Производство медицинских печатных плат
От проектирования до сборки
Медицинские печатные платы (PCB) — это особый тип печатных плат, используемых в медицинской промышленности. По мере перехода китайской медицинской индустрии от традиционной китайской медицины к западной, спрос на медицинскую электронику резко возрос. Это стимулировало развитие технологий производства и сборки медицинских печатных плат в Китае, что сделало компанию RICH PCBA надежным производителем печатных плат для медицинского оборудования. Медицинские схемы, производимые RICH PCBA, широко используются в различных медицинских устройствах, включая аппараты УЗИ, оборудование для мониторинга состояния пациентов, системы медицинской 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 коммерческое предложение на сборку медицинских печатных плат от RICH PCBA.
Если вы ищете первоклассного производителя медицинских печатных плат/компонентов, обратитесь в 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 спроектированы таким образом, чтобы выдерживать суровые медицинские условия, требуют более тщательного тестирования в процессе производства, а также необходимо обеспечить качество пайки компонентов при сборке и т.д.
● Быстрое выполнение заказа
● Готовые печатные платы (PCBA)
● 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 остается 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 бесконтактных термометров. Однако мы также производим печатные платы для других медицинских устройств, 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
● Медсестра-наблюдатель
● Электрическая инвалидная коляска
● Цифровые насосы для введения питательных веществ
● Оборудование для МРТ
● Поиск пациентов
● Кохлеарные импланты
● Технология сканирования
● Системы управления
● Инсулиновые помпы
Производство медицинских печатных плат
Шаг 1: Разработка визуального образа
На этом этапе к процессу подключается завод по производству медицинских печатных плат, который с помощью плоттера преобразует файлы проекта печатных плат в пленки, служащие фотонегативами схемы.
При печати на печатной плате внутренние слои демонстрируют два цвета чернил:
● Чернилами обозначены медные дорожки и контуры на печатной плате.
● Прозрачные чернила, как и основа из стекловолокна, обозначают непроводящие компоненты печатной платы.
Внешний слой имеет:
● Медные дорожки, отображаемые прозрачными чернилами.
● Область, где будет удалена медь методом травления, обозначена черными чернилами.
Шаг 2: Печать внутреннего слоя из меди.
На этом этапе изготавливаются внутренние схемы для медицинских печатных плат, чтобы создать проводящие пути 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 вытравлены. Наконец, они выравниваются и ламинируются, образуя полный внутренний слой. Конкретные операции следующие:
1. Нанесите слои меди методом ламинирования на каждую сторону стекловолоконной подложки.
2. Совместите тонкую пленку с медными слоями и поместите ее сверху.
3. Используйте воздействие ультрафиолетового (УФ) света для отверждения и защиты нижележащей меди.
4. Для проявления печатной платы используйте химический раствор, удаляющий незатвердевшие прозрачные чернила, оставляя медные дорожки и контуры.
5. Протравите пленку, чтобы удалить излишки медной фольги, используя черные чернила, чтобы удалить медь только в нежелательных местах.
Шаг 3: Объединение различных слоев
После того, как все необходимые внутренние слои прошли травление, печать и ламинирование, обеспечивающие чистоту, различные слои необходимо соединить для формирования полной печатной платы. Это включает в себя процесс сверления для соединения с внутренними слоями. Большинство производителей используют традиционное сверление на станках с ЧПУ, которое может быть недостаточным для медицинских печатных плат с высокими требованиями к точности.
Возьмем, к примеру, печатную плату медицинского кардиостимулятора, где даже в обычных устройствах может быть более сотни отверстий, не говоря уже о более сложных инструментах. Время, необходимое для изготовления, — это лишь один аспект проблемы; еще более критичным является то, что любое незначительное отклонение может привести к сбоям в сборке.
Для решения этой задачи компания RICH PCBA использует оптические сверлильные станки и лазерные сверлильные процессы для достижения высокой точности сверления. Это включает в себя станок, который проталкивает штифты через выравнивающие отверстия для выравнивания внутреннего и внешнего слоев, обеспечивая эффективность сквозного сверления во время сборки печатной платы.
Шаг 4: Визуализация внешнего слоя
Нанесение изображения на внешний слой является важнейшим этапом в процессе производства печатных плат. На медицинскую панель печатной платы наносится другой фоторезист, который переносит изображение конструкции печатной платы на медные слои на внешней поверхности платы. Однако при нанесении изображения фоторезист наносится только на внешний слой. Процесс проходит в чистой и безопасной зоне.
Процесс получения изображения начинается с очистки медной поверхности от грязи и мусора, которые могут помешать передаче изображения. Для фиксации прозрачных пленок с черными чернилами и предотвращения их смещения используются штифты. После нанесения фоторезиста медицинская печатная плата помещается в желтую комнату. Ультрафиолетовое излучение затвердевает фоторезист, а незатвердевший резист, покрытый черными чернилами, удаляется.
Шаг 5: Травление внешнего слоя
В ходе этого процесса удаляется вся медь, не относящаяся к внешнему слою, и наносится дополнительный слой меди методом электролитического осаждения. После первоначального травления меди для защиты критически важных участков меди используется электролитическое олово. После завершения травления внешнего слоя панель может пройти проверку методом автоматического оптического контроля (AOI), чтобы убедиться, что даже медицинские эстетические печатные платы со сложными схемами соответствуют необходимым техническим требованиям.
Шаг 6: Паяльная маска и шелкография
После завершения изготовления печатной платы наносится защитная паяльная маска для защиты внешнего слоя медицинской печатной платы и нанесения методом шелкографии таких данных, как идентификационные данные компании, логотипы производителя, символы, идентификаторы компонентов, обозначения выводов и другие важные маркировки или элементы. Процесс включает в себя:
1. Очистка медицинской печатной платы от любых загрязнений.
2. Нанесение эпоксидной смолы и защитной пленки для пайки на поверхность печатной платы.
3. Воздействие ультрафиолетового света для отверждения участков в защитном слое припоя, где пайка не требуется.
4. Удаление участков, не требующих маскирования, и помещение платы в печь для затвердевания слоя паяльной маски.
5. Использование струйного принтера для прямой печати информации на плате.
Шаг 7: Финишная обработка поверхности
В зависимости от потребностей заказчика может потребоваться нанесение поверхностного покрытия на готовую медицинскую печатную плату, которое включает в себя нанесение покрытия из проводящего материала на поверхность платы.
Сборка медицинских печатных плат
Шаг 1: Нанесение трафарета с паяльной пастой
Техника нанесения паяльной пасты с помощью трафарета является первым этапом процесса сборки печатной платы. На этом этапе трафарет используется для покрытия печатной платы таким образом, чтобы была видна только та часть платы, на которую будут установлены компоненты. Это облегчает нанесение паяльной пасты исключительно на те участки платы, где будут размещены компоненты.
Для этого используется механическое устройство, удерживающее плату и трафарет для пайки на месте. После этого с помощью аппликатора паяльная паста наносится в заранее определенных местах. Паяльная паста равномерно распределяется по всем открытым участкам. После завершения этого этапа трафарет удаляется, а паяльная паста остается в соответствующих местах.
Шаг 2: Игра «Выбери и поставь»
Многие медицинские электронные устройства либо имплантируются в тело человека, либо носятся на чувствительных органах. В случае неисправности этих устройств, например, короткого замыкания или перегорания, они могут нанести вторичный вред пациенту. Поэтому крайне важно точно размещать компоненты в заданных положениях с помощью прецизионного оборудования.
Имплантируемые медицинские электронные устройства, такие как кохлеарные имплантаты и искусственные глазные яблоки, обычно содержат множество электронных компонентов внутри своей структуры. Однако более мелкие устройства создают проблемы в процессе захвата и установки, что затрудняет поддержание точности. Для достижения высокой точности, необходимой для сборки печатных плат для медицинских кохлеарных имплантатов, компания RICH PCBA использует роботизированное оборудование. Роботы отвечают за захват 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 предназначен для укрепления соединений между печатной платой и электрическими компонентами. Для этого используется конвейерная лента, перемещающая печатную плату через большую печь для пайки оплавлением. В процессе пайки паяльная паста расплавляется путем нагрева печатной платы примерно до 2500 градусов Цельсия. После нагрева в печи медицинская печатная плата проходит через ряд охладителей, которые помогают паяльной пасте охладиться и затвердеть, обеспечивая прочное соединение между электрическими компонентами и платой.
Важно отметить, что для двухслойных медицинских печатных плат процессы трафаретной печати и оплавления выполняются в определенной последовательности. Сначала обрабатывается сторона платы с меньшим количеством и более удобными для работы электрическими компонентами.
Шаг 4: Тестирование сборки медицинской печатной платы
Мы подчеркиваем точность, надежность и критическую важность медицинских печатных плат. Поэтому крайне важно найти надежных производителей и высококлассные предприятия по производству печатных плат, а также убедиться в наличии у них сертификата ISO 13485. Даже если они соответствуют этим критериям, все равно необходимо проверить качество предоставляемых ими услуг по тестированию печатных плат.
В дополнение к ручным проверкам, проводимым на протяжении всего производственного процесса, включая SPI и AOI, на заключительном этапе сборки медицинских печатных плат выполняется функциональное тестирование. Это гарантирует, что материнская плата функционирует должным образом и соответствует высоким стандартам, установленным медицинской промышленностью.
После завершения тестирования проводится тщательная очистка печатной платы для удаления любых потенциальных остатков, таких как масло, флюс для пайки или другие загрязнения. Кроме того, в связи со специфическими требованиями к изделию, заказчикам могут потребоваться специализированные процессы для производства медицинских печатных плат, такие как стерильная обработка, в зависимости от конкретного типа применения.
Высококачественные медицинские печатные платы
Высокоплотная межсетевая связь
Технология высокоплотных межсоединений (High-Density Interconnect, HDI) — одна из ключевых технологий для создания современных печатных плат медицинского оборудования, позволяющая разместить больше электронных компонентов и соединений на ограниченной площади платы. 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 вложенные средства.
В системах дистанционного медицинского наблюдения недопустимы задержки или прерывания сигнала. Даже незначительное отклонение в 0,1 секунды может представлять угрозу для жизни пациентов. Печатные платы высокой плотности (HDI) медицинского класса обеспечивают высокую скорость передачи сигнала и минимизируют различные проблемы, связанные с реакцией. Кроме того, благодаря внедрению определенных конструктивных и инженерных усовершенствований, эти платы высокой плотности могут быть наделены способностью противостоять электромагнитным помехам и шуму. Этого можно достичь с помощью таких мер, как планирование заземляющей плоскости, межслойное экранирование и фильтрация электромагнитных помех.
В настоящее время большинство медицинских компьютерных томографов и мультимодальных физиологических и электрокардиографических (ЭКГ) мониторов используют преимущества ввода данных с плавающей запятой, обеспечиваемые платой HDI PCB.
Гибкий
В медицинской промышленности существует значительный спрос на гибкие печатные платы благодаря таким преимуществам, как миниатюризация, свобода проектирования и гибкость. Эти характеристики отвечают требованиям к легким, компактным и надежным решениям для медицинских устройств.
Медицинские электронные изделия должны выдерживать суровые условия внутри человеческого тела, обеспечивая при этом высокую надежность и электрические характеристики, поэтому гибкие печатные платы являются идеальным выбором для таких применений. Как правило, они изготавливаются из тонких и гибких материалов, таких как полиимид или полиэстер, что позволяет им изгибаться, складываться или скручиваться, чтобы соответствовать ограниченному пространству или сложным формам. Кроме того, конструкция гибких печатных плат позволяет компенсировать перепады температур, обеспечивает водонепроницаемость, поддерживает стерильность и допускает многократную сборку.
В основе работы различных медицинских устройств лежат гибкие печатные платы, в том числе кардиостимуляторы, дефибрилляторы, нейростимуляторы, аппараты ультразвуковой диагностики, эндоскопы и многое другое.
Многослойная структура
В отличие от гибких печатных плат, жесткие печатные платы обеспечивают более надежную внутреннюю структуру, поскольку позволяют производителям размещать компоненты на более стабильной платформе. Однако из-за невозможности складывания они могут не обеспечивать преимущества миниатюризации, поэтому для размещения большего количества компонентов используются преимущества многослойных структур.
Во многих высокотехнологичных медицинских изделиях широко используются жесткие печатные платы. 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 таких плат используются стеклоэпоксидная смола, алюминий, керамика и другие.
Строгие медицинские испытания печатных плат
Процесс разработки медицинских изделий включает в себя дополнительные аспекты и требования, выходящие за рамки того, что обычно требуется для создания некритичных печатных плат. Медицинское оборудование подвергается значительному тестированию, чего нельзя сказать о других типах печатных плат. Это объясняется, прежде всего, строгими требованиями к тестированию, предъявляемыми регулирующими органами; однако зачастую также необходимы функциональное тестирование и тестирование в процессе производства. Требуемые для медицинских изделий нормативные испытания обычно делятся на две основные категории:
● Стандарт IEC 60601-1 рассматривает медицинское оборудование, которое либо передает энергию пациенту или от пациента, либо обнаруживает энергию, передаваемую пациенту или от пациента.
● Медицинское оборудование, не подключенное напрямую к пациенту, например, используемое в лаборатории, подпадает под действие стандарта IEC 61010-1.
Приведенная 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 ценовое предложение на изготовление печатных плат.
Направление проекта
Надежность медицинских печатных плат имеет решающее значение, независимо от того, используются ли они в операционной или лаборатории. В медицинской сфере недопустимы неисправности или некорректная работа оборудования. Поэтому при создании печатных плат для использования в медицинских устройствах необходимо соблюдать следующие правила:
● При проектировании печатной платы следует учитывать специфические требования медицинского устройства, включая количество компонентов, размер платы и требования к теплоотводу.
● Для успешной сборки печатной платы крайне важно тщательно размещать компоненты и правильно прокладывать дорожки.
● Выбор компонентов имеет решающее значение для создания надежных медицинских изделий. Важно найти лучшие компоненты, которые соответствуют конкретным требованиям медицинского изделия, являются надежными, долговечными и имеют длительный срок службы.
● Для обеспечения высокого качества услуг по сборке печатных плат выбирайте профессиональный завод по сборке медицинских печатных плат или компанию с опытом работы в медицинской отрасли и хорошей репутацией.
● Использование бессвинцовой сборки печатных плат считается эффективной практикой, а 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 предотвращении коротких замыканий, вызванных загрязнениями поверхности во время использования, в медицинском оборудовании остатки чистящих средств могут нанести вред пациентам.
● Собранные печатные платы должны пройти тщательную проверку и тестирование, чтобы гарантировать соответствие требуемым стандартам надежности, производительности и безопасности.
● Для обеспечения отсутствия электромагнитных помех (ЭМП) на печатной плате медицинского оборудования инженерам следует руководствоваться различными стандартами по ЭМП.