Comment renforcer les dispositifs électroniques médicaux comme les appareils portables ? Les adhésifs protègent contre les chocs, les vibrations et les liquides, tout en préservant l’esthétique. Les gels souples, les silicones et les époxys rigides apportent de la fiabilité.
De nombreux appareils électroniques utilisés aujourd’hui ont la même fonction qu’il y a 10 ans, et pourtant, beaucoup sont devenus plus petits, plus rapides, plus légers, et ils peuvent être utilisés pratiquement partout. Pour que cela soit possible, les appareils électroniques doivent être protégés contre les chocs, l’eau, la chaleur et d’autres éléments auxquels ils font face pendant leur utilisation. Cela pose la question suivante : « Comment ces appareils électroniques légers et de plus en plus petits sont-ils assemblés pour fonctionner de manière fiable et rester protégés à long terme ? » Pour répondre à cette question, nous avons contacté Jeff Bowin, ingénieur principal TCS chez Henkel, pour en savoir plus sur ce sujet et sur les technologies qui ont été développées pour permettre de rendre les appareils électroniques plus robustes. Le renforcement implique une solution multi-protection contre les facteurs environnementaux nocifs, comme les températures extrêmes, les fluides, les éléments corrosifs, les chocs et les vibrations. Il apporte à la fois un renforcement mécanique et une isolation électrique.
Dans le domaine médical, la fiabilité de ces appareils est essentielle et permet des soins continus et avancés pour les patients et patientes. Le renforcement est visible dans tous les appareils électroniques, mais certains nécessitent une protection spéciale vis-à-vis de leur environnement. Par exemple, un patch de surveillance de la glycémie en continu est placé sur le corps humain et étant donné la température modérée du corps humain, il n’a pas besoin de résister à des températures extrêmes. En revanche, il doit être protégé contre d’autres facteurs comme la transpiration et les chocs. Certaines des applications utilisées dans ce patch peuvent être des sous-remplissages et des implantations structurelles.
Le sous-remplissage est une application utilisée pour protéger les joints de soudure et les billes de soudure qui relient une puce à un circuit imprimé. Cela crée une pièce électronique solide dotée d’un renforcement mécanique qui empêche la fatigue mécanique et augmente la durée de vie de l’électronique. « Même l’utilisation correcte d’un appareil ou la pression sur les boutons de celui-ci suffit à causer une contrainte et pourrait entraîner une fatigue de l’ensemble de l’appareil », explique Jeff Bowin. La chute d’un appareil électronique portable ne comportant pas de sous-remplissage peut faire vibrer les composants internes et casser les joints de soudure ou affecter négativement la fonctionnalité et la durée de vie de l’appareil.
Il existe des matériaux qui offrent une grande facilité de traitement avec des vitesses d’écoulement rapides et la capacité de remplir efficacement les espaces des composants du bas avec des hauteurs de bosse extrêmement faibles. Ces produits sont conçus pour réduire les contraintes causées par des coefficients d’expansion inégaux et offrent une fiabilité dans les cycles thermiques, les chocs thermiques, les essais de chute et autres essais exigeants, ainsi que pour l’utilisation.
Pour améliorer la fiabilité de nombreux appareils portables, les sous-remplissages remplissent rapidement l’espace entre l’emballage et la carte, polymérisent rapidement et protègent les joints de soudure des contraintes mécaniques comme les chocs et les vibrations, et ils permettent de les retravailler. Pour les applications où un sous-remplissage complet n’est pas nécessaire, les technologies de collage des coins et des bords offrent une solution rentable, avec un fort renforcement périmétrique et une capacité d’autocentrage combinée à une vitesse de traitement rapide. Regardez la vidéo ci-dessous.
Il existe des formulations de sous-remplissage disponibles dans des formulations préappliquées, qui offrent des niveaux élevés de fiabilité avec une grande facilité de traitement et un bon remplissage des jeux des appareils à pas ultrafin et à faible hauteur de bosse.
Le revêtement conforme, une forme de protection des circuits imprimés, a été utilisé historiquement dans des industries comme l’aérospatiale, mais d’autres marchés ont de plus en plus intégré cette application pour protéger les circuits imprimés des fluides et pour développer des caractéristiques d’étanchéité dans l’électronique. Le revêtement conforme protège également des chocs thermiques, de l’humidité, des liquides corrosifs et d’autres conditions environnementales défavorables. Les dispositifs médicaux portables comme les montres intelligentes ou encore le patch de glucose pour la mesure en continu, bénéficieraient d’une protection contre la transpiration susceptible de pénétrer dans l’assemblage électronique.
Tandis que les techniques d’enrobage et de moulage à basse pression encapsulent généralement l’ensemble de l’assemblage, le revêtement conforme permet une protection sélective de certaines zones. Cette capacité prend toute son importance pour les assemblages qui peuvent nécessiter la reprise de composants spécifiques afin de préserver l’intégrité du reste du circuit imprimé, comme dans le cas des cartes de grande valeur. Normalement, lorsqu’un circuit imprimé est revêtu de manière conforme, certaines zones de la carte doivent rester exemptes de revêtement. Ces zones sont souvent appelées « zones d’exclusion » et sont traditionnellement masquées avec des rubans adhésifs, des masques liquides ou des masques à polymérisation UV.
Chaque processus présente des avantages et des inconvénients. En combinant les avantages des matériaux de masquage conventionnels (bonne adhérence sur plusieurs surfaces, peu de résidus, compatibilité avec des dimensions miniaturisées et processus automatisés) et en éliminant les inconvénients (application manuelle chronophage, étapes de polymérisation longues, résidus et odeurs), Henkel a développé une solution pour l’isolation des zones d’exclusion des circuits imprimés qui a permis aux fabricants de faire des économies.
Compatible avec les systèmes de distribution robotique automatisés, le produit est rapidement distribué avec précision là où il est nécessaire, sans risque de migration vers des zones non désignées, facteur important pour les dimensions extrêmement miniaturisées des cartes et des composants d’aujourd’hui. L’adhésif thermofusible reste fermement en place pendant le processus de revêtement, après quoi il se décolle rapidement et proprement, laissant des bords bien définis et aucun résidu.(1)
Pour plus d’informations sur cette solution simplifiée et durable, lisez l’article technique ou regardez la vidéo ci-dessous.
Pour résumer, le renforcement est un élément clé impliqué dans la production et l’assemblage des dispositifs électroniques médicaux. Alors que l’utilisation de dispositifs médicaux portables ne cessera d’augmenter à l’avenir, le renforcement protégera ces appareils pour apporter aux personnes des fonctions fiables dans leur vie quotidienne ainsi qu’une surveillance constante de leur état de santé.
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