[发明专利]带有套筒的玻璃-金属馈通件

说明书

本发明涉及一种玻璃‑金属馈通件，该玻璃‑金属馈通件由外导体或基体、玻璃材料或玻璃陶瓷材料以及内导体组成，其中内导体优选为金属插针并且该内导体在外导体、尤其基体中被嵌装到玻璃或玻璃陶瓷材料中，其特征在于，该金属插针包含具有高电导率和/或低接触电阻的材料、以及套筒元件，该套筒元件至少部分地包围金属插针。

技术领域

本发明涉及一种玻璃-金属馈通件，该玻璃-金属馈通件由外导体或基体、玻璃材料或玻璃陶瓷材料以及呈金属插针形式的内导体组成。本发明另外涉及玻璃-金属馈通件在可穿戴设备中、在可植入医疗仪器和装置中的使用以及带有此类玻璃-金属馈通件的元件。

背景技术

玻璃-金属馈通件用在电气技术的各种应用领域中。例如其用于在电子器件和传感器件中的构件的壳体馈通电导体。在此背景下，此类构件具有玻璃与不同金属材料的熔接。通过将由金属形成的内导体熔化到被由金属形成的外导体包围的玻璃或玻璃陶瓷材料中，可以提供进入壳体中的导体的气密密封的馈通。非常特别的玻璃-金属馈通件为其中馈通件自身或馈通件的部分与人体相接触的馈通件。在此类馈通件中重要的是，保证所使用的所有部件的高耐腐蚀性以及良好的长期耐受性。此类馈通件尤其应仅排出有限量的Ni(镍)，以便防止形成过敏反应。这在用于所谓的镍可允许量的极限值的标准中限定。在此方面参考DIN EN1811和DIN EN 12472。

在玻璃-金属馈通件的情况下，主要将Fe-Ni(铁镍)合金、Fe-Ni-Co(铁镍钴)合金、Fe-Ni-Cr(铁镍铬)合金用作馈通件导体的材料。这些材料的优点是其对熔融玻璃的热膨胀的出色匹配。但是，所有这些材料在基础材料中具有大量的Ni(镍)。此外，这些馈通件具有镍涂层，从而保护这些材料免于腐蚀，这些涂层再次以不希望的量释放镍。

为了防止Ni的释放，在现有技术中提出，用足够厚的金层来覆盖馈通件导体或内导体，从而减少镍渗透。但是这具有以下缺点：这只能不够充分地防止Ni的渗出，或者为了实现这一点需要具有大于2.5μm厚度的非常厚的金层。

替代于具有经涂覆的导体的解决方案，DE 198 42 943 A1建议使用钽或者替代地使用无镍的、无锈的铁素体不锈钢(例如根据US标准AlSi 446的钢，它是具有铝添加物的非锈蚀性的耐热铁素体铬钢)作为内导体。铁素体不锈钢AlSi446的膨胀系数仅略高于常用玻璃。因此存在的风险是在冷却时内导体比玻璃更强地收缩并且将与玻璃的交接区撕开。另外，铁素体不锈钢的可焊接性也是有限的并且一般在焊接时受制于强助焊剂的进入。这种强助焊剂可能在稍后的操作中导致腐蚀或必须在使用之前以高耗费清除掉。

DE 198 42 943 C2的另一个缺点是，无Ni材料的选择是有限的，因为只有当内导体的膨胀系数α_内小于玻璃的膨胀系数α_玻璃时，才能提供馈通件的足够的密封性。

为了提供良好的电导率，在现有技术中用镍和/或金覆盖金属插针。至少直至完全用金涂覆之前产生了Ni从此类构造中渗出的问题。另一方面，由纯铜或黄铜形成的金属插针非常难以嵌装(einglasen)。经涂覆的导体的另一个问题是在水性溶液或水存在时可能出现的腐蚀。为了在壳体内部中的焊接连接而具有至少选择性涂层(例如通过湿式电镀工艺)的材料(如铌和钛)是足够的。但是这些材料只能非常困难地以牢固粘附的方式电镀。另外，通过优选选择性的涂层(例如通过湿式电镀工艺)产生可焊接性的改进在技术上是困难的并且因此是成本密集的。

从US 2004/0101746 A1已知一种用于电池的馈通件，在该馈通件中导体被覆盖物保护免于电解质的影响。

US 9,741,463 B2示出了一种用于严苛环境条件的馈通件，在该馈通件中导体与包围导体的套筒元件一起嵌装到玻璃或玻璃陶瓷材料中。

从US 2002/0155350 A1同样已知一种玻璃-金属馈通件，该玻璃-金属馈通件中套筒元件包围导体并且导体和套筒元件一起被引入玻璃或玻璃陶瓷材料中。

发明内容