Cilde Takılabilen Termal Sensörler için Sürekli Sıcaklık İzleme PCB Üretimi

Sürekli sıcaklık izleme devre kartı (PCB), termal devrenin bir parçası olarak tasarlanmalıdır. Hassas sensör, esnek bakır kablo, yapıştırıcı, sertleştirici, pil, radyo, şarj cihazı ve muhafaza, ısı yolları oluşturur. Bu yollar kontrol edilmezse, yüksek hassasiyetli bir sensör entegre devresi, amaçlanan cilt sıcaklığı yerine tekrar tekrar kendi kendine ısınmayı ölçebilir.

Highleap Electronics, giyilebilir ve tıbbi elektronik cihazlar için müşteri tasarımına uygun rijit, esnek ve rijit-esnek montajlar üretmektedir. Sürekli sıcaklık değişimli ürünlerde, üretimde odak noktası, prototipten seri üretime kadar termal izolasyon geometrisini, esnek yapıyı, sensör yerleşimini, kritik malzeme listesi kimliğini ve tekrarlanabilir montajı korumaktır.

PCB, termal ölçüm yolunun bir parçasıdır.

Sürekli cilt sıcaklığı monitörü için sensör, soyut bir vücut sıcaklığını ölçmez; ısı cilt, yapıştırıcı, muhafaza, PCB bakırı, sensör paketi ve çevredeki hava yoluyla geçtikten sonra kendi yonga sıcaklığını ölçer. Sensöre bağlı her termal yol bu dengeyi bozabilir. Bu da PCB geometrisini ölçüm zincirinin bir parçası haline getirir.

Sık yapılan bir hata, hassas bir dijital sıcaklık sensörünü bakır açısından zengin bir ana karta yerleştirmek ve ±0.1 °C sensör spesifikasyonunun sistem doğruluğunu tanımladığını varsaymaktır. Eğer pil, radyo veya regülatör aynı bakır yüzeyi ısıtıyorsa, sensör amaçlanan cilt bölgesinin sıcaklığı yerine elektronik bileşenlerin sıcaklığını doğru bir şekilde bildirebilir.

Isı Sınırı Etrafında Giyilebilir Form Faktörünü Seçin

Yama, bileklik ve modül tipi monitörler farklı termal arayüzler oluşturur. PCB ve mekanik yığın birlikte piyasaya sürülmelidir, böylece üretici hangi boyutların ve malzemelerin ölçüm açısından kritik olduğunu bilir.

Sensör adasını, ana elektronik bileşenlere karşı yüksek termal direnç gösterecek şekilde tasarlayın.

Analog Devices, dar bakır izleri ve düşük termal kütleli esnek bir bölgenin hassas sensör ile elektronik devrenin geri kalanı arasındaki termal direnci artırdığı, sert-esnek sürekli gövde sıcaklığı yama örneği yayınladı. Bu doğru tasarım anlayışıdır: elektriksel bağlantı, istenmeyen bir ısı bandı oluşturmamalıdır.

• Dar/uzun izler: Üretim sınırları dahilinde, elektriksel arayüz izin verdiğinde sensör adası ile daha sıcak elektronik bileşenler arasındaki bakır kesitini azaltın.
• Yere dökülen sıvılar: Sensör alanını otomatik olarak bakırla kaplamayın. Geniş bir düzlem, elektriksel topraklamayı iyileştirirken termal izolasyona zarar verebilir.
• Yollar: Sıcaklık sensörünün altındaki termal geçiş yolları, sensörü daha sıcak bir katmana veya sertleştiriciye bağlarsa zararlı olabilir.
• Takviye elemanının yerleştirilmesi: FR-4, paslanmaz çelik veya poliimid takviye elemanları hem eğilmeyi hem de ısı akışını değiştirir; kenarları termal modelin bir parçası olmalıdır.
• Esnek yığın: Üretimdeki değişiklikler termal kütleyi ve iletkenliği değiştirdiğinden, poliimid kalınlığı, yapıştırıcı ve bakır ağırlığı kontrol edilmelidir.

İmalat çiziminde ısıl açıdan kritik boyutlar neden yer almalıdır?

Dar bir boyun, sensör adası veya bakır izolasyon alanı termal yalıtımdan sorumluysa, kozmetik bir yönlendirme yerine kontrollü bir fonksiyonel geometri olarak ele alınmalıdır. Bakırı genişleten, bakır eklemeleri yapan veya bir sertleştiriciyi hareket ettiren DFM değişiklikleri, ağ bağlantısı değişmese bile termal tepkiyi değiştirebilir.

Kendiliğinden ısınan ve radyoaktif ısıyı sensörden uzaklaştırın.

Sürekli izleme yapan cihazlar ömürlerinin büyük bölümünü düşük güç durumlarında geçirirler, ancak periyodik kablosuz iletim, flash yazma ve şarj işlemleri yerel ısı dalgalanmaları oluşturabilir. Radyo SoC veya PMIC'nin yanına yerleştirilen bir sensör, bellenim etkinliğiyle ilişkili tekrarlayan bir sıcaklık dalgalanması gösterebilir.

• MCU'nun görev döngüsü: Uygulama izin verdiğinde, ölçümler arasında yerel işlemciyi uyku modunda tutun.
• Tampon verileri: Toplu kablosuz yüklemeler radyo açık kalma süresini azaltabilir, ancak ortaya çıkan ısı darbesinin yine de karakterize edilmesi gerekir.
• Ayrı şarj: Ürün şarj edilebilir ise, şarj sırasında sıcaklık bildiriminin geçerli olup olmadığına veya kasıtlı olarak askıya alınıp alınmadığına karar verin.
• Pil akımını başka yöne yönlendirin: Yüksek akımlı şarj/deşarj bakırı sensör boynundan geçmemelidir.
• Termal mesafeyi kullanın: Esnek kablolarda fiziksel izolasyon, muhafaza tamamlandıktan sonra ısıyı kalibre etmeye çalışmaktan genellikle daha etkilidir.

Yapıştırıcı, Kapsülleme ve Nem Korumasını Ölçüm Malzemesi Olarak Değerlendirin

Cilt yaması mekanik bağlantı ve çevresel koruma gerektirir, ancak eklenen her katman termal direnci ve zaman sabitini değiştirir. Elektronik tedarikçisi, devre kartı/esnek devre imalatını veya montajını etkilediğinde, serbest bırakılan katman bilgilerine ihtiyaç duyar.

PCB hatalarını ortaya çıkaran termal deneylerle yapılan prototip

Sıcaklık izleme EVT'si, termal giriş sabit tutulurken elektriksel durumları kasıtlı olarak değiştirmelidir. Bu, PCB'nin okumayı etkileyip etkilemediğini ortaya çıkarır. Faydalı deneyler arasında radyo kapalı ile radyo aktif, şarj cihazı bağlantısı kesilmiş ile şarj halinde, yeni pil ile düşük pil, sensör esnekliği düz ile ürün yarıçapına göre bükülmüş ve çıplak PCBA ile serbest bırakılmış muhafaza/yapıştırıcı yığını karşılaştırmaları yer alır.

Mühendislik ekibi, hem hassas sensör okumasını hem de cilt simülatöründeki, ortam havasındaki ve ana elektroniklerdeki referans sıcaklıklarını kaydetmelidir. Tek bir "oda sıcaklığındaki doğruluk" sonucu, yüksek ortam sıcaklıklarında veya şarj sırasında önemli hale gelen termal bir gradyanı gizleyebilir.

Üretimde tekrarlanabilirlik, sensör entegre devresinden daha fazlasına bağlıdır.

Tasarım termal olarak kararlı hale geldikten sonra, üretimde partiler arasında aynı ısı yolunun korunması gerekir. İşte bu noktada imalat ve montaj kontrolü önem kazanır.

• Bakır geometrisi: Aşındırma telafisi, dar termal boynu serbest bırakılan toleransın ötesinde istemeden değiştirmemelidir.
• Esnek yapı: Bakır ağırlığı, poliimid, kaplama, yapıştırıcı ve sertleştirici, onaylanmış istifle uyumlu olmalıdır.
• Sensör lehimleme: Fazla lehim veya paket eğimi mekanik teması değiştirebilir ve yerel termal bağlantıyı etkileyebilir.
• Temizleme: Algılama alanının yakınında kalan kalıntılar veya hapsolmuş nem, uzun vadeli güvenilirliği ve fiziksel arayüzü etkileyebilir.
• Bileşen izlenebilirliği: Orijinal ekipman üreticisinin kalite planının gerektirdiği durumlarda, hassas sensör parti numarası ve revizyon numarası izlenebilir kalmalıdır.

Highleap , DFM (Üretilebilirlik için Tasarım) ve üretim denetimi ile giyilebilir cihazlar için esnek devre kartları , rijit-esnek PCB'ler ve kompakt rijit kartlar üretebilir .

Kurul düzeyindeki fonksiyonel testler, klinik doğruluğu iddia etmek yerine termal davranışı kontrol etmelidir.

Üretim test düzeneği, elektronik aksamın doğruluğunu kontrol edebilir ve montaj sapmasını tespit edebilir. Ancak, bitmiş cihazın sıcaklık doğrulamasının yerine geçebilecek bir yöntem olarak tanımlanmamalıdır.

Highleap, müşteri tarafından sağlanan yazılım, fikstürler ve kabul limitlerini kullanarak PCBA fonksiyonel testlerini uygulayabilir . OEM, cilt sıcaklığının iddia edilen herhangi bir çekirdek/vücut sıcaklığı ölçütüne eşleştirilmesinden ve klinik/düzenleyici doğrulamadan sorumludur.

Hem termal zaman sabitini hem de statik doğruluğu kontrol edin.

Sürekli izleme, sensörün yalnızca nihai kararlı durum değerine değil, amaçlanan termal kaynağı ne kadar hızlı takip ettiğine de bağlıdır. Kalın bir kapsülleme malzemesi, büyük bir bakır ada veya sertleştirici, gerçek sıcaklık değişimlerini yumuşatan ve alarmları veya trend tespitini geciktiren yavaş bir termal zaman sabiti oluşturabilir.

Orijinal ekipman üreticisi (OEM), amaçlanan dinamik tepkiyi tanımlamalı ve ardından sensör yığınının termal kütlesini kontrol altında tutmalıdır. EVT sırasında, yüzey simülatörünü veya termal plakayı bilinen sıcaklıklar arasında kademeli olarak ısıtın ve çıplak sensör, monte edilmiş esnek kablo, yapıştırıcı yığını ve bitmiş muhafaza için tepki sürelerini karşılaştırın. Bu, gecikmeye hangi katmanın hakim olduğunu ortaya çıkarır.

PVT Lotlarını Termal Altın Üniteye Bağlayın

Ölçüm hassasiyeti yüksek bir esnek kablo için, onaylı DVT/PVT üretiminden elde edilen altın standart üniteleri saklamak faydalıdır. Üretim hedefi, her bir ünitenin açık havada aynı sıcaklık değerine ulaşmasını sağlamak değil; piyasaya sürülen üretim sürecinin, tanımlanmış sınırlar içinde onaylanmış termal davranışı yeniden ürettiğini göstermektir.

Pratik bir korelasyon planı, bir veya iki kontrollü plaka sıcaklığındaki sensör sapmasını, küçük bir adıma tepki süresini, boşta/aktif kendi kendine ısınma farkını ve akım tüketimini karşılaştırabilir. Daha sonraki bir malzeme değişimi bu ölçütlerden birini değiştirirse, mühendislik ekibi, tam bir bitmiş cihaz doğrulaması tekrarlanmadan önce bile termal yolun değiştiğine dair kanıta sahip olur.

Ürün esnek yapıda olduğunda, parti korelasyonu özellikle değerlidir çünkü bakır aşındırma, kaplama, yapıştırıcı ve sertleştirici gibi unsurların tümü ölçüm zincirine fiziksel olarak katkıda bulunur. Orijinal ekipman üreticisi (OEM), bu yapısal detaylardan hangilerinin sabit olduğunu ve hangilerinin yeniden nitelendirme gerektirmeden normal tedarikçi süreç kontrolünden geçebileceğini belirtmelidir.

Sürekli Sıcaklık İzleme PCB Üretimi için Teklif Talebi Verileri

Faydalı bir fiyat teklifi için, termal açıdan kritik özellikleri açıkça belirtin. Aksi takdirde, normal bir PCB fiyat teklifi talebi, sensöre ölçüm performansını veren geometriyi optimize ederek ortadan kaldırabilir.

• Termal mimari: Sensör konumu, amaçlanan temas yüzeyi, ısı kaynağı konumları ve termal koruma noktaları.
• Esnek/sert-esnek yığın: Malzeme, bakır ağırlığı, kaplama, yapıştırıcı, takviye elemanları, bükme yarıçapı ve boyut toleransları.
• Hassas Malzeme Listesi (BOM): Sıcaklık sensörü, MCU/radyo, batarya, şarj cihazı ve onaylı alternatifler.
• Toplanma kısıtlamaları: Kaplama/maskeleme, dolgu/kapsülleme, temizlik ve optik/cilt temasına yönelik temizlik gereksinimleri.
• Programlama/test: Ürün yazılımı, seri/kalibrasyon veri formatı, referans test sıcaklığı ve geçme/kalma limitleri.
• Kalite kayıtları: Parti takibi, muayene örneklemesi, tıbbi kalite yönetim sistemi ve değişiklik kontrolü beklentileri.