Fabrication de circuits imprimés médicaux
De la conception à l'assemblage
Les circuits imprimés médicaux sont un type spécifique de circuit imprimé 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. Ce phénomène a stimulé le développement des technologies de fabrication et d'assemblage de circuits imprimés médicaux en Chine, faisant de RICH PCBA un fabricant fiable de circuits imprimés pour équipements médicaux. Les circuits médicaux produits par RICH PCBA sont largement utilisés dans divers dispositifs médicaux, tels que les appareils d'échographie, les systèmes de surveillance des patients, les systèmes d'imagerie médicale et autres dispositifs nécessitant un contrôle électronique précis et fiable. Ces circuits imprimés 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 premier plan de circuits imprimés médicaux (PCB/PCBA), RICH PCBA est la solution idéale. Les dispositifs électroniques médicaux étant liés à la santé humaine, ils doivent répondre à des normes de sécurité et de fiabilité très strictes. De plus, certains dispositifs implantables exigent une précision et une stabilité accrues ; ils doivent donc être conçus pour résister aux environnements médicaux difficiles, ce qui implique des tests supplémentaires lors de la fabrication et une qualité de soudure irréprochable lors de l'assemblage.
● Délai d'exécution rapide
● Carte PCBA clé en main
● Semi-clé en main
● Assemblage BGA
● Prototypage
● Production par lots
● Pas cher
● Chine
Quels types de 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 renseignements de la part du secteur médical. Actuellement, la majorité des cartes électroniques médicales que nous produisons sont destinées aux thermomètres frontaux électroniques. Cependant, nous fabriquons également des cartes électroniques pour d'autres dispositifs médicaux tels que les scanners CT, les lampes chirurgicales et une gamme d'autres produits. Voici quelques exemples de cartes électroniques pour produits médicaux que nous pouvons fournir à nos clients :
● Stimulateurs cardiaques
● Défibrillateurs
● Respirateurs
● Moniteur de soins infirmiers
● Fauteuil roulant électrique
● Pompes à nutrition numérique
● Équipement d'IRM
● Localisateur de patients
● Implants cochléaires
● Technologie de numérisation
● Systèmes de contrôle
● Pompes à insuline
Fabrication de circuits imprimés médicaux
Étape 1 : Conception d'images
À cette étape, l'usine de fabrication de circuits imprimés médicaux intervient dans le processus et utilise une imprimante traceuse pour convertir les fichiers de conception des circuits imprimés en films, qui servent de négatifs photographiques du schéma.
Lors de l'impression du circuit imprimé, les couches internes présentent deux couleurs d'encre :
● L’encre noire représente les pistes et les circuits en cuivre sur le circuit imprimé.
● L’encre transparente, comme la base en fibre de verre, représente les parties non conductrices du circuit imprimé.
La couche extérieure comporte :
● Chemins de cuivre mis en évidence par une encre transparente.
● La zone où le cuivre sera gravé est indiquée à l'encre noire.
Étape 2 : Couche intérieure en cuivre imprimé
Cette étape consiste à fabriquer les circuits des couches internes des circuits imprimés médicaux afin d'établir des chemins conducteurs sur 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 des couches internes soient imprimés et gravés. Enfin, ils sont alignés et laminés pour former une couche interne complète. Les opérations spécifiques sont les suivantes :
1. Stratifier des couches de cuivre sur chaque face du substrat en fibre de verre.
2. Alignez une fine couche de film avec les couches de cuivre et placez-la par-dessus.
3. Utiliser l'exposition à la lumière ultraviolette (UV) pour durcir et protéger le cuivre sous-jacent.
4. Utiliser une solution chimique pour développer le circuit imprimé, en éliminant l'encre transparente non polymérisée, laissant derrière elle des pistes et des circuits en cuivre.
5. Graver pour éliminer l'excédent de feuille de cuivre, l'encre noire sur le film garantissant que seul le cuivre des zones indésirables est éliminé.
Étape 3 : Combinaison des différentes couches
Une fois que toutes les couches internes nécessaires ont subi les opérations de gravure, d'impression et de lamination, garantissant ainsi leur propreté, il convient de les assembler pour former un circuit imprimé complet. Cette opération implique le perçage nécessaire à la connexion avec les 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 des circuits imprimés de stimulateurs cardiaques médicaux : même les appareils les plus courants peuvent comporter plus d'une centaine de trous de perçage, sans parler des instruments plus sophistiqués. Le temps de fabrication n'est qu'un aspect du problème ; le plus critique 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 afin d'obtenir un perçage de précision. Une machine insère des broches à travers des trous d'alignement pour aligner les couches interne et externe, garantissant ainsi l'efficacité des trous métallisés 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 circuits imprimés. Une autre résine photosensible est appliquée sur le panneau médical du circuit imprimé, ce qui consiste à transférer une image du circuit imprimé sur les couches de cuivre de la surface externe de la carte. Cependant, pour l'imagerie, la résine photosensible n'est appliquée que sur la couche externe. Le processus se déroule dans un environnement propre et sécurisé.
Le processus d'imagerie commence par le nettoyage de la surface en cuivre afin d'éliminer toute trace de saleté ou de débris susceptible de perturber la transmission de l'image. Des broches maintiennent en place les feuilles transparentes à encre noire et les empêchent de se déplacer. Après application d'une résine photosensible, le panneau médical sur circuit imprimé est placé dans la salle jaune. Le rayonnement UV durcit la résine photosensible, puis la résine non durcie recouverte d'encre noire est retirée.
Étape 5 : Gravure de la couche externe
Au cours de ce procédé, tout cuivre ne faisant pas partie de la couche externe est éliminé, et une couche supplémentaire de cuivre est ajoutée par électrodéposition. De l'étain électrodéposé protège les zones critiques de cuivre après le premier bain de cuivre. Une fois la gravure de la couche externe terminée, le panneau peut être soumis à un contrôle AOI afin de garantir que même les cartes de circuits imprimés à usage médical esthétique, dotées de circuits complexes, répondent aux spécifications requises.
Étape 6 : Masque de soudure et sérigraphie
Une fois la fabrication des circuits terminée, un vernis épargne est appliqué pour protéger la couche externe du circuit imprimé médical et pour y apposer les informations sérigraphiées telles que l'identifiant de l'entreprise, les logos du fabricant, les symboles, les identifiants des composants, les emplacements des broches et autres marquages ou caractéristiques importants. Le processus comprend les étapes suivantes :
1. Nettoyage du panneau de circuit imprimé médical pour éliminer tout contaminant.
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 polymériser les zones où la soudure n'est pas nécessaire dans la couche de masque de soudure.
4. Retirer les zones qui ne nécessitent pas de masquage 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 informations détaillées sur le tableau.
Étape 7 : Finition de surface
Selon les besoins du client, il peut être nécessaire d'appliquer une finition de surface au circuit imprimé médical fini, ce qui consiste à appliquer un revêtement de matériau conducteur sur la surface de la carte.
Assemblage de circuits imprimés médicaux
Étape 1 : Application de la pâte à souder au pochoir
La technique de pochoir pour pâte à braser est la première étape du processus d'assemblage des circuits imprimés. Lors de cette étape, un pochoir est utilisé pour recouvrir le circuit imprimé, de sorte que seule la partie qui accueillera le composant soit visible. Cela facilite l'application de la pâte à braser uniquement sur les zones du circuit où seront placés les composants.
Un dispositif mécanique maintient la carte et le pochoir à braser en place. Ensuite, un applicateur dépose la pâte à braser aux emplacements prédéterminés. La pâte est appliquée uniformément sur toutes les zones exposées. Une fois cette étape terminée, le pochoir est retiré, laissant la pâte à braser aux endroits prévus.
Étape 2 : Un jeu de « Pick and Place »
De nombreux dispositifs électroniques médicaux sont soit implantés dans le corps humain, soit portés sur des organes sensibles. En cas de dysfonctionnement de ces dispositifs, par exemple par court-circuit ou surchauffe, des dommages secondaires peuvent survenir pour le patient. Il est donc crucial de positionner précisément les composants à l'aide d'un équipement de précision.
Les dispositifs médicaux implantables, tels que les implants cochléaires et les yeux artificiels, comportent généralement de nombreux composants électroniques. Cependant, la miniaturisation de ces dispositifs complexifie les opérations de manipulation et de placement, rendant plus difficile le maintien d'une grande précision. Afin d'atteindre la haute précision requise pour l'assemblage des circuits imprimés destinés aux implants cochléaires, RICH PCBA utilise des équipements robotisés. Ces robots sont chargés de prélever et de monter les composants CMS sur les cartes, garantissant ainsi un positionnement précis des composants 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 la carte de circuit imprimé et les composants électroniques. Pour ce faire, un convoyeur transporte la carte à travers un grand four de refusion. La pâte à braser est fondue par chauffage de la carte à environ 2 500 °C. Après ce passage au four, la carte médicale traverse une série de refroidisseurs qui permettent à la pâte à braser de refroidir et de durcir, assurant ainsi des connexions robustes entre les composants électroniques et la carte.
Il est important de noter que, pour les circuits imprimés médicaux double couche, les opérations de stencil et de refusion sont réalisées dans un ordre précis. La face du circuit imprimé comportant moins de composants électroniques, plus faciles à manipuler, est traitée en premier.
Étape 4 : Test d’assemblage de circuits imprimés médicaux
Nous insistons sur la précision, la fiabilité et le caractère critique des cartes de circuits imprimés médicales. Par conséquent, il est primordial de trouver des fabricants fiables et des installations d'assemblage de cartes électroniques (PCBA) de haute qualité, certifiées ISO 13485. Même s'ils répondent à ces critères, il est indispensable d'inspecter leurs services de test de cartes électroniques.
Outre les contrôles manuels effectués tout au long du processus de production, notamment par SPI et AOI, des tests fonctionnels sont réalisés lors de la dernière étape d'assemblage des cartes électroniques médicales. Ceci garantit le bon fonctionnement de la carte mère et sa conformité aux normes élevées du secteur médical.
Une fois les tests terminés, un nettoyage complet du circuit imprimé est effectué afin d'éliminer tout résidu éventuel, comme de l'huile, du flux de soudure ou d'autres contaminants. De plus, compte tenu des exigences spécifiques du produit, les clients peuvent également avoir besoin de procédés spécialisés pour la production de cartes électroniques médicales, tels que la manipulation stérile, en fonction du type d'application.
Circuit imprimé médical haut de gamme
Interconnexion haute densité
L'interconnexion haute densité (HDI) est une technologie essentielle à la fabrication des circuits imprimés (PCB) pour les équipements médicaux modernes. Elle permet d'intégrer un plus grand nombre de composants électroniques et de connexions sur une surface réduite. Un circuit imprimé réalisé avec cette technologie est appelé PCB HDI. En raison de la complexité des procédés mis en œuvre, tels que les pistes fines, les vias borgnes et les vias enterrés, les PCB HDI peuvent être onéreux, mais représentent un investissement judicieux.
Dans les applications médicales à distance, la moindre latence ou interruption de signal est inacceptable. Un écart de seulement 0,1 seconde peut mettre la vie des patients en danger. Les circuits imprimés HDI de qualité médicale garantissent une transmission rapide du signal et atténuent les problèmes de réactivité. 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 électrocardiographiques (ECG) multimodaux bénéficient des véritables entrées à virgule flottante permises par les circuits imprimés HDI.
Flexible
L'industrie médicale présente une forte demande en 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 dispositifs électroniques médicaux doivent résister aux conditions extrêmes du corps humain tout en garantissant une fiabilité et des performances électriques élevées. Les circuits imprimés flexibles constituent donc un choix idéal pour ces applications. Fabriqués généralement à partir de matériaux fins et flexibles comme le polyimide ou le polyester, ils peuvent se plier, se replier ou se tordre pour s'adapter à des espaces restreints ou des formes complexes. De plus, leur conception permet de supporter les variations de température, d'assurer l'étanchéité, de maintenir la stérilité et de permettre de multiples réassemblages.
De nombreux dispositifs médicaux utilisent des circuits flexibles comme composants essentiels, notamment les stimulateurs cardiaques, les défibrillateurs, les neurostimulateurs, les appareils d'échographie, les endoscopes, et bien d'autres.
Structure multicouche
À l'inverse, les circuits imprimés rigides offrent une structure interne plus fiable que les circuits imprimés flexibles, car les fabricants peuvent y placer les composants sur une plateforme plus stable. Cependant, leur incapacité à se plier les empêche de bénéficier de la miniaturisation et les rend donc tributaires des structures multicouches pour intégrer davantage de composants.
On trouve couramment des circuits imprimés rigides dans de nombreux dispositifs médicaux haut de gamme, tels que les robots chirurgicaux, les appareils de radiographie, les IRM, les électrocardiographes et les pompes à chimiothérapie. La plupart des fabricants d'équipements médicaux privilégient les circuits imprimés multicouches pour ces applications. Les matériaux utilisés pour ces circuits imprimés comprennent notamment la résine époxy de verre, l'aluminium et la céramique.
Tests médicaux rigoureux sur les PCB
Le processus de développement des dispositifs médicaux implique des considérations et des exigences supplémentaires par rapport à celles généralement requises pour la création de circuits imprimés non critiques. Les équipements médicaux font l'objet de nombreux tests, contrairement à d'autres types de circuits imprimés. Ceci s'explique principalement par les exigences strictes imposées par les organismes de réglementation ; toutefois, des tests fonctionnels et de production sont souvent également nécessaires. Les tests réglementaires requis pour les dispositifs médicaux se répartissent généralement en deux grandes catégories :
● La norme CEI 60601-1 porte sur les équipements médicaux qui transfèrent de l'énergie vers ou depuis un patient ou qui détectent l'énergie transmise vers ou depuis un patient.
● Les équipements médicaux non connectés directement à un patient, tels que ceux utilisés en laboratoire, relèvent de la norme IEC 61010-1
Les informations précédentes mettent en évidence l'expertise de RICH PCBA dans la fabrication et l'assemblage de circuits imprimés médicaux. Si vous êtes convaincu de notre savoir-faire, n'hésitez pas à nous contacter par courriel. Nous répondrons rapidement à votre demande et vous fournirons un devis compétitif pour vos circuits imprimés.
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, tout dysfonctionnement ou erreur de fonctionnement est inacceptable. Par conséquent, les pratiques suivantes sont essentielles à la conception d'un circuit imprimé destiné aux dispositifs médicaux :
● La conception du circuit imprimé doit tenir compte des exigences spécifiques du dispositif médical, notamment le nombre de composants, la taille de la carte et les exigences en matière de gestion thermique.
● Il est essentiel de positionner soigneusement les composants et de tracer correctement les pistes pour garantir le succès de la carte.
● Le choix des composants est crucial pour la fabrication de dispositifs médicaux fiables. Il est important de sélectionner les meilleurs composants répondant aux exigences spécifiques du dispositif, et qui soient fiables, durables et à longue durée de vie.
● Choisissez une usine d'assemblage de circuits imprimés médicaux professionnelle ou une entreprise ayant une expérience et une bonne réputation dans le secteur médical afin de 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 le choix d’une entreprise engagée en faveur du développement durable peut apporter des avantages inattendus à votre projet.
● Le nettoyage des circuits imprimés est particulièrement important dans le domaine de l'électronique médicale. Si son but principal est généralement d'éviter les courts-circuits causés par les taches de surface lors de l'utilisation, dans le cas des équipements médicaux, les résidus de produits de nettoyage peuvent nuire aux patients.
● Les cartes de circuits imprimés assemblées doivent subir une inspection et des tests approfondis afin de garantir qu'elles répondent aux normes requises en matière de fiabilité, de performance et de sécurité.
● Pour s’assurer que les interférences électromagnétiques (IEM) n’affectent pas le circuit imprimé médical, les ingénieurs doivent se référer à diverses normes IEM.