Kapton® 폴리이미드

DLMP®(디지털 레이저 재료 가공) 기술을 사용한 Kapton® 가공

Kapton®은 DuPont™ 폴리이미드 필름의 브랜드 이름입니다. 폴리이미드 필름은 일반적으로 방향족 디안하이드리드와 방향족 다이아민의 중합으로 만들어지는 열경화성 중합체입니다. Kapton 필름은 화학 내성, 절연 내력, 기계적 특성이 우수합니다. 이러한 바람직한 품질이 매우 넓은 온도 범위를 유지합니다. 이러한 필름은 충진하고 금속화하고 접착제로 코팅하여, 더 많은 응용 분야와 산업 분야로 그 용도를 확장할 수 있습니다. 비처리 폴리이미드 필름은 일반적으로 호박색입니다.

관련 이름

  • 폴리이미드 필름
  • Kapton® HN– 넓은 온도 범위 특히, 초고온에서 물리적, 화학적, 전기적 속성이 적절히 균형 잡힌 모든 폴리이미드 필름
  • Kapton® FN– Kapton® HN과 DuPont™ Teflon® FEP 불소 수지를 결합하여 만들어진 열 접착성 등급
  • Kapton® HPP-ST– 넓은 온도 범위에서 우수한 치수 안정성과 접착 특성을 지닌 HN과 동일한 폴리이미드

화학명

poly-oxydiphenylene-pyromellitimide

제조사

DuPont™

Kapton®과 DLMP® 기술

Kapton은 열경화성 화학 속성을 가지며 온도에 대한 내성이 높아서 DLMP 기술에 매우 적합합니다. 각 Kapton 속성이 DLMP의 결과에 미치는 영향은 다음 여러 섹션에서 자세히 다룹니다.

레이저 에너지와 Kapton의 가장 유용한 효과는 재료 제거와 재료 개조입니다. 이러한 각 공정에 대한 자세한 내용이 아래에 나와 있습니다.

갤러리

시제품 스텐실을 위한 Kapton® 레이저 절단
Kapton® 레이저 절단과 부품 번호
일련 번호가 마킹된 Kapton® 레이저 절단 정사각형과 표면
형상과 설계를 위한 Kapton® 레이저 절단
전기 절연체를 위한 Kapton® 레이저 절단
Kapton® 레이저 절단 전기 배선 열 차폐
Kapton® 레이저 절단 인쇄회로기판 절연체

재료 제거

재료 제거는 물리적으로 재료를 제거하는 공정입니다. 재료를 위에서 아래까지 완전히 제거하거나 위에서부터 특정 깊이까지 일부만 제거합니다.

폴리이미드는 우수한 CO2 레이저 에너지 흡수재입니다(파장=10.6 μm). 이 중합체는 레이저 에너지를 흡수하면 신속히 광 에너지를 분자 진동(열)으로 변환합니다. 열이 충분하면 화학적 분해가 탄화가 빠르게 진행됩니다. 레이저 경로에 직접 놓인 재료가 제거되어 증기와 미세 입자로 변합니다. 레이저 표적점 또는 경로 바로 바깥에 있는 재료는 일부 열을 전도하지만 완전한 연소와 제거가 발생하기에는 열이 충분하지 않습니다. 이러한 열 영향은 종종 열 영향부(HAZ)라고 부릅니다. 폴리이미드 필름의 HAZ는 검은색이며 탄화됩니다. 이것은 매우 밝은 잔류물을 생성할 수도 있습니다. 이 검은 숯과 잔류물을 제거하는 가장 좋은 방법은 메탄올과 같은 일반 용제를 넣은 초음파 욕조에 필름을 담그는 것입니다. 또는, 용제 면봉으로 재료를 닦아낼 수도 있습니다.

레이저 절단

레이저 절단은 지정된 경로를 따라 재료를 위에서 아래까지 완전히 제거해 분리해내는 공정입니다.

Kapton과 같은 폴리이미드 필름은 DLMP 기술을 사용하여 쉽게 절단할 수 있습니다. 레이저 절단으로부터 생기는 가장자리에는 절단 가장자리의 잔류물과 탄화된 재료가 매우 좁은 띠로 나타납니다. 일반적으로, 탄화와 잔류물 생성은 지료 두께에 비례하며, 레이저 전력에 반비례합니다. 분해된 절단 가장자리의 재료는 대부분 용제와 초음파 욕조 또는 면봉을 함께 사용하여 제거할 수 있습니다.

구멍난 정사각형과 둥근 구멍이 있는 Kapton 폴리이미드 필름의 레이저 절단이 이 예에 나와 있습니다. 이 예에 제시된 기본 기능은 복잡하고 조밀한 절단을 포함해 거의 모든 형상으로 확장할 수 있습니다.

시제품 스텐실을 위한 Kapton® 레이저 절단
SMT 시제품 스텐실에 사용되는 레이저 절단 Kapton

재료 개조

DLMP 기술을 사용하여 재료를 절단하는 경우 충분한 에너지가 적용되어 레이저 경로에 바로 있는 모든 재료를 증발시킵니다. 이렇게 되면 진한 잔류물이 남으며, 이것은 앞에서 설명했듯이 화학적 분해가 그 원인입니다. 레이저 출력을 줄이면 상당한 재료 제거 없이도 폴리이미드 필름을 어둡게 할 수 있습니다. 이것은 일종의 재료 개조이며, Kapton 제품의 레이저 마킹에 유용합니다.

레이저 마킹

레이저 에너지를 사용해 바코드, 날짜/로트 코드, 일련 번호 또는 부품 번호와 같이 재료에 사람이나 기계가 읽을 수 있는 식별 정보를 만들 수 있습니다. 이 공정을 레이저 마킹이라고 부릅니다. 폴리이미드 필름의 레이저 마킹을 할 때 숯을 과하게 제거하면 회색 마크가 생깁니다.

Kapton® 레이저 절단과 부품 번호
Kapton 폴리이미드 필름에 마킹된 부품 번호

결합 공정

재료를 이동하거나 다시 고정할 필요 없이 여러 가지 공정을 목재에 적용할 수 있습니다. 이 예는 벚나무에서 DLMP 기술을 사용한 단일 제조 공정에서 사각형과 원형의 형상으로 절단하고 글자와 문양을 새겨넣고 정밀한 부분을 마킹한 결과를 보여줍니다.

일련 번호가 마킹된 Kapton® 레이저 절단 정사각형과 표면
5 Mil(0.127 Mm) Kapton 필름을 사용한 표면 마킹과 절단을 보여주는 결합 레이저 공정

환경, 보건, 안전 측면의 고려 사항

레이저를 사용한 재료 가공에서는 항상 기체 유출물 또는 미립자가 생성됩니다. CO2 레이저로 폴리이미드 Kapton(Cirlex®, H 유형)을 처리하면 주로 일산화탄소와 미량의 카르보닐, 니트릴, 알킨 계열이 들어 있는 증기가 생성됩니다. 절단과 마킹 시 쌓인 단단하고 검은 잔류물은 중합체의 완전한 탄화에 의해 생성될 수 있습니다. Kapton 폴리이미드 필름 가공에서 발생하는 유출물은 외부 환경으로 배출해야 합니다. 또는 여과 시스템으로 처리한 후 외부 환경으로 배출해야 합니다. 폴리이미드는 잘 연소되지 않습니다. 그러나 레이저 가공은 항상 감독을 필요로 합니다.