馈通件

技术领域

本公开涉及馈通件(feedthrough)，包括至少部分地嵌入在陶瓷基体中的电导体。本公开还提供了用于制造这种馈通件的方法。

背景技术

金属陶瓷组件对于许多应用是必需的，并且在需要一个或多个电导体穿过陶瓷绝缘体以提供从陶瓷绝缘体的一个表面到陶瓷绝缘体的另一表面的一个或多个导电连接的应用中特别有用。穿过绝缘体的导体的这种布置通常被称为“馈通件”。这种布置被广泛用于例如医疗、航天、运输、通信和功率管(例如，x射线、射频)应用中，并且本公开不限于任何一种应用。

虽然本公开是普遍适用的，但通过参考特别苛刻的应用，即为医疗应用提供无钎焊气密馈通件，可以看出其作用。

电子生物医学植入物正越来越多地用于诊断、预防和治疗疾病及其他病症。这样的植入装置通常容纳在气密封装中，气密封装包括电馈通件以用于在所容纳的电子装置与环境之间进行信号传输。这样的可植入装置，特别是与人类神经系统、耳蜗或视网膜配合的可植入装置，需要在非常小的馈通件中存在多路引线。

生物相容性金属陶瓷馈通件系统由于其惰性(例如，生物相容性)和寿命(例如，生物稳定性)可被认为是这样的装置的最可靠选择。

对于某些疗法，期望增加馈通件中的电导体(其在馈通件的领域具有许多名称，包括：引线、路径、引脚、导线和通孔)的数量，以增加I/O信号的数量。然而，同时期望减小馈通件的尺寸，因为不期望向人或动物体内植入大型装置(包括大型馈通件)。特别地，期望降低植入手术的侵入性，并且/或者目标疗法的装置的放置的性质需要小型装置，比如视网膜植入物。当装置设计既需要导体数量大(即，引脚数目大)，又需要馈通件尺寸小时，则传统的馈通件制造技术就不再可行。

因此，需要增大馈通件内的导体的密度。然而，现有技术限制了馈通件内导体的间距。因此，到目前为止，要么必须增大馈通件(因此还必须增大包括该馈通件的装置)，要么必须减少I/O信号的数量，这都是不希望的。

本公开的一个非排他性目的是提供生物相容且生物稳定的共烧的馈通件的低成本小型化。本公开的另一非排他性目的是提供新型三维架构。本公开的又一非排他性目的是提供制造馈通件的低成本方法。

传统的金钎焊馈通件技术能够使用具有金钎焊环的0.004"直径的导线来提供接近0.022英寸(")的导体间间距。另外，使用手工技术将具有金钎焊环的导电线(例如，引脚)放置到电绝缘构件(通常为高纯度氧化铝陶瓷)内的预成形的(例如，钻制的、压制的、冲压的)孔中来构造具有大量引线的馈通件，其成本高，并且增加了可能导致高报废率的误差的几率。除了手工构造这种馈通件存在挑战之外，目前实际使用金钎焊环来辅助实现金属引脚与绝缘体之间的气密粘合对设计造成限制。该金焊环的厚度增加了设计约束，并且限制了导体可以彼此邻近放置的接近度。这限制了导体的密度，因此限制了馈通件能够被小型化的程度。

已经提出了使用流延/逐层堆叠工艺来制造馈通件。这里，首先将薄陶瓷带加工成具有通孔，然后用金属或陶瓷-金属(“金属陶瓷”)油墨填充这些通孔。然后将这些带对齐并堆叠在一起，后续共烧以产生馈通件，其中对齐的填充的孔形成导电通路。该技术对特征尺寸和形状(在该示例中为在各个带中切割的孔)具有尺寸限制。另外，由于孔被填充有金属/金属陶瓷油墨，所以可能在表面边缘周围溢出，其在烧结状态下易于从导电通路突出。这使得导电路径之间有效距离减小到小于设计用以确保绝缘隔离的间隔，从而可能引起装置的一些区域的电气故障(例如，电短路或电弧)。这种溢出也可能成为一种结构缺陷，如果热循环，该结构缺陷会延伸，导致气密性损失并且可能导致分层。利用这种技术制造馈通件也是工艺密集的，因此增加了成本。此外，在该技术中使用微粒油墨(金属/金属陶瓷)可能在I/O端接/连接到其他电子部件期间造成问题，尤其是在高密度或微型装置中。此外，在导电路径内使用非金属填料增加了路径的电阻(例如，降低了导电性)，从而降低了装置的电效率，需要比其他方式所需更多的能量，导致需要更大的电池来实现所需的装置使用寿命(从而限制了装置的小型化)，或者导致对于给定的电池尺寸使用寿命缩短(从而限制了装置的使用寿命)。

用于为此类医疗应用提供馈通件的馈通件和技术的一些已知示例包括：-

US8,698,006(US'006)公开了馈通件，该馈通件包括：

a.绝缘部件；以及

b.通过绝缘部件彼此电隔离的第一导体和第二导体。

图19中公开了1个导体/24毫英寸

US'006的方法包括通过以下步骤形成馈通件：

a.提供具有至少一个粘合表面的第一绝缘部件；

b.提供第二绝缘部件；

c.在第一绝缘部件与第二绝缘部件之间并且沿着粘合表面的至少一部分设置导体；

d.在粘合表面处粘合第一绝缘部件和第二绝缘部件；以及

e.暴露导体的一部分。

US'006的方法和馈通件的问题在于，压制力导致导体变形，形成弯曲(例如，Z字形)轮廓，其降低了导电路径的导电效率。另外，在不采用在压制操作期间将导体固定在适当位置的方法的情况下，导体可能移动，从而导致导电路径的位置不准确，使得后续将导电路径附接到装置和/或引线变得复杂。此外，随着导线的直径尺寸增大到0.003英寸以上，在绝缘部件与导电线之间进行气密粘合会变得越来越困难，从而实际上限制了可以使用的导线的最大尺寸。最后，能够制备并放置在各行引脚之间的最薄的生坯陶瓷板的最小厚度将这些行的引脚彼此之间的最小间距限制到0.016"(0.406mm)。

US7,988,507(US'507)公开了一种用于可植入医疗装置的馈通件，该馈通件包括：

包括第一表面和第二表面的电绝缘体；以及

一个或多个导电结构，该一个或多个导电结构被配置成连续地延伸穿过所述电绝缘体并且嵌入在所述电绝缘体内，使得所述一个或多个导电结构中的每一个被所述电绝缘体周向地覆盖，使得所述至少一个导电结构的相反的端部暴露，并且使得所述至少一个导电结构至少延伸超出第一表面或第二表面，

其中，该一个或多个导电结构包括导电金属或金属合金，并且具有相同导电金属或金属合金的膜的厚度。

US'507还公开了一种形成导电馈通件的方法，该方法包括以下步骤：

(i)形成包括牺牲部件和非牺牲部件的导电结构；

(ii)用相对电绝缘的材料涂覆非牺牲部件的至少一部分；以及

(iii)从导电结构移除牺牲部件的至少一部分，

形成包括牺牲部件和非牺牲部件的导电结构包括使用放电机械加工冲压箔或切割箔。

涂覆步骤(ii)包括在导电结构上和/或周围模制绝缘材料的涂层，并且在一个优选实施例中，使用粉末注射模制(PIM)在导电结构的期望部分周围模制绝缘材料。

US'507的工艺存在的问题包括，在医疗应用中，贵金属(例如，铂)是理想的导体，并且使用的铂箔的牺牲部分造成需要昂贵回收的废料。此外，当从箔片冲压铂时，各个导体在冲压过程中可能变脆，从而限制了能够形成的导体的直径。此外，冲压工艺需要针对馈通件的每个几何形状使用精密冲压模具。此外，当在箔的内部移除箔的一些部分时，箔内的剩余部分可能下垂或弯曲，因为移除材料减小了箔的残余应力，并且由于质量的移除降低了箔的剩余部分的刚度。当经受后续的模制的压力时，这种自身下垂或剩余材料的偏转可能导致导电路径的位置不准确，从而使后续将导体附接到装置和/或引线变得复杂。

US'507和US'006的方法将导体的布置限制为基本上平行的导体层。这种将导体限制为基本上平行的布置限制了能够实现的导体路径。这意味着可能需要馈通件外部的附加电路。

US2013/0032382(US'382)公开了一种用于可植入装置的气密的馈通件，该馈通件包括：

堆叠的电绝缘陶瓷氧化铝片，每个片包含孔，孔基本上彼此对准以形成经由填充有导电物质的孔穿过片的导电路径；片和导电物质在片之间具有共烧粘合，并且该共烧粘合气密地密封孔。

US'382还公开了所得到的通孔的弯曲(例如，交错、蛇形、Z字形)路径通过更好地阻止流体沿通孔渗漏而改善了馈通件的气密密封。然而，该益处可能被相同的弯曲的路径抵消了，弯曲的路径增加了对电流的阻抗，从而与直的通孔相比，降低了馈通件所附接到的装置的效率。

US'382将其示例限制到直径为0.006"～0.008"(152μm～203μm)、通孔长度为0.042"～0.066"(1067μm～1676μm、间距为～0.0181"(460μm)的孔，所述孔已经通过了He泄漏测试。然而，仅直径为0.008"(203μm)、长度为0.042"(1067μm)、最小间距为～0.028"(711μm)的孔被例示为未表现出染料渗透。

最小间距为18.1毫英寸(0.0181英寸；460μm)对应于1个导体/328毫英寸

US7,480,988(US'988)、US7,989,080(US'080)、US8,163,397(US'397)和US5,272,283(US'283)描述了具有共烧至陶瓷绝缘体的金属管(用作导电路径)的馈通件，由此随着当组件被烧制并且随后被允许冷却时陶瓷收缩，通过管的压紧实现(气密)密封。虽然使用直径超过0.040英寸(1016μm)的管和至少0.70英寸(17.78mm)厚的陶瓷片时可能是有效的，但是无法实现更小的管直径，从而限制了最小可能的馈通件几何形状。

US'283公开了不能制备具有大量导电通路(在此引用为典型地10～22)的共烧馈通件。

US'988、US'080和US'397也公开了依赖于陶瓷绝缘体的馈通件，陶瓷绝缘体由92％或96％的氧化铝组成，并且玻璃含量很高。然而，玻璃易于受到氢氧化物蚀刻。当陶瓷/玻璃馈通件暴露于诸如人体中发现的含水氯化物环境时，可能导致这种蚀刻化学反应。在专利US 9,698,662中描述了对这种现象的进一步探讨。

US'988、US'080和US'397还描述了一种制造气密馈通件的方法，该气密馈通件由厚度小于0.040"(1.02mm)的陶瓷板构成，陶瓷板包含钻制盲孔，直径小于0.010"(0.256mm)的金属线插入盲孔中，然后后续被共烧以实现气密密封，但是，未提供气密值。在烧制之后，陶瓷在盲孔侧上搭接以暴露导线，以实现穿过绝缘陶瓷的导电路径。执行氦泄漏测试，尽管该文献没有记载是否进行了染料渗透测试。然后进行分割(切割)以形成单个馈通件的外周。这些文献没有记载通过这种方法获得的最终导体的最近的间距。这些文献也没有提到所采用的插入方法。合理的是设想引脚插入方法是手工的，在共烧结操作期间需要人工来放置并固定，以将这种小型轻质精密的引脚保持在适当的位置。这也可能需要高的劳动成本并导致低产。对于如何使用手工技术将引脚彼此靠近放置存在实际限制。此外，对烧制后的陶瓷进行磨削以暴露金属线(以便附接到电连接路径)增加了成本。此外，示例局限于平行导线阵列。

US8,277,227(US'227)公开了通过将导电引脚(导线)插入未烧结(或“生坯”)陶瓷中，然后共烧(诸如US'988、US'080和US'397所描述的)来制造馈通件。US'227的手工装配导致不准确、耗时(劳动密集，因此成本相对昂贵)，并且可能导致测试时泄漏率不令人满意，并导致低产率。US'988、US'080和US'397的方法似乎也包括这样的手工装配。另外，共烧引脚的最终位置精度不足，因为其依赖于手工工艺。这可能后续在将I/O集成到可植入装置时带来困难。这种精度不足也必然限制了馈通件内的引脚最大可实现的密度。

US'227还公开了耳蜗植入物通常依赖于包含22～24个导电引脚的馈通件，期望增加引脚的数量，同时减小馈通件的尺寸。高度的劳动强度和专门技术(诸如背面磨削以暴露导线)会带来制造问题。因此，US'227公开了一种实现这种共烧馈通件的方法，该共烧馈通件依赖于薄导电膜以形成导电通路，其不依赖于放置导线的这种劳动密集型工艺。然而，US'227几乎没有提供所获得的气密性值和染料渗透物结果、导电路径的尺寸边界、路径之间的间距边界、导电路径的平行度或位置准确度的细节。

US'227确实提供了以下关系：H＝f(L,1/A,1/t)，其中H表示气密性，L是从馈通件的绝缘部分的第一面到第二面测量的导电元件的长度，A是导电元件的横截面积，t是界面暴露于诸如体液这样的流体的时间。该公式意味着，与导电路径直径大的薄的馈通件相比，具有导电通孔直径小的厚的横截面(或者如果导电通路的横截面不是圆形的，则为横截面)的馈通件改善了气密性。

US'227公开了导电构件的厚度为0.040"至0.070"(1.02mm至1.78mm)，但是没有公开导体的宽度、气密性或染料渗透性结果，也没有公开馈通件的厚度，也没有公开导电元件的位置准确度或最接近的间距。然而，US'227公开了使用定型的(例如，阶梯状或螺纹形状的)导电构件来改善气密性，因此，必须假设如果没有对导电构件进行定型，则气密性不足。

发明内容

本说明书的一个非排他性目的在于提供改进的馈通件。这些改进的馈通件可以至少部分地解决现有技术中存在的缺点(如上文所述)。本说明书的改进的馈通件可以通过本文公开的新的馈通件制造方法来提供。这些馈通件制造方法可以至少部分地解决现有技术中存在的缺点(如上文所述)。

本说明书的一个(非排他性的)目的在于提供能够形成导体间间距小的气密馈通件的方法；能够提供不将导体限制成层的布置的方法；能够在不需要精密冲压模具的情况下改变用途的方法；能够形成非弯曲导电路径的方法；和/或能够提供准确和/或精确定位的导体阵列的方法。

本说明书的另一个(非排他性的)目的在于提供导体间间距小的气密馈通件；不将导体限制成层的馈通件；包括非弯曲导体的馈通件；和/或包括准确和/或精确定位的导体阵列的馈通件。

这些馈通件可以具有生物相容性。这些馈通件可以具有气密性。特别地，这些馈通件可以植入人体或动物体。有利地，这些馈通件能够承受在人体内可能发生的化学反应。例如，这些馈通件可以在植入物的使用寿命期间保持气密性。例如，1至20年或更长。

本说明书的另一个(非排他性的)目的在于提供具有一系列直径的直的实心金属线的馈通件。较大直径的导线可以提高导电效率。

本说明书的另一个(非排他性的)目的在于提供既不依赖于将单独的导线插入生坯陶瓷中，也不依赖于对烧制后的陶瓷进行后磨削以将导线暴露于馈通件表面(这可能是昂贵的)的方法。换句话说，(非排他性的)目的是使导体的放置自动化。此外，(非排他地)目的在于制备薄型材并且易于以准确的定位彼此靠近地放置导线。

本说明书的另一个(非排他)目的在于提供能够由机器人(而不是手工)实施的方法。这样的实施可以减少劳动成本并提高装置的产率。此外，用机器人进行构造可特别适合于使用薄的密排的导体以及提供微型馈通件。

本说明书的另一个(非排他性的)目的是消除在导体周围使用金钎焊环的需要。消除使用金钎焊环的需要可以有助于减小尺寸约束。不使用焊环可以减小使馈通件能够小型化所需的间距。此外，在现有技术中，在一定条件下，金可能电迁移，导致气密密封的损失。在不使用金钎焊的情况下将导体直接粘结到绝缘体可以消除电迁移的可能(或降低电迁移的风险)，这能够改善馈通件的长期气密性(并且因此改善生物稳定性)。此外，消除使用金钎焊环的需要可以减少制备馈通件所涉及的成本的需要。

本文所公开的方法可用于提供引脚数量大和/或微型的馈通件。另外，本文所公开的方法还可用于提供引脚数量小的馈通件和/或非微型的馈通件。此外，现有技术的馈通件构造方法允许导体的二维布置，而本文公开的方法能够实现导体的三维布置。

此外，由于本说明书的方法和馈通件可以使用实心金属线导体，而不是带有陶瓷添加剂(或替代物)的金属膏，因此可以在馈通件内提供具有低电阻的导体。这又可增加装置电池寿命或允许使用更小的电池。增加的电池寿命可以减少必须更换医疗装置的次数，从而减少所需的外科手术的次数。此外，电阻较低的导电路径允许馈通件的设计者指定直径较小的导体，从而潜在地允许馈通件的进一步小型化，并且更小的电池允许植入装置的进一步小型化。

更进一步地，本文公开的方法可以提供具有非弯曲轮廓的导体的装置。这可以提供电阻低的导电路径(保持指定小的导电路径直径的能力)，防止或减少形成潜在应力梯级(其可能导致气密密封的损失)可能性，并且防止或减少导体之间产生短路路径的可能性。这与现有技术的方法形成对比，在现有技术的方法中，导线在馈通件制造工艺中变形，这可能导致弯曲(例如Z字形)的导电路径或工艺。这样的工艺通常依赖于能够在绝缘构件的陶瓷层(例如带层)之间渗漏的膏或油墨(从而提供不期望的短路路径)。

本文公开的方法和装置的另一潜在益处是，与依赖于模制压力(例如，压紧、注射模制)的现有技术制造工艺相比，导电路径的位置准确。在现有技术中，在施加模制压力时，导电路径可能移动或偏转。因此，这可能改变导体的位置，使得后续将馈通件导体附接到装置和/或引线变得复杂。路径的移动还可能减小相邻导电路径之间的距离，从而破坏绝缘构件的电阻。为了解决使用这种工艺所出现的这种移动，必须增大路径之间的最小路径设计距离，从而阻碍了馈通件的最佳小型化。因此，本公开的一个(非排他性的)目的是提供不需要施加(显著的)模制压力的制造方法，模制压力可能使馈通件的导体移动或偏转。

本公开的另一个(非排他的)目的是提供一种可以使用(成本有效地)一系列导体直径的方法。如将显而易见的，这些方法可以用于提供具有一系列导体直径的一系列馈通件。现有技术中依赖于压紧力将传导的导线夹在生坯陶瓷绝缘片之间的馈通件制造方法可能对于能够成功压制的导线的直径具有上限。依赖于将小直径导线插入到绝缘陶瓷内的预制孔中的馈通件制造方法可能具有高劳动成本和低产率，这是由于在插入期间可能弯曲的导线的精密特性。提供能够使用各种导体的方法是有利的，因为可能需要小直径的导线来实现一定程度的小型化，而需要传输较高电压的信号的装置可能必须使用大直径的导线。

陈述

因此，在本发明的第一方面中，提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的多个电导体，

其中，电导体的密度在陶瓷体的平面横截面中超过1个导体/23毫英寸

电导体的密度在陶瓷体的平面横截面中优选地超过1个导体/22毫英寸

通常可以通过减小导体直径来提高电导体密度。然而，更大的导体直径可以有助于提供馈通件的机械完整性并且满足电气性能标准(例如，载流能力)。

本发明还提供了高密度与一个或多个其他特征的结合，所述一个或多个其他特征包括但不限于导体直径小、多个导体平行、多个纵长电导体以非共平面关系横穿陶瓷体、和/或体积密度更均匀。

当与其他特征组合时，导体的密度在陶瓷体的平面横截面中优选地超过1个导体/300毫英寸

多个电导体中的每一个可以相差2°以内相对于彼此平行。进一步地，多个电导体中的每一个可以相差1.5°、1°、0.5°或0.2°以内彼此平行。

还提供一种馈通件，包括嵌入在陶瓷体中的多个电导体，其中，多个纵长电导体以非共平面关系横穿陶瓷体。

多个纵长电导体可以包括限定平面的至少一个纵长电导体平面阵列，以及与所述平面不平行的至少一个纵长电导体。

多个纵长电导体可以包括至少两组纵长电导体，每组中的导体处于共面关系以限定组平面，并且其中，多个组中的至少两组的组平面是不平行的。

多个纵长电导体可以包括从陶瓷体的第一区域向陶瓷体的第二区域发散的至少一组纵长电导体，第一区域的面积小于第二区域的面积。

陶瓷体可以包括从基部延伸的一个或多个壁，并且所述多个纵长电导体中的至少一个可以被安装成从基部横穿陶瓷体至所述一个或多个壁。

所述多个纵长电导体中的至少两个可以被非平行地安装，以横穿陶瓷体，从基部向所述一个或多个壁发散。

多个电导体中的每一个可以在陶瓷体内沿着导体的长度基本上是直的。

多个电导体可以包括第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体、和/或第五电导体。

在本发明的第二方面中，提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的多个电导体，

其中，电导体的密度在陶瓷体的平面横截面中超过1个导体/300毫英寸

在本发明的第三方面，提供了一种馈通件，包括：

单片陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的多个电导体，

其中，电导体的密度在陶瓷体的平面横截面中超过1个导体/300毫英寸

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；

嵌入在陶瓷体中的第一电导体；以及

嵌入在陶瓷体中的第二电导体，

其中，第一电导体的表面与第二电导体的表面相距0.0038英寸以内。

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的第一电导体，

其中，电导体的直径小于0.001英寸(25.4μm)。

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的第一电导体，

其中，馈通件的气密性小于1×10

馈通件的气密性可以小于1×10

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的第一电导体，

其中，陶瓷体的密度为理论体积密度的至少95％，标准偏差小于1.0％(以相距至少0.002英寸的间隔取得的最少5个样本点)。

优选地，陶瓷体的密度为理论体积密度的至少96％或至少97％或至少98％或至少98.5％。优选地，标准偏差小于0.5％或小于0.4％或小于0.3％或小于0.2％。

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；

嵌入在陶瓷体中的第一电导体；以及

嵌入在陶瓷体中的第二电导体，

其中，第一电导体相差2°以内与第二电导体平行。

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；

嵌入在陶瓷体中的第一电导体；

嵌入在陶瓷体中的第二电导体；以及

嵌入在陶瓷体中的第三电导体，

其中，第一电导体的表面与第二电导体的表面之间的距离在±5％或0.002"(50.8μm)中较大者的公差以内等于第二电导体的表面与第三电导体的表面之间的距离。

还提供了一种馈通件，包括：

陶瓷体；

嵌入在陶瓷体中的第一电导体；

嵌入在陶瓷体中的第二电导体；以及

嵌入在陶瓷体中的第三电导体，

其中，第一电导体和第二电导体在第一平面内；

其中，第三电导体不在第一平面内；并且

其中，第三电导体的表面与第一电导体或第二电导体的表面相距0.0038英寸以内。

第一电导体的表面可以在陶瓷基体内沿着第一导体和第二导体的整个长度在±5％或0.002"(50.8μm)中较大者的公差以内与第二电导体的表面相距0.0038英寸(96.5μm)以内。

可以相对于最大距离来测量公差。可以相对于平均距离来测量公差。

多个电导体中的每一个的表面可以是光滑的(例如，其平均粗糙度(Ra)值优选地小于0.0008英寸(20.3μm)，或更优选地小于0.0004英寸(10.2μm)，或甚至更优选地小于0.0002英寸(5.1μm)，或还更优选地小于0.000125英寸(3.175μm))。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体的表面可以是光滑的。

多个电导体中的每一个可以是直的或线性的。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以是直的或线性的。

多个电导体中的每一个沿着陶瓷体内的部分可以是直的或线性的。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体沿着陶瓷体内的部分可以是直的或线性的。

多个电导体中的每一个可以具有基本上恒定的横截面。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以具有基本上恒定的横截面。

多个电导体中的每一个可以具有实心横截面。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以具有实心横截面。

多个电导体中的每一个可以沿着陶瓷体内的部分具有基本上恒定的横截面。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以沿着陶瓷体内的部分具有基本上恒定的横截面。

多个电导体中的每一个可以沿着陶瓷体内的部分具有实心横截面。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以沿着陶瓷体内的部分具有实心横截面。

多个电导体中的每一个可以具有中空横截面。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以具有中空横截面。

多个电导体中的每一个可以沿着陶瓷体内的部分具有中空横截面。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以沿着陶瓷体内的部分具有中空横截面。

多个电导体中的各个电导体可以相差2°以内彼此平行。多个电导体中的各个电导体可以相差1.5°以内彼此平行。多个电导体中的各个电导体可以相差1°以内彼此平行。多个电导体中的各个电导体可以相差0.5°以内彼此平行。多个电导体中的各个电导体可以相差0.2°以内彼此平行。

第一电导体可以相差2°以内与第二电导体平行。第一电导体可以相差1.5°以内与第二电导体平行。第一电导体可以相差1°以内与第二电导体平行。第一电导体可以相差0.5°以内与第二电导体平行。第一电导体可以相差0.2°以内与第二电导体平行。

多个电导体中的每一个的直径可以小于0.0015英寸，小于0.001英寸或小于0.0005英寸。第一电导体的直径可以小于0.0015英寸，小于0.001英寸或小于0.0005英寸。第二电导体的直径可以小于0.0015英寸，小于0.001英寸或小于0.0005英寸。第三电导体的直径可以小于0.0015英寸，小于0.001英寸或小于0.0005英寸。第四电导体的直径可以小于0.0015英寸，小于0.001英寸或小于0.0005英寸。第五电导体的直径可以小于0.0015英寸，小于0.001英寸或小于0.0005英寸。多个导体中的每一个的直径优选地为至少0.00038英寸，更优选地为至少0.0005英寸。可以使用直径更小的导体，尽管目前它们不是市售的。理论上，假定使用低压制造技术，导体直径可以低至至少0.0001。直径低于这些直径的导体可能具有低的刚度，使得它们无法自支撑，并因此在制造工艺中更难以加工。

在另一实施例中，多个电导体中的每一个的直径可以在0.020英寸至0.040英寸(0.508mm至1.02mm)之间。第一电导体的直径可以在0.020英寸至0.040英寸(0.508mm至1.02mm)之间。第二电导体的直径可以在0.020英寸至0.040英寸(0.508mm至1.02mm)之间。第三电导体的直径可以在0.020英寸至0.040英寸(0.508mm至1.02mm)之间。第四电导体的直径可以在0.020英寸至0.040英寸(0.508mm至1.02mm)之间。第五电导体的直径可以在0.020英寸至0.040英寸(0.508mm至1.02mm)之间。

相邻电导体的表面之间在陶瓷体的平面横截面中的最小距离优选地为至少0.0016英寸(40.6μm)、或至少0.0019英寸(48.3μm)、或至少0.002英寸(50.8μm)、或至少0.003英寸(76.2μm)、或至少0.004英寸(101.6μm)。典型地，相邻电导体的表面之间的距离不超过0.4英寸(10.16mm)，尽管更大的距离也是可能的。在一些实施例中，相邻电导体的表面之间在陶瓷体的平面横截面中的距离小于0.012英寸(304.8μm)或小于0.006英寸(152.4μm)或小于0.0038英寸(96.52μm)或小于0.0035英寸(88.9μm)。

馈通件的厚度可以小于0.063英寸(1600.2μm)，小于0.050英寸(1270.0μm)，小于0.040英寸(1016.0μm)或小于0.030英寸(762.0μm)。

陶瓷体可以具有第一表面。陶瓷体可以具有第二表面。陶瓷体的第一表面和第二表面可以是平行的。

馈通件在陶瓷体的第一表面与陶瓷体的第二表面之间的厚度可以小于0.063英寸(1600.2μm)，小于0.050英寸(1270.0μm)，小于0.040英寸(1016.0μm)，或小于0.030英寸(762.0μm)。

多个电导体的横截面可以具有基本上恒定的横截面，使得导体的横截面面积变化小于10％。优选地，横截面变化小于5％，更优选地小于3％。

多个电导体中的每一个可以从陶瓷体的第一表面延伸到陶瓷体的第二表面。第一电导体可以从陶瓷体的第一表面延伸到陶瓷体的第二表面。第二电导体可以从陶瓷体的第一表面延伸到陶瓷体的第二表面。第三电导体可以从陶瓷体的第一表面延伸到陶瓷体的第二表面。第四电导体可以从陶瓷体的第一表面延伸到陶瓷体的第二表面。第五电导体可以从陶瓷体的第一表面延伸到陶瓷体的第二表面。

多个电导体中的每一个和/或第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体在室温下在陶瓷体的第一表面与陶瓷体的第二表面之间的电阻率可以对于Pt/Ir(90/10)小于4E-05(Ω.cm)。

优选地，与嵌入在陶瓷体中的电导体(即烧结后)相比，多个电导体中的每一个和/或第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体在室温下在生陶瓷体(即烧结前)的第一表面与生陶瓷体的第二表面之间的电阻率可以小于70％或小于60％，更优选地小于50％或小于40％，甚至更优选地小于30％或小于25％，甚至还更优选地小于20％。

陶瓷体的密度优选地为理论体积密度的至少95％，更优选地为至少96％或至少97％，甚至更优选地为至少98％或至少98.5％，甚至还更优选地为至少99％。密度的标准偏差(最少5个样本，优选地最少7个样本)优选地小于1.0％，更优选地小于0.5％，甚至更优选地小于0.2％。

多个电导体中的各个电导体可以彼此分离。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以彼此分离。

多个电导体中的各个电导体可以彼此电隔离。第一电导体、第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以彼此电隔离。

多个电导体中的每一个电导体的表面与另一个电导体的表面之间的距离可以在±5％(优选地±4％，更优选地±3％)或0.002"(50.8μm)中较大者的公差以内相等。可以相对于最大距离来测量公差。可以相对于平均距离来测量公差。

所述多个电导体可以包括至少三个导体、至少四个导体、至少五个导体、至少六个导体、至少七个导体、至少八个导体、至少九个导体、至少十个导体、至少11个导体、至少12个导体、至少13个导体、至少14个导体、至少15个导体、至少16个导体、至少17个导体、至少18个导体、至少19个导体、至少20个导体、至少24个导体、至少25个导体、至少30个导体、至少35个导体、至少40个导体、至少45个导体、至少48个导体、至少50个导体、至少55个导体、至少60个导体、至少65个导体、至少70个导体、至少72个导体、至少75个导体、至少80个导体、至少85个导体、至少90个导体、至少95个导体、至少92个导体、至少100个导体、至少120个导体、至少144个导体、至少168个导体、至少192个导体、至少216个导体、至少240个导体、至少264个导体、至少288个导体、至少312个导体、至少336个导体、或至少360个导体、或至少720个导体、至少780个导体、至少840个导体、至少900个导体、至少960个导体、至少1020个导体、至少1080个导体、至少1440个导体以及至少1800个导体以及至少2160个导体。

第一导体、第二导体、第三导体、第四导体和/或第五导体的性质以及第一导体、第二导体、第三导体、第四导体和/或第五导体之间的关系也可以是多个导体中的一些或全部(例如，多个导体中的三个、多个导体中的四个、多个导体中的五个)的特征。

第二电导体、第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以具有上述第一电导体的任何或所有性质和/或与上述第一电导体的关系。

第三电导体、第四电导体和/或第五电导体可以具有上述第一电导体和/或第二电导体的任何或所有性质和/或与上述第一电导体和/或第二电导体的关系。

馈通件可以包括额外的电导体。额外的电导体可以具有上述其他电导体的任何或所有性质和/或与上述其他电导体的关系。

馈通件可以包括第二、第三、第四和/或第五多个电导体。第二、第三、第四和/或第五多个电导体可以具有以上关于多个导体描述的任何特征。

馈通件可以是可植入人体或动物体内的。馈通件可以具有生物相容性。生物相容性材料与活组织相容。当暴露于身体或体液时，生物相容性材料不产生毒性或免疫学反应。

馈通件还可以包括凸缘或套圈。

凸缘或套圈可以是或包括钛、铌、钽、金刚石、不锈钢、铝、铜、镍、钨、铂或者它们的合金。

凸缘或套圈可以气密地粘结到陶瓷上。

可以通过使用不含金的钎焊合金将馈通件粘结到钛合金凸缘或套圈上，使得不超过钛合金的转变温度。

上述馈通件可以有利地包括在装置中。

因此，还提供了一种包括上述馈通件的装置，例如医疗装置。

医疗装置的外壳可以粘结到馈通件的陶瓷上。

医疗装置的外壳可以粘结到馈通件的凸缘或套圈(当存在时)上。

外壳可以是或包括钛或钛合金。

馈通件可以气密地粘结到医疗装置上。

可以通过使用不含金的钎焊合金将馈通件粘结到医疗装置的钛合金外壳上，使得不超过钛合金的转变温度。

还提供了用于共烧以形成上述馈通件的生坯体。

因此，还提供了一种用于共烧以形成馈通件的生坯体，该馈通件包括：

生陶瓷体；以及

嵌入在陶瓷体中的多个电导体，

其中，电导体的密度在生陶瓷体的平面横截面中超过1个导体/23毫英寸

还提供了一种用于共烧以形成馈通件的生坯体，该馈通件包括嵌入在生陶瓷体中的多个电导体，其中，多个纵长电导体以非共平面关系横穿生陶瓷体。

还提供了用于形成馈通件和生坯体的方法。

因此，提供了一种用于形成电导体的组件的方法，所述电导体至少部分地嵌入在陶瓷或陶瓷前体基体中，该方法包括以下步骤：

a)将多个纵长电导体安装至框架以形成包括多个纵长电导体的导体-框架组件；

b)将流体陶瓷或陶瓷前体引入腔中以形成自支撑体，

其中，纵长电导体的至少一部分嵌入在自支撑体中。

将多个纵长电导体安装至框架优选地包括将多个纵长电导体固定地附接至框架。

该方法能够制备单片陶瓷结构，其中嵌入的电导体不受到能够使导体从它们的原始框架位置显著变形的力。这与层状陶瓷结构形成对比，在层状陶瓷结构中，电导体在其形成中受到过大的压力(例如，大于2个大气压(绝对))，导致电导体变形。因此，该方法能够制造结合了导体直径小、相邻电导体的表面之间的最小距离小、导体间中心至中心间距小以及导体密度高的陶瓷结构。

还提供了一种流体陶瓷或流体陶瓷前体在馈通件的制造中的用途，其中，在小于2个大气压(绝对)的压力下将流体陶瓷或流体陶瓷前体引入腔中以形成自支撑陶瓷体。导体-框架组件优选地在引入流体陶瓷或陶瓷前体之前横穿腔。

在一些实施例中，将导体-框架组件定位到自支撑体中(即，在将流体陶瓷或陶瓷前体引入腔中之后)。在该实施例中，纵长电导体优选地在一端部处安装到框架，使得框架不嵌入自支撑体中。优选低粘度(例如，在1秒

为了使导体之间的间距的公差最小化，优选地，将纵长电导体的每个端部安装到框架。优选地，纵长电导体在纵长电导体的各个端部之间没有中间支撑件。然而，在纵长电导体的刚性不足以自支撑的一些实施例中，可以使用中间支撑件。中间支撑件优选地是生陶瓷，并且更优选地具有与自支撑体相同的构成。

术语“纵长电导体”包括但不限于导电材料制成的线、带、销、棒、管和条。

“横穿腔”意指延伸横过或穿过腔的至少一部分，并且不应被理解为限于延伸穿过腔的整个范围。“横穿”应该以类似方式理解。

“流体陶瓷或陶瓷前体”应该被理解为意指包括陶瓷或陶瓷前体的流体。“陶瓷前体”意指虽然不必是陶瓷本身，但可以通过适当的加工转化成陶瓷的材料。流体意指能够在适用的加工条件下流动，并且包括但不限于细颗粒、浆液、粉浆(slip)、悬浮液、溶液、膏以及它们的混合物。

“自支撑体”意指在移除框架时不会坍缩的主体(body)。

腔可以具有至少部分地由框架限定的周边。

还方法还可以包括移除框架的至少一部分。

多个纵长电导体可以以共面关系横穿腔，位于单个平面中。

多个纵长电导体可以以非共面关系横穿腔。

多个纵长电导体可以包括限定平面的至少一个纵长电导体平面阵列以及与所述平面不平行的至少一个纵长电导体。

多个纵长电导体可以按照至少两组纵长电导体横穿腔，每组中的导体处于共面关系以限定组平面。

多个组中的至少两个组的组平面可以是不平行的。

多个纵长电导体可以包括从腔周边的第一区域向腔周边的第二区域发散的至少一组纵长电导体，第一区域的面积小于第二区域的面积。

腔可以包括从基部延伸的一个或多个壁，并且所述多个纵长电导体中的至少一个可以被安装成从基部横穿腔至所述一个或多个壁。

所述多个纵长电导体中的至少两个可以被非平行地安装，以从基部横穿腔至所述一个或多个壁。

框架可以包括被组装以形成框架的多个框架部分。

该方法还可以包括以下步骤：

d)将第一组纵长电导体中的每一个纵长电导体通过其端部安装至第一组框架部分；

e)将第二组框架部分以固定关系固定到第一组框架部分；

f)将第二组纵长电导体中的每一个纵长电导体通过一个端部安装至第二组框架部分，并通过另一个端部安装至第一组框架部分或第二组框架部分中的任一者。

可以重复步骤d)、e)、f)，将后续组的框架部分逐次安装至各组框架部分，并且逐个组的纵长电导体中的每个导体通过一个端部安装至后续组的框架部分，并通过另一个端部安装至后续组的框架部分或者先前安装的组的框架部分。

一组或多组框架部分可以是或包括单个框架部分。

一个或多个纵长电导体可以通过一个端部安装至框架部分，并通过另一个端部安装至设置在腔中以嵌入陶瓷中的电子部件。

纵长电导体优选地被固定地附接到框架。可以使用任何合适的附接手段，包括但不限于扩散粘结、机械紧固、粘合剂(例如，UV固化树脂)、激光辅助扩散粘结以及焊接(例如，激光焊接、硬焊接和/或软焊接)。

将多个纵长电导体安装至框架优选地包括焊接以将纵长电导体接合到框架的金属区域。

框架优选地比其支撑的纵长电导体更具刚性。框架优选地具有足够的刚性，使得框架在引入流体陶瓷或其前体以被嵌入导体期间保持其形状。

框架可以是金属的，并且框架的金属区域可以包括框架的表面部分。

框架可以是不导电的，并且框架的金属区域可以包括框架中的金属插入件。

纵长电导体可以包括镍、钼、钽、钨或它们的合金。另外地或另选地，纵长电导体包括Pt、Ir、Nb、Pd、Au、Os、Ni、Cr、W、Mo、Ta、Fe、Co、Ti、Rh、Re、Zr、V以及它们的合金，也可以用于导体。

纵长电导体可以包括铂族金属或合金。在实施例中，对于窄直径导体(例如，<0.002英寸(50.8μm))，优选铂合金(例如，5wt％Ir/95wt％Pt)或刚度与5wt％Ir/95wt％Pt相同或更大的导体，以增加制造期间的位置稳定性。刚性更大的导体还使得能够在制造期间将长度更长的馈通件固定地附接到框架。

框架的金属区域可以包括铁合金。例如，铁镍合金。铁镍合金可以包括30wt％至40wt％的镍和/或60wt％至70wt％的铁，例如，36％Ni+Fe。另外地或另选地，也可以使用Fe、Ni、Pd、Pt、Co、Cr、Al、Cu、Mo、Ta、W以及它们的合金。

主体可以在腔中形成为生陶瓷体，生陶瓷体被烧制以将陶瓷共烧结到纵长电导体上，以在陶瓷与纵长电导体之间提供气密接合。

还提供了一种馈通件，该馈通件包括嵌入在陶瓷体中并且能够通过上述方法获得的多个纵长电导体。

还提供了一种馈通件，该馈通件包括嵌入在陶瓷体中并且通过上述方法获得的多个纵长电导体。

关于馈通件或电导体的组件或方法描述的特征可以是馈通件或电导体的组件或方法的特征，即使不必加以适当的修改而明确地列举出来。

在整个说明书中使用的术语英寸和"可以互换。

术语“直径”包括有效直径(最大直径和最窄直径处的宽度的平均值)。

术语“毫英寸”等于0.001英寸。毫英寸

根据权利要求和以下具体描述，本公开的其他方面将是清楚明白的。

附图说明

现在将仅通过示例参考附图来描述实施例，其中：

图1示意性地示出了安装到引线框架上的多个纵长电导体；

图2示出了粘结到Fe-Ni引线框架上的铂线的图片；

图3的(a)、(b)、(c)分别以170x、1200x和12000x放大倍数示出了铂-Fe-Ni因瓦合金(invar)接合处的SEM显微照片；

图4示意性地示出了在形成陶瓷体以被嵌入纵长电导体的至少一部分之前的堆叠的多个图1的引线框架；

图5示出了示出形成电导体的组件的方法中的步骤的概括流程图，电导体至少部分地嵌入在陶瓷基体中；

图6的(a)和(b)分别示出了在形成陶瓷体以被嵌入纵长电导体的至少一部分之前的安装有纵长电导体的多个框架部分以及所得到的嵌入在(未示出的)陶瓷中的导体的图案；

图6的(c)和(d)分别示出了在形成陶瓷体以被嵌入纵长电导体的至少一部分之前的安装有纵长电导体的多个框架部分的横截面视图以及所得到的嵌入在(未示出的)陶瓷中的导体的图案的横截面视图；

图7的(a)、(b)和(c)分别示出了馈通件的俯视图、仰视图和横截面视图；

图8的(a)和(b)分别示出了进一步包括凸缘的图7的馈通件的俯视图和横截面视图；

图9的(a)和(b)示意性地示出了另一馈通件；

图9的(c)示意性地示出了结合到装置中的另一馈通件；

图10示意性地示出了根据本公开制备的馈通件的制造；

图11是馈通件的切割截面的显微照片；

图12示出了嵌入在氧化铝中的铂引脚的抛光横截面；

图13示意性地示出了用于在进一步加工之前组装导体-框架组件的方法；

图14示意性地示出了安装至相对于图1所示的引线框架的另选的引线框架的多个纵长电导体；

图15示意性地示出了从紧密安装区域延伸到宽阔安装区域的导体的布置；

图16的(a)、(b)和(c)示出了现有技术馈通件的切割截面的SEM显微照片；

图17的(a)、(b)和(c)示出了馈通件的切割截面的SEM显微照片；

图18示出了馈通件的X射线图像；

图19示出了馈通件的另选X射线图像；

图20示出了馈通件的切割截面的SEM显微照片；

图21示出了图20的SEM显微照片的放大视图；

图22示出了馈通件的切割截面的SEM显微照片；

图23示意性地示出了根据现有技术方法构造的馈通件的密度；

图24示意性地示出了馈通件的密度；

图25示出了用于计算导体密度的数学方法；以及

图26示出了另一馈通件的切割截面的SEM显微照片。

具体实施方式

工艺的整体描述

本公开提供了一种形成至少部分地嵌入在陶瓷或陶瓷前体基体中的电导体的组件的方法，该方法包括以下步骤：

a)将多个纵长电导体安装至框架以形成导体-框架组件，该导体-框架组件包括横穿腔的多个纵长电导体；

b)将流体陶瓷或陶瓷前体引入到腔中以形成使纵长电导体的至少一部分嵌入的自支撑体。

图1示意性地示出了安装到引线框架2以形成导体-框架组件3的多个纵长电导体1。纵长电导体1在由引线框架2的壁5限定的腔4内延伸。纵长电导体1可以通过任何方便的手段(例如，粘附地、通过钎焊、熔接或其他方式)安装或固定地附接到引线框架。

图2示出了粘结到Fe-Ni引线框架上的铂线的图片，并且图3的(a)、(b)和(c)示出了这种粘结的细节。以下在标题“导体和框架”下给出了为什么这种组合可能是有利的细节。

对于包括单层的导体的馈通件，导体-框架组件可以安装在模具(die)中，并且陶瓷形成在腔4中的纵长电导体1周围。可以穿过模具中的孔、或者穿过形成在引线框架2中的任选的孔6、或者通过这两种方式来引入流体陶瓷或陶瓷前体。

对于包括两层或更多层的导体的馈通件，可以堆叠导体-框架组件3。

图4示出了相邻堆叠以形成导体框架的多个导体-框架组件3，使得纵长电导体1形成纵长电导体1的多层阵列。后续形成使纵长电导体1的至少一部分嵌入的陶瓷体形成了具有嵌入的平行的纵长电导体1的组装的陶瓷体。该组装的陶瓷体可以在框架(该框架后续被移除)中时和/或在移除该框架之后进行加工。

例如，陶瓷体可以是生陶瓷体，该生陶瓷体后续被烧制以烧结陶瓷并使陶瓷致密化，如下文所述。

如图所示，单独的导体-框架组件3被示出为以平行关系堆叠。这不是必要的，特别是如果希望导体从陶瓷体的一个面上的第一区域发散到陶瓷体的第二区域，第一区域的面积小于第二区域的面积。

根据所使用的陶瓷的性质，组装的陶瓷体的加工可以包括(但不限于)干燥、固化、烧结、退火或熔融的步骤或者两个或更多个这些步骤的组合。具体陶瓷的细节在以下标题“陶瓷”下给出。

组装的陶瓷体的加工还可以包括(但不限于)对组装的陶瓷体进行切片以形成馈通件、抛光、外部磨削(例如，OD磨削、轮廓磨削)、切片、抛光(如果需要)、对将被钎焊的表面进行金属化、钎焊、测试(例如，气密性测试)。当然，也可以采用本领域技术人员已知的其他后续加工步骤。

一种特别有用的工艺是共烧结生陶瓷体以在导体周围形成单片致密的陶瓷体。已经证明，如果在烧结期间使用适当(例如，非氧化)气氛来抑制金属降解，则金属，诸如铂(例如，铂族金属[Pt、Ir、Os、Pd、Rh、Ru]或它们的合金)，与氧化物/非氧化物陶瓷的共烧结在没有金属相的任何表面劣化的情况下发生。

研究表明，当与氧化物和/或非氧化物陶瓷共烧结时，某些难熔金属(例如，铂、钼、镍、钨以及它们的合金)不会发生明显的反应(例如，氧化、氮化)。这样的反应能够抑制馈通件的性能(例如，导电性和气密性)，使得这些金属特别适合用于馈通件中。此外，在致密化工艺期间来自陶瓷基体的烧结应力使多晶基体收缩并在陶瓷烧结温度(1050℃至1800℃)下压制在铂或其他难熔金属的塑性表面上。该机械应力确保金属与陶瓷基体之间的强机械粘结。当复合材料被烧结至全密度时，其确保金属/合金导体与陶瓷基体之间的粘结是气密的。“全密度”是指大于理论密度的90％、大于理论密度的94％、大于理论密度的98％或大于理论密度的99％的密度。

本公开不限于共烧结，但是该技术是特别有用的。

图1至图4中例示的工艺可以产生馈通件，其中导体总体上以层设置，尽管与现有技术相比导体间间距小[参见下面的示例1]。整体工艺符合图5的流程图，其给出了概括的工艺。

图6和图7示出了允许实现更复杂的导体几何形状的方法，其中纵长电导体处于非层状关系。

在图6的(a)和6(c)中，纵长电导体1在一端处以预定义的图案粘结到基板/环，并且另一端粘结到后续堆叠的引线框架部分/环。导体后续被封装在自支撑的陶瓷或陶瓷前体主体中，产生图6的(b)和图6的(d)中所示的3D导体架构，在该3D导体架构中，纵长电导体1从基平面7发散到从基平面7移位的多个位置。

图6的(c)示出了比图6的(a)更详细的典型工艺。

在此工艺中，第一导体7各自通过一端安装到基板8，并且通过它们的另一端安装到第一框架层9。

然后，将第二框架层10堆叠在第一框架层9上方，并且将第二导体11以类似方式安装到基板8和第二框架层10二者。

第二导体11可以安装到基板8，相对于第一导体7径向地和/或转动地移位，以提供期望的间隔；或者可以与第一导体7一致地安装，其中旨在对第一导体7和第二导体11提供公共连接。通过依次堆叠框架层来重复该工艺，直到达到期望的高度为止。

框架层可以直接堆叠在彼此上或者在框架层之间搁置有间隔件。框架层的进一步细节可以在下面的“导体和框架”下找到。如将对于本领域技术人员显而易见的是，根据所期望的馈通件的设计，可以以水平或垂直方式堆叠框架。

在形成自支撑的陶瓷或陶瓷前体主体之后，移除框架部分以留下包括嵌入的电导体的陶瓷体12(图6的(d))。根据所使用的材料的情况，可以机械地(例如，磨削掉)或者化学地(例如，溶解)或者通过这两种方式移除框架部分。根据如何安装到框架，纵长电导体可以留下突出部分13，这可能在一些应用中是有用的。

在图7中，示出了包括第一面14和相反的第二面15的馈通件14。纵长电导体1发散以形成非共线且非共面的3D阵列。纵长电导体1从第二面15上的窄间隔的2D阵列17发散到第一面16上的宽间隔的2D阵列18，其中它们终止于接触件19。

在图8的(a)和(b)中，图7的馈通件14被示出为安装在凸缘或套圈51中。馈通件14被示出为通过钎焊接合52安装到凸缘或套圈51。然而，可以使用任何另选的接合。例如，可以使用在通过引用并入本文中的US8,103,433和/或US9,351,436中描述的技术来将馈通件附接到装置。

图8的(c)示意性地示出了包括在装置53中的馈通件14。如图所示，未使用凸缘或套圈将馈通件14附接到装置53。然而，根据装置53的设计，可以使用凸缘或套圈。

图9的(a)和(b)示出了包括两组纵长电导体的馈通件20，第一导体组21中的导体以共面关系限定第一组平面，第二导体组22中的导体以共面关系限定第二组平面。第一导体组21中的导体彼此处于彼此平行的关系。第二导体组22中的导体彼此也处于平行的关系。然而，导体可以在它们相应的组平面内发散。

第一组平面21包括24个导体。还存在平行于第一组平面21的14个其他组平面。第二组平面22包括10个导体。还存在平行于第二组平面的5个其他组平面。

应当注意，以上示出的示例绝不是能够产生的唯一几何形状。可以设想许多复杂的形状，这些复杂的形状可以通过将导体安装到框架并且在移除该框架之前在陶瓷中嵌入导体的技术来产生。这些形状包括类似半球形弯曲接触件的几何形状以及中空的3D形状等。

此外，包括嵌入的导体的各个陶瓷体本身可以被接合以形成更复杂的布置。

图13示意性地示出了用于制备导体-框架组件的过程。该过程包括：

a)将第一组纵长电导体中的每一个纵长电导体通过其端部安装至第一组框架部分；

b)将第二组框架部分安装至第一组框架部分；

c)将第二组纵长电导体中的每一个纵长电导体通过一个端部安装至第二组框架部分，并通过另一个端部安装至第一组框架部分或第二组框架部分中的任一者。

如果具有纵长电导体的多组框架部分提供了期望的架构，则使该组框架部分通过以进行进一步加工。否则，则重复该过程，其中一个循环的产品形成下一循环的第一框架组。在该过程期间，任选地，电子部件可以被安装到框架以嵌入陶瓷中。

导线和框架

根据应用，纵长电导体可以由任何合适的材料制成，但是当需要共烧结陶瓷时使用的特别有用的材料是惰性或难熔金属，如铂、铌、铱、镍等或者作为它们的组合的合金。在下面的示例中使用了铂和10％Ir/Pt。因此，可以使用Pt或0～15％Ir/Pt或0～10％Ir/Pt或8～12％Ir/Pt来形成导体。Pt、Ir、Nb、Pd、Au、Ni、Cr、W、Mo、Ta、Fe、Co、Ti、Rh、Re、Zr、V以及它们的合金也可以用于导体。

此外，如果使用非贵金属，则能够经济地制备框架。

各种各样的金属和合金可以与铂形成固溶体。

为此，因瓦合金族的合金Fe-X(X＝Ni、Pd和Pt)已经被认为是引线框架材料的当选物。选择Fe-Ni合金用于下面的示例，特别是36％Ni+Fe，因为它们与因瓦合金族中的其他两种相比更便宜。然而，也可以使用Fe、Ni、Pd、Pt、Co、Cr、Al、Cu、Mo、Ta、W以及它们的合金。

图2示出了焊接到Fe-Ni框架上的Pt线。图3的(a)、(b)和(c)分别示出了Pt-因瓦合金界面在170X、1200X和12000X放大倍数下的扫描电子显微照片，展示了良好的粘结。

选择导体和框架尺寸以满足应用。典型的导体直径为0.00038英寸或0.001英寸至0.040英寸。例如，0.0005英寸、0.001英寸、0.002英寸、0.005英寸、0.010英寸、0.020英寸、0.030英寸、或0.040英寸。典型的导体范围包括这些值中的任意值，例如，0.0005英寸至0.005英寸、0.0005英寸至0.002英寸、0.0005英寸至0.001英寸、0.001英寸至0.002英寸。

纵长导体安装到的框架部分和相邻框架部分之间的间隔件可以包括凹部以容纳位于相邻框架部分之间的导体的部分。

框架和框架部分各自可以包括导体粘结到的材料的单个主体，或者包括导体可以粘结到的材料的区域和不能被粘结到导体的材料的区域的复合主体。图14示出了与图1的导体-框架组件类似的导体-框架组件3，但是其中非导电引线框架33承载有金属焊盘34，金属焊盘34可以被表面安装或嵌入在非导电引线框架33中，并且其中纵长导体被安装到金属焊盘34上。

应当注意，在需要导体间间隔非常窄的情况下，将导线精确地安装到框架上有时可能是困难的。在一些情况下，这可以通过如下方式解决：将导体定位成与期望的导体间距相比更靠近框架，然后机械加工以使导体以期望的导体间距暴露。图15示出了在紧密安装区域35中安装到框架的导体1，其在宽阔安装区域36中进一步分开，然后在形成陶瓷体之后，移除陶瓷体的表面以使期望导体间距的平面37暴露。

可以理解，在该方法完成之后，可以重复使用框架的部分或全部。

可以使用具有圆形横截面的实心导体。特别地，由于这样的导体可用作导线，因此它们可能是经济的。避免带角度的几何形状(例如，椭圆形)还减轻了在共烧结工艺期间形成裂纹的风险。然而，可以使用其他横截面形状。例如，可以在该方法中使用空心导体来提供具有空心导体的馈通件。

陶瓷

根据应用的需要，可以使用任何氧化物、非氧化物或氧化物-非氧化物混合物。典型的陶瓷和复合物包括但不限于BN、B

本公开还考虑使用玻璃和玻璃陶瓷。然而，对于某些应用，可能需要使用非玻璃基陶瓷。例如，某些玻璃可能与人或动物体液反应，从而降低馈通件的生物稳定性。因此，可以选择非玻璃基陶瓷以提高所形成的馈通件的生物稳定性。

给出预期应用所要求的粘结程度和气密性，可以通过任何合适的工艺围绕纵长电导体形成陶瓷。

典型的工艺包括粉浆浇铸、凝胶浇铸、低压-低粘度热塑性注塑模制、流化床直接转移、低应力浇铸、零压力浇铸、重力送料浇铸或者不施加外压的浇铸以及将对于本领域技术人员显而易见的其他替代方式。优选地，这些工艺不使纵长电导体暴露于可能导致变形和不对准的显著压力下。优选地，这些工艺在小于2个大气压(绝对)、更优选地小于1.8个大气压(绝对)或小于1.5个大气压(绝对压)下进行；并且甚至更优选地在环境大气(即1.0个大气压(绝压))下并且甚至更优选地在真空下进行。在本发明的范围内，传统的陶瓷粉末注射成型通常在10s或100s大气压的压力下操作，因此不适于制备馈通件。

在复合体中实现高密度和气密性的期望特征为：

·无空隙浇铸

·无应力的生坯体

·整个生坯体的生坯密度均匀

共烧结工艺可以用于使其中陶瓷基体包封金属引脚阵列的生坯体致密化。共烧结工艺参数的选择取决于所选择的金属陶瓷系统。典型地，对于峰值烧结温度，温度可以在1050℃至1800℃的范围内。环境也可以从大气改变到惰性到其他大气或真空。在一些情况下，如果使用粘合剂，则可以使生坯整料通过用于粘合剂烧尽的空气烘箱，后续转移到高温炉中进行烧结。在一些情况下，也可以使用压力辅助烧结。

示例1

使用氧化铝作为绝缘陶瓷，并且使用铂线作为电导体。电导体在馈通件中形成导电通孔。图10示出了直至并包括将纵长电导体1嵌入陶瓷中的整个过程。

使用线焊工艺将铂线1粘结到导体-框架组件前体24、25、26。然后将各个引线框架25、26、27布置成期望的图案以形成引线框架25、26、27的组件28。然后，将组件28放置在铸模/模具(在29处示意性地表示)中，后续使用凝胶浇铸方法浇铸陶瓷基体。

氧化铝的凝胶浇铸如下完成：用丙烯酸分散剂和水制备99.9％纯的氧化铝浆液，后续加入单体甲基丙烯酰胺和交联剂聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(cross-linker polyethyleneglycoldimethylacrylate)。氧化铝的固体装载为约40体积％。

可以使用另选的凝胶浇铸方法，这对于本领域技术人员是显而易见的。可以使用制备氧化锆陶瓷、氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷、氧化钇-四方氧化锆多晶(3Y-TZP)氧化铝陶瓷和/或其他陶瓷的凝胶浇铸方法。例如，可以使用在公开US5,028,362和/或US6,066,279中描述的那些。

在共烧之后，后续从共烧整料中切割出单独的馈通件20，或者在其他情况下可以基于该设计单独包覆模制(over-moulded)。

该工艺允许用穿过其的完整导体以紧密间隔(<250μm的间距)关系制造非常薄的(<400μm)绝缘体板。

示例性密度

下表示出了陶瓷基体的密度分布，使用以至少0.002英寸(50μm)的间隔取得样本的形成系统。可见，以非常低的标准偏差实现了>98％的密度。

应当理解，由于由所采用的形成方法带来低孔隙率，实现了良好的理论密度。参考图23和图24，在陶瓷体12内的导体1周围的陶瓷层压现有技术(参见图23)中，由于导体1不均匀并且伸入到陶瓷12中，可以形成孔隙率较大且密度较低的区域。然而，当根据本公开制造馈通件(参见图24)时，由于导体是均匀的，具有恒定的横截面，因此没有密度降低和孔隙率增加的区域/存在较少的密度降低和孔隙率增加的区域。

由于导体周围的陶瓷的密度更均匀，因此在陶瓷内存在较少的应力上升。反过来，较少的应力上升能够导致气密性增加和/或维持高度气密性程度的时间段延长。此外，因为存在较少的应力上升，所以能够实现进一步的小型化，因为较小尺寸的馈通件可以具有足够的完整性。

图23的陶瓷层压体的已知替代方案是使用铂墨，铂墨具有与陶瓷层压体类似的问题。

示例性SEM图像

图11示出了通过该工艺制成的高密度馈通件的切割界面，使用嵌入在单片氧化铝基体32中的

图12示出了铂和氧化铝基体之间的相界35清晰，没有表现出化学扩散或金属劣化的迹象。

示例性导体均匀性

图16示出了在陶瓷基体内包括金属导体的现有技术馈通件。在这种情况下，根据US8,698,006的方法制备馈通件。图16的(a)、(b)和(c)示出了导体的表面已被抛光至不同深度的图像。显然，所示的表面在导体的平面内。

导体的直径大约为0.002英寸(50μm)。当使用US8,698,006的方法时，期望获得具有均匀横截面的导体，然而，可以看出，横截面是不均匀的，因为导体的边缘是锯齿状的或具有Z字形轮廓。因此，显然导体不具有光滑或均匀的表面。如图16所示，对于50μm的引脚，由滑移/变形引起的偏差可以高达25μm。

图17示出了使用本方法制备的在陶瓷基体中包括金属导体的馈通件。当观察这些SEM图像时，应当注意陶瓷基体(ZTA)非常硬。因此，难以将陶瓷与Pt引脚之间的界面完美地抛光。可见的孔隙率和磨损量是抛光过程的伪影，而不是馈通件的特征。然而，显然导线不是Z字形的。

此外，可以看出导体相差1°以内平行。由于抛光伪影，所示的偏差在此被夸大。没有在引脚中观察到明显的滑动。(相同的偏差也出现在先前的过程中(图16)，但是，它被总的滑移偏差所遮盖了。

当观察X射线图像时，抛光伪影的影响特别明显(因为对于拍摄X射线图像不需要抛光)。图18和图19中示出了X射线图像。图18和图19是ZTA陶瓷基体12中0.002英寸(50μm)直径导线1的CT扫描(X射线)。

图18中的图像的长度约为2.4mm(0.1英寸)。导线的阴影和光图案是X射线技术的伪影，该伪影使得导线的直径看起来略大于实际。然而，可以清楚地看出，导线实际上在整个可见的2.4mm长度上是平行的并且是直的。

图19示出了平面内位置准确度大约在0.0005英寸(12.7μm)以内，这在以下参考图20至图22更详细地讨论。

示例精确导线放置

图20示出了导体位置公差+/-50微米，导体直径50微米。在图20中，在ZrO

图21示出了ZrO

图22示出了ZTA陶瓷体中的直径为0.015英寸(381μm)的Pt引脚。再次，对表面进行切割和去抛光。在此示例中，未观察到与“理想”或期望的位置的偏差。

显然，通过更好地控制电气路径之间的最小设计间距，设计者可以将路径设计得更加靠近在一起，从而实现进一步的小型化。因此，显然，由于所公开的方法使得能够更精确地放置导体，因此同时使得导体能够在馈通件设计中放置得更加靠近在一起。

示例导体密度

示出了10毫英寸的导体间间距，使用直径为2毫英寸的导线。在该示例中，120个导体以该导体密度包含到馈通件中。这是对现有技术的显著改进，使得馈通件的面积总体上减小5倍。

如将显而易见的，这对应于1个导体/100毫英寸

在进一步的示例(使用直径为2毫英寸的导线)中，示出了235微米(235μm，9.2毫英寸)的导体间中心至中心间距。在其他示例中，示出了200微米(200μm，7.9毫英寸)的导体间中心至中心间距。在更进一步的示例中，示出了135微米(135μm，5.3毫英寸)的导体间中心至中心间距。在另一个示例中，实现了100微米(100μm，3.9毫英寸)的导体间中心至中心间距。在另一个示例中，导体间中心至中心间距为93微米(93μm，3.66毫英寸)。这些间距分别对应于1个导体/85毫英寸

因此，在示例中，实现了与1个导体/23毫英寸

图21示出了在陶瓷体中具有直径为2毫英寸(50.8μm)的导体的馈通件(根据示例1的方法和材料制备)的SEM显微照片。由于陶瓷基体非常硬，难以抛光，因此可见的孔隙率和磨损量是抛光工艺的伪影，而不是馈通件的特征。在图21的图像中，距离a是2毫英寸(50.8μm)，距离b也是2毫英寸(50.8μm)。同样将显而易见的是，导体的直径为2毫英寸(50.8μm)。同样将显而易见的是，在陶瓷体的平面横截面中，相邻电导体的表面之间的最小距离为2毫英寸(50.8μm)。因此，在该馈通件中，导体间中心至中心间距为4毫英寸(101.6μm)。这对应于1个导体/16毫英寸

因此，图21示出了具有小导体直径、相邻电导体的表面之间的小最小距离、小导体间中心至中心间距和高导体密度的组合的馈通件的实现。可以使用本方法实现这种馈通件，因为低压浇铸技术使得能够使用更小直径(即，更易碎)的导体，同时降低了在组件形成期间变形的风险。

示例导体薄度/厚度

在所描述的方法中使用了直径小至0.002英寸的导体来形成馈通件。预期可以在所描述的方法中容易使用厚度小至0.001英寸的导体来形成馈通件。进一步地，预期可以在所描述的方法中使用比0.001英寸薄的导体来形成馈通件。

在某些情况下，可以优选使用较薄的导体。

在其他情况下，可以优选使用较厚的导体。特别地，当导体较厚时，它们可以支持更高的电气要求。例如，更高的电压和/或电流要求。

图12示出了在氧化铝基体34中共烧结的直径为380μm(15密耳)的铂引脚33的抛光截面。图11和图12示出了本公开能够使用在完全致密的陶瓷基体中嵌入和共烧结的多个尺寸的导体(导线/引脚)，该陶瓷基体在嵌入的导体的长度上是气密的。

示例气密性测试

通过该工艺制造的标准尺寸和高密度馈通件在热冲击(-60℃至200℃5次循环)之后气密性小于1×10

在一个示例中，测量到小于1×10

在测量这些气密性时，采用MIL-STD-883测试方法1014和测试条件A

示例电导率测试

测量了直径为0.015英寸(381μm)、Pt(90％wt)/Ir(10％wt)引脚的电阻率/电导率。数据如下表所示。可以看出，测得的电导率高，而测得的电阻率低。例如，电阻率约为Kyocera的文献US2013/0032382所报道的电阻率的1/5(与表5中的5％组成相对比；注意，现有技术使用单位Ω.m，而下面的数据使用单位Ω.cm。

示例精确导体放置-引脚的平行度

在使用所公开的方法形成馈通件时，已经能够实现导体相差0.5°以内平行的馈通件。这对于厚度为750微米(750μm，30毫英寸)至1.6mm(63毫英寸)的馈通件是如此的。

示例馈通件厚度

使用所公开的方法，制备了厚度范围为750微米(750μm，30毫英寸)至1.6mm(63毫英寸)的馈通件。这些馈通件具有良好的气密性，如上所述。

如对于本领域技术人员显而易见的，可以使用所公开的方法制备厚度范围宽的馈通件。然而，对于某些应用，可能需要使馈通件具有一定厚度以实现所需的气密性。

确定导体密度

参考图25例示了用于确定导体密度的数学方法。在图25中示出了四个导体1。该视图是穿过馈通件的横截面视图。

导体密度可以通过在概念上分析边长为

当然，可以类似地使用具有边

虽然未示出，但是在给定区域内，区域边缘上的导体将计数为1/2。

使用本方法，可以制备在大横截面积上具有高密度的馈通件。例如，面积大于23(0.014838)、100(0.064516)、250(0.16129)、500(0.32258)、1000(0.64516)、2000(1.29032)、4000(2.58054)、6000(3.87096)、10000(6.4516)毫英寸

最终限定

当在本说明书和权利要求中使用时，术语“包括(comprises)”和“包含(comprising)”以及其变体(例如“包括(including)”和“包含(including)”)意指包括指定的特征、步骤或整体。这些术语不应被解释为排除其他特征、步骤或部件的存在。

在前面的描述或者所附的权利要求或者附图中公开的、以它们的特定形式或者根据用于执行所公开的功能的手段或者用于实现所公开的结果的方法或过程来表达的特征，在适当时，可以单独地或者以这些特征的任何组合用于以其各种形式实现本发明。