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解决医疗设备的柔性印刷电路设计问题

可穿戴和便携式医疗设备可提供持续的实时反馈,帮助让远程医疗成为可能。例如,可穿戴医疗设备中的传感器可以远程监测健康状态指标,例如血糖、血压、心律、脉搏和其他生命体征。技术进步让设计者可以开发出移动医疗设备,不仅能在远离医院和其他医疗机构的患者自己家里监测,还能诊断并提供治疗。

新一代医疗设备必须穿戴舒适,还要能承受患者日常生活中的磕碰。同时,它们还必须发送和接收准确的数据。这些需求时常发生冲突,构成了重大设计挑战。以下是工程师在设计如今的医疗设备时需要考虑的这样三个问题。

1. 重量

为促进患者使用,设备必须紧凑、舒适。这反过来需要能适应狭小空间的轻量化电路。例如,为实现最大空间和效率,它必须能够弯曲或折曲。

柔性印刷电路 (FPC) 和柔性印刷电子 (FPE) 解决方案是经过验证的技术,这些技术来自已进入医疗设备设计的消费电子产品。FPC 和 FPE 可帮助优化在紧凑封装件中的空间,因此它们在用于治疗睡眠和呼吸障碍的产品中非常有效,例如胰岛素泵、可穿戴患者监测设备、便携式除颤器和持续气道正压通气机 (CPAP)。

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可穿戴患者监试设备可从柔性电路中获益

FPC 和 FPE 是三维的,因此它们可以围绕封装件弯曲并折叠以适合小型化外壳。其他优势包括具有单面、双面和多层电路的柔性基板,这是高性能信号和电源连接的理想选择。而且,随着封装尺寸继续缩小,柔性电路必须相应地适应。由于器件封装尺寸不断减小,将盲孔和埋孔等功能包括进来可以帮助保持灵活性。

短期来看,高度可靠的柔性电路是采用复杂高密度电路的小型轻量化设计的理想选择。柔性电路比传统电路板轻薄得多,因此能让产品更轻,从而有助于患者运动和提高舒适性。

2. 信号完整性性能

含有编织玻璃纤维的刚性电路板往往会导致信号损失。另一方面,柔性电路使用的材料(如聚酰亚胺)有助于保持信号和电源完整性。例如,聚酰亚胺散热更快,因此柔性电路用来保持信号完整性性能所需的冷却更少。另外,柔性材料与热膨胀率紧密相关,这让它们在极端高温和低温环境下更可靠,而这样的波动在移动医疗应用领域很常见。

3. 封装优化

设计精良、性能稳定、机械性能良好、促进空气流动的机械封装,可能包含各种电子元件,包括连接器、发射器、接收器、电阻器和电容器。不同于只允许在 X 和 Y 平面有电路迹线的刚性电路板,柔性电路让设计者能够沿着曲面和任何轴上的多个方向排布电路。

设计出有效的封装是一个涉及设备设计者及其供应商的协作过程。Molex 莫仕与客户合作,通过柔性电路排布来优化信号强度和机械完整性。

此外,优化的封装设计可能需要“刚柔给合”电路,这是指包括层压在单个结构中的刚性和柔性基板。例如,设备有一个部分是刚性的,可能带多个电子元件(电阻器、电容器、连接器、处理器),但有一个柔性电气“尾状物”从刚性部分引出,使得不需要接口连接器。

Molex 的优势

随着医疗技术不断拓展,数字连接将给设备设计者带来机遇,生产有助于减少医疗保健成本的新设备。很明显,柔性电路将在这个过程中发挥重要作用。Molex莫仕拥有专业知识,可帮助致力于提供下一代医疗诊断技术的客户。

进一步了解柔性印刷电路 (FPC)