oder scheibenförmige Kondensatoren, die zwei Sätze von Elektrodenbelägen haben, welche in beabstandeter Relation in ein isolierendes Substrat oder Unterteil eingebet tet sind, bilden üblicherweise einen Keramikmonolith in solchen Kondensatoren. Der eine Satz von Elektrodenbelägen ist an einer inneren Umfangsoberfläche des scheibenförmigen Gebildes mit dem leitfähigen Anschlußstift elektrisch verbunden, der benutzt wird, um das gewünschte elektrische Signal oder die gewünschten elektrischen Signale weiterzuleiten. Der andere oder zweite Satz von Elektrodenbelägen ist an einer äußeren Umfangsoberflä che des scheibenförmigen Kondensators mit einer zylindrischen Muffe aus leitfähigem Material verbunden, wobei die Muffe ih rerseits mit dem leitfähigen Gehäuse des elektronischen Geräts elektrisch verbunden ist.

Im Betrieb gestattet der scheibenförmige Kondensator den Durch gang von elektrischen Signalen relativ niedriger Frequenz längs des Anschlußstiftes, wogegen er unerwünschte Störsignale von üblicherweise hoher Frequenz abschirmt und zu dem leitfähigen Gehäuse hin über einen Nebenschluß leitet. Durchführungskonden satoren dieses allgemeinen Typs werden üblicherweise in implan tierbaren Herzschrittmachern, Defibrillatoren und dgl. verwen det, wobei ein Vorrichtungsgehäuse aus einem leitfähigen, bio kompatiblen Metall wie Titan aufgebaut ist und mit dem Durch führungsfilterkondensator elektrisch verbunden ist. Die Bau gruppe aus Filterkondensator und Anschlußstift hindert Störsi gnale am Eindringen in das Innere des Vorrichtungsgehäuses, wo solche Störsignale sonst eine gewünschte Funktion wie die Frequenzsteuerung oder Defibrillation nachteilig beeinflussen könnten.

In der Vergangenheit sind Durchführungsfilterkondensatores für Herzschrittmacher und dgl. üblicherweise hergestellt worden durch Vormontage des scheibenförmigen Kondensators mit einer Anschlußstiftunterbaugruppe, welche den leitfähigen Anschluß stift und die Muffe umfaßt. Die Anschlußstiftunterbaugruppe wird vorfabriziert, so daß sie einen oder mehrere leitfähige Anschlußstifte aufweist, die innerhalb der leitfähigen Muffe mit Hilfe eines hermetisch abgedichteten Isolatorringes oder einer hermetisch abgedichteten Isolierwulst gehaltert sind. Verwiesen sei hierzu beispielsweise auf die Anschlußstiftun terbaugruppen, die in den US-Patenten Nr. 3 920 888, 4 152 540, 4 421 947 und 4 424 551 beschrieben sind. Die Anschluß stiftunterbaugruppe bildet so einen kleinen ringförmigen Raum oder Spalt, der radial zwischen dem inneren Anschlußstift und der äußeren Muffe angeordnet ist. Ein kleiner diskoidaler oder scheibenförmiger Kondensator von passender Größe und Form wird dann in den ringförmigen Raum oder Spalt in leitfähiger Rela tion mit dem Anschlußstift und der Muffe mit Hilfe von Löten, leitfähigem Klebstoff usw. installiert. Die so aufgebaute Durchführungskondensatorbaugruppe wird dann in einer Öffnung in dem Herzschrittmachergehäuse befestigt, und zwar mit der leit fähigen Muffe in elektrischer und hermetisch abgedichteter Re lation in bezug auf das Gehäuse, die Abschirmung oder den Be hälter der medizinischen Vorrichtung.

Durchführungsfilterkondensatorbaugruppen des oben beschriebenen Typs haben sich zwar als allgemein zufriedenstellend erwiesen, die Herstellung und die Installation von solchen Filterkonden satorbaugruppen ist jedoch relativ teuer und schwierig. Zum Beispiel kann das Einbauen des scheibenförmigen Kondensators in den kleinen Ringraum zwischen dem Anschlußstift und der Muffe eine schwierige und komplexe, aus mehreren Schritten bestehende Prozedur sein, wenn die Herstellung von zuverlässigen elektri schen Verbindungen hoher Qualität gewährleistet sein soll. Dar über hinaus begrenzt der Einbau des Kondensators an dieser Stelle von Haus aus den Kondensator auf eine geringe Größe und begrenzt so auch dessen Kapazität. Ebenso kann durch das an schließende Befestigen der elektrisch leitfähigen Muffe an dem Herzschrittmachergehäuse, was üblicherweise durch Schweiß- oder Hartlötprozesse od. dgl. erfolgt, der zerbrechliche scheiben förmige Keramikkondensator Temperaturvariationen ausgesetzt werden, die ausreichen, um die Gefahr zu erzeugen, daß der Kon densator bricht und ausfällt.

Es gibt deshalb einen beträchtlichen Bedarf an Verbesserungen bei Durchführungsfilterkondensatorbaugruppen des Typs wie er beispielsweise in implantierbaren medizinischen Vorrichtungen wie Herzschrittmachern und dgl. verwendet wird, wobei der Fil terkondensator für eine relativ vereinfachte und wirtschaftli che, jedoch äußerst zuverlässige Installation ausgelegt ist. Darüber hinaus gibt es einen Bedarf an einer verbesserten Durchführungsbaugruppe, die einen scheibenförmigen Kondensator hat, der dafür ausgelegt werden kann, eine beträchtlich erhöhte Kapazität für eine verbesserte Filterung bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung erfüllt diesen Bedarf und bringt weitere Vorteile mit sich.

Druckschriften, die sich auf implantierbare medizinische Vor richtungen, Durchführungen und die kapazitive Filterung von elektromagnetischer Störung beziehen, beinhalten die Patente, die in der folgenden Tabelle 1 aufgelistet sind.

US-Patente

Ausländische Patente

Dem einschlägigen Fachmann wird bei dem Lesen der Zusammenfas sung der Erfindung, der ausführlichen Beschreibung der bevor zugten Ausführungsformen und der Patentansprüche, die sich hier anschließen, klar werden, daß viele der Vorrichtungen und Ver fahren, die in den in Tabelle 1 angegebenen Patenten beschrie ben sind, vorteilhafterweise modifiziert werden können, indem die Lehren der vorliegenden Erfindung benutzt werden.

Die vorliegende Erfindung hat gewisse Ziele. Das heißt, die vorliegende Erfindung schafft Lösungen für wenigstens einige der Probleme, die im Stand der Technik bei kapazitiven Filtern in Durchführungsbaugruppen existieren.

Die vorliegende Erfindung schafft Lösungen für wenigstens ei nige der Probleme, die mit den herkömmlichen Konstruktionen ei ner Kapazitivfilter-Durchführungsbaugruppe verbunden sind, in denen ein scheibenförmiger Kondensator innerhalb von Muffenwän den plaziert ist, wie z. B. in dem US-Patent Nr. 4 424 551. We nigstens einige Aspekte der Kapazitivfilter-Durchführungsbau gruppen, die in dem US-Patent '551 beschrieben sind, können allgemein folgendermaßen charakterisiert werden:

a) Sie beinhalten schwierige Schritte der Plazierung von leitfähigem Epoxy;
b) sie haben hohe elektrische Widerstände an Grenzflä chen zwischen feuerfestem Material und Metall auf grund des Vorhandenseins von leitfähigem Epoxy und unerwünschten Metalloxiden;
c) sie haben eine schlechte oder variable elektrische Leistungsfähigkeit in bezug auf die Dämpfung von Si gnalen aufgrund von elektromagnetischer Störung;
d) sie erfordern mehrere arbeitsintensive Verfahrens schritte bei der Fertigung;
e) sie haben Durchführungsstifte, die nicht mit Draht oder nur schwierig mit Draht verbunden werden können;
f) sie weisen elektrische Kurzschlüsse aufgrund von un kontrollierter oder ungenauer Expoxyplazierung auf;
g) ihre Kondensatoren reißen aufgrund von unterschiedli chen Wärmeausdehnungskoeffizienten des leitfähigen Gehäuses, des Kondensators oder des elektrisch leit fähigen Epoxys, das üblicherweise verwendet wird, um den Kondensator an einer Muffe oder einem Behälter zu befestigen;
h) sie bieten keine Möglichkeit für eine visuelle In spektion der Durchführungsbaugruppe, nachdem diese in der Vorrichtung installiert worden ist.

Die vorliegende Erfindung schafft Lösungen für wenigstens ei nige der Probleme, die mit herkömmlichen Kapazitivfilter-Durch führungsbaugruppenkonstruktionen verbunden sind, bei denen ein Kondensator auf einer Seite einer Durchführung plaziert wird, wie z. B. in dem US-Patent Nr. 5 333 095. Kapazitivfilter-Durch führungsbaugruppen, die in dem US-Patent '095 beschrieben sind, können allgemein folgendermaßen charakterisiert werden:

a) Sie gestatten nicht die Verwendung von Paß- oder Zen trierelementen;
b) sie haben Durchführungsstifte, die nicht mit Draht oder nur schwierig mit Draht verbunden werden können;
c) es treten Kondensatorrisse aufgrund von unterschied lichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des leitfähigen Bechers und des Kondensators auf;
d) sie haben eine schlechte mechanische Verbindungsfe stigkeit.

Die vorliegende Verbindung schafft Lösungen für wenigstens ei nige der Probleme, die mit den herkömmlichen Kapazitivfilter Durchführungsbaugruppenkonstruktionen verbunden sind, bei denen Weichlot verwendet wird, um einen Kondensator mit einer Durch führung zu verbinden. Kapazitivfilter-Durchführungsbaugruppen des Typs, bei dem Weichlot verwendet wird, um Kondensatoren mit Durchführungen zu verbinden, sind allgemein durch die Verwen dung von Flußmittel zum Anlöten eines Kondensators an eine Durchführung gekennzeichnet. Die Verwendung von Flußmittel er höht die Zahl der Fertigungsschritte, die erforderlich sind, um eine Vorrichtung herzustellen, wegen der erforderlichen Rei nigung, die mit der Verwendung von Flußmittel verbunden ist. Eine Reinigung ist erforderlich, wenn Flußmittel verwendet wird, weil es sonst zu einer Verschlechterung des hermetischen Verschlusses aufgrund des Vorhandenseins von Feuchtigkeit und von korrosiven ionischen Komponenten in dem Flußmittel kommen kann.

Einige Ausführungsformen der vorliegende Erfindung bieten be stimmte Vorteile, und zwar, ohne daß darunter eine Beschränkung zu verstehen ist:

a) Sie gestatten die Befestigung eines kapazitiven Fil ters an Goldhartlot;
b) sie steigern die elektrische Leitfähigkeit zwischen einem kapazitiven Filter und einer Durchführung;
c) sie steigern das Filtervermögen gegenüber elektroma gnetischer Störung, das für eine implantierbare medi zinische Vorrichtung vorgesehen ist;
d) sie eliminieren das Vorhandensein von mit elektri schem Widerstand behafteten Metalloxiden zwischen ei nem kapazitiven Filter und einer Abschirmung oder Durchführung;
e) sie verlangen nur ein Verfahren zum Verbinden eines kapazitiven Filters mit einem Stift oder einer Muffe;
f) sie eliminieren sekundäre Verarbeitungsschritte bei der Fertigung wie Epoxyauftrags- oder zusätzliche Weichlötschritte;
g) sie reduzieren die Fertigungskosten;
h) sie reduzieren die Kosten von implantierbaren medizi nischen Vorrichtungen;
i) sie umschließen ein kapazitives Filter wenigstens teilweise mit einer Muffe, um dadurch für zusätzliche mechanische Abstützung des Filters zu sorgen;
j) sie eliminieren sekundäre Reinigungsschritte bei den Fertigungsprozessen durch die Verwendung eines fluß mittellosen Weichlötprozesses;
k) sie gestatten die Verwendung eines kapazitiven Fil ters, das höhere Kapazitäten hat als Chipkondensato ren, und sorgen deshalb für ein verbessertes Filter vermögen gegenüber elektromagnetischer Störung;
l) sie bieten ein vorstehendes oberes Drahtanschlußstück an dem kapazitiven Filter, das zum Anschluß von Draht geeignet ist;
m) sie verhindern das Abblättern oder Abschleifen eines kapazitiven Filters aufgrund von Biegung bei der Durchführung des Stiftes;
n) sie gestatten die Verwendung von durch Zerstäubung hergestellten Kondensatoren;
o) sie gestatten die Verwendung von Niedertemperatur weichloten, die eine erhöhte Duktilität haben und den Kapazitivfilter-Durchführungsbaugruppen erhöhte Duktilität und Korrosionsfestigkeit verleihen.

a) Ein kapazitives Filter, das wenigstens teilweise in nerhalb oder umgeben von ersten Seitenwänden angeord net ist, die eine erste Öffnung in einer Muffe bil den;
b) ein kapazitives Filter, das auf einer Muffe an der Oberfläche montiert oder anderweitig angeordnet ist, wobei das Filter weder innerhalb der ersten Öffnung angeordnet noch durch die ersten Seitenwände umgeben ist;
c) einen Stift, der einen oberen Teil hat, wobei sich der obere Teil aufwärts in eine zweite Öffnung in ei nem Isolator erstreckt und wobei der Stift durch Hartlot- und Weichlotverbindungen mit einem Kontakt stück elektrisch und mechanisch verbunden ist, das sich abwärts in eine dritte Öffnung des kapazitiven Filters erstreckt;
d) einen Stift, dessen oberer Teil sich durch oder im wesentlichen durch die zweite Öffnung erstreckt, wo bei der obere Teil sich wahlweise durch oder im we sentlichen durch die erste Öffnung erstreckt;
e) eine Durchführungsbaugruppe, die kein Kontaktstück hat, das innerhalb der ersten Muffe angeordnet ist, und bei dem die elektrische und mechanische Verbin dung einer inneren Schaltungsanordnung mit dem Stift der Baugruppe hergestellt wird durch Befestigen eines elektrischen Leiters direkt an Weichlot oder Hartlot, das innerhalb der dritten Öffnung des kapazitiven Filters angeordnet ist, wobei das Filter innerhalb oder über der ersten Öffnung angeordnet ist;
f) innere Hartlotverbindungen, Zwischenhartlotverbin dungen und äußere Hartlotverbindungen gebildet aus: (i) reinem Gold; (ii) Gold-Legierungen, die Gold und wenigstens Titan, Niobium, Vanadium, Nickel, Molyb dän, Platin, Palladium, Ruthenium, Silber, Rhodium oder Indium oder eine Legierung derselben oder ein Gemisch davon enthalten; (iii) Kupfer-Silber-Le gierungen, zu den eutektische Kupfer-Silber-Legierun gen gehören, welche Kupfer und Silber und wahlweise wenigstens Indium, Titan, Zinn, Gallium, Palladium oder Platin oder eine Legierung derselben oder ein Gemisch davon oder eine Kombination davon enthalten; oder (iv) Silber-Palladium-Gallium-Legierungen;
g) innere Weichlotverbindungen und äußere Weichlotver bindungen, die mit den inneren bzw. äußeren Hartlot verbindungen elektrisch und mechanisch verbunden sind, wobei die Weichlotverbindungen gebildet sind aus: (i) nur Indium; (ii) nur Blei; (iii) nur Silber; (iv) nur Zinn; (v) Indium-Silber-Legierungen; (vi) Indium-Zinn-Legierungen; (vii) Zinn-Blei-Legierungen; (viii) Zinn-Silber-Legierungen; (ix) Indium-Blei-Sil ber-Legierungen; (x) Zinn-Blei-Silber-Legierungen; (xi) Legierungen, Gemischen oder Kombinationen von (i) bis (x); und (xii) goldhaltige Weichlote wie: 1) Gold-Zinn-Legierungen 2) Gold-Silicium-Legierungen; 3) Gold-Germanium-Legierungen; 4) Gold-Indium-Le gierungen oder Legierungen, Gemische oder Kombinatio nen von 1) bis 4); und
h) wenigstens ein kapazitives Filter, das eine erste und eine zweite elektrische Klemme hat, die durch Hart lot- bzw. Weichlotverbindungen mit einer Schaltungs anordnung innerhalb einer implantierbaren medizini schen Vorrichtung bzw. mit dem Gehäuse oder der Ab schirmung der implantierbaren medizinischen Vorrich tung elektrisch und mechanisch verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer einpoligen Durchführungs baugruppe nach der Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der einpoligen Durchführungsbaugruppe nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer mehrpoligen Durchführungsbaugruppe nach der Erfin dung;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der mehrpoligen Durchführungsbaugruppe nach Fig. 3;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von Teilen der mehrpoligen Durchführungsbaugruppe nach den Fig. 3 und 4;

Fig. 6 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung der inneren Bauteile einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 7 eine Querschnittansicht der implantierbaren medizini schen Vorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Verfahrens nach der Erfindung; und

Fig. 9 Diagramme von EMI-Nebenschlußverlustdaten, die mit Kapazitivfilter-Durchführungen nach der Erfindung er zielt worden sind.

In den Patentansprüchen und in der Beschreibung bezieht sich das Adjektiv "oben" auf diejenigen Teile einer Durchführungs baugruppe 5, die ein benachbartes Kontaktstück 60 haben, be zieht sich das Adjektiv "unten" auf diejenigen Teile der Durch führungsbaugruppe 5, die einen benachbarten Stift 30 haben, be zieht sich das Adjektiv "innen" auf diejenigen Teile der Durch führungsbaugruppe 5, die einer zentralen vertikalen Achse 100 des Stiftes 30 benachbart sind, und bezieht sich das Adjektiv "außen" auf diejenigen Teile, der Durchführungsbaugruppe 5, die einer äußeren Oberfläche 80 eines kapazitiven Filters 50 be nachbart sind.

Verwiesen sei auf das US-Patent Nr. 4 678 868, das Hörtlöttech niken beschreibt, die zur Verwendung in Durchführungsbaugruppen bei implantierbaren medizinischen Vorrichtungen geeignet sind und von denen einige an die Verwendung bei der Erfindung ange paßt werden können.

Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Darstel lung einer Ausführungsform der einpoligen Durchführungsbau gruppe 5 nach der Erfindung, nachdem diese erfindungsgemäßen Weichlöt- und Hartlötschritten unterzogen worden ist. Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der einpoligen Durchführungsbaugruppe nach Fig. 1.

Eine elektrisch leitfähige Muffe 10 ist gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 mit einer Abschirmung oder einem Behälter 20 einer hermetisch verschlossenen implantierbaren medizini schen Vorrichtung 70 vorzugsweise verschweißt und hat eine er ste Durchgangsöffnung 12, die durch erste Seitenwände 14 gebil det wird. Ein elektrisch isolierender Isolator 25 ist in der ersten Öffnung 12 angeordnet, sorgt für die elektrische Isolie rung zwischen einem elektrisch leitfähigen Durchführungsstift 30 und der Muffe 10 und hat eine zweite Durchgangsöffnung 27, die durch zweite Seitenwände 29 gebildet wird.

Die Muffe 10 wird üblicherweise durch Laserschweißen mit der Abschirmung oder dem Behälter 20 verbunden und kann aus Nio bium, Titan, Titan-Legierungen wie Titan-6Al-4V oder Titan-Va nadium, Platin, Molybdän, Zirconium, Tantal, Vanadium, Wolf ram, Indium, Rhodium, Rhenium, Osmium, Rhuthenium, Palladium oder Silber oder aus Legierungen, Gemischen oder Kombinationen davon bestehen. Die Muffe 10 kann mit der Abschirmung oder dem Behälter 20 auf andere Weise verschweißt oder sogar durch Weichlöten oder Verkleben verbunden werden.

Ein oberer Teil 32 des elektrisch leitfähigen Stiftes 30 ist innerhalb der zweiten Öffnung 27 angeordnet oder kann sich wenigstens teilweise in diese erstrecken. Der untere Teil 34 des Stiftes 30 ist im allgemeinen mit einer elektrischen Schaltungsanordnung, mit Verbindern oder einem Verbinderblock außerhalb des Behälters 20 der Vorrichtung 70 verbunden, kann aber statt dessen direkt mit einem Verbinder an einer medizini schen Leitung verbunden sein. In einer Ausführungsform der Er findung erstreckt sich der obere Teil 32 des Stiftes 30 auf wärts in die zweite Öffnung 27 und ist durch eine innere Hart lotverbindung 65 und eine innere Weichlotverbindung 55 mit ei nem Kontaktstück 60 elektrisch und mechanisch verbunden, wobei sich das Kontaktstück 60 abwärts in eine dritte Öffnung 35 ei nes kapazitiven Filters 50 erstreckt. In einer weitere Ausfüh rungsform der Erfindung erstreckt sich der obere Teil 32 des Stiftes 30 durch oder im wesentlichen durch die zweite Öffnung 27 und kann sich wahlweise durch oder im wesentlichen durch die erste Öffnung 12 erstrecken. Der obere Teil 32 des Stiftes 30 kann auch direkt mit einem elektrischen Leiter verbunden sein, der an einer inneren Schaltungsanordnung befestigt ist, wobei kein Kontaktstück 60 in der dritten Öffnung 35 angeordnet ist.

Der Stift 30 kann aus Niobium, Titan, Titan-Liegierungen wie Titan-6Al-4V oder Titan-Vanadium, Platin, Molybdän, Zirconium, Tantal, Vanadium, Wolfram, Indium, Rhodium, Rhenium, Osmium, Ruthenium, Palladium oder Silber oder aus einer Legierung der selben oder aus Gemischen und Kombinationen davon bestehen.

Eine elektrisch leitfähige Zwischenhartlotverbindung 15 bildet eine hermetische Hartlotverbindung und Abdichtung zwischen der Muffe 10 und dem Isolator 25 und ist wenigstens zwischen einer äußeren Isolatoroberfläche 90 und den ersten Seitenwänden 14 der ersten Öffnung 12 angeordnet.

Der Isolator 25 besteht vorzugsweise aus Tonerde (oder Alumini umoxid), er kann aber aus irgendeinem geeigneten elektrisch isolierenden, Keramik enthaltenden Werkstoff bestehen, der bei spielsweise Saphir oder Zirconiumoxid umfaßt. Unter gewissen Umständen müssen eine innere Isolatoroberfläche 85 und die äu ßere Isolatoroberfläche 90 einen geeigneten Metall- oder Legie rungsauftrag haben, damit der Isolator 25 durch Hartlöten mit dem Stift 30 oder mit der Muffe 10 verbunden werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der reines Gold verwendet wird, um die Innen- und die Zwischenhartlotver bindung 65 bzw. 15 herzustellen, wird eine 25000 Angström dicke Schicht aus Niobium auf die Oberflächen 85 und 90 durch Zer stäubung im Vakuum unter Verwendung des Modells Nr. 2400 eines Perkin-Elmer®-Sputtersystems aufgetragen. Die Niobiumschicht ist am bevorzugtesten zwischen etwa 15 000 und etwa 32 000 Angström dick. Andere Metalle können statt Niobium durch Zer stäubung auf die Oberflächen 85 und 90 aufgetragen werden, bei spielsweise Titan oder Molybdän. Wenn Metalle wie (i) Gold-Le gierungen, die Gold und wenigstens Titan, Niobium, Vanadium, Nickel, Molybdän, Platin, Palladium, Ruthenium, Silber, Rho dium, Osmium oder Indium oder eine Legierung, Mischung oder Kombination davon enthalten; oder (ii) Kupfer-Silber-Legie rungen einschließlich eutektischen Kupfer-Silber-Legierungen, die Kupfer und Silber und wahlweise wenigstens Indium, Titan, Zinn, Gallium, Palladium oder Platin oder eine Legierung, Mi schung oder Kombination davon enthalten, verwendet werden, dann braucht die Metallisierung der Oberflächen 85 und 90 nicht er forderlich zu sein.

Eine elektrisch leitfähige äußere Hartlotverbindung 40 bietet eine Weichlotplattform für die Befestigung einer äußeren Weichlotverbindung 45. In bevorzugten Ausführungsformen der Er findung ist die Hartlotverbindung 40 zwischen den Seitenwänden 14 der ersten Öffnung 12 und der äußeren Oberfläche 80 des ka pazitiven Filters 50 angeordnet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist die äußere Hartlotverbindung 40 auf der Muffe 10 längs der oberen Umfangsoberfläche derselben angeordnet. Die äußere Hartlotverbindung 40 muß nicht, kann aber eine hermeti sche Abdichtung herstellen.

Die elektrisch leitfähige äußere Weichlotverbindungen 45 ist zwischen der Muffe 10 und der äußeren Hartlotverbindung 40 ei nerseits und einer zweiten Klemme oder Elektrode des kapaziti ven Filters 50 andererseits angeordnet und bildet eine Weichlotverbindung zwischen denselben. Die äußere Weichlotver bindung 55 muß nicht, kann aber eine hermetische Abdichtung herstellen. Die äußere Weichlotverbindung 55 gestattet, eine zweite Klemme oder Elektrode des Kondensators 50 durch Weichlö ten an der Muffe 10 über die äußere Hartlotverbindung 40 mecha nisch und elektrisch zu befestigen.

Eine elektrisch leitfähige innere Weichlotverbindung 55 ist in der dritten Öffnung oder dem dritten Durchlaß 35 des Kondensa tors 50 zwischen dem Kontaktstück 60 und der inneren Hartlot verbindung 65 angeordnet und bildet eine Weichlotverbindung zwischen denselben. Die Weichlotverbindung 55 muß nicht, kann aber eine hermetische Abdichtung herstellen. Die Weichlotver bindung 55 gestattet, eine erste Klemme oder Elektrode des Kon densators 50 durch Weichlöten an der Muffe 10 über die innere Haftlotverbindung 65 mechanisch und elektrisch zu befestigen.

Die innere Hartlotverbindung 65 bildet eine Hartlotverbindung und Abdichtung zwischen dem Isolator 25 und dem Stift 30 und bildet weiter einen Teil eines elektrisch leitfähigen Pfades, der sich zwischen dem Stift 30 und dem Kontaktstück 60 er streckt, wobei der Pfad, ohne notwendigerweise darauf be schränkt zu sein, den Stift 30, die innere Hartlotverbindung 65, die innere Weichlotverbindung 35 und das Kontaktstück 60 umfaßt. Die innere Hartlotverbindung 65 ist auf dem oberen Teil 32 des Stiftes 30 angeordnet oder umgibt diesen zumindest teil weise. Die innere Hartlotverbindung 65 ist ebenfalls zwischen wenigstens einem Teil des oberen Teils 32 des Stiftes 30 und den zweiten Seitenwänden 85 (oder der inneren Isolatoroberflä che 85) der zweiten Öffnung 27 angeordnet.

Die innere Hartlotverbindung 65, die Zwischenhartlotverbindung 15 und die äußere Hartlotverbindung 40 werden am bevorzugtesten aus demselben Metall oder derselben Legierung hergestellt, sie können aber, was weniger bevorzugt wird, aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen hergestellt werden. Die Hartlotver bindungen 65, 15 und 40 bestehen erfindungsgemäß am bevorzugte sten aus 99,9% reinem oder reinerem Gold, können aber auch be stehen aus: a) Gold-Legierungen, die Gold und wenigstens Titan, Niobium, Vanadium, Nickel, Molybdän, Platin, Palladium, Ruthe nium, Silber, Rhodium, Osmium oder Indium oder Legierungen der selben oder Mischungen oder Kombinationen davon enthalten; b) Kupfer-Silber-Legierungen, zu denen eutektische Kupfer-Silber-Le gierungen gehören und die Kupfer und Silber und wahlweise we nigstens Indium, Titan, Zinn, Gallium, Palladium oder Platin oder Legierungen derselben oder Mischungen oder Kombinationen davon enthalten; oder c) Silber-Palladium-Gallium-Legierungen.

Die innere Weichlotverbindung 55 und die äußere Weichlotverbin dung 45 bestehen am bevorzugtesten aus denselben Metallen oder Legierungen, sie können aber, was weniger bevorzugt wird, aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die innere Weichlotverbindung 55 und die äußere Weichlotverbindung 45 aus einem Indium-Blei-Weichlot und am bevorzugtesten aus einem In dium-Blei-Weichlot, das 70 Gew.-% Indium und 30 Gew.-% Blei ent hält. Andere Metalle oder Legierungen zum Herstellen der inne ren Weichlotverbindung 55 und der äußeren Weichlotverbindung 45 nach der Erfindung sind: a) nur Indium; b) nur Blei; c) nur Silber; d) nur Zinn; e) Indium-Silber-Legierungen; f) Indium- Zinn-Legierungen; g) Zinn-Blei-Legierungen; h) Zinn-Silber-Le gierungen; i) Indium-Blei-Silber-Legierungen; j) Zinn-Blei-Sil ber-Legierungen sowie andere Legierungen, Gemische und Kombina tionen davon. Noch andere Metalle oder Legierungen zum Herstel len der inneren Weichlotverbindung 55 und der äußeren Weichlot verbindung 45 nach der vorliegenden Erfindung sind Gold enthal tende Weichlote wie: a) Gold-Zinn-Legierungen; b) Gold-Sili cium-Legierungen; c) Gold-Germanium-Legierungen; Gold-Indium-Le gierungen sowie Legierungen, Gemische und Kombinationen da von.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktstück 60 mit einer inneren Schaltungsanordnung elektrisch verbunden, die innerhalb des Behälters oder der Abschirmung 20 der hermetisch verschlossenen implantierbaren medizinischen Vorrichtung 70 angeordnet ist, und ist außerdem mit dem Stift 30 über die in nere Hartlotverbindung 65 und die innere Weichlotverbindung 55 elektrisch und mechanisch verbunden. Die elektrische Verbindung von der inneren Schaltungsanordnung zu dem Kontaktstück 60 kann durch eine Drahtverbindung, Weichlöten, Schweißen, Laserschwei ßen, Hartlöten, Kleben oder auf andere geeignete Weise herge stellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist kein Kon taktstück 60 innerhalb der dritten Öffnung 35 angeordnet, und die elektrische und mechanische Verbindung zu der inneren Schaltungsanordnung der Vorrichtung 70 wird hergestellt durch Befestigen eines elektrischen Leiters direkt an der inneren Weichlotverbindung 55 oder der inneren Hartlotverbindung 65 durch die dritte Öffnung 35 hindurch durch eine geeignete Drahtverbindung, Weichlöten, Schweißen, Laserschweißen, Hartlö ten, Kleben oder elektrisch leitfähige Befestigungsmittel.

Das Kontaktstück 60 besteht am bevorzugtesten aus Kovar (einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung) und ist mit als galvanische Überzüge aufgebrachten Schichten aus zuerst Nickel und dann Gold an seiner Oberfläche überzogen. Das Kontaktstück 60 kann auch bestehen aus: a) Messing, zuerst überzogen mit Nickel und dann mit Gold; b) reinem Gold; c) einer geeigneten Gold-Legie rung, überzogen mit Gold; d) vergoldetem Nickel; e) einer geeigneten Nickel-Legierung, überzogen mit Gold; und f) reinem Kupfer oder einer Kupfer-Legierung, zuerst vernickelt und dann vergoldet. Das Kontaktstück 60 muß elektrisch leitfähig sein und eine Schmelztemperatur haben, die die Schmelztemperatur des Weichlots übersteigt, das zum Herstellen der inneren Weichlot verbindung 55 oder der äußeren Weichlotverbindung 45 verwendet wird. Darüber hinaus muß das Metall, das auf der äußeren Ober fläche des Kontaktstücks 60 angeordnet ist, mit dem Weichlot kompatibel sein, das verwendet wird, um die innere Weichlotver bindung 55 oder die äußere Weichlotverbindung 45 herzustellen.

Das Keramik enthaltende kapazitive Filter 50 dämpft und filtert elektromagnetische Störung, um den Durchtritt oder die Fort pflanzung derselben in das Innere der Abschirmung oder des Be hälters 20 zu verhindern. Das Filter 50 hat eine dritte Öffnung oder einen dritten Durchlaß 35, der in einem Teil desselben an geordnet ist, zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Kontaktstücks 60 mit der inneren Weichlotverbindung 55. Das ka pazitive Filter 50 ist am bevorzugtesten wenigstens teilweise in der ersten Öffnung 12 angeordnet, so daß die Muffe 10 der mechanischen Verbindung zwischen dem Filter 50 und der Muffe 10 zusätzliche mechanische Festigkeit verleiht. Alternativ ist das kapazitive Filter 50 außerhalb der ersten Öffnung 12 an der Oberfläche so montiert, daß die ersten Seitenwände 14 die äu ßere Oberfläche 80 des kapazitiven Filters nicht wenigstens teilweise umgeben oder daß das kapazitive Filter 50 auf der Muffe 10 angeordnet ist. Bei diesen alternativen Ausführungs formen der Erfindung wird jedoch im allgemeinen verlangt, daß die äußere Weichlotverbindung 45 eine mechanische und elektri sche Brücke zwischen der äußeren Hartlotverbindung 40 und der zweiten Klemme oder Elektrode der äußeren Oberfläche 80 des ka pazitiven Filter bildet.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das kapazi tive Filter 50 ein diskoidaler oder scheibenförmiger, mehr schichtiger Keramikkondensator, der eine Ringwulstform und eine zentrale, zylinderförmige Öffnung 35 hat, die sich durch sein Zentrum erstreckt. Kapazitive Filter, die scheibenförmige, mehrschichtige Keramikkondensatoren bilden und besonders wirk same Anwendung bei der vorliegenden Erfindung finden, werden hergestellt von AVX Corporation, Myrtle Beach, South Carolina, Maxwell Laboratories, Carson City, Nevada, Ceramic Devices, Inc., Wenatchee, Washington, und Spectrum Control, Inc., Erie, Pennsylvania.

Es hat sich gezeigt, daß kapazitive Filter 50, die Barium-Tita nat enthalten, bei der vorliegenden Erfindung besonders gute Ergebnisse erbringen. Beispiele von geeigneten Barium-Titanat Ansätzen oder -typen zum Herstellen des kapazitiven Filters um fassen, ohne darauf beschränkt zu sein, X7R-, Z5U- und andere Ansätze. Andere Typen von Keramikkondensatoren können für das kapazitive Filter 50 nach der Erfindung verwendet werden, bei spielsweise einschichtige Kondensatoren, rechteckige Kondensa toren, quadratische Kondensatoren, elliptische Kondensatoren, ovale Kondensatoren und dgl.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das ka pazitive Filter 50 ein scheibenförmiger, mehrschichtiger Kera mikkondensator, der Silberdickfilme, Silber-Palladium-Legie rungsdickfilme oder Silber-Palladium-Legierungsdickfilme ange ordnet auf der inneren Oberfläche 75 des kapazitiven Filters und der äußeren Oberfläche 80 des kapazitiven Filter hat. Diese Dickfilme oder -schichten werden üblicherweise durch den Her steller des kapazitiven Filters vor dem Versand aufgebracht. Die innere Oberfläche 75 des kapazitiven Filters bildet eine erste elektrische Klemme oder einen ersten elektrischen Kontakt des kapazitiven Filters 50.

Die äußere Oberfläche 80 des kapazitiven Filters bildet eine zweite elektrische Klemme oder einen zweiten elektrischen Kon takt des kapazitiven Filters 50. Wenn die äußere Oberfläche 80 des kapazitiven Filters mit der Abschirmung oder dem Behälter 20 elektrisch verbunden ist und wenn die innere Oberfläche 75 des kapazitiven Filters mit der Schaltungsanordnung oder mit Verbindern außerhalb des Behälters 20 der implantierbaren medi zinischen Vorrichtung 70 über das Kontaktstück 60 elektrisch verbunden ist, ist das kapazitive Filter 50 zu Signalen paral lel geschaltet, die in die Vorrichtung 70 eindringen, und ist dadurch in der Lage, elektromagnetische Störung herauszufil tern.

Zwei weitere Metallschichten werden am bevorzugtesten auf der inneren und der äußeren Oberfläche 75 bzw. 80 angeordnet, auf denen Silberdickfilme, Silber-Palladium-Legierungsdickfilme oder Silber-Platin-Legierungsdickfilme angeordnet sind, um die Befestigung des kapazitiven Filters 50 an der äußeren Weichlot verbindung 45 und der inneren Weichlotverbindung 55 zu gestat ten. Erste Schichten von Nickel werden vorzugsweise auf die Dickfilme, welche der inneren Oberfläche 75 und der äußeren Oberfläche 80 überlagert sind, durch Zerstäubung aufgebracht. Danach werden zweite Schichten von Gold vorzugsweise durch Zer steubung auf die zuvor aufgebrachten Nickel schichten aufge bracht. Die Goldschichten bilden eine Einrichtung zur Weichlöt befestigung des kapazitiven Filters 50 an der inneren Weichlot verbindung 55 und der äußeren Weichlotverbindung 45. Metalle und Legierungen, bei denen es sich nicht um reines Nickel han delt, können zur Bildung der ersten Schichten verwendet werden. Reines Gold wird zum Herstellen der zweiten Schichten bevor zugt, wobei aber Gold mit variierenden Reinheiten weniger be vorzugt zur Herstellung der zweiten Schichten verwendet werden kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Gold-, Nickel-, Titan-, Titan-Wolfram-Legierungen, Wolf ram-, oder Molybdänmetallschichten durch Zerstäubung direkt auf die innere Oberfläche 75 oder auf die äußere Oberfläche 80 auf getragen werden, ohne daß darauf Dickfilme angeordnet werden.

Bei dem Zerstäubungsschritt nach der Erfindung wird eine Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubungstechnik bevorzugt, wobei aber HF-Zerstäubungstechniken weniger bevorzugt verwendet werden können. Eine Gleichstrom-Magnetron-Maschine, die bei der vor liegenden Erfindung Anwendung finden kann, ist das Modell 2011 einer Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung, die von Advanced Energy, Fort Collins, Colorado, hergestellt wird.

Eine bevorzugte Dicke für die zweiten Schichten, die aus Gold hergestellt werden, beträgt etwa 10 000 Angström. Eine bevor zugte Dicke für die ersten Schichten, die aus Nickel herge stellt werden, beträgt etwa 25 000 Angström.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform ei ner mehrpoligen Durchführungsbaugruppe 5 nach der Erfindung, nachdem diese die Weichlöt- und Hartlötschritte nach der Er findung durchlaufen haben. Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Dar stellung eines Teils einer mehrpoligen Baugruppe 5 nach Fig. 3. Fig. 5 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Teilen einer mehrpoligen Durchführungsbaugruppe 5 nach den Fig. 3 und 4.

In den Fig. 3, 4 und 5 sind mehrere Isolatoren 25, Durchfüh rungsstifte 30, kapazitive Filter 50, Kontaktstücke 60 und an dere Bauteile direkt in der Muffe 10 angeordnet. Distanzstücke oder Unterlegscheiben 95 in den Fig. 3 und 4 sind wahlweise vorgesehen und müssen nicht, können aber Teil der Baugruppe 5 sein, wenn der Kopfteil des Stiftes 30 geeignet verkürzt ist. Die einstückige mehrpolige Muffe oder Abdeckung 10 nach den Fig. 3, 4 und 5 kann durch mehrere separate Muffen ersetzt wer den, die in einer entsprechenden Abdeckung oder Abschirmung oder in einem entsprechenden Substrat oder Behälter angeordnet und daran befestigt sind. Fig. 4 zeigt die innere Hartlotver bindung 65, die Zwischenhartlotverbindung 15, die äußere Hart lotverbindung 40, die innere Weichlotverbindung 55 und die äu ßere Weichlotverbindung 45 nach der Erfindung. Dem Fachmann dürfte nunmehr klar sein, daß viele andere Ausführungsformen und Konfigurationen von einpoligen und mehrpoligen Durchfüh rungsbaugruppen im Rahmen der Erfindung liegen.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung der inneren Bauteile von einer Ausführungsform der implantier baren medizinischen Vorrichtung 70 nach der Erfindung. In Fig. 6 ist ein grundlegender implantierbarer Impulsgenerator (oder IPG) 70 gezeigt. Der implantierbare Impulsgenerator 70 hat einen Batterieabschnitt 100, einen Hybridelektronikabschnitt oder eine innere Schaltungsanordnung 75 und eine Durchführungs baugruppe 5, die alle durch den Becher, die Abschirmung oder den Behälter 20 umschlossen sind. Leitermaterialien für die Durchführungsbaugruppen 5 werden am bevorzugtesten auf der Ba sis ihrer bekannten Stabilität, die sie haben, wenn sie mit Körperflüssigkeiten in Kontakt sind, ausgewählt. Die Durchfüh rungsbaugruppe kann eine oder mehrere Durchführungen umfassen und bildet einen hermetischen Verschluß für die Vorrichtung 70. Fig. 7 zeigt eine Querschnittansicht der implantierbaren medi zinischen Vorrichtung nach Fig. 6.

In dem Hartlötschritt nach der Erfindung müssen die Metalle oder Legierungen, die zum Bilden der Hartlotverbindungen 15, 40 und 65 verwendet werden, auf eine Temperatur erhitzt werden, die etwa 500 Grad Celsius übersteigt. In dem Hartlötschritt nach der Erfindung müssen die Metalle oder Legierungen, welche zum Bilden der Weichlotverbindungen 45 und 55 verwendet werden, auf eine Temperatur erhitzt werden, die etwa 500 Grad Celsius nicht übersteigt.

Bei einem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung erfolgt der Hartlötschritt bei Spitzentemperaturen von etwa 1090 Grad Cel sius, wobei die Durchführungsbaugruppe 5 für etwa 40 Sekunden auf dieser Spitzentemperatur gehalten und geglüht wird, an schließend an eine bevorzugte Aufheizzeitspanne von etwa 1 Stunde, während welcher Zeit die Baugruppe 5 von Raumtemperatur auf die Spitzentemperatur gebracht wird. Darüber hinaus wird bevorzugt, daß die Baugruppe 5 bei einer Temperatur von etwa 1050 Grad Celsius für etwa 2 Minuten geglüht wird, um die Tem peraturen in dem gesamten Hartlötofen und in der Graphitspann vorrichtung, in der die Baugruppe 5 während des Hartlötschrit tes gehalten wird, zu stabilisieren.

Eine bevorzugte Abkühlzeitspanne, die sich an die Spitzentempe raturhartlötzeitspanne anschließt, beträgt ebenfalls etwa eine Stunde. Die bevorzugten Aufwärm- und Abkühlzeitspannen des Hartlötschrittes des Verfahrens nach der Erfindung liegen in einem Bereich zwischen etwa 20 Minuten und etwa 6 Stunden. Die Spitzentemperatur des Hartlötschrittes des Verfahrens nach der Erfindung liegt am bevorzugtesten etwa 50 Grad Celsius über der Schmelztemperatur des gewählten Hartmetalls oder der gewählten Hartlötlegierung, kann aber bis zu der Schmelztemperatur des gewählten Hartlötmetalls oder der gewählten Hartlötlegierung herunterreichen.

Ein bevorzugter Ofen für den Hartlötschritt nach der Erfindung ist das Modell Nr. 3040 WORKHORSE® eines Ofens, der von VACUUM INDUSTRIES®, Sommerville, Massachusetts, hergestellt wird. Es wird bevorzugt, daß der Hartlötschritt nach der Erfindung in einem Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre ausgeführt wird. Wenn ein Vakuum bei dem Hartlötschritt verwendet wird, werden Drücke von weniger als etwa 8 × 10^-5 Torr bevorzugt, bevor das Hartlöten eingeleitet wird. Viel weniger bevorzugt und wegen der resultierenden übermäßigen Oxydation des Stiftes und der Muffe kann der Hartlötschritt nach der Erfindung in Luft oder anderer nichtinerter Atmosphäre ausgeführt werden.

Bei einem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung wird der Weichlötschritt bei Spitzentemperaturen von etwa 275 Grad Cel suis ausgeführt, wobei die Durchführungsbaugruppe 5 im Anschluß an eine bevorzugte Aufheizzeitspanne von etwa 5 Minuten, wäh rend welcher Zeit die Baugruppe 5 von Raumtemperatur auf die Spitzentemperatur gebracht wird, für etwa 30 Sekunden auf die ser Spitzentemperatur gehalten wird. Bevorzugte Aufwärm- und Abkühlgeschwindigkeiten betragen etwa 5 Grad pro Sekunde. Ein Widerstandserwärmungsweichlötverfahren wird bei der vorliegen den Erfindung bevorzugt.

Vor dem Einleiten des Weichlötens wird bevorzugt, daß die Luft aus der Weichlötkammer durch eine kombinierte Vakuum-Rückfüll-Aus laßprozedur entfernt wird. Zuerst wird ein Vakuum von etwa 762 mm (30 Zoll) Hg aufgebaut. Dann wird die Kammer mit Stick stoff rückgefüllt, bis ein Überdruck von etwa 0,69 bar (10 psig) erreicht ist. Schließlich wird das Stickstoffgas aus der Kammer abgesaugt, bis Atmosphären- oder Umgebungsdrücke er reicht sind. Anschließend wird die vorstehende Vakuum-Rückfüll-Aus laßprozedur mehrmals wiederholt, mit anschließendem Füllen der Kammer mit Stickstoff, wobei der Stickstoff ausgestoßen wird, bis ein Überdruck von etwa 0,345 bar (5 psig) erreicht ist, und die Kammer wird auf diesem Druck gehalten.

Eine bevorzugte Abkühlzeitspanne anschließend an die Spitzen temperaturweichlötzeitspanne beträgt etwa 5 Minuten. Bevorzugte Aufwärm- und Abkühlzeitspannen des Weichlötschrittes des Ver fahrens nach der Erfindung können von etwa 20 Sekunden bis etwa 10 Minuten reichen. Die Spitzentemperatur des Weichlötschrittes des Verfahrens nach der Erfindung liegt am bevorzugtesten etwa 75 Grad Celsius über der Schmelztemperatur des gewählten Weichlötmetalls oder der gewählten Weitlötlegierung, kann aber bis herunter zu der Schmelztemperatur des gewählten Weichlötme talls oder der gewählten Weichlötlegierung reichen.

Ein bevorzugter Ofen für den Weichlötschritt nach der Erfindung ist das Modell DAP 2200 eines Ofens, der von SCIENTIFIC SEALING, INC.®, Downey, Kalifornien, hergestellt wird. Es wird bevorzugt, daß der Weichlötschritt nach der Erfindung in einem Vakuum, in einer Stickstoffatmosphäre oder in einer anderen inerten Atmosphäre ausgeführt wird. Weniger bevorzugt und unter der Voraussetzung, daß in dem Weichlötschritt Flußmittel ver wendet wird, kann der Weichlötschritt nach der Erfindung in Luft oder in anderer nichtinerter Atmosphäre ausgeführt werden.

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens nach der Erfin dung. In einem Schritt 81 werden die Muffe oder Abdeckung 10, der Stift 30, der Isolator 25 und die Hartlotverbindungs vorformlinge, die der inneren Hartlotverbindung 65, der Zwi schenhartlotverbindung 15 und der äußeren Hartlotverbindung 40 entsprechen, bereitgestellt. In einem Schritt 82 werden die vorgenannten Bauteile in einer Hartlötspannvorrichtung und am bevorzugtesten in einer Graphithartlötspannvorrichtung zusam mengebaut. Anschließend werden in einem Hartlötschritt 83 die Muffe oder Abdeckung 10, der Stift 30, der Isolator 25 und die Hartlotverbindungsvorformlinge, welche der inneren Hartlotver bindung 65, der Zwischenhartlotverbindung 15 und der äußeren Hartlotverbindung 40 entsprechen, im Zusammengebauten Zustand auf eine geeignete Hartlöttemperatur, die etwa 500 Grad Celsius übersteigt, erhitzt. Anschließend an den Hartlötschritt 83 wer den in einem Schritt 84 das kapazitive Filter 50, das Kontakt stück 60 und die Weichlötvorformlinge, welche der inneren Weichlotverbindung 55 und der äußeren Weichlotverbindung 45 entsprechen, der hartgelöteten Baugruppe hinzugefügt. Die vor genannten Bauteile und die hartgelötete Baugruppe werden in ei nem Weichlötschritt 85 auf eine geeignete Temperatur, die nied riger als oder gleich etwa 500 Grad Celsius ist, erhitzt.

Fig. 9 zeigt drei Diagramme von Nebenschlußverlustdaten auf grund von elektromagnetischer Störung, die mit Kapazitivfilter-Durch führungen erzielt worden sind, welche in herkömmlichen Herzschrittmachern angeordnet waren. Der Nebenschlußverlust ist ein Maß für die Dämpfung von unerwünschten Signalen wie solchen aufgrund von elektromagnetischer Störung. Der Nebenschlußver lust wurde unter Verwendung eines Spektralanalysators gemessen, der Wechselstromsignale erzeugte, die Frequenzen hatten, welche von 0 bis 2,9 Gigahertz reichten. Die Analysatorausgangssignale wurden über ein erstes Kabel an die Durchführungsstifte 30 an gelegt. Der Analysator empfing Eingangssignale über ein zweites Kabel an dem Kontaktstück 60. Der Nebenschlußverlust ist folgendermaßen definiert:

wobei E₁ = Ausgangsspannung mit Durchführung in der Schaltung
E₂ = Ausgangsspannung ohne Durchführung in der Schaltung.

Die Nebenschlußverlustkurven nach Fig. 9 wurden erzeugt, indem Testfrequenzen zwischen 0 und 2,9 Gigahertz durchlaufen wurden und gleichzeitig der Nebenschlußverlust gemessen wurde. Fig. 9 zeigt, daß die Durchführungsbaugruppen nach der Erfindung elektromagnetische Störung beträchtlich dämpfen.

Es sind oben zwar nur einige exemplarische Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben worden, dem Fachmann dürfte jedoch ohne weiteres klar sein, daß viele Modifikationen bei den exemplarischen Ausführungsformen möglich sind, ohne die neuen Lehren und die Vorteile der Erfindung materiell aufzuge ben. Demgemäß sollen alle derartigen Modifikationen als in dem Schutzbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, liegend aufgefaßt werden. Zum Beispiel, die in nere Weichlotverbindung, die äußere Weichlotverbindung und die äußere Hartlotverbindung nach der Erfindung können durch ein elektrisch leitfähiges Polymer wie z. B. ein Silberflocken enthaltendes Polyimid oder geeignetes Epoxy ersetzt werden.

Der Schutzbereich der Erfindung beschränkt sich nicht auf Herz schrittmacher, Überwachungs- oder Erfassungszwecke, sondern er streckt sich auch auf Defibrillation, Kardialabbildung und an dere medizinische Zwecke und Anwendungen bei medizinischen Vor richtungen und Verfahren. Der Schutzbereich der Erfindung be schränkt sich nicht auf Anwendungsfälle, in denen ein menschli ches Herz erfaßt, überwacht, frequenzgesteuert oder defibril liert wird, sondern beinhaltet ähnliche Anwendungsfälle bei an deren Säugetieren und Säugetierorganen.

Die vorstehenden speziellen Ausführungsformen sind für die Aus führung der Erfindung illustrativ. Es ist deshalb klar, daß an dere Maßnahmen, die dem Fachmann bekannt oder hier offenbart sind, verwendet werden können, ohne die Erfindung oder den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

In den Ansprüchen sollen Vorrichtung-plus-Funktion-Merkmale die hier beschriebenen Gebilde abdecken, welche die angegebene Funktion erfüllen, und nicht nur bauliche Äquivalente, sondern auch äquivalente Gebilde. Obwohl ein Nagel und eine Schraube keine baulichen Äquivalente zu sein brauchen, weil ein Nagel eine zylindrische Oberfläche hat, um hölzerne Teile aneinander zu befestigen, wohingegen eine Schraube eine wendelförmige Oberfläche hat, sind in dem Fall der Befestigung von hölzernen Teilen ein Nagel und eine Schraube äquivalente Gebilde.

Alle Patentschriften, die in Tabelle 1 und anderswo oben aufge listet sind, werden hiermit durch Bezugnahme in die Beschrei bung aufgenommen, und zwar jeweils in ihrer Gesamtheit.

Claims

1. Durchführungsbaugruppe für eine implantierbare medizinische Vorrichtung (70), mit:

a) einer elektrisch leitfähigen Muffe (10), durch die sich eine erste Öffnung (12) erstreckt, wobei die er ste Öffnung (12) erste Seitenwände (14) hat und wobei die Muffe (10) aus wenigstens Titan, Niobium, Platin, Molybdän, Zirconium, Tantal, Vanadium, Wolfram, In dium, Rhodium, Rhenium, Osmium, Ruthenium, Palladium oder Silber oder einer Legierung derselben oder einer Mischung oder Kombination davon gebildet ist;
b) einem Isolator (25), durch den sich eine zweite Öff nung (27) erstreckt, wobei die zweite Öffnung (27) zweite Seitenwände (29) hat und wobei der Isolator (25) innerhalb der ersten Öffnung (12) angeordnet und aus einem Keramik enthaltenden, elektrisch isolieren den Material gebildet ist;
c) einem elektrisch leitfähigen Stift (30), der einen oberen und einen unteren Teil (32, 34) hat, wobei sich wenigstens der obere Teil (32) des Stiftes (30) in die zweite Öffnung (27) erstreckt und wobei der Stift (30) aus wenigstens Titan, Niobium, Platin, Mo lybdän, Zirconium, Tantal, Vanadium, Wolfram, Indium, Rhodium, Rhenium, Osmium, Ruthenium, Palladium oder Silber oder einer Legierung derselben oder einer Mi schung oder Kombination davon gebildet ist;
d) einer elektrisch leitfähigen inneren Hartlotverbin dung (65), die auf dem oberen Teil (32) des Stiftes (30) oder zwischen dem Stift (30) und den zweiten Seitenwänden (29) der zweiten Öffnung (27) angeordnet ist, um dazwischen eine Abdichtung zu bilden, wobei die innere Hartlotverbindung (65) gebildet ist aus wenigstens: 1) reinem Gold oder 2) einer Gold-Legie rung, die aus Gold und wenigstens Titan, Niobium, Va nadium, Nickel, Molybdän, Platin, Palladium, Ruthe nium, Silber, Rhodium, Osmium oder Indium oder einer Legierung derselben oder einer Mischung oder Kombina tion davon besteht; oder 3) einer Kupfer-Silber-Le gierung, die aus Kupfer, Silber und wahlweise wenig stens Indium, Titan, Zinn, Gallium, Palladium oder Platin oder einer Legierung derselben oder einer Mi schung oder Kombination davon besteht; oder 4) einer Silber-Palladium-Gallium-Legierung;
e) einer elektrisch leitfähigen Zwischenhartlotverbin dung (15), die zwischen dem Isolator (25) und den er sten Seitenwänden (14) der ersten Öffnung (12) ange ordnet ist, um dazwischen eine Abdichtung zu bilden, wobei die Zwischenhartlotverbindung (15) gebildet ist aus wenigstens 1) reinem Gold; oder 2) einer Gold-Le gierung, die aus Gold und wenigstens Titan, Nio bium, Vanadium, Nickel, Molybdän, Platin, Palladium, Ruthenium, Silber, Rhodium, Osmium oder Indium oder einer Legierung derselben oder einer Mischung oder Kombination davon besteht; oder 3) einer Kupfer-Sil ber-Legierung, die aus Kupfer, Silber und wahlweise wenigstens Indium, Titan, Zinn, Gallium, Palladium oder Platin oder einer Legierung derselben oder einer Mischung oder Kombination davon besteht; oder 4) ei ner Silber-Palladium-Gallium-Legierung;
f) einem Keramik enthaltenden kapazitiven Filter (50), durch das sich eine dritte Öffnung (35) oder ein Durchlaß erstreckt, wobei eine erste elektrische Klemme innerhalb der dritten Öffnung (35) oder des Durchlasses angeordnet ist und wobei eine zweite elektrische Klemme auf einer äußeren Oberfläche (80) des kapazitiven Filters (50) angeordnet ist;
g) einer elektrisch leitfähigen inneren Weichlotverbin dung (55), die innerhalb der dritten Öffnung (35) oder des Durchlasses angeordnet ist, wobei die innere Weichlotverbindung (55) mit der inneren Hartlotver bindung (65) und der ersten Klemme elektrisch und me chanisch verbunden ist und wobei die innere Weichlot verbindung (55) gebildet ist aus wenigstens: 1) einer Indium-Blei-Legierung; oder 2) nur Indium; oder 3) nur Blei; oder 4) nur Silber; oder 5) nur Zinn; oder 6) einer Indium-Silber-Legierung; oder 7) einer In dium-Zinn-Legierung; oder 8) einer Zinn-Blei-Legie rung; oder 9) einer Zinn-Silber-Legierung; oder 10) einer Indium-Blei-Silber-Legierung; oder 11) einer Zinn-Blei-Silber-Legierung; oder 12) einer Gold-Zinn-Le gierung; oder 13) einer Gold-Silicium-Legierung; oder 14) einer Gold-Germanium-Legierung; oder 15) ei ner Gold-Indium-Legierung;
h) einer elektrisch leitfähigen äußeren Hartlotverbin dung (40), die zwischen der Muffe (10) und der äuße ren Oberfläche (80) des kapazitiven Filters (50) an geordnet ist, wobei die äußere Hartlotverbindung (40) gebildet ist aus wenigstens: 1) reinem Gold; oder 2) einer Gold-Legierung, die aus Gold und wenigstens Ti tan, Niobium, Vanadium, Nickel, Molybdän, Platin, Palladium, Ruthenium, Silber, Rhodium, Osmium oder Indium oder einer Legierung derselben oder einer Mi schung oder Kombination davon besteht; oder 3) einer Kupfer-Silber-Legierung, die aus Kupfer, Silber und wahlweise wenigstens Indium, Titan, Zinn, Gallium, Palladium oder Platin oder einer Legierung derselben oder einer Mischung oder Kombination davon besteht; oder 4) einer Silber-Palladium-Gallium-Legierung; und
i) einer elektrisch leitfähigen äußeren Weichlotverbin dung (45), die zwischen der äußeren Hartlotverbindung (40) und der zweiten elektrischen Klemme angeordnet ist, wobei die äußere Weichlotverbindung (45) die äu ßere Hartlotverbindung (40) mit der zweiten Klemme elektrisch und mechanisch verbindet und wobei die äu ßere Weichlotverbindung (45) gebildet ist aus wenig stens: 1) einer Indium-Blei-Legierung; oder 2) nur Indium; oder 3) nur Blei; oder 4) nur Silber; oder 5) nur Zinn; oder 6) einer Indium-Silber-Legierung; oder 7) einer Indium-Zinn-Legierung; oder 8) einer Zinn- Blei-Legierung; oder 9) einer Zinn-Silber-Legierung; oder 10) einer Indium-Blei-Silber-Legierung; oder 11) einer Zinn-Blei-Silber-Legierung; oder 12) einer Gold-Zinn-Legierung; oder 13) einer Gold-Silicium-Le gierung; oder 14) einer Gold-Germanium-Legierung oder 15) einer Gold-Indium-Legierung;

wobei das kapazitive Filter (50) in Kombination mit den elektrischen Verbindungen, die mit der ersten und der zweiten Klemme desselben von dem Stift (30) bzw. der Muffe (10) aus hergestellt sind, elektromagnetische Störung dämpft, wenn es in einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung installiert ist.

2. Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das kapazitive Filter (50) wenigstens teil weise in der ersten Öffnung (12) angeordnet ist.

3. Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine untere Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Kontaktstückes (60) mit der inneren Weichlot verbindung (55) elektrisch und mechanisch verbunden ist, wobei das Kontaktstück (60) eine obere Oberfläche hat, die zum Drahtanschluß, Weichlöten, Kleben, Schweißen, Laser schweißen oder Hartlöten einer elektrischen Verbindung darauf oder daran geeignet ist.

4. Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kontaktstück (60) aus einer der folgen den Komponenten gebildet ist: a) Kovar, das eine erste Schicht Nickel und dann eine Schicht Gold angeordnet auf dessen Oberfläche hat; b) Messing, das eine erste Schicht Nickel und dann eine auf deren Oberfläche angeordnete Schicht Gold hat; c) reines Gold; d) Nickel, das eine Schicht Gold angeordnet auf seiner Oberfläche hat; und e) reines Kupfer oder eine Kupfer-Legierung mit einer ersten Schicht Nickel und dann einer auf deren Oberfläche ange ordneten Schicht Gold.

5. Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kontaktstück (60) mit einer inneren Schaltungsanordnung, die innerhalb einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung angeordnet ist, elektrisch ver bunden ist.

6. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine hermetische Abdichtung zwischen der Muffe (10) und dem kapazitiven Filter (50) wenigstens durch die äußere Hartlotverbindung (40) oder durch die äußere Weichlotverbindung (45) gebildet ist.

7. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine hermetische Abdichtung zwischen dem Isolator (25) und dem Stift (30) durch die innere Hartlotverbindung (65) und die äußere Weichlotver bindung (45) gebildet ist.

8. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine hermetische Abdichtung zwischen dem Isolator (25) und der ersten Öffnung (12) durch die Zwischenhartlotverbindung (15) gebildet ist.

9. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (10) mit einem Ge häuse, einem Behälter, einer Abdeckung oder einer Abschir mung (20) in einer implantierbaren medizinischen Vorrich tung elektrisch und mechanisch verbunden ist.

10. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (10) einen Teil ei nes Gehäuses, eines Behälters (20), einer Abdeckung, einer Hülle oder einer Abschirmung in einer implantierbaren me dizinischen Vorrichtung bildet und baulich einstückig da mit ausgebildet ist.

11. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die implantierbare medizini sche Vorrichtung ein Herzschrittmacher, ein implantierba rer Impulsgenerator, ein Defibrillator, ein Herzschrittma cher-Kardioverter-Defibrillator, ein neurologischer Sti mulator oder ein gastrointestinaler Stimulator ist.

12. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (30) mit einem Ver binderblock oder einem Verbinder, der außerhalb der im plantierbaren medizinischen Vorrichtung angeordnet ist, elektrisch verbunden ist.

13. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Filter (50) ein scheibenförmiger Kondensator ist.

14. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Filter (50) ein mehrschichtiger Kondensator ist.

15. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Filter (50) Ba rium-Titanat enthält.

16. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Filter (50) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einschichtigen Konden satoren, rechteckigen Kondensatoren, quadratischen Konden satoren, elliptischen Kondensatoren und ovalen Kondensato ren besteht.

17. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Filter (50) we nigstens einen Silberdickfilm, einen Silber-Palladium-Le gierungsdickfilm oder einen Silber-Platin-Legierungsdick film angeordnet auf der inneren Oberfläche des kapazitiven Filters oder auf der äußeren Oberfläche des kapazitiven Filters hat.

18. Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß das kapazitive Filter (50) wenigstens eine Nickel- oder eine Goldschicht aufgetragen durch Zerstäu bung auf seinen Dickfilmoberflächen hat.

19. Durchführungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Niobium, Titan, eine Titan-Wolfram-Legierung, Wolfram oder Molybdän auf eine innere Oberfläche oder auf eine äußere Oberfläche des Isolators (25) durch Zerstäubung aufgetragen ist.