(57)【要約】  リードは、リードを受け入れる凹状領域を含むリード接合領域内にて、植込み型医療装置内の集積回路と接続される。リード導体の少なくとも一部分は、リードを受け入れる凹状領域内にて接合され、強力で且つ潜在的に生物学的安定性のある、集積回路に対する電気的及び機械的接続部を形成する。一部の実施の形態において、リード導体を受け入れる集積回路の凹状部分の回りにフィラー材料が具備され、また、更なる機械的安定性のためフィラー材料の外面の回りに金属被覆が具備される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植込み型医療装置用のリード接続構造体であって、
リードを受け入れる凹状領域を含むリード接合領域を有する集積回路と、
リードを受け入れる凹状領域内にてその少なくとも一部分が接合されたリード導体とを備える、リード接続構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のリード接続構造体であって、リードを受け入れる凹状領域は集積回路に形成される、リード接続構造体。
【請求項３】
請求項１に記載のリード接続構造体であって、リードを受け入れる凹状領域を含むリードを受け入れる構造体を集積回路上に更に備える、リード接続構造体。
【請求項４】
請求項１に記載の構造体であって、リードを受け入れる凹状領域の回りに非導電性フィラー材料を更に備える、構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の構造体であって、集積回路はフィラー材料により覆われない圧力センサを保持する、構造体。
【請求項６】
請求項４に記載の構造体であって、フィラー材料の外面上に金属被覆を更に備える、構造体。
【請求項７】
請求項１に記載の構造体であって、集積回路は電子部品を保持し、リードを受け入れる凹状領域内にて接合されたリード導体は、集積回路により保持された電子部品と導電状態に接続される、構造体。
【請求項８】
請求項７に記載の構造体であって、リード導体と集積回路により保持された電子部品との間の導電性接続は、リードを受け入れる凹状領域の導電性ライニング及び集積回路を通って電子部品まで伸びる導電性ビアとにより実現される、構造体。
【請求項９】
請求項７に記載の構造体であって、キャパシタが電子部品を保持する集積回路の一部分に取り付けられる、構造体。
【請求項１０】
請求項１に記載の構造体であって、凹状領域は半円形の形状である、構造体。
【請求項１１】
請求項１に記載の構造体であって、凹状領域は三角形の形状である、構造体。
【請求項１２】
請求項１に記載の構造体であって、凹状領域は矩形の形状である、構造体。
【請求項１３】
請求項１に記載の構造体であって、凹状領域は四角形の形状である、構造体。
【請求項１４】
リードを植込み型医療装置内にて集積回路に相互に接続する構造体であって、
リード接合領域内にて集積回路に接合されたリード導体と、
少なくともリード接合領域内にてリード導体の回りの非導電性のフィラー材料と、
非導電性のフィラー材料の外面の回りの金属被覆とを備える、構造体。
【請求項１５】
請求項１３に記載の構造体であって、集積回路は圧力センサを保持し、フィラー材料は圧力センサを覆わない、構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植込み型医療装置用の生物学的安定性の相互接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
植込み型医療装置（ＩＭＤ：Implantable Medical Device）は、生物学的安定性のパッケージ体内にて密閉的に密封された内部の電子回路（典型的に、集積回路（ＩＣ:Integrated Circuit）として具体化される）、センサ及びその他の構成要素を採用する。ＩＭＤパッケージ体は、ＩＭＤが植え込まれる身体の防御系からの攻撃に起因する作動不良を防止するため生物学的安定性の設計とされている。作動不良を回避する設計とされたパッケージ体の１つの形態は、装置のリードと内部回路との間の導電性相互接続部である。更に、相互接続部の設計は、小型のＩＭＤ内に比較的容易に植え込むことを許容し得るよう小さい寸法であることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
生物学的安定性であることが知られたＩＭＤの１つの既存の設計は、装置の内部回路を取り囲むチタン構造体を具備する、「チタン缶」の設計である。装置のリードは、チタン構造体を通って伸びるフィードスルーピンを介して内部回路と接続し且つ、内部回路に導電可能に接合されている。この設計は、優れた生物学的安定性を提供することが判明しているが、より小型で且つ潜在的により経済的な生物学的安定性の設計を実現することが可能である。かかる設計が、本発明の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、リードを受け入れる凹状領域を含むリード接合領域内にてリードを集積回路と接続する植込み型医療装置用の相互接続部の設計である。リード導体の少なくとも一部分は、リードを受け入れる凹状領域内にて接合され、丈夫で且つ潜在的に生物学的安定性の集積回路に対する電気的及び機械的接続部を形成する。一部の実施の形態において、リード導体を受け入れる集積回路の凹状部分の回りにフィラー材料（filler material）が提供され、また、更なる機械的安定性のため、フィラー材料の外面の回りに金属被覆部が具備される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、本発明の１つの実施の形態に従った、リード１２と集積回路１４との間の相互接続部１０を示す線図である。リード１２は、リード１２の主本体から伸びるリード導体１６を含む。リード導体１６は、電子部品２０と、圧力センサ２２とを保持する基板又は本体１８を含む構造体である、集積回路１４に接合される。集積回路１４は、電子部品２０を保持する基板１８の部分に取り付けられたキャパシタ２４も保持している。１つの実施の形態において、機械的安定性のため、及びリード導体１６を電気的に絶縁するため、リード導体１６が集積回路１４に接合される箇所である相互接続部１０の回りにシリコーンのような非導電性フィラー材料２６が提供される。圧力センサ２２は、フィラー材料２６を超えて突き出し、このため、圧力センサ２２の作用がその外面上の材料により影響を受けることはない。
【０００６】
リード導体１６は、リード１２の主本体から伸びるものとして説明し且つ図示したが、図１に示した相互接続部の形態にてリード１２の多数のその他の配置を採用することが可能であることは、当該技術の当業者に理解されよう。例えば、リード１２は、リード本体がリード導体１６の回りにて充填したスリーブを形成する、当該技術にて既知であるような配置することができる。この配置において、フィラー材料２６は、リード導体１６の回りにて（別個に堆積させた材料によってではなく）リード本体により実現される。この配置におけるリード本体は、圧力センサ２２を保持する集積回路１４の部分上を完全に伸びて、内部キャビティを開いたままで圧力センサ２２が作用するようにすることさえも可能である。この特定の形態において、リード本体の末端部分は、比較的剛性な材料にて出来ている。当該技術の当業者にはその他の配置が明らかであろう。
【０００７】
図２は、リード導体１６と集積回路１４との間の相互接続部１０の色々な実施の形態を示す側面図、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、その端面図である。図２に示すように、リード導体１６は、凹状領域３０内にて集積回路１４に接合され、また、導電性ビア３２は、集積回路１４を通って、集積回路１４の底部に保持された電子部品２０（図１）と接触する。図３Ａには、凹状領域３０が半円形の形状である１つの実施の形態、図３Ｂには、凹状領域３０が三角形の形状である１つの実施の形態、また、図３Ｃには、凹状領域３０が四角形の形状である１つの実施の形態がそれぞれ示されている。図３Ｃに示した実施の形態は、リード導体１６の全てを凹状領域３０内に受け入れるが、その他の実施の形態において、凹状領域３０は、より浅い深さにて形成し、リード導体１６の一部分が集積回路１４の上面から突出するようにすることができる。
【０００８】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示した凹状領域３０の全ての形状（それぞれ半円形、三角形及び四角形／矩形）、及びこれらの形状の組み合わせは、当該技術にて既知の微細加工技術により容易に実現可能である。例えば、図３Ａに示した凹状領域３０の半円形の形状は、湿式等方性エッチングにより形成することができ、また、導電性ビア３２用の開口は、サンドブラスティング、エッチング、粒子衝突又はその他のものによって凹状領域３０と接続するよう形成することができる。図３Ｂに示した三角形の形状及び図３Ｃに示した四角形／矩形の形状は、当該技術にて既知の湿式エッチング、又は反応性イオンエッチング技術により形成することができる。凹状領域３０の壁の金属被覆は、ニオビニウム、白金、タンタル、チタン、ステンレス鋼又はその他のもののような、金属材料を使用してめっき、蒸発又はその他の既知の技術により実現することができる。
【０００９】
次に、リード導体１６、凹状領域３０の金属被覆壁、及び導電性ビア３２間の電気的接続を実現し得るよう、導電性フィラメントを凹状領域３０内に配置することができる。相互接続部１０に対して十分な機械的強度を提供すべく必要であるならば、この接続は、レーザ加熱、抵抗溶接又は別の接合技術により実現される。１つの実施の形態において、リード導体１６は、凹状領域３０よりも大きく、リード導体１６を凹状領域３０内にて変形させて機械的に確実な接続を実現するのに十分な力にてリード導体１６を凹状領域内に押し込むことにより、接続が実現される。
【００１０】
図３Ｄは、リード導体１６と集積回路１４との間の相互接続部１０の代替的な実施の形態を示す線図であり、この場合、金属リード受け入れ構造体３３がリード導体１６を受け入れ得るように集積回路１４の表面上に具備される。リード受け入れ構造体３３は、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示したものとすることができる形状の凹状領域３０を有しており、また、上述したように、半円形の凹所として図３Ｄに示されている。
【００１１】
リード受け入れ構造体３３は、例えば、多ステップめっき技術により又は、当該技術にて既知のその他の製造技術により製造することができる。リード導体１６は、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに関して上述したのと同一の態様にてリード受け入れ構造体３３の凹状領域３０内にて接合され、集積回路１４を通って伸びる導電性ビア３２との電気的接触が為される。
【００１２】
リード導体１６の少なくとも一部分を機械的に受け入れる集積回路１４（集積回路１４自体又は集積回路１４の上に形成された構造体３３の何れかにて）のリード接合領域内に凹状領域３０を含むような相互接続部１０の形態にすれば、優れた接合強度が得られ、また、植込み型医療装置の多くの適用例において、生物学的安定性の接合部が得られる。図１に示したような形成される集積回路１４の形態は、採用されるチップレベル相互接続部のため、従来の「チタン缶」の設計よりも小型であり、圧力センサ２２（図１）のような一部の機能的構成要素を効果的に作用するよう露出させることを許容する。
【００１３】
図４は、図１に示した相互接続部１０の改変した型式である、改変した相互接続部４０を示す線図である。相互接続部４０は、相互接続部４０がフィラー材料２６の外面及び集積回路１４の露出部分の回りに形成された金属被覆４２（又は何らかのその他の十分に強力な材料の被覆）を含む点を除いて、ほぼ全ての点にて相互接続部１０（図１）と同一である。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示した相互接続部の設計が生物学的安定性でない適用例に対し、金属被覆４２が具備される。金属被覆４２は、典型的な実施の形態において、圧力センサ２２の作用と干渉しないよう十分に薄い層として形成される一方、相互接続部４０に対し追加的な機械的一体性を提供する。金属被覆４２と接触する集積回路１４及び圧力センサ２２の部分は、金属被覆４２との望ましくない短絡の発生を防止するのに必要なよう絶縁される。
【００１４】
１つの実施の形態において、フィラー材料２６は、図４に示したフィラー材料の比較的高体積のマスとしてではなくて、薄い絶縁被覆としてのみ堆積させる。この改変は、相互接続部４０に対して為すことができ、それは、金属被覆４２は機械的一体性を提供するよう利用され、一部の適用例において、リードワイヤー１６と集積回路１４との間の相互接続部の回りにフィラー材料２６の高体積のマスを必要とせずに、生物学的安定性を提供することができるからである。
【００１５】
本発明の実施の形態に関して上述した相互接続部の設計は、チップレベルにてリードワイヤーと植込み型医療装置の集積回路との間にて生物学的安定性の相互接続部を形成する能力を提供する。このことは、身体によりＩＭＤ上に加えられた機械的力及び化学的攻撃に抵抗することができる十分に強力な機械的接続部は、リードと集積回路との間にて使用される外部の接合機構によってではなくて、集積回路自体に微細加工される構造体により実現されることを意味する。接続部は、集積回路（又は集積回路と関係し又は集積回路に取り付けられた何らかのその他の構造体）の一部分に凹状領域を形成し且つ、リードワイヤーを凹状領域内の集積回路に接合してリードワイヤーの少なくとも一部分が凹状領域内に受け入れられるようにすることにより形成される。
【００１６】
凹状部分は、装置の電子部品及び（又は）その他の構成要素と電気的に接続され、リードワイヤーが電気的に且つ機械的に相互接続されるようにする。また、本発明の特定の実施の形態に関して上述したように、金属被覆を少なくとも相互接続領域の外面の回りに堆積させ、接続部の生物学的安定性を更に向上させることも可能である。本発明は、好ましい実施の形態に対して説明したが、当該技術の当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに形態及び細部の点にて変更を為すことが可能であることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の１つの実施の形態の植込み型医療装置内におけるリードと集積回路の間の相互接続部を示す線図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態のリード導体と集積回路の間の相互接続部を示す側面図である。
【図３】図３Ａ−Ｄは、図２に示すリード導体と集積回路の間の相互接続部の種々の実施の形態を示す端面図である。
【図４】図１に示した相互接続部の改変した型式のものを示す線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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