בניגוד למעגלים רגילים של מוצרי אלקטרוניקה לצרכן, למעגלים המודפסים בגודל גדול וברמה גבוהה המשמשים בציוד הדמיה רפואי יש בדרך כלל מאפיינים של גודל מוצר מוגמר גדול, שכבות מרוכזות של 20 או יותר, וכמה דגמים יוקרתיים מגיעים אפילו ל-30 שכבות או יותר. במקביל, הם גם צריכים לעמוד בדרישות המחמירות של תנודות עכבה נמוכה, אובדן אות נמוך ועמידות סביבתית להזדקנות ארוכת טווח. מסקירה הנדסית מקדימה ועד לאספקת המוצר הסופי, כל תהליך הייצור דורש הקמת מערכת ייעודית לבקרת תהליכים במונחים של דיוק, עקביות ואמינות.
תפוקת נעילה מקצה התכנון: אישור מראש של DFM לתרחישי הדמיה רפואית
אתגרי הייצור של מעגלים מודפסים רפואיים ברמה גבוהה בגודל גבוה החלו לצוץ לפני שמסמכי התכנון יובאו רשמית לקו הייצור. ציוד הדמיה רפואי משלב בתוכו מספר רב של ערוצי דגימה במהירות גבוהה, יחידות עיבוד אותות אנלוגיות ומעגלי אספקת מתח גבוה. בפריסות PCB, אזורי BGA בצפיפות גבוהה, רדיד נחושת בגודל גדול וחיווט דיפרנציאלי למרחקים ארוכים מתקיימים לעתים קרובות במקביל. רשלנות קלה עלולה לגרום לבעיות כגון הטיית שכבות, עכבה החורגת מהסטנדרטים או הצלבת אותות.
-
(常见问题示例)
עבור מוצרים בביקוש גבוה כל כך, אנו ניקח את ההובלה ביוזמת ביקורות DFM מיוחדות עבור תרחישים רפואיים:
-
-
בהתבסס על מגמת העיוות הכוללת של לוחות בגודל גדול, בצע אופטימיזציה של פריסת חיבור הפנל ועיצוב קצה התהליך כדי למנוע עיוות מתיחה של המעגל באזור הקצה של משטח הלוח.
עבור המבנה המוערם ברמה גבוהה, מערכת היחסים של התאמת ה-CTE בין הגיליון המנופח למחצה, רדיד הנחושת ולוח הליבה נבדקת בזה אחר זה כדי להפחית את הסיכון להתעוות בתהליכי הלמינציה הבאים מהמקור.
פיצוי על רוחב הקווים והמרווחים של קווים דיפרנציאליים מהירים ונתיבי כוח בעלי עכבה נמוכה הנפרסים באופן נרחב בציוד הדמיה, על מנת למנוע סחף עכבה הנגרמת על ידי חריטה וחריגה בעובי הנחושת מראש.
בצע אימות תאימות במעברים הצפופים מתחת ל-BGA, פערי בידוד באזורי מתח גבוה וקלטות בידוד אות אנלוגיות כדי להבטיח עמידה מלאה בתקני בטיחות לתפעול ארוך טווח של ציוד רפואי.
-
-
מקרה: בפרויקט לוח בקרת הדמיה רפואית בן 32 שכבות, זה היה באמצעות סקירה מוקדמת של DFM שזוהו מראש סכנות נסתרות כמו הערמה א-סימטרית באזורים מסוימים ופיזור לא אחיד חמור של רדיד נחושת בחלקים מסוימים של העיצוב המקורי. האופטימיזציה של מבנה הערימה הושלמה מבלי להשפיע על הביצועים החשמליים, תוך הנחת בסיס איתן לשיפור לאחר מכן של תפוקת התהליך הכוללת.
תפוקת נעילה מקצה התכנון: אישור מראש של DFM לתרחישי הדמיה רפואית
ייצור מעגלי שכבה פנימית עבור מעגלים מודפסים ברמה גבוהה בגודל גדול הוא הבסיס המרכזי שקובע את שלמות האות של המוצר הסופי. השכבה הפנימית של ציוד הדמיה רפואי מצוידת לרוב במספר רב של קווי דגימה אנלוגיים במתח נמוך ובנתיבי העברת נתונים במהירות גבוהה. רוחב השורות והמרווחים בדרך כלל עדינים מאוד. יחד עם זאת, השפעות המתיחה וההתרחבות/התכווצות התרמית של משטח הלוח הגדול מפריעות ישירות לדיוק היישור הבין-שכבתי.
בתהליך הייצור בפועל, סוג זה של מוצר משתמש בדרך כלל בטכנולוגיית הדמיה ישירה בלייזר LDI במקום חשיפת סרטים מסורתית, אשר מונעת ביסודה את טעות הדפורמציה של סרט בגודל גדול עצמו. במקביל, מקדמי ההתרחבות וההתכווצות של כל שכבה של לוח הליבה נמדדים בנפרד ומתוגמלים באופן דינמי, כך שגרפיקת המעגל במיקומים שונים יכולה ליפול במדויק בטווח המותר של קואורדינטות העיצוב. לאחר השלמת חריטת המעגל, תהליך הבדיקה האופטית האוטומטית של AOI מכוסה ב-100%, ומעגלים פתוחים, קצרים, רוחב קווים לא מספיק ופגמי נחושת שיוריים נבדקים בזה אחר זה כדי למנוע מבעיות נסתרות בשכבה הפנימית לזרום לתהליכים הבאים.
|
|
|
אם ניקח לדוגמא לוח רכישת תמונה תעשייתי בן 22 שכבות מ- Uniwell Circuits, על ידי הטמעת בקרת התרחבות וכיווץ מדורגת על לוח הליבה הפנימית, סטיית היישור של המעגל הפנימי נשלטת בסופו של דבר בתוך ± 20 מיקרומטר. אפילו באזורי הקצה של רוחבי לוח גדול, דיוק רוחב הקו של זוגות דיפרנציאלים עדינים נשאר יציב, ועומד במלואו בדרישות דיוק הדגימה הגבוהות של מערכות הדמיה רפואיות.
פריצת דרך בתהליך הליבה: בקרת עיוות נגד דפורמציה של דחיסה בגדלים גדולים
דחיסה היא תהליך הליבה הקשה ביותר בייצור של מעגלים מודפסים רפואיים בגודל גדול וברמה גבוהה, אשר קובע ישירות את כוח ההדבקה הבין-שכבתי ואת ביצועי העיוות של הלוח כולו. ל-PCB המשמש בציוד הדמיה רפואי יש בדרך כלל עובי גדול יחסית, כאשר חלק מהמוצרים המוגמרים בעלי עובי העולה על 3 מ"מ. במהלך תהליך הערימה, עשרות שכבות של לוחות ליבה, יריעות חצי אפויות ורדיד נחושת מוערמות שכבה אחר שכבה, מה שעלול לגרום בקלות להחלקה בין-שכבתית, זרימת שרף לא אחידה, ריכוז מתח מקומי ובעיות אחרות בסביבות טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, מה שמוביל בסופו של דבר לדלמינציה או עיוות לוח ולפגמים אחרים.
לדרישות המיוחדות של מוצרים ברמה רפואית, תוקם מערכת פרמטרי דחיסה ייעודית בסוף התהליך:
-
-
אימוץ עקומת עליית טמפרטורה ולחץ מדורגת כדי למנוע הבדלי מתח מקומיים הנגרמים משינויי טמפרטורה פתאומיים על משטחי לוח בגודל גדול.
תבוצע בקרה קפדנית על הסימטריה של המבנה הלמינציה, והפצת רדיד נחושת, בחירת יריעות חצי אפויות וסידור לוחות הליבה יפעלו על פי עקרון הסימטריה המרכזית.
לאחר הדחיסה, הכיול המשני הבין-שכבתי הושלם באמצעות קידוח חורי מיקום בקרני רנטגן כדי לתקן עוד יותר את ההיסט הכולל של לוחות בגודל גדול
לאחר הדחיסה, מתבצעת בדיקה מלאה של השטיחות של הלוח כדי לשלוט בקפדנות על העיוות בטווח של 0.75% מתקן ה-IPC, תוך עמידה מלאה בדרישות הדיוק הגבוהות של הרכבה אוטומטית של ציוד רפואי.
-
-
מקרה: לוח בקרה ראשי בן 26 שכבות שהוחל על מערכת הדמיה CT, תוך שימוש בטכנולוגיית לחיצה מותאמת אישית, פתר בהצלחה את בעיית העיוות של ערימה רב-שכבתית על פני הלוח הגדול. המוצר עדיין שמר על ביצועי עיוות נמוכים במיוחד במהלך תהליך ההלחמה מחדש של SMT שלאחר מכן, ותפוקת ההרכבה באזור BGA הגיעה במלואה לתקן רמת הציוד הרפואי.
עיבוד חורים מדויק ואימות בלולאה סגורה של אמינות ברמה רפואית
ישנם מספר רב של חורים מכניים עוברים, חורים קודחים בדיוק גבוה, וכמה חורים עיוורים מדויקים המשמשים לחיבור הדדי בצפיפות גבוהה ב-PCB של ציוד הדמיה רפואי. דיוק מיקום החור, חספוס דופן החור ושגיאת בקרת עומק הקידוח האחורי ישפיעו ישירות על איכות העברת האות. לוחות בגדלים גדולים נוטים לרעד פני השטח ולעקירת חורים במהלך הקידוח, בעוד שמבנים רבי קומות דורשים אחידות גבוהה במיוחד של מתכת דופן החור.
קצה הייצור מאמץ מכונות קידוח CNC במהירות גבוהה ובדיוק גבוה, התואמות מהירות קידוח ופרמטרי הזנה בלעדיים עבור קוטרי חורים ועובי לוחות שונים. במקביל, ערימות חורים עודפות בשכבת האותות מוסרות באמצעות טכנולוגיית קידוח אחורי, מה שמפחית מאוד את השידור וההשתקפות של אותות במהירות גבוהה. תהליך שקיעת הנחושת ותהליך ציפוי הלוח המלא שולט בקפדנות על אחידות עובי הנחושת כדי להבטיח שעובי הנחושת של כל החורים על הלוח כולו עומד בדרישות האמינות ארוכות הטווח בדרגה רפואית.
בשלב המוצר המוגמר, כל המעגלים המודפסים ברמה גבוהה לציוד הדמיה רפואי חייבים לעבור אימות מלא של לולאה סגורה מהימנות: בנוסף לבדיקות חשמליות רגילות של פינים מעופפים, יתווספו בדיקות רכיבה תרמיות קפדניות, בדיקות מתח של חיבורי IST ובדיקות סביבת לחות גבוהה וטמפרטורה גבוהה כדי להבטיח שהמוצר לא יחווה שבר מורכב של אות בין-שכבה או סחיפה של אותות בין-מגנטים. סביבות ותרחישי פעולה מתמשכים ארוכי טווח בבתי חולים.
יכולת הייצור של מעגלים מודפסים בגודל גדול וברמה גבוהה, מ-32 שכבות לבדיקת הדמיה מוליכים למחצה ללוחות בקרה של מערכת הדמיה רפואית ב-20 שכבות, משקפת בעצם את החוזק המקיף של חומרים, ציוד, תהליכים ומערכות אמינות. עבור תעשיית ההדמיה הרפואית, PCB יציב הוא לא רק נושא החומרה של הציוד, אלא גם ערבות הליבה הבסיסית לנתוני אבחון הדמיה מדויקים ואמינים.