Kā endoskopa galvenās plates dizains pārtrauc kosmosa lāstu distālo uzgaļu inženierijā

Endoskopijā notiek mūžīga cīņa par vietu sfēras distālajā galā. Lai izveidotu plānāku un jaudīgāku ierīci, ir jāpārskata shēmas plates dizains un izkārtojums. Konvencionālo pieeju stingrām iespiedshēmu platēm apstrīd vēlme padarīt medicīniskā endoskopa kameru kompaktāku un elastīgāku. Risinājums ir meklējams stingrā-elastīgā iespiedshēmas platē, kas apvieno stingru un elastīgu PCB priekšrocības.

 

Kosmosa lāsts

Tipisks scenārijs ietver medicīniskās endoskopa kameras izmantošanu: tvērums tiek ievietots pacienta ķermenī un virzīts uz mērķa vietu, izmantojot attēlveidošanu un apgaismojumu, ko nodrošina kameras modulis, kas atrodas distālajā galā. Lai apmierinātu prasības pēc liela redzes lauka, attēla sensora, gaismas diožu un citu komponentu uzstādīšanai tiek izmantotas parastās stingras iespiedshēmu plates. Šie dēļi ir stingri, un tos nevar salocīt, lai ietaupītu vietu šaurā uzgaļa iekšpusē. No otras puses, elastīgas shēmas radītu lodēšanas savienojumu spriegumus lieces dēļ.

 

Elastīgās shēmas plates parasti izmanto, lai nodrošinātu nepieciešamo vietu endoskopa distālajā galā. Elastīgu PCB var novietot gar tvēruma garenisko asi, kas aizņem nelielu šķērsgriezumu{1}}. Tomēr, montējot endoskopa kameru, elastīgā ķēde tiek pakļauta lieces spēkiem gan ražošanas, gan darbības laikā. Šāda veida spriegums var sabojāt lodēšanas savienojumus, kas savieno komponentus ar shēmas plati. Daudzos gadījumos bojājumi rodas vienas procedūras laikā un rezultātā tiek zaudēts attēls.

 

Stingrā{0}}elastīgā shēmas plate nodrošina vislabāko stingrības un elastības kombināciju. Elastīgās PCB serdes garenvirzienā ir izvietoti vairāki stingri plātņu segmenti. Tas ļauj uzstādīt attēla sensoru, gaismas diodes un citus komponentus noteiktos intervālos. Šīs pieejas priekšrocība ir tāda, ka lodēšanas savienojumus, kas savieno detaļas ar cieto plāksni, neietekmē lieces, tādējādi novēršot plaisāšanas vai atslāņošanās iespēju. PCB elastība tiek izmantota, lai novietotu plati endoskopa distālajā galā.

 

Trešā dimensija

Stingrais{0}}elastīgais dizains ļauj izmantot trešo dimensiju endoskopa distālajā galā. Izstrādājot shēmas plati, komponenti tiek novietoti uz stingriem segmentiem dažādos līmeņos un leņķos. Piemēram, elastīgu shēmas plati var salocīt vairākas reizes dažādos augstumos, lai turētu kameras moduli, sānu kameras un gaismas diodes. Rezultāts ir trīs-līmeņu stingra-elastīga shēmas plate, kur priekšējā kamera un sānu kameras ir novietotas dažādos leņķos attiecībā pret tvēruma centrālo asi.

 

Stingrs rāmis ir nepieciešams, lai noturētu salocītu cieto{0}}elastīgo shēmu plati. Šāds rāmis parasti ir izgatavots no metāla un kalpo kā gaismas diožu un attēla sensora radiators. Apgaismojot mērķa zonu, LED bloks izstaro gaismu un siltumu. Izkliedētā enerģija ir jānoņem no kameras moduļa, lai novērstu temperatūras ietekmi uz tā veiktspēju. Tas kļūst īpaši svarīgi, ja endoskops tiek izmantots retrogrādā virzienā, jo lielākā daļa apgaismojuma tiek atstarota no iekšējiem audiem.

Trīs{0}}stingras-elastīgās PCB signāla integritāti nodrošina īpašs jaudas sadales zemējumu un signāla slāņa izvietojums. Sakārtojot elektriskos savienojumus, īpaša uzmanība tiek pievērsta pārejai no cietajām uz elastīgajām PCB. Shēmas plates izmanto daudzslāņu dizainu gan cietajiem, gan elastīgajiem segmentiem. Cietā kodola ārējie slāņi nodrošina iezemētu plakni, kas izolē signāla pēdas no elektromagnētiskiem traucējumiem. Elastīgajam segmentam ir kontrolēta raksturīgā pretestība, lai samazinātu signāla zudumus un šķērsrunu. Veidojot pārejas zonu, tiek veikti īpaši pasākumi, lai novērstu signāla atspīdumus, kas izkropļotu attēlu.

 

Lai nodrošinātu 4K video signāla signāla integritāti, stingrai-elastīgai PCB ir nepieciešama ekspertu-līmeņa ražošana. Kvalificēts ražotājs veiks precīzu pretestības kontroli un izmantos pareizos materiālus, lai samazinātu signāla zudumus. Stingrajiem segmentiem ražotāji izmantos uzlabotas daudzslāņu konstrukcijas ar kontrolētām zemes plaknēm. Elastīgajiem segmentiem ražotāji veiks precīzu lāzerurbšanu, lai nodrošinātu precīzu izvietošanu. Signāla integritātes testus var veikt visiem prototipiem, lai panāktu atbilstību signāla integritātes prasībām. Medicīniskā endoskopa kamera varēs nodrošināt uzticamu attēlu pat pēc tūkstošiem liekšanas ciklu, ja tā tiks pakļauta normālai lietošanai.

 

Materiāli

Materiālu izvēle cieto{0}}elastīgo shēmu plates ražošanai ir arī ļoti svarīga. Medicīniskās ierīces bieži tiek pakļautas stingrām sterilizācijas procedūrām, tostarp autoklāvēšanai 134 grādos pēc Celsija. Elastīgās iespiedshēmas plates bieži ir izgatavotas no poliimīda plēves, kas pārklāta ar vara foliju. Šādi materiāli atslāņošanās procesā tiek pakļauti augstām temperatūrām. Izvēloties materiālus, īpaša uzmanība jāpievērš dielektriskās caurlaidības koeficientiem un izkliedes koeficientam, lai samazinātu signāla zudumus.

 

Materiālu, piemēram, poliimīda Kapton izmantošana, kas ražota, izmantojot bezlīmējošo vara folijas tehnoloģiju, samazina atslāņošanās iespēju, ko izraisa temperatūras izmaiņas autoklāvēšanas laikā. Tajā pašā laikā šādu materiālu izmantošana novērš toksisku vielu emisiju augstās temperatūras iedarbības laikā. Viena no svarīgākajām iezīmēm, izvēloties materiālus cietajām-elastajām PCB, ir to atbilstība ISO 10993 standartam.

Lai izvēlētos pareizos materiālus, ražotājam ir jābūt lielai pieredzei cieto{0}}elastīgo PCB ražošanā. Izvēloties materiālus elastīgiem segmentiem, ražotājam jāņem vērā to lieces rādiuss. Šī īpašība ir īpaši svarīga, ražojot stingru-elastīgu PCB ar sarežģītu trīs{4}}dimensiju formu. Tādu materiālu kā bezlīmējošā vara folija izvēle ir atkarīga arī no shēmas platei nepieciešamās mehāniskās izturības.

 

Ražošana

Rigid{0}}flex PCB ražošana ir sarežģīts un izaicinošs process. Lai ražotu medicīniskās endoskopa kameru, PCB ražotājam ir jābūt plašām zināšanām cieto-elastīgo PCB ražošanā. Cieto -elastīgo shēmu plates ražošana parasti ietver vairāk nekā 80 soļus, sākot no elastīgā serdeņa laminēšanas līdz gatavā produkta pretestības pārbaudei. Atsevišķi stingrie shēmas plates segmenti tiek ražoti atsevišķi, pēc tam savienoti kopā ar elastīgo segmentu. Īpaša uzmanība jāpievērš stingro segmentu pozicionēšanas precizitātei attiecībā pret elastīgo segmentu.

 

Ražojot cietās{0}}elastīgās PCB, ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo piegādātāju. Atšķirībā no plaša patēriņa elektronikas, medicīnas ierīces un aprīkojums nozīmē augstu atbildības pakāpi. Tāpēc šādu ierīču ražotājiem rūpīgi jāizvēlas piegādātājs, kuram ir plašas zināšanas cieto -elastīgo PCB ražošanas jomā. Mijiedarbība ar piegādātāju jāveido uz augsta līmeņa uzticēšanos un pārliecību par izvēlētā partnera spējām. Galvenais mērķis ir izstrādāt funkcionējošu medicīniskās endoskopa kameras prototipu, kas atbilstu visām tehniskajām specifikācijām.

 

Stingrais{0}}elastīgais dizains ļauj izstrādāt jauna veida medicīniskos endoskopus, kas ir mazāki, precīzāki un ērtāki pacientiem. Vienlaikus, veidojot medicīniskos endoskopus, ir svarīgi ņemt vērā visus cieto-elastīgo PCB konstrukcijas aspektus. Tas nozīmē, ka detalizēti jāanalizē prasības attiecībā uz elastīgo un cieto segmentu raksturlielumiem un jānosaka to optimālais izvietojums endoskopa distālajā galā. Izstrādājot endoskopa kameru, jāņem vērā arī trīsdimensiju stingrās -elastīgās PCB signāla integritāte, lai nodrošinātu uzticamu video pārraidi. Liela nozīme ir arī materiāliem, ko izmanto cieto-elastīgo PCB ražošanā, jo tiem jāatbilst stingrām medicīnas nozares prasībām.