Лазерная обработка теплопроводящих прокладок Henkel Bergquist™ Gap Pad® VO

Введение

Bergquist™ Gap Pad® VO относится к серии теплопроводящих материалов, которая включает VO Soft, VO Ultra Soft и VO Ultra Soft-B. Bergquist Gap Pad VO представляет собой трехслойный материал, состоящий из основного силиконового слоя, который помещен между несущим слоем из стекловолокна с резиновым покрытием и снимаемой пленкой из этилен-пропиленового каучука. Bergquist Gap Pad VO выпускается толщиной от 0,50 до 6,35 мм. Для тестирования лазерной обработки был выбран материал Bergquist Gap Pad VO толщиной 1,0 мм. Схема материала Bergquist Gap Pad VO показана на рисунке 1.
Henkel Bergquist Gap Pad VO Layers

Рисунок 1. Bergquist Gap Pad VO: несущий слой из стекловолокна с резиновым покрытием сверху основного силиконового слоя и снимаемая пленка из этилен-пропиленового каучука снизу. Розовый несущий слой сверху имеет толщину 108 мкм, а синяя снимаемая пленка снизу — 95 мкм. Силиконовый слой имеет толщину 875 мкм.

Bergquist Gap Pad VO — электроизоляционный теплопроводный материал. Он обладает способностью сохранять свои физические и механические свойства в широком диапазоне температур, особенно при высоких температурах, что делает его хорошим кандидатом для лазерной обработки. Нежесткая форма этого материала затрудняет обработку традиционными механическими методами. Бесконтактный характер лазерной обработки позволяет обрабатывать Bergquist Gap Pad VO без механического деформирования материала. Технологии компании Universal Laser Systems упрощают единообразную и многократную обработку этого материала с высокой точностью размеров, поскольку бесконтактный характер лазерной обработки исключает деформацию материала во время обработки.

Примечания к лазерной обработке

Материал Bergquist Gap Pad VO был протестирован для оценки применимости лазерной обработки и определения наилучшей конфигурации пиковой мощности и длины волны лазера. Три слоя Bergquist Gap Pad VO поглощают энергию с длиной волны 9,3 мкм более эффективно, чем с другими длинами волн, доступными в лазерах Universal Laser Systems, что позволяет получать обработанную кромку с минимальными тепловыми эффектами. Это означает, что лазерная резка этого материала может выполняться на более высоких скоростях с минимальным обесцвечиванием, что дополнительно уменьшает зону теплового воздействия. В конфигурации: мощность лазерного излучения 150 Вт при длине волны 9,3 мкм лазерная резка Bergquist Gap Pad VO создает однородную кромку. При лазерной обработке Bergquist Gap Pad VO вдоль обработанной кромки образуется умеренное количество отходов, что требует минимальной последующей обработки. Сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение контура обработанной кромки Gap Pad VO и его трехмерная визуализация показаны на рисунках 2 и 3 соответственно.
Henkel Bergquist Gap Pad VO Figure 2

Рисунок 2. Сделанное под микроскопом (300-кратное увеличение) изображение кромки материала Bergquist Gap Pad VO после лазерной и последующей обработки. Зона теплового воздействия составляет 125 мкм. Материал обрабатывался с обоими дополнительными слоями.

Henkel Bergquist Gap Pad VO Figure 3

Рисунок 3. Трехмерная визуализация сделанного под микроскопом (300-кратное увеличение) изображения кромки Bergquist Gap Pad VO после лазерной резки.

Материал Bergquist Gap Pad VO был протестирован также с альтернативной конфигурацией лазерного источника: мощность 150 Вт при длине волны 10,6 мкм. Результаты этих испытаний сравнивались путем анализа термических эффектов, качества обработанной кромки и требований к последующей обработке. Результаты сравнения этих конфигураций систем приведены в таблице 1 и показаны на фотографиях на рисунках 4 и 5. Конфигурация с длиной волны 9,3 мкм при резке этого материала обеспечивает значительно лучшую кромку и является рекомендуемой конфигурацией.

Таблица 1. Сравнение конфигураций системы

Конфигурация системыЗона теплового воздействияХарактеристики процессаТребования к последующей обработке
9,3 мкм (рекомендуется)Минимальная зона теплового воздействия — примерно 126 мкм Эта конфигурация обеспечивает качественную кромку с минимальными тепловыми эффектами и обесцвечиванием Последующая обработка предусматривает удаление с поверхности незначительных отложений путем легкого протирания
10,6 мкмУвеличенная зона теплового воздействия — примерно 175 мкмЭта конфигурация приводит к увеличению зоны теплового воздействия и обесцвечиванию вдоль обработанной кромки
Henkel Bergquist Gap Pad VO Figure 4

Рисунок 4. Качество обработанной кромки при длине волны лазера 9,3 мкм (300-кратное увеличение под микроскопом) Зона теплового воздействия составляет 126 мкм. Материал обрабатывался с обоими дополнительными слоями.

Henkel Bergquist Gap Pad VO Figure 5

Рисунок 5. Качество обработанной кромки при длине волны лазера 10,6 мкм (300-кратное увеличение под микроскопом). Зона теплового воздействия составляет 175 микрон.

Пример обработки

Благодаря технологии Universal Laser Systems могут быть реализованы проекты по обработке материала Bergquist Gap Pad VO, в которых требуется получать сложные геометрические формы и мелкие элементы без ухудшения физических свойств материала. Пример, демонстрирующий результаты лазерной обработки материала Bergquist Gap Pad VO, показан на рисунке 6.
Henkel Bergquist Gap Pad VO Figure 6

Рисунок 6. Пример геометрии, которую можно получить при помощи лазерной резки материала Bergquist Gap Pad VO.

Заключение

Материал Bergquist Gap Pad VO подходит для лазерной обработки и был тщательно протестирован для определения оптимальной конфигурации системы. В ходе тестирования установлено, что лазерная резка этого материала является практически выполнимой, а лучшая конфигурация для его обработки — мощность CO2-лазера 150 Вт при длине волны 9,3 мкм. Bergquist Gap Pad VO эффективно поглощает лазерную энергию при длине волны 9,3 мкм, позволяя получать кромку реза с минимальной зоной термического воздействия и обесцвечивания.