Производство медицинских печатных плат
От проектирования до сборки
Медицинские печатные платы (Medical PCB) – это особый тип печатных плат, используемых в медицинской промышленности. В связи с переходом китайской медицинской промышленности от традиционной китайской к западной, спрос на медицинскую электронику резко возрос. Это стимулировало развитие китайских технологий производства и сборки медицинских печатных плат, сделав компанию RICH PCBA надежным производителем печатных плат для медицинского оборудования. Медицинские платы, производимые RICH PCBA, широко используются в различных медицинских приборах, включая ультразвуковые аппараты, системы мониторинга пациентов, системы медицинской визуализации и другие устройства, требующие точного и надежного электронного управления. Эти печатные платы играют ключевую роль в управлении и регулировании электронных функций медицинского оборудования.
Получите предложение по сборке медицинских печатных плат от RICH PCBA
Если вы ищете ведущего производителя медицинских печатных плат/плат, вам стоит обратить внимание на компанию RICH PCBA. Поскольку медицинская электроника тесно связана со здоровьем человека, она должна соответствовать строгим стандартам безопасности и надежности. Кроме того, некоторые имплантируемые медицинские электронные устройства требуют повышенной точности и стабильности, поэтому они должны быть разработаны с учётом суровых условий эксплуатации, проходить больше испытаний на производстве, а пайка компонентов должна быть качественной при сборке и т. д.
● Быстрое выполнение
● Готовая печатная плата
● Semi-Turnkey
● Сборка BGA
● Прототипирование
● Серийное производство
● Дешево
● Китай
Какие медицинские электронные печатные платы были произведены?
С начала пандемии COVID-19 мировой спрос на медицинскую электронику остаётся высоким. В этих условиях компания RICH PCBA получила множество запросов от медицинской отрасли. В настоящее время большая часть производимых нами медицинских печатных плат предназначена для электронных лобных термометров. Однако мы также производим печатные платы для других медицинских приборов, таких как компьютерные томографы, хирургические светильники и ряд других изделий. Ниже приведены некоторые примеры печатных плат для медицинских изделий, которые мы можем предоставить нашим клиентам:
● Кардиостимуляторы
● Дефибрилляторы
● Респираторы
● Монитор медсестер
● Электрическая инвалидная коляска
● Цифровые насосы питания
● Оборудование для МРТ
● Локатор пациентов
● Кохлеарные импланты
● Технология сканирования
● Системы управления
● Инсулиновые помпы
Производство медицинских печатных плат
Шаг 1: Дизайн-визуализация
На этом этапе к процессу подключается 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 два цвета чернил:
● Черные чернила обозначают медные дорожки и цепи на печатной плате.
● Прозрачные чернила, как и основа из стекловолокна, представляют непроводящие части печатной платы.
Внешний слой имеет:
● Медные дорожки, отображенные прозрачными чернилами.
● Область, где будет вытравлена медь, обозначена черными чернилами.
Шаг 2: Внутренний слой: медная печать
Этот этап включает изготовление внутренних схем для медицинской печатной платы, чтобы создать токопроводящие дорожки на разных слоях. Если ваш проект требует более сложной многослойной медицинской печатной платы, этот этап 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 включают в себя:
1.Нанесите слои меди на каждую сторону стекловолоконной подложки.
2. Выровняйте тонкую пленку по слоям меди и поместите ее сверху.
3.Используйте воздействие ультрафиолетового (УФ) света для отверждения и защиты нижележащей меди.
4.Используйте химический раствор для проявки печатной платы, удаляя незатвердевшие прозрачные чернила, оставляя медные дорожки и схемы.
5. Протравьте, чтобы удалить излишки медной фольги, используя черную краску на пленке, гарантируя, что медь будет протравлена только в нежелательных областях.
Шаг 3: Объединение различных слоев
После того, как все необходимые внутренние слои пройдут травление, печать и ламинирование, обеспечивая чистоту, необходимо объединить отдельные слои для формирования готовой печатной платы. Это включает в себя сверление отверстий для соединения с внутренними слоями. Большинство производителей используют традиционные станки с ЧПУ, чего может быть недостаточно для медицинских печатных плат с высокими требованиями к точности.
Возьмём, 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, — лишь один из аспектов сложности; что ещё важнее, любое незначительное отклонение может привести к сбоям в сборке.
Для решения этой задачи компания RICH PCBA использует оптические сверлильные станки и лазерные технологии для достижения точного сверления. Это включает в себя установку, которая вводит штифты в выравнивающие отверстия для совмещения внутренних и внешних слоёв, обеспечивая эффективность сквозного монтажа печатных плат.
Шаг 4: Визуализация внешнего слоя
Визуализация внешнего слоя — важнейший этап производства печатной платы. На медицинскую панель печатной платы наносится ещё один фоторезист, что подразумевает перенос изображения дизайна платы на медные слои на внешней поверхности платы. Однако при визуализации фоторезист наносится только на внешний слой. Процесс проходит в чистом и безопасном помещении.
Процесс визуализации начинается с очистки медной поверхности от грязи и мусора, которые могут помешать передаче изображения. Штифты фиксируют прозрачные пленки с чёрной краской и предотвращают их смещение. После нанесения фоторезиста медицинская печатная плата отправляется в жёлтую камеру. Под воздействием ультрафиолетового излучения фоторезист затвердевает, а незатвердевший резист, покрытый чёрной краской, удаляется.
Шаг 5: Травление внешнего слоя
В ходе этого процесса удаляется вся медь, не относящаяся к внешнему слою, и гальваническим способом наносится дополнительный слой меди. Для защиты критически важных участков меди после первоначальной обработки медью используется гальваническое олово. После завершения травления внешнего слоя панель может пройти инспекцию AOI, чтобы гарантировать соответствие требованиям даже медицинских эстетических печатных плат со сложными схемами.
Шаг 6: Паяльная маска и шелкография
После завершения изготовления схемы наносится паяльная маска для защиты внешнего слоя медицинской печатной платы и нанесения шелкографической информации, такой как идентификационный номер компании, логотипы производителя, символы, идентификаторы компонентов, локаторы выводов и другие заметные обозначения или элементы. Процесс включает в себя:
1. Очистка медицинской печатной платы от любых загрязнений.
2. Нанесение эпоксидной смолы 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 непосредственной 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 медицинской печатной платы
Шаг 1: Нанесение паяльной пасты по трафарету
Нанесение паяльной пасты через трафарет является первым этапом сборки печатной платы. На этом этапе трафарет используется для покрытия печатной платы, оставляя видимой только ту часть платы, на которой будет установлен компонент. Это облегчает нанесение паяльной пасты исключительно на те области платы, где будут установлены компоненты.
Для достижения этой цели используется механическое устройство, удерживающее плату и трафарет. После этого паяльная паста наносится аппликатором на заданные места. Паста равномерно наносится на все открытые участки. После завершения этого этапа трафарет удаляется, а паяльная паста остаётся в необходимых местах.
Шаг 2: Игра «Выбери и положи»
Многие медицинские электронные устройства либо имплантируются в тело человека, либо носят на чувствительных органах. Неисправность этих устройств, например, короткое замыкание или перегорание, может причинить пациенту вторичный вред. Поэтому крайне важно точно устанавливать компоненты в предназначенные для них места с использованием точного оборудования.
Имплантируемая медицинская электроника, такая как кохлеарные имплантаты и искусственные глазные яблоки, обычно содержит множество электронных компонентов. Однако небольшие устройства создают трудности при сборке и установке, что затрудняет поддержание точности. Для достижения высокой точности, необходимой при сборке печатных плат для медицинских кохлеарных имплантатов, RICH PCBA использует роботизированное оборудование. Роботы отвечают за сборку и установку компонентов поверхностного монтажа на печатные платы, обеспечивая точное размещение компонентов на паяльной пасте с помощью монтажного механизма.
Шаг 3: Пайка оплавлением
Процесс пайки оплавлением припоя предназначен для укрепления соединений между печатной платой и электрическими компонентами. Для этого используется конвейерная лента, которая перемещает печатную плату через большую печь оплавления. Паяльная паста плавится при нагревании печатной платы до температуры около 2500 градусов Цельсия. После нагревания в печи медицинская печатная плата проходит через ряд охладителей, которые способствуют охлаждению и затвердеванию паяльной пасты, обеспечивая прочное соединение между электрическими компонентами и платой.
Важно отметить, что для двухслойных медицинских печатных плат процессы трафаретной печати и оплавления выполняются в определённом порядке. Сторона платы с меньшим количеством и более удобными для управления электрическими компонентами обрабатывается первой.
Шаг 4: Тест сборки медицинской печатной платы
Мы придаём особое значение точности, надёжности и критически важности медицинских печатных плат. Поэтому поиск надёжных производителей и первоклассных центров по производству печатных плат, а также обеспечение их сертификации по стандарту ISO 13485 имеют первостепенное значение. Даже если они соответствуют этим критериям, необходимо проверять качество их услуг по тестированию печатных плат.
Помимо ручного контроля, проводимого на протяжении всего производственного процесса, включая SPI и AOI, на заключительном этапе сборки медицинской печатной платы проводится функциональное тестирование. Это гарантирует, что материнская плата будет функционировать должным образом и соответствовать высоким стандартам медицинской отрасли.
После завершения тестирования проводится тщательная очистка печатной платы от любых возможных остатков, таких как масло, паяльный флюс и другие загрязнения. Кроме того, в связи с особыми требованиями к продукту, заказчикам могут потребоваться специализированные процессы производства медицинских печатных плат, например, стерильная обработка, в зависимости от типа применения.
Высококачественная медицинская печатная плата
Высокоплотное соединение
Высокоплотные межсоединения (High-Density Interconnect) — одна из основных технологий создания современных печатных плат для медицинского оборудования, позволяющая разместить больше электронных компонентов и соединений в ограниченном пространстве. Печатная плата, изготовленная с использованием этой технологии, известна как HDI PCB. Из-за сложных технологических процессов, таких как тонкие дорожки, глухие и скрытые переходные отверстия, HDI PCB могут быть дорогими, но они оправдывают свои вложения.
В удалённых медицинских приложениях задержки или прерывания сигнала недопустимы. Даже незначительное отклонение в 0,1 секунды может быть опасным для жизни пациентов. Печатные платы HDI медицинского класса обеспечивают скорость передачи сигнала и снижают различные проблемы с откликом. Более того, благодаря определённым конструктивным и инженерным усовершенствованиям эти высокоплотные печатные платы могут быть наделены способностью противостоять электромагнитным помехам и шумам. Это достигается такими мерами, как планирование заземляющего слоя, межслойное экранирование и фильтрация электромагнитных помех.
В настоящее время большинство медицинских КТ-сканеров и мультимодальных физиологических и электрокардиографических (ЭКГ) мониторов используют преимущества настоящих входов с плавающей запятой, поддерживаемых HDI PCB.
Гибкий
Медицинская промышленность испытывает значительный спрос на гибкие печатные платы благодаря таким преимуществам, как миниатюризация, свобода проектирования и гибкость. Эти характеристики отвечают требованиям к лёгкости, компактности и надёжности медицинских устройств.
Медицинские электронные изделия должны выдерживать суровые условия внутри человеческого организма, обеспечивая при этом высокую надёжность и электрические характеристики, что делает гибкие печатные платы идеальным выбором для таких применений. Они, как правило, изготавливаются из тонких и гибких материалов, таких как полиимид или полиэстер, что позволяет сгибать, складывать и скручивать их для установки в ограниченном пространстве или в сложных формах. Кроме того, конструкция гибких печатных плат позволяет выдерживать перепады температур, обеспечивает водонепроницаемость, стерильность и допускает многократную сборку.
В основе работы различных медицинских приборов лежат гибкие схемы, в том числе кардиостимуляторы, дефибрилляторы, нейростимуляторы, ультразвуковые аппараты, эндоскопы и многое другое.
Многослойная структура
В отличие от гибких печатных плат, жёсткие печатные платы обеспечивают более надёжную внутреннюю структуру, поскольку производители могут размещать компоненты на более устойчивой платформе. Однако из-за невозможности складываться они не обеспечивают преимущества миниатюризации, поэтому для размещения большего количества компонентов приходится полагаться на преимущества многослойных структур.
Жесткие печатные платы широко используются во многих высокотехнологичных медицинских изделиях. К ним относятся хирургические роботы, рентгеновские аппараты, аппараты МРТ, электрокардиографы и насосы для химиотерапии. Большинство производителей медицинского оборудования выбирают многослойные печатные платы для таких применений. В качестве материалов для этих плат используются стеклопластик, эпоксидная смола, алюминий, керамика и другие.
Строгие испытания медицинских ПХБ
Процесс разработки медицинских изделий включает в себя дополнительные аспекты и требования, выходящие за рамки требований, предъявляемых к созданию некритических печатных плат. Медицинское оборудование проходит множество испытаний, чего нельзя сказать о других типах печатных плат. Это обусловлено, прежде всего, строгими требованиями к испытаниям, предъявляемыми регулирующими органами; однако зачастую также необходимы функциональные и производственные испытания. Регуляторные испытания, требуемые для медицинских изделий, обычно делятся на две основные категории:
● Медицинское оборудование, которое либо передает энергию пациенту или от пациента, либо обнаруживает энергию, передаваемую пациенту или от пациента, 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.
Приведённая выше информация демонстрирует опыт компании RICH PCBA в производстве и сборке медицинских печатных плат. Если вы цените наш профессионализм, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте. Мы оперативно ответим на ваш запрос и предоставим вам выгодное предложение по изготовлению печатных плат.
Фокус проекта
Надёжность медицинских печатных плат имеет решающее значение, независимо от того, используются ли они в операционной или лаборатории. В медицинской сфере недопустимы сбои или некорректная работа оборудования. Поэтому при создании печатных плат для медицинских устройств необходимо соблюдать следующие правила:
● Конструкция печатной платы должна учитывать конкретные требования медицинского устройства, включая количество компонентов, размер платы и требования к терморегулированию.
● Для успешного создания платы крайне важно тщательно размещать компоненты и правильно прокладывать дорожки.
● Выбор компонентов критически важен для создания надёжных медицинских устройств. Важно найти оптимальные компоненты, которые соответствуют конкретным требованиям медицинского устройства, а также являются надёжными, долговечными и имеют длительный срок службы.
● Выбирайте профессиональный завод по сборке медицинских печатных плат или компанию с опытом обслуживания медицинской отрасли и хорошей репутацией, чтобы гарантировать качество услуг по сборке печатных плат.
● Использование бессвинцовой технологии сборки печатных плат считается эффективной практикой, а выбор компании, ориентированной на устойчивое развитие, может принести неожиданные преимущества вашему проекту.
● Процесс очистки печатных плат особенно важен в медицинской электронике. Хотя обычно цель очистки — предотвратить короткие замыкания, возникающие из-за поверхностных загрязнений во время использования, в медицинском оборудовании остатки чистящих средств 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 медицинскую печатную плату, инженерам следует обращаться к различным стандартам ЭМП.