PCB 包覆成型服务：汽车和医疗级外壳制造

PCB 包覆成型创造了一种新的封装方法，使汽车和医疗设备封装能够解决现有方法无法解决的可靠性问题。

您的汽车行驶3万公里后传感器是否因漏油而失效？您的手持式医疗设备外壳上的缝隙是否是灭菌盲区？

传统的外壳解决方案会产生隐性成本，从而降低可信度并需要持续维护。该解决方案需要对现有的包装方法进行彻底改造。

关键答案摘要

要点

• 废弃螺丝和外壳：

在面临高振动和持续清洁需求的情况下实现物理隔离的唯一有效方法是组织利用 PCB 包覆成型技术。

• 医用材料选择标准：

医疗领域将 PCB 灌封服务用于植入物，而包覆成型 PCB 则作为需要多轮外部灭菌的设备的重要部件。

• 总拥有成本：

通过 JS Precision 全面的包覆成型服务，整个装配和返工成本可降低 30% 以上。

为什么相信 JS Precision 的 PCB 包覆成型技术？

选择正确的包覆成型合作伙伴直接决定您的产品可靠性和市场竞争力。

JS Precision拥有20年PCB包胶经验，提供稳定可靠的支持，已服务全球200多家汽车和医疗客户，完成500多个定制项目，帮助您降低合作风险。

我们的生产流程严格遵循ISO 13485:2016医疗质量管理体系，保证您收到的每件产品都符合高行业标准，并且不会出现任何质量问题。

JS Precision 的包覆成型服务为您的 L3 自动驾驶毫米波雷达的封装问题提供精确的解决方案。这些问题涉及传统螺钉固定带来的天线翘曲和测距偏差过大：

低压成型工艺可减少范围偏差，从 2.5 米到 0.3 米。 1000小时盐雾测试过程确保全面防止泄漏问题。

我们的定制包覆成型PCB使医疗器械公司能够获得USP VI级认证，从而使他们的产品能够进入欧美市场，同时寻求国际商机。

JS Precision 7 级洁净室环境及其全自动注塑机使您能够达到 0.1mm 的精度控制，满足您的产品需求。

我们的全方位服务从 DFM 分析和模具设计到批量生产交付，让您减少供应链连接，同时实现交付时间缩短 3-5 天，节省时间费用。

我们为汽车电子抗振需求和医疗设备无菌要求提供定制解决方案，帮助您降低总拥有成本，同时提高产品适销性。

如果您正在努力解决 PCB 封装的可靠性、准确性或认证问题，请联系我们的工程师，提交您的要求，并获得免费的 DFM 可制造性分析，以解锁定制解决方案。

为什么汽车和医疗外壳采用 PCB 包覆成型？

PCB 包覆成型工艺使用热塑性或热固性聚合物材料来创建一个不间断的保护外壳，以保护电路板。

与传统的螺钉紧固方法相比，该系统可以更好地防止振动和液体溢出，因为它消除了产生这些问题的物理连接。

该系统使设备能够在极端条件下长时间可靠地运行，同时最大限度地减少维护需求和设备更换费用。

汽车 NVH 性能：消除螺钉松动和共振

汽车运行会产生 10-2000Hz 的宽频率范围的振动。传统的螺钉连接系统在500小时后会失去40%的预紧强度，这使得设备很容易发生故障。

低压成型是 PCB 包覆成型的主要方法。它通过创建阻尼系统来阻止整个结构的所有振动，从而保护 PCB 和连接器尾部。

该过程建立了一个完整的保护系统，当汽车与其环境发生接触时，该系统可以吸收所有高频振动。

医疗器械彻底清洁：实现无菌表面

医疗器械需要极高的无菌性，外壳接缝处的细菌残留量远高于光滑表面。

包覆注塑生产的外壳无接缝，表面粗糙度Ra < 0.8μm，使材料能够承受134℃高压灭菌器中的多次灭菌循环，同时保持无菌标准。

图 1：位于透明模具内的绿色 PCB 的特写视图，电线插入其组件中，展示了 PCB 包覆成型的设置。

PCB 灌封服务与包覆成型：什么是医疗级？

医疗行业使用弹性体灌封化合物进行 PCB 灌封服务，因为这些材料控制植入物内部的压力。

医疗行业使用医疗级包覆成型来制造薄而轻的热塑性外壳。这两种材料具有不同的用途，因为一种适用于体内植入物，而另一种适用于外部设备。

PCB 灌封：植入物的应力缓冲

弹性模量低于 5MPa 的硅基 PCB 灌封服务可作为身体保护系统，保护起搏器焊点免受 0.1-10Hz 循环压力的影响。我们使用的所有灌封材料均经过 USP VI 级认证，确保人体安全。

植入的 PCB 需要保护涂层，其作用就像“柔软的缓冲海绵” ，可以吸收身体运动，同时保护焊点免受损坏。

包覆成型：用于反复消毒的外部设备

手术手机和其他外部设备需要承受 1000 次以上的灭菌周期。包覆注塑成型采用表面硬度超过65的PP或COC材料，形成防刮表面，不会吸收消毒剂，同时保持表面长时间清洁。

医用级包覆成型材料的比较

不确定是否为您的医疗设备选择 PCB 灌封服务或包覆成型 PCB？联系我们获取免费选择建议并降低材料选择风险。

医疗级包覆成型注塑需要哪些生物相容性认证？

医疗级包覆成型注塑必须通过 ISO 10993-4/-5/-10 细胞毒性、致敏性和血液相容性测试以及 USP VI 级 121°C 提取测试，符合 ISO 10993-1:2021 标准。生产环境必须符合ISO 14644-1 7级洁净室标准。

洁净室生产与材料安全

医疗级包覆注塑成型必须在 7 级洁净室（每立方米 < 352,000 个颗粒 >0.5μm）中生产，以避免污染。

此过程中使用的材料必须获得 USP VI 级认证，证明其对人类食用是安全的，因为它们不会产生急性全身毒性。

耐灭菌性：耐高压灭菌和耐伽马射线

医疗器械需要反复灭菌。封装的包覆成型PCB需要承受 100 次 134°C、2 bar 蒸汽或 25-50 kGy 伽玛辐射循环，而不会出现黄变或开裂。我们常用的PP和COC材料很容易满足这个要求。

超小型化封装：手持式和植入式设备

手持式和小型植入式设备的设计需要整体壁厚不超过1.5毫米，而注射过程需要达到2000巴以上的压力水平才能成功填充其内部空间。

该模具需要热流道系统和针阀顺序系统才能有效运行。我们的技术团队可以精确地实现这一点，使设备变得更小、更便携。

图 2：根据生物效应、接触性质和持续时间对医疗器械进行分类的详细图表，概述了认证所需的生物相容性标准。

低压成型可以承受汽车液体和冷启动吗？

低压成型采用聚酰胺或聚烯烃材料与聚酰胺或聚烯烃形成分子级化学键金属嵌件这使得该材料能够承受变速箱油和制动液以及除冰盐的渗透，同时在 -40°C 冷启动下保持密封。

传统密封件的失效模式

使用变速箱油会导致传统 NBR 橡胶密封件膨胀 15%-25%，从而导致硬度降低 30%，最终导致长时间运行期间出现泄漏问题。

我们的包覆成型服务使用非极性聚酰胺材料，其最大 24 小时浸泡体积变化小于 0.5%，可提供可靠的密封性能。

实现零渗透通道

低压成型采用5至30巴的注射压力范围，要求熔体粘度低于500Pa·s，以使材料能够渗透到PCB元件和引线之间0.2毫米的间隙。

固化过程后，材料形成分子级屏障，防止油和水蒸气以低于 0.01 克/平方米/天的水蒸气渗透率进入空间。

简单来说，就像给PCB穿上了一件“无缝高分子防水雨衣” ，油污和水蒸气甚至无法渗透任何缝隙。

汽车耐油测试数据对照表

如何通过包覆成型服务实现汽车电子零缺陷制造？

车辆中使用的电子设备必须满足极高的可靠性标准。

包覆成型服务通过标准化的生产体系​​和精确的流程控制，实现汽车电子零缺陷交付，缺陷率低于百万分之十，帮助客户节省返工费用。

IATF 16949 合规制造体系

我们的生产线根据 IATF 16949 要求运行，因为我们在运营中使用PFMEA 方法和控制计划。该系统记录并跟踪注塑工艺参数，包括温度控制在 1 摄氏度以内，压力控制在 0.5 bar 以内。

强化传感器和ECU封装结构

包覆成型工艺可对 PCB 和连接器端子提供全面保护，从而将拉拔强度从 5kgf 增加至 30kgf ，同时组件可承受 50g 机械冲击，从而防止汽车振动和冲击，否则会导致连接器脱落和损坏。

耐高频振动和热循环疲劳

包覆成型 PCB根据 ISO 16750 标准进行了测试，结果表明在 -40℃ 至 125℃ 之间的 500 次热循环后没有出现分层裂纹。

我们选择低模量材料（如TPU）来吸收PCB和外壳之间的热膨胀差异，避免封装失败。

ADAS 包覆成型 PCB：如何保持激光雷达瞄准准确？

通过采用补偿0.2%至0.5%收缩率的低收缩模具设计以及玻璃纤维增​​强材料，我们实现了包覆成型PCB的平整度控制在0.1mm以内，使LiDAR能够在100米距离上保持满足ADAS要求的测距精度。

0.1mm变形对激光雷达的影响

激光雷达光学镜头的安装平面必须保持0.1毫米的倾斜，因为这会导致100米处光斑偏移0.5米，从而导致车道识别失败并随后出现误制动。因此，PCB包覆成型需要对控制翘曲变形制定严格的要求。

低收缩材料和模具补偿设计

根据测量，非晶材料的收缩率在 0.5% 到 0.7% 之间，但半结晶材料的收缩率在 1.5% 到 2.0% 之间。我们系统的 3D 模具型腔使用测量的收缩率进行补偿，并添加 0.2° 拔模角以防止产品翘曲。

需要将包覆成型PCB的平整度控制在0.1mm以内？提交您的图纸以获得报价并享受一站式包覆成型服务。

图 3：示意图显示集成到汽车结构中的各种汽车电子控制单元及其相应的 PCB，突出显示了包覆成型在 ADAS 和其他车辆系统中的应用。

包覆成型零件模具设计中常见的工程故障及预防措施有哪些？

包覆成型零件的质量首先通过模具设计进行评估，从而制定了初始评估标准。模具故障的三种主要类型包括溢流问题、孔隙问题和镶件组件未对准。

DFM阶段通过精密合模、排气槽设计以及符合要求的模内定位柱三个特定工艺可以防止90%的缺陷。 ASTM D3641-21模具设计标准。

溢流控制：精密模具分型线

当包覆成型厚度超过 0.05mm 时，组装操作将变得不可能。我们的包覆成型服务要求模具钢材硬度HRC 52或更高，分型面平整度<0.01mm，注射保压压力切换点精确到0.1秒，以有效控制溢流。

消除孔隙：排气和工艺参数优化

孔隙率可使介电强度降低30%。我们采用分段注塑，将95%型腔的低速填充与高速冲压相结合，并采用0.02mm宽的排气槽，将残留气体降低至0.1%以下，完全消除气孔。

嵌件定位：防止注射不对中

注射压力可使 0.2 毫米厚的 PCB 弯曲超过 0.1 毫米，从而导致插入组件错位。我们的模具设计包括1.0mm直径的支撑柱，我们用它在PCB上预钻定位孔，并将定位销间隙设置在0.005-0.01mm以实现精确定位。

案例：自驱动毫米波雷达天线模组封装项目

一家以L3级77GHz毫米波雷达闻名的自动驾驶公司，由于雷达封装工艺问题，在量产部署过程中遇到了困难。这个问题最终通过JS Precision的包覆成型服务成功解决。

遇到的挑战：

客户最初使用螺丝来固定外壳。装配公差产生了0.12毫米的翘曲，影响了天线平面，在150米处产生2.5米的距离误差，导致误制动，系统不符合汽车级测试要求。

外壳间隙允许热循环允许除冰盐渗透，从而导致进料管线腐蚀，导致性能下降 4dB。产品良率达到75% ，但五道组装工序需要过多的体力劳动，导致生产效率低下。

解决方案：

JS Precision为客户提供一站式包覆成型服务，开发定制解决方案来解决他们的痛点。

我们用于创建雷达 PCB 和天线馈线区域的低压注塑系统完全消除了所有装配公差和外壳间隙。

精选的低介电常数聚烯烃材料（Dk=3.0，1MHz）提供优异的绝缘性能，同时减少信号干扰，以保持精确的雷达探测。

系统将注射压力保持在 20 bar，模具温度保持在 90℃ ，以防止 PCB 包覆成型零件因高温高压条件而损坏。

我们的模具设计包括八个直径为0.6mm的PCB支撑柱，以防止PCB在注塑过程中弯曲和变形。

我们使用 3D 型腔补偿来校正材料收缩率 (0.4%)，同时添加 0.2° 拔模角以达到成品的标准平整度要求。

涂层厚度严格控制在1.2mm±0.05mm，保证密封性能而不影响雷达信号传输。生产流程经过优化，装配步骤从五个减少到一个，生产效率大幅提高。

最终结果：

测试结果显示，天线翘曲达到0.03毫米，150米范围测试测量误差为0.3米，满足汽车级标准。

测试表明，经过1000小时的盐雾测试和2000小时的热冲击测试，产品无泄漏。馈线插损性能改善至-5.1dB。产品良率提高99.8%。

装配过程变得更加简单，每个单元的装配时间从 12 分钟减少到 3 分钟，人工费用下降 40% ，整体单元费用下降 18%，每年为客户节省近 500,000 美元。

制造过程现在需要 18 天，而不是之前的 25 天产品交付时间。

如果您的设备面临类似的包装挑战，请提交您的 3D 模型以获得免费的 DFM 分析，快速找到解决方案并降低生产成本。

常见问题解答

Q1: PCB 包胶的最小起订量是多少？

最少订购 10 件足以满足测试需求。对于批量生产我们建议1000件/年或更多，以更好地分配模具成本并降低单位生产成本。

Q2：低压成型可以覆盖多厚的PCB元件？

低压成型可覆盖厚度达15mm的部件，最小壁厚为0.8mm，满足大多数汽车和医疗电子设备以及小型化设计应用的要求。

Q3：包覆成型的 PCB 可以返工吗？

理论上，它们可以通过加热软化材料来进行返工，但该过程复杂且成本高昂，并且通常被认为是不可返工的。建议在生产过程中进行严格的质量控制。

Q4：医用级包覆成型材料是否具有固有的抗菌特性？

PP、COC等基础医疗级材料不具备抗菌性能。可添加银/锌离子抗菌剂，满足医疗无菌要求。

Q5：汽车级包覆成型可以承受柴油或汽油吗？

普通聚酰胺材料不耐燃料。对于燃料相关设备，我们使用氟聚合物（例如 PVDF），它可以承受长期燃料腐蚀。

Q6: 包覆成型的模具成本大概在多少范围？

模具成本从 20,000 美元到 80,000 美元不等，主要取决于型腔数量、抽芯机构和热流道系统。更复杂的结构导致更高的成本。

Q7：可封装的最小PCB尺寸是多少？

我们可以封装各种尺寸，从最小 2mm x 2mm 微型 PCB 到最大 500mm x 500mm 大型 PCB 。具体尺寸可以调整以满足特定需求。

Q8: JS Precision可以同时提供PCB组装和包覆成型服务吗？

我们公司提供 PCB 组装和包覆成型的完整服务，可简化供应链运营并削减开支，并使交货速度加快 3 至 5 天。

概括

汽车和医疗行业需要比标准螺钉和灌封方法更先进的解决方案，因为这些方法无法提供必要的振动和流体控制以及无菌和精度标准。

PCB 包覆成型（尤其是低压成型技术）可提供永久保护，因为它在分子水平上进行密封，并能抵抗振动和腐蚀，同时保持高精度。

JS Precision 包覆成型服务使您能够获得同时满足汽车和医疗行业要求的产品。我们的一站式服务可将装配返工成本降低 30% 以上，并缩短交货时间。

我们的工程团队邀请您提交您的 3D 模型和操作规范，因此我们可以为您提供免费的 DFM 分析和量身定制的材料建议。

我们提供从原型设计到批量生产的全面支持，帮助您降低总拥有成本并获得竞争优势。