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Dicht, dichter, hermetisch dicht

Neue Niedrigtemperaturfügetechnik dichtet intelligente Implantate und Mikrosysteme sicher ab und schützt vor eindringender Feuchtigkeit.

Ein Glasgehäuse samt Deckel wurde prototypisch mit der neuen Fügetechnik hermetisch dicht verschlossen. Die Klebefuge besteht aus Klebstoff und ist mit Titan besputtert.
Medizintechnik im Mikroformat macht es heute möglich, dass Implantate bei gesundheitlichen Problemen wichtige Körperfunktionen übernehmen. Beispiele sind Nervenstimulatoren wie Herzschrittmacher oder Ersatzorgane wie Cochlea-Implantate. Solche intelligenten Implantate sind hochkomplexe Systeme aus Sensoren, Aktoren und Signalverarbeitung. Für den sicheren Einsatz im menschlichen Körper ist eine hermetische Abdichtung notwendig, die das Austreten von gesundheitsschädlichen Materialien verhindert und das Mikrosystem vor eindringenden korrosiven Körperflüssigkeiten schützt.

In der Regel werden Implantate mit integrierter Elektronik in verschweißten Gehäusen verpackt. Temperaturempfindliche Mikrosysteme können jedoch beim Schweißen Schaden nehmen. Bei Metallgehäusen wird zudem die Signalübertragung beeinträchtigt. Alternativ werden vor allem flexible Implantatteile mit dem hydrophoben Polymer Parylene beschichtet und mit Silikon vergossen. Die gegenüber Gehäusen reduzierte Dichtigkeit erfordert dabei inerte Materialien für die Implantate, beispielsweise Gold.

Wissenschaftler des KIT haben eine neue hermetisch abdichtende Fügetechnik im Niedrigtemperaturbereich entwickelt. Hierbei werden Gehäuseteile, etwa aus Glas oder Titan, mit einer Klebung verbunden. Die Klebefuge wird anschließend mittels Kathodenzerstäubung, bekannt als Sputtern, mit einer Schicht aus abdichtendem Material, wie etwa Titan, versiegelt. Je dicker diese Schicht, desto dichter ist sie gegenüber Feuchtigkeit. Durch einen Mehrschichtaufbau kann die Abdichtung weiter optimiert werden. Die thermische Belastung während des Fügens ist dabei sehr gering. Bei Verwendung nichtmetallischer Gehäusematerialien ist die elektromagnetische Abschirmung vernachlässigbar.

Das neue Verfahren erlaubt die Verbindung von unterschiedlichen Materialien und Oberflächen, es kann sogar Fertigungstoleranzen ausgleichen. Ein weiterer Vorteil: In der Klebefuge können elektrische Durchführungen sicher eingebracht werden, wobei der Klebstoff hier als Isolator fungiert. Denkbar ist der Einsatz auch in weiteren Bereichen, in denen feuchteempfindliche Komponenten verbaut werden.

Das KIT sucht Industriepartner zur Lizenzierung der Technologie in der Praxis.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Aude Pélisson-Schecker, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25335

E-Mail: pelisson-schecker@kit.edu

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