의료용 PCB 제조
설계부터 조립까지
의료용 PCB는 의료 산업에 사용되는 특수 PCB입니다. 중국 의료 산업이 중의학에서 서양 의학으로 전환함에 따라 의료용 전자 제품에 대한 수요가 급격히 증가했습니다. 이는 중국의 의료용 PCB 제조 및 조립 기술 발전을 촉진했으며, RICH PCBA는 신뢰할 수 있는 의료 장비용 PCBA 제조업체로 자리매김했습니다. RICH PCBA에서 생산되는 의료용 회로는 초음파 기기, 환자 모니터링 장비, 의료 영상 시스템 등 정밀하고 신뢰할 수 있는 전자 제어가 필요한 다양한 의료 기기에 널리 사용됩니다. 이러한 PCBA는 의료 장비의 전자 기능을 제어하고 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
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최고 수준의 의료용 PCB/PCBA 제조업체를 찾고 계신다면 RICH PCBA만 한 곳이 없습니다. 의료용 전자 제품은 인체 건강과 관련이 있으므로 엄격한 안전 및 신뢰성 기준을 충족해야 합니다. 또한, 일부 이식형 의료용 전자 제품은 더 높은 정확도와 안정성을 요구하기 때문에 혹독한 의료 환경을 견딜 수 있도록 설계되어야 하며, 제조 과정에서 더 많은 테스트가 필요하고, 조립 품질 관리 과정에서 부품의 납땜도 철저히 보장되어야 합니다.
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어떤 의료용 전자 PCB가 생산되었나요?
COVID-19 팬데믹 발발 이후 의료용 전자 제품에 대한 전 세계 수요는 높은 수준을 유지하고 있습니다. 이러한 상황에서 RICH PCBA는 의료 업계로부터 많은 문의를 받고 있습니다. 현재 당사가 생산하는 의료용 PCBA는 대부분 전자 이마 체온계용입니다. 하지만 CT 스캐너, 수술용 조명 등 다양한 의료 기기용 PCBA도 생산하고 있습니다. 다음은 당사가 고객에게 제공할 수 있는 의료용 PCBA의 몇 가지 예입니다.
● 심장 박동 조율기
● 제세동기
● 호흡기
● 간호 모니터
● 전동휠체어
● 디지털 영양 펌프
● MRI 장비
● 환자 위치 찾기
● 인공와우 이식
● 스캐닝 기술
● 제어 시스템
● 인슐린 펌프
의료용 PCB 제조
1단계: 디자인 이미징
이 단계에서는 의료용 PCB 제조 공장이 프로세스에 참여하여 플로터 프린터를 사용하여 회로 기판의 설계 파일을 필름으로 변환합니다. 이 필름은 다이어그램의 포토 네거티브로 사용됩니다.
PCB가 인쇄되면 내부 레이어에는 두 가지 색상의 잉크가 나타납니다.
● 검은색 잉크는 PCB의 구리 트레이스와 회로를 나타냅니다.
● 유리섬유 바닥과 같은 투명 잉크는 비전도성 PCB 부품을 나타냅니다.
바깥층은 다음과 같습니다.
● 투명 잉크로 표현된 구리 경로.
● 구리가 에칭될 부분은 검은색 잉크로 표시됩니다.
2단계: 내부 레이어 인쇄 구리
이 단계는 의료용 PCB의 내층 회로를 제작하여 여러 층에 전도성 경로를 형성하는 과정을 포함합니다. 프로젝트에 더 복잡한 다층 의료용 PCB가 필요한 경우, 모든 내층 회로가 인쇄 및 에칭될 때까지 이 단계를 반복해야 합니다. 마지막으로, 회로들을 정렬하고 적층하여 완전한 내층을 형성합니다. 구체적인 작업은 다음과 같습니다.
1. 유리섬유 기판의 각 면에 구리 층을 적층합니다.
2. 얇은 필름을 구리 층에 맞춰서 위에 올려놓습니다.
3. 자외선(UV)을 사용하여 밑에 있는 구리를 경화시키고 보호합니다.
4. 화학 용액을 사용하여 회로 기판을 현상하고 경화되지 않은 투명 잉크를 제거하여 구리 흔적과 회로를 남깁니다.
5. 에칭을 통해 여분의 구리 호일을 제거하고 필름에 검은 잉크를 칠해 원치 않는 부분의 구리만 에칭합니다.
3단계: 다양한 레이어 결합
모든 필수 내부층이 에칭, 인쇄, 라미네이션 과정을 거쳐 청결을 확보한 후, 여러 층을 결합하여 완전한 인쇄 회로 기판을 형성해야 합니다. 이 과정에는 내부층을 연결하는 드릴링 공정이 포함됩니다. 대부분의 제조업체는 전통적인 CNC 드릴링 방식을 사용하는데, 이는 고정밀이 요구되는 의료용 PCB에는 적합하지 않을 수 있습니다.
예를 들어 의료용 심박 조율기 PCB를 생각해 보세요. 일반적인 기기에도 백 개가 넘는 드릴 구멍이 있을 수 있고, 더욱 정교한 장비는 말할 것도 없습니다. 제조에 필요한 시간은 이러한 과제의 한 측면일 뿐입니다. 더욱 중요한 것은 사소한 편차라도 조립 불량으로 이어질 수 있다는 것입니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 RICH PCBA는 광학 드릴링 머신과 레이저 드릴링 공정을 활용하여 정밀 드릴링을 구현합니다. 이 장비는 정렬 홀에 핀을 삽입하여 내층과 외층을 정렬하고, 스루홀 PCB 조립 시 PTH(Physical Heading)의 효율성을 보장합니다.
4단계: 외층 이미징
외층 이미징은 PCB 제조 공정에서 중요한 단계입니다. 의료용 PCB 패널에 또 다른 포토레지스트를 도포하는데, 이는 PCB 설계 이미지를 기판 외면의 구리 층에 전사하는 과정입니다. 그러나 이미징을 위해서는 포토레지스트를 외층에만 도포합니다. 이 공정은 깨끗하고 안전한 환경에서 진행됩니다.
이미징 공정은 구리 표면을 청소하여 이미지 전송을 방해할 수 있는 먼지나 이물질이 없는지 확인하는 것으로 시작됩니다. 핀은 검정 잉크 투명지를 제자리에 고정하고 정렬 상태를 유지하는 데 사용됩니다. 포토레지스트로 코팅된 PCB 의료용 패널은 노란색 작업실로 이동합니다. 자외선 조사는 포토레지스트를 경화시키고, 검정 잉크로 덮여 경화되지 않은 레지스트는 제거합니다.
5단계: 외층 에칭
이 과정에서 외층에 속하지 않는 구리는 모두 제거하고, 전기 도금을 통해 구리 층을 추가합니다. 전기 도금된 주석은 초기 구리 도금 후 구리의 중요 부분을 보호하는 데 사용됩니다. 외층 에칭이 완료되면 패널에 AOI 검사를 실시하여 복잡한 회로를 가진 의료용 심미 PCB 기판도 필요한 사양을 충족하는지 확인할 수 있습니다.
6단계: 솔더 마스크 및 실크 스크린
회로 제조가 완료되면, 의료용 인쇄 회로 기판의 외층을 보호하고 회사 ID, 제조업체 로고, 기호, 부품 식별자, 핀 위치 표시기 및 기타 눈에 띄는 표시나 특징과 같은 실크스크린 세부 사항을 적용하기 위해 솔더 마스크를 도포합니다. 이 공정은 다음과 같습니다.
1. 의료용 PCB 패널을 청소하여 오염 물질을 제거합니다.
2. 에폭시 수지 잉크와 솔더 마스크 필름을 회로 기판 표면에 도포합니다.
3. 솔더 마스크 층에서 납땜이 필요 없는 부분을 경화시키기 위해 UV 광선에 노출시킵니다.
4. 마스킹이 필요 없는 부분을 제거하고 보드를 오븐에 넣어 솔더 마스크 층을 굳힙니다.
5. 잉크젯 프린터를 사용하여 정보 세부 사항을 보드에 직접 인쇄합니다.
7단계: 표면 마무리
고객의 요구 사항에 따라 완성된 의료용 PCB에 표면 마감 처리를 해야 할 수도 있습니다. 이는 보드 표면에 전도성 물질 코팅을 적용하는 것을 포함합니다.
의료용 PCB 조립
1단계: 솔더 페이스트 스텐실링
솔더 페이스트 스텐실 기법은 PCB 조립 공정의 첫 단계입니다. 이 단계에서는 PCB 스텐실을 사용하여 회로 기판을 덮어 부품이 장착될 기판 부분만 보이게 합니다. 이렇게 하면 부품이 장착될 기판 부분에만 솔더 페이스트를 도포하기가 더 쉬워집니다.
기계 장치를 사용하여 기판과 솔더 스텐실을 제자리에 고정하여 이를 달성합니다. 그 후, 애플리케이터를 사용하여 미리 정해진 위치에 솔더 페이스트를 도포합니다. 솔더 페이스트는 노출된 모든 영역에 균일하게 도포됩니다. 이 단계가 완료되면 스텐실을 제거하고 솔더 페이스트를 적절한 위치에 남겨둡니다.
2단계: "픽 앤 플레이스" 게임
많은 의료용 전자 기기는 인체에 이식되거나 민감한 장기에 착용됩니다. 이러한 기기가 단락이나 소손 등 오작동할 경우 환자에게 2차 피해를 입힐 수 있습니다. 따라서 정밀 장비를 사용하여 부품을 지정된 위치에 정확하게 배치하는 것이 매우 중요합니다.
인공와우나 인공안구와 같은 이식형 의료 전자 장치는 일반적으로 내부 구조에 많은 전자 부품을 포함합니다. 그러나 소형 기기는 픽앤플레이스(pick and placement) 공정에 어려움을 겪어 정밀도 유지가 더욱 어렵습니다. 의료용 인공와우용 PCB 조립에 필요한 높은 정확도를 달성하기 위해 RICH PCBA는 로봇 장비를 사용합니다. 로봇은 표면 실장 부품을 회로 기판에 픽앤플레이스하고 실장하여 실장 메커니즘을 통해 부품이 솔더 페이스트에 정확하게 위치하도록 합니다.
3단계: 납땜 리플로우
리플로우 솔더링 공정은 회로 기판과 전기 부품 간의 연결을 강화하도록 설계되었습니다. 이를 위해 컨베이어 벨트를 사용하여 회로 기판을 대형 리플로우 오븐으로 이동시킵니다. 이 과정에서 PCBA 기판을 약 2500°C로 가열하여 솔더 페이스트를 녹입니다. 오븐에서 가열된 의료용 PCBA는 일련의 냉각기를 거치면서 솔더 페이스트가 냉각되고 경화되어 전기 부품과 기판 간의 강력한 연결을 형성합니다.
이중층 의료용 PCB의 경우, 스텐실링 및 리플로우 공정이 특정 순서로 수행된다는 점에 유의해야 합니다. 전기 부품이 적고 관리하기 쉬운 쪽이 먼저 완성됩니다.
4단계: 의료용 PCB 조립 테스트
의료용 회로 기판의 정밀성, 신뢰성, 그리고 그 중요성에 중점을 두고 있습니다. 따라서 신뢰할 수 있는 제조업체와 우수한 PCBA 시설을 찾고 ISO 13485 인증을 획득하는 것이 매우 중요합니다. 이러한 기준을 충족하더라도 PCB 테스트 서비스를 반드시 점검해야 합니다.
SPI 및 AOI를 포함한 생산 공정 전반에 걸친 수동 검사 외에도, 의료용 PCB 조립의 최종 단계에서 기능 테스트를 수행합니다. 이를 통해 메인보드가 예상대로 작동하고 의료 산업에서 요구하는 높은 기준을 충족하는지 확인합니다.
테스트가 완료된 후, 회로 기판을 철저히 세척하여 오일, 솔더 플럭스 또는 기타 오염 물질과 같은 잠재적인 잔여물을 제거합니다. 또한, 제품의 특정 요구 사항으로 인해 고객은 특정 적용 유형에 따라 멸균 처리와 같은 의료용 PCBA 생산을 위한 특수 공정을 필요로 할 수 있습니다.
고급 의료용 PCB
고밀도 상호 연결
고밀도 인터커넥트는 현대 의료 장비 PCB 제작의 핵심 기술 중 하나로, 제한된 PCB 공간 내에 더 많은 전자 부품과 연결을 구현하는 것을 목표로 합니다. 이 기술을 사용하여 제작된 회로 기판을 HDI PCB라고 합니다. 미세 트레이스, 블라인드 비아, 매립 비아와 같은 복잡한 공정으로 인해 HDI PCB는 비용이 많이 들 수 있지만, 투자할 만한 가치가 있습니다.
원격 의료 애플리케이션에서는 신호 지연이나 중단이 절대 용납되지 않습니다. 0.1초의 미세한 편차라도 환자의 생명을 위협할 수 있습니다. 의료용 HDI PCB는 신호 전송 속도를 보장하고 다양한 응답 문제를 완화합니다. 또한, 특정 설계 및 엔지니어링 개선을 통해 이러한 고밀도 회로 기판은 전자기 간섭 및 노이즈에 대한 내구성을 확보할 수 있습니다. 이는 접지면 계획, 층간 차폐, EMI 필터링과 같은 조치를 통해 달성할 수 있습니다.
현재 대부분의 의료용 CT 스캐닝 장치와 다중 모드 생리학 및 심전도(ECG) 모니터는 HDI PCB가 지원하는 진정한 부동 소수점 입력의 이점을 누리고 있습니다.
유연한
의료 산업은 소형화, 설계 자유도, 유연성 등의 장점으로 인해 연성 PCB에 대한 수요가 높습니다. 이러한 특성은 의료 기기의 경량, 소형화, 신뢰성 있는 솔루션에 대한 요구 사항을 충족합니다.
의료용 전자 제품은 인체 내부의 혹독한 환경을 견뎌내면서도 높은 신뢰성과 전기적 성능을 제공해야 하므로, 플렉시블 회로는 이러한 용도에 이상적인 선택입니다. 플렉시블 회로는 일반적으로 폴리이미드나 폴리에스터와 같은 얇고 유연한 소재로 제작되어 좁은 공간이나 복잡한 형상에 맞게 구부리거나 접거나 비틀 수 있습니다. 또한, 플렉시블 PCB는 온도 변화에 대응하고, 방수 기능을 제공하며, 멸균 상태를 유지하고, 여러 번 재조립할 수 있도록 설계되었습니다.
심장 박동 조절기, 제세동기, 신경 자극기, 초음파 기계, 내시경 등 다양한 의료 기기의 핵심 구성 요소로 유연한 회로가 사용됩니다.
다층 구조
반면, 경성 PCB는 제조업체가 더 안정적인 플랫폼에 부품을 배치할 수 있기 때문에 연성 PCB보다 더 안정적인 내부 구조를 제공할 수 있습니다. 그러나 접을 수 없기 때문에 소형화의 이점을 제공하지 못할 수 있으며, 따라서 더 많은 부품을 수용하기 위해 다층 구조의 이점에 의존합니다.
경성 PCB는 많은 고급 의료 제품에 흔히 사용됩니다. 수술 로봇, 엑스레이 기계, MRI 장치, 심전도계, 항암 화학요법 펌프 등이 여기에 포함됩니다. 대부분의 의료 장비 제조업체는 이러한 용도에 다층 PCB를 사용합니다. 이러한 PCB에 사용되는 소재로는 유리 에폭시 수지, 알루미늄, 세라믹 등이 있습니다.
엄격한 의료용 PCB 테스트
의료기기 개발 과정에는 비핵심 PCB 제작에 일반적으로 요구되는 것 외에도 추가적인 고려 사항과 요건이 포함됩니다. 의료기기에 대한 테스트는 다른 종류의 PCB보다 훨씬 더 많이 수행됩니다. 이는 주로 규제 기관에서 부과하는 엄격한 테스트 요건 때문입니다. 하지만 기능 테스트와 생산 테스트 또한 필요한 경우가 많습니다. 의료기기에 요구되는 규제 테스트는 일반적으로 다음 두 가지 범주 중 하나에 속합니다.
● IEC 표준 60601-1은 환자에게 에너지를 전달하거나 환자에게서 에너지를 감지하는 의료 장비에 초점을 맞춥니다.
● 실험실에서 사용하는 것과 같이 환자에게 직접 연결되지 않는 의료 장비는 IEC 61010-1에 해당합니다.
위 정보는 RICH PCBA의 의료용 PCB 제조 및 조립 전문성을 보여줍니다. 저희의 전문성에 만족하신다면 언제든지 이메일로 문의해 주세요. 신속하게 답변해 드리고 합리적인 가격의 PCBA 견적을 제공해 드리겠습니다.
프로젝트의 초점
수술실이든 실험실이든 의료용 PCB 애플리케이션의 신뢰성은 매우 중요합니다. 의료 분야에서는 장비의 오작동이나 오작동이 용납될 수 없습니다. 따라서 의료기기용 회로 기판을 제작할 때는 다음과 같은 절차가 필수적입니다.
● PCB 설계는 구성 요소 수, 보드 크기, 열 관리 요구 사항을 포함하여 의료 기기의 특정 요구 사항을 고려해야 합니다.
● 성공적인 보드를 보장하기 위해서는 부품을 신중하게 배치하고 트레이스를 적절하게 연결하는 것이 필수적입니다.
● 부품 선택은 신뢰할 수 있는 의료 기기를 만드는 데 매우 중요합니다. 의료 기기의 특정 요구 사항을 충족하고, 신뢰성, 내구성, 그리고 긴 수명을 갖춘 최고의 부품을 찾는 것이 중요합니다.
● 전문적인 의료용 PCB 조립 공장이나 의료 산업 서비스 경험과 좋은 평판을 갖춘 회사를 선택하여 PCB 조립 서비스의 품질을 보장하세요.
● 무연 PCB 조립은 효율적인 관행으로 간주되며, 지속 가능성에 전념하는 회사를 선택하면 프로젝트에 예상치 못한 이점을 가져올 수 있습니다.
● 의료용 전자 기기에서 PCB 세척 공정은 특히 중요합니다. 세척의 목적은 일반적으로 사용 중 표면 오염으로 인한 단락을 방지하는 것이지만, 의료 장비에서는 잔류 세척제가 환자에게 해를 끼칠 수 있습니다.
● 조립된 회로 기판은 신뢰성, 성능 및 안전성에 대한 필수 기준을 충족하는지 확인하기 위해 철저한 검사 및 테스트를 거쳐야 합니다.
● 전자파 간섭(EMI)이 의료용 PCB에 영향을 미치지 않도록 엔지니어는 다양한 EMI 표준을 참조해야 합니다.