惊!村田研发出神奇 “可伸缩电路板”

文摘   2024-11-17 22:04   北京  
株式会社村田制作所(简称 “村田”)成功研发出一种 “可伸缩电路板”(以下简称 “本产品”)。即便电路板处于弯曲或拉伸状态,电路依旧能够正常运行,可靠性极高。该产品有望应用于粘贴在身体表面以收集生物信息的医疗及保健用可穿戴设备等领域。凭借其出色的可伸缩性,本产品在提供舒适粘贴感的同时,还能实现高精度的数据收集。村田能够依据所需规格进行定制设计、试制、验证以及批量生产。
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近年来,在医疗领域,为了实现更精准的诊断,除了在医院进行的精密检查之外,日常生活中持续收集的生物信息也愈发重要。从预防生活方式相关疾病以及社会性压力引发的疾病角度来看,生物信息的日常管理意义重大。然而,以往的生物监测存在诸多问题,比如人体移动时传感器可能脱落,可能损伤婴儿和老年人娇嫩的皮肤等。此外,身体移动以及外部干扰噪声还会导致测量数据不准确。当在高湿度环境下使用广为人知的作为伸缩基材的 TPU(热塑性聚氨酯弹性体)时,会面临绝缘性能不足以及发生离子迁移的风险。

鉴于此,村田通过对材料、设计以及工艺技术进行优化,成功开发出本产品。即使处于弯曲和拉伸状态,其电极和布线也不会丧失导电性。这是一种柔软且可伸长的电路板,即便安装在活动部位,也能跟随身体运动并保持紧密贴合状态,从而使佩戴者感觉更加舒适。此外,通过将运算放大器置于电极附近并形成多层结构的屏蔽层,可以有效抑制因弯曲和拉伸以及外部干扰噪声混入而引起的信号干扰。同时,村田采用即使在高湿度环境下也能确保高绝缘性的基材,采取相应措施以避免使用 TPU 电路板时出现布线之间绝缘性不足的问题。如此一来,便能在保持功能性和安全性的前提下让电路正常工作。


    村田研发本产品,旨在助力解决医疗和保健领域中诸如心电图与脑电波等生物信息监测、可穿戴治疗设备应用等问题。

主要特点:

一、伸缩性

选用柔软且伸缩性能出色的材料,故而即便长时间使用,带给被测人员的不适感与负担也相对较轻。此外,村田依照一次性心电图电极的 “ANSI/AAMI EC12” 标准进行测试,并采用通过该测试的可伸缩生物电极。即便拉伸或弯曲也不易断线,能够安全使用。

二、可靠性

凭借独特的电路板设计,有效抑制在高湿度环境下施加电压时产生的离子迁移,从而实现高绝缘性与可靠性。再者,从生物学安全性的角度考量,村田按照 “ISO10993” 标准实施细胞毒性测试,并采用通过测试的伸缩性电路板。

三、定制性
能够根据需求规格,在一块片材上安装滤波器、放大器以及多种传感器,如此一来便可获取高精度数据并检测多种项目。还可以连接 FPC(柔性电路板)和 PCB(印刷电路板)等不同类型的电路板。此外,通过在信号线路上叠加抑制电磁噪声的屏蔽层,有助于准确测量信号。

主要规格:

技术名称

“可伸缩电路板”

电路板的尺寸

上限290mm230mm

电路板的厚度

100μm左右(1层时)

电路板部分的材料

可伸缩且安全性高的特有电路板材料

布线部分的材料

银墨水

电极部分的材料

银/氯化银墨水(通过ANSI/AAMI EC12 测试 (※))                  
※测试在本公司内进行

伸长率

60%(因伸缩次数和布线电阻值而异)

金属布线的电阻值

根据图案的形状和伸缩量的重复次数变化

是否能进行元件安装

电路板的层数

1~3层

是否能进行电路板之间的接合

         

 

    

主要用途:
像TPMS、RKE、wBMS那样配备了车载BLE的车载设备等
注释:
(1)频率偏差:频率公差、频率温度特性、频率老化的综合偏差。
(2)TPMS(Tire Pressure Monitoring System):无线传输轮胎气压等信息并实时监控的系统。
(3)RKE(Remote Keyless Entry):利用无线技术、无需使用钥匙即可解锁车门的系统。
(4)wBMS(Wireless Battery Management System): 无线化的电池管理系统。
(5)时钟信号:具有固定间隔的稳定周期信号

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