بردهای مدار چاپی، به عنوان یک حامل کلیدی برای اتصالات الکتریکی قطعات الکترونیکی، به دلیل سناریوهای کاربردی مختلف، الزامات طراحی و عملکرد متنوعی را ارائه میکنند. به عنوان یک شاخه خاص از تجهیزات پزشکی، بردهای امپدانس چندلایه در مقایسه با بردهای مدار چاپی در الکترونیک مصرفی، کنترل صنعتی، ارتباطات و سایر زمینه ها در انتخاب مواد، استانداردهای طراحی، فرآیندهای تولید و تست کیفیت تفاوت های قابل توجهی دارند. این تفاوت ها با الزامات سخت تجهیزات پزشکی برای ایمنی، قابلیت اطمینان و دقت تعیین می شود.
1، انتخاب مواد: الزامات ایمنی و ثبات بالاتر
بردهای مدار چاپی در زمینه عمومی توجه بیشتری به هزینه-کارایی و عملکرد اساسی در انتخاب مواد دارند. به منظور کاهش هزینه ها، بردهای مدار چاپی در زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی اغلب از ورقه های مسی معمولی- مانند FR-4 استفاده می کنند. اگرچه آنها می توانند الزامات کلی عملکرد الکتریکی و استحکام مکانیکی را برآورده کنند، عملکرد آنها در مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی محدود است. بردهای مدار چاپی در زمینه کنترل صنعتی بیشتر بر روی استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر ارتعاش تمرکز می کنند، با الزامات نسبتاً آرام برای عایق مواد و پایداری طولانی مدت.
تختههای امپدانس چند لایه{0} تجهیزات پزشکی الزامات تقریباً سختگیرانهای برای مواد دارند. از منظر ایمنی، موادی که با استانداردهای زیست سازگاری مطابقت دارند باید استفاده شوند. برای مثال، تختههای امپدانس چند لایه که برای دستگاههای پزشکی قابل کاشت استفاده میشوند، نباید واکنشهای سمی، حساسیتزا یا تحریککننده به بافتهای انسانی ایجاد کنند و باید تحت آزمایشهای ایمنی زیستی دقیق مانند آزمایش سمیت سلولی، تست حساسیت پوستی و غیره قرار گیرند. ورقهها دارای مقادیر مماس تلفات دیالکتریک بسیار کم و ثابتهای دی الکتریک پایدار هستند تا اطمینان حاصل شود که سیگنالهای بیوالکتریک ضعیف یا سیگنالهای تشخیصی فرکانس بالا در حین انتقال مختل یا مخدوش نمیشوند. در دستگاه هایی مانند الکتروکاردیوگراف و الکتروانسفالوگرافی، سیگنال ها بسیار ضعیف هستند و حتی نوسانات کوچک در عملکرد مواد تخته امپدانس چند لایه می تواند منجر به انحراف در نتایج تشخیص شود. علاوه بر این، تجهیزات پزشکی اغلب به عملیات ضد عفونی نیاز دارند و مواد تختههای امپدانس چند لایه باید مقاومت شیمیایی خوبی داشته باشند و بتوانند در برابر روشهای ضدعفونی مختلف مانند الکل، اکسید اتیلن، دمای بالا و بخار فشار بالا بدون کاهش عملکرد مقاومت کنند.
2، استانداردهای طراحی: کنترل دقیق امپدانس و ایزوله الکتریکی دقیق
الزامات دقت برای کنترل امپدانس در طراحی بردهای مدار چاپی در زمینه های دیگر بسیار متفاوت است. دقت کنترل امپدانس در محصولات الکترونیکی مصرفی نسبتاً کم است و به طور کلی برای برآوردن الزامات اولیه انتقال سیگنال کافی است. اگرچه حوزه ارتباطی نیازمندی های بالایی برای کنترل امپدانس است، اما عمدتاً بر انتقال سیگنال با فرکانس بالا تمرکز دارد. از نظر عایق الکتریکی، بردهای مدار چاپی در زمینه کنترل صنعتی بر جداسازی برق قوی و ضعیف برای جلوگیری از تداخل تمرکز دارند. لوازم الکترونیکی مصرفی بیشتر بر جداسازی ساده بین ماژول های عملکردی مختلف تمرکز دارد.
هسته طراحی صفحات امپدانس چند لایه برای تجهیزات پزشکی در کنترل دقیق امپدانس و ایزوله الکتریکی دقیق نهفته است. انواع سیگنالهای ارسال شده در تجهیزات پزشکی پیچیده و متنوع هستند، از جمله سیگنالهای بیوالکتریک ضعیف، سیگنالهای تصویربرداری پزشکی با فرکانس بالا، و غیره. این سیگنالها به تطابق امپدانس بسیار بالایی نیاز دارند. برای مثال، در تجهیزات تشخیص اولتراسوند، بردهای امپدانس چند لایه باید امپدانس خطوط انتقال سیگنال را در محدوده 50 Ω یا 75 Ω با دقت کنترل کنند، با محدوده خطای معمولاً باید در ± 5٪ یا حتی کمتر کنترل شود تا از دریافت و پردازش دقیق سیگنالهای اکو پزشکی اولتراسوند اطمینان حاصل شود. از نظر عایق الکتریکی، تختههای امپدانس چند لایه برای تجهیزات پزشکی نه تنها باید به ایزولاسیون مؤثر بین ماژولهای عملکردی مختلف دست یابند، بلکه از ایزولهسازی ایمن بین بیماران و سیستم الکتریکی تجهیزات جلوگیری میکنند تا از نشت الکتریکی و آسیب رساندن به بیماران جلوگیری شود. به طور کلی، اقداماتی مانند طراحی عایق چند لایه، افزودن لایههای ایزوله و شکافهای جداسازی برای جداسازی دقیق قسمت تماس بیمار از بخش الکتریکی قوی تجهیزات اتخاذ میشود و مقاومت عایق مورد نیاز بالاتر از سطح مگااهم است.
3، فرآیند تولید: کنترل کیفیت و سازگاری دقیق تر
در فرآیند ساخت بردهای مدار چاپی در زمینه های معمولی تفاوت هایی در دقت و کنترل کیفیت وجود دارد. در زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی، کنترل دقیق در فرآیندهایی مانند حفاری و آبکاری الکتریکی در تعقیب بازده و هزینه تولید نسبتاً ضعیف است. اگرچه زمینه کنترل صنعتی الزامات خاصی برای فرآیندهای تولید دارد، اما کنترل سازگاری دسته ای به اندازه حوزه پزشکی سختگیرانه نیست.
الزامات فرآیند تولید برای بردهای امپدانس چند لایه-در تجهیزات پزشکی بسیار سخت است. در فرآیند حفاری، به دلیل یکپارچگی بالا و سیم کشی متراکم تخته های امپدانس چند لایه-در تجهیزات پزشکی، الزامات بسیار بالایی در مورد دقت قطر سوراخ و دقت موقعیت سوراخ قرار می گیرد. تحمل قطر سوراخ معمولاً در ± 0.02 میلی متر کنترل می شود تا از قابلیت اطمینان اتصالات سوراخ فلزی و پایداری انتقال سیگنال اطمینان حاصل شود. از نظر فرآیند آبکاری، باید اطمینان حاصل شود که لایه فلزی به طور یکنواخت و متراکم بر روی دیواره سوراخ و سطح مدار قرار گرفته است. تحمل ضخامت پوشش باید در محدوده بسیار کمی کنترل شود تا از تغییرات امپدانس و ناپایداری عملکرد الکتریکی ناشی از پوشش ناهموار جلوگیری شود. برای اطمینان از سازگاری محصولات دسته ای، بردهای امپدانس چند لایه تجهیزات پزشکی نیاز به آزمایش و نظارت فرآیند گسترده در طول فرآیند تولید دارند. هر فرآیند دارای استانداردهای پارامترهای دقیق و مشخصات بازرسی است و هرگونه انحراف در هر پیوند ممکن است منجر به عدم صلاحیت کل دسته محصولات شود.
4، بازرسی کیفیت: یک سیستم تست جامع و دقیق
بازرسی کیفی بردهای مدار چاپی در سایر زمینه ها عمدتاً بر بازرسی عملکردی و بازرسی ظاهری متمرکز است. بردهای مدار چاپی در زمینه الکترونیک مصرفی عمدتاً برای صلاحیت از طریق آزمایش الکتریکی ساده و بازرسی نوری ارزیابی می شوند. حوزه کنترل صنعتی بر تست عملکرد بردهای مدار چاپی در محیط های صنعتی شبیه سازی شده تمرکز دارد.
سیستم بازرسی کیفیت برای بردهای امپدانس چند لایه-در تجهیزات پزشکی جامع و دقیق است. علاوه بر بازرسی معمول ظاهر، یک سری بازرسی های ویژه نیز مورد نیاز است. برای مثال، برای شبیهسازی-وضعیت عملکرد طولانیمدت تجهیزات در استفاده واقعی و تشخیص پایداری عملکرد بردهای امپدانس چند لایه،-آزمایشهای پیری طولانیمدت انجام شود. آزمایشهای دقیق قابلیت اطمینان محیطی، از جمله دمای بالا، دمای پایین، رطوبت، لرزش، ضربه و غیره را انجام دهید تا مطمئن شوید که تختههای امپدانس چند لایه میتوانند در محیطهای پیچیده پزشکی به درستی عمل کنند. علاوه بر این، تختههای امپدانس چند لایه برای تجهیزات پزشکی نیز باید توسط موسسات معتبر شخص ثالث تأیید شوند، مانند گواهی سازمان غذا و داروی ایالات متحده، گواهینامه اتحادیه اروپا CE و غیره. درمان