WO2014121912A1

WO2014121912A1 - Hermetische durchführung, verfahren zur herstellung einer hermetischen durchführung, leiterplatte und chirurgisches instrument

Info

Publication number: WO2014121912A1
Application number: PCT/EP2014/000269
Authority: WO
Inventors: Sebastian Jungbauer; Sebastian STÜHLE; Martin Wieters; Alexander Bruss
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: US20150340133A1; DE102013202037A1; CN104968253B; CN104968253A; JP2016507301A; JP6318176B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hermetische Durchführung (10) für ein Videoendoskop zur Durchführung elektrischer Leitungen (22, 23, 36, 46, 56) von einem ersten Teilraum in einen zweiten Teilraum, insbesondere aus einem distal angeordneten hermetisch abgedichteten Gehäuse in einen Endoskopschaft, umfassend eine Trennwand (12) zur hermetischen Abdichtung der beiden Teilräume, ein Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Durchführung (10), eine Leiterplatte (20, 30, 31, 40, 50) und ein chirurgisches Instrument. Erfindungsgemäß ist eine in einer Dünnschichttechnik hergestellte, insbesondere flexible, Leiterplatte (20, 30, 31, 40, 50), in der die elektrischen Leitungen (22, 23, 36, 46, 56) in einen Kunststoff (33) eingebettet sind, mit einer Kunststoffmasse (24) in eine Gießform eingegossen und nachvernetzt, wobei die Kunststoffmasse (24) die Trennwand (12) der hermetischen Durchführung (10) ist.

Description

Hermetische Durchführung, Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Durchführung, Leiterplatte und chirurgisches Instrument

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hermetische Durchführung für ein Video- endoskop zur Durchführung elektrischer Leitungen von einem ersten Teilraum in einen zweiten Teilraum, insbesondere aus einem distal angeordneten hermetisch abgedichteten Gehäuse in einen Endoskopschaft, umfassend eine Trennwand zur hermetischen Abdichtung der beiden Teilräume, ein Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Durchführung, eine Leiterplatte und ein chirurgisches Instrument.

Bei Videoendoskopen befindet sich an der distalen Spitze des En- doskopschafts eine Optik, beispielsweise ein geradeaus blickendes oder seitwärts blickendes Objektiv, an das sich in vielen Fällen ein Bildsensor oder ein Paar von Bildsensoren anschließt, der oder die das empfangene Licht in elektronische Bildinformationen umsetzen und nach proximal als elektronische Signale weiterleiten. Paare von

BESTÄTIGUNGSKOPIE Bildsensoren können beispielsweise bei Stereo-Videoendoskopen zur Herstellung eines räumlichen Eindrucks verwendet werden, zur Verbesserung der Farbwiedergabe, oder zur Einstellung verschiedener Empfindlichkeiten oder verschiedener Analysen, für die verschiedene optische Eigenschaften benötigt werden.

Eine Grundvoraussetzung bei Endoskopen ist d ie Autoklavierbar- keit. Beim Autoklavieren wird das Endoskop unter Hochdruck mit heißem Wasserdampf behandelt. Bei optischen Endoskopen und insbesondere bei Videoendoskopen ist es notwendig, dass die optischen Komponenten und der Bildsensor vor Dampf geschützt werden, der sich ansonsten beim Erkalten auf der Optik niederlassen und die optische Qualität des Systems beeinträchtigen kann. Video- endoskope sind daher üblicherweise hermetisch dicht gebaut. Die hermetische Abdichtung verhindert das Eindringen von Dampf in den hermetisch dichten Bereich. Dieser erstreckt sich bei üblichen Videooptiken von der Schaftspitze bis in den Handgriff.

Bei Videoendoskopen der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung befinden sich daher sowohl die Optik als auch der Bildsensor in einem hermetisch abgedichteten Raum. Daher muss eine hermetisch dichte Durchkontaktierung der elektrischen Versor- gungs- und Signalleitungen vorhanden sein . Diese elektrischen Leitungen, mit denen unter anderem die elektrischen Signale im Inneren des Endoskopschafts weitergeleitet werden, sind üblicherweise Kabel mit mehreren geschirmten und/oder ungeschirmten Litzen. Bei entsprechenden Videoendoskopen erfolgt die hermetisch dichte Durchkontaktierung mittels in Glas eingegossener Metallpins bzw. metallischen Kontaktstiften. Die elektrischen Leitungen werden direkt an die Metallpins angelötet.

Bei Optiken mit einer seitlichen Blickrichtung, die um die Längsach- se des Endoskopschafts auch gedreht werden können, ist zusätzlich eine Verdrehung des Bildsensors zur seitlich blickenden Optik, beispielsweise einer Prismeneinheit, und damit zum Hüllrohr notwendig. Die Drehung dieser beiden optischen Komponenten gegeneinander erfolgt im hermetisch dichten Raum. Die Bilddrehung wird im Handgriff der Optik durch den Anwender erzeugt und muss bis zur Spitze übertragen werden. Somit muss die Dichtheit vom Handgriff bis zur Spitze des Videoendoskops gewährleistet sein. In diesem Fall ist daher der Platz im Hüllrohr beschränkt und wird genutzt, um eine hermetisch dichte Einheit zu realisieren, eine Bilddrehung zu übertragen, Licht zu transportieren und einen mechanisch belastbaren Aufbau zu gewährleisten.

Bei der Bilddrehung werden die elektrischen Leitungen zwischen dem Bildsensor oder den Bildsensoren und der hermetischen Durchführung tordiert. Das Kabel wird daher so an die Pins der hermetischen Durchführung gelötet, dass sich dessen zentrale Achse auf der Rotationsebene der Drehung befindet. Da das Kabel auch aufgesplissen und die einzelnen Litzen an den hermetischen Verbinder gelötet werden, kann das Kabel mit wenig Kraft gleichmäßig tordiert werden.

Das Anlöten der einzelnen Litzen an die einzelnen Kontaktstifte ist allerdings aufwändig, verwechslungsanfällig, mit einem hohen Prozessrisiko verbunden und somit in der Herstellung kostspielig.

Da es Endoskope mit unterschiedlich langen Endoskopschäften und Hüllrohren gibt, muss für jedes Endoskop eine eigene Videooptikeinheit, also die Einheit, die die Optik mit Objektiv und den Bildsensor umfasst, angefertigt werden. Ein modularer Aufbau mit unterschiedlichen Längen, die auch national verschieden sein können , ist somit aufwändig. Neben den üblicherweise verwendeten Steckverbindern, die in einem manuellen Lötprozess mit Kabel oder Leiterplatten auf beiden Seiten kontaktiert werden müssen, und bei denen anschließend eine hermetische Abdichtung durch Einlöten des Steckergehäuses notwendig ist, gibt es alternative bekannte Methoden zur Durchführung von Signalen mit einer wenigstens ausreichend hohen Dichtigkeit, beispielsweise das Verkleben bzw. Vergießen von Kabeln oder Flexboard mit Klebstoffen. Diese Durchführungen sind erfahrungsgemäß eingeschränkt nutzbar, da Feuchtigkeit sowohl zwischen Signalleiter und Vergussmasse als auch zwischen Vergussmasse und dem abzudichtenden Hohlraum eindringen kann.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hermetische Durchführung, ein Verfahren zu deren Herstellung und ein chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen, mit denen bei guter Signalqualität eine verbesserte Abdichtung hermetischer Gehäuse und einfache Einbaubarkeit gegeben ist.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine hermetische Durchführung für ein Videoendoskop zur Durchführung elektrischer Leitungen von einem ersten Teilraum in einen zweiten Teilraum , insbesondere aus einem distal angeordneten hermetisch abgedichteten Gehäuse in einen Endoskopschaft, umfassend eine Trennwand zur hermetischen Abdichtung der beiden Teilräume, gelöst, die dadurch weitergebildet ist, dass eine in einer Dünnschichttechnik hergestellte, insbesondere flexible, Leiterplatte, in der die elektrischen Leitungen in einen Kunststoff eingebettet sind , mit einer Kunststoffmasse in eine Gießform eingegossen und nachvernetzt ist, wobei die Kunststoffmasse die Trennwand bildet.

Die in Dünnschichttechnik hergestellte Leiterplatte ist im Gegensatz zu den bislang benutzten Steckverbindern sehr einfach und automatisiert kontaktierbar, da ihre Kontaktflächen in einer Ebene angeordnet sein können. Diese Dünnschicht-Leiterplatten, die eine Dicke von weniger als 1 00 pm haben, in den meisten Fällen von weniger als 50 μιτι, weisen eine hohe Flexibilität auf, so dass sie auch in ausreichendem Umfang für Verdrehungen, beispielsweise zur Änderung der Blickrichtung, verdrillbar sind .

Die entsprechende Wahl der Kunststoffe oder des Kunststoffs für die Leiterplatte einerseits und die Kunststoffmasse für die Trennwand andererseits sowie die Nachvernetzung gewährleisten eine hermetische Abdichtung, da sich eine vollumfänglich stoffschlüssige Abdichtung ergibt. Es ergibt sich dabei ein Kostenvorteil durch Verzicht auf einen separaten hermetischen Verbinder, eine einfache Adaptierbarkeit auf geänderte Geometrien und eine erhöhte elektromagnetische Verträglichkeit durch verringerte elektromagnetische Abstrahlung .

Vorzugsweise bestehen die Kunststoffmasse und der Kunststoff der Leiterplatte aus dem gleichen vernetzbaren Material oder verschiedenen miteinander vernetzbaren Materialien, insbesondere aus einem Polyimid . Die Kunststoffmasse und/oder der Kunststoff der Leiterplatte sind vor der Nachvernetzung vorzugsweise noch nicht vollständig vernetzt oder ausgehärtet, so dass sie infolge der Nachvernetzung eine stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen können. Polyimid , aber auch andere nachvernetzbare Materialien, bietet bzw. bieten Materialeigenschaften an, die sich für die bestimmungsgemäße Verwendung als Trennwand sowohl von der Stabilität als auch von der Dichtigkeit her eignen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Leiterplatte und die Kunststoffmasse in einen Ring, insbesondere einen Metallring, ein- gegossen. Der Metallring dient dann zur Verbindung mit den weiteren Teilen des chirurgischen Instruments zur Bildung und zur Abdichtung des hermetisch abgedichteten Gehäuses. Das Gehäuse kann auch ein abgetrennter Teil des Endoskopschafts selber sein. Auf diese Weise kann die hermetische Durchführung auch für verschieden lange hermetische Gehäuse, also für unterschiedliche En- doskoptypen, gleich dimensioniert sein.

Um zu verhindern, dass Wasserdampf durch einen Spalt zwischen der Trennwand und dem Ring hindurchtreten kann, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass der Ring eine Hinter- schneidung aufweist, die durch die Kunststoffmasse ausgefüllt ist. Die Hinterschneidung, die durch die Kunststoffmasse ausgefüllt ist, bildet somit eine Labyrinthdichtung, die ein Hindurchströmen von Wasserdampf wirksam unterbindet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Durchführung für ein Videoendoskop, bei der elektrische Leitungen durch eine Trennwand von einem ersten Teilraum in einen zweiten Teilraum durchgeführt sind , gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass eine in einer Dünnschichttechnik hergestellte, insbesondere flexible, Leiterplatte, in der die elektrischen Leitungen in einen nichtleitenden vernetzbaren oder vernetzten oder teilvernetzten Kunststoff eingebettet sind , mit einer nichtleitenden vernetzbaren Kunststoff masse in eine Gießform eingegossen wird und anschließend zur Vernetzung , insbesondere thermisch, nachbehandelt wird . Die Art der Nachbehandlung hängt von der Art des gewählten Materials ab.

Dieses Verfahren ist besonders dafür geeignet, eine erfindungsgemäße, zuvor beschriebene hermetische Durchführung herzustellen und führt zu einer hermetischen Durchführung mit stoffschlüssiger Abdichtung zwischen Leiterplatte und Trennwand , wobei d ie Leiterplatte insbesondere besonders flexibel und gut handhabbar ist.

Vorzugsweise bestehen die Kunststoffmasse und der Kunststoff der Leiterplatte aus dem gleichen vernetzbaren Material oder verschiedenen miteinander vernetzbaren Materialien , insbesondere aus einem Polyim id .

Die Gießform ist vorzugsweise als Ring , insbesondere als Metallring , ausgebildet, wobei die ausgehärtete u nd/oder vernetzte Kunststoffmasse im Ring die Trennwand bildet, wobei insbesondere der Ring eine H interschneid u ng aufweist, die durch die Kunststoffmasse beim Vergießen ausgefüllt wird . Diese Merkmale sorgen dafür, dass eine hermetische Abd ichtung nicht nur zwischen Trennwand und Leiterplatte, sondern auch zwischen Trennwand u nd dem Ring ausgebildet wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter d urch eine Leiterplatte, insbesondere eine hermetische Durchführung für ein chirurgisches Instrument, insbesondere eine Leiterplatte einer erfind ungsgemäßen zuvor beschriebenen hermetischen Durchfüh rung , hergestellt in einer Dünnschichttechnik mit Abfolgen strukturierter Lagen aus Metall und aus einem Kunststoff, gelöst, d ie sich dad urch auszeichnet, dass d ie Metallstrukturen im Querschnitt d urch d ie Leiterplatte einen koaxialen Aufbau ergeben , wobei ein oder mehrere, insbesondere ein , zwei oder vier, in einem Zentrum des koaxialen Aufbaus angeord nete Leiter um den gesamten Umfang von einer, insbesondere einteiligen oder mehrteiligen , Mantelleiterstruktur umgeben sind .

Mit der Dünnschichttechnik zur Herstellung der Leiterplatte lassen sich schichtweise auch komplizierte Leiterstrukturen in den umge- benden Kunststoff einbringen, so dass vorteilhafte Eigenschaften zur Signalweitergabe realisierbar sind. Die Dünnschichttechnik, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewandt wird , kann beispielsweise eine Kombination aus Aufbringen von dünnen Kunststoffschichten und deren Bearbeitung beispielsweise durch Lithographieren und Ätzen sein , wobei Metallschichten beispielsweise durch Sputtern und anschließende fotolithografische Bearbeitung aufgebracht werden. Die abwechselnde Aufbringung und Bearbeitung von Kunststoff und Metallschichten erlaubt es, beliebig platzierte Metallstrukturen aufzubauen, mit bis zu 4 oder 5 Metallschichten. So können beispielsweise ein, zwei, vier oder eine andere Anzahl von Leiterbahnen in einen koaxialen Aufbau eingebracht werden , bei dem die im Zentrum des Aufbaus angeordneten Leiter von einer einteiligen oder mehrteiligen Mantelleiterstruktur umgeben sind . Die Mantelleiterstruktur muss nicht kreisrund sein , sondern kann rechteckig oder in einer anderen Form aufgebaut sein, sofern sie die innenliegenden Signalleiter umschließt. Wenn die Mantelstruktur auf Masse gelegt wird , sind die innenliegenden Signalleiter weitgehend vor Störsignalen von außen geschützt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass drei oder mehr Lagen der Leiterplatte zur Bildung einer verdrillten Leiterstruktur oder einer teilverdrillten Leiterstruktur zweier elektrischer Leiter strukturiert sind. Eine verdrillte Leiterstruktur kann durch entsprechende Masken in mehreren Ebenen hergestellt werden , die aufeinander passende und sich in mehreren Ebenen fortsetzende Leiterstrukturen erzeugen, so dass eine Art„twisted pair"-Leiter hergestellt wird, der den Einfluss äußerer Störsignale auf die Signalqualität weiter vermindert. Die Signalleiter können auch in anderer Weise umeinander herumgeführt sein oder ineinander eingreifen, etwa in einer„Teilverdrillung", ohne vollständig verdrillt zu sein. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein chirurgisches Instrument, insbesondere Videoendoskop, mit einer erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen hermetischen Durchführung gelöst. Ein solches chirurgisches Instrument weist vorteilhafterweise auch die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Leiterplatte auf.

Die zu den einzelnen Erfindungsgegenständen, also der hermetischen Durchführung , dem Verfahren, der Leiterplatte, sofern sie Teil der hermetischen Durchführung ist, und dem chirurgischen Instrument, genannten Vorteile, Merkmale und Eigenschaften gelten ohne weiteres auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird . Es zeigen:

Fig. 1 a) bis c) eine schematisierte Draufsicht und zwei Querschnitte durch eine erfindungsgemäße hermetische Durchführung und Leiterplatte,

Fig. 2 Querschnitte und Schichtenfolgen für zwei erfindungsgemäße Leiterplatten in schematisierter Darstellung, Fig . 3 Querschnitte, Draufsichten und Lagenfolgen eine weitere erfindungsgemäße Leiterplatte schematisierter Darstellung sowie

Fig. 4 Querschnitte einer Draufsicht und Lagenfolgen für eine weitere erfindungsgemäße Leiterplatte in schematisierter Darstellung .

I n den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird .

In Fig. 1 a) ist eine erfindungsgemäße hermetische Durchführung 10 mit einer Leiterplatte 20 in einem Querschnitt schematisch gezeigt. Die längserstreckte Leiterplatte 20 weist in der gezeigten Draufsicht drei von Kunststoff umschlossene Leiterbahnen 22 auf, die in nicht dargestellten offenen Kontaktflächen an den beiden Enden der Leiterplatte 20 enden. In der Mitte ist die Leiterplatte 20 mit einer Trennwand 12 stoffschlüssig verbunden. Hierzu bestehen die Trennschichten zwischen den Leiterbahnen 22 und die Trennwand 12 jeweils aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polyimid, der nach dem Vergießen nachvernetzt worden ist, beispielsweise durch eine thermische Behandlung.

Die Trennwand 12 ist in einen umlaufenden Ring 14, beispielsweise einen Metallring, eingegossen, der zentral innenumlaufend eine Hinterschneidung 16 aufweist, in die die Kunststoffmasse 24 der Trennwand 12 eingedrungen ist und die diese Hinterschneidung 16 ausfüllt. Im Querschnitt ist die Hinterschneidung 16 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 a) T-förmig. Die hermetische Durchführung 1 0 gemäß Fig. 1 a) ist einfach herstellbar, indem die vorfabrizierte und wenigstens bereits teilvernetzte Leiterplatte 20 zusammen mit der Kunststoffmasse 24 in den Ring 14 eingegossen und anschließend nachvernetzt wird. Die Kunststoffmasse 24 sowie der Kunststoff der Leiterplatte 20 sind beispielsweise ein Polyimid , das sich für diese Verwendung sehr gut eignet.

Durch die Hinterschneidung 16 wird sichergestellt, dass sich eine Labyrinthdichtung ergibt, die ein Hindurchdiffundieren von Wasserdampf effektiv unterbindet, falls sich zwischen der Kunststoffmasse 24 der Trennwand 12 und dem Ring 14 ein Spalt bilden sollte.

In Fig. 1 a) sind weiterhin zwei Schnittebenen A, B gezeigt. Der Schnitt durch die Schnittebene A ist in Fig. 1 b) gezeigt, der Schnitt durch die Schnittebene B in Fig. 1 c).

Fig. 1 b) zeigt einen Schnitt durch die Leiterplatte 20. Es zeigt sich , dass die Leiterplatte 20 aus insgesamt 7 Schichten besteht, von denen die erste, dritte, fünfte und siebte Schicht, von oben gezählt, jeweils vollständig aus Kunststoff bestehen, beispielsweise Polyimid, während die zweite, vierte und sechste Schicht jeweils Leiterbahnen 22 bzw. einen breiten Masseleiter 23 umfassen. Auf diese Weise werden die Leiterbahnen 22 oberhalb und unterhalb der Massenfläche 23 voneinander wirksam entkoppelt. Alle Leiterbahnen 22 und die Massenfläche 23 sind in der gezeigten Schnittebene A vollständig von dem Kunststoff umgeben.

In Fig. 1 c) ist der Schnitt gemäß Schnittebene B aus Fig . 1 a) gezeigt. Das Resultat des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Leiterplatte 20 nunmehr stoffschlüssig , also übergangslos, in die Trennwand 12 aus der Kunststoffmasse 24 übergeht. Diese Trenn- wand 1 2 reicht bis zum umlaufenden Ring 14. Die Hinterschneidung 16 ist in Fig. 1 c) nicht dargestellt.

In den Fig . 2 bis 4 werden anschließend unterschiedliche Leiterbahnstrukturen für erfindungsgemäße in Dünnschichttechnologie hergestellte Leiterplatten vorgestellt.

In Fig . 2 sind im linken und rechten Bild Teil 2 Leiterplatten 30, 31 gezeigt, die sich darin unterscheiden, dass die Leiterplatte 30 einen Signalleiter 36 und die Leiterplatte 31 zwei Signalleiter 36 aufweist. In beiden Fällen sind der oder die Signalleiter 36 von einer Mantelstruktur 35 umschlossen, die ebenfalls in Schichtbauweise aufgebaut ist. Die gesamte Dicke dieser Leiterplatten 30, 31 wie auch der Leiterplatte 20 aus Fig . 1 und der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Leiterplatten beträgt weniger als 50 μιτι.

In der Mitte zwischen den Querschnitten durch die Leiterplatten 30, 31 ist eine Abfolge von strukturierten Lagen 32^Ι " dargestellt. Jede Lage 32^{I V}" ist durch entsprechende Linien auf die entsprechenden Lagen im Querschnitt der Leiterplatten 30, 31 bezogen , wobei diese Korrespondenz stark schematisiert ist, da einige Lagen flach sind, während andere Lagen in der Höhe konturiert sein können.

Da im Herstellungsprozess die strukturierten Lagen 32^I_VM von unten nach oben aufgebaut werden, werden diese in Bezug auf die Leiterplatten 30, 31 von unten nach oben im Folgenden dargestellt.

Die Grundlage bildet eine flache Lage 32^v", die die volle Breite der Leiterplatten 30, 31 aufweist und vollständig aus dem verwendeten Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyimid, besteht. Hierauf wird als nächstes eine ebenfalls flache strukturierte Lage 32^VI aufgebracht, die zumindest teilweise zentral vollständig aus einem Metall, beispielsweise Kupfer, Nickel, Gold oder ähnlichem besteht und eine gute Leitfähigkeit aufweist. Diese Lage 32^vl mit dem Metall 34 bildet die Grundlage bzw. einen ersten Teil einer Mantelstruktur 35 eines Koaxialaufbaus und ist dunkel dargestellt. Ein einteiliger Aufbau einer Mantelstruktur würde ohne eine solche breite Grundlagenschicht auskommen und stattdessen eine eher kreisförmige oder ovale Struktur im Querschnitt aufweisen .

Die folgende flache strukturierte Lage 32^v ist eine Kunststofflage mit zwei streifenförmigen Aussparungen, die nach einigen weiteren Schritten mit einer Metallschicht aus der Lage 32" aufgefüllt werden wird , die den oberen, schraffiert dargestellten Teil der Mantelstruktur darstellt.

In der folgenden strukturierten Lage 32^I ist ein hell dargestellter metallischer Streifen als Leiterbahn 36 in den Kunststoff eingebettet, der von zwei dunkel dargestellten Aussparungen flankiert ist, die ebenfalls zur Bildung des oberen Teils der Koaxialstruktur dienen . In der strukturierten Lage 32^{I '} sind zwei Signalleiter 36 der Leiterplatte 31 vorhanden. Diese Lage wird durch die strukturierte Lage 32'" abgelöst, die eine Wiederholung der Lage 32^v darstellt. Alle diese Lagen sind im Wesentlichen plan und weisen die gleiche Breite auf.

Die strukturierte Lage 32" ist eine metallische Lage, mit der die Mantelstruktur 35 abgeschlossen wird. Diese strukturierte Lage 32" ist nicht plan, sondern weist eine Höhenverteilung auf, da das, bspw durch Sputtern aufgetragene, Metall in die Aussparungen der Lagen 32^m" eingedrungen ist. Auch die oberste, abdeckende strukturierte Lage 32', die eine reine Kunststofflage ist, ist nicht plan. So ist die gesamte metallische Struktur in den Leiterplatten 30, 31 in Kunststoff allseitig eingebettet. Die zu den strukturierten Lagen gemäß Fig. 2 gemachten Erläuterungen gelten im Wesentlichen auch für die Leiterplatten gemäß Fig. 3 und 4. Da in diesen Ausführungsbeispielen allerdings dreidimensionale Strukturen der jeweiligen Leiterbahnen verwirklicht sind, erhöht sich die Anzahl der Lagen um zwei. Die Unterschiede zu Fig. 2 betreffen die drei zentralen strukturierten Lagen, die die Leiterbahnen enthalten. Die entsprechenden Bezugszeichen aus Fig. 2 sind in Fig. 3 um zehn erhöht, in Fig. 4 um 20.

In Fig. 3 sind zwei Querschnitte und eine Draufsicht sowie eine Lagenfolge einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 40 dargestellt. Die römischen Ziffern I bis IX, die die verschiedenen Lagen symbolisieren, sind schematisch in beiden Querschnitten an die Seite gestellt, um deren Anordnung grob zu veranschaulichen. Es handelt sich um eine teilverdrillte Struktur, bei der zwei Signalleiter 46 teilverdrillt, jedoch nicht vollständig verdrillt, angeordnet sind. Die beiden Signalleiter 46 sind außerdem in einer Mantelstruktur 45 angeordnet. Der allgemeine Aufbau der Lagenstruktur und des Querschnitts der Leiterplatte 40 entspricht in etwa denjenigen aus Figur 2.

Ein Unterschied ergibt sich in den Lagen 42^{I " I}, in denen die teilverdrillte Struktur dargestellt ist. In der obersten Lage sind die dunkel dargestellten Teile der Signalleiter 46 in schwarzer Detaillierung dargestellt, während in der Ebene 42^VI die untere Ebene mit den unteren Teilen der Signalleiter 46 weiß ausgefüllt dargestellt ist. Damit hier kein elektrischer Kurzschluss geschieht, ist eine mittlere Ebene 42^v eingezogen, die hauptsächlich an dieser Stelle Kunststoff 33 bereithält, der elektrisch isolierend ist. Nur an den Stellen, an denen die Signalleiter 46 in Längsrichtung gesehen seitlich zueinander angeordnet sind, weist diese mittlere Ebene 42 Durchkon- taktierungen auf, mit denen die oberen Teile mit den unteren Teilen der Signalleiter 46 verbunden werden, so dass sich eine dreidimensionale Leiterstruktur ergibt.

Dabei machen die beiden Signalleiter 46 jeweils eine halbe Drehung umeinander und kehren dann ihre Richtung um, so dass eine teilverdrehte Leiterstruktur 47 entsteht. Diese hat ähnliche Abschirmungseigenschaften wie eine vollverdrillte Leiterstruktur.

In der Draufsicht, links unten in Fig. 3, sind zwei Schnittebenen dargestellt. Der Querschnitt links oben in Fig. 3 entspricht dabei der linken Schnittlinie und der mittlere Querschnitt links in Fig. 3 der rechten Schnittlinie.

In Fig. 4 ist mit jeweils gegenüber Fig. 3 um zehn erhöhten Bezugszeichen eine Leiterplatte 50 dargestellt, bei der sich eine vollverdrillte Leiterstruktur 57 ergibt. Hierbei wird nach jeder Windung eines Abschnitts eines Signalleiters 56 von links nach rechts eine Durch- kontaktierung in die untere bzw. umgekehrt in die obere Ebene, also von IV nach VI und umgekehrt, vollzogen, was sich auch an der dichteren Abfolge der Durchkontaktierungspunkte in der Ebene 52^v ergibt. So ergibt sich eine vollverdrillte Leiterstruktur 57, die die gleichen Abschirmungseigenschaften hat, zusätzlich zu der Mantelstruktur 55, wie ein koaxial abgeschirmter„twisted pair"-Leiter. Auf diese Weise wird eine sehr gute Signalqualität erreicht.

Es sei weiter angemerkt, dass die Lagen 42"' ^Vl", 52"' ^Vl" in den Figuren 3 und 4 sowie die Lagen 32"' ^Vl in Fig. 2 nicht die komplette Breite der Leiterplatten 30, 31 , 40, 50 durchmessen, sondern in der jeweiligen Leiterplatte seitlich jeweils ebenfalls von Kunststoff 33 eingefasst sind.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu ent- nehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind , werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombinati- on mehrerer Merkmale erfüllt sein.

Bezugszeichenliste

1 0 hermetische Durchführung

12 Trennwand

14 Ring

16 Hinterschneidung

20 Leiterplatte

22 Leiterbahn

23 Masseleiter

24 Kunststoffmasse

30 Leiterplatte

31 Leiterplatte

32'^" " strukturierte Lagen

33 Kunststoff

34 Metall

35 Mantelstruktur

36 Signalleiter

40 Leiterplatte

42^NX strukturierte Lagen

45 Mantelstruktur

46 Signalleiter

47 teilverdrillte Leiterstruktur 50 Leiterplatte

52^MX strukturierte Lagen

55 Mantelstruktur

56 Signalleiter

57 vollverdrillte Leiterstruktur

Claims

Hermetische Durchführung, Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Durchführung , Leiterplatte und chirurgisches Instrument Patentansprüche

1 . Hermetische Durchführung (10) für ein Videoendoskop zur Durchführung elektrischer Leitungen (22, 23, 36, 46, 56) von einem ersten Teilraum in einen zweiten Teilraum, insbesondere aus einem distal angeordneten hermetisch abgedichteten Gehäuse in einen Endoskopschaft, umfassend eine Trennwand (12) zur hermetischen Abdichtung der beiden Teilräume, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einer Dünnschichttechnik hergestellte, insbesondere flexible, Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50), in der die elektrischen Leitungen (22, 23, 36, 46, 56) in einen Kunststoff (33) eingebettet sind, mit einer Kunststoffmasse (24) in eine Gießform eingegossen und nachvernetzt ist, wobei die Kunststoffmasse (24) die Trennwand (12) bildet.

2. Hermetische Durchführung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (24) und der Kunststoff (33) der Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) aus dem gleichen vernetzbaren Material oder verschiedenen miteinander vernetzbaren Materialien bestehen, insbesondere aus einem Po- lyimid .

Hermetische Durchführung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) und die Kunststoffmasse (24) in einen Ring (14), insbesondere einen Metallring , eingegossen sind.

Hermetische Durchführung (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring ( 14) eine Hinter- schneidung (16) aufweist, die durch die Kunststoffmasse (24) ausgefüllt ist.

Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Durchführung ( 1 0) für ein Videoendoskop, bei der elektrische Leitungen (22, 23, 36, 46, 56) durch eine Trennwand (12) von einem ersten Teilraum in einen zweiten Teilraum durchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einer Dünnschichttechnik hergestellte, insbesondere flexible, Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50), in der die elektrischen Leitungen (22, 23, 36, 46, 56) in einen nichtleitenden vernetzbaren oder vernetzten Kunststoff (33) eingebettet sind , mit einer nichtleitenden vernetzbaren Kunststoffmasse (24) in eine Gießform eingegossen wird und anschließend zur Vernetzung, insbesondere thermisch , nachbehandelt wird .

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (24) und der Kunststoff (33) der Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) aus dem gleichen vernetzbaren Material oder verschiedenen miteinander vernetzbaren Materialien bestehen, insbesondere aus einem Polyimid.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform als Ring (14), insbesondere als Metallring, ausgebildet ist, wobei die ausgehärtete und/oder vernetzte Kunststoffmasse (24) im Ring die Trennwand (12) bildet.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (14) eine Hinterschneidung (16) aufweist, die durch die Kunststoffmasse (24) beim Vergießen ausgefüllt wird.

Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50), insbesondere einer hermetischen Durchführung (1 0) für ein chirurgisches Instrument, insbesondere Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) einer hermetischen Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, hergestellt in einer Dünnschichttechnik mit Abfolgen strukturierter Lagen (32'^"v", 42^MX, 52^MX) aus Metall und aus einem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstrukturen im Querschnitt durch die Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) einen koaxialen Aufbau ergeben, wobei ein oder mehrere, insbesondere ein, zwei oder vier, in einem Zentrum des koaxialen Aufbaus angeordnete Leiter (36, 46, 56) um den gesamten Umfang von einer einteiligen oder mehrteiligen Mantelleiterstruktur (35, 45, 55) umgeben sind. 1 0. Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Lagen (42^IV"VI, 52^{IV" I}) der Leiterplatte (20, 30, 31 , 40, 50) zur Bildung einer verdrillten Leiterstruktur (47) oder einer teilverdrillten Leiterstruktur (57) zweier elektrischer Leiter (46, 56) strukturiert sind.

1 1 . Chirurgisches Instrument, insbesondere Videoendoskop, mit einer hermetischen Durchführung (1 0) nach einem der Ansprü- che 1 bis 4.