激光焊接给医疗器械带来正确焊接和粘合技术

一些焊接和粘合技术最适合 III 类设备，而另一些则更适合可穿戴设备和其他非侵入性技术。

医疗器械的本质是它与患者的关系。预防性健康的一个增长趋势是可穿戴技术，例如放置在皮肤上的智能手表和监视器。例如，这些设备的工程师必须找到解决方案，使医疗技术足够灵活和耐用，可以在人的手腕或臀部上工作。另一方面，皮下设备，如替换心脏瓣膜或神经系统植入物，获得 III 类指定，这意味着它们在 CE 标记过程中被确定为高风险。这些设备——通常用于支持或维持人类生命——既能提供更多功能，也能对患者构成更大的威胁。患者可能因设备故障或意外伤害而受到伤害。例如，如果可植入设备发生故障，患者可能会失去生命。同时，如果设备内部的材料渗入体内，它们可能会导致感染。除其他特性外，这些设备需要 100% 的密封性和接头完整性。

当然，设备的质量受到多种因素的影响，从材料和设计到制造过程的可靠性。实际上，这也取决于成本。对于致力于通过制造高质量设备来实现质量护理的工程师来说，制造过程必须以最节省时间和成本效益的速度生产出始终如一的质量。对于 III 类设备制造和可穿戴设备的开发，采用正确的焊接和粘合技术可以促进高质量的产品，同时保障患者的健康并保护制造商的底线。

以缝焊任务为例；这是确保起搏器等关键设备的密封性和设备寿命的重要一步。设备制造商不乏选择。等离子焊接经常使用并且效果相对较好。电子束焊接是另一种清洁工艺，可产生相对较好的结果。但是，这些过程中的每一个都可能以不必要的速度消耗时间。它们还需要具有真空室等组件的高度复杂的系统。涉及的过程元素越多，细微的不精确性影响质量的机会就越多。即使在引入医疗保健之前在工厂中发现并纠正了轻微的不一致，缺陷也会导致材料和时间的浪费。

激光焊接通常为这些传统工艺提供相同或更高的精度，并且为制造商提供重要优势。首先，不涉及耗时的真空室等。激光焊接可以在惰性气体气氛中进行，通常以氮气为基础，如 Amada Miyachi 手套箱系统。重要的是，激光焊接通常比同类焊接更快，并且可以创建非常可靠的接头。一般来说，医疗设备制造商现在选择自动激光焊接作为降低成本和改善焊接过程控制的一种方式。

先进的激光焊接系统受益于视觉系统等功能，这些功能通过与正在焊接的特定部件交互来增强机器的自动化能力。视觉系统使用摄像头识别零件、识别焊接区域并定位激光开始连接零件的最佳位置。这可以节省大量资源。很多起搏器零件都是压制的，不是机加工的，所以接口的位置各不相同。每个设备的手动校准可能需要几分钟时间。Amada Miyachi Europe 激光焊接系统上的视觉系统和定制软件算法将任务缩短到几秒钟。

使用激光的另一个主要优点是它的灵活性。一个典型的例子来自海波管的生产。该过程需要在管中进行微加工，也称为导管尖端。然后将尖端焊接到另一根称为轮毂的电线或管子上。使用 Amada Miyachi 激光焊接系统，激光机可以切割和焊接金属。事实上，独立系统也可以对涂层进行标记和烧蚀。

除了将起搏器和海波管的部件焊接在一起之外，激光焊接系统还可以有效地焊接某些类型的支架、药物泵、植入式瓣膜和其他生命支持设备。然而，没有必要将激光焊接作为每个侵入性设备的选择工艺，甚至对于构成该设备的每个关节都没有必要。例如，为了焊接起搏器内的电池，通常采用电阻焊。该工艺与激光焊接的最重要区别在于机器与所制造设备之间的关系。在电阻焊中，焊工与正在焊接在一起的零件接触，并在该点施加压力和电流。在激光焊接中，只有激光束接触焊接区域。

在可穿戴设备市场，将部件连接在一起的目标不一定是无缝的。尽管如此，人体的现实及其与设备的接口仍然对制造商构成核心挑战。一个主要问题是如何将高科技（及其金属化电路）集成到可根据患者身体形状弯曲的物品中。

在这里，所采用的相关技术在某些方面类似于电阻焊。热棒键合使用热电极（或热棒）在受控压力下在材料之间建立电互连。患者对可穿戴设备的期望小而灵活的特性可以通过以这种方式将材料层压在一起来实现，例如用于监测与皮肤接触时的心率的金，以及为设备执行的任何功能提供动力的微型柔性电池。

并非所有结合到可穿戴设备中的元素都被迫融化和重组。各向异性导电膜 (ACF) 是一种层压或预粘合层，用于需要细间距且无法应用选择性回流焊接的情况。例如，这有助于柔性电路板和显示器之间的互连。ACF 材料由填充有导电颗粒的粘合剂和保护层组成。搭配newhorizon Hot Bar 桌面系列系统，ACF 位于粘合面上，通过施加温度和压力实现 ACF 层压。一旦 ACF 层压完成并且弯曲已对齐以匹配基板上的迹线，则再次启动热电极（热棒）以在受控压力下将零件加热到最终粘合温度，以进行最终粘合步骤。

ACF 键合是几种热压焊技术之一。其他包括热棒回流焊接，其中两个部件在焊料熔化以连接部件之前涂上焊料，以及热熔，一种脉冲加热过程，将塑料部件与塑料或其他材料制成的另一部件连接起来，形成一个铆接式接头。

ACF 键合连接刚性和柔性电路板

当然，这些技术的每一个应用都需要精心设计。在开发集成了先进焊接或粘合技术的产品制造计划时，最好与专家协商。如果想要开发医疗设备的客户将他们的产品带到可以操作零件并将其放置在正确位置的自动化公司，他们可能没有 Amada Miyachi Europe 内部拥有的深入流程知识。激光焊接机的不正确集成可能会损坏系统。与拥有必要的专业设计和应用知识的供应商合作时，可以轻松避免这种情况。此外，由于接头配置是选择正确焊接工艺的关键，哪种技术最能应对医疗器械的焊接挑战并不总是很清楚。

出于这个原因，制造商咨询焊接或粘合专业知识并进行认真的设计过程至关重要。Amada Miyachi Europe 促进了这两个目标。他们的定制流程从咨询新客户开始，以了解他们打算开发的产品的要求。Amada Miyachi Europe 评估提议的接头是否合适，然后参与设计过程以确保质量。然后将来自客户的信息带到应用实验室，该实验室会考虑哪些粘合或焊接设备是必要和合适的。在激光焊接系统的情况下，应用工程师将确定应该使用哪种激光。对于烧蚀，可能会为某些材料安装紫外激光器，而光纤激光器可能更适合其他材料。从那里，该技术被构建到一个模块化系统平台中，客户参与整个设计和构建过程。创建系统后，Amada Miyachi Europe 会邀请客户对机器进行扩展试验，以确保其性能达到预期。最后，Amada Miyachi Europe 工程师在客户现场安装该系统并对客户的员工进行使用培训。结果不仅仅是激光系统或热棒系统；它是对客户和最终用户具有特定价值的解决方案。Amada Miyachi Europe 邀请客户对机器进行长期试用，以确保其性能达到预期。最后，Amada Miyachi Europe 工程师在客户现场安装该系统并对客户的员工进行使用培训。结果不仅仅是激光系统或热棒系统；它是对客户和最终用户具有特定价值的解决方案。Amada Miyachi Europe 邀请客户对机器进行长期试用，以确保其性能达到预期。最后，Amada Miyachi Europe 工程师在客户现场安装该系统并对客户的员工进行使用培训。结果不仅仅是激光系统或热棒系统；它是对客户和最终用户具有特定价值的解决方案。

设备制造商在设计制造工艺时有许多焊接和粘合技术可供选择。一些技术最适用于 III 类设备，而另一些技术则更适用于可穿戴设备和其他非侵入性技术。在任何情况下，了解在做出决定时执行类似功能的技术的优缺点都是有益的。Amada Miyachi Europe 向所有制造商提供其专业知识，并将任何焊接、焊接、粘合、钎焊、激光微加工和激光打标应用与最适合他们需求的平台正确匹配，并根据特定生产需求定制其中的任何应用的制造商。