Produzione di PCB medicali
Dalla progettazione all'assemblaggio
Il PCB medicale è un tipo specifico di PCB utilizzato nel settore medico. Con il passaggio dell'industria medica cinese dalla medicina tradizionale cinese alla medicina occidentale, la domanda di elettronica medicale è aumentata drasticamente. Ciò ha stimolato lo sviluppo di tecnologie di produzione e assemblaggio di PCB medicali in Cina, rendendo RICH PCBA un produttore affidabile di PCB per apparecchiature medicali. Il circuito medicale prodotto da RICH PCBA è ampiamente utilizzato in una vasta gamma di dispositivi medici, tra cui ecografi, apparecchiature di monitoraggio dei pazienti, sistemi di imaging medicale e altri dispositivi che richiedono un controllo elettronico preciso e affidabile. Questi PCB svolgono un ruolo cruciale nel controllo e nella regolazione delle funzioni elettroniche delle apparecchiature medicali.
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Se cercate un produttore di PCB/PCBA medicali di alto livello, RICH PCBA è la scelta giusta. Poiché l'elettronica medicale è correlata alla salute umana, deve soddisfare rigorosi standard di sicurezza e affidabilità. Inoltre, alcuni dispositivi elettronici medicali impiantabili richiedono maggiore precisione e stabilità, quindi devono essere progettati per resistere ad ambienti medicali difficili, sono previsti più test durante la produzione e la saldatura dei componenti deve essere garantita durante l'assemblaggio, ecc.
● Tempi di consegna rapidi
● PCBA chiavi in mano
● Semi-chiavi in mano
● Assemblaggio BGA
● Prototipazione
● Produzione in serie
● Economico
● Cina
Quali PCB elettronici medicali sono stati prodotti?
Dallo scoppio della pandemia di COVID-19, la domanda globale di elettronica medicale è rimasta elevata. In questo contesto, RICH PCBA ha ricevuto numerose richieste dal settore medicale. Attualmente, la maggior parte dei PCBA medicali che produciamo riguarda termometri frontali elettronici. Tuttavia, produciamo anche PCBA per altri dispositivi medicali come tomografi computerizzati, lampade chirurgiche e una vasta gamma di altri prodotti. Di seguito sono riportati alcuni esempi di PCBA per prodotti medicali che possiamo fornire ai nostri clienti:
● Pacemaker
● Defibrillatori
● Respiratori
● Monitoraggio infermieristico
● Sedia a rotelle elettrica
● Pompe nutrizionali digitali
● Apparecchiature per risonanza magnetica
● Localizzatore pazienti
● Impianti cocleari
● Tecnologia di scansione
● Sistemi di controllo
● Pompe per insulina
Produzione di PCB medicali
Fase 1: Progettazione dell'immagine
In questa fase, la fabbrica di produzione di PCB medicali entra in gioco nel processo e utilizza una stampante plotter per convertire i file di progettazione per i circuiti stampati in pellicole, che fungono da negativi fotografici del diagramma.
Quando il PCB viene stampato, gli strati interni presentano due colori di inchiostro:
● L'inchiostro nero rappresenta le tracce e i circuiti in rame sul PCB.
● L'inchiostro trasparente, come la base in fibra di vetro, rappresenta le parti non conduttive del PCB.
Lo strato esterno ha:
● Percorsi in rame visualizzati con inchiostro trasparente.
● L'area in cui verrà inciso il rame è indicata con inchiostro nero.
Fase 2: strato interno in rame stampato
Questa fase prevede la produzione dei circuiti dello strato interno per PCB medicali per stabilire percorsi conduttivi sui diversi strati. Se il progetto richiede un PCB medicale multistrato più complesso, questa fase deve essere ripetuta fino a quando tutti i circuiti dello strato interno non sono stati stampati e incisi. Infine, vengono allineati e laminati per formare uno strato interno completo. Le operazioni specifiche sono le seguenti:
1. Laminare strati di rame su ciascun lato del substrato in fibra di vetro.
2. Allinea una pellicola sottile con gli strati di rame e posizionala sopra.
3. Utilizzare l'esposizione alla luce ultravioletta (UV) per polimerizzare e proteggere il rame sottostante.
4. Utilizzare una soluzione chimica per sviluppare il circuito stampato, rimuovendo l'inchiostro trasparente non polimerizzato e lasciando tracce di rame e circuiti.
5. Incidere per rimuovere la lamina di rame in eccesso, utilizzando inchiostro nero sulla pellicola, assicurandosi che venga rimosso solo il rame presente nelle aree indesiderate.
Fase 3: Combinazione di diversi livelli
Una volta che tutti gli strati interni necessari sono stati sottoposti a incisione, stampa e laminazione, garantendone la pulizia, i diversi strati devono essere combinati per formare un circuito stampato completo. Questo comporta il processo di foratura per il collegamento con gli strati interni. La maggior parte dei produttori utilizza la tradizionale foratura CNC, che potrebbe non essere sufficiente per PCB medicali con requisiti di elevata precisione.
Prendiamo ad esempio il circuito stampato dei pacemaker medicali, dove anche i dispositivi più comuni possono presentare oltre cento fori, per non parlare degli strumenti più sofisticati. Il tempo necessario per la produzione è solo un aspetto della sfida; ciò che è ancora più critico è che qualsiasi minima deviazione può portare a guasti nell'assemblaggio.
Per affrontare questa sfida, RICH PCBA utilizza macchine di foratura ottica e processi di foratura laser per ottenere una foratura di precisione. Questo prevede una macchina che guida i pin attraverso i fori di allineamento per allineare gli strati interni ed esterni, garantendo l'efficacia del PTH durante l'assemblaggio dei PCB tramite fori passanti.
Fase 4: Imaging dello strato esterno
L'imaging dello strato esterno è una fase cruciale del processo di produzione del PCB. Un altro fotoresist viene applicato al pannello medicale del PCB, trasferendo un'immagine del design del PCB sugli strati di rame sulla superficie esterna della scheda. Tuttavia, per l'imaging, il fotoresist viene applicato solo allo strato esterno. Il processo avviene in un'area pulita e sicura.
Il processo di imaging inizia con la pulizia della superficie in rame per garantire che non vi siano residui o sporcizia che potrebbero interferire con la trasmissione delle immagini. I perni vengono utilizzati per tenere fermi i fogli trasparenti con inchiostro nero e impedirne la fuoriuscita. Dopo essere stato rivestito con un fotoresist, il pannello medicale PCB viene inserito nella camera gialla. Il fascio di luce UV indurisce il fotoresist e il fotoresist non indurito, ricoperto di inchiostro nero, viene rimosso.
Fase 5: Incisione dello strato esterno
Durante questo processo, il rame non appartenente allo strato esterno viene rimosso e viene aggiunto un ulteriore strato di rame tramite galvanoplastica. Lo stagno galvanico viene utilizzato per proteggere le aree critiche del rame dopo il bagno di rame iniziale. Una volta completata l'incisione dello strato esterno, il pannello può essere sottoposto a controlli AOI (Audio-Oil Inspection) per garantire che anche le schede PCB per uso medico-estetico con circuiti complessi soddisfino le specifiche necessarie.
Fase 6: Maschera di saldatura e serigrafia
Una volta completata la produzione del circuito, viene applicata una maschera di saldatura per proteggere lo strato esterno del circuito stampato medicale e per applicare dettagli serigrafici come ID aziendale, loghi del produttore, simboli, identificatori dei componenti, localizzatori dei pin e altre marcature o caratteristiche evidenti. Il processo prevede:
1. Pulizia del pannello PCB medico per rimuovere eventuali contaminanti.
2. Applicazione di inchiostro in resina epossidica e pellicola per maschera di saldatura sulla superficie del circuito stampato.
3.Esporre alla luce UV per polimerizzare le aree in cui non è richiesta la saldatura nello strato della maschera di saldatura.
4. Rimuovere le aree che non necessitano di mascheratura e posizionare la scheda in un forno per solidificare lo strato di maschera di saldatura.
5.Utilizzare una stampante a getto d'inchiostro per stampare direttamente i dettagli informativi sulla lavagna.
Fase 7: Finitura superficiale
A seconda delle esigenze del cliente, potrebbe essere necessario applicare una finitura superficiale al PCB medicale finito, che prevede l'applicazione di un rivestimento di materiale conduttivo sulla superficie della scheda.
Assemblaggio PCB medicale
Fase 1: Stencil con pasta saldante
La tecnica dello stencil con pasta saldante è la prima fase del processo di assemblaggio del PCB. In questa fase, uno stencil per PCB viene utilizzato per coprire il circuito stampato in modo che sia visibile solo la parte della scheda che verrà montata con un componente. Questo semplifica l'applicazione della pasta saldante esclusivamente sulle aree della scheda in cui verranno posizionati i componenti.
Per raggiungere questo obiettivo, si utilizza un dispositivo meccanico per tenere in posizione la scheda e lo stencil di saldatura. Successivamente, si utilizza un applicatore per depositare la pasta saldante nei punti prestabiliti. La pasta saldante viene applicata in modo uniforme su tutte le aree esposte. Una volta completata questa fase, lo stencil viene rimosso e la pasta saldante viene lasciata nei punti appropriati.
Fase 2: Un gioco di "Prendi e posiziona"
Molti dispositivi elettronici medicali sono impiantati nel corpo umano o indossati su organi sensibili. In caso di malfunzionamento, ad esempio a causa di cortocircuiti o bruciature, questi dispositivi possono causare danni secondari al paziente. Pertanto, è fondamentale posizionare accuratamente i componenti nelle posizioni designate utilizzando attrezzature di precisione.
I dispositivi elettronici medicali impiantabili, come gli impianti cocleari e gli occhi artificiali, presentano in genere numerosi componenti elettronici nella loro struttura interna. Tuttavia, i dispositivi più piccoli presentano difficoltà nel processo di prelievo e posizionamento, rendendo più difficile il mantenimento della precisione. Per ottenere l'elevata precisione richiesta per l'assemblaggio dei PCB per gli impianti cocleari medicali, RICH PCBA utilizza apparecchiature robotiche. I robot sono responsabili del prelievo e del montaggio dei componenti a montaggio superficiale sui circuiti stampati, garantendo che i componenti siano posizionati con precisione sulla pasta saldante tramite il meccanismo di montaggio.
Fase 3: Saldatura a riflusso
Il processo di saldatura a rifusione è progettato per rafforzare le connessioni tra il circuito stampato e i componenti elettrici. Per raggiungere questo obiettivo, un nastro trasportatore viene utilizzato per spostare il circuito stampato attraverso un grande forno di rifusione. La pasta saldante viene fusa riscaldando la scheda PCBA a circa 2500 gradi Celsius durante il processo. Dopo essere stata riscaldata nel forno, la scheda PCBA medicale passa attraverso una serie di refrigeratori, che aiutano la pasta saldante a raffreddarsi e indurirsi, garantendo connessioni solide tra i componenti elettrici e la scheda.
È importante notare che per i PCB medicali a doppio strato, i processi di stenciling e reflowing vengono eseguiti in un ordine specifico. Il lato della scheda con meno componenti elettrici e più gestibili viene completato per primo.
Fase 4: Test di assemblaggio PCB medicale
Sottolineiamo la precisione, l'affidabilità e la natura critica delle schede a circuito stampato medicali. Pertanto, è di fondamentale importanza trovare produttori affidabili e strutture PCBA eccellenti, nonché garantire che siano certificate ISO 13485. Anche quando soddisfano questi criteri, è comunque necessario ispezionare i loro servizi di test PCB.
Oltre alle ispezioni manuali che si svolgono durante l'intero processo produttivo, inclusi SPI e AOI, nella fase finale dell'assemblaggio del PCB medicale vengono eseguiti test funzionali. Questo garantisce che la scheda madre funzioni come previsto e soddisfi gli elevati standard stabiliti dal settore medicale.
Una volta completati i test, viene eseguita un'accurata pulizia del circuito stampato per rimuovere eventuali residui come olio, flussante per saldatura o altri contaminanti. Inoltre, a causa dei requisiti specifici del prodotto, i clienti potrebbero aver bisogno di processi specializzati per la produzione di PCBA medicali, come la manipolazione sterile, in base al tipo di applicazione specifica.
PCB medicali di fascia alta
Interconnessione ad alta densità
L'interconnessione ad alta densità è una delle tecnologie fondamentali per la realizzazione di PCB per apparecchiature medicali moderne, volta a ottenere un maggior numero di componenti elettronici e connessioni in uno spazio PCB limitato. Un circuito stampato realizzato con questa tecnologia è noto come PCB HDI. A causa dei processi complessi coinvolti, come tracce sottili, vie cieche e vie interrate, i PCB HDI possono essere costosi, ma valgono ampiamente l'investimento.
Nelle applicazioni mediche remote, non vi è alcuna tolleranza per ritardi o interruzioni del segnale. Anche una leggera deviazione di 0,1 secondi potrebbe essere pericolosa per la vita dei pazienti. I PCB HDI di grado medicale garantiscono la velocità di trasmissione del segnale e mitigano diversi problemi di risposta. Inoltre, implementando alcuni miglioramenti progettuali e ingegneristici, questi circuiti stampati ad alta densità possono essere dotati della capacità di resistere alle interferenze elettromagnetiche e al rumore. Questo risultato può essere ottenuto attraverso misure come la pianificazione del piano di massa, la schermatura degli interstrati e il filtraggio EMI.
Attualmente, la maggior parte dei dispositivi di scansione TC medica e dei monitor fisiologici ed elettrocardiografici (ECG) multimodali traggono vantaggio dai veri input in virgola mobile abilitati da HDI PCB.
Flessibile
Il settore medicale ha una domanda significativa di PCB flessibili, grazie ai loro vantaggi quali miniaturizzazione, libertà di progettazione e flessibilità. Queste caratteristiche soddisfano i requisiti dei dispositivi medicali, che richiedono soluzioni leggere, compatte e affidabili.
I prodotti elettronici medicali devono resistere alle condizioni più difficili all'interno del corpo umano, garantendo al contempo elevata affidabilità e prestazioni elettriche elevate, rendendo i circuiti flessibili la scelta ideale per tali applicazioni. Sono tipicamente realizzati in materiali sottili e flessibili come poliimmide o poliestere, che consentono loro di piegarsi, ripiegarsi o torcersi per adattarsi a spazi ristretti o forme complesse. Inoltre, il design dei PCB flessibili può adattarsi alle variazioni di temperatura, garantire l'impermeabilità, mantenere la sterilità e consentire molteplici riassemblaggi.
Diversi dispositivi medici si basano su circuiti flessibili come componenti principali, tra cui pacemaker, defibrillatori, neurostimolatori, ecografi, endoscopi e altro ancora.
Struttura multistrato
Al contrario, i PCB rigidi possono fornire una struttura interna più affidabile rispetto ai PCB flessibili, poiché i produttori possono posizionare i componenti su una piattaforma più stabile. Tuttavia, a causa della loro incapacità di piegarsi, potrebbero non offrire i vantaggi della miniaturizzazione e, pertanto, si affidano ai vantaggi delle strutture multistrato per ospitare più componenti.
I PCB rigidi sono comunemente utilizzati in molti prodotti medicali di fascia alta. Tra questi, robot chirurgici, apparecchiature a raggi X, dispositivi per risonanza magnetica, elettrocardiografi e pompe per chemioterapia. La maggior parte dei produttori di apparecchiature medicali opta per PCB multistrato per tali applicazioni. I materiali utilizzati per questi PCB includono resina epossidica di vetro, alluminio, ceramica e altri ancora.
Rigorosi test medici sui PCB
Il processo di sviluppo dei dispositivi medici include considerazioni e requisiti aggiuntivi rispetto a quelli generalmente richiesti per la creazione di PCB non critici. Molti test vengono condotti sulle apparecchiature mediche, il che è più di quanto si possa dire per altri tipi di PCB. Ciò è dovuto principalmente ai severi requisiti di test imposti dagli enti regolatori; tuttavia, spesso sono necessari anche test funzionali e di produzione. I test normativi richiesti per i dispositivi medici rientrano solitamente in una delle due ampie categorie:
● Le apparecchiature mediche che trasferiscono energia da o verso un paziente o che rilevano l'energia trasmessa da o verso un paziente sono al centro della norma IEC 60601-1.
● Le apparecchiature mediche non collegate direttamente al paziente, come quelle utilizzate in un laboratorio, rientrano nella norma IEC 61010-1
Le informazioni precedenti dimostrano l'esperienza di RICH PCBA nella produzione e nell'assemblaggio di PCB medicali. Se riconoscete la nostra competenza, non esitate a contattarci via e-mail. Risponderemo tempestivamente alla vostra richiesta e vi forniremo un preventivo PCBA conveniente.
Focus del progetto
L'affidabilità delle applicazioni medicali basate su PCB è fondamentale, sia che vengano utilizzate in sala operatoria o in laboratorio. In campo medico non c'è spazio per malfunzionamenti o malfunzionamenti delle apparecchiature. Pertanto, le seguenti pratiche sono essenziali per la creazione di un circuito stampato destinato all'uso in dispositivi medici:
● La progettazione del PCB deve tenere conto dei requisiti specifici del dispositivo medico, tra cui il numero di componenti, le dimensioni della scheda e i requisiti di gestione termica.
● Per garantire una scheda di successo è essenziale posizionare attentamente i componenti e instradare correttamente le tracce.
● La selezione dei componenti è fondamentale per la creazione di dispositivi medici affidabili. È importante trovare i componenti migliori che soddisfino i requisiti specifici del dispositivo medico e che siano affidabili, durevoli e con una lunga durata.
● Scegli una fabbrica di assemblaggio PCB medicale professionale o un'azienda con esperienza nel settore medico e una buona reputazione per garantire la qualità dei servizi di assemblaggio PCB.
● L'utilizzo di assemblaggio PCB senza piombo è considerato una pratica efficiente e la scelta di un'azienda attenta alla sostenibilità può apportare vantaggi inaspettati al tuo progetto.
● Il processo di pulizia dei PCB è particolarmente importante nell'elettronica medicale. Mentre lo scopo della pulizia è in genere quello di evitare cortocircuiti causati da macchie superficiali durante l'uso, nelle apparecchiature medicali i residui di detergenti possono essere dannosi per i pazienti.
● I circuiti stampati assemblati devono essere sottoposti a controlli e test approfonditi per garantire che soddisfino gli standard richiesti in termini di affidabilità, prestazioni e sicurezza.
● Per garantire che le interferenze elettromagnetiche (EMI) non influiscano sul PCB medico, gli ingegneri devono fare riferimento a vari standard EMI.