激光焊接因其局部加熱,、精密加工,、非接觸性加熱等優(yōu)點(diǎn)被越來越廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療器械的各個(gè)領(lǐng)域。 

與其他常用的焊接技術(shù)相比,，激光焊接技術(shù)幾乎不產(chǎn)生焊渣和碎屑,，而且焊接過程中不需要添加任何粘合劑，因而可在潔凈室中完成整個(gè)焊接工作,。激光焊接技術(shù)大大地促進(jìn)了醫(yī)療器械的發(fā)展,，比如有源植入式醫(yī)療器械的外殼封裝、心臟支架的不透射線標(biāo)記,、耳垢防護(hù)器,、球囊導(dǎo)管等均離不開激光焊接的使用。

塑料激光焊接原理

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種焊接方法,，即激光輻射加熱工件表面,，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，使工件熔化,，形成特定的熔池,。如下圖所示，激光束通過上層透光材料,，然后被下層材料吸收,，激光能量被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能，由于兩層材料被壓在一起,，熱能從吸收層傳導(dǎo)到透光層上,，使得兩層材料熔化并結(jié)合。

塑料激光透射焊接原理 

同時(shí)由于材料本身的熱膨脹擴(kuò)張產(chǎn)生內(nèi)部壓力,，內(nèi)部壓力與外部壓力共同作用確保了兩部分的堅(jiān)固焊接,。以上兩圖直觀地說明了塑料激光焊接的原理與過程。

可見激光光束的能量必須被塑料吸收,，才能達(dá)到良好焊接效果,，因此塑料激光焊接一般采用半導(dǎo)體激光。另外,，并不是所有塑料都能用激光焊接焊接,。塑料可區(qū)分為熱固性與熱塑性兩類,。其中熱固性塑料不具有重復(fù)成型性，也不能焊接,，而熱塑性塑料再加熱后又會(huì)熔化（即可運(yùn)用加熱及冷卻,，使其產(chǎn)生可逆變化），是所謂的物理變化,，因此具有可焊接性,。

塑料激光焊接工藝

1激光的波長(zhǎng) 

塑料焊接過程中常用的是二極管激光器或半導(dǎo)體激光器。光束處于近紅外區(qū)域,，并且光束波長(zhǎng)在400～1,100μm,，可以通過光纖傳輸，在這個(gè)范圍內(nèi)的激光束可以被大多數(shù)的塑料所吸收,。二極管激光焊接系統(tǒng)緊湊,，并且激光器還可以達(dá)到更高級(jí)別的功率。激光的波長(zhǎng)可以根據(jù)特殊要求來設(shè)計(jì),。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)一般是808～980μm,。半導(dǎo)體激光器投資成本小，體積小,，效率高,。

2塑料材料 

熱塑性塑料包含無(wú)定形塑料和半晶性塑料,。能夠被激光焊接的塑料均屬于熱塑性塑料,。理論上，所有熱塑性塑料都能夠被激光焊接,。

塑料激光焊接技術(shù)對(duì)被焊接塑料的要求為：在熱作用區(qū)內(nèi)的材料,，要求對(duì)激光光波的吸收性好；不屬于熱作用區(qū)部分的材料,，則要求對(duì)光波的透過性好,，尤其在對(duì)兩件薄塑料件進(jìn)行疊焊時(shí)更是如此。一般向熱作用區(qū)塑料中添加吸收劑可以達(dá)到目的,。

3吸收劑 

吸收劑的應(yīng)用是塑料激光焊接工藝中非常重要的工藝,。塑料激光焊接的本質(zhì)是將熱作用區(qū)的待焊接塑料融化，隨后冷卻自然實(shí)現(xiàn)塑料件的接合,。讓塑料融化需要使塑料件吸收足夠的激光能量,。

通常理想的吸收劑是碳黑，碳黑能夠?qū)⒓t外波長(zhǎng)的激光能量基本全部吸收,，從而大大提高塑料的熱吸收效果,，使得熱作用區(qū)的材料融化得更快、效果更好,。一些其他顏色的染料,，也能夠起到相同的吸收光波的效果。

添加吸收劑的方法有三種

1、一是直接向待焊接材料中滲入吸收劑,，這樣應(yīng)該將滲過吸收劑的塑料件放在下面,，而把沒有滲吸收劑的塑料件放在上面，讓激光光波通過,；

2,、二是向塑料件待焊接的表面滲吸收劑，這樣只有被滲透了吸收劑的一部分塑料將成為熱作用區(qū)而被融化,； 

3,、三是在兩塊待焊接塑料件的接觸處噴涂上或者印刷上吸收劑。

4其他參數(shù) 

與金屬焊接不同,，塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好,。焊接激光功率越大，塑料件上的熱作用區(qū)就越大,、越深,，將導(dǎo)致材料過熱、變形,、甚至損壞,。應(yīng)該根據(jù)需要融化的深度來選擇激光功率。

塑料激光焊接的速度比較快,，一般得到1mm厚焊縫的焊接速度可達(dá)20m/min,；而采用高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜，最高速度可以達(dá)到750m/min,。

在醫(yī)療器械領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著塑料材料在醫(yī)療器械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,，新型的塑料生產(chǎn)及加工工藝也層出不窮，激光焊接作為其中的一種,，因其無(wú)污染,、非接觸性、無(wú)縫連接等優(yōu)點(diǎn)受到該行業(yè)的廣泛關(guān)注,。

耳垢防護(hù)器

助聽器越來越趨于小型化,，從而為用戶提供更小、更舒適,、肉眼不可見的助聽器,。當(dāng)今典型的ITE助聽器只有小指尖那樣大小。但是所有助聽器都面臨著一個(gè)大問題：耳道內(nèi)產(chǎn)生的耳蠟（也稱耳垢）對(duì)聲音輸出區(qū)域造成污染,。為了保證助聽器可以發(fā)揮其可靠功能,，有必要在其聲音輸出的位置提供防護(hù)措施。

Phonak新型“智能護(hù)衛(wèi)”的耳垢防護(hù)中,，采用的方法是在微小的墊圈上焊接了一種極薄的具有高彈性的隔膜,，它能有效地隔斷耳垢進(jìn)入助聽器,，此類焊接技術(shù)是瑞士萊丹科技公司開發(fā)的激光掩膜焊接工藝使這一高精度的連接工藝成為可能。整個(gè)耳垢防護(hù)器的大小只有幾個(gè)毫米,，需要將一個(gè)隔膜焊接到一個(gè)大約3mm大小的墊圈上,，墊圈采用熱塑材料制成。