激光焊接帶來好聽力
依據(jù)掩膜焊接原理的激光焊接促進了助聽器的開發(fā)。當(dāng)今的助聽器越做越小,佩戴位置也進入了耳內(nèi)。因此,為了保證助聽器發(fā)揮其可靠功能,有必要在聲輸出區(qū)提供防護。在Phonak新型“智能衛(wèi)士”的耳垢防護原理中,小小的墊圈上焊接了一種具有高彈性、極薄的隔膜。瑞士萊丹科技公司開發(fā)的掩膜焊接工藝使這一高精度的連接工藝成為可能。
避免污染
當(dāng)今世界聽力障礙、聽力下降的情況很普遍。大多數(shù)情況下,這些病癥都可以通過使用新型的助聽器得到很大程度的緩解。
助聽器的不斷研發(fā),使得助聽器出現(xiàn)小型化趨勢,從而為用戶提供更?
⒏媸省⑷庋鄄豢杉鬧鰲O紙竦鬧鞲魘礁餮閡話惴治狟TE(耳背式)助聽器和ITE(耳內(nèi)式)助聽器。除了技術(shù)上的差異外,ITE助聽器主要是視覺上的優(yōu)勢,即,ITE助聽器的形狀決定了其不可見性。
Leister WS工作站中,隔膜被焊接到耳垢防護器上所有助聽器都面臨著一個大問題:耳道內(nèi)產(chǎn)生的耳蠟(也稱耳垢)對聲輸出造成污染。擴音器(也稱耳塞),尤其是ITE助聽器的擴音器,位于耳道較深區(qū)域。為保證助聽器長時間發(fā)揮功能,必須提供有效防護,避免污染、受潮。助聽器對此的防護要求比較高:除聲學(xué)性質(zhì)外,強度、耐久性、介質(zhì)耐性、始終如一的高品質(zhì)都起著重要作用。
當(dāng)今典型的ITE助聽器只有小指尖那樣大小Phonak是一家瑞士的專業(yè)助聽器生產(chǎn)商,營業(yè)額高達10億瑞士法郎以上,全球市場份額占16%~17%,是當(dāng)之無愧的世界領(lǐng)先助聽器生產(chǎn)商之一。Phonak不斷創(chuàng)新,對有聽力障礙的人群改善生活質(zhì)量做出巨大貢獻。其創(chuàng)新之一就是這款名為“智能護衛(wèi)”的耳垢防護器。該防護器采用15μm厚的隔膜保護聲輸出區(qū),避免耳垢污染、受潮,對聲學(xué)性質(zhì)無任何重大不利作用。該隔膜裝在熱塑性墊圈上。盡管與墊圈連接的面積小,但連接強度卻非常高。隔膜上積淀的任何物質(zhì)均可通過軟布常規(guī)擦拭清除。軟布擦拭清除對隔膜或墊圈連接沒有任何損害,因此可以確保耳垢防護器具有較長的工作壽命。
激光焊接同時還意味著連接達到了必要的介質(zhì)耐性。該防護器的建議使用期為兩個月,超過了現(xiàn)有織物防護系統(tǒng)的使用期。使用期過后,耳垢防護器可以采用特制工具替換,非常方便。
帶15μm厚隔膜的“智能護衛(wèi)”防護系統(tǒng)
采用激光焊接連接在墊圈上掩膜焊接
膜焊接工藝是一項由瑞士激光系統(tǒng)制造商瑞士萊丹集團開發(fā)并申請專利保護的焊接工藝,該工藝?yán)昧思す馔干浜附釉恚糜趯⒏裟ず附拥綁|圈上。該工藝涉及將對激光輻射透明的連接件焊接到吸收連接件的過程。對耳垢防護器而言,隔膜對激光輻射是透明的。而墊圈則采用熱塑材料制成,有固定的形狀。墊圈顏色是黑色的,因此可以吸收激光輻射。掩膜焊接工藝中,掩膜插在激光源(二極管激光器)和元件之間。線性、準(zhǔn)直的(也即平行的)激光束發(fā)射到待連接的部件上。由于掩膜遮擋,激光輻射僅僅沖擊到?jīng)]有被掩膜遮擋的待連接部件上。使用掩膜使制造最精確的結(jié)構(gòu)成為可能。這就意味著,掩膜焊接可以實現(xiàn)高精度制造。
掩膜焊接的原理。處于掩膜陰影之下的表面不會受到激光輻射。掩膜焊接的焊接原理可以滿足更高的要求,將焊接面積減少到最?
U餼鴕馕蹲牛裟どЩ钚員礱嫻目捎妹婊蟆?梢運擔(dān)揮脅捎醚諛ず附庸ひ眨拍茉謐钚『附用婊跫麓锏獎匾那慷取Q諛ず附庸ひ盞牧硪淮笥攀圃謨諂淇閃詈附尤鄢氐納疃茸钚。傭梢員苊獬魷趾傅饋U庋簿哂腥叵中院蛻系撓攀啤?
Phonak就這一要求較高的應(yīng)用技術(shù)對不同的連接工藝進行了評價。一般而言,焊接要求具有機械、化學(xué)活性的耐性。與其它工藝相比,激光焊接有如下優(yōu)點。其一,無須對表面進行預(yù)處理,如等離子體輻照或打底(使表面化學(xué)活化)。這樣的預(yù)處理對薄膜會造成不利影響。由于空間上的限制,發(fā)生熔化的連接工藝在此是不可接受的。
采用“交鑰匙”方式提供的塑料焊接用激光機NOVOLAS WS經(jīng)證明,掩膜焊接的高度重現(xiàn)性相對于需要使用其它材料的連接工藝而言是一大優(yōu)勢。
除工藝技術(shù)方面的原因外,掩膜焊接還有經(jīng)濟上的優(yōu)勢。與其它工藝相比,掩膜焊接的原料消耗較低。采用半自動化的批量加工工藝藝,可以在諸如NOVOLAS WS的工作站內(nèi)完成。這樣,就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)數(shù)以百萬的產(chǎn)品。尤其是沒有其它材料的消耗,就使得該連接工藝更加經(jīng)濟。
前景
由于以上所述的性質(zhì),掩膜焊接工藝特別適合醫(yī)學(xué)技術(shù)上的各種應(yīng)用。這樣,就可以在熔料不流入孔眼的前提下,將薄膜焊接到微孔版上。掩膜焊接還一般被推薦用于射流技術(shù),尤其是微流體元件。這種精確、成本效益的工藝廣泛應(yīng)用于娛樂電子和電腦周邊的產(chǎn)品。
Leister還開發(fā)了徑向焊接工藝。利用該工藝可將旋轉(zhuǎn)對稱的部件焊接在一起,而不發(fā)生相對于激光的移動。醫(yī)學(xué)技術(shù)中,該工藝用于焊接導(dǎo)管附件。徑向焊接工藝還應(yīng)用于傳感器技術(shù)、射流技術(shù)和自動化工程。
Leister的專利GLOBO焊接工藝也用于醫(yī)學(xué)技術(shù)。采用GLOBO焊接工藝,可將連接件動態(tài)地壓接在一起,比如,可將兩個透明的薄膜焊接在一起。熱能經(jīng)吸熱的黑色底層傳遞給薄膜(黑色底層的熔點高于待連接的部件)。該工藝可用于焊接面積大的元件和環(huán)形裝置。