تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية
من التصميم إلى التجميع
تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة الطبية نوعًا خاصًا من لوحات الدوائر المطبوعة المستخدمة في الصناعة الطبية. ومع تحوّل القطاع الطبي في الصين من الطب الصيني التقليدي إلى الطب الغربي، ازداد الطلب على الإلكترونيات الطبية بشكل ملحوظ. وقد حفّز هذا التطورَ في الصين على تطوير تقنيات تصنيع وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية، مما جعل شركة RICH PCBA مُصنِّعًا موثوقًا للوحات الدوائر المطبوعة للأجهزة الطبية. تُستخدم الدوائر الطبية التي تُنتجها RICH PCBA على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الأجهزة الطبية، بما في ذلك أجهزة الموجات فوق الصوتية، وأجهزة مراقبة المرضى، وأنظمة التصوير الطبي، وغيرها من الأجهزة التي تتطلب تحكمًا إلكترونيًا دقيقًا وموثوقًا. وتلعب هذه اللوحات دورًا محوريًا في التحكم في الوظائف الإلكترونية للأجهزة الطبية وتنظيمها.
احصل على عرض أسعار لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية من RICH PCBA
إذا كنت تبحث عن شركة رائدة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية (PCB/PCBA)، فإن RICH PCBA هي خيارك الأمثل. ونظرًا لارتباط الإلكترونيات الطبية بصحة الإنسان، يجب أن تستوفي معايير صارمة للسلامة والموثوقية. إضافةً إلى ذلك، تتطلب بعض الإلكترونيات الطبية القابلة للزرع دقةً واستقرارًا عاليين، لذا يجب تصميمها لتحمّل الظروف الطبية القاسية، كما يتطلب تصنيعها إجراء المزيد من الاختبارات، وضمان جودة لحام المكونات أثناء التجميع، وغير ذلك.
● سرعة الإنجاز
● لوحة دوائر مطبوعة جاهزة للاستخدام
● شبه جاهز للتسليم
● تجميع BGA
● تصميم النماذج الأولية
● الإنتاج على دفعات
● رخيص
● الصين
ما هي لوحات الدوائر المطبوعة الإلكترونية الطبية التي تم إنتاجها؟
منذ تفشي جائحة كوفيد-19، ظل الطلب العالمي على الإلكترونيات الطبية مرتفعًا. وفي هذا السياق، تلقت شركة RICH PCBA العديد من الاستفسارات من القطاع الطبي. حاليًا، تُخصص غالبية لوحات الدوائر المطبوعة الطبية التي ننتجها لمقاييس حرارة الجبهة الإلكترونية. ومع ذلك، فإننا نصنع أيضًا لوحات دوائر مطبوعة لأجهزة طبية أخرى مثل أجهزة التصوير المقطعي المحوسب، وأجهزة الإضاءة الجراحية، ومجموعة واسعة من المنتجات الأخرى. فيما يلي بعض الأمثلة على لوحات الدوائر المطبوعة للمنتجات الطبية التي نوفرها لعملائنا:
● أجهزة تنظيم ضربات القلب
● أجهزة إزالة الرجفان
● أجهزة التنفس
● مراقب التمريض
● كرسي متحرك كهربائي
● مضخات التغذية الرقمية
● جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي
● محدد موقع المريض
● زراعة القوقعة
● تقنية المسح الضوئي
● أنظمة التحكم
● مضخات الأنسولين
تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية
الخطوة 1: تصميم التصوير
في هذه المرحلة، يشارك مصنع تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية في العملية ويستخدم طابعة راسمة لتحويل ملفات التصميم للوحات الدوائر إلى أفلام، والتي تعمل كصور سلبية للمخطط.
عند طباعة لوحة الدوائر المطبوعة، تظهر الطبقات الداخلية لونين من الحبر:
● يمثل الحبر الأسود مسارات ودوائر النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة.
● يمثل الحبر الشفاف، مثل قاعدة الألياف الزجاجية، أجزاء لوحة الدوائر المطبوعة غير الموصلة.
الطبقة الخارجية تحتوي على:
● مسارات النحاس التي تظهر بواسطة حبر شفاف.
● يتم تحديد المنطقة التي سيتم فيها إزالة النحاس بالحبر الأسود.
الخطوة الثانية: طبقة النحاس المطبوعة الداخلية
تتضمن هذه الخطوة تصنيع دوائر الطبقة الداخلية للوحة الدوائر المطبوعة الطبية لإنشاء مسارات توصيل على مختلف الطبقات. إذا كان مشروعك يتطلب لوحة دوائر مطبوعة طبية متعددة الطبقات أكثر تعقيدًا، فيجب تكرار هذه الخطوة حتى تتم طباعة جميع دوائر الطبقة الداخلية وحفرها. أخيرًا، يتم محاذاتها وتغليفها لتشكيل طبقة داخلية كاملة. وفيما يلي العمليات التفصيلية:
1. قم بتغليف طبقات النحاس على كل جانب من جوانب الركيزة المصنوعة من الألياف الزجاجية.
2. قم بمحاذاة طبقة رقيقة مع طبقات النحاس وضعها في الأعلى.
3. استخدم التعرض للأشعة فوق البنفسجية (UV) لمعالجة وحماية النحاس الأساسي.
4. استخدم محلولاً كيميائياً لتطوير لوحة الدوائر، وإزالة الحبر الشفاف غير المعالج، تاركاً وراءه مسارات ودوائر نحاسية.
5. قم بالحفر لإزالة رقائق النحاس الزائدة، مع وضع حبر أسود على الفيلم لضمان إزالة النحاس الموجود في المناطق غير المرغوب فيها فقط.
الخطوة 3: دمج الطبقات المختلفة
بعد إتمام عمليات الحفر والطباعة والتغليف لجميع الطبقات الداخلية اللازمة، مع ضمان نظافتها، يتم دمج الطبقات المختلفة لتشكيل لوحة دوائر مطبوعة كاملة. يتضمن ذلك عملية الحفر لتوصيلها بالطبقات الداخلية. يستخدم معظم المصنّعين تقنية الحفر التقليدية باستخدام الحاسوب (CNC)، والتي قد لا تكون كافية للوحات الدوائر المطبوعة الطبية التي تتطلب دقة عالية.
لنأخذ على سبيل المثال لوحة الدوائر المطبوعة لأجهزة تنظيم ضربات القلب الطبية، حيث قد تحتوي حتى الأجهزة العادية على أكثر من مئة ثقب، ناهيك عن الأجهزة الأكثر تعقيدًا. يُعد الوقت اللازم للتصنيع جانبًا واحدًا فقط من التحدي؛ والأهم من ذلك هو أن أي انحراف بسيط قد يؤدي إلى فشل عملية التجميع.
لمعالجة هذا التحدي، تستخدم شركة RICH PCBA آلات الحفر الضوئية وعمليات الحفر بالليزر لتحقيق دقة عالية في الحفر. يتضمن ذلك استخدام آلة تدفع دبابيس عبر فتحات المحاذاة لمحاذاة الطبقات الداخلية والخارجية، مما يضمن فعالية تقنية الثقوب المطلية (PTH) أثناء تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ذات الثقوب.
الخطوة الرابعة: تصوير الطبقة الخارجية
يُعدّ تصوير الطبقة الخارجية خطوةً حاسمةً في عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة. تُطبّق طبقةٌ أخرى من المقاوم الضوئي على لوحة الدوائر المطبوعة الطبية، حيث يتم نقل صورة تصميم اللوحة إلى طبقات النحاس على سطحها الخارجي. مع ذلك، في عملية التصوير، يُطبّق المقاوم الضوئي على الطبقة الخارجية فقط. وتتم هذه العملية في بيئة نظيفة وآمنة.
تبدأ عملية التصوير بتنظيف سطح النحاس لضمان خلوه من أي أوساخ أو شوائب قد تعيق نقل الصورة. تُستخدم دبابيس لتثبيت صفائح الشفافية السوداء ومنعها من الانحراف. بعد طلاء لوحة الدوائر المطبوعة الطبية بمادة مقاومة للضوء، تُنقل إلى غرفة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تصلب المادة المقاومة للضوء، ثم تُزال الطبقة غير المتصلبة المغطاة بالحبر الأسود.
الخطوة 5: حفر الطبقة الخارجية
خلال هذه العملية، يُزال أي نحاس لا ينتمي إلى الطبقة الخارجية، وتُضاف طبقة نحاسية أخرى باستخدام الطلاء الكهربائي. يُستخدم القصدير المطلي كهربائيًا لحماية المناطق الحساسة من النحاس بعد عملية المعالجة الأولية. بمجرد اكتمال حفر الطبقة الخارجية، يمكن إخضاع اللوحة لفحوصات الفحص البصري الآلي (AOI) لضمان استيفاء لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ذات الدوائر المعقدة، حتى تلك المستخدمة في التطبيقات الطبية التجميلية، للمواصفات المطلوبة.
الخطوة 6: قناع اللحام وطباعة الشاشة الحريرية
بعد اكتمال تصنيع الدوائر الإلكترونية، يتم تطبيق قناع لحام لحماية الطبقة الخارجية للوحة الدوائر المطبوعة الطبية، ولتطبيق تفاصيل الطباعة الحريرية مثل هوية الشركة، وشعارات الشركات المصنعة، والرموز، ومعرفات المكونات، ومواقع الدبابيس، وغيرها من العلامات أو الميزات البارزة. تتضمن العملية ما يلي:
1. تنظيف لوحة الدوائر المطبوعة الطبية لإزالة أي ملوثات.
2. وضع حبر راتنج الإيبوكسي وفيلم قناع اللحام على سطح لوحة الدائرة.
3. تعريضها للأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المناطق التي لا تتطلب لحامًا في طبقة قناع اللحام.
4. إزالة المناطق التي لا تحتاج إلى تغطية ووضع اللوحة في فرن لتصلب طبقة قناع اللحام.
5. استخدام طابعة نفث الحبر لطباعة تفاصيل المعلومات مباشرة على اللوحة.
الخطوة 7: تشطيب السطح
اعتمادًا على احتياجات العميل، قد يكون من الضروري تطبيق طبقة نهائية على لوحة الدوائر المطبوعة الطبية النهائية، والتي تتضمن تطبيق طبقة من مادة موصلة على سطح اللوحة.
تجميع لوحة الدوائر المطبوعة الطبية
الخطوة 1: استخدام معجون اللحام في وضع الاستنسل
تُعدّ تقنية وضع معجون اللحام باستخدام الاستنسل المرحلة الأولى من عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة. في هذه الخطوة، يُستخدم استنسل خاص لتغطية لوحة الدوائر بحيث لا يظهر سوى الجزء الذي سيُركّب عليه المكوّن. هذا يُسهّل وضع معجون اللحام على المناطق المخصصة للمكوّنات فقط.
تُستخدم أداة ميكانيكية لتثبيت اللوحة وقالب اللحام في مكانهما لتحقيق ذلك. بعد ذلك، تُستخدم أداة توزيع لوضع معجون اللحام في المواقع المحددة مسبقًا. يُوزع معجون اللحام بالتساوي على جميع المناطق المكشوفة. بمجرد اكتمال هذه الخطوة، يُزال القالب، ويبقى معجون اللحام في المواقع المناسبة.
الخطوة الثانية: لعبة "التقاط ووضع"
تُزرع العديد من الأجهزة الطبية الإلكترونية في جسم الإنسان أو تُرتدى على أعضاء حساسة. وفي حال تعطل هذه الأجهزة، كأن يحدث ماس كهربائي أو احتراق، فقد تُسبب ضرراً ثانوياً للمريض. لذا، من الضروري وضع المكونات بدقة في المواضع المحددة باستخدام معدات دقيقة.
تحتوي الأجهزة الطبية الإلكترونية القابلة للزرع، مثل غرسات القوقعة والعيون الاصطناعية، عادةً على العديد من المكونات الإلكترونية في بنيتها الداخلية. إلا أن الأجهزة الأصغر حجمًا تُشكل تحديات في عملية التقاط المكونات ووضعها، مما يُصعّب الحفاظ على الدقة. ولتحقيق الدقة العالية المطلوبة لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لغرسات القوقعة الطبية، تستخدم شركة RICH PCBA معدات روبوتية. تتولى هذه الروبوتات مهمة التقاط وتركيب المكونات السطحية على لوحات الدوائر، مما يضمن وضع المكونات بدقة متناهية على معجون اللحام باستخدام آلية التثبيت.
الخطوة 3: إعادة تدفق اللحام
صُممت عملية اللحام بالتدفق العكسي لتقوية الوصلات بين لوحة الدوائر والمكونات الكهربائية. ولتحقيق ذلك، يُستخدم سير ناقل لنقل لوحة الدوائر عبر فرن تدفق عكسي كبير. تُذاب عجينة اللحام بتسخين لوحة الدوائر المطبوعة إلى حوالي 2500 درجة مئوية أثناء العملية. بعد تسخينها في الفرن، تمر لوحة الدوائر المطبوعة الطبية عبر سلسلة من المبردات، مما يساعد عجينة اللحام على التبريد والتصلب، وبالتالي الحصول على وصلات قوية بين المكونات الكهربائية واللوحة.
من المهم ملاحظة أنه بالنسبة للوحات الدوائر المطبوعة الطبية ذات الطبقتين، تُنفذ عمليات الطباعة وإعادة اللحام بترتيب محدد. ويتم إنجاز جانب اللوحة الذي يحتوي على عدد أقل من المكونات الكهربائية ويسهل التعامل معه أولاً.
الخطوة 4: اختبار تجميع لوحة الدوائر المطبوعة الطبية
نؤكد على دقة وموثوقية وأهمية لوحات الدوائر الطبية. لذا، يُعدّ العثور على مصنّعين موثوقين ومرافق تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) ممتازة، والتأكد من حصولها على شهادة ISO 13485، أمراً بالغ الأهمية. وحتى في حال استيفائها لهذه المعايير، يبقى من الضروري فحص خدمات اختبار لوحات الدوائر المطبوعة التي تقدمها.
إضافةً إلى عمليات الفحص اليدوي التي تُجرى طوال عملية الإنتاج، بما في ذلك فحص سلامة المواد (SPI) وفحص البصريات الآلية (AOI)، يتم إجراء اختبارات وظيفية في المرحلة النهائية من تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية. وهذا يضمن أن اللوحة الرئيسية تعمل كما هو متوقع وتفي بالمعايير العالية التي وضعها القطاع الطبي.
بعد اكتمال الاختبار، يتم تنظيف لوحة الدوائر بدقة لإزالة أي بقايا محتملة مثل الزيت أو بقايا اللحام أو أي ملوثات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا للمتطلبات الخاصة بالمنتج، قد يحتاج العملاء أيضًا إلى عمليات متخصصة لإنتاج لوحات الدوائر المطبوعة الطبية، مثل التعامل المعقم، وذلك بناءً على نوع التطبيق المحدد.
لوحة دوائر مطبوعة طبية عالية الجودة
الربط البيني عالي الكثافة
تُعدّ تقنية التوصيل البيني عالي الكثافة (HDI) إحدى التقنيات الأساسية في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للأجهزة الطبية الحديثة، بهدف تحقيق زيادة في عدد المكونات الإلكترونية والوصلات ضمن مساحة محدودة على لوحة الدوائر المطبوعة. تُعرف لوحة الدوائر المطبوعة المصنّعة باستخدام هذه التقنية باسم HDI PCB. ونظرًا للعمليات المعقدة التي تنطوي عليها، مثل المسارات الدقيقة والوصلات العمياء والوصلات المدفونة، قد تكون لوحات HDI PCB باهظة الثمن، إلا أنها استثمارٌ مُجدٍ.
في التطبيقات الطبية عن بُعد، لا مجال لأي تأخير أو انقطاع في الإشارة. حتى أدنى انحراف، ولو بمقدار 0.1 ثانية، قد يُهدد حياة المرضى. تضمن لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB) المُصممة للاستخدام الطبي سرعة نقل الإشارة وتُخفف من مشاكل الاستجابة المختلفة. علاوة على ذلك، من خلال تطبيق تحسينات هندسية وتصميمية مُحددة، يُمكن تزويد هذه اللوحات بقدرة على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي والضوضاء. يُمكن تحقيق ذلك عبر إجراءات مثل تخطيط الطبقة الأرضية، والحماية بين الطبقات، وترشيح التداخل الكهرومغناطيسي.
تستفيد معظم أجهزة التصوير المقطعي المحوسب الطبية وأجهزة مراقبة تخطيط القلب الكهربائي متعددة الوسائط من مدخلات النقطة العائمة الحقيقية التي تتيحها لوحة الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB).
مرن
يشهد القطاع الطبي طلباً كبيراً على لوحات الدوائر المطبوعة المرنة (PCB) لما تتميز به من مزايا كالصغر، وحرية التصميم، والمرونة. وتلبي هذه الخصائص متطلبات الأجهزة الطبية من حيث خفة الوزن، وصغر الحجم، والموثوقية.
يجب أن تتحمل المنتجات الإلكترونية الطبية الظروف القاسية داخل جسم الإنسان مع توفير موثوقية عالية وأداء كهربائي متميز، مما يجعل الدوائر المرنة خيارًا مثاليًا لهذه التطبيقات. تُصنع هذه الدوائر عادةً من مواد رقيقة ومرنة مثل البولي إيميد أو البوليستر، مما يسمح لها بالانحناء أو الطي أو الالتواء لتناسب المساحات الضيقة أو الأشكال المعقدة. علاوة على ذلك، يمكن لتصميم لوحات الدوائر المطبوعة المرنة أن يتكيف مع تغيرات درجات الحرارة، ويوفر مقاومة للماء، ويحافظ على التعقيم، ويتيح إعادة تجميعها عدة مرات.
تعتمد العديد من الأجهزة الطبية على الدوائر المرنة كمكونات أساسية لها، بما في ذلك أجهزة تنظيم ضربات القلب، وأجهزة إزالة الرجفان، وأجهزة التحفيز العصبي، وأجهزة الموجات فوق الصوتية، والمناظير، وغيرها.
بنية متعددة الطبقات
على النقيض من ذلك، توفر لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة بنية داخلية أكثر موثوقية مقارنةً بلوحات الدوائر المطبوعة المرنة، إذ يمكن للمصنعين وضع المكونات على منصة أكثر استقرارًا. مع ذلك، ونظرًا لعدم إمكانية طيها، قد لا توفر ميزة التصغير، وبالتالي، تعتمد على مزايا الهياكل متعددة الطبقات لاستيعاب عدد أكبر من المكونات.
تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة بشكل شائع في العديد من المنتجات الطبية المتطورة، بما في ذلك الروبوتات الجراحية، وأجهزة الأشعة السينية، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، وأجهزة تخطيط القلب الكهربائي، ومضخات العلاج الكيميائي. ويختار معظم مصنعي المعدات الطبية لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات لهذه التطبيقات. وتشمل المواد المستخدمة في تصنيع هذه اللوحات راتنج الإيبوكسي الزجاجي، والألومنيوم، والسيراميك، وغيرها.
اختبار طبي صارم لثنائي الفينيل متعدد الكلور
تتضمن عملية تطوير الأجهزة الطبية اعتبارات ومتطلبات إضافية تتجاوز ما هو مطلوب عادةً لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة غير الحرجة. ويخضع هذا النوع من الأجهزة لاختبارات مكثفة، أكثر مما هو عليه الحال بالنسبة لأنواع لوحات الدوائر المطبوعة الأخرى. ويعود ذلك أساسًا إلى متطلبات الاختبار الصارمة التي تفرضها الهيئات التنظيمية؛ ومع ذلك، غالبًا ما تكون الاختبارات الوظيفية واختبارات الإنتاج ضرورية أيضًا. وعادةً ما تندرج الاختبارات التنظيمية المطلوبة للأجهزة الطبية ضمن فئتين رئيسيتين:
● المعدات الطبية التي تنقل الطاقة من أو إلى المريض أو تكتشف الطاقة المنقولة من أو إلى المريض هي محور معيار IEC 60601-1.
● تندرج المعدات الطبية غير المتصلة مباشرة بالمريض، مثل تلك المستخدمة في المختبر، ضمن معيار IEC 61010-1
تُبرز المعلومات السابقة خبرة شركة RICH PCBA في تصنيع وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية. إذا كنتم تُقدّرون كفاءتنا، فلا تترددوا في التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني. سنرد على استفساراتكم في أسرع وقت ونُقدّم لكم عرض أسعار مُناسب للوحات الدوائر المطبوعة.
محور المشروع
تُعدّ موثوقية تطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة الطبية أمرًا بالغ الأهمية، سواءً استُخدمت في غرفة العمليات أو المختبر. فلا مجال لأي خلل أو قصور في أداء الأجهزة في المجال الطبي. لذا، تُعدّ الممارسات التالية أساسية لتصميم لوحة دوائر تُستخدم في الأجهزة الطبية:
● يجب أن يأخذ تصميم لوحة الدوائر المطبوعة في الاعتبار المتطلبات المحددة للجهاز الطبي، بما في ذلك عدد المكونات وحجم اللوحة ومتطلبات الإدارة الحرارية.
● من الضروري وضع المكونات بعناية وتوجيه المسارات بشكل صحيح لضمان نجاح اللوحة.
● يُعد اختيار المكونات أمرًا بالغ الأهمية في صناعة أجهزة طبية موثوقة. من المهم إيجاد أفضل المكونات التي تلبي المتطلبات المحددة للجهاز الطبي، والتي تتميز بالموثوقية والمتانة وطول العمر الافتراضي.
● اختر مصنعًا متخصصًا في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية أو شركة ذات خبرة في خدمة الصناعة الطبية وسمعة طيبة لضمان جودة خدمات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة.
● يعتبر استخدام تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص ممارسة فعالة، ويمكن أن يؤدي اختيار شركة ملتزمة بالاستدامة إلى فوائد غير متوقعة لمشروعك.
● تُعدّ عملية تنظيف لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ذات أهمية خاصة في الأجهزة الطبية الإلكترونية. فبينما يهدف التنظيف عادةً إلى تجنب حدوث دوائر قصر ناتجة عن بقع سطحية أثناء الاستخدام، إلا أن بقايا مواد التنظيف في المعدات الطبية قد تُلحق الضرر بالمرضى.
● يجب أن تخضع لوحات الدوائر المجمعة لفحص واختبار شاملين لضمان أنها تلبي المعايير المطلوبة للموثوقية والأداء والسلامة.
● لضمان عدم تأثير التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) على لوحة الدوائر المطبوعة الطبية، يجب على المهندسين الرجوع إلى معايير EMI المختلفة.