Производство медицинских печатных плат
От проектирования до сборки
Медицинская печатная плата — это особый тип печатной платы, используемый в медицинской промышленности. Поскольку медицинская промышленность Китая переходит от традиционной китайской медицины к западной, спрос на медицинскую электронику резко возрос. Это побудило развитие китайской технологии производства и сборки медицинских печатных плат, сделав RICH PCBA надежным производителем печатных плат для медицинского оборудования. Медицинская схема, производимая RICH PCBA, широко используется в различных медицинских устройствах, включая ультразвуковые аппараты, оборудование для мониторинга пациентов, медицинские системы визуализации и другие устройства, требующие точного и надежного электронного управления. Эти печатные платы играют решающую роль в управлении и регулировании электронных функций медицинского оборудования.
Получите предложение по сборке медицинских печатных плат от RICH PCBA
Если вы ищете производителя медицинских печатных плат/печатных плат высшего уровня, то вам не нужно идти дальше RICH PCBA. Поскольку медицинская электроника связана со здоровьем человека, она должна соответствовать строгим стандартам безопасности и надежности. Кроме того, некоторые имплантируемые медицинские электронные устройства требуют большей точности и стабильности, поэтому они должны быть разработаны для работы в суровых медицинских условиях, в производстве требуется больше испытаний, а пайка компонентов должна быть гарантирована во время сборки и т. д.
● Быстрое выполнение
● Готовые печатные платы
● Semi-Turnkey
● Сборка BGA
● Прототипирование
● Серийное производство
● Дешево
● Китай
Какие медицинские электронные печатные платы были произведены?
С момента начала пандемии COVID-19 глобальный спрос на медицинскую электронику оставался высоким. В этой среде RICH PCBA получила много запросов от медицинской промышленности. В настоящее время большинство медицинских PCBA, которые мы производим, предназначены для электронных лобных термометров. Однако мы также производим PCBA для других медицинских устройств, таких как компьютерные томографы, хирургические светильники и ряд других продуктов. Ниже приведены некоторые примеры PCBA для медицинских продуктов, которые мы можем предоставить нашим клиентам:
● Кардиостимуляторы
● Дефибрилляторы
● Респираторы
● Монитор для медсестер
● Электрическая инвалидная коляска
● Цифровые насосы питания
● Оборудование для МРТ
● Локатор пациента
● Кохлеарные имплантаты
● Технология сканирования
● Системы управления
● Инсулиновые помпы
Производство медицинских печатных плат
Шаг 1: Создание дизайна изображения
На этом этапе в процесс вовлекается завод по производству медицинских печатных плат, который с помощью плоттера преобразует файлы проекта печатных плат в пленки, которые служат фотонегативами схемы.
При печати печатной платы внутренние слои содержат чернила двух цветов:
● Черные чернила обозначают медные дорожки и цепи на печатной плате.
● Прозрачные чернила, как и основа из стекловолокна, представляют собой непроводящие части печатной платы.
Внешний слой имеет:
● Медные дорожки, отображенные прозрачными чернилами.
● Область, где будет вытравлена медь, обозначена черными чернилами.
Шаг 2: Внутренний слой: печатная медь
Этот шаг включает изготовление внутренних схем для медицинской печатной платы для создания токопроводящих путей на разных слоях. Если ваш проект требует более сложной многослойной медицинской печатной платы, этот шаг необходимо повторять до тех пор, пока все внутренние схемы не будут напечатаны и протравлены. Наконец, они выравниваются и ламинируются для формирования полного внутреннего слоя. Конкретные операции следующие:
1.Нанесите слои меди на каждую сторону стекловолоконной подложки.
2.Выровняйте тонкую пленку по слоям меди и поместите ее сверху.
3. Используйте ультрафиолетовое (УФ) излучение для отверждения и защиты меди.
4. Используйте химический раствор для проявки печатной платы, удаляя незатвердевшие прозрачные чернила, оставляя медные следы и схемы.
5. Протравите излишки медной фольги, нанеся на пленку черную краску, чтобы протравить медь только в нежелательных областях.
Шаг 3: Объединение разных слоев
После того, как все необходимые внутренние слои прошли травление, печать и ламинирование, обеспечив чистоту, различные слои необходимо объединить, чтобы сформировать полную печатную плату. Это включает в себя процесс сверления для соединения с внутренними слоями. Большинство производителей используют традиционное сверление с ЧПУ, которого может быть недостаточно для медицинских печатных плат с высокими требованиями к точности.
Возьмем, к примеру, печатную плату медицинского кардиостимулятора, где даже типичные устройства могут иметь более сотни отверстий, не говоря уже о более сложных приборах. Время, необходимое для изготовления, — это лишь один аспект проблемы; что еще более важно, так это то, что любое незначительное отклонение может привести к сбоям сборки.
Для решения этой проблемы RICH PCBA использует оптические сверлильные станки и лазерные сверлильные процессы для достижения точности сверления. Это включает в себя станок, который вводит штифты через выравнивающие отверстия для выравнивания внутренних и внешних слоев, обеспечивая эффективность PTH во время сборки печатной платы через сквозное отверстие.
Шаг 4: Визуализация внешнего слоя
Визуализация внешнего слоя является важнейшим этапом в процессе производства печатных плат. Другой фоторезист наносится на медицинскую панель печатной платы, что подразумевает перенос изображения дизайна печатной платы на медные слои на внешней поверхности платы. Однако для визуализации фоторезист наносится только на внешний слой. Процесс происходит в чистой и безопасной зоне.
Процесс формирования изображения начинается с очистки медной поверхности, чтобы убедиться, что на ней нет грязи или мусора, которые могут помешать передаче изображения. Для фиксации черных листов прозрачности чернил и предотвращения их смещения используются штифты. После покрытия фоторезистом медицинская панель печатной платы отправляется в желтую комнату. Струя ультрафиолетового света затвердевает фоторезист, а незатвердевший резист, покрытый черными чернилами, удаляется.
Шаг 5: травление внешнего слоя
В ходе этого процесса удаляется вся медь, которая не относится к внешнему слою, и добавляется дополнительный слой меди с помощью гальванопокрытия. Гальваническое олово используется для защиты критических участков меди после первоначальной медной ванны. После завершения травления внешнего слоя панель может пройти проверки AOI Inspection, чтобы гарантировать, что даже медицинские эстетические печатные платы со сложными схемами соответствуют необходимым спецификациям.
Шаг 6: Паяльная маска и шелкография
После завершения изготовления схемы наносится паяльная маска для защиты внешнего слоя медицинской печатной платы и для нанесения шелкографических деталей, таких как идентификатор компании, логотипы производителя, символы, идентификаторы компонентов, локаторы штифтов и другие заметные маркировки или особенности. Процесс включает:
1.Очистка медицинской печатной платы от любых загрязнений.
2. Нанесение эпоксидной смоляной краски и паяльной маски на поверхность печатной платы.
3. Воздействие УФ-излучения для отверждения участков в слое паяльной маски, где пайка не требуется.
4.Удаление участков, не требующих маскировки, и помещение платы в печь для затвердевания слоя паяльной маски.
5.Использование струйного принтера для прямой печати информационных данных на плате.
Шаг 7: Отделка поверхности
В зависимости от потребностей заказчика может возникнуть необходимость в нанесении на готовую медицинскую печатную плату покрытия из проводящего материала.
Сборка медицинских печатных плат
Шаг 1: Нанесение паяльной пасты по трафарету
Техника трафаретной печати паяльной пасты является первым этапом процесса сборки печатной платы. На этом этапе трафарет печатной платы используется для покрытия печатной платы таким образом, чтобы была видна только та часть платы, на которой будет установлен компонент. Это облегчает нанесение паяльной пасты исключительно на те области платы, где будут размещены компоненты.
Для удержания платы и трафарета для пайки на месте используется механическое устройство, чтобы этого можно было достичь. После этого используется аппликатор для нанесения паяльной пасты в заранее определенных местах. Паста для пайки наносится последовательно на все открытые участки. После завершения этого этапа трафарет удаляется, а паяльная паста остается в соответствующих местах.
Шаг 2: Игра «Выбери и положи»
Многие медицинские электронные устройства либо имплантируются в тело человека, либо надеваются на чувствительные органы. Если эти устройства выходят из строя, например, из-за короткого замыкания или перегорания, они могут нанести вторичный вред пациенту. Поэтому крайне важно точно размещать компоненты в предназначенных для этого местах с использованием точного оборудования.
Имплантируемая медицинская электроника, такая как кохлеарные имплантаты и искусственные глазные яблоки, обычно имеет много электронных компонентов во внутренней структуре. Однако более мелкие устройства представляют трудности в процессе выбора и размещения, что затрудняет поддержание точности. Для достижения высокой точности, необходимой для сборки печатных плат для медицинских кохлеарных имплантатов, RICH PCBA использует роботизированное оборудование. Роботы отвечают за выбор и установку компонентов поверхностного монтажа на печатные платы, гарантируя, что компоненты точно размещены на паяльной пасте с помощью монтажного механизма.
Шаг 3: Пайка оплавлением
Процесс пайки оплавлением предназначен для укрепления соединений между печатной платой и электрическими компонентами. Для этого используется конвейерная лента для перемещения печатной платы через большую печь оплавления. Паяльная паста расплавляется путем нагрева платы PCBA примерно до 2500 градусов по Цельсию во время процесса. После нагрева в печи медицинская печатная плата проходит через ряд охладителей, которые помогают паяльной пасте остыть и затвердеть, что приводит к прочным соединениям между электрическими компонентами и платой.
Важно отметить, что для двухслойных медицинских печатных плат процессы трафаретной печати и оплавления выполняются в определенном порядке. Сторона платы с меньшим количеством и более управляемыми электрическими компонентами завершается первой.
Шаг 4: Тест сборки медицинской печатной платы
Мы подчеркиваем точность, надежность и критичность медицинских печатных плат. Поэтому поиск надежных производителей и превосходных производственных мощностей PCBA, а также обеспечение их сертификации по ISO 13485 имеет первостепенное значение. Даже если они соответствуют этим критериям, все равно необходимо проверять их услуги по тестированию печатных плат.
В дополнение к ручным проверкам, которые проводятся на протяжении всего производственного процесса, включая SPI и AOI, на заключительном этапе сборки медицинской печатной платы проводится функциональное тестирование. Это гарантирует, что материнская плата функционирует так, как и ожидалось, и соответствует высоким стандартам, установленным медицинской промышленностью.
После завершения тестирования выполняется тщательная очистка печатной платы для удаления любых потенциальных остатков, таких как масло, флюс для пайки или другие загрязняющие вещества. Кроме того, из-за особых требований к продукту клиентам могут также потребоваться специализированные процессы для производства медицинских печатных плат, такие как стерильная обработка, в зависимости от конкретного типа применения.
Высококачественная медицинская печатная плата
Высокоплотное соединение
Высокоплотное межсоединение — одна из основных технологий для создания современных печатных плат медицинского оборудования, направленная на достижение большего количества электронных компонентов и соединений в ограниченном пространстве печатной платы. Печатная плата, созданная с использованием этой технологии, известна как HDI PCB. Из-за сложных процессов, таких как тонкие дорожки, глухие и скрытые переходные отверстия, HDI PCB могут быть дорогими, но они стоят своих инвестиций.
В удаленных медицинских приложениях нет терпимости к задержкам или прерываниям сигнала. Даже небольшое отклонение в 0,1 секунды может быть опасным для жизни пациентов. Медицинские HDI PCB обеспечивают скорость передачи сигнала и смягчают различные проблемы с реакцией. Кроме того, путем внедрения определенных конструктивных и инженерных усовершенствований эти высокоплотные печатные платы могут быть наделены способностью противостоять электромагнитным помехам и шуму. Это может быть достигнуто с помощью таких мер, как планирование плоскости заземления, межслойное экранирование и фильтрация электромагнитных помех.
В настоящее время большинство медицинских КТ-устройств и мультимодальных физиологических и электрокардиографических (ЭКГ) мониторов используют реальные входы с плавающей запятой, реализованные с помощью HDI PCB.
Гибкий
Медицинская промышленность имеет значительный спрос на гибкие печатные платы из-за их преимуществ, таких как миниатюризация, свобода проектирования и гибкость. Эти характеристики отвечают требованиям медицинских устройств к легким, компактным и надежным решениям.
Медицинские электронные изделия должны выдерживать суровые условия в организме человека, обеспечивая при этом высокую надежность и электрические характеристики, что делает гибкие схемы идеальным выбором для таких применений. Обычно они изготавливаются из тонких и гибких материалов, таких как полиимид или полиэстер, что позволяет им сгибаться, складываться или скручиваться для установки в узких пространствах или сложных формах. Кроме того, конструкция гибкой печатной платы может выдерживать перепады температур, обеспечивать водонепроницаемость, сохранять стерильность и допускать многократную повторную сборку.
В качестве основных компонентов различных медицинских приборов используются гибкие схемы, в том числе кардиостимуляторы, дефибрилляторы, нейростимуляторы, ультразвуковые аппараты, эндоскопы и многое другое.
Многослойная структура
Напротив, жесткая печатная плата может обеспечить более надежную внутреннюю структуру по сравнению с гибкой печатной платой, поскольку производители могут размещать компоненты на более стабильной платформе. Однако из-за невозможности складываться они не могут предложить преимущества миниатюризации, и поэтому они полагаются на преимущества многослойных структур для размещения большего количества компонентов.
Во многих высококачественных медицинских изделиях обычно встречаются жесткие печатные платы. К ним относятся хирургические роботы, рентгеновские аппараты, устройства МРТ, электрокардиографы и насосы для химиотерапии. Большинство производителей медицинского оборудования выбирают многослойные печатные платы для таких применений. Материалы, используемые для этих печатных плат, включают стеклоэпоксидную смолу, алюминий, керамику и многое другое.
Строгие медицинские испытания ПХБ
Процесс разработки медицинских устройств включает дополнительные соображения и требования, выходящие за рамки того, что обычно требуется для создания некритических печатных плат. Медицинское оборудование подвергается многочисленным испытаниям, чего нельзя сказать о других видах печатных плат. Это в первую очередь связано со строгими требованиями к испытаниям, предъявляемыми регулирующими органами; однако часто также необходимы функциональные испытания и производственные испытания. Регуляторные испытания, требуемые для медицинских устройств, обычно попадают в одну из двух широких категорий:
● Медицинское оборудование, которое либо передает энергию пациенту или от него, либо обнаруживает энергию, передаваемую пациенту или от него, находится в центре внимания стандарта МЭК 60601-1.
● Медицинское оборудование, не подключенное напрямую к пациенту, например, используемое в лабораториях, подпадает под действие стандарта IEC 61010-1.
Предыдущая информация демонстрирует опыт RICH PCBA в производстве и сборке медицинских печатных плат. Если вы признаете нашу компетентность, не стесняйтесь обращаться к нам по электронной почте. Мы оперативно ответим на ваш запрос и предоставим вам доступное предложение по печатным платам.
Фокус проекта
Надежность медицинских печатных плат имеет решающее значение, независимо от того, используются ли они в операционной или лаборатории. В медицинской сфере нет места для неисправностей или неправильной работы оборудования. Поэтому для создания печатной платы для использования в медицинских устройствах необходимы следующие методы:
● Конструкция печатной платы должна учитывать особые требования медицинского устройства, включая количество компонентов, размер платы и требования к терморегулированию.
● Для обеспечения успешного монтажа платы важно аккуратно размещать компоненты и правильно прокладывать дорожки.
● Выбор компонентов имеет решающее значение для создания надежных медицинских устройств. Важно найти лучшие компоненты, которые соответствуют конкретным требованиям медицинского устройства, надежны, долговечны и имеют длительный срок службы.
● Выбирайте профессиональный завод по сборке медицинских печатных плат или компанию с опытом обслуживания в медицинской отрасли и хорошей репутацией, чтобы гарантировать качество услуг по сборке печатных плат.
● Использование бессвинцовой сборки печатных плат считается эффективной практикой, и выбор компании, приверженной принципам устойчивого развития, может принести неожиданные преимущества вашему проекту.
● Процесс очистки печатных плат особенно важен в медицинской электронике. Хотя цель очистки обычно заключается в том, чтобы избежать коротких замыканий, вызванных пятнами на поверхности во время использования, в медицинском оборудовании остаточные чистящие средства могут нанести вред пациентам.
● Собранные печатные платы должны пройти тщательную проверку и испытания, чтобы убедиться в их соответствии требуемым стандартам надежности, производительности и безопасности.
● Чтобы гарантировать, что электромагнитные помехи (ЭМП) не влияют на медицинские печатные платы, инженерам следует обращаться к различным стандартам ЭМП.