Fabricação de PCBs médicos
Do Design à Montagem
PCB médica é um tipo específico de PCB utilizado na indústria médica. À medida que a indústria médica chinesa migrou da medicina tradicional chinesa para a medicina ocidental, a demanda por eletrônicos médicos aumentou drasticamente. Isso impulsionou o desenvolvimento da tecnologia chinesa de fabricação e montagem de PCBs médicas, tornando a RICH PCBA uma fabricante confiável de PCBs para equipamentos médicos. O circuito médico produzido pela RICH PCBA é amplamente utilizado em uma variedade de dispositivos médicos, incluindo máquinas de ultrassom, equipamentos de monitoramento de pacientes, sistemas de imagens médicas e outros dispositivos que exigem controle eletrônico preciso e confiável. Esses PCBs desempenham um papel crucial no controle e na regulação das funções eletrônicas de equipamentos médicos.
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Se você procura um fabricante de primeira linha de PCB/PCBA médica, a RICH PCBA é a escolha certa. Como a eletrônica médica está relacionada à saúde humana, ela deve atender a rigorosos padrões de segurança e confiabilidade. Além disso, alguns componentes eletrônicos médicos implantáveis exigem maior precisão e estabilidade, portanto, precisam ser projetados para suportar ambientes médicos adversos, além de envolverem mais testes na fabricação e garantir a qualidade da soldagem dos componentes durante a montagem, etc.
● Resposta rápida
● PCBA pronto para uso
● Semi-chave na mão
● Montagem BGA
● Prototipagem
● Produção em lote
● Barato
● China
Quais PCBs eletrônicos médicos foram produzidos?
Desde o início da pandemia de COVID-19, a demanda global por eletrônicos médicos tem se mantido alta. Nesse contexto, a RICH PCBA tem recebido muitas consultas da indústria médica. Atualmente, a maioria dos PCBAs médicos que produzimos são para termômetros eletrônicos de testa. No entanto, também fabricamos PCBAs para outros dispositivos médicos, como tomógrafos computadorizados, focos cirúrgicos e uma variedade de outros produtos. A seguir, alguns exemplos de PCBAs para produtos médicos que podemos fornecer aos nossos clientes:
● Marcapassos
● Desfibriladores
● Respiradores
● Monitor de Enfermagem
● Cadeira de rodas elétrica
● Bombas de Nutrição Digitais
● Equipamento de ressonância magnética
● Localizador de Pacientes
● Implantes Cocleares
● Tecnologia de digitalização
● Sistemas de Controle
● Bombas de insulina
Fabricação de PCBs médicos
Etapa 1: Projetar imagens
Nessa etapa, a fábrica de PCBs médicos se envolve no processo e utiliza uma impressora plotter para converter os arquivos de design das placas de circuito em filmes, que servem como negativos fotográficos do diagrama.
Quando o PCB é impresso, as camadas internas exibem duas cores de tinta:
● A tinta preta representa os traços de cobre e os circuitos no PCB.
● A tinta transparente, assim como a base de fibra de vidro, representa as peças do PCB não condutoras.
A camada externa possui:
● Caminhos de cobre que são exibidos por tinta transparente.
● A área onde o cobre será gravado é indicada por tinta preta.
Etapa 2: Camada interna de cobre impresso
Esta etapa envolve a fabricação dos circuitos da camada interna para PCBs médicos, a fim de estabelecer caminhos condutores em diferentes camadas. Se o seu projeto exigir uma PCB médica multicamadas mais complexa, esta etapa deve ser repetida até que todos os circuitos da camada interna sejam impressos e gravados. Por fim, eles são alinhados e laminados para formar uma camada interna completa. As operações específicas são as seguintes:
1. Lamine camadas de cobre em cada lado do substrato de fibra de vidro.
2. Alinhe uma película fina com as camadas de cobre e coloque-a por cima.
3. Use a exposição à luz ultravioleta (UV) para curar e proteger o cobre subjacente.
4. Empregue uma solução química para revelar a placa de circuito, removendo a tinta transparente não curada, deixando para trás traços de cobre e circuitos.
5. Faça a gravação para remover o excesso de folha de cobre, com tinta preta no filme, garantindo que apenas o cobre em áreas indesejadas seja removido.
Etapa 3: Combinando diferentes camadas
Após todas as camadas internas necessárias terem passado por gravação, impressão e laminação, garantindo a limpeza, as diferentes camadas precisam ser combinadas para formar uma placa de circuito impresso completa. Isso envolve o processo de perfuração para conectar as camadas internas. A maioria dos fabricantes utiliza a perfuração CNC tradicional, que pode não ser suficiente para PCBs médicos com requisitos de alta precisão.
Tomemos, por exemplo, a placa de circuito impresso de um marcapasso médico, onde até mesmo dispositivos comuns podem ter mais de cem furos, sem mencionar instrumentos mais sofisticados. O tempo necessário para a fabricação é apenas um aspecto do desafio; o que é ainda mais crítico é que qualquer pequeno desvio pode levar a falhas na montagem.
Para enfrentar esse desafio, a RICH PCBA utiliza máquinas de perfuração óptica e processos de perfuração a laser para obter precisão. Isso envolve uma máquina que introduz pinos através de furos de alinhamento para alinhar as camadas interna e externa, garantindo a eficácia do PTH durante a montagem do PCB através de furos.
Etapa 4: Imagem da Camada Externa
A geração de imagens da camada externa é uma etapa crucial no processo de fabricação de PCBs. Outra fotorresistência é aplicada ao painel médico da PCB, o que envolve a transferência de uma imagem do design da PCB para as camadas de cobre na superfície externa da placa. No entanto, para a geração de imagens, a fotorresistência é aplicada apenas na camada externa. O processo ocorre em uma área limpa e segura.
O processo de geração de imagens começa com a limpeza da superfície de cobre para garantir que não haja sujeira ou resíduos que possam interferir na transmissão da imagem. Pinos são usados para manter as folhas de transparência de tinta preta no lugar e evitar que saiam do alinhamento. Após ser revestido com uma fotorresistência, o painel médico PCB vai para a sala amarela. O jato de luz UV endurece a fotorresistência e a resina não endurecida coberta pela tinta preta é removida.
Etapa 5: Gravação da camada externa
Durante esse processo, qualquer cobre que não pertença à camada externa é removido e uma camada adicional de cobre é adicionada por meio de galvanoplastia. O estanho galvanizado é usado para proteger áreas críticas do cobre após o banho inicial. Após a conclusão da gravação da camada externa, o painel pode ser submetido a inspeções AOI para garantir que até mesmo placas de circuito impresso (PCB) de estética médica com circuitos complexos atendam às especificações necessárias.
Etapa 6: Máscara de solda e serigrafia
Após a conclusão da fabricação do circuito, uma máscara de solda é aplicada para proteger a camada externa da placa de circuito impresso médico e para aplicar detalhes serigráficos, como ID da empresa, logotipos do fabricante, símbolos, identificadores de componentes, localizadores de pinos e outras marcações ou características proeminentes. O processo envolve:
1. Limpeza do painel PCB médico para remover quaisquer contaminantes.
2.Aplicação de tinta de resina epóxi e filme de máscara de solda na superfície da placa de circuito.
3. Expor à luz UV para curar as áreas onde não é necessária soldagem na camada da máscara de solda.
4. Removendo as áreas que não precisam de máscara e colocando a placa no forno para solidificar a camada de máscara de solda.
5.Usar uma impressora jato de tinta para imprimir informações detalhadas diretamente no quadro.
Etapa 7: Acabamento de superfície
Dependendo das necessidades do cliente, pode ser necessário aplicar um acabamento de superfície ao PCB médico finalizado, o que envolve a aplicação de um revestimento de material condutor na superfície da placa.
Montagem de PCB médica
Etapa 1: Estêncil de pasta de solda
A técnica de estêncil com pasta de solda é a primeira etapa do processo de montagem de PCB. Nesta etapa, um estêncil de PCB é usado para cobrir a placa de circuito, de forma que apenas a parte da placa onde o componente será montado fique visível. Isso facilita a aplicação da pasta de solda apenas nas áreas da placa onde os componentes serão colocados.
Um dispositivo mecânico é usado para manter a placa e o estêncil de solda no lugar para que isso seja alcançado. Em seguida, um aplicador é usado para depositar a pasta de solda em locais pré-determinados. A pasta de solda é aplicada uniformemente sobre todas as áreas expostas. Concluída essa etapa, o estêncil é removido e a pasta de solda é deixada nos locais apropriados.
Etapa 2: Um jogo de “escolher e colocar”
Muitos dispositivos eletrônicos médicos são implantados no corpo humano ou usados em órgãos sensíveis. Se esses dispositivos apresentarem mau funcionamento, como curto-circuito ou queima, podem causar danos secundários ao paciente. Portanto, é crucial posicionar os componentes com precisão nas posições designadas, utilizando equipamentos precisos.
Dispositivos eletrônicos médicos implantáveis, como implantes cocleares e globos oculares artificiais, normalmente possuem muitos componentes eletrônicos em sua estrutura interna. No entanto, dispositivos menores apresentam desafios no processo de coleta e posicionamento, dificultando a manutenção da precisão. Para atingir a alta precisão necessária para a montagem de PCBs para implantes cocleares médicos, a RICH PCBA utiliza equipamentos robóticos. Os robôs são responsáveis por coletar e montar componentes de montagem em superfície em placas de circuito, garantindo que os componentes sejam posicionados com precisão na pasta de solda com o mecanismo de montagem.
Etapa 3: Refluxo de Soldagem
O processo de soldagem por refluxo visa fortalecer as conexões entre a placa de circuito e os componentes elétricos. Para isso, uma correia transportadora é usada para mover a placa de circuito por um grande forno de refluxo. A pasta de solda é derretida aquecendo a placa PCBA a cerca de 2500 graus Celsius durante o processo. Após o aquecimento no forno, a PCBA médica passa por uma série de resfriadores, que ajudam a pasta de solda a resfriar e endurecer, resultando em conexões fortes entre os componentes elétricos e a placa.
É importante observar que, para PCBs médicas de dupla camada, os processos de estêncil e refluxo são realizados em uma ordem específica. O lado da placa com menos componentes elétricos e mais gerenciáveis é concluído primeiro.
Etapa 4: Teste de montagem de PCB médico
Enfatizamos a precisão, a confiabilidade e a criticidade das placas de circuitos médicos. Portanto, encontrar fabricantes confiáveis e excelentes instalações de PCBA, além de garantir que possuam a certificação ISO 13485, é de extrema importância. Mesmo que atendam a esses critérios, ainda é necessário inspecionar seus serviços de teste de PCB.
Além das inspeções manuais realizadas ao longo do processo de produção, incluindo SPI e AOI, os testes funcionais são realizados na etapa final da montagem da placa de circuito impresso médica. Isso garante que a placa-mãe funcione conforme o esperado e atenda aos altos padrões estabelecidos pela indústria médica.
Após a conclusão dos testes, é realizada uma limpeza completa da placa de circuito para remover quaisquer resíduos potenciais, como óleo, fluxo de solda ou outros contaminantes. Além disso, devido aos requisitos específicos do produto, os clientes também podem precisar de processos especializados para a produção de PCBA médico, como manuseio estéril, dependendo do tipo específico de aplicação.
PCB médico de ponta
Interconexão de alta densidade
A Interconexão de Alta Densidade (HDI) é uma das principais tecnologias para a construção de PCBs de equipamentos médicos modernos, com o objetivo de obter mais componentes e conexões eletrônicas em um espaço limitado. Uma placa de circuito construída com essa tecnologia é conhecida como HDI PCB. Devido aos processos complexos envolvidos, como traços finos, vias cegas e vias enterradas, as HDI PCBs podem ser caras, mas valem o investimento.
Em aplicações médicas remotas, há tolerância zero para atrasos ou interrupções de sinal. Mesmo um pequeno desvio de 0,1 segundo pode ser fatal para os pacientes. PCBs HDI de nível médico garantem a velocidade de transmissão do sinal e mitigam diversos problemas de resposta. Além disso, com a implementação de certas melhorias de projeto e engenharia, essas placas de circuito de alta densidade podem ser dotadas da capacidade de resistir a interferências eletromagnéticas e ruídos. Isso pode ser alcançado por meio de medidas como planejamento do plano de aterramento, blindagem entre camadas e filtragem de EMI.
Atualmente, a maioria dos dispositivos médicos de tomografia computadorizada e monitores fisiológicos e de eletrocardiograma (ECG) multimodais se beneficiam das verdadeiras entradas de ponto flutuante habilitadas pelo HDI PCB.
Flexível
A indústria médica tem uma demanda significativa por PCBs flexíveis devido às suas vantagens como miniaturização, liberdade de design e flexibilidade. Essas características atendem aos requisitos de dispositivos médicos para soluções leves, compactas e confiáveis.
Produtos eletrônicos médicos devem suportar as condições adversas do corpo humano, proporcionando alta confiabilidade e desempenho elétrico, tornando os circuitos flexíveis a escolha ideal para tais aplicações. Normalmente, são feitos de materiais finos e flexíveis, como poliamida ou poliéster, permitindo que sejam dobrados, dobrados ou torcidos para se adaptarem a espaços apertados ou formatos complexos. Além disso, o design da PCB flexível pode acomodar variações de temperatura, fornecer impermeabilização, manter a esterilidade e permitir múltiplas remontagens.
Vários dispositivos médicos dependem de circuitos flexíveis como seus principais componentes, incluindo marcapassos, desfibriladores, neuroestimuladores, máquinas de ultrassom, endoscópios e muito mais.
Estrutura multicamadas
Em contraste, PCBs rígidos podem fornecer uma estrutura interna mais confiável em comparação com PCBs flexíveis, pois os fabricantes podem colocar os componentes em uma plataforma mais estável. No entanto, devido à sua incapacidade de dobrar, eles podem não oferecer a vantagem da miniaturização e, portanto, dependem dos benefícios das estruturas multicamadas para acomodar mais componentes.
PCBs rígidos são comumente encontrados em muitos produtos médicos de ponta. Entre eles, robôs cirúrgicos, máquinas de raio-X, aparelhos de ressonância magnética, eletrocardiógrafos e bombas de quimioterapia. A maioria dos fabricantes de equipamentos médicos opta por PCBs multicamadas para essas aplicações. Os materiais utilizados para essas PCBs incluem resina epóxi de vidro, alumínio, cerâmica e outros.
Testes rigorosos de PCB médico
O processo de desenvolvimento de dispositivos médicos inclui considerações e requisitos adicionais, além dos geralmente exigidos para a criação de PCBs não críticos. Muitos testes são realizados em equipamentos médicos, o que é mais do que se pode dizer de outros tipos de PCBs. Isso se deve principalmente aos rigorosos requisitos de teste impostos por agências reguladoras; no entanto, testes funcionais e de produção também são frequentemente necessários. Os testes regulatórios exigidos para dispositivos médicos geralmente se enquadram em uma de duas categorias amplas:
● Equipamentos médicos que transferem energia de ou para um paciente ou detectam energia transmitida de ou para um paciente são o foco da Norma IEC 60601-1.
● Equipamentos médicos não conectados diretamente a um paciente, como os usados em um laboratório, estão abrangidos pela norma IEC 61010-1
As informações acima demonstram a expertise da RICH PCBA na fabricação e montagem de PCBs médicos. Se você reconhece nossa competência, não hesite em nos contatar por e-mail. Responderemos prontamente à sua solicitação e forneceremos um orçamento de PCBA acessível.
Foco do Projeto
A confiabilidade das aplicações de PCB médicas é crucial, sejam elas utilizadas na sala de cirurgia ou no laboratório. Não há espaço para mau funcionamento ou desempenho incorreto de equipamentos na área médica. Portanto, as seguintes práticas são essenciais para a criação de uma placa de circuito para uso em dispositivos médicos:
● O projeto do PCB deve levar em consideração os requisitos específicos do dispositivo médico, incluindo a contagem de componentes, o tamanho da placa e os requisitos de gerenciamento térmico.
● É essencial posicionar os componentes com cuidado e rotear os trilhos adequadamente para garantir uma placa bem-sucedida.
● A seleção de componentes é fundamental para a criação de dispositivos médicos confiáveis. É importante encontrar os melhores componentes que atendam aos requisitos específicos do dispositivo médico e que sejam confiáveis, duráveis e tenham longa vida útil.
● Escolha uma fábrica profissional de montagem de PCB médica ou uma empresa com experiência em serviços no setor médico e boa reputação para garantir a qualidade dos serviços de montagem de PCB.
● O uso de montagem de PCB sem chumbo é considerado uma prática eficiente, e selecionar uma empresa dedicada à sustentabilidade pode trazer benefícios inesperados ao seu projeto.
● O processo de limpeza de PCB é particularmente importante em eletrônicos médicos. Embora o objetivo da limpeza seja normalmente evitar curtos-circuitos causados por manchas na superfície durante o uso, em equipamentos médicos, resíduos de agentes de limpeza podem causar danos aos pacientes.
● As placas de circuito montadas devem passar por inspeção e testes minuciosos para garantir que atendam aos padrões exigidos de confiabilidade, desempenho e segurança.
● Para garantir que a interferência eletromagnética (EMI) não afete o PCB médico, os engenheiros devem consultar vários padrões de EMI.