Tillverkning av medicinska kretskort
Från design till montering
Medicinska kretskort är en specifik typ av kretskort som används inom medicinindustrin. I takt med att Kinas medicinska industri övergår från traditionell kinesisk medicin till västerländsk medicin har efterfrågan på medicinsk elektronik ökat dramatiskt. Detta har lett till utvecklingen av Kinas tillverknings- och monteringsteknik för medicinska kretskort, vilket gör RICH PCBA till en pålitlig tillverkare av kretskort för medicinsk utrustning. Den medicinska kretsen som produceras av RICH PCBA används ofta i en rad medicintekniska produkter, inklusive ultraljudsmaskiner, patientövervakningsutrustning, medicinska bildsystem och andra enheter som kräver exakt och tillförlitlig elektronisk styrning. Dessa kretskort spelar en avgörande roll för att styra och reglera de elektroniska funktionerna hos medicinsk utrustning.
Få en offert för medicinsk PCB-montering från RICH PCBA
Om du letar efter en topprankad tillverkare av medicinska PCB/PCBA, behöver du inte gå längre än till RICH PCBA. Eftersom medicinsk elektronik är relaterad till människors hälsa måste den uppfylla strikta säkerhets- och tillförlitlighetsstandarder. Dessutom kräver viss implanterbar medicinsk elektronik större noggrannhet och stabilitet, så den måste vara utformad för att klara tuffa medicinska miljöer, mer testning krävs vid tillverkningen och lödning av komponenter måste säkerställas under monteringskvalitet etc.
● Snabb leveranstid
● Nyckelfärdig PCBA
● Delvis nyckelfärdig
● BGA-montering
● Prototypframställning
● Batchproduktion
● Billigt
● Kina
Vilka medicinska elektroniska PCB har producerats?
Sedan utbrottet av covid-19-pandemin har den globala efterfrågan på medicinsk elektronik varit fortsatt hög. I denna miljö har RICH PCBA fått många förfrågningar från medicinsk industri. För närvarande är majoriteten av de medicinska PCBA vi producerar för elektroniska panntermometrar. Vi tillverkar dock även PCBA för andra medicintekniska produkter såsom CT-skannrar, kirurgiska lampor och en rad andra produkter. Följande är några exempel på PCBA för medicinska produkter som vi kan erbjuda våra kunder:
● Pacemakers
● Defibrillatorer
● Andningsskydd
● Omvårdnadsmonitor
● Elektrisk rullstol
● Digitala näringspumpar
● MR-utrustning
● Patientlokalisering
● Cochleaimplantat
● Skanningsteknik
● Styrsystem
● Insulinpumpar
Tillverkning av medicinska kretskort
Steg 1: Designavbildning
I detta steg blir fabriken för tillverkning av medicinska kretskort involverad i processen och använder en plotterskrivare för att konvertera designfilerna för kretskort till filmer, som fungerar som fotonegativ av diagrammet.
När kretskortet skrivs ut uppvisar de inre lagren två färger av bläck:
● Svart bläck representerar kopparspåren och kretsarna på kretskortet.
● Klarfärg, liksom glasfiberbasen, representerar de icke-ledande kretskortsdelarna.
Det yttre lagret har:
● Kopparbanor som visas med genomskinligt bläck.
● Området där kopparen kommer att etsas bort indikeras med svart bläck.
Steg 2: Inre lager tryckt koppar
Detta steg innebär att tillverka de inre kretsarna för medicinska kretskort för att etablera ledande banor på olika lager. Om ditt projekt kräver ett mer komplext flerskiktat medicinskt kretskort måste detta steg upprepas tills alla inre kretsar är tryckta och etsade. Slutligen justeras och lamineras de för att bilda ett komplett inre lager. De specifika operationerna är följande:
1. Laminera kopparskikt på varje sida av glasfibersubstratet.
2. Rikta in en tunn film med kopparlagren och placera den ovanpå.
3. Använd ultraviolett (UV) ljusexponering för att härda och skydda den underliggande kopparn.
4. Använd en kemisk lösning för att framkalla kretskortet, ta bort ohärdat transparent bläck och lämna kvar kopparspår och kretsar.
5. Ets för att ta bort överflödig kopparfolie, med svart bläck på filmen. Se till att endast koppar i oönskade områden etsas bort.
Steg 3: Kombinera olika lager
När alla nödvändiga inre lager har etsat, tryckt och laminerats, för att säkerställa renhet, måste olika lager kombineras för att bilda ett komplett kretskort. Detta innebär borrning för att ansluta till de inre lagren. De flesta tillverkare använder traditionell CNC-borrning, vilket kanske inte räcker till för medicinska kretskort med höga precisionskrav.
Ta till exempel ett kretskort för medicinska pacemakers, där även typiska enheter kan ha över hundra borrhål, för att inte tala om mer sofistikerade instrument. Tillverkningstiden är bara en aspekt av utmaningen; det som är ännu mer kritiskt är att varje liten avvikelse kan leda till monteringsfel.
För att hantera denna utmaning använder RICH PCBA optiska borrmaskiner och laserborrprocesser för att uppnå precisionsborrning. Detta innebär en maskin som driver in stift genom justeringshål för att justera de inre och yttre lagren, vilket säkerställer effektiviteten hos PTH under hålmontering av kretskort.
Steg 4: Avbildning av det yttre lagret
Avbildning av det yttre lagret är ett avgörande steg i kretskortstillverkningsprocessen. En annan fotoresist appliceras på kretskortets medicinska panel, vilket innebär att en bild av kretskortsdesignen överförs till kopparlagren på kortets yttre yta. För avbildning appliceras dock fotoresisten endast på det yttre lagret. Processen sker i ett rent och säkert område.
Bildbehandlingsprocessen börjar med att rengöra kopparytan för att säkerställa att det inte finns någon smuts eller skräp som kan störa bildöverföringen. Stift används för att hålla svarta bläcktransparenta ark på plats och förhindra att de hamnar ur linje. Efter att ha belagts med en fotoresist placeras den medicinska kretskortet i det gula rummet. UV-ljusstrålningen härdar fotoresisten och den ohärdade resisten som täcks av svart bläck tas bort.
Steg 5: Etsning av det yttre lagret
Under denna process avlägsnas all koppar som inte tillhör det yttre lagret, och ett ytterligare lager koppar läggs till med hjälp av elektroplätering. Elektropläterad tenn används för att skydda kritiska områden av koppar efter det första kopparbadet. När etsningen av det yttre lagret är klar kan panelen genomgå AOI-inspektionskontroller för att säkerställa att även medicinskt estetiska kretskort med komplexa kretsar uppfyller de nödvändiga specifikationerna.
Steg 6: Lödmask och silkscreen
Efter att kretstillverkningen är klar appliceras en lödmask för att skydda det yttre lagret av det medicinska kretskortet och för att applicera silkscreen-detaljer såsom företags-ID, tillverkarlogotyper, symboler, komponentidentifierare, stiftplacerare och andra framträdande markeringar eller funktioner. Processen innefattar:
1. Rengöring av den medicinska kretskortspanelen för att ta bort eventuella föroreningar.
2. Applicera epoxihartsfärg och lödmaskfilm på kretskortets yta.
3. Exponering för UV-ljus för att härda de områden där lödning inte krävs i lödmasklagret.
4. Ta bort de områden som inte behöver maskeras och placera kortet i en ugn för att stelna lödmasklagret.
5. Använd en bläckstråleskrivare för att skriva ut informationsdetaljer direkt på tavlan.
Steg 7: Ytbehandling
Beroende på kundens behov kan det vara nödvändigt att applicera en ytbehandling på det färdiga medicinska kretskortet, vilket innebär att applicera en beläggning av ledande material på kretskortets yta.
Medicinsk PCB-montering
Steg 1: Lödpasta-schablonering
Lödpastastencilering är det första steget i kretskortsmonteringsprocessen. I detta steg används en kretskortsstencil för att täcka kretskortet så att endast den del av kortet som ska monteras med en komponent är synlig. Detta gör det enklare att applicera lödpastan enbart på de områden på kortet där komponenterna ska placeras.
En mekanisk anordning används för att hålla kortet och lödschablonen på plats så att detta kan uppnås. Därefter används en applikator för att applicera lödpastan på förutbestämda platser. Lödpastan appliceras jämnt över alla exponerade områden. När detta steg är klart tas schablonen bort och lödpastan lämnas kvar på lämpliga platser.
Steg 2: Ett spel med "välj och placera"
Många medicinska elektroniska apparater implanteras antingen i människokroppen eller bärs på känsliga organ. Om dessa apparater inte fungerar som de ska, till exempel genom kortslutning eller utbrändhet, kan de orsaka sekundära skador på patienten. Därför är det avgörande att placera komponenterna korrekt på de avsedda platserna med hjälp av precis utrustning.
Implanterbar medicinsk elektronik, såsom cochleaimplantat och artificiella ögon, har vanligtvis många elektroniska komponenter i sin interna struktur. Mindre enheter innebär dock utmaningar i plocknings- och placeringsprocessen, vilket gör det svårare att upprätthålla precisionen. För att uppnå den höga noggrannhet som krävs för montering av kretskort för medicinska cochleaimplantat använder RICH PCBA robotutrustning. Robotar ansvarar för att plocka och montera ytmonterade komponenter på kretskort, vilket säkerställer att komponenterna placeras exakt på lödpastan med monteringsmekanismen.
Steg 3: Lödning av omlödning
Reflowlödningsprocessen är utformad för att stärka kopplingarna mellan kretskortet och de elektriska komponenterna. För att uppnå detta används ett transportband för att flytta kretskortet genom en stor reflowugn. Lödpastan smälts genom att värma PCBA-kortet till cirka 2500 grader Celsius under processen. Efter att ha värmts upp i ugnen går den medicinska PCBA:n igenom en serie kylare, vilket hjälper lödpastan att svalna och härda, vilket resulterar i starka kopplingar mellan de elektriska komponenterna och kortet.
Det är viktigt att notera att för dubbelskiktade medicinska kretskort utförs stencilerings- och omsmältningsprocesserna i en specifik ordning. Den sida av kretskortet med färre och mer hanterbara elektriska komponenter färdigställs först.
Steg 4: Test av medicinskt kretskortsmontering
Vi betonar precisionen, tillförlitligheten och den kritiska karaktären hos medicinska kretskort. Därför är det av yttersta vikt att hitta pålitliga tillverkare och utmärkta PCBA-anläggningar och säkerställa att de har ISO 13485-certifiering. Även när de uppfyller dessa kriterier är det fortfarande nödvändigt att inspektera deras PCB-testningstjänster.
Utöver manuella inspektioner som sker genom hela produktionsprocessen, inklusive SPI och AOI, utförs funktionstester i det sista steget av monteringen av medicinska kretskort. Detta säkerställer att moderkortet fungerar som förväntat och uppfyller de höga krav som ställs av medicinsk industri.
Efter att testningen är avslutad utförs en grundlig rengöring av kretskortet för att avlägsna eventuella rester såsom olja, lödflussmedel eller andra föroreningar. Dessutom, på grund av produktens specifika krav, kan kunder också behöva specialiserade processer för medicinsk PCBA-produktion, såsom steril hantering, baserat på den specifika applikationstypen.
Avancerat medicinskt kretskort
Högdensitetssammankoppling
Högdensitetskopplingar (HDI) är en av kärnteknikerna för att bygga moderna kretskort för medicinsk utrustning, med syftet att uppnå fler elektroniska komponenter och anslutningar inom begränsat kretskortsutrymme. Ett kretskort som konstruerats med denna teknik kallas HDI-kretskort. På grund av de komplicerade processer som är inblandade, såsom fina spår, blinda vias och nedgrävda vias, kan HDI-kretskort vara dyra, men de är väl värda investeringen.
I fjärrmedicinska tillämpningar råder nolltolerans för signalfördröjningar eller avbrott. Även en liten avvikelse på 0,1 sekunder kan vara livshotande för patienter. Medicinskt klassade HDI-kretskort säkerställer signalöverföringshastighet och mildrar olika svarsproblem. Genom att implementera vissa design- och tekniska förbättringar kan dessa högdensitetskretskort dessutom utrustas med förmågan att motstå elektromagnetisk störning och brus. Detta kan uppnås genom åtgärder som jordplansplanering, mellanlagerskärmning och EMI-filtrering.
För närvarande drar de flesta medicinska datortomografiska enheter och multimodala fysiologiska och elektrokardiogram (EKG)-monitorer nytta av de äkta flyttalsingångarna som möjliggörs av HDI-PCB.
Flexibel
Medicinindustrin har en betydande efterfrågan på flexibla kretskort på grund av deras fördelar som miniatyrisering, designfrihet och flexibilitet. Dessa egenskaper uppfyller medicintekniska produkters krav på lätta, kompakta och tillförlitliga lösningar.
Medicinska elektroniska produkter måste tåla tuffa förhållanden i människokroppen samtidigt som de ger hög tillförlitlighet och elektrisk prestanda, vilket gör flexibla kretsar till ett idealiskt val för sådana tillämpningar. De är vanligtvis tillverkade av tunna och flexibla material som polyimid eller polyester, vilket gör att de kan böjas, vikas eller vridas för att passa i trånga utrymmen eller komplexa former. Dessutom kan designen av flexibla kretskort hantera temperaturvariationer, ge vattentäthet, bibehålla sterilitet och möjliggöra flera ommonteringar.
Olika medicintekniska produkter är beroende av flexibla kretsar som sina kärnkomponenter, inklusive pacemakers, defibrillatorer, neurostimulatorer, ultraljudsmaskiner, endoskop med mera.
Flerskiktsstruktur
Däremot kan styva kretskort ge en mer pålitlig intern struktur jämfört med flexibla kretskort, eftersom tillverkare kan placera komponenter på en mer stabil plattform. Men på grund av deras oförmåga att vikas kanske de inte erbjuder fördelen med miniatyrisering, och därför förlitar de sig på fördelarna med flerskiktsstrukturer för att rymma fler komponenter.
I många avancerade medicinska produkter används ofta styva kretskort. Dessa inkluderar kirurgiska robotar, röntgenapparater, MR-apparater, elektrokardiografer och kemoterapipumpar. De flesta tillverkare av medicinsk utrustning väljer flerskiktade kretskort för sådana tillämpningar. Materialen som används för dessa kretskort inkluderar glasepoxiharts, aluminium, keramik med mera.
Strikt medicinsk PCB-testning
Utvecklingsprocessen för medicintekniska produkter inkluderar extra överväganden och krav utöver vad som vanligtvis krävs för att skapa icke-kritiska kretskort. Mycket testning utförs på medicinsk utrustning, vilket är mer än vad som kan sägas om andra typer av kretskort. Detta beror främst på de stränga testkrav som införs av tillsynsmyndigheter; funktionstestning och produktionstestning är dock ofta också nödvändiga. De regulatoriska tester som krävs för medicintekniska produkter faller vanligtvis inom en av två breda kategorier:
● Medicinsk utrustning som antingen överför energi till eller från en patient eller detekterar energi som överförs till eller från en patient är fokus för IEC-standard 60601-1.
● Medicinsk utrustning som inte är direkt ansluten till en patient, såsom den som används i ett laboratorium, omfattas av IEC 61010-1
Ovanstående information visar RICH PCBAs expertis inom tillverkning och montering av medicinska kretskort. Om du uppskattar vår kompetens, tveka inte att kontakta oss via e-post. Vi svarar snabbt på din förfrågan och ger dig en överkomlig offert på PCBA.
Projektets fokus
Tillförlitligheten hos medicinska kretskortsapplikationer är avgörande, oavsett om de används i operationssalen eller labbet. Det finns inget utrymme för att utrustningen inte fungerar eller fungerar felaktigt inom den medicinska sektorn. Därför är följande metoder viktiga för att skapa ett kretskort för användning i medicintekniska produkter:
● Kretskortsdesignen bör ta hänsyn till de specifika kraven för den medicintekniska produkten, inklusive antal komponenter, kortstorlek och krav på värmehantering.
● Det är viktigt att placera komponenterna noggrant och dra spåren korrekt för att säkerställa ett lyckat kort.
● Komponentval är avgörande för att skapa tillförlitliga medicintekniska produkter. Det är viktigt att hitta de bästa komponenterna som uppfyller de specifika kraven för den medicintekniska produkten, och som är tillförlitliga, hållbara och har lång livslängd.
● Välj en professionell fabrik för medicinska kretskortsmonteringar eller ett företag med erfarenhet av service inom den medicinska branschen och ett gott rykte för att säkerställa kvaliteten på kretskortsmonteringstjänsterna.
● Användning av blyfri kretskortsmontering anses vara en effektiv metod, och att välja ett företag som är inriktat på hållbarhet kan ge oväntade fördelar för ditt projekt.
● Rengöringsprocessen för kretskort är särskilt viktig inom medicinsk elektronik. Syftet med rengöringen är vanligtvis att undvika kortslutningar orsakade av ytfläckar under användning, men i medicinsk utrustning kan kvarvarande rengöringsmedel skada patienter.
● De monterade kretskorten måste genomgå noggrann inspektion och testning för att säkerställa att de uppfyller de krav som ställs på tillförlitlighet, prestanda och säkerhet.
● För att säkerställa att elektromagnetisk störning (EMI) inte påverkar det medicinska kretskortet bör ingenjörer hänvisa till olika EMI-standarder.