Fabricació de PCB mèdics
Del disseny al muntatge
La PCB mèdica és un tipus específic de PCB utilitzat a la indústria mèdica. A mesura que la indústria mèdica xinesa canvia de la medicina tradicional xinesa a la medicina occidental, la demanda d'electrònica mèdica ha augmentat dràsticament. Això ha impulsat el desenvolupament de la tecnologia de fabricació i muntatge de PCB mèdics de la Xina, convertint RICH PCBA en un fabricant fiable de PCBA per a equips mèdics. El circuit mèdic produït per RICH PCBA s'utilitza àmpliament en una gamma de dispositius mèdics, com ara màquines d'ultrasons, equips de monitorització de pacients, sistemes d'imatges mèdiques i altres dispositius que requereixen un control electrònic precís i fiable. Aquestes PCBA tenen un paper crucial en el control i la regulació de les funcions electròniques dels equips mèdics.
Obteniu un pressupost de muntatge de PCB mèdic de RICH PCBA
Si busqueu un fabricant de primer nivell de PCB/PCBA mèdics, no aneu més enllà de RICH PCBA. Com que l'electrònica mèdica està relacionada amb la salut humana, ha de complir uns estàndards estrictes de seguretat i fiabilitat. A més, alguns components electrònics mèdics implantables requereixen una major precisió i estabilitat, per la qual cosa cal dissenyar-los per suportar entorns mèdics durs, cal fer més proves en la fabricació i cal garantir la qualitat de la soldadura dels components durant el muntatge, etc.
● Ràpid lliurament
● PCBA clau en mà
● Semi-clau en mà
● Muntatge BGA
● Prototipatge
● Producció per lots
● Barat
● Xina
Quines plaques de circuits impresos electròniques mèdiques s'han produït?
Des de l'esclat de la pandèmia de la COVID-19, la demanda mundial d'electrònica mèdica s'ha mantingut alta. En aquest entorn, RICH PCBA ha rebut moltes consultes de la indústria mèdica. Actualment, la majoria de les PCBA mèdiques que produïm són per a termòmetres electrònics de front. Tanmateix, també fabriquem PCBA per a altres dispositius mèdics com ara escàners de TC, llums quirúrgiques i una gamma d'altres productes. Els següents són alguns exemples de les PCBA per a productes mèdics que podem proporcionar als nostres clients:
● Marcapassos
● Desfibril·ladors
● Respiradors
● Monitor/a d'infermeria
● Cadira de rodes elèctrica
● Bombes de nutrició digitals
● Equip de ressonància magnètica
● Localitzador de pacients
● Implants coclears
● Tecnologia d'escaneig
● Sistemes de control
● Bombes d'insulina
Fabricació de PCB mèdics
Pas 1: Disseny d'imatges
En aquest pas, la fàbrica de fabricació de PCB mèdics s'involucra en el procés i utilitza una impressora plotter per convertir els fitxers de disseny de les plaques de circuits en pel·lícules, que serveixen com a negatius fotogràfics del diagrama.
Quan s'imprimeix la placa de circuit imprès, les capes interiors mostren dos colors de tinta:
● La tinta negra representa les pistes i els circuits de coure de la placa de circuit imprès.
● La tinta transparent, com la base de fibra de vidre, representa les parts no conductores de la placa de circuit imprès.
La capa exterior té:
● Camins de coure que es mostren amb tinta transparent.
● La zona on es gravarà el coure s'indica amb tinta negra.
Pas 2: Capa interior de coure imprès
Aquest pas implica la fabricació dels circuits de la capa interna per a PCB mèdica per establir vies conductores en diferents capes. Si el vostre projecte requereix una PCB mèdica multicapa més complexa, aquest pas s'ha de repetir fins que tots els circuits de la capa interna estiguin impresos i gravats. Finalment, s'alineen i es laminen per formar una capa interna completa. Les operacions específiques són les següents:
1. Lamineu capes de coure a cada costat del substrat de fibra de vidre.
2. Alineeu una pel·lícula fina amb les capes de coure i col·loqueu-la a sobre.
3. Utilitzeu l'exposició a la llum ultraviolada (UV) per curar i protegir el coure subjacent.
4. Utilitzeu una solució química per revelar la placa de circuit, eliminant la tinta transparent no curada i deixant enrere traces de coure i circuits.
5. Gravar per eliminar l'excés de làmina de coure, amb tinta negra a la pel·lícula, assegurant-se que només es grava el coure de les zones no desitjades.
Pas 3: Combinació de diferents capes
Un cop totes les capes interiors necessàries s'han sotmès a gravat, impressió i laminació, garantint la neteja, cal combinar les diferents capes per formar una placa de circuit imprès completa. Això implica el procés de perforació per connectar-la amb les capes interiors. La majoria dels fabricants utilitzen la perforació CNC tradicional, que pot no ser suficient per a PCB mèdiques amb requisits d'alta precisió.
Prenguem, per exemple, la placa de circuit imprès d'un marcapassos mèdic, on fins i tot els dispositius típics poden tenir més de cent forats, per no parlar dels instruments més sofisticats. El temps necessari per a la fabricació és només un aspecte del repte; el que és encara més crític és que qualsevol desviació menor pot provocar errors de muntatge.
Per abordar aquest repte, RICH PCBA utilitza màquines de perforació òptica i processos de perforació làser per aconseguir una perforació de precisió. Això implica una màquina que impulsa els pins a través dels forats d'alineació per alinear les capes interiors i exteriors, garantint l'eficàcia del PTH durant el muntatge de PCB amb forats passants.
Pas 4: Imatges de la capa externa
La imatge de la capa exterior és un pas crucial en el procés de fabricació de PCB. S'aplica una altra fotoprotecció al panell mèdic de la PCB, la qual cosa implica transferir una imatge del disseny de la PCB a les capes de coure de la superfície exterior de la placa. Tanmateix, per a la imatge, la fotoprotecció només s'aplica a la capa exterior. El procés té lloc en una zona neta i segura.
El procés d'imatge comença amb la neteja de la superfície de coure per assegurar-se que no hi hagi brutícia ni restes que puguin interferir amb la transmissió de la imatge. S'utilitzen agulles per subjectar les làmines de transparència de tinta negra al seu lloc i evitar que es desplacin. Després de ser recobert amb una fotoresistència, el panell mèdic de la PCB passa a la sala groga. El raig de llum UV endureix la fotoresistència i es retira la resina no endurida coberta per la tinta negra.
Pas 5: Gravat de la capa exterior
Durant aquest procés, s'elimina tot el coure que no pertany a la capa exterior i s'afegeix una capa addicional de coure mitjançant galvanoplàstia. L'estany galvanitzat s'utilitza per protegir les zones crítiques del coure després del bany de coure inicial. Un cop finalitzat el gravat de la capa exterior, el panell es pot sotmetre a comprovacions d'inspecció AOI per garantir que fins i tot les plaques PCB d'estètica mèdica amb circuits complexos compleixin les especificacions necessàries.
Pas 6: Màscara de soldadura i serigrafia
Un cop finalitzada la fabricació dels circuits, s'aplica una màscara de soldadura per protegir la capa exterior de la placa de circuits impresos mèdics i per aplicar detalls serigràfics com ara la identificació de l'empresa, els logotips del fabricant, els símbols, els identificadors de components, els localitzadors de pins i altres marques o característiques destacades. El procés implica:
1. Neteja del panell de PCB mèdic per eliminar qualsevol contaminant.
2. Aplicació de tinta de resina epoxi i pel·lícula de màscara de soldadura a la superfície de la placa de circuit.
3. Exposar a la llum UV per curar les zones on no cal soldar a la capa de màscara de soldadura.
4. Eliminar les zones que no necessiten emmascarament i col·locar la placa en un forn per solidificar la capa de màscara de soldadura.
5. Utilitzant una impressora de raig de tinta per imprimir directament els detalls de la informació a la placa.
Pas 7: Acabat superficial
Depenent de les necessitats del client, pot ser necessari aplicar un acabat superficial a la placa de circuit imprès mèdica acabada, cosa que implica aplicar un recobriment de material conductor a la superfície de la placa.
Muntatge de PCB mèdic
Pas 1: Plantilla de pasta de soldadura
La tècnica d'estampació amb pasta de soldadura és la primera etapa del procés de muntatge de la placa de circuit imprès (PCB). En aquest pas, s'utilitza una plantilla de PCB per cobrir la placa de circuit imprès, de manera que només sigui visible la part de la placa que es muntarà amb un component. Això facilita l'aplicació de la pasta de soldadura únicament a les zones de la placa on es col·locaran els components.
S'utilitza un dispositiu mecànic per subjectar la placa i la plantilla de soldadura al seu lloc per tal que això es pugui aconseguir. Després d'això, s'utilitza un aplicador per dipositar la pasta de soldadura en llocs predeterminats. La pasta de soldadura s'aplica de manera consistent sobre totes les zones exposades. Un cop finalitzat aquest pas, es retira la plantilla i la pasta de soldadura es deixa als llocs adequats.
Pas 2: Un joc de "triar i col·locar"
Molts dispositius electrònics mèdics s'implanten al cos humà o es porten en òrgans sensibles. Si aquests dispositius no funcionen correctament, com ara per curtcircuit o cremada, poden causar danys secundaris al pacient. Per tant, és crucial col·locar amb precisió els components a les posicions designades mitjançant equips precisos.
L'electrònica mèdica implantable, com ara els implants coclears i els globus oculars artificials, normalment tenen molts components electrònics a la seva estructura interna. Tanmateix, els dispositius més petits presenten reptes en el procés de recollida i col·locació, cosa que dificulta el manteniment de la precisió. Per aconseguir l'alta precisió necessària per muntar PCB per a implants coclears mèdics, RICH PCBA utilitza equips robòtics. Els robots són els responsables de recollir i muntar components de muntatge superficial a les plaques de circuits, garantint que els components es col·loquin amb precisió sobre la pasta de soldadura amb el mecanisme de muntatge.
Pas 3: Reflux de soldadura
El procés de soldadura per refusió està dissenyat per enfortir les connexions entre la placa de circuit i els components elèctrics. Per aconseguir-ho, s'utilitza una cinta transportadora per moure la placa de circuit a través d'un gran forn de refusió. La pasta de soldadura es fon escalfant la placa PCBA a uns 2500 graus Celsius durant el procés. Després d'escalfar-se al forn, la PCBA mèdica passa per una sèrie de refrigeradors, que ajuden a la pasta de soldadura a refredar-se i endurir-se, donant lloc a connexions fortes entre els components elèctrics i la placa.
És important tenir en compte que per a les PCB mèdiques de doble capa, els processos de plantilla i reflux es realitzen en un ordre específic. Primer es completa el costat de la placa amb menys components elèctrics i més manejables.
Pas 4: Prova de muntatge de PCB mèdica
Emfatitzem la precisió, la fiabilitat i la naturalesa crítica de les plaques de circuits mèdics. Per tant, trobar fabricants fiables i excel·lents instal·lacions de PCBA i assegurar-se que tinguin la certificació ISO 13485 és de màxima importància. Fins i tot quan compleixen aquests criteris, encara és necessari inspeccionar els seus serveis de proves de PCB.
A més de les inspeccions manuals que s'executen durant tot el procés de producció, incloent-hi SPI i AOI, es realitzen proves funcionals a la fase final del muntatge de la PCB mèdica. Això garanteix que la placa base funcioni com s'espera i compleixi els alts estàndards establerts per la indústria mèdica.
Un cop finalitzades les proves, es realitza una neteja a fons de la placa de circuit per eliminar qualsevol residu potencial com ara oli, flux de soldadura o altres contaminants. A més, a causa dels requisits específics del producte, els clients també poden necessitar processos especialitzats per a la producció de PCBA mèdics, com ara la manipulació estèril, segons el tipus d'aplicació específica.
PCB mèdica d'alta gamma
Interconnexió d'alta densitat
La interconnexió d'alta densitat és una de les tecnologies bàsiques per a la construcció de PCB d'equips mèdics moderns, destinada a aconseguir més components electrònics i connexions en un espai limitat de PCB. Una placa de circuit construïda amb aquesta tecnologia es coneix com a PCB HDI. A causa dels processos complexos que implica, com ara traces fines, vies cegues i vies enterrades, les PCB HDI poden ser cares, però valen la pena la inversió.
En aplicacions mèdiques remotes, hi ha tolerància zero per als retards o interrupcions del senyal. Fins i tot una lleugera desviació de 0,1 segons podria ser mortal per als pacients. Les plaques de circuits impresos HDI de grau mèdic garanteixen la velocitat de transmissió del senyal i mitiguen diversos problemes de resposta. A més, mitjançant la implementació de certes millores en el disseny i l'enginyeria, aquestes plaques de circuits d'alta densitat poden estar dotades de la capacitat de resistir interferències electromagnètiques i soroll. Això es pot aconseguir mitjançant mesures com la planificació del pla de terra, el blindatge entre capes i el filtratge d'EMI.
Actualment, la majoria de dispositius mèdics d'escaneig per TC i monitors fisiològics i d'electrocardiograma (ECG) multimodals es beneficien de les entrades de coma flotant reals que habilita la placa de circuits impresos HDI.
Flexible
La indústria mèdica té una demanda important de PCB flexibles a causa dels seus avantatges com la miniaturització, la llibertat de disseny i la flexibilitat. Aquestes característiques satisfan els requisits dels dispositius mèdics per a solucions lleugeres, compactes i fiables.
Els productes electrònics mèdics han de suportar condicions dures dins del cos humà alhora que proporcionen una alta fiabilitat i rendiment elèctric, cosa que fa que els circuits flexibles siguin una opció ideal per a aquestes aplicacions. Normalment estan fets de materials prims i flexibles com la poliimida o el polièster, cosa que els permet doblegar-se, plegar-se o girar-se per adaptar-se a espais reduïts o formes complexes. A més, el disseny de la placa de circuit imprès flexible pot adaptar-se a les variacions de temperatura, proporcionar impermeabilització, mantenir l'esterilitat i permetre múltiples muntatges.
Diversos dispositius mèdics depenen de circuits flexibles com a components principals, com ara marcapassos, desfibriladors, neuroestimuladors, màquines d'ultrasons, endoscopis i més.
Estructura multicapa
En canvi, les plaques de circuit imprès rígides poden proporcionar una estructura interna més fiable en comparació amb les flexibles, ja que els fabricants poden col·locar els components en una plataforma més estable. Tanmateix, a causa de la seva incapacitat per plegar-se, és possible que no ofereixin l'avantatge de la miniaturització i, per tant, confien en els beneficis de les estructures multicapa per allotjar més components.
En molts productes mèdics d'alta gamma, es troben habitualment PCB rígids. Aquests inclouen robots quirúrgics, màquines de raigs X, dispositius de ressonància magnètica, electrocardiògrafs i bombes de quimioteràpia. La majoria dels fabricants d'equips mèdics opten per PCB multicapa per a aquestes aplicacions. Els materials utilitzats per a aquests PCB inclouen resina epoxi de vidre, alumini, ceràmica i més.
Proves estrictes de PCB mèdiques
El procés de desenvolupament de dispositius mèdics inclou consideracions i requisits addicionals més enllà del que generalment es requereix per a la creació de PCB no crítics. Es realitzen moltes proves en equips mèdics, cosa que és més del que es pot dir d'altres tipus de PCB. Això es deu principalment als estrictes requisits de prova imposats per les agències reguladores; tanmateix, sovint també són necessàries proves funcionals i proves de producció. Les proves reguladores que es requereixen per als dispositius mèdics solen dividir-se en una de dues grans categories:
● L'equip mèdic que transfereix energia a o des d'un pacient o detecta energia transmesa a o des d'un pacient és l'objecte d'atenció de la norma IEC 60601-1.
● Els equips mèdics que no estan connectats directament a un pacient, com ara els que s'utilitzen en un laboratori, entren dins de la norma IEC 61010-1
La informació anterior mostra l'experiència de RICH PCBA en la fabricació i muntatge de PCB mèdics. Si reconeixeu la nostra competència, no dubteu a contactar amb nosaltres per correu electrònic. Respondrem a la vostra consulta ràpidament i us proporcionarem un pressupost assequible per a PCBA.
Enfocament del projecte
La fiabilitat de les aplicacions mèdiques de PCB és crucial, tant si s'utilitzen al quiròfan com al laboratori. No hi ha marge per a un mal funcionament o un rendiment incorrecte dels equips en l'àmbit mèdic. Per tant, les pràctiques següents són essencials per crear una placa de circuit per al seu ús en dispositius mèdics:
● El disseny de la placa de circuit imprès (PCB) ha de tenir en compte els requisits específics del dispositiu mèdic, com ara el nombre de components, la mida de la placa i els requisits de gestió tèrmica.
● És essencial posicionar els components amb cura i encaminar les traces correctament per garantir una placa correcta.
● La selecció de components és fonamental per crear dispositius mèdics fiables. És important trobar els millors components que compleixin els requisits específics del dispositiu mèdic i que siguin fiables, duradors i tinguin una llarga vida útil.
● Trieu una fàbrica professional de muntatge de PCB mèdics o una empresa amb experiència en serveis de la indústria mèdica i una bona reputació per garantir la qualitat dels serveis de muntatge de PCB.
● L'ús de muntatges de PCB sense plom es considera una pràctica eficient, i seleccionar una empresa dedicada a la sostenibilitat pot aportar beneficis inesperats al vostre projecte.
● El procés de neteja de les plaques de circuit imprès (PCB) és particularment important en l'electrònica mèdica. Si bé l'objectiu de la neteja sol ser evitar curtcircuits causats per taques superficials durant l'ús, en els equips mèdics, els agents de neteja residuals poden perjudicar els pacients.
● Les plaques de circuits muntades s'han de sotmetre a una inspecció i proves exhaustives per garantir que compleixen els estàndards de fiabilitat, rendiment i seguretat requerits.
● Per garantir que la interferència electromagnètica (EMI) no afecti la placa de circuit imprès mèdica, els enginyers han de consultar diverses normes d'EMI.