O equipamento de diagnóstico médico é um poderoso auxiliar para os médicos diagnosticarem com precisão a condição, e seu PCB interno pode ser chamado de "rede neural" do equipamento, desempenhando um papel fundamental na transmissão, processamento e implementação funcional do sinal. Devido aos cenários de aplicação especiais, existem muitos requisitos exclusivos para o projeto e fabricação de placas de circuito impresso de equipamentos de diagnóstico médico.
Requisitos especiais para PCB de equipamentos de diagnóstico médico
Alta precisão e alta confiabilidade
O resultado do diagnóstico médico está relacionado ao diagnóstico e tratamento do paciente, não sendo permitidos erros, portanto a precisão do PCB deve ser extremamente alta. Tomando as máquinas CT como exemplo, requisitos rigorosos são impostos ao layout do circuito e à precisão da transmissão durante a aquisição e processamento do sinal. Mesmo o menor desvio no circuito pode reduzir significativamente a resolução da imagem e afetar o julgamento do médico. Ao mesmo tempo, as placas de circuito impresso também devem ter alta confiabilidade e ser capazes de operar de forma estável em trabalho contínuo-de longo prazo, garantindo um diagnóstico tranquilo.
Boa compatibilidade eletromagnética
A interferência eletromagnética no ambiente médico é complexa, o que requer excelente compatibilidade eletromagnética de placas de circuito impresso de equipamentos de diagnóstico médico. Por um lado, evitar interferir em outros dispositivos; Por outro lado, pode resistir a interferências externas e garantir uma operação estável. Ao projetar, é necessário planejar razoavelmente o aterramento, a energia e as linhas de sinal e usar blindagem, filtragem e outras tecnologias para reduzir a interferência eletromagnética e a radiação.
Adapte-se a ambientes de trabalho adversos
Os equipamentos de diagnóstico médico têm diversos cenários de uso, desde cadeias de frio-de baixa temperatura até salas cirúrgicas de{1}alta temperatura, e também podem sofrer impactos de vibração. Isso exige que as placas de circuito impresso sejam capazes de se adaptar a ambientes extremos, como baixa temperatura de -40 graus e 85% de umidade, possuam resistência sísmica e ao impacto suficiente e operem normalmente sob várias condições complexas.
Pontos de projeto de PCB para equipamentos de diagnóstico médico
Seleção de materiais
Material do substrato: Os substratos de alto desempenho são frequentemente selecionados de acordo com os requisitos do equipamento. A poliimida é-resistente ao calor e adequada para equipamentos em ambientes-de alta temperatura; O politetrafluoroetileno tem baixa constante dielétrica e perda, adequado para transmissão de sinal de alta-frequência, como PCB de equipamento de ressonância magnética; Dispositivos de última geração também utilizam substratos cerâmicos, que possuem excelentes propriedades mecânicas e elétricas.
Material da máscara de solda: ele precisa ter boa biocompatibilidade e geralmente usa tinta de máscara de solda que atende ao padrão IPC-SM-840DClassH para garantir um uso seguro.
Materiais de tratamento de superfície: O revestimento químico de níquel-ouro ou camadas protetoras soldáveis orgânicas são comumente usados, o que pode melhorar a condutividade e a resistência à oxidação, reduzir a poluição por chumbo e atender aos requisitos ambientais e de segurança da indústria médica.
Projeto Elétrico
Projeto de integridade de sinal de alta velocidade: Por exemplo, placas de aquisição de dados CT exigem integridade de sinal extremamente alta. Durante o projeto, é necessário controlar com precisão a impedância diferencial, geralmente dentro de ± 7%, e validá-la com os parâmetros EyeDiagram e S para otimizar a fiação e os circuitos, garantindo a transmissão estável de sinais de alta-velocidade.
Projeto EMI/EMC: Seguindo o padrão IEC60601-1-2, medidas como projeto de zoneamento, definição de camadas de blindagem e uso de tecnologia de isolamento são tomadas para melhorar a compatibilidade eletromagnética.
Projeto do sistema de aterramento: implemente separação de aterramento digital/analógico e estratégia de aterramento de ponto único para garantir que a taxa de rejeição de modo comum de equipamentos de diagnóstico médico atenda aos requisitos, reduza a interferência de aterramento e melhore a capacidade anti-interferência e a qualidade do sinal.
projeto de layout
Seguindo a tendência de miniaturização de equipamentos médicos, o layout da placa de circuito impresso deve organizar os componentes razoavelmente em um espaço limitado, levando em consideração as conexões elétricas, a dissipação de calor e a manutenção. Por exemplo, em dispositivos portáteis de diagnóstico por ultrassom, embora o layout seja compacto, os canais de dissipação de calor devem ser reservados para os elementos de aquecimento para encurtar o caminho de transmissão do sinal e reduzir a interferência.
Processo de fabricação de PCB para equipamentos de diagnóstico médico
Processamento fino
Perfuração e fresagem: O tamanho e o formato da placa de circuito impresso do equipamento de diagnóstico médico são complexos e a perfuração deve garantir a precisão do diâmetro do furo. A tolerância do pequeno diâmetro-do furo passante deve ser controlada dentro de uma faixa muito pequena, como ± 0,01 mm. A fresagem é utilizada para fazer o contorno externo, garantindo precisão e qualidade superficial.
Tecnologia de imagem direta a laser: Para obter uma fabricação de circuitos finos, a tecnologia LDI é frequentemente usada. Em comparação com a litografia tradicional, a tecnologia LDI tem maior resolução e precisão e pode produzir circuitos com menor largura/espaçamento de linha. Por exemplo, a-largura/espaçamento da linha de PCB de equipamentos de imagens médicas de última geração pode atingir 0,075 mm/0,075 mm ou até menos.
Produção de placas multicamadas
Produção de circuito de camada interna: Fotolitografia e gravação são usadas para produzir circuitos de camada interna em substratos de folha de cobre para garantir precisão e evitar curtos-circuitos e circuitos abertos.
Processo laminado: a placa da camada interna, a folha semicurada e a folha de cobre externa são laminadas sob alta temperatura e alta pressão, com controle preciso de temperatura, pressão e tempo para garantir uma ligação firme entre camadas, controle do coeficiente de expansão térmica do eixo-Z e redução do risco de confiabilidade do-furo passante.
Fabricação do circuito da camada externa e tratamento de superfície: O circuito da camada externa é submetido a fotolitografia e gravação, seguido de tratamento de superfície, como banho de ouro e deposição de prata de acordo com o projeto, para aumentar a condutividade, a resistência à oxidação e a confiabilidade da soldagem.
testes rigorosos
Inspeção óptica automática: inspecione de forma abrangente a aparência da placa de circuito impresso, compare imagens padrão, solucione problemas de curtos-circuitos, circuitos abertos e outros problemas para garantir a qualidade da aparência.
Teste de-raio X: usado para inspecionar as vias internas e juntas de solda de placas multi-camadas, verificar defeitos como solda virtual e vazamento de solda e garantir conexões internas confiáveis.
Teste de desempenho elétrico: Teste de desempenho elétrico, como condutividade, resistência de isolamento, impedância, etc., para garantir a conformidade com os requisitos de projeto.
Teste de confiabilidade ambiental: simule alta temperatura, baixa temperatura, umidade, vibração, impacto e outros ambientes de uso para testar a estabilidade e confiabilidade do desempenho do PCB.
Aplicação de mercado de equipamentos de diagnóstico médico pcb
Equipamento de imagem médica
Equipamento CT: placas de circuito impresso em módulos detectores, placas de aquisição de dados e placas de reconstrução de imagem determinam a qualidade da imagem e a velocidade de digitalização. Placas de circuito impresso de alta precisão auxiliam na aquisição e transmissão precisas de sinais, conseguindo a reconstrução da imagem.
Equipamentos de ressonância magnética: placas de transmissão e recepção de RF, placas amplificadoras de gradiente e outras placas de circuito impresso exigem materiais e processos de alto-desempenho para garantir transmissão de sinal de alta-frequência, ter boa compatibilidade eletromagnética e obter imagens de ressonância magnética de alta-qualidade.
Equipamento de diagnóstico ultrassônico: o PCB se concentra na amplificação e processamento de sinais. No projeto de sondas ultrassônicas, a amplificação e a transmissão precisas de pequenos sinais são alcançadas para atender aos requisitos de miniaturização e flexibilidade, o que afeta a precisão dos resultados diagnósticos.
Equipamento de diagnóstico in vitro
Analisador bioquímico: o PCB controla vários módulos do instrumento, controla com precisão a quantidade de adição de amostra e garante resultados de detecção precisos e reprodutíveis.
Analisador imunológico: atende aos requisitos de processamento de dados em alta-velocidade e detecção precisa de sinais, é compatível com diferentes reagentes e sensores de detecção e fornece resultados confiáveis de detecção imunológica.
Equipamento de diagnóstico molecular: oferece suporte a tecnologias de amplificação, sequenciamento e análise de ácidos nucleicos, com capacidade de transmissão e processamento de dados em alta-velocidade, fornecendo informações precisas para diagnóstico genético.
PCB médica de alta-frequência