Прослеживаемость/MES: Решение проблем биосовместимости и стандартов безопасности в печатных платах для медицинской визуализации и носимых устройств
technology5 ноября 2025 г. 9 мин чтения
Прослеживаемость/MESNPI EVT/DVT/PVTПроектирование оснастки (ICT/FCT)Обзор DFM/DFT/DFAИнспекция SPI/AOI/рентгенТест летающим зондом

В областях медицинской визуализации и носимых устройств безопасность и надежность продукции являются не подлежащими обсуждению красными линиями. От имплантируемых датчиков до устройств мониторинга, прикрепляемых к коже, печатные платы (PCB) больше не являются просто носителями электронных компонентов, а критически важными частями, напрямую связанными с жизнью и здоровьем пользователей. Как инженер по носимым системам, я понимаю, что для успешного решения проблем биосовместимости, сверхнизкого энергопотребления и долговечности в суровых условиях необходимы надежная система управления производством (MES) и полнофункциональная система отслеживания/MES. Она охватывает каждый этап от концептуального проектирования до массового производства, гарантируя, что каждое решение, выбор материала и тест документируются, обеспечивая прочную основу для соответствия и высокой производительности конечного продукта.
Краеугольный камень отслеживаемости/MES на этапе NPI: от обзора DFM/DFT/DFA до валидации прототипа
Для сложных медицинских и носимых устройств успех производства начинается на этапе проектирования. Надежная система Прослеживаемости/MES играет ключевую роль с самого начала проекта, особенно на этапе внедрения нового продукта (NPI). На ранних этапах проектирования мы проводим тщательные обзоры DFM/DFT/DFA, чтобы заранее учесть вопросы технологичности, тестируемости и возможности сборки. Это помогает выявить риски, такие как минимальный радиус изгиба гибких печатных плат (FPC), точки концентрации напряжений в зонах перехода жестко-гибких элементов и проблемы пайки миниатюрных компонентов.
Все записи об обзорах, изменениях в конструкции и данные моделирования систематически регистрируются в MES. Это гарантирует, что на последующих этапах NPI EVT/DVT/PVT (инженерные/конструкторские/производственные валидационные испытания) инженерная команда сможет отследить обоснование каждого проектного решения. Например, если испытания на изгиб в течение фазы DVT не соответствуют стандартам, MES позволяет нам быстро вернуться к исходным записям обзоров DFM/DFT/DFA, чтобы проанализировать, связана ли проблема с выбором материала, расположением дорожек или конструкцией усилителя, что обеспечивает быструю итерацию и решение проблем, избегая задержек проекта.
Гибкие материалы и структурный дизайн: Двойные вызовы биосовместимости и долговечности
Носимые устройства, особенно те, которые требуют длительного контакта с кожей или имплантации, предъявляют исключительно высокие требования к биосовместимости печатных плат. Мы обычно используем медицинские полиимидные (ПИ) подложки, защитные покрытия (ковери) и гипоаллергенные клеи, обеспечивая соответствие стандартам, таким как ISO 10993. Основная ценность Прослеживаемости/MES в этом контексте заключается в тщательном управлении цепочкой поставок. Система записывает данные о поставщиках, номера партий, сертификаты материалов и документы соответствия для каждой партии сырья, гарантируя, что каждая поставленная Гибкая печатная плата (Flex PCB) может быть отслежена до своего первоисточника.
В структурном проектировании зона перехода жестко-гибкой платы является центром механического напряжения, напрямую влияющего на срок службы продукта. С помощью MES мы можем соотносить параметры проектирования (например, типы переходных отверстий, армирующие материалы) с фактическими данными испытаний на надежность (например, результатами испытаний на циклы изгиба). Если система обнаруживает снижение показателей прохождения испытаний на изгиб для конкретной производственной партии, она может немедленно связать проблему с соответствующими параметрами процесса или партиями материалов, что позволяет провести точный анализ первопричин.
Сравнение свойств основных материалов для FPC
| Тип материала |
Основные преимущества |
Сценарии применения |
Фокус на отслеживаемости |
| Полиимид (ПИ) |
Термостойкость/Стабильность размеров/Отличная гибкость |
Носимые устройства/Медицинские датчики/Гибкие дисплеи |
Партия, Допуск по толщине, Диэлектрические свойства |
| Прокатная отожженная медь (RA медь) |
Превосходная устойчивость к изгибу |
Приложения с динамическим изгибом |
Ориентация кристаллов, Шероховатость, Чистота |
| Коверлей |
Защита изоляции/усиления |
Защита поверхностной цепи FPC |
Адгезивная система, Кривая отверждения, Сертификация биосовместимости |
### Модель данных (ISO 13485: Примеры полей)
| Измерение |
Примеры полей |
Описание |
| Материал |
Поставщик, Номер партии, Шаблон/Сертификат соответствия |
Быстро выявлять и изолировать ненормальные партии |
| Процесс |
Критические параметры станции (Температура печи, Очистка, Отверждение) |
Мониторинг SPC и анализ возможностей процесса |
| Инспекция |
SPI/AOI/Рентген, FPT/ICT/FCT |
Привязано к серийным номерам, генерировать отчеты о соответствии |
Примечание: Это примеры полей. Окончательные поля должны соответствовать ISO 13485 и соглашениям о качестве с клиентом.
Совместимость со стерилизацией (Пример)
| Процесс/Материал |
ETO |
Пар |
Гамма |
H2O2 |
Примечания |
| Общие клеевые системы FPC |
Да |
Осторожно (тепло/влага) |
Оценить (радиационное старение) |
Да |
При условии наличия технического паспорта материала и валидации |
| Распространенные системы покрытий |
Да |
Зависит от толщины |
Осторожно (пожелтение/охрупчивание) |
Да |
При условии валидации образца |
Примечание: Термины "Да/Осторожно/Оценить" в таблице являются примерами выводов и не представляют собой обязательств; для получения окончательных указаний обращайтесь к техническим паспортам материалов, стандартам соответствия и валидированным образцам.
Матрица покрытия тестов (Пример)
| Фаза |
FPT (Flying Probe Test) |
ICT |
FCT |
| EVT |
Высокое покрытие, быстрая итерация |
Опционально (прототип) |
Выборка критических функций |
| DVT |
Среднее покрытие |
Увеличенное покрытие |
Связь с окружающей средой/долговечностью |
| PVT/MP |
Выборочная проверка |
Высокое покрытие ICT |
100% FCT |
Примечание: Это пример матрицы; окончательная реализация должна соответствовать стандартам/регламентам заказчика и финализации NPI.
Контроль процесса прецизионного производства: Замкнутый цикл данных инспекции SPI/AOI/рентгена
В условиях тенденции к миниатюризации и высокой интеграции в носимых устройствах все более распространенным становится применение микрокомпонентов, таких как 0201 и даже 01005, а также микроразъемов (Micro Connector). Это создает значительные проблемы для процессов SMT-монтажа. В HILPCB мы глубоко интегрируем автоматизированное инспекционное оборудование в систему Traceability/MES, формируя цикл контроля качества, основанный на данных.
Инспекция паяльной пасты (SPI/AOI/рентгеновская инспекция) является не только инструментом для обнаружения дефектов, но и источником данных для управления процессом. Данные, такие как объем, площадь и высота паяльной пасты, обнаруженные оборудованием SPI, загружаются в MES в реальном времени. Система анализирует стабильность процесса печати с использованием алгоритмов SPC (Statistical Process Control). Аналогично, информация, обнаруженная AOI, такая как смещение компонентов, неправильные детали и холодные паяные соединения, а также результаты рентгеновской инспекции для невидимых паяных соединений, таких как BGA и SiP, привязываются к уникальному серийному номеру каждой платы. Этот усовершенствованный цикл данных SPI/AOI/рентгеновской инспекции позволяет нам контролировать качество пайки на источнике, значительно повышая выход годных изделий с первого прохода SMT-монтажа.
Комплексная стратегия электрического тестирования: от тестирования летающим зондом до проектирования оснастки (ICT/FCT)
Электрическое тестирование является последней линией защиты для обеспечения функциональности печатных плат. Для различных этапов и объемов партий мы применяем гибкие стратегии тестирования. На этапе прототипирования и мелкосерийной сборки широко используется тест летающим зондом благодаря его преимуществам: он не требует дорогостоящих приспособлений и обеспечивает гибкое переключение программ. Он позволяет быстро обнаруживать производственные дефекты, такие как обрывы и короткие замыкания, обеспечивая быструю обратную связь для ранних этапов НИОКР.
На этапе массового производства эффективность и охват становятся критически важными. На этом этапе становится незаменимым профессиональное проектирование оснастки (ICT/FCT) (проектирование оснастки для внутрисхемного/функционального тестирования). Хорошо спроектированная оснастка должна не только обеспечивать стабильный контакт зонда, но и имитировать реальную рабочую среду продукта. Будь то тест летающим зондом или ICT/FCT, все тестовые данные, включая конкретные точки неисправностей и измерения напряжения/тока, связываются с серийным номером продукта через систему MES. Эта прослеживаемость особенно важна в медицинской промышленности. Если конечный продукт выходит из строя, мы можем быстро получить полную историю его производства и тестирования, предоставляя точные данные для анализа неисправностей и отзывов. Эффективное проектирование оснастки (ICT/FCT) является ключевым звеном в обеспечении качества крупносерийного производства.
Процесс реализации потока данных отслеживаемости/MES
- Импорт дизайна и DFM-анализ: Данные дизайна заказчика импортируются в MES, и система автоматически выполняет предварительные проверки DFM/DFT/DFA, генерируя отчет о технологичности и архивируя его.
Отслеживаемость материалов: Все поступающие материалы (подложки, компоненты) сканируются по штрих-коду и связываются с поставщиками, номерами партий и спецификациями.
Мониторинг производственного процесса: Каждая критическая рабочая станция (например, экспонирование, гальваника, SMT, пайка оплавлением) сканирует серийные номера печатных плат, при этом параметры процесса (температура, скорость) записываются автоматически.
Интеграция контроля качества: Результаты инспекции SPI/AOI/рентгена и тестов летающего зонда/ICT/FCT автоматически загружаются и привязываются к серийным номерам.
Архивирование данных и отчетность: После отгрузки продукта генерируется полный отчет об отслеживаемости, включающий все данные о материалах, процессах и инспекциях для соответствия медицинским нормативным требованиям.