Pembuatan PCB Medis
Dari Desain hingga Perakitan
PCB medis adalah jenis PCB khusus yang digunakan dalam industri medis. Seiring dengan pergeseran industri medis Tiongkok dari pengobatan tradisional Tiongkok ke pengobatan Barat, permintaan akan elektronik medis meningkat secara dramatis. Hal ini mendorong pengembangan teknologi manufaktur dan perakitan PCB medis di Tiongkok, menjadikan RICH PCBA sebagai produsen PCBA peralatan medis yang andal. Sirkuit medis yang diproduksi oleh RICH PCBA banyak digunakan dalam berbagai perangkat medis, termasuk mesin ultrasound, peralatan pemantauan pasien, sistem pencitraan medis, dan perangkat lain yang membutuhkan kontrol elektronik yang presisi dan andal. PCBA ini memainkan peran penting dalam mengendalikan dan mengatur fungsi elektronik peralatan medis.
Dapatkan Penawaran Perakitan PCB Medis dari RICH PCBA
Jika Anda mencari produsen PCB/PCBA medis kelas atas, RICH PCBA adalah pilihan yang tepat. Karena elektronik medis berkaitan dengan kesehatan manusia, produk ini harus memenuhi standar keamanan dan keandalan yang ketat. Selain itu, beberapa elektronik medis implan memerlukan akurasi dan stabilitas yang lebih tinggi, sehingga perlu dirancang untuk tahan terhadap lingkungan medis yang keras, pengujian lebih lanjut diperlukan dalam proses manufaktur, dan kualitas penyolderan komponen perlu dipastikan selama perakitan, dan lain sebagainya.
● Pemrosesan Cepat
● PCBA Siap Pakai
● Semi-Turnkey
● Perakitan BGA
● Pembuatan Prototipe
● Produksi Massal
● Murah
● Cina
PCB elektronik medis apa saja yang telah diproduksi?
Sejak merebaknya pandemi COVID-19, permintaan global untuk elektronik medis tetap tinggi. Dalam lingkungan ini, RICH PCBA telah menerima banyak permintaan dari industri medis. Saat ini, sebagian besar PCBA medis yang kami produksi adalah untuk termometer dahi elektronik. Namun, kami juga memproduksi PCBA untuk perangkat medis lainnya seperti pemindai CT, lampu bedah, dan berbagai produk lainnya. Berikut adalah beberapa contoh PCBA untuk produk medis yang dapat kami berikan kepada pelanggan kami:
● Alat pacu jantung
● Defibrillator
● Masker Pernapasan
● Monitor Keperawatan
● Kursi Roda Elektrik
● Pompa Nutrisi Digital
● Peralatan MRI
● Pencari Lokasi Pasien
● Implan Koklea
● Teknologi Pemindaian
● Sistem Kontrol
● Pompa Insulin
Pembuatan PCB Medis
Langkah 1: Desain Pencitraan
Pada tahap ini, pabrik pembuatan PCB medis terlibat dalam proses dan menggunakan printer plotter untuk mengubah file desain papan sirkuit menjadi film, yang berfungsi sebagai negatif foto dari diagram tersebut.
Saat PCB dicetak, lapisan bagian dalamnya menampilkan dua warna tinta:
● Tinta hitam mewakili jalur dan sirkuit tembaga pada PCB.
● Tinta bening, seperti alas fiberglass, mewakili bagian PCB yang tidak menghantarkan listrik.
Lapisan terluar memiliki:
● Jalur tembaga yang ditampilkan dengan tinta transparan.
● Area tempat tembaga akan diukir ditandai dengan tinta hitam.
Langkah 2: Lapisan Dalam Tembaga Tercetak
Langkah ini melibatkan pembuatan sirkuit lapisan dalam untuk PCB medis guna membangun jalur konduktif pada lapisan yang berbeda. Jika proyek Anda membutuhkan PCB medis multilayer yang lebih kompleks, langkah ini harus diulang hingga semua sirkuit lapisan dalam dicetak dan diukir. Terakhir, sirkuit tersebut disejajarkan dan dilaminasi untuk membentuk lapisan dalam yang lengkap. Operasi spesifiknya adalah sebagai berikut:
1. Lapisi tembaga pada setiap sisi substrat fiberglass.
2. Sejajarkan lapisan tipis dengan lapisan tembaga dan letakkan di atasnya.
3. Gunakan paparan sinar ultraviolet (UV) untuk mengeringkan dan melindungi tembaga di bawahnya.
4. Gunakan larutan kimia untuk mengembangkan papan sirkuit, menghilangkan tinta transparan yang belum mengering, sehingga meninggalkan jejak dan sirkuit tembaga.
5. Lakukan proses etsa untuk menghilangkan kelebihan lapisan tembaga, dengan tinta hitam pada lapisan film untuk memastikan hanya tembaga di area yang tidak diinginkan yang teretsa.
Langkah 3: Menggabungkan Lapisan yang Berbeda
Setelah semua lapisan dalam yang diperlukan telah melalui proses etsa, pencetakan, dan laminasi, untuk memastikan kebersihannya, berbagai lapisan perlu digabungkan untuk membentuk papan sirkuit tercetak (PCB) yang lengkap. Ini melibatkan proses pengeboran untuk menghubungkan dengan lapisan dalam. Sebagian besar produsen menggunakan pengeboran CNC tradisional, yang mungkin tidak cukup untuk PCB medis dengan persyaratan presisi tinggi.
Ambil contoh PCB alat pacu jantung medis, di mana bahkan perangkat standar pun mungkin memiliki lebih dari seratus lubang bor, belum lagi instrumen yang lebih canggih. Waktu yang dibutuhkan untuk pembuatan hanyalah satu aspek dari tantangan; yang lebih penting lagi adalah bahwa penyimpangan kecil apa pun dapat menyebabkan kegagalan perakitan.
Untuk mengatasi tantangan ini, RICH PCBA menggunakan mesin pengeboran optik dan proses pengeboran laser untuk mencapai pengeboran presisi. Ini melibatkan mesin yang menggerakkan pin melalui lubang penyelarasan untuk menyelaraskan lapisan dalam dan luar, memastikan efektivitas PTH selama perakitan PCB melalui lubang.
Langkah 4: Pencitraan Lapisan Luar
Pembuatan citra lapisan terluar merupakan langkah penting dalam proses pembuatan PCB. Fotoresist lain diaplikasikan pada panel PCB medis, yang melibatkan transfer citra desain PCB ke lapisan tembaga pada permukaan luar papan. Namun, untuk pembuatan citra, fotoresist hanya diaplikasikan pada lapisan terluar. Proses ini berlangsung di area yang bersih dan aman.
Proses pencitraan dimulai dengan membersihkan permukaan tembaga untuk memastikan tidak ada kotoran atau serpihan yang dapat mengganggu transmisi gambar. Pin digunakan untuk menahan lembaran transparan tinta hitam agar tetap pada tempatnya dan mencegahnya bergeser. Setelah dilapisi dengan photoresist, panel PCB medis dimasukkan ke dalam ruang kuning. Sinar UV mengeraskan photoresist, dan photoresist yang belum mengeras yang tertutup tinta hitam dihilangkan.
Langkah 5: Pengukiran Lapisan Luar
Selama proses ini, tembaga yang tidak termasuk dalam lapisan luar akan dihilangkan, dan lapisan tembaga tambahan ditambahkan menggunakan elektroplating. Timah hasil elektroplating digunakan untuk melindungi area tembaga yang kritis setelah proses pelapisan tembaga awal. Setelah proses etsa lapisan luar selesai, panel dapat menjalani pemeriksaan Inspeksi AOI untuk memastikan bahwa bahkan papan PCB estetika medis dengan sirkuit kompleks pun memenuhi spesifikasi yang diperlukan.
Langkah 6: Masker Solder dan Sablon
Setelah pembuatan rangkaian selesai, lapisan pelindung solder (solder mask) diaplikasikan untuk melindungi lapisan luar papan sirkuit tercetak medis dan untuk mengaplikasikan detail sablon seperti ID perusahaan, logo produsen, simbol, pengenal komponen, penunjuk pin, dan tanda atau fitur penting lainnya. Proses ini meliputi:
1. Membersihkan panel PCB medis untuk menghilangkan kontaminan apa pun.
2. Mengaplikasikan tinta resin epoksi dan lapisan pelindung solder ke permukaan papan sirkuit.
3. Memaparkan sinar UV untuk mengeringkan area yang tidak memerlukan penyolderan pada lapisan masker solder.
4. Menghilangkan area yang tidak perlu ditutupi dan menempatkan papan di dalam oven untuk memadatkan lapisan solder mask.
5. Menggunakan printer inkjet untuk mencetak detail informasi langsung ke papan.
Langkah 7: Penyelesaian Permukaan
Tergantung pada kebutuhan pelanggan, mungkin perlu untuk menerapkan lapisan akhir pada PCB medis yang sudah jadi, yang melibatkan penerapan lapisan material konduktif ke permukaan papan.
Perakitan PCB Medis
Langkah 1: Pembuatan Stensil dengan Pasta Solder
Teknik stensil pasta solder merupakan tahap pertama dari proses perakitan PCB. Pada langkah ini, stensil PCB digunakan untuk menutupi papan sirkuit sehingga hanya bagian papan yang akan dipasangi komponen yang terlihat. Hal ini memudahkan pengaplikasian pasta solder hanya pada area papan tempat komponen akan ditempatkan.
Sebuah alat mekanis digunakan untuk menahan papan dan stensil solder pada tempatnya agar proses ini dapat tercapai. Setelah itu, aplikator digunakan untuk mengendapkan pasta solder pada lokasi yang telah ditentukan. Pasta solder diaplikasikan secara merata di seluruh area yang terbuka. Setelah langkah ini selesai, stensil dilepas, dan pasta solder tertinggal di lokasi yang sesuai.
Langkah 2: Permainan “Pilih dan Tempatkan”
Banyak perangkat elektronik medis ditanamkan di dalam tubuh manusia atau dikenakan pada organ-organ sensitif. Jika perangkat ini mengalami kerusakan, seperti korsleting atau terbakar, hal itu dapat menyebabkan bahaya sekunder bagi pasien. Oleh karena itu, sangat penting untuk menempatkan komponen secara akurat pada posisi yang ditentukan menggunakan peralatan yang presisi.
Elektronik medis implan, seperti implan koklea dan bola mata buatan, biasanya memiliki banyak komponen elektronik dalam struktur internalnya. Namun, perangkat yang lebih kecil menghadirkan tantangan dalam proses pengambilan dan penempatan, sehingga lebih sulit untuk mempertahankan presisi. Untuk mencapai akurasi tinggi yang dibutuhkan untuk perakitan PCB untuk implan koklea medis, RICH PCBA menggunakan peralatan robotik. Robot bertanggung jawab untuk mengambil dan memasang komponen surface-mount ke papan sirkuit, memastikan bahwa komponen ditempatkan secara tepat pada pasta solder dengan mekanisme pemasangan.
Langkah 3: Penyolderan Reflow
Proses penyolderan reflow dirancang untuk memperkuat sambungan antara papan sirkuit dan komponen listrik. Untuk mencapai hal ini, sabuk konveyor digunakan untuk menggerakkan papan sirkuit melalui oven reflow yang besar. Pasta solder dilelehkan dengan memanaskan papan PCBA hingga sekitar 2500 derajat Celcius selama proses tersebut. Setelah dipanaskan dalam oven, PCBA medis melewati serangkaian pendingin, yang membantu pasta solder mendingin dan mengeras, sehingga menghasilkan sambungan yang kuat antara komponen listrik dan papan.
Penting untuk dicatat bahwa untuk PCB medis dua lapis, proses pencetakan dan peleburan dilakukan dalam urutan tertentu. Sisi papan dengan komponen listrik yang lebih sedikit dan lebih mudah dikelola diselesaikan terlebih dahulu.
Langkah 4: Pengujian Perakitan PCB Medis
Kami menekankan ketelitian, keandalan, dan sifat kritis dari papan sirkuit medis. Oleh karena itu, menemukan produsen yang andal dan fasilitas PCBA yang unggul serta memastikan mereka memiliki sertifikasi ISO 13485 sangatlah penting. Bahkan ketika mereka memenuhi kriteria ini, tetap perlu untuk memeriksa layanan pengujian PCB mereka.
Selain inspeksi manual yang dilakukan sepanjang proses produksi, termasuk SPI dan AOI, pengujian fungsional dilakukan pada tahap akhir perakitan PCB medis. Hal ini memastikan bahwa papan utama berfungsi sebagaimana mestinya dan memenuhi standar tinggi yang ditetapkan oleh industri medis.
Setelah pengujian selesai, pembersihan menyeluruh pada papan sirkuit dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa yang mungkin ada seperti minyak, fluks solder, atau kontaminan lainnya. Selain itu, karena persyaratan khusus produk, pelanggan mungkin juga memerlukan proses khusus untuk produksi PCBA medis, seperti penanganan steril, berdasarkan jenis aplikasi spesifik.
PCB Medis Kelas Atas
Interkoneksi Kepadatan Tinggi
Interkoneksi Kepadatan Tinggi (High-Density Interconnect/HDI) adalah salah satu teknologi inti untuk membangun PCB peralatan medis modern, yang bertujuan untuk mencapai lebih banyak komponen dan koneksi elektronik dalam ruang PCB yang terbatas. Papan sirkuit yang dibangun menggunakan teknologi ini dikenal sebagai HDI PCB. Karena proses yang rumit, seperti jejak halus, vias buta, dan vias tersembunyi, HDI PCB bisa mahal, tetapi investasi ini sangat berharga.
Dalam aplikasi medis jarak jauh, tidak ada toleransi sama sekali untuk penundaan atau gangguan sinyal. Bahkan penyimpangan kecil sebesar 0,1 detik dapat mengancam jiwa pasien. PCB HDI kelas medis memastikan kecepatan transmisi sinyal dan mengurangi berbagai masalah respons. Lebih lanjut, dengan menerapkan peningkatan desain dan rekayasa tertentu, papan sirkuit berdensitas tinggi ini dapat diberi kemampuan untuk menahan interferensi elektromagnetik dan kebisingan. Hal ini dapat dicapai melalui langkah-langkah seperti perencanaan bidang ground, perisai antar lapisan, dan penyaringan EMI.
Saat ini, sebagian besar perangkat pemindaian CT medis dan monitor fisiologis dan elektrokardiogram (EKG) multimodal mendapatkan manfaat dari input floating-point sejati yang dimungkinkan oleh HDI PCB.
Fleksibel
Industri medis memiliki permintaan yang signifikan untuk PCB fleksibel karena keunggulannya seperti miniaturisasi, kebebasan desain, dan fleksibilitas. Karakteristik ini memenuhi persyaratan perangkat medis untuk solusi yang ringan, ringkas, dan andal.
Produk elektronik medis harus mampu bertahan dalam kondisi keras di dalam tubuh manusia sekaligus memberikan keandalan dan kinerja listrik yang tinggi, sehingga sirkuit fleksibel menjadi pilihan ideal untuk aplikasi tersebut. Sirkuit fleksibel biasanya terbuat dari material tipis dan fleksibel seperti polimida atau poliester, sehingga memungkinkan untuk ditekuk, dilipat, atau diputar agar sesuai dengan ruang sempit atau bentuk yang kompleks. Selain itu, desain PCB fleksibel dapat mengakomodasi variasi suhu, memberikan kedap air, menjaga sterilitas, dan memungkinkan perakitan ulang berulang kali.
Berbagai perangkat medis bergantung pada sirkuit fleksibel sebagai komponen intinya, termasuk alat pacu jantung, defibrillator, neurostimulator, mesin ultrasound, endoskop, dan banyak lagi.
Struktur Multilapis
Sebaliknya, PCB kaku dapat memberikan struktur internal yang lebih andal dibandingkan PCB fleksibel, karena produsen dapat menempatkan komponen pada platform yang lebih stabil. Namun, karena ketidakmampuannya untuk dilipat, PCB kaku mungkin tidak menawarkan keuntungan miniaturisasi, dan karenanya, PCB fleksibel bergantung pada manfaat struktur multi-lapisan untuk menampung lebih banyak komponen.
Pada banyak produk medis kelas atas, PCB kaku umum ditemukan. Ini termasuk robot bedah, mesin sinar-X, perangkat MRI, elektrokardiograf, dan pompa kemoterapi. Sebagian besar produsen peralatan medis memilih PCB multi-lapisan untuk aplikasi tersebut. Bahan yang digunakan untuk PCB ini meliputi resin epoksi kaca, aluminium, keramik, dan banyak lagi.
Pengujian PCB medis yang ketat
Proses pengembangan perangkat medis mencakup pertimbangan dan persyaratan tambahan di luar apa yang umumnya diperlukan untuk pembuatan PCB non-kritis. Banyak pengujian dilakukan pada peralatan medis, yang lebih banyak daripada yang dapat dikatakan untuk jenis PCB lainnya. Hal ini terutama karena persyaratan pengujian ketat yang diberlakukan oleh badan pengatur; namun, pengujian fungsional dan pengujian produksi seringkali juga diperlukan. Pengujian peraturan yang diperlukan untuk perangkat medis biasanya termasuk dalam salah satu dari dua kategori besar:
● Peralatan medis yang mentransfer energi ke atau dari pasien atau mendeteksi energi yang ditransmisikan ke atau dari pasien merupakan fokus dari Standar IEC 60601-1.
● Peralatan medis yang tidak terhubung langsung ke pasien, seperti yang digunakan di laboratorium, termasuk dalam standar IEC 61010-1.
Informasi di atas menunjukkan keahlian RICH PCBA dalam pembuatan dan perakitan PCB medis. Jika Anda mengakui kemampuan kami, jangan ragu untuk menghubungi kami melalui email. Kami akan segera menanggapi pertanyaan Anda dan memberikan penawaran PCBA yang terjangkau.
Fokus Proyek
Keandalan aplikasi PCB medis sangat penting, baik digunakan di ruang operasi maupun di laboratorium. Tidak ada ruang untuk kerusakan atau kinerja peralatan yang tidak benar di bidang medis. Oleh karena itu, praktik-praktik berikut sangat penting untuk membuat papan sirkuit yang digunakan dalam perangkat medis:
● Desain PCB harus mempertimbangkan persyaratan khusus perangkat medis, termasuk jumlah komponen, ukuran papan, dan persyaratan manajemen termal.
● Penting untuk memposisikan komponen dengan hati-hati dan merute jalur dengan benar untuk memastikan keberhasilan pembuatan papan sirkuit.
● Pemilihan komponen sangat penting dalam menciptakan perangkat medis yang andal. Penting untuk menemukan komponen terbaik yang memenuhi persyaratan khusus perangkat medis, serta andal, tahan lama, dan memiliki masa pakai yang panjang.
● Pilih pabrik perakitan PCB medis profesional atau perusahaan dengan pengalaman layanan industri medis dan reputasi yang baik untuk memastikan kualitas layanan perakitan PCB.
● Penggunaan perakitan PCB bebas timbal dianggap sebagai praktik yang efisien, dan memilih perusahaan yang berdedikasi pada keberlanjutan dapat memberikan manfaat tak terduga bagi proyek Anda.
● Proses pembersihan PCB sangat penting dalam elektronik medis. Meskipun tujuan pembersihan biasanya untuk menghindari korsleting yang disebabkan oleh noda permukaan selama penggunaan, pada peralatan medis, sisa bahan pembersih dapat membahayakan pasien.
● Papan sirkuit yang telah dirakit harus menjalani inspeksi dan pengujian menyeluruh untuk memastikan bahwa papan tersebut memenuhi standar yang dibutuhkan untuk keandalan, kinerja, dan keamanan.
● Untuk memastikan bahwa interferensi elektromagnetik (EMI) tidak memengaruhi PCB medis, para insinyur harus merujuk pada berbagai standar EMI.