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DLMP®を使用したKapton®ポリイミドの加工

さまざまな形状およびデザインにレーザー切断したKapton®

関連する名称:

Kapton® FN、Kapton® HN、Kapton® HPP-ST、ポリイミドフィルム

化学名:

poly-oxydiphenylene-pyromellitimide

メーカー:

DuPont

Kapton®は、DuPontのポリイミドフィルムの商品名です。ポリイミドフィルムは、通常、芳香族酸二無水物と芳香族ジアミンを重合させることで合成した熱硬化性重合体です。Kaptonフィルムは、優れた耐薬品性、高絶縁耐力、優れた機械的特性を備えています。こうした望ましい特性のおかげで、非常に幅広い温度範囲で耐性を発揮します。これらのフィルムは、めっきを施したり、金属化したり、接着剤でコーティングしたりして、より多くの用途や産業での実用性を高めることができます。未処理のポリイミドフィルムは、通常、外見は琥珀色です。DuPontのKaptonフィルムの中で最も一般的な種類としては、HN、FN、HPP-STがあります。

1. Kapton® HN – 特に非常に高い温度で広い温度範囲にわたって、物理的、化学的、および電気的特性のバランスが取れたすべてのポリイミドフィルム
2. Kapton® FN – Kapton HNとDuPont Teflon® FEPフッ素樹脂を組み合わせて作られたヒートシール可能なグレード
3. Kapton® HPP-ST – 幅広い温度範囲で優れた寸法安定性と接着特性を発揮するHNと同じポリイミド

Kapton®とDLMP®技術

Kaptonの熱硬化性化学的性質と耐熱性は、デジタルレーザー加工(DLMP®)技術と高い互換性があります。Kaptonの各特性がDLMPの結果に及ぼす影響については、以下のセクションで詳しく説明します。

Kaptonでのレーザーエネルギーの最も有用な効果は、材料のアブレーションと材料改質です。これらの加工については、それぞれ以下のセクションで説明します。

詳細については、当社のレーザー加工に関するホワイトペーパーをご覧ください。

電気絶縁体にレーザー切断したKapton®電気配線断遮熱材にレーザー切断したKapton®SMTプロトタイプステンシルにレーザー切断したKapton®形状およびデザインをレーザー切断したKapton®プリント回路基板絶縁体にレーザー切断したKapton®

材料のアブレーション

材料のアブレーションとは、材料を取り除く物理的なプロセスのことを指します。材料を上から下まで完全に除去するか、材料の上部から指定された深さまで材料を部分的に除去します。

ポリイミド樹脂は、CO2レーザーのエネルギー(波長=10.6μm)を完全に吸収します。ポリマーがレーザーエネルギーを吸収すると、光エネルギーを分子振動(熱)にすばやく変換します。十分な熱が発生すると、急速な化学分解と炭化が起こります。レーザー光路にある材料は除去され、蒸気や細かい粒子が発生します。レーザーの当たる所または光路のすぐ外側にある材料は一部の熱を伝導しますが、完全かつ徹底した燃焼とアブレーションを行うには不十分です。熱の影響を受けるこの領域は、しばしば熱影響域(HAZ)と呼ばれます。ポリイミドフィルムのHAZは黒く炭化します。ごくわずかな残留物が発生する場合があります。この黒い炭化物と残留物は、メタノールなどの一般的な溶剤を使用してフィルムを超音波浴に浸すと取り除くことができます。または、溶剤を浸した綿棒で拭き取ることもできます。

材料の改質

DLMP技術を使用して材料を切断する場合、十分なエネルギーが加えられてレーザー光路にあるすべての材料を蒸発させます。これにより黒い残留物が残りますが、先ほど述べたように、原因は化学分解です。レーザー出力を下げることで、多くの材料を除去せずにポリイミドフィルムを黒くすることができます。これは材料改質の一種であり、Kapton製品のレーザーマーキングに有効です。

レーザーマーキング

レーザーエネルギーを使用して、人も機械も判読可能なIDまたは情報(バーコード、日付/ロットコード、シリアル番号、または部品番号など)を材料に入れる場合、加工として考えられるのはレーザーマーキングです。ポリイミドフィルムにレーザーマーキングを行ってから余分な炭化物を取り除くと、グレーのマーキングができます。

パーツ番号をレーザーマーキングしたKapton®

複合加工

複数の加工をポリイミドフィルムに適用することができます。材料を動かしたり再固定したりする必要はありません。画像の例は、複数の加工を組み合わせた例(四角や丸の形にカットし、Kapton®ポリイミドフィルムとDLMP技術を使用して細かいディテールをマーキング)を示しています。

正方形にレーザー切断し表面にシリアル番号をマーキングしたKapton®

環境、衛生、および安全に関する考慮事項

レーザー材料の相互作用では、ほぼ常にガス状流出物や粒子が生成されます。CO2レーザーを使用してKaptonポリイミド(Cirlex®、Hタイプ)を加工すると、微量のカルボニル、ニトリル、アルキン基が含まれる一酸化炭素を主に含んだ蒸気が発生します。切断やマーキング中に堆積する固形の黒い残留物は、ポリマーが完全に炭化することによって生成される可能性があります。Kaptonポリイミドフィルムのレーザー加工から生じた流出物は、外部環境に排出する必要があります。あるいは、流出物を最初にろ過システムで処理してから外部環境に排出することもできます。ポリイミド樹脂は簡単に燃焼しません。ただし、レーザー加工を常に監視する必要があります。