Fabrication de circuits imprimés médicaux
De la conception à l'assemblage
Le PCB médical est un type spécifique de PCB utilisé dans le secteur médical. Avec la transition du secteur médical chinois de la médecine traditionnelle chinoise vers la médecine occidentale, la demande en électronique médicale a considérablement augmenté. Cela a favorisé le développement des technologies chinoises de fabrication et d'assemblage de PCB médicaux, faisant de RICH PCBA un fabricant fiable de PCB pour équipements médicaux. Les circuits médicaux produits par RICH PCBA sont largement utilisés dans de nombreux dispositifs médicaux, notamment les échographes, les équipements de surveillance des patients, les systèmes d'imagerie médicale et d'autres appareils nécessitant un contrôle électronique précis et fiable. Ces PCBA jouent un rôle crucial dans le contrôle et la régulation des fonctions électroniques des équipements médicaux.
Obtenez un devis d'assemblage de circuits imprimés médicaux auprès de RICH PCBA
Si vous recherchez un fabricant de PCB/PCBA médicaux de premier ordre, ne cherchez pas plus loin que RICH PCBA. L'électronique médicale étant liée à la santé humaine, elle doit répondre à des normes de sécurité et de fiabilité strictes. De plus, certains dispositifs électroniques médicaux implantables nécessitent une précision et une stabilité accrues. Ils doivent donc être conçus pour résister aux environnements médicaux difficiles, la fabrication nécessite davantage de tests et le soudage des composants doit être assuré lors de l'assemblage.
● Délai d'exécution rapide
● PCBA clé en main
● Semi-clé en main
● Assemblage BGA
● Prototypage
● Production par lots
● Pas cher
● Chine
Quels circuits imprimés électroniques médicaux ont été produits ?
Depuis le début de la pandémie de COVID-19, la demande mondiale en électronique médicale est restée élevée. Dans ce contexte, RICH PCBA a reçu de nombreuses demandes de la part du secteur médical. Actuellement, la majorité des PCBA médicaux que nous produisons sont destinés aux thermomètres frontaux électroniques. Cependant, nous fabriquons également des PCBA pour d'autres dispositifs médicaux tels que les scanners, les éclairages chirurgicaux et bien d'autres produits. Voici quelques exemples de PCBA pour produits médicaux que nous pouvons fournir à nos clients :
● Stimulateurs cardiaques
● Défibrillateurs
● Respirateurs
● Moniteur d'allaitement
● Fauteuil roulant électrique
● Pompes nutritionnelles numériques
● Équipement IRM
● Localisateur de patients
● Implants cochléaires
● Technologie de numérisation
● Systèmes de contrôle
● Pompes à insuline
Fabrication de circuits imprimés médicaux
Étape 1 : Concevoir l'imagerie
À cette étape, l'usine de fabrication de circuits imprimés médicaux s'implique dans le processus et utilise une imprimante traceur pour convertir les fichiers de conception des circuits imprimés en films, qui servent de négatifs photo du schéma.
Lorsque le PCB est imprimé, les couches intérieures présentent deux couleurs d'encre :
● L'encre noire représente les traces de cuivre et les circuits sur le PCB.
● L'encre transparente, comme la base en fibre de verre, représente les pièces PCB non conductrices.
La couche externe a :
● Voies de cuivre affichées par de l'encre transparente.
● La zone où le cuivre sera gravé est indiquée par de l'encre noire.
Étape 2 : Couche intérieure imprimée en cuivre
Cette étape consiste à fabriquer les circuits de la couche interne du circuit imprimé médical afin d'établir des voies conductrices sur les différentes couches. Si votre projet nécessite un circuit imprimé médical multicouche plus complexe, cette étape doit être répétée jusqu'à ce que tous les circuits de la couche interne soient imprimés et gravés. Enfin, ils sont alignés et laminés pour former une couche interne complète. Les opérations spécifiques sont les suivantes :
1. Stratifiez les couches de cuivre sur chaque côté du substrat en fibre de verre.
2. Alignez un film mince avec les couches de cuivre et placez-le dessus.
3. Utilisez une exposition à la lumière ultraviolette (UV) pour durcir et protéger le cuivre sous-jacent.
4. Utilisez une solution chimique pour développer le circuit imprimé, en éliminant l'encre transparente non durcie, laissant derrière elle des traces et des circuits en cuivre.
5. Gravez pour éliminer l'excédent de feuille de cuivre, avec de l'encre noire sur le film en veillant à ce que seul le cuivre dans les zones indésirables soit gravé.
Étape 3 : Combinaison de différentes couches
Une fois que toutes les couches internes nécessaires ont subi la gravure, l'impression et la lamination, garantissant ainsi leur propreté, les différentes couches doivent être assemblées pour former un circuit imprimé complet. Cette opération implique le perçage pour les connecter aux couches internes. La plupart des fabricants utilisent le perçage CNC traditionnel, qui peut s'avérer insuffisant pour les circuits imprimés médicaux exigeant une précision élevée.
Prenons l'exemple d'un circuit imprimé de stimulateur cardiaque médical : même les dispositifs classiques peuvent comporter plus d'une centaine de trous, sans parler des instruments plus sophistiqués. Le temps de fabrication n'est qu'un aspect du défi ; le plus important est que le moindre écart peut entraîner des défaillances d'assemblage.
Pour relever ce défi, RICH PCBA utilise des machines de perçage optique et des procédés de perçage laser pour un perçage de précision. Ce procédé implique l'insertion de broches dans des trous d'alignement afin d'aligner les couches intérieures et extérieures, garantissant ainsi l'efficacité du PTH lors de l'assemblage des circuits imprimés traversants.
Étape 4 : Imagerie de la couche externe
L'imagerie de la couche externe est une étape cruciale du processus de fabrication des PCB. Une autre résine photosensible est appliquée sur le panneau médical du PCB, ce qui implique le transfert d'une image du design du PCB sur les couches de cuivre de la surface externe de la carte. Cependant, pour l'imagerie, la résine photosensible est appliquée uniquement sur la couche externe. Le processus se déroule dans une zone propre et sécurisée.
Le processus d'imagerie commence par le nettoyage de la surface en cuivre afin de s'assurer qu'aucune saleté ni débris ne perturbe la transmission de l'image. Des broches maintiennent les feuilles de transparents à encre noire en place et les empêchent de se déformer. Après avoir été recouvert d'une résine photosensible, le panneau médical PCB est placé dans la salle jaune. Le rayonnement UV durcit la résine photosensible et la partie non durcie recouverte d'encre noire est retirée.
Étape 5 : Gravure de la couche externe
Au cours de ce processus, le cuivre non présent sur la couche externe est retiré et une couche supplémentaire est ajoutée par galvanoplastie. L'étain électrolytique est utilisé pour protéger les zones critiques de cuivre après le bain de cuivre initial. Une fois la gravure de la couche externe terminée, le panneau peut être soumis à des contrôles AOI afin de garantir que même les circuits imprimés à usage médical et esthétique, dotés de circuits complexes, répondent aux spécifications requises.
Étape 6 : Masque de soudure et sérigraphie
Une fois la fabrication des circuits terminée, un masque de soudure est appliqué pour protéger la couche externe du circuit imprimé médical et pour y apposer des détails sérigraphiés tels que l'identifiant de l'entreprise, les logos des fabricants, les symboles, les identifiants des composants, les repères de broches et autres marquages ou caractéristiques importants. Le processus comprend :
1.Nettoyage du panneau PCB médical pour éliminer tous les contaminants.
2. Application d'encre de résine époxy et d'un film de masque de soudure sur la surface du circuit imprimé.
3.Exposition à la lumière UV pour durcir les zones où la soudure n'est pas nécessaire dans la couche de masque de soudure.
4.Retirer les zones qui n'ont pas besoin d'être masquées et placer la carte dans un four pour solidifier la couche de masque de soudure.
5. Utiliser une imprimante à jet d'encre pour imprimer directement les détails des informations sur le tableau.
Étape 7 : Finition de surface
Selon les besoins du client, il peut être nécessaire d'appliquer une finition de surface sur le PCB médical fini, ce qui implique l'application d'un revêtement de matériau conducteur sur la surface de la carte.
Assemblage de circuits imprimés médicaux
Étape 1 : Pochoir de pâte à souder
La technique du pochoir à la pâte à braser est la première étape de l'assemblage d'un circuit imprimé. À cette étape, un pochoir est utilisé pour recouvrir le circuit imprimé, de sorte que seule la partie de la carte destinée à recevoir un composant soit visible. Cela facilite l'application de la pâte à braser uniquement sur les zones de la carte où seront placés les composants.
Un dispositif mécanique est utilisé pour maintenir la carte et le pochoir de soudure en place. Ensuite, un applicateur est utilisé pour déposer la pâte à braser à des emplacements prédéterminés. La pâte est appliquée uniformément sur toutes les zones exposées. Une fois cette étape terminée, le pochoir est retiré et la pâte à braser est laissée aux emplacements appropriés.
Étape 2 : Un jeu de « Pick and Place »
De nombreux dispositifs électroniques médicaux sont implantés dans le corps humain ou portés sur des organes sensibles. Un dysfonctionnement de ces dispositifs, par exemple suite à un court-circuit ou à une surchauffe, peut entraîner des dommages secondaires pour le patient. Il est donc crucial de positionner les composants avec précision à l'aide d'un équipement précis.
Les composants électroniques médicaux implantables, tels que les implants cochléaires et les globes oculaires artificiels, comportent généralement de nombreux composants électroniques. Cependant, les dispositifs plus petits présentent des difficultés de préhension et de placement, ce qui complique le maintien de la précision. Pour atteindre la haute précision requise pour l'assemblage des circuits imprimés des implants cochléaires médicaux, RICH PCBA utilise des équipements robotisés. Les robots sont chargés de prélever et de monter les composants montés en surface sur les circuits imprimés, garantissant ainsi leur positionnement précis sur la pâte à braser grâce au mécanisme de montage.
Étape 3 : Refusion de la soudure
Le procédé de brasage par refusion vise à renforcer les connexions entre le circuit imprimé et les composants électriques. Pour ce faire, un tapis roulant déplace le circuit imprimé dans un grand four de refusion. La pâte à braser est fondue en chauffant le circuit imprimé à environ 2 500 °C. Après avoir été chauffé dans le four, le circuit imprimé médical passe par une série de refroidisseurs qui permettent à la pâte à braser de refroidir et de durcir, assurant ainsi des connexions solides entre les composants électriques et la carte.
Il est important de noter que pour les circuits imprimés médicaux double couche, les processus de stencil et de refusion sont réalisés dans un ordre précis. La face de la carte comportant le moins de composants électriques et les plus faciles à gérer est réalisée en premier.
Étape 4 : Test d'assemblage de circuits imprimés médicaux
Nous accordons une grande importance à la précision, à la fiabilité et à la criticité des circuits imprimés médicaux. Il est donc primordial de trouver des fabricants fiables et d'excellentes installations de fabrication de circuits imprimés, ainsi que de s'assurer qu'ils sont certifiés ISO 13485. Même lorsqu'ils répondent à ces critères, il est nécessaire de contrôler leurs services de test de circuits imprimés.
Outre les inspections manuelles effectuées tout au long du processus de production, notamment les contrôles SPI et AOI, des tests fonctionnels sont effectués à l'étape finale de l'assemblage des circuits imprimés médicaux. Cela garantit que la carte mère fonctionne comme prévu et répond aux normes élevées du secteur médical.
Une fois les tests terminés, le circuit imprimé est soigneusement nettoyé afin d'éliminer tout résidu potentiel, tel que l'huile, le flux de soudure ou tout autre contaminant. De plus, en raison des exigences spécifiques du produit, les clients peuvent avoir besoin de procédés spécifiques pour la production de circuits imprimés médicaux, comme la manipulation stérile, en fonction du type d'application.
PCB médical haut de gamme
Interconnexion à haute densité
L'interconnexion haute densité (HDI) est l'une des technologies clés de la fabrication de circuits imprimés pour équipements médicaux modernes. Elle vise à intégrer davantage de composants électroniques et de connexions dans un espace restreint. Un circuit imprimé fabriqué grâce à cette technologie est appelé HDI. En raison de la complexité des processus impliqués, tels que les pistes fines, les vias borgnes et les vias enterrés, les circuits imprimés HDI peuvent être coûteux, mais l'investissement en vaut largement la peine.
Dans les applications médicales à distance, les retards ou interruptions de signal sont une tolérance zéro. Même un léger écart de 0,1 seconde peut mettre la vie des patients en danger. Les circuits imprimés HDI de qualité médicale garantissent la vitesse de transmission du signal et atténuent divers problèmes de réponse. De plus, grâce à certaines améliorations de conception et d'ingénierie, ces circuits imprimés haute densité peuvent résister aux interférences électromagnétiques et au bruit. Ceci est possible grâce à des mesures telles que la planification du plan de masse, le blindage intercouche et le filtrage EMI.
Actuellement, la plupart des appareils de tomodensitométrie médicale et des moniteurs physiologiques et d'électrocardiogramme (ECG) multimodaux bénéficient des véritables entrées à virgule flottante activées par le PCB HDI.
Flexible
L'industrie médicale connaît une forte demande de circuits imprimés flexibles en raison de leurs avantages tels que la miniaturisation, la liberté de conception et la flexibilité. Ces caractéristiques répondent aux exigences des dispositifs médicaux en matière de solutions légères, compactes et fiables.
Les produits électroniques médicaux doivent résister aux conditions difficiles du corps humain tout en offrant une fiabilité et des performances électriques élevées. Les circuits flexibles constituent donc un choix idéal pour ces applications. Ils sont généralement fabriqués à partir de matériaux fins et flexibles comme le polyimide ou le polyester, ce qui leur permet de se plier, de se plier ou de se tordre pour s'adapter aux espaces restreints ou aux formes complexes. De plus, la conception des circuits imprimés flexibles permet de supporter les variations de température, d'assurer l'étanchéité, de préserver la stérilité et de permettre de multiples réassemblages.
Divers dispositifs médicaux s'appuient sur des circuits flexibles comme composants principaux, notamment les stimulateurs cardiaques, les défibrillateurs, les neurostimulateurs, les appareils à ultrasons, les endoscopes, etc.
Structure multicouche
En revanche, les circuits imprimés rigides offrent une structure interne plus fiable que les circuits imprimés flexibles, car les fabricants peuvent placer les composants sur une plateforme plus stable. Cependant, en raison de leur incapacité à se plier, ils ne bénéficient pas forcément de la miniaturisation ; ils s'appuient donc sur les avantages des structures multicouches pour accueillir davantage de composants.
Les circuits imprimés rigides sont couramment utilisés dans de nombreux produits médicaux haut de gamme. On les retrouve notamment dans les robots chirurgicaux, les appareils de radiographie, les appareils d'IRM, les électrocardiographes et les pompes de chimiothérapie. La plupart des fabricants d'équipements médicaux optent pour des circuits imprimés multicouches pour ces applications. Les matériaux utilisés pour ces circuits imprimés incluent le verre, la résine époxy, l'aluminium, la céramique, etc.
Tests PCB médicaux stricts
Le processus de développement des dispositifs médicaux comprend des considérations et des exigences supplémentaires, qui vont au-delà de ce qui est généralement requis pour la création de circuits imprimés non critiques. De nombreux tests sont effectués sur les équipements médicaux, ce qui est plus que pour les autres types de circuits imprimés. Cela s'explique principalement par les exigences strictes imposées par les organismes de réglementation ; toutefois, des tests fonctionnels et des tests de production sont souvent également nécessaires. Les tests réglementaires requis pour les dispositifs médicaux se répartissent généralement en deux grandes catégories :
● Les équipements médicaux qui transfèrent de l'énergie vers ou depuis un patient ou détectent l'énergie transmise vers ou depuis un patient sont au centre de la norme CEI 60601-1.
● Les équipements médicaux non connectés directement à un patient, tels que ceux utilisés dans un laboratoire, relèvent de la norme IEC 61010-1
Les informations ci-dessus illustrent l'expertise de RICH PCBA en matière de fabrication et d'assemblage de circuits imprimés médicaux. Si vous reconnaissez notre expertise, n'hésitez pas à nous contacter par e-mail. Nous répondrons rapidement à votre demande et vous fournirons un devis PCBA abordable.
Objectif du projet
La fiabilité des applications de circuits imprimés médicaux est cruciale, qu'elles soient utilisées au bloc opératoire ou en laboratoire. Dans le domaine médical, les dysfonctionnements ou les dysfonctionnements des équipements sont inadmissibles. Par conséquent, les pratiques suivantes sont essentielles à la création d'un circuit imprimé destiné aux dispositifs médicaux :
● La conception du PCB doit prendre en compte les exigences spécifiques du dispositif médical, notamment le nombre de composants, la taille de la carte et les exigences de gestion thermique.
● Il est essentiel de positionner soigneusement les composants et d'acheminer correctement les pistes pour garantir une carte réussie.
● La sélection des composants est essentielle à la création de dispositifs médicaux fiables. Il est important de trouver les meilleurs composants, répondant aux exigences spécifiques du dispositif médical, et qui soient fiables, durables et dotés d'une longue durée de vie.
● Choisissez une usine d'assemblage de circuits imprimés médicaux professionnelle ou une entreprise avec une expérience de service dans l'industrie médicale et une bonne réputation pour garantir la qualité des services d'assemblage de circuits imprimés.
● L’utilisation d’assemblages de circuits imprimés sans plomb est considérée comme une pratique efficace, et la sélection d’une entreprise dédiée à la durabilité peut apporter des avantages inattendus à votre projet.
● Le nettoyage des circuits imprimés est particulièrement important dans l'électronique médicale. Bien que le but du nettoyage soit généralement d'éviter les courts-circuits causés par les taches de surface pendant l'utilisation, dans les équipements médicaux, les résidus d'agents nettoyants peuvent nuire aux patients.
● Les circuits imprimés assemblés doivent être soumis à une inspection et à des tests approfondis pour garantir qu'ils répondent aux normes requises en matière de fiabilité, de performance et de sécurité.
● Pour garantir que les interférences électromagnétiques (EMI) n'affectent pas le PCB médical, les ingénieurs doivent se référer à diverses normes EMI.