CN108430569A - 密封封装及其形成方法 - Google Patents

Abstract

公开了密封封装以及形成这种封装的方法的各种实施例。封装可以包括非导电衬底，该非导电衬底包括设置在第一主表面中的空腔。覆盖层可以被设置在空腔之上并且被附连到非导电衬底的第一主表面，以形成密封外壳。密封封装还可以包括馈通件，该馈通件包括在空腔的凹陷表面和衬底的第二主表面之间的通孔以及设置在通孔中的导电材料。外部接触件可以被设置在通孔之上且在非导电衬底的第二主表面上，其中外部接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料。密封封装还可以包括设置在密封外壳内的被电连接到外部接触件的电子设备。

Description

密封封装及其形成方法

背景技术

各种系统需要设置在气密密封的外壳内的电子设备与外部设备之间的电耦合。时常地，这样的电耦合需要耐受各种环境因素使得从外表面到外壳内的导电路径或多个导电路径保持稳定。例如，植入式医疗设备(IMD)(例如，心脏起搏器、除颤器、神经刺激器以及药物泵)(其包括电子电路和电池元件)需要外壳(enclosure)或壳体(housing)以将这些元件容纳并气密地密封在患者的身体内。这些IMD中的许多包括一个或多个电馈通组件，以在容纳在壳体内的元件与IMD在壳体外部的部件或者容纳在连接器头部内的电接触件之间提供电连接，IMD在壳体外部的部件例如，安装在壳体的外表面上的传感器和/或电极和/或引线，该连接器头部被安装在壳体上以提供用于一个或多个植入式引线的耦合，该植入式引线通常携载一个或多个电极和/或一个或多个其他类型的生理传感器。被并入引线的主体内的生理传感器(例如，压力传感器)还可能需要气密密封的壳体以容纳传感器的电子电路以及电馈通组件，以提供一个或多个引线(其在植入式引线体内延伸)与被容纳的电路之间的电连接。

馈通组件通常包括一个或多个馈通引脚，该馈通引脚从壳体的内部延伸穿过套圈到壳体的外部。通过绝缘体元件(例如，安装在套圈内并围绕馈通引脚(多个)的玻璃或陶瓷)，每个馈通引脚与套圈电绝缘，并且对于多极性组件，每个电馈通引脚彼此电绝缘。玻璃绝缘体通常被直接密封到引脚并密封到套圈，例如，通过将组件加热到玻璃把引脚与套圈变湿(wet)的温度，而陶瓷绝缘体通常通过钎焊接头(brazed joint)被密封到引脚或密封到套圈。通常需要高温来将耐蚀导电材料与耐蚀绝缘材料结合。

发明内容

一般而言，本公开提供了密封封装以及形成这种封装的方法的各种实施例。在一个或多个实施例中，密封封装可以是气密密封的封装。密封封装可以包括非导电衬底，该非导电衬底包括设置在第一主表面中的空腔。覆盖层可以设置在空腔之上并且被附连到非导电衬底的第一主表面以形成密封外壳。密封封装还可以包括馈通件，该馈通件包括在空腔的凹陷表面和衬底的第二主表面之间的通孔以及设置在通孔中的导电材料。外部接触件可以被设置在通孔之上且在非导电衬底的第二主表面上，其中外部接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料。在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，可在外部接触件和非导电衬底的第二主表面之间形成至少部分围绕通孔的激光接合件)将外部接触件气密密封到非导电衬底的第二主表面。在一个或多个实施例中，密封封装可以包括设置在密封外壳内的电子设备。电子设备可以包括设备接触件，该设备接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料，使得电子设备被电连接到外部接触件。

在一个方面，本公开提供了气密密封的封装，该气密密封的封装包括非导电衬底，该非导电衬底包括第一主表面、第二主表面和设置在第一主表面中的空腔。空腔包括凹陷表面。封装还包括覆盖层和馈通件，该覆盖层设置在空腔之上并且被附连到非导电衬底的第一主表面以形成气密密封的外壳。馈通件包括在空腔的凹陷表面和衬底的第二主表面之间的通孔；设置在通孔中的导电材料；以及设置在通孔之上且在非导电衬底的第二主表面上的外部接触件。外部接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料，并且通过围绕通孔的激光接合件将外部接触件气密密封到非导电衬底的第二主表面。封装还包括设置在气密密封的外壳内的电子设备，其中电子设备包括设备接触件，该设备接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料，使得电子设备被电连接到外部接触件。

在另一方面，本公开提供了形成气密密封的封装的方法。该方法包括在非导电衬底的第一主表面中形成空腔；在空腔的凹陷表面和所述非导电衬底的第二主表面之间形成通孔；以及在通孔之上且在非导电衬底的第二主表面上形成外部接触件。该方法进一步包括将导电材料设置在通孔中，使得外部接触件被电连接到通孔中的导电材料；将电子设备至少部分地设置在空腔内，使得电子设备的设备接触件被电连接到通孔中的导电材料；将覆盖层设置在空腔之上；以及将覆盖层附连到非导电衬底的第一主表面以形成气密密封的外壳。电子设备被设置在气密密封的外壳内。在另一个方面，本公开提供了气密密封的封装，该气密密封的封装包括非导电衬底，该非导电衬底包括第一主表面、第二主表面和设置在第一主表面中的空腔。空腔包括凹陷表面。该封装进一步包括设置在空腔的凹陷表面上的内部接触件；包括被电连接到内部接触件的设备接触件的电子设备；以及覆盖层，该覆盖层设置在空腔之上并且被附连到非导电衬底的第一主表面以形成气密密封的外壳。电子设备设置在气密密封的外壳内。

本文中所提供的所有标题都是为了方便读者，而不应用于限制标题之后的任何文本的含义，除非另有规定。

术语“包括”及其变形在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制意义。这种术语将被理解为暗示包含所述步骤或元件或一组步骤或元件，但不排除任何其它步骤或元件或一组步骤或元件。

在本申请中，诸如“一”、“一个”和“该”之类的术语并不旨在仅指单个实体，而是包括可以用于说明的具体示例的一般种类。术语“一”、“一个”和“该”与术语“至少一个”可互换地使用。短语“……中的至少一个”和“包括……中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或更多个项目的任意组合中的任一者。

短语“……中的至少一个”和“包括……中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或更多个项目的任意组合中的任一者。

如本文中所使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的通常含义来使用，除非该内容另外明确地指出。

术语“和/或”意思是所列的元件中的一个或全部或所列的元件中的任何两个或更多的组合。

如本文中关于测量的量所使用的，术语“约”是指如由做出测量并运用与测量的目标以及所使用的测量设备的精度相称的关心的等级的本领域技术人员将预期的测量的量的变化。本文中，“多达”一数字(例如，多达50个)包括该数字(例如，50)。

同样在本文中，通过端点对数值范围的记载包括归纳在该范围内的所有数字以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。

本公开的这些和其它方面将从下面的详细描述中变得显而易见。然而，无论如何，上述发明内容不应被解释为对所要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求所限定，其可在审查期间进行修改。

附图说明

贯穿说明书地参照附图，其中类似参考标记指定类似元件，并且在附图中：

图1是密封封装的一个实施例的示意性横截面图。

图2是图1的密封封装的示意性平面图。

图3是图1的密封封装的馈通件的示意性平面图。

图4是图1的密封封装的一部分的示意性横截面图。

图5是图1的密封封装的馈通件的示意性平面图。

图6是密封封装的另一个实施例的示意性横截面图。

图7是密封封装的另一个实施例的示意性平面图。

图8A-8I是形成密封封装的方法的示例性横截面图。

图9是植入式医疗设备系统的一个实施例的示意性侧视图。

图10是图9的系统的植入式医疗设备的示意性横截面图。

图11是包括图1的密封封装的引线的示意性横截面图。

图12是密封封装的另一个实施例的示意性横截面图。

图13A-H是形成密封封装的另一个方法的示例性横截面图。

具体实施方式

一般而言，本公开提供了密封封装以及形成这种封装的方法的各种实施例。在一个或多个实施例中，密封封装可以是气密密封封装。密封封装可以包括非导电衬底，该非导电衬底包括设置在第一主表面中的空腔。覆盖层可以被设置在空腔之上并且附连到非导电衬底的第一主表面以形成密封外壳。密封封装还可以包括馈通件，该馈通件包括在空腔的凹陷表面和衬底的第二主表面之间的通孔以及设置在通孔中的导电材料。外部接触件可以设置在通孔之上且在非导电衬底的第二主表面上，其中外部接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料。在一个或多个实施例中，可使用任何合适的技术或技术的组合(例如，可在外部接触件和非导电衬底的第二主表面之间形成至少部分围绕通孔的激光接合件)将外部接触件气密密封到非导电衬底的第二主表面。在一个或多个实施例中，密封封装可以包括设置在密封外壳内的电子设备。电子设备可以包括设备接触件，该设备接触件被电连接到设置在通孔中的导电材料，使得电子设备被电连接到外部接触件。

在一个或多个实施例中，可使用不需要使用套圈、玻璃、或硬焊材料的低温技术通过衬底来形成馈通件。进一步地，在一个或多个实施例中，可在没有在用于形成馈通件的材料中创建不可接受的应力(其可由高温接合技术的使用造成)的情况下形成馈通件。进一步地，在一个或多个实施例中，电耦合至通孔的馈通件的外部接触件以及可选的内部接触件可以具有足够的尺寸与厚度以使得激光、电阻、或其他焊接与连接技术能够被用于将导体和/或电子设备电耦合到接触件。此外，在一个或多个实施例中，所公开的低温处理技术还可允许直接在非导电衬底上的内部金属化(诸如Ti/Ni/Au)。在一个或多个实施例中，这可促进将各种电子设备(例如，集成电路、或分立的电路部件，诸如，滤波电容器、二极管、电阻器等)直接设置到衬底上，如在本文中进一步描述的。

图1-5是密封封装10的一个实施例的各种示意图。封装10包括衬底12，该衬底具有第一主表面14和第二主表面16。衬底12还包括设置在第一主表面14中的空腔18。空腔18包括凹陷表面19。封装10还包括覆盖层40，覆盖层40设置在空腔18之上并且附连到衬底12的第一主表面14以形成密封外壳42。封装10还可以包括馈通件20，馈通件20包括在空腔18的凹陷表面19和衬底的第二主表面16之间的通孔22。馈通件20还可以包括设置在通孔22中的导电材料24以及设置在通孔之上且在衬底12的第二主表面16上的外部接触件26。外部接触件26可被电耦合到设置在通孔22中的导电材料24。在一个或多个实施例中，可使用任何合适的技术或技术的组合将外部接触件26密封到衬底12的第二主表面16。在一个或多个实施例中，外部接触件26可被气密密封到衬底12的第二主表面16。虽然被描绘为包括五个馈通件20，但是封装10可以包括任何合适数量的馈通件，例如，1个、2个、3个、4个、5个、10个、20个、或更多个馈通件。每一个馈通件20在构造上可以是基本相同的。在一个或多个实施例中，一个或多个馈通件20可以具有与一个或多个附加馈通件不同的特性。馈通件20可以提供封装10的第二主表面16与外壳42之间的电路径。

在一个或多个实施例中，封装10还可以包括设置在外壳42内的电子设备30。电子设备30可以包括一个或多个设备接触件32，该一个或多个设备接触件32被电连接到通孔22中的导电材料24，使得电子设备被电连接到外部接触件26。

衬底12可包括任何合适的材料或材料的组合。在一个或多个实施例中，衬底12可以是非导电衬底或绝缘衬底，使得设置在衬底上的外部电极26与任何导体或其他设备可被电隔离(如果需要的话)。在一个或多个实施例中，衬底12可包括以下材料中的至少一种：玻璃、石英、二氧化硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石、合成金刚石、以及氮化镓、或它们的合金或组合(包括包层结构(clad structure)、层压制品(laminates)等)。

进一步地，在一个或多个实施例中，衬底12可在期望的波长或波长的范围处是基本透明的。如本文中所使用的，短语“基本透明”在其涉及衬底时意味着衬底满足以下最低能量吸收标准中的至少一个或两个：(1)透射通过基本透明的衬底材料的能量足以经由不透明材料的吸收来激活界面(例如，衬底12与外部接触件26的界面)处的接合过程，以及(2)被透明材料所吸收的任何能量将不足以熔化、扭曲(distort)、或以其他方式影响远离接合区域的透明材料的块体(bulk)。换言之，本文中所描述的激光接合技术将优选地仅加热在衬底12的内部块体之上的第二主表面16(或者衬底12的表面16处的外层)，以创建增强的接合件，诸如接合件48。这样的接合件可展示出比衬底12的块体强度相对较大的强度。任何合适的波长的光可被利用，条件是衬底12将透射被引导在衬底12处的一给定百分比的光，以优选地仅加热外表面或外层而非内部块体以创建增强的接合件。在一个或多个实施例中，光通过第一主表面14或凹陷表面19朝向第二主表面16(或在第二主表面处的外层)被引导至衬底12处。根据前述内容，对于所选择的波长或波长范围，在一个示例性实施例中基本透明的衬底将透射被引导到衬底处的光的至少40％(假设在空气-衬底边界处没有反射)。根据前述内容，在一个或多个示例性实施例中，期望选择对具有在10nm到30μm范围中的波长的光而言基本透明的衬底。在一个或多个实施例中，可选择基本透明的衬底，该基本透明的衬底透射任何期望的波长的光。因此，基本透明的衬底12将允许足够量的具有预定幅度(magnitude)的光透射通过衬底的内部块体到第二主表面16，以创建接合件48。在一个或多个实施例中，衬底12可以基本上透射UV光、可见光、以及IR光中的至少一者。可由激光器来提供光，该激光器具有任何合适的波长或波长的范围以及任何合适的脉宽。

衬底12可以包括任何合适的形状或形状的组合，并且可以包括任何合适的尺寸，例如，厚度。进一步地，衬底12可以是单个单一的衬底或接合在一起的多个衬底。

设置在衬底12的第一主表面14中的空腔18可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且具有任何合适的尺寸。进一步地，可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，蚀刻、消融、激光辅助蚀刻、以及它们的组合)，在衬底12的第一主表面14中形成空腔18。空腔18的凹陷表面19可以采取任何合适的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，可以通过将框架设置在不包括形成于衬底中的空腔的衬底和覆盖层40之间来提供空腔18。

覆盖层40可以包括任何合适的材料或材料的组合。在一个或多个实施例中，覆盖层40可以包括一种或多种导电材料，例如，铜、银、铝、铬、镍、金、复合材料(例如，银填充的环氧树脂)以及它们的合金(包括包层结构、层压板等)或组合。在一个或多个实施例中，覆盖层40可以包括金属箔，例如钛箔。金属箔可以具有任何合适的厚度。在一个或多个实施例中，覆盖层40可以包括一个或多个非导电材料，例如，玻璃、石英、二氧化硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石和氮化镓以及它们的组合。

覆盖层40可以采取任何合适的形状或形状的组合。如图1中所示的，覆盖层40是基本平面的。在一个或多个实施例中，覆盖层40可以包括与衬底12的空腔18至少部分地对齐的凹部，以形成封装10的外壳42。

可使用任何合适的技术或技术的组合将覆盖层40附连到衬底12。例如，可以通过至少部分地围绕空腔18的接合件48(图2)将覆盖层40的内表面44密封到衬底12的第一主表面14。在一个或多个实施例中，接合件48完全地围绕空腔18。可以利用任何合适的技术或组合技术来形成这种接合件48，例如，与本文中所述的用于附连外部接触件26相同的技术。例如，可使用激光来形成接合件48以提供激光接合件。通过利用将覆盖层14密封到衬底12的第一主表面14的接合件48围绕空腔18，可以保护电子设备30和设置在外壳42内的任何其他部件免受外部环境的影响。在一个或多个实施例中，这个接合件48可以将覆盖层40气密地密封到衬底12的第一主表面14。在覆盖层40与衬底12的第一主表面14之间形成的接合件48可以采取任何合适的形状或形状的组合。进一步地，这个接合件48可以是连续的接合件或者包括多个接合件，例如，点接合件。在一个或多个实施例中，接合件48可以是形成围绕空腔18的闭合形状的接合线。如本文中所使用的，术语“闭合的形状(closed shape)”意味着该形状是完全封闭的，使得它的周界是完整且连续的。

在一个或多个实施例中，接合件48可以是围绕空腔18的接合区域。该接合区域可采取任何合适的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，接合件48可包括两个或更多个形状，其中一个形状外接(circumscribe)第二形状。例如，接合件48可包括两个或更多个同轴椭圆接合线或环。在这样的实施例中，该两个或更多个形状可被隔离，使得这些形状不相交或重叠。在一个或多个实施例中，该两个或更多个形状可沿着形状的任何合适的一部分或多个部分相交或重叠。在一个或多个实施例中，接合件48可包括一起围绕空腔18的两个或更多个接合线。例如，接合件48可包括一系列平行线，该一系列平行线被不行于该一系列平行线的两条线或多条线交叉。

在一个或多个实施例中，接合件48可以包括在覆盖层40的内表面44和衬底12的第一主表面14之间的界面层。这个界面层可在垂直于衬底12的第一主表面14的方向中具有任何合适的厚度。在一个或多个实施例中，界面层在垂直于衬底12的第一主表面14的方向中具有不大于50nm、100nm、150nm、200nm、不大于1000nm等的厚度。

如本文中所提及的，封装10可以包括一个或多个馈通件20，以在衬底12的第二主表面16和外壳42之间提供电路径。在一个或多个实施例中，虽然没有示出，但还可以在覆盖层40中设置一个或多个馈通件20，以在覆盖层的外表面46和外壳42之间提供电路径。进一步地，在一个或多个实施例中，还可以在外壳42和衬底12的端面13(也未示出)之间形成一个或多个馈通件20。

馈通件20可以包括在衬底12的第二主表面16和空腔18的凹陷表面19之间的通孔22。通孔22可以是任何合适的尺寸并采取任何合适的形状。通孔22的尺寸与形状可以是以衬底12的厚度以及用于提供在衬底12的第一主表面16和凹陷表面19之间形成电路径的导电材料的技术为基础的。通孔22的示例性形状可以包括平行表面壁和锥形表面壁。在衬底12具有大约100μm到500μm的厚度的一个或多个示例性实施例中，通孔22可以在衬底的第二主表面16处具有开口，该开口不大于500μm、该开口不大于250μm、不大于100μm、或不大于80μm、或不大于50μm、或不大于10μm。在衬底12具有大约100μm到500μm的厚度的一个或多个示例实施例中，通孔22还可以在衬底12的凹陷表面19处具有开口，该开口具有不大于500μm、不大于250μm、不大于100μm、或不大于80μm、或不大于50μm、或不大于10μm的直径。当然，通孔22的直径可基于衬底厚度和/或用于提供形成电路径的导电材料的技术而比所示的示例更大(或更小)。可利用任何合适的技术或技术的组合来形成通孔22，例如，钻孔、化学蚀刻、激光蚀刻等。

馈通件20还可包括导电材料24，导电材料24被设置在通孔22中以提供在衬底12的第二主表面16和凹陷表面19之间的导电路径。导电材料24可包括任何合适的导电材料或导电材料的组合，例如，铜、钛、铝、铬、镍、金、复合材料(例如，银填充的环氧树脂)、以及它们的组合。可以使用任何合适的技术或技术的组合将导电材料24设置在通孔22中，以提供在外部接触件26到设置在密封外壳42的内的一个或多个设备或接触件之间的导电路径。在一个或多个实施例中，导电材料24可被设置在通孔22中使得其基本填充通孔。在一个或多个实施例中，导电材料24可以沿着通孔的侧壁以及通孔在第二主表面16处的开口被设置在通孔22中。

如本文中所提及的，馈通件20包括外部接触件26。在一个或多个实施例中，外部接触件26可适合于将馈通件20电连接到设备的导体或接触件，例如电子设备30的设备接触件32。可使用任何合适的技术或技术的组合(例如，焊接、物理接触、钎焊等)将这种导体或接触件电连接到外部接触件26。外部接触件26可包括任何合适的导电材料或导电材料的组合，例如，铜、银、钛、铌、锆、钽、不锈钢、铂、铱、或它们的合金或组合(包括包层结构、层压制品等)。在一个或多个实施例中，外部接触件26可包括两种或多种材料，例如，双金属、包层结构或层压板等。

外部接触件26可以采取任何合适的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，外部接触件26可在平行于衬底12的第二主表面16的平面中采取圆形形状。在一个或多个实施例中，外部接触件26可在平行于衬底12的第二主表面16的平面中采取矩形形状。进一步地，外部接触件26可在与衬底12的第二主表面16正交的平面中采取任何合适的形状或形状的组合，例如，正方形、锥形、半球形等。在一个或多个实施例中，接触件26可以采取与一个或多个附加馈通件20的外部接触件基本相同的形状。在一个或多个实施例中，外部接触件26可以采取与一个或多个附加馈通件20的外部接触件的形状不同的形状。进一步地，在一个或多个实施例中，一个或多个外部接触件26可以包括复杂的形状(诸如，在接触件中形成的沟槽或通道)以促进将导体或电子设备附连到接触件。

外部接触件26还可以包括任何合适的尺寸。在一个或多个实施例中，接触件26可以在垂直于衬底12的第二主表面16的方向中具有任何合适的厚度。预想到的是，出于本公开的目的，仅由用于形成接触件26的制造技术来限制衬底厚度的尺寸。在一个或多个示例性实施例中，这个厚度可以是至少5μm。在一个或多个实施例中，虽然厚度可以是不大于10mm，但还可以构想更大的厚度。接触件26的厚度可与一个或多个附加馈通件20的外部接触件的厚度相同或不同。在一个或多个实施例中，外部接触件26可具有足够的尺寸与厚度以使得激光、电阻、或其他焊接与接合技术能够被用于将导体和/或电子设备电耦合到外部接触件。

在一个或多个实施例中，外部接触件26可被形成或设置在通孔22之上、在衬底12的第二主表面16上。对于本公开的目的，术语“形成(form)”、“正形成(forming)”、以及“被形成(formed)”将分别与术语“设置(dispose)”、“正设置(disposing)”、以及“被设置(disposed)”可交换地使用，使得这些术语被认为是等同的。换言之，外部接触件26被设置在通孔22之上，使得接触件覆盖通孔并且通孔在衬底12的第二主表面16的平面图中是不可见的。在一个或多个实施例中，外部接触件26(或本文中所描述的外部接触件中的任一个)可与衬底12分开形成为分立的构件，或外部接触件26可以如本文中所描述的(例如，参考图8A-I)由导电片或导电箔图案化，并通过将所形成的接触件附连到衬底12的第二主表面16而被设置在通孔22之上。

外部接触件26被电连接到设置在通孔22中的导电材料24。在一个或多个实施例中，外部接触件26与导电材料24直接接触，以将接触件电连接到导电材料。在一个或多个实施例中，一个或多个附加的导电层可被设置在外部接触件26与导电材料24之间，以将外部接触件电耦合到导电材料。

在一个或多个实施例中，外部接触件26被气密密封到衬底12的第二主表面16。任何合适的技术或技术的组合可用于将外部接触件26气密密封到衬底12的第二主表面16。例如，在一个或多个实施例中，外部接触件26可以通过围绕通孔22的接合件50(图3)被气密密封到衬底12的第二主表面16。任何合适的技术或技术的组合可用于形成这个接合件50。例如，在一个或多个实施例中，可使用激光来形成接合件50以提供激光接合件。通过利用接合件50(其将外部接触件26气密密封到衬底12的第二主表面16)来围绕通孔22，还保护通孔免受外部环境的影响。在外部接触件26与设置在通孔22中的导电材料24之间的电连接因此被保护，并且从衬底12的第二主表面16到空腔18的凹陷表面19的这个电路径的完整性可被维持。在一个或多个实施例中，还可以使用除接合件50之外的接合件将外部接触件26附连到衬底12的第二表面16。例如，在一个或多个实施例中，可以通过接合件50以及外部接触件26与第二主表面之间的一个或多个附加的接合件(例如，点接合件(point bond))，将外部接触件26附连到第二主表面16。

图3是包括图1的组件10的馈通件20的封装10的一部分的示意性平面。馈通件20被示作通过空腔18的凹陷表面19观察。馈通件20包括：外部接触件26、包括设置在通孔中的导电材料24的通孔22、以及接合件50。接合件50将外部接触件26气密密封到衬底12的第二主表面16。接合件50可以采取任何合适的形状或形状的组合，使得其如图3中所示的围绕通孔22。在一个或多个实施例中，接合件50可以是接合线51。在一个或多个实施例中，接合线51可在平行于衬底12的第二主表面16的平面中形成闭合的形状。可由接合线51形成任何合适的闭合的形状或多个形状，例如，椭圆的、直线的、三角形的、多边形的等等。

在一个或多个实施例中，接合件50可以是围绕通孔22的接合区域。该接合区域可以采取任何合适的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，接合件50可以包括两个或更多个形状，其中一个形状外接(circumscribe)第二形状。例如，接合件50可以包括两个或更多个同轴椭圆接合线或环。在这种实施例中，该两个或更多个形状可被隔离，使得这些形状不相交或重叠。在一个或多个实施例中，该两个或更多个形状可沿着形状的任何合适的一部分或多个部分相交或重叠。在一个或多个实施例中，接合件50可以包括一起围绕通孔22的两个或更多个接合线。例如，接合件50可以包括一系列平行线，该一系列平行线被不行于该一系列平行线的两条线或多条线交叉。

在一个或多个实施例中，接合件50可以包括在外部接触件26和衬底12的第二主表面16之间的界面层。应该理解的是，界面层的厚度部分取决于预期的功能。例如，可能期望将界面层形成为应力缓冲层、屏障层或间隔层。因此，这个界面层可以在垂直于第二主表面16的方向中具有任何合适的厚度。在一个或多个实施例中，这个界面层在垂直于第二主表面16的方向中的厚度不超过10nm、100nm、150nm、200nm、500nm或10μm。

如本文中所提及的，可利用任何合适的技术或技术的组合来形成在覆盖层40的内表面44和衬底12的第一主表面14之间的接合件48，并且在馈通件20的外部接触件26和衬底的第二主表面16之间形成接合件50，例如，在共同拥有的题为“动力学限制的纳米级扩散接合结构以及方法”(“KINETICALLY LIMITED NANO-SCALE DIFFUSION BOND STRUCTURES ANDMETHODS”)的美国专利申请No.62/096,706(美敦力参考号C00008775.USP1)中所描述的技术。例如，图4是图1的封装10的一部分的示意性横截面图。在一个或多个实施例中，电磁辐射70(例如，诸如激光之类的光)可以被引导通过覆盖层40的外表面46，并且在覆盖层的内表面44和衬底12的第一主表面14之间的界面处被引导(和/或聚焦)以形成接合件48(图2)。进一步地，还可以引导电磁辐射(例如，电磁辐射70)通过衬底12的凹陷表面19，并且聚焦在衬底的第二主表面16和外部接触26之间的区域或界面处，以在将电子设备30连接到内部接触件28并将覆盖层40附连到衬底12的第一主表面14之前形成接合件50。可基于衬底12和覆盖层40的材料、和/或外部接触件26的厚度以及材料来选择电磁辐射70的性质，并以预定的方式来控制电磁辐射70的性质以形成接合件48、50。例如，在一个或多个实施例中，电磁辐射70可以包括激光，该激光具有合适的波长或波长的范围以及预定的脉宽或脉宽的范围。电磁辐射70的性质以优选地加热衬底12与外部接触件26的界面为基础，以创建具有比衬底12的块体强度相对更大强度的增强的接合件(诸如接合件50)。因此，可选择基本透明的衬底，该基本透明的衬底透射任何期望的波长的光。在一个或多个实施例中，激光70可以包括具有在10nm至30μm的范围中的波长的光。在一个或多个实施例中，激光可以包括不大于2000nm的波长。例如，激光70可以包括UV光、可见光、IR光、以及它们的组合。可由UV激光器来提供UV光，该UV激光器具有任何合适的波长或波长的范围以及任何合适的脉宽。在衬底12的厚度为大约100μm至500μm的一个或多个实施例中，可以利用激光器来提供具有在10nm至30μm的范围中的波长和1ns至100ns的范围中的脉冲宽度的光70。在一个或多个实施例中，可选择衬底12的材料、覆盖层40的材料以及外部接触件26的材料、以及所使用的光的功率水平、脉冲宽度、以及波长，使得光可不直接损坏、烧蚀、弯曲、或切割衬底、覆盖层以及接触件，并且使得衬底、覆盖层以及接触件保持它们的块体性质。

一般而言，可通过任何合适的激光器或激光系统来提供光70。例如，激光器可产生具有相对窄的一组波长(例如，单一波长)的光。在一个或多个实施例中，由激光器发出的光70可形成可不被聚焦在特定点处的准直光束。在一个或多个实施例中，由激光器发出的光70可被引导(和/或聚焦)在覆盖层40的内表面44和衬底12的第一主表面14之间的界面处的聚焦点处，以生成激光接合件48。进一步地，在一个或多个实施例中，由激光器发出的光可被聚焦在外部接触件26和衬底12的第二主表面16之间的区域或界面处的聚焦点处，以生成激光接合件50。

在一个或多个实施例中，虽然激光器可提供具有窄范围波长的光70，但是激光器可表示发射具有比单个典型激光器更宽范围波长的电磁辐射的一个或多个设备。多种设备可用于发射具有窄或宽范围的波长的电磁辐射。在一个或多个实施例中，激光器可包括一个或多个激光设备，包括二极管激光器或光纤激光器。激光源还可包括，例如，二氧化碳激光器、TI蓝宝石激光器、氩离子激光器、Nd:YAG激光器、XeF激光器、HeNe激光器、染料激光器、GaAs/AlGaAs激光器、翠绿宝石激光器、InGaAs激光器、InGaAsP激光器、钕玻璃激光器、Yb:YAG激光器、以及Yb光纤激光器。激光设备还可包括连续波模式、调制模式、或脉冲模式中的一种。因此，在接合过程中可以使用多种激光设备。在一个或多个实施例中，可以使用具有顶帽能量分布、高斯能量分布或其他合适的空间能量分布的1-2J/cm²的激光能量密度。

在一个或多个实施例中，馈通件20可以包括设置在凹部18的凹陷表面19上的内部接触件28。内部接触件28可以包括任何合适的材料或组合材料，例如，与用于外部接触件26相同的材料。进一步地，内部接触件28可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且在垂直于凹陷表面19的方向中具有任何合适的厚度，例如，与关于外部接触件26所描述的相同的形状和厚度。

内部接触件28设置在通孔22之上、在凹陷表面19上。接触件28可以被电连接到设置在通孔22中的导电材料24。在一个或多个实施例中，使用任何合适的技术或技术的组合(例如通过围绕通孔22的接合件(例如，激光接合件))将内部接触件28气密密封到凹陷表面19。例如，图5是图1的封装10的一部分的示意性平面图。在图5中，内部接触件28被示为从衬底12的凹陷表面19进行观察。如图5中所示，内部接触件28通过接合件52被附连到凹陷表面19，接合件52以虚线示出，以指示在封装10的这个视图中接合件52是不可见的。同样在图5中所示的是通过接合件50被气密密封到衬底12的外表面的外部接触件26。在一个或多个实施例中，内部接触件28可以在平行于衬底12的第二主表面16的平面中在尺寸上小于外部接触件26。在一个或多个实施例中，内部接触件28可以是与外部接触件26相同的尺寸或多个尺寸。在一个或多个实施例中，内部接触件28可以在平行于衬底12的第二主表面16的平面中在尺寸上大于外部接触件26。进一步地，内部接触件28可以采取与外部接触件26相同的形状或形状的组合。在一个或多个实施例中，内部接触件28可以采取与外部接触件26的形状不同的形状。在一个或多个实施例中，外部接触件26可以大于内部接触件28，使得内部接触件可以首先被附连到凹陷表面19，例如，通过将光从第二主表面16引导通过衬底12到内部接触件和凹陷表面19之间的区域或界面以形成接合件52。在一个或多个实施例中，在内部接触件28不在光与形成接合件50的区域之间的情况下，可以通过将光引导通过凹陷表面到外部接触件和第二主表面之间的区域或界面以形成接合件50，将外部接触件26气密密封到衬底12的第二主表面16。在一个或多个实施例中，外部接触件26和内部接触件28可以是相对而言相同的尺寸。在这种实施例中，外部接触件26和/或内部接触件28可以以任何合适的顺序被附连到衬底12。例如，可以使用光形成接合件50来将外部接触件26附连到第二主表面16。接着可以通过以一定角度将光从第二主表面16引导到衬底12中，将内部接触件28附连到凹陷表面19，使得外部接触件26在光形成接合件52以将内部接触件28附连到凹陷表面19时不阻挡光。在一个或多个实施例中，外部接触件26和内部接触件28中的一者或者两者分别被接合到第二主表面16和凹陷表面19，以形成气密密封。在一个或多个实施例中，接合件48、50中的仅一个被形成为气密密封。在一个或多个实施例中，与接合件50一样，接合件52可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且具有任何合适的尺寸，例如，对于接合件50所描述的形状和尺寸。例如，如在图5中所示的，接合件52可以包括接合线53。在一个或多个实施例中，接合件52可以包括围绕通孔22的任何合适的尺寸和成形的(shaped)区域。进一步地，还与接合件50的情况一样，接合件52可以包括在凹陷表面19和内部接触件28之间的界面层。这个界面层可以具有任何合适的厚度，例如，与对于接合件50所描述的厚度相同的厚度。在一个或多个实施例中，接合件52可以是激光接合件。如本文中所提及的，可以在衬底12的凹陷表面19和第二主表面16中的一个或两个上形成任何合适的导体或接触件。例如，如图1中所示，可以在衬底12的第二主表面16上形成一个或多个导体60。进一步地，一个或多个导体62可以被设置在凹陷表面19上。可在第二主表面16与凹陷表面19中的一个或两个上形成任何合适数量的导体。任何合适的技术或技术的组合可用于形成导体60、62，例如，化学气相沉积、等离子体气相沉积、物理气相沉积、电镀等，然后进行光刻、化学蚀刻等。在一个或多个实施例中，可以在外表面16和凹陷表面19中的一个或两个上形成导电材料层，并且导电材料层可被图案化以形成导体60、62。进一步地，导体60、62可以包括任何合适的导电材料或导电材料的组合。在一个或多个实施例中，导体60可以将两个或更多个外部接触件26电连接在一起，并且导体62可以将两个或更多个内部接触件28电连接在一起。在一个或多个实施例中，导体60、62中的任一个可被连接到一个或多个合适的电子设备(多个)。在一个或多个实施例中，导体60、62中的一个或两个可被形成以提供用于与被电耦合到封装10的一个或多个电子设备进行通信的天线。进一步地，在一个更多实施例中，导体60、62中的一个或两个可以形成感应线圈，该感应线圈可用于向外部感应电源供应器提供感应耦合。例如，如果封装10被包括在植入式医疗装置中，则接着导体60可被用于形成感应线圈，该感应线圈可以从外部感应电源供应器接收感应能量以向植入式医疗设备提供电力。在一个或多个实施例中，感应线圈可以通过图案化外部接触件26中的一个或多个而形成。

例如，图7是密封封装200的另一个实施例的示意性平面图。关于图1-5的密封封装10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图7的密封封装200。封装200包括馈通件220。每个馈通件220包括外部接触件226，外部接触件226可被电连接到内部接触件、导体或设备。组件200还包括导体260，导体260被电连接到馈通件221的外部接触件227以及馈通件219的外部接触件224。在一个或多个实施例中，导体260适合于形成天线，该天线可提供到设置在封装200内的一个或多个电子设备(例如，图1的封装10的电子设备30)的无线通信。在一个或多个实施例中，导体260可以适合于形成感应线圈，该感应线圈可以与电源感应耦合以将电力提供给被电耦合到馈通件219与221的一个或多个设备。

返回到图1-5，导体60、62可采取任何合适的形状或形状的组合并且具有任何合适的尺寸。进一步地，一个或多个导体60、62可以将封装10电连接到地，例如，在包括封装的植入式医疗设备的外壳或壳体上。

可在分开的步骤中形成导体60、62中的每一个。在一个或多个实施例中，第二主表面16和凹陷表面19中的任一个或两个上的导体可以与设置在通孔中的导电材料24和/或外部或内部接触件26、28同时形成。

在一个或多个实施例中，一个或多个导体60、62可以被设置成使得导体被电连接到接触件以及设置在通孔22中的导电材料24。在这种实施例中，将在接触件、导体、与衬底12之间形成接合件50和接合件52中的一个或两个，使得维持接触件、导体和导电材料之间的电连接。

如本文中所提及的，密封封装10可以包括设置在外壳42内的一个或多个电子设备30。电子设备30包括可以被电连接到一个或多个馈通件20的一个或多个设备接触件32。例如，设备接触件32可以被电连接到设置在通孔22内的导电材料24，使得电子设备30被电连接到外部接触件26。设备接触件32可以直接连接到通孔22中的导电材料24。在一个或多个实施例中，一个或多个导电层可以被设置在设备接触件32和设置在通孔22内的导电材料24之间。例如，设备接触件32可以被电连接到导体62，导体62可以被电连接到导电材料24和通孔22，从而在设备32和外部接触件26之间提供电路径。在一个或多个实施例中，设备接触件32可以被电连接到内部接触件28。

电子设备30可以被设置在外壳42内的任何合适的位置中。在一个或多个实施例中，电子设备30设置在外壳42内，使得设备被附连到空腔18的凹陷表面19。在一个或多个实施例中，当覆盖层被附连到衬底12时，电子设备30可以被附连到覆盖层40并且被电连接到一个或多个馈通件20。任何合适的电子设备30或多个电子设备可以被设置在外壳42内，例如一个或多个电源、电容器、晶体管、包括控制器和多路复用器的集成电路以及它们的组合。可以将任何合适数量的电子设备30设置在外壳42内。在一个或多个实施例中，电子设备30可以被形成在凹陷表面19上或者在覆盖层40上。在一个或多个实施例中，电子设备30可以被单独形成，并且随后被附连到凹陷表面19、被附连到覆盖层40、或者被附连到凹陷表面和覆盖层两者。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备30附连到凹陷表面19和覆盖层40中的一者或两者，例如，可在电子设备和凹陷表面19之间形成接合件(例如，图4的接合件50)。

电子设备30可以被电连接到设置在外壳42内的一个或多个附加电子设备。在一个或多个实施例中，电子设备30可以被电连接到设置在一个或多个通孔22中的导电材料24。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备30电连接到导电材料24，例如，一个或多个导体62可被设置在凹陷表面19上，或者电子设备180可以被附连到一个或多个内部接触件28。进一步地，在一个或多个实施例中，电子设备30可以被电连接到邻近衬底12进行设置的其它电子电路或设备。

如本文中所提及的，本文中所描述的密封封装的各种实施例可以包括任何合适数量的馈通件。馈通件可以以任何合适的布置来进行设置。在一个或多个实施例中，馈通件可以以随机配置来进行设置。在一个或多个实施例中，馈通件可以被设置在阵列中。例如，如图2中所示的，密封封装20包括设置在衬底12中的馈通件20。馈通件20可以被设置在阵列2中。阵列2可以包括任何合适数量的馈通件20。并且馈通件阵列2可以包括馈通件20的任何合适的布置。

本文中所描述的密封封装可以包括任何合适的附加元件或设备。例如，图6是密封封装100的另一实施例的示意性横截面图。关于图1-5的封装10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图6的封装100。封装100包括具有第一主表面114和第二主表面116的衬底112、以及形成或设置在第一主表面114中的空腔118，其中空腔包括凹陷表面119。封装100还包括一个或多个馈通件120。覆盖层140可以被设置在空腔118之上并且被附连到衬底112的第一主表面114以形成密封外壳142。

封装100和封装10之间的一个区别在于，若干电子设备130被设置在空腔118的凹陷表面119上或者被连接到空腔118的凹陷表面119。任何合适的电子设备(例如，电容器、晶体管、包括控制器和多路复用器的集成电路等)可被设置在凹陷表面119上。此外，任何合适数量的电子设备130可以被设置在凹陷表面119上。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备130设置在凹陷表面119上。在一个或多个实施例中，电子设备130可被形成在衬底112的凹陷表面119上。在一个或多个实施例中，设备130中的每一个可以分开地形成，并且随后被附连到凹陷表面119。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备130附连到凹陷表面119，例如，可在电子设备和凹陷表面之间形成接合件(例如，图3的接合件50)。

电子设备130中的每一个可以被电连接到设置在凹陷表面119上或设置在外壳142内的一个或多个附加电子设备。在一个或多个实施例中，电子设备130可以被电连接到设置在一个或多个通孔122中的导电材料124。任何合适的技术或技术的组合可用于将电子设备130电连接到导电材料124，例如，一个或多个导体162可被设置在凹陷表面119上，或者一个或多个电子设备130可以被附连到内部接触件128。进一步地，在一个或多个实施例中，电子设备130可以被电连接到邻近衬底112进行设置的其它电子电路或设备。在一个或多个实施例中，馈通件120可以提供第二主表面116与一个或多个电子设备130之间的导电路径。

返回到图1-5，外部接触件26可以以任何合适的布置来设置。在一个或多个实施例中，外部接触件26可被设置在诸如阵列的二维布置中(例如，图2的阵列2)或三维布置中。换言之，密封封装10可包括具有三维形状的衬底，例如球形、立方体，圆锥形等。在这种实施例中，一个或多个馈通件20可以被设置在使得外部接触件26可以以三维配置被提供的任何布置中。例如，参见Gerber的共同拥有的美国专利No.7,822,482。

可以使用任何合适的技术或技术的组合来形成本文中所描述的密封封装的各种实施例。一般而言，本文中所描述的密封封装可被形成为单个的、分立的封装。在一个或多个实施例中，可以在衬底或晶片上形成两个或更多个密封封装，并且随后使用任何合适的技术或技术的组合来进行单片化。

图8A-I是形成密封封装310的方法300的一个实施例的示意图。关于图1-5的密封封装10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图8A-I的密封封装310。在图8A中，提供衬底312。可以通过抛光来制备衬底312的第一主表面314和第二主表面316以去除表面缺损，例如毛刺、凿沟、脊或其它不规则。可以使用不同的技术来抛光第一主表面314和第二主表面316。例如，可以通过化学机械抛光(CMP)技术来机械抛光、化学抛光或处理表面314、316。可以抛光表面314、316，直到表面显示比较低的表面粗糙度值(其增强直接接合形成)。虽然可以抛光表面314、316以去除不规则，但是根据本公开的接合过程可不需要表面与在典型的晶片接合技术期间所使用的表面一样光滑。可以清洁表面314、316以去除颗粒和污染物。清洁表面314、316可以包括超声波和/或兆声波清洁。

在图8B中，可以在衬底312的第一主表面314中形成空腔318。可利用任何合适的技术或技术的组合来形成空腔318，例如，蚀刻、消融、激光辅助蚀刻、以及它们的组合。空腔318包括凹陷表面319。可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，本文所描述的用于抛光衬底312的第一和第二主表面314、316的技术)来抛光凹陷表面319。

如图8C所示的，一个或多个通孔322可以设置在衬底312的第一主表面314和第二主表面316中或者在衬底312的第一主表面314和第二主表面316之间形成。虽然被示为包括两个通孔，但是密封封装310可以包括任何合适数量的通孔。进一步地，任何合适的技术或技术的组合可以用于形成通孔322，例如，钻孔、蚀刻、激光钻孔等。

虽然未示出，但是可以可选地在第一主表面314和第二主表面316中的至少一个上形成一个或多个导体(例如，图1的导体60)。任何合适的技术或技术的组合可用于形成这种导体。例如，在一个或多个实施例中，可以在第二主表面316上形成导电材料层(未示出)。可以例如使用等离子体气相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积等来形成导电材料层。随后可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，光刻等)将导电材料层的一个或多个部分去除以形成导体。可以在衬底312的第二主表面316上形成任何合适数量的导体。

可以使用任何合适的技术或技术的组合在衬底312的第二主表面316上形成一个或多个外部接触件326。例如，如图8D中所示，导电材料层325可以被设置在第二主表面316上和/或耦合到第二主表面316，且在导体(如果存在)和通孔322之上。在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，形成将导电层气密密封到第二主表面的接合件)将导电材料层325附连到衬底312的第二主表面316。导电材料层325可以被附连到第二主表面316。

任何合适的技术或技术的组合(例如，在题为“KINETICALLY LIMITED NANO-SCALEDIFFUSION BOND STRUCTURES AND METHODS(动力学限制的纳米级扩散接合结构以及方法)”的美国专利申请No.62/096,706(美敦力参考号C00008775.USP1)中所描述的技术)可被用于将导电层325附连到第二主表面316。例如，可以从第一主表面314引导电磁辐射通过衬底312到导电层325、导体(如果存在)和第一主表面316之间的界面。电磁辐射可以形成接合件(例如，图5的接合件50)，该接合件以任何合适的图案或形状将导电层325气密密封到衬底312。接合件可是激光接合件。在一个或多个实施例中，接合件围绕通孔322。

如在图8E中所示，可以去除导电材料层325的一个或多个部分，以在衬底312的第二主表面316上形成一个或多个外部接触件326。可利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件326，例如，光刻、蚀刻、激光消融等。在一个或多个实施例中，可以在衬底312的第二主表面316上形成掩模或多个掩模，并且可以在掩模之上形成导电材料层325。可以使用任何合适的技术或技术的组合(包括光刻、蚀刻、激光消融等)去除在掩模本身上形成的导电材料层325的部分，以形成外部接触件326。此外，导电材料层325的一个或多个部分还可以被去除或图案化以创建其它的电子部件，例如天线。

在外部接触件326和第二主表面316之间形成的接合件保持完整，使得该接合件将接触件气密密封到第二主表面。换言之，导电层325被气密密封到第二主表面316的部分在外部电极326被图案化时未被去除。可以利用类似的技术在空腔318的凹陷表面319上形成内部接触件。外部接触件326可以被电连接到导体(如果存在)。

可以在通孔322中形成导电材料324，如图8F中所示。可以利用任何合适的技术或技术的组合(例如，等离子体气相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积(例如，溅射)、电镀、导电复合浆料等)来形成或设置通孔322中的导电材料324。进一步地，导电材料324可以基本上填充通孔322。在一个或多个实施例中，可在通孔322的一个或多个侧壁上形成导电材料324，以在通孔内形成或设置一个或多个导体。

在一个或多个实施例中，凹部318的凹陷表面319可以被抛光以去除任何多余的导电材料324。可以利用任何合适的技术或组合技术来抛光凹陷表面319。

在一个或多个实施例中，已经设置在凹陷表面319和第二主表面316中的一者或两者上的一个或多个导体可以被电连接到通孔322中的导电材料324。在这种实施例中，可使用任何合适的技术将这种导体进行电连接，例如，电导体与导电材料进行物理接触。在一个或多个实施例中，导体和导电材料324可以包括相同的材料或材料的组合。进一步地，在一个或多个实施例中，可以同时或顺序地形成或设置导体和导电材料324。

在图8G中，可在空腔318的凹陷表面319上形成或设置一个或多个内部接触件328以提供馈通件520。在一个或多个实施例中，内部接触件328中的一个或多个可以设置在通孔322之上，使得内部接触件328被电连接到设置在通孔中的导电材料324。可以利用任何合适的技术或组合技术来形成内部接触件328，例如，与本文中所描述的关于外部接触件326的相同的技术。在一个或多个实施例中，外部接触件326、通孔322、设置在通孔中的导电材料324、以及内部接触件328提供馈通件320，馈通件320可以提供在空腔318与衬底312的第二主表面316之间的电路径。在一个或多个实施例中，馈通件320可以由外部接触件326、通孔322和设置在通孔内的导电材料324提供，并且不包括内部接触件328，如在本文中进一步描述的。

如图8H中所示，一个或多个电子设备330可至少部分地设置在空腔318内。电子设备330可以包括任何合适的电子设备或多个电子设备。在一个或多个实施例中，电子设备330可以包括电源，该电源在将覆盖层340附连到衬底312的第一主表面314之前可以至少部分地设置在空腔318内。电源可以被电连接到设置在空腔318内的一个或多个电子设备。

电子设备330可至少部分地设置在空腔318内，使得电子设备的设备接触件332被电连接到通孔322中的导电材料324。电子设备330可以包括任何合适数量的设备接触件332。因此，当设备接触件332被电连接到设置在通孔322内的导电材料324时，电子设备330可以被电连接到外部接触件326。换言之，通过将设备电连接到馈通件320，可以在电子设备330和衬底312的第二主表面316之间提供电路径。在一个或多个实施例中，在不存在中间内部接触件328的情况下，设备接触件332可以直接被电连接到导电材料编号324。可选地，绝缘材料(未示出)可以设置在空腔318内，使得绝缘材料至少部分地围绕电子设备330。因此，如本文中进一步所描述的，绝缘材料可以被设置在由覆盖层340形成的密封外壳342内，覆盖层340设置在衬底312的第一主表面314上。任何合适的绝缘材料或材料的组合可以设置在空腔318内，使得绝缘材料至少部分地围绕电子设备330。

如在图8I中所示的，覆盖层340可以设置在空腔318之上。覆盖层340可以被附连到衬底312的第一主表面314以形成密封外壳342。在一个或多个实施例中，电子设备330可以设置在密封外壳342内。进一步地，在一个或多个实施例中，外壳342可以是气密密封外壳。

可利用任何合适的技术或技术的组合来将覆盖层340附连到衬底312的第一主表面314。例如，在一个或多个实施例中，如本文中进一步所描述的，可以通过将覆盖层激光接合到第一主表面来将覆盖层340附连到衬底312的第一主表面314。在一个或多个实施例中，激光接合覆盖层340可以包括在衬底312的第一主表面314与覆盖层之间的区域中或界面处形成接合线，使得接合线围绕空腔318。

图13A-H是用于形成密封封装710的方法700的另一实施例的示意性横截面图。关于图1-5的密封封装10和图8A-I的密封封装310的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图13A-H的密封封装710。在方法700中，提供衬底712。可以通过抛光来制备衬底712的第一主表面714和第二主表面716以去除表面缺损，例如毛刺、凿沟、脊或其它不规则。可以使用不同的技术来抛光第一主表面714和第二主表面716。例如，可以通过化学机械抛光(CMP)技术来机械抛光、化学抛光或处理表面714、716。可以抛光表面714、716，直到表面显示比较低的表面粗糙度值(其增强直接接合形成)。虽然可以抛光表面714、716以去除不规则，但是根据本公开的接合过程可不需要表面与在典型的晶片接合技术期间所使用的表面一样光滑。可以清洁表面714、716以去除颗粒和污染物。清洁表面714、716可以包括超声波和/或兆声波清洁。

在图13B中，可以在衬底712的第一主表面714中形成空腔718。可利用任何合适的技术或技术的组合来形成空腔718，例如，蚀刻、消融、激光辅助蚀刻、以及它们的组合。空腔718包括凹陷表面719。可以使用任何合适的技术或技术的组合(例如，本文所描述的用于抛光衬底712的第一和第二主表面714、716的技术)来抛光凹陷表面719。

在图13C中，包括参考图8A-I所描述的导电片或箔的导电材料层725可以被设置在衬底712的第二主表面716上。可以使用任何合适的技术或技术的组合来将导电材料层725附连到第二主表面716，例如，形成将导电层气密密封到第二主表面的接合件。例如，可以将电磁辐射引导通过衬底712的第一主表面714和凹陷表面719中的一者或两者，并且引导到导电材料层725和第二主表面716的界面处，以形成在导电材料层和第二主表面之间的一个或多个接合件。

如图13D中所示的，导电材料层725的一个或多个部分可被去除，以在第二主表面716上形成一个或多个外部接触件726。可利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件726，包括，例如，光刻、蚀刻、激光消融等。在一个或多个实施例中，可以在第二主表面716上形成掩模或多个掩模，并且可以在掩模之上形成导电材料层725。可以使用任何合适的技术或技术的组合来去除在掩模本身上形成的导电材料层725的部分，以形成外部接触件726。在一个或多个实施例中，在导电材料层726被附连到衬底712时所形成的接合件保持在外部接触件726和衬底712的第二主表面716之间，使得接触件被气密密封到外表面。可以利用任何合适的技术或技术的组合来形成外部接触件726。

如图13E中所示，可以穿过衬底712形成一个或多个通孔722。每个通孔722可以被形成为使得其位于由接合件所限定的闭合形状或区域内，使得接合件围绕通孔。因为通孔722在由接合件所形成的形状或区域内，所以可以保护通孔722免受外部环境的影响。在一个或多个实施例中，可以在导电材料层725和衬底712的第二主表面716之间形成蚀刻停止层，以防止通孔722的形成去除外部接触件726的部分。

虽然未示出，但是可以可选地在外部接触件726上和/或衬底712的第二主表面716上形成一个或多个导体。在一个或多个实施例中，一个或多个导体可以被电耦合到外部接触件726。任何合适的技术或技术的组合可用于形成这种导体。在一个或多个实施例中，可以通过在外部接触件726和第二主表面716之上形成导电材料层来提供导体。接着可以将这个导电材料层图案化以按任何期望的配置形成导体。

如图13F中所示，导电材料724可被设置在通孔722中，以提供从外部接触件726到被设置在衬底712的第一主表面714侧上的导体、接触件、电子设备等的导电路径，由此提供馈通件720。可以利用任何合适的技术或技术的组合来在通孔722中形成导电材料724。如本文中所提及的，通孔722可以基本上用导电材料724来进行填充。在一个或多个实施例中，导电材料724可以被设置在通孔的一个或多个侧壁的一部分或多个部分上，如图13F中所示。进一步地，可以可选地与在通孔722中形成导电材料724同时地或顺序地在衬底712的第一主表面714上形成一个或多个导体750。在一个或多个实施例中，与用于导电材料725的相同材料还可用于形成导体750。可以使用任何合适的技术或技术的组合来形成导体750。本文中所描述的可选导体750可以被提供为例如将设置在第一主表面716上的电子设备或接触件电耦合到通孔722中的导电材料724。

如图13G中所示，一个或多个电子设备730可以至少部分地设置在空腔718内。电子设备730可以包括任何合适的电子设备或多个电子设备。在一个或多个实施例中，电子设备730可以包括电源，该电源在将覆盖层740附连到衬底712的第一主表面714之前可以至少部分地设置在空腔718内。电源可以被电连接到设置在空腔718内的一个或多个电子设备。

电子设备730可至少部分地设置在空腔718内，使得电子设备的设备接触件732直接地或通过与导体750的电连接被电连接到通孔722中的导电材料724。电子设备730可以包括任何合适数量的设备接触件732。因此，当设备接触件732被电连接到设置在通孔722内的导电材料724时，电子设备730可以被电连接到外部接触件726。换言之，通过将设备电连接到馈通件720，可以在电子设备730和衬底712的第二主表面716之间提供电路径。在一个或多个实施例中，在不存在中间内部接触件或导体750的情况下，设备接触件732可以直接被电连接到导电材料编号724。

如在图13H中所示的，覆盖层740可以设置在空腔718之上。覆盖层740可以被附连到衬底712的第一主表面714，以形成密封外壳742。在一个或多个实施例中，电子设备730可以设置在密封外壳742内。进一步地，在一个或多个实施例中，外壳742可以是气密密封外壳。

可利用任何合适的技术或技术的组合来将覆盖层740附连到衬底712的第一主表面714。例如，在一个或多个实施例中，如本文中进一步所描述的，可以通过将覆盖层激光接合到第一主表面来将覆盖层740附连到衬底712的第一主表面714。在一个或多个实施例中，激光接合覆盖层740可以包括在衬底712的第一主表面714与覆盖层之间的区域中或界面处形成接合线，使得接合线围绕空腔718。

可选地，绝缘材料(未示出)可以设置在空腔718内，使得绝缘材料至少部分地围绕电子设备730。因此，如本文中进一步所描述的，绝缘材料可以设置在由覆盖层740形成的密封外壳742内，覆盖层740设置在衬底712的第一主表面714上。任何合适的绝缘材料或材料的组合可以设置在空腔718内，使得绝缘材料至少部分地围绕电子设备730。

本文所描述的密封封装的各种实施例可以与需要设备的外部到设置在封装内部内的一个或多个电子设备或部件之间的密封导电路径的任何设备或系统一起使用。例如，本文中所描述的密封封装的一个或多个实施例可以与植入式医疗设备或系统一起使用。采用引线的几乎任何植入式医疗设备或系统可以与本文中所描述的密封封装的各种实施例一起使用。这种植入式医疗设备的代表性示例包括：听力植入器，例如耳蜗植入器；感测或监测设备；信号发生器，诸如心脏起搏器或除颤器，神经刺激器(诸如，脊髓刺激器、脑或深部脑刺激器、外周神经刺激器、迷走神经刺激器、枕骨神经刺激器、皮下刺激器等)，胃刺激器等等。

例如，图9是植入式医疗设备系统400的一个实施例的示意性侧视图。系统400包括植入式医疗设备(IMD)402、引线490和引线延伸件482。在一个或多个实施例中，系统400还可以包括密封封装(例如，图1-5的密封封装10)。

IMD 402包括适合于接收引线延伸件482的近部481的连接器头部404。引线延伸件482的近部481包括一个或多个电接触件484，该电接触件484被电耦合到在引线延伸件的远端连接器486处的内部接触件(未示出)。IMD 402的连接器头部404包括内部接触件(未示出)并且适合于接收引线延伸件482的近部481，使得连接器头部的内部接触件可在引线延伸件被插入到头部中时被电耦合到引线延伸件的接触件484。

在图9中所描绘的系统400进一步包括引线490。所描绘的引线490具有包括接触件492的近部491和包括电极494的远部493。电极494中的每一个可以被电耦合到分立的接触件492。引线延伸件482的远端连接器486适合于接收引线490的近部491，使得引线的接触件492可被电耦合到延伸件的连接器的内部接触件。因此，当引线被连接到延伸件482并且延伸件被连接到IMD时，可由引线490的电极494将由IMD 402生成的信号传送到患者的组织。替代地或者此外，当引线被连接到延伸件482并且延伸件被连接到IMD时，可以将由引线490的电极494从患者接收到的信号传送到IMD 402的接触件。

将理解的是，引线490可以在不使用延伸件482的情况下被连接到IMD402。任何数量的引线490或延伸件482可被连接到设备402。虽然引线490被描绘为具有四个电极494，但是将理解的是，引线可以包括任何数量的电极，例如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、16个、32个或64个电极。可能需要或期望引线490中的接触件492、引线延伸件的接触件484和连接器486中的内部接触件、或设备402的头部404中的内部接触件的数量的对应变化。

如下文所使用的，“引线”将指代“多个引线”和“引线延伸件”两者，除非内容和上下文另有明确指定。

图10是图9的IMD 402的示意性横截面图。IMD 402进一步包括密封封装410，密封封装410包括设置在密封外壳442内的一个或多个电子设备430、以及设置在密封封装上或附连到密封封装的连接器头部404。密封封装410可以包括本文所描述的任何密封封装，例如图1-5的密封封装10。关于图1-5的密封封装10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图10的密封封装410。引线插座(receptacle)405形成在头部404的壳体407中。插座405适合于接收并且被电连接到引线延伸件482的接触件484(或引线490的接触件492)。

插座405具有内部接触件409，接触件409被定位成在引线延伸件或引线被正确地插入插座时与引线延伸件482的接触件484和/或引线490的接触件492对准并电耦合。图10的内部接触件409的节距适合于允许引线延伸件482的接触件484或引线490的接触件492之间的电连接。

设置在密封封装410内的电子设备430可以适合于通过可操作地耦合到IMD 402的电子器件的引线将电信号发送到患者的组织，或从患者的组织接收信号。如本文中所使用的，术语“传输的电信号”用于指代由电子设备430发送到患者的组织的信号或由电子器件从患者组织接收到的信号两者。在一个或多个实施例中，电子设备430可以经由密封封装410的馈通件420被电连接到引线插座405的内部接触件409。例如，在一个或多个实施例中，电子设备430的设备接触件432可以被电连接到设置在通孔422内的导电材料424。因此，设备接触件432可以通过设置在通孔422中的导电材料424被电连接到馈通件420的外部接触件426。外部接触件426可以进而通过导体408被电连接到引线插座405的内部接触件409。因此，在引线插座405的内部接触件409和电子设备430之间形成电子路径。

在一个或多个实施例中，每个导体408可以将引线插座405的内部接触件409电耦合到电子设备430的分立通道。如本文中所使用的，电子器件的“通道”是分立的电子路径，通过其可独立于另一个通道传输信号。馈通件420可以经由焊接、钎焊、硬焊、经由导电线的耦合等与内部接触件409电连接。电子器件406的每个通道可以独立地与插座的分立的内部接触件409连接，插座的分立的内部接触件609可以与引线延伸件482的分立接触件484或引线490的接触件492耦合，引线490的接触件492可以与引线的分立的电极494耦合。因此，电子器件406的每个通道可以可操作地被耦合到引线的给定电极494。

本文中所描述的气密密封的封装的各种实施例可与任何系统或设备一起使用。例如，图11是引线500的一个实施例的示意性横截面图。引线500可以是本领域中已知的任何合适的引线(例如，图9-10的植入式医疗设备400的引线490)。关于图9的引线490(以及引线延伸件482)的设计考虑以及可能性中的所有同样适用于图10的引线500。进一步地，引线500可以与任何合适的外部医疗设备或植入式医疗设备(例如，图9-10的系统400的植入式医疗设备402)一起使用。引线500包括引线主体502，引线主体502具有远部504以及近部506，近部506包括一个或多个接触件508。

引线500和引线490之间的一个区别在于，引线500包括设置在引线主体502的远部504上或引线主体502的远部504中的图1-5的密封封装10。虽然引线500被示为包括图1-5的封装10，但是任何密封封装可与引线一起使用。在图11所示的实施例中，封装10被耦合到引线主体502的一部分，例如远部504。引线500可选地包括连接到封装10的一个或多个输出导体512。该一个或多个输出导体512可以将封装10电连接到设置在引线500上的电极580a-d。在一个或多个实施例中，电子设备30可以包括多路复用器，该多路复用器可以用于将电极520a-d中的一个或多个选择性地耦合到一个或多个导体或锉磨件(filer)509，如将在本文中更详细描述的。

在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的技术或技术的组合来将引线500的分立接触件508电连接到封装10。在一个或多个实施例中，引线500的分立接触件508可以通过设置在引线主体502上或引线主体502内的一个或多个导体或锉磨件509被电连接到封装10。分立的接触件508可直接地或通过电子设备30被电连接到封装10的馈通件20中的一个或多个。例如，在一个或多个实施例中，电子设备30可以是多路复用器，该多路复用器被电连接到引线的一个或多个分立的接触件508和馈通件21。任何合适的多路复用器可与引线500一起使用，例如，在Gerber的共同拥有的美国专利No.7,822,482中所描述的多路复用器。电子设备30可通过导体或锉磨件509被电连接到一个或多个分立的接触件508，该导体或锉磨件509被设置在引线主体502上或引线主体502内并且被电连接到馈通件21，如图11中所示。馈通件21可以是本文中所描述的任何合适的馈通件，例如，封装10的馈通件20。进一步地，可利用任何合适的技术或技术的组合来穿过衬底12和覆盖层40中的一者或两者形成馈通件21，例如，针对形成封装10的馈通件20所描述的相同技术。

馈通件21可以提供从分立的接触件508到电子设备30的密封的电路径。虽然一个馈通件21被示为穿过封装10的衬底12而形成，但是可以穿过衬底和覆盖层40中的一者或两者来形成任何合适数量的馈通件，以将任何合适数量的接触件508电连接到电子设备30。

引线主体502可以包括一个或多个导体509，该一个或多个导体509提供到多路复用器30的一个或多个输入。并且封装10可以包括一个或多个导体，该一个或多个导体提供从电子设备30到该一个或多个馈通件20的一个或多个输出。在一个或多个实施例中，电子设备30的输出可以直接被连接到封装10的一个或多个内部接触件28。在一个或多个实施例中，电子设备30的输出的数量对应于外部接触件26的数量，因为对于每个外部接触件有一个输出。进一步地，在一个或多个实施例中，输出的数量大于输入导体509的数量。引线主体502内的电子设备30的使用可以减少输入导体509的数量，输入导体509沿着引线主体的整个长度延伸。

利用邻近引线500的远部504的电子设备30，可减少基本上沿着引线主体502的整个长度延伸的输入导体509的数量。例如，输入导体509可包括芯片功率导体(chip powerconductor)、芯片接地导体、串行寻址导体、刺激功率导体、以及刺激返回导体返回。芯片功率导体以及芯片接地导体可将操作功率递送到电子设备30。刺激功率导体以及返回导体跨引线500的远部504中的一组电极(例如，电极520a-d)递送用于应用的刺激脉冲，其在所示的实施例中是封装10的外部接触件26。串行寻址导体携载串行代码字，该串行代码字标识用于刺激脉冲的应用的外部接触件26的组合。电极520a-d中的每一个可直接地或如图11中所示的通过一个或多个输出导体512被电耦合到外部接触件26。响应于代码字，电子设备30将开关矩阵配置成跨两个或更多个外部接触件26的指定组合引导刺激脉冲。代码字可以通过脉宽调制或其他串行总线方案来进行传送，并可指定要被包括在接触件组合中的外部接触件26，以及接触件的极性。响应于地址代码字，电子设备30跨指定的一组的外部接触件26施加刺激电流。

在一个或多个实施例中，一个或多个治疗电极可以被电连接到封装10的一个或多个外部接触件26。在一个或多个实施例中，外部接触件26中的一个或多个可以通过导体被连接到电极，以将电刺激治疗提供给患者或从患者感测生理信号，诸如心脏信号。

本文中所描述的密封封装的各种实施例可以包括一个或多个馈通件，该一个或多个馈通件提供从封装的外表面到封装内的外壳的电路径。在一个或多个实施例中，密封封装不需要一个或多个馈通件，而替代地密封封装是被完全包含在封装的外壳内。例如，图12是密封封装600的一个实施例的示意性横截面图。关于图1-5的密封封装10的设计考虑和可能性中的所有同样适用于图12的密封封装600。封装600包括衬底612，衬底612包括第一主表面614和第二主表面616。空腔618可以设置在第一主表面614中。空腔可以包括凹陷表面619。封装600还包括设置在空腔618的凹陷表面619上的一个或多个内部接触件628。电子设备630包括一个或多个设备接触件632。在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的技术或技术的组合将设备接触件632中的一个或多个电连接到内部接触件628中的一个或多个。封装600还可以包括覆盖层640，覆盖层640设置在空腔618之上并且被附连到衬底612的第一主表面614，以形成密封外壳642。在一个或多个实施例中，电子设备630可以设置在密封外壳642内。进一步地，在一个或多个实施例中，密封外壳642可以是气密密封外壳。封装600还可以包括一个或多个导体660，该一个或多个导体660设置在凹陷表面619和覆盖层640的内表面644中的一者或两者上。该一个或多个导体660可以将内部接触件628中的一个或多个电连接在一起以形成设置在密封空腔642内的任何合适的电路或电路系统。虽然未示出，但是密封外壳642可以至少部分地被填充有绝缘材料，以帮助保护电子设备630免于暴露于外部环境因素，并且维持电子设备与内部接触件628的电连接。

本文中引用的所有参考文献和出版物通过将它们的整体引用到本公开中而被明确地并入本文中，除了它们可能直接与本公开相矛盾的范围之外。讨论了本公开的说明性实施例，并已提及本公开范围内的可能变型。在不脱离本公开的范围的情况下，本公开中的这些和其它变型和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且应当理解的是，本公开不限于本文中所阐述的说明性实施例。因此，本披露仅受以下提供的权利要求书限制。

Claims (15)

1.一种气密密封的封装，包括：

非导电衬底，所述非导电衬底包括第一主表面、第二主表面以及设置在所述第一主表面中的空腔，其中所述空腔包括凹陷表面；

覆盖层，所述覆盖层设置在所述空腔之上并且被附连到所述非导电衬底的所述第一主表面以形成气密密封的外壳；

馈通件，包括：

通孔，所述通孔在所述空腔的所述凹陷表面与所述衬底的所述第二主表面之间；

导电材料，所述导电材料设置在所述通孔中；以及

设置在所述通孔之上且在所述非导电衬底的所述第二主表面上的外部接触件，其中所述外部接触件被电连接到设置在所述通孔中的所述导电材料，并且其中所述外部接触件通过围绕所述通孔的激光接合件被气密密封到所述非导电衬底的所述第二主表面；以及

设置在所述气密密封的外壳内的电子设备，其中所述电子设备包括设备接触件，所述设备接触件被电连接到设置在所述通孔中的所述导电材料，使得所述电子设备被电连接到所述外部接触件。

2.如权利要求1所述的封装，进一步包括设置在所述通孔之上且在所述非导电衬底的所述空腔的所述凹陷表面上的内部接触件，其中所述内部接触件被电连接到所述通孔中的所述导电材料，并且进一步地，其中所述设备接触件被电连接到所述内部接触件。

3.如权利要求1-2中任一项所述的封装，其特征在于，所述外部接触件适合于向患者的组织提供电信号。

4.如权利要求1-3中任一项所述的封装，其特征在于，所述覆盖层通过激光接合件被气密密封到所述非导电衬底的所述第一主表面。

5.如权利要求1-4中任一项所述的封装，其特征在于，所述非导电衬底基本上透射具有在200nm到30μm范围中的波长的光。

6.如权利要求1-5中任一项所述的封装，进一步包括导体，所述导体设置在所述非导电衬底的所述第二主表面上并且被电连接到所述外部接触件。

7.如权利要求1-6中任一项所述的封装，其特征在于，所述覆盖层包括蓝宝石。

8.如权利要求1-7中任一项所述的封装，进一步包括电源，所述电源设置在所述空腔中并且被电连接到所述电子设备。

9.一种植入式医疗设备系统，所述植入式医疗设备系统包括包括引线主体的引线、以及设置在所述引线主体的远部中的如权利要求1所述的气密密封的封装。

10.如权利要求9所述的植入式医疗设备系统，其特征在于，所述气密密封的封装的所述外部接触件被电连接到所述引线的导体。

11.一种形成气密密封的封装的方法，包括：

在非导电衬底的第一主表面中形成空腔；

在所述空腔的凹陷表面与所述非导电衬底的第二主表面之间形成通孔；

在通孔之上且在所述非导电衬底的所述第二主表面上形成外部接触件；

将导电材料设置在所述通孔中，使得所述外部接触件被电连接到所述通孔中的所述导电材料；

将电子设备至少部分地设置在所述空腔内，使得所述电子设备的设备接触件被电连接到所述通孔中的所述导电材料；

将覆盖层设置在所述空腔之上；以及

将所述覆盖层附连到所述非导电衬底的所述第一主表面，以形成气密密封的外壳，其中所述电子设备被设置在所述气密密封的外壳内。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述空腔的所述凹陷表面上且在所述通孔之上形成内部接触件，使得所述内部接触件被电连接到所述通孔中的所述导电材料，其中所述电子设备的所述设备接触件被电连接到所述内部接触件。

13.如权利要求11-12中任一项所述的方法，进一步包括将绝缘材料设置在所述气密密封的外壳内。

14.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于，附连所述覆盖层包括将所述覆盖层激光接合到所述非导电衬底的所述第一主表面。

15.如权利要求11-14中任一项所述的方法，进一步包括：

在将所述覆盖层附连到所述非导电衬底的所述第一主表面之前，将电源至少部分地设置在所述非导电衬底的所述空腔内；以及

将所述电源电连接到所述电子设备。