FR3012965A1 - Dispositif de traversee notamment pour systeme d'implant medical et procede de realisation. - Google Patents

Abstract

Dispositif de traversée notamment pour système d'implant médical comprenant : - un substrat (10, 12) flexible comportant localement au moins un moyen de rigidification (11, 15, 121) du substrat, ledit au moins un moyen de rigidification présentant une ouverture (21) traversante et - au moins une traversée hermétique (301, 302, 801) comportant un élément de connexion électrique (33, 35), ladite traversée étant assemblée hermétiquement à un moyen de rigidification, de telle sorte que ledit élément de connexion électrique passe à travers l'ouverture traversante.

Description

DISPOSITIF DE TRAVERSEE NOTAMMENT POUR SYSTEME D'IMPLANT MEDICAL ET PROCEDE DE REALISATION. L'invention concerne le domaine technique des systèmes médicaux implantables. Ces systèmes sont composés d'une batterie et d'un ensemble de composants électroniques. Afin d'éviter tout contact entre les composants électroniques et les tissus ou fluides biologiques, des boîtiers hermétiques sont utilisés pour les encapsuler. Des traversées sont également utilisées pour permettre le transport de l'électricité de l'intérieur vers l'extérieur du boîtier. En plus du volume occupé par les composants électroniques et la batterie, un volume non négligeable est occupé par les traversées.

Ces traversées sont réalisées, soit en brasant des broches en platine à une céramique, soit en co-frittant ces broches avec une céramique crue. Une étape supplémentaire de brasure permet de lier l'élément obtenu à une férule métallique qui sera ensuite soudée au boîtier métallique assurant l'encapsulation.

Une traversée céramique/métal est par exemple décrite dans le document EP1107264. Afin d'assurer une tenue mécanique suffisante, il est difficile de diminuer en dessous de 1 mm l'épaisseur de la céramique utilisée pour réaliser les traversées, comme présenté dans le document US7989080.

Une autre méthode permettant de réaliser des traversées céramique/métal consiste à déposer des couches minces en métal biocompatible sur une première céramique crue que l'on vient co-fritter avec une seconde céramique crue, comme présenté dans le document EP0660449.

Cette méthode présente l'avantage de diminuer le diamètre des traversées hermétiques et donc leur encombrement, grâce à l'utilisation de couches minces, et d'en augmenter ainsi la densité.

Le document US5750926, décrit, quant à lui, un boîtier d'encapsulation dont une paroi est réalisée avec les céramiques des traversées, ces céramiques étant généralement biocompatibles. Cependant, afin d'assurer une tenue mécanique suffisante, il 5 est nécessaire que l'épaisseur de ces céramiques soit relativement importante, la paroi correspondante du boîtier est donc rigide. Ainsi, les boîtiers implantables connus présentent une rigidité importante, et de ce fait, ne peuvent être implantés que dans un nombre limité de localisations dans le corps humain. 10 C'est pourquoi l'objet de l'invention est de diminuer l'épaisseur des systèmes médicaux implantables et de rendre ces systèmes flexibles afin qu'ils puissent se conformer aux différentes zones d'implantation. Ceci permet d'implanter ces systèmes au plus près des zones de traitement. 15 Ainsi, l'invention concerne un dispositif de traversée notamment pour système d'implant médical comprenant : un substrat flexible comportant localement au moins un moyen de rigidification du substrat, ledit au moins un moyen de rigidification présentant une ouverture traversante et 20 au moins une traversée hermétique comportant un élément de connexion électrique, ladite traversée étant assemblée hermétiquement à un moyen de rigidification, de telle sorte que ledit élément de connexion électrique passe à travers l'ouverture traversante. Ainsi, le substrat reste globalement flexible malgré la 25 présence des moyens de rigidification, ces derniers permettant de limiter les contraintes mécaniques au niveau de l'assemblage entre le substrat et les traverséees et le dispositif de traversée obtenu est hermétique. De préférence, ledit substrat consiste en une feuille métallique. 30 Les moyens de rigidification consistent avantageusement en une partie en saillie par rapport à la surface du substrat.

La partie en saillie peut être un renflement ou une surépaisseur. Le dispositif de traversée selon l'invention comprend avantageusement au moins un joint de brasure entre une traversée et un moyen de rigidification. Ce joint de brasure peut présenter une structure tridimensionnelle. Dans une forme particulière de réalisation, la traversée présente une forme en T, un autre joint de brasure étant présent entre une excroissance et le substrat. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif de traversée, comprenant les étapes suivantes : (a) réalisation d'un substrat flexible avec au moins un moyen de rigidification et au moins une ouverture traversante dans ledit au moins un moyen de rigidification, (b) fourniture d'au moins une traversée hermétique comportant un élément de connexion électrique, (c) assemblage hermétique d'une traversée audit au moins un moyen de rigidification, de telle sorte que l'élément de connexion électrique de ladite traversée passe en partie dans ladite ouverture traversante. L'ouverture traversante peut être réalisée avant ou après la formation du moyen de rigidification auquel elle est associée. De préférence, l'étape (a) consiste à réaliser au moins une partie en saillie par rapport au substrat.

Dans une première variante, l'étape (a) consiste en une déformation locale du substrat pour former au moins un renflement. Dans une deuxième variante, l'étape (a) consiste en un apport de matière pour former localement au moins une surépaisseur. Dans une troisième variante, l'étape (a) consiste en un retrait 30 de matière dans au moins deux zones d'un substrat pour former au moins une surépaisseur entre ces zones.

L'étape (c) est avantageusement réalisée au moyen d'au moins un joint de brasure. Dans ce cas, il peut être avantageux de positionner, entre l'étape (b) et l'étape (c), un anneau en céramique contre ledit au moins un moyen de rigidification et du côté porte-substrat. Ceci permet d'éviter de braser le porte-substrat lors de la formation du joint de brasure. Le procédé de réalisation selon l'invention peut comprendre, après l'étape (c), une étape supplémentaire consistant à déposer un matériau polymère, dans ladite au moins une ouverture traversante. L'invention concerne également un boîtier hermétique comportant un dispositif de traversée selon l'invention et un couvercle scellé hermétiquement au dispositif de traversée, notamment destiné à l'encapsulation d'un dispositif médical.

Le système d'implant médical obtenu sera flexible, grâce à la flexibilité du dispositif de traversée. Il sera également d'une épaisseur faible. Ceci facilitera son implantation dans différentes zones du corps. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 (1A-1B) illustre une première étape du procédé selon l'invention dans laquelle des moyens de rigidification sont réalisés sur le substrat du boîtier d'encapsulation, la figure 2 (2A-2B) illustre une variante de mise en oeuvre de la première étape du procédé selon l'invention, la figure 3 (3A-3B) illustre une deuxième étape du procédé selon l'invention, dans laquelle une ouverture est réalisée au niveau des moyens de rigidification, pour la structure illustrée à la figure 1, la figure 4 (4A-4B) illustre cette deuxième étape du procédé selon l'invention pour la structure illustrée à la figure 2, la figure 5 (5A-5B) illustre deux variantes de réalisation d'une traversée, la figure 6 illustre une troisième étape du procédé selon l'invention, dans laquelle des traversées sont assemblées sur le substrat illustré sur la figure 3, la figure 7 est une vue en coupe, similaire à la figure 6, illustrant une autre étape du procédé selon l'invention, la figure 8 est une vue en coupe illustrant une dernière étape du procédé selon l'invention, dans laquelle un couvercle est scellé hermétiquement sur le substrat illustré à la figure 6, la figure 9 (9A-9B) présente des vues en coupe illustrant des variantes de mise en oeuvre de l'étape du procédé illustré à la figure 6, la figure 10 (10A-10C) présente des vues en coupe illustrant différentes variantes du substrat illustré à la figure 3, la figure 11 (11A-11E) présente des vues en coupe illustrant des variantes de mise en oeuvre de la troisième étape du procédé, notamment effectuées sur le substrat illustré à la figure 4, la figure 12 est une vue en coupe illustrant une variante du procédé selon l'invention et la figure 13 est une vue en coupe illustrant une variante du procédé selon l'invention, permettant d'éviter les risques de brasage du porte-substrat. Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes références.

Le procédé selon l'invention est conçu pour réaliser un boîtier d'encapsulation qui soit flexible ou encore conformable, ce boîtier comportant des traversées hermétiques permettant d'établir des connexions électriques entre l'intérieur et l'extérieur de ce boîtier. Pour cela, le procédé selon l'invention consiste à réaliser un dispositif de traversée à la fois fin et flexible, c'est-à-dire capable de se conformer à un diamètre compris entre 3 et 12 cm. 3012 965 6 La première étape de ce procédé consiste à réaliser localement, sur un substrat, des moyens de rigidification du substrat, dans lesquels seront ultérieurement assemblées des traversées. Ainsi, la figure 1A est une vue en coupe d'un substrat 10 dans 5 lequel ont été réalisés deux parties en saillie ou renflements 11 localisés. La figure 1B est une vue de dessus du substrat illustré à la figure 1A. Le substrat 10 se présente, de préférence, sous la forme d'une feuille de faible épaisseur, notamment comprise entre 20 et 250 pm. 10 Il s'agit avantageusement d'un substrat flexible. De façon générale, le substrat sera réalisé en un matériau biocompatible. On peut notamment citer des matériaux métalliques, comme le titane ou un alliage de titane, d'aluminium et de vanadium, comme le TA6V ou Ti-6AI-4V, ou encore un acier inoxydable, comme le SS316L. 15 En pratique, le substrat pourrait être réalisé en un matériau céramique. Cependant, un tel matériau n'est généralement pas retenu car le substrat doit alors présenter une épaisseur relativement importante pour être résistant mécaniquement et il est alors non flexible. Les renflements 11 peuvent être obtenus par déformation du 20 substrat et par différentes techniques connues de l'homme de l'art, telles que par exemple l'emboutissage ou l'hydroformage. De façon préférée, l'espacement entre deux renflements 11 est compris entre 0,1 mm et 5 cm et il est avantageusement de l'ordre de 0,1 mm. 25 Par ailleurs, la figure 1 montre deux renflements identiques. Cependant, les dimensions des renflements peuvent être différentes, tant en ce qui concerne leur profondeur que leur diamètre notamment. Avantageusement, la profondeur des renflements 11 n'excèdera pas vingt fois l'épaisseur du substrat métallique 10, et sera 30 préférentiellement égale à dix fois l'épaisseur du substrat métallique 10. Ainsi, pour un substrat métallique 10 d'une épaisseur de 50 pm, on préférera des renflements 11 de profondeur d'environ 500 pm.

Les renflements 11 seront avantageusement de forme circulaire mais d'autres formes pourront être envisagées (forme carrée ou pyramidale). Avantageusement, le diamètre des renflements 11 sera 5 compris entre 500 pm et 2 cm, et préférentiellement égal à 3 mm. Un renflement 11 est composé d'une paroi latérale 13 sensiblement perpendiculaire au plan du substrat métallique 10 et d'une base 14 sensiblement parallèle au plan du substrat métallique 10. La paroi latérale et la base présentent une épaisseur 10 sensiblement identique à celle du substrat. Dans certains cas particuliers, l'angle entre la paroi 13 et la base 14 du renflement 11 sera supérieur à 90°. Cela pourra notamment être le cas lorsque les renflements 11 sont obtenus par emboutissage. Les renflements 11 présentent alors une 15 structure conique, ce qui permettra d'y introduire des traversées elles-mêmes coniques. Ceci présente un avantage lorsque le joint de brasure présente une forme tridimensionnelle, comme cela sera illustré en relation avec la figure 9B. 20 La base 14 pourra dans certains cas présenter une structure concave. Cela pourra notamment être avantageux pour diminuer les risques d'inflammation des tissus biologiques, une fois le dispositif implanté. Il est maintenant fait référence aux figures 2A et 2B, la figure 2A étant une vue en coupe du substrat 10 sur lequel ont été réalisés des 25 moyens de rigidification consistant en des surépaisseurs localisées. La figure 2B est une vue de dessus du substrat 10, avec deux parties en saillie 15 constituées par une surépaisseur localisée. Ces surépaisseurs peuvent être obtenues par différentes techniques connues de l'homme de l'art, notamment le micro-usinage 30 mécanique ou la gravure laser qui permettent un retrait de matière sur un substrat épais. Ce mode de réalisation est plus particulièrement illustré sur la figure 12.

Ces surépaisseurs peuvent également être obtenues par apport de matière. Elles pourront par exemple être assemblées sur le substrat 10 par soudage laser. De façon avantageuse, la hauteur des surépaisseurs 15 n'excédera pas vingt fois l'épaisseur du reste du substrat 10 et sera préférentiellement égale à environ dix fois l'épaisseur du substrat 10. Ainsi, pour un substrat 10 présentant une épaisseur de 50 pm, les surépaisseurs 15 présenteront une hauteur d'environ 500 pm. Les surépaisseurs 15 pourront se présenter sous différentes 10 formes et seront avantageusement circulaires. Dans certains cas particuliers, ces surépaisseurs 15 pourront présenter une structure conique. Il est à noter que, sur un même substrat 10, les dimensions des surépaisseurs peuvent varier (diamètre, épaisseur). 15 Les figures 3 et 4 illustrent une autre étape du procédé dans laquelle des ouvertures traversantes sont réalisées dans les moyens de rigidification réalisés sur le substrat. Ainsi, la figure 3A est une vue en coupe du substrat illustré à la figure 1, la figure 3B étant une vue de dessus de la figure 3A. 20 Elles montrent que des ouvertures traversantes 21 ont été réalisées dans les renflements 11 et, plus particulièrement dans la base 14 de ces renflements. La figure 4A est une vue en coupe illustrant le substrat de la figure 2, dans lequel des ouvertures traversantes 21 ont été réalisées au 25 niveau des surépaisseurs 15. Ces ouvertures 21 peuvent être obtenues par différents procédés, comme par exemple des procédés d'usinage. Dans les exemples illustrés aux figures 3 et 4, les ouvertures 21 sont sensiblement centrales. Cependant, l'invention n'est pas limitée à 30 cette forme de réalisation et les ouvertures 21 pourraient être excentrées.

Avantageusement, les ouvertures 21 auront une forme circulaire. Elles pourront également avoir une forme carrée, rectangulaire ou conique. Seule une ouverture 21 par renflement 11 ou par surépaisseur 15 est représentée sur les figures 3 et 4. Cependant, on peut prévoir plusieurs ouvertures 21 par renflement 11 ou par surépaisseur 15. Concernant le substrat illustré sur les figures 3A et 3B, la surface occupée par chaque ouverture 21 sera avantageusement très inférieure à la surface de la base 14. lo Ainsi, dans cet exemple, le diamètre de l'ouverture 21 doit être très inférieur au diamètre du renflement 11. Ceci permet de protéger mécaniquement les traversées hermétiques, même lorsque l'épaisseur de céramique utilisée dans la réalisation de ces traversées hermétiques est faible. Ainsi, le diamètre de 15 l'ouverture 21 sera avantageusement compris entre deux et dix fois le diamètre de l'élément de connexion électrique d'une traversée. Il sera préférentiellement deux fois plus important que le diamètre de l'élément de connexion électrique. A titre d'exemple, le diamètre de la broche 35 de la traversée illustrée à la figure 5B est compris entre 50 pm 20 et 1 mm et de préférence égal à 100 pm. De façon générale, le diamètre de l'ouverture 21 sera également très inférieur au diamètre du corps en céramique de la traversée hermétique qui sera assemblée dans le renflement 21. Il est à noter que les ouvertures 21 peuvent également être 25 réalisées préalablement à l'étape de formation des renflements 11 ou des surépaisseurs 15. Ainsi, ces ouvertures peuvent être réalisées avant l'emboutissage du substrat permettant de former des renflements ou avant la soudure sur le substrat de surépaisseurs se présentant sous la forme d'un 30 cylindre évidé. Les figures 5A et 5B sont des vues en coupe illustrant des traversées céramique/métal.

Ces traversées sont obtenues par des techniques classiques, notamment celles présentées dans les documents US-5750926 et EP-1107264. Ainsi, la traversée hermétique 301 présentée sur la figure 5A est obtenue en réalisant un via traversant au sein d'un premier corps 31 en céramique non frittée que l'on remplit à l'aide d'une encre à base d'un métal biocompatible pour réaliser une piste métallique 33. On peut notamment utiliser les métaux suivants : Nb, Ta, Ti, Pt, Ir, Zr, Hf ou des alliages Pt/Ir ou Ir/Ta par exemple.

La même étape est réalisée sur un second corps 32 en céramique non frittée. Une piste métallique 33 est ensuite déposée sur la face supérieure du corps 32 qui sera mise en contact avec la face inférieure du corps 31. La zone de contact entre la face inférieure du corps 31 et la face supérieure du corps 32 est représentée schématiquement par la ligne pointillée sur la figure 5A. L'ensemble est cofritté à haute température, permettant ainsi d'obtenir une traversée hermétique 301 assurant la continuité électrique entre la face supérieure du corps 31 et la face inférieure du corps 32. Par simplification, il n'y a pas de distinction en termes de numérotation entre les céramiques non frittées et les céramiques frittées. La traversée hermétique 302 présentée sur la figure 5B est obtenue en réalisant un via traversant au sein d'un corps 34 en céramique non frittée dans lequel on vient positionner une broche métallique 35 (en platine par exemple). L'ensemble est cofritté à haute température permettant ainsi d'obtenir une traversée hermétique 302 assurant la continuité électrique entre la face supérieure du corps 34 et la face inférieure du corps 34. Par simplification, il n'y a pas de distinction en termes de numérotation entre la céramique non frittée et la céramique frittée. La traversée illustrée à la figure 3B pourrait également être obtenue par des procédés de brasage. 3012 965 11 Dans certains cas particuliers, il peut être avantageux qu'une ou plusieurs de ces broches soient creuses pour permettre par exemple de remplir le dispositif avec du gaz neutre avant de le sceller hermétiquement, par soudage laser par exemple. 5 Selon le type de céramique utilisé, les températures nécessaires au cofrittage seront comprises entre 1200°C et 1700°C, et préférentiellement égale à 1450°C. Des rampes de montée en température relativement lente devront être utilisées de façon à permettre l'évacuation totale des composants organiques avant d'atteindre le palier de température à 10 laquelle le recuit de cofrittage aura lieu. Ainsi, ces rampes pourront être comprises entre 0.1°C/minute et 5°C/min, et préférentiellement égale à 1°C/min. Les céramiques utilisées pour la réalisation des traversées hermétiques sont avantageusement en alumine (A1203) ou en zircone (ZrO2) 15 stabilisé à l'oxyde d'yttrium (Y203). L'épaisseur des céramiques utilisées pour réaliser les traversées métalliques 301 et 302 est comprise entre 10 pm et 1 mm, et préférentiellement égale à 500 pm. Une autre traversée hermétique (non illustrée) consiste en 20 une combinaison des structures présentées sur les figures 5A et 5B. Ainsi, un via traversant est réalisé au sein d'un premier corps en céramique non frittée que l'on remplit à l'aide d'une encre à base de Pt par exemple. Une piste métallique est ensuite déposée sur la face inférieure 25 du corps en céramique non frittée. Un via traversant est ensuite réalisé au sein d'un second corps en céramique non frittée dans lequel on vient positionner une broche métallique. Les deux corps ainsi que la broche métallique et la piste en 30 platine sont mis en contact et cofrittés à une température comprise entre 1200°C et 1700°C, et préférentiellement égale à 1450°C, pour obtenir une traversée hermétique assurant la continuité électrique entre la face supérieure du premier corps en céramique et la face inférieure du second corps en céramique. Cette structure présente l'avantage d'un gain de place au sein du boîtier, tout en permettant une reprise de contact aisée à l'extérieur du boîtier. Le procédé selon l'invention consiste ensuite à assembler des traversées hermétiques, telles qu'illustrées aux figures 5A et 5B sur les structures illustrées aux figures 3 et 4. En fonction des matériaux utilisés, différentes méthodes 10 d'assemblage pourront être utilisées. On pourra notamment penser au soudage diffusion ou au brasage. Ainsi, la figure 6 illustre la structure de la figure 3, dans les renflements de laquelle ont été assemblées des traversées telles qu'illustrées sur la figure 5 pour obtenir un dispositif de traversée selon l'invention. 15 La structure obtenue présente avantageusement une épaisseur inférieure à 1,5 mm et, de préférence, inférieure à 500 pm. La figure 6 montre que l'élément de connexion électrique de chaque traversée (la piste 33 ou la broche 35) passe en partie à travers l'ouverture 21 d'un renflement 11. 20 Bien entendu, la figure 6 n'est qu'un exemple de réalisation et d'autres traversées hermétiques pourraient être intégrées dans les renflements 11. Par ailleurs, sur l'exemple illustré à la figure 6, l'assemblage des traversées 101 et 102 dans les renflements 11 est réalisé au moyen d'un 25 joint de brasure 41. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de mise en oeuvre et d'autres techniques pourraient être utilisées pour réaliser cet assemblage. Le joint de brasure 41 pourra être de nature chimique très 30 diverse en fonction de l'application visée. Dans le cadre d'une application biomédicale implantable, un des points clés est la biocompatibilité du joint de brasure 41. On pourra par exemple citer un joint à base de titane et de nickel, matériau connu sous l'appellation commerciale TiNi50, ou un joint à base de nickel pur. On pourra à cet égard se référer au document de Jiang « Development of ceramic to metal package for Bion microstimulator » (ProQuest Dissertations And Theses ; Thesis (Ph.D.) - University of Southern California, 2005. ; Publication Number : AAI3196824 ; ISBN : 9780542410758 ; Source : Dissertation Abstracts International, Volume : 66-11, Section : B, page : 6104. ; 135 p.). Cette étape de brasage a pour but de sceller hermétiquement le substrat 10 aux traversées hermétiques 301 et 302, de façon à obtenir un dispositif de traversée hermétique. L'épaisseur du joint de brasure 41 sera comprise entre 500 nm et 100 pm. Les traversées hermétiques 301 et 302 peuvent être totalement ou partiellement intégrées au sein du renflement 11.

Le produit intermédiaire obtenu permet de conserver une certaine flexibilité du substrat métallique 10. En effet, les zones 51 présentent une importante flexibilité, tandis que les zones 52 sont rigides et permettent de réduire ainsi considérablement les contraintes sur le joint 41.

Ceci permet entre autres de conserver un substrat 10 globalement flexible tout en n'imposant pas ou peu de déformations mécaniques au niveau des joints hermétiques 41. A ce propos, par simplification, il n'y a pas de distinction en termes de numérotation entre les joints de brasure servant à braser le corps en céramique sur le substrat 10 et les joints hermétiques correspondant au produit du brasage du corps en céramique sur le substrat 10 par l'intermédiaire du joint de brasure. Il est extrêmement important de conserver l'intégrité des joints tout au long de la vie du système implantable. Dans le cas contraire, les composants électroniques présents au sein du boîtier risquent d'être rapidement détériorés du fait d'une infiltration des fluides biologiques au sein du boîtier.

Avantageusement, la céramique 34 sera en contact intime avec la paroi 13. Dans le cas où la céramique ne serait pas en contact direct avec la paroi 13, un matériau pourra être ajouté afin de combler l'espace entre 5 la céramique 34 et la paroi 13. Ce matériau pourra être un métal, mais également un polymère rigide. De plus, comme évoqué précédemment, il est important que la surface occupée par l'ouverture 21 soit très inférieure à la surface de la base 14. En effet, la surface de contact entre la céramique et le milieu 10 extérieur est alors faible et, en conséquence, la céramique sera protégée mécaniquement par la base 14 et ce, même lorsque l'épaisseur de céramique utilisée dans la réalisation de ces traversées hermétiques est faible. Afin d'améliorer encore cette protection mécanique, il est possible d'ajouter, au niveau de la partie non protégée, un polymère 15 biocompatible 61 comme présenté sur la figure 7. Ce polymère pourra être rigide ou souple, mais préférentiellement rigide. Il permettra, en plus de la protection mécanique, d'assurer l'isolation entre la broche 35 ou la piste métallique 33 et le substrat métallique 10, au niveau de l'ouverture 21. 20 Ce polymère 61 pourra également faciliter la connexion d'une ou plusieurs sondes électrodes en servant de guide et de maintien pour celles-ci. La figure 7 illustre la structure de la figure 6, dans une position déformée. Dans cette position, les zones 51 situées entre les renflements 11 25 sont déformées car elles présentent une flexibilité importante. Par contre, les zones 52 situées au niveau des renflements ne subissent aucune déformation, du fait de leur rigidité, ce qui permet de réduire les contraintes sur les joints 41. De façon générale, on entend par structure flexible, une 30 structure qui peut se conformer à un diamètre compris entre 3 et 12 cm, et de préférence égal à 7 cm.

Il est maintenant fait référence à la figure 8 qui illustre une dernière étape du procédé selon l'invention pour l'obtention d'un boîtier hermétique. Dans cette dernière étape, un couvercle 71 est assemblé au substrat 10 de la structure illustrée à la figure 6. Ce couvercle 71 est, de préférence réalisé en métal et notamment en titane. La forme du couvercle métallique 71 est choisie de telle sorte qu'une fois fixé au substrat, le couvercle forme une cavité permettant d'accueillir au moins une partie des composants électroniques. L'assemblage du couvercle 71 au substrat 10 peut être réalisé par différentes techniques, notamment une soudure laser 72 qui permet de réaliser des soudures dans des zones précises avec un échauffement localisé.

La hauteur du couvercle sera inférieure à 3 mm, et avantageusement inférieure à 2 mm. Elle est préférentiellement comprise entre 500 pm et 1 mm. Le fait d'avoir un boîtier présentant une certaine flexibilité est un critère essentiel pour les nouvelles générations de dispositifs implantables.

Ceci permettra de l'implanter dans des zones quelconques, le boitier pouvant se conformer à la zone à traiter thérapeutiquement, compte tenu de la flexibilité. Le boîtier d'encapsulation obtenu est un boîtier fin, c'est-à-dire que son épaisseur globale est inférieure à environ 3 mm.

Il est maintenant fait référence à la figure 9 qui illustre deux variantes de mise en oeuvre de l'étape du procédé illustré à la figure 6. La variante illustrée à la figure 9A est conçue pour augmenter la rigidité de la zone du substrat où est assemblée la traversée et également pour augmenter la fiabilité de cette traversée.

Comme le montre la figure 9A, la traversée 801 qui est assemblée hermétiquement sur le substrat 10 est du type de la traversée 302 illustrée à la figure 5B. Elle comporte ainsi un corps en céramique 34 qui est traversé par une broche métallique 35. A l'une de ses extrémités, le corps 34 présente une excroissance 340 lui conférant une forme de T.

De ce fait, la traversée 801 peut être assemblée au substrat dans deux zones distinctes. La figure 9A montre que la traversée 801 est assemblée à la base 14 du renflement 11 au moyen d'un joint de brasure 41. Elle est également assemblée à la surface 100 du substrat 10, opposée à la surface 10 101 comportant le renflement, par l'intermédiaire du joint de brasure 802. Ce dernier est prévu entre l'excroissance 340 et la surface 100. Les joints de brasure 41 et 802 pourront être de nature identique ou différente. Ils seront composés préférentiellement de nickel et de titane.

Dans l'exemple présenté sur la figure 9A, les deux joints de brasure 41 et 802 auront une structure annulaire. Ainsi, le joint de brasure 41 sera placé au sein du renflement 11, tandis que le joint de brasure 802 sera placé en périphérie du renflement 11.

La fiabilité du boîtier s'en trouve augmentée par rapport à la structure illustrée à la figure 8, sans que sa flexibilité soit diminuée. En effet, en cas de rupture d'un des deux joints de brasure 41 ou 802, le boîtier conservera son herméticité. La variante de réalisation illustrée sur la figure 9B a également pour but d'augmenter la fiabilité de l'assemblage entre la traversée et le substrat 10 illustré à la figure 3A. La traversée 302 assemblée dans le substrat 10 a déjà été décrite en référence à la figure 5B. L'assemblage hermétique est réalisé au moyen d'un joint de brasure 91 qui présente une structure tridimensionnelle. Cette structure permet d'augmenter la surface d'assemblage entre la traversée 302 et le substrat 10.

Le fait que la traversée hermétique se trouve au sein d'un renflement 11 permet d'appliquer des forces de pression durant le recuit de brasage, à la fois parallèlement au plan du substrat 10 (au niveau de la paroi latérale 13) et perpendiculairement au plan du substrat 10 (au niveau de la base 14 et de la face supérieure de la céramique). De plus, du fait de la flexibilité du substrat 10, il est aisé de maintenir un contact intime entre la paroi 13 et la traversée hermétique, ce qui permet de réaliser un assemblage de qualité. De plus, lorsque les renflements présentent une forme conique, il est possible d'appliquer une force de pression durant le recuit de brasage simultanément au niveau de la paroi 13 et de la base 14, en appliquant uniquement une force de pression parallèle à l'axe de la broche 35. Il est maintenant fait référence à la figure 10 qui illustre trois variantes de réalisation du substrat illustré à la figure 3. Ces trois variantes 15 sont conçues pour augmenter la rigidité de la zone du substrat où est assemblée la traversée. Ainsi, la figure 10A montre un substrat 10 comportant un renflement 11 avec une paroi latérale 13 et une base 804 qui comporte une surépaisseur, par rapport à la base 14 du substrat illustré à la figure 3. 20 Dans le renflement, est assemblée une traversée 302 du type illustré à la figure 5B. Cette base 804 d'épaisseur accrue permet d'assurer une tenue aux chocs plus importante, sans diminuer la flexibilité du substrat 10. Ainsi, la variante de réalisation de la figure 10A permet 25 d'augmenter la rigidité de la zone où est assemblée la traversée, d'améliorer sa tenue mécanique et de diminuer les risques de rupture de la céramique constituant la traversée. De plus, le fait d'avoir localement une surépaisseur au niveau de la paroi 804 peut s'avérer utile en cas de diffusion d'un ou de plusieurs 30 éléments composant le joint de brasure 41 au sein du substrat 10. En effet, dans le cas particulier d'un joint de brasure 41 à base de Ni ou de TiNi50 et d'un support 10 à base de titane, le Ni peut diffuser sur plusieurs dizaines de microns au sein du titane. En conséquence, si, au niveau de la zone de brasage, l'épaisseur du substrat est insuffisante, le nickel pourra diffuser jusqu'à l'extrémité opposée à celle où a lieu le brasage, entrainant ainsi un risque de braser le porte-substrat (non représenté sur les différents schémas) servant entre autres à appliquer une certaine force sur l'échantillon au cours du brasage. Il convient de noter que la longueur de diffusion des éléments composant le joint de brasure 41 au sein du substrat 10 dépendra de plusieurs paramètres dont la température de brasage.

Dans la variante illustrée à la figure 10B, c'est la paroi latérale 803 du renflement 11 qui présente une surépaisseur, la base 14 du renflement 11 étant similaire à celle du renflement illustré sur la figure 3. Cette variante permet également d'augmenter la rigidité de la zone où est assemblée la traversée 302, grâce à cette surépaisseur latérale.

La variante illustrée à la figure 10C illustre un substrat 10 avec un renflement 11, dont la paroi latérale 13 et la base 14 sont similaires à celles du renflement illustré à la figure 3. Par contre, une surépaisseur 815 est prévue sur la paroi 100 du substrat opposée à la paroi 101 comportant le renflement 11.

Cette surépaisseur 815 présente une forme annulaire et prolonge la face intérieure de la paroi latérale 13. Dans cette variante de réalisation, est assemblée une traversée 801, telle qu'illustrée à la figure 9A. Ainsi, cette traversée 801 est assemblée au substrat 10 par l'intermédiaire de deux joints de brasure. Le premier joint 41 est situé entre la traversée et la base 14 du renflement 11, tandis que l'autre joint 814 est situé entre l'excroissance 340 de la traversée et la face supérieure de la surépaisseur 815. Cette variante permet en plus de rigidifier la structure obtenue, de diminuer à la fois les contraintes sur le joint 41 du fait du renflement 11 mais également sur le joint 814 du fait de la surépaisseur 815.

Il est maintenant fait référence à la figure 11 qui illustre quatre variantes (figures 11A à 11D) d'assemblage d'une traversée sur un support du type illustré à la figure 4, et une autre variante plus spécifique (figure 11E). Dans la variante illustrée à la figure 11A, une traversée 302, du type illustré à la figure 5B, est disposé à l'intérieur d'une surépaisseur 15 du substrat 10. Pour cela, la surépaisseur 15 présente un logement approprié défini par une paroi latérale 150 et un fond 151. Un joint de brasure 41 est prévu entre la traversée 302 et le 10 fond 151 du logement. La surépaisseur 15 permet d'augmenter la rigidité de la zone où est assemblée la traversée. Cette variante permet d'éviter la présence de parties en saillie sur la face externe du boîtier qui pourra être obtenu à partir de la structure illustrée à la figure 11A. Ceci permet d'accroître la compatibilité du boîtier 15 avec les tissus biologiques, en contact avec lui. La variante illustrée à la figure 11B consiste à assembler une traversée du type illustré à la figure 5B, sur la face supérieure 152 de la surépaisseur 15 présente sur le substrat 10. Compte tenu de la largeur de la surépaisseur, le corps 34 de 20 la traversée 302 présente des dimensions supérieures à celles du corps 34 illustré à la figure 11A. Par ailleurs, un joint de brasure 41 est prévu entre la traversée 302 et la face supérieure 152 de la surépaisseur 15. Cette variante a pour effet d'augmenter la rigidité de la zone 25 où est assemblée la traversée hermétique grâce à la surépaisseur 15. De plus, cela permet de diminuer les risques de rupture de la céramique composant la traversée hermétique. En effet, la surépaisseur permet de protéger la céramique contre d'éventuels chocs mécaniques. Enfin, cela permet également de diminuer l'épaisseur des 30 protrusions sur la face externe du boîtier en contact avec les tissus biologiques.

Dans la variante illustrée à la figure 11C, le corps 34 de la traversée 302 est brasé à la paroi intérieure 153 de la surépaisseur 15 par l'intermédiaire d'un joint de brasure 41. Cela permet un brasage latéral du corps 34 à la surépaisseur 15 qui présentera alors une tenue mécanique renforcée par rapport à la structure présentée sur la figure 6. La variante illustrée à la figure 11D permet de simplifier la mise en oeuvre. Le corps 34 de la traversée 302 illustrée à la figure 5B est préalablement brasé à la paroi 153 de la surépaisseur 15 par l'intermédiaire d'un joint de brasure 41, avant d'assembler hermétiquement l'ensemble 155 (comprenant le corps 34, la broche 35, le joint hermétique 41 et la surépaisseur 15) au substrat 10 par l'intermédiaire d'un joint hermétique 154. Cet assemblage pourra par exemple être réalisé par soudage laser. Il faudra prendre des précautions pour ne pas détériorer le joint hermétique 41. On pourra ainsi décaler le joint hermétique 154 d'une distance comprise entre 100 pm et 1 mm préférentiellement 500 pm par rapport au joint hermétique 41. A titre de variante du mode de réalisation illustré à la figure 11D, la figure 11E illustre un autre mode d'assemblage de l'ensemble 155 sur un substrat 10. Ainsi, afin de positionner plus facilement l'ensemble 155 par rapport au substrat 10, il est possible de mettre cet ensemble 155 au sein d'un renflement 11. Un joint hermétique 156 entre la surépaisseur 15 et la base 14 pourra être réalisé par soudage laser.

Il est à noter qu'il est également possible de réaliser un joint hermétique (non représenté) entre la paroi extérieure 157 de la surépaisseur 15 et la paroi 13 du renflement 11. Il est enfin fait référence à la figure 12 qui illustre un substrat 12 qui présente la forme d'une feuille épaisse mais structurée.

Ainsi, sont réalisées des zones 120 plus fines, par retrait de matière par exemple. Des zones 121 en saillie par rapport au substrat 12 sont alors définies. Elles forment une surépaisseur.

Ainsi, le substrat 12 est relativement flexible grâce à la présence de ces zones 120, ce qui confèrera une flexibilité globale au boîtier qui sera obtenu à partir du substrat 12. La profondeur de ces zones 120 pourra être comprise entre 5 et 95% de l'épaisseur de la feuille, préférentiellement 60%. Ainsi, si l'on prend comme exemple un substrat constitué d'une feuille en titane de 250 pm d'épaisseur, on pourra réaliser des zones 120 de profondeur comprise entre environ 12 pm et 235 pm. De même, le nombre de zones 120 sera fonction de la flexibilité souhaitée. En effet, plus le nombre de zones 120 sera important et plus le substrat 12 sera flexible. Ainsi le pourcentage de la surface occupée par les zones 120 pourra être compris entre 5% et 95%, préférentiellement 60%.

Dans la zone 121 située entre deux zones 120, est réalisée une ouverture traversante 21. Cette ouverture peut être réalisée avant ou après la formation de la zone 121. Sur la zone 121, est assemblée une traversée 302 du type illustré à la figure 5B, au moyen d'un joint de brasure 41, de telle sorte que la broche 35 passe à travers l'ouverture 21. Ainsi, comme dans les exemples décrits précédemment, la zone du substrat dans laquelle la traversée est assemblée est rigidifiée, tout en conservant la flexibilité globale du substrat. La figure 13 illustre une autre variante qui permet d'éviter de braser le porte-substrat lors de la formation du joint de brasure 41. La figure 13 illustre un anneau en céramique 130 (par exemple en alumine (A1203) ou en zircone (ZrO2) stabilisé à l'oxyde d'yttrium (Y203)) qui est placé à l'extérieur du renflement 11. Cet anneau 130 est alors placé contre la base 14 du renflement 11. Il pourrait être placé à l'extérieur d'une surépaisseur 15 (côté porte-substrat) pour un substrat du type illustré aux figures 4A et 4B.

Au cours du brasage, si les éléments composant le joint de brasure 41 venaient à diffuser jusqu'à cet anneau en céramique (un des sens possible de diffusion des composants de brasure est représenté par une flèche sur la figure 13), cet anneau 130 serait alors brasé au renflement 11 ou à la surépaisseur. Cet anneau fera alors partie intégrante du dispositif et évite de braser le porte-substrat. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la 10 compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de traversée notamment pour système d'implant médical comprenant : - un substrat (10, 12) flexible comportant localement au moins un moyen de rigidification (11, 15, 121) du substrat, ledit au moins un moyen de rigidification présentant une ouverture (21) traversante et - au moins une traversée hermétique (301, 302, 801) comportant un élément de connexion électrique (33, 35), ladite traversée étant assemblée hermétiquement à un moyen de rigidification, de telle sorte que ledit élément de connexion électrique passe à travers l'ouverture traversante.
2. 2. Dispositif de traversée selon la revendication 1, dans lequel ledit substrat (10, 12) consiste en une feuille métallique.
3. 3. Dispositif de traversée selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un moyen de rigidification consiste en une partie en saillie par rapport à la surface du substrat.
4. 4. Dispositif de traversée selon la revendication 3, dans laquelle la partie en saillie est un renflement (11) ou une surépaisseur (15, 121).
5. 5. Dispositif de traversée selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant au moins un joint de brasure entre une traversée et un moyen de rigidification.
6. 6. Dispositif de traversée selon la revendication 5, dans lequel ledit au moins un joint de brasure (91) présente une structure tridimensionnelle.
7. 7. Dispositif de traversée selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la 30 traversée présente une forme en T, un autre joint de brasure étant présent entre une excroissance (340) et le substrat (10).
8. 8. Procédé de réalisation d'un dispositif de traversée selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes : (a) réalisation d'un substrat (10, 12) flexible avec au moins un moyen de rigidification (11, 15, 121) et au moins une ouverture traversante (21) dans ledit au moins un moyen de rigidification, (b) fourniture d'au moins une traversée hermétique (301, 302, 801) comportant un élément de connexion électrique (33, 35), (c) assemblage hermétique d'une traversée audit au moins un moyen de rigidification, de telle sorte que l'élément de connexion électrique de ladite 10 traversée passe en partie dans ladite ouverture traversante.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape (a) consiste à réaliser au moins une partie (11, 15, 121) en saillie par rapport au substrat (10). 15
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape (a) consiste en une déformation locale du substrat (10) pour former au moins un renflement (11).
11. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape (a) consiste en un apport de matière pour former localement au moins une surépaisseur (15). 20
12. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape (a) consiste en un retrait de matière dans au moins deux zones (120) d'un substrat (12) pour former au moins une surépaisseur (121) entre ces zones. 25
13. 13. Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, dans lequel l'étape (c) est réalisée au moyen d'au moins un joint de brasure (41, 91, 802, 814, 154, 156).
14. 14. Procédé selon l'une des revendications 8 à 13 comprenant, après l'étape 30 (c), une étape supplémentaire consistant à déposer un matériau polymère (61), dans ladite au moins une ouverture traversante (21).
15. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14 comprenant, entre l'étape (b) et l'étape (c), le positionnement d'un anneau (130) en céramique contre ledit au moins un moyen de rigidification et du côté porte-substrat.
16. 16. Boîtier hermétique comportant un dispositif de traversée selon l'une des revendications 1 à 7 et un couvercle (71) scellé hermétiquement au dispositif de traversée, notamment destiné à l'encapsulation d'un dispositif médical.