Jatkuvan lämpötilanvalvonnan piirilevyjen valmistus iholle kiinnitettäville lämpöantureille

Jatkuvatoimisen lämpötilanvalvonnan piirilevy tulisi suunnitella osaksi lämpöpiiriä. Tarkkuusanturi, joustava kuparilanka, liima, jäykiste, akku, radio, laturi ja kotelo luovat kaikki lämpöreittejä. Jos näitä reittejä ei hallita, erittäin tarkka anturipiiri voi toistuvasti mitata itselämpenemistä tarkoitetun ihon lämpötilan sijaan.

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunnittelemia jäykkiä, taipuisia ja jäykkä-joustoisia kokoonpanoja puettavaan ja lääketieteelliseen elektroniikkaan. Jatkuvan lämpötilan tuotteiden valmistuksen painopiste on lämpöeristysgeometrian, taipuisan rakenteen, anturien sijoittelun, kriittisen osarakenteen identiteetin ja toistettavan kokoonpanon säilyttämisessä prototyypistä sarjatuotantoon.

Piirilevy on osa lämpömittausreittiä

Jatkuvatoimisessa ihon lämpötilan mittauksessa anturi ei mittaa abstraktia kehon lämpötilaa; se mittaa oman piirilevynsä lämpötilan sen jälkeen, kun lämpö on kulkenut ihon, liiman, kotelon, piirilevyn kuparin, anturipakkauksen ja ympäröivän ilman läpi. Jokainen anturiin kytketty lämpöreitti voi vääristää tätä tasapainoa. Tämä tekee piirilevyn geometriasta osan mittausketjua.

Yleinen virhe on sijoittaa tarkka digitaalinen lämpötila-anturi kuparipitoiselle emolevylle ja olettaa, että ±0.1 °C:n anturin spesifikaatio määrittää järjestelmän tarkkuuden. Jos akku, radio tai säädin lämmittää samaa kuparitasoa, anturi voi raportoida elektroniikan lämpötilan tarkasti aiotun ihoalueen sijaan.

Valitse lämpörajan lähellä oleva puettava koko

Patch-, ranneke- ja moduulityyppiset näytöt luovat erilaisia ​​lämpöliitäntöjä. Piirilevy ja mekaaninen pino tulisi julkaista yhdessä, jotta valmistaja tietää, mitkä mitat ja materiaalit ovat mittausten kannalta kriittisiä.

Suunnittele anturisaareke siten, että pääelektroniikka kestää hyvin lämpöä

Analog Devices on julkaissut esimerkin jäykästä ja joustavasta jatkuvasta kehon lämpötilaa mittaavasta laastarin rakenteesta, jossa kapeat kuparijohtimet ja pienen lämpömassan omaava taipuisa alue lisäävät lämpövastusta tarkkuusanturin ja muun elektroniikan välillä. Tämä on oikea suunnittelulähtökohta: sähköisen kytkennän ei tulisi aiheuttaa tahatonta lämpönauhaa.

• Kapeat/pitkät jäljet: Valmistusrajoitusten puitteissa pienennä anturisaarekkeen ja lämpimämmän elektroniikan välistä kuparin poikkileikkausta, jos sähköinen liitäntä sen sallii.
• Maaperävalut: Älä hukuta anturialuetta automaattisesti kuparilla. Suuri taso voi parantaa sähköistä maadoitusta ja vahingoittaa lämpöeristystä.
• Reitit: Lämpötila-anturin alla olevat lämpöläpiviennit voivat olla haitallisia, jos ne kytkevät anturin lämpimämpään kerrokseen tai jäykisteeseen.
• Jäykisteiden sijoittelu: FR-4-, ruostumattomasta teräksestä tai polyimiditeräksestä valmistetut jäykisteet muuttavat sekä taivutusta että lämmönvirtausta; niiden reunojen tulisi olla osa lämpömallia.
• Flex-pino: Polyimidin paksuutta, liiman määrää ja kuparin painoa on valvottava, koska tuotantomuutokset muuttavat lämpömassaa ja johtavuutta.

Miksi valmistuspiirustuksen tulisi sisältää lämpökriittiset mitat?

Jos kapea kaulaosa, anturisaareke tai kuparinen suojaputki vastaa lämpöeristyksestä, sitä tulisi käsitellä kontrolloituna toiminnallisena geometriana eikä kosmeettisena reitityksenä. Kuparia leventävät, varrasta lisäävät tai jäykisteitä siirtävät DFM-muutokset voivat muuttaa lämpövastetta, vaikka verkkoyhteydet pysyisivät muuttumattomina.

Siirrä itselämmitys ja radiolämpö pois anturin läheltä

Jatkuvatoimiset monitorit viettävät suurimman osan käyttöiästään vähän virtaa kuluttavissa tiloissa, mutta säännöllinen langaton tiedonsiirto, flash-muistiin kirjoittaminen ja lataaminen voivat luoda paikallisia lämpöpulsseja. Radio-SoC:n tai PMIC:n viereen sijoitettu anturi voi näyttää toistuvaa lämpötilan aaltoilua, joka liittyy laiteohjelmiston toimintaan.

• MCU:n käyttöjakson määritys: Pidä paikallinen prosessori lepotilassa mittausten välillä, kun sovellus sen sallii.
• Puskuritiedot: Langattomat erälataukset voivat lyhentää radion päälläoloaikaa, mutta syntyvä lämpöpulssi on silti karakterisoitava.
• Erillinen lataus: Jos tuote on ladattava, päätä, onko lämpötilan raportointi latauksen aikana pätevä vai tarkoituksella keskeytetty.
• Akun virran reitittäminen pois: Suurvirtainen lataus-/purkauskupari ei saa kulkea anturin kaulan läpi.
• Käytä lämpöetäisyyttä: Fyysinen erottelu Flexissä on usein tehokkaampaa kuin lämmön kalibrointi kotelon valmistuttua.

Käsittele liimaa, kapselointia ja kosteussuojaa mittausmateriaaleina

Ihopaikka vaatii mekaanisen kiinnityksen ja ympäristönsuojelun, mutta jokainen lisätty kerros muuttaa lämmönkestävyyttä ja aikavakiota. Elektroniikkatoimittaja tarvitsee julkaistuja pinotietoja, kun ne vaikuttavat piirilevyn/flex-levyn valmistukseen tai kokoonpanoon.

Prototyyppi lämpökokeilla, jotka paljastavat piirilevyvirheet

Lämpötilaa valvovan elektronisen mittauslaitteen (EVT) tulisi muuttaa sähköisiä tiloja tarkoituksella samalla, kun lämpötulo pidetään vakaana. Tämä paljastaa, vaikuttaako piirilevy lukemaan. Hyödyllisiä kokeita ovat radio pois päältä vs. radioaktiivinen, laturi irrotettu vs. lataus, uusi vs. heikko akku, anturin taivutus litteänä vs. taivutus tuotteen säteeseen sekä paljas piirilevy vs. irrotettu kotelo/liimapino.

Suunnittelutiimin tulisi kirjata sekä tarkkuusanturin lukema että viitelämpötilat ihosimulaattorissa, ympäröivässä ilmassa ja pääelektroniikassa. Yksittäinen "tarkkuus huoneenlämmössä" -tulos voi peittää lämpötilagradientin, josta tulee merkittävä korkeassa ympäristön lämpötilassa tai latauksen aikana.

Valmistuksen toistettavuus riippuu muustakin kuin anturipiiristä

Kun suunnittelu on termisesti vakaa, tuotannon on säilytettävä sama lämmönsiirtoreitti erien välillä. Tässä kohtaa valmistuksen ja kokoonpanon hallinta on tärkeää.

• Kuparin geometria: Syövytyskompensaation ei pitäisi tahattomasti muuttaa kapeaa lämpökaulaa vapautetun toleranssin yli.
• Joustava rakenne: Kuparin painon, polyimidin, peitekerroksen, liiman ja jäykisteen on vastattava hyväksyttyä pinoa.
• Anturin juottaminen: Liiallinen juotos tai pakkauksen kallistus muuttaa mekaanista kosketusta ja voi muuttaa paikallista lämpökytkentää.
• Puhdistus: Tunnistusalueen lähellä oleva jäännös tai kosteus voi vaikuttaa pitkäaikaiseen luotettavuuteen ja fyysiseen rajapintaan.
• Komponenttien jäljitettävyys: Tarkkuusanturien erän ja version tulee pysyä jäljitettävissä, jos OEM-laatusuunnitelma sitä vaatii.

Highleap voi valmistaa joustavia kokoonpanoja , jäykkiä ja joustavia piirilevyjä sekä kompakteja jäykkiä levyjä puettaville laitteille DFM:llä ja tuotannon tarkastuksella.

Levytason toiminnallisen testin tulisi tarkistaa lämpökäyttäytymistä, ei väittää kliinistä tarkkuutta

Tuotantolaitteisto voi tarkistaa elektroniikan ja havaita kokoonpanon poikkeamat. Sitä ei tule kuvailla valmiin laitteen lämpötilan validoinnin korvikkeeksi.

Highleap voi toteuttaa piirilevyjen toiminnallisen testauksen asiakkaan toimittaman laiteohjelmiston, kiinnittimien ja hyväksymisrajojen avulla. Laitevalmistaja on edelleen vastuussa ihon lämpötilan yhdistämisestä kaikkiin ilmoitettuihin ydin-/kehonlämpötilan mittareihin sekä kliinisestä/viranomaisperusteisesta validoinnista.

Säädä lämpöaikavakiota sekä staattista tarkkuutta

Jatkuva valvonta riippuu siitä, kuinka nopeasti anturi seuraa aiottua lämpölähdettä, ei pelkästään lopullisesta tasaisen tilan arvosta. Paksu kapselointimateriaali, suuri kuparisaareke tai jäykistys voivat luoda hitaan lämpöaikavakion, joka tasoittaa todellisia lämpötilan muutoksia ja viivästyttää hälytyksiä tai trendien havaitsemista.

Laitevalmistajan (OEM) tulisi määritellä tarkoitettu dynaaminen vaste ja pitää sitten anturipinon terminen massa hallinnassa. EVT:n aikana ihosimulaattoria tai lämpölevyä siirretään tunnettujen lämpötilojen välillä ja verrataan paljaan anturin, kootun joustavan anturin, liimapinon ja valmiin kotelon vasteaikoja. Tämä paljastaa, mikä kerros hallitsee viivettä.

Korreloi PVT-tontteja lämpökultaiseen yksikköön

Mittausherkän joustomateriaalin osalta on hyödyllistä säilyttää kultaiset yksiköt pätevästä DVT/PVT-kokoonpanosta. Tuotannon tavoitteena ei ole pakottaa jokaista yksikköä samaan lämpötilalukemaan avoimessa tilassa; sen tarkoituksena on osoittaa, että julkaistu valmistusprosessi toistaa hyväksytyn lämpökäyttäytymisen määriteltyjen rajojen sisällä.

Käytännöllinen korrelaatiosuunnitelma voi verrata anturin siirtymää yhdessä tai kahdessa kontrolloidussa levyn lämpötilassa, vasteaikaa pieneen askeleeseen, lepotilan/aktiivisen itselämmityksen deltaa ja virrankulutusta. Jos myöhempi materiaalin korvaaminen muuttaa jotakin näistä mittareista, suunnittelutiimillä on näyttöä siitä, että lämpöreitti muuttui jo ennen kuin täydellinen valmiin laitteen validointi on toistettu.

Eräkorrelaatio on erityisen arvokasta silloin, kun tuotteessa käytetään joustavuutta, koska kuparin syövytys, peitekerros, liima ja jäykiste ovat kaikki fyysisiä tekijöitä mittausketjussa. Laitevalmistajan (OEM) tulee määrittää, mitkä näistä rakennetiedoista jäädytetään ja mitkä voidaan siirtää normaalin toimittajan prosessinvalvonnan läpi ilman uudelleenhyväksyntää.

Jatkuvan lämpötilanvalvonnan piirilevyjen tuotantoa koskevat RFQ-tiedot

Saat hyödyllisen tarjouksen, kun määrittelet lämpökriittiset ominaisuudet yksiselitteisesti. Tavallinen piirilevyn tarjouspyyntö voi muuten optimoida pois juuri sen geometrian, joka antaa anturille sen mittaustehon.

• Lämpöarkkitehtuuri: anturin sijainti, tarkoitettu kosketuspinta, lämmönlähteiden sijainnit ja lämpösuojat.
• Joustava/jäykkä-joustava pino: materiaali, kuparin paino, peitekerros, liima, jäykisteet, taivutussäde ja mittatoleranssit.
• Tarkka tuoteluettelo: lämpötila-anturi, MCU/radio, akku, laturi ja hyväksytyt varaosat.
• Kokoonpanorajoitukset: pinnoitus-/maskaus-, täyttö-/kapselointi-, puhdistus- ja optisen/ihokosketuksen puhtausvaatimukset.
• Ohjelmointi/testaus: laiteohjelmisto, sarja-/kalibrointitietojen muoto, referenssitestilämpötila ja hyväksymis-/hylkäysrajat.
• Laatutiedot: erän jäljitettävyys, tarkastusnäytteenotto, lääketieteellinen laatujärjestelmä ja muutoshallintaodotukset.