激光焊接技术发展促进助听器开发过程

根据掩膜焊接原理的激光焊接促进了助听器的开发。当今的助听器越做越小，佩戴位置也進入了耳内。因此，为了保证助听器发挥其可靠功能，有必要在声输出区提供防护。在Phonak新型“智能卫士”的耳垢防护原理中，小小的垫圈上焊接了一种具有高弹性、极薄的隔膜。瑞士莱丹科技公司开发的掩膜焊接工艺使这一高精度的连接工艺成为可能。

当今世界听力障碍、听力下降的情况很普遍。大多数情况下，这些病症都能够通过使用新型的助听器得到很大程度的缓解。

助听器的不断研发，使得助听器出现小型化趋势，从而为用户提供更小、更舒适、肉眼不可见的助听器。现今的助听器各式各样：一般分为BTE（耳背式）助听器和ITE（耳内式）助听器。除了技术上的差异外，ITE助听器主要是视觉上的优势，即，ITE助听器的形状决定了其不可见性。

所有助听器都面临着一个大问题：耳道内产生的耳蜡（也称耳垢）对声输出造成污染。扩音器（也称耳塞），尤其是ITE助听器的扩音器，位于耳道较深区域。为保证助听器长时间发挥功能，必须提供有效防护，避免污染、受潮。助听器对此的防护要求比較高：除声学性质外，强度、耐久性、介质耐性、始终如一的高品质都起着重要作用。

Phonak是一家瑞士的专业助听器生产商，营业额高达10亿瑞士法郎以上，全球市场份额占16%~17%，是当之无愧的世界领先助听器生产商之一。Phonak不断创新，对有听力障碍的人群改善生活质量做出巨大贡献。其创新之一就是这款名为“智能护卫”的耳垢防护器。该防护器采用15μm厚的隔膜保护声输出区，避免耳垢污染、受潮，对声学性质无任何严重不利作用。该隔膜装在热塑性垫圈上。虽然与垫圈连接的面积小，但连接强度却非常高。隔膜上积淀的任何物质均可通过软布常规擦拭清除。软布擦拭清除对隔膜或垫圈连接没有任何损害，因此能够确保耳垢防护器具有较长的工作寿命。

激光焊接同时还意味着连接达到了必要的介质耐性。该防护器的建议使用期为两个月，超过了现有织物防护系统的使用期。使用期过后，耳垢防护器能够采用特制工具替换，非常方便。

膜焊接工艺是一项由瑞士激光系统制造商瑞士莱丹集团开发并申请专利保护的焊接工艺，该工艺利用了激光透射焊接原理，用于将隔膜焊接到垫圈上。该工艺涉及将对激光辐射透明的连接件焊接到吸收连接件的过程。对耳垢防护器而言，隔膜对激光辐射是透明的。而垫圈则采用热塑材料制成，有固定的形状。垫圈颜色是黑色的，因此能够吸收激光辐射。掩膜焊接工艺中，掩膜插在激光源（二极管激光器）和元件之间。线性、准直的（也即平行的）激光束发射到待连接的部件上。因为掩膜遮挡，激光辐射仅仅冲击到没有被掩膜遮挡的待连接部件上。使用掩膜使制造最精确的结构成为可能。这就意味着，掩膜焊接能够实现高精度制造。

掩膜焊接的焊接原理能够满足更高的要求，将焊接面积减少到最小。这就意味着，隔膜声学活性表面的可用面积更大。能够说，只要采用掩膜焊接工艺，才能在最小焊接面积条件下达到必要的强度。掩膜焊接工艺的另一大优势在于其可令焊接熔池的深度最小，从而能够避免出现焊道。这样也具有三维重现性和声学上的优势。

Phonak就这一要求较高的应用技术对不同的连接工艺进行了评价。一般而言，焊接要求具有机械、化学活性的耐性。与其它工艺相比，激光焊接有如下优点。其一，无须对表面进行预处理，如等离子体辐照或打底（使表面化学活化）。这样的预处理对薄膜会造成不利影响。因为空间上的限制，发生熔化的连接工艺在此是不可接受的。

经证明，掩膜焊接的高度重现性相对于需要使用其它材料的连接工艺而言是一大优势。

除工艺技术方面的原因外，掩膜焊接还有经济上的优势。与其它工艺相比，掩膜焊接的原料消耗较低。采用半自动化的批量加工工艺艺，能够在诸如NOVOLAS WS的工作站内搞定。这样，就能够在一年内生产数以百万的作品。尤其是没有其它材料的消耗，就使得该连接工艺更加经济。

前景

因为以上所述的性质，掩膜焊接工艺特别适合医学技术上的各种应用。这样，就能够在熔料不流入孔眼的前提下，将薄膜焊接到微孔版上。掩膜焊接还一般被推荐用于射流技术，尤其是微流体元件。这种精确、成本效益的工艺广泛应用于娱乐电子和电脑周边的作品。

Leister还开发了径向焊接工艺。利用该工艺可将旋转对称的部件焊接在一起，而不发生相对于激光的移动。医学技术中，该工艺用于焊接导管附件。径向焊接工艺还应用于传感器技术、射流技术和自动化工程。

Leister的专利GLOBO焊接工艺也用于医学技术。采用GLOBO焊接工艺，可将连接件动态地压接在一起，例如，可将两个透明的薄膜焊接在一起。热能经吸热的黑色底层传递给薄膜（黑色底层的熔点高于待连接的部件）。该工艺可用于焊接面积大的元件和环形装置。(完)

激光焊接 激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，又常称为激光焊机、镭射焊机，按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动焊接机）、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输 激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的部分加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。 激光焊接的主要特性： 20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。因为其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 激光焊接的主要优点： 1、效率快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。 激光焊接也存在着绝对的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很简单造成焊接缺憾。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。

作者：Leister 工艺技术有限公司激光系统作品经理 Oliver Hinz，激光系统销售经理Jürg Nötzli