Polyimide Kapton®

Traitement de Kapton® à l'aide de la technologie Digital Laser Material Processing (DLMP®)

Kapton® est le nom commercial des films de polyimide DuPont™. Les films de polyimide sont généralement des polymères thermodurcis synthétisés par la polymérisation d'un dianhydride aromatique et d'une diamine aromatique. Les films Kapton présentent une bonne résistance chimique, une rigidité diélectrique élevée et des propriétés mécaniques excellentes. Ces qualités souhaitables indiquent une plage de température très large. Ces films peuvent être remplis, métallisés et recouverts d'adhésif, augmentant ainsi leur utilité dans la plupart des applications et industries. Les films de polyimide non traités sont généralement d'aspect orange.

Noms associés

  • Film de polyimide
  • Kapton® HN : tout film de polyimide avec un équilibre souhaitable entre les propriétés physiques, chimiques et électriques dans une plage de température large, surtout des températures très élevées
  • Kapton® FN : classification thermoscellable créée en combinant Kapton® HN avec la résine fluorocarbonée FEP DuPont™ Téflon®
  • Kapton® HPP-ST : le même polyimide que HN avec une stabilité dimensionnelle supérieure et des caractéristiques d'adhérence dans une plage de température large

Noms chimiques

poly-oxydiphénylène-pyromellitimide

Fabricants

DuPont™

Kapton® et technologie DLMP®

La composition chimique thermodurcie et une résistance à température élevée de Kapton lui confèrent une forte compatibilité avec la technologie DLMP. L'impact de chacune des propriétés de Kapton sur les résultats de DLMP est examiné en détail dans les sections suivantes.

L'ablation de la matière et la modification de la matière représentent les effets les plus utiles de l'énergie laser avec Kapton. Chacun de ces procédés est exposé dans sa section respective ci-dessous.

Livre blanc sur le traitement des matières par laser

Galerie

Découpe au laser Kapton® pour des pochoirs de prototype SMT
Laser Kapton® indiqué par référence
Découpe au laser Kapton® dans un carré et une surface indiquée par numéro de série
Kapton® découpé au laser dans des formes et motifs
Découpe au laser Kapton® dans des isolants électriques
Découpe au laser Kapton® dans les écrans thermiques du raccordement électrique
Découpe au laser Kapton® dans des isolants de la carte de circuit imprimé

Ablation de matière

L’ablation de matière est un procédé physique qui retire de la matière. La matière est complètement retirée de la surface supérieure à la surface inférieure ou partiellement à partir de la surface supérieure jusqu'à une profondeur spécifiée.

Les polyimides sont d'excellents absorbeurs de l'énergie laser CO2 (longueur d'onde=10,6 μm). Lorsque le polymère absorbe l'énergie laser, il transforme rapidement l'énergie optique en vibrations moléculaires (chaleur). Une chaleur suffisante entraîne une décomposition chimique et une carbonisation rapides. La matière située directement sur le passage du laser est séparée en vapeurs et fines particules. La matière située juste à l'extérieur du point focal ou du passage du laser conduit une certaine chaleur, toutefois insuffisante pour une combustion et une ablation complètes. Cette zone de variation thermique est souvent appelée zone affectée par la chaleur ou ZAC. La ZAC des films de polyimide sera noire et carbonisée. Elle est également susceptible de présenter un très léger résidu. L'immersion du film dans un bain à ultrasons avec un solvant (le méthanol, par exemple) est le meilleur moyen d'éliminer cette carbonisation et ce résidu. La matière peut aussi être essuyée avec un tampon imprégné de solvant.

Découpe au laser

La découpe au laser correspond au retrait et à la séparation complète de la matière de la surface supérieure à la surface inférieure selon un chemin spécifié.

Les films de polyimide tels que Kapton sont faciles à découper à l'aide de la technologie DLMP. Les bords qui résultent de la découpe au laser montreront une bande très étroite de la matière carbonisée et de résidu sur le bord découpé. En général, la carbonisation et la création de résidus sont proportionnelles à l'épaisseur de la matière et inversement proportionnelles à la puissance du laser. La plupart, si ce n'est la totalité, de la matière décomposée sur le bord découpé peut être retirée en associant du solvant et un bain à ultrasons ou un tampon.

Le film de polyimide Kapton de découpe au laser est montré dans l'exemple avec des trous carrés et ronds oblongs. La capacité de base présentée peut être étendue à pratiquement toutes les formes, même complexes et très rapprochées.

Découpe au laser Kapton® pour des pochoirs de prototype SMT
Découpe au laser Kapton utilisée pour des pochoirs de prototype SMT

Modification de la matière

Lorsque vous utilisez la technologie DLMP pour découper la matière, suffisamment d'énergie est appliquée pour vaporiser toute la matière directement dans la trajectoire du laser. Ceci laisse un résidu noir et provient de la décomposition chimique, comme cela a été mentionné précédemment. En réduisant la puissance du laser, le film de polyimide peut être noirci sans ablation substantielle de la matière. Ceci est un type de modification de la matière et est utile pour le marquage par laser des produits Kapton.

Marquage par laser

Lorsque l'énergie laser est utilisée pour produire une identification lisible par un humain ou une machine sur une matière, comme un code-barres, un code de lot/date, un numéro de série ou une référence, le traitement considéré un marquage par laser. Le film de polyimide du marquage par laser générera une marque grise une fois la carbonisation excessive retirée.

Laser Kapton® indiqué par référence
Une référence indiquée sur le film de polyimide Kapton

Traitement combiné

Plusieurs traitements peuvent être appliqués au bois sans déplacer ou re-fixer la matière. L'exemple démontre comment les traitements peuvent être combinés pour découper des formes carrées et rondes, graver des caractères et des textures et marquer des détails fins dans le bois de cerisier à l'aide de la technologie DLMP.

Découpe au laser Kapton® dans un carré et une surface indiquée par numéro de série
Un traitement au laser combiné montrant le marquage et la découpe de la surface en utilisant un film Kapton de 0,127 mm (5 Mil)

Considérations en matière d'environnement, de santé et de sécurité

Les interactions entre laser et matière créent presque toujours des effluents gazeux et/ou des particules. Le traitement du Kapton entièrement à base de polyimide (Cirlex®, type H) à l'aide d'un laser CO2 génère des vapeurs contenant principalement du monoxyde de carbone avec des traces de carbonyle, nitrile et groupes d'alcynes. Les résidus noirs solides déposés durant la découpe et le marquage sont probablement générés par la carbonisation complète du polymère. Les effluents provenant du traitement du film de polyimide Kapton doivent être acheminés vers l'environnement extérieur. Ils peuvent également être traités en premier lieu par un système de filtration avant d'être acheminés vers un environnement extérieur. Les polyimides ne brûlent pas facilement. En revanche, le traitement au laser doit toujours être effectué sous surveillance.