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US11202916B2 Hermetic terminal for an AIMD having a pin joint in a feedthrough capacitor or circuit board

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US11202916B2 Hermetic terminal for an AIMD having a pin joint in a feedthrough capacitor or circuit board

摘要

  • 问题: MRI环境下植入导线因RF感应电流导致组织加热，同时EMI信号经导线进入AIMD内部干扰敏感电路（“genie in the bottle”效应）；传统馈通结构需使用贯穿体侧与设备侧的连续贵金属导线（铂/铂铱），成本高昂且存在Twiddler’s Syndrome等机械损伤风险。
  • 方案: 在馈通电容器（124）通孔或电路板（147）通孔内，以焊料（410）将体侧导线（118）端部（337）与设备侧低成本导线（118’）端部（341）对接或邻近布置并同时连接电容器内电极金属化层（130），形成三向电连接；体侧与设备侧导线可采用不同材料（体侧铂/钯/铌/钽，设备侧镀锡铜），电容器接地电极经外围金属化层（132）或电路板接地层（161）连接至金属壳体（102）/法兰（122）。
  • 效果: 拉拔强度实测>2磅（多数情况下达6–7磅），制造良率提升至99%以上，简化装配工艺并支持自动化；未公开MRI特定吸收率（SAR）降低值或EMI滤波插入损耗的定量数据。
  • 形态: 权利要求20项，涵盖馈通电容器型（图8–30）与电路板贴片电容器型（图36–39）两种结构，涉及材料组合、连接方式、法兰/无法兰、内接地/外接地等多维变体。

机理与方案

失效机理：(1) MRI射频场在植入导线中感应电流，导致导线焦耳加热及组织热损伤；(2) 导线作为天线将EMI传导至AIMD内部，干扰敏感电子电路（“genie in the bottle”效应）——EMI一旦进入密封壳体即通过交叉耦合与再辐射破坏电路功能；(3) 传统连续贵金属导线贯穿结构成本高，且铂/铂铱在超声清洗或患者扭转（Twiddler’s Syndrome）下易发生脆性断裂。

技术方案：

  • 分段异材导线设计：体侧导线（118）采用生物相容性贵金属（Pt、Pd、Nb、Ta等），仅延伸至绝缘体（188）设备侧端面之外短距离（端部337）；设备侧导线（118’）采用低成本镀锡铜或绞线，插入电容器通孔（143）或电路板通孔（163）内，与体侧导线端部邻近或对接（间隙109或直接接触）。该设计避免贵金属贯穿全长度，显著降低材料成本。
  • 三向焊料连接：在电容器通孔或电路板通孔内，焊料（410）同时润湿：(i) 体侧导线端部（337）；(ii) 设备侧导线端部（341）；(iii) 电容器内电极金属化层（130）或电路板通孔金属化层（175）。焊料形成对接（butt）与剪切（shear）双重机械连接，并建立低阻抗EMI滤波路径——高频干扰经有源电极板（134）→接地电极板（136）→外围金属化层（132）/电路板接地层（161）→法兰（122）→AIMD壳体（102）泄放。
  • 氧化层兼容策略：对于Nb、Ta等易氧化低成本体侧导线，通过扩大绝缘垫圈（206）孔径或设计焊料直接接触金钎焊（138）的氧化物自由表面，绕过导线表面氧化层实现低阻抗连接（图8右侧、图37右侧）。
  • 热-机械可靠性保障：选用高熔点焊料（AG1.5：97.5%Pb-1%Sn-1.5%Ag，或SN10：88%Pb-10%Sn-2%Ag，回流温度约290°C），确保后续激光焊接（128，壳体温度可达260–270°C）时不发生再流；焊料剪切连接配合电容器通孔金属化层润湿，提供>2磅拉拔强度。
  • 内接地结构（图24–30）：以金钎焊沟道（408）或嵌入式接地极板（137）替代电容器外围金属化层至法兰的直接连接，使电容器机械/热浮动，降低激光焊接热冲击导致的陶瓷开裂风险，同时增大有效电容面积（ECA）。
  • 电路板集成方案（图36–39）：以电路板（147）承载贴片电容器（194），电路板内置接地层（161）经接地针（118’gnd）连接法兰，有源端经电路板走线（CTa）连接至通孔内焊料节点，实现模块化滤波。

效果与证据

定量数据：

  • 拉拔强度：体侧与设备侧导线焊料连接在馈通电容器通孔内的拉拔强度实测为6–7磅；最坏情况（无电容器支撑，仅焊料侧壁连接）下不低于2磅（专利正文第[0071]段）。
  • 制造良率：采用焊料预成型件自动化工艺后，产品制造良率达”high 99% range”，较传统手工导电胶工艺提升>5%（专利正文第[0087]段）。
  • 密封性能：第一与第二密封的氦泄漏率≤1×10⁻⁷ std cc He/sec（权利要求11）。
  • 工艺温度：激光焊接（128）使结构温度升至约260°C，焊料节点温度可达220–270°C；高熔点焊料（AG1.5/SN10）回流温度约290°C（专利正文第[0071]、[0073]段）。

缺失定量：未公开MRI特定吸收率（SAR）降低值、组织温升降低幅度、EMI滤波插入损耗（dB）或截止频率等射频性能实测/仿真数据；电容器电容值、电极层数等电气参数未给出具体数值。定量数据:无,仅为概念/分析——针对MRI RF加热抑制效果，专利仅陈述原理性滤波路径，未提供SAR或温升实测/仿真定量。

对我方产品的意义

编目级（Tier2），§对我方产品的意义 见同簇代表件深卡。

关联

关系图谱

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