تولید PCB پزشکی
از طراحی تا مونتاژ
PCB پزشکی نوع خاصی از PCB است که در صنعت پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. با تغییر صنعت پزشکی چین از طب سنتی چینی به طب غربی، تقاضا برای الکترونیک پزشکی به طرز چشمگیری افزایش یافته است. این امر باعث توسعه فناوری تولید و مونتاژ PCB پزشکی در چین شده و RICH PCBA را به یک تولیدکننده PCBA تجهیزات پزشکی قابل اعتماد تبدیل کرده است. مدار پزشکی تولید شده توسط RICH PCBA به طور گسترده در طیف وسیعی از دستگاههای پزشکی، از جمله دستگاههای سونوگرافی، تجهیزات نظارت بر بیمار، سیستمهای تصویربرداری پزشکی و سایر دستگاههایی که نیاز به کنترل الکترونیکی دقیق و قابل اعتماد دارند، استفاده میشود. این PCBAها نقش مهمی در کنترل و تنظیم عملکردهای الکترونیکی تجهیزات پزشکی دارند.
از RICH PCBA قیمت مونتاژ PCB پزشکی را دریافت کنید
اگر به دنبال یک تولیدکننده برتر PCB/PCBA پزشکی هستید، RICH PCBA بهترین گزینه است. از آنجایی که قطعات الکترونیکی پزشکی با سلامت انسان مرتبط هستند، باید استانداردهای سختگیرانه ایمنی و قابلیت اطمینان را رعایت کنند. علاوه بر این، برخی از قطعات الکترونیکی پزشکی قابل کاشت نیاز به دقت و پایداری بیشتری دارند، بنابراین باید برای مقاومت در برابر محیطهای سخت پزشکی طراحی شوند، آزمایشهای بیشتری در تولید انجام شود و لحیمکاری قطعات در طول مونتاژ و غیره باید تضمین شود.
● تحویل سریع
● برد مدار چاپی (PCBA) آماده تحویل
● نیمه کلید در دست
● مونتاژ BGA
● نمونهسازی اولیه
● تولید دستهای
● ارزان
● چین
چه PCB الکترونیکی پزشکی تولید شده است؟
از زمان شیوع بیماری همهگیر کووید-۱۹، تقاضای جهانی برای لوازم الکترونیکی پزشکی همچنان بالا بوده است. در این شرایط، RICH PCBA درخواستهای زیادی از صنعت پزشکی دریافت کرده است. در حال حاضر، اکثر PCBA پزشکی که ما تولید میکنیم برای دماسنجهای الکترونیکی پیشانی است. با این حال، ما PCBA را برای سایر دستگاههای پزشکی مانند سیتیاسکنرها، چراغهای جراحی و طیف وسیعی از محصولات دیگر نیز تولید میکنیم. در زیر چند نمونه از PCBA برای محصولات پزشکی که میتوانیم به مشتریان خود ارائه دهیم، آورده شده است:
● ضربانسازها
● دفیبریلاتورها
● ماسکهای تنفسی
● مانیتور پرستاری
● ویلچر برقی
● پمپهای تغذیه دیجیتال
● تجهیزات ام آر آی
● مکانیاب بیمار
● کاشت حلزون شنوایی
● فناوری اسکن
● سیستمهای کنترل
● پمپهای انسولین
تولید PCB پزشکی
مرحله ۱: طراحی تصاویر
در این مرحله، کارخانه تولید PCB پزشکی درگیر این فرآیند میشود و از یک چاپگر پلاتر برای تبدیل فایلهای طراحی بردهای مدار به فیلمهایی استفاده میکند که به عنوان نگاتیوهای عکس از نمودار عمل میکنند.
وقتی برد مدار چاپی چاپ میشود، لایههای داخلی دو رنگ جوهر را نشان میدهند:
● جوهر مشکی نشان دهنده مسیرها و مدارهای مسی روی PCB است.
● جوهر شفاف، مانند پایه فایبرگلاس، نشان دهنده قطعات PCB غیر رسانا است.
لایه بیرونی دارای:
● مسیرهای مسی که توسط جوهر شفاف نمایش داده میشوند.
● ناحیهای که مس از آن کنده میشود با جوهر مشکی مشخص شده است.
مرحله 2: لایه داخلی مس چاپ شده
این مرحله شامل ساخت مدارهای لایه داخلی برای PCB پزشکی برای ایجاد مسیرهای رسانا در لایههای مختلف است. اگر پروژه شما به یک PCB پزشکی چند لایه پیچیدهتر نیاز دارد، این مرحله باید تا زمانی که تمام مدارهای لایه داخلی چاپ و حکاکی شوند، تکرار شود. در نهایت، آنها تراز شده و لمینت میشوند تا یک لایه داخلی کامل تشکیل دهند. عملیات خاص به شرح زیر است:
۱. لایههای مس را روی هر طرف زیرلایه فایبرگلاس قرار دهید.
۲. یک لایه نازک را با لایههای مس تراز کنید و آن را روی آن قرار دهید.
۳. از قرار دادن مس زیرین در معرض نور فرابنفش (UV) برای پخت و محافظت از آن استفاده کنید.
۴. از یک محلول شیمیایی برای ساخت برد مدار استفاده کنید، جوهر شفاف عملآوری نشده را پاک کنید و ردها و مدارهای مسی را باقی بگذارید.
۵. برای از بین بردن فویل مسی اضافی، با جوهر مشکی روی فیلم، اچینگ کنید تا مطمئن شوید که فقط مس در نواحی ناخواسته اچ شده است.
مرحله ۳: ترکیب لایههای مختلف
پس از اینکه تمام لایههای داخلی لازم، حکاکی، چاپ و لمینت شدند و از تمیزی آنها اطمینان حاصل شد، لایههای مختلف باید با هم ترکیب شوند تا یک برد مدار چاپی کامل تشکیل شود. این شامل فرآیند سوراخکاری برای اتصال به لایههای داخلی است. اکثر تولیدکنندگان از سوراخکاری سنتی CNC استفاده میکنند که ممکن است برای PCB پزشکی با الزامات دقت بالا کافی نباشد.
برای مثال، برد مدار چاپی دستگاه تنظیم ضربان قلب پزشکی را در نظر بگیرید، که حتی دستگاههای معمولی نیز ممکن است بیش از صد سوراخ دریل داشته باشند، و ابزارهای پیچیدهتر را هم که دیگر جای خود دارد. زمان مورد نیاز برای تولید تنها یکی از جنبههای این چالش است؛ نکته مهمتر این است که هرگونه انحراف جزئی میتواند منجر به خرابی مونتاژ شود.
برای مقابله با این چالش، RICH PCBA از ماشینهای حفاری نوری و فرآیندهای حفاری لیزری برای دستیابی به حفاری دقیق استفاده میکند. این شامل ماشینی است که پینها را از طریق سوراخهای ترازبندی هدایت میکند تا لایههای داخلی و خارجی را تراز کند و اثربخشی PTH را در طول مونتاژ PCB از طریق سوراخ تضمین کند.
مرحله ۴: تصویربرداری از لایه بیرونی
تصویربرداری از لایه بیرونی یک مرحله حیاتی در فرآیند تولید PCB است. یک لایه مقاوم در برابر نور دیگر روی پنل پزشکی PCB اعمال میشود که شامل انتقال تصویر طرح PCB روی لایههای مسی روی سطح بیرونی برد است. با این حال، برای تصویربرداری، لایه مقاوم در برابر نور فقط روی لایه بیرونی اعمال میشود. این فرآیند در یک منطقه تمیز و ایمن انجام میشود.
فرآیند تصویربرداری با تمیز کردن سطح مس آغاز میشود تا اطمینان حاصل شود که هیچ آلودگی یا آلودگی وجود ندارد که بتواند در انتقال تصویر اختلال ایجاد کند. از پینها برای نگه داشتن صفحات شفاف جوهر سیاه در جای خود و جلوگیری از خارج شدن آنها از خط استفاده میشود. پس از پوشش با یک ماده مقاوم در برابر نور، پنل پزشکی PCB به اتاق زرد میرود. تابش نور ماوراء بنفش، ماده مقاوم در برابر نور را سخت میکند و ماده مقاوم سخت نشده که توسط جوهر سیاه پوشانده شده است، برداشته میشود.
مرحله 5: حکاکی لایه بیرونی
در طول این فرآیند، هر مسی که به لایه بیرونی تعلق ندارد، برداشته میشود و یک لایه اضافی مس با استفاده از آبکاری الکتریکی اضافه میشود. قلع آبکاری شده برای محافظت از نواحی بحرانی مس پس از حمام اولیه مس استفاده میشود. پس از اتمام حکاکی لایه بیرونی، پنل میتواند تحت بررسیهای بازرسی AOI قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که حتی بردهای PCB پزشکی با مدارهای پیچیده نیز مشخصات لازم را برآورده میکنند.
مرحله 6: پوشش لحیم و صفحه چاپ سیلک اسکرین
پس از اتمام ساخت مدار، یک پوشش لحیم برای محافظت از لایه بیرونی برد مدار چاپی پزشکی و اعمال جزئیات چاپ سیلک اسکرین مانند شناسه شرکت، آرم سازنده، نمادها، شناسه قطعات، پین یاب و سایر علائم یا ویژگیهای برجسته اعمال میشود. این فرآیند شامل موارد زیر است:
۱. تمیز کردن پنل PCB پزشکی برای از بین بردن هرگونه آلودگی.
۲. اعمال جوهر رزین اپوکسی و لایه محافظ لحیم به سطح برد مدار چاپی.
۳. قرار دادن در معرض نور UV برای پخت مناطقی که لحیم کاری در لایه ماسک لحیم لازم نیست.
۴. حذف قسمتهایی که نیازی به پوشش ندارند و قرار دادن برد در فر برای جامد شدن لایه پوشش لحیم.
۵. استفاده از چاپگر جوهر افشان برای چاپ مستقیم جزئیات اطلاعات روی برد.
مرحله 7: پرداخت سطح
بسته به نیاز مشتری، ممکن است لازم باشد یک پرداخت سطحی روی برد مدار چاپی پزشکی نهایی اعمال شود که شامل اعمال پوششی از مواد رسانا روی سطح برد است.
مونتاژ PCB پزشکی
مرحله 1: شابلون خمیر لحیم
تکنیک شابلون گذاری خمیر لحیم اولین مرحله از فرآیند مونتاژ برد مدار چاپی است. در این مرحله، از یک شابلون برد مدار چاپی برای پوشاندن برد مدار استفاده میشود تا فقط بخشی از برد که قرار است با یک قطعه نصب شود، قابل مشاهده باشد. این کار، اعمال خمیر لحیم را صرفاً در قسمتهایی از برد که قطعات قرار میگیرند، آسانتر میکند.
یک وسیله مکانیکی برای نگه داشتن برد و شابلون لحیم در جای خود استفاده میشود تا این امر محقق شود. پس از آن، از یک اپلیکاتور برای رسوب خمیر لحیم در مکانهای از پیش تعیینشده استفاده میشود. خمیر لحیم به طور یکنواخت روی تمام نواحی در معرض تماس اعمال میشود. پس از اتمام این مرحله، شابلون برداشته میشود و خمیر لحیم در مکانهای مناسب باقی میماند.
مرحله ۲: بازی «انتخاب و قرار دادن»
بسیاری از دستگاههای الکترونیکی پزشکی یا در بدن انسان کاشته میشوند یا روی اندامهای حساس قرار میگیرند. اگر این دستگاهها دچار نقص شوند، مثلاً با اتصال کوتاه یا سوختن، ممکن است آسیب ثانویه به بیمار وارد کنند. بنابراین، قرار دادن دقیق اجزا در موقعیتهای تعیینشده با استفاده از تجهیزات دقیق بسیار مهم است.
قطعات الکترونیکی پزشکی قابل کاشت، مانند کاشت حلزون و چشم مصنوعی، معمولاً قطعات الکترونیکی زیادی در ساختار داخلی خود دارند. با این حال، دستگاههای کوچکتر چالشهایی را در فرآیند انتخاب و قرار دادن ایجاد میکنند و حفظ دقت را دشوارتر میکنند. برای دستیابی به دقت بالای مورد نیاز برای مونتاژ PCB برای کاشت حلزون پزشکی، RICH PCBA از تجهیزات رباتیک استفاده میکند. رباتها مسئول انتخاب و نصب قطعات نصب سطحی بر روی بردهای مدار هستند و اطمینان حاصل میکنند که قطعات با مکانیزم نصب دقیقاً روی خمیر لحیم قرار میگیرند.
مرحله 3: لحیم کاری مجدد
فرآیند لحیمکاری جریان برگشتی برای تقویت اتصالات بین برد مدار و قطعات الکتریکی طراحی شده است. برای دستیابی به این هدف، از یک تسمه نقاله برای جابجایی برد مدار از طریق یک کوره جریان برگشتی بزرگ استفاده میشود. خمیر لحیم با گرم کردن برد PCBA تا حدود ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد در طول فرآیند ذوب میشود. پس از گرم شدن در کوره، PCBA پزشکی از یک سری خنککننده عبور میکند که به خنک و سخت شدن خمیر لحیم کمک میکند و در نتیجه اتصالات محکمی بین قطعات الکتریکی و برد ایجاد میشود.
لازم به ذکر است که برای برد مدار چاپی پزشکی دو لایه، فرآیندهای شابلون گذاری و روکش گذاری مجدد به ترتیب خاصی انجام میشوند. ابتدا سمتی از برد که قطعات الکتریکی کمتر و قابل کنترلتری دارد، تکمیل میشود.
مرحله 4: تست مونتاژ PCB پزشکی
ما بر دقت، قابلیت اطمینان و ماهیت حیاتی بردهای مدار پزشکی تأکید داریم. بنابراین، یافتن تولیدکنندگان قابل اعتماد و مراکز عالی PCBA و اطمینان از داشتن گواهینامه ISO 13485 از اهمیت بالایی برخوردار است. حتی زمانی که آنها این معیارها را برآورده میکنند، باز هم بازرسی خدمات تست PCB آنها ضروری است.
علاوه بر بازرسیهای دستی که در طول فرآیند تولید، از جمله SPI و AOI انجام میشود، آزمایشهای عملکردی در مرحله نهایی مونتاژ PCB پزشکی انجام میشود. این امر تضمین میکند که مادربرد مطابق انتظار عمل میکند و استانداردهای بالای تعیین شده توسط صنعت پزشکی را برآورده میکند.
پس از اتمام آزمایش، برد مدار چاپی به طور کامل تمیز میشود تا هرگونه باقیمانده احتمالی مانند روغن، شار لحیم یا سایر آلایندهها از بین برود. علاوه بر این، با توجه به الزامات خاص محصول، مشتریان ممکن است بر اساس نوع کاربرد خاص، به فرآیندهای تخصصی برای تولید PCBA پزشکی، مانند جابجایی استریل، نیز نیاز داشته باشند.
PCB پزشکی سطح بالا
اتصال با چگالی بالا
اتصال با چگالی بالا یکی از فناوریهای اصلی برای ساخت PCB تجهیزات پزشکی مدرن است که با هدف دستیابی به قطعات الکترونیکی و اتصالات بیشتر در فضای محدود PCB ساخته میشود. برد مدار ساخته شده با استفاده از این فناوری به عنوان HDI PCB شناخته میشود. با توجه به فرآیندهای پیچیدهای که در آن دخیل است، مانند مسیرهای ریز، مسیرهای کور و مسیرهای مدفون، HDI PCB میتواند گران باشد، اما ارزش سرمایهگذاری را دارد.
در کاربردهای پزشکی از راه دور، هیچ گونه تحملی برای تأخیر یا وقفه سیگنال وجود ندارد. حتی یک انحراف جزئی 0.1 ثانیهای میتواند برای بیماران تهدید کننده زندگی باشد. برد مدار چاپی HDI با کیفیت پزشکی، سرعت انتقال سیگنال را تضمین کرده و مشکلات مختلف پاسخ را کاهش میدهد. علاوه بر این، با اجرای برخی پیشرفتهای طراحی و مهندسی، این بردهای مدار با چگالی بالا میتوانند توانایی مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی و نویز را داشته باشند. این امر را میتوان از طریق اقداماتی مانند برنامهریزی صفحه زمین، محافظ بین لایهای و فیلتر EMI محقق کرد.
در حال حاضر، اکثر دستگاههای سیتیاسکن پزشکی و مانیتورهای فیزیولوژیکی و الکتروکاردیوگرام (ECG) چندوجهی از ورودیهای ممیز شناور واقعی که توسط HDI PCB فعال میشوند، بهره میبرند.
انعطافپذیر
صنعت پزشکی به دلیل مزایایی مانند کوچکسازی، آزادی طراحی و انعطافپذیری، تقاضای قابل توجهی برای PCB انعطافپذیر دارد. این ویژگیها الزامات دستگاههای پزشکی برای راهحلهای سبک، جمعوجور و قابل اعتماد را برآورده میکنند.
محصولات الکترونیکی پزشکی باید در برابر شرایط سخت درون بدن انسان مقاومت کنند و در عین حال قابلیت اطمینان و عملکرد الکتریکی بالایی را ارائه دهند، و این امر مدارهای انعطافپذیر را به انتخابی ایدهآل برای چنین کاربردهایی تبدیل میکند. آنها معمولاً از مواد نازک و انعطافپذیری مانند پلیآمید یا پلیاستر ساخته میشوند که به آنها امکان خم شدن، تا شدن یا پیچاندن برای قرار گرفتن در فضاهای تنگ یا اشکال پیچیده را میدهد. علاوه بر این، طراحی PCB انعطافپذیر میتواند تغییرات دما را در خود جای دهد، ضد آب بودن را فراهم کند، استریل بودن را حفظ کند و امکان مونتاژ مجدد چندگانه را فراهم کند.
دستگاههای پزشکی مختلفی به مدارهای انعطافپذیر به عنوان اجزای اصلی خود متکی هستند، از جمله ضربانسازها، دفیبریلاتورها، محرکهای عصبی، دستگاههای سونوگرافی، آندوسکوپها و موارد دیگر.
ساختار چند لایه
در مقابل، برد مدار چاپی صلب میتواند ساختار داخلی قابل اعتمادتری در مقایسه با برد مدار چاپی انعطافپذیر ارائه دهد، زیرا تولیدکنندگان میتوانند قطعات را روی یک پلتفرم پایدارتر قرار دهند. با این حال، به دلیل عدم توانایی تا شدن، ممکن است مزیت کوچکسازی را ارائه ندهند و بنابراین، برای جای دادن اجزای بیشتر، به مزایای ساختارهای چند لایه متکی هستند.
در بسیاری از محصولات پزشکی رده بالا، PCB سفت و سخت معمولاً یافت میشود. این محصولات شامل رباتهای جراحی، دستگاههای اشعه ایکس، دستگاههای MRI، الکتروکاردیوگرافها و پمپهای شیمیدرمانی میشوند. اکثر تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی برای چنین کاربردهایی، PCB چند لایه را انتخاب میکنند. مواد مورد استفاده برای این PCBها شامل رزین اپوکسی شیشه، آلومینیوم، سرامیک و موارد دیگر است.
آزمایش دقیق پزشکی PCB
فرآیند توسعه برای تجهیزات پزشکی شامل ملاحظات و الزامات اضافی فراتر از آنچه که معمولاً برای ایجاد PCB غیر بحرانی مورد نیاز است، میباشد. آزمایشهای زیادی روی تجهیزات پزشکی انجام میشود که بیشتر از آن چیزی است که میتوان برای سایر انواع PCB گفت. این امر در درجه اول به دلیل الزامات سختگیرانه آزمایش اعمال شده توسط سازمانهای نظارتی است. با این حال، آزمایش عملکردی و آزمایش تولید نیز اغلب ضروری هستند. آزمایشهای نظارتی مورد نیاز برای تجهیزات پزشکی معمولاً در یکی از دو دسته کلی قرار میگیرند:
● تجهیزات پزشکی که یا انرژی را به بیمار منتقل میکنند یا از او میگیرند یا انرژی منتقل شده به بیمار یا از او را تشخیص میدهند، مورد توجه استاندارد IEC 60601-1 هستند.
● تجهیزات پزشکی که مستقیماً به بیمار متصل نیستند، مانند تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه، در محدوده استاندارد IEC 61010-1 قرار میگیرند.
اطلاعات قبلی، تخصص RICH PCBA را در تولید و مونتاژ PCB پزشکی نشان میدهد. اگر مهارت ما را تأیید میکنید، لطفاً از طریق ایمیل با ما تماس بگیرید. ما به سرعت به درخواست شما پاسخ خواهیم داد و یک قیمت PCBA مقرون به صرفه را در اختیار شما قرار خواهیم داد.
تمرکز پروژه
قابلیت اطمینان کاربردهای پزشکی PCB بسیار مهم است، چه در اتاق عمل و چه در آزمایشگاه. در حوزه پزشکی جایی برای نقص یا عملکرد نادرست تجهیزات وجود ندارد. بنابراین، رعایت نکات زیر برای ساخت برد مدار چاپی جهت استفاده در دستگاههای پزشکی ضروری است:
● طراحی برد مدار چاپی باید الزامات خاص دستگاه پزشکی، از جمله تعداد قطعات، اندازه برد و الزامات مدیریت حرارتی را در نظر بگیرد.
● برای اطمینان از موفقیتآمیز بودن برد، ضروری است که اجزا را با دقت در جای خود قرار دهید و مسیرها را به درستی مسیریابی کنید.
● انتخاب قطعات در ساخت دستگاههای پزشکی قابل اعتماد بسیار مهم است. یافتن بهترین قطعاتی که الزامات خاص دستگاه پزشکی را برآورده میکنند و قابل اعتماد، بادوام و دارای طول عمر بالا هستند، بسیار مهم است.
● یک کارخانه مونتاژ PCB پزشکی حرفه ای یا شرکتی با تجربه خدمات صنعت پزشکی و شهرت خوب را انتخاب کنید تا از کیفیت خدمات مونتاژ PCB اطمینان حاصل کنید.
● استفاده از مونتاژ PCB بدون سرب یک روش کارآمد محسوب میشود و انتخاب شرکتی که به پایداری متعهد است میتواند مزایای غیرمنتظرهای را برای پروژه شما به ارمغان بیاورد.
● فرآیند تمیز کردن PCB به ویژه در الکترونیک پزشکی اهمیت دارد. در حالی که هدف از تمیز کردن معمولاً جلوگیری از اتصال کوتاه ناشی از لکههای سطحی در حین استفاده است، در تجهیزات پزشکی، مواد تمیزکننده باقیمانده ممکن است به بیماران آسیب برساند.
● بردهای مدار مونتاژ شده باید تحت بازرسی و آزمایش کامل قرار گیرند تا از مطابقت آنها با استانداردهای لازم برای قابلیت اطمینان، عملکرد و ایمنی اطمینان حاصل شود.
● برای اطمینان از اینکه تداخل الکترومغناطیسی (EMI) روی PCB پزشکی تأثیر نمیگذارد، مهندسان باید به استانداردهای مختلف EMI مراجعه کنند.