Лазерная обработка поглотителя электромагнитных помех 3M™ AB5020HF

Введение

Поглотитель электромагнитных помех 3M™ AB5020HF относится к безгалогеновым листовым материалам серии AB, изготовляемым из полимерных смол с различными наполнителями и предназначенным для поглощения широкого спектра радиочастотной энергии. AB5020HF состоит из гибкой полимерной смолы толщиной 200 мкм с магнитным наполнителем в виде металлических частиц. Благодаря своей высокой проницаемости магнитные частицы ослабляют магнитные поля и гасят электромагнитные помехи, создавая индуцированные вихревые токи. Полимерная смола с наполнителем защищена непроводящим, чувствительным к усилию прижатия акриловым клеем толщиной 50 мкм, который в свою очередь накрыт снимаемой бумажной пленкой толщиной 130 мкм с силиконовым покрытием. Схема слоев AB5020HF показана на рисунке 1.
3M EMI Absorber AB5020HF Layers

Рисунок 1. Слои поглотителя электромагнитных помех 3M AB5020HF: полимерная смола с металлическим наполнителем (200 мкм), чувствительный к усилию прижатия клей (50 мкм) и снимаемая бумажная пленка (130 мкм).

Поглотитель электромагнитных помех 3M AB5020HF используется для защиты от электромагнитных помех и помогает подавлять радиоизлучаемый шум от работы импульсных электронных устройств. Поглотители электромагнитных помех обычно используются для снижения этих электромагнитных и радиочастотных излучений в электронных устройствах и применяются для экранирования зашумленных магистралей, микросхем и отражающих поверхностей в корпусах. Этот материал наиболее эффективен при поглощении частот в диапазоне от 200 МГц до 10 ГГц. Бесконтактный характер лазерной обработки позволяет реализовывать проекты по обработке материала 3M AB5020HF со сложной геометрией и мелкими элементами без деформации материала, что может быть затруднительно при использовании традиционных механических методов. Для AB5020HF применима только лазерная резка, при которой получаются гладкие кромки и минимальные зоны теплового воздействия. Разработанная компанией Universal Laser Systems технология MultiWave Hybrid™ делает возможной единообразную и многократную обработку AB5020HF с высокой точностью размеров. Другие лазерные процессы не рекомендуются, поскольку они не соответствуют предполагаемому использованию этого материала.

Примечания к лазерной обработке

Поглотитель электромагнитных помех 3M AB5020HF был протестирован для оценки применимости лазерной обработки и определения наилучшей конфигурации пиковой мощности и длины волны лазера. Полимерная смола, клейкий слой и снимаемый бумажный слой материала AB5020HF поглощают лазерную энергию с длиной волны 9,3 мкм более эффективно, чем другие длины волн, в то время как металлический наполнитель наиболее эффективно поглощает лазерную энергию с длиной волны 1,06 мкм. При использовании конфигурации MultiWave Hybrid, в которой длины волн лазерной энергии 9,3 мкм и 1,06 мкм объединяются в один обрабатывающий пучок, лазерная резка этого материала может выполняться на более высоких скоростях с минимальным обесцвечиванием. Сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение кромки материала AB5020HF после лазерной резки показано на рисунке 2. Трехмерное изображение на рисунке 3 показывает, как кромка акрилового клеевого слоя реагирует на лазерную резку в гибридной конфигурации ULS MultiWave Hybrid: CO2-лазерный источник мощностью 75 Вт и длиной волны 9,3 мкм в сочетании с волоконным лазером мощностью 50 Вт и длиной волны 1,06 мкм.
3M EMI Absorber AB5020HF Figure 2

Рисунок 2. Сделанное под микроскопом (300-кратное увеличение) изображение кромки AB5020HF после лазерной резки. Зона теплового воздействия составляет 40 мкм. Материал обрабатывался без удаления клеевого слоя и снимаемой бумажной пленки.

3M EMI Absorber AB5020HF Figure 3

Рисунок 3. 3D-визуализация сделанного под микроскопом (300-кратное увеличение) изображения кромки AB5020HF после лазерной резки.

Были протестированы также варианты обработки поглотителя электромагнитных помех 3M AB5020HF с помощью одинарного CO2-лазерного источника с длиной волны 9,3 мкм и одинарного волоконного лазерного источника с длиной 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 рисунке 4. Гибридная конфигурация 9,3 мкм + 1,06 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
MultiWave Hybrid 9,3 мкм + 1,06 мкм (рекомендуется)Минимальная зона теплового воздействия — примерно 40 мкм Эта конфигурация обеспечивает качественную, чистую кромку с минимальными тепловыми эффектами и минимальным обесцвечиванием Дополнительная обработка не требуется
9,3 мкмУвеличенная зона теплового воздействия — примерно 75 мкмВ этой конфигурации в результате обработки получились более сильное изменение цвета и более заметные последствия теплового воздействия
10,6 мкмУвеличенная зона теплового воздействия — примерно 100 мкмЭта конфигурация приводит к увеличению зоны теплового воздействия и обесцвечивания вдоль кромки
3M EMI Absorber AB5020HF Figure 4

Рисунок 4. Сделанные под микроскопом изображения (300-кратное увеличение) кромки материала AB5020HF, полученной с использованием технологии MultiWave Hybrid при сочетании длин волн 9,3 и 1,06 мкм (слева), с помощью одинарного лазера с длиной волны 9,3 мкм (посередине) и с длиной волны 10,6 мкм (справа).

Пример обработки

Благодаря технологии MultiWave Hybrid могут быть реализованы проекты по обработке поглотителя электромагнитных помех 3M AB5020HF, в которых требуется получать сложные геометрические формы и мелкие элементы без ухудшения физических свойств материала. Пример, демонстрирующий результаты лазерной резки материала AB5020HF с использованием рекомендуемой конфигурации системы, показан на рисунке 5.
3M EMI Absorber AB5020HF Figure 5

Рисунок 5. Пример геометрии, которую можно получить при помощи лазерной резки материала AB5020HF.

Заключение

Поглотитель электромагнитных помех 3M AB5020HF подходит для лазерной обработки и был тщательно протестирован для определения оптимальной конфигурации системы. В ходе тестирования установлено, что лазерная резка материала является практически выполнимой, и рекомендуемой конфигурацией системы является: CO2-лазерный источник мощностью 75 Вт с длиной волны 9,3 мкм + волоконный лазерный источник мощностью 50 Вт с длиной волны 1,06 мкм с использованием технологии MultiWave Hybrid. AB5020HF эффективно поглощает энергию лазера при длине волны 9,3 и 1,06 мкм, образуя кромку реза с незначительным обесцвечиванием и минимальной зоной теплового воздействия.