Fabricación de PCB para uso médico
Del diseño al montaje
Las placas de circuito impreso (PCB) médicas son un tipo específico de PCB que se utiliza en la industria médica. A medida que la industria médica china se transforma de la medicina tradicional china a la medicina occidental, la demanda de electrónica médica ha aumentado drásticamente. Esto ha impulsado el desarrollo de la tecnología china de fabricación y ensamblaje de PCB, convirtiendo a RICH PCBA en un fabricante confiable de PCBA para equipos médicos. Los circuitos médicos producidos por RICH PCBA se utilizan ampliamente en diversos dispositivos médicos, como ecógrafos, equipos de monitorización de pacientes, sistemas de imágenes médicas y otros dispositivos que requieren un control electrónico preciso y confiable. Estas PCBA desempeñan un papel crucial en el control y la regulación de las funciones electrónicas de los equipos médicos.
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Si busca un fabricante líder de PCB/PCBA médicos, RICH PCBA es la solución. Dado que la electrónica médica está relacionada con la salud humana, debe cumplir con estrictos estándares de seguridad y fiabilidad. Además, algunos dispositivos electrónicos médicos implantables requieren mayor precisión y estabilidad, por lo que deben diseñarse para soportar entornos médicos hostiles. Su fabricación implica más pruebas y la soldadura de los componentes debe garantizar la calidad durante el ensamblaje.
● Entrega rápida
● PCBA llave en mano
● Semi-llave en mano
● Ensamblaje BGA
● Prototipado
● Producción por lotes
● Barato
● China
¿Qué PCB electrónicos médicos se han producido?
Desde el inicio de la pandemia de COVID-19, la demanda mundial de electrónica médica se ha mantenido alta. En este contexto, RICH PCBA ha recibido numerosas consultas de la industria médica. Actualmente, la mayoría de las PCBA médicas que producimos se destinan a termómetros electrónicos frontales. Sin embargo, también fabricamos PCBA para otros dispositivos médicos, como escáneres de tomografía computarizada, lámparas quirúrgicas y una gama de otros productos. A continuación, se presentan algunos ejemplos de PCBA para productos médicos que podemos ofrecer a nuestros clientes:
● Marcapasos
● Desfibriladores
● Respiradores
● Monitor de enfermería
● Silla de ruedas eléctrica
● Bombas de nutrición digitales
● Equipo de resonancia magnética
● Localizador de pacientes
● Implantes cocleares
● Tecnología de escaneo
● Sistemas de control
● Bombas de insulina
Fabricación de PCB para uso médico
Paso 1: Diseño de imágenes
En este paso, la fábrica de fabricación de PCB médicas se involucra en el proceso y utiliza una impresora plotter para convertir los archivos de diseño de las placas de circuito en películas, que sirven como negativos fotográficos del diagrama.
Cuando se imprime la PCB, las capas internas exhiben dos colores de tinta:
● La tinta negra representa las trazas y circuitos de cobre en la PCB.
● La tinta transparente, al igual que la base de fibra de vidrio, representa las partes de PCB no conductoras.
La capa exterior tiene:
● Vías de cobre que se muestran mediante tinta transparente.
● El área donde se grabará el cobre está indicada con tinta negra.
Paso 2: Capa interna de cobre impreso
Este paso implica la fabricación de los circuitos de la capa interna de la PCB médica para establecer vías conductoras en las diferentes capas. Si su proyecto requiere una PCB médica multicapa más compleja, este paso debe repetirse hasta que todos los circuitos de la capa interna estén impresos y grabados. Finalmente, se alinean y laminan para formar una capa interna completa. Las operaciones específicas son las siguientes:
1. Lamine capas de cobre sobre cada lado del sustrato de fibra de vidrio.
2. Alinee una película fina con las capas de cobre y colóquela encima.
3. Utilice exposición a la luz ultravioleta (UV) para curar y proteger el cobre subyacente.
4. Emplee una solución química para desarrollar la placa de circuito, eliminando la tinta transparente sin curar, dejando rastros y circuitos de cobre.
5. Grabe para eliminar el exceso de lámina de cobre, con tinta negra sobre la película, asegurándose de que solo se grabe el cobre en las áreas no deseadas.
Paso 3: Combinación de diferentes capas
Una vez que todas las capas internas necesarias se han grabado, impreso y laminado para garantizar su limpieza, es necesario combinar las diferentes capas para formar una placa de circuito impreso completa. Esto implica el proceso de taladrado para conectar las capas internas. La mayoría de los fabricantes emplean el taladrado CNC tradicional, que puede no ser suficiente para PCB médicas con requisitos de alta precisión.
Tomemos como ejemplo la placa de circuito impreso (PCB) de un marcapasos médico, donde incluso los dispositivos típicos pueden tener más de cien orificios, por no hablar de los instrumentos más sofisticados. El tiempo de fabricación es solo un aspecto del desafío; lo que es aún más crítico es que cualquier pequeña desviación puede provocar fallos de montaje.
Para abordar este desafío, RICH PCBA utiliza máquinas de perforación óptica y procesos de perforación láser para lograr una perforación de precisión. Esto implica una máquina que introduce pines a través de orificios de alineación para alinear las capas interna y externa, garantizando así la eficacia del PTH durante el ensamblaje de PCB con orificios pasantes.
Paso 4: Imágenes de la capa exterior
La creación de imágenes de la capa exterior es un paso crucial en el proceso de fabricación de PCB. Se aplica otra fotorresistencia al panel médico de la PCB, lo que implica transferir una imagen del diseño de la PCB a las capas de cobre de la superficie exterior de la placa. Sin embargo, para la creación de imágenes, la fotorresistencia solo se aplica a la capa exterior. El proceso se lleva a cabo en un área limpia y segura.
El proceso de creación de imágenes comienza con la limpieza de la superficie de cobre para garantizar que no haya suciedad ni residuos que puedan interferir con la transmisión de la imagen. Se utilizan pasadores para sujetar las transparencias de tinta negra y evitar que se desalineen. Tras recubrirlas con una fotorresistencia, el panel médico de la PCB se introduce en la cámara amarilla. La luz ultravioleta endurece la fotorresistencia y se retira la fotorresistencia sin endurecer cubierta de tinta negra.
Paso 5: Grabado de la capa exterior
Durante este proceso, se elimina el cobre que no pertenece a la capa exterior y se añade una capa adicional mediante galvanoplastia. El estaño galvanizado se utiliza para proteger las áreas críticas del cobre después del baño de cobre inicial. Una vez finalizado el grabado de la capa exterior, el panel puede someterse a las inspecciones AOI para garantizar que incluso las placas PCB de uso médico estético con circuitos complejos cumplan con las especificaciones necesarias.
Paso 6: Máscara de soldadura y serigrafía
Una vez finalizada la fabricación del circuito, se aplica una máscara de soldadura para proteger la capa exterior de la placa de circuito impreso médico y para serigrafiar detalles como la identificación de la empresa, los logotipos del fabricante, símbolos, identificadores de componentes, localizadores de pines y otras marcas o características destacadas. El proceso implica:
1. Limpieza del panel PCB médico para eliminar cualquier contaminante.
2. Aplicar tinta de resina epoxi y película de máscara de soldadura a la superficie de la placa de circuito.
3. Exponer a la luz ultravioleta para curar las áreas donde no se requiere soldadura en la capa de máscara de soldadura.
4.Retirar las zonas que no necesitan enmascaramiento y colocar la placa en un horno para solidificar la capa de máscara de soldadura.
5. Utilizar una impresora de inyección de tinta para imprimir directamente los detalles de la información en el tablero.
Paso 7: Acabado de la superficie
Dependiendo de las necesidades del cliente, puede ser necesario aplicar un acabado superficial a la PCB médica terminada, lo que implica aplicar una capa de material conductor a la superficie de la placa.
Ensamblaje de PCB médico
Paso 1: Estampado de pasta de soldadura
La técnica de estarcido con pasta de soldadura es la primera etapa del proceso de ensamblaje de PCB. En este paso, se utiliza una plantilla para cubrir la placa de circuito impreso, de modo que solo sea visible la parte que se montará con un componente. Esto facilita la aplicación de la pasta de soldadura únicamente en las zonas de la placa donde se colocarán los componentes.
Se utiliza un dispositivo mecánico para sujetar la placa y la plantilla de soldadura en su lugar. Posteriormente, se utiliza un aplicador para depositar la pasta de soldadura en los puntos predeterminados. La pasta de soldadura se aplica uniformemente sobre todas las áreas expuestas. Una vez completado este paso, se retira la plantilla y se deja la pasta de soldadura en los puntos adecuados.
Paso 2: Un juego de “Pick and Place”
Muchos dispositivos electrónicos médicos se implantan en el cuerpo humano o se usan en órganos sensibles. Si estos dispositivos fallan, por ejemplo, por cortocircuito o quemaduras, pueden causar daños secundarios al paciente. Por lo tanto, es crucial colocar los componentes con precisión en las posiciones designadas utilizando equipos precisos.
Los dispositivos electrónicos médicos implantables, como los implantes cocleares y los globos oculares artificiales, suelen tener numerosos componentes electrónicos en su estructura interna. Sin embargo, los dispositivos más pequeños presentan dificultades en el proceso de selección y colocación, lo que dificulta mantener la precisión. Para lograr la alta precisión requerida en el ensamblaje de PCB para implantes cocleares médicos, RICH PCBA utiliza equipos robóticos. Los robots se encargan de seleccionar y montar los componentes de montaje superficial en las placas de circuito impreso, garantizando que se coloquen con precisión sobre la pasta de soldadura mediante el mecanismo de montaje.
Paso 3: Reflujo de soldadura
El proceso de soldadura por reflujo está diseñado para reforzar las conexiones entre la placa de circuito impreso y los componentes eléctricos. Para ello, se utiliza una cinta transportadora que transporta la placa de circuito impreso a través de un gran horno de reflujo. La pasta de soldadura se funde calentando la placa PCBA a unos 2500 grados Celsius durante el proceso. Tras calentarse en el horno, la PCBA médica pasa por una serie de enfriadores que ayudan a que la pasta de soldadura se enfríe y endurezca, lo que resulta en conexiones sólidas entre los componentes eléctricos y la placa.
Es importante tener en cuenta que, para las PCB médicas de doble capa, los procesos de estarcido y reflujo se realizan en un orden específico. La parte de la placa con menos componentes eléctricos y más manejables se completa primero.
Paso 4: Prueba de ensamblaje de PCB médica
Enfatizamos la precisión, confiabilidad y la importancia de las placas de circuitos médicos. Por lo tanto, es fundamental encontrar fabricantes confiables y excelentes instalaciones de PCBA, y asegurar que cuenten con la certificación ISO 13485. Incluso si cumplen con estos criterios, es necesario inspeccionar sus servicios de pruebas de PCB.
Además de las inspecciones manuales que se realizan durante todo el proceso de producción, incluyendo SPI y AOI, se realizan pruebas funcionales en la etapa final del ensamblaje de la PCB médica. Esto garantiza que la placa base funcione correctamente y cumpla con los altos estándares de la industria médica.
Tras las pruebas, se realiza una limpieza a fondo de la placa de circuito para eliminar posibles residuos, como aceite, fundente de soldadura u otros contaminantes. Además, debido a los requisitos específicos del producto, los clientes podrían necesitar procesos especializados para la producción de PCBA médica, como la manipulación estéril, según el tipo de aplicación.
PCB médica de alta gama
Interconexión de alta densidad
La interconexión de alta densidad (HDI) es una de las tecnologías clave para la fabricación de PCB para equipos médicos modernos, cuyo objetivo es lograr más componentes y conexiones electrónicas en un espacio de PCB limitado. Una placa de circuito construida con esta tecnología se conoce como HDI PCB. Debido a los complejos procesos involucrados, como las pistas finas, las vías ciegas y las vías enterradas, las HDI PCB pueden ser costosas, pero la inversión en ellas vale la pena.
En aplicaciones médicas remotas, existe tolerancia cero a retrasos o interrupciones de la señal. Incluso una ligera desviación de 0,1 segundos podría poner en peligro la vida de los pacientes. Las placas de circuito impreso (PCB) HDI de grado médico garantizan la velocidad de transmisión de la señal y mitigan diversos problemas de respuesta. Además, mediante la implementación de ciertas mejoras de diseño e ingeniería, estas placas de circuito impreso de alta densidad pueden resistir interferencias electromagnéticas y ruido. Esto se logra mediante medidas como la planificación del plano de tierra, el apantallamiento entre capas y el filtrado EMI.
Actualmente, la mayoría de los dispositivos de exploración por TC médica y los monitores fisiológicos y de electrocardiograma (ECG) multimodales se benefician de las verdaderas entradas de punto flotante que permite HDI PCB.
Flexible
La industria médica tiene una gran demanda de PCB flexibles debido a sus ventajas, como la miniaturización, la libertad de diseño y la flexibilidad. Estas características satisfacen los requisitos de los dispositivos médicos para soluciones ligeras, compactas y fiables.
Los productos electrónicos médicos deben soportar las duras condiciones del cuerpo humano, a la vez que ofrecen alta fiabilidad y rendimiento eléctrico, lo que convierte a los circuitos flexibles en la opción ideal para estas aplicaciones. Suelen estar fabricados con materiales delgados y flexibles, como la poliimida o el poliéster, lo que les permite doblarse, plegarse o torcerse para adaptarse a espacios reducidos o formas complejas. Además, el diseño de las PCB flexibles permite adaptarse a las variaciones de temperatura, proporcionar impermeabilidad, mantener la esterilidad y permitir múltiples reensamblajes.
Varios dispositivos médicos dependen de circuitos flexibles como sus componentes principales, incluidos marcapasos, desfibriladores, neuroestimuladores, máquinas de ultrasonido, endoscopios y más.
Estructura multicapa
En cambio, las PCB rígidas pueden proporcionar una estructura interna más fiable que las flexibles, ya que los fabricantes pueden colocar los componentes en una plataforma más estable. Sin embargo, debido a su imposibilidad de plegarse, podrían no ofrecer la ventaja de la miniaturización, por lo que dependen de las ventajas de las estructuras multicapa para alojar más componentes.
En muchos productos médicos de alta gama, es común encontrar PCB rígidos. Estos incluyen robots quirúrgicos, máquinas de rayos X, dispositivos de resonancia magnética, electrocardiógrafos y bombas de quimioterapia. La mayoría de los fabricantes de equipos médicos optan por PCB multicapa para estas aplicaciones. Los materiales utilizados para estas PCB incluyen resina epoxi de vidrio, aluminio, cerámica, etc.
Pruebas estrictas de PCB para uso médico
El proceso de desarrollo de dispositivos médicos incluye consideraciones y requisitos adicionales a los que se suelen exigir para la creación de PCB no críticas. Se realizan muchas pruebas en equipos médicos, lo que supera a otros tipos de PCB. Esto se debe principalmente a los estrictos requisitos de prueba impuestos por las agencias reguladoras; sin embargo, las pruebas funcionales y de producción también suelen ser necesarias. Las pruebas regulatorias requeridas para dispositivos médicos suelen clasificarse en una de dos categorías generales:
● Los equipos médicos que transfieren energía hacia o desde un paciente o detectan energía transmitida hacia o desde un paciente son el foco de la Norma IEC 60601-1.
● Los equipos médicos que no están conectados directamente a un paciente, como los que se utilizan en un laboratorio, están incluidos en la norma IEC 61010-1.
La información anterior demuestra la experiencia de RICH PCBA en la fabricación y el ensamblaje de PCB para aplicaciones médicas. Si reconoce nuestra experiencia, no dude en contactarnos por correo electrónico. Responderemos a su consulta con prontitud y le proporcionaremos un presupuesto de PCBA asequible.
Enfoque del proyecto
La fiabilidad de las aplicaciones de PCB médicas es crucial, ya sea en quirófanos o laboratorios. En el ámbito médico, no hay margen para el mal funcionamiento o el funcionamiento incorrecto de los equipos. Por lo tanto, las siguientes prácticas son esenciales para crear una placa de circuito impreso para su uso en dispositivos médicos:
● El diseño de la PCB debe tener en cuenta los requisitos específicos del dispositivo médico, incluidos la cantidad de componentes, el tamaño de la placa y los requisitos de gestión térmica.
● Es esencial colocar los componentes con cuidado y enrutar las pistas de manera adecuada para garantizar una placa exitosa.
La selección de componentes es fundamental para crear dispositivos médicos confiables. Es importante encontrar los mejores componentes que cumplan con los requisitos específicos del dispositivo médico y que sean confiables, duraderos y de larga vida útil.
● Elija una fábrica de ensamblaje de PCB médica profesional o una empresa con experiencia en servicios en la industria médica y una buena reputación para garantizar la calidad de los servicios de ensamblaje de PCB.
● El uso de ensamblajes de PCB sin plomo se considera una práctica eficiente, y seleccionar una empresa dedicada a la sustentabilidad puede traer beneficios inesperados a su proyecto.
El proceso de limpieza de PCB es especialmente importante en la electrónica médica. Si bien el objetivo de la limpieza suele ser evitar cortocircuitos causados por manchas superficiales durante el uso, en equipos médicos, los residuos de agentes de limpieza pueden ser perjudiciales para los pacientes.
● Las placas de circuito ensambladas deben someterse a una inspección y pruebas exhaustivas para garantizar que cumplan con los estándares requeridos de confiabilidad, rendimiento y seguridad.
● Para garantizar que la interferencia electromagnética (EMI) no afecte la PCB médica, los ingenieros deben consultar varios estándares EMI.