Im Bereich medizinischer Geräte hängt jeder Zusammenhang mit dem Leben, der Gesundheit und der Sicherheit von Patienten zusammen. Unter ihnen ist die Leiterplatte (Printed Circuit Board) eine Schlüsselkomponente, die die Verantwortung für die elektronische Signalübertragung und die Realisierung von Gerätefunktionen übernimmt. Die dreifache Leiterplatte für medizinische Geräte ist aufgrund ihrer besonderen Schutzleistung äußerst wichtig.
Die Einsatzumgebung medizinischer Geräte ist komplex und vielfältig und unterscheidet sich deutlich von gewöhnlichen elektronischen Geräten. Im Krankenhaus können Geräte über einen längeren Zeitraum Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sein, beispielsweise in Operationssälen und Desinfektionsräumen, wo häufige Desinfektionsvorgänge zu einem hohen Wasserdampfgehalt in der Luft führen. Auf manchen Stationen kann auch der von Patienten ausgeatmete Wasserdampf zu einer Erhöhung der lokalen Luftfeuchtigkeit führen. In einigen Spezialabteilungen, beispielsweise in der Rehabilitationstherapieabteilung des Haibin City Hospital, kann die Ausrüstung auch der Erosion durch Salzsprühnebel ausgesetzt sein. Die feuchte und salzhaltige Luft in Küstengebieten kann ein Korrosionsrisiko für die elektronischen Komponenten der Geräte darstellen. Darüber hinaus gibt es in der Krankenhausumgebung verschiedene Arten von Mikroorganismen, und im Inneren der Geräte kann sich Schimmel bilden, insbesondere in Bereichen mit schlechter Belüftung und angemessener Temperatur. Gewöhnliche Leiterplatten sind in solchen Umgebungen anfällig für Probleme wie Kurzschlüsse, Korrosion und Leistungseinbußen, und dreisichere Leiterplatten für medizinische Geräte sind darauf ausgelegt, diese Herausforderungen zu bewältigen.
Dreisichere Leiterplatte für medizinische Geräte, „dreisicher“ bezieht sich auf die Verhinderung von Schimmel, Feuchtigkeit und Salznebel. Hinsichtlich der Materialauswahl gibt es deutliche Unterschiede zu gewöhnlichen Leiterplatten. Gewöhnliche Leiterplatten verwenden häufig herkömmliche mit Epoxidglasgewebe überzogene Kupferfolienplatinen wie FR-4, während dreibeständige Leiterplatten für medizinische Geräte spezielle Substratmaterialien verwenden, um einen effizienten Schutz zu erreichen. Beispielsweise werden bei einigen High-End-Leiterplatten für medizinische Geräte fluorierte Polymermaterialien als Substrate verwendet. Fluorierte Polymere haben eine extrem geringe Wasseraufnahme und können feuchten Umgebungen wirksam widerstehen. Ihre Wasseraufnahmerate kann im Vergleich zu FR-4-Materialien um ein Vielfaches reduziert werden, wodurch die Gefahr von Kurzschlüssen durch eindringende Feuchtigkeit deutlich reduziert wird. Mittlerweile verfügen fluorierte Polymere über stabile chemische Eigenschaften und eine starke Beständigkeit gegenüber korrosiven Substanzen wie Chloridionen im Salznebel, wodurch die Korrosion von Kupferfolienschaltkreisen verhindert werden kann. Zur Schimmelprävention werden dem Trägermaterial Zusätze mit antibakteriellen und schimmelhemmenden Eigenschaften zugesetzt. Diese Zusätze können das Wachstum von Schimmel auf der Oberfläche der Leiterplatte verhindern und so Schaltungsausfälle, die durch Schimmelwachstum verursacht werden, grundsätzlich verhindern.
Auch auf Designebene ist die dreifache Leiterplatte für medizinische Geräte einzigartig gestaltet. Um zu verhindern, dass korrosive Komponenten in feuchter Luft und Salzsprühnebel Leiterbahnen auf der Oberfläche von Leiterplatten bilden, wird beim Layout der Schaltung verstärkt auf die Abstandsoptimierung geachtet. Im Vergleich zu gewöhnlichen Leiterplatten wird der Leitungsabstand von Leiterplatten mit drei Proofs in der Regel entsprechend vergrößert, um die Möglichkeit von Kurzschlüssen durch Schadstoffanhaftungen zwischen den Leitungen zu verringern. Für einige kritische Schaltkreise wird ein spezielles Isolationsdesign durchgeführt, bei dem Isolationsbeschichtungen verwendet oder Isolationsschlitze hinzugefügt werden, um sie effektiv von der Außenumgebung zu isolieren. Im Hinblick auf das Durchgangslochdesign ist die dreipolige Leiterplatte für medizinische Geräte ebenfalls raffinierter. Die Durchgangslöcher gewöhnlicher Leiterplatten dürfen nur zum Verbinden zweier Schaltkreisschichten verwendet werden. Die Durchgangslöcher von dreischichtigen Leiterplatten werden jedoch einer besonderen Behandlung unterzogen, z. B. durch die Verwendung metallisierter Durchgangslöcher und deren Füllung mit speziellen Dichtungsmaterialien, um zu verhindern, dass Wasserdampf, Salznebel usw. durch die Durchgangslöcher in das Innere der Leiterplatte eindringen und die Schaltkreise der inneren Schicht beeinträchtigen.
Aus fertigungstechnischer Sicht verfügen dreisichere Leiterplatten für medizinische Geräte über kritischere dreisichere Lackbeschichtungsprozesse als gewöhnliche Leiterplatten. Dreibeständige Farben sind eine wichtige Garantie für das Erreichen der „dreibeständigen“ Funktion mit verschiedenen Typen wie dreibeständigen Acryl-, Silikon- und Polyurethanfarben. Während des Beschichtungsprozesses ist es notwendig, basierend auf der spezifischen Einsatzumgebung und den Leistungsanforderungen der medizinischen Ausrüstung den geeigneten Typ von dreifestem Lack und Beschichtungsprozess auszuwählen. Medizinische Geräte, die in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und einem gewissen Risiko chemischer Korrosion eingesetzt werden, können dreibeständige Farben auf Silikonbasis wählen, die durch Sprühtechnologie gleichmäßig auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen werden. Der dreibeständige Lack aus organischem Silizium verfügt über eine gute Hoch- und Tieftemperaturbeständigkeit, eine ausgezeichnete elektrische Isolierung und eine hervorragende chemische Stabilität, die einen langfristigen wirksamen Schutz für Leiterplatten in komplexen Umgebungen bieten kann. Nach dem Auftragen bildet der dreischichtige Lack einen robusten Schutzfilm auf der Oberfläche der Leiterplatte, der Schimmel, Wasserdampf und Salznebel isoliert. Gleichzeitig kann es die Vibrations- und Schlagfestigkeit der Leiterplatte verbessern und sicherstellen, dass die Leiterplatte während des Transports und der Verwendung medizinischer Geräte nicht durch äußere mechanische Belastungen beeinträchtigt wird.
Die dreifache Leiterplatte für medizinische Geräte wird häufig in verschiedenen medizinischen Geräten verwendet und spielt eine unersetzliche Rolle. In medizinischen Überwachungsgeräten wie Elektrokardiogramm-Monitoren, Blutsauerstoffsättigungsmonitoren und dreisicheren Leiterplatten gewährleistet das Gerät eine genaue und stabile Erfassung und Übertragung physiologischer Daten des Patienten bei langfristiger Verwendung. Auf Krankenstationen können sich diese Geräte aufgrund von Faktoren wie Schwitzen des Patienten und feuchter Luft in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit befinden. Wenn die Leiterplatte nicht über die drei Leistungsnachweise verfügt, kann es leicht zu Datenübertragungsfehlern oder sogar zu Geräteausfällen kommen, was die Echtzeitüberwachung des Patientenzustands beeinträchtigt. In medizinischen Bildgebungsgeräten wie Röntgengeräten und Ultraschalldiagnosegeräten gewährleistet die dreifache Leiterplatte einen stabilen Betrieb und erzeugt qualitativ hochwertige Bilder in komplexen elektromagnetischen und potenziell feuchten Umgebungen. In der Bildgebungsabteilung eines Krankenhauses laufen normalerweise mehrere elektronische Geräte gleichzeitig, und die elektromagnetische Umgebung ist komplex. Röntgengeräte und andere Geräte erzeugen während des Betriebs Wärme, was zu Veränderungen der Innenfeuchtigkeit führt. Drei Proof-Leiterplatten können diese Situationen effektiv bewältigen, indem sie die Genauigkeit und Stabilität der Bildgebung mit Bildgebungsgeräten gewährleisten und eine zuverlässige Grundlage für die Diagnose von Ärzten bieten
Im Hinblick auf die Qualitätsprüfung sind die Standards für dreisichere Leiterplatten für medizinische Geräte viel strenger als die für gewöhnliche Leiterplatten. Neben routinemäßigen elektrischen Leistungsprüfungen, wie z. B. Leitungsleitfähigkeits- und Isolationswiderstandsprüfungen, sind auch spezielle Prüfungen für die Leistung der „drei Schutzfunktionen“ erforderlich. Bei der Prüfung der Feuchtigkeitsbeständigkeit wird die Leiterplatte mehrere Tage oder sogar Wochen lang in eine Testkammer mit hoher Luftfeuchtigkeit gelegt, in der eine Umgebung mit einer Luftfeuchtigkeit von über 95 % simuliert wird, um Änderungen in der elektrischen Leistung der Leiterplatte in einer feuchten Umgebung zu erkennen und sicherzustellen, dass ihre Leistung nicht beeinträchtigt wird. Bei der Salzsprühnebelerkennung handelt es sich um einen Prozess, bei dem eine bestimmte Konzentration Salzwassernebel in eine Salzsprühtestkammer gesprüht wird, Küstengebiete oder Umgebungen mit hohem Salzgehalt simuliert werden und über mehrere Stunden oder sogar Hunderte von Stunden Salzsprüherosionstests an Leiterplatten durchgeführt werden, um festzustellen, ob auf der Oberfläche der Leiterplatte Korrosion vorhanden ist und ob der Schaltkreis noch normal funktioniert. Zur Prüfung der Schimmelprävention wird die Leiterplatte in einen Inkubator mit verschiedenen Schimmelpilzsporen gelegt und nach einer Kultivierungsphase unter geeigneten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen für Schimmelwachstum wird das Schimmelwachstum auf der Oberfläche der Leiterplatte überprüft. Nur medizinische Geräte mit drei beständigen Leiterplatten, die diese strengen Tests bestehen, können in den Produktionsprozess für medizinische Geräte aufgenommen werden.