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CN105813686A - 具有嵌入电路板中的例如电容器的部件的植入式刺激器设备 - Google Patents

具有嵌入电路板中的例如电容器的部件的植入式刺激器设备 Download PDF

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CN105813686A CN201480066968.2A CN201480066968A CN105813686A CN 105813686 A CN105813686 A CN 105813686A CN 201480066968 A CN201480066968 A CN 201480066968A CN 105813686 A CN105813686 A CN 105813686A
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Abstract

公开了用于植入式刺激器设备的电路板(140)，其具有嵌入式部件(200)，特别地各种数目和/或组合的隔直流电容器(170)、EMI滤波电容器以及EMI滤波电感器。因此，电路板可以容纳附加IPG电路，或者其被制得更小。在优选实施例中，在电路板中嵌入至少所述滤波电容器，而隔直流电容器是表面安装式的。

Description

具有嵌入电路板中的例如电容器的部件的植入式刺激器设备
技术领域
本发明涉及植入式刺激器设备，并且特别地涉及通过在设备中的电路板中嵌入某些部件来使植入式刺激器中的电路的尺寸最小化。
背景技术
植入式刺激设备向神经和组织输送电刺激以实现各种生物紊乱的治疗，诸如用以治疗心脏心律不齐的起搏器、用以治疗心脏纤维性颤动的除颤器、用以治疗耳聋的蜗形的刺激器、用以治疗眼盲的视网膜刺激器、用以产生协调肢体运动的肌肉刺激器、用以治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、用以治疗运动神经和精神紊乱的脑皮层和深部脑刺激器以及用以治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩膀半脱位等的其它神经刺激器。随后的描述一般地将集中于本发明在诸如在美国专利6,516,227中公开的脊髓刺激(SCS)系统内的使用。然而，本发明可适用于任何植入式治疗设备或任何植入式医疗设备系统。
SCS系统通常包括在图1A和1B中的平面图和横截面图中所示的植入式脉冲发生器(IPG)10。IPG10包括生物相容设备外壳30，其保持要使IPG运行所需的电路和电池36。IPG10经由形成电极阵列12的一个或多个电极引线14被耦合到电极16。电极16被配置成接触患者的组织并被承载在柔性主体18上，其还容纳被耦合到每个电极16的单独导线20。导线20还被耦合到邻近接点22，其可插入到固定于IPG10上的头端28中的引线连接器24中，该头端可以包括例如环氧树脂。一旦被插入，邻近接点22连接到头端接点26，其进而被馈通引脚34通过外壳馈通32耦合到外壳30内的电路。
在所示的IPG10中，三十二个引线电极(E1—E32)被分离在四个引线14之间，头端28包含引线连接器24的2×2阵列。然而，IPG中的引线和电极的数目是应用所特定的，并且因此可以改变。在SCS应用中，通常将电极引线14在患者脊髓中的硬膜邻近植入，并且当使用四引线IPG10时，这些引线通常以在硬膜的右侧和左侧的每个上有两个的方式分离。邻近电极22通过患者的组织隧穿至远处的位置，诸如在该处植入IPG外壳30的臀部，在那里其被耦合到引线连接器24。在另一示例中，还可以将四引线IPG10用于深部脑刺激(DBS)。在针对直接地在要求刺激的部位处植入而设计的其它IPG示例中，IPG可以是无引线的，具有替代地出现在IPG的主体上以便接触患者的组织的电极16。
如图1B的横截面图中所示，IPG10包括印刷电路板(PCB)40。被电耦合到PCB40的是电池36，其在本示例中是可再充电的；被耦合到PCB的顶面和底面的其它电路50a和50b；用于与外部控制器(未示出)无线通信的通信线圈42；用于从外部充电器(未示出)无线地接收磁性充电场以便对电池36再充电的充电线圈44；以及馈通引脚34(连接未示出)。如果电池36是永久的而非可再充电的，则将不需要充电线圈44。(在2014年8月27日提交的美国专利申请序号14/470,854中可以找到关于线圈42和44及其与之通信的外部设备的操作的更多细节)。
图2A和2B示出了存在于IPG10中的其它电路50a或50b中的某些，并且特别地图2A示出了用来确立引线电极16中的任何一个处的电流的电流分配电路，该电流可包括单相或多相电流脉冲。在本示例中，电流分配电路包括许多电流源(PDAC52)电流宿(NDAC54)。PDAC52和NDAC54包括能够分别地发出和吸收期望振幅Iout的电流脉冲的模数转换器(DAC)，该振幅可以是可根据数字控制信号(未示出)来控制的。(“PDAC”和“NDAC”被这样称呼，因为其通常是分别地由P沟道和N沟道晶体管构成的)。从一个或多个活动PDAC52或NDAC54发出或吸收的电流经由开关矩阵56P和56N(其也是数字可控的(未示出))被指引到所选电极16。请注意，本示例中的电流分配电路还支持作为电极的导电外壳30的选择(Ecase30)，该外壳电极30通常是针对单极刺激选择的，如众所周知的那样。DAC52和54还可以包括电压源。还可以将发出部件(PDAC52，矩阵56P)和吸收部件(NDAC54，矩阵56N)单独地视为电流分配电路。
DAC52和54及开关矩阵56的适当控制允许任何电极16充当阳极或阴极以产生通过病人的组织R的电流，有希望具有良好的治疗效果。在所示的示例中，PDAC522经由开关矩阵56P被控制为向阳极电极E1发出振幅Iout的电流，而NDAC541经由开关矩阵56N被控制为从阴极电极E2吸收振幅Iout的电流。还可以将DAC52和54编程为以特定的频率和持续时间发出电流脉冲，但此细节对于本公开而言是不重要的。用于电流分配电路的功率由电源电压V+提供，如在例如美国专利申请公开2013/0289665中更详细地描述的。一次可选择超过一个阳极电极和超过一个阴极电极，并且因此电流可以在电极16中的两个或更多之间流动。
在IPG10中还可以使用其它电流分配电路。例如，在不使用开关矩阵56的示例中，可以为每个电极Ei提供有专用PDAC52i和NDAC54i，诸如在例如USP6,181,969中公开的。在另一示例中，PDAC52和NDAC54可提供固定振幅的电流，这些DAC中的多个被开关矩阵56选择为在所选电极处提供其电流的和，诸如在美国专利申请公开2007/0038250和2007/0100399中描述的。
可以将图2A的电流分配电路的大部分(包括DAC52和54及开关矩阵56)集成在专用集成电路(ASIC)60上，如图2B中所示。在所述示例中，ASIC60包含用以支持十六个引线电极16和外壳电极30的电路。在32电极IPG10中，使用两个此类ASIC60a和60b，外壳电极30在ASIC60a或60b中的仅一个中被激活，实际上产生33电极设备。可以相同地制造ASIC60a和60b，并且其被充当其主设备的微控制器集成电路62(图3)控制，如在美国专利申请公开2012/0095529、2012/0092031和2012/0095519中公开的。ASIC60a和60b还可包含在IPG10中有用的其它电路，诸如电池充电和保护电路(用于将芯片与电池36和充电线圈44对接)、遥测电路(用于将芯片与遥测线圈42对接)、各种测量电路等。
在图2A和2B中还示出了隔直流电容器(DC-blockingcapacitor)70(C(dc))，其被耦合到存在于ASIC60a/b(即，电流分配电路的输出端)处的电极节点Ei(a)与电极16(Ei)之间的每个电极电流路径64。可以将隔直流电容器70串联地放置在电极电流路径64中，并且其充当用于防止到患者体内的DC电流注入的安全措施，并且一般地在IPG中使用。
给定通常提供给电极16以实现有效治疗的电流的振幅(Iout)(约为几毫安)，并且给定防止当使此类电流通过时大的电压跨隔直流电容器70累积的期望，隔直流电容器70具有相对大的电容值—通长约为1—10微法。隔直流电容器70因此在物理尺寸方面是相对大的，并且在IPG10的外壳30内且特别是在IPG的PCB40上可以占据相当大的空间。
这在图3中针对先前描述的32电极IPG10示出，其示出了充电线圈44被安装到的PCB40的底面。被安装到充电线圈44内的PCB40的还有ASIC60a和60b(每个支持16个电极，并且一个支持外壳电极30)、主微控制器62以及隔直流电容器70。如本领域的的技术人员将认识到的，PCB40也将包含其它部件，但是这些为了明了起见而未示出。隔直流电容器70包括典型的表面可安装陶瓷电容器，其中的每一个可具有120×60密耳的覆盖区或面积(其在本领域中称为“1206”电容器)、80×50密耳(“0805”电容器)或更小。
合起来，DC隔直流电容器70在PCB40的底面上占据相对大的区域75，其可高达该表面的总面积的30％(通常为约10cm2)。这是遗憾的，因为隔直流电容器70增加了PCB40的尺寸，这增加了外壳30和IPG10尺寸，其优选地被保持为尽可能小以使得易于进行植入手术并提升患者舒适度。隔直流电容器70的尺寸问题由于本行业的为IPG提供更大数目的电极以便为病人提供更细的分辨力和更复杂的刺激治疗的期望而被进一步加剧。虽然在理论上可以将隔直流电容器70中的至少某些放置在PCB40的另一(顶部)表面上，但是这并非始终可选择：例如，在IPG10的示例中，PCB40的顶面完全被通信线圈42、电池36以及其它表面安装式电路50a占用，如图1B中所示。
现有技术已经认识到多电极IPG中的相对大的隔直流电容器70的问题。然而，此问题的已知解决方案是设法使所使用的隔直流电容器70的数目最小化。例如，在USP7,881,803中，提供了具有仅单个隔直流电容器的IPG，该单个隔直流电容器节省了IPG中打开空间并因此允许IPG小型化。美国专利申请公开2010/0268309同样地提出了一种IPG，具有数目减少的隔直流电容器、即小于IPG所支持的电极数目。
然而，本发明人并未将如本领域提议的那样仅仅减少隔直流电容器70的数目视为用于解决此问题的充分方式。如果与IPG支持的电极数目相比去除了太多的隔直流电容器70，则可能出现困难。治疗可能被折衷，因为自由地选择可充当阳极或阴极的电极的能力可能受到限制，因为某些可选择电流路径可能并未如为了安全起见而期望的那样包括隔直流电容器70；必须采取电流分配电路的附加复杂设计来解决此问题。相反地，如果与IPG电极16的数目相比去除了太少的隔直流电容器70，则IPG中的空间节省可能是无意义的。
IPG中的部件尺寸的问题由于设法向IPG添加附加部件的新近事件而被进一步加剧。例如，在美国专利申请公开2014/0155970中，其讲授了在电极电流路径中使用附加电磁干扰(EMI)滤波电容器71(C(f))，如图4A和4B中所示。这些滤波电容器70被耦合到电极电流路径64，并联地在每个电极节点Ei与参考电压(例如，接地，诸如电池36的负端子)之间。如在'970公开中所讲授的，滤波电容器70有用于被耦合到引线导线20的EMI分流到地线(诸如在磁共振呈像(MRI)机器中通常存在的64MHz或128MHz频率)并阻止EMI传导到导电外壳30。这减少了发热，并且帮助保护IPG电路免受损坏或无意中刺激病人，因此使得IPG对于供要求MRI程序的病人使用而言更加安全。虽然在图4A和4B中未示出，但'970公开讲授的是，还可以在隔直流电容器70的另一侧耦合滤波电容器711，即并联在电流分配电路输出端Ei(a)与地线之间。
在'970公开中还公开了EMI滤波电感器72(Li)的使用，其像隔直流电容器70一样可以串联地放置在引线电极电流路径64中，如图4A中所示，该滤波电感器Li可以在从0.5至3.0微亨范围内。替换地，可以在外壳30的电极电流路径中放置单个滤波电感器(Lcase)，其具有在50至200纳亨范围内的值，如图4B中所示。
本发明人认识到'970公开了具有一般地在几毫微法范围内的值的滤波电容器70，其在与隔直流电容器70相比时在电容和尺寸方面都将更小。例如，本发明人认识到可以在IPG10中将滤波电容器71实现为0805、0603或0402可表面安装式电容器。尽管如此，如果滤波电容器71将被结合到IPG10中，则必须在IPG10的PCB40上的某处找到用于此类部件的空间，该空间如前所述的那样已供应不足。如果将滤波电感器72另外地结合到IPG10中，尤其是引线电极电流路径(Li；图4A)中的每一个中，则将需要IPG10中的更多空间。
因此需要一种容纳这些不同的电流电流路径部件的解决方案，优选地以在可以被安全地选择用于患者治疗的电极方面不影响IPG灵活性的方式下。在本公开中提供了此类解决方案。
附图说明
图1A和1B示出了根据现有技术的植入式医疗设备、具体地具有许多电极的植入式脉冲发生器(IPG)的不同视图。
图2A和2B示出了根据现有技术的用于IPG的电流分配电路，包括电极电流路径中的隔直流电容器的使用。
图3示出了根据现有技术的用于包括隔直流电容器的IPG的印刷电路板(PCB)。
图4A和4B示出了根据现有技术的电极电流路径中的滤波电容器和滤波电感器的包含。
图5A—5C示出了根据本发明的示例的其中将电极电流路径中的各种部件嵌入PCB内的用于IPG的改进PCB的示例。
图6示出了根据本发明的示例的用于IPG的改进PCB中的嵌入式部件的一般化横截面图。
图7A和7B示出了根据本发明的示例的可以用来在用于IPG的PCB中嵌入部件的不同制造方法。
具体实施方式
图5A示出了供诸如IPG10之类的IPG使用的改进印刷电路板(PCB)140。PCB140可以类似于先前在图3中示出的PCB40，其底面还包括ASIC60a和60b、微控制器62以及充电线圈44。然而，在电流分配电路(例如，ASIC60a/b)的输出端Ei(a)与电极Ei和Ecase(16i，30)之间的电极电流路径64中的一个或多个部件—诸如隔直流电容器70、滤波电容器71和/或滤波电感器72(图4A和4B)—现在被嵌入(20)PCB140的内部层内，并且因此用点线示出。
如所示，嵌入式部件200包括传统上可表面安装到PCB140的表面的类型的分立部件，诸如电容器和电感器部件，其具有先前描述的类型的“XXYY”型封装，并且因此具有部件主体201和可焊接端子202。然而，这并不是严格地必需的，并且PCB140内的嵌入部件200的特定构造可以不同。
在图5A中所示的示例中，嵌入式部件200包括先前讨论的隔直流电容器(70)，现在重新编号为170以反映其嵌入性质。由于嵌入式隔直流电容器170不再占用PCB140的底面上的区域75(比较PCB40；图3)，因此可以将其它部件102耦合到此区域75内的PCB140。此类其它部件102可以包括从IPG10中的别处移动的电路，诸如正常地出现在PCB的顶面或底面上的其它电路50a或50b(图1B)、微控制器62、ASIC60a和60b中的任一者或两者等。区域75还可以容纳附加隔直流电容器，因此允许使IPG10可以支持的电极数目加倍(例如，从32至64)。虽然未示出，但区域75中的这种附加表面安装式隔直流电容器(70)可以直接地覆盖嵌入式隔直流电容器70。
区域75还可以容纳另外在传统IPG中未使用但在给定由区域75提供的附加空间的情况下期望添加的附加电路，在一个示例中诸如图4A和4B的滤波电容器71或滤波电感器72，因此，促进IPG功能的添加或扩展。虽然图5A显示所有隔直流电容器170已被嵌入PCB140中，但这并不是严格要求的。例如，一半(例如，十六个)可是嵌入的(170)，另一半是传统表面安装的(70；图3)。
如图5A中所示，隔直流电容器170已在其在PCB40的底侧的先前所示位置下面被嵌入PCB140中(图3)。然而，此类定位并不是严格地必需的，并且可以将随后讨论的隔直流电容器170或其它嵌入式部件200嵌入PCB140中的任何位置，可能在不同的非相邻区域中。区域75因此可在嵌入式部件200的上面和/或下面(无论其位于哪里)且在不参考先前位置的情况下定义PCB140的表面面积。
假设区域75未被用来向IPG10添加附加电路，则将预先存在的IPG部件移动到区域75中允许使得PCB140与PCB40(图3)相比制得更小，这允许使得IPG10制得更小，以提升病人舒适度并使植入问题变得容易。尽管有尺寸的此减小，嵌入式隔直流电容器170仍串联地提供在电极电流路径64中以用于IPG10所支持的每个电极16，其如前所述防止到病人体内的DC电流注入并提升病人安全性。由于为隔直流电容器170提供了每个可选择电极16，所以电极16可以被自由地选作阳极或阴极而不考虑来自所选电极电流路径64的DC电流注入，而且未使IPG10中的电流分配电路的设计复杂化，其否则仍如图2A和2B中所示一样。如前所述，现有技术节省空间技术并未建议IPG支持的电极与隔直流电容器之间的一一对应关系，其替代地相对于IPG电极的数目减少隔直流电容器的数目。
图5B和5C示出了用于将电极电流路径64中的不同部件200嵌入PCB140内的其它替换方案。在图5B中所示的示例中，嵌入式部件200包括先前所讨论的'970公开的EMI滤波电容器(71；图4A和4B)，被重新编号为171以反映其嵌入性质。隔直流电容器70被表面安装到PCB140，并且另外占用图3中先前所示的区域75中的相同位置。请注意，在本示例中，为IPG10提供了如在'970公开中讲授的附加MRI滤波能力(图4A和4B)，但是相对于其早先的设计40(图3)而言并未增加PCB140的尺寸，并且不需要显著地改变PCB上的其它器件的布局和位置。这为了方便起见是尤其优选的，并且从而未扰乱传统PCB40设计。
图5B的示例也是优选的，因为如本发明人认识到的那样，滤波电容器171的电容值和尺寸小于隔直流电容器70。例如，虽然隔直流电容器可包括1206或0805电容器，但滤波电容器171可包括较小的0805、0603或0402电容器，其由于其较小的尺寸而更容易嵌入。如图5B中所示，嵌入式滤波电容器171一般位于其与之相关联的隔直流电容器70中的每一个下面，这使得容易在PCB140中布线以将隔直流电容器70和滤波电容器171耦合到其电极电流路径64。然而，这并不是严格地必需的，并且嵌入式滤波电容器171相对于表面安装式隔直流电容器70的特定放置可以改变。并非所有滤波电容器171都需要嵌入PCB140中；某些可以是传统表面安装式的。随后讨论具有嵌入式部件200的PCB140中的布线。
图5C通过在每个引线电极电流路径64(72；图4A)中另外包括滤波电感器作为嵌入式部件200(重新编号为172)以及嵌入式滤波电感器171而使图5B更进一步。如所示，每个嵌入式滤波电容器171i和嵌入式滤波电感器172i在PCB140内被耦合到内部PCB接点203以实现电极电流路径电路64，其在本示例中包括表面安装式隔直流电容器70i。内部PCB接点203在PCB140中的导电层(Cui)处发生，如不久将讨论的。可以通过PCB140中的布线来实现到其它电路节点的连接，其可包括不同导电层之间的导电过孔106、108(图7A、7B)的使用，如随后举例说明的和技术人员将认识到的。
在图5C中的示例中，嵌入式滤波电容器171和嵌入式滤波电感器172是隔直流电容器70的面积的四分之一(即，线性尺寸的一半)—例如“1206”隔直流电容器70及“0603”嵌入式滤波电容器171和滤波电感器172。具有适合于EMI滤波的电感值的“0603”表面安装式电感器由纽约的梅尔维尔的NIC部件公司出售。参见http：//www.Wniccomp.Com/catalog/nfp.pdf.因此，嵌入式滤波电容器171和滤波电感器172可以位于其与之关联的表面安装式隔直流电容器70的下面，而不需要将这种隔直流电容器70从传统PCB40(图3)中的区域75中的表面安装位置中重新定位。然而，此类传统定位也不是严格地必需的。也不需要嵌入式滤波电容器171和滤波电感器172的尺寸是相等的，并且此类器件出现在其隔直流表面安装式电容器70下面。一般地将嵌入式滤波电容器171和滤波电容器172定位于与之相关联的隔直流电容器70下面的其它布局方案是似乎合理的，或者在此类位置方面可能不存在关联。并非所有滤波电感器172都需要嵌入PCB140中；某些可以是传统表面安装式的。
尽管有图5A—5C中所示的特定非限制性示例，但应注意的是可以将电极电流路径中的部件的其它组合(隔直流电容器(Ci(dc))、滤波电容器(Ci(f))和/或滤波电感器(Li(f)))嵌入200或表面安装到PCB140。例如，隔直流电容器可以是嵌入式的，而滤波电容器可以是表面安装式的。滤波电感器可以替代地是表面安装式的，即使滤波电容器是嵌入式的。可以有少于所有的任何此类部件70、71和72(图4A和4B)是嵌入式的，或者其全部可以是。简而言之，这些部件的任何组合或数目可以被嵌入PCB140中，留下其余的(如果有的话)被表面安装在区域75上或PCB140上的别处。
用于在PCB内嵌入部件200的技术是已知的，并且随后参考图7A和7B来讨论这些技术中的某些。转到那些图之前，在图6中以横截面图方式示出了PCB140中的嵌入式部件200i的一般图示，其可以包括嵌入式隔直流电容器170i、嵌入式滤波电容器171i、嵌入式滤波电感器172i或另一IPG部件，无论其是否在电极电流路径64中。如看到的，嵌入式部件200i被整个地凹进PCB140的顶面140a和底面140b之下，而传统上部件(例如，102)在此处被耦合。
如所示，部件端子202在内部PCB接点203(图5C)处被连接到接近于PCB140的底面140b的图案化铜导电层Cu2。PCB140的顶面140a处的其它部件(例如，102)在形成于顶部焊接掩蔽层SMa中的外部PCB接点104处被耦合到导电层Cu1。(如在后续示例中所示，PCB140可包含超过两个导电层)。虽然为了方便起见而未示出，但其它部件102同样地可以在形成于底部焊接掩蔽层SMb中的外部PCB接点104处被连接到PCB140的底面140b处的导电层Cu2。因此，这样的其它部件102可在嵌入式部件200上面或下面在区域75内或在没有区域75的情况下出现。部件102不需要仅仅可表面安装到PCB140，而是替代地PCB140可采用通孔技术来接收来自此类部件的引线。示出了将导电层Cu1和Cu2连接以帮助PCB布线的导电过孔106。
图7A和7B图示出关于PCB140形成和如何可以将部件200嵌入PCB140中的更多细节。这些所示制造示例在某些方面不同，并且特别是关于导电层(Cui)是否可以占据被嵌入式部件200占用的PCB140中的厚度180。不管怎样，导电层可以占用区域75内的在嵌入式部件200上面或下面的PCB层，因此允许在那些表面处的电路的添加。
在图7A中，在被嵌入式部件厚度180占用的PCB层级处在PCB140中不存在导电层。一般地在JISSOEuropeanCouncilSeminar,Nurnberg,DE,pg.16(May2011)中的“EmbeddedDevicePackagingRampingUpNextGenerationSiP”；以及H.Haidinger在pg.18-19,AT&STechnologyForum(2013)中的“CostDriverforPCBwithAdvancedTechnologies”中举例说明了图7A的PCB140制造技术，并且因此其仅仅被简要地描述。
该过程使用铜片(所描绘示例中的Cu3)被放置在其上面的基板(未示出)开始。粘合剂(未示出)在部件200的位置上被印刷在层Cu3上，并且部件200被粘附到那里。在这些部件之上容易地滑动被预先形成为包含在粘附部件200的位置处的孔的电介质层叠层(L2—Lj)。然后在顶部上放置不包含孔的最终层叠层L1。层叠层的数目和厚度将取决于嵌入式部件200的厚度以及用于PCB140的其它设计规则。
接下来，将在其上面形成有另一铜片(所描绘示例中的Cu2)的另一基板(未示出)倒置并放置在层叠件L1之上。然后在高温下压制结果得到的堆叠以促使层叠层流动并围绕部件200，并且另外将堆叠中的各个层刚性地粘附在一起。在这里，堆叠在其顶部和底部处以尚未图案化导电层Cu2和Cu3为界。
接下来，在过孔106的未来位置上以机械方式钻孔通过结构。然后使用UV激光器来钻孔通过底部Cu3层且通过未示出的粘合剂以使部件端子202暴露。在用CO2激光将结果得到的孔去污(de-smearing)之后，然后将结果得到的结构进行掩蔽并金属化以形成过孔106并将部件端子202耦合110到导电层Cu3，因此形成先前提到的内部PCB接点203(图5C)。(虽然未示出，但结果得到的过孔106可能是空心的)。结果得到的结构中的任何剩余粘合剂在PCB制造期间可以退化且不影响PCB性能。
然后，可使用常规PCB形成技术来处理其余结构以构建其它导电层并完成PCB140制造。例如，可以根据期望将导电层Cu2和Cu3图案化，根据需要在其上面放置包含过孔108的附加电介质层D1和D2等。因此，PCB140可以在厚度180外面以及在区域75中在嵌入式部件200上面和下面包含所需要的或者切合实际的许多导电层。技术人员将理解的是各个电介质层(Li和Di)的合成可改变，但是一般地将包括已知PCB材料，诸如FR4、预浸渍制品等。可将层叠层Li设计成流动从而对部件200进行封装，而在厚度180外面使用的其它传统电介质层Di可包括低或无流动材料。
图7B采用其中在PCB140中形成一个或多个腔体100的技术，如在M.Leitgeb在pg.4,22-29,AT&S(Feb.28,2013)中的“2.5DTechnologyPlatform”；以及M.Leitgeb在pg.16-17,AT&STechnologieforum(Oct.9,2013),中的“ModulareIntegrationskonzepte：Miniaturisierung&FunktionaleIntegrationDarstellungderVorteile&derUmgesetztenProduktideen”中所述，并且因此仅进行了简要描述。在图7B中，在被部件厚度180占用的PCB层级处以及在区域75的内部或外面在PCB140中可以存在导电层(例如，Cu2—Cu6)。像这样，当与图7A的PCB制造过程相比时，一般地使PCB布线变得容易，并且像这样，图7B可导致较小的PCB140。
PCB制造按照惯例可以开始于子组件，在该子组件中，将包括腔体100的底部的导电层(在所描绘示例中层Cu7)在底层上形成并图案化。(示出了底层电介质层D7和导电层Cu8，但是这仅仅是一个示例，并且在该子组件中可以存在其它电介质层/导电层)。在一般地与腔体100的期望位置相对应的Cu7上将脱膜层112图案化。
按照惯例将附加的电介质和图案化导电层(例如，D2—D6；Cu2—Cu6)堆叠到期望腔体100的厚度。请注意，这些图案化导电层优选地不存在于对应于未来腔体100的区域中，并且也可以不存在于在嵌入式200一般位于的整个区域75中。
使用激光器来通过期望腔体100的周界周围的顶面(例如，在Cu2处)切割114至脱膜层112。在暴露于例如溶剂时，脱模层112将溶解，因此允许将腔体100(D2—D6)中的层作为盖子或栓塞去除。在这点上，可以将嵌入式部件200定位于腔体100中并耦合(例如，通过超声波结合)到在腔体的底部处的已图案化的底层导电层(即，Cu7)，因此确立内部PCB接点203(图5C)。请注意，可以将部件200每个在其自己的单独腔体100中嵌入PCB140中，或者可以将其嵌入一个或多个腔体中。然后，将电介质层(例如，D1)粘附到顶面以容纳腔体100和嵌入式部件200。如果期望的话，可以在用后续层覆盖之前用诸如环氧树脂之类的电介质来填充腔体100。可以使用常规PCB形成技术来处理其余结构以在顶面和底面上构建其它导电层以完成PCB140制造。
还可将其它技术用于将部件嵌入PCB140中，如在所附的信息公开说明参考列表中所参考的。
本发明人认识到PCB14中的嵌入式部件不需要包括封装部件，诸如到目前为止举例说明的分立电容器或电感器。例如，嵌入式PCB电容器部件可来自PCB本身中的特定电介质层的使用。在这方面，PCB供应商为此而供应材料，诸如加在各层铜箔之间的陶瓷填充环氧树脂。参见例如“3MEmbeddedCapacitanceMaterialECM)”3M公司(2013年)。当前，在某些IPG应用中，此类材料(例如，3.1nF/cm2)的电容可能太小而不能形成嵌入式隔直流电容器170或嵌入式滤波电容器171。然而，随着这种技术的发展，此类PCB嵌入材料将变得适合于更宽范围的IPG应用。可用作嵌入式滤波电感器172的嵌入式PCB电感器部件可来自在PCB140中的各种导电层中形成匝，层中的匝被过孔108连接。事实上，还可以以这种方式将遥测42或充电线圈44中的一个或多个嵌入PCB140中。
虽然在IPG的PCB中的电极电流路径中的部件的嵌入在给定这些部件的大数目和面积的情况下被认为是独有地有益的，但本发明人认识到通常可安装到IPG的PCB表面的其它部件还可以被嵌入，无论其是否在电极电流路径中，诸如电阻器、各种集成电路(例如，微控制器62、ASIC60a和60b中的一者或两者等)、加速度计、里德磁场传感器、温度传感器、被用于其它目的的电容器和电感器等。同样地，嵌入式部件200不需要包括简单的二端子、无供电、无源线性器件，诸如电容器、电感器以及电阻器，但是还可以包括多端子、供电、有源或非线性器件或电路。
应将如本文所使用的在电路板中嵌入的“部件”理解为有意地被包括在PCB中以影响电路的操作的结构，因为这样排除了正常地嵌入PCB中的传统布线结构，诸如在导电层(Cui)中形成的导电迹线、过孔(106、108)等。
到此，将外壳电极30(Ecase)或多或少地与其它引线电极16(Ei)以同义词方式对待，因为其可被选作阳极或阴极，可以在其电极电流路径中包含相同的部件70—72或170—172等。然而，外壳电极30在某些IPG架构中可由不同的考虑因素控制。例如，其可仅仅被耦合到无源参考电压，与被用电流驱动相反；其可具有或者可不具有隔直流电容器；其可包含或者可不包含滤波部件，或者可包含此类部件但是具有不同的值等。因此，虽然外壳电极可包括如在下面的权利要求中叙述的所述多个电极Ei中的一个，但还可将外壳电极从那个集合排除。

Claims (40)

1.一种植入式刺激器设备，包括：
多个电极，其被配置成接触病人的组织；
电路板；
电流分配电路，其被配置成向多个可选择输出端中的一个或多个提供电流，每个输出端经由电极电流路径被耦合到电极中的一个；以及
多个第一部件，每个第一部件被耦合到电极电流路径中的一个，
其中，所述第一部件被嵌入电路板中。
2.权利要求1的设备，
其中，所述电流分配电路被耦合到电路板的表面。
3.权利要求1的设备，
其中，所述第一部件被嵌入电路板的表面上的至少一个区域的上面或下面，并且
其中，所述电路板包括被耦合到所述至少一个区域内的表面的其它电路。
4.权利要求3的设备，
其中，所述其它电路包括电容器、电感器、集成电路或电流分配电路中的一个或多个。
5.权利要求1的设备，
其中，所述第一部件被嵌入电路板内的至少一个腔体中。
6.权利要求1的设备，
其中，所述第一部件占用电路板内的一个厚度，并且
其中，所述电路板在该厚度内不包含导电层。
7.权利要求1的设备，
其中，所述第一部件占用电路板内的一个厚度，并且
其中，所述电路板在该厚度内包含至少一个导电层。
8.权利要求1的设备，
其中，所述第一部件被嵌入电路板的顶面和底面下面。
9.权利要求1的设备，
其中，所述第一部件包括封装部件。
10.权利要求1的设备，其中，每个第一部件被串联地耦合在其电极电流路径中。
11.权利要求10的设备，
其中，所述第一部件包括隔直流电容器。
12.权利要求10的设备，
其中，所述第一部件包括电磁干扰滤波电感器。
13.权利要求1的设备，
其中，每个第一部件被并联地耦合在其电极电流路径与参考电压之间。
14.权利要求13的设备，
其中，所述第一部件包括电磁干扰滤波电容器。
15.权利要求1的设备，
还包括多个第二部件，每个第二部件被耦合到电极电流路径中的一个。
16.权利要求15的设备，
其中，所述第二部件被耦合到电路板的表面。
17.权利要求16的设备，
其中，所述第一部件被嵌入电路板的表面上的至少一个区域上面或下面，并且
其中，所述第二部件被耦合到所述至少一个区域内的表面。
18.权利要求16的设备，
其中，所述第一部件和所述第二部件包括电容器。
19.权利要求18的设备，
其中，所述第一电容器将电极电流路径上的干扰耦合到参考电位，并且
其中，所述第二电容器阻隔沿着电极电流路径的DC电流的注入。
20.权利要求1的设备，
还包括可充当外壳电极的外壳，其中，所述外壳电极包括所述多个电极中的一个。
21.权利要求1的设备，
还包括可充当外壳电极的外壳，其中，所述外壳电极不包括所述多个电极中的一个。
22.一种植入式刺激器设备，包括：
多个电极，其被配置成接触病人的组织；
电路板；
电流分配电路，其被配置成向多个可选择输出端中的一个或多个提供电流，每个输出端经由电极电流路径被耦合到电极中的一个；
多个隔直流电容器，每个隔直流电容器被串联地耦合在电极电流路径中的一个中；以及
多个滤波电容器，每个滤波电容器被并联地耦合在电极电流路径中的一个与参考电位之间，其中，所述隔直流电容器和滤波电容器一起包括第一部件，
其中，所述第一部件中的一个或多个被嵌入电路板中。
23.权利要求22的设备，
其中，所述电流分配电路被耦合到电路板的表面。
24.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件被嵌入电路板的表面上的至少一个区域的上面或下面，并且
其中，所述电路板包括被耦合到所述至少一个区域内的表面的其它电路。
25.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件被嵌入电路板内的至少一个腔体。
26.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件占用电路板内的一个厚度，并且
其中，所述电路板在该厚度内不包含导电层。
27.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件占用电路板内的一个厚度，并且
其中，所述电路板在该厚度内包含至少一个导电层。
28.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件被嵌入电路板的顶面和底面下面。
29.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件包括封装部件。
30.权利要求22的设备，
还包括导电外壳，
其中，参考电位不包括导电外壳的电压。
31.权利要求22的设备，
其中，所述被嵌入的一个或多个第一部件包括仅隔直流电容器或仅滤波电容器。
32.权利要求31的设备，
其中，未被嵌入电路板中的其它第一部件被耦合到电路板的表面。
33.权利要求32的设备，
其中，未被嵌入电路板中的其它第一部件被耦合到被嵌入的第一电容器之上的电路板的表面。
34.权利要求32的设备，
其中，所述被嵌入的第一部件包括滤波电容器，并且
其中，被耦合到电路板的表面的第一部件包括隔直流电容器。
35.权利要求22的设备，
其中，所有所述第一部件被嵌入电路板中。
36.权利要求22的设备，
还包括多个电感器，每个电感器被串联地耦合在电极电流路径中的一个中，
其中，所述隔直流电容器、所述滤波电容器以及所述电感器一起包括第一部件。
37.权利要求36的设备，
其中，所述滤波电容器被嵌入电路板中，并且所述隔直流电容器被安装到电路板的表面。
38.权利要求36的设备，
其中，所述滤波电容器和所述电感器被嵌入电路板中，并且所述隔直流电容器被安装到电路板的表面。
39.权利要求22的设备，
还包括可充当外壳电极的外壳，
其中，所述外壳电极包括所述多个电极中的一个。
40.权利要求22的设备，
还包括可充当外壳电极的外壳，
其中，所述外壳电极不包括所述多个电极中的一个。
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