用于可植入医疗装置的部件的包括连续波焊接和脉冲焊接的焊接方法
【专利摘要】一种可植入医疗装置的部件可包括第一构件、第二构件以及复合焊缝，该复合焊缝形成在该第一构件和第二构件之间。在一些示例中，复合焊缝包括使用CW焊接形成的连续波(CW)焊接部分和使用脉冲焊接形成的脉冲焊接部分。脉冲焊接部分的第一端可与CW焊接部分的第一端部分地重叠，并且沿基本上垂直于CW焊接部分的第一端的纵向定向的方向与CW焊接部分的第一端偏离。还描述了用于形成复合焊缝的技术。
【专利说明】用于可植入医疗装置的部件的包括连续波焊接和脉冲焊接的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于焊接可植入医疗装置的各部件的方法。
【背景技术】
[0002]激光焊接可用于产生用于诸如医疗装置和相关部件之类物件的焊缝，这些相关部件例如是起搏器、可植入的去纤颤器、电池以及混合电路封装。在一些示例中，激光焊接可为可植入医疗装置(IMD)封壳以及用于IMD的诸如电池和电容器之类相关内部部件提供气密密封。
【发明内容】
[0003]总地而言，本发明涉及一种可植入医疗装置的部件，该部件包括复合焊缝，该复合焊缝在该部件的第一构件和该部件的第二构件之间。本发明还描述了用于产生复合焊缝的方法。如本文所使用的，复合焊缝可包括使用连续波(CW)焊接形成的第一焊缝部分和使用脉冲焊接形成的第二焊缝部分。
[0004]在一个方面，本发明涉及一种方法，该方法包括:将可植入医疗装置的部件的第一构件CW焊接至该部件的第二构件以形成CW焊接部分，以及将该第一构件脉冲焊接至第二构件以形成脉冲焊接部分，该脉冲焊接部分与CW焊接部分部分地重叠。根据本发明的该方面，该脉冲焊接部分包括多个脉冲焊接部，且脉冲焊接部分形成为比CW焊接部分更靠近位于该部件内的热敏感模块。此外，脉冲焊接可包括输送第一能量脉冲以形成多个脉冲焊接部的第一脉冲焊接部，该第一脉冲焊接部与CW焊接部分部分地重叠，并且在输送第一能量脉冲的位置处沿基本上垂直于CW焊接部分的纵向定向的方向与CW焊接部分偏离。
[0005]在另一方面，本发明涉及一种用于MD的电池，该电池包括第一构件、第二构件、分隔材料以及复合焊缝，该分隔材料设置在由第一构件和第二构件限定的空腔内，而该复合焊缝形成在该第一构件和第二构件之间。根据本发明的该方面，复合焊缝包括使用CW焊接形成的CW焊接部分和使用脉冲焊接形成的脉冲焊接部分。此外，该脉冲焊接部分形成为比CW焊接部分更靠近热敏感模块，且脉冲焊接部分的第一端与CW焊接部分的第一端部分地重叠，并且沿基本上垂直于CW焊接部分的第一端的纵向定向的方向与CW焊接部分的第一端偏离。
[0006]在附加的方面，本发明涉及一种用于MD的部件，该部件包括第一构件、第二构件以及复合焊缝，该复合焊缝形成在第一构件和第二构件之间。根据本发明的该方面，复合焊缝包括使用CW焊接形成的CW焊接部分和使用脉冲焊接形成的脉冲焊接部分。此外，脉冲焊接部分的第一端与CW焊接部分的第一端部分地重叠，并且沿基本上垂直于CW焊接部分的第一端的纵向定向的方向与CW焊接部分的第一端偏离。
[0007]在以下的附图和描述中阐述本发明的一个或多个示例的细节。从说明、从权利要求以及从附图中，本发明的其它特征、目的和优点将变得显而易见。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是示出了焊接系统的示例的示意图，该焊接系统可用于形成根据本发明各方面的复合焊缝。
[0009]图2A和2B是示出了可根据本发明的各方面焊接的部件的示例的示意图。
[0010]图3是示出了复合焊缝和热敏感模块的示例的示意图。
[0011]图4是示出了复合焊缝的脉冲焊接部分可与复合焊缝的CW焊接部分部分地重叠的示例的示意图。
[0012]图5是包括CW焊接部分和脉冲焊接部分的另一示例复合焊缝的示意图。
[0013]图6A和6B是示出了包括CW焊接部分和分成两个部段的脉冲焊接部分的复合焊缝的示例的示意图。
[0014]图7A和7B是示出了设置在电池外壳的空腔中的示例A构造阳极线圈的示意图。
[0015]图8是示出了设置在电池外壳的空腔中的示例V构造阳极线圈的示意图。
[0016]图9是示出了针对60个阳极线圈试样中每个试样的线圈高度分布的柱状图。
[0017]图10和11是根据阳极线圈高度分别针对较低的功率焊接和较高的功率焊接绘制的阳极分隔材料损伤的散点图。
[0018]图12是绘制阳极分隔材料损伤与参数组合的散点图。
[0019]图13是示出了针对A构造线圈、V构造线圈以及控制线圈中的每种所绘制的阳极分隔材料损伤与阳极线圈高度的散点图。
[0020]图14是示出了损伤级别与参数组合的散点图。
[0021]图15是说明电池罩盖和电池壳体在焊接之前的组装难度的散点图。
[0022]图16是绘制脉冲焊接部分中的最小焊接熔深与峰值激光器功率的线图。
[0023]图17是示出了硬度值与最大脉冲功率的图示的线图。
【具体实施方式】
[0024]总地而言，本发明涉及MD的各部件，这些部件在部件的第一构件和部件的第二构件之间包括复合焊缝，以例如经由该复合焊缝机械地联接第一构件和第二构件。本发明还描述了用于产生复合焊缝的方法。如本文所使用的，复合焊缝可包括使用连续波焊形成的第一焊缝部分和使用脉冲焊接形成的第二焊缝部分。
[0025]图1是示出了焊接系统10的示例的示意图，该焊接系统可用于形成根据本发明各方面的复合焊缝。在图1所示的示例中，焊接系统10包括能量源12、透镜16、第一反射镜18、第二反射镜20以及镜台22。能量源12发出能量束14。
[0026]部件24设置在镜台22上。在一些示例中，部件24是MD的部件。例如，部件24可以是IMD的外壳、电池的外壳、电容器的外壳或者集成电路或混合电路的封装。
[0027]图2A和2B是示出了部件24的示例的示意图。在图2A和2B所示的示例中，部件24是电池外壳并且包括第一构件26a(电池壳体)和第二构件26b (电池罩盖)(总地称为“构件26”)。图2A示出了分开的第一构件26a和第二构件26b，并且示出了设置在(或位于)部件24内(例如，由第一构件26a和第二构件26b限定的孔腔内)的分隔材料28。图2B示出了与第二构件26b组装在一起的第一构件26a并且示出了焊缝30。[0028]系统10可用于将第一构件26a焊接于第二构件26b，以机械地联接这两个构件26。具体地说，系统10可用于形成焊缝30，以机械地联接第一构件26a和第二构件26b。在一些示例中，第一构件26a和/或第二构件26b可由金属或金属合金形成。该金属或金属合金可以是或可以不是可生物相容的。例如，该金属或金属合金可包括钛、钛合金、铝、不锈钢等等。
[0029]部件24可封装热敏感模块。例如，部件24可封装分隔材料28，该分隔材料围绕电池的阳极线圈(例如，当部件24是电池外壳时)。分隔材料28可包括诸如聚丙烯之类会被高温损伤的材料。对于分隔材料的损伤类型可包括熔融、穿孔(洞)或透明化(例如，由于分隔材料28变薄)。在其它示例中，部件24内的热敏感模块可包括混合电路或会被高温损伤的聚合物材料。
[0030]参见图1，系统10还包括镜台22，且部件24在焊接期间设置在该镜台上。在一些示例中，镜台22可沿至少一个方向(例如，图1所示的X轴线、y轴线或z轴线中的至少一个)移动，以使得部件24相对于能量束14平移和/或转动。在一些示例中，能量束14可以是静止的，且镜台22可相对于能量束14移动，以使得部件24相对于能量束14移动。在其它示例中，能量束14可沿至少一个方向移动，且镜台24也可沿至少一个方向移动。在这些示例中，能量束14相对于部件24的移动可通过镜台22和能量束14的移动的组合来实现。在其它示例中，镜台22可以是静止的，而能量束14可以是可移动的，从而部件24和能量束14之间基本上所有的相对移动都通过能量束14的移动来实现。
[0031]系统10还包括能量源12，该能量源发出能量束14。能量源12可例如包括诸如二氧化碳(CO2)之类的激光源或者Nd: YAG (掺钕钇铝石榴石)激光源。能量束14可提供沿着焊缝30 (图2B)将部件24的第一构件26a焊接至部件24的第二构件26b所需的能量。焊缝30位于第一构件26a与第二构件26b接触的位置处。
[0032]系统10可包括至少一个光学部件，该至少一个光学部件将能量束14引向部件24。例如，系统10可包括透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20，该透镜、第一反射镜以及第二反射镜定位成将能量束14引向部件24。在一些示例中，系统10可包括其它典型的光学部件(例如，透镜、准直器等等)和/或光纤束输送(FOBD)系统。FOBD系统使用光缆将能量束14输送至工作站，以使得能量源12能根据需要在焊接期间相对于部件22远程地定位。FOBD系统可构造成允许一个激光源的输出就能供给不同位置处的若干工作站处使用的激光能量。
[0033]在一些示例中，第一反射镜18和/或第二反射镜20可附连于直线电动机和/或检流计。在检流计系统(或“振镜系统”)，通常通过计算机控制下的电动机的系统来调节反射镜18、20的位置，以改变反射镜18、20的角度且由此改变能量束14在部件24上的焦点位置。在一些示例中，第一反射镜18可构造成控制能量束14沿着第一轴线(例如，图1中的X轴线)的位置，而第二反射镜20可构造成控制能量束14沿着第二轴线(例如，图1中的y轴线)的位置。在一些示例中，第一和第二轴线可以是基本上垂直的。
[0034]在焊接过程中，能量束14将第一构件26a和/或第二构件26b的各部分加热至熔融状态。一旦经冷却后，熔融部分固化，从而在第一构件26a和第二构件26b之间产生机械联接。由于焊接需要将第一构件26a和/或第二构件26b的各部分加热至相对较高的温度，因而例如由于热量会从经加热的部分传导或发散至相邻区域，因而焊接也会导致对相邻的部件进行加热。
[0035]在一些示例中，其它部件相对于部件24的构造会导致对焊缝30附近的热敏感部件或材料进行加热。例如，如图2所示，部件24可容纳阳极线圈，该阳极线圈封装在分隔材料28内。在一些情形下，分隔材料28在焊道附近设置在部件24内，且第一构件24a沿着该焊道焊接于第二构件24b。
[0036]根据本发明的各方面，系统10可构造成在连续波(“CW”)模式和脉冲模式下操作。当构造成处于CW模式时，能量源12可发出基本上连续的(例如，按时的)能量束14，且该能量束通过透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20引向部件24。虽然CW模式可便于将第一构件26a相对快速地焊接于第二构件26b，但CW模式会导致焊缝30附近的第一构件26a和/或第二构件26b处于高温。在一些示例中，温度会足够高以对部件24位于焊缝30附近的相邻部分或位于部件24内的模块、例如分隔材料28进行加热。当焊缝28附近位于部件24内的模块或多个模块被加热时，所产生的温度会损伤模块或多个模块、例如分隔材料28的各部分。
[0037]能量源12可构造成处于脉冲模式，以输送按时脉动的能量束14。在一些示例中，当能量束14由透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20引向沿着焊缝30在位于部件24内的热敏感模块(例如，分隔材料28)附近的位置时，能量源12可构造成处于脉冲模式。
[0038]在脉冲模式，能量源12可输送脉冲导通和断开(即，按时断续的)能量束14。例如，当构造成处于脉冲模式时，能量源12可输送能量束14 一段时间，随后停止输送能量束14 一段时间，且之后输送能量束14另一段时间。这可以是重复的，以使得能量源12能以一串脉冲来输送能量束14。在一些示例总，能量束14例如使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20在每次脉冲之间移动，以使得按序的脉冲限定基本上连续的焊缝。
[0039]根据本发明的各方面，当对焊缝30的邻近于热敏感部件(或附近)的一部分、例如分隔材料进行焊接时，能量源12可构造成在脉冲模式下操作。在一些示例中，当在脉冲模式下操作时，能量源12可输送所需的功率来在部件24上形成焊缝，同时保持向部件24的相对较低热量输入。脉冲焊接采用相对较高的最大脉冲能量来提供合适的焊接熔深，同时脉冲能量的间断特征致使所输送的平均功率较低，这趋于减小由能量束14向部件24输送的总热量输入。在一些示例中，这还会减小传递至部件24内位于焊缝30附近的模块、例如分隔材料28的热量。于是，脉冲焊接在一些情形下会减小或消除对于位于焊缝30附近的热敏感模块的损伤。
[0040]在脉冲焊接中，诸如气密焊缝之类的一些应用可采用重叠脉冲来形成气密焊缝。相继脉冲之间的重叠量可基于每个焊点(即，由单次脉冲形成的每个单独的焊接部)的表面积来限定。或者，相继脉冲之间的重叠量可限定为焊点半径的一部分或小数部分。例如，相继脉冲可在焊点半径或焊点表面积的约75%和约80%之间重叠，以确保形成气密焊缝并且在相继的脉冲焊接部之间不会形成空隙。
[0041]相继脉冲焊接部之间的重叠可限制相继焊接部被输送的快速程度，而不会将焊缝28附近的部件22或其它模块加热至不可接受的温度。因此，为了完成气密焊缝所需的时间量会由于相继的焊点重叠以及热敏感模块的存在所产生的热限制而延长。
[0042]此外，能量脉冲相继输送的脉冲率可相对较低，以减小所输送的平均功率并且减小向部件24的总热量输入。例如，能量脉冲相继输送的脉冲率可小于大约IOHz (每秒10个激光脉冲)。由于此种相对较低的脉冲率以及相邻脉冲之间用于形成气密焊缝的重叠，因而与CW焊接相比，脉冲焊接会花费更长的时间来形成给定长度的焊缝30。例如，对于直径上是大约0.635毫米(mm;约0.025英寸)的激光焊点尺寸以及大约80%的重叠而言，会导致需要超过100秒的焊接时间来完成127mm(约5英寸)长的焊缝。
[0043]因此，根据本发明的各方面，当能量束14在诸如分隔材料28之类的热敏感模块附近形成焊缝30时，系统10可在脉冲模式中操作，而当能量束14在离诸如分隔材料28之类热敏感模块较远的位置处形成焊缝30时，系统10可在CW模式中操作。于是，与使用脉冲焊接来形成所有的焊缝30相比，用于形成焊缝30的总焊接时间会缩短。此外，本文所描述的技术可减小或基本上消除由于焊接工艺产生的高温所导致的、位于焊缝30附近的诸如分隔材料28之类热敏感模块的损伤。
[0044]图3是示出复合焊缝42和热敏感模块44的示意图。虽然为了简化起见在图3中并未示出图2A和2B中示出的部件24、第一构件26a以及第二构件26b，但复合焊缝42可形成在第一构件26a和第二构件26b之间。复合焊缝42包括使用CW焊接形成的第一部分46 (在本文也称为“CW焊接部分46”)以及使用脉冲焊接形成的第二部分54 (在本文也称为“脉冲焊接部分54”)。热敏感模块44可定位成离复合焊缝42的CW焊接部分46比离复合焊缝42的脉冲焊接部分54更远(等同地，热敏感模块44可定位成更靠近或邻近于脉冲焊接部分54而离CW焊接部分46较远)。如上所述，热敏感模块44可例如是用于电池或者集成电路或混合电路的分隔材料28 (图2A)。
[0045]在热敏感模块44是诸如分隔材料28之类分隔材料的示例中，分隔材料可基本上封装电池的阳极线圈。由于阳极线圈被卷起，因而分隔材料28在一些区域中会比其它区域长，因此与其它区域相比，在一些区域会更靠近复合焊缝42。与分隔材料28离焊缝42较远的位置相比，分隔材料28和复合焊缝42之间的减小距离会在分隔材料28较靠近焊缝42的位置处导致增大对于分隔材料28热损伤的风险。在图3所示的示例中，分隔材料28更靠近复合焊缝42的位置由热敏感模块44示意地表示。
[0046]复合焊缝42的CW焊接部分46可在由线条48标记的位置处开始并沿由箭头50指示的方向行进。CW焊接部分46可终止在由线条52标记的位置处。在其它示例中，CW焊接部分46可在由线条52标记的位置处开始而在由线条48标记的位置处终止(沿基本上与箭头50相反的方向行进)。
[0047]在一些示例中，如图3所示，第一部分46的开始部和终止部(分别由线条28和52表示)可位于离热敏感模块44 一定距离处。例如，第一部分46的开始部和终止部可位于离热敏感模块44至少约0.05英寸(约L 27毫米)、例如在约0.05英寸(约L 27毫米)和约0.25英寸(约6.35毫米)之间的位置处。在一些示例中，这会降低由于CW焊接工艺对于热敏感模块44造成热损伤的风险。例如，在CW焊接部分46的开始部或终止部处，能量束(例如，图1所示的能量束14)可保持基本上静止或者以比行经CW焊接部分46的中间部段较低的速率移动。这会导致更多的能量输送至CW-焊接部分46的开始部和/或终止部附近的部件区域，而这会在CW焊接部分46的开始部和/或终止部附近产生更高的温度。在一些示例中，这会增大穿过正焊接的材料形成洞或空隙的风险，而形成洞或空隙会使得能量束引向正焊接部件(例如，图1和2所示的部件24)内的部件或模块(例如，分隔材料28)。通过在离热敏感模块44 一定距离处开始和终止CW焊接部分46，可降低热敏感模块44由于CW焊接广生的闻温或者直接暴露于能量束而受损的风险。
[0048]复合焊缝42还包括脉冲焊接部分54。该脉冲焊接部分52形成为比CW焊接部分46更靠近热敏感模块44。脉冲焊接部分54在CW焊接部分46如线条48和52所示的开始和终止位置附近开始和终止。具体地说，脉冲焊接部分54的一部分与CW焊接部分46的一部分部分地重叠，以使得复合焊缝42基本上是连续的。例如，脉冲焊接部分54的第一端在由线条48指示的位置处与CW焊接部分46的第一端重叠。类似地，脉冲焊接部分54的第二端在由线条52指示的位置处与CW焊接部分46的第二端重叠。于是，复合焊缝45可在正焊接的部件的第一构件和第二构件之间(例如，在图2A和2B所示部件24的第一构件26a和第二构件26b之间)形成基本上气密的机械连接(例如，气密密封)。
[0049]在一些实施方式中，Cff焊接部分46可在脉冲焊接部分54之前形成。然后，脉冲焊接部分54可形成为使得脉冲焊接部分54的一个部段与CW焊接部分46的一个部段重叠。在其它实施方式中，脉冲焊接部分54可在CW焊接部分46之前形成，而CW焊接部分46可形成为使得CW焊接部分46的一个部段与脉冲焊接部分的一个部段重叠。
[0050]图4是示出脉冲焊接部分54可与CW焊接部分46部分地重叠的一个示例的示意图。如图4所示，CW焊接部分46终止在由线条48指示的位置处。CW焊接部分46形成基本上连续的焊缝，例如基本上不包括在正焊接的部件(例如，部件24)的内部和外部之间延伸的空隙。
[0051]脉冲焊接部分54由多个脉冲焊接部62形成。脉冲焊接部62各自由来自脉冲能量束的单次能量脉冲形成。脉冲焊接部分54通过输送能量脉冲而形成，且在由线条64指示的位置处开始并沿由箭头56指示的方向连续。由线条64指示的位置相对于由线条48指示的位置而设置，以使得一些脉冲焊接部62与CW焊接部分46部分地重叠。
[0052]如图4所示，每个脉冲焊接部62都与相邻的一个脉冲焊接部62重叠。通过使得相邻的脉冲焊接部62重叠，焊缝的脉冲焊接部分54可形成为基本上连续的。在一些示例中，脉冲焊接部分54和CW焊接部分46 —起形成气密焊缝。如上所述，离散的焊接部62可与相邻的脉冲焊接部重叠一定量值，该量值相对于相应一个脉冲焊接部的半径或者相应一个离散焊接部62的表面积而限定。在一些示例中，相继脉冲可在其中一个脉冲焊接部62的半径或其中一个脉冲焊接部62的表面积的约75%和约80%之间重叠，以确保形成气密焊缝并且在相继的脉冲焊接部62之间不会形成空隙。
[0053]一些脉冲焊接部62与CW焊接部分46部分地重叠。如图4所示，第一组四个脉冲焊接部62的各部分与CW焊接部分46重叠，而在其它实施例中，更多或更少的脉冲焊接部46会与CW焊接部分46重叠。在脉冲焊接部分54的开始部(和/或终止部)和CW焊接部分46的终止部(和/或开始部)处形成的脉冲焊接部62之间的重叠会有助于形成气密的复合焊缝42。
[0054]此外，脉冲焊接部分54与CW焊接部分46偏离。如图4所示，CW焊接部分和脉冲焊接部分54沿着基本上沿X方向的纵向定向延伸(例如由图4中基本上正交的X、y以及z轴线所示)。脉冲焊接部分54与7轴线方向(例如，基本上垂直于CW焊接部分46的纵向定向的方向)的CW焊接部分46偏离。
[0055]脉冲焊接部分54可与CW焊接部分46偏离，以使得一些脉冲焊接部62会与CW焊接部分46部分地(非完全地)重叠。如上所述，其中一些脉冲焊接部62与CW焊接部分46之间的重叠会有助于复合焊缝42的气密性。此外，其中一些脉冲焊接部62和CW焊接部分46之间的重叠会便于形成初始的脉冲焊接部62。在一些示例中，当脉冲焊接部并不与事先形成的焊接部(例如，另一脉冲焊接部或连续的焊接部)重叠时，会更难以形成脉冲焊接部。因此，如果首先执行脉冲焊接(在CW焊接之前)或者如果没有脉冲焊接部62与CW焊接部分46部分地重叠，则会更难以形成初始的脉冲焊接部62。例如，形成初始的脉冲焊接部62 (当并不形成为与事先形成的焊接部重叠时)会需要更长的脉冲宽度或更高的能量束功率来形成焊接部。作为另一示例，与形成同事先形成的焊接部(例如，事先形成的一个脉冲焊接部62或CW焊接部分54的一个部段)部分地重叠的初始脉冲焊接部62相比，试图形成初始的脉冲焊接部62 (在并不形成为与事先形成的焊接部重叠时)会更易于形成洞或空隙。
[0056]相反，如果一个或多个脉冲焊接部62与CW焊接部分46完全重叠，则与脉冲焊接部62仅仅与CW焊接部分46部分地重叠的情形相比，会产生更大的在正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)中形成洞的风险。因此，在脉冲焊接部62与CW焊接部分46重叠的位置处与CW焊接部分46偏离地形成脉冲焊接部62会降低在正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)中形成洞的风险，同时便于形成脉冲焊接部62。因此，Cff焊接部分46和脉冲焊接部分54之间的重叠会降低形成并不气密的焊缝42的风险，并且还会降低由于模块或部件暴露于能量束而使得正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)内的模块或部件(例如，图2A的分隔材料28)受损的风险。
[0057]CW焊接部分46和脉冲焊接部分54之间的重叠量(沿图4所示的y轴线的方向测得)可基于脉冲焊接部分54的宽度(沿y轴线的方向测得)的宽度的一部分或小数部分限定。例如，脉冲焊接部分54可在大于脉冲焊接部分54的宽度的约50%且小于脉冲焊接部分54的宽度的100%的程度上与CW焊接部分46 (沿图4的y轴线的方向)重叠。在其它示例中，脉冲焊接部分54可在大于约50%或小于约90 %或者大于约90%且小于100%的程度上与CW焊接部分46 (沿图4的y轴线的方向)重叠。
[0058]虽然图3示出了复合焊缝42的一个示例和CW焊接部分46和脉冲焊接部分54的示例构造，但也可设想其它示例的复合焊缝以及CW焊接部分和脉冲焊接部分的其它构件。图6是另一示例的复合焊缝72的示意图。复合焊缝72包括CW焊接部分76和脉冲焊接部分88。在图5所示的示例中，CW焊接部分76包括第一部段92a和第二部段92b。此外，图5示意地示出热敏感模块44、第一保护绝缘部74a以及第二保护绝缘部74b (总地称为“保护绝缘部74”)。在一些示例中，保护绝缘部74也可设置在由线条78指示的位置附近。
[0059]保护绝缘部74可定位在CW焊接部分76终止的位置附近(例如，邻近于终止位置)，这些终止位置分别由线条82和86指示。由于脉冲焊接部分88与第一部段92a和第二部段92b的端部重叠，因而保护绝缘部74也可位于脉冲焊接部分88的开始部和终止部附近。虽然在图3中未示出，但保护绝缘部74也可设置在由正焊接的第一构件和第二构件(例如，图2A和2B中示出的第一构件26a和第二构件26b)形成的空腔内。此外，在一些示例中，保护绝缘部74可位于CW焊接部分76和热敏感模块44之间。此外，虽然在图5中未示出，但保护绝缘部74可定位或设置在第一部段92a和第二部段92b由线条88指示的开始部附近。
[0060]在形成复合焊缝72的过程中，保护绝缘部74可在复合焊缝72和设置在正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)内的模块或部件(例如，图2A的分隔材料28)之间提供热绝缘。在一些示例中，当形成第一部段92a和第二部段92b时，在能量束(例如，图1的能量束14)到达第一部段92a和/或第二部段92b的终止部时，能量束会减缓其沿焊道的平移运动。与能量束的平移运动较快的位置相比，能量束的平移运动的减缓会导致在这些位置会有更多的能量导入到正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)中。因此，保护绝缘部74可设置在能量束移动较缓慢的这些位置附近，从而为设置在正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)内的部件或模块(例如，图2A的分隔材料28)提供进一步的热防护。保护绝缘部74可包括诸如聚合物之类的任何热绝缘材料。在一示例中,保护绝缘部74包括聚四氟乙烯(PTFE)。
[0061]CW焊接部分76包括第一部段92a和第二部段92b。第一部段92a的形成在由线条78指示的位置处开始，并且沿由箭头80指示的方向持续至第一部段92a由线条82指示的终止部。第二部段92b的形成在由线条78指示的位置处开始，并且沿由箭头84指示的方向持续至第二部段92b由线条86指示的终止部。第一部段92a可在由线条78指示的位置处与第二部段92b至少部分地重叠，使得第一部段92a和第二部段92b形成复合焊缝72的基本上连续的CW焊接部分76。
[0062]在一些示例中，与在较靠近热敏感部分44开始CW焊接部分46 (例如，如图3所示)相比，在远离热敏感模块44(例如，基本上与图5所示的热敏感模块相对)的位置处开始第一部段92a和第二部段92b会降低对于热敏感模块44造成损伤的风险。例如，当开始形成第一部段92a和/或第二部段92b时，用于形成焊接部的能量束可沿着焊道相对缓慢地移动。与能量束的平移运动较快的位置相比，能量束的相对缓慢移动会导致在这些开始位置会有更多的能量导入到正焊接部件(例如，图1、2A和2B的部件24)中。因此，使得暴露于更大热量(且由此，更高温度)的各部分远离热敏感模块44定位会降低对于热敏感模块44造成损伤的风险。
[0063]复合焊缝72还包括脉冲焊接部分88。如图5所示，脉冲焊接部分88的形成在由线条81指示的位置附近开始，沿由箭头90指示的方向行进并在由线条86指示的位置附近终止。或者，脉冲焊接部分88的形成在由线条86指示的位置附近开始，沿与箭头90相反的方向行进并在由线条82指示的位置附近终止。如上文参见图3和图4的描述，脉冲焊接部分88可由多个相继的脉冲焊接部形成。一些脉冲焊接部可在由线条82指示的位置附近与第一部段92a的终止部重叠。一些脉冲焊接部可在由线条86指示的位置附近与第二部段92a的终止部部分地重叠。如参见图4所进行的描述，分别与第一部段92a和第二部段92b重叠的脉冲焊接部可与第一部段92a和第二部段92b偏离。
[0064]图6A和6B是示出复合焊缝以及用于形成复合焊缝的技术的其它示例的示意图。将同样参照图1所示的系统10来对形成图6A和6B中复合焊缝的技术进行描述。在图6A所示的示例中，复合焊缝102包括CW焊接部分104和脉冲焊接部分118。类似于图5所示的CW焊接部分76，Cff焊接部分104包括第一部段106a和第二部段106b。可通过将系统10构造为CW模式并例如通过控制透镜16、第一反射镜18和/或第二反射镜20将能量束14引向位置108来形成CW焊接部分104的第一部段106a。然后，可对系统10进行控制，以使得能量束14沿着由箭头110指示的方向沿着焊道平移至位置112，从而形成第一部段106a。可通过将系统10构造为CW模式并例如通过控制透镜16、第一反射镜18和/或第二反射镜20将能量束14引向位置108来形成CW焊接部分104的第二部段106b。然后，可对系统10进行控制，以使得能量束14沿着由箭头114指示的方向沿着焊道平移至位置116，从而形成第二部段106b。第一部段106a可在由线条108指示的位置处与第二部段106b至少部分地重叠，使得第一部段106a和第二部段106b形成复合焊缝102的基本上连续的CW焊接部分104。
[0065]脉冲焊接部分118由多个脉冲焊接部126a、126b、126c、126d、126e、126f (总称为“脉冲焊接部126”)形成。脉冲焊接部126可按序地(例如，一次一个)形成，或者两个或多个脉冲焊接部126可基本上同时形成。
[0066]在一些示例中，脉冲焊接部126中的相应各个脉冲焊接部可按序地形成，以使得第三脉冲焊接部126c刚好在形成第一脉冲焊接部126a之后形成(例如，在形成第一脉冲焊接部126a和形成第三脉冲焊接部126c之间并不形成其它脉冲焊接部126)，且第五脉冲焊接部126e刚好在形成第三脉冲焊接部126c之后形成。在如这些所述的示例中，脉冲焊接部126能以按需的重叠顺序从位置112形成至位置122，形成脉冲焊接部分118的基本上连续的第一部段128a。为了以此顺序来实现形成脉冲焊接部126，可使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20来将能量束14定位在第一脉冲焊接部126a的位置处，且能量源12可输送足以形成第一脉冲焊接部126a的第一能量脉冲。然后，可使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20将能量束14定位在第三脉冲焊接部126b的位置处，且能量源12可输送足以形成第三脉冲焊接部126c的第二能量脉冲。能量束14的重新定位以及通过能量源12的能量脉冲输送可持续，直到完成脉冲焊接部分118的第一部段128a为止。
[0067]类似地，第四脉冲焊接部126d可刚好在形成第二脉冲焊接部126b之后形成(例如，在形成第二脉冲焊接部126b和形成第四脉冲焊接部126d之间并不形成任何其它脉冲焊接部126)，且第六脉冲焊接部126e可刚好在形成第四脉冲焊接部126d之后形成。在如这些所述的示例中，脉冲焊接部126能以按需的重叠顺序从位置116形成至位置122，形成脉冲焊接部分118的基本上连续的第二部段128b。为了以此顺序来实现形成脉冲焊接部126，可使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20来将能量束14定位在第二脉冲焊接部126b的位置处，且能量源12可输送足以形成第二脉冲焊接部126b的第一能量脉冲。然后，可使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20将能量束14定位在第四脉冲焊接部126d的位置处，且能量源12可输送足以形成第四脉冲焊接部126d的第二能量脉冲。能量束14的重新定位以及通过能量源12的能量脉冲输送可持续，直到完成脉冲焊接部分118的第二部段128b为止。
[0068]在这些示例中，脉冲焊接部分118的第一部段128a和第二部段128b的形成速率会受到脉冲焊接的热效应限制。如上所述，脉冲速率会限制为例如10Hz，以防止热敏感模块44和/或正焊接部件的邻近于脉冲焊接部分118的各部分过度受热。
[0069]在一些示例中，除了形成所有的第一部段128a然后形成所有的第二部段128b (或反之亦然)以外，第一部分128a和第二部段128b可基本上同时形成。在一些示例中，两个能量束(例如，两个能量束14)可用于基本上同时形成第一部段128a和第二部段128b的脉冲焊接部126。例如，系统10可包括两个能量源12或者可包括单个能量源12和分束器，该分束器从单个能量源12产生两个能量束。第一能量束可引向第一脉冲焊接部126a的位置，且第二能量束可基本上同时引向第二脉冲焊接部126b的位置。然后，可使用第一能量束和第二能量束基本上同时输送足以形成第一脉冲焊接部126a和第二脉冲焊接部126b的能量脉冲。然后，第一和第二能量束可分别引向第三脉冲焊接部126c和第四脉冲焊接部126d的位置，并且用于形成第三脉冲焊接部126c和第四脉冲焊接部126d。该过程可持续，直到已形成充足数量的脉冲焊接部126来完成第一部段128a和第二部段128b为止。
[0070]在其它示例中，单个能量束14可交替地引向第一部段128a和第二部段128b。在这些示例中，能量束14可引向使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20形成第一脉冲焊接部126a的位置。然后，能量源12可输送足以形成第一脉冲焊接部126a的能量。然后，能量束14可引向使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20形成第二脉冲焊接部126b的位置。然后，能量源12可输送足以形成第二脉冲焊接部126b的能量。然后，能量束可引向使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20形成第三脉冲焊接部126c的位置。然后，能量源12可输送足以形成第三脉冲焊接部126c的能量。该过程可持续，直到使用充足数量的脉冲焊接部完成第一部段128a和第二部段128b为止。
[0071]图6B示出用于形成脉冲焊接部分118的替代技术。在图6B所示的示例中，第一脉冲焊接部126a形成在位置122附近，且脉冲焊接部的形成沿由箭头121指示的方向行进。例如在图6A所示的示例中，第二脉冲焊接部126b形成在位置116附近。在一些示例中，两个能量束(例如，两个能量束14)可用于基本上同时形成第一部段128a和第二部段128b的脉冲焊接部126。例如，系统10可包括两个能量源12或者可包括单个能量源12和分束器，该分束器从单个能量源12产生两个能量束。第一能量束可引向第一脉冲焊接部126a的位置，且第二能量束可基本上同时引向第二脉冲焊接部126b的位置。然后，可使用第一能量束和第二能量束基本上同时输送足以形成第一脉冲焊接部126a和第二脉冲焊接部126b的能量脉冲。然后，第一和第二能量束可分别引向第三脉冲焊接部126c和第四脉冲焊接部126d的位置，并且用于形成第三脉冲焊接部126c和第四脉冲焊接部126d。该过程可持续，直到已形成充足数量的脉冲焊接部126来完成第一部段128a和第二部段128b为止。
[0072]在其它示例中，单个能量束14可交替地引向第一部段128a和第二部段128b。在这些示例中，能量束14可引向使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20形成第一脉冲焊接部126a的位置。然后，能量源12可输送足以形成第一脉冲焊接部126a的能量。然后，能量束14可引向使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20形成第二脉冲焊接部126b的位置。然后，能量源12可输送足以形成第二脉冲焊接部126b的能量。然后，能量束可引向使用透镜16、第一反射镜18以及第二反射镜20形成第三脉冲焊接部126c的位置。然后，能量源12可输送足以形成第三脉冲焊接部126c的能量。该过程可持续，直到使用充足数量的脉冲焊接部完成第一部段128a和第二部段128b为止。
[0073]在一些示例中，在至少两个位置之间同时或交替地形成脉冲焊接部126的效果在于增大形成脉冲焊接部分118的有效率。例如，刚好相邻的脉冲焊接部(例如，第一脉冲焊接部126a和第三脉冲焊接部126c或第二脉冲焊接部126b和第四脉冲焊接部126d)之间的脉冲率可恒定地保持在10Hz，但当脉冲焊接在两个分开的位置开始时，脉冲可有效地以20Hz的速率输送。
[0074]或者，在至少两个位置之间同时或交替地形成脉冲焊接部126的效果可在于减少每个单元时间内导入至正焊接部件的容积内的热量。例如，如果IOHz的有效脉冲率是理想的且脉冲焊接部126在两个分开的位置(例如，位置112和116)开始形成，则刚好相邻的脉冲焊接部(例如，第一脉冲焊接部126a和第三脉冲焊接部126c或第二脉冲焊接部126b和第四脉冲焊接部126d)之间的脉冲率可减小至5Hz，这可减小热量导入至正焊接部件的容积内的速率。
[0075]虽然在各个附图中描述了本发明的各个示例，但这些示例的特征可组合并且以任何组合一起使用，这会被本领域的那些技术人员所理解。例如，包括第一部段128a和第二部段128b (图6)的脉冲焊接部分118可与包括单个部段的CW焊接部分46 (图3)组合以形成复合焊缝。其它示例对于本领域技术人员是显而易见的，并且落在本发明和下文的权利要求的范围内。
[0076]示例
[0077]示例 I
[0078]将封装在阳极分隔材料中的50个阳极线圈试样卷起以产生特定的线圈几何形状，该线圈几何形状可称为A构造。将封装在阳极分隔材料中的10个阳极线圈试样卷起以产生平坦的线圈构造。图7A和7B示出设置在电池外壳中的A-构造线圈的示意图。图7A是设置在电池外壳132中的A构造线圈142的俯视图。图7B是沿着图7A所示剖线A-A剖切的剖视图。如图7B所不，电池外壳132包括电池壳体136和电池罩盖134。电池罩盖可使用焊缝140焊接于电池壳体136。阳极线圈138包括称为A构造的几何形状，其中阳极线圈138的外部142a、142b (总地称为“外部142”)比阳极线圈138的内部144更靠近电池壳体134。A构造可通过形成阳极线圈138的卷绕工艺而产生。在一些示例中，阳极线圈138的高度分布在一定程度上是对称的，且如图7B所示，阳极线圈138的外部142沿着焊缝140的整个长度可相对较靠近焊缝140。在其它示例中，阳极线圈138的高度分布会是不对称的，且阳极线圈138的外部142的一个部段会比阳极线圈138的外部142的另一部段较靠近焊缝140。
[0079]在图8中示出阳极线圈的另一构造。图8中示出的阳极线圈构造可称为V构造。如图8所不，电池外壳152包括电池壳体156和电池罩盖154。电池罩盖可使用焊缝160焊接于电池壳体156。阳极线圈158包括称为V构造的几何形状，其中阳极线圈158的外部162a、162b比阳极线圈158的内部164离电池罩盖154更远。V构造可通过形成阳极线圈158的卷绕工艺而产生。在一些示例中，阳极线圈158的高度分布在一定程度上会是对称的，且阳极线圈158的外部162沿着焊缝160的整个长度可相对离焊缝160较远。在其它示例中，阳极线圈158的高度分布会是不对称的，且阳极线圈158的外部162的一个部段会比阳极线圈158的外部162的另一部段较靠近焊缝160。
[0080]图9是示出针对60个阳极线圈试样中每个试样的线圈高度分布的柱状图。这些线圈高度沿图6A和6B中示出的X轴线的方向测得。
[0081]60个试样中的每个都插在类似的电池外壳中。与试验对象相比，针对试样21-30的阳极线圈构造趋于平坦且具有较短的长度。虽然控制试样21-30较短，但这些线圈在卷绕后具有A构造。使用表I中示出的焊接参数来附连和焊接电池外壳(例如，电池罩盖134或154以及电池壳体136或156)。
[0082]表I
【权利要求】
1.一种方法，包括: 将可植入医疗装置的部件的第一构件连续波(CW)焊接至所述部件的第二构件以形成CW焊接部分；以及 将所述第一构件脉冲焊接至所述第二构件以形成脉冲焊接部分，所述脉冲焊接部分与所述CW焊接部分部分地重叠，其中，所述脉冲焊接部分包括多个脉冲焊接部，且所述脉冲焊接部分形成为比所述CW焊接部分更靠近位于所述部件内的热敏感模块，并且脉冲焊接包括输送第一能量脉冲以形成所述多个脉冲焊接部的第一脉冲焊接部，所述第一脉冲焊接部与所述CW焊接部分部分地重叠，并且在输送所述第一能量脉冲的位置处沿基本上垂直于所述CW焊接部分的纵向定向的方向与所述CW焊接部分偏离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件包括用于可植入医疗装置的电池的电池外壳，其中所述第一构件包括电池壳体，而所述第二构件则包括电池罩盖。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热敏感模块包括分隔材料。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一构件脉冲焊接至所述第二构件以形成与所述CW焊接部分部分地重叠的所述脉冲焊接部分包括输送第一能量脉冲以形成第一脉冲焊接部，以及输送第二能量脉冲以形成第二脉冲焊接部，所述第一脉冲焊接部与所述CW焊接部分部分地重叠，而所述第二脉冲焊接部则与所述CW焊接部分以及所述第一脉冲焊接部部分地重叠。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述可植入医疗装置的部件的第一构件连续波(CW)焊接至所述部件的第二构件以形成所述CW焊接部分包括: 形成所述CW焊接部分的第一部段，所述第一部段在第一位置开始且在第二位置终止； 形成所述CW焊接部分的第二部段，所述第二部段在所述第一位置开始且在第三位置终止，其中，所述第一部段在所述第一位置处与所述第二部段重叠，且所述脉冲焊接部分在所述第二位置处与所述第一部段重叠，而所述脉冲焊接部分则在所述第三位置处与所述第二部段重叠。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一位置基本上与所述热敏感模块相对。
7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一构件脉冲焊接至所述第二构件以形成与所述CW焊接部分部分地重叠的脉冲焊接部分包括: 输送第一能量脉冲以形成所述第一脉冲焊接部，所述第一脉冲焊接部与所述CW焊接部分的第一端部分地重叠，并且沿基本上垂直于所述CW焊接部分的第一端的纵向定向的方向与所述CW焊接部分的第一端偏离； 输送第二能量脉冲以形成所述第二脉冲焊接部，所述第二脉冲焊接部与所述CW焊接部分的第二端部分地重叠，并且沿基本上垂直于所述CW焊接部分的第二端的纵向定向的方向与所述CW焊接部分的第二端偏离； 输送第三能量脉冲以形成所述第三脉冲焊接部，所述第三脉冲焊接部与所述CW焊接部分的第一端以及所述第一脉冲焊接部部分地重叠，其中所述第三脉冲焊接部沿基本上垂直于所述CW焊接部分的第一端的纵向定向的方向与所述CW焊接部分的第一端偏离； 输送第四能量脉冲以形成所述第四脉冲焊接部，所述第四脉冲焊接部与所述CW焊接部分的第二端以及所述第二脉冲焊接部部分地重叠，其中所述第四脉冲焊接部沿基本上垂直于所述CW焊接部分的第二端的纵向定向的方向与所述CW焊接部分的第二端偏离。
8.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲焊接部分和所述CW焊接部分一起在所述部件的第一构件和所述部件的第二构件之间形成气密复合焊缝。
9.一种用于可植入医疗装置的电池，所述电池包括: 第一构件； 第二构件； 分隔材料，所述分隔材料设置在由所述第一构件和所述第二构件限定的空腔内；以及 复合焊缝，所述复合焊缝形成在所述第一构件和所述第二构件之间，其中所述复合焊缝包括: 使用CW焊接形成的连续波(CW)焊接部分，以及 使用脉冲焊接形成的脉冲焊接部分，其中，所述脉冲焊接部分形成为比所述CW焊接部分更靠近所述热敏感模块，且所述脉冲焊接部分的第一端与所述CW焊接部分的第一端部分地重叠，并且沿基本上垂直于所述CW焊接部分的第一端的纵向定向的方向与所述CW焊接部分的第一端偏离。
10.如权利要求9所述的电池，其特征在于，所述复合焊缝在所述第一构件和所述第二构件之间形成气密密封。
11.如权利要求9所述的电池，其特征在于，所述CW焊接部分包括第一部段和第二部段，且所述第一部分与所述第二部段至少部分地重叠。
12.如权利要求11所述的电池，其特征在于，所述第一部段在沿着所述复合焊缝基本上与所述热敏感模块相对的位置处与所述第二部段部分地重叠。
13.如权利要求9-11中任一项所述的电池，其特征在于，所述热敏感模块包括阳极分隔材料。
14.如权利要求9-11中任一项所述的电池，其特征在于，还包括第一保护绝缘部，所述第一保护绝缘部设置在由所述第一构件和所述第二构件限定的空腔中，其中所述保护绝缘部设置在所述热敏感模块和所述CW焊接部分的第一端之间。
15.如权利要求9-11中任一项所述的电池，其特征在于，所述脉冲焊接部分的第二端与所述CW焊接部分的第二端部分地重叠，并且沿基本上垂直于所述CW焊接部分的第二端的纵向定向的方向与所述CW焊接部分的第二端偏离。
【文档编号】A61N1/375GK103958115SQ201280058383
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】P·莫汉, D·J·布恩多夫, J·J·卢瓦齐 申请人:美敦力公司