Productie van medische printplaten
Van ontwerp tot assemblage
Medische printplaten (PCB's) zijn een specifiek type printplaat dat in de medische industrie wordt gebruikt. Nu de Chinese medische sector verschuift van traditionele Chinese geneeskunde naar westerse geneeskunde, is de vraag naar medische elektronica enorm toegenomen. Dit heeft de ontwikkeling van de Chinese productie- en assemblagetechnologie voor medische printplaten gestimuleerd, waardoor RICH PCBA een betrouwbare fabrikant van printplaten voor medische apparatuur is geworden. De door RICH PCBA geproduceerde medische circuits worden veelvuldig gebruikt in diverse medische apparaten, waaronder echografieapparaten, patiëntbewakingsapparatuur, medische beeldvormingssystemen en andere apparaten die nauwkeurige en betrouwbare elektronische besturing vereisen. Deze printplaten spelen een cruciale rol in de aansturing en regulering van de elektronische functies van medische apparatuur.
Vraag een offerte aan voor de assemblage van medische printplaten bij RICH PCBA.
Als u op zoek bent naar een toonaangevende fabrikant van medische printplaten (PCB/PCBA), hoeft u niet verder te zoeken dan RICH PCBA. Omdat medische elektronica direct verband houdt met de menselijke gezondheid, moet deze voldoen aan strenge veiligheids- en betrouwbaarheidsnormen. Daarnaast vereisen sommige implanteerbare medische elektronica een hogere nauwkeurigheid en stabiliteit, waardoor ze bestand moeten zijn tegen de zware omstandigheden in de medische wereld. Dit betekent dat er meer tests nodig zijn tijdens de productie en dat de soldeerkwaliteit van de componenten tijdens de assemblage gewaarborgd moet zijn.
● Snelle afhandeling
● Kant-en-klare printplaat
● Semi-Turnkey
● BGA-assemblage
● Prototyping
● Batchproductie
● Goedkoop
● China
Welke medische elektronische printplaten zijn er geproduceerd?
Sinds de uitbraak van de COVID-19-pandemie is de wereldwijde vraag naar medische elektronica hoog gebleven. In deze context heeft RICH PCBA veel aanvragen ontvangen vanuit de medische sector. Momenteel produceren we voornamelijk printplaten voor elektronische voorhoofdthermometers. We produceren echter ook printplaten voor andere medische apparaten, zoals CT-scanners, operatielampen en een reeks andere producten. Hieronder vindt u enkele voorbeelden van printplaten voor medische producten die we aan onze klanten kunnen leveren:
● Pacemakers
● Defibrillatoren
● Ademhalingsmaskers
● Verpleegkundige monitor
● Elektrische rolstoel
● Digitale voedingspompen
● MRI-apparatuur
● Patiëntenzoeker
● Cochleaire implantaten
● Scantechnologie
● Besturingssystemen
● Insulinepompen
Productie van medische printplaten
Stap 1: Ontwerp van de afbeeldingen
In deze fase raakt de fabriek voor de productie van medische printplaten betrokken bij het proces en gebruikt een plotterprinter om de ontwerpbestanden voor de printplaten om te zetten in films, die dienen als fotonegatieven van het diagram.
Tijdens het printen van de printplaat vertonen de binnenste lagen twee kleuren inkt:
● Zwarte inkt geeft de koperen sporen en circuits op de printplaat weer.
● Doorzichtige inkt, zoals de glasvezelbasis, geeft de niet-geleidende PCB-onderdelen weer.
De buitenste laag bestaat uit:
● Koperen geleidingsbanen die met transparante inkt worden weergegeven.
● Het gebied waar het koper wordt weggeëtst, is aangegeven met zwarte inkt.
Stap 2: Binnenlaag bedrukt koper
Deze stap omvat het produceren van de binnenste laagcircuits voor medische printplaten om geleidende paden op verschillende lagen te creëren. Als uw project een complexere meerlaagse medische printplaat vereist, moet deze stap worden herhaald totdat alle binnenste laagcircuits zijn geprint en geëtst. Ten slotte worden ze uitgelijnd en gelamineerd om een complete binnenlaag te vormen. De specifieke handelingen zijn als volgt:
1. Breng koperlagen aan op beide zijden van het glasvezelsubstraat.
2. Lijn een dunne film uit met de koperlagen en plaats deze erop.
3. Gebruik ultraviolet (UV) licht om het onderliggende koper uit te harden en te beschermen.
4. Gebruik een chemische oplossing om de printplaat te ontwikkelen, waarbij niet-uitgeharde transparante inkt wordt verwijderd, zodat koperen sporen en circuits achterblijven.
5. Ets de overtollige koperfolie weg met zwarte inkt, zodat alleen het koper op ongewenste plekken wordt weggeëtst.
Stap 3: Verschillende lagen combineren
Nadat alle benodigde binnenlagen geëtst, bedrukt en gelamineerd zijn, waardoor een schone afwerking gegarandeerd is, moeten de verschillende lagen worden samengevoegd tot een complete printplaat. Dit omvat het boren van gaten om de binnenlagen met elkaar te verbinden. De meeste fabrikanten gebruiken traditionele CNC-boringen, wat mogelijk niet volstaat voor medische printplaten met hoge precisie-eisen.
Neem bijvoorbeeld de printplaat van een medische pacemaker, waar zelfs de meest gangbare apparaten meer dan honderd boorgaten kunnen hebben, laat staan de meer geavanceerde instrumenten. De benodigde productietijd is slechts één aspect van de uitdaging; wat nog crucialer is, is dat elke kleine afwijking kan leiden tot assemblagefouten.
Om deze uitdaging aan te gaan, maakt RICH PCBA gebruik van optische boormachines en laserboorprocessen voor nauwkeurig boren. Hierbij wordt een machine gebruikt die pinnen door uitlijningsgaten drijft om de binnen- en buitenlagen uit te lijnen, waardoor de effectiviteit van PTH tijdens de doorsteekmontage van de printplaat wordt gewaarborgd.
Stap 4: Beeldvorming van de buitenste laag
Het afbeelden van de buitenste laag is een cruciale stap in het productieproces van printplaten. Er wordt een tweede fotolak aangebracht op de printplaat van het medische paneel, waarbij een afbeelding van het printplaatontwerp wordt overgebracht op de koperlagen aan de buitenkant van de plaat. Voor het afbeelden wordt de fotolak echter alleen op de buitenste laag aangebracht. Het proces vindt plaats in een schone en veilige omgeving.
Het beeldvormingsproces begint met het reinigen van het koperen oppervlak om ervoor te zorgen dat er geen vuil of stof aanwezig is dat de beeldoverdracht kan belemmeren. Met pinnen worden transparante vellen met zwarte inkt op hun plaats gehouden en voorkomen dat ze verschuiven. Nadat het medische printplaatpaneel is voorzien van een fotolak, gaat het naar de gele ruimte. De UV-lichtstraal hardt de fotolak uit en de niet-uitgeharde laag, bedekt met zwarte inkt, wordt verwijderd.
Stap 5: Etsen van de buitenste laag
Tijdens dit proces wordt al het koper dat niet tot de buitenste laag behoort verwijderd en wordt er een extra koperlaag aangebracht door middel van galvaniseren. Gegalvaniseerd tin wordt gebruikt om kritieke kopergebieden na het eerste koperbad te beschermen. Zodra het etsen van de buitenste laag is voltooid, kan het paneel een AOI-inspectie ondergaan om te garanderen dat zelfs medische esthetische printplaten met complexe circuits aan de vereiste specificaties voldoen.
Stap 6: Soldeermasker en zeefdruk
Nadat de printplaat is vervaardigd, wordt een soldeermasker aangebracht om de buitenste laag van de medische printplaat te beschermen en om zeefdrukdetails aan te brengen, zoals bedrijfs-ID, fabrikantlogo's, symbolen, componentidentificaties, pin-aanduidingen en andere prominente markeringen of kenmerken. Het proces omvat:
1. Het medische PCB-paneel reinigen om eventuele verontreinigingen te verwijderen.
2. Het aanbrengen van epoxyharsinkt en soldeermaskerfolie op het oppervlak van de printplaat.
3. Blootstellen aan UV-licht om de gedeelten van de soldeermaskerlaag waar niet gesoldeerd hoeft te worden uit te harden.
4. Verwijder de delen die niet gemaskeerd hoeven te worden en plaats de printplaat in een oven om de soldeermaskerlaag te laten uitharden.
5. Met behulp van een inkjetprinter de informatie rechtstreeks op het bord afdrukken.
Stap 7: Oppervlakteafwerking
Afhankelijk van de behoeften van de klant kan het nodig zijn om de afgewerkte medische printplaat van een oppervlaktebehandeling te voorzien. Dit houdt in dat er een laag geleidend materiaal op het oppervlak van de printplaat wordt aangebracht.
Medische printplaatassemblage
Stap 1: Sjabloneren met soldeerpasta
De techniek van het aanbrengen van soldeerpasta met een stencil is de eerste stap in het printplaatassemblageproces. In deze stap wordt een stencil gebruikt om de printplaat af te dekken, zodat alleen het gedeelte van de printplaat waarop een component wordt gemonteerd zichtbaar is. Dit maakt het gemakkelijker om de soldeerpasta uitsluitend aan te brengen op de plekken waar de componenten komen.
Een mechanisch apparaat wordt gebruikt om de printplaat en het soldeersjabloon op hun plaats te houden, zodat dit mogelijk is. Daarna wordt met een applicator de soldeerpasta op vooraf bepaalde locaties aangebracht. De soldeerpasta wordt gelijkmatig over alle blootgelegde oppervlakken verdeeld. Zodra deze stap is voltooid, wordt het sjabloon verwijderd en blijft de soldeerpasta op de juiste plaatsen achter.
Stap 2: Een spelletje 'Kiezen en Plaatsen'
Veel medische elektronische apparaten worden in het menselijk lichaam geïmplanteerd of op gevoelige organen gedragen. Als deze apparaten defect raken, bijvoorbeeld door kortsluiting of doorbranden, kunnen ze secundaire schade aan de patiënt veroorzaken. Daarom is het cruciaal om de componenten nauwkeurig op de juiste posities te plaatsen met behulp van precieze apparatuur.
Implanteerbare medische elektronica, zoals cochleaire implantaten en kunstmatige ogen, bevatten doorgaans veel elektronische componenten in hun interne structuur. Kleinere apparaten brengen echter uitdagingen met zich mee bij het oppakken en plaatsen van componenten, waardoor het lastiger is om precisie te garanderen. Om de hoge nauwkeurigheid te bereiken die vereist is voor de assemblage van printplaten voor medische cochleaire implantaten, maakt RICH PCBA gebruik van robotapparatuur. Robots zijn verantwoordelijk voor het oppakken en monteren van SMD-componenten op printplaten, waarbij ze ervoor zorgen dat de componenten nauwkeurig op de soldeerpasta worden geplaatst met behulp van het montagemechanisme.
Stap 3: Reflow-solderen
Het reflow-soldeerproces is ontworpen om de verbindingen tussen de printplaat en de elektrische componenten te versterken. Om dit te bereiken, wordt de printplaat via een transportband door een grote reflow-oven geleid. Tijdens het proces smelt de soldeerpasta door de printplaat te verhitten tot ongeveer 2500 graden Celsius. Na de verhitting in de oven doorloopt de medische printplaat een reeks koelers, die ervoor zorgen dat de soldeerpasta afkoelt en uithardt, wat resulteert in sterke verbindingen tussen de elektrische componenten en de printplaat.
Het is belangrijk om te weten dat bij dubbellaagse medische printplaten de stencil- en reflow-processen in een specifieke volgorde worden uitgevoerd. De zijde van de printplaat met minder en beter hanteerbare elektrische componenten wordt als eerste afgewerkt.
Stap 4: Test van de assemblage van de medische printplaat
We benadrukken de precisie, betrouwbaarheid en het cruciale belang van medische printplaten. Daarom is het van het grootste belang om betrouwbare fabrikanten en uitstekende PCBA-faciliteiten te vinden en ervoor te zorgen dat ze ISO 13485-gecertificeerd zijn. Zelfs als ze aan deze criteria voldoen, is het nog steeds nodig om hun PCB-testdiensten te controleren.
Naast handmatige inspecties die gedurende het hele productieproces plaatsvinden, waaronder SPI en AOI, wordt er in de laatste fase van de assemblage van de medische printplaat een functionele test uitgevoerd. Dit garandeert dat de printplaat naar behoren functioneert en voldoet aan de hoge eisen van de medische industrie.
Na afloop van de tests wordt de printplaat grondig gereinigd om eventuele resten zoals olie, soldeerflux of andere verontreinigingen te verwijderen. Daarnaast kunnen klanten, afhankelijk van de specifieke toepassing, vanwege de eisen van het product, ook behoefte hebben aan gespecialiseerde processen voor de productie van medische printplaten, zoals steriele verwerking.
Hoogwaardige medische printplaat
Hogedichtheidsinterconnectie
High-Density Interconnect (HDI) is een van de kerntechnologieën voor de productie van moderne printplaten voor medische apparatuur. Het doel is om meer elektronische componenten en verbindingen te realiseren binnen een beperkte printplaatruimte. Een printplaat die met deze technologie is vervaardigd, staat bekend als een HDI-printplaat. Vanwege de complexe processen die hierbij komen kijken, zoals fijne sporen, blinde via's en verborgen via's, kunnen HDI-printplaten duur zijn, maar ze zijn de investering zeker waard.
In medische toepassingen op afstand is er geen enkele tolerantie voor signaalvertragingen of -onderbrekingen. Zelfs een kleine afwijking van 0,1 seconde kan levensbedreigend zijn voor patiënten. Medische HDI-printplaten garanderen een snelle signaaloverdracht en beperken diverse responsproblemen. Bovendien kunnen deze printplaten met hoge dichtheid, door bepaalde ontwerp- en technische verbeteringen, bestand worden gemaakt tegen elektromagnetische interferentie en ruis. Dit kan worden bereikt door maatregelen zoals de planning van het aardvlak, afscherming tussen de lagen en EMI-filtering.
De meeste medische CT-scanners en multimodale fysiologische en elektrocardiogram (ECG)-monitoren profiteren momenteel van de echte floating-point-ingangen die mogelijk worden gemaakt door HDI PCB.
Flexibele
De medische industrie heeft een aanzienlijke vraag naar flexibele printplaten vanwege hun voordelen zoals miniaturisatie, ontwerpvrijheid en flexibiliteit. Deze eigenschappen voldoen aan de eisen van medische apparaten voor lichtgewicht, compacte en betrouwbare oplossingen.
Medische elektronische producten moeten bestand zijn tegen de zware omstandigheden in het menselijk lichaam en tegelijkertijd een hoge betrouwbaarheid en elektrische prestaties leveren. Flexibele printplaten zijn daarom een ideale keuze voor dergelijke toepassingen. Ze worden doorgaans gemaakt van dunne en flexibele materialen zoals polyimide of polyester, waardoor ze kunnen buigen, vouwen of draaien om in krappe ruimtes of complexe vormen te passen. Bovendien kan het ontwerp van flexibele printplaten temperatuurschommelingen opvangen, waterdichtheid bieden, steriliteit behouden en meerdere keren opnieuw in elkaar zetten.
Verschillende medische apparaten maken gebruik van flexibele circuits als kerncomponenten, waaronder pacemakers, defibrillatoren, neurostimulatoren, echografieapparaten, endoscopen en meer.
Meerlaagse structuur
Daarentegen kan een stijve printplaat een betrouwbaardere interne structuur bieden dan een flexibele printplaat, omdat fabrikanten componenten op een stabieler platform kunnen plaatsen. Omdat ze echter niet vouwbaar zijn, bieden ze mogelijk niet het voordeel van miniaturisatie en zijn ze daarom afhankelijk van de voordelen van meerlaagse structuren om meer componenten te kunnen plaatsen.
In veel hoogwaardige medische producten wordt een stijve printplaat (PCB) gebruikt. Denk hierbij aan chirurgische robots, röntgenapparaten, MRI-scanners, elektrocardiografen en chemotherapiepompen. De meeste fabrikanten van medische apparatuur kiezen voor dergelijke toepassingen voor meerlaagse printplaten. De materialen die voor deze printplaten worden gebruikt, zijn onder andere glasvezelversterkte epoxyhars, aluminium en keramiek.
Strikte medische PCB-testen
Het ontwikkelingsproces voor medische apparaten omvat extra overwegingen en eisen die verder gaan dan wat doorgaans vereist is voor de productie van niet-kritische printplaten. Medische apparatuur wordt veel uitgebreider getest dan andere soorten printplaten. Dit komt voornamelijk door de strenge testeisen die door regelgevende instanties worden gesteld; functionele testen en productietesten zijn echter vaak ook noodzakelijk. De wettelijk vereiste testen voor medische apparaten vallen doorgaans in twee brede categorieën:
● Medische apparatuur die energie naar of van een patiënt overdraagt of energie detecteert die naar of van een patiënt wordt overgedragen, staat centraal in de IEC-norm 60601-1.
● Medische apparatuur die niet rechtstreeks met een patiënt is verbonden, zoals apparatuur die in een laboratorium wordt gebruikt, valt onder IEC 61010-1.
De bovenstaande informatie toont de expertise van RICH PCBA in de productie en assemblage van medische printplaten. Als u onze bekwaamheid erkent, neem dan gerust contact met ons op via e-mail. We zullen uw aanvraag snel beantwoorden en u een betaalbare offerte voor printplaten toesturen.
Focus van het project
De betrouwbaarheid van printplaten voor medische toepassingen is cruciaal, of ze nu in de operatiekamer of het laboratorium worden gebruikt. In de medische sector is er geen ruimte voor defecten of onjuiste werking van apparatuur. Daarom zijn de volgende werkwijzen essentieel voor het ontwerpen van een printplaat voor gebruik in medische apparaten:
● Bij het ontwerp van de printplaat moet rekening worden gehouden met de specifieke eisen van het medische apparaat, waaronder het aantal componenten, de afmetingen van de printplaat en de eisen ten aanzien van thermisch beheer.
● Het is essentieel om componenten zorgvuldig te positioneren en printsporen correct aan te leggen om een succesvolle printplaat te garanderen.
● Componentselectie is cruciaal voor het creëren van betrouwbare medische apparaten. Het is belangrijk om de beste componenten te vinden die voldoen aan de specifieke eisen van het medische apparaat en die betrouwbaar, duurzaam en een lange levensduur hebben.
● Kies een professionele fabriek voor de assemblage van medische printplaten of een bedrijf met ervaring in de medische sector en een goede reputatie om de kwaliteit van de printplaatassemblage te garanderen.
● Het gebruik van loodvrije printplaten wordt beschouwd als een efficiënte werkwijze, en de keuze voor een bedrijf dat zich inzet voor duurzaamheid kan onverwachte voordelen voor uw project opleveren.
● Het reinigingsproces van printplaten is met name belangrijk in medische elektronica. Hoewel het doel van reiniging doorgaans is om kortsluiting door oppervlakteverontreinigingen tijdens gebruik te voorkomen, kunnen achtergebleven reinigingsmiddelen in medische apparatuur schadelijk zijn voor patiënten.
● De geassembleerde printplaten moeten grondig worden geïnspecteerd en getest om te garanderen dat ze voldoen aan de vereiste normen voor betrouwbaarheid, prestatie en veiligheid.
● Om ervoor te zorgen dat elektromagnetische interferentie (EMI) geen invloed heeft op de medische printplaat, dienen ingenieurs zich te houden aan diverse EMI-normen.