Proizvodnja medicinskih PCB-a
Od dizajna do montaže
Medicinski PCB je specifična vrsta PCB-a koja se koristi u medicinskoj industriji. Kako se kineska medicinska industrija pomiče s tradicionalne kineske medicine na zapadnu medicinu, potražnja za medicinskom elektronikom dramatično se povećala. To je potaknulo razvoj kineske tehnologije proizvodnje i montaže medicinskih PCB-a, čineći RICH PCBA pouzdanim proizvođačem PCB-a za medicinsku opremu. Medicinski sklop koji proizvodi RICH PCBA široko se koristi u nizu medicinskih uređaja, uključujući ultrazvučne uređaje, opremu za praćenje pacijenata, medicinske sustave za snimanje i druge uređaje koji zahtijevaju preciznu i pouzdanu elektroničku kontrolu. Ovi PCB-i igraju ključnu ulogu u kontroli i regulaciji elektroničkih funkcija medicinske opreme.
Zatražite ponudu za montažu medicinskih PCB-a od RICH PCBA
Ako tražite vrhunskog proizvođača medicinskih PCB/PCBA ploča, ne idite dalje od RICH PCBA. Budući da je medicinska elektronika povezana s ljudskim zdravljem, mora ispunjavati stroge standarde sigurnosti i pouzdanosti. Osim toga, neka implantabilna medicinska elektronika zahtijeva veću točnost i stabilnost, pa je potrebno dizajnirati je da izdrži teška medicinska okruženja, u proizvodnji je uključeno više testiranja, a lemljenje komponenti mora se osigurati tijekom montaže itd.
● Brzi obrt
● PCBA s tiskanim pločicama po principu "ključ u ruke"
● Polu-ključ u ruke
● BGA sklop
● Izrada prototipa
● Serijska proizvodnja
● Jeftino
● Kina
Koje su medicinske elektroničke PCB-ove proizvedene?
Od izbijanja pandemije COVID-19, globalna potražnja za medicinskom elektronikom ostala je visoka. U tom okruženju, RICH PCBA primio je mnogo upita iz medicinske industrije. Trenutno, većina medicinskih PCBA koje proizvodimo namijenjena je za elektroničke termometre za čelo. Međutim, proizvodimo i PCBA za druge medicinske uređaje poput CT skenera, kirurških svjetala i niza drugih proizvoda. Slijede neki primjeri PCBA za medicinske proizvode koje možemo pružiti našim kupcima:
● Pacemakeri
● Defibrilatori
● Respiratori
● Monitor za medicinske sestre
● Električna invalidska kolica
● Digitalne pumpe za prehranu
● Oprema za magnetsku rezonancu
● Lokator pacijenta
● Kohlearni implantati
● Tehnologija skeniranja
● Upravljački sustavi
● Inzulinske pumpe
Proizvodnja medicinskih PCB-a
Korak 1: Dizajn slike
U ovom koraku, tvornica za proizvodnju medicinskih PCB-a uključuje se u proces i koristi ploter za pretvaranje dizajnerskih datoteka za tiskane pločice u filmove, koji služe kao foto negativi dijagrama.
Kada se PCB ispisuje, unutarnji slojevi pokazuju dvije boje tinte:
● Crna tinta predstavlja bakrene tragove i krugove na tiskanoj pločici.
● Prozirna tinta, poput baze od stakloplastike, predstavlja neprovodljive dijelove PCB-a.
Vanjski sloj ima:
● Bakrene staze prikazane prozirnom tintom.
● Područje gdje će se bakar ukloniti je označeno crnom tintom.
Korak 2: Unutarnji sloj tiskanog bakra
Ovaj korak uključuje izradu krugova unutarnjeg sloja za medicinske PCB-ove kako bi se uspostavili vodljivi putovi na različitim slojevima. Ako vaš projekt zahtijeva složeniji višeslojni medicinski PCB, ovaj korak se mora ponavljati sve dok se svi krugovi unutarnjeg sloja ne otisnu i ugraviraju. Konačno, poravnavaju se i laminiraju kako bi se formirao potpuni unutarnji sloj. Specifične operacije su sljedeće:
1. Laminirajte bakrene slojeve na svaku stranu podloge od stakloplastike.
2. Poravnajte tanki film sa slojevima bakra i stavite ga na vrh.
3. Koristite izlaganje ultraljubičastom (UV) svjetlu za stvrdnjavanje i zaštitu temeljnog bakra.
4. Upotrijebite kemijsku otopinu za razvijanje tiskane pločice, uklanjajući neosušenu prozirnu tintu, ostavljajući tragove bakra i krugove.
5. Nagrizajte višak bakrene folije crnom tintom kako biste uklonili bakar na neželjenim područjima.
Korak 3: Kombiniranje različitih slojeva
Nakon što su svi potrebni unutarnji slojevi prošli kroz jetkanje, tisak i laminaciju, osiguravajući čistoću, različiti slojevi moraju se kombinirati kako bi se formirala kompletna tiskana ploča. To uključuje proces bušenja za spajanje s unutarnjim slojevima. Većina proizvođača koristi tradicionalno CNC bušenje, što možda nije dovoljno za medicinske tiskane ploče s visokim zahtjevima za preciznošću.
Uzmimo, na primjer, PCB za medicinske pacemakere, gdje čak i tipični uređaji mogu imati preko stotinu rupa za bušenje, a da ne spominjemo sofisticiranije instrumente. Vrijeme potrebno za proizvodnju samo je jedan aspekt izazova; još je kritičnije to što svako manje odstupanje može dovesti do kvarova pri montaži.
Kako bi se riješio ovaj izazov, RICH PCBA koristi optičke bušilice i laserske procese bušenja za postizanje preciznog bušenja. To uključuje stroj koji probija igle kroz rupe za poravnavanje kako bi poravnao unutarnje i vanjske slojeve, osiguravajući učinkovitost PTH-a tijekom montaže PCB-a kroz rupe.
Korak 4: Snimanje vanjskog sloja
Snimanje vanjskog sloja ključan je korak u procesu proizvodnje PCB-a. Na medicinsku ploču PCB-a nanosi se još jedan fotorezist, što uključuje prijenos slike dizajna PCB-a na bakrene slojeve na vanjskoj površini ploče. Međutim, za snimanje se fotorezist nanosi samo na vanjski sloj. Proces se odvija u čistom i sigurnom prostoru.
Proces snimanja započinje čišćenjem bakrene površine kako bi se osiguralo da nema prljavštine ili ostataka koji bi mogli ometati prijenos slike. Igle se koriste za držanje prozirnih listova s crnom tintom na mjestu i sprječavanje njihovog ispadanja iz linije. Nakon što se premaza fotorezistom, medicinska PCB ploča odlazi u žutu sobu. UV svjetlo stvrdnjava fotorezist, a neotvrdnuti rezist prekriven crnom tintom se uklanja.
Korak 5: Jetkanje vanjskog sloja
Tijekom ovog procesa, sav bakar koji ne pripada vanjskom sloju se uklanja, a dodatni sloj bakra se dodaje galvanizacijom. Galvanizirani kositar se koristi za zaštitu kritičnih područja bakra nakon početne bakrene kupke. Nakon što je završeno jetkanje vanjskog sloja, ploča može proći AOI inspekcijske provjere kako bi se osiguralo da čak i medicinske estetske PCB ploče sa složenim sklopovima zadovoljavaju potrebne specifikacije.
Korak 6: Maska za lemljenje i sitotisak
Nakon što je proizvodnja sklopa završena, nanosi se maska za lemljenje kako bi se zaštitio vanjski sloj medicinske tiskane ploče i nanijeli detalji sitotiskom kao što su ID tvrtke, logotipi proizvođača, simboli, identifikatori komponenti, lokatori pinova i druge istaknute oznake ili značajke. Proces uključuje:
1. Čišćenje medicinske PCB ploče radi uklanjanja svih onečišćenja.
2. Nanošenje epoksidne smole i maske za lemljenje na površinu tiskane ploče.
3. Izlaganje UV svjetlu za sušenje područja gdje lemljenje nije potrebno u sloju maske za lemljenje.
4. Uklanjanje područja koja ne trebaju maskiranje i stavljanje ploče u pećnicu kako bi se sloj maske za lemljenje stvrdnuo.
5. Korištenje inkjet pisača za izravan ispis detalja informacija na ploču.
Korak 7: Završna obrada površine
Ovisno o potrebama kupca, možda će biti potrebno nanijeti površinsku završnu obradu na gotovu medicinsku PCB ploču, što uključuje nanošenje premaza vodljivog materijala na površinu ploče.
Sklapanje medicinskih tiskanih pločica
Korak 1: Šabloniranje pastom za lemljenje
Tehnika nanošenja lemne paste na pločice je prva faza procesa sastavljanja PCB-a. U ovom koraku, PCB šablona se koristi za prekrivanje pločice tako da je vidljiv samo dio ploče na koji će se montirati komponenta. To olakšava nanošenje lemne paste isključivo na područja ploče gdje će se komponente postaviti.
Mehanički uređaj se koristi za držanje ploče i šablone za lemljenje na mjestu kako bi se to moglo postići. Nakon toga, aplikator se koristi za nanošenje paste za lemljenje na unaprijed određena mjesta. Pasta za lemljenje se ravnomjerno nanosi na sva izložena područja. Nakon što je ovaj korak završen, šablona se uklanja, a pasta za lemljenje ostaje na odgovarajućim mjestima.
Korak 2: Igra „Odaberi i postavi“
Mnogi medicinski elektronički uređaji su ili implantirani u ljudsko tijelo ili se nose na osjetljivim organima. Ako ovi uređaji ne rade ispravno, poput kratkog spoja ili pregorijevanja, mogu uzrokovati sekundarnu štetu pacijentu. Stoga je ključno precizno postaviti komponente na određena mjesta pomoću precizne opreme.
Implantabilna medicinska elektronika, poput kohlearnih implantata i umjetnih očnih jabučica, obično ima mnogo elektroničkih komponenti u svojoj unutarnjoj strukturi. Međutim, manji uređaji predstavljaju izazove u procesu odabira i postavljanja, što otežava održavanje preciznosti. Kako bi se postigla visoka točnost potrebna za sastavljanje PCB-a za medicinske kohlearne implantate, RICH PCBA koristi robotsku opremu. Roboti su odgovorni za odabir i montažu površinski montiranih komponenti na tiskane pločice, osiguravajući da su komponente precizno postavljene na pastu za lemljenje s mehanizmom za montažu.
Korak 3: Lemljenje reflowom
Proces lemljenja reflowom osmišljen je kako bi se ojačale veze između tiskane ploče i električnih komponenti. Da bi se to postiglo, koristi se transportna traka za pomicanje tiskane ploče kroz veliku reflow peć. Pasta za lemljenje se topi zagrijavanjem PCBA ploče na oko 2500 stupnjeva Celzija tijekom procesa. Nakon zagrijavanja u pećnici, medicinska PCBA prolazi kroz niz hladnjaka, koji pomažu pasti za lemljenje da se ohladi i stvrdne, što rezultira jakim vezama između električnih komponenti i ploče.
Važno je napomenuti da se kod dvoslojnih medicinskih PCB-a procesi šabloniranja i ponovnog nanošenja izvode određenim redoslijedom. Strana ploče s manje i lakše upravljivim električnim komponentama se prvo dovršava.
Korak 4: Ispitivanje montaže medicinskih PCB-a
Naglašavamo preciznost, pouzdanost i kritičnu prirodu medicinskih tiskanih pločica. Stoga je pronalazak pouzdanih proizvođača i izvrsnih PCBA postrojenja te osiguravanje da imaju ISO 13485 certifikat od najveće važnosti. Čak i kada ispunjavaju te kriterije, i dalje je potrebno provjeriti njihove usluge testiranja PCB-a.
Uz ručne inspekcije koje se provode tijekom cijelog proizvodnog procesa, uključujući SPI i AOI, funkcionalno testiranje se provodi u završnoj fazi sastavljanja medicinskih tiskanih pločica. To osigurava da matična ploča funkcionira kako se očekuje i zadovoljava visoke standarde koje je postavila medicinska industrija.
Nakon završetka testiranja, provodi se temeljito čišćenje tiskane ploče kako bi se uklonili svi potencijalni ostaci poput ulja, fluksa za lemljenje ili drugih onečišćujućih tvari. Osim toga, zbog specifičnih zahtjeva proizvoda, kupcima mogu biti potrebni i specijalizirani postupci za proizvodnju medicinskih PCBA-a, poput sterilnog rukovanja, ovisno o specifičnoj vrsti primjene.
Vrhunska medicinska PCB ploča
Međusobna povezanost visoke gustoće
High-Density Interconnect jedna je od ključnih tehnologija za izgradnju PCB-a moderne medicinske opreme, s ciljem postizanja većeg broja elektroničkih komponenti i veza unutar ograničenog prostora na PCB-u. Ploča konstruirana korištenjem ove tehnologije poznata je kao HDI PCB. Zbog složenih procesa, kao što su fini tragovi, slijepi i ukopani prolazi, HDI PCB može biti skup, ali vrijedi ulaganja.
U udaljenim medicinskim primjenama postoji nulta tolerancija za kašnjenja ili prekide signala. Čak i malo odstupanje od 0,1 sekunde može biti opasno po život za pacijente. HDI PCB medicinske kvalitete osigurava brzinu prijenosa signala i ublažava razne probleme s odzivom. Nadalje, primjenom određenih poboljšanja dizajna i inženjeringa, ove tiskane ploče visoke gustoće mogu se oduprijeti elektromagnetskim smetnjama i šumu. To se može postići mjerama poput planiranja uzemljenja, međuslojnog oklopa i EMI filtriranja.
Trenutno, većina medicinskih CT uređaja za skeniranje i multimodalnih fizioloških i elektrokardiogramskih (EKG) monitora ima koristi od pravih ulaza s pomičnim zarezom koje omogućuje HDI PCB.
Fleksibilan
Medicinska industrija ima značajnu potražnju za fleksibilnim PCB-ima zbog njihovih prednosti kao što su miniaturizacija, sloboda dizajna i fleksibilnost. Ove karakteristike zadovoljavaju zahtjeve medicinskih uređaja za lagana, kompaktna i pouzdana rješenja.
Medicinski elektronički proizvodi moraju izdržati teške uvjete unutar ljudskog tijela, a istovremeno pružati visoku pouzdanost i električne performanse, što fleksibilne sklopove čini idealnim izborom za takve primjene. Obično se izrađuju od tankih i fleksibilnih materijala poput poliimida ili poliestera, što im omogućuje savijanje, preklapanje ili uvijanje kako bi se prilagodili uskim prostorima ili složenim oblicima. Nadalje, dizajn fleksibilnih PCB-a može se prilagoditi temperaturnim promjenama, osigurati vodootpornost, održati sterilnost i omogućiti višestruko sastavljanje.
Razni medicinski uređaji oslanjaju se na fleksibilne krugove kao svoje ključne komponente, uključujući pacemakere, defibrilatore, neurostimulatore, ultrazvučne uređaje, endoskope i druge.
Višeslojna struktura
Nasuprot tome, krute PCB ploče mogu pružiti pouzdaniju unutarnju strukturu u usporedbi s fleksibilnim PCB-om, jer proizvođači mogu postaviti komponente na stabilniju platformu. Međutim, zbog nemogućnosti savijanja, možda neće ponuditi prednost miniaturizacije te se stoga oslanjaju na prednosti višeslojnih struktura kako bi smjestile više komponenti.
U mnogim vrhunskim medicinskim proizvodima često se nalaze kruti PCB-ovi. To uključuje kirurške robote, rendgenske uređaje, MRI uređaje, elektrokardiografe i kemoterapijske pumpe. Većina proizvođača medicinske opreme odlučuje se za višeslojne PCB-ove za takve primjene. Materijali koji se koriste za ove PCB-ove uključuju staklo, epoksidnu smolu, aluminij, keramiku i drugo.
Strogo medicinsko testiranje PCB-a
Proces razvoja medicinskih uređaja uključuje dodatna razmatranja i zahtjeve osim onoga što je općenito potrebno za stvaranje nekritičnih PCB-a. Mnogo se testiranja provodi na medicinskoj opremi, što je više nego što se može reći za druge vrste PCB-a. To je prvenstveno zbog strogih zahtjeva za testiranje koje nameću regulatorne agencije; međutim, često su potrebna i funkcionalna ispitivanja i ispitivanja proizvodnje. Regulatorna ispitivanja koja su potrebna za medicinske uređaje obično se svrstavaju u jednu od dvije široke kategorije:
● Medicinska oprema koja prenosi energiju na pacijenta ili od pacijenta ili detektira energiju prenesenu na pacijenta ili od njega je u fokusu IEC standarda 60601-1.
● Medicinska oprema koja nije izravno spojena na pacijenta, poput one koja se koristi u laboratoriju, spada pod normu IEC 61010-1
Prethodne informacije pokazuju stručnost tvrtke RICH PCBA u proizvodnji i montaži medicinskih PCB-a. Ako potvrđujete našu stručnost, slobodno nas kontaktirajte putem e-pošte. Odmah ćemo odgovoriti na vaš upit i pružiti vam pristupačnu ponudu za PCBA.
Fokus projekta
Pouzdanost medicinskih PCB primjena je ključna, bez obzira koriste li se u operacijskoj sali ili laboratoriju. U medicinskom području nema mjesta za neispravan rad ili nepravilan rad opreme. Stoga su sljedeće prakse ključne za izradu tiskanih pločica za upotrebu u medicinskim uređajima:
● Dizajn tiskanih pločica trebao bi uzeti u obzir specifične zahtjeve medicinskog uređaja, uključujući broj komponenti, veličinu ploče i zahtjeve za upravljanje toplinom.
● Važno je pažljivo postaviti komponente i pravilno usmjeriti tragove kako bi se osigurala uspješna ploča.
● Odabir komponenti ključan je u stvaranju pouzdanih medicinskih uređaja. Važno je pronaći najbolje komponente koje zadovoljavaju specifične zahtjeve medicinskog uređaja, a koje su pouzdane, izdržljive i imaju dug vijek trajanja.
● Odaberite profesionalnu tvornicu za montažu medicinskih PCB-a ili tvrtku s iskustvom u medicinskoj industriji i dobrom reputacijom kako biste osigurali kvalitetu usluga montaže PCB-a.
● Korištenje montaže PCB-a bez olova smatra se učinkovitom praksom, a odabir tvrtke posvećene održivosti može donijeti neočekivane koristi vašem projektu.
● Postupak čišćenja PCB-a posebno je važan u medicinskoj elektronici. Iako je svrha čišćenja obično izbjegavanje kratkih spojeva uzrokovanih površinskim mrljama tijekom upotrebe, u medicinskoj opremi ostaci sredstava za čišćenje mogu naštetiti pacijentima.
● Sastavljene tiskane pločice moraju proći temeljit pregled i testiranje kako bi se osiguralo da zadovoljavaju potrebne standarde pouzdanosti, performansi i sigurnosti.
● Kako bi se osiguralo da elektromagnetske smetnje (EMI) ne utječu na medicinsku PCB ploču, inženjeri bi se trebali pozvati na različite EMI standarde.