引言

　　無源元件在大規(guī)模制造設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)，并通過優(yōu)異的過程控制來減小不同產(chǎn)品批次間的差異。與商業(yè)元件相比，醫(yī)療器械要求元件具有更高的可靠性性能及更小的尺寸。不同的元件制造方法可幫助實現(xiàn)各種選項，以減小混合元件和電路板空間并增加元件可靠性。

　　電容器選型標(biāo)準(zhǔn)

　　每種電容器技術(shù)都有獨有的性質(zhì)，在針對最終應(yīng)用進(jìn)行產(chǎn)品選型時應(yīng)將這些性質(zhì)視為規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的一部分。多層陶瓷電容器 (MLCC) 根據(jù)電容器的介電質(zhì)選型;而電解鉭、鋁及薄膜電容器根據(jù)陽極材料選型，以達(dá)到最高電容 / 電壓。

　　外殼尺寸為0201 (0.024'' × 0.012'' ×0.013'') 的MLCC用于可植入器械，提供去噪或無線電/遙測系統(tǒng)調(diào)諧功能。尺寸為2225 (0.22'' ×0.25''×0.86'') 的最大MLCC常被用作諧振電容器，用于體外醫(yī)療器械。

　　Vishay提供0402外殼尺寸 (0.045''×0.026''×0.024'') 的醫(yī)療器械用固鉭電容器，其低高度有助于節(jié)省空間。另外還提供1210 T 外殼尺寸 (0.138'' ×0.11'' ×0.063'') 的可靠、大電容固鉭電容器。

　　Vishay提供20 mil2尺寸、最大電容值1000 pF的硅基電容器。硅基電容器可通過環(huán)氧樹脂或共晶貼片貼裝并且是打線式的。另外還提供0402外殼尺寸、最大電容值27 pF的表面貼裝“倒裝貼片”硅基電容器。硅基電容器技術(shù)提供可靠的寬帶操作 (20 GHz)、高Q值、低DCR和高SRF。

　　磁性元件選型標(biāo)準(zhǔn)

　　大多數(shù)磁性元件都是由醫(yī)療器械制造商和磁性元件公司的工程師通過合作而定制設(shè)計的，以適應(yīng)特定醫(yī)療器械為之預(yù)留的有限空間。用于可植入器械的定制磁性元件通常由骨架式變壓器、環(huán)形線圈變壓器、模壓電感器和具有獨特形狀與性能的天線構(gòu)成。另外，通過采用各種磁芯材料和形狀可優(yōu)化性能以適應(yīng)每種應(yīng)用的要求。

　　在確定了元件的尺寸、價格和性能后，即可將目標(biāo)鎖定在與空間要求相匹配的最具成本效益和性能最高的元件上。設(shè)計完畢后，制定嚴(yán)格的制造流程、控制及測試程序來確保達(dá)到最高質(zhì)量水平，包括在尺寸及磁性方面。小型設(shè)計常常需要進(jìn)行3D CAD仿真，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的元件布局和原型設(shè)計。

　　定制磁性元件制造過程中使用種類廣泛的專用空心線圈、骨架式線圈和環(huán)狀線圈繞制設(shè)備。該設(shè)備具有嚴(yán)格受控的關(guān)鍵電氣要求。關(guān)鍵尺寸的測量使用相關(guān)檢驗設(shè)備，如光學(xué)測量儀器。定制設(shè)計的試驗臺和夾具允許監(jiān)視和測試電氣參數(shù)。這些自動試驗臺的使用允許進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以保證設(shè)計的可制造性。

　　用于醫(yī)療應(yīng)用的磁性元件的尺寸和形狀因應(yīng)用的不同而存在很大差異。0402小尺寸電感器 (0.040'' ×0.020'' ×0.020'') 用于遙測 / 通信應(yīng)用。這些電感器可以是打線式的并用陶瓷芯制造，最大電感值可達(dá)150 nH。

　　業(yè)界提供 (0.030'' ×0.030''× 0.020'') 和 (0.050'' ×0.050'' ×0.020'') 兩種尺寸的高頻打線式RF螺旋電感器。這些電感器在RF頻帶中表現(xiàn)優(yōu)異，適合偏置、調(diào)諧和集總元件濾波器應(yīng)用。

　　電阻器選型標(biāo)準(zhǔn)

　　Vishay提供外殼尺寸為0402 ~ 2512的標(biāo)準(zhǔn)薄膜和厚膜表面貼裝電阻器。電阻器選型標(biāo)準(zhǔn)包括脈沖處理能力、工作電壓、工作溫度及長期穩(wěn)定性。打線式電阻器的尺寸范圍為0.015 '' ×0.015 '' ×0.010''(125 mW額定功率)至0.055''×0.055'' ×0.010''(最大阻值30 M?，工作電壓100 V)。

　　薄膜電阻器支持密集的電路布置，同時提供高可靠電阻器膜的優(yōu)點。Vishay電阻器提供低至 0.01 %的阻值容差和低至5 ppm的TCR來支持放大器、Tx / Rx電路及功率分配的精調(diào)。對于醫(yī)療應(yīng)用，這些片式電阻器可提供任何標(biāo)準(zhǔn)阻值(10 ? ~ 25 M?)。

　　高可靠性試驗

　　對醫(yī)療器械應(yīng)用來說，避免無源元件的致命失效和漂移失效是首要關(guān)心的事情。最終，產(chǎn)品可靠性預(yù)測是建立在供應(yīng)商試驗數(shù)據(jù)和醫(yī)療器械制造商規(guī)定的在定義時間范圍內(nèi)的應(yīng)用工作溫度的基礎(chǔ)上。無源元件供應(yīng)商的過程控制是實現(xiàn)高可靠性的一個重要因素。無源元件的可靠性和用于重要醫(yī)療器械應(yīng)用的合格性的建立是通過在抬高的溫度和額定或更高電壓條件下進(jìn)行規(guī)定時長的壽命試驗來未完成的。無源元件試驗基于客戶要求和MIL規(guī)范(若適用)。

　　無源元件的可靠性預(yù)測可使用基于 MIL 手冊 217 或 IEC863 的在線建模程序來進(jìn)行。

　　固鉭試驗標(biāo)準(zhǔn)基于MIL-PRF-55365。固鉭電容器在抬高的溫度和電壓下經(jīng)歷內(nèi)合格性和定期維護(hù)試驗。對于重要應(yīng)用，鉭電容器的設(shè)計、制造和試驗是依照可滿足定制要求的限值來進(jìn)行的。

　　依照MIL-PRF-55342對電阻器進(jìn)行針對重要醫(yī)療應(yīng)用的合格試驗。電阻器失效分為兩類：致命失效(如電阻器開路或短路)和漂移失效(導(dǎo)致電路工作狀況不佳)。

　　可將試驗得到的電阻器性能與MIL-PRF-55342限值進(jìn)行比較，如表1所示。

　　定制磁性元件的內(nèi)可靠性試驗基于MIL-PRF-27標(biāo)準(zhǔn)。所進(jìn)行的試驗包括可焊性、耐溶劑性、端子強度、沖擊和振動、防潮性及熱沖擊等。這些試驗詳載于MIL-STD-202和其他ASTM或JDEC標(biāo)準(zhǔn)。

　　總結(jié)

　　較小的醫(yī)療器械可使手術(shù)更簡單并降低其侵入性，從而方便醫(yī)生操作和減輕患者痛苦。隨著更小更新的無源元件的推出，相應(yīng)地也需要更好的生產(chǎn)及試驗技術(shù)來提高元件的質(zhì)量。新型小尺寸無源元件的供應(yīng)商可能需要進(jìn)行設(shè)備和自動化投資來獲得醫(yī)療器械制造商要求的工藝能力。依照客戶要求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合格試驗和可靠性試驗是開發(fā)過程的要求。