CN103958115A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

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

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

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。

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。

在另一方面，本发明涉及一种用于IMD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。

在附加的方面，本发明涉及一种用于IMD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。

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。

附图说明

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。

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。

图3是示出了复合焊缝和热敏感模块的示例的示意图。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

图12是绘制阳极分隔材料损伤与参数组合的散点图。

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。

图14是示出了损伤级别与参数组合的散点图。

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。

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。

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

总地而言，本发明涉及IMD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。

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。

部件24设置在镜台22上。在一些示例中，部件24是IMD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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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10Hz(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。

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。

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)。

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。

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)。

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1.27毫米)、例如在约0.05英寸(约1.27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焊接产生的高温或者直接暴露于能量束而受损的风险。

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)。

在一些实施方式中，CW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。

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。

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。

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46一起形成气密焊缝。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。

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。

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y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。

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。

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，CW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。

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。

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

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，CW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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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10Hz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。

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。

示例

示例1

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所示，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。

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所示，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。

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。

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1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)。

表1

在焊接完成之后，通过将高电势(电压)施加过阳极和阴极电极来测试所有的试样以测试电气短路。

在耐压测试完成之后，使用铣床将电池外壳132或152打开。检查封装在电池外壳132、152中的阳极分隔材料以及其它部件由于焊接产生的热效应。在检查过程中，在“台架损伤”柱列下还注意到由于电池外壳132或152打开所产生的损伤。表2示出了针对线性损伤和分隔损伤的各等级数值以及相对应的表述。表3示出了用于焊缝的焊接功率、阳极线圈的高度、衬垫(保护绝缘部)损伤以及分隔件(热敏感模块)损伤数值，是否由于焊接工艺会出现分隔件(热敏感模块)洞、是否出现馈通产生的标记、是否电池外壳132或152的打开会导致损伤(“台架损伤”)以及是否在分隔件(热敏感模块)上观察到热透明度。

表2

表3

一旦收集好数据，就根据针对低功率焊接(以482W)以及单独地针对较高功率焊接(以500W)的阳极线圈高度绘制阳极分隔材料损伤。结果会分别显示在图10和11的散点图中。针对低功率结果，如图10所示，R平方数值是2.8％而P数值是0.410，这指示了在分隔件损伤和线圈高度之间不良的数据适配性和较差的相关性。针对较高功率的结果，如图11所示，R平方数值是44.8％，这指示了回归线与数据的较佳但仍不良的适配性。较高功率数据的P数值是0，这指示了对于高功率数据在分隔件损伤和线圈高度之间存在相关性。

该数据示出了尤其是以低焊接功率在线圈高度和阳极分隔材料上的热效应之间并不存在较强的相关性。然而，将除了10个线圈试样的所有线圈试样卷绕成具有A构造，而并未卷绕成A构造的10个试样具有3或更低的热比分。这些结果建议进一步的试验来理解线圈构造对于焊接的效应会是有益的。

示例2

设计完全随机的权析因设计试验以研究使用CW焊接的电池壳体焊接。该研究中包括的因子是阳极分隔材料长度、线圈构造、存在和缺少垫片以及壳体-罩盖焊接功率。以标准长度(约153.67mm或约6.05英寸)或者较长的长度(约179.07mm或约7.05英寸)来使用阳极分隔材料。所采用的线圈构造是A构造(图7A和7B所示)以及V构造(图8所示)。还研究在将电池的阳极凸焊至电池的馈通销以及将电池的阴极销凸焊至电池的罩盖过程中、0.508mm(约0.02英寸)垫片的存在和缺少。据推测，垫片的存在会将线圈推离电池的壳体-罩盖焊缝区域。最终，研究电池的壳体-罩盖焊接功率。使用低功率(约480W)和高功率(约520W)的焊接。

针对所测试因子的各种组合来分析各种结果。图12是绘制阳极分隔材料损伤(在表2中阐述的规格)与因子组合的散点图。组合1是A构造的线圈、较短的阳极分隔材料、不存在垫片以及低功率的激光器。组合2是A构造的线圈、较短的阳极分隔材料、不存在垫片以及高功率的激光器。组合3是A构造的线圈、较短的阳极分隔材料、存在垫片以及低功率的激光器。组合4是A构造的线圈、较短的阳极分隔材料、存在垫片以及高功率的激光器。组合5是A构造的线圈、较长的阳极分隔材料、不存在垫片以及低功率的激光器。组合6是A构造的线圈、较长的阳极分隔材料、不存在垫片以及高功率的激光器。组合7是A构造的线圈、较长的阳极分隔材料、存在垫片以及低功率的激光器。组合8是A构造的线圈、较长的阳极分隔材料、存在垫片以及高功率的激光器。

组合9是V构造的线圈、较短的阳极分隔材料、不存在垫片以及低功率的激光器。组合10是V构造的线圈、较短的阳极分隔材料、不存在垫片以及高功率的激光器。组合11是V构造的线圈、较短的阳极分隔材料、存在垫片以及低功率的激光器。组合12是V构造的线圈、较短的阳极分隔材料、存在垫片以及高功率的激光器。组合13是V构造的线圈、较长的阳极分隔材料、不存在垫片以及低功率的激光器。组合14是V构造的线圈、较长的阳极分隔材料、不存在垫片以及高功率的激光器。组合15是V构造的线圈、较长的阳极分隔材料、存在垫片以及低功率的激光器。组合16是V构造的线圈、较长的阳极分隔材料、存在垫片以及高功率的激光器。

组合17是带有基本上平坦线圈的控制件、较短的阳极分隔材料、不存在垫片以及低功率的激光器。组合18是另一带有基本上平坦线圈的控制件、较短的阳极分隔材料、不存在垫片以及高功率的激光器。

图12示出A构造的线圈比V构造的线圈具有更高的倾向来遭受阳极分隔材料上的热损伤。不管所使用的焊接功率如何、不管是否存在垫片并且不管阳极分隔材料是长还是短，在一些A构造线圈上都会观察到热损伤(级别4.5或5)。V构造的线圈或控制线圈都未限制不可接受级别的热损伤(级别4.5和5)，这指示如果阳极线圈是V构造或者基本上平坦的(即，并非处于A构造)，则CW焊接会是可行的。

图13是针对A构造线圈、V构造线圈以及控制线圈的每种线圈的所绘制的阳极分隔材料损伤、与阳极线圈高度的散点图。A构造的线圈用圆圈来表示。V构造的线圈用正方形来表示。控制线圈用菱形来表示。图13所示的散点图支持如下推测：线圈高度并非是影响由阳极分隔材料所示出的热损伤的唯一因素。线圈构造也有助于产生热损伤；与具有相同高度的V构造的线圈相比，A构造的线圈更易于显示出热损伤。

每种构造都在将电池外壳打开并移除线圈之前经受耐压测试，以确定每个线圈上的热效应。所有的线圈都通过了耐压测试并且证实并不存在任何电气短路。

这些组合中的每种都会预期由于将电池壳体切割以通过检修人员用切割器进行移除而对于阴极造成的机械损伤。图14是示出损伤级别与组合的散点图。损伤级别“1”指示没有损伤，而损伤级别“2”指示阴极被轻微损伤，损伤级别“3”指示严重损伤的阴极。这些组合与参见图12进行的上文描述相对应。如图14所示，A构造的线圈更易于在将电池壳体切开期间导致对于阴极的损伤。

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。组装难度1会代表极其容易，这例如在无需将线圈设置在由电池罩盖和电池壳体形成的空腔中的情形下会发生。组装难度“2.0”代表电池壳体和电池罩盖能够在无需推动的情形下对准以将电池罩盖对中在电池壳体上。组装难度“3.0”代表需要较大程度的推动来将电池罩盖对中在电池壳体上(与难度“2.0”相比)。组装难度“4.0”代表需要一定程度的推动来对准电池壳体和电池罩盖。最后，组装难度“5.0”代表需要大力推动并且有时需要多次尝试才能对准电池壳体和电池罩盖。图15中列出的组合与参见图12所描述的组合相对应。如图15所示，A构造的线圈通常比V构造的线圈或控制线圈更难以组装。在V构造的线圈中，垫片的存在通常会易于电池壳体和电池罩盖的组装。

基于图12-15所示的数据，V构造的线圈通常比A构造的线圈相对于热效应更具弹性。此外，存在垫片且较低的焊接功率通常是理想的。此外，不考虑所使用的焊接功率如何，较长的分隔件并不会影响A构造的线圈上的热效应。

示例3

由于所有的热效应都仅仅反映在电池壳体和线圈的后端上，因而选择混合焊接方案(例如，同时使用CW焊接和脉冲焊接)进行研究，以试图减缓衬垫和阳极分隔材料上的热效应。在混合焊接中，使用脉冲焊接来焊接电池壳体和罩盖的后端，而使用CW焊接来焊接电池壳体和罩盖的剩余部分。

以大约477W的激光器功率来执行CW波焊。以大约5毫秒(msec)的脉冲宽度、约40Hz的脉冲率以及相邻脉冲之间大约80％的重叠(基于脉冲焊接部的面积)来执行脉冲焊接。改变脉冲的最大功率以检查不同最大功率在使用脉冲焊接形成的焊缝上的视觉效果。表4示出了针对脉冲焊接中使用的每个不同最大功率的视觉观察结果。如表4中所示，较高的最大功率通常产生较多的烟灰，而较低的最大功率通常产生较少的烟灰。

表4

还使用显微镜来视觉地检查试样1-8中的每个以确定焊接熔深。图16是绘制脉冲焊接部分中的最小焊接熔深与最大激光器功率的线图。图16中示出的直线是数据的线性最佳拟合线。利用超过404W的最大脉冲功率焊接的所有试样产生所期望的焊接熔深。然而，利用超过460W功率焊接的所有试样会如图所示产生大量烟灰。

还使用维氏硬度计来确定脉冲焊接部分的硬度值。图17是示出硬度值与最大脉冲功率的图示的线图。图17中示出的直线是数据的线性最佳拟合线。如图17所示，在显示出干净(未被烟灰弄脏)的试样中，仅仅两个功率级会产生小于200HV(维氏)的期望硬度。

这一系列试验建议：以约404W和约460W之间的焊接功率可实现超过约0.0762mm(约0.003英寸)的焊接熔深同时产生清洁的焊接部。然而，针对脉冲焊接选择的参数会产生高于期望的硬度，因此需要进一步研究来发现可产生较低硬度的参数。

示例4

设计一试验以试图识别会产生约0.1524mm(约0.006英寸)的最小焊接熔深同时产生最低程度的烟灰或并不产生烟灰的脉冲焊接设定值。表5示出了脉冲焊接参数以及所产生的最小焊接熔深。对于每个试样而言，以大约10Hz的脉冲率来执行脉冲焊接，且相邻脉冲之间的重叠是大约0.508mm(约0.02英寸)。烟灰等级“1”代表基本上不存在烟灰。烟灰等级“3”代表存在一定程度的烟灰。烟灰等级“5”代表烟灰非常大。

表5

上述参数的组合中不存在可产生约0.1524mm(约0.006英寸)的期望熔深且烟灰较少或烟灰不存在的参数组合。对附加的参数组合进行测试，这在表6中示出。在表6中示出的示例中，最大焊接功率保持在407W，同时改变脉冲宽度。

表6

这些结果显示出试样407W的最大脉冲功率以及9ms或10ms的脉冲宽度会产生期望的焊接熔深同时产生较少的烟灰或并不产生烟灰。

执行附加的试验，其中，例如参见图6A和6B进行的描述，在两个不同的开始位置开始焊接脉冲焊接部分，且脉冲以交替的方式输送至每个位置。与脉冲焊接整个脉冲焊接周缘来作为一个连续的部段相比，此种脉冲焊接方法可称为“嘀嗒模式”或“多起点焊道”。推测是当脉冲焊接部分被破坏成各个部段时，输入到每个部段的热量会减小，这是因为将脉冲输送至该部段的频率减小。

表7示出了“嘀嗒模式”焊接的结果，包括脉冲焊接部分的所观察到的最大硬度。针对“C”、“D”以及“E”序列的试样，使用10Hz的脉冲率(每个部段5Hz)，且相邻脉冲之间具有大约0.508mm(约0.02英寸)的重叠。针对“F”和“G”序列的试样，使用10Hz的脉冲率(每个部段5Hz)，且相邻脉冲之间具有大约0.5588mm(约0.22英寸)的重叠。

表7

上文示出的试验可在脉冲焊接期间获得超过约0.1524mm(约0.006英寸)的期望焊接熔深、同时实现最低程度的烟灰甚至不存在烟灰以及小于180HV的硬度。

示例5

然后，设计一试验来确定当阳极线圈处于A构造时、基本上不会对电池外壳中的部件产生热损伤的脉冲焊接参数范围。

以下参数对于所有的试样都是固定的：大约0.508mm(约0.020英寸)的相邻脉冲之间的重叠、大约10ms的脉冲宽度、大约100,000(μs)的脉冲之间延迟(大约2.5Hz/部段)以及2个部段。改变最大脉冲功率以确定不会对电池外壳内的各部件产生热损伤的最大脉冲功率的范围，其中，最小焊接熔深是大约0.1524mm(约0.006英寸)，而硬度小于200HV。在表8中示出结果。

表8

表8中示出的结果表明以超过激光器能输出的最大激光器电流的40％(Imax；Imax的40％是约407W)且低于55％Imax(约580W)进行脉冲焊接更易于实现期望的焊接熔深、硬度以及热效应特性。以高于约44％Imax(约435W)进行焊接，则脉冲焊接工艺会产生烟灰。直至约48％Imax(约475W)进行焊接，烟灰都是较少的。

示例6

另一示例设计成确定可减小A构造阳极线圈上热效应的脉冲焊接参数。首先，经推测，比起使得罩盖较小程度地朝向电池的后端偏转的情形，使得罩盖朝向电池的后端偏转会减小至少一定量的导入至内部部件(例如，衬垫和阳极分隔材料)的热量。为了测试此种推测，对朝向电池的前部(顶部空间一侧)相对较大程度偏转的两个试样以及罩盖并不偏转的两个试样进行焊接。这些试样都包括A构造的线圈。使用大约540W的最大脉冲能量来焊接这些试样。所示出的四个试样中的每个都具有显著的热效应。因此，该试验表示出罩盖偏转对于热效应并不具有任何影响。

设计另一试验来确定较低的脉冲率是否会减小热效应。该预期基于如下观察结果：以每个焊段1Hz的脉冲率焊接的试样并未显示任何热效应，而以每个焊段2.5Hz的脉冲率焊接的试样显示出了热效应。如图6A所示执行焊接工艺，但利用能量束的连续路径以2Hz的脉冲率来焊接脉冲焊接部分118(例如，位置122附近的)中间部段。以1Hz的脉冲率(在中间部段以2Hz)焊接的试样并未显示出在阳极线圈分隔件上产生任何热效应。

使用图6B中示出的焊接工艺来执行后续的实验。在如图6B中箭头118所示位置附近，将热电偶放置到电池外壳的空腔内，以检测最大温度。除了如图6B所示使用两个部段以外，也可在脉冲焊接部分118分成三个部段或五个部段的情形下执行上述实验。如表9所示，还对每个部段的频率进行操纵。针对每个脉冲焊接试样的脉冲宽度是10ms。此外，使用高功率(524W)和低功率(475W)下的连续波焊来焊接两个试样，以比较温度。

表9

已知用于脉冲焊接的最大脉冲功率(581W)在每个部段5Hz的脉冲频率下会在阳极分隔材料上产生热效应。例如表中所示，每个部段5Hz会产生大约200℃的最高温度。因此，产生低于200℃最高温度的参数会被选用。为了识别潜在的选用参数，对封装最坏情形的A构造线圈的电池外壳的试样进行焊接和检查。接下来在表10中示出脉冲焊接参数。每个试样都在55％Imax的最大脉冲功率(约581W)下进行脉冲焊接，且脉冲宽度是大约10ms。基于表2中阐述的规格来确定热比分。

表10

表10中示出的数据指示出每个部段2.00Hz的脉冲率与最低热比分(1.0)以及最短循环时间相组合。

Claims (15)

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。