Miniaturiser un dispositif médical est une démarche complexe qui soulève la question des technologies de fabrication à mettre en œuvre. Le département R&D de Cisteo Medical mène des études de faisabilité en soudure par résistance, un procédé adapté aux composants de très faible encombrement.

Fort de plus de vingt ans d'expérience dans la conception et la fabrication de dispositifs médicaux implantables actifs, Cisteo Medical a notamment développé une solide expertise en soudure par résistance. Ce procédé se définit comme la combinaison entre un procédé thermique et un procédé électrique. Le principe consiste à générer de la chaleur pour faire fondre les matériaux et les fusionner. Les électrodes peuvent être en molybdène s'il s'agit de souder un matériau souple comme l’or ou en alliage de cuivre pour les matières plus dures comme le platine-iridium (PtIr).

Pour paramétrer la soudure, il convient d'agir sur quatre paramètres : la matière des électrodes et des éléments à assembler, la puissance, la force de soudage et le temps. Ces paramètres seront ensuite utilisés pour qualifier le procédé.

Une technologie adaptée aux dispositifs de très petites dimensions

Soudure par résistance d'un fil d'or sur un circuit imprimé (Source : Cisteo Medical)

Chef de projet R&D chez Cisteo Medical, Benoit Verdin souligne le degré de précision de ce type d'opération : « Les électrodes de soudure que nous utilisons ont une taille de l’ordre du dixième de millimètre. Cela nous permet de souder des fils d’or de quelques dizaines de microns de diamètre. En comparaison un cheveu est deux à trois fois plus épais ».

Il travaille essentiellement sur des dispositifs médicaux implantables actifs ou des instruments destinés à la chirurgie minimale invasive (cathéters d'imagerie, d'ablation...). « Il s'agit de dispositifs de classe IIb ou III. Nous avons donc peu de marge de manœuvre avec les matériaux et les exigences de biocompatibilité », indique-t-il. « Avec la soudure par résistance, il n’y a pas de métal d’apport ni de flux contrairement à la brasure, on n’ajoute donc aucun polluant ».

Les demandes des fabricants d'implants actifs concernent le plus souvent des opérations de reprise électrique entre leur électronique et les éléments extérieurs au boitier étanche. Ils ont généralement besoin de connecter les broches d’une traversée de cloison sur un fil, une électronique ou une électrode.

Autre défi auquel ces fabricants sont parfois confrontés : réaliser des interconnexions électriques avec des fils souples, c’est à dire souder un composant électronique comme un ASIC (acronyme de l'anglais application-specific integrated circuit) sur une électrode. Cette liaison consiste en un fil soudé entre le pad de sortie de l’électronique et l’électrode. Elle doit donc être souple.

L'étude de faisabilité : un processus en plusieurs étapes

Benoit Verdin précise : « Lorsque nous recevons une demande, nous nous appuyons sur notre expérience et sur des tableaux de soudabilité pour voir si, dans la littérature, le type de soudure envisagé a déjà été testé et s'il fonctionne. Nous proposons des solutions et échangeons avec le client sur les changements possibles (design, matière…). Nous nous intéressons aux matières utilisées mais également à l’encombrement et à l’accessibilité de la zone à souder qui peut parfois s'avérer compliquée ».

Le chef de projet réalise ensuite les tests de faisabilité sur les échantillons du client. Quand les paramètres de soudure semblent cohérents, la soudure est mesurée et des tests de traction appelés micro-pulling (micro-traction) sont effectués. L’objectif est de valider que la technologie pourra être utilisée mais également que les opérations pourront être répétables.

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