L'attrezzatura diagnostica medica è un potente assistente per i medici per diagnosticare accuratamente la condizione e il suo circuito stampato interno può essere chiamato la "rete neurale" dell'attrezzatura, svolgendo un ruolo chiave nella trasmissione, elaborazione e implementazione funzionale del segnale. A causa degli scenari applicativi speciali, esistono molti requisiti unici per la progettazione e la produzione di circuiti stampati per apparecchiature diagnostiche mediche.
Requisiti speciali per i circuiti stampati delle apparecchiature diagnostiche mediche
Alta precisione e alta affidabilità
Il risultato della diagnosi medica è correlato alla diagnosi e al trattamento del paziente e non sono ammessi errori, quindi la precisione del PCB deve essere estremamente elevata. Prendendo come esempio le macchine CT, vengono posti severi requisiti sul layout del circuito e sulla precisione della trasmissione durante l'acquisizione e l'elaborazione del segnale. Anche la minima deviazione del circuito può ridurre significativamente la risoluzione dell'immagine e influenzare il giudizio del medico. Allo stesso tempo, i circuiti stampati devono anche avere un'elevata affidabilità ed essere in grado di funzionare stabilmente in un lavoro continuo a lungo-termine, garantendo una diagnosi agevole.
Buona compatibilità elettromagnetica
L'interferenza elettromagnetica nell'ambiente medico è complessa e richiede un'eccellente compatibilità elettromagnetica dei circuiti stampati delle apparecchiature diagnostiche mediche. Da un lato, evitare di interferire con altri dispositivi; D'altra parte, può resistere alle interferenze esterne e garantire un funzionamento stabile. Durante la progettazione, è necessario pianificare ragionevolmente le linee di messa a terra, di alimentazione e di segnale e utilizzare schermature, filtri e altre tecnologie per ridurre le interferenze e le radiazioni elettromagnetiche.
Adattarsi agli ambienti di lavoro difficili
Le apparecchiature diagnostiche mediche hanno scenari di utilizzo diversi, che vanno dalle catene del freddo a bassa-temperatura alle sale operatorie ad alta-temperatura, e potrebbero anche subire impatti legati alle vibrazioni. Ciò richiede che i circuiti stampati siano in grado di adattarsi ad ambienti estremi come temperature basse di -40 gradi e umidità dell'85%, possiedano sufficiente resistenza sismica e agli urti e funzionino normalmente in varie condizioni complesse.
Punti di progettazione del circuito stampato per apparecchiature diagnostiche mediche
Selezione dei materiali
Materiale del substrato: i substrati ad alte prestazioni vengono spesso selezionati in base ai requisiti dell'apparecchiatura. La poliimmide è resistente al calore-e adatta per apparecchiature in ambienti ad alta-temperatura; Il politetrafluoroetilene ha una costante dielettrica e una perdita basse, adatte per la trasmissione di segnali ad alta-frequenza, come i circuiti stampati delle apparecchiature MRI; I dispositivi di fascia alta utilizzano anche substrati ceramici, che hanno eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche.
Materiale della maschera per saldatura: deve avere una buona biocompatibilità e spesso utilizza inchiostro per maschera per saldatura che soddisfa lo standard IPC-SM-840DClassH per garantire un utilizzo sicuro.
Materiali per il trattamento superficiale: vengono comunemente utilizzati la placcatura in nichel chimico o strati protettivi saldabili organici, che possono migliorare la conduttività e la resistenza all'ossidazione, ridurre l'inquinamento da piombo e soddisfare i requisiti ambientali e di sicurezza dell'industria medica.
Progettazione elettrica
Progettazione dell'integrità del segnale ad alta velocità: ad esempio, le schede di acquisizione dati CT richiedono un'integrità del segnale estremamente elevata. Durante la progettazione, è necessario controllare con precisione l'impedenza differenziale, generalmente entro ± 7%, e convalidarla con EyeDiagram e i parametri S per ottimizzare cablaggi e circuiti, garantendo una trasmissione stabile di segnali ad alta-velocità.
Progettazione EMI/EMC: seguendo lo standard IEC60601-1-2, vengono adottate misure come la progettazione della zonizzazione, l'impostazione degli strati di schermatura e l'utilizzo della tecnologia di isolamento per migliorare la compatibilità elettromagnetica.
Progettazione del sistema di messa a terra: implementare la separazione della terra digitale/analogica e una strategia di messa a terra a punto singolo per garantire che il rapporto di rifiuto della modalità comune delle apparecchiature diagnostiche mediche soddisfi i requisiti, ridurre le interferenze di messa a terra e migliorare la capacità anti-interferenza e la qualità del segnale.
progettazione della disposizione
Secondo la tendenza alla miniaturizzazione delle apparecchiature mediche, il layout della scheda PCB dovrebbe disporre i componenti in modo ragionevole in uno spazio limitato, tenendo conto dei collegamenti elettrici, della dissipazione del calore e della manutenzione. Ad esempio, nei dispositivi diagnostici a ultrasuoni portatili, nonostante il layout sia compatto, i canali di dissipazione del calore dovrebbero essere riservati agli elementi riscaldanti per abbreviare il percorso di trasmissione del segnale e ridurre le interferenze.
Processo di produzione di PCB per apparecchiature diagnostiche mediche
Elaborazione fine
Foratura e fresatura: le dimensioni e la forma del circuito stampato delle apparecchiature diagnostiche mediche sono complesse e la perforazione deve garantire la precisione del diametro del foro. La tolleranza del diametro del foro passante-piccolo deve essere controllata entro un intervallo molto piccolo, ad esempio ± 0,01 mm. La fresatura viene utilizzata per realizzare il contorno esterno, garantendo precisione e qualità della superficie.
Tecnologia di imaging diretto del laser: per ottenere la fabbricazione di circuiti fini, viene spesso utilizzata la tecnologia LDI. Rispetto alla litografia tradizionale, la tecnologia LDI ha una risoluzione e una precisione più elevate e può produrre circuiti con larghezza/spaziatura della linea inferiore. Ad esempio, la larghezza/spaziatura della linea PCB di fascia alta-per apparecchiature di imaging medicale può raggiungere 0,075 mm/0,075 mm o anche meno.
Produzione di pannelli multistrato
Produzione di circuiti a strato interno: la fotolitografia e l'incisione vengono utilizzate per produrre circuiti a strato interno su substrati di lamina di rame per garantire la precisione e prevenire cortocircuiti e circuiti aperti.
Processo di laminazione: il pannello dello strato interno, il foglio semi-indurito e il foglio di rame esterno vengono laminati ad alta temperatura e alta pressione, con un controllo preciso di temperatura, pressione e tempo per garantire uno stretto legame tra gli strati, il controllo del coefficiente di espansione termica dell'asse Z- e la riduzione del rischio di affidabilità del foro passante-.
Fabbricazione del circuito dello strato esterno e trattamento superficiale: il circuito dello strato esterno è sottoposto a fotolitografia e incisione, seguiti da trattamenti superficiali come doratura e deposizione di argento secondo il progetto, per migliorare la conduttività, la resistenza all'ossidazione e l'affidabilità della saldatura.
test rigorosi
Ispezione ottica automatica: ispeziona in modo completo l'aspetto del PCB, confronta le immagini standard, risolvi i problemi di cortocircuiti, circuiti aperti e altri problemi per garantire la qualità dell'aspetto.
Test a raggi X-: utilizzato per ispezionare i passaggi interni e i giunti di saldatura delle schede multi-strato, verificare la presenza di difetti come saldature virtuali e perdite di saldatura e garantire connessioni interne affidabili.
Test delle prestazioni elettriche: test delle prestazioni elettriche quali conduttività, resistenza di isolamento, impedenza, ecc. per garantire la conformità ai requisiti di progettazione.
Test di affidabilità ambientale: simula alte temperature, basse temperature, umidità, vibrazioni, impatti e altri ambienti di utilizzo per testare la stabilità e l'affidabilità delle prestazioni del PCB.
Applicazione di mercato del PCB per apparecchiature diagnostiche mediche
Apparecchiature per l'imaging medico
Apparecchiature CT: i circuiti stampati nei moduli rivelatori, le schede di acquisizione dati e le schede di ricostruzione delle immagini determinano la qualità dell'immagine e la velocità di scansione. I circuiti stampati ad alta precisione agevolano l'acquisizione e la trasmissione accurata del segnale, ottenendo la ricostruzione dell'immagine.
Apparecchiature MRI: la scheda di trasmissione e ricezione RF, la scheda dell'amplificatore del gradiente e altri circuiti stampati richiedono materiali e processi ad alte-prestazioni per garantire la trasmissione del segnale ad alta-frequenza, avere una buona compatibilità elettromagnetica e ottenere immagini di risonanza magnetica di alta-qualità.
Apparecchiature diagnostiche a ultrasuoni: il PCB si concentra sull'amplificazione e l'elaborazione del segnale. Nella progettazione delle sonde a ultrasuoni, si ottengono un'amplificazione e una trasmissione precise di piccoli segnali per soddisfare i requisiti di miniaturizzazione e flessibilità, che influiscono sull'accuratezza dei risultati diagnostici.
Apparecchiature diagnostiche in vitro
Analizzatore biochimico: il PCB controlla vari moduli dello strumento, controlla accuratamente la quantità di campione aggiunto e garantisce risultati di rilevamento accurati e riproducibili.
Analizzatore immunitario: soddisfa i requisiti di elaborazione dei dati ad alta-velocità e rilevamento preciso del segnale, compatibile con diversi reagenti e sensori di rilevamento e fornisce risultati affidabili di rilevamento immunitario.
Apparecchiature diagnostiche molecolari: supportano tecnologie di amplificazione, sequenziamento e analisi degli acidi nucleici, con capacità di trasmissione ed elaborazione dei dati ad alta-velocità, fornendo informazioni accurate per la diagnosi genetica.
Scheda medica ad alta-frequenza