中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2022年8月31-9月2日 | 上海世博展览馆1&2号馆

聚对二甲苯敷形涂层保护助听器电子设备

2021-06-28

听力是确保安全和生活质量的重要组成部分,因为生活中许多信号和警告都是通过听觉接收到的。丧失听力会对患者产生巨大影响。根据约翰斯·霍普金斯大学医学院的数据,有2,700万50岁及以上的美国人受到听力损失的困扰。据美国疾病控制与预防中心分享的报告称,14.9%的儿童存在部分听力损失。幸运的是,与可能造成的许多问题相比,听力损失更容易修复。

助听器是具有显着优势的简单器械,但在使用过程中,需要对其进行保护。本文将研究聚对二甲苯敷形涂层和一种新高效加工方法。

助听器设计

助听器设计的核心是由四个基本部分组成:一个麦克风、一个处理器、一个受话器和一个电源。麦克风采集环境声音并将其传递给处理器。处理器增强信号并将其传送到受话器,受话器将放大的信号传送到耳道。电源或电池驱动系统。

尽管结构简单,但近期助听器已经实现了巨大飞跃。新型助听器整合了定向、全向、自适应定向麦克风或麦克风技术组合,因此佩戴者能够区别语音和背景噪音。随着数字信号处理和微型芯片高计算能力的应用,目前许多助听器的带宽达到了8,000 Hz,部分产品的高频响应甚至超过10,000 Hz。

用棉签擦拭只是优化助听器使用环境的微小指标,更不用说人们对助听器提出的严格要求。耳耵聍和皮肤油脂、雨水和娱乐性水域以及温度变化是电子元件损耗的主要原因。2009年,巴西圣保罗和南马托格罗索州的训练有素的听力学家收集数据,用于一项关于助听器技术故障的横断面研究. 圣保罗大学的Marina Morettin表示,他们发现主要技术故障存在于放大器(37.44%)和麦克风(25.59%),其主要原因是潮湿、零件氧化和器械的创伤。尽管微型微芯片和微型电路日益复杂,但目前的智能助听器技术同样容易受到污染物的影响。

保护电子产品

探寻保护助听器的方法可追溯至1898年最初发明助听器的时期。标准是在不增加重量或损害设备的前提下提供保护。

薄膜敷形涂层已成为保护电子产品的首选涂层,特别适用于助听器。薄膜敷形涂层由12-25 µm厚(典型值为 <20 µm)的保护性聚合物层组成,符合PCB的形状和组件要求,并符合助听器的首要标准。它们由不导电的电介质材料制成,覆盖了所有的助听器电子元件,以保护元件不受腐蚀,并使其免受喷雾、湿气、真菌、灰尘和其他污染(甚至耳垢)的影响。敷形涂层还有助于防止热应力和机械应力以及粗暴处理或跌落造成的损坏。

在敷形涂层中,聚对二甲苯是医疗器械和个人可穿戴器械(包括助听器)的首选保护涂层。聚对二甲苯,也称为poly(p-xylylene),是一种使用化学气相沉积(CVD)工艺形成的保护性聚合物,可形成水分和介电薄膜屏障。

曼彻斯特大学研究化学家Michael Szwarc于1947年分离出了聚对二甲苯聚合物系列产品。在20世纪70年代,联合碳化物公司的科学家William Gorham开发了一种应用该薄膜的沉积工艺,促进该材料和工艺商业化发展。尽管几十年来,聚对二甲苯已经应用于各种产品,但原材料的高价格、可扩展性、生产集成和器械的复杂性都是限制广泛和大批量采用的因素。

增强聚对二甲苯涂层工艺

纳米敷形涂层公司HZO已经开发出一种结合材料、工艺、设备和经验的方法,以提供一种可行的对二甲苯涂层方案。该方案通过设计和部署高产能的涂层设备和自动化加工系统来实现,以消除材料应用中最关键的障碍,实现高效生产。本涂层公司利用CVD生产均匀的敷形涂层;刷涂、浸涂或喷涂液体应用均无法实现此工艺。

敷形涂层工艺包括生产前到生产后活动。在规划确定每种器械产品的保护需求后,HZO评估生产要求(包括遮蔽考虑因素)并执行生产计划。开始生产时,将设备置于涂层托盘上,并放置在定制设计的涂层室机架上,以进行涂层处理。大型立方室可容纳数百种不同的机架装载配置,有助于每天对数百、数千、甚至数百万个电气元件进行扩展。

聚对二甲苯涂层的原材料最初为粉末;将其添加至蒸发器中,随后从固体升华为气体。然后在热解器中,将这些化学品加热到足够高的温度,从而将原材料“裂解”成活性单体。在涂层室的室温下,蒸汽在被涂层的电气元件周围形成均匀的薄膜聚合物屏障。气体以蒸汽形式渗入涂层深处,对医疗器械和可穿戴器械行业所必需的复杂印刷电路板组件,甚至不可见的区域形成保护。

聚对二甲苯涂层的作用如同围绕组件的防护罩,形成了一个不可穿透的屏障,防止污染物侵蚀基板。通过利用聚对二甲苯涂层保护电子产品,助听器和其他器械可以经受人类带来的诸多挑战。

AXIL是为猎人、产业工人和户外运动爱好者提供听力增强和保护设备的生产商,是彰显聚对二甲苯功效的成功案例。AXIL助听器具有双重作用,即增强用户的听力,以应对关键的噪音提示,同时保护其听力免受枪口或工业设备爆破声等有害声音的影响。它们是许多户外工作者和爱好者必不可少的工具,必须在任何环境中发挥作用。AXIL与HZO合作,为其小巧坚固的助听器设备的内部电路提供保护。AXIL高性能助听器现已被认为是“地球上最通用的耳塞”。