클래스 III 이식형 장치의 레이저 용접 티타늄 케이싱

Feb 09, 2024

기술 발전에 힘입어 다양한 임상 요구의 적용 범위 확대, 심혈관 질환 발병률 증가, 노인 인구 증가로 인해 의료용 이식형 장치(MID)에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 예를 들어 초기 심박조율기의 배터리 수명은 단 3시간에 불과했습니다. 현재 매년 백만 개가 넘는 심장 박동기가 이식되고 있으며 각 심장 박동기는 20년 이상 작동하도록 설계되었습니다.

이러한 발전에 대응하기 위해 제조업체는 엄격한 품질 표준을 유지하면서 내구성이 뛰어나고 밀폐된 밀봉 기능을 갖춘 더 작고 정교한 장치의 생산을 확대하기 위해 새로운 도구와 기술을 사용해야 합니다. 티타늄 케이스의 레이저 용접의 필수 공정은 특히 어려운 과제를 안고 있습니다.

밀폐 밀봉을 위한 레이저 용접레이저 용접 MID 제조에 중요한 역할을 합니다. MID의 많은 내부 구성 요소는 납땜, 브레이징 또는 용접으로 결합할 수 있지만 전체 장치는 두 개의 티타늄 부품(쉘)으로 포장되는 경우가 많습니다. 레이저 용접은 두 쉘을 밀봉하는 데 선호되는 방법입니다. 이러한 조인트를 종종 "헬륨 누출 방지"라고 합니다. 이는 헬륨 가스를 사용한 누출 테스트를 통과한다는 의미입니다.

또한 레이저 용접은 펌프, 가압 가스 실린더 및 유체 용기와 같은 보다 복잡한 장치의 내부 구성 요소를 밀봉하는 데에도 사용됩니다. 용접 횟수는 장치의 레이아웃에 따라 다르지만 예를 들어 단일 주입 펌프에는 40개의 용접이 필요할 수 있습니다.

일반적인 레이저 용접 절차 티타늄 쉘을 닫는 작업은 전통적으로 펄스 Nd-YAG 레이저를 사용한 심 밀봉 방식으로 수행되었습니다. CW(연속파) 레이저는 장치 내부에 너무 많은 열이 전달되는 것을 방지하는 데 사용되지 않습니다.

솔기 밀봉을 수행하기 전에 임시 또는 친환경 강도 고정을 위해 작은 레이저 용접으로 두 개의 쉘을 배치하고 고정하고 사전 고정해야 합니다. 이 사전 태킹에 필요한 시스템은 레이저 사전 태커로 알려져 있습니다.

아르곤 분위기티타늄 쉘을 밀봉할 때 패키지의 기밀성이 중요할 뿐만 아니라 용접된 장치의 지정된 내부 분위기도 장치 내에 영구적으로 포함되므로 보장되어야 합니다.

심장박동기의 경우, 티타늄을 불활성 대기에서 레이저 용접할 수 있도록 건조한 아르곤 대기가 선호됩니다. 아르곤은 또한 장치가 장기적으로 적절하게 작동하는 데에도 적합합니다. 후속 제품 테스트에서 누출 감지를 용이하게 하기 위해 일정 비율의 헬륨이 일반적으로 추가됩니다.

레이저 용접 따라서 이러한 장치 중 심박조율기는 아르곤 또는 아르곤-헬륨 혼합물이 포함된 글로브박스 시스템에 완전히 밀봉될 수 있기 때문에 상대적으로 간단합니다. 이 가스 분위기는 장치 외부와 내부에서 동일합니다.

질소분위기 질소가 포함된 장치의 레이저 용접은 더 어렵습니다. 훨씬 더 높은 내부 전압에서 작동하는 제세동기와 같은 장치의 경우 건조 질소는 내부 대기에 가장 적합한 가스입니다. 아르곤은 이온화 잠재력이 낮아 내부 스파크를 일으킬 수 있는 반면, 질소는 내부 이온화 잠재력을 원하는 수준으로 유지하는 데 가장 적합한 가스입니다.

그러나 레이저 용접을 통한 티타늄 심 밀봉은 단단하고 부서지기 쉬운 티타늄 질화물을 생성하기 때문에 질소 분위기에서는 불가능합니다. 따라서 질소가 포함된 장치에는 충전 구멍이 있도록 설계되었습니다. 질소를 도입하기 전에 장치를 아르곤으로 레이저 용접하고 글러브박스 외부에 배치합니다. 그런 다음 아르곤이 펌핑되고 ​​장치는 작은 직경의 충전 구멍을 통해 질소로 다시 채워집니다. 이 충전 구멍은 이후 단일 지점 레이저 용접으로 밀봉됩니다.

MID 티타늄 케이스 레이저 용접의 새로운 기능 MID 기술이 빠르게 발전하고 제조업체가 더 높은 수준의 처리량, 품질 및 수익성을 추구함에 따라 이 분야를 전문으로 하는 레이저 시스템 회사는 새로운 기능을 개발하여 지속적으로 대응하고 있습니다. 예를 들어,