CN119489550A 包括线圈的电气部件及其通过3d打印制造的方法 （伯恩森斯韦伯斯特(以色列)有限责任公司）

包括线圈的电气部件及其通过3D打印制造公开了一种包括线圈的电气部件以及通过3D打印磁性材料以形成包括线圈装置的磁芯的缘材料以在该线圈装置的该导电绕组的该线匝印的至少两个体素的最小层内特征尺寸进行打该扁平线圈装置具有沿着其磁轴的其长度与垂2_3D打印非磁性电绝缘材料以在所述线圈装置的所述导电绕组的所述线匝之间形成电其中，所述电气部件的功能结构，包括所述线圈装置的所述3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述线匝中的至少一些线匝被3D打印在连续层_3D打印相邻线匝之间的电绝缘件，所述电绝缘件的最小层内特征尺寸为3D打印的电述至少两个体素的所述最小层内特征尺寸保持3其中，所述磁性通道沿着弯曲路径被3D打印，使得所述磁芯的一从而使得能够沿着所述磁芯的所述一个或多个节段的所述长度提供所述线匝的高计有环绕所述导电绕组的所述线匝中的一个或在所述磁性通道的区域处3D打印和固化所述磁性材料树脂；3D打印和固化所述电气部件的未被所述磁性通道和导电通道占据的所述非磁性电介(c)在足以燃烧或驱除聚合物的温度下烧结所述电气部件的所述3D打印结构，从而在所述电气部件中实现接近100％的陶瓷或金17.一种线圈，所述线圈具有沿着其磁轴的其长度与横向于其磁轴的其宽度之间的小4其中，所述磁性通道是利用弯曲路径进行3D打印的，使得所述导电绕组的所述线匝环绕所述磁芯的所述节段中的一个或磁性通道，所述磁性通道包括所述至少一个线圈的磁芯，所述磁性通19.根据权利要求18所述的电子部件，所述电子部件通过沿着打印方向连续打印多个横向侧将所述绝缘件的所述最小层内特征尺寸保5[0002]本专利申请要求于2023年8月17日提交的美国专利临时申请63/533,258的权益，[0003]本发明属于磁场传感器领域，并且具体地涉及制造包括远侧尖端接合身体组织的位置)以及由导管施加到[0005]具有用于感测导管的位置和由导管在与组织的接触区域处施加的压力/力的集成[0008]图1A和图1B例示了根据本发明的实施方案的包括线圈120的3D打印的电气部件[0010]图2是根据本发明的一些实施方案的通过3D打印来制造一个或多个线圈120或包[0015]图3E例示了沿着图3D中示出的横截面CP截取的线圈120的导电绕组124的横截面[0016]图3F和图3G例示了沿着图3E中示出的相应截面平面SP1和SP2截取的导电绕组1246[0017]图3H和图3I是分别从图3A的线圈120的横向侧A和从线圈120的横向侧C截取的导[0018]图4A例示了根据本发明的又一实施方案的3D打印的电子部件100的透视图，该电子部件包括/被形成为扁平线圈120，该扁平线圈具有沿其磁轴的其长度与其宽度之间的[0024]图9是根据本发明的实施方案的所提供的医疗器械1000的图示，该医疗器械具有[0025]在附图中使用相似的附图标记来表示具有类似功能性的本发明的电气部件的元造和/或功能性的元件/部分的描述也可应用于其他实[0026]导管领域需要具有紧凑/窄小尺寸的物理上灵活而且敏感的导管，它们能够提供测导管主体的位置和取向以及由导管在与组[0028]此类导管的领域中的一个挑战是在导管的狭窄主体内安装准确的位置和力传感且涉及用于将线圈装配在导管本体的小尺寸内7磁场的定位系统的磁场传感器/在基于磁场的定位系统的磁场传感器中使用的一个或多个的磁场而提供相对高的感应电压，并且因此特别适[0031]同时参考图1A和图1B，例示了根据本发明的实施方案的包括线圈120的电气部件[0033]至少一种类型的磁性材料M1，该磁性材料被用于/3D打印以至少形成线圈120的在磁性材料和导电材料被从其排除的区域处形成电气部件10如是3D打印在电气部件100的本体110的块体中的非磁性电介质材料M3和/或在其为非导电[0038]图1A例示了在其中具有线圈120的电气部件100的透视图，并且本体110的块体材图1A中示出的电气部件100内的线圈120的一部分的侧视图，同时排除(未示出)电气部件100的本体110的块体材料M3并且还排除(未示出)另选的通量收集器126，以便更清楚地例中的电通道128，以响应于通过芯122的磁通量传播而通过电通道128的电端子123(在图1A或以其他方式扭绞的几何结构)并且围绕磁性通道129和电通道128中的另一者缠绕/环绕或以其他方式扭绞，以便响应于通过磁性通道129的芯122的磁通量传播而在电通道128中8或其磁芯122不一定被塑形为形成竖直/棒状的芯，并且可被3D打印有在电气部件100的主圈120的示例具有沿着其磁轴F的其长度与其宽度/横向尺寸(其在这种情况下即为3D打印被构造有垂直于线圈120的磁轴F的相对大的相应面/表面(例如，通常大于芯122的横截面的一些实施方案中以及/或者当磁芯122不在基本上平行于磁轴F的方向上延伸时，被包括绕组包括环绕磁芯122的多个线匝，以便响应于通过芯120的磁通量使得电压在其中被感在其中的一个或多个线圈120，以及另选地具有其他电路元件(未具体示出)，诸如电容器明的附加3D可打印材料，诸如用于制造电阻器的电阻性材料和/或待3D打印在电容器的导9体110的块体，以及通常地/另选地填充线圈的绕组124之间的间距以在它们之间进行电绝[0046]术语磁性材料和/或颗粒在本文中用于表示高相对磁导率μr的材料，例如具有相相对磁导率μr的材料，其基本上低于在电子部件的制造中使用的磁性材料的相对磁导率，[0048]在方法200的操作210中，提供了根据本发明的实施方案的一个或多个电气部件图1A和图1B所描述的和/或如下文参照图3A至图8B所描述的本发明的原理进行构造。该模本发明被3D打印以形成具有至少一个线圈120的电气部件在模型中该三种材料M1至M3的空间分布使得打印结果具有一个或多个电气部件100，该一个或多个电气部件各自包括根据本发明的实施方案构造的至少一个线[0050]I在方法200的操作220中，运用多材料3D打印以基于在模型中三种或更多种材料M1至M3的空间分布来打印一个或多个磁场传感器100。可例如通过利用光聚合3D打印技术示例中，上述电气部件100的3D打印涉及打印具有不同电磁属性的至少三种材料M1至M3的于打印具有盘绕/扭绞或其他非直线形状的磁性通道129的磁性材料，是具有500或更高量磁通量通过磁性通道的折叠/曲线127。非磁性电介质[0052]电气部件100的3D打印可例如基于瓮光聚合的原理来实现，利用例如立体平版打常可通过如被开发为适合于根据本发明的电气部件的制造的其他多材料3D打印技术来实[0054]在本发明的一些实施方案中，电气部件100的功能特征以(至少两个体素的)最小层内特征尺寸进行打印，以便避免电气部件100由于单个/个别体素的打印错误而发生故[0055]就这一点而言，参照图1C，其中示出了图1B所示电气部件100沿着图中标记的平OP处开放)，使得该线匝经由导电通孔121连接至该线匝上方和下方的导电绕组124的其他如，指图中标记为121的元件)在本文中用于表示被3D打印以电连接在导电绕组124的线匝件(诸如在该非限制性示例中可导电的芯122)间着该功能特征被打印的每层内的3D打印的任何横向(X和/或Y)方向的以体素/像素为单位(层内)的功能特征的横截面积的可视尺寸将不小于两个3D打印的体素/体素，沿着X和Y横向尺寸/轴中的每一个横向尺寸/轴填充(或在打印错误的情况下则为本应填充)有合适的本发明的电气部件100的功能特征沿着每个横向方向X和Y以至少两个体素的最小层内特征在每层内的电绝缘材料的任何一组体素应当被认为是所述导电特征之间的绝缘件125的一电断开，并且绝缘件125中的单个体素的任何个别打印将不会影响电通道128中的电短接。横向尺寸X和Y以至少两个像素的相应层内横向宽度IX和IY进行打印，使得其最小层内特征[0061]磁性材料树脂，该磁性材料树脂包括悬浮在可固化聚合物粘合剂中的软磁性材实施方案中，所使用的磁性材料的颗粒可被提供为例如具有微米至亚微米尺度的特性尺[0062]导电材料树脂，该导电材料树脂包括悬浮在可固化聚合物粘合剂中的导电材料料的具体选择通常取决于完成电子元件打印所需的烧结/烧制过程的所需温度，因此取决[0063]电介质和非磁性材料树脂，该电介质和非磁性材料树脂包括悬浮在可固化聚合凑布置。这是因为适合用于磁性通道打印的软磁性金属材料(非陶瓷铁氧体)通常是导电[0067]在对应于线圈120的磁性通道129的层的区域处沉积[0069]沉积/打印并固化非导电(电介质)非磁性材料M3，以形成传感[0071]因此，通过根据在传感器模型中材料的空间分布在操作220中连续打印并固化连一个纵向取向的线圈和至少一个横向取向的线[0072]方法200还包括操作230，该操作用于烧结在操作120中打印的一个或多个电气部物(粘合聚合物)以及烧制在打印中使用的陶瓷或玻璃陶瓷材料(诸如M3和另选地M1)的温烧结可在低于合金熔点的温度下进行特定熔点取决于合金中银与钯的比率，且取决于组烧结之前执行它们与构建平台的分离而损坏，可使用能够承受烧结230的温度的合适的构[0075]鉴于上述情况，本发明的方法200提供了一种用于制造如上所述各自包括一个或几微米的特征尺寸的)微型电气部件100，该电气部件能够作为基于磁场的定位传感器/在可使用例如瓮光聚合技术打印介于数百个与数千个电气部件100)。每个电气部件100可具有例如陶瓷/玻璃陶瓷主体110，该陶瓷/玻璃陶瓷主体中嵌入一个或多个高度灵敏的开磁通道129和导电通道128分别利用磁性材料M1和导电材料M2进行3D打印。磁性通道129包括线圈120的磁芯122，并且导电通道128包括具有环绕磁芯122的多个线匝的导电绕组124的缘件125利用与用于打印主体110的块体相同的非磁性电绝缘材料M3进行体素网格例示了从线圈120的顶侧捕获的3D打印的分布体素；图3E例示了沿着图3D所示横跨线圈120的横向侧A(其中容纳不同层中的线匝之间的导电通孔121)和横向侧C(其中容纳(沿着该横向侧A在绕组124之间容纳了导电通孔)和从线圈120的横向侧C(沿着该横向侧C构造促进了大量绕组线匝的紧凑布置，同时在绕组线匝124中以及在绕组线匝之间的电绝缘件125中保持了至少两个体素的最小层内特征尺寸。该构造因此促进了在电气部件中可各自以至少两个体素的最小层内特征尺寸进行3D打印。这促进了电气部件100的可靠性，[0083]b.导电绕组124的线匝(例如124.1至124.n)或它们中的一些线匝被布置/平面地n内完整打印的同心线匝；并且线匝124.2和124.4是在层Ln-1内完整打印放置于连续层Ln-1和Ln内的同心相邻线匝。如图3D和图3E所例示，它们之间的横向间隔孔121的横向侧)的仅一个体素以及沿着横向侧A(例如，沿着容纳导电通孔的一侧)的两个了线匝之间的绝缘件125的期望的两个体素的最小层内特征尺寸。这进而促进了绕组线匝其他/相邻线匝或者连接到导电通道128的其他部分的导电通孔121优选地按特定线圈的线匝的几何结构和数量从同心线匝的尽可能少的横在同一层中的导电特征(例如，线匝和/或通孔)制造可靠性所需的)至少两个体素的最小层内特征尺寸。在此特定非限制性示例中，通孔121全部沿着同心线匝的一个横向侧A进行布置，以便借此保持沿该横向侧A的线匝之间的绝缘件125的最小层内特征尺寸(至少两个体素)，沿着该侧的同心相邻线匝之间的横向间线匝之间的绝缘件(诸如同一层内的124.3和124.5之间的沿着容纳通孔的面(在此情况下为侧A)为多于一个下毗邻的线匝之间))将仅具有一个体素，并且将因此不满足绝缘件125的最小层内特征尺121沿着尽可能少的横向侧进行布置，由此使得沿着这些侧的同心相邻线匝之间的横向间3D打印。导电绕组124的每个线匝(例的绝缘件材料125(以及磁性通道129)以3D打印的至少两个体素的最小层内特征尺寸进行匝被3D打印在3D打印的连续层中，其中同心在同心线匝的至少一个其他横向侧中(在该[0090]现在一起参照图4A和图4B，其中例示了根据本发明的另一实施方案的电气部件其磁轴F的其长度L与其横向于其磁轴F的其宽度W之间的低/小纵横比的线圈120)。为了简[0091]与上文参照图1A至图1C所描述的电气部件100类似，同样在图4A和图4B的该实施平线圈或具有此类扁平尺寸的其他形式线圈在许多情况下是医疗装置的位置感测所需的，并且特别地被使用/装配在细长且狭窄的医疗装置(诸如导管)中，扁平线圈或具有此类扁平尺寸的其他形式线圈的位置通常通过测量困难在于，绕组124的线匝数量比可3D打印以使得它们沿着线圈120的相对短的长度L(即，[0094]本发明的一些方面用于克服该困难并3D打印具有足够灵敏度的扁平线圈120。这有弯曲/折叠路径，其中弯曲/折叠127在它们之间限定磁性通道129的磁芯122的一个或多匝124.1至124.m的数量大于芯122在沿着磁轴F的方向(即沿着线圈120的被缩短的纵向尺寸L)延伸的情况下能够布置的线匝的数量，并且因此获得线圈对来自磁轴F的磁场分量的集面/表面126F和126B被制造得比它们之间的磁性通道129的特性宽度(例如横截面积)更通道129的通量数量更多的磁场通量，因此使得具有扭转/折叠的磁性通道129的扁平线圈对沿着磁轴F导向的磁场分量具有灵敏度，而对来自其他方向的磁场分量的灵敏度可忽略促进从其相对宽的通量收集面/表面126F和126B到较显著小于打印体素的横向宽度的打印层(换句话说以相对于打印层的其他/横向取向打印线匝的情况下能够实现的线匝厚度和节距相比(例圈120的较长宽度W尺寸)。这有助于环绕芯节段122打印一叠进一步更多数量的线匝124.1至124.m(具有更高的线匝密度)并且因此进一步改善线圈120的灵敏线圈120的其他特征可具有与参照图1A至图1C和/或参照图3A至图3I中的线圈的示例所讨[0098]在图4A和图4B中，举例说明了3D打印扁平线圈120(和/或包含该3D打印扁平线圈磁性通道129的一个或多个节段基本上沿着扁平线圈的较长宽度尺寸W(垂直于其磁轴F)打参照图1A至图1C和图3A至图4B所描述的线圈中的类似功能性的元常由被打印在各层中线匝之间的电绝缘件彼此间隔开磁性通道129被折叠成使得其两个磁芯节段122穿过绕组124，但是本领域技术人员应当认[0100]图6A和图6C以不言自明的方式分别举例说明了具有多个螺旋磁性子通道129.1和个磁性子通道以螺旋(或螺旋状形状)的形式被弯曲/折有多螺旋形状(在该示例中为双螺旋—由磁性子通道段122，这些磁芯节段基本上沿着打印方向Z延伸并且被线圈120的导电绕组124的线匝环通道128在其电触点/端子之间(在这些附图中未具体示出)可被3D打印为穿过一对电触点/的通量收集表面/面与磁芯节段122之间的区域中具有锥形形状/结构。图6A至图6C中所例示的示例举例说明了磁性通道129的这种锥形形状，其中磁性通道129的横截面积/宽度沿道129的渐缩在若干位置处逐渐形成，包括通量收集器126的渐缩(如图3A中标记的渐缩区域129A中所示)以及磁性通道129的将通量收集器126之间的磁通量引导至芯节段122的节段129B的渐缩(如图6C中所例示)。该渐缩提供了由通量收集器126收集的外部磁通量传播施方案中在区域129A和/或129B中举例说明，磁性通道朝向其磁芯的渐缩也可在本发明的[0102]图7A和图7B以不言自明的方式举例说明了包括线圈120的电气部件的又一示例，在各个实施方案中，电通道128在其相对端部处可被打印为穿过两个电触点/端子(未具体示出)之间的单个导电路径并且被成形为沿着单个导电路径形成绕组组128A至128D，或者[0103]在一些情况下，具有曲折状和/或螺旋状磁性通道129的3D打印线圈120在其灵敏于在具有紧凑尺寸的电气部件/线圈120内封装更长的总磁芯节段122并且因此封装环绕它方案中的绕组124和/或绕组组128A至128D在一些实施方案中可以以包括类似于图3A至图3I中所例示的绕组124的多个同心布置的线匝堆叠的同心绕组构造来实现，以便产生线圈图8A和图8B中使用类似的附图标记来表示与本发明的其他实施方案的上述线圈具有类似中所例示的顶部通量收集表面126U收集的磁通量从磁性通道129的区域126X(即通量收集节段C1至C8传播的磁通量而在导电绕组124中感应出电压/电流并且由此在电通道128的电触点/端子123处感应出电压的方式围绕导电绕组124的线匝进行缠绕/卷绕(例如，与其缠[0109]为此，上述附图示意性地例示了3D打印电气部件100和/或3D打印线圈120的各种打印层内，以便利用打印层之间比打印体素的横向尺寸更小的俯仰来在线圈中封装/打印的各种组合可在根据本发明制造的线圈/电气部件中实现而不[0112]如图3A至图3I和图6A至图6C中所例示，分裂电通道以形成多个导电路径和任选[0113]如图3A至图3I和图8A至图8B中所例示，形成在多层中堆叠线匝以及在这些层中用于SMT安装件的电触点触点中使用的常规材料锡和镍一锡不适合于本发明的3D打印技术200的3D打印操作220还包括在线圈120或电气部件100的电触点/端子123的相应端部处对点/安装件包括例如化学/电化学沉积的镀锡铜或镍，并且仅在部件100/线圈120的3D打印和烧结之后被制造/附接到3D打印的电气部件100/线圈120并且耦接到在医疗器械1000的尖端节段T与患者的身体组织接触时施加)的作用下相对于外壳H的纵向轴线LX以与作用力FC的大小和方向对应的绑310由根据本发明构造和操作5个线圈120.1至12产生的磁场，并且产生其测量结果指示医疗器械1000的空间位置和取向的磁场。线圈度，从而有助于基于通过所述线圈对来自磁场源MFL的磁场的测量来确定医疗器械1000的向传感器310的线圈120.1至120.3传感器310的线圈对来自磁场源MFO的磁场的测量提供对尖端节段T与主节段M之间的相对[0124]在本示例中用于感测医疗器械1000的位置和取向和/或由此施加在患者组织上的专利申请U.S.2020/015693公开了利用具有若干线圈的传感电路的导管的示例构造，这些传感电路用于感测导管主体的位置和取向以及由导管在与组织的界面[0125]在本非限制性示例中，医疗装置1000的基于磁场的位置传感器300利用作为3D打圈120.1至120.5是相对于医疗器械的纵向轴线在径向方向上通常延伸不超过0.5mm的紧凑和120.5设置在柔性电路板CB上，该柔性电路板在医疗器械1000的外壳H内被折叠/卷绕成圆柱形形状，使得它们的磁轴基本上不彼此平行圈的导电绕组还可根据上文参考图3A至图3I描述的技术来实现/构造，以产生密集封装的并且线圈120.4和120.5是设置在电路板上的单独3D打印线圈(在该非限制性示例中通过可被3D打印为单独线圈和/或被3D打印为包含根据本发明进行3D打印的线圈的一个或多个[0128]有利地，本发明的电气部件和线圈的3D打印有助于在小医疗装置的窄尺寸内可[0132]_3D打印导电材料以形成导电通道，使得所述导电通道包括所述线圈装置的导电[0137]_3D打印相邻线匝之间的电绝缘件，所述电绝缘件的最小层内特征尺寸为3D打印所述至少两个体素的所述最小层内特征尺寸保持电一个相邻同心线匝之间的所述电绝缘件的所述最小多个节段沿着相对于所述线圈的所述磁轴的横向方向延伸，所述一个或多个节段的长度芯的所述一个或多个节段的所述长度提供所述导电绕组的所述线匝的高计数并且获得所状形状或曲折状形状的磁芯的所述节段中的一个述磁芯具有环绕所述导电绕组的所述线匝中的一个或多个线匝[0159]所述磁性材料是具有100[0161]所述非磁性电介质材料包括[0164]磁性材料树脂，所述磁性材料树脂包含悬浮在可固化聚合物粘合剂中的磁性材[0165]导电材料树脂，所述导电材料树脂包含悬浮在可固化聚合物粘合剂中的导电材[0166]非磁性电介质材料树脂，所述非